JP2005303552A - Pwm出力回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】パワー出力部の負荷ZLを駆動する第1のMOSトランジスタQ1と、そのソースが第1のMOSトランジスタQ1のソースと接続されている第2のMOSトランジスタQ2とこれらの2つのMOSトランジスタのゲート間に挿入される第1の抵抗R1とでパワー出力部を構成し、第2のMOSトランジスタQ2のゲート電圧を駆動させることにより、第1の抵抗R1を通して第1のパワー出力MOSトランジスタQ1のゲート電圧も同時に駆動させる。
【選択図】図1
Description
図9は出力波形の遅延時間を短縮したPWM出力回路を示し、図10はそのタイミングチャート図を示す。
入力パルス信号Vinが“H”レベルの時には、インバータ11を介してPchMOSトランジスタQ10によってパワー出力NchMOSトランジスタQ0のゲートが駆動され、パワー出力NchMOSトランジスタQ0のゲート電圧Vgateは0ボルトから上昇を始め、パワー出力NchMOSトランジスタQ0がオン動作を始める。
同様に、前述のドレイン電流をモニターする方法、入力パルス信号Vinからある所定の時間だけ遅延させる方法も集積回路の規模を大きくするためIC製造上のコストで同様な課題を発生し、また特性の合わせ込み困難という課題が残る。
(第1の実施形態)
図1は本発明の(第1の実施形態)を示す。
詳しくは、スルーレート制御機能付駆動回路1と、PchMOSトランジスタQ1,Q2と、抵抗R1とで構成されている。
駆動能力切り換え端子DCに“H”レベル信号が入力されない場合には、駆動端子DRが出力するゲート電圧を引き下げる駆動能力は十分に高く、PWM駆動信号IN(PWM)の入力信号の極性が変わり、駆動端子DRがゲート電圧を引き上げる時の駆動能力は低い。駆動能力切り換え端子DCに“H”レベル信号が入力された場合には、駆動端子DRのゲート電圧を引き下げる駆動能力は低くなるが、逆にPWM駆動信号IN(PWM)の入力信号の極性が変わり、駆動端子DRがゲート電圧を引き上げる時の駆動能力は高くなる。
PchMOSトランジスタQ1,Q2のソースは互いに電源線電圧VDDに接続され、PchMOSトランジスタQ2のドレインは駆動能力切り換え端子DCに接続されている。PchMOSトランジスタQ1のドレインとグランド3との間に負荷ZLが接続されている。
スルーレート制御機能付駆動回路1がPWM駆動信号IN(PWM)の変化によりPchMOSトランジスタQ1が負荷ZLを駆動するように動作する時、駆動端子DRは“L”レベルとなり、PchMOSトランジスタQ1,Q2が動作するように動く。但し、この時には、まだPchMOSトランジスタQ2は動作していないため、駆動能力切り換え端子DCには“H”レベル信号が入力されず、駆動端子DRのゲート電圧を引き下げる駆動能力は十分に高く、PchMOSトランジスタQ1のゲート電圧Vg1とPchMOSトランジスタQ2のゲート電圧Vg2は急激に引き下がる。この状態は図2の期間(a)にあたる。
図3は(第2の実施形態)を示し、図1に示した(第1の実施形態)のPchMOSトランジスタQ1,Q2を、それぞれNchMOSトランジスタQ11,Q21に置き換えた構成のパワー出力部と、それに合わせて信号の極性を変更した形で構成されるスルーレート制御機能付駆動回路1とで構成された本発明の実施形態図である。動作はパワー出力部NchMOSトランジスタで構成されている点を除くと、(第1の実施形態)の説明と同じである。
図4は(第3の実施形態)を示す。
このPWM出力回路は、前述のスルーレート制御機能付駆動回路1とPchMOSトランジスタQ1とPchMOSトランジスタQ2と抵抗R1とからなるPWM出力回路において、PchMOSトランジスタQ1のドレインにNchMOSトランジスタQ3のドレインを接続し、NchMOSトランジスタQ3のソースをグランド3に接地し、NchMOSトランジスタQ3のゲートを後述の貫通防止遅延回路2に接続し、PchMOSトランジスタQ1とNchMOSトランジスタQ3とで構成した同期整流動作を可能としたものである。
図6は(第4の実施形態)を示し、図4に示した(第3の実施形態)のトランジスタQ1,Q2,Q3の極性を変更するとともに、それにあわせて信号の極性を変更した形で構成されるスルーレート制御機能付駆動回路と貫通防止遅延回路から構成されている。(第3の実施形態)のトランジスタQ1,Q2,Q3に相当する部分が、それぞれNchMOSトランジスタQ11,Q21,PchMOSトランジスタQ31に置き換えられている。動作はパワー出力部において負荷ZLの駆動がNchMOSトランジスタQ11で行われ、同期整流がPchMOSトランジスタQ31で行われる点を除くと、(第3の実施形態)の説明と同じ仕組みである。
図7は(第5の実施形態)を示し、(第3の実施形態)におけるスルーレート制御機能付駆動回路1の具体例を示している。
図8は(第6の実施形態)を示し、図7に示した(第5の実施形態)のトランジスタQ1,Q2,Q3の極性を変更するとともに、それにあわせて信号の極性を変更した形で構成されるスルーレート制御機能付駆動回路と貫通防止遅延回路から構成されている。(第5の実施形態)のトランジスタQ1,Q2,Q3に相当する部分が、それぞれNchMOSトランジスタQ11,Q21,PchMOSトランジスタQ31に置き換えられている。動作はパワー出力部において負荷ZLの駆動がNchMOSトランジスタQ11で行われ、同期整流がPchMOSトランジスタQ31で行われる点を除くと、(第5の実施形態)の説明と同じ仕組みである。
1 スルーレート制御機能付駆動回路
2 貫通防止遅延回路
3 グランド
Q1,Q2 PchMOSトランジスタ
Q3 NchMOSトランジスタ
R1 抵抗
IN(PWM) PWM駆動信号
DR 駆動端子
DC 駆動能力切り換え端子
VDD 電源線電圧
Q11,Q21 NchMOSトランジスタ
Q31 PchMOSトランジスタ
Claims (11)
- 入力されたPWM駆動信号によりゲート電圧を出力する駆動端子を有しこの駆動端子の駆動能力を駆動能力切り換え端子に入力された信号に応じて切り換えるスルーレート制御機能付駆動回路と、
負荷へ供給する電流を制御する第1のPchトランジスタと、
第1のPchトランジスタのゲートに一端が接続される第1の抵抗と、
第1の抵抗の他端にゲートが接続される第2のPchトランジスタと、
第1の抵抗の前記他端をスルーレート制御機能付駆動回路の駆動端子に接続し、
第2のPchトランジスタのドレインをスルーレート制御機能付駆動回路の駆動能力切り換え端子に接続し、
第1のPchトランジスタのドレインから前記負荷に駆動電流を供給し、第1,第2のPchトランジスタのソースを共に一方の電源ラインに接続した
PWM出力回路。 - スルーレート制御機能付駆動回路は、
入力されたPWM駆動信号が第1のPchトランジスタが負荷を駆動するように変化した時に、第1の出力Pchトランジスタが負荷を駆動する直前までは駆動端子の能力を高い状態にしておき、第1のPchトランジスタが負荷を駆動する時は駆動端子のゲート駆動能力を下げて第1のPchトランジスタのドレイン電圧の立ち上がりスルーレートを制御可能に構成した
請求項1記載のPWM出力回路。 - スルーレート制御機能付駆動回路は、
入力されたPWM駆動信号が第1のPchトランジスタが負荷の駆動をオフするように変化した時に、第1のPchトランジスタが負荷の駆動をオフし始める直前までは駆動端子の能力を高い状態にしておき、第1のPchトランジスタがオフ動作に入る直前で駆動端子のゲート駆動能力を下げて第1のPchトランジスタのドレイン電圧の立ち下がりスルーレートを制御可能に構成した
請求項1記載のPWM出力回路。 - 第1,第2のPchトランジスタと第1の抵抗は、
第2のPchトランジスタが、第1の抵抗と第1のPchトランジスタのゲート・ソース間容量またはゲート・ドレイン間容量により第1のPchトランジスタの負荷の駆動直前に動作をするように構成した
請求項1記載のPWM出力回路。 - 第1,第2のPchトランジスタと第1の抵抗は、
第2のPchトランジスタが、第1の抵抗と第1のPchトランジスタのゲート・ソース間容量またはゲート・ドレイン間容量により負荷の駆動オフ動作直前に動作をオフするように構成した
請求項1記載のPWM出力回路。 - 第1,第2のPchトランジスタをNchトランジスタに変更し、それにあわせて信号の極性を変更した
請求項1記載のPWM出力回路。 - 入力されたPWM駆動信号により互いの位相が異なるとともに切り換え時には貫流電流防止用のディレー区間が設けられた第1,第2の駆動信号を出力する貫通防止遅延回路と、
貫通防止遅延回路の第1の駆動信号によりゲート電圧を出力する駆動端子を有しこの駆動端子の駆動能力を駆動能力切り換え端子に入力された信号に応じて切り換えるスルーレート制御機能付駆動回路と、
負荷へ供給する電流を制御する第1のPchトランジスタと、
第1のPchトランジスタのゲートに一端が接続される第1の抵抗と、
第1の抵抗の他端にゲートが接続される第2のPchトランジスタと、
第1の抵抗の前記他端をスルーレート制御機能付駆動回路の駆動端子に接続し、
第2のPchトランジスタのドレインをスルーレート制御機能付駆動回路の駆動能力切り換え端子に接続し、
第1,第2のPchトランジスタのソースを共に一方の電源ラインに接続し、
第1のPchトランジスタのドレインと他方の電源ラインとの間にドレイン・ソース間が接続されたNchトランジスタのゲートを貫通防止遅延回路の第2の駆動信号で駆動し、
第1のPchトランジスタのドレインと前記Nchトランジスタのドレインとの接続点に負荷を接続した
PWM出力回路。 - NchトランジスタをPchトランジスタに変更し、第1,第2のPchトランジスタをNchトランジスタに変更し、それにあわせて信号の極性を変更した
請求項7記載のPWM出力回路。 - スルーレート制御機能付駆動回路は、
第1のPchトランジスタのドレインからの出力電圧の立ち上がりスルーレート制御を可能とするために、出力電圧が負荷を駆動する時は、ある特定電流値を持ち前記他方の電源ラインに接続された電流源で第1のPchトランジスタのゲート電圧を駆動し、前記出力電圧が立ち上がる直前までは第1のPchトランジスタのゲート駆動能力を高めるためにソースを前記他方の電源ラインに接続し、ドレインを前記電流源の他端に接続された特定のゲートサイズを有するNchトランジスタを有し、
前記電流源との合成和した電流駆動能力で第1のPchトランジスタのゲートを駆動させるように構成される
請求項7記載のPWM出力回路。 - スルーレート制御機能付駆動回路は、
第1のPchトランジスタのドレインからの出力電圧の立ち下がりスルーレート制御を可能とするために、出力電圧が負荷を駆動する時は、ある特定電流値を持ち前記一方の電源ラインに接続された電流源で第1のPchトランジスタのゲート電圧を駆動し、前記出力電圧が立ち下がる直前までは第1のPchトランジスタのゲート駆動能力を高めるためにソースを前記一方の電源ラインに接続し、ドレインを前記電流源の他端に接続された特定のゲートサイズを有するNchトランジスタを有し、
前記電流源との合成和した電流駆動能力で第1のPchトランジスタのゲートを駆動させるように構成される
請求項7記載のPWM出力回路。 - NchトランジスタをPchトランジスタに変更し、第1,第2のPchトランジスタをNchトランジスタに変更し、それにあわせて信号の極性を変更した
請求項9または請求項10記載のPWM出力回路。
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