JP7158202B2 - スイッチング電源回路及び半導体装置 - Google Patents
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1.実施形態に係るスイッチング電源回路1の構成
実施形態に係るスイッチング電源回路1は、図1に示すように、制御部20、主スイッチ30、リアクトル40、ダイオード50及びコンデンサ60とを備える。主スイッチ30、リアクトル40及びコンデンサ60が直列に接続されており、ダイオード50においては、カソード部側が主スイッチ30及びリアクトル40と接続されており、アノード部側が接地されている。主スイッチ30は適宜のスイッチを用いることができ、実施形態においてはMOSFET(Metal―Oxide―Semiconductor Field―Effect Transistor)を用いる。
駆動回路21は、主スイッチ30のゲート部Gに電力を供給することにより主スイッチ30を駆動させる回路である。
制御回路22は、駆動回路21を介して主スイッチ30のオンオフを制御することにより、出力端子VPPに接続される負荷に供給する電力を制御する。また、制御回路22においては、起動した後には、主スイッチ30のオンオフ制御に必要な電力を制御回路22自身が生成する。
起動回路23は、制御回路22に起動用電圧Vddを供給する。起動回路23の詳細については後述する。
起動確認回路24は、制御回路22が起動したかどうか(負荷に供給する電力を生成したかどうか)を確認し、制御回路22が負荷に供給する電力を生成していないときには、起動回路オン/オフ用スイッチ25をオフのままにし、制御回路22が負荷に供給する電力を生成したときには、起動回路オン/オフ用スイッチ25をオンする制御をする。
起動回路オン/オフ用スイッチ25としては、適宜のスイッチ(例えば、MOSFET)を用いることができる。
起動回路23は、図2に示すように、第1トランジスタ100と、第2トランジスタ200と、コンデンサ300と、抵抗(フィールドプレート)400と、ダイオード500とを有する。
起動回路23においては、第1トランジスタ100と、第2トランジスタ200と、コンデンサ300とが直列に接続されている。
第1トランジスタ100は、第2トランジスタ200に印加される電圧や起動用電圧Vddが所定の電圧値以上にならないように第2トランジスタ200の第2ドレイン部D2に印加する電圧をクランプする。従って、第2トランジスタ200にサージの影響が及びにくくなる。
第2トランジスタ200は、第1トランジスタ100によってクランプされた電圧に耐えうる程度の比較的低耐圧のトランジスタである。
次に、実施形態に係るスイッチング電源回路1の動作について、図1及び図2を参照して説明する。
まず、外部電源10から端子HVを介して起動回路23に電力が供給される。そして、図2に示すように、第1トランジスタ100に電力が供給されるとともに、抵抗(フィールドプレート)400を介して第2トランジスタ200の第2ゲート部G2に電力が供給される。このとき、抵抗400による電圧降下により第2トランジスタ200の第2ゲート部G2には比較的小さい電圧が印加される。これにより、第2トランジスタ200がオンされ、ノーマリーオン型の第1トランジスタ100、第2トランジスタ200を介してコンデンサ300に充電が開始され、充電されたコンデンサ300から出力端子を介して制御回路22(図1参照。)に起動用電圧Vddを供給する。制御回路22は起動用電圧Vddによって起動し、主スイッチ30を制御するとともに、制御回路22自身が主スイッチ30を制御する電圧を生成する。
実施形態に係る半導体装置1000は、実施形態に係るスイッチング電源回路1を構成する半導体装置である。実施形態に係る半導体装置1000は、図1に示すように、負荷に供給する電力を制御する制御回路22に起動用電圧Vddを供給する起動回路23を備える。
実施形態に係るスイッチング電源回路1及び半導体装置1000によれば、上記した構成の、第1トランジスタ100、第2トランジスタ200及び抵抗400を有する起動回路23を備えるため、外部電源10から第1トランジスタ100に電力が供給されると自動的に第1トランジスタ100をオンすることができ(自己起動機能を有する)、かつ、制御回路22を起動させる所定の電圧を制御回路22自身が生成した後は第1トランジスタ100をオフにして消費電力を低減することができる。
Claims (11)
- 負荷に供給する電力を制御する制御回路に起動用電圧を供給する起動回路を備え、
前記起動回路は、
第1ドレイン部、第1ソース部及び第1ゲート部を有し、前記第1ドレイン部が外部電源と接続されているノーマリーオン型の第1トランジスタと、
第2ドレイン部、第2ソース部及び第2ゲート部を有し、前記第1トランジスタと直列に接続されているノーマリーオフ型の第2トランジスタと、
一方端が前記第1トランジスタの前記第1ドレイン部及び前記外部電源と直接接続され、他方端が前記第2トランジスタの前記第2ゲート部と接続されている抵抗とを有することを特徴とするスイッチング電源回路。 - 前記抵抗は、前記第1トランジスタ上に配置されたフィールドプレート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電源回路。
- 前記第1トランジスタは、ジャンクションFETであることを特徴とする請求項1又は2に記載のスイッチング電源回路。
- 前記起動回路は、前記第2トランジスタがオンされているときに充電され、前記制御回路を起動させる前記起動用電圧を生成するコンデンサをさらに有することを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載のスイッチング電源回路。
- 前記起動回路は、前記第2トランジスタの前記第2ゲート部の電圧をクランプするダイオードをさらに有することを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載のスイッチング電源回路。
- 負荷に供給する電力を制御する制御回路に起動用電圧を供給する起動回路を備え、
前記起動回路は、
第1ドレイン部、第1ソース部及び第1ゲート部を有し、前記第1ドレイン部が外部電源と接続されているノーマリーオン型の第1トランジスタと、
第2ドレイン部、第2ソース部及び第2ゲート部を有し、前記第1トランジスタと直列に接続されているノーマリーオフ型の第2トランジスタと、
前記第1トランジスタ上に配置され、一方端が前記第1トランジスタの前記第1ドレイン部及び前記外部電源と直接接続され、他方端が前記第2トランジスタの前記第2ゲート部と接続されている抵抗性のフィールドプレートとを有することを特徴とする半導体装置。 - 前記第1トランジスタは、ジャンクションFETであることを特徴とする請求項6に記載の半導体装置。
- 前記起動回路は、前記第2トランジスタがオンされているときに充電され、前記制御回路を起動させる前記起動用電圧を生成するコンデンサをさらに有することを特徴とする請求項6又は7に記載の半導体装置。
- 前記起動回路は、前記第2トランジスタの前記第2ゲート部の電圧をクランプするダイオードをさらに有することを特徴とする請求項6~8のいずれかに記載の半導体装置。
- 前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタは、同一基板に形成されたものであることを特徴とする請求項6~9のいずれかに記載の半導体装置。
- 前記第1トランジスタ、前記第2トランジスタ及び前記ダイオードは、同一基板に形成されたものであることを特徴とする請求項9に記載の半導体装置。
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