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JP5392239B2 - 負荷駆動装置 - Google Patents

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Description

本発明は、負荷への電力供給を制御するスイッチングデバイス(半導体スイッチング素子)を有し、このスイッチングデバイスをドライバ回路によって駆動することで負荷への電力供給を制御する負荷駆動装置に関するものである。
従来、定電流方式のゲート駆動回路として、特許文献1に示されるものがある。この回路は、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(以下、IGBTという)をオンオフ制御するのに、IGBTのゲートのハイサイド側とローサイド側それぞれにMOSFETと抵抗とによる定電流回路を接続し、オペアンプによってMOSFETのゲート電圧を制御することで、IGBTのゲートに流れる電流を制御できる構成とされている。そして、IGBTのコレクタ−エミッタ間に流れる電流を過電流検出回路で検出し、過電流検出回路にて過電流が検出されたときに出される検出信号をフィードバックして、オペアンプが出力するMOSFETのゲート電圧を制御することで、IGBTのゲートに流れる電流を制御し、過電流から保護できるようにしている。
また、他の定電流方式のゲート駆動回路として、特許文献2に示されるものがある。この回路は、IGBTのゲート電圧を検出する回路を備えていると共に、定電流回路および定電圧回路を備えた構成とされている。このゲート駆動回路では、定電流回路からIGBTのゲートに対して電流供給を行った後、ゲート電圧が所定の電圧になると定電流回路から定電圧回路に切替えて、ゲート電圧を所定電圧に保持している。このように、ゲート電圧を検出して定電流回路から定電圧回路への切替えを行っているため、その切替える電圧のバラツキやミラー電圧(IGBTのオンオフの過渡状態においてミラー領域に入る電圧)のバラツキを抑え、かつ、損失のバラツキを最小限に抑えることができる。
特許第3680722号公報(図1、図8等参照) 特開2009−11049号公報(図4、図8、図9等参照)
しかしながら、特許文献1に示されるゲート駆動回路では、定電流回路で定電流を作り出すために、MOSFETのソース電位が決められるため、そのソース電位に基づいてゲート電圧も決められることになる。このため、IGBTのゲート電位の上昇によりIGBTのゲートに接続されているMOSFETのドレイン電位が上昇してMOSFETのドレイン−ソース間の電位差が小さくなると、フィードバック制御によってオペアンプがMOSFETのドレイン−ソース間の電位差を広げようとゲート電圧を調整しようとし、MOSFETのゲート−ソース間の電位差を大きくする。これにより、MOSFETのゲート−ソース間の耐圧を超えてしまう可能性があり、MOSFETの信頼性を低下させる。
一方、特許文献2に示されるゲート駆動回路では、出力電流信号をフィードバックしていないため、定電流回路が作り出す定電流の精度の確保が困難である。
なお、ゲート駆動回路としては、IGBTをオンするオン側の回路とIGBTをオフするオフ側の回路があるが、オン側の回路とオフ側の回路のいずれについても、上記と同様のことが言える。
本発明は上記点に鑑みて、素子破壊などを抑制できる信頼性を有し、かつ、IGBTなどのスイッチングデバイスへ供給する定電流の精度を確保できる負荷駆動装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、制御端子に駆動電流として定電流が供給されることにより第1端子と第2端子との間に電流を流す半導体スイッチング素子にて構成されたスイッチングデバイス(2)と、制御端子および第1、第2端子を有して構成され、スイッチングデバイス(2)の制御端子に流される電流を第1、第2端子間に流す第1トランジスタ(4、7、11、14)を有する駆動用トランジスタ(4、7、9、11〜15)と、第1トランジスタ(4、7、11、14)の第1端子に接続されると共にスイッチングデバイス(2)の制御端子に流れる電流が流されるセンス抵抗としての第1抵抗(3)とを有し、第1トランジスタ(4、7、11、14)の第2端子がスイッチングデバイス(2)の制御端子に接続された定電流形成回路と、基準電圧と対応する第1電圧と、第1抵抗(3)と第1トランジスタ(4、7、11、14)との間の第2電圧とが入力され、第1、第2電圧を近づけるように第1抵抗(3)に流れる定電流をフィードバック制御するオペアンプ(5)とを有した負荷駆動装置において、第1抵抗(3)と第1トランジスタ(4、7、11、14)の第1端子との間とオペアンプ(5)の出力端子との間に、これらの間の電位差が所定値以上開くことを制限する電圧制限回路(6)を備えたことを特徴としている。
このように、第1抵抗(3)と第1トランジスタ(4、7、11、14)の第1端子との間とオペアンプ(5)の出力端子との間に電圧制限回路(6)を備えている。この電圧制限回路(6)により第1抵抗(3)と第1トランジスタ(4、7、11、14)の第1端子との間とオペアンプ(5)の出力端子との間の電位差が過大とならないように、第1トランジスタ(4、7、11、14)を制御する。
これにより、第1抵抗(3)と第1トランジスタ(4、7、11、14)の第1端子との間とオペアンプ(5)の出力端子との間の電位差が第1トランジスタ(4、7、11、14)の耐圧を超えるほど過大になることを防止することが可能となる。したがって、第1トランジスタ(4、7、11、14)の信頼性を高くすることが可能となり、素子破壊などを抑制できる信頼性を有し、かつ、スイッチングデバイス(2)に供給する定電流の精度を確保することが可能な負荷駆動装置とすることができる。
また、請求項に記載の発明では、オペアンプ(5)の出力端子と駆動用トランジスタ(4、7、9、11〜15)との間には、オペアンプ(5)よりも電流能力が大きなバッファ(8)が備えられ、オペアンプ(5)と電圧制限回路(6)との間を流れる電流量がオペアンプ(5)の電流能力によって制限されることにより、電圧制限回路(6)と駆動用トランジスタ(4、7、9、11〜15)との間を流れる電流量が制限されていることを特徴としている。
このように、オペアンプ(5)の出力端子と駆動用トランジスタ(4、7、9、11〜15)との間にバッファ(8)を備えることにより、バッファ(8)によって電流能力を上げている分、オペアンプ(5)の電流能力を低下させられ、電圧制限回路(6)とオペアンプ(5)との間に流れる消費電流を低減することができる。
例えば、請求項に記載したように、定電流形成回路とオペアンプ(5)および電圧制限回路(6)にて、駆動用トランジスタ(4、11、12)をオンすることでスイッチングデバイス(2)の制御端子に電流を供給し、該スイッチングデバイス(2)をオンするオン側のドライバ回路を構成することができ、電圧制限回路(6)は、第1抵抗(3)と第1トランジスタ(4、11)の第1端子との間にカソードが接続されたツェナーダイオード(6a)と、ツェナーダイオード(6a)のアノードにエミッタが接続されると共にコレクタがオペアンプ(5)の出力端子に接続され、かつ、ベースが駆動用トランジスタ(4、11、12)に接続されたPNPトランジスタ(6b)を有した構成とできる。
この場合、請求項に記載したように、オペアンプ(5)の出力端子と駆動用トランジスタ(4、11、12)との間に、オペアンプ(5)よりも電流の引抜能力が大きなバッファ(8)を備えると良い。具体的には、バッファ(8)をPNPトランジスタ(6b)のコレクタとベースとの間に備え、オペアンプ(5)によるPNPトランジスタ(6b)のコレクタ電流の引抜量が制限されることで、バッファ(8)によるPNPトランジスタ(6b)のベース電流の引抜量が制限されているようにする。
すなわち、バッファ(8)によってオペアンプ(5)のインピーダンスを高くすることが可能となり、バッファ(8)によって電流の引抜能力を上げられるため、その分、オペアンプ(5)による電流の引抜能力を下げることが可能となる。これにより、オペアンプ(5)による電流の引抜能力によって電圧制限回路(6)からの電流の引抜量を制限することが可能となる。したがって、PNPトランジスタ(6b)のコレクタ電流の引抜量が制限され、PNPトランジスタ(6b)のベース電流の引抜量もコレクタ電流の引抜量に比例した値となることから、バッファ(8)によるPNPトランジスタ(6b)のベース電流の引抜量も制限される。その結果、ツェナーダイオード(6a)やPNPトランジスタ(6b)からオペアンプ(5)を通じて流れる消費電流を低減することが可能となる。
請求項3または4に記載の発明では、駆動トランジスタは、第1トランジスタに相当する第1PNPトランジスタ(11)と第2PNPトランジスタ(12)を含み、第1PNPトランジスタ(11)と第2PNPトランジスタ(12)とはダーリントン接続されており、電源(VB)と第1PNPトランジスタ(11)のエミッタとの間に第1抵抗(3)が備えられていると共に、第2PNPトランジスタ(12)のエミッタに接続されたプルアップ部(10)が備えられ、オペアンプ(5)は、電源(VB)が発生させる電源電圧から基準電圧を差し引いた電圧を第1電圧として入力すると共に、第1トランジスタの第1端子に相当する第1PNPトランジスタ(11)のエミッタと第1抵抗(3)との間の電圧を第2電圧として入力し、第1電圧と第2電圧とが近づくように、第2PNPトランジスタ(12)を制御しており、電圧制限回路(6)に備えられたPNPトランジスタ(6b)と第2PNPトランジスタ(12)とが同一チップに形成されていることを特徴としている。
このような構成では、第1PNPトランジスタ(11)のベース−エミッタ間電圧がツェナーダイオード(6a)の降伏電圧VzおよびPNPトランジスタ(6b)のベース−エミッタ間電圧Vbe1から第2PNPトランジスタ(12)のベース−エミッタ間電圧Vbe2を差し引いた値(Vz+Vbe1−Vbe2)となる。そして、PNPトランジスタ(6b)と第2PNPトランジスタ(12)を同一チップ内に形成する場合、電圧Vbe1、Vbe2は同等と考えられるため、第1PNPトランジスタ(11)のベース−エミッタ間電圧は、ツェナーダイオード(6a)の降伏電圧Vzとなり、ツェナーダイオード(6a)のみによって決まることになる。これにより、電圧制限回路(6)内のトランジスタの温度特性によってクランプ電圧にバラツキが発生することを抑制できる負荷駆動装置とすることが可能となる。
また、例えば、定電流形成回路とオペアンプ(5)および電圧制限回路(6)にて、駆動用トランジスタ(4、11、12)をオンすることでスイッチングデバイス(2)の制御端子に電流を供給し、該スイッチングデバイス(2)をオンするオン側のドライバ回路を構成することができ、電圧制限回路(6)は、第1抵抗(3)と第1トランジスタ(4、11)の第1端子との間にソースが接続されたPchMOSFET(6c)と、PchMOSFET(6c)のドレインにカソードが接続されたツェナーダイオード(6a)とを有し、ツェナーダイオード(6a)のアノードがオペアンプ(5)の出力端子に接続された構成とできる。
さらに、例えば、請求項に記載したように、電圧制限回路(6)は、第1抵抗(3)と第1トランジスタ(4、11)の第1端子との間にソースが接続された2つのPchMOSFET(6c1、6c2)と、2つのPchMOSFET(6c1、6c2)のうちの一方のPchMOSFET(6c1)のドレインにカソードが接続されたツェナーダイオード(6a)とを有し、2つのPchMOSFET(6c1、6c2)が互いのゲート同士が接続されたカレントミラー接続とされていると共に、2つのPchMOSFET(6c1、6c2)のうちの他方のPchMOSFET(6c2)のドレインがオペアンプ(5)の出力端子に接続され、かつ、ツェナーダイオード(6a)のアノードが駆動用トランジスタ(4、11、12)に接続された構成とされても良い。
この場合、請求項に記載したように、オペアンプ(5)の出力端子と駆動用トランジスタ(4、11、12)との間に、オペアンプ(5)よりも電流能力が大きなバッファ(8)を備えると良い。具体的には、バッファ(8)を他方のPchMOSFET(6c2)のドレインとツェナーダイオード(6a)のアノードとの間に備え、オペアンプ(5)による他方のPchMOSFET(6c2)のドレイン電流の引抜量が制限されることで、バッファ(8)による一方のPchMOSFET(6c1)のドレイン電流の引抜量が制限されるようにする。
すなわち、バッファ(8)によってオペアンプ(5)のインピーダンスを高くすることが可能となり、バッファ(8)によって電流の引抜能力を上げられるため、その分、オペアンプ(5)による電流の引抜能力を下げることが可能となる。そして、カレントミラー接続された2つのPchMOSFET(6c1、6c2)のうちの他方のPchMOSFET(6c2)のドレイン電流がオペアンプ(5)によって引き抜かれることになるため、オペアンプ(5)の引抜能力によって他方のPchMOSFET(6c2)のドレイン電流が制限される。このため、カレントミラー接続された2つのPchMOSFET(6c1、6c2)のうちのもう一つのPchMOSFET(6c1)の方のドレイン電流のバッファ(8)による引抜量も同様に制限される。その結果、ツェナーダイオード(6a)や2つのPchMOSFET(6c1、6c2)からオペアンプ(5)を通じて流れる消費電流を低減することが可能となる。
請求項に記載の発明では、駆動トランジスタは、第1トランジスタに相当する第1PchMOSFET(4)と第2PchMOSFET(9)を含み、第1PchMOSFET(4)と第2PchMOSFET(9)とはダーリントン接続されており、電源(VB)と第1PchMOSFET(4)のソースとの間に第1抵抗(3)が備えられていると共に、第2PchMOSFET(9)のソースに接続されたプルアップ部(10)が備えられ、オペアンプ(5)は、電源(VB)が発生させる電源電圧から基準電圧を差し引いた電圧を第1電圧として入力すると共に、第1トランジスタの第1端子に相当する第1PchMOSFET(4)のソースと第1抵抗(3)との間の電圧を第2電圧として入力し、第1電圧と第2電圧とが近づくように、第2PchMOSFET(9)を制御しており、一方のPchMOSFET(6c1)と第2PchMOSFET(9)とが同一チップに形成されていることを特徴としている。
このような構成では、第1PchMOSFET(4)のゲート−ソース間電圧がツェナーダイオード(6a)の降伏電圧Vzおよび一方のPchMOSFET(6c1)の閾値Vt1から第2PchMOSFET(9)の閾値Vt2を差し引いた値(Vz+Vt1−Vt2)となる。そして、一方のPchMOSFET(6c1)と第2PchMOSFET(9)を同一チップ内に形成する場合、閾値Vt1、Vt2は同等と考えられるため、第1PchMOSFET(4)のゲート−ソース間電圧は、ツェナーダイオード(6a)の降伏電圧Vzとなり、ツェナーダイオード(6a)のみによって決まることになる。これにより、電圧制限回路(6)内のトランジスタの温度特性によってクランプ電圧にバラツキが発生することを抑制できる負荷駆動装置とすることが可能となる。
また、例えば、請求項に記載したように、定電流形成回路とオペアンプ(5)および電圧制限回路(6)にて、駆動用トランジスタ(7、14、15)をオンすることでスイッチングデバイス(2)の制御端子から電流を流し、該スイッチングデバイス(2)をオフするオフ側のドライバ回路を構成し、電圧制限回路(6)は、第1抵抗(3)と第1トランジスタ(7、14)の第1端子との間にアノードが接続されたツェナーダイオード(6a)と、ツェナーダイオード(6a)のカソードにエミッタが接続されると共にコレクタがオペアンプ(5)の出力端子に接続され、かつ、ベースが駆動用トランジスタ(7、14、15)に接続されたNPNトランジスタ(6d)を有した構成とできる。
この場合、請求項に記載したように、オペアンプ(5)の出力端子と駆動用トランジスタ(7、14、15)との間に、オペアンプ(5)よりも電流能力が大きなバッファ(8)を備えると良い。具体的には、バッファ(8)をNPNトランジスタ(6d)のコレクタとベースとの間に備え、オペアンプ(5)によるNPNトランジスタ(6d)のコレクタ電流の供給量が制限されることで、バッファ(8)によるNPNトランジスタ(6d)のベース電流の供給量が制限されるようにする。
すなわち、バッファ(8)によってオペアンプ(5)のインピーダンスを高くすることが可能となる。そして、バッファ(8)によって電流の供給能力を上げられるため、その分、オペアンプ(5)による電流の供給能力を下げることが可能となる。これにより、オペアンプ(5)によって電圧制限回路(6)を通じてGNDなどの所定電圧となる基準点側に流される電流の供給量を制限することが可能となる。したがって、バッファ(8)によるNPNトランジスタ(6d)のコレクタ電流の供給量が制限され、NPNトランジスタ(6d)のベース電流の供給量もコレクタ電流の供給量に比例した値となることから、NPNトランジスタ(6d)のベース電流の供給量も制限される。その結果、オペアンプ(5)からツェナーダイオード(6a)やNPNトランジスタ(6d)を通じてGNDなどの所定電圧となる基準点側に流れる消費電流を低減することが可能となる。
請求項9または10に記載の発明では、駆動トランジスタは、第1トランジスタに相当する第1NPNトランジスタ(14)と第2NPNトランジスタ(15)を含み、第1NPNトランジスタ(14)と第2NPNトランジスタ(15)とはダーリントン接続されており、所定電圧とされる基準点と第1NPNトランジスタ(14)のエミッタとの間に第1抵抗(3)が備えられていると共に、第2NPNトランジスタ(15)のエミッタに接続されたプルダウン部(10)が備えられ、オペアンプ(5)は、基準電圧と対応する電圧を第1電圧として入力すると共に、第1トランジスタの第1端子に相当する第1NPNトランジスタ(14)のエミッタと第1抵抗(3)との間の電圧を第2電圧として入力し、第1電圧と第2電圧とが近づくように、第2NPNトランジスタ(15)を制御しており、電圧制限回路(6)に備えられたNPNトランジスタ(6d)と第2NPNトランジスタ(15)とが同一チップに形成されていることを特徴としている。
このような構成では、第1NPNトランジスタ(14)のベース−エミッタ間電圧がツェナーダイオード(6a)の降伏電圧VzおよびNPNトランジスタ(6d)のベース−エミッタ間電圧Vbe1から第2NPNトランジスタ(15)のベース−エミッタ間電圧Vbe2を差し引いた値(Vz+Vbe1−Vbe2)となる。そして、NPNトランジスタ(6d)と第2NPNトランジスタ(15)を同一チップ内に形成する場合、電圧Vbe1、Vbe2は同等と考えられるため、第1NPNトランジスタ(14)のベース−エミッタ間電圧は、ツェナーダイオード(6a)の降伏電圧Vzとなり、ツェナーダイオード(6a)のみによって決まることになる。これにより、電圧制限回路(6)内のトランジスタの温度特性によってクランプ電圧にバラツキが発生することを抑制できる負荷駆動装置とすることが可能となる。
また、例えば、定電流形成回路とオペアンプ(5)および電圧制限回路(6)にて、駆動用トランジスタ(7)をオンすることでスイッチングデバイス(2)の制御端子から電流を流し、該スイッチングデバイス(2)をオフするオフ側のドライバ回路を構成し、電圧制限回路(6)は、第1抵抗(3)と第1トランジスタ(7)の第1端子との間にソースが接続されたNchMOSFET(6e)と、NchMOSFET(6e)のドレインにアノードが接続されたツェナーダイオード(6a)とを有し、ツェナーダイオード(6a)のカソードが駆動用トランジスタ(7)に接続された構成とできる。
さらに、例えば、請求項11に記載したように、電圧制限回路(6)は、第1抵抗(3)と第1トランジスタ(7、14)の第1端子との間にソースが接続された2つのNchMOSFET(6e1、6e2)と、2つのNchMOSFET(6e1、6e2)のうちの一方のNchMOSFET(6e1)のドレインにアノードが接続されたツェナーダイオード(6a)とを有し、2つのNchMOSFET(6e1、6e2)が互いのゲート同士が接続されたカレントミラー接続とされていると共に、2つのNchMOSFET(6e1、6e2)のうちの他方のNchMOSFET(6e2)のドレインがオペアンプ(5)の出力端子に接続され、かつ、ツェナーダイオード(6a)のカソードが駆動用トランジスタ(7、13〜15)に接続された構成とされても良い。
この場合、請求項12に記載したように、オペアンプ(5)の出力端子と駆動用トランジスタ(7、13〜15)との間に、オペアンプ(5)よりも電流能力が大きなバッファ(8)を備えると良い。具体的には、バッファ(8)を他方のNchMOSFET(6e2)のドレインとツェナーダイオード(6a)のカソードとの間に備え、オペアンプ(5)による他方のNchMOSFET(6e2)のドレイン電流の供給量が制限されることで、バッファ(8)による一方のNchMOSFET(6e1)のドレイン電流の供給量が制限されるようにする。
すなわち、バッファ(8)によってオペアンプ(5)のインピーダンスを高くすることが可能となり、バッファ(8)によって電流の供給能力を上げられるため、その分、オペアンプ(5)による電流の供給能力を下げることが可能となる。そして、カレントミラー接続された2つのNchMOSFET(6e1、6e2)のうちの他方のNchMOSFET(6e2)のドレイン電流がオペアンプ(5)から供給されることになるため、オペアンプ(5)の電流の供給能力によって他方のNchMOSFET(6e2)のドレイン電流の供給量が制限される。このため、カレントミラー接続された2つのNchMOSFET(6e1、6e2)のうちのもう一つのNchMOSFET(6e1)の方のドレイン電流の供給量も同様に制限される。その結果、オペアンプ(5)からNchMOSFET(6e2)を通じてGNDなどの所定電圧となる基準点側に流れる消費電流や、バッファ(8)からツェナーダイオード(6a)やNchMOSFET(6e1)を通じてGNDなどの所定電圧となる基準点側に流れる消費電流を低減することが可能となる。
請求項13に記載の発明では、駆動トランジスタは、第1トランジスタに相当する第1NchMOSFET(7)と第2NchMOSFET(13)を含み、第1NchMOSFET(7)と第2NchMOSFET(13)とはダーリントン接続されており、所定電圧とされる基準点と第1NchMOSFET(7)のソースとの間に第1抵抗(3)が備えられていると共に、第2NchMOSFET(13)のソースに接続されたプルダウン部(10)が備えられ、オペアンプ(5)は、基準電圧と対応する電圧を第1電圧として入力すると共に、第1トランジスタの第1端子に相当する第1NchMOSFET(4)のソースと第1抵抗(3)との間の電圧を第2電圧として入力し、第1電圧と第2電圧とが近づくように、第2NchMOSFET(13)を制御しており、一方のNchMOSFET(6e1)と第2NchMOSFET(13)とが同一チップに形成されていることを特徴としている。
このような構成では、第1NchMOSFET(7)のゲート−ソース間電圧がツェナーダイオード(6a)の降伏電圧Vzおよび一方のNchMOSFET(6e1)の閾値Vt1から第2NchMOSFET(13)の閾値Vt2を差し引いた値(Vz+Vt1−Vt2)となる。そして、一方のNchMOSFET(6e1)と第2NchMOSFET(13)を同一チップ内に形成する場合、閾値Vt1、Vt2は同等と考えられるため、第1NchMOSFET(7)のゲート−ソース間電圧は、ツェナーダイオード(6a)の降伏電圧Vzとなり、ツェナーダイオード(6a)のみによって決まることになる。これにより、電圧制限回路(6)内のトランジスタの温度特性によってクランプ電圧にバラツキが発生することを抑制できる負荷駆動装置とすることが可能となる。
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
本発明の第1実施形態にかかる負荷駆動装置の回路図である。 本発明の第2実施形態にかかる負荷駆動装置の回路図である。 本発明の第3実施形態にかかる負荷駆動装置の回路図である。 本発明の第4実施形態にかかる負荷駆動装置の回路図である。 本発明の第5実施形態にかかる負荷駆動装置の回路図である。 本発明の第6実施形態にかかる負荷駆動装置の回路図である。 本発明の第7実施形態にかかる負荷駆動装置の回路図である。 本発明の第8実施形態にかかる負荷駆動装置の回路図である。 本発明の第9実施形態にかかる負荷駆動装置の回路図である。 本発明の第10実施形態にかかる負荷駆動装置の回路図である。 本発明の第11実施形態にかかる負荷駆動装置の回路図である。 本発明の第12実施形態にかかる負荷駆動装置の回路図である。 本発明の第13実施形態にかかる負荷駆動装置の回路図である。 本発明の第14実施形態にかかる負荷駆動装置の回路図である。 本発明の第15実施形態にかかる負荷駆動装置の回路図である。 本発明の第16実施形態にかかる負荷駆動装置の回路図である。
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について図を参照して説明する。図1は、本実施形態にかかる負荷駆動装置の回路構成を示した図である。この図を参照して、本実施形態の負荷駆動装置について説明する。
図1に示す負荷駆動装置は、負荷1に接続されたスイッチングデバイス2と、スイッチングデバイス2をオンすることにより負荷1への電力供給を行うオン側のドライバ回路を有するものである。オン側のドライバ回路は、第1抵抗3および駆動用トランジスタとしての第1PchMOSFET4を有する定電流形成回路とオペアンプ5および電圧制限回路6を有した構成とされている。
負荷1は、電力供給のオンオフによって駆動される装置であればどのようなものであってもよく、例えばスイッチングデバイス2を複数個備えることでインバータを構成すれば、三相モータなどとすることもできる。
スイッチングデバイス2は、IGBTやパワーMOSFETなどの半導体スイッチング素子によって構成され、本実施形態ではスイッチングデバイス2をIGBTで構成している場合について図示してある。このスイッチングデバイス2は、定電流形成回路から供給される定電流に基づいて駆動される。
定電流形成回路は、第1抵抗3および駆動用トランジスタとしての第1PchMOSFET4を備えた構成とされ、スイッチングデバイス2に流れる定電流を制御することでスイッチングデバイス2を制御し、負荷1への電力供給を制御する。また、本実施形態では、オン側のドライバ回路に備えられる定電流形成回路であるため、定電流形成回路により、スイッチングデバイス2に対して定電流を駆動電流として供給することでスイッチングデバイス2をオンし、負荷1への電力供給をオンしている。
第1抵抗3は、電源VBと第1PchMOSFET4のソースとの間に接続され、定電流を生成する際のセンス抵抗として用いられる。本実施形態の場合、この第1抵抗3には、スイッチングデバイス2を駆動するための駆動電流に相当するゲート電流と等しい電流が流れる。
第1PchMOSFET4は、ゲートがオペアンプ5の出力端子に接続され、ソースが第1抵抗3に接続され、ドレインがスイッチングデバイス2のゲートに接続されている。本実施形態では、駆動用トランジスタが第1PchMOSFET4のみで構成されていることから、この第1PchMOSFET4が駆動トランジスタの第1トランジスタに相当している。
オペアンプ5は、定電流形成回路からのスイッチングデバイス2への電流供給を制御するもので、外部からの制御信号に基づいて駆動される。このオペアンプ5は、基準電圧REFに基づいて第1抵抗3に流れる定電流をフィードバック制御することで、スイッチングデバイス2を構成するIGBTのゲートに流す定電流の大きさを調整する役割を果たす。オペアンプ5を駆動する際に用いられる制御信号は、負荷1を駆動する際に入力され、この制御信号が入力されるとオペアンプ5が定電流形成回路を介してスイッチングデバイス2をオンさせ、負荷1を駆動する。
具体的には、オペアンプ5の反転入力端子(−)は第1抵抗3と第1PchMOSFET4のソースとの間に接続されている。これにより、オペアンプ5の反転入力端子(−)には第1抵抗3の負極側の電圧が印加される。この電圧は、電源VBが発生する電源電圧から第1抵抗3の電圧降下分が差し引かれた電圧に相当する。また、オペアンプ5の非反転入力端子(+)には基準電圧REFが印加されている。このため、オペアンプ5では、非反転入力端子(+)に入力される電圧を第1電圧とし、反転入力端子(−)に入力される電圧を第2電圧として、これら第1電圧と第2電圧とが近づくように、出力端子から第1PchMOSFET4のゲートへの供給電流を制御し、第1抵抗3に流れる定電流をフィードバック制御することができる。
このような構成により、定電流形成回路を有する負荷駆動装置の基本的な回路構成が構成されている。このような構成の負荷駆動装置では、制御信号が入力されると、オペアンプ5の出力に基づいて駆動トランジスタ、本実施形態の場合には第1PchMOSFET4が駆動され、スイッチングデバイス2が駆動される。すなわち、第1PchMOSFET4がオンさせられることで、第1抵抗3を通じて第1PchMOSFET4のドレイン−ソース間に電流が流れる。そして、これが定電流となって、スイッチングデバイス2を構成するIGBTのゲートに供給される。
このようにして、IGBTのゲートに定電流が供給され、IGBTがオンさせられていくことになる。このとき、定電流の供給に基づいてIGBTのゲート電圧が上昇していくと、これに伴って第1PchMOSFET4のドレイン電圧が上昇させられることとなり、第1PchMOSFET4のドレイン−ソース間電圧が低下してしまう。このため、定電流が低下し始めようとするため、フィードバック制御によってオペアンプ5が第1PchMOSFET4のドレイン−ソース間の電位差を広げて定電流の低下を抑制しようと第1PchMOSFET4のゲート電圧を低下させる。これにより、定電流が低下することを抑制できる。
しかしながら、第1PchMOSFET4のゲート電圧の低下に伴って第1PchMOSFET4のゲート−ソース間の電位差が大きくなるが、第1PchMOSFET4のゲート−ソース間の耐圧を考慮すると、第1PchMOSFET4のゲート−ソース間の電位差が大きくなり過ぎるのは好ましくない。
このため、本実施形態では、第1抵抗3と第1PchMOSFET4のソースとの間とオペアンプ5の出力端子との間、つまり第1PchMOSFET4のゲート−ソース間(図中のA、B間)に電圧制限回路6を備えている。この電圧制限回路6により第1PchMOSFET4のゲート−ソース間の電位差が過大とならないように、第1PchMOSFET4のゲート電圧を制御する。例えば、第1PchMOSFET4のゲート電圧をクランプ電圧にてクランプすることにより、第1PchMOSFET4のゲート−ソース間の電圧が予め設定しておいた所定値で制限されるようにする。
これにより、第1PchMOSFET4のゲート−ソース間の電位差が所定値以上開くほど第1PchMOSFET4のゲート電圧が低下しないようにすることが可能となり、第1PchMOSFET4のゲート−ソース間の耐圧を超える電位差が発生することを防止することが可能となる。したがって、第1PchMOSFET4の信頼性を高くすることが可能となり、素子破壊などを抑制できる信頼性を有し、かつ、スイッチングデバイス2に供給する定電流の精度を確保することが可能な負荷駆動装置とすることができる。
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態の電圧制限回路6の具体的な回路構成を示したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
図2は、本実施形態にかかる負荷駆動装置の回路図である。この図に示されるように、本実施形態では、電圧制限回路6をツェナーダイオード6aとPNPトランジスタ6bにて構成している。ツェナーダイオード6aとPNPトランジスタ6bは直列接続してある。具体的には、ツェナーダイオード6aのカソード側が第1抵抗3と第1PchMOSFET4のソースとの間に接続されていると共に、ツェナーダイオード6aのアノード側がPNPトランジスタ6bのエミッタに接続されている。また、PNPトランジスタ6bのコレクタがオペアンプ5の出力端子に接続されていると共に、PNPトランジスタ6bのベースが第1PchMOSFET4のゲートに接続された構造とされている。
このような構成の負荷駆動装置では、第1PchMOSFET4のゲート電圧が低下しようとしたときに、ツェナーダイオード6aの降伏電圧とPNPトランジスタ6bのベース−エミッタ間電圧Vbeを足した電圧(Vz+Vbe)によって、第1PchMOSFET4のゲート−ソース間電圧をクランプすることができる。これにより、第1PchMOSFET4のゲート−ソース間電圧が所定の電位差以上開くまで低下しないようにすることが可能となり、第1実施形態で説明した効果を得ることが可能となる。
なお、ここではツェナーダイオード6aとPNPトランジスタ6bとによって電圧制限回路6にて構成する場合について説明したが、ツェナーダイオード6aのみによって構成しても良い。
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態も、第1実施形態の電圧制限回路6の具体的な回路構成を示したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
図3は、本実施形態にかかる負荷駆動装置の回路図である。この図に示されるように、本実施形態では、電圧制限回路6をツェナーダイオード6aとPchMOSFET6cにて構成している。ツェナーダイオード6aとPchMOSFET6cは直列接続してある。具体的には、ツェナーダイオード6aのカソード側がPchMOSFET6cのゲートおよびドレインに接続されていると共に、ツェナーダイオード6aのアノード側が第1PchMOSFET4のゲートに接続されている。また、PchMOSFET6cのソースが第1PchMOSFET4のソースと第1抵抗3との間に接続された構造とされている。
このような構成の負荷駆動装置でも、第1PchMOSFET4のゲート電圧が低下しようとしたときに、ツェナーダイオード6aの降伏電圧VzとPchMOSFET6cの閾値Vtを足した電圧(Vz+Vt)によって、第1PchMOSFET4のゲート−ソース間電圧をクランプすることができる。これにより、第1PchMOSFET4のゲート−ソース間電圧が所定の電位差以上開くまで低下しないようにすることが可能となり、第1実施形態で説明した効果を得ることが可能となる。
(第4実施形態)
本発明の第4実施形態について説明する。本実施形態の負荷駆動装置は、スイッチングデバイス2をオフする際に用いるオフ側のドライバ回路を備える場合において、第1実施形態と同様の構造を適用した場合の具体的な回路構成を示したものである。本実施形態の負荷駆動装置は、基本的には第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
上記第1実施形態では、負荷駆動装置として、スイッチングデバイス2をオンさせる際に用いられるオン側のドライバ回路を有するものを例に挙げて説明したが、本実施形態のように、スイッチングデバイス2をオフさせる際に用いられるオフ側のドライバ回路を有するものについても、上記と同様の構成を採用することができる。
図4は、本実施形態にかかる負荷駆動装置の回路図である。この図に示すように、本実施形態の負荷駆動装置は、スイッチングデバイス2に加えて、スイッチングデバイス2をオフさせる際に用いられるオフ側のドライバ回路を有した構成とされている。
オフ側のドライバ回路は、基本的には第1実施形態で説明したオン側のドライバ回路と同様の構成とされているが、スイッチングデバイス2を構成するIGBTのゲートとGNDなどの所定電圧となる基準点との間に、第1抵抗3と駆動用トランジスタとしての第1NchMOSFET7を備えた定電流形成回路が配置される。そして、第1抵抗3と第1NchMOSFET7のソースとの間とオペアンプ5の出力端子との間、つまり第1NchMOSFET7のゲート−ソース間に電圧制限回路6が備えられた構造とされる。
このようなオフ側のドライバ回路では、基準電圧を第1電圧とし、第1NchMOSFET7と第1抵抗3との間の電圧、つまり第1抵抗3での電圧降下分に相当する電圧を第2電圧として、定電流をフィードバック制御することができる。このように、オフ側のドライバ回路を備えた負荷駆動装置についても、第1実施形態と同様の構造を採用することができ、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、本実施形態では、駆動用トランジスタが第1NchMOSFET7のみで構成されていることから、この第1NchMOSFET7が駆動トランジスタの第1トランジスタに相当している。
(第5実施形態)
本発明の第5実施形態について説明する。本実施形態は、第4実施形態の電圧制限回路6の具体的な回路構成を示したものであり、その他に関しては第4実施形態と同様であるため、第4実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
図5は、本実施形態にかかる負荷駆動装置の回路図である。この図に示されるように、本実施形態では、電圧制限回路6をツェナーダイオード6aとNPNトランジスタ6dにて構成している。ツェナーダイオード6aとNPNトランジスタ6dは直列接続してある。具体的には、ツェナーダイオード6aのカソード側がNPNトランジスタ6dのエミッタに接続されていると共に、ツェナーダイオード6aのアノード側が第1PchMOSFET4のソースと第1抵抗3との間に接続されている。また、NPNトランジスタ6dのゲートおよびコレクタが第1PchMOSFET4のゲートに接続された構造とされている。
このような構成の負荷駆動装置では、第1PchMOSFET4のゲート電圧が増加しようとしたときに、ツェナーダイオード6aの降伏電圧VzとNPNトランジスタ6dのベース−エミッタ間電圧Vbeを足した電圧(Vz+Vbe)によって、第1PchMOSFET4のゲート−ソース間電圧をクランプすることができる。これにより、第1PchMOSFET4のゲート−ソース間電圧が所定の電位差以上開くまで増加しないようにすることが可能となり、第3実施形態で説明した効果を得ることが可能となる。
(第6実施形態)
本発明の第6実施形態について説明する。本実施形態も、第4実施形態の電圧制限回路6の具体的な回路構成を示したものであり、その他に関しては第4実施形態と同様であるため、第4実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
図6は、本実施形態にかかる負荷駆動装置の回路図である。この図に示されるように、本実施形態では、電圧制限回路6をツェナーダイオード6aとNchMOSFET6eにて構成している。ツェナーダイオード6aとNchMOSFET6eは直列接続してある。具体的には、ツェナーダイオード6aのカソード側が第1NchMOSFET7のゲートに接続されていると共に、ツェナーダイオード6aのアノード側がNchMOSFET6eのゲートおよびドレインに接続されている。また、NchMOSFET6eのソースが第1NchMOSFET7のソースと第1抵抗3との間に接続された構造とされている。
このような構成の負荷駆動装置でも、第1NchMOSFET7のゲート電圧が増加しようとしたときに、ツェナーダイオード6aの降伏電圧VzとNchMOSFET6eの閾値Vtを足した電圧(Vz+Vt)によって、第1NchMOSFET7のゲート−ソース間電圧をクランプすることができる。これにより、第1NchMOSFET7のゲート−ソース間電圧が所定の電位差以上開くまで増加しないようにすることが可能となり、第1実施形態で説明した効果を得ることが可能となる。
(第7実施形態)
本発明の第7実施形態について説明する。本実施形態の負荷駆動装置は、第1実施形態に対して、消費電流の低減を図ったものであり、基本的には第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
図7は、本実施形態にかかる負荷駆動装置の回路構成を示した図である。この図に示すように、本実施形態では、オペアンプ5の出力端子と駆動用トランジスタとなる第1PchMOSFET4のゲートとの間にバッファ8を備え、このバッファ8によって消費電流の増加を抑制している。
具体的には、第1実施形態で示した電圧制限回路6は、例えば上記第2、第3実施形態で示したようなツェナーダイオード6aを含んだ構造とすることができるが、このような構成の場合、ツェナーダイオード6a等で構成される電圧制限回路6を通じてオペアンプ5側に流れる電流が大きくなり、その結果、消費電流を増加させることになる。より詳しくは、図示していないが、電圧制限回路6からオペアンプ5側に引き抜かれた電流がオペアンプ5の内部のGND等を通じて流され、これが消費電流となる。
このため、本実施形態のように、バッファ8をオペアンプ5の出力端子と第1PchMOSFET4のゲートとの間に備えることで、オペアンプ5のインピーダンスを高くすることが可能となる。これにより、第1PchMOSFET4の駆動の際に、オペアンプ5が電流を引き込んで第1PchMOSFET4のゲート電圧を低下させるとき、オペアンプ5に電流が引き込まれ過ぎないようにすることが可能となる。
すなわち、バッファ8によって電流能力(引抜能力)を上げており、これによって第1PchMOSFET4のゲートから電流を引き抜くことが可能となっているが、バッファ8によって電流の引抜能力を上げている分、オペアンプ5の電流能力(引抜能力)を下げることが可能となる。そして、オペアンプ5による電流の引抜能力によって電圧制限回路6からの電流の引抜量を制限することが可能となることから、電圧制限回路6からオペアンプ5を通じて流れる消費電流を低減することが可能となる。
このように、オペアンプ5の出力端子と第1PchMOSFET4のゲートとの間にバッファ8を備えることにより、バッファ8によって電流の引抜能力を上げている分、オペアンプ5による電流の引抜能力を低下させられ、電圧制限回路6からオペアンプ5を通じて流れる消費電流を低減することができる。
(第8実施形態)
本発明の第8実施形態について説明する。本実施形態は、第7実施形態の電圧制限回路6の具体的な回路構成を示したものであり、第2実施形態の構成について、バッファ8を備えたものに相当している。このため、ここでは第2実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
図8は、本実施形態にかかる負荷駆動装置の回路図である。この図に示されるように、本実施形態では、電圧制限回路6をツェナーダイオード6aとPNPトランジスタ6bにて構成し、PNPトランジスタ6bのベース−コレクタ間にバッファ8を備えた構造としている。
このような構造では、バッファ8によってオペアンプ5のインピーダンスを高くすることが可能となる。そして、バッファ8によって電流の引抜能力を上げられるため、その分、オペアンプ5による電流の引抜能力を下げることが可能となる。これにより、オペアンプ5による電流の引抜能力によって電圧制限回路6からの電流の引抜量を制限することが可能となる。したがって、PNPトランジスタ6bのコレクタ電流の引抜量が制限され、PNPトランジスタ6bのベース電流の引抜量もコレクタ電流の引抜量に比例した値となることから、バッファ8によるPNPトランジスタ6bのベース電流の引抜量も制限される。その結果、ツェナーダイオード6aやPNPトランジスタ6bからオペアンプ5を通じて流れる消費電流を低減することが可能となる。
(第9実施形態)
本発明の第9実施形態について説明する。本実施形態も、第7実施形態の電圧制限回路6の具体的な回路構成を示したものであり、第3実施形態の構成について、バッファ8を備えたものに相当している。このため、ここでは第3実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
図9は、本実施形態にかかる負荷駆動装置の回路図である。この図に示されるように、本実施形態では、電圧制限回路6をツェナーダイオード6aと2つのPchMOSFET6c1、6c2にて構成している。2つのPchMOSFET6c1、6c2のゲート同士を互いに接続することでカレントミラー接続し、一方のPchMOSFET6c1のドレインをツェナーダイオード6aを接続すると共に、他方のPchMOSFET6c2のドレインをオペアンプ5の出力端子に接続している。そして、PchMOSFET6c2のドレインとツェナーダイオード6aの間において、バッファ8を備えた構造としている。
このような構成の負荷駆動装置でも、バッファ8によってオペアンプ5のインピーダンスを高くすることが可能となり、バッファ8によって電流の引抜能力を上げられるため、その分、オペアンプ5による電流の引抜能力を下げることが可能となる。そして、ツェナーダイオード6aによって第1PchMOSFET4のゲート−ソース間電圧の電位差をクランプする際に、カレントミラー接続された2つのPchMOSFET6c1、6c2を通じてツェナーダイオード6aに電流が流れるようにしている。このとき、カレントミラー接続された2つのPchMOSFET6c1、6c2のうちのPchMOSFET6c2のドレイン電流がオペアンプ5によって引き抜かれることになるため、オペアンプ5の引抜能力によってPchMOSFET6c2のドレイン電流が制限される。このため、カレントミラー接続された2つのPchMOSFET6c1、6c2のうちのもう一つのPchMOSFET6c1の方のドレイン電流のバッファ8による引抜量も同様に制限される。その結果、ツェナーダイオード6aや2つのPchMOSFET6c1、6c2からオペアンプ5を通じて流れる消費電流を低減することが可能となる。
(第10実施形態)
本発明の第10実施形態について説明する。本実施形態の負荷駆動装置は、スイッチングデバイス2をオフする際に用いるオフ側のドライバ回路を備える場合において、第7実施形態と同様の構造を適用したものである。本実施形態の負荷駆動装置は、基本的には第4実施形態と同様であるため、第4実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
図10は、本実施形態にかかる負荷駆動装置の回路図である。この図に示すように、本実施形態でも、オペアンプ5の出力端子と駆動用トランジスタとなる第1NchMOSFET7のゲートとの間にバッファ8を備え、このバッファ8によって消費電流の増加を抑制している。
具体的には、第4実施形態で示した電圧制限回路6は、例えば上記第5、第6実施形態で示したようなツェナーダイオード6aを含んだ構造とすることができるが、このような構成の場合、オペアンプ5からツェナーダイオード6a等で構成される電圧制限回路6を通じてGNDなどの所定電圧となる基準点側に流れる電流が大きくなり、その結果、消費電流を増加させることになる。
このため、本実施形態のように、バッファ8をオペアンプ5の出力端子と第1NchMOSFET7のゲートとの間に備えることで、オペアンプ5のインピーダンスを高くすることが可能となる。これにより、第1NchMOSFET7の駆動の際に、オペアンプ5から電流が供給されて第1NchMOSFET4のゲート電圧を増加させるとき、オペアンプ5から電流が供給され過ぎないようにすることが可能となる。
すなわち、バッファ8によって電流能力(供給能力)を上げており、これによって第1NchMOSFET7のゲートへの電流供給を行うことが可能となっているが、バッファ8によって電流の供給能力を上げている分、オペアンプ5による電流能力(供給能力)を下げることが可能となる。そして、オペアンプ5による電流の供給能力によって電圧制限回路6に流れる電流量を制限することが可能となることから、オペアンプ5から電圧制限回路6を通じてGNDなどの所定電圧となる基準点側に流れる消費電流を低減することが可能となる。
このように、オペアンプ5の出力端子と第1NchMOSFET7のゲートとの間にバッファ8を備えることにより、バッファ8によって電流の供給能力を上げている分、オペアンプ5による電流の供給能力を低下させられ、オペアンプ5から電圧制限回路6を通じてGNDなどの所定電圧となる基準点側に流れる消費電流を低減することができる。
(第11実施形態)
本発明の第11実施形態について説明する。本実施形態は、第10実施形態の電圧制限回路6の具体的な回路構成を示したものであり、第5実施形態の構成について、バッファ8を備えたものに相当している。このため、ここでは第5実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
図11は、本実施形態にかかる負荷駆動装置の回路図である。この図に示されるように、本実施形態では、電圧制限回路6をツェナーダイオード6aとNPNトランジスタ6dにて構成し、PNPトランジスタ6dのベース−コレクタ間にバッファ8を備えた構造としている。
このような構造では、バッファ8によってオペアンプ5のインピーダンスを高くすることが可能となる。そして、バッファ8によって電流の供給能力を上げられるため、その分、オペアンプ5による電流の供給能力を下げることが可能となる。これにより、オペアンプ5によって電圧制限回路6を通じてGNDなどの所定電圧となる基準点側に流される電流の供給量を制限することが可能となる。したがって、バッファ8によるNPNトランジスタ6dのコレクタ電流の供給量が制限され、NPNトランジスタ6dのベース電流の供給量もコレクタ電流の供給量に比例した値となることから、NPNトランジスタ6dのベース電流の供給量も制限される。その結果、オペアンプ5からツェナーダイオード6aやNPNトランジスタ6dを通じてGNDなどの所定電圧となる基準点側に流れる消費電流を低減することが可能となる。
(第12実施形態)
本発明の第12実施形態について説明する。本実施形態も、第10実施形態の電圧制限回路6の具体的な回路構成を示したものであり、第6実施形態の構成について、バッファ8を備えたものに相当している。このため、ここでは第6実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
図12は、本実施形態にかかる負荷駆動装置の回路図である。この図に示されるように、本実施形態では、電圧制限回路6をツェナーダイオード6aと2つのNchMOSFET6e1、6e2にて構成している。2つのNchMOSFET6e1、6e2のゲート同士を互いに接続することでカレントミラー接続し、一方のNchMOSFET6e1のドレインをツェナーダイオード6aを接続すると共に、他方のNchMOSFET6e2のドレインをオペアンプ5の出力端子に接続している。そして、NchMOSFET6e2のドレインとツェナーダイオード6aの間において、バッファ8を備えた構造としている。
このような構成の負荷駆動装置でも、バッファ8によってオペアンプ5のインピーダンスを高くすることが可能となり、バッファ8によって電流の供給能力を上げられるため、その分、オペアンプ5による電流の供給能力を下げることが可能となる。そして、ツェナーダイオード6aによって第1NchMOSFET7のゲート−ソース間電圧の電位差をクランプする際に、カレントミラー接続された2つのNchMOSFET6e1、6e2を通じてツェナーダイオード6aに電流が流れるようにしている。このとき、カレントミラー接続された2つのNchMOSFET6e1、6e2のうちのNchMOSFET6e2のドレイン電流がオペアンプ5から供給されることになるため、オペアンプ5の電流の供給能力によってNchMOSFET6e2のドレイン電流の供給量が制限される。このため、カレントミラー接続された2つのNchMOSFET6e1、6e2のうちのもう一つのNchMOSFET6e1の方のドレイン電流の供給量も同様に制限される。その結果、オペアンプ5からNchMOSFET6e2を通じてGNDなどの所定電圧となる基準点側に流れる消費電流や、バッファ8からツェナーダイオード6aやNchMOSFET6e1を通じてGNDなどの所定電圧となる基準点側に流れる消費電流を低減することが可能となる。
(第13実施形態)
本発明の第13実施形態について説明する。本実施形態では、駆動用トランジスタをダーリントン接続した構成とし、かつ、電圧制限回路6内のトランジスタの温度特性によってクランプ電圧にバラツキが発生することを抑制できるようにする。なお、本実施形態の負荷駆動装置の基本構成については、第9実施形態と同様であるため、第9実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
図13は、本実施形態にかかる負荷駆動装置の回路図である。この図に示されるように、本実施形態の負荷駆動装置では、駆動トランジスタとして第1PchMOSFET4に加えて第2PchMOSFET9を備えるようにし、第2PchMOSFET9のソースが第1PchMOSFET4のゲートに接続される構造としている。また、第2PchMOSFET9のソースに接続されるにょうに、具体的には第1PchMOSFET4のゲートおよび第2PchMOSFET9のソースと電源VBとの間に接続されるように、第2抵抗10が備えられている。この第2抵抗10は、プルアップ部を構成するものであるが、抵抗に限らず、定電流源などで構成されていても良い。
そして、このようにダーリントン接続した第1、第2PchMOSFET4、9のうちオペアンプ5側の第2PchMOSFET9のゲートとスイッチングデバイス2側の第1PchMOSFET4のソースとの間に、ツェナーダイオード6aおよび2つのPchMOSFET6c1、6c2にて構成された電圧制限回路6を配置している。
このような構成の負荷駆動装置では、第1PchMOSFET4のゲート−ソース間電圧がツェナーダイオード6aの降伏電圧VzおよびPchMOSFET6c1の閾値Vt1から第2PchMOSFET9の閾値Vt2を差し引いた値(Vz+Vt1−Vt2)となる。そして、PchMOSFET6c1と第2PchMOSFET9を同一チップ内に形成する場合、閾値Vt1、Vt2は同等と考えられるため、第1PchMOSFET4のゲート−ソース間電圧は、ツェナーダイオード6aの降伏電圧Vzとなり、ツェナーダイオード6aのみによって決まることになる。
したがって、電圧制限回路6内に備えられるPchMOSFET6c1の温度特性に関わらず、第1PchMOSFET4のゲート−ソース間電圧がツェナーダイオード6aの降伏電圧Vzのみによって決まるようにできる。これにより、電圧制限回路6内のトランジスタの温度特性によってクランプ電圧にバラツキが発生することを抑制できる負荷駆動装置とすることが可能となる。
(第14実施形態)
本発明の第14実施形態について説明する。本実施形態も、駆動用トランジスタをダーリントン接続した構成とし、かつ、電圧制限回路6内のトランジスタの温度特性によってクランプ電圧にバラツキが発生することを抑制できるようにする。なお、本実施形態の負荷駆動装置は、基本的には第13実施形態のPchMOSFETをPNPトランジスタに置き換えたものであるため、第13実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
図14は、本実施形態にかかる負荷駆動装置の回路図である。この図に示されるように、本実施形態の負荷駆動装置では、駆動トランジスタとして第1PNPトランジスタ11に加えて第2PNPトランジスタ12を備えるようにし、第2PNPトランジスタ12のエミッタが第1PNPトランジスタ11のベースに接続される構造としている。また、第2PNPトランジスタ12のエミッタに接続されるように、具体的には第1PNPトランジスタ11のベースおよび第2PNPトランジスタ12のエミッタと電源VBとの間に接続されるように、第2抵抗10が備えられている。この第2抵抗10は、プルアップ部を構成するものであるが、抵抗に限らず、定電流源などで構成されていても良い。
そして、このようにダーリントン接続した第1、第2PNPトランジスタ11、12のうちオペアンプ5側の第2PNPトランジスタ12のベースとスイッチングデバイス2側の第1PNPトランジスタ11のエミッタとの間に、ツェナーダイオード6aおよびPNPトランジスタ6bにて構成された電圧制限回路6を配置している。
このような構成の負荷駆動装置では、第1PNPトランジスタ11のベース−エミッタ間電圧がツェナーダイオード6aの降伏電圧VzおよびPNPトランジスタ6bのベース−エミッタ間電圧Vbe1から第2PNPトランジスタ12のベース−エミッタ間電圧Vbe2を差し引いた値(Vz+Vbe1−Vbe2)となる。そして、PNPトランジスタ6bと第2PNPトランジスタ12を同一チップ内に形成する場合、電圧Vbe1、Vbe2は同等と考えられるため、第1PNPトランジスタ11のベース−エミッタ間電圧は、ツェナーダイオード6aの降伏電圧Vzとなり、ツェナーダイオード6aのみによって決まることになる。
したがって、電圧制限回路6内に備えられるPNPトランジスタ6bの温度特性に関わらず、第1PNPトランジスタ11のベース−エミッタ間電圧がツェナーダイオード6aの降伏電圧Vzのみによって決まるようにできる。これにより、電圧制限回路6内のトランジスタの温度特性によってクランプ電圧にバラツキが発生することを抑制できる負荷駆動装置とすることが可能となる。
(第15実施形態)
本発明の第15実施形態について説明する。本実施形態の負荷駆動装置は、スイッチングデバイス2をオフする際に用いるオフ側のドライバ回路を備える場合において、第13実施形態と同様の構造を適用したものである。本実施形態の負荷駆動装置は、基本的には第9実施形態と同様であるため、第9実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
図15は、本実施形態にかかる負荷駆動装置の回路図である。この図に示されるように、本実施形態の負荷駆動装置では、駆動トランジスタとして第1NchMOSFET7に加えて第2NchMOSFET13を備えるようにし、第2NchMOSFET13のソースが第1NchMOSFET7のゲートに接続される構造としている。また、第2NchMOSFET13のソースに接続されるように、具体的には第1NchMOSFET7のゲートおよび第2NchMOSFET13のソースとGNDなどの所定電圧となる基準点との間に接続されるように、第2抵抗10が備えられている。この第2抵抗10は、プルダウン部を構成するものであるが、抵抗に限らず、定電流源などで構成されていても良い。
そして、このようにダーリントン接続した第1、第2NchMOSFET7、13のうちオペアンプ5側の第2NchMOSFET13のゲートとスイッチングデバイス2側の第1NchMOSFET7のソースとの間に、ツェナーダイオード6aおよび2つのNchMOSFET6e1、6e2にて構成された電圧制限回路6を配置している。
このような構成の負荷駆動装置では、第1NchMOSFET7のゲート−ソース間電圧がツェナーダイオード6aの降伏電圧VzおよびNchMOSFET6e1の閾値Vt1から第2NchMOSFET13の閾値Vt2を差し引いた値(Vz+Vt1−Vt2)となる。そして、NchMOSFET6e1と第2NchMOSFET13を同一チップ内に形成する場合、閾値Vt1、Vt2は同等と考えられるため、第1NchMOSFET7のゲート−ソース間電圧は、ツェナーダイオード6aの降伏電圧Vzとなり、ツェナーダイオード6aのみによって決まることになる。
したがって、電圧制限回路6内に備えられるNchMOSFET6e1の温度特性に関わらず、第1NchMOSFET7のゲート−ソース間電圧がツェナーダイオード6aの降伏電圧Vzのみによって決まるようにできる。これにより、電圧制限回路6内のトランジスタの温度特性によってクランプ電圧にバラツキが発生することを抑制できる負荷駆動装置とすることが可能となる。
(第16実施形態)
本発明の第16実施形態について説明する。本実施形態の負荷駆動装置は、スイッチングデバイス2をオフする際に用いるオフ側のドライバ回路を備える場合において、第14実施形態と同様の構造を適用したものである。なお、本実施形態の負荷駆動装置は、基本的には第15実施形態のNchMOSFETをNPNトランジスタに置き換えたものであるため、第15実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
図16は、本実施形態にかかる負荷駆動装置の回路図である。この図に示されるように、本実施形態の負荷駆動装置では、駆動トランジスタとして第1NPNトランジスタ14に加えて第2NPNトランジスタ15を備えるようにし、第2NPNトランジスタ15のエミッタが第1NPNトランジスタ14のベースに接続される構造としている。また、第2NPNトランジスタ15のエミッタに接続されるように、具体的には第1NPNトランジスタ14のベースおよび第2NPNトランジスタ15のエミッタとGNDなどの所定電圧となる基準点との間に第2抵抗10が備えられている。この第2抵抗10は、プルダウン部を構成するものであるが、抵抗に限らず、定電流源などで構成されていても良い。
そして、このようにダーリントン接続した第1、第2NPNトランジスタ14、15のうちオペアンプ5側の第2NPNトランジスタ15のベースとスイッチングデバイス2側の第1NPNトランジスタ14のエミッタとの間に、ツェナーダイオード6aおよびNPNトランジスタ6dにて構成された電圧制限回路6を配置している。
このような構成の負荷駆動装置では、第1NPNトランジスタ14のベース−エミッタ間電圧がツェナーダイオード6aの降伏電圧VzおよびNPNトランジスタ6dのベース−エミッタ間電圧Vbe1から第2NPNトランジスタ15のベース−エミッタ間電圧Vbe2を差し引いた値(Vz+Vbe1−Vbe2)となる。そして、NPNトランジスタ6dと第2NPNトランジスタ15を同一チップ内に形成する場合、電圧Vbe1、Vbe2は同等と考えられるため、第1NPNトランジスタ14のベース−エミッタ間電圧は、ツェナーダイオード6aの降伏電圧Vzとなり、ツェナーダイオード6aのみによって決まることになる。
したがって、電圧制限回路6内に備えられるNPNトランジスタ6dの温度特性に関わらず、第1NPNトランジスタ14のベース−エミッタ間電圧がツェナーダイオード6aの降伏電圧Vzのみによって決まるようにできる。これにより、電圧制限回路6内のトランジスタの温度特性によってクランプ電圧にバラツキが発生することを抑制できる負荷駆動装置とすることが可能となる。
(他の実施形態)
上記第1〜第12実施形態では、駆動用トランジスタを第1トランジスタ(第1PchMOSFET4、第1NchMOSFET7)を1つのみ備えた構成としたが、駆動用トランジスタを第13〜第16実施形態で示したようなダーリントン接続した構成とすることもできる。また、上記第1〜第12実施形態では、駆動用トランジスタとして第1PchMOSFET4、第1NchMOSFET7を例に挙げたが、第14、第16実施形態で説明したようなPNPトランジスタ11やNPNトランジスタ14によって構成しても良い。
上記第7〜第12実施形態では、バッファ8をオペアンプ5と駆動用トランジスタの制御端子(ゲートやベース)との間に1つ備えた構成について例に挙げて説明した。しかしながら、バッファ8の数については任意に設定でき、バッファ8を複数段備えることもできる。この場合、バッファ8の段数に応じて、オペアンプ側から最も駆動用トランジスタの制御端子側のバッファ8に近づくに連れて、バッファ8の電流能力(引抜能力や供給能力)が徐々に大きくなるように設定される。このため、駆動用トランジスタの制御端子と最も駆動用トランジスタの制御端子側に配置されるバッファ8との間から電圧制限回路6を通じて流れる電流量を、最も駆動用トランジスタの制御端子側に配置されるバッファ8よりもオペアンプ5側に配置されるバッファ8の電流能力によって制限することで、上記第7〜第12実施形態と同様の効果を得ることができる。
上記各実施形態において、ツェナーダイオード6aをPNPトランジスタ6bやNPNトランジスタ6dのエミッタ側に接続したり、PchMOSFET6cやNchMOSFET6eのドレイン側に接続する場合について説明した。しかしながら、これらはツェナーダイオード6aと駆動用トランジスタとの接続形態の一例を示したに過ぎず、ツェナーダイオード6aをPNPトランジスタ6bやNPNトランジスタ6dのコレクタ側に接続したり、PchMOSFET6cやNchMOSFET6eのソース側に接続することもできる。
また、上記各実施形態では、クランプ電圧を生成する素子として、ツェナーダイオード6aを例に挙げて説明したが、ツェナーダイオード6aだけではなく、他の電圧を定めることができる素子、例えばバイポーラトランジスタ等を用いることもできる。
なお、バッファ8については、オペアンプ5の一部として把握することもできる。したがって、第7〜第12実施形態では、最も駆動用トランジスタの制御端子側に配置されるバッファ8だけ図示しているものとして把握することができる。また、上記第13〜第16実施形態では、バッファ8を備えていないが、これら第13〜第16実施形態についてもバッファ8を備えた構造とすることができる。
1 負荷
2 スイッチングデバイス
3、10 第1、第2抵抗
4、9 第1、第2PchMOSFET
5 オペアンプ
6 電圧制限回路
6a ツェナーダイオード
6b PNPトランジスタ
6c PchMOSFET
6d NPNトランジスタ
6e NchMOSFET
7、13 第1、第2NchMOSFET
8 バッファ
11、12 第1、第2PNPトランジスタ
14、15 第1、第2NPNトランジスタ

Claims (13)

  1. 制御端子に駆動電流として定電流が供給されることにより第1端子と第2端子との間に電流を流す半導体スイッチング素子にて構成されたスイッチングデバイス(2)と、
    制御端子および第1、第2端子を有して構成され、前記スイッチングデバイス(2)の制御端子に流される電流を第1、第2端子間に流す第1トランジスタ(4、7、11、14)を有する駆動用トランジスタ(4、7、9、11〜15)と、前記第1トランジスタ(4、7、11、14)の第1端子に接続されると共に前記スイッチングデバイス(2)の制御端子に流れる電流が流されるセンス抵抗としての第1抵抗(3)とを有し、前記第1トランジスタ(4、7、11、14)の第2端子が前記スイッチングデバイス(2)の制御端子に接続された定電流形成回路と、
    基準電圧と対応する第1電圧と、前記第1抵抗(3)と前記第1トランジスタ(4、7、11、14)との間の第2電圧とが入力され、前記第1、第2電圧を近づけるように前記第1抵抗(3)に流れる定電流をフィードバック制御するオペアンプ(5)と、
    前記第1抵抗(3)と前記第1トランジスタ(4、7、11、14)の第1端子との間と前記オペアンプ(5)の出力端子との間に備えられ、これらの間の電位差が所定値以上開くことを制限する電圧制限回路(6)と、を備え
    前記オペアンプ(5)の出力端子と駆動用トランジスタ(4、7、9、11〜15)との間には、前記オペアンプ(5)よりも電流能力が大きなバッファ(8)が備えられ、
    前記オペアンプ(5)と前記電圧制限回路(6)との間を流れる電流量が前記オペアンプ(5)の電流能力によって制限されることにより、前記電圧制限回路(6)と前記駆動用トランジスタ(4、7、9、11〜15)との間を流れる電流量が制限されていることを特徴とする負荷駆動装置。
  2. 制御端子に駆動電流として定電流が供給されることにより第1端子と第2端子との間に電流を流す半導体スイッチング素子にて構成されたスイッチングデバイス(2)と、
    制御端子および第1、第2端子を有して構成され、前記スイッチングデバイス(2)の制御端子に流される電流を第1、第2端子間に流す第1トランジスタ(4、7、11、14)を有する駆動用トランジスタ(4、7、9、11〜15)と、前記第1トランジスタ(4、7、11、14)の第1端子に接続されると共に前記スイッチングデバイス(2)の制御端子に流れる電流が流されるセンス抵抗としての第1抵抗(3)とを有し、前記第1トランジスタ(4、7、11、14)の第2端子が前記スイッチングデバイス(2)の制御端子に接続された定電流形成回路と、
    基準電圧と対応する第1電圧と、前記第1抵抗(3)と前記第1トランジスタ(4、7、11、14)との間の第2電圧とが入力され、前記第1、第2電圧を近づけるように前記第1抵抗(3)に流れる定電流をフィードバック制御するオペアンプ(5)と、
    前記第1抵抗(3)と前記第1トランジスタ(4、7、11、14)の第1端子との間と前記オペアンプ(5)の出力端子との間に備えられ、これらの間の電位差が所定値以上開くことを制限する電圧制限回路(6)と、を備え、
    前記定電流形成回路と前記オペアンプ(5)および前記電圧制限回路(6)は、前記駆動用トランジスタ(4、11、12)をオンすることで前記スイッチングデバイス(2)の制御端子に電流を供給し、該スイッチングデバイス(2)をオンするオン側のドライバ回路を構成し、
    前記電圧制限回路(6)は、前記第1抵抗(3)と前記第1トランジスタ(4、11)の第1端子との間にカソードが接続されたツェナーダイオード(6a)と、前記ツェナーダイオード(6a)のアノードにエミッタが接続されると共にコレクタが前記オペアンプ(5)の出力端子に接続され、かつ、ベースが駆動用トランジスタ(4、11、12)に接続されたPNPトランジスタ(6b)を有し
    前記オペアンプ(5)の出力端子と駆動用トランジスタ(4、11、12)との間には、前記オペアンプ(5)よりも電流の引抜能力が大きなバッファ(8)が備えられ、
    前記バッファ(8)は、前記PNPトランジスタ(6b)のコレクタとベースとの間に備えられており、前記オペアンプ(5)による前記PNPトランジスタ(6b)のコレクタ電流の引抜量が制限されることで、前記バッファ(8)による前記PNPトランジスタ(6b)のベース電流の引抜量が制限されていることを特徴とする負荷駆動装置。
  3. 前記駆動トランジスタは、前記第1トランジスタに相当する第1PNPトランジスタ(11)と第2PNPトランジスタ(12)を含み、前記第1PNPトランジスタ(11)と前記第2PNPトランジスタ(12)とはダーリントン接続されており、電源(VB)と前記第1PNPトランジスタ(11)のエミッタとの間に前記第1抵抗(3)が備えられていると共に、前記第2PNPトランジスタ(12)のエミッタに接続されたプルアップ部(10)が備えられ、
    前記オペアンプ(5)は、前記電源(VB)が発生させる電源電圧から基準電圧を差し引いた電圧を第1電圧として入力すると共に、前記第1トランジスタの第1端子に相当する前記第1PNPトランジスタ(11)のエミッタと前記第1抵抗(3)との間の電圧を第2電圧として入力し、前記第1電圧と前記第2電圧とが近づくように、前記第2PNPトランジスタ(12)を制御しており、
    前記電圧制限回路(6)に備えられたPNPトランジスタ(6b)と前記第2PNPトランジスタ(12)とが同一チップに形成されていることを特徴とする請求項に記載の負荷駆動装置。
  4. 制御端子に駆動電流として定電流が供給されることにより第1端子と第2端子との間に電流を流す半導体スイッチング素子にて構成されたスイッチングデバイス(2)と、
    制御端子および第1、第2端子を有して構成され、前記スイッチングデバイス(2)の制御端子に流される電流を第1、第2端子間に流す第1トランジスタ(4、7、11、14)を有する駆動用トランジスタ(4、7、9、11〜15)と、前記第1トランジスタ(4、7、11、14)の第1端子に接続されると共に前記スイッチングデバイス(2)の制御端子に流れる電流が流されるセンス抵抗としての第1抵抗(3)とを有し、前記第1トランジスタ(4、7、11、14)の第2端子が前記スイッチングデバイス(2)の制御端子に接続された定電流形成回路と、
    基準電圧と対応する第1電圧と、前記第1抵抗(3)と前記第1トランジスタ(4、7、11、14)との間の第2電圧とが入力され、前記第1、第2電圧を近づけるように前記第1抵抗(3)に流れる定電流をフィードバック制御するオペアンプ(5)と、
    前記第1抵抗(3)と前記第1トランジスタ(4、7、11、14)の第1端子との間と前記オペアンプ(5)の出力端子との間に備えられ、これらの間の電位差が所定値以上開くことを制限する電圧制限回路(6)と、を備え、
    前記定電流形成回路と前記オペアンプ(5)および前記電圧制限回路(6)は、前記駆動用トランジスタ(4、11、12)をオンすることで前記スイッチングデバイス(2)の制御端子に電流を供給し、該スイッチングデバイス(2)をオンするオン側のドライバ回路を構成し、
    前記電圧制限回路(6)は、前記第1抵抗(3)と前記第1トランジスタ(4、11)の第1端子との間にカソードが接続されたツェナーダイオード(6a)と、前記ツェナーダイオード(6a)のアノードにエミッタが接続されると共にコレクタが前記オペアンプ(5)の出力端子に接続され、かつ、ベースが駆動用トランジスタ(4、11、12)に接続されたPNPトランジスタ(6b)を有し、
    前記駆動トランジスタは、前記第1トランジスタに相当する第1PNPトランジスタ(11)と第2PNPトランジスタ(12)を含み、前記第1PNPトランジスタ(11)と前記第2PNPトランジスタ(12)とはダーリントン接続されており、電源(VB)と前記第1PNPトランジスタ(11)のエミッタとの間に前記第1抵抗(3)が備えられていると共に、前記第2PNPトランジスタ(12)のエミッタに接続されたプルアップ部(10)が備えられ、
    前記オペアンプ(5)は、前記電源(VB)が発生させる電源電圧から基準電圧を差し引いた電圧を第1電圧として入力すると共に、前記第1トランジスタの第1端子に相当する前記第1PNPトランジスタ(11)のエミッタと前記第1抵抗(3)との間の電圧を第2電圧として入力し、前記第1電圧と前記第2電圧とが近づくように、前記第2PNPトランジスタ(12)を制御しており、
    前記電圧制限回路(6)に備えられたPNPトランジスタ(6b)と前記第2PNPトランジスタ(12)とが同一チップに形成されていることを特徴とする負荷駆動装置。
  5. 制御端子に駆動電流として定電流が供給されることにより第1端子と第2端子との間に電流を流す半導体スイッチング素子にて構成されたスイッチングデバイス(2)と、
    制御端子および第1、第2端子を有して構成され、前記スイッチングデバイス(2)の制御端子に流される電流を第1、第2端子間に流す第1トランジスタ(4、7、11、14)を有する駆動用トランジスタ(4、7、9、11〜15)と、前記第1トランジスタ(4、7、11、14)の第1端子に接続されると共に前記スイッチングデバイス(2)の制御端子に流れる電流が流されるセンス抵抗としての第1抵抗(3)とを有し、前記第1トランジスタ(4、7、11、14)の第2端子が前記スイッチングデバイス(2)の制御端子に接続された定電流形成回路と、
    基準電圧と対応する第1電圧と、前記第1抵抗(3)と前記第1トランジスタ(4、7、11、14)との間の第2電圧とが入力され、前記第1、第2電圧を近づけるように前記第1抵抗(3)に流れる定電流をフィードバック制御するオペアンプ(5)と、
    前記第1抵抗(3)と前記第1トランジスタ(4、7、11、14)の第1端子との間と前記オペアンプ(5)の出力端子との間に備えられ、これらの間の電位差が所定値以上開くことを制限する電圧制限回路(6)と、を備え、
    前記定電流形成回路と前記オペアンプ(5)および前記電圧制限回路(6)は、前記駆動用トランジスタ(4、11、12)をオンすることで前記スイッチングデバイス(2)の制御端子に電流を供給し、該スイッチングデバイス(2)をオンするオン側のドライバ回路を構成し、
    前記電圧制限回路(6)は、前記第1抵抗(3)と前記第1トランジスタ(4、11)の第1端子との間にソースが接続された2つのPchMOSFET(6c1、6c2)と、前記2つのPchMOSFET(6c1、6c2)のうちの一方のPchMOSFET(6c1)のドレインにカソードが接続されたツェナーダイオード(6a)とを有し、前記2つのPchMOSFET(6c1、6c2)が互いのゲート同士が接続されたカレントミラー接続とされていると共に、前記2つのPchMOSFET(6c1、6c2)のうちの他方のPchMOSFET(6c2)のドレインが前記オペアンプ(5)の出力端子に接続され、かつ、前記ツェナーダイオード(6a)のアノードが前記駆動用トランジスタ(4、11、12)に接続されていることを特徴とする負荷駆動装置。
  6. 前記オペアンプ(5)の出力端子と駆動用トランジスタ(4、11、12)との間には、前記オペアンプ(5)よりも電流能力が大きなバッファ(8)が備えられ、
    前記バッファ(8)は、前記他方のPchMOSFET(6c2)のドレインと前記ツェナーダイオード(6a)のアノードとの間に備えられており、前記オペアンプ(5)による前記他方のPchMOSFET(6c2)のドレイン電流の引抜量が制限されることで、前記バッファ(8)による前記一方のPchMOSFET(6c1)のドレイン電流の引抜量が制限されているを特徴とする請求項に記載の負荷駆動装置。
  7. 前記駆動トランジスタは、前記第1トランジスタに相当する第1PchMOSFET(4)と第2PchMOSFET(9)を含み、前記第1PchMOSFET(4)と前記第2PchMOSFET(9)とはダーリントン接続されており、電源(VB)と前記第1PchMOSFET(4)のソースとの間に前記第1抵抗(3)が備えられていると共に、前記第2PchMOSFET(9)のソースに接続されたプルアップ部(10)が備えられ、
    前記オペアンプ(5)は、前記電源(VB)が発生させる電源電圧から基準電圧を差し引いた電圧を第1電圧として入力すると共に、前記第1トランジスタの第1端子に相当する前記第1PchMOSFET(4)のソースと前記第1抵抗(3)との間の電圧を第2電圧として入力し、前記第1電圧と前記第2電圧とが近づくように、前記第2PchMOSFET(9)を制御しており、
    前記一方のPchMOSFET(6c1)と前記第2PchMOSFET(9)とが同一チップに形成されていることを特徴とする請求項5または6に記載の負荷駆動装置。
  8. 制御端子に駆動電流として定電流が供給されることにより第1端子と第2端子との間に電流を流す半導体スイッチング素子にて構成されたスイッチングデバイス(2)と、
    制御端子および第1、第2端子を有して構成され、前記スイッチングデバイス(2)の制御端子に流される電流を第1、第2端子間に流す第1トランジスタ(4、7、11、14)を有する駆動用トランジスタ(4、7、9、11〜15)と、前記第1トランジスタ(4、7、11、14)の第1端子に接続されると共に前記スイッチングデバイス(2)の制御端子に流れる電流が流されるセンス抵抗としての第1抵抗(3)とを有し、前記第1トランジスタ(4、7、11、14)の第2端子が前記スイッチングデバイス(2)の制御端子に接続された定電流形成回路と、
    基準電圧と対応する第1電圧と、前記第1抵抗(3)と前記第1トランジスタ(4、7、11、14)との間の第2電圧とが入力され、前記第1、第2電圧を近づけるように前記第1抵抗(3)に流れる定電流をフィードバック制御するオペアンプ(5)と、
    前記第1抵抗(3)と前記第1トランジスタ(4、7、11、14)の第1端子との間と前記オペアンプ(5)の出力端子との間に備えられ、これらの間の電位差が所定値以上開くことを制限する電圧制限回路(6)と、を備え、
    前記定電流形成回路と前記オペアンプ(5)および前記電圧制限回路(6)は、前記駆動用トランジスタ(7、14、15)をオンすることで前記スイッチングデバイス(2)の制御端子から電流を流し、該スイッチングデバイス(2)をオフするオフ側のドライバ回路を構成し、
    前記電圧制限回路(6)は、前記第1抵抗(3)と前記第1トランジスタ(7、14)の第1端子との間にアノードが接続されたツェナーダイオード(6a)と、前記ツェナーダイオード(6a)のカソードにエミッタが接続されると共にコレクタが前記オペアンプ(5)の出力端子に接続され、かつ、ベースが駆動用トランジスタ(7、14、15)に接続されたNPNトランジスタ(6d)を有しており、
    前記オペアンプ(5)の出力端子と駆動用トランジスタ(7、14、15)との間には、前記オペアンプ(5)よりも電流能力が大きなバッファ(8)が備えられ、
    前記バッファ(8)は、前記NPNトランジスタ(6d)のコレクタとベースとの間に備えられており、前記オペアンプ(5)による前記NPNトランジスタ(6d)のコレクタ電流の供給量が制限されることで、前記バッファ(8)による前記NPNトランジスタ(6d)のベース電流の供給量が制限されていることを特徴とする負荷駆動装置。
  9. 前記駆動トランジスタは、前記第1トランジスタに相当する第1NPNトランジスタ(14)と第2NPNトランジスタ(15)を含み、前記第1NPNトランジスタ(14)と前記第2NPNトランジスタ(15)とはダーリントン接続されており、所定電圧とされる基準点と前記第1NPNトランジスタ(14)のエミッタとの間に前記第1抵抗(3)が備えられていると共に、前記第2NPNトランジスタ(15)のエミッタに接続されたプルダウン部(10)が備えられ、
    前記オペアンプ(5)は、基準電圧と対応する電圧を第1電圧として入力すると共に、前記第1トランジスタの第1端子に相当する前記第1NPNトランジスタ(14)のエミッタと前記第1抵抗(3)との間の電圧を第2電圧として入力し、前記第1電圧と前記第2電圧とが近づくように、前記第2NPNトランジスタ(15)を制御しており、
    前記電圧制限回路(6)に備えられたNPNトランジスタ(6d)と前記第2NPNトランジスタ(15)とが同一チップに形成されていることを特徴とする請求項に記載の負荷駆動装置。
  10. 制御端子に駆動電流として定電流が供給されることにより第1端子と第2端子との間に電流を流す半導体スイッチング素子にて構成されたスイッチングデバイス(2)と、
    制御端子および第1、第2端子を有して構成され、前記スイッチングデバイス(2)の制御端子に流される電流を第1、第2端子間に流す第1トランジスタ(4、7、11、14)を有する駆動用トランジスタ(4、7、9、11〜15)と、前記第1トランジスタ(4、7、11、14)の第1端子に接続されると共に前記スイッチングデバイス(2)の制御端子に流れる電流が流されるセンス抵抗としての第1抵抗(3)とを有し、前記第1トランジスタ(4、7、11、14)の第2端子が前記スイッチングデバイス(2)の制御端子に接続された定電流形成回路と、
    基準電圧と対応する第1電圧と、前記第1抵抗(3)と前記第1トランジスタ(4、7、11、14)との間の第2電圧とが入力され、前記第1、第2電圧を近づけるように前記第1抵抗(3)に流れる定電流をフィードバック制御するオペアンプ(5)と、
    前記第1抵抗(3)と前記第1トランジスタ(4、7、11、14)の第1端子との間と前記オペアンプ(5)の出力端子との間に備えられ、これらの間の電位差が所定値以上開くことを制限する電圧制限回路(6)と、を備え、
    前記定電流形成回路と前記オペアンプ(5)および前記電圧制限回路(6)は、前記駆動用トランジスタ(7、14、15)をオンすることで前記スイッチングデバイス(2)の制御端子から電流を流し、該スイッチングデバイス(2)をオフするオフ側のドライバ回路を構成し、
    前記電圧制限回路(6)は、前記第1抵抗(3)と前記第1トランジスタ(7、14)の第1端子との間にアノードが接続されたツェナーダイオード(6a)と、前記ツェナーダイオード(6a)のカソードにエミッタが接続されると共にコレクタが前記オペアンプ(5)の出力端子に接続され、かつ、ベースが駆動用トランジスタ(7、14、15)に接続されたNPNトランジスタ(6d)を有しており、
    前記駆動トランジスタは、前記第1トランジスタに相当する第1NPNトランジスタ(14)と第2NPNトランジスタ(15)を含み、前記第1NPNトランジスタ(14)と前記第2NPNトランジスタ(15)とはダーリントン接続されており、所定電圧とされる基準点と前記第1NPNトランジスタ(14)のエミッタとの間に前記第1抵抗(3)が備えられていると共に、前記第2NPNトランジスタ(15)のエミッタに接続されたプルダウン部(10)が備えられ、
    前記オペアンプ(5)は、基準電圧と対応する電圧を第1電圧として入力すると共に、前記第1トランジスタの第1端子に相当する前記第1NPNトランジスタ(14)のエミッタと前記第1抵抗(3)との間の電圧を第2電圧として入力し、前記第1電圧と前記第2電圧とが近づくように、前記第2NPNトランジスタ(15)を制御しており、
    前記電圧制限回路(6)に備えられたNPNトランジスタ(6d)と前記第2NPNトランジスタ(15)とが同一チップに形成されていることを特徴とする負荷駆動装置。
  11. 制御端子に駆動電流として定電流が供給されることにより第1端子と第2端子との間に電流を流す半導体スイッチング素子にて構成されたスイッチングデバイス(2)と、
    制御端子および第1、第2端子を有して構成され、前記スイッチングデバイス(2)の制御端子に流される電流を第1、第2端子間に流す第1トランジスタ(4、7、11、14)を有する駆動用トランジスタ(4、7、9、11〜15)と、前記第1トランジスタ(4、7、11、14)の第1端子に接続されると共に前記スイッチングデバイス(2)の制御端子に流れる電流が流されるセンス抵抗としての第1抵抗(3)とを有し、前記第1トランジスタ(4、7、11、14)の第2端子が前記スイッチングデバイス(2)の制御端子に接続された定電流形成回路と、
    基準電圧と対応する第1電圧と、前記第1抵抗(3)と前記第1トランジスタ(4、7、11、14)との間の第2電圧とが入力され、前記第1、第2電圧を近づけるように前記第1抵抗(3)に流れる定電流をフィードバック制御するオペアンプ(5)と、
    前記第1抵抗(3)と前記第1トランジスタ(4、7、11、14)の第1端子との間と前記オペアンプ(5)の出力端子との間に備えられ、これらの間の電位差が所定値以上開くことを制限する電圧制限回路(6)と、を備え、
    前記定電流形成回路と前記オペアンプ(5)および前記電圧制限回路(6)は、前記駆動用トランジスタ(7、13〜15)をオンすることで前記スイッチングデバイス(2)の制御端子から電流を流し、該スイッチングデバイス(2)をオフするオフ側のドライバ回路を構成し、
    前記電圧制限回路(6)は、前記第1抵抗(3)と前記第1トランジスタ(7、14)の第1端子との間にソースが接続された2つのNchMOSFET(6e1、6e2)と、前記2つのNchMOSFET(6e1、6e2)のうちの一方のNchMOSFET(6e1)のドレインにアノードが接続されたツェナーダイオード(6a)とを有し、前記2つのNchMOSFET(6e1、6e2)が互いのゲート同士が接続されたカレントミラー接続とされていると共に、前記2つのNchMOSFET(6e1、6e2)のうちの他方のNchMOSFET(6e2)のドレインが前記オペアンプ(5)の出力端子に接続され、かつ、前記ツェナーダイオード(6a)のカソードが前記駆動用トランジスタ(7、13〜15)に接続されていることを特徴とする負荷駆動装置。
  12. 前記オペアンプ(5)の出力端子と駆動用トランジスタ(7、13〜15)との間には、前記オペアンプ(5)よりも電流能力が大きなバッファ(8)が備えられ、
    前記バッファ(8)は、前記他方のNchMOSFET(6e2)のドレインと前記ツェナーダイオード(6a)のカソードとの間に備えられており、前記オペアンプ(5)による前記他方のNchMOSFET(6e2)のドレイン電流の供給量が制限されることで、前記バッファ(8)による前記一方のNchMOSFET(6e1)のドレイン電流の供給量が制限されているを特徴とする請求項11に記載の負荷駆動装置。
  13. 前記駆動トランジスタは、前記第1トランジスタに相当する第1NchMOSFET(7)と第2NchMOSFET(13)を含み、前記第1NchMOSFET(7)と前記第2NchMOSFET(13)とはダーリントン接続されており、所定電圧とされる基準点と前記第1NchMOSFET(7)のソースとの間に前記第1抵抗(3)が備えられていると共に、前記第2NchMOSFET(13)のソースに接続されたプルダウン部(10)が備えられ、
    前記オペアンプ(5)は、基準電圧と対応する電圧を第1電圧として入力すると共に、前記第1トランジスタの第1端子に相当する前記第1NchMOSFET(4)のソースと前記第1抵抗(3)との間の電圧を第2電圧として入力し、前記第1電圧と前記第2電圧とが近づくように、前記第2NchMOSFET(13)を制御しており、
    前記一方のNchMOSFET(6e1)と前記第2NchMOSFET(13)とが同一チップに形成されていることを特徴とする請求項11または12に記載の負荷駆動装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS611117A (ja) * 1984-06-14 1986-01-07 Toshiba Corp 定電流パルス駆動回路
JP2606801B2 (ja) * 1987-10-02 1997-05-07 株式会社ゼクセル 駆動回路
JP2622404B2 (ja) * 1988-08-17 1997-06-18 株式会社日立製作所 Cmos出力回路
JP2007228447A (ja) * 2006-02-27 2007-09-06 Hitachi Ltd スイッチング素子のゲート駆動回路
JP4793214B2 (ja) * 2006-10-24 2011-10-12 株式会社デンソー 半導体素子駆動回路
JP4855959B2 (ja) * 2007-01-26 2012-01-18 株式会社リコー 定電流回路

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102237287B1 (ko) * 2019-11-13 2021-04-07 현대모비스 주식회사 하이 사이드 드라이버 회로 및 부하 구동 비활성화 방지 방법

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