ПЕРЕКЛЮЧАЮЩАЯ СХЕМА
SWITCHING SCHEME

Предпосылки к созданию изобретения
1. Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Изобретение относится к переключающей схеме.
2. Описание предшествующего уровня техники
[0002] Переключающая схема, в которой использовано множество БТИЗ, раскрыта в публикации японской патентной заявки №2004-112916 (JP 2004-112916 А). БТИЗы могут переключать большой ток.
Сущность изобретения
[0003] В переключающей схеме, в которой использован БТИЗ, потери на выключении, возникающие в БТИЗ, представляют собой проблему. Обычно известно, что скорость переключения БТИЗ увеличивается за счет уменьшения сопротивления затвора, и что потери на выключении уменьшаются, когда увеличивается скорость переключения (т.е., когда сопротивление затвора уменьшается). Однако авторами изобретения подтверждено, что вышеупомянутая зависимость между скоростью переключения и потерями на выключении не установлена в случае, когда ток, текущий через БТИЗ, является небольшим. То есть, авторами настоящего изобретения подтверждено, что трудно уменьшить потери на выключении БТИЗ во время течения небольшого тока путем уменьшения сопротивления затвора. Соответственно, настоящее описание устанавливает новый уровень техники для уменьшения потерь на выключении БТИЗ во время течения небольшого тока.
[0004] Авторами настоящего изобретения подтверждено, что хотя имеется такая зависимость, что потери на выключении уменьшается по мере того, как уменьшается размер БТИЗ, в случае, когда ток, текущий через БТИЗ, является небольшим, зависимость между размером БТИЗ и потерями на выключении исчезает, когда ток, текущий через БТИЗ, становится большим. Изобретение уменьшает потери на выключении БТИЗ с помощью этого явления.
[0005] Первый объект изобретения представляет собой переключающую схему (16), содержащую: первый БТИЗ; второй БТИЗ; провод, в который включена параллельная схема из первого БТИЗ и второго БТИЗ; и схему управления, выполненную с возможностью включения первого БТИЗ и второго БТИЗ путем управления токами затвора первого БТИЗ и второй БТИЗ, при этом схема управления включает в себя первый переключающий элемент, включающий в себя первый главный электрод, и второй главный электрод, причем первый переключающий элемент управляет током между первым главным электродом и вторым главным электродом, первый главный электрод соединен с опорным потенциалом, и первый переключающий элемент, выполнен с возможностью управления током затвора первого БТИЗ в соответствии с потенциалом второго главного электрода, второй переключающий элемент, включающий в себя третий главный электрод и четвертый главный электрод, причем второй переключающий элемент управляет током между третьим главным электродом и четвертым главным электродом, третий главный электрод, соединен с опорным потенциалом, и второй переключающий элемент, выполнен с возможностью управления током затвора второго БТИЗ в соответствии с потенциалом четвертого главного электрода, и третий переключающий элемент, включенный между вторым главным электродом и четвертым главным электродом, при этом схема управления выполнена с возможностью включения обоих из первого БТИЗ и второго БТИЗ в момент включения, и выключения обоих из первого БТИЗ и второго БТИЗ в момент выключения, когда ток, текущий через провод, больше порога, включения первого целевого БТИЗ, являющегося одним из первого БТИЗ и второго БТИЗ, в момент включения, выключения первого целевого БТИЗ в момент выключения, и выключения второго целевого БТИЗ, являющегося другим из первого БТИЗ и второго БТИЗ, до момента выключения, когда ток, текущий через провод, меньше порога, включения первого переключающего элемента и второго переключающего элемента при включенном третьем переключающем элементе, когда токи затвора одновременно вынуждены течь через первый БТИЗ и второй БТИЗ, и включения того из первого переключающего элемента и второго переключающего элемента, который управляет первым целевым БТИЗ, при выключенном третьем переключающем элементе, когда ток затвора вынужден течь через первый целевой БТИЗ, и ток затвора не вынужден течь через второй целевой БТИЗ.
[0006] В этой связи, схема управления может представлять собой схему, которая включает первый БТИЗ и второй БТИЗ, или схему, которая выключает первый БТИЗ и второй БТИЗ. В случае, когда схема управления представляет собой схему, которая включает первый БТИЗ и второй БТИЗ, ток затвора, управляемый схемой управления, представляет собой ток, который заряжает затвор первого БТИЗ и затвор второго БТИЗ. В случае, когда схема управления представляет собой схему, которая выключает первый БТИЗ и второй БТИЗ, ток затвора, управляемый схемой управления, представляет собой ток, который разряжает затвор первого БТИЗ и затвор второго БТИЗ.
[0007] Кроме того, второй главный электрод первого переключающего элемента может быть электрически проводимым для затвора первого БТИЗ, или может быть соединен с затвором первого БТИЗ через другой элемент (например, биполярный транзистор и т.п.). То есть, второй главный электрод может быть соединен с затвором первого БТИЗ в любом режиме при том условии, что ток затвора первого БТИЗ может управляться в соответствии с потенциалом второго главного электрода. Кроме того, четвертый главный электрод второго переключающего элемента может быть электрически проводимым для затвора второго БТИЗ, или может быть соединен с затвором второго БТИЗ через другой элемент (например, биполярный транзистор и т.п.). То есть, четвертый главный электрод может быть соединен с затвором второго БТИЗ в любом режиме при том условии, что ток затвора второго БТИЗ может управляться в соответствии с потенциалом четвертого главного электрода.
[0008] Кроме того, в целях выключения второго целевого БТИЗ до момента выключения, возможен режим, в котором второй целевой БТИЗ не включен во время второй процедуры управления, и также возможен режим, в котором второй целевой БТИЗ выключается до первого целевого БТИЗ после включения обоих из второго целевого БТИЗ и первого целевого БТИЗ. Кроме того, можно также установить режим, в котором либо первый БТИЗ, либо второй БТИЗ зафиксирован в качестве второго целевого БТИЗ, а второй из них зафиксирован в качестве первого целевого БТИЗ, или режим, в котором период, когда первый БТИЗ представляет собой второй целевой БТИЗ, и период, когда второй БТИЗ представляет собой второй целевой БТИЗ, возникают попеременно.
[0009] Кроме того, схема управления может делать определение, выполнять ли первую процедуру управления или вторую процедуру управления, на основе тока, текущего через провод во время такого определения или в момент времени перед временем определения. Кроме того, это определение может быть сделано в зависимости от того, является ли величина самого тока, текущего через провод, большей, чем величина порога, или в зависимости от того, является ли заданная величина, вычисленная на основе тока, текущего через провод, большей, чем величина порога. Например, прогнозная величина тока, текущего через провод, может быть вычислена исходя из тока, текущего через провод, в момент времени до времени определения, и определение может быть сделано в зависимости от того, больше ли порога прогнозная величина.
[0010] В этой переключающей схеме, параллельная схема, в которой первый БТИЗ и второй БТИЗ соединены параллельно друг другу, переключает ток, текущий через провод. Кроме того, эта переключающая схема выполняет первую процедуру управления и вторую процедуру управления на основе тока, текущего через провод.
[0011] Когда ток, текущий через провод является большим, выполняется первая процедура управления. В первой процедуре управления, первый БТИЗ и второй БТИЗ включены от момента включения до момента выключения. Поэтому ток течет и через первый БТИЗ, и через второй БТИЗ. В случае, когда ток, текущий через провод, является большим, ток может быть вынужден течь через первый БТИЗ и второй БТИЗ рассредоточенным образом при выполнении первой процедуры управления. Таким образом, нагрузки, приложенные к первому БТИЗ и второму БТИЗ, могут быть снижены. Кроме того, первый БТИЗ и второй БТИЗ выключаются в момент выключения. В этом случае, размер БТИЗов, которые выключаются, представляет собой сумму размера первого БТИЗ и размера второго БТИЗ. Поэтому размер БТИЗов, которые выключаются, является большим. Однако в первой процедуре управления, ток, текущий через провод (т.е., первый БТИЗ и второй БТИЗ) является большим, при этом практически не имеется какой-либо корреляции между размером БТИЗов, которые выключаются, и потерями на выключении. Соответственно, даже когда первый БТИЗ и второй БТИЗ в итоге выключаются, создаваемые потери на выключении не являются такими уж большими.
[0012] Когда ток, текущий через провод, является небольшим, выполняется вторая процедура управления. Во второй процедуре управления, второй целевой БТИЗ выключается до момента выключения. Соответственно, в момент выключения, первый целевой БТИЗ выключается, когда второй целевой БТИЗ уже выключен. В этом случае, размер БТИЗ, который выключается, представляет собой размер первого целевого БТИЗ. Поэтому размер БТИЗ, который выключается, меньше, чем в первой процедуре управления. Во второй процедуре управления, ток, текущий через провод, является небольшим, поэтому потери на выключении могут быть снижены путем выключения первого целевого БТИЗ при уже выключенном втором целевом БТИЗ (т.е., уменьшения размера БТИЗ, который выключается). Кроме того, во второй процедуре управления, второй целевой БТИЗ выключен, а первый целевой БТИЗ включается, по меньшей мере, непосредственно перед моментом выключения. Поэтому ток течет через первый целевой БТИЗ без протекания через второй целевой БТИЗ. Однако ток, текущий через провод, является небольшим. Поэтому даже когда в итоге ток сосредоточенно течет через первый целевой БТИЗ, на первый целевой БТИЗ не поступает избыточной нагрузки.
[0013] Как описано выше, согласно этой переключающей схеме, потери на выключении во время течения небольшого тока ток могут быть снижены, в то время как уменьшаются нагрузки, воздействующие на соответствующие БТИЗы во время потока большого тока.
[0014] Кроме того, в первой процедуре управления, токи затвора вынуждены течь через первый БТИЗ и второй БТИЗ, при этом первый БТИЗ и второй БТИЗ переключаются (включаются или выключаются). Когда момент для переключения первого БТИЗ и момент переключения второго БТИЗ в это время расходятся, большой ток сосредоточенно течет через один из БТИЗов, поэтому к БТИЗу приложена высокая нагрузка. Ток затвора первого БТИЗ управляется в соответствии с потенциалом второго главного электрода первого переключающего элемента, а ток затвора второго БТИЗ управляется в соответствии с потенциалом четвертого главного электрода второго переключающего элемента. Поэтому, если возникает разница между потенциалом второго главного электрода и потенциалом четвертого главного электрода, то возникает разница между током затвора первого БТИЗ и током затвора второго БТИЗ, при этом момент, когда первый БТИЗ переключается, и момент когда переключается второй БТИЗ, расходятся друг с другом. Напротив, согласно переключающей схеме, раскрытой в настоящем описании, когда токи затвора вынуждены течь через первый БТИЗ и второй БТИЗ, первый переключающий элемент и второй переключающий элемент включаются с включенным третьим переключающим элементом. Когда третий переключающий элемент включен, второй главный электрод и четвертый главный электрод соединены друг с другом, и достигают, по существу, одного и того же потенциала. Поэтому разница между током затвора первого БТИЗ и током затвора второго БТИЗ практически не возникает, и очень маловероятно, что момент, когда переключается первый БТИЗ, и момент когда переключается второй БТИЗ, разойдутся друг с другом. Соответственно, в этой переключающей схеме практически исключается протекание большого тока сосредоточенным образом либо через первый БТИЗ, либо через второй БТИЗ.
[0015] Кроме того, в случае, когда ток, текущий через провод, меньше порога, выполняется вторая процедура управления. Во второй процедуре управления, имеется случай, когда ток затвора вынужден течь через первый целевой БТИЗ, при этом ток затвора не принуждается течь через второй целевой БТИЗ (т.е., случай, когда первый целевой БТИЗ переключается без переключения второго целевого БТИЗ). В этом случае, переключающий элемент, который управляет первым целевым БТИЗ, включается при выключенном третьем переключающем элементе. В этой связи, в это время переключающий элемент, который управляет вторым целевым БТИЗ, может быть выключен или включен. В соответствии с этой конфигурацией, третий переключающий элемент выключен, при этом потенциал второго главного электрода и потенциал четвертого главного электрода не зависят друг от друга. Соответственно, первый целевой БТИЗ может переключаться самостоятельно путем включения переключающего элемента, который управляет первым целевым БТИЗ.
[0016] Второй объект изобретения представляет собой переключающую схему, включающую в себя: первый БТИЗ; второй БТИЗ; провод, в который включена параллельная схема из первого БТИЗ и второго БТИЗ; и схему управления, включающую в себя схему управления первым напряжением затвора, которая соединена с электродом затвора первого БТИЗ, и которая выполнена с возможностью управления напряжением затвора первого БТИЗ, схему управления вторым напряжением затвора, которая соединена с электродом затвора второго БТИЗ, и которая выполнена с возможностью управления напряжением затвора второго БТИЗ, и схему управления закорачиванием, которая выполнена с возможностью установления соединения или разъединения между электродом затвора первого БТИЗ и электродом затвора второго БТИЗ, при этом схема управления выполнена с возможностью включения обоих из первого БТИЗ и второго БТИЗ в момент включения, и выключения обоих из первого БТИЗ и второго БТИЗ в момент выключения, когда ток, текущий через провод, больше порога, и включения первого БТИЗ без включения второго БТИЗ в момент включения, и выключения первого БТИЗ в момент выключения, когда ток, текущий через провод, меньше порога, при этом закорачивание схемы управления обеспечивает соединение между схемой управления первым напряжением затвора и схемой управления вторым напряжением затвора, когда оба из первого БТИЗ и второго БТИЗ включены, и закорачивание схемы управления обеспечивает разъединение между схемой управления первым напряжением затвора и схемой управления вторым напряжением затвора, когда первый БТИЗ включается без включения второго БТИЗ.
Краткое описание чертежей
[0017] Признаки, преимущества, а также техническая и промышленная значимость иллюстративных вариантов осуществления изобретения будут описаны ниже со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых одинаковые позиции обозначают одинаковые элементы, и на которых:
Фиг. 1 представляет собой принципиальную схему инверторной схемы 10;
Фиг. 2 представляет собой принципиальную схему каждой из переключающих схем 16 согласно первому варианту осуществления изобретения;
Фиг. 3 представляет собой вид в плане полупроводниковой подложки 100, которая оснащена БТИЗами 18 и 20;
Фиг. 4 представляет собой диаграмму, показывающую изменения соответствующих величин с течением времени при односторонней процедуре управления и двусторонней процедуре управления в первом варианте осуществления изобретения;
Фиг. 5 представляет собой диаграмму, показывающую изменения соответствующих величин с течением времени при односторонней процедуре управления во втором варианте осуществления изобретения;
Фиг. 6 представляет собой диаграмму, показывающую изменения соответствующих величин с течением времени при односторонней процедуре управления и двусторонней процедуре управления в третьем варианте осуществления изобретения;
Фиг. 7 представляет собой диаграмму, показывающую изменения соответствующих величин с течением времени при односторонней процедуре управления в четвертом варианте осуществления изобретения;
Фиг. 8 представляет собой принципиальную схему переключающей схемы согласно пятому варианту осуществления изобретения;
Фиг. 9 представляет собой принципиальную схему переключающей схемы согласно шестому варианту осуществления изобретения;
Фиг. 10 представляет собой принципиальную схему переключающей схемы согласно седьмому варианту осуществления изобретения; и
Фиг. 11 представляет собой принципиальную схему переключающей схемы согласно восьмому варианту осуществления изобретения.
Подробное описание вариантов осуществления изобретения
[0018] Инверторная схема 10 в первом варианте осуществления изобретения, показанная на фиг. 1, подает переменный ток на работающий электродвигатель 98 транспортного средства. Инверторная схема 10 имеет высоковольтный провод 12 и низковольтный провод 14. Высоковольтный провод 12 и низковольтный провод 14 соединены с источником электрической энергии постоянного тока (не показан). Высокий потенциал VH приложен к высоковольтному проводу 12, и низкий потенциал VL приложен к низковольтному проводу 14. Три последовательных схемы 15 соединены параллельно между высоковольтным проводом 12 и низковольтным проводом 14. Каждая из последовательных схем 15 имеет соединительный провод 13, который подсоединен между высоковольтным проводом 12 и низковольтным проводом 14, и имеет две переключающие схемы 16, подключенные через соединительный провод 13. Две переключающие схемы 16 соединены последовательно между высоковольтным проводом 12 и низковольтным проводом 14. Каждый из выходных проводов 22а-22с соединен с соединительным проводом 13 между двумя переключающими схемами 16, которые последовательно соединены друг с другом. Другие концы выходных проводов 22а-22с соединены с электродвигателем 98. Инверторная схема 10 подает трехфазный переменный ток на электродвигатель 98 путем переключения соответствующих переключающих схем 16.
[0019] На фиг. 2 показана внутренняя схема одной из переключающих схем 16. В этой связи отметим, что соответствующие переключающие схемы 16 идентичны по конфигурации друг другу. Как показано на фиг. 2, переключающая схема 16 имеет БТИЗ 18 (БТИЗ - биполярный транзистор с изолированным затвором, англ. IGBT - insulated-gate bipolar transistor) и БТИЗ 20. БТИЗ 18 и БТИЗ 20 соединены параллельно друг другу. То есть, коллектор БТИЗ 18 соединен с коллектором БТИЗ 20, а эмиттер БТИЗ 18 соединен с эмиттером БТИЗ 20. Параллельная схема БТИЗ 18 и БТИЗ 20 вставлена в соединительный провод 13. Кроме того, диод 22 соединен встречно-параллельно с БТИЗ 18. То есть, анод диода 22 соединен с эмиттером БТИЗ 18. Катод диода 22 соединен с коллектором БТИЗ 18. Кроме того, диод 24 соединен встречно-параллельно с БТИЗ 20. Анод диода 24 соединен с эмиттером БТИЗ 20. Катод диода 24 соединен с коллектором БТИЗ 20.
[0020] БТИЗ 18 и БТИЗ 20 могут быть выполнены на разных полупроводниковых подложках или на одной полупроводниковой подложке. В случае, когда БТИЗ 18 и БТИЗ 20 выполнены на одной полупроводниковой подложке, может быть использована конфигурация, показанная на фиг. 3. На фиг. 3, когда верхняя лицевая поверхность полупроводниковой подложки 100 видна на виде в плане, БТИЗ 20 образован в диапазоне, включающем в себя центр 100а полупроводниковой подложки 100, а БТИЗ 18 образован вокруг БТИЗ 20. Эмиттер БТИЗ 18 и эмиттер БТИЗ 20 соединены с общим электродом эмиттера. Коллектор БТИЗ 18 и коллектор БТИЗ 20 соединены с общим электродом коллектора. Электрод затвора БТИЗ 18 и электрод затвора БТИЗ 20 отделены друг от друга. Соответственно, потенциал затвора БТИЗ 18 может доводиться до потенциала, который отличается от потенциала затвора БТИЗ 20. То есть, потенциал затвора БТИЗ 18 и потенциал затвора БТИЗ 20 могут управляться отдельно. В этой связи, на фиг. 3 показан только лишь пример. В случае, когда БТИЗ 18 и БТИЗ 20 выполнены на одной полупроводниковой подложке, может быть применена конфигурация, отличная от таковой с фиг. 3.
[0021] Переключающая схема 16 имеет резисторы 32, 34, 62 и 64 затвора, а также блок управления IC 40 затвором. Резистор 32 затвора соединен одним своим концом с затвором БТИЗ 18, и соединен другим своим концом с выводом 40а блока управления IC 40 затвором. Резистор 34 затвора соединен одним своим концом с затвором БТИЗ 20, и соединен другим своим концом с выводом 40b блока управления IC 40 затвором. Резистор 62 затвора соединен одним своим концом с затвором БТИЗ 18 через резистор 32 затвора, и соединен другим своим концом с выводом 40 с блока управления IC 40 затвором. Резистор 64 затвора соединен одним своим концом с затвором БТИЗ 20 через резистор 34 затвора, и соединен другим своим концом с выводом 40d блока управления IC 40 затвором.
[0022] Блок управления IC 40 затвором управляет потенциалом затвора Vg18 БТИЗ 18 и потенциалом затвора Vg20 БТИЗ 20. Блок управления IC40 затвора имеет логическую схему 90, усилитель 92 управления, схему 50 включения затвора и схему 70 выключения затвора.
[0023] Сигнал ШИМ VP0 (ШИМ - широтно-импульсная модуляция, англ. PWM - Pulse-Width Modulation) подается на логическую схему 90 извне. Как показано на фиг. 4, сигнал ШИМ VP0 представляет собой импульсный сигнал, который осуществляет переход между высоким потенциалом Von1 и низким потенциалом Voff1. Скважность сигнала ШИМ VP0 меняется в соответствии с рабочим состоянием электродвигателя 98. Сигнал VPa, который идентичен по форме сигнала сигналу ШИМ VP0, передается от логической схемы 90, на усилитель 92 управления.
[0024] Кроме того, величина тока Ic, текущего через соединительный провод 13, подается на логическую схему 90. Ток коллектора БТИЗ 18 может измеряться, исходя из потенциала электрода определения (не показан) (электрода для определения тока коллектора) БТИЗ 18. Кроме того, ток коллектора БТИЗ 20 может измеряться, исходя из потенциала электрода определения (не показан) БТИЗ 20. Суммируя ток коллектора БТИЗ 18 и ток коллектора БТИЗ 20, получают ток Ic, текущий через соединительный провод 13. В этой связи, ток Ic может измеряться согласно другому способу. Логическая схема 90 передает сигнал на схему 50 включения затвора и схему 70 выключения затвора в соответствии с током Ic, текущим через соединительный провод 13.
[0025] Сигнал VPa, который идентичен по форме сигнала сигналу ШИМ VP0, подается на усилитель 92 управления из логической схемы 90. Кроме того, хотя это и не показано на чертеже, переключающая схема 16 оснащена схемой, которая измеряет потенциал затвора и ток затвора БТИЗ 18, а также схемой, которая измеряет потенциал затвора и ток затвора БТИЗ 20. Величины потенциала затвора и тока затвора БТИЗ 18, и величины потенциала затвора и тока затвора БТИЗ 20 подаются на усилитель 92 управления. Усилитель 92 управления выдает управляющий сигнал VP1 на основе сигнала VPa, потенциала затвора и тока затвора. Как показано на фиг. 4, управляющий сигнал VP1 представляет собой импульсный сигнал, который осуществляет переход между низким потенциалом Von2 и высоким потенциалом Voff2. Управляющий сигнал VP1 представляет собой импульсный сигнал, который получают путем инвертирования сигнала ШИМ VP0 (т.е., сигнал VPa). Кроме того, усилитель 92 управления управляет величиной низкого потенциала Von2 управляющего сигнала VP1 на основе потенциалов затвора и токов затвора БТИЗов 18 и 20.
[0026] Схема 50 включения затвора имеет Р-канальные МОП-приборы 51-54 и переключатели S1-S4.
[0027] Источник Р-канального МОП-прибора 51 (МОП - металл-оксид-полупроводник) соединен с проводом 56, к которому приложен опорный потенциал Vcc. Опорный потенциал Vcc представляет собой потенциал, который выше, чем пороги затворов БТИЗов 18 и 20. Сток Р-канального МОП-прибора 51 соединен с выводом 40а. То есть, сток Р-канального МОП-прибора 51 соединен с затвором БТИЗ 18 через резистор 32 затвора. Провод, который соединяет сток Р-канального МОП-прибора 51 и затвор БТИЗ 18 друг с другом, далее именуется проводом 58 включенного затвора. Затвор Р-канального МОП-прибора 51 соединен с усилителем 92 управления через переключатель S1. При включенном переключателе S1, управляющий сигнал VP1, выдаваемый усилителем 92 управления, подается на затвор Р-канального МОП-прибора 51. Переключатель S3 подсоединен между затвором и источником Р-канального МОП-прибора 51. Когда переключатель S3 включен, Р-канальный МОП-прибор 51 удерживается в выключенном состоянии.
[0028] Источник Р-канального МОП-прибора 52 соединен с проводом 57, к которому приложен опорный потенциал Vcc. Сток Р-канального МОП-прибора 52 соединен с выводом 40b. То есть, сток Р-канального МОП-прибора 52 соединен с затвором БТИЗ 20 через резистор 34 затвора. Провод, который соединяет сток Р-канального МОП-прибора 52 и затвор БТИЗ 20 друг с другом, именуется далее проводом 59 включенного затвора. Затвор Р-канального МОП-прибора 52 соединен с усилителем 92 управления через переключатель S2. При включенном переключателе S2, управляющий сигнал VP1, выдаваемый усилителем 92 управления, подается на затвор Р-канального МОП-прибора 52. Переключатель S4 подсоединен между затвором и источником Р-канального МОП-прибора 52. Когда переключатель S4 включен, Р-канальный МОП-прибор 52 удерживается в выключенном состоянии.
[0029] Переключатели S1-S4 управляются логической схемой 90.
[0030] Р-канальный МОП-прибор 53 и Р-канальный МОП-прибор 54 соединены последовательно между стоком Р-канального МОП-прибора 51 и стоком Р-канального МОП-прибора 52 (т.е., между проводом 58 включенного затвора и проводом 59 включенного затвора). То есть, сток Р-канального МОП-прибора 53 соединен со стоком Р-канального МОП-прибора 51, источник Р-канального МОП-прибора 53 соединен с источником Р-канального МОП-прибора 54, и сток Р-канального МОП-прибора 54 соединен со стоком Р-канального МОП-прибора 52. Корпус Р-канального МОП-прибора 53 соединен с источником (электродом источника) Р-канального МОП-прибора 53. Соответственно, паразитный диод 53а Р-канального МОП-прибора 53 предотвращает протекание тока от источника Р-канального МОП-прибора 53 к стоку Р-канального МОП-прибора 53, и позволяет току проходить от стока Р-канального МОП-прибора 53 к источнику Р-канального МОП-прибора 53. Корпус Р-канального МОП-прибора 54 соединен с источником (электродом источника) Р-канального МОП-прибора 54. Соответственно, паразитный диод 54а Р-канального МОП-прибора 54 предотвращает протекание тока от источника Р-канального МОП-прибора 54 к стоку Р-канального МОП-прибора 54, и позволяет току проходить от стока Р-канального МОП-прибора 54 к источнику Р-канального МОП-прибора 54. Затвор Р-канального МОП-прибора 53 и затвор Р-канального МОП-прибора 54 соединены друг с другом. Потенциалы затворов Р-канальных МОП-приборов 53 и 54 управляются логической схемой 90.
[0031] Схема 70 выключения затвора имеет N-канальные МОП-приборы 71-74.
[0032] Источник N-канального МОП-прибора 71 соединен с проводом 76, к которому приложен опорный потенциал Vee. Опорный потенциал Vee представляет собой потенциал, который приблизительно равен потенциалам эмиттеров БТИЗов 18 и 20. Сток N-канального МОП-прибора 71 соединен с выводом 40с. То есть, сток N-канального МОП-прибора 71 соединен с затвором БТИЗ 18 через резисторы затвора 62 и 32. Провод, который соединяет сток N-канального МОП-прибора 71 и затвор БТИЗ 18 друг с другом, далее именуется проводом 78 выключенного затвора. Затвор N-канального МОП-прибора 71 соединен с логической схемой 90.
[0033] Источник N-канального МОП-прибора 72 соединен с проводом 77, к которому приложен опорный потенциал Vee. Сток N-канального МОП-прибора 72 соединен с выводом 40d. То есть, сток N-канального МОП-прибора 72 соединен с затвором БТИЗ 20 через резисторы затвора 64 и 34. Провод, который соединяет сток N-канального МОП-прибора 72 и затвор БТИЗ 20 друг с другом, далее именуется проводом 79 выключенного затвора. Затвор N-канального МОП-прибора 72 соединен с логической схемой 90.
[0034] N-канальный МОП-прибор 73 и N-канальный МОП-прибор 74 соединены последовательно между стоком N-канального МОП-прибора 71 и стоком N-канального МОП-прибора 72 (т.е., между проводом 78 выключенного затвора и проводом 79 выключенного затвора). То есть, источник N-канального МОП-прибора 73 соединен со стоком N-канального МОП-прибора 71, сток N-канального МОП-прибора 73 соединен со стоком N-канального МОП-прибора 74, и источник N-канального МОП-прибора 74 соединен со стоком N-канального МОП-прибора 72. Корпус N-канального МОП-прибора 73 соединен с источником (электродом источника) N-канального МОП-прибора 73. Соответственно, паразитный диод 73 а N-канального МОП-прибора 73 предотвращает протекание тока от стока N-канального МОП-прибора 73 к источнику N-канального МОП-прибора 73, и позволяет току проходить от источника N-канального МОП-прибора 73 к стоку N-канального МОП-прибора 73. Корпус N-канального МОП-прибора 74 соединен с источником (электродом источника) N-канального МОП-прибора 74. Соответственно, паразитный диод 74а N-канального МОП-прибора 74 предотвращает протекание тока от стока N-канального МОП-прибора 74 к источнику N-канального МОП-прибора 74, и позволяет току проходить от источника N-канального МОП-прибора 74 к стоку N-канального МОП-прибора 74. Затвор N-канального МОП-прибора 73 и затвор N-канального МОП-прибора 74 соединены друг с другом. Затворы N-канальных МОП-приборов 73 и 74 соединены с логической схемой 90. Электроды затворов N-канальных МОП-приборов 73 и 74 управляются логической схемой 90.
[0035] Далее будет описана работа переключающей схемы 16. Как показано на фиг. 4, сигнал ШИМ VP0, поступающий на логическую схему 90, создает переход между высоким потенциалом Von1 и низким потенциалом Voff1. Высокий потенциал Von1 представляет собой сигнал, означающий включение переключающей схемы 16, а низкий потенциал Voff1 представляет собой сигнал, означающий выключение переключающей схемы 16. Соответственно, момент, когда сигнал ШИМ VP0 создает переход от низкого потенциала Voff1 к высокому потенциалу Von1, представляет собой момент tn включения для включения переключающей схемы 16. Кроме того, момент, когда сигнал ШИМ VP0 создает переход от высокого потенциала Von1 к низкому потенциалу Voff1, представляет собой момент tf выключения для выключения переключающей схемы 16. Кроме того, период, когда сигнал ШИМ VP0 находится на высоком потенциале Von1, далее именуется периодом Ton включения, а период, когда сигнал ШИМ VP0 находится на низком потенциале Voff1, далее именуется периодом Toff выключения.
[0036] Логическая схема 90 выполняет процедуру одностороннего управления для переключения только БТИЗ 18, и двустороннюю процедуру управления для переключения как БТИЗ 18, так и БТИЗ 20, в соответствии с током Ic. В период до момента tf2 выключения на фиг. 4, ток Ic является небольшим, при этом логическая схема 90 выполняет процедуру одностороннего управления. В период после момента tf2 выключения, ток Ic является большим, при этом логическая схема 90 выполняет процедуру двустороннего управления. Подробности процедуры одностороннего управления и процедуры двустороннего управления будут описаны далее.
[0037] В ходе процедуры одностороннего управления, логическая схема 90 управляет соответствующими компонентами следующим образом.
переключатель S1: вкл
переключатель S2: выкл
переключатель S3: выкл
переключатель S4: вкл
Р-канальные МОП-приборы 53 и 54: выкл
N-канальные МОП-приборы 73 и 74: выкл
N-канальный МОП-прибор 72: вкл
[0038] Переключатель S2 выключен, и переключатель S4 включен, так что Р-канальный МОП-прибор 52 удерживается в выключенном состоянии во время процедуры одностороннего управления. Кроме того, N-канальные МОП-приборы 73 и 74 выключены, а N-канальный МОП-прибор 72 включен, так что потенциал Vee (потенциал, который ниже, чем порог затвора) приложен к затвору БТИЗ 20 во время процедуры одностороннего управления. Соответственно, БТИЗ 20 удерживается в выключенном состоянии. Кроме того, переключатель S1 включен, так что управляющий сигнал VP1 усилителя управления подается на затвор Р-канального МОП-прибора 51 во время процедуры одностороннего управления. Кроме того, переключатель S3 выключен, так что Р-канальный МОП-прибор 51 переключается в соответствии с управляющим сигналом VP1 во время процедуры одностороннего управления. Кроме того, логическая схема 90 подает сигнал VP2, полученный при инвертировании сигнала ШИМ VP0, на затвор N-канального МОП-прибора 71.
[0039] Когда соответствующие компоненты управляются, как описано выше, Р-канальный МОП-прибор 51 включается, а N-канальный МОП-прибор 71 выключается в первый момент tn1 включения на фиг. 4. Затем, ток затвора течет из провода 56 к затвору БТИЗ 18 через Р-канальный МОП-прибор 51 и провод 58 включенного затвора. Поэтому затвор БТИЗ 18 заряжается, и потенциал затвора Vg18 возрастает от потенциала Vee до потенциала Von. В этой связи, потенциал Von представляет собой потенциал, который меньше, чем потенциал Vcc, и больше, чем порог затвора БТИЗ 18. Потенциал затвора Р-канального МОП-прибора 51 управляется посредством обратной связи, и потенциал затвора БТИЗ 18, таким образом, с точностью регулируется до потенциала Von. Потенциал Von выше, чем порог затвора БТИЗ 18, так что БТИЗ 18 включается. Соответственно, ток Ic течет во время периода Ton1 включения. Ток Ic постепенно увеличивается во время периода Ton1 включения.
[0040] В этой связи, в период Ton1 включения, потенциал провода 58 включенного затвора (т.е., потенциал Von) выше, чем потенциал провода 59 включенного затвора (т.е., потенциал Vee). Однако Р-канальные МОП-приборы 53 и 54 выключены, и паразитный диод 54а Р-канального МОП-прибора 54 предотвращает протекание тока из провода 58 включенного затвора к проводу 59 включенного затвора, так что ток не течет из провода 58 включенного затвора к проводу 59 включенного затвора.
[0041] Кроме того, в период Ton1 включения, потенциал провода 78 выключенного затвора (т.е., потенциал Von) выше, чем потенциал провода 79 выключенного затвора (т.е., потенциал Vee). Однако N-канальные МОП-приборы 73 и 74 выключены, и паразитный диод 74а N-канального МОП-прибора 74 предотвращает протекание тока из провода 78 выключенного затвора к проводу 79 выключенного затвора, так что ток не течет из провода 78 выключенного затвора к проводу 79 выключенного затвора.
[0042] После этого, с наступлением момента tf1 выключения, Р-канальный МОП-прибор 51 выключается, и N-канальный МОП-прибор 71 включается. Затем, ток затвора течет от затвора БТИЗ 18 к проводу 76 через провод 78 выключенного затвора и N-канальный МОП-прибор 71. Поэтому затвор БТИЗ 18 разряжается, и потенциал затвора Vg18 падает от потенциала Von до потенциала Vee. Потенциал Vee ниже, чем порог затвора БТИЗ 18, так что БТИЗ 18 выключается. Соответственно, ток Ic не течет во время периода Toff1 выключения.
[0043] В ходе процедуры одностороннего управления, БТИЗ 18 повторяет включение и выключение посредством повторения периода Ton включения и периода Toff выключения. То есть, в ходе процедуры одностороннего управления, БТИЗ 18 повторяет включение и выключение, при этом БТИЗ 20 удерживается в выключенном состоянии.
[0044] Логическая схема 90 постоянно мониторит ток Ic. Когда ток Ic превышает порог Ith во время периода Ton2, когда выполняется процедура одностороннего управления, логическая схема 90 меняет процедуру от процедуры одностороннего управления к процедуре двустороннего управления во время непосредственно следующего периода Toff выключения. В этой связи, порогу Ith можно также придать характеристику гистерезиса.
[0045] В ходе процедуры двустороннего управления, логическая схема 90 управляет соответствующими компонентами следующим образом.
переключатель S1: вкл
переключатель S2: вкл
переключатель S3: выкл
переключатель S4: выкл
Р-канальные МОП-приборы 53 и 54: вкл
N-канальные МОП-приборы 73 и 74: вкл
[0046] Переключатели S1 и S2 включены, так что управляющий сигнал VP1 усилителя 92 управления подается на затвор Р-канального МОП-прибора 51 и затвор Р-канального МОП-прибора 52 во время процедуры двустороннего управления. Кроме того, переключатели S3 и S4 выключены, так что Р-канальные МОП-приборы 51 и 52 переключаются в соответствии с управляющим сигналом VP1 во время процедуры двустороннего управления. Кроме того, Р-канальные МОП-приборы 53 и 54 включены, так что провод 58 включенного затвора и провод 59 включенного затвора закорочены во время процедуры двустороннего управления. Кроме того, N-канальные МОП-приборы 73 и 74 включены, так что 78 выключенного затвора и провод 79 выключенного затвора закорочены во время процедуры двустороннего управления. Кроме того, логическая схема 90 подает сигнал VP2, полученный путем инвертирования сигнала ШИМ VP0 на затвор N-канального МОП-прибора 71 и затвор N-канального МОП-прибора 72.
[0047] Даже когда соответствующие компоненты управляются, как описано выше, ток Ic не течет во время периода Toff2 выключения. То есть, во время периода Toff2 выключения, Р-канальные МОП-приборы 51 и 52 выключены, и N-канальные МОП-приборы 71 и 72 включены, так что и потенциал затвора Vg18 БТИЗ 18, и потенциал затвора Vg20 БТИЗ 20 поддерживаются равными потенциалу Vee. Соответственно, во время период Toff выключения, оба БТИЗа 18 и 20 удерживаются в выключенном состоянии, и ток Ic не течет.
[0048] Когда управляющий сигнал VP1 понижается от Voff2 до Von2 в момент tn3 включения, непосредственно следующий за периодом Toff2 выключения, оба Р-канальных МОП-прибора 51 и 52 включаются. Кроме того, в момент tn3 включения, потенциалы затворов N-канальных МОП-приборов 71 и 72 понижаются, при этом N-канальные МОП-приборы 71 и 72 выключаются. Когда Р-канальный МОП-прибор 51 включается, а N-канальный МОП-прибор 71 выключается, ток затвора течет из провода 56 к затвору БТИЗ 18 через Р-канальный МОП-прибор 51 и провод 58 включенного затвора. Поэтому затвор БТИЗ 18 заряжается, и потенциал затвора Vg18 возрастает от потенциала Vee до потенциала Von. То есть, БТИЗ 18 включается. Кроме того, когда Р-канальный МОП-прибор 52 включается и N-канальный МОП-прибор 72 выключается, ток затвора течет из провода 57 к затвору БТИЗ 20 через Р-канальный МОП-прибор 52 и провод 59 включенного затвора. Поэтому затвор БТИЗ 20 заряжается, и потенциал затвора Vg20 возрастает от потенциала Vee до потенциала Von. То есть, БТИЗ 20 включается. Как описано выше, в период Ton3 включения процедуры двустороннего управления, оба БТИЗа 18 и 20 включаются. Соответственно, ток Ic течет во время периода Ton3 включения.
[0049] После этого, с наступлением момента tf3 выключения, Р-канальные МОП-приборы 51 и 52 выключаются, а N-канальные МОП-приборы 71 и 72 включаются. Когда Р-канальный МОП-прибор 51 выключается, а N-канальный МОП-прибор 71 включается, ток затвора течет от затвора БТИЗ 18 к проводу 76 через провод 78 выключенного затвора и N-канальный МОП-прибор 71. Поэтому затвор БТИЗ 18 разряжается, и потенциал затвора Vg18 падает от потенциала Von до потенциала Vee. То есть, БТИЗ 18 выключается. Кроме того, когда Р-канальный МОП-прибор 52 выключается, а N-канальный МОП-прибор 72 включается, ток затвора течет от затвора БТИЗ 20 к проводу 77 через провод 79 выключенного затвора и N-канальный МОП-прибор 72. Поэтому затвор БТИЗ 20 разряжается, и потенциал затвора Vg20 падает от потенциала Von до потенциала Vee. То есть, БТИЗ 20 выключается. Как описано выше, в период Toff3 выключения, оба БТИЗа 18 и 20 выключены. Соответственно, ток Ic не течет во время период Toff3 выключения.
[0050] В ходе процедуры двустороннего управления, БТИЗ 18 и БТИЗ 20, по существу, одновременно повторяют включение и выключение через повторение периода Ton включения и периода Toff выключения.
[0051] Далее будет описан эффект предотвращения потерь на выключении переключающей схемы 16. Когда БТИЗы 18 и 20 выключаются, возникают потери на выключении. В случае, когда ток Ic является небольшим, возникает корреляция между потерями на выключении и размером БТИЗ, который выключается. То есть, потери на выключении уменьшаются, когда меньше размер БТИЗ, который выключается. В случае, когда ток Ic является большим, такая корреляция практически не возникнет. Причина, по которой вышеупомянутая корреляция меняется данным образом в соответствии с током Ic, как предполагается, следующая. Потери на выключении возникают через происходящий в полупроводниковой подложке во время выключения разряд носителей (электронов и дырок), присутствующих в полупроводниковой подложке БТИЗ непосредственно перед выключением. Число электронов, присутствующих в полупроводниковой подложке во время течения тока Ic, увеличивается, когда возрастает ток Ic. С другой стороны, внутренняя часть полупроводниковой подложки насыщена дырками, пока течет ток Ic, независимо от того, является ли ток Ic большим или малым. То есть, число дырок, присутствующих в полупроводниковой подложке во время течения тока Ic, является, по существу, постоянным, независимо от тока Ic. Соответственно, в случае, когда ток Ic является небольшим, потери на выключении возникают главным образом из-за влияния дырок. Как описано выше, область полупроводниковой подложки, через которую течет ток Ic, насыщена дырками, при этом число дырок в это время, по существу, пропорционально размеру БТИЗ (т.е., площади области полупроводниковой подложки, через которую течет ток Ic). Соответственно, в случае, когда ток Ic является небольшим, потери на выключении вызваны, в основном, из-за влияния дырок. С другой стороны, в случае, когда ток Ic является большим, число электронов, присутствующих в полупроводниковой подложке, является большим, так что потери на выключении вызваны главным образом влиянием электронов. Поэтому в случае, когда ток Ic является большим, практически нет корреляции между потерями на выключении и размером БТИЗ, который выключается.
[0052] Как описано выше, в случае, когда ток Ic является небольшим, переключающая схема 16 в период Ton включения включает только БТИЗ 18 без включения БТИЗ 20. То есть, переключающая схема 16 выключает БТИЗ 20 до момента tf выключения, и выключает БТИЗ 18 в момент tf выключения. Соответственно, только БТИЗ 18 выключается в момент tf выключения (например, в момент tf1 выключения на фиг.4). В случае, когда выключается только БТИЗ 18, размер области полупроводниковой подложки 100, которая выключается (т.е., площади области БТИЗ 18 на фиг. 3), является небольшим, а значит, потери на выключении являются небольшими. Кроме того, в случае, когда ток Ic является небольшим, даже когда ток Ic течет только через БТИЗ 18 в период Ton включения, нагрузка, приложенная к БТИЗ 18, не столь высока. Как описано выше, в случае, когда ток Ic является небольшим, в момент tf выключения выключается только БТИЗ 18. Таким образом, потери на выключении могут быть снижены в то время, когда предотвращается приложение избыточной нагрузки к БТИЗ 18.
[0053] Кроме того, как описано выше, в случае, когда ток Ic является большим, переключающая схема 16 в период Ton включения включает и БТИЗ 18, и БТИЗ 20. То есть, переключающая схема 16 включает и БТИЗ 18, и БТИЗ 20 в момент tn включения, и выключает и БТИЗ 18, и БТИЗ 20 в момент выключения. Соответственно, ток Ic, текущий через соединительный провод 13, течет через БТИЗ 18 и БТИЗ 20 рассредоточенным образом. Как описано выше, в случае, когда ток Ic является большим, ток Ic вынужден течь через БТИЗ 18 и БТИЗ 20 рассредоточенным образом. Таким образом, может быть предотвращена подача высокой нагрузки на БТИЗ 18 и БТИЗ 20. Кроме того, в момент tf выключения (например, в момент tf3 выключения на фиг. 4), и БТИЗ 18, и БТИЗ 20 выключаются. В этом случае, размер области полупроводниковой подложки 100, которая выключается, равен совокупной площади БТИЗ 18 на фиг. 3 и площади БТИЗ 20 на фиг. 3. То есть, в этом случае, размер области, которая выключается, является большим. Однако в случае, когда ток Ic является большим, практически не имеется корреляции между размером БТИЗ, который выключается, и потерями на выключении. Соответственно, даже когда БТИЗ 18 и БТИЗ 20 одновременно выключаются, потери на выключении не становятся больше, чем в случае, когда выключается только один из БТИЗов. Как описано выше, в случае, когда ток Ic является большим, БТИЗы 18 и 20 включаются в период Ton включения. Таким образом, нагрузки, приложенные к БТИЗам 18 и 20, могут быть снижены без увеличения потерь на выключении.
[0054] Кроме того, как видно из приведенного выше описания, в этой переключающей схеме 16, время подачи питания на БТИЗ 18 (т.е., время, когда БТИЗ 18 включен) больше, чем время подачи питания на БТИЗ 20. Кроме того, как показано на фиг. 3, БТИЗ 20 образован на центральном участке полупроводниковой подложки 100, а БТИЗ 18 образован вокруг него. БТИЗ 18, который образован на наружной периферийной стороне, показывает более высокие характеристики теплового излучения, чем БТИЗ 20, который образован на центральном участке. Как описано выше, температуру полупроводниковой подложки 100 можно с успехом удерживать от возрастания путем увеличения времени подачи питания на БТИЗ 18, который демонстрирует высокие характеристики теплового излучения.
[0055] Кроме того, в переключающей схеме 16 согласно первому варианту осуществления изобретения, когда оба БТИЗа 18 и 20 включаются в ходе процедуры двустороннего управления, Р-канальные МОП-приборы 51 и 52 включаются при уже включенных Р-канальных МОП-приборах 53 и 54. То есть, Р-канальные МОП-приборы 51 и 52 включаются при находящихся в закороченном состоянии проводе 58 включенного затвора и проводе 59 включенного затвора. Путем такого закорачивания проводов 58 и 59 включенного затвора, можно сделать момент для включения БТИЗ 18 и момент для включения БТИЗ 20, по существу, совпадающими друг с другом, а плотность тока Ic, текущего через БТИЗ 18, и плотность тока Ic, текущего через БТИЗ 20, могут быть сделаны приблизительно равными друг другу во время периода Ton включения. Таким образом, может быть достигнут эффект разнесения нагрузок, приложенных к БТИЗам 18 и 20. Подробности будут описаны далее.
[0056] Прежде всего, будет описана проблема в случае, когда провод 58 включенного затвора и провод 59 включенного затвора не закорочены. Р-канальный МОП-прибор 51 и Р-канальный МОП-прибор 52 имеют разброс свойств на основе производственных дефектов и т.п. Например, порог затвора и сопротивление во включенном состоянии различаются между Р-канальным МОП-прибором 51 и Р-канальным МОП-прибором 52 в некоторых случаях. Обычно ошибки на пороге затвора и сопротивление во включенном состоянии МОП велики. В случае, когда имеется разница в пороге затвора, даже когда делается попытка одновременно включить Р-канальные МОП-приборы 51 и 52, возникает отклонение между моментами включения этих Р-канальных МОП-приборов. Соответственно, возникает разница между моментом, когда ток затвора начинает течь через БТИЗ 18, и моментом, когда ток затвора начинает течь через БТИЗ 20. Кроме того, когда имеется разница между сопротивлением во включенном состоянии Р-канального МОП-прибора 51 и сопротивлением во включенном состоянии Р-канального МОП-прибора 52, возникает разница между величиной тока Р-канального МОП-прибора 51 и величиной тока Р-канального МОП-прибора 52. То есть, возникает разница между величиной тока затвора БТИЗ 18 и величиной тока затвора БТИЗ 20. Как описано выше, когда имеется разница между моментом, когда ток затвора начинает течь через БТИЗ 18, и моментом, когда ток затвора начинает течь через БТИЗ 20, или имеется разница между величиной тока затвора БТИЗ 18 и величиной тока затвора БТИЗ 20, возникает разница между скоростью зарядки затвора БТИЗ 18 и скоростью зарядки затвора БТИЗ 20. В результате, возникает разница между моментом, когда включается БТИЗ 18, и моментом, когда включается БТИЗ 20. Когда один из БТИЗов включается до включения другого БТИЗа, большой ток мгновенно течет через БТИЗ, который включился первый, и высокая нагрузка воздействует на БТИЗ, который включился первый. Кроме того, в случае, когда потенциалы затворов Vg18 и Vg20 управляются с помощью обратной связи, как в первом варианте осуществления изобретения, возрастает также разница между потенциалами затворов Vg18 и Vg20 (т.е., Von на фиг. 4), которые устанавливаются на постоянную величину во время периода Ton включения, вследствие разницы между свойствами Р-канального МОП-прибора 51 и свойствами Р-канального МОП-прибора 52. Поэтому возникает разница между плотностью тока Ic, текущего через БТИЗ 18 во время периода Ton включения, и плотностью тока Ic, текущего через БТИЗ 20 во время периода Ton включения. В этом случае также, высокая нагрузка воздействует на один из БТИЗов.
[0057] Напротив, с переключающей схемой 16 согласно первому варианту осуществления изобретения, Р-канальные МОП-приборы 51 и 52 включаются после закорачивания провода 58 включенного затвора и провода 59 включенного затвора. В случае, когда провод 58 включенного затвора и провод 59 включенного затвора закорочены, даже когда возникает разница между моментом, когда включается Р-канальный МОП-прибор 51, и моментом, когда включается Р-канальный МОП-прибор 52, или возникает разница между током Р-канального МОП-прибора 51 и током Р-канального МОП-прибора 52, токи текут через провод 58 включенного затвора и провод 59 включенного затвора так, что они компенсируют друг друга через Р-канальные МОП-приборы 53 и 54. Поэтому не возникает разницы между моментом, когда включается БТИЗ 18, и моментом, когда включается БТИЗ 20. Например, в случае, когда Р-канальный МОП-прибор 51 включается перед Р-канальным МОП-прибором 52, часть тока, текущего через Р-канальный МОП-прибор 51, заряжает затвор БТИЗ 18, а остальная часть тока заряжает затвор БТИЗ 20 через Р-канальные МОП-приборы 53 и 54. Кроме того, в случае, когда ток, текущий через Р-канальный МОП-прибор 51, больше тока, текущего через Р-канальный МОП-прибор 52, часть тока, текущего через Р-канальный МОП-прибор 51, заряжает затвор БТИЗ 18, а остальная часть тока заряжает затвор БТИЗ 20 через Р-канальные МОП-приборы 53 и 54. Как описано выше, токи, текущие через Р-канальные МОП-приборы 51 и 52, компенсируют друг друга, так что потенциал затвора Vg18 БТИЗ 18 и потенциал затвора Vg20 БТИЗ 20 могут увеличиваться, по существу, одинаковым образом. Соответственно, БТИЗы 18 и 20 могут, по существу, включаться одновременно. Кроме того, потенциалы затворов Vg18 и Vg20 во время периода включения могут быть сделаны приблизительно равными друг другу, так что разница между плотностью тока БТИЗ 18 и плотностью тока БТИЗ 20 практически не возникает. Как следствие, согласно конфигурации первого варианта осуществления изобретения, можно предотвратить сосредоточение нагрузки на одном из БТИЗов, и можно достигнуть эффекта рассредоточения нагрузки.
[0058] Кроме того, в случае, когда БТИЗы 18 и 20 также одновременно выключаются в ходе процедуры двустороннего управления, эффект рассредоточения нагрузки может быть достигнут путем включения N-канальных МОП-приборов 73 и 74 для закорачивания провода 78 выключенного затвора и провода 79 выключенного затвора. То есть, если провод 78 выключенного затвора и провод 79 выключенного затвора не закорочены, то, когда БТИЗы 18 и 20 выключаются, из-за разницы между свойствами N-канального МОП-прибора 71 и свойствами N-канального МОП-прибора 72 возникает разница между моментом, когда выключается БТИЗ 18, и моментом, когда выключается БТИЗ 20. Когда один из БТИЗов выключается первый, течение тока смещается в сторону другого БТИЗа, который еще не выключился, и нагрузка, приложенная к этому БТИЗ, становится большой. Напротив, с переключающей схемой 16 согласно первому варианту осуществления изобретения, БТИЗы 18 и 20 могут, по существу, одновременно выключаться путем включения N-канальных МОП-приборов 71 и 72 при закороченных проводе 78 выключенного затвора и проводе 79 выключенного затвора. Соответственно, в случае, когда БТИЗы 18 и 20 также одновременно выключаются, можно получить эффект рассредоточения нагрузки.
[0059] Переключающая схема согласно второму варианту осуществления изобретения имеет конфигурацию, сходную с той переключающей схемой, которая раскрыта согласно первому варианту осуществления изобретения и показана на фиг. 2. В случае, когда ток Ic является большим, переключающая схема согласно второму варианту осуществления изобретения выполняет процедуру двустороннего управления таким же образом, что и в первом варианте осуществления изобретения. То есть, в случае, когда ток Ic является большим, оба БТИЗ 18 и БТИЗ 20 включаются в период Ton включения, и оба БТИЗ 18 и БТИЗ 20 выключаются в период Toff выключения. В переключающей схеме согласно второму варианту осуществления изобретения, способ управления отличается от такового в первом варианте осуществления изобретения в том случае, когда ток Ic является небольшим.
[0060] В случае, когда ток Ic является небольшим, переключающая схема согласно второму варианту осуществления изобретения выполняет процедуру одностороннего управления, как показано на фиг. 5. То есть, в случае, когда ток Ic является небольшим, логическая схема 90 управляет БТИЗами 18 и 20 так, что период Ton 18 включения, когда включается только БТИЗ 18, и период Ton20 включения, когда включается только БТИЗ 20, возникают попеременно. Более конкретно, логическая схема 90 производит управление так, что период Ton18 включения, период Toff выключения, период Ton20 включения и период Toff выключения возникают повторяющимся образом в данной последовательности. В период Toff выключения, и БТИЗ 18, и БТИЗ 20 выключены. Например, логическая схема 90 определяет в момент t1 на фиг. 5, что ток Ic, в непосредственно предшествующий период Ton20 включения, меньше порога Ith. Затем, в последующий период Ton18 включения, логическая схема 90 включает БТИЗ 18 и удерживает БТИЗ 20 выключенным. Поскольку ток Ic не поднялся до порога Ith в этот период Ton18 включения, логическая схема 90 определяет в момент t2, что ток Ic, в непосредственно предшествующий период Ton18 включения, меньше порога Ith. Затем, в последующий период Ton20 включения, логическая схема 90 включает БТИЗ 20 и удерживает БТИЗ 18 выключенным. Как описано выше, логическая схема 90 включает в последующий период Ton включения тот из БТИЗов 18 и 20, который не включался в последний период Ton включения. Поэтому, пока ток Ic является небольшим, БТИЗ 18 и БТИЗ 20 включаются попеременно. Тепло, вырабатываемое в полупроводниковой подложке 100, можно рассеивать путем такого попеременного включения БТИЗ 18 и БТИЗ 20. Таким образом, можно предотвратить повышение температуры полупроводниковой подложки 100. Кроме того, при такой конфигурации, в случае, когда ток Ic является небольшим, БТИЗ 18 или БТИЗ 20 выключаются поодиночке в момент tf выключения, при этом потери на выключении также могут быть снижены.
[0061] В этой связи, в ходе процедуры одностороннего управления с фиг. 5, процессы включения и выключения одного только БТИЗ 18 выполняются таким же образом, что и в первом варианте осуществления изобретения. В ходе процедуры одностороннего управления с фиг. 5, процесс включения одного только БТИЗ 20 выполняется путем включения Р-канального МОП-прибора 52 при выключенных Р-канальных МОП-приборах 51, 53 и 54. В ходе процедуры одностороннего управления с фиг. 5, процесс выключения одного только БТИЗ 20 выполняется путем включения N-канального МОП-прибора 72 при включенном N-канальном МОП-приборе 71 и выключенных N-канальных МОП-приборах 73 и 74.
[0062] В этой связи, как видно из фиг. 5, во втором варианте осуществления изобретения, потенциал затвора Vg20 в период Ton20 включения выше, чем потенциал затвора Vg18. То есть, потенциал провода 59 включенного затвора выше, чем потенциал провода 58 включенного затвора. Однако Р-канальные МОП-приборы 53 и 54 выключены, и паразитный диод 53а Р-канального МОП-прибора 53 предотвращает протекание тока из провода 59 включенного затвора к проводу 58 включенного затвора, так что ток не течет из провода 59 включенного затвора к проводу 58 включенного затвора. Как описано выше, Р-канальные МОП-приборы 53 и 54 соединены таким образом, что паразитные диоды 53 и 54 последовательно соединены друг с другом в противоположных направлениях. Таким образом, в случае, когда потенциал провода 59 включенного затвора высок, также как и в случае, когда потенциал провода 58 включенного затвора высок, утечка тока может быть предотвращена.
[0063] Кроме того, когда потенциал затвора Vg20 становится выше, чем потенциал затвора Vg18, в период Ton20 включения, потенциал провода 79 выключенного затвора становится выше, чем потенциал провода 78 выключенного затвора. Однако N-канальные МОП-приборы 73 и 74 выключены, и паразитный диод 73а N-канального МОП-прибора 73 предотвращает протекание тока из провода 79 выключенного затвора к проводу 78 выключенного затвора, так что ток не течет из провода 79 выключенного затвора к проводу 78 выключенного затвора. Как описано выше, N-канальные МОП-приборы 73 и 74 соединены таким образом, что паразитные диоды 73а и 74а соединены последовательно друг с другом в противоположных направлениях. Таким образом, в случае, когда потенциал провода 79 выключенного затвора высок, также как и в случае, когда высок потенциал провода 78 выключенного затвора, утечка тока может быть предотвращена.
[0064] Переключающая схема согласно третьему варианту осуществления изобретения имеет конфигурацию, сходную с таковой у переключающей схемы согласно первому варианту осуществления изобретения, показанной на фиг. 2. В случае, когда ток Ic является большим, переключающая схема согласно третьему варианту осуществления изобретения выполняет процедуру двустороннего управления таким же образом, что и в первом варианте осуществления изобретения. В переключающей схеме согласно третьему варианту осуществления изобретения, способ управления отличается от такового в первом варианте осуществления изобретения в случае, когда ток Ic является небольшим.
[0065] В случае, когда ток Ic является небольшим, переключающая схема согласно третьему варианту осуществления изобретения выполняет процедуру одностороннего управления, показанную на фиг. 6. Даже в случае, когда ток Ic является небольшим, логическая схема 90 включает и БТИЗ 18, и БТИЗ 20 в момент tn включения. Затем, логическая схема 90 выключает БТИЗ 20 в момент tc, непосредственно предшествующий моменту tf выключения. После этого, логическая схема 90 удерживает БТИЗ 20 выключенным до последующего момента tn включения (т.е., до истечения момента tf выключения). Соответственно, БТИЗ 18 выключается в одиночку в момент tf выключения. Например, логическая схема 90 определяет в момент t3 на фиг. 6, что ток Ic меньше, чем порог Ith, в непосредственно предшествующий период Ton включения. Затем логическая схема 90 включает и БТИЗ 18, и БТИЗ 20 в последующий момент tn включения. Затем логическая схема 90 выключает БТИЗ 20 в момент tc перед моментом tf выключения. БТИЗ 20 удерживается в выключенном состоянии до истечения момент tf выключения. В момент tc БТИЗ 18 удерживается во включенном состоянии без выключения. После этого, БТИЗ 18 выключается в момент tf выключения. Соответственно, БТИЗ 18 выключается в одиночку в момент tf выключения. Как описано выше, согласно третьему варианту осуществления изобретения, в случае, когда ток Ic является небольшим, оба БТИЗа 18 и 20 включаются в часть периода Ton включения, однако БТИЗ 20 выключается до БТИЗ 18.
[0066] В этой связи, процесс одновременного включения БТИЗов 18 и 20 в момент tn включения в ходе процедуры одностороннего управления с фиг. 6 выполняется таким же образом, что и в момент tn включения в ходе процедуры двустороннего управления. Процесс выключения одного только БТИЗ 18 в момент tf выключения в ходе процедуры одностороннего управления с фиг. 6 выполняется таким же образом, что и в ходе процедуры одностороннего управления по первому варианту осуществления изобретения. Кроме того, процесс выключения одного только БТИЗ 20 в момент tc в ходе процедуры одностороннего управления с фиг. 6 выполняется путем включения N-канального МОП-прибора 72 при выключенных N-канальных МОП-приборах 71, 73 и 74.
[0067] В ходе вышеупомянутого управления, когда БТИЗ 20 выключается в момент tc, БТИЗ 18 удерживается во включенном состоянии. Даже когда БТИЗ 20 выключается, БТИЗ 18 остается включенным, так что напряжение между коллектором и эмиттером БТИЗ 20 поддерживается равным низкому напряжению. Соответственно, когда БТИЗ 20 выключается, не возникает потерь на выключении. Кроме того, когда БТИЗ 18 выключается в момент tf выключения, напряжение между коллектором и эмиттером БТИЗ 18 возрастает из-за выключения БТИЗ 18. Соответственно, потери на выключении возникают в момент tf выключения. Однако, в момент tf выключения, БТИЗ 18 выключается в одиночку, поэтому потери на выключении являются небольшими. Соответственно, переключающая схема согласно третьему варианту осуществления изобретения также обеспечивает снижение потерь на выключении. Кроме того, даже в случае, когда ток Ic является небольшим, как описано выше, нагрузки, приложенные к БТИЗам 18 и 20, могут быть дополнительно уменьшены путем распределения тока Ic на БТИЗы 18 и 20 в части периода Ton включения. Таким образом, можно предотвратить повышение температуры полупроводниковой подложки 100.
[0068] В этой связи, в вышеупомянутом третьем варианте осуществления изобретения, логическая схема 90 делает определение по току Ic в момент времени периода Toff выключения (например, в момент t3). Однако в третьем варианте осуществления изобретения, определение по току Ic может быть сделано в момент времени периода Ton включения (например, в момент t4, т.е. в момент до момента tc выключения БТИЗ 20). В этом случае, определение может быть сделано на основе тока Ic в момент t4.
[0069] Кроме того, в вышеупомянутом третьем варианте осуществления изобретения, время задержки от момента tc, когда БТИЗ 20 выключается, до момента tf выключения, когда БТИЗ 18 выключается, предпочтительно равно времени, которого достаточно, чтобы носители в области БТИЗ 20 полупроводниковой подложки 100 исчезли. С другой стороны, вышеупомянутое время задержки предпочтительно равно или меньше, чем 10% периода Ton включения, с тем, чтобы минимизировать воздействие на управление.
[0070] Кроме того, в вышеупомянутом третьем варианте осуществления изобретения, БТИЗ 18 и БТИЗ 20 одновременно включаются в момент tn включения. Однако момент, когда БТИЗ 20 включается, может наступать позднее, чем момент tn включения.
[0071] Переключающая схема согласно четвертому варианту осуществления изобретения имеет конфигурацию, сходную с той переключающей схемой, которая была раскрыта согласно первому варианту осуществления изобретения, показанному на фиг. 2. В случае, когда ток Ic является большим, переключающая схема согласно четвертому варианту осуществления изобретения выполняет процедуру двустороннего управления таким же образом, что и в первом варианте осуществления изобретения. В переключающей схеме согласно четвертому варианту осуществления изобретения, способ управления отличается от такового в первом варианте осуществления изобретения в случае, когда ток Ic является небольшим.
[0072] Способ управления по четвертому варианту осуществления изобретения в случае, когда ток Ic является небольшим, представляет собой способ, полученный путем сочетания друг с другом способа управления по второму варианту осуществления изобретения и способа управления по третьему варианту осуществления изобретения. В четвертом варианте осуществления изобретения, процедура одностороннего управления, показанная на фиг. 7, выполняется в случае, когда ток Ic является небольшим. На фиг. 7 выполняется управление таким образом, что период Ton 18 включения, период Toff выключения, период Ton20 включения и период Toff выключения повторяющимся образом возникают в данной последовательности. В момент tn включения, и БТИЗ 18, и БТИЗ 20 включаются. БТИЗ 18 и БТИЗ 20 включены в первую половину периода Ton18 включения. БТИЗ 20 выключается в момент tc1 во время периода Ton18 включения. БТИЗ 18 выключается в последующий момент tf выключения. В период Toff выключения, БТИЗ 18 и БТИЗ 20 выключены. Как БТИЗ 18, так и БТИЗ 20 включаются в последующий момент tn включения. БТИЗ 18 и БТИЗ 20 включены в первую половину периода Ton включения 20. БТИЗ 18 выключается в момент tc2 во время периода Ton20 включения. БТИЗ 20 выключается в последующий момент tf выключения. В соответствии с этой конфигурацией, период Ton18 включения, когда идет время подачи питания на БТИЗ 18, являющийся длинным, и период Ton20 включения, когда идет время подачи питания на БТИЗ 20, являющийся длинным, возникают попеременно, так что тепло, вырабатываемое в полупроводниковой подложке 100, может рассеиваться.
[0073] В любом из вышеупомянутых вариантов осуществления изобретения с первого по четвертый, когда БТИЗ 18 и БТИЗ 20 включаются одновременно, провод 58 включенного затвора и провод 59 включенного затвора закорочены Р-канальными МОП-приборами 53 и 54. Поэтому БТИЗ 18 и БТИЗ 20 могут, по существу, включаться одновременно. Кроме того, в любом из вышеупомянутых вариантов осуществления изобретения с первого по четвертый, когда БТИЗ 18 и БТИЗ 20 одновременно выключаются, провод 78 выключенного затвора и провод 79 выключенного затвора закорочены N-канальными МОП-приборами 73 и 74. Поэтому БТИЗ 18 и БТИЗ 20 могут, по существу, выключаться одновременно. Соответственно, может быть получен эффект рассредоточения нагрузки. Кроме того, в любом из вышеупомянутых вариантов осуществления изобретения с первого по четвертый, когда включен один из БТИЗ 18 и БТИЗ 20, Р-канальные МОП-приборы 53 и 54 выключены. Поэтому может быть предотвращено возникновение тока утечки между проводом 58 включенного затвора и проводом 59 включенного затвора. Кроме того, в любом из вышеупомянутых третьего и четвертого вариантов осуществления изобретения, когда выключается один из БТИЗ 18 и БТИЗ 20 из состояния, в котором и БТИЗ 18, и БТИЗ 20 включены, Р-канальные МОП-приборы 73 и 74 выключаются. Поэтому предотвращается возникновение тока утечки между проводом 78 выключенного затвора и проводом 79 выключенного затвора.
[0074] Переключающая схема согласно пятому варианту осуществления изобретения, показанная на фиг. 8, отличается в конфигурации схемы 70 выключения затвора от переключающей схемы, показанной на фиг. 2. Другие детали конфигурации переключающей схемы согласно пятому варианту осуществления изобретения идентичны таковым, показанным на фиг. 2.
[0075] В пятом варианте осуществления изобретения, схема 70 выключения затвора образована одиночным N-канальным МОП-прибором 102. Источник N-канального МОП-прибора 102 соединен с проводом 104, к которому приложен опорный потенциал Vee. Сток N-канального МОП-прибора 102 соединен с выводом 40е. Вывод 40е соединен с затвором БТИЗ 18 через диод 106, резистор 62 затвора и резистор 32 затвора. Катод диода 106 соединен с выводом 40е, а анод диода 106 соединен с резистором 62 затвора. Кроме того, вывод 40е соединен с затвором БТИЗ 20 через диод 108, резистор 64 затвора и резистор 34 затвора. Катод диода 108 соединен с выводом 40е, а анод диода 108 соединен с резистором 64 затвора. В пятом варианте осуществления изобретения, провод, который соединяет сток N-канального МОП-прибора 102 и затвор БТИЗ 18 друг с другом, именуется проводом 78 выключенного затвора, а провод, который соединяет сток N-канального МОП-прибора 102 и затвор БТИЗ 20 друг с другом, именуется проводом 79 выключенного затвора. Затвор N-канального МОП-прибора 102 соединен с логической схемой 90. Сигнал VP2, полученный путем инвертирования сигнала ШИМ, подается на затвор N-канального МОП-прибора 102 из логической схемы 90.
[0076] Переключающая схема согласно пятому варианту осуществления изобретения может выполнять вышеупомянутые операции, показанные на фиг. 4 и 5 (операции, аналогичные таковым в первом и втором вариантах осуществления изобретения). Переключающая схема согласно пятому варианту осуществления изобретения работает следующим образом. При процедуре двустороннего управления N-канальный МОП-прибор 102 удерживается в выключенном состоянии в период Ton включения. Поэтому затворы БТИЗов 18 и 20 отделены от потенциала Vee. Затворы БТИЗов 18 и 20 заряжаются схемой 50 включения затвора таким же образом, что и в вышеупомянутых вариантах осуществления изобретения с первого по четвертый. Соответственно, оба БТИЗа 18 и 20 включаются. В период Toff выключения процедуры двустороннего управления, N-канальный МОП-прибор 102 включен, а Р-канальные МОП-приборы 51 и 52 выключены. Соответственно, затворы БТИЗов 18 и 20 соединены с потенциалом Vee, и затворы БТИЗов 18 и 20 разряжаются. Соответственно, оба БТИЗа 18 и 20 выключаются. В ходе процедуры одностороннего управления, Р-канальные МОП-приборы 53 и 54 удерживается в выключенном состоянии. Кроме того, в период Ton включения процедуры одностороннего управления, N-канальный МОП-прибор 102 удерживается в выключенном состоянии. Кроме того, в период Ton включения процедуры одностороннего управления, один из Р-канальных МОП-приборов 51 и 52 включен, а другой выключен. Например, в случае, когда БТИЗ 18 включен, Р-канальный МОП-прибор 51 включен, а Р-канальный МОП-прибор 52 выключен. В этом случае затвор БТИЗ 18 отделен от потенциала Vee из-за выключения N-канального МОП-прибора 102, и заряжается из-за включения Р-канального МОП-прибора 51. То есть, БТИЗ 18 включается. Кроме того, в этом случае, затвор БТИЗ 20 отделен от потенциала Vee из-за выключения N-канального МОП-прибора 102, однако, также отделен от потенциала Vcc из-за выключения Р-канального МОП-прибора's 52, 53 и 54. Соответственно, затвор БТИЗ 20 удерживается на потенциале Vee в непосредственно предшествующий период выключения. Поэтому БТИЗ 20 удерживается в выключенном состоянии в период Ton включения. В период Toff выключения процедуры одностороннего управления, N-канальный МОП-прибор 102 включен, а Р-канальные МОП-приборы 51 и 52 выключены. Соответственно, затворы БТИЗов 18 и 20 соединены с потенциалом Vee, и оба БТИЗа 18 и 20 выключаются. Как описано выше, переключающая схема согласно пятому варианту осуществления изобретения также обеспечивает переключение обоих БТИЗов 18 и 20 в ходе процедуры двустороннего управления, и переключение одного из БТИЗов 18 или 20 в ходе процедуры одностороннего управления.
[0077] Кроме того, переключающая схема согласно пятому варианту осуществления изобретения также обеспечивает ограничение в отношении сосредоточения нагрузок, приложенных к БТИЗам 18 и 20 в момент включения, путем закорачивания провода 58 включенного затвора и провода 59 включенного затвора с помощью Р-канальных МОП-приборов 53 и 54. Кроме того, в переключающей схеме согласно пятому варианту осуществления изобретения, БТИЗы 18 и 20 выключаются одним N-канальным МОП-прибором 102, так что можно предотвратить расхождение моментов выключения БТИЗов 18 и 20 друг с другом. То есть, можно предотвратить сосредоточение нагрузок, приложенных к БТИЗам 18 и 20 в момент выключения. Соответственно, переключающая схема согласно пятому варианту осуществления изобретения обеспечивает также получение эффекта рассредоточения нагрузки.
[0078] В переключающей схеме согласно шестому варианту осуществления изобретения, показанному на фиг. 9, провод 58 включенного затвора и провод 59 включенного затвора соединены друг с другом одним Р-канальным МОП-прибором 54. Кроме того, в переключающей схеме согласно шестому варианту осуществления изобретения, провод 78 выключенного затвора и провод 79 выключенного затвора соединены друг с другом одним N-канальным МОП-прибором 74. Другие детали конфигурации переключающей схемы согласно шестому варианту осуществления изобретения идентичны таковым, показанным на фиг. 2.
[0079] Переключающая схема согласно шестому варианту осуществления изобретения может выполнять управление, показанное на фиг. 4 и 6. Как видно из фиг. 4 и 6, потенциал затвора Vg18 не становится ниже, чем потенциал затвора Vg20 в ходе процедуры одностороннего управления на фиг. 4 и 6. То есть, потенциал провода 58 включенного затвора не становится ниже, чем потенциал провода 59 включенного затвора. Соответственно, как показано на фиг. 9, утечка тока между проводом 58 включенного затвора и проводом 59 включенного затвора может быть предотвращена одним Р-канальным МОП-прибором 54, который оснащен паразитным диодом 54а, предотвращающим протекание тока из провода 58 включенного затвора к проводу 59 включенного затвора.
[0080] Кроме того, потенциал затвора Vg18 не становится ниже, чем потенциал затвора Vg20, как описано выше, поэтому потенциал провода 78 выключенного затвора не становится ниже, чем потенциал провода 79 выключенного затвора. Соответственно, как показано на фиг. 9, утечка тока между проводом 78 выключенного затвора и проводом 79 выключенного затвора может быть предотвращена одним N-канальным МОП-прибором 74, который оснащен паразитным диодом 74а, предотвращающим протекание тока из провода 78 выключенного затвора к проводу 79 выключенного затвора.
[0081] Как описано выше, схема конфигурация может быть упрощена в случае, когда БТИЗ, к которому приложена высокая нагрузка в ходе процедуры одностороннего управления, не заменяется.
[0082] Переключающая схема согласно седьмому варианту осуществления изобретения, показанная на фиг. 10, имеет биполярные транзисторы 112 и 114 npn-типа. Другие детали конфигурации переключающей схемы согласно седьмому варианту осуществления изобретения идентичны таковым, показанным на фиг.2.
[0083] В переключающей схеме согласно седьмому варианту осуществления изобретения, сток Р-канального МОП-прибора 51 соединен с затвором БТИЗ 18 через биполярный транзистор 112. Более конкретно, сток Р-канального МОП-прибора 51 соединен с базой биполярного транзистора 112. Коллектор биполярного транзистора 112 соединен с проводом 116, к которому приложен потенциал Vcc. Эмиттер биполярного транзистора 112 соединен с затвором БТИЗ 18 через резистор 32 затвора. База и эмиттер биполярного транзистора 112 соединены друг с другом через резистор 120. В данном случае, биполярный транзистор 112 представляет собой дискретный компонент, который установлен извне блока управления IC 40 затвором.
[0084] В переключающей схеме согласно седьмому варианту осуществления изобретения, сток Р-канального МОП-прибора 52 соединен с затвором БТИЗ 20 через биполярный транзистор 114. Более конкретно, сток Р-канального МОП-прибора 52 соединен с базой биполярного транзистора 114. Коллектор биполярного транзистора 114 соединен с проводом 118, к которому приложен потенциал Vcc. Эмиттер биполярного транзистора 114 соединен с затвором БТИЗ 20 через резистор 34 затвора. База и эмиттер биполярного транзистора 114 соединены друг с другом через резистор 122. В данном случае, биполярный транзистор 114 представляет собой дискретный компонент, который установлен извне блока управления IC 40 затвором.
[0085] В переключающей схеме согласно седьмому варианту осуществления изобретения, когда Р-канальный МОП-прибор 51 включен, потенциал базы биполярного транзистора 112 возрастает, и биполярный транзистор 112 включается. В результате, ток затвора течет из провода 116 на затвор БТИЗ 18 через биполярный транзистор 112 и резистор 32 затвора. Таким образом, БТИЗ 18 включается.
[0086] Кроме того, в переключающей схеме согласно седьмому варианту осуществления изобретения, когда Р-канальный МОП-прибор 52 включается, потенциал базы биполярного транзистора 114 возрастает, и биполярный транзистор 114 включается. В результате, ток затвора течет из провода 118 на затвор БТИЗ 20 через биполярный транзистор 114 и резистор 34 затвора. Таким образом, БТИЗ 20 включается.
[0087] Как описано выше, в седьмом варианте осуществления изобретения, когда Р-канальные МОП-приборы 51 и 52 включаются, соответственно, включаются и биполярные транзисторы 112 и 114. Таким образом, БТИЗы 18 и 20 включаются. Биполярные транзисторы 112 и 114 представляют собой дискретные компоненты, поэтому через них может протекать большой ток. Соответственно, даже в случае, когда мощности затворов БТИЗов 18 и 20 являются большими, затворы БТИЗов 18 и 20 могут заряжаться с большой скоростью. То есть, затворы БТИЗов 18 и 20 с большими мощностями затворов могут заряжаться с большой скоростью через использование Р-канальных МОП-приборов 51 и 52 с небольшими мощностями по току, которые выполнены в блоке управления IC 40 затвором. То есть, затворы БТИЗов могут заряжаться либо напрямую с помощью блока управления IC 40 затвором в качестве изделия общего назначения, либо опосредованно через биполярные транзисторы. Согласно этой конфигурации схемы, свойства общего назначения у блока управления IC 40 затвором дополнительно повышаются. Кроме того, по той же причине, что и в вышеупомянутом первом варианте осуществления изобретения, когда Р-канальный МОП-прибор 51 и Р-канальный МОП-прибор 52 включаются в ходе процедуры двустороннего управления, практически не возникает разница между потенциалом стока Р-канального МОП-прибора 51 и потенциалом стока Р-канального МОП-прибора 52. То есть, практически не возникает какая-либо разница между потенциалом базы биполярного транзистора 112 и потенциалом базы биполярного транзистора 114. Кроме того, практически не возникает какое-либо рассеивание напряжения между базой и эмиттером при подаче питания на биполярные транзисторы. То есть, в период включения процедуры двустороннего управления, напряжение между базой и эмиттером биполярного транзистора 112 приблизительно равно напряжению между базой и эмиттером биполярного транзистора 114. Соответственно, когда Р-канальный МОП-прибор 51 и Р-канальный МОП-прибор 52 включаются в ходе процедуры двустороннего управления, практически не возникает какая-либо разница между потенциалом затвора БТИЗ 18 и потенциалом затвора БТИЗ 20. Соответственно, переключающая схема согласно седьмому варианту осуществления изобретения также обеспечивает возможность, по существу, одновременного включения БТИЗ 18 и БТИЗ 20. Поэтому переключающая схема согласно седьмому варианту осуществления изобретения обеспечивает также возможность для достижения эффекта рассредоточения нагрузки.
[0088] Кроме того, переключающая схема согласно каждому из вышеупомянутых вариантов осуществления изобретения с первого по седьмой осуществляет переключение между второй процедурой управления и первой процедурой управления, в зависимости от того, является ли ток Ic в непосредственно предшествующий период Ton включения большей величиной, чем порог Ith. Однако переключающая схема может вычислять прогнозную величину тока Ic в последующий период Ton включения на основе тока Ic в непосредственно предшествующий период Ton включения, и осуществлять переключение между второй процедурой управления и первой процедурой управления на основе прогнозной величины.
[0089] Кроме того, в каждом из вышеупомянутых вариантов осуществления с первого по седьмой, Р-канальные МОП-приборы 51-54 и N-канальные МОП-приборы 71-74 выполнены в блоке управления IC 40 затвором. Тем не менее, один, некоторые или все из этих Р-канальных МОП-приборов и N-канальных МОП-приборов могут представлять собой компонент или компоненты, установленные вне блока управления IC 40 затвором. В этом случае, через компонент или компоненты, установленные извне, может протекать большой ток.
[0090] Кроме того, в каждом из вышеупомянутых вариантов осуществления изобретения с первого по седьмой, единственный усилитель 92 управления подает сигнал VP1 на Р-канальный МОП-прибор 51 и Р-канальный МОП-прибор 52. Однако может быть предусмотрен усилитель управления для Р-канального МОП-прибора 51 и усилитель управления для Р-канального МОП-прибора 52, независимо друг от друга. В этом случае, когда Р-канальные МОП-приборы 51 и 52 включены, может возникнуть отклонение между сигналом VP1 для Р-канального МОП-прибора 51 и сигналом VP1 для Р-канального МОП-прибора 52, и момент, когда Р-канальный МОП-прибор 51 включается, и момент, когда включается Р-канальный МОП-прибор 52, могут расходиться друг с другом. Однако, также и в этом случае, может быть предотвращено расхождение друг с другом момента, когда включается БТИЗ 18, и момента, когда включается БТИЗ 20, из-за включения Р-канальных МОП-приборов 53 и 54.
[0091] Кроме того, в каждом из вышеупомянутых вариантов осуществления изобретения с первого по седьмой, только один усилитель 92 управления управляет двумя Р-канальными МОП-приборами 51 и 52. Однако, как показано на фиг.11, усилитель 92а управления для управления Р-канальным МОП-прибором 51 и усилитель 92b управления для управления Р-канальным МОП-прибором 52 могут функционировать отдельно друг от друга.
[0092] Кроме того, в каждом из вышеупомянутых вариантов осуществления с первого по седьмой, усилитель 92 управления измеряет и потенциал затвора, и ток затвора каждого БТИЗа. Однако усилитель 92 управления может измерять только потенциал затвора или ток затвора.
[0093] Взаимосвязь между составными элементами в соответствующих вариантах осуществления изобретения и составными элементами в формуле изобретения будет описана ниже. Схема 50 включения затвора на фиг. 2 и 8-10 представляет собой пример схемы управления в формуле изобретения. В этом случае, Р-канальный МОП-прибор 51 представляет собой пример первого переключающего элемента в формуле изобретения, Р-канальный МОП-прибор 52 представляет собой пример второго переключающего элемента в формуле изобретения, потенциал Vcc представляет собой пример опорного потенциала в формуле изобретения, и каждый из Р-канальных МОП-приборов 53 и 54 представляет собой пример третьего переключающего элемента в формуле изобретения. Кроме того, в этом случае, сток Р-канального МОП-прибора 51 представляет собой пример первого главного электрода в формуле изобретения, источник Р-канального МОП-прибора 51 представляет собой пример второго главного электрода в формуле изобретения, сток Р-канального МОП-прибора 52 представляет собой пример третьего главного электрода в формуле изобретения, и источник Р-канального МОП-прибора 52 представляет собой пример четвертого главного электрода в формуле изобретения. Кроме того, в этом случае, момент tn включения в ходе процедуры двустороннего управления представляет собой пример того случая, «когда ток затвора вынужден одновременно протекать через первый БТИЗ и второй БТИЗ» в формуле изобретения, а момент tn включения в ходе процедуры одностороннего управления представляет собой пример того случая, «когда ток затвора вынужден течь через первый целевой БТИЗ, и ток затвора вынужден не течь через второй целевой БТИЗ» в формуле изобретения. Кроме того, схема 70 выключения затвора на фиг. 2, 9 и 10 также представляет собой пример схемы управления в формуле изобретения. В этом случае, N-канальный МОП-прибор 71 представляет собой пример первого переключающего элемента в формуле изобретения, N-канальный МОП-прибор 72 представляет собой пример второго переключающего элемента в формуле изобретения, потенциал Vee представляет собой пример опорного потенциала в формуле изобретения, и каждый из N-канальных МОП-приборов 73 и 74 представляет собой пример третьего переключающего элемента в формуле изобретения. Кроме того, в данном случае, источник N-канального МОП-прибора 71 представляет собой пример первого главного электрода в формуле изобретения, сток N-канального МОП-прибора 71 представляет собой пример второго главного электрода в формуле изобретения, источник N-канального МОП-прибора 72 представляет собой пример третьего главного электрода в формуле изобретения, и сток N-канального МОП-прибора 72 представляет собой пример четвертого главного электрода в формуле изобретения. Кроме того, в этом случае, момент tf выключения в ходе процедуры двустороннего управления представляет собой пример того случая, когда «когда ток затвора вынужден одновременно течь через первый БТИЗ и второй БТИЗ» в формуле изобретения, а момент tf выключения в ходе процедуры одностороннего управления представляет собой пример того случая, «когда ток затвора вынужден течь через первый целевой БТИЗ, и ток затвора вынужден не течь через второй целевой БТИЗ» в формуле изобретения. Каждый из сигналов VP0, VP1 и VP2 в вариантах осуществления изобретения представляет собой пример сигнала, указывающего момент включения и момент выключения в формуле изобретения. Процедура двустороннего управления в вариантах осуществления изобретения представляет собой пример первой процедуры управления в формуле изобретения. Процедура одностороннего управления в вариантах осуществления изобретения представляет собой пример второй процедуры управления в формуле изобретения. Процедура одностороннего управления на фиг. 4 и 6 представляет собой пример конфигурации, в которой второй БТИЗ постоянно является вторым целевым БТИЗ. Процедура одностороннего управления на фиг. 5 и 7 представляет собой пример конфигурации, в которой первый БТИЗ и второй БТИЗ попеременно становятся вторым целевым БТИЗ. Кроме того, биполярный транзистор 112 на фиг. 10 представляет собой пример первого биполярного транзистора в формуле изобретения, а биполярный транзистор 114 представляет собой пример второго биполярного транзистора в формуле изобретения. В этом случае, коллектор биполярного транзистора 112 представляет собой пример пятого главного электрода в формуле изобретения, эмиттер биполярного транзистора 112 представляет собой пример шестого главного электрода в формуле изобретения, коллектор биполярного транзистора 114 представляет собой пример седьмого главного электрода в формуле изобретения, и эмиттер биполярного транзистора 114 представляет собой пример восьмого главного электрода в формуле изобретения.
[0094] Далее будут упомянуты технические элементы, раскрытые настоящим изобретением. В этой связи, соответствующие технические элементы, упомянутые ниже, являются полезными независимо друг от друга.
[0095] В одной из иллюстративных конфигураций, раскрытых в настоящем описании, схема управления представляет собой схему, которая заряжает затвор первого БТИЗ и затвор второго БТИЗ. Схема управления управляет потенциалом затвора первого БТИЗ, выполняя его определение во время зарядки затвора первого БТИЗ, и управляет потенциалом затвора второго БТИЗ, выполняя его определение во время зарядки затвора второго БТИЗ.
[0096] В этой конфигурации, когда первый БТИЗ и второй БТИЗ включены, производится управление потенциалами затворов соответствующих БТИЗов при их определении. В такой конфигурации может возникнуть разница между потенциалом затвора первого БТИЗ и потенциалом затвора второго БТИЗ, когда первый БТИЗ и второй БТИЗ включены, из-за разницы между свойствами первого переключающего элемента и свойствами второго переключающего элемента. Таким образом, когда возникает разница между потенциалами затворов, ток, текущий через первый БТИЗ и ток, текущий через второй БТИЗ, являются разбалансированными, и нагрузка, приложенная к одному из БТИЗов, становится большой. Напротив, разница между потенциалом затвора первого БТИЗ и потенциалом затвора второго БТИЗ может быть снижена при соединении второго главного электрода первого переключающего элемента и четвертого главного электрода второго переключающего элемента друг с другом посредством третьего переключающего элемента. Таким образом, можно предотвратить разбалансировку тока, текущего через первый БТИЗ, и тока, текущего через второй БТИЗ.
[0097] В одной из иллюстративных конфигураций, раскрытых в настоящем описании, переключающая схема дополнительно имеет первый биполярный транзистор и второй биполярный транзистор. Первый биполярный транзистор оснащен базой, которая соединена со вторым главным электродом, пятым главным электродом, который соединен с опорным потенциалом, и шестым главным электродом, который соединен с затвором первого БТИЗ. Второй биполярный транзистор оснащен базой, которая соединена с четвертым главным электродом, седьмым главным электродом, который соединен с опорным потенциалом, и восьмым главным электродом, который соединен с затвором второго БТИЗ. Первый переключающий элемент, второй переключающий элемент и третий переключающий элемент встроены в IC. Первый биполярный транзистор и второй биполярный транзистор установлены вне IC.
[0098] В этой конфигурации второй главный электрод соединен с затвором первого БТИЗ через первый биполярный транзистор. Кроме того, четвертый главный электрод соединен с затвором второго БТИЗ через второй биполярный транзистор. Разброс в падении напряжения, которое происходит между базами биполярных транзисторов и главными электродами, практически не наблюдается. Кроме того, в случае, когда затвор первого БТИЗ и затвор второго БТИЗ заряжаются одновременно, включается третий переключающий элемент, поэтому маловероятно возникновение какой-либо разницы между потенциалом второго главного электрода и потенциалом четвертого главного электрода. Соответственно, в случае, когда затвор первого БТИЗ и затвор второго БТИЗ заряжаются одновременно, практически не может возникнуть разница между потенциалом затвора первого БТИЗ и потенциалом затвора второго БТИЗ. Поэтому в соответствии с этой конфигурацией, может быть предотвращено расхождение друг с другом момента переключения первого БТИЗ и момента переключения второго БТИЗ. Кроме того, первый переключающий элемент, второй переключающий элемент и третий переключающий элемент предпочтительно встроены в IC, так что они обеспечивают свойства общего назначения. Однако когда эти переключающие элементы встраивают в IC, размеры этих элементов становятся небольшими, и через них нельзя осуществить протекание большого тока. Поэтому, когда мощности затворов БТИЗов являются большими, трудно зарядить затворы БТИЗов непосредственно от IC. Напротив, как описано выше, когда переключающие элементы, которые встроены в IC, соединяются с затворами БТИЗов через биполярные транзисторы, можно осуществлять благополучное управление первым БТИЗом и вторым БТИЗом.
[0099] В одной из иллюстративных конфигураций, раскрытых в настоящем описании, первый БТИЗ и второй БТИЗ попеременно становятся вторым целевым БТИЗ. Третий переключающий элемент выполнен таким образом, что переключающий элемент, имеющий паразитный диод, который предотвращает протекание тока от второго главного электрода к четвертому главному электроду, и переключающий элемент, имеющий паразитный диод, который предотвращает протекание тока от четвертого главного электрода ко второму главному электроду, последовательно соединяются друг с другом.
[0100] Согласно этой конструкции, как в случае, когда первый БТИЗ включен, а второй БТИЗ выключен, так и в случае, когда первый БТИЗ выключен, а второй БТИЗ включен, может быть предотвращено протекание тока утечки через паразитный диод третьего переключающего элемента.
[0101] В одной из иллюстративных конфигураций, раскрытых в настоящем описании, второй БТИЗ представляет собой второй целевой БТИЗ. Третий переключающий элемент представляет собой переключающий элемент, имеющий паразитный диод, который предотвращает протекание тока от второго главного электрода к четвертому главному электроду.
[0102] В этой конфигурации второй БТИЗ постоянно представляет собой второй целевой БТИЗ. Поэтому нет состояния, в котором второй БТИЗ включен, а первый БТИЗ выключен. То есть, в обычном рабочем состоянии, потенциал четвертого главного электрода второго переключающего элемента не становится выше, чем потенциал второго главного электрода первого переключающего элемента. Соответственно, даже когда третий переключающий элемент не имеет паразитного диода, который предотвращает протекание тока от четвертого главного электрода ко второму главному электроду, проблема не возникает. Кроме того, в соответствии с этой конфигурацией, третий переключающий элемент может быть упрощен.
[0103] Хотя варианты осуществления изобретения были подробно описаны выше, они являются не более чем примерами и не ограничивают формулу изобретения. Уровень техники, установленный далее в формуле изобретения, включает в себя различные модификации и изменения конкретных примеров, приведенных выше. Описанные в настоящем изобретении технические элементы или чертежи являются технически полноценными по отдельности или в различных сочетаниях, и не должны ограничиваться сочетаниями, устанавливаемыми ниже в формуле изобретения во время представления заявки. Кроме того, уровень техники, проиллюстрированный в настоящем описании изобретения или чертежах, одновременно относится к множеству объектов, и технически полезен при решении любой из вышеперечисленных задач.