WO2017073215A1 - スイッチ駆動回路、スイッチ回路、および電源装置 - Google Patents
スイッチ駆動回路、スイッチ回路、および電源装置 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2017073215A1 WO2017073215A1 PCT/JP2016/078270 JP2016078270W WO2017073215A1 WO 2017073215 A1 WO2017073215 A1 WO 2017073215A1 JP 2016078270 W JP2016078270 W JP 2016078270W WO 2017073215 A1 WO2017073215 A1 WO 2017073215A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- switch
- circuit
- resistor
- switch element
- terminal
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/14—Modifications for compensating variations of physical values, e.g. of temperature
- H03K17/145—Modifications for compensating variations of physical values, e.g. of temperature in field-effect transistor switches
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
- H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
- H03K17/687—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
- B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
- B60R16/03—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
- H03K2217/0072—Low side switches, i.e. the lower potential [DC] or neutral wire [AC] being directly connected to the switch and not via the load
Definitions
- the present invention relates to a switch drive circuit for driving a switch element, a switch circuit, and a power supply device.
- the difference in the turn-off time of the switch element 101a becomes relatively large depending on which type of control signal Sc is used. If the difference in turn-off time due to the format of the control signal Sc is large, it becomes difficult to drive the switch element 101a with high accuracy.
- FIG. 1 is a configuration diagram of a switch circuit X and its periphery according to the present embodiment.
- the switch circuit X includes a switch drive circuit 1, a switch element 2, and terminals (T1, T2) used for connection to the outside.
- the switch circuit X can be realized as a semiconductor device in which each component is packaged, for example.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
Abstract
スイッチ駆動回路は、制御端子に入力される電圧に応じてオン/オフが切替わるスイッチ素子、を駆動するスイッチ駆動回路であって、信号入力端と、遮断回路と、導通回路と、を備える。前記信号入力端には前記切替の制御に用いる制御信号が入力される。前記遮断回路は、前記信号入力端と前記制御端子を結ぶラインの導通/遮断を切替える第1スイッチを有し、前記スイッチ素子のターンオフ時に、第1スイッチを用いて前記ラインを遮断する遮断動作を行う。前記導通回路は、第1スイッチより前記制御端子側に位置する前記ライン上の所定点と基準電位点との間の導通/遮断を切替える第2スイッチを有し、前記ターンオフ時に、第2スイッチを用いて前記所定点を基準電位点へ導通させる導通動作を行う。
Description
本発明は、スイッチ素子を駆動するスイッチ駆動回路、スイッチ回路、および電源装置に関する。
従来、例えばIPD[Intelligent Power Device]用のローサイドスイッチを駆動するスイッチ駆動回路が、広く利用されている。なおローサイドスイッチとしては、一般的に、MOSFET[Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor]等のスイッチ素子が利用される。
図8は、上述したスイッチ駆動回路とスイッチ素子を有するスイッチ回路の構成を例示している。図8に示す構成のスイッチ回路101-1は、ローサイドスイッチとして用いられるスイッチ素子101a(Nチャネル型MOSFET)、抵抗101b、および各端子(T1、T2)を備えている。スイッチ回路101-1において、スイッチ素子101aのゲートは抵抗101bを介して端子T1に接続されており、ドレインは端子T2に接続されており、ソースは接地されている。また電源VBと端子T2の間には、負荷103が設けられている。
スイッチ回路101-1を利用する場合には、スイッチ素子101aの制御に用いる制御信号Scとして、例えば5V/0Vの信号(5Vのオンを示す状態と0Vのオフを示す状態が交互に現れる信号)が端子T1へ入力されるように構成される。これにより、スイッチ素子101aのオン/オフの切替が適切に制御され得る。
すなわち、制御信号Scが0Vから5Vへ遷移したときには、端子T1側からスイッチ素子101aの入力容量への充電が進行し、スイッチ素子101aのターンオンが達成される。一方で制御信号Scが5Vから0Vへ遷移したときには、スイッチ素子101aの入力容量から端子T1側への放電が進行し、スイッチ素子101aのターンオフが達成される。なお抵抗101bの抵抗値の調節により、スイッチ素子101aのオン/オフ切替のスルーレートを調節しておくことも可能である。
但し、スイッチ回路101-1によれば、制御信号Scとして例えば5V/OPENの信号(5Vのオンを示す状態とOPENのオフを示す状態が交互に現れる信号)が用いられる場合、制御信号Scが5VからOPENへ遷移したときに、スイッチ素子101aの入力容量からの放電が適切に行われない。そのため、スイッチ素子101aのオン/オフ切替を適切に行うことが出来ない。
一方で、このような制御信号Scにも対応し得るスイッチ回路が例えば特許文献1に開示されている。図9は、特許文献1に開示されているスイッチ回路の構成を示している。図9に示す構成のスイッチ回路101-2では、端子T1が抵抗101c(プルダウン抵抗)および端子T3を介して接地されている。
スイッチ回路101-2は、5V/0Vの制御信号ScがMPU104から供給されて用いられる場合において、制御信号Scが5Vから0Vへ遷移したときには、主に図9中の太破線矢印で示す経路(抵抗101cを介さない経路)により、スイッチ素子101aの入力容量からの放電が行われる。またスイッチ回路101-2は、5V/OPENの制御信号ScがMPU104から供給されて用いられる場合において、制御信号Scが5VからOPENへ遷移したときには、主に図9中の細破線矢印で示す経路(抵抗101cを介する経路)により、スイッチ素子101aの入力容量からの放電が行われる。
このようにスイッチ回路101-2によれば、5V/0Vと5V/OPENの何れの制御信号Scが用いられる場合であっても、スイッチ素子101aの入力容量からの放電が可能であり、スイッチ素子101aのターンオフが達成される。
上述したスイッチ回路101-2によれば、5V/0Vと5V/OPENの何れの形式の制御信号Scを用いる場合であっても、スイッチ素子101aのオン/オフの切替が制御され得る。この観点からスイッチ回路101-2は、スイッチ回路101-1に比べて汎用性が高いと言える。
しかしながら、5V/0Vの制御信号Scが用いられる場合には、スイッチ素子101aのターンオフ時におけるスルーレートは、抵抗101bと抵抗106に依存する。一方で、5V/OPENの制御信号Scが用いられる場合には、当該スルーレートは、抵抗101bと抵抗101cに依存する。
このような違いからスイッチ回路101-2によれば、何れの形式の制御信号Scが用いられるかによって、スイッチ素子101aのターンオフ時間の差が比較的大きくなってしまう。制御信号Scの形式によるターンオフ時間の差が大きいと、スイッチ素子101aを精度良く駆動すること等が難しくなる。
本発明は上述した問題に鑑み、制御信号の形式に関わらずスイッチ素子を精度良く駆動することが容易となるスイッチ駆動回路、ならびにこれを用いたスイッチ回路、電源装置、および車両の提供を目的とする。
本発明に係るスイッチ駆動回路は、制御端子に入力される電圧に応じてオン/オフが切替わるスイッチ素子、を駆動するスイッチ駆動回路であって、前記切替の制御に用いる制御信号が入力される信号入力端と、前記信号入力端と前記制御端子を結ぶラインの導通/遮断を切替える第1スイッチを有し、前記スイッチ素子のターンオフ時に、第1スイッチを用いて前記ラインを遮断する遮断動作を行う遮断回路と、第1スイッチより前記制御端子側に位置する前記ライン上の所定点と基準電位点との間の導通/遮断を切替える第2スイッチを有し、前記ターンオフ時に、第2スイッチを用いて前記所定点を基準電位点へ導通させる導通動作を行う導通回路と、を備えた構成とする。
本構成によれば、制御信号の形式に関わらずスイッチ素子を精度良く駆動することが容易となる。
また上記構成としてより具体的には、前記信号入力端と第1スイッチとの接続点が、第1抵抗を介して基準電位点へ接続されており、前記遮断回路は、前記信号入力端の電圧値が所定値以下となったときに、前記遮断動作を行う構成としてもよい。
また上記構成としてより具体的には、第1抵抗は、前記信号入力端の電圧を分圧するように形成されており、前記遮断回路は、前記分圧された電圧の値と基準値との比較結果に基づいて、第1スイッチを制御する構成としてもよい。本構成によれば、遮断動作を容易に行うことが可能となる。
また上記構成としてより具体的には、第1スイッチと前記所定点の間に、第2抵抗が設けられている構成としてもよい。本構成によれば、スイッチ素子のスルーレートの調節等に、第2抵抗を利用することが可能となる。
また上記構成としてより具体的には、第1スイッチと第2抵抗との接続点が、第3抵抗を介して基準電位点へ接続されている構成としてもよい。また上記構成としてより具体的には、前記導通回路は、前記所定点が第4抵抗を介して基準電位点へ導通するように、前記導通動作を行う構成としてもよい。
また本発明に係るスイッチ回路は、上記構成のスイッチ駆動回路と、ローサイドスイッチとして用いられる前記スイッチ素子と、を備えた構成とする。また当該構成としてより具体的には、前記スイッチ素子は、ゲートを前記制御端子とするMOSFETである構成としてもよい。
また本発明に係る電源装置は、電源と、上記構成のスイッチ回路と、を備え、前記電源と前記スイッチ素子の間に設けられた負荷に、電力を供給する構成とする。また本発明に係る車両は、当該構成の電源装置と、前記信号入力端に前記制御信号を入力する制御部と、を有する構成とする。
本発明に係るスイッチ駆動回路によれば、制御信号の形式に関わらずスイッチ素子を精度良く駆動することが容易となる。また本発明に係るスイッチ回路、電源装置、および車両によれば、本発明に係るスイッチ駆動回路の利点を享受することが可能となる。
本発明の実施形態について、各図面を参照しながら以下に説明する。
[スイッチ回路等の構成]
図1は、本実施形態に係るスイッチ回路Xおよびその周辺の構成図である。本図に示すようにスイッチ回路Xは、スイッチ駆動回路1、スイッチ素子2、および、外部との接続に用いられる各端子(T1、T2)を備えている。なおスイッチ回路Xは、例えば各部品がパッケージ化された半導体装置として実現され得る。
図1は、本実施形態に係るスイッチ回路Xおよびその周辺の構成図である。本図に示すようにスイッチ回路Xは、スイッチ駆動回路1、スイッチ素子2、および、外部との接続に用いられる各端子(T1、T2)を備えている。なおスイッチ回路Xは、例えば各部品がパッケージ化された半導体装置として実現され得る。
スイッチ駆動回路1は、入力される制御信号Scに応じてスイッチ素子2を駆動する回路である。スイッチ素子2は、ローサイドスイッチとして用いられるスイッチ素子であり、本実施形態では一例としてNチャネル型のパワーMOSFETであるとする。スイッチ素子2は、ドレインが端子T2に接続されており、ソースが接地点(基準電位点の一形態であり、0Vに固定された点)に接続されている。
端子T1(信号入力端)には、制御部4が接続されている。制御部4は、スイッチ素子2のオン/オフ切替の制御に用いる制御信号Scを生成してスイッチ駆動回路1へ出力することにより、スイッチ素子2のオン/オフ切替を制御する機能部である。例えばスイッチ回路Xが車載用の場合には、車に搭載されるECU[Electronic Control Unit]等が、制御部4に該当し得る。
なおスイッチ駆動回路1は、制御信号Scとして、5V/0Vの信号(5Vのオンを示す状態と0Vのオフを示す状態が交互に現れる信号)が端子T1へ入力されても良く、5V/OPENの信号(5Vのオンを示す状態とOPENのオフを示す状態が交互に現れる信号)が端子T1へ入力されても良い。
すなわちスイッチ駆動回路1は、制御部4として、図2に例示するタイプのもの(「制御部4a」とする)と図3に例示するタイプのもの(「制御部4b」とする)の何れにも対応可能である。制御部4としては、例えば製品の仕様や用途等に応じて、これらのうちの任意のものが採用され得る。
制御部4aは、5V/0Vのパルス信号を出力するマイコン4a1を有した構成となっており、このパルス信号を制御信号Scとする。制御部4aが端子T1に接続される場合には、5V/0Vの制御信号Scがスイッチ駆動回路1へ入力されることになる。
制御部4bは、H[High]レベル/L[Low]レベルのパルス信号を出力するマイコン4b1と、Pチャネル型のMOSFET4b2(ゲートに当該パルス信号が入力され、ソースが5Vの電源に接続されている)を有しており、MOSFET4b2のドレインから制御信号Scを出力する構成となっている。制御部4bが端子T1に接続される場合には、5V/OPENの制御信号Scがスイッチ駆動回路1へ入力されることになる。
なお上述した「5V」や「0V」は、制御信号Scの具体的な値の一例であり、例えばスイッチ回路Xの仕様等に応じて、他の値に設定されていても構わない。またMOSFET4b2については、PNP型のトランジスタ等が代用され得る。
図1に戻り、端子T2には、負荷3を介して電源VBが接続されている。すなわち負荷3は、電源VBとスイッチ素子2の間に設けられており、電源VBから電力が供給される。スイッチ素子2がオンのときに、負荷3から端子T2とスイッチ素子2を介して、接地点へ電流が流れることになる。
またスイッチ駆動回路1は、端子T1の他、ラインLN、各抵抗(R1a、R1b、R2~R4)、第1スイッチSW1、第2スイッチSW2、コンパレータCP、およびインバータINVを有している。
なお本実施形態では一例として、第1スイッチSW1は、図4に示す構成のアナログスイッチであるとする。すなわち本実施形態の第1スイッチSW1は、Pチャネル型のMOSFET11とNチャネル型のMOSFET12を組合せた構成となっており、これらのMOSFETのゲートへの入力に応じて、ラインLNの導通/遮断を切替える。また本実施形態では一例として、第2スイッチSW2はPチャネル型MOSFETであるとする。
図1に示すように、端子T1とスイッチ素子2のゲートを結ぶラインLN上には、第1スイッチSW1が設けられている。そして第1スイッチSW1よりもスイッチ素子2側に位置するラインLN上の所定点Pは、第2スイッチSW2のソースに接続されている。第2スイッチSW2のドレインは、抵抗R4を介して接地点に接続されている。
また端子T1と第1スイッチSW1との接続点Paは、抵抗R1aと抵抗R1bを順に介して接地されている。抵抗R1aと抵抗R1bの接続点は、コンパレータCPの反転入力端に接続されている。コンパレータCPの非反転入力端は、基準電圧VREFが入力されるように設定されている。
コンパレータCPの出力端は、第1スイッチSW1におけるPチャネル型MOSFET11のゲートへ接続されるとともに、インバータINVを介して第1スイッチSW1におけるNチャネル型MOSFET12のゲートへ接続されている。
第1スイッチSW1と点Pの間には、抵抗R2が設けられている。そして更に第1スイッチSW1と抵抗R2との接続点Pbは、抵抗R3を介して接地点に接続されている。また端子T1は、第2スイッチSW2のゲートに接続されている。なお端子T1は、抵抗を介して第2スイッチSW2のゲートに接続されていても良い。
なおスイッチ駆動回路1における端子T1の電圧を電圧Vinとし、電圧Vinを抵抗R1aと抵抗R1bを用いて分圧した電圧を電圧Vin´とする。またスイッチ素子2のゲートにおける電圧を、ゲート電圧Vgとする。
[スイッチ駆動回路等の動作]
次に、スイッチ駆動回路1等の動作について、図5を参照しながら説明する。なお図5は、制御信号Sc、第1スイッチSW1、第2スイッチSW2、およびゲート電圧Vgの状態のタイミングチャートを表している。
次に、スイッチ駆動回路1等の動作について、図5を参照しながら説明する。なお図5は、制御信号Sc、第1スイッチSW1、第2スイッチSW2、およびゲート電圧Vgの状態のタイミングチャートを表している。
時刻T0の直前において、制御信号Scは0V(但し制御部4aの代わりに制御部4bが用いられる場合は、OPENとする。以下同様。)であり、第1スイッチSW1および第2スイッチSW2はオフであり、ゲート電圧Vgは0Vである。そして時刻T0において制御信号Scが0Vから5Vに遷移すると、電圧Vin´が電圧VREFを上回り、第1スイッチSW1がオンになる。
時刻T0から時刻T1の間、端子T1側からスイッチ素子2の入力容量への充電が進行し、ゲート電圧Vgが上昇する。この過程において、スイッチ素子2のターンオンが達成されることになる。なおこのターンオンにおけるスルーレートは、抵抗R2に依存する。
その後、時刻T2において制御信号Scが5Vから0Vに遷移すると、電圧Vin´が電圧VREFを下回り、第1スイッチSW1がオフになる。これによりラインLNが遮断され、電圧Vinが速やかに低下する。また電圧Vinの低下により、第2スイッチSW2がオンとなり、スイッチ素子2のゲートが抵抗R4を介して接地点に接続される。
時刻T2から時刻T3の間、図6に示す経路D1(抵抗R4を通る経路)および経路D2(抵抗R2と抵抗R3を通る経路)を介して、スイッチ素子2の入力容量からの放電(ゲート電荷の放電)が進行する。経路D2だけでなく経路D1を放電経路とすることにより、当該放電の速度を調整することが可能となっている。
この放電がある程度進行し、時刻T3において、ゲート電圧Vgと電圧Vinの差(第2スイッチSW2のゲート-ソース間電圧)が既定値を下回ると、第2スイッチSW2はオフとなる。その後の時刻T3から時刻T4の間は、経路D1は遮断されるため、経路D2を介して放電が進行する。
上述した時刻T2以降の過程において、スイッチ素子2のターンオフが達成されることになる。このターンオフにおけるスルーレートは、スイッチ素子SW2のオン抵抗、抵抗R2、抵抗R3、および抵抗R4に依存する。その後、時刻T5において、制御信号Scが0Vから5Vに遷移する。時刻T5以降は、既に説明した時刻T0以降の場合と同様の動作が繰り返される。
ここでターンオフ時間Toff(スイッチ素子2のターンオフに要する時間)に着目すると、本実施形態では、5V/0Vと5V/OPENの何れの形式の制御信号Scが用いられる場合であっても、ターンオフ時間Toffはほぼ同等となる。換言すれば、制御部4として、制御部4aと制御部4bの何れが採用される場合であっても、ターンオフ時間Toffはほぼ同等となる。
その主な理由としては、制御信号Scの形式が何れであっても、時刻T2以降において同等の経路(先述した経路D1や経路D2)を介したゲート電荷の放電が行われ、ターンオフにおけるスルーレートが同等になることが挙げられる。すなわち本実施形態では、制御信号Scの形式の違いによる放電経路の変動が抑制されるため、この変動に起因するターンオフ時間Toffの差異が抑えられる。
なおこのような放電経路の変動の抑制は、スイッチ素子2のターンオフ時に第1スイッチSW1を用いてラインLNを遮断し、端子T1や抵抗R1bを介するゲート電荷の放電を抑えることにより可能となっている。
また本実施形態では、スイッチ素子2のターンオフ時に第2スイッチSW2を用いて点Pを接地点へ導通させ、ゲート電荷の放電を促すようになっている。そのため、第1スイッチSW1を用いたラインLNの遮断が行われても、スイッチ素子2のターンオフ時間を調整することが可能である。
[各抵抗等について]
スイッチ駆動回路1に設けられている抵抗R1aと抵抗R1b(第1抵抗)は、端子T1の電圧Vinを分圧する役割を果たす。この分圧された電圧Vin´は、コンパレータCPの反転入力端に入力される。これにより、コンパレータCPによって電圧Vin´の値と電圧VREFの値(基準値)が比較され、この比較結果に基づいて、第1スイッチSW1が制御されることになる。
スイッチ駆動回路1に設けられている抵抗R1aと抵抗R1b(第1抵抗)は、端子T1の電圧Vinを分圧する役割を果たす。この分圧された電圧Vin´は、コンパレータCPの反転入力端に入力される。これにより、コンパレータCPによって電圧Vin´の値と電圧VREFの値(基準値)が比較され、この比較結果に基づいて、第1スイッチSW1が制御されることになる。
より具体的に説明すると、電圧Vin´が電圧VREFより大きいときには、第1スイッチSW1はラインLNを導通させる状態となり、電圧Vin´が電圧VREFより小さいときには、第1スイッチSW1はラインLNを遮断する状態となる。なお抵抗R1aと抵抗R1bは、UVLO[Under Voltage Lock Out]機能を発揮させるための入力電圧検出用の抵抗としても利用され得る。
抵抗R2(第2抵抗)は、スイッチ素子2のスルーレート(特にターンオン時のスルーレート)の主な調整用抵抗としての役割等を果たす。スイッチ駆動回路1における抵抗R2を中心とした各抵抗の抵抗値は、当該スルーレートが所望の値となるように予め適切に設定される。
抵抗R3(第3抵抗)は、制御信号ScがOPENとなる状況に対応するためのプルダウン抵抗としての役割等を果たす。また点Pbから抵抗R3を介して接地点に繋がる経路は、先述した通りゲート電荷を放電するためにも利用され、特に、第2スイッチSW2がオフとなった後もゲート電荷を十分に放電させる経路として機能する。
抵抗R4(第4抵抗)は、時刻T2から時刻T3の間におけるゲート電荷の放電に大きく影響する。抵抗R4は、抵抗R3より抵抗値を小さく設定しておき、第2スイッチSW2がオンのときにスイッチ素子2のゲートへ直結されるようにしておけば良い。なおこの場合、スイッチ素子2のターンオン時のスルーレートは、主として抵抗R2の抵抗値に依存し、ターンオフ時のスルーレートは、主として抵抗R4の抵抗値に依存する。このような点を考慮して、スイッチ素子2のターンオン時とターンオフ時のスルーレートを合わせるように、スイッチ駆動回路1における各抵抗の抵抗値を設定しておくことも可能である。
[その他]
以上に説明した通りスイッチ駆動回路1は、スイッチ素子2(ゲートに入力される電圧に応じてオン/オフが切替わる)を駆動するように形成されている。そしてスイッチ駆動回路1は、スイッチ素子2のオン/オフ切替の制御に用いる制御信号Scが入力される端子T1に加えて、遮断回路および導通回路を備えている。
以上に説明した通りスイッチ駆動回路1は、スイッチ素子2(ゲートに入力される電圧に応じてオン/オフが切替わる)を駆動するように形成されている。そしてスイッチ駆動回路1は、スイッチ素子2のオン/オフ切替の制御に用いる制御信号Scが入力される端子T1に加えて、遮断回路および導通回路を備えている。
遮断回路は、ラインLNの導通/遮断を切替える第1スイッチSW1を有し、スイッチ素子2のターンオフ時に、第1スイッチSW1を用いてラインLNを遮断する遮断動作を行う回路である。また導通回路は、ラインLN上の所定点Pと接地点との間の導通/遮断を切替える第2スイッチSW2を有し、スイッチ素子2のターンオフ時に、第2スイッチSW2を用いて所定点Pを接地点へ導通させる導通動作を行う回路である。
そのためスイッチ駆動回路1によれば、制御信号Scの形式が異なってもターンオフ時間Toffをほぼ同等とし、制御信号Scの形式に関わらずスイッチ素子2を精度良く駆動することが容易となっている。
なお端子T1と第1スイッチSW1との接続点Paは、抵抗R1aと抵抗R1bを介して接地点へ接続されており、遮断回路は、端子T1の電圧値Vinが所定値以下となったときに、遮断動作を行うようになっている。
また抵抗R1aと抵抗R1bは、端子T1の電圧Vinを分圧するように形成されており、遮断回路は、この分圧された電圧の値(Vin´)と基準値(VREF)との比較結果に基づいて、第1スイッチSW1を制御するようになっている。これにより、遮断動作を容易に行うことが可能となっている。
またスイッチ回路Xは、スイッチ駆動回路1と、ローサイドスイッチとして用いられるスイッチ素子2と、を備えている。なお図1に示す形態のスイッチ回路Xは、負荷3に電力を供給する電源装置の一部として利用される。この電源装置は、電源VBとスイッチ回路Xを備え、電源VBとスイッチ素子2の間に設けられた負荷3に電力を供給するようになっている。
またスイッチ回路Xは車載用のIPDとしても利用され得る。この場合にスイッチ回路Xは、車載用の電源装置の一部として機能する。図7は、このような電源装置を搭載した車両の一例の外観図である。
本図に示すようにスイッチ回路Xは、車両5の所定位置(例えばエンジンルームの近傍)に設置される。そして車両5に備えられたバッテリ等が電源VBとして用いられ、車両5に搭載されたECU等が制御部4として機能する。また車両5に搭載されたソレノイド、ランプ、およびモーター等が、負荷3に該当し得る。
また本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。
本発明は、例えば車載用の電源装置等に利用することができる。
1 スイッチ駆動回路
2 スイッチ素子
3 負荷
4 制御部
4a 制御部(5V/0Vの制御信号を出力するタイプ)
4a1 マイコン
4b 制御部(5V/OPENの制御信号を出力するタイプ)
4b1 マイコン
4b2 Pチャネル型のMOSFET
5 車両
11 Pチャネル型のMOSFET
12 Nチャネル型のMOSFET
CP コンパレータ
INV インバータ
LN ライン
SW1 第1スイッチ
SW2 第2スイッチ
T1 端子(信号入力端)
T2 端子
VB 電源
X スイッチ回路
R1a、R1b 抵抗(第1抵抗)
R2 抵抗(第2抵抗)
R3 抵抗(第3抵抗)
R4 抵抗(第4抵抗)
2 スイッチ素子
3 負荷
4 制御部
4a 制御部(5V/0Vの制御信号を出力するタイプ)
4a1 マイコン
4b 制御部(5V/OPENの制御信号を出力するタイプ)
4b1 マイコン
4b2 Pチャネル型のMOSFET
5 車両
11 Pチャネル型のMOSFET
12 Nチャネル型のMOSFET
CP コンパレータ
INV インバータ
LN ライン
SW1 第1スイッチ
SW2 第2スイッチ
T1 端子(信号入力端)
T2 端子
VB 電源
X スイッチ回路
R1a、R1b 抵抗(第1抵抗)
R2 抵抗(第2抵抗)
R3 抵抗(第3抵抗)
R4 抵抗(第4抵抗)
Claims (10)
- 制御端子に入力される電圧に応じてオン/オフが切替わるスイッチ素子、を駆動するスイッチ駆動回路であって、
前記切替の制御に用いる制御信号が入力される信号入力端と、
前記信号入力端と前記制御端子を結ぶラインの導通/遮断を切替える第1スイッチを有し、前記スイッチ素子のターンオフ時に、第1スイッチを用いて前記ラインを遮断する遮断動作を行う遮断回路と、
第1スイッチより前記制御端子側に位置する前記ライン上の所定点と基準電位点との間の導通/遮断を切替える第2スイッチを有し、前記ターンオフ時に、第2スイッチを用いて前記所定点を基準電位点へ導通させる導通動作を行う導通回路と、
を備えたことを特徴とするスイッチ駆動回路。 - 前記信号入力端と第1スイッチとの接続点が、第1抵抗を介して基準電位点へ接続されており、
前記遮断回路は、
前記信号入力端の電圧値が所定値以下となったときに、前記遮断動作を行うことを特徴とする請求項1に記載のスイッチ駆動回路。 - 第1抵抗は、前記信号入力端の電圧を分圧するように形成されており、
前記遮断回路は、
前記分圧された電圧の値と基準値との比較結果に基づいて、第1スイッチを制御することを特徴とする請求項2に記載のスイッチ駆動回路。 - 第1スイッチと前記所定点の間に、第2抵抗が設けられていることを特徴とする請求項1から請求項3の何れかに記載のスイッチ駆動回路。
- 第1スイッチと第2抵抗との接続点が、第3抵抗を介して基準電位点へ接続されていることを特徴とする請求項4に記載のスイッチ駆動回路。
- 前記導通回路は、
前記所定点が第4抵抗を介して基準電位点へ導通するように、前記導通動作を行うことを特徴とする請求項1から請求項5の何れかに記載のスイッチ駆動回路。 - 請求項1から請求項6の何れかに記載のスイッチ駆動回路と、
ローサイドスイッチとして用いられる前記スイッチ素子と、
を備えたことを特徴とするスイッチ回路。 - 前記スイッチ素子は、
ゲートを前記制御端子とするMOSFETであることを特徴とする請求項7に記載のスイッチ回路。 - 電源と、
請求項7または請求項8に記載のスイッチ回路と、を備え、
前記電源と前記スイッチ素子の間に設けられた負荷に、電力を供給することを特徴とする電源装置。 - 請求項9に記載の電源装置と、
前記信号入力端に前記制御信号を入力する制御部と、
を有することを特徴とする車両。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US15/768,658 US10826486B2 (en) | 2015-10-27 | 2016-09-26 | Switching driving circuit, switching circuit, and power supply device |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015211069A JP6698313B2 (ja) | 2015-10-27 | 2015-10-27 | スイッチ駆動回路、スイッチ回路、および電源装置 |
JP2015-211069 | 2015-10-27 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2017073215A1 true WO2017073215A1 (ja) | 2017-05-04 |
Family
ID=58630146
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2016/078270 WO2017073215A1 (ja) | 2015-10-27 | 2016-09-26 | スイッチ駆動回路、スイッチ回路、および電源装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10826486B2 (ja) |
JP (1) | JP6698313B2 (ja) |
WO (1) | WO2017073215A1 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021024813A1 (ja) * | 2019-08-02 | 2021-02-11 | ローム株式会社 | 半導体装置 |
JP7359016B2 (ja) * | 2020-02-10 | 2023-10-11 | Tdk株式会社 | 駆動回路 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5752230A (en) * | 1980-09-12 | 1982-03-27 | Hitachi Ltd | Driving system of semiconductor |
JPH08338350A (ja) * | 1995-06-09 | 1996-12-24 | Hitachi Ltd | 内燃機関用点火装置 |
JP2003049755A (ja) * | 2001-08-02 | 2003-02-21 | Hitachi Ltd | 自動車用駆動回路及びそれを用いた内燃機関用点火装置 |
JP2006238547A (ja) * | 2005-02-23 | 2006-09-07 | Nissan Motor Co Ltd | 電圧駆動素子の駆動回路 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0620644B1 (en) | 1993-04-09 | 1998-06-24 | STMicroelectronics S.r.l. | Control, reduction and equalization of delays in a low-side driver stage |
JPH0778476A (ja) * | 1993-09-09 | 1995-03-20 | Seiko Epson Corp | 半導体装置 |
DE19527736C1 (de) | 1995-07-28 | 1996-11-14 | Texas Instruments Deutschland | Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines dem Speisekreis einer elektrischen Last zugeordneten MOS-Feldeffekttransistors |
JP3659222B2 (ja) * | 2001-12-14 | 2005-06-15 | 日産自動車株式会社 | 電流制御型半導体素子用駆動回路 |
JP4337711B2 (ja) * | 2004-11-17 | 2009-09-30 | 株式会社デンソー | 半導体素子制御装置 |
JP5401774B2 (ja) * | 2007-08-27 | 2014-01-29 | 富士電機株式会社 | 半導体素子のゲート駆動回路 |
JP2010051105A (ja) * | 2008-08-22 | 2010-03-04 | Honda Motor Co Ltd | ゲート駆動回路 |
US8710872B2 (en) * | 2012-05-18 | 2014-04-29 | Infineon Technologies Austria Ag | Driver circuit for driving semiconductor switches |
JP2013251460A (ja) | 2012-06-01 | 2013-12-12 | Renesas Electronics Corp | 半導体装置 |
-
2015
- 2015-10-27 JP JP2015211069A patent/JP6698313B2/ja active Active
-
2016
- 2016-09-26 WO PCT/JP2016/078270 patent/WO2017073215A1/ja active Application Filing
- 2016-09-26 US US15/768,658 patent/US10826486B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5752230A (en) * | 1980-09-12 | 1982-03-27 | Hitachi Ltd | Driving system of semiconductor |
JPH08338350A (ja) * | 1995-06-09 | 1996-12-24 | Hitachi Ltd | 内燃機関用点火装置 |
JP2003049755A (ja) * | 2001-08-02 | 2003-02-21 | Hitachi Ltd | 自動車用駆動回路及びそれを用いた内燃機関用点火装置 |
JP2006238547A (ja) * | 2005-02-23 | 2006-09-07 | Nissan Motor Co Ltd | 電圧駆動素子の駆動回路 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6698313B2 (ja) | 2020-05-27 |
US10826486B2 (en) | 2020-11-03 |
US20180302083A1 (en) | 2018-10-18 |
JP2017085318A (ja) | 2017-05-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8710878B2 (en) | Output circuit | |
US8222846B2 (en) | Output circuit | |
US9735767B2 (en) | Electronic control apparatus having switching element and drive circuit | |
US9800024B2 (en) | Igniter and vehicle, and method for controlling ignition coil | |
JP5776216B2 (ja) | 電流制御機能および自己遮断機能を備えた半導体装置 | |
JP6644043B2 (ja) | 半導体リレー制御装置 | |
JP2010130822A (ja) | 半導体装置 | |
WO2012157118A1 (ja) | 電圧駆動型素子を駆動する駆動装置 | |
JP4229656B2 (ja) | 電流制限回路およびそれを備えた出力回路 | |
US9444446B2 (en) | Switching control circuit for target switching element | |
JP3964833B2 (ja) | インテリジェントパワーデバイス及びその負荷短絡保護方法 | |
WO2017073215A1 (ja) | スイッチ駆動回路、スイッチ回路、および電源装置 | |
US10666039B2 (en) | Electronic fuse circuit, corresponding device and method | |
JP2023063081A (ja) | スイッチング回路、dc/dcコンバータおよびその制御回路 | |
JP4948846B2 (ja) | 突入電流抑制回路を備えた電源装置 | |
JP2017073584A (ja) | 入力回路 | |
JP2017073872A (ja) | チャージポンプ回路 | |
JP2008035068A (ja) | トランジスタの駆動回路 | |
JP2017073657A (ja) | 誤出力防止回路 | |
JP2017077138A (ja) | 半導体装置 | |
JP4658770B2 (ja) | 半導体装置 | |
US20090108894A1 (en) | PWM Signal Generator | |
JP6753348B2 (ja) | スイッチング素子の駆動回路 | |
JP5434896B2 (ja) | 低電圧保護回路 | |
JP2015201717A (ja) | 過電圧保護回路 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 16859452 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 15768658 Country of ref document: US |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 16859452 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |