CN108206685A - 电平移位电路及驱动电路 - Google Patents

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Abstract

得到一种具有电绝缘性、小型且低价的电平移位电路及驱动电路。电热变换元件(5)将以第一基准电位为基准的第一电信号变换为热。热电变换元件(6)将来自电热变换元件(5)的热变换为以与第一基准电位不同的第二基准电位为基准的第二电信号。绝缘区域(7)将电热变换元件(5)和热电变换元件(6)电绝缘。

Description

电平移位电路及驱动电路
技术领域
本发明涉及一种电平移位电路及驱动电路。
背景技术
在逆变器装置等的驱动电路中，为了对高电位侧半导体开关元件进行驱动，使用了将低电位侧的驱动信号进行电平移位而使该驱动信号移位至高电位侧的电平移位电路。通常来说，在电平移位电路中使用HVIC(High Voltage Integrated Circuit)、光电耦合器、微型变压器等(例如，参照专利文献1)。
HVIC通过PN结隔离而构成，通过MOSFET等半导体元件电气地对信号进行传递。光电耦合器由发光二极管等发光元件、光电晶体管等受光元件构成，将电信号变换为光而进行传递。微型变压器由线圈构成，将电信号变换为磁而进行传递。
专利文献1：日本特开2003－115752号公报
但是，就HVIC而言，高电位侧和低电位侧没有电绝缘，因此高电位侧的噪声有时传递至低电位侧。光电耦合器是发光元件和受光元件的双芯片结构，因此难以小型化。微型变压器与光电耦合器同样地，是多芯片结构，难以小型化，并且与HVIC及光电耦合器相比价格高。
发明内容
本发明就是为了解决上述这样的课题而提出的，其目的在于得到一种具有电绝缘性、小型且低价的电平移位电路及驱动电路。
本发明所涉及的电平移位电路的特征在于，具有：电热变换元件，其将以第一基准电位为基准的第一电信号变换为热；热电变换元件，其将来自所述电热变换元件的所述热变换为以与所述第一基准电位不同的第二基准电位为基准的第二电信号；以及绝缘区域，其将所述电热变换元件和所述热电变换元件电绝缘。
发明的效果
在本发明中，将电信号变换为热，在通过绝缘区域进行了电绝缘的不同的基准电位间传递热而进行信号传递。由于被电绝缘，因此高电位侧的噪声不会传递至低电位侧。另外，由于能够由单个芯片构成，因此能够集成化，能够实现小型化。并且，能够通过低价的半导体工艺而实现。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1所涉及的驱动电路的框图。
图2是表示本发明的实施方式1所涉及的电平移位电路的电路图。
图3是表示本发明的实施方式1所涉及的导热部的第一例的剖视图。
图4是表示本发明的实施方式1所涉及的导热部的第二例的剖视图。
图5是表示本发明的实施方式2所涉及的驱动电路的框图。
图6是表示本发明的实施方式2所涉及的电平移位电路及次级侧电路的电路图。
图7是表示本发明的实施方式3所涉及的电平移位电路及次级侧电路的电路图。
图8是表示本发明的实施方式4所涉及的驱动电路的电路图。
图9是表示本发明的实施方式5所涉及的驱动电路的电路图。
图10是表示本发明的实施方式6所涉及的驱动电路的电路图。
图11是表示本发明的实施方式7所涉及的驱动电路的框图。
图12是表示本发明的实施方式7所涉及的驱动电路的电路图。
标号的说明
1初级侧电路，2电平移位电路，3次级侧电路，5、21电热变换元件，6、22热电变换元件，7、23、65绝缘区域，15第一N型半导体区域，16第二N型半导体区域，18N型半导体区域，19层叠区域，37、38防过热电路，44发热不良判定电路，52、53发热量调整电路，63第一变换元件，64第二变换元件
具体实施方式
参照附图对本发明的实施方式所涉及的电平移位电路及驱动电路进行说明。对相同或对应的结构要素标注相同的标号，有时省略重复说明。
实施方式1.
图1是表示本发明的实施方式1所涉及的驱动电路的框图。该驱动电路在逆变器装置等中对高电位侧半导体开关元件进行驱动。初级侧电路1根据输入信号IN而输出以第一基准电位GND为基准的电信号LSIN。电平移位电路2将从初级侧电路1输入的电信号LSIN变换为以不同于第一基准电位GND的第二基准电位VS为基准的电信号LSOUT。次级侧电路3根据从电平移位电路2输入的电信号LSOUT，将以第二基准电位VS为基准的驱动信号OUT输出至开关元件的控制端子。
图2是表示本发明的实施方式1所涉及的电平移位电路的电路图。导热部4具有电热变换元件5、热电变换元件6及绝缘区域7。电热变换元件5将电信号LSIN变换为热。热电变换元件6将来自电热变换元件5的热变换为电信号LSOUT。绝缘区域7是将电热变换元件5和热电变换元件6电绝缘的绝缘体等，将由电热变换元件5产生的热传递至热电变换元件6。
在电热变换电路8中，根据电信号LSIN对开关9进行切换。例如，在电信号LSIN为高电平(high)时，开关9导通，将来自恒定电流源10的电流供给至电热变换元件5。电热变换元件5是二极管，通过使电流在二极管中流动，从而由于消耗电力来产生热。
由于来自电热变换元件5的热，热电变换元件6的温度发生变化。由此，作为二极管的热电变换元件6的电气特性发生变化，热电变换元件6的正极电压Vs1发生变化。在热电变换电路11中，将恒定电流源12的电流供给至热电变换元件6，通过反相器13对由元件温度的变化引起的热电变换元件6的正极电压Vs1的变化进行检测。例如，如果由于元件温度的上升，热电变换元件6的正极电压Vs1降低，低于反相器13的阈值，则电信号LSOUT成为高电平。此外，电热变换元件5及热电变换元件6并不限定于二极管，也可以是电阻或晶体管等。
如以上说明所述，在本实施方式中，将电信号变换为热，在通过绝缘区域7进行了电绝缘的不同的基准电位间传递热而进行信号传递。由于被电绝缘，因此高电位侧的噪声不会传递至低电位侧。另外，由于能够由单个芯片构成，因此能够集成化，能够实现小型化。并且，能够通过低价的半导体工艺实现。
图3是表示本发明的实施方式1所涉及的导热部的第一例的剖视图。在N－型半导体基板14之上形成有第一N型半导体区域15及第二N型半导体区域16。第一半导体区域15和第二半导体区域16通过绝缘区域7而相互电绝缘。绝缘区域7例如是氧化膜等。在第一半导体区域15内形成有电热变换元件5，在第二半导体区域16内形成有热电变换元件6。由此，能够在第一半导体区域15和第二半导体区域16之间导热。
图4是表示本发明的实施方式1所涉及的导热部的第二例的剖视图。在P－型半导体基板17之上形成有N型半导体区域18。在N型半导体区域18的上部形成有层叠区域19。N型半导体区域18和层叠区域19通过绝缘区域7而相互绝缘。在N型半导体区域18内形成有电热变换元件5，在层叠区域19内形成有热电变换元件6。由此，能够在N型半导体区域18和层叠区域19之间导热。另外，在图3及图4中，电热变换元件5、热电变换元件6及绝缘区域7形成于单个芯片内，因此能够将绝缘器件集成化。此外，电热变换电路8、热电变换电路11、初级侧电路1及次级侧电路3也能够形成于单个芯片内。
实施方式2.
图5是表示本发明的实施方式2所涉及的驱动电路的框图。初级侧电路1输出与输入信号IN同步的电信号LSINON、和与使输入信号反转而得到的信号同步的电信号LSINOFF。电平移位电路2将以第一基准电位GND为基准的电信号LSINON和电信号LSINOFF变换为以第二基准电位VS为基准的电信号LSOUTON和电信号LSOUTOFF。次级侧电路3根据从电平移位电路2输入的电信号LSOUTON和电信号LSOUTOFF，输出以第二基准电位VS为基准的驱动信号OUT。
图6是表示本发明的实施方式2所涉及的电平移位电路及次级侧电路的电路图。在导热部4中，电热变换元件5将电信号LSINON变换为热，热电变换元件6将来自电热变换元件5的热变换为电信号LSOUTON。导热部20具有电热变换元件21、热电变换元件22及绝缘区域23。电热变换元件21将电信号LSINOFF变换为热。热电变换元件22将来自电热变换元件21的热变换为电信号LSOUTOFF。绝缘区域23是将电热变换元件21和热电变换元件22电绝缘的绝缘体等，将由电热变换元件21产生的热传递至热电变换元件22。此外，也可以将绝缘区域7、23合并为1个。
在电热变换电路8中，根据电信号LSINON而对开关9进行切换，对从恒定电流源10向电热变换元件5的电流供给进行切换。在电热变换电路24中，根据电信号LSINOFF而对开关25进行切换，对从恒定电流源26向电热变换元件21的电流供给进行切换。例如，在输入信号IN为高电平的情况下，电信号LSINON成为高电平，电热变换元件5由于开关9的导通而发热。另一方面，在输入信号IN为低电平(low)的情况下，电信号LSINOFF成为高电平，电热变换元件21由于开关25的导通而发热。如上所述，通过使电热变换电路8和电热变换电路24分别进行动作，从而能够将输入信号IN的接通和断开互补地传递。
在热电变换电路11中，将恒定电流源12的电流供给至热电变换元件6，将根据元件温度而变化的热电变换元件6的正极电压Vs1作为电信号LSOUTON进行输出。在热电变换电路27中，将恒定电流源28的电流供给至热电变换元件22，将根据元件温度而变化的热电变换元件22的正极电压Vs2作为电信号LSOUTOFF进行输出。由此，将由热电变换元件6、22检测出的热量变换为电信号。
在次级侧电路3中，比较器29将电信号LSOUTON和电信号LSOUTOFF相比较而输出驱动信号OUT。例如，在输入信号IN为高电平的情况下，由于电热变换元件5的发热，热电变换元件6的正极电压Vs1降低，Vs1变得小于Vs2，因此驱动信号OUT成为高电平。在输入信号IN为低电平的情况下，由于电热变换元件21的发热，热电变换元件22的正极电压Vs2降低，Vs2变得小于Vs1，因此驱动信号OUT成为低电平。
实施方式3.
图7是表示本发明的实施方式3所涉及的电平移位电路及次级侧电路的电路图。与实施方式2的不同点在于，次级侧电路3具有恒定电压电路30、比较器29、31及信号保持电路32。恒定电压电路30具有恒定电流源33和二极管34，生成基准电压Ve1。
比较器29将电信号LSOUTON和基准电压Ve1相比较。例如，在热电变换元件6检测到热的情况下，电信号LSOUTON降低，比较器29的输出电压Vset成为高电平。同样地，比较器31将电信号LSOUTOFF和基准电压Ve1相比较。例如，在热电变换元件22检测到热的情况下，电信号LSOUTOFF降低，比较器31的输出电压Vreset成为高电平。
信号保持电路32为SR－FF，将比较器29的输出电压Vset作为置位(set)信号进行输入，将比较器31的输出电压Vreset作为重置(reset)信号进行输入而生成驱动信号OUT。与比较器29的输出电压Vset的上升沿同步而将驱动信号OUT设为高电平，与比较器31的输出电压Vreset的上升沿同步而将驱动信号OUT设为低电平。
由此，能够将输入信号变换为脉冲信号而进行传递，能够对发热进行抑制。具体地说，将由初级侧电路1输出的电信号LSINON设为与输入信号IN的上升沿同步的第一接通脉冲，将电信号LSINOFF设为与输入信号IN的下降沿同步的第二断开脉冲。由电平移位电路2输出的电信号LSOUTON成为使第一接通脉冲的电压电平进行移位而得到的第二接通脉冲，电信号LSOUTOFF成为使第一断开脉冲的电压电平进行移位而得到的第二断开脉冲。次级侧电路3将与第二接通脉冲同步地上升且与第二断开脉冲同步地下降的脉冲信号作为驱动信号OUT进行输出。
实施方式4.
图8是表示本发明的实施方式4所涉及的驱动电路的电路图。在实施方式3的结构的基础上，在初级侧电路1中设置有热电变换元件35、36和防过热电路37、38。热电变换元件35、36分别对由电热变换元件5、21发出的热进行检测，优选与电热变换元件5、21相邻地设置。
在防过热电路37、38中，如果热电变换元件35、36的正极电压Vh1、Vh2分别由于电热变换元件5、21的过热而变得低于基准电压Ve2、Ve3，则比较器39、40的输出电压Vhe1、Vhe2成为低电平。而且，AND电路41、42的输出成为低电平，从而开关9、25分别成为断开，停止电热变换元件5、21的发热。此外，基准电压Ve2、Ve3设定为使得能够在次级侧充分地对电热变换元件5、21的发热进行检测。
由此，防过热电路37、38对由电热变换元件5、21发出的热进行检测，如果热超过基准值，则对电热变换元件5、21的发热量进行抑制。由此，在超过次级侧可检测的电平，电热变换元件5、21过热的情况下，停止发热，从而能够防止元件的破坏和热失控。
此外，在图8中是通过AND电路41、42对开关9、25进行操作，使发热完全停止，但也可以将恒定电流源10、26的电流值通过比较器39、40的输出电压Vhe1、Vhe2进行调整，对发热量进行抑制。另外，如果输出电压Vhe1、Vhe2的任意者成为低电平，则从NAND电路43输出的错误信号FO成为高电平。
实施方式5.
图9是表示本发明的实施方式5所涉及的驱动电路的电路图。取代实施方式4的防过热电路37、38，设置有发热不良判定电路44。发热不良判定电路44具有比较器45、46、AND电路47、48、滤波电路49、50、以及OR电路51。
向比较器45、46分别输入热电变换元件35、36的正极电压Vh1、Vh2。如果电热变换元件5发热，正极电压Vh1降低，则比较器45的输出成为低电平，如果电热变换元件21发热，正极电压Vh2降低，则比较器46的输出成为低电平。
AND电路47将输入信号IN和比较器45的输出信号的逻辑与进行输出。AND电路48将输入信号IN的反转信号和比较器46的输出信号的逻辑与进行输出。在输入信号IN为高电平且比较器45的输出为高电平，即虽然输入信号IN为高电平但电热变换元件5没有发热的情况下，AND电路47的输出成为高电平。在输入信号IN为低电平且比较器46的输出为高电平，即虽然输入信号IN为低电平但电热变换元件5没有发热的情况下，AND电路48的输出成为高电平。
滤波电路49、50分别是在AND电路47、48的输出以规定的期间维持高电平的情况下将输出电压Verh、Verl设为高电平的电路，是为了防止在输入信号IN的切换时的误判定而***的。如果AND电路47、48的输出以大于或等于规定的期间呈高电平，则输出电压Verh、Verl成为高电平，从OR电路51输出的错误信号FO成为高电平。
由此，发热不良判定电路44对由电热变换元件5、21发出的热进行检测，如果热在一定期间内没有达到基准值，则输出错误信号FO。由此，能够对发热不良进行检测。
实施方式6.
图10是表示本发明的实施方式6所涉及的驱动电路的电路图。在实施方式3的结构的基础上，设置有发热量调整电路52、53。取代实施方式3的恒定电流源10、26，设置有可变电流源54、55。
发热量调整电路52、53分别通过恒定电流源56、57和热电变换元件58、59，对周围温度、换言之驱动电路的芯片温度进行检测。比较器60、61根据检测出的芯片温度，分别对可变电流源54、55的电流值进行调整，对电热变换元件5、21的发热量进行调整。例如，在芯片温度高的情况下，为了防止由过热引起的破坏，使可变电流源54、55的电流值降低，对电热变换元件5、21的发热量进行抑制。
实施方式7.
图11是表示本发明的实施方式7所涉及的驱动电路的框图。初级侧电路1对根据输入信号IN1而输出电信号LSIN1、或根据电信号LSOUT1而输出驱动信号OUT1选择性地进行切换。
电平移位电路2将以第一基准电位为基准的电信号LSIN1进行电平移位而变换为以第二基准电位为基准的电信号LSOUT2、或将以第二基准电位为基准的电信号LSIN2进行电平移位而变换为以第一基准电位为基准的电信号LSOUT1。
次级侧电路3对根据以第二基准电位为基准的电信号LSOUT2而输出驱动信号OUT2、或根据输入信号IN2而输出电信号LSIN2选择性地进行切换。
图12是表示本发明的实施方式7所涉及的驱动电路的电路图。导热部62具有第一变换元件63、第二变换元件64及绝缘区域65。第一变换元件63是将来自初级侧电路1的电信号LSIN1变换为热、或将来自第二变换元件64的热变换为电信号LSOUT1而输出至初级侧电路1的二极管。第二变换元件64是将来自第一变换元件63的热变换为电信号LSOUT2而输出至次级侧电路3、或将来自次级侧电路3的电信号LSIN2变换为热而输出至第一变换元件63的二极管。绝缘区域65将第一变换元件63和第二变换元件64电绝缘。
在电热变换电路66中，在输入信号IN1为高电平的情况下，从恒定电流源67将电流供给至第一变换元件63，在输入信号IN1为低电平的情况下，从恒定电流源68将电流供给至第一变换元件63。在电热变换电路69中，在输入信号IN2为高电平的情况下，从恒定电流源70将电流供给至第二变换元件64，在输入信号IN2为低电平的情况下，从恒定电流源71将电流供给至第二变换元件64。输入信号IN1、IN2被设定为不同时成为高电平。
恒定电流源67、70的电流值是比恒定电流源68、71的电流值大，足以使第一变换元件63或第二变换元件64发热的电流值。恒定电流源68、71的电流值是足以通过第一变换元件63或第二变换元件64进行导热的电流值。
在初级侧电路1中，恒定电压电路72具有恒定电流源73和二极管74，生成基准电压Ve1。热电变换电路75的比较器76将电信号LSOUT1和基准电压Ve1相比较。在输入信号IN1为低电平且电信号LSOUT1小于基准电压Ve1时，通过AND电路77，驱动信号OUT1成为高电平。
在次级侧电路3中，恒定电压电路78具有恒定电流源79和二极管80，生成基准电压Ve2。热电变换电路81的比较器82将电信号LSOUT2和基准电压Ve2相比较。在输入信号IN2为低电平且电信号LSOUT2小于基准电压Ve2时，通过AND电路83，驱动信号OUT2成为高电平。
根据本实施方式，通过根据输入信号而对初级侧电路1和次级侧电路3的发热模式和受热模式进行切换，从而能够进行双向的信号传递。例如，在输入信号IN1为高电平且输入信号IN2为低电平的情况下，第一变换元件63呈电热变换模式而进行发热，第二变换元件64呈热电变换模式而受热。由此，能够进行从初级侧向次级侧的信号传递。另一方面，在输入信号IN1为低电平且输入信号IN2为高电平时，能够进行从次级侧向初级侧的信号传递。
此外，实施方式1～7是例示，本发明并不限定于这些例示。在不脱离本发明的范围能够设想到未例示的无数变形例。在本发明的范围内，能够将各实施方式自由组合、变形或省略。

Claims (10)

1.一种电平移位电路，其特征在于，具有：
电热变换元件，其将以第一基准电位为基准的第一电信号变换为热；
热电变换元件，其将来自所述电热变换元件的所述热变换为以与所述第一基准电位不同的第二基准电位为基准的第二电信号；以及
绝缘区域，其将所述电热变换元件和所述热电变换元件电绝缘。
2.根据权利要求1所述的电平移位电路，其特征在于，
所述电热变换元件、所述热电变换元件及所述绝缘区域形成于单个芯片内。
3.根据权利要求2所述的电平移位电路，其特征在于，
所述电热变换元件及所述热电变换元件分别形成于通过所述绝缘区域而绝缘的2个半导体区域内。
4.根据权利要求2所述的电平移位电路，其特征在于，
所述电热变换元件及所述热电变换元件中的一者形成于半导体区域内，另一者形成于在所述半导体区域之上形成的层叠区域内，所述半导体区域与所述层叠区域通过所述绝缘区域而绝缘。
5.一种驱动电路，其对开关元件进行驱动，
该驱动电路的特征在于，具有：
初级侧电路，其根据输入信号而输出所述第一电信号；
权利要求1～4中任一项所述的电平移位电路；以及
次级侧电路，其根据所述第二电信号而输出以所述第二基准电位为基准的驱动信号。
6.根据权利要求5所述的驱动电路，其特征在于，
所述初级侧电路输出与所述输入信号的上升沿同步的第一接通脉冲和与所述输入信号的下降沿同步的第一断开脉冲而作为所述第一电信号，
所述电平移位电路输出使所述第一接通脉冲的电压电平进行移位得到的第二接通脉冲和使所述第一断开脉冲的电压电平进行移位得到的第二断开脉冲而作为所述第二电信号，
所述次级侧电路将与所述第二接通脉冲同步地上升且与所述第二断开脉冲同步地下降的脉冲信号作为所述驱动信号进行输出。
7.根据权利要求5或6所述的驱动电路，其特征在于，
还具有防过热电路，该防过热电路对由所述电热变换元件发出的所述热进行检测，如果所述热超过基准值，则对所述电热变换元件的发热量进行抑制。
8.根据权利要求5或6所述的驱动电路，其特征在于，
还具有发热不良判定电路，该发热不良判定电路对由所述电热变换元件发出的所述热进行检测，如果所述热在期间内没有达到基准值，则输出错误信号。
9.根据权利要求5或6所述的驱动电路，其特征在于，
还具有发热量调整电路，该发热量调整电路对所述驱动电路的芯片温度进行检测，根据所述芯片温度而对所述电热变换元件的发热量进行调整。
10.一种驱动电路，其对开关元件进行驱动，
该驱动电路的特征在于，具有：
初级侧电路，其对根据输入信号而输出以第一基准电位为基准的第一电信号、或根据所述第一电信号而输出驱动信号选择性地进行切换；
次级侧电路，其对根据以与所述第一基准电位不同的第二基准电位为基准的第二电信号而输出所述驱动信号、或根据所述输入信号而输出所述第二电信号选择性地进行切换；
第一变换元件，其将来自所述初级侧电路的所述第一电信号变换为热、或将热变换为所述第一电信号而输出至所述初级侧电路；
第二变换元件，其将来自所述第一变换元件的所述热变换为所述第二电信号而输出至所述次级侧电路、或将来自所述次级侧电路的所述第二电信号变换为所述热而输出至所述第一变换元件；以及
绝缘区域，其将所述第一变换元件和所述第二变换元件电绝缘。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115460734A (zh) * 2022-05-17 2022-12-09 深圳锐盟半导体有限公司 Led控制电路及电子设备、电子装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019103730B4 (de) * 2019-02-14 2021-02-04 Infineon Technologies Austria Ag Schaltungsanordnung mit galvanischer isolation zwischen elektronischen schaltungen

Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58129750A (ja) * 1982-01-28 1983-08-02 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 極板製造用裁断器
JP2000206155A (ja) * 1999-01-13 2000-07-28 Hitachi Ltd 熱結合型デジタル入力装置
JP2000298062A (ja) * 1999-04-14 2000-10-24 Nec Corp 熱型機能デバイス、エネルギー検出装置および熱型機能デバイスの駆動方法
US6522098B1 (en) * 1994-01-20 2003-02-18 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Controller for power device and drive controller for motor
JP2003115752A (ja) * 2001-10-05 2003-04-18 Mitsubishi Electric Corp レベルシフト回路
US20060260793A1 (en) * 2004-10-20 2006-11-23 Bao Yang Thermal management of systems having localized regions of elevated heat flux
US20080310068A1 (en) * 2007-06-12 2008-12-18 Yazaki Corporation Control circuit of semiconductor device having over-heat protecting function
WO2009076092A2 (en) * 2007-12-10 2009-06-18 Whirlpool Corporation Remote user interface for an appliance network
CN102055447A (zh) * 2009-11-05 2011-05-11 瑞萨电子株式会社 负载驱动装置
CN102257731A (zh) * 2008-12-18 2011-11-23 桑迪士克股份有限公司 具有上升时间检测器及放电持续电路的静电放电保护电路
CN102723854A (zh) * 2011-03-28 2012-10-10 株式会社电装 用于开关元件的驱动电路
CN102801290A (zh) * 2012-08-16 2012-11-28 电子科技大学 一种h半桥驱动电路
CN103731038A (zh) * 2012-10-11 2014-04-16 富士电机株式会社 信号传输设备和开关电源
US20150381166A1 (en) * 2014-02-25 2015-12-31 Abb Oy Gate drive circuit with a voltage stabilizer and a method
CN105393444A (zh) * 2013-07-16 2016-03-09 三菱电机株式会社 半导体元件的驱动电路以及半导体装置
WO2016098196A1 (ja) * 2014-12-17 2016-06-23 三菱電機株式会社 レベルシフト回路、集積回路、およびパワー半導体モジュール
WO2016117410A1 (ja) * 2015-01-20 2016-07-28 三菱電機株式会社 信号伝達装置
WO2016173619A1 (en) * 2015-04-27 2016-11-03 Advantest Corporation Switch circuit, method for operating a switch circuit and an automated test equipment

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58129750U (ja) * 1982-02-26 1983-09-02 株式会社日立製作所 デイジタル入力回路
JP3228267B2 (ja) * 1999-04-27 2001-11-12 日本電気株式会社 電子デバイス
JP2014079075A (ja) * 2012-10-10 2014-05-01 Hitachi Advanced Digital Inc 電源装置、発電システムおよび電子機器

Patent Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58129750A (ja) * 1982-01-28 1983-08-02 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 極板製造用裁断器
US6522098B1 (en) * 1994-01-20 2003-02-18 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Controller for power device and drive controller for motor
JP2000206155A (ja) * 1999-01-13 2000-07-28 Hitachi Ltd 熱結合型デジタル入力装置
JP2000298062A (ja) * 1999-04-14 2000-10-24 Nec Corp 熱型機能デバイス、エネルギー検出装置および熱型機能デバイスの駆動方法
JP2003115752A (ja) * 2001-10-05 2003-04-18 Mitsubishi Electric Corp レベルシフト回路
US20060260793A1 (en) * 2004-10-20 2006-11-23 Bao Yang Thermal management of systems having localized regions of elevated heat flux
US20080310068A1 (en) * 2007-06-12 2008-12-18 Yazaki Corporation Control circuit of semiconductor device having over-heat protecting function
WO2009076092A2 (en) * 2007-12-10 2009-06-18 Whirlpool Corporation Remote user interface for an appliance network
CN102257731A (zh) * 2008-12-18 2011-11-23 桑迪士克股份有限公司 具有上升时间检测器及放电持续电路的静电放电保护电路
CN102055447A (zh) * 2009-11-05 2011-05-11 瑞萨电子株式会社 负载驱动装置
CN102723854A (zh) * 2011-03-28 2012-10-10 株式会社电装 用于开关元件的驱动电路
CN102801290A (zh) * 2012-08-16 2012-11-28 电子科技大学 一种h半桥驱动电路
CN103731038A (zh) * 2012-10-11 2014-04-16 富士电机株式会社 信号传输设备和开关电源
CN105393444A (zh) * 2013-07-16 2016-03-09 三菱电机株式会社 半导体元件的驱动电路以及半导体装置
US20150381166A1 (en) * 2014-02-25 2015-12-31 Abb Oy Gate drive circuit with a voltage stabilizer and a method
WO2016098196A1 (ja) * 2014-12-17 2016-06-23 三菱電機株式会社 レベルシフト回路、集積回路、およびパワー半導体モジュール
WO2016117410A1 (ja) * 2015-01-20 2016-07-28 三菱電機株式会社 信号伝達装置
WO2016173619A1 (en) * 2015-04-27 2016-11-03 Advantest Corporation Switch circuit, method for operating a switch circuit and an automated test equipment

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115460734A (zh) * 2022-05-17 2022-12-09 深圳锐盟半导体有限公司 Led控制电路及电子设备、电子装置
CN115460734B (zh) * 2022-05-17 2023-12-01 深圳锐盟半导体有限公司 Led控制电路及电子设备、电子装置

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US20180175848A1 (en) 2018-06-21
DE102017218465B4 (de) 2020-11-05

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