电力供应装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及向电动机等的电感性负载供应电力的电力供应装置。
【背景技术】
[0002]图10是现有的代表性电力供应装置I的概要结构图。该电力供应装置I包括位于电源线VCC和输出端子OUT之间的输出用半导体元件Ql，电源线VCC供应有来自电源BAT的正的电源电压Vcc，输出端子OUT与电动机等的电感性负载RL连接。同时，该输出用半导体元件Ql由能够开关大功率的诸如功率MOSFET或IGBT等的绝缘栅型半导体元件构成。
[0003]所述输出用半导体元件Ql通过设置在实现为例如集成电路的控制电路2中的驱动电路3来控制栅极电压，以使输出用半导体元件Ql开关驱动，从而控制供应到所述电感性负载RL的电力。所述控制电路2向逻辑电路4输入从例如微型计算机MC提供给输入端子IN的控制信号，从而在该逻辑电路4中生成关于所述输出用半导体元件Ql的栅极控制信号。
[0004]这里，所述逻辑电路4接收监视所述电源电压Vcc的过电压检测电路5、监视所述输出端子OUT的电压的负载开放检测电路6以及过电流检测电路7的各个输出以控制所述栅极控制信号的生成。所述过电流检测电路7被构造为根据电流检测用半导体元件Q2的输出监测所述输出用半导体元件Ql中流过的电流，电流检测用半导体元件Q2与所述输出用半导体元件Ql并排设置并且由例如MOSFET构成。另外，8是设置在所述控制电路2中并且从所述电源电压Vcc生成该控制电路2的动作所需要的内部电源的内部电源电路。
[0005]所述控制电路2将在所述逻辑电路4中生成的所述栅极控制信号通过所述驱动电路3电平位移后施加在所述输出用半导体元件Ql上，由此使所述输出用半导体元件Ql开关驱动。进一步，所述栅极控制信号也施加到所述电流检测用半导体元件Q2的栅极。据此所述输出用半导体元件Ql和所述电流检测用半导体元件Q2相互连动而进行导通/截止动作。
[0006]当所述输出用半导体元件Ql截止时，由于该电感性负载RL的电感成分而在所述电感性负载RL上发生反电动势。然后因该反电动势而引起的负电压浪涌(surge)施加在所述输出端子OUT上。而且，一旦该负电压浪涌超过了所述输出用半导体元件Ql的破坏耐压，那么该输出用半导体元件Ql击穿。则由于流动在所述输出用半导体元件Ql中的击穿电流而导致所述输出用半导体元件Ql劣化，进而输出用半导体元件Ql可能会热损坏。
[0007]为了预先防止这样的问题，例如，如图10中所示，将钳位电路9设置在供应有所述电源电压Vcc的电源线VCC和所述输出用半导体元件Ql的栅极之间。该钳位电路9由例如齐纳二极管ZD和二极管D串联连接而构成，并且该钳位电路9以所述电源电压Vcc为基准钳位施加在所述输出电子OUT上的负电压浪涌。关于以此方式钳位从所述电感性负载RL施加的负电压浪涌以保护所述输出用半导体元件Ql的钳位电路9已经通过例如专利文献
1、2、3等被详细地描述。
[0008]而且，当所述负电压浪涌引起所述钳位电路9动作时，所述输出用半导体元件Ql的漏极、源极间的电压成为所述钳位电路9的钳位电压和所述输出用半导体元件Ql的阈值电压相加的值，例如在专利文献I的段落【0007】中所公开的那样。
[0009]现有技术文献
[0010]专利文献
[0011]专利文献1:日本特开2007-28747号公报
[0012]专利文献2:日本特开2006-148323号公报
[0013]专利文献3:日本特开2009-130949号公报
【发明内容】
[0014]技术问题
[0015]假设所述输出用半导体元件Ql以最大额定值执行开关动作，则在如上所述的以所述电源电压Vcc为基准钳位负电压浪涌的情况下，所述钳位电路9需要具有所述输出用半导体元件Ql的最大额定值左右的钳位电压。这样高的钳位电压旨在防止抑制浪涌(dampsurge)引起的所述输出用半导体元件Ql错误的导通动作。在此，抑制浪涌是例如在电力供应装置I适用于汽车的情况下，电源BAT的端子从汽车的交流发电机分离时施加在所述电力供应装置I的电源线VCC上的正电压的浪涌。
[0016]例如，当所述输出用半导体元件Ql的最大额定值为50V时，构成所述钳位电路9的二极管需要50V左右的钳位电压(耐压)。因此，如图11所示，当通过所述钳位电路9设定的钳位电压以所述电源电压Vcc为基准设定为50V时，如果忽略所述输出用半导体元件Ql的阈值电压，则施加在例如获得输出电压Vout的所述输出端子OUT上的负电压浪涌可以钳位在-38V。
[0017]进一步，图11示出在所述输出用半导体元件Ql导通时获得12V的输出电压Vout的电力供应装置I中，所述输出用半导体元件Ql的输出电流1ut和所述输出端子OUT的电压Vout之间的关系。在这种情况下，如果构成所述钳位电路9的齐纳二极管ZD和二极管D的特性的偏差为例如10%，则所述钳位电压可以在45V至55V范围内变化。而且，当钳位电压高时，所述钳位电路9的钳位动作时的钳位容量(后面将描述)变小。因此,对构成所述输出用半导体元件Ql和/或钳位电路9的二极管的特性要求比较严格，因此，对成本产生不利的影响。
[0018]考虑到这些问题，本发明的目的在于提供一种具有能够将产生在电感性负载的反电动势所引起的负电压浪涌有效地钳位在低的钳位电压的钳位电路的电力供应装置。
[0019]技术手段
[0020]为了实现上述目的，根据本发明的电力供应装置包括:输出用半导体元件，设置在电源线和输出端子之间，该输出用半导体元件被开关驱动以向连接到所述输出端子的电感性负载供应电力，例如，能够开关大功率；钳位电路，以所述输出用半导体元件的动作基准电压为基准，钳位当所述输出用半导体元件截止时由于产生在所述电感性负载上的反电动势而施加在所述电源线和输出端子之间的电压。
[0021]而且，所述输出用半导体元件由例如功率MOSFET或IGBT等的绝缘栅型半导体元件构成。
[0022]优选地，所述钳位电路包括:开关用半导体元件，例如由MOSFET构成，并且通过用来防止逆电流的二极管连接在作为所述输出用半导体元件的所述功率MOSFET或IGBT的栅极和所述电源线之间；动作电压设定用二极管，以所述绝缘栅型半导体元件的动作基准电压为基准，确定所述开关用半导体元件的导通动作电压。
[0023]另外，优选地，所述钳位电路还可以包括:电阻，将所述绝缘栅型半导体元件的栅极电压下拉到所述输出端子的电压；逆流保护用二极管，防止电流通过所述电阻逆流。
[0024]优选地，所述钳位电路还可以包括:第一控制用半导体元件，在所述电源线变为低电压时将所述开关用半导体元件从所述电源线断开；第二控制用半导体元件，代替所述开关用半导体元件，通过钳位电压设定用二极管连接在所述绝缘栅型半导体元件的栅极和所述电源线之间。
[0025]而且，所述第二控制用半导体元件在所述电源线变为低电压时，以所述电源线的电压为基准，将施加在所述电源线和输出端子之间的电压钳位在通过所述钳位电压设定用二极管设定的电压。
[0026]这里，优选地，所述输出用半导体元件为η沟道型功率MOSFET或IGBT，并且当所述开关用半导体元件为η沟道型MOSFET时，互补地导通/截止的ρ沟道型MOSFET用作所述第一控制用半导体元件和所述第二控制用半导体元件。
[0027]另外，理想的是当所述输出用半导体元件由在其栅极上通过栅极电阻施加控制电压以进行导通/截止动作，从而开关大功率的绝缘栅型半导体元件构成时，包括当截止时，释放蓄积在所述绝缘栅型半导体元件的栅极上的电荷的放电电路。这种情况下，所述钳位电路可以由二极管构成，并且该二极管设置在限定所述绝缘栅型半导体元件的动作基准电压的接地线和所述绝缘栅型半导体元件的栅极之间以钳位所述绝缘栅型半导体元件的栅极电压。
[0028]技术效果
[0029]上述结构的电力供应装置构造为包括以开关驱动的输出用半导体元件的动作基准电压为基准，对施加在所述电源线和输出端子之间的由于产生在电感性负载上的反电动势而引起的电压，即，负电压浪涌进行钳位动作的钳位电路。换言之，现有的这种钳位电路被专门构造为以电源电压Vcc为基准