专利名称：功率电路及其直流对直流转换器的制作方法
技术领域：
本发明为一种功率电路及其直流对直流转换器，特别是一种具有低流通损的功率电路及其直流对直流转换器。
背景技术：
二极管在电子产品的应用相当广泛。通常是利用二极管的整流功能。也就是利用二极管在顺向偏压时，呈导通状态，二极管在逆向偏压时，则为截止状态而不导通的特性来达到整流的效果。当二极管在导通状态时，所有的电流即流经二极管，此时二极管所消耗的能量即为二极管的截止电压乘上该电流，也就是说，当二极管的截止电压或电流愈大时，其所消耗的能量(一般称为流通损)即愈大。因此，为了减少二极管的流通损，可以降低流经的电流及二极管的截止电压。当二极管被用来做整流元件时，流经该二极管的电流通常为主要电流，较无降低的空间。而二极管的截止电压则与其结构及材质有关，例如以硅为主要材料的二极管的顺向偏压(截止电压)约为0.7伏特(Voltage)、应用于高压电的碳化硅二极管，其截止电压约1. 0至1. 2伏特、锗二极管的顺向偏压则约0. 2伏特。此外，二极管在使用时，除了上述的流通损外，亦会产生切换损(switchingloss)，切换损指的是对二极管在切换导通与截止的瞬间所产生的损耗。当将整流二极管应用于如电流供器、桥式整流器、驰返式直流对直流转换器(Flyhck direct current todirect current converter)、或前驱式(forward)直流对直流转换器时，上述的流通损与切换损通常几乎占了整个电源供应器总能量损耗的一半，因此，在节能的趋势下，如何减少整流二极管的能量损耗一直是业界持续关注的议题。
发明内容
基于上述问题，所提出的功率电路(功率电路可应用于功率转换，即形成整流电路或续流电路)及其直流对直流转换器，除了能降低前述的导通损耗(或称流通损)外，亦能降低切换损。依据一实施例，一种功率电路包含高载子迁移率晶体管及栅极驱动电路，栅极驱动电路的阳极、阴极及驱动端各别电性连接于高载子迁移率晶体管的漏极、源极及栅极，且栅极驱动电路满足下述公式ν 仍=V+(1-e_VDS ζ勹 /1 + e_VDS ,β其中，Ves为该驱动端与该阴极间的电压，Vds为该阳极与该阴极间的电压，β为该栅极驱动电路的特性常数。依据一实施例，栅极驱动电路包含第一基纳二极管、第二基纳二极管、及电阻，第一基纳二极管的阳极电性连接于该源极，第二基纳二极管的阴极电性连接至第一基纳二极管的阴极，电阻二端各别电性连接至漏极及第二基纳二极管的阳极。该高载子迁移率晶体管满足下述特性方程式
权利要求
1.一种功率电路，包含一高载子迁移率晶体管，具有一漏极、一源极及一栅极；以及一栅极驱动电路，具有一阳极、一阴极及一驱动端，该驱动端与该阴极各别电性连接于该栅极与该源极，该阳极电性连接于该漏极，该栅极驱动电路对该栅极与该源极间形成S型函数式的跨压。
2.如权利要求1所述的功率电路，其中该栅极驱动电路满足下列公式
3.如权利要求2所述的功率电路，其中该栅极驱动电路包含一第一基纳二极管，具有一阳极及一阴极，该阳极电性连接于该源极；一第二基纳二极管，具有一阳极及一阴极，该第二基纳二极管的该阴极电性连接至该第一基纳二极管的该阴极；以及一电阻，其二端各别电性连接至该漏极及该第二基纳二极管的该阳极。
4.如权利要求2所述的功率电路，其中该高载子迁移率晶体管满足下述特性方程式
5.如权利要求4所述的功率电路，其中该栅极驱动电路包含一第一基纳二极管，具有一阳极及一阴极，该阳极电性连接于该源极；一第二基纳二极管，具有一阳极及一阴极，该第二基纳二极管的该阴极电性连接至该第一基纳二极管的该阴极；以及一电阻，其二端各别电性连接至该漏极及该第二基纳二极管的该阳极。
6.如权利要求5所述的功率电路，其中该高载子迁移率晶体管为氮化镓高载子迁移率晶体管或氮化铝镓高载子迁移率晶体管。
7.如权利要求6所述的功率电路，其中该高载子迁移率晶体管为耗尽型高载子迁移率晶体管或常关型高载子迁移率晶体管。
8.一种直流对直流转换器，包含一控制电路，接收一电源并转换成一预定频率的电压信号；一初级侧线圈，接收该电压信号；一次级侧线圈，具有一第一端及一第二端，该次级侧线圈对应配置于该初级侧线圈，以响应该电压信号而于该第一端与该第二端产生一次级侧信号；一电容，具有一第一端与一第二端，该第二端电性连接于该次级侧线圈的该第二端；以及一整流电路，具有一阳极与一阴极，该阳极电性连接该次级侧线圈的该第一端，该阴极电性连接于该电容的该第一端，该整流电路包含一高载子迁移率晶体管，具有一漏极、一源极及一栅极；以及一栅极驱动电路，具有该阳极、该阴极及一驱动端，该驱动端与该阴极各别电性连接于该栅极与该源极，该阳极电性连接于该漏极，该栅极驱动电路对该栅极与该源极间形成S型函数式的跨压。
9.如权利要求8所述的直流对直流转换器，其中该栅极驱动电路满足下列公式
10.如权利要求9所述的直流对直流转换器，其中该高载子迁移率晶体管满足下述特性方程式
11.如权利要求10所述的直流对直流转换器，其中该栅极驱动电路包含一第一基纳二极管，具有一阳极及一阴极，该阳极电性连接于该源极；一第二基纳二极管，具有一阳极及一阴极，该第二基纳二极管的该阴极电性连接至该第一基纳二极管的该阴极；以及一电阻，其二端各别电性连接至该漏极及该第二基纳二极管的该阳极。
12.如权利要求11所述的直流对直流转换器，其中该高载子迁移率晶体管为氮化镓高载子迁移率晶体管或氮化铝镓高载子迁移率晶体管。
13.如权利要求12所述的直流对直流转换器，其中该高载子迁移率晶体管为耗尽型高载子迁移率晶体管或常关型高载子迁移率晶体管。
全文摘要
一种功率电路及其直流对直流转换器。功率电路包含栅极驱动电路及高载子迁移率晶体管。栅极驱动电路以S形(Sigmoid)函数式的跨压控制晶体管的栅源极，使得高载子迁移率晶体管结合栅极驱动电路的整体特性曲线形同单一整流二极管的特性曲线，而能达到整流、续流或反向的效果，同时因高载子迁移率晶体管导通时的低能量损耗而能够使整个功率电路的能量耗损远低于传统二极管。
文档编号H02M1/08GK102570779SQ20101059783
公开日2012年7月11日 申请日期2010年12月21日 优先权日2010年12月8日
发明者张翼, 彭明灿, 郑时龙 申请人:财团法人工业技术研究院