WO2021199682A1 - ミラークランプ回路 - Google Patents

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晃生 篠部
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ローム株式会社
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    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
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    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/16—Modifications for eliminating interference voltages or currents
    • H03K17/161—Modifications for eliminating interference voltages or currents in field-effect transistor switches
    • H03K17/162—Modifications for eliminating interference voltages or currents in field-effect transistor switches without feedback from the output circuit to the control circuit
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    • H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/01—Shaping pulses
    • H03K5/08—Shaping pulses by limiting; by thresholding; by slicing, i.e. combined limiting and thresholding
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    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/06—Modifications for ensuring a fully conducting state
    • H03K2017/066—Maximizing the OFF-resistance instead of minimizing the ON-resistance

Definitions

  • the present invention relates to a mirror clamp circuit that suppresses erroneous ON of a transistor.
  • a mirror clamp as a method of suppressing erroneous ON of transistors such as MOSFET (metal-oxide-semiconductor field-effect transistor) and IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).
  • MOSFET metal-oxide-semiconductor field-effect transistor
  • IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor
  • the switch is turned on by using a comparator that compares the gate voltage of the transistor with a predetermined reference voltage. It should be noted that such a mirror clamp is disclosed in, for example, Patent Document 1.
  • an object of the present invention is to provide a mirror clamp circuit capable of reducing power consumption.
  • the mirror clamp circuit is A first input end connectable to the first control end of a transistor having a first control end connected to the other end of a resistor to which an output voltage is applied to one end and a first end to which a reference potential is applied. And a comparator having a second input end to which a reference voltage is applied, and A transistor switch having a second control end to which a control end voltage based on a comparison signal output from the comparator is applied and inserted between the first control end and the reference potential, and a transistor switch.
  • An OR circuit into which a signal based on the control terminal voltage and the output voltage are input, and A current supply unit that changes the amount of current supplied to the comparator based on the output of the OR circuit, and (First configuration).
  • a latch portion for latching the control end voltage to a low level may be provided (second configuration).
  • the delay circuit that delays the control end voltage and outputs a delayed signal after the delay, and the signal based on the control end voltage is the delay signal. (Third configuration).
  • the current supply unit is The first constant current source and A first current mirror that generates a first output current based on a first input current generated by the first constant current source, and a first current mirror.
  • a second current mirror that generates a second output current based on the first input current, and
  • a changeover switch that is arranged in the path through which the second output current flows and can be switched on and off based on the output of the OR circuit.
  • the first current mirror, the second current mirror, and the changeover switch may be configured by a epitaxial transistor (fifth configuration).
  • the transistor switch may be an NMOS transistor (sixth configuration).
  • the IC package according to one aspect of the present invention includes a mirror clamp circuit having any of the above configurations, an output terminal capable of outputting the output voltage to the outside, and a mirror clamp capable of externally connecting the first control end. It has a configuration having a terminal and a reference potential terminal to which the reference potential can be applied (seventh configuration).
  • a pulse generator that generates a pulse based on an input signal, a logic unit, an isolation transformer that transmits the pulse to the logic unit, and a power supply voltage and the reference potential are connected in series. It may be configured to include a switching arm which is configured by a switch element connected to the above and which generates the output voltage by being driven by the logic unit (eighth configuration).
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a gate driver 10 according to an exemplary embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the gate driver 10 is a device that drives the gate of the NMOS transistor M1.
  • the gate driver 10 has a primary side circuit 1, a secondary side circuit 2, and an isolation transformer 3. Further, the gate driver 10 is an external terminal (lead terminal) for establishing an electrical connection with the outside, which is a GND1 terminal, a VCS1 terminal, an INA terminal, an INB terminal, a GND2 terminal (reference potential terminal), a VCS2 terminal, and an OUT. It is an IC package having a terminal (output terminal) and an MC terminal (mirror clamp terminal).
  • the primary side circuit 1 has a first Schmitt trigger 11, a second Schmitt trigger 12, an AND circuit 13, a pulse generator 14, and a first UVLO (Under Voltage Lock Out) unit 15.
  • the secondary side circuit 2 includes a logic unit 21, a MOSFET transistor 22, an NMOS transistor 23, a mirror clamp circuit 24, a second UVLO unit 25, and an OVP (overvoltage protection) unit 26.
  • the isolation transformer 3 is provided so as to connect the primary side circuit 1 and the secondary side circuit 2.
  • the isolation transformer 3 transmits the signal from the primary side circuit 1 to the secondary side circuit 2 while insulating the primary side circuit 1 and the secondary side circuit 2.
  • the first UVLO unit 15 monitors the power supply voltage Vcc1 applied to the VCS1 terminal, and shuts down the primary side circuit 1 when the power supply voltage Vcc1 becomes lower than a predetermined voltage.
  • the first Schmitt trigger 11 transmits the first input signal In1 externally input to the INA terminal to the first input end of the AND circuit 13.
  • the second Schmitt trigger 12 transmits the second input signal In2 externally input to the INB terminal to the second input terminal of the AND circuit 13.
  • the AND circuit 13 takes a logical product of the signal level input to the first input end and the inverted level of the signal level input to the second input end. Therefore, the first input signal In1 is low level, the second input signal In2 is low level, or the first input signal In1 is low level, the second input signal In2 is high level, or the first input signal In1 is high level.
  • the output of the AND circuit 13 is low level, and when the first input signal In1 is high level and the second input signal In2 is low level, the output of the AND circuit 13 is high level. It becomes.
  • the pulse generator 14 generates a pulse narrower than the output of the AND circuit 13 and outputs the pulse to the primary side of the isolation transformer 3 by using the falling of the output of the AND circuit 13 from the high level to the low level as a trigger. .. Due to the change in the current due to the pulse supplied to the primary side of the isolation transformer 3, a current is generated on the secondary side of the isolation transformer 3, and this is supplied to the logic unit 21. In this case, a high-level signal is output from the logic unit 21 and input to the gate of the NMOS transistor 22 and the gate of the NMOS transistor 23.
  • the NMOS transistor 22 (switch element) and the NMOS transistor 23 (switch element) are connected in series between the power supply voltage Vcc2 applied to the VCS2 terminal and the second ground GND2 applied to the GND2 terminal for switching. Make up the arm.
  • the source of the epitaxial transistor 22 is connected to the application end of the power supply voltage Vcc2.
  • the drain of the NMOS transistor 22 is connected to the drain of the NMOS transistor 23 at a node N2.
  • the source of the NMOS transistor 23 is connected to the application end of the second ground GND2.
  • the node N1 to which the gate of the NMOS transistor 22 and the gate of the NMOS transistor 23 are connected is connected to the output end of the logic unit 21.
  • Node N2 is connected to the OUT terminal.
  • One end of the resistor R1 is externally connected to the OUT terminal.
  • the other end of the resistor R1 is connected to the gate (first control end) of the NMOS transistor M1.
  • the source (first end) of the NMOS transistor M1 is externally connected to the GND2 terminal.
  • the second ground GND2, which is the reference potential of the secondary circuit 2 is different from the first ground GND1, which is applied to the GND1 terminal and becomes the reference potential of the primary circuit 1.
  • the NMOS transistor 22 is in the off state
  • the NMOS transistor 23 is in the on state
  • the output voltage Out which is the voltage of the OUT terminal, is It becomes the second ground GND2 (low level).
  • the NMOS transistor M1 is turned off.
  • the pulse generator 14 generates a pulse narrower than the output of the AND circuit 13 by using the rise of the output of the AND circuit 13 from the low level to the high level as a trigger, and generates a pulse narrower than the output of the AND circuit 13 on the primary side of the isolation transformer 3. Output. Due to the change in the current due to the pulse supplied to the primary side of the isolation transformer 3, a current is generated on the secondary side of the isolation transformer 3, and this is supplied to the logic unit 21. In this case, a low-level signal is output from the logic unit 21 and applied to the node N1.
  • the NMOS transistor 22 is in the on state
  • the NMOS transistor 23 is in the off state
  • the output voltage Out is the power supply voltage Vcc2 (high level).
  • the NMOS transistor M1 is turned on.
  • the target transistor driven by the gate driver 10 may be configured by an IGBT instead of the NMOS transistor M1.
  • the other end of the resistor R1 is connected to the gate of the IGBT, and the GND2 terminal is connected to the emitter of the IGBT.
  • the second UVLO unit 25 monitors the power supply voltage Vcc2 applied to the VCS2 terminal, and shuts down the secondary side circuit 2 when the power supply voltage Vcc2 becomes lower than a predetermined voltage. Further, the OVP unit 26 is a circuit for detecting an overvoltage of the power supply voltage Vcc2.
  • the mirror clamp circuit 24 is a circuit that suppresses erroneous ON of the NMOS transistor M1 in the off state.
  • the mirror clamp circuit 24 includes a comparator 241, a latch unit 242, an NMOS switch 243, an OR circuit 244, and a current supply unit 245.
  • the MC terminal is externally connected to the node N3 to which the other end of the resistor R1 and the gate of the NMOS transistor M1 are connected.
  • the inverting input end (-) of the comparator 241 is connected to the MC terminal.
  • the voltage of the MC terminal that is, the first gate voltage Gt of the NMOS transistor M1 is applied to the inverting input terminal ( ⁇ ) of the comparator 241.
  • a predetermined reference voltage Vref is applied to the non-inverting input end (+) of the comparator 241.
  • the comparator 241 outputs a comparison signal Cmp to the latch unit 242 as a comparison result between the first gate voltage Gt and the reference voltage Vref.
  • the latch unit 242 outputs the comparison signal Cmp as the second gate voltage Mcg at the same level depending on the voltage level of the node N1, that is, the output voltage Out level, or the second gate voltage Mcg regardless of the comparison signal Cmp. Latch to low level and switch whether to output.
  • the NMOS switch 243 which is an NMOS transistor, is inserted between the MC terminal and the GND2 terminal. Specifically, the drain of the NMOS switch 243 is connected to the MC terminal. The source of the NMOS switch 243 is connected to the GND2 terminal. That is, the NMOS switch 243 is inserted between the gate of the NMOS transistor M1 and the second ground GND2 (reference potential).
  • the second gate voltage (control end voltage) Mcg is applied to the gate (second control end) of the NMOS switch 243. Further, the second gate voltage Mcg is input to the first input terminal of the OR circuit 244, and the output voltage Out is input to the second input terminal of the OR circuit 244.
  • the current supply unit 245 switches whether to supply the reference current amount to the comparator 241 or to supply the current amount increased from the reference to the comparator 241 according to the output level of the OR circuit 244.
  • FIG. 2 is a diagram showing a specific circuit configuration example of the comparator 241 and the current supply unit 245.
  • the comparator 241 has a epitaxial transistors 241A and 241B, a current mirror CM241, a buffer BF, a clamper CLP, and voltage dividing resistors R21 to R24.
  • the source of the epitaxial transistor 241A is connected to the current supply unit 245.
  • a predetermined reference voltage REF obtained by dividing a voltage (hereinafter, upper voltage) higher than the second ground GND2 by a predetermined voltage (5 V as an example) by voltage dividing resistors R21 and R22 is provided. It is applied.
  • the source of the epitaxial transistor 241B is connected to the current supply unit 245.
  • a voltage dividing voltage McD obtained by dividing the first gate voltage Gt (FIG. 1) by the voltage dividing resistors R23 and R24 is applied to the gate of the epitaxial transistor 241B.
  • the source and gate of the clamper CLP as a epitaxial transistor are connected to the application end of the upper voltage.
  • the drain of the clamper CLP is connected to the gate of the epitaxial transistor 241B.
  • the current mirror CM241 is composed of NMOS transistors N1 and N2. More specifically, the drain of the NMOS transistor N1 and the gate of the NMOS transistor N1 are short-circuited. The gate of the NMOS transistor N1 and the gate of the NMOS transistor N2 are connected. Each source of the NMOS transistors N1 and N2 is connected to the application end of the second ground GND2.
  • the drain of the NMOS transistor 241A is connected to the drain of the NMOS transistor N1.
  • the signal generated at the node N241 to which the drain of the NMOS transistor 241B and the drain of the NMOS transistor N2 are connected is output as a comparison signal Cmp (FIG. 1) via the buffer BF.
  • the current supply unit 245 has a constant current source 245A, a epitaxial transistor (changeover switch) 245C, a current mirror CM1 by a epitaxial transistor, and a current mirror CM2 by a epitaxial transistor.
  • the current mirror CM1 has a epitaxial transistor PM1 as a transistor on the input side, and outputs as an output current I2 by multiplying the input current I1 generated by the constant current source 245A by 1.
  • the current mirror CM2 has a epitaxial transistor PM1 as a transistor on the input side, and outputs the input current I1 as an output current I3 by multiplying it by X (X> 1).
  • the drain of the polyclonal transistor 245C is connected to the source of the epitaxial transistor PM2 on the output side of the current mirror CM2, and the source of the epitaxial transistor 245C is connected to the application end of the upper voltage.
  • the output signal of the OR circuit 244 is applied to the gate of the epitaxial transistor 245C. Therefore, the output current I3 is generated when the epitaxial transistor 245C is in the ON state due to the low level output of the OR circuit 244.
  • the output current I3 is not generated.
  • the output current I2 and the output current I3 are combined to generate the supply current I4. However, when the output current I3 is not generated, the output current I2 becomes the supply current I4 as it is.
  • the supply current I4 is distributed and supplied to the epitaxial transistors 241A and 241B.
  • the distribution of the supply current I4 to the currents flowing through the epitaxial transistors 241A and 241B changes according to the reference voltage REF and the voltage dividing voltage McD.
  • the reference voltage Vref that the comparator 241 compares with the first gate voltage Gt in the configuration shown in FIG. 1 described above is defined by the reference voltage REF and the resistance voltage dividing ratio for generating the voltage dividing voltage McD.
  • the output current I3 is not generated. Therefore, the supply current I4 of the reference current amount generated based on the output current I2 is distributed to the epitaxial transistors 241A and 241B. Be supplied.
  • the output current I3 is generated, so that the amount of current increased from the reference generated by synthesizing I3 with respect to the output current I2 is supplied.
  • the current I4 is distributed and supplied to the epitaxial transistors 241A and 241B. As a result, the operating speed of the comparator 241 is increased.
  • the latch unit 242 outputs the level of the comparison signal Cmp as it is as the second gate voltage Mcg.
  • the OR output A is set at a low level.
  • the epitaxial transistor 245C in FIG. 2 is turned on, and the supply current I is set to a level higher than the reference level. Therefore, the operating speed of the comparator 241 can be increased in advance in preparation for detecting by the comparator 241 that the first gate voltage Gt has reached the reference voltage Vref due to the decrease in the first gate voltage Gt.
  • the comparator 241 sets the comparison signal Cmp to a high level, and the second gate voltage Mcg is also switched to a high level.
  • the NMOS switch 243 can be turned on, the Vgs of the NMOS transistor M1 can be forced to be substantially 0V, and the rise of the gate voltage of the NMOS transistor M1 can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress erroneous ON of the NMOS transistor M1.
  • the OR output A becomes a high level, and the supply current I is lowered to the reference level.
  • the first gate voltage Gt drops and reaches a low level.
  • the NMOS switch 243 is turned off. Further, since the output voltage Out is at a high level, the OR output A is set to a high level and the supply current I is set to a reference level.
  • the comparison signal Cmp switches to the low level.
  • the first gate voltage Gt rises and reaches a high level.
  • the supply current I is increased only for a limited period (the period from timing t1 to t2) when both the output voltage Out and the second gate voltage Mcg are at a low level, so that the operating speed of the comparator 241 is increased only when necessary. It is possible to reduce the power consumption while improving the above.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a gate driver 10 including a mirror clamp circuit 24X according to a modified example of the above-described embodiment.
  • the difference from the above-described embodiment (FIG. 1) of the configuration of the mirror clamp circuit 24X shown in FIG. 4 is that the mirror clamp circuit 24X has a delay circuit 246.
  • the delay circuit 246 is arranged after the latch portion 242, delays the second gate voltage Mcg output from the latch portion 242, and inputs the delayed signal Dly after the delay to the first input of the OR circuit 244. Output to the edge.
  • FIG. 5 is a timing chart showing the operation of the mirror clamp circuit 24X according to such a modification.
  • the delay signal D After that, at the timing t21 delayed by the delay time Td from the timing t2, the delay signal Dly switches to the high level. As a result, the OR output A is switched to the high level, and the supply current I is lowered to the reference level.
  • the delay time Td is set longer than the time Tgt until the first gate voltage Gt falls from the reference voltage Vref to the low level. As a result, the supply current I can be stabilized without changing until the first gate voltage Gt is completely switched to the low level.
  • the present invention can be used, for example, for a gate driver.

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Abstract

出力電圧が一端に印加される抵抗の他端に接続される第１制御端と、基準電位が印加される第１端と、を有するトランジスタの前記第１制御端に接続可能な第１入力端と、基準電圧が印加される第２入力端と、を有するコンパレータと、前記コンパレータから出力される比較信号に基づく制御端電圧が印加される第２制御端を有し、前記第１制御端と前記基準電位との間に挿入されるトランジスタスイッチと、前記制御端電圧に基づく信号と前記出力電圧とが入力されるＯＲ回路と、前記ＯＲ回路の出力に基づき前記コンパレータに供給する電流の電流量を変化させる電流供給部と、を有する、ミラークランプ回路としている。

Description

ミラークランプ回路
　本発明は、トランジスタの誤オンを抑制するミラークランプ回路に関する。
　従来、ＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor　field-effect　transistor）やＩＧＢＴ（Insulated　Gate　Bipolar　Transistor）等のトランジスタの誤オンを抑制する方法として、ミラークランプと呼ばれる手法がある。ミラークランプでは、トランジスタがＭＯＳＦＥＴの場合は、基準電位が印加されるソースを有する上記トランジスタのゲートと、上記基準電位との間にミラークランプ用のスイッチを挿入する。上記スイッチは、例えばＭＯＳＦＥＴにより構成される。上記トランジスタがオフ状態のときに上記スイッチをオン状態とすることで、上記トランジスタのＶｇｓ（ゲート・ソース間電圧）をほぼ０Ｖに強制的にさせることで、上記トランジスタのゲート電圧の持ち上がりを抑制する。なお、上記トランジスタがＩＧＢＴの場合は、基準電位が印加されるエミッタを有する上記トランジスタのゲートと、上記基準電位との間にスイッチを挿入する。
　また、ミラークランプでは、上記トランジスタのゲート電圧と所定の基準電圧とを比較するコンパレータを用いて上記スイッチをターンオンさせる。なお、このようなミラークランプに関しては、例えば特許文献１に開示されている。
特開２０１６－１７１７２０号公報（第９図）
　しかしながら、従来のミラークランプ構成においては、動作スピードを高くするために比較的大きな電流を常時、上記コンパレータに供給しており、消費電力が増加する課題があった。
　上記状況に鑑み、本発明は、消費電力の低減を可能とするミラークランプ回路を提供することを目的とする。
　本発明の一態様に係るミラークランプ回路は、
　出力電圧が一端に印加される抵抗の他端に接続される第１制御端と、基準電位が印加される第１端と、を有するトランジスタの前記第１制御端に接続可能な第１入力端と、基準電圧が印加される第２入力端と、を有するコンパレータと、
　前記コンパレータから出力される比較信号に基づく制御端電圧が印加される第２制御端を有し、前記第１制御端と前記基準電位との間に挿入されるトランジスタスイッチと、
　前記制御端電圧に基づく信号と前記出力電圧とが入力されるＯＲ回路と、
　前記ＯＲ回路の出力に基づき前記コンパレータに供給する電流の電流量を変化させる電流供給部と、
　を有する構成としている（第１の構成）。
　また、上記第１の構成において、前記出力電圧がハイレベルの場合に、前記制御端電圧をローレベルにラッチするラッチ部を有する構成としてもよい（第２の構成）。
　また、上記第１または第２の構成において、前記制御端電圧を遅延させて遅延後の遅延信号を出力する遅延回路を有し、前記制御端電圧に基づく前記信号は、前記遅延信号である構成としてもよい（第３の構成）。
　また、上記第１から第３のいずれかの構成において、前記電流供給部は、
　第１定電流源と、
　前記第１定電流源により生成される第１入力電流に基づき第１出力電流を生成する第１カレントミラーと、
　前記第１入力電流に基づき第２出力電流を生成する第２カレントミラーと、
　前記第２出力電流が流れる経路に配置されて、前記ＯＲ回路の出力に基づきオンオフを切り替えられる切替えスイッチと、
を有し、
　前記切替えスイッチがオン状態の場合、前記第１出力電流と前記第２出力電流とが合成されて生成される電流に基づき前記コンパレータに電流が供給される構成としてもよい（第４の構成）。
　また、上記第４の構成において、前記第１カレントミラー、前記第２カレントミラー、および前記切替えスイッチは、ＰＭＯＳトランジスタにより構成されることとしてもよい（第５の構成）。
　また、上記第１から第５のいずれかの構成において、前記トランジスタスイッチは、ＮＭＯＳトランジスタであることとしてもよい（第６の構成）。
　また、本発明の一態様に係るＩＣパッケージは、上記いずれかの構成のミラークランプ回路と、前記出力電圧を外部へ出力可能とする出力端子と、前記第１制御端を外部接続可能なミラークランプ端子と、前記基準電位を印加可能な基準電位端子と、を有する構成としている（第７の構成）。
　また、上記第７の構成において、入力信号に基づきパルスを生成するパルス発生器と、ロジック部と、前記パルスを前記ロジック部へ伝達する絶縁トランスと、電源電圧と前記基準電位との間で直列に接続されるスイッチ素子により構成され、前記ロジック部による駆動により前記出力電圧を生成するスイッチングアームと、を有する構成としてもよい（第８の構成）。
　本発明のミラークランプ回路によると、消費電力の低減が可能となる。
本発明の例示的な実施形態に係るゲートドライバの構成を示す図である。 コンパレータおよび電流供給部の具体的な回路構成例を示す図である。 本発明の例示的な実施形態に係るミラークランプ回路の動作例を示すタイミングチャートである。 変形例に係るゲートドライバの構成を示す図である。 変形例に係るミラークランプ回路の動作例を示すタイミングチャートである。
以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。
＜ゲートドライバの構成＞
　図１は、本発明の例示的な実施形態に係るゲートドライバ１０の構成を示す図である。図１に示すように、ゲートドライバ１０は、ＮＭＯＳトランジスタＭ１のゲートを駆動する装置である。
　ゲートドライバ１０は、１次側回路１と、２次側回路２と、絶縁トランス３と、を有している。また、ゲートドライバ１０は、外部との電気的接続を確立するための外部端子（リード端子）であるＧＮＤ１端子、ＶＣＣ１端子、ＩＮＡ端子、ＩＮＢ端子、ＧＮＤ２端子（基準電位端子）、ＶＣＣ２端子、ＯＵＴ端子（出力端子）、およびＭＣ端子（ミラークランプ端子）を有するＩＣパッケージである。
　１次側回路１は、第１シュミットトリガ１１と、第２シュミットトリガ１２と、ＡＮＤ回路１３と、パルス発生器１４と、第１ＵＶＬＯ（Under　Voltage　Lock　Out）部１５と、を有している。
　２次側回路２は、ロジック部２１と、ＰＭＯＳトランジスタ２２と、ＮＭＯＳトランジスタ２３と、ミラークランプ回路２４と、第２ＵＶＬＯ部２５と、ＯＶＰ（過電圧保護）部２６と、を有している。
　絶縁トランス３は、１次側回路１と２次側回路２とを繋ぐように設けられる。絶縁トランス３は、１次側回路１と２次側回路２とを絶縁しつつも、１次側回路１からの信号を２次側回路２へ伝達する。
　第１ＵＶＬＯ部１５は、ＶＣＣ１端子に印加される電源電圧Ｖｃｃ１を監視するものであり、電源電圧Ｖｃｃ１が所定の電圧よりも低くなったときに、１次側回路１をシャットダウンさせる。
　第１シュミットトリガ１１は、ＩＮＡ端子に外部入力される第１入力信号Ｉｎ１をＡＮＤ回路１３の第１入力端へ伝達する。第２シュミットトリガ１２は、ＩＮＢ端子に外部入力される第２入力信号Ｉｎ２をＡＮＤ回路１３の第２入力端へ伝達する。
　ＡＮＤ回路１３は、第１入力端に入力される信号レベルと、第２入力端に入力される信号レベルを反転させたレベルとの論理積をとる。従って、第１入力信号Ｉｎ１がローレベル、第２入力信号Ｉｎ２がローレベル、もしくは第１入力信号Ｉｎ１がローレベル、第２入力信号Ｉｎ２がハイレベル、もしくは第１入力信号Ｉｎ１がハイレベル、第２入力信号Ｉｎ２がハイレベルの場合に、ＡＮＤ回路１３の出力はローレベルとなり、第１入力信号Ｉｎ１がハイレベル、第２入力信号Ｉｎ２がローレベルの場合に、ＡＮＤ回路１３の出力はハイレベルとなる。
　パルス発生器１４は、ＡＮＤ回路１３の出力のハイレベルからローレベルへの立下げをトリガーとして、ＡＮＤ回路１３の出力よりも幅の狭いパルスを生成して絶縁トランス３の１次側に出力する。絶縁トランス３の１次側に供給されたパルスによる電流の変化により、絶縁トランス３の２次側に電流が発生し、これがロジック部２１に供給される。この場合、ロジック部２１からはハイレベルの信号が出力されて、ＰＭＯＳトランジスタ２２のゲートおよびＮＭＯＳトランジスタ２３のゲートに入力される。
　ここで、ＰＭＯＳトランジスタ２２（スイッチ素子）とＮＭＯＳトランジスタ２３（スイッチ素子）は、ＶＣＣ２端子に印加される電源電圧Ｖｃｃ２とＧＮＤ２端子に印加される第２グランドＧＮＤ２との間で直列に接続されてスイッチングアームを構成する。具体的には、ＰＭＯＳトランジスタ２２のソースは、電源電圧Ｖｃｃ２の印加端に接続される。ＰＭＯＳトランジスタ２２のドレインは、ＮＭＯＳトランジスタ２３のドレインにノードＮ２にて接続される。ＮＭＯＳトランジスタ２３のソースは、第２グランドＧＮＤ２の印加端に接続される。
　ＰＭＯＳトランジスタ２２のゲートとＮＭＯＳトランジスタ２３のゲートが接続されるノードＮ１は、ロジック部２１の出力端に接続される。
　ノードＮ２は、ＯＵＴ端子に接続される。ＯＵＴ端子には、抵抗Ｒ１の一端が外部接続される。抵抗Ｒ１の他端は、ＮＭＯＳトランジスタＭ１のゲート（第１制御端）に接続される。ＮＭＯＳトランジスタＭ１のソース（第１端）は、ＧＮＤ２端子に外部接続される。なお、２次側回路２の基準電位となる第２グランドＧＮＤ２は、ＧＮＤ１端子に印加されて１次側回路１の基準電位となる第１グランドＧＮＤ１とは異なる。
　ここで、先述のようにロジック部２１からのハイレベルの信号がノードＮ１に印加された場合、ＰＭＯＳトランジスタ２２はオフ状態、ＮＭＯＳトランジスタ２３はオン状態となり、ＯＵＴ端子の電圧である出力電圧Ｏｕｔは第２グランドＧＮＤ２（ローレベル）となる。これにより、ＮＭＯＳトランジスタＭ１は、オフ状態となる。
　一方、パルス発生器１４は、ＡＮＤ回路１３の出力のローレベルからハイレベルへの立上げをトリガーとして、ＡＮＤ回路１３の出力よりも幅の狭いパルスを生成して絶縁トランス３の１次側に出力する。絶縁トランス３の１次側に供給されたパルスによる電流の変化により、絶縁トランス３の２次側に電流が発生し、これがロジック部２１に供給される。この場合、ロジック部２１からはローレベルの信号が出力されて、ノードＮ１に印加される。
　この場合、ＰＭＯＳトランジスタ２２はオン状態、ＮＭＯＳトランジスタ２３はオフ状態となり、出力電圧Ｏｕｔは電源電圧Ｖｃｃ２（ハイレベル）となる。これにより、ＮＭＯＳトランジスタＭ１は、オン状態となる。
　なお、ゲートドライバ１０による駆動される対象のトランジスタは、ＮＭＯＳトランジスタＭ１の代わりにＩＧＢＴによって構成してもよい。この場合は、ＩＧＢＴのゲートに抵抗Ｒ１の他端を接続し、ＩＧＢＴのエミッタにＧＮＤ２端子を接続する。
　第２ＵＶＬＯ部２５は、ＶＣＣ２端子に印加される電源電圧Ｖｃｃ２を監視するものであり、電源電圧Ｖｃｃ２が所定の電圧よりも低くなったときに、２次側回路２をシャットダウンさせる。また、ＯＶＰ部２６は、電源電圧Ｖｃｃ２の過電圧を検出する回路である。
＜ミラークランプ回路の構成＞
　次に、２次側回路２におけるミラークランプ回路２４の構成について述べる。ミラークランプ回路２４は、オフ状態のＮＭＯＳトランジスタＭ１の誤オンを抑制する回路である。
　図１に示すように、ミラークランプ回路２４は、コンパレータ２４１と、ラッチ部２４２と、ＮＭＯＳスイッチ２４３と、ＯＲ回路２４４と、電流供給部２４５と、を有している。
　ＭＣ端子は、抵抗Ｒ１の他端とＮＭＯＳトランジスタＭ１のゲートが接続されるノードＮ３に外部接続される。コンパレータ２４１の反転入力端（－）は、ＭＣ端子に接続される。これにより、コンパレータ２４１の反転入力端（－）には、ＭＣ端子の電圧、すなわちＮＭＯＳトランジスタＭ１の第１ゲート電圧Ｇｔが印加される。コンパレータ２４１の非反転入力端（＋）には、所定の基準電圧Ｖｒｅｆが印加される。
　コンパレータ２４１は、第１ゲート電圧Ｇｔと基準電圧Ｖｒｅｆとの比較結果として比較信号Ｃｍｐをラッチ部２４２に出力する。ラッチ部２４２は、ノードＮ１の電圧レベル、すなわち出力電圧Ｏｕｔのレベルに応じて、比較信号Ｃｍｐをそのままのレベルで第２ゲート電圧Ｍｃｇとして出力するか、比較信号Ｃｍｐにかかわらず第２ゲート電圧Ｍｃｇをローレベルにラッチして出力するかを切り替える。
　ＮＭＯＳトランジスタであるＮＭＯＳスイッチ２４３は、ＭＣ端子とＧＮＤ２端子の間に挿入される。具体的には、ＮＭＯＳスイッチ２４３のドレインは、ＭＣ端子に接続される。ＮＭＯＳスイッチ２４３のソースは、ＧＮＤ２端子に接続される。すなわち、ＮＭＯＳスイッチ２４３は、ＮＭＯＳトランジスタＭ１のゲートと第２グランドＧＮＤ２（基準電位）との間に挿入される。
　第２ゲート電圧（制御端電圧）Ｍｃｇは、ＮＭＯＳスイッチ２４３のゲート（第２制御端）に印加される。また、ＯＲ回路２４４の第１入力端には第２ゲート電圧Ｍｃｇが入力され、ＯＲ回路２４４の第２入力端には出力電圧Ｏｕｔが入力される。電流供給部２４５は、ＯＲ回路２４４の出力レベルに応じて、基準の電流量の電流をコンパレータ２４１に供給するか、基準よりも増加させた電流量の電流をコンパレータ２４１に供給するかを切り替える。
＜コンパレータおよび電流供給部の構成＞
　図２は、コンパレータ２４１および電流供給部２４５の具体的な回路構成例を示す図である。
　コンパレータ２４１はＰＭＯＳトランジスタ２４１Ａ，２４１Ｂと、カレントミラーＣＭ２４１と、バッファＢＦと、クランパＣＬＰと、分圧抵抗Ｒ２１～Ｒ２４と、を有している。
　ＰＭＯＳトランジスタ２４１Ａのソースは、電流供給部２４５に接続される。ＰＭＯＳトランジスタ２４１Ａのゲートには、第２グランドＧＮＤ２に対して所定電圧（一例として５Ｖ）だけ高い電圧（以下、上側電圧）を分圧抵抗Ｒ２１，Ｒ２２により分圧して得られる所定の基準電圧ＲＥＦが印加される。
　ＰＭＯＳトランジスタ２４１Ｂのソースは、電流供給部２４５に接続される。ＰＭＯＳトランジスタ２４１Ｂのゲートには、第１ゲート電圧Ｇｔ（図１）を分圧抵抗Ｒ２３，Ｒ２４により分圧して得られる分圧電圧ＭｃＤが印加される。
　ＰＭＯＳトランジスタとしてのクランパＣＬＰのソースおよびゲートは、上側電圧の印加端に接続される。クランパＣＬＰのドレインは、ＰＭＯＳトランジスタ２４１Ｂのゲートに接続される。
　カレントミラーＣＭ２４１は、ＮＭＯＳトランジスタＮ１，Ｎ２により構成される。より具体的には、ＮＭＯＳトランジスタＮ１のドレインとＮＭＯＳトランジスタＮ１のゲートは短絡される。ＮＭＯＳトランジスタＮ１のゲートとＮＭＯＳトランジスタＮ２のゲートは接続される。ＮＭＯＳトランジスタＮ１，Ｎ２の各ソースは、第２グランドＧＮＤ２の印加端に接続される。
　ＰＭＯＳトランジスタ２４１Ａのドレインは、ＮＭＯＳトランジスタＮ１のドレインに接続される。ＰＭＯＳトランジスタ２４１ＢのドレインとＮＭＯＳトランジスタＮ２のドレインとが接続されるノードＮ２４１に生じる信号は、バッファＢＦを介して比較信号Ｃｍｐ（図１）として出力される。
　また、電流供給部２４５は、定電流源２４５Ａと、ＰＭＯＳトランジスタ（切替えスイッチ）２４５Ｃと、ＰＭＯＳトランジスタによるカレントミラーＣＭ１と、ＰＭＯＳトランジスタによるカレントミラーＣＭ２と、を有している。
　カレントミラーＣＭ１は、入力側のトランジスタとしてＰＭＯＳトランジスタＰＭ１を有し、定電流源２４５Ａにより生成される入力電流Ｉ１を１倍して出力電流Ｉ２として出力する。
　カレントミラーＣＭ２は、入力側のトランジスタとしてＰＭＯＳトランジスタＰＭ１を有し、入力電流Ｉ１をＸ倍（Ｘ＞１）して出力電流Ｉ３として出力する。ただし、カレントミラーＣＭ２の出力側のＰＭＯＳトランジスタＰＭ２のソースには、ＰＭＯＳトランジスタ２４５Ｃのドレインが接続され、ＰＭＯＳトランジスタ２４５Ｃのソースは、上側電圧の印加端に接続される。ＰＭＯＳトランジスタ２４５Ｃのゲートには、ＯＲ回路２４４の出力信号が印加される。従って、ＯＲ回路２４４の出力がローレベルであることによりＰＭＯＳトランジスタ２４５Ｃがオン状態である場合に、出力電流Ｉ３が生成される。ＯＲ回路２４４の出力がハイレベルであることによりＰＭＯＳトランジスタ２４５Ｃがオフ状態である場合は、出力電流Ｉ３は生成されない。
　出力電流Ｉ２と出力電流Ｉ３とが合成されて供給電流Ｉ４が生成される。ただし、出力電流Ｉ３が生成されない場合は、出力電流Ｉ２がそのまま供給電流Ｉ４となる。供給電流Ｉ４は、ＰＭＯＳトランジスタ２４１Ａ，２４１Ｂに分配されて供給される。
　ここで、基準電圧ＲＥＦと分圧電圧ＭｃＤとに応じて、供給電流Ｉ４のＰＭＯＳトランジスタ２４１Ａ，２４１Ｂに流れる電流への分配が変化する。
　分圧電圧ＭｃＤが基準電圧ＲＥＦよりも低い場合は、ＰＭＯＳトランジスタ２４１ＢにはＰＭＯＳトランジスタ２４１Ａよりも多く電流が流れるので、比較信号Ｃｍｐは、ハイレベルとなる。
　一方、分圧電圧ＭｃＤが基準電圧ＲＥＦよりも高い場合は、ＰＭＯＳトランジスタ２４１ＡにはＰＭＯＳトランジスタ２４１Ｂよりも多く電流が流れるので、比較信号Ｃｍｐは、ローレベルとなる。
　従って、先述した図１に示す構成でコンパレータ２４１が第１ゲート電圧Ｇｔと比較する基準電圧Ｖｒｅｆは、基準電圧ＲＥＦと分圧電圧ＭｃＤを生成するための抵抗分圧比とにより規定される。
　ＯＲ回路２４４の出力によりＰＭＯＳトランジスタ２４５Ｃがオフ状態の場合、出力電流Ｉ３は生成されないので、出力電流Ｉ２に基づいて生成される基準の電流量の供給電流Ｉ４がＰＭＯＳトランジスタ２４１Ａ，２４１Ｂに分配されて供給される。
　一方、ＯＲ回路２４４の出力によりＰＭＯＳトランジスタ２４５Ｃがオン状態の場合、出力電流Ｉ３が生成されるので、出力電流Ｉ２に対してＩ３が合成されて生成される基準よりも増加された電流量の供給電流Ｉ４がＰＭＯＳトランジスタ２４１Ａ，２４１Ｂに分配されて供給される。これにより、コンパレータ２４１の動作スピードが高くなる。
＜ミラークランプ回路の動作＞
　次に、先述した図１の構成および図３に示すタイミングチャートに基づき、ミラークランプ回路２４の動作について述べる。なお、図３において、上段より順に、出力電圧Ｏｕｔ、第１ゲート電圧Ｇｔ、比較信号Ｃｍｐ、第２ゲート電圧Ｍｃｇ、ＯＲ回路２４４の出力であるＯＲ出力Ａ、および電流供給部２４５による供給電流Ｉを示す。なお、供給電流Ｉは、先述した図２に示す構成では、供給電流Ｉ４に相当する。
　図３において、出力電圧Ｏｕｔがハイレベルからローレベルへ切り替わるタイミングｔ１の直前では、第１ゲート電圧Ｇｔはハイレベルであるので、比較信号Ｃｍｐはローレベルである。また、出力電圧Ｏｕｔがハイレベルであると、仮にＮＭＯＳスイッチ２４３がオン状態の場合、ＯＵＴ端子から抵抗Ｒ１、ＭＣ端子を介してＮＭＯＳスイッチ２４３に過電流が流れるので、ＮＭＯＳスイッチ２４３はオフ状態とすることが望ましい。そこで、出力電圧Ｏｕｔがハイレベルの場合、ラッチ部２４２により第２ゲート電圧Ｍｃｇをローレベルにラッチする。また、出力電圧Ｏｕｔがハイレベルのため、ＯＲ出力Ａはハイレベルとなる。これにより、図２におけるＰＭＯＳトランジスタ２４５Ｃがオフ状態であり、供給電流Ｉは基準レベルとなる。
　そして、タイミングｔ１で出力電圧Ｏｕｔがハイレベルからローレベルへ切り替わると、抵抗Ｒ１により第１ゲート電圧Ｇｔは出力電圧Ｏｕｔより緩やかな低下を開始する。また、出力電圧Ｏｕｔがローレベルとなると、ラッチ部２４２は、比較信号Ｃｍｐのレベルをそのまま第２ゲート電圧Ｍｃｇとして出力する。
　よって、出力電圧Ｏｕｔおよび第２ゲート電圧Ｍｃｇともにローレベルとなるので、ＯＲ出力Ａはローレベルとされる。これにより、図２におけるＰＭＯＳトランジスタ２４５Ｃがターンオンされ、供給電流Ｉは基準レベルより増加したレベルとされる。従って、第１ゲート電圧Ｇｔの低下により第１ゲート電圧Ｇｔが基準電圧Ｖｒｅｆに達したことをコンパレータ２４１により検出するための準備として、コンパレータ２４１の動作スピードを事前に高くさせることができる。
　その後、タイミングｔ２で第１ゲート電圧Ｇｔが低下して基準電圧Ｖｒｅｆに達すると、コンパレータ２４１により比較信号      Ｃｍｐはハイレベルとされ、第２ゲート電圧Ｍｃｇもハイレベルに切り替えられる。これにより、ＮＭＯＳスイッチ２４３をターンオンさせ、ＮＭＯＳトランジスタＭ１のＶｇｓをほぼ０Ｖに強制させ、ＮＭＯＳトランジスタＭ１のゲート電圧の持ち上がりを抑制できる。従って、ＮＭＯＳトランジスタＭ１の誤オンを抑制できる。
　また、第２ゲート電圧Ｍｃｇがハイレベルとなるので、ＯＲ出力Ａがハイレベルとされ、供給電流Ｉは基準レベルに低下される。
　タイミングｔ２の後、第１ゲート電圧Ｇｔは低下してローレベルに達する。
　その後、タイミングｔ３で出力電圧Ｏｕｔがローレベルからハイレベルに切り替わると、第１ゲート電圧Ｇｔは緩やかな上昇を開始し、先述したようにラッチ部２４２により第２ゲート電圧Ｍｃｇはローレベルにラッチされる。これにより、ＮＭＯＳスイッチ２４３は、ターンオフされる。また、出力電圧Ｏｕｔがハイレベルであるので、ＯＲ出力Ａがハイレベルとされ、供給電流Ｉは基準レベルとされる。
　その後、タイミングｔ４で第１ゲート電圧Ｇｔが上昇して基準電圧Ｖｒｅｆに達すると、比較信号Ｃｍｐはローレベルに切り替わる。タイミングｔ４の後、第１ゲート電圧Ｇｔは上昇してハイレベルに達する。
　このように、出力電圧Ｏｕｔと第２ゲート電圧Ｍｃｇがともにローレベルとなる限られた期間（タイミングｔ１からｔ２の期間）だけ供給電流Ｉを増加させるので、必要なときにだけコンパレータ２４１の動作スピードを向上させつつ、消費電力を低減させることが可能となる。
＜変形例＞
　図４は、先述した実施形態の変形例に係るミラークランプ回路２４Ｘを含むゲートドライバ１０の構成を示す図である。
　図４に示すミラークランプ回路２４Ｘの構成の先述した実施形態（図１）との相違点は、ミラークランプ回路２４Ｘが遅延回路２４６を有することである。
　より具体的には、遅延回路２４６は、ラッチ部２４２の後段に配置され、ラッチ部２４２から出力される第２ゲート電圧Ｍｃｇを遅延させて遅延後の遅延信号ＤｌｙをＯＲ回路２４４の第１入力端に出力する。
　ここで、図５は、このような変形例に係るミラークランプ回路２４Ｘの動作を示すタイミングチャートである。
　図５に示すタイミングｔ１で出力電圧Ｏｕｔがハイレベルからローレベルに切り替わると、ＯＲ回路２４４のＯＲ出力Ａがハイレベルからローレベルに切り替わり、供給電流Ｉは、基準レベルより増加される。その後、出力電圧Ｏｕｔが低下してタイミングｔ２で基準電圧Ｖｒｅｆに達すると、比較信号Ｃｍｐがハイレベルに切り替わり、第２ゲート電圧Ｍｃｇがハイレベルに切り替わる。これにより、ＮＭＯＳスイッチ２４３は、ターンオンされる。
　その後、タイミングｔ２より遅延時間Ｔｄだけ遅延したタイミングｔ２１で、遅延信号Ｄｌｙはハイレベルに切り替わる。これにより、ＯＲ出力Ａがハイレベルに切り替わり、供給電流Ｉは、基準レベルに低下する。
　ここで、図５に示すように、遅延時間Ｔｄは、第１ゲート電圧Ｇｔが基準電圧Ｖｒｅｆからローレベルに立ち下がるまでの時間Ｔｇｔよりも長く設定される。これにより、第１ゲート電圧Ｇｔが完全にローレベルに切り替わるまでは、供給電流Ｉを変化させず安定させることができる。
＜その他＞
　なお、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およ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、ゲートドライバに利用することができる。
　　　１０　ゲートドライバ
　　　１　１次側回路
　　　１１　第１シュミットトリガ
　　　１２　第２シュミットトリガ
　　　１３　ＡＮＤ回路
　　　１４　パルス発生器
　　　１５　第１ＵＶＬＯ部
　　　２　２次側回路
　　　２１　ロジック部
　　　２２　ＰＭＯＳトランジスタ
　　　２３　ＮＭＯＳトランジスタ
　　　２４　ミラークランプ回路
　　　２４１　コンパレータ
　　　２４２　ラッチ部
　　　２４３　ＮＭＯＳスイッチ
　　　２４４　ＯＲ回路
　　　２４５　電流供給部
　　　２４６　遅延回路
　　　２５　第２ＵＶＬＯ部
　　　２６　ＯＶＰ部
　　　Ｒ１　抵抗
　　　Ｍ１　ＮＭＯＳトランジスタ

Claims (8)

  1. 　出力電圧が一端に印加される抵抗の他端に接続される第１制御端と、基準電位が印加される第１端と、を有するトランジスタの前記第１制御端に接続可能な第１入力端と、基準電圧が印加される第２入力端と、を有するコンパレータと、
    　前記コンパレータから出力される比較信号に基づく制御端電圧が印加される第２制御端を有し、前記第１制御端と前記基準電位との間に挿入されるトランジスタスイッチと、
    　前記制御端電圧に基づく信号と前記出力電圧とが入力されるＯＲ回路と、
    　前記ＯＲ回路の出力に基づき前記コンパレータに供給する電流の電流量を変化させる電流供給部と、
    　を有する、ミラークランプ回路。
  2. 　前記出力電圧がハイレベルの場合に、前記制御端電圧をローレベルにラッチするラッチ部を有する、請求項１に記載のミラークランプ回路。
  3. 　前記制御端電圧を遅延させて遅延後の遅延信号を出力する遅延回路を有し、
    　前記制御端電圧に基づく前記信号は、前記遅延信号である、請求項１または請求項２に記載のミラークランプ回路。
  4. 　前記電流供給部は、
    　第１定電流源と、
    　前記第１定電流源により生成される第１入力電流に基づき第１出力電流を生成する第１カレントミラーと、
    　前記第１入力電流に基づき第２出力電流を生成する第２カレントミラーと、
    　前記第２出力電流が流れる経路に配置されて、前記ＯＲ回路の出力に基づきオンオフを切り替えられる切替えスイッチと、
    を有し、
    　前記切替えスイッチがオン状態の場合、前記第１出力電流と前記第２出力電流とが合成されて生成される電流に基づき前記コンパレータに電流が供給される、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のミラークランプ回路。
  5. 　前記第１カレントミラー、前記第２カレントミラー、および前記切替えスイッチは、ＰＭＯＳトランジスタにより構成される、請求項４に記載のミラークランプ回路。
  6. 　前記トランジスタスイッチは、ＮＭＯＳトランジスタである、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のミラークランプ回路。
  7. 　請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のミラークランプ回路と、
    　前記出力電圧を外部へ出力可能とする出力端子と、
    　前記第１制御端を外部接続可能なミラークランプ端子と、
    　前記基準電位を印加可能な基準電位端子と、
    　を有する、ＩＣパッケージ。
  8. 　入力信号に基づきパルスを生成するパルス発生器と、
    　ロジック部と、
    　前記パルスを前記ロジック部へ伝達する絶縁トランスと、
    　電源電圧と前記基準電位との間で直列に接続されるスイッチ素子により構成され、前記ロジック部による駆動により前記出力電圧を生成するスイッチングアームと、
    　を有する、請求項７に記載のＩＣパッケージ。
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