JP6481553B2 - スイッチング素子駆動回路 - Google Patents
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Description
昇圧された電圧を発生するチャージポンプ回路(20)と、
チャージポンプ回路によって発生された昇圧電圧を用いて駆動電圧を生成するものであって、少なくともスイッチング素子のオンを指示する指示信号の出力期間における初期と終期に、スイッチング素子の制御端子に抵抗を介して定電流を流すことにより、スイッチング素子の入力容量を利用して、駆動電圧の立ち上りと立ち下がりをなます駆動電圧生成回路(50)と、を備え、
チャージポンプ回路は、
複数個のキャパシタ(30、32、34、36)と、
所定のスイッチング周波数で、複数個のキャパシタの一方の電極に印加される電圧を高電位電圧と低電位電圧との間で反転させることで、複数個のキャパシタに充電と放電とを交互に行わせつつ、初段のキャパシタから最終段のキャパシタに向けて電荷を積算させる制御回路(21〜28)と、を有し、
チャージポンプ回路のスイッチング周波数を2MHz以上30MHz以下とし、
チャージポンプ回路は、さらに、
初段のキャパシタから最終段のキャパシタへ向けて、隣接するキャパシタ同士を接続する接続線にそれぞれ挿入された、電流の逆流を防止するための逆流防止用ダイオード(29、31、33、35)と、
チャージポンプ回路による昇圧電圧を所定の目標電圧にクランプするクランプ回路(41)と、を有し、
逆流防止用ダイオードはツェナーダイオードであり、
初段のキャパシタから最終段のキャパシタに向けて電荷を積算させるように、複数個のキャパシタに交互に充電と放電を行わせた際に、隣接するキャパシタにおける電圧変化の振幅の差が、ツェナーダイオードのツェナー電圧を超えないように、クランプ回路による目標電圧が設定されることを特徴とする。
そして、本発明によるスイッチング素子駆動回路では、隣接するキャパシタにおける電圧変化の振幅の差が、ツェナーダイオードのツェナー電圧を超えないように、クランプ回路による目標電圧が設定される。このようにすれば、チャージポンプ回路における各キャパシタの充放電により隣接するキャパシタ間に発生する電位差の大きさを、ツェナーダイオードのツェナー電圧よりも確実に小さいものとすることができる。その結果、チャージポンプ回路のスイッチング周波数を高くした場合であっても、チャージポンプ回路における昇圧効率の低下を抑えることができる。
(数1) Vg=Vcp[1−exp{−t/(CR)}]
12 NチャネルMOSFET
14 コンデンサ
16 ランプ
20 チャージポンプ回路
50 駆動電圧生成回路
Claims (6)
- 制御端子にゲート容量を有する電圧駆動型のスイッチング素子(12)を駆動するための駆動電圧を生成するスイッチング素子駆動回路であって、
昇圧された電圧を発生するチャージポンプ回路(20)と、
前記チャージポンプ回路によって発生された昇圧電圧を用いて前記駆動電圧を生成するものであって、少なくとも前記スイッチング素子のオンを指示する指示信号の出力期間における初期と終期に、前記スイッチング素子の制御端子に抵抗を介して定電流を流すことにより、前記ゲート容量を利用して、前記駆動電圧の立ち上りと立ち下がりをなます駆動電圧生成回路(50)と、を備え、
前記チャージポンプ回路は、
複数個のキャパシタ(30、32、34、36)と、
所定のスイッチング周波数で、前記複数個のキャパシタの一方の電極に印加される電圧を高電位電圧と低電位電圧との間で反転させることで、前記複数個のキャパシタに充電と放電とを交互に行わせつつ、初段のキャパシタから最終段のキャパシタに向けて電荷を積算させる制御回路(21〜28)と、を有し、
前記チャージポンプ回路のスイッチング周波数を2MHz以上30MHz以下とし、
前記チャージポンプ回路は、さらに、
前記初段のキャパシタから前記最終段のキャパシタへ向けて、隣接する前記キャパシタ同士を接続する接続線にそれぞれ挿入された、電流の逆流を防止するための逆流防止用ダイオード(29、31、33、35)と、
前記チャージポンプ回路による昇圧電圧を所定の目標電圧にクランプするクランプ回路(41)と、を有し、
前記逆流防止用ダイオードはツェナーダイオードであり、
前記初段のキャパシタから前記最終段のキャパシタに向けて電荷を積算させるように、前記複数個のキャパシタに交互に充電と放電を行わせた際に、隣接するキャパシタにおける電圧変化の振幅の差が、前記ツェナーダイオードのツェナー電圧を超えないように、前記クランプ回路による目標電圧が設定されることを特徴とするスイッチング素子駆動回路。 - 前記複数個のキャパシタは、半導体基板(10)の表面に形成される絶縁膜を挟んで配置された導電体を電極として形成されたものであることを特徴とする請求項1に記載のスイッチング素子駆動回路。
- 前記スイッチング素子駆動回路を構成する前記チャージポンプ回路及び前記駆動電圧生成回路は、前記半導体基板に形成されることを特徴とする請求項2に記載のスイッチング素子駆動回路。
- 前記スイッチング周波数を5MHz以上20MHz以下としたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のスイッチング素子駆動回路。
- 前記制御回路は、前記チャージポンプ回路の前記スイッチング周波数を可変する周波数可変手段を備え、
駆動対象となる前記スイッチング素子が複数あり、前記駆動電圧生成回路は、複数の前記スイッチング素子に対応して複数設けられ、それら複数の駆動電圧生成回路に対して1つのチャージポンプ回路が共用され、
前記周波数可変手段は、同時に駆動される前記スイッチング素子の数に応じて、前記チャージポンプ回路の前記スイッチング周波数を切り替えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のスイッチング素子駆動回路。 - 前記周波数可変手段は、同時に駆動される前記スイッチング素子が多い時には、少ない時に比較して、前記スイッチング周波数を高めることを特徴とする請求項5に記載のスイッチング素子駆動回路。
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