JP2012129978A - 負荷駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ダーリントン回路によってスイッチングデバイス2を駆動するようにし、ダーリントン回路を構成する第1PchMOSFET5と第2PchMOSFET6のドレインを共にスイッチングデバイス2を構成するIGBTのゲートに接続する。これにより、第2PchMOSFET6の駆動電流もIGBTの駆動に用いることができるため、消費電流を低減できると共に、より大電流でのIGBT駆動が可能になるため高速駆動を行うことができる。また、第2抵抗4と並列的にスイッチ10を備え、このスイッチ10をプルアップ駆動時にオンさせる。これにより、プルアップ駆動時に第1PchMOSFET5のゲート−ソース間の抵抗値を低下させることが可能となり、駆動スピードが低下することを抑制することが可能となる。
【選択図】図1
Description
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。
本発明の第2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実施形態に対してダーリントン回路を構成するトランジスタを変更したものであり、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。
本発明の第3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。
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、第3実施形態に対してダーリントン回路を構成するトランジスタを変更したものであり、その他に関しては第3実施形態と同様であるため、第3実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
本発明の第5実施形態について説明する。上記第1〜第4実施形態では、制御信号が入力されたタイミングから所定時間経過後にタイマー11からスイッチ10の切替信号が出力されるようにしているが、本実施形態では、スイッチングデバイス2の制御端子の電圧に基づいて切替信号が出されるようにする場合について説明する。
本発明の第6実施形態について説明する。上記第5実施形態では、スイッチングデバイス2の制御端子の電圧に基づいて切替信号が出されるようにする場合について説明したが、本実施形態では、同様の構成を用いて、第1トランジスタの第1端子と第2端子の間の電圧に基づいて切替信号が出されるようにする場合について説明する。
本発明の第7実施形態について説明する。本実施形態も、第5、第6実施形態と同様の構成を用いて、第1トランジスタの制御端子と第1端子との間の電圧に基づいて切替信号が出されるようにする場合について説明する。
本発明の第8実施形態について説明する。本実施形態も、タイマー11を用いてスイッチ10の切替信号を出力するのではなく、他の手法によって切替信号を出力させる場合について説明する。
本発明の第9実施形態について説明する。本実施形態では、第1実施形態に対して、入力動作電圧範囲が狭くなることを防ぎつつ、消費電流を削減できるようにする場合について説明する。
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、第9実施形態に対してダーリントン回路を構成するトランジスタを変更したものであり、その他に関しては第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。
本発明の第11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9実施形態と同様の構造を適用したものであり、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。
本発明の第12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11実施形態に対してダーリントン回路を構成するトランジスタを変更したものであり、その他に関しては第11実施形態と同様であるため、第11実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
(1)上記第1、第2、第9、第10実施形態では、オン側のドライバ回路を備えた負荷駆動装置について説明し、第3、第4、第11、第12実施形態では、オフ側のドライバ回路を備えた負荷駆動装置について説明した。これらオン側のドライバ回路とオフ側のドライバ回路を1つの負荷駆動装置に備えるようにすれば、オン側とオフ側の双方において、より高速駆動に対応でき、かつ、消費電流を低減することができる。
2 スイッチングデバイス
3、4 第1、第2抵抗
5、6 第1、第2PchMOSFET
7 オペアンプ
8 基準電圧
9 ICチップ
10 スイッチ
11 タイマー
12、13 第1、第2PNPトランジスタ
14、15 第1、第2NchMOSFET
16、17 第1、第2NPNトランジスタ
20 コンパレータ
21 クランプ回路
30 第2基準電圧
31 スイッチ
32 ダイオード
Claims (15)
- 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、
第1、第2トランジスタ(5、6、12〜17)をダーリントン接続した構成とされ、前記第1トランジスタ(5、12、14、16)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、前記第1トランジスタ(5、12、14、16)の制御端子と前記第2トランジスタ(6、13、15、17)の第1端子に接続されたプルアップ部(4)とを有し、前記第1トランジスタ(5、12、14、16)の第2端子および前記第2トランジスタ(6、13、15、17)の第2端子と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ダーリントン回路と、
第1基準電圧(8)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(5、12、14、16)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(7)と、
前記第2抵抗(4)に対して並列接続され、前記第1トランジスタ(5、12、14、16)の制御端子と第1端子との間の導通、遮断状態を制御する第1スイッチ(10)と、を備えていることを特徴とする負荷駆動装置。 - 前記オペアンプ(7)は、制御信号が入力されると前記ダーリントン回路を介して前記スイッチングデバイス(2)を制御し、前記制御信号が入力されてから所定時間経過後に前記第1スイッチ(10)をオンさせて前記第1トランジスタ(5、12、14、16)の制御端子と第1端子との間を導通させる切替信号を出力するタイマー(11)を備えていることを特徴とする請求項1に記載の負荷駆動装置。
- 前記スイッチングデバイス(2)の制御端子の電圧を検出し、この電圧が所定電圧になると前記第1スイッチ(10)をオンさせて前記第1トランジスタ(5、12、14、16)の制御端子と第1端子との間を導通させる切替信号を発生させる切替信号発生部(20)を備えていることを特徴とする請求項1に記載の負荷駆動装置。
- 前記第2トランジスタ(6、13、15、17)の第2端子が第2スイッチ(31)を介して第2基準電圧(30)に接続されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の負荷駆動装置。
- 前記制御信号が入力されると前記第2スイッチ(31)がオンされることで前記第2トランジスタ(6、13、15、17)の第2端子を前記第2基準電圧(30)とし、前記スイッチングデバイス(2)の制御端子の電圧がミラー領域となる電圧(Vmirror)を超える電圧になるタイミングで前記第2スイッチ(31)をオフすることで前記第2トランジスタ(6、13、15、17)の第2端子から流れる電流を前記スイッチングデバイス(2)の制御端子に供給することを特徴とする請求項4に記載の負荷駆動装置。
- 前記第2トランジスタ(6、13、15、17)の第2端子と前記第2スイッチ(31)との間と前記スイッチングデバイス(2)の制御端子と前記第1トランジスタ(5、12、14、16)の第2端子との間を接続するラインには、逆流防止用のダイオード(32)が備えられていることを特徴とする請求項4または5に記載の負荷駆動装置。
- 前記第1トランジスタ(5、12、14、16)の第1端子と第2端子との間の電圧を検出し、この電圧が所定電圧になると前記第1スイッチ(10)をオンさせて前記第1トランジスタ(5、12、14、16)の制御端子と第1端子との間を導通させる切替信号を発生させる切替信号発生部(20)を備えていることを特徴とする請求項1に記載の負荷駆動装置。
- 前記第1トランジスタ(5、12、14、16)の制御端子と第1端子との間の電圧を検出し、この電圧が所定電圧になると前記第1スイッチ(10)をオンさせて前記第1トランジスタ(5、12、14、16)の制御端子と第1端子との間を導通させる切替信号を発生させる切替信号発生部(20)を備えていることを特徴とする請求項1に記載の負荷駆動装置。
- 前記スイッチングデバイス(2)の制御端子の電圧を所定電圧に固定するクランプ動作を行うと共に、該クランプ動作を完了したときに、前記第1スイッチ(10)をオンさせて前記第1トランジスタ(5、12、14、16)の制御端子と第1端子との間を導通させる切替信号を発生させるクランプ回路(21)を備えていることを特徴とする請求項1に記載の負荷駆動装置。
- 前記ダーリントン回路、前記オペアンプ(7)、前記第1基準電圧(8)および前記第1スイッチ(10)は、電源と前記スイッチングデバイス(2)の制御端子との間に接続され、前記スイッチングデバイス(2)をオンさせるために、前記ダーリントン回路にて前記スイッチングデバイス(2)の制御端子に対して駆動電流として定電流を供給するオン側のドライバ回路であり、
前記電源に対して前記第1抵抗(3)が接続されていると共に、前記第1基準電圧(8)が接続されており、
前記オペアンプ(7)は、前記電源が発生させる電源電圧(VB)から前記第1基準電圧(8)を差し引いた電圧を前記第1電圧とし、前記電源電圧(VB)から前記第1抵抗(3)での電圧降下分を差し引いた電圧を前記第2電圧として、前記定電流をフィードバック制御することを特徴とする請求項1ないし9のいずれか1つに記載の負荷駆動装置。 - 前記第1、第2トランジスタは、第1、第2PchMOSFET(5、6)であり、
前記第1抵抗(3)は、前記電源と前記第1PchMOSFET(5)の第1端子であるソースとの間に接続され、
前記第2抵抗(4)および前記第1スイッチ(10)は、前記第1PchMOSFET(5)の制御端子であるゲートと第1端子であるソースとの間に接続され、
前記オペアンプ(7)の出力端子に前記第2PchMOSFET(6)の制御端子であるゲートが接続されていることを特徴とする請求項10に記載の負荷駆動装置。 - 前記第1、第2トランジスタは、第1、第2PNPトランジスタ(12、13)であり、
前記第1抵抗(3)は、前記電源と前記第1PNPトランジスタ(12)の第1端子であるエミッタとの間に接続され、
前記第2抵抗(4)および前記第1スイッチ(10)は、前記第1PNPトランジスタ(12)の制御端子であるベース端子と第1端子であるエミッタとの間に接続され、
前記オペアンプ(7)の出力端子に前記第2PNPトランジスタ(13)の制御端子であるベース端子が接続されていることを特徴とする請求項10に記載の負荷駆動装置。 - 前記ダーリントン回路、前記オペアンプ(7)、前記第1基準電圧(8)および前記第1スイッチ(10)は、前記スイッチングデバイス(2)の制御端子と所定の電圧とされる基準点との間に接続され、前記スイッチングデバイス(2)をオフさせるために、前記ダーリントン回路にて前記スイッチングデバイス(2)の制御端子から定電流を流すオフ側のドライバ回路であり、
前記所定の電圧とされる基準点に対して前記第1抵抗(3)が接続されていると共に、前記第1基準電圧(8)が接続されており、
前記オペアンプ(7)は、前記第1基準電圧(8)を前記第1電圧とし、前記第1抵抗(3)での電圧降下分を前記第2電圧として、前記定電流をフィードバック制御することを特徴とする請求項1ないし9のいずれか1つに記載の負荷駆動装置。 - 前記第1、第2トランジスタは、第1、第2NchMOSFET(14、15)であり、
前記第1抵抗(3)は、前記所定の電圧とされる基準点と前記第1NchMOSFET(14)の第1端子であるソースとの間に接続され、
前記第2抵抗(4)および前記第1スイッチ(10)は、前記第1NchMOSFET(14)の制御端子であるゲートと第1端子であるソースとの間に接続され、
前記オペアンプ(7)の出力端子に前記第2NchMOSFET(15)の制御端子であるゲートが接続されていることを特徴とする請求項13に記載の負荷駆動装置。 - 前記第1、第2トランジスタは、第1、第2NPNトランジスタ(16、17)であり、
前記第1抵抗(3)は、前記所定の電圧とされる基準点と前記第1NPNトランジスタ(16)の第1端子であるエミッタとの間に接続され、
前記第2抵抗(4)および前記第1スイッチ(10)は、前記第1NPNトランジスタ(16)の制御端子であるベース端子と第1端子であるエミッタとの間に接続され、
前記オペアンプ(7)の出力端子に前記第2NPNトランジスタ(17)の制御端子であるベース端子が接続されていることを特徴とする請求項13に記載の負荷駆動装置。
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