CN117280614A - 电桥电路的驱动电路、使用了它的电机驱动装置、电子设备 - Google Patents

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Abstract

高侧驱动器电路(220)的输出节点与高侧晶体管(MH)的栅极连接。高侧驱动器电路(220)能够以第1模式进行动作，该第1模式在高侧控制信号(HGCTL)从截止电平转变为导通电平后，在第1期间内输出第1电流量的驱动电流(IHG_ON)，在第1期间之后的第2期间之间，输出比第1电流量更少的第2电流量的驱动电流。

Description

电桥电路的驱动电路、使用了它的电机驱动装置、电子设备
技术领域
本公开涉及一种电桥电路的驱动电路。
背景技术
在电机驱动器电路或DC/DC转换器、电力转换装置等中，使用了功率晶体管的半桥电路、H桥电路、三相电桥电路(以下，统称为电桥电路)被较多地使用。
图1是电桥电路10的电路图。电桥电路10包括上臂12及下臂14，该上臂12及下臂14被串联地设置在电源端子与接地端子之间。上臂12包含被并联地连接的高侧晶体管MH及续流二极管Di。下臂14包含被并联地连接的低侧晶体管ML及续流二极管Di。在电桥电路10的输出端子，连接有作为负载的电感器(线圈)L1。
电桥电路10能够取得高侧晶体管MH与低侧晶体管ML这两者截止的状态(高阻抗状态)高侧晶体管MH导通且低侧晶体管ML截止的状态(高输出状态)/>以及高侧晶体管MH截止且低侧晶体管ML导通的状态/>(低输出状态)。针对各状态/>分别存在从电桥电路10流出电流IOUT的(在图中，向右流动)电流拉状态、以及电桥电路10吸入电流IOUT的电流灌状态(在图中，向左流动)。
[现有技术文献]
[专利文献]
专利文献1:日本特开2018-82575号公报
发明内容
[发明要解决的课题]
本发明人针对图1的电桥电路进行了研究，结果认识到以下问题。
在电流拉状态下，考虑从高阻抗状态向高输出状态/>的转变。在状态/>下，输出电流IOUT经由下臂14的续流二极管Di被供给到负载(电流源极)。状态/>中的输出电压VOUT为－Vf。Vf为续流二极管Di的正向电压。
在状态下，电桥电路10的输出电流IOUT流过高侧晶体管MH。此外，在下臂14的续流二极管Di中，反向恢复电流Irc从阴极向阳极流过。因此，在高侧晶体管MH中，输出电流IOUT与反向恢复电流Irc这两者会流过。该状态等价于流过贯通电流。当贯通电流流动时，电桥电路10的输出电压VOUT会变得不稳定，会发生振铃(ringing)。振铃会成为不需要的辐射的原因，因此并不希望发生。
本公开鉴于上述问题而完成，其一个方案的例示性目的之一在于提供一种可抑制因续流二极管的反向恢复电流导致的贯通电流或振铃的驱动电路。
[用于解决技术课题的技术方案]
本公开的一个方案涉及一种电桥电路的驱动电路。电桥电路具有：上臂，其包含比并联地连接在电源线与输出线之间的高侧晶体管及续流二极管；以及下臂，其包含被并联地连接在输出线与接地线之间的低侧晶体管及续流二极管。驱动电路包含高侧驱动器电路，该高侧驱动器电路具有与高侧晶体管的栅极连接的输出节点，并能够以第1模式进行动作，该第1模式在高侧控制信号从截止电平转变为导通电平后，在第1期间内输出第1电流量的驱动电流，在第1期间之后的第2期间内输出比第1电流量更少的第2电流量的驱动电流。
本公开的另一方案还涉及一种电桥电路的驱动电路。驱动电路还包括低侧驱动器电路，该低侧驱动器电路具有与低侧晶体管的栅极连接的输出节点，并能够以第1模式进行动作，该第1模式在低侧控制信号从截止电平转变为导通电平后，在第4期间内输出第4电流量的驱动电流，在第4期间之后的第5期间内输出比第4电流量少的第5电流量的驱动电流。
本公开的另一方案还涉及一种电桥电路的驱动电路。驱动电路包括高侧驱动器电路，给高侧驱动器电路具有与高侧晶体管的栅极连接的输出节点，并能够对供给到高侧晶体管的栅极的驱动电流的波形不同的第1模式与第2模式进行切换。
本公开的另一方案还涉及一种电桥电路的驱动电路。驱动电路包括低侧驱动器电路，该低侧驱动器电路具有与低侧晶体管的栅极连接的输出节点，并能够对供给到低侧晶体管的栅极的驱动电流的波形不同的第1模式与第2模式进行切换。
另外，将以上构成要素任意地组合的结果、以及将本公开的构成要素或表达方式在方法、装置、系统等之间相互置换后的结果，作为本发明的方案也是有效的。
发明效果
根据本公开的一个方案，能够抑制因续流二极管的反向恢复电流导致的贯通电流。
附图说明
图1是电桥电路的电路图。
图2是实施方式的开关电路的电路图。
图3是图2的开关电路的拉出上升中的波形图(仿真结果)。
图4是对比技术中的波形图(仿真结果)。
图5是图2的开关电路的拉出上升中的波形图(仿真结果)。
图6是表示驱动电路的高侧驱动器电路的周边的构成例的电路图。
图7是表示驱动电路的低侧驱动器电路的周边的构成例的电路图。
图8是具备实施方式的开关电路的电机驱动装置的电路图。
具体实施方式
(实施方式的概要)
以下，对本公开的几个例示性的实施方式的概要进行说明。该概要作为后述的详细说明的前置，以实施方式的基本理解为目的，将一个或多个实施方式中的几个概念简化并对其进行说明，并不会限定发明或公开的广度。方便起见，“一个实施方式”有时用作指代本说明书所公开的一个实施方式(实施例或变形例)或多个实施方式(实施例或变形例)。
该概要并非可考虑到的所有实施方式的总括性的概要，也不意在确定所有实施方式的重要的要素，或是划定一部分或所有方案的范围。其唯一的目的是：作为在后面提示的更详细的说明的前置，以将1个或多个实施方式的几个概念简化的形式进行提示。
一个实施方式的驱动电路对电桥电路进行驱动。驱动电路对电桥电路进行驱动，该电桥电路具有：上臂，其包含被并联地连接在电源线与输出线之间的高侧晶体管及续流二极管；以及下臂，其包含被并联地连接在输出线与接地线之间的低侧晶体管及续流二极管。驱动电路包含高侧驱动器电路，该高侧驱动器电路具有与高侧晶体管的栅极连接的输出节点，并能够以第1模式进行动作，该第1模式在高侧控制信号从截止电平转变为导通电平后的第1期间内，输出第1电流量的驱动电流，在第1期间之后的第2期间内，输出比第1电流量少的第2电流量的驱动电流。
根据该构成，将到高侧晶体管刚导通之前作为第1期间，向高侧晶体管的栅极供给第1电流量的驱动电流，使栅极电压上升。然后，在高侧晶体管导通后，且反向恢复电流可流过下臂的续流二极管的第2期间内，一边通过使供给到高侧晶体管的栅极的驱动电流减小来将高侧晶体管的导通电阻保持得较大，一边缓慢地使其导通。由此，能够抑制因下臂的续流二极管的反向恢复电流导致的贯通电流或振铃。
也可以是，在一个实施方式中，驱动电路还包括第1传感器，该第1传感器将高侧晶体管的栅极源极间电压与第1阈值电压进行比较。也可以是，高侧驱动电路在第1期间中，响应于第1传感器的输出变化而转移到第2期间。通过对高侧晶体管的栅极源极间电压进行监测，能够与从高侧晶体管截止状态转变到导通状态联动地，使驱动电流的大小变化。第1阈值电压既可以与MOSFET的栅极阈值相等，也可以比其更高，还可以比其更低。
也可以是，在一个实施方式中，第1传感器被共用作高侧截止传感器，该高侧截止传感器对高侧晶体管截止进行检测。由此，能够在高侧晶体管成为导通状态前，使驱动电流减少。此外，能够抑制电路面积的増加。
也可以是，在一个实施方式中，高侧驱动器电路在第2期间之后的第3期间内，输出第3电流量的驱动电流，该第3电流量比第2电流量更多。在下臂的续流二极管的反向恢复特性的影响变小后，通过使高侧驱动器电路的输出电流増加，能够在短时间内使高侧晶体管的导通电阻变小，并能够改善电桥电路的效率。
也可以是，在一个实施方式中，驱动电路还包括第2传感器，该第2传感器将输出线的输出电压与上侧阈值电压进行比较。也可以是，高侧驱动器电路在第2期间中，响应于第2传感器的输出变化而转移到第3期间。通过对输出电压进行监测，能够对下臂的续流二极管的反向恢复特性的影响变小的情况进行检测。
也可以是，在一个实施方式中，在从高侧晶体管及低侧晶体管截止，介由下臂的续流二极管拉出了电流的状态起，使高侧晶体管变为导通的情况下，高侧驱动器电路以第1模式来动作。
也可以是，在一个实施方式中，高侧驱动器电路包含第1开关，该第1开关被连结在高侧晶体管的栅极源极间，在电桥电路的状态转变完成后变为接通。通过接通第1开关，能够使高侧晶体管固定在导通状态。
也可以是，在一个实施方式中，除了第1模式以外，高侧驱动器电路也能够以第2模式进行动作。高侧驱动器电路在第2模式下，在由高侧控制信号从截止电平转变为导通电平起，到电桥电路的状态转变完成为止的期间，输出比第2电流量更多的恒定量的驱动电流。在将电流未流过下臂的续流二极管的状态作为初始状态的转变中，没有反向恢复电流的影响。在该情况下，通过选择驱动能力较高的第2模式而非第1模式，能够在短时间内使高侧晶体管的导通电阻降低，并改善效率。
也可以是，在一个实施方式中，从高侧晶体管截止、低侧晶体管导通、介由低侧晶体管拉出了电流的状态起，使高侧晶体管变为导通的情况下，高侧驱动器电路以第2模式进行动作。
一个实施方式的驱动电路还包括低侧驱动器电路，该低侧驱动器电路具有与低侧晶体管的栅极连接的输出节点，并能够以第1模式进行动作，该第1模式在低侧控制信号从截止电平转变为导通电平后，在第4期间内，输出第4电流量的驱动电流，在第4期间之后的第5期间内，输出比第4电流量更少的第5电流量的驱动电流。
根据该构成，将到低侧晶体管刚导通之前作为第4期间，向低侧晶体管的栅极供给第4电流量的驱动电流，使栅极电压上升。然后，在低侧晶体管导通后，且反向恢复电流可流过下臂的续流二极管的第5期间内，一边通过使供给到低侧晶体管的栅极的驱动电流减小来将低侧晶体管的导通电阻保持得较大，一边缓慢地使其导通。由此，能够抑制因上臂的续流二极管的反向恢复电流导致的贯通电流或振铃。
也可以是，在一个实施方式中，驱动电路还包括第3传感器，该第3传感器将低侧晶体管的栅极源极间电压与第3阈值电压进行比较。也可以是，低侧驱动器电路在第4期间中，响应于第3传感器的输出变化，转移到第5期间。通过对低侧晶体管的栅极源极间电压进行监测，能够与从低侧晶体管截止状态转变到导通状态联动地，使驱动电流的大小变化。第2阈值电压既可以与MOSFET的栅极阈值相等，也可以比其更高，还可以比其更低。
也可以是，在一个实施方式中，第3传感器被共用作低侧截止传感器，该低侧截止传感器对低侧晶体管截止进行检测。由此，能够在低侧晶体管成为导通状态前，使驱动电流减少。此外，能够抑制电路面积的増加。
也可以是，在一个实施方式中，低侧驱动器电路在第5期间之后的第6期间内，输出第6电流量的驱动电流，该第6电流量比第5电流量多。在上臂的续流二极管的反向恢复特性的影响变小后，通过使低侧驱动器电路的输出电流増加，能够在短时间内使低侧晶体管的导通电阻变小，并能够改善电桥电路的效率。
也可以是，在一个实施方式中，驱动电路还包括第4传感器，该第4传感器将输出线的输出电压与下侧阈值电压进行比较。也可以是，低侧驱动器电路在第5期间中，响应于第4传感器的输出变化而转移到第6期间。通过对输出电压进行监测，能够对上臂的续流二极管的反向恢复特性的影响变小的情况进行检测。
也可以是，在一个实施方式中，在从高侧晶体管及低侧晶体管截止，介由上臂的续流二极管灌入了电流的状态起，使低侧晶体管变为导通的情况下，低侧驱动器电路以第1模式来动作。
也可以是，在一个实施方式中，低侧驱动器电路包含第2开关，该第2开关被连结在低侧晶体管的栅极源极间，在电桥电路的状态转变完成后变为接通。通过接通第1开关，能够使低侧晶体管固定在导通状态。
也可以是，在一个实施方式中，除了第1模式以外，低侧驱动器电路也能够以第2模式进行动作。低侧驱动器电路在第2模式下，在由低侧控制信号从截止电平转变为导通电平起，到电桥电路的状态转变完成为止的期间，输出比第5电流量更多的恒定量的驱动电流。在以电流未流过上臂的续流二极管的状态为初始状态的转变中，没有反向恢复电流的影响。在该情况下，通过选择驱动能力较高的第2模式而非第1模式，能够在短时间内使低侧晶体管的导通电阻降低，并改善效率。
也可以是，在一个实施方式中，在从高侧晶体管导通，低侧晶体管截止，介由高侧晶体管拉出了电流的状态起，使低侧晶体管变为导通的情况下，低侧驱动器电路以第2模式进行动作。
(实施方式)
以下，参照附图，针对优选的实施方式进行说明。对于各附图所示的相同或等同的构成要素、构件、以及处理，标注相同的附图标记，并适当省略重复的说明。此外，实施方式并不对发明进行限定，仅为例示，实施方式所记述的一切特征或其组合并非都是发明的实质性内容。
在本说明书中，所谓“构件A与构件B连接的状态”，除包含构件A与构件B物理性地直接连接的情况之外，还包含构件A与构件B介由不对其电连接状态产生实质影响，或者不会损害其结合所起到的功能或效果的其它构件间接地连接的情况。
同样，所谓“构件C被设置在构件A与构件B之间的状态”，除包含构件A与构件C，或者构件B与构件C直接连接的情况之外，还包含介由不对其电连接状态产生实质影响，或者不会损害通过其结合而起到的功能或效果的其它构件间接地连接的情况。
图2是实施方式的开关电路100的电路图。开关电路100包括电桥电路110及驱动电路200。在此，仅示出开关电路100的一相的构成，但开关电路100既可以为三相，也可以为H桥电路。
电桥电路110包含：上臂112，其被设置在电源线(输入线)102与输出端子(输出线)104之间；以及下臂114，其被设置在输出线104与接地线106之间。上臂112包含被并联地连接的高侧晶体管MH和续流二极管(回流二极管)Di。下臂114包含被并联地连接的低侧晶体管ML和续流二极管Di。在本实施方式中，高侧晶体管MH及低侧晶体管ML为N沟道MOSFET，各体二极管兼作续流二极管Di。
驱动电路200对电桥电路110的上臂112及下臂114进行控制。驱动电路200对上臂112及下臂114两者截止的高阻抗状态上臂112导通且下臂114截止的高输出状态/>以及上臂112截止且下臂114导通的低输出状态/>这三个状态进行切换。针对输出电流IOUT，将从电桥电路110的输出线104向作为负载的电感器L1流动的方向取为正，将其相反方向取为负。针对3个状态/>分别存在输出电流IOUT为正(电流拉出)的状态/>以及输出电流IOUT为负(电流灌入)的状态/>
驱动电路200包括控制电路210、高侧驱动器电路220、低侧驱动器电路260，为被集成于一个半导体基板的功能IC。控制电路210根据电桥电路110的负载的状态，对状态进行选择，生成与各状态/>相应的控制信号HGCTL及LGCTL。在状态/>中，高侧控制信号HGCTL、低侧控制信号LGCTL两者都为截止电平(例如为低)。在状态/>中，高侧控制信号HGCTL为导通电平(例如为高)，低侧控制信号LGCTL为截止电平。在状态/>中，高侧控制信号HGCTL为截止电平，低侧控制信号LGCTL为导通电平。
高侧驱动器电路220在输入节点IN接收高侧控制信号HGCTL，输出节点OUT与高侧晶体管MH的栅极连接。高侧驱动器电路220在高侧控制信号HGCTL从截止电平转变为导通电平时，向高侧晶体管MH的栅极供给驱动电流IHG_ON，使高侧晶体管MH的栅极源极间电压VGS上升，使高侧晶体管MH导通。此外，高侧驱动器电路220在高侧控制信号HGCTL从导通电平转变为截止电平时，从高侧晶体管MH的栅极抽出驱动电流IHG_OFF，使栅极源极间电压VGS降低，并使高侧晶体管MH截止。
高侧驱动器电路220能够在高侧晶体管MH导通时，选择多个动作模式，将其中之一称为第1模式。在第1模式下，高侧驱动器电路220根据电桥电路110的状态，使驱动电流IHG_ON多阶段地变化，该驱动电流IHG_ON供给到高侧晶体管MH的栅极。
高侧驱动器电路220在第1模式下，在高侧控制信号HGCTL从截止电平转变为导通电平后的第1期间T1内，输出第1电流量I1的驱动电流IHG_ON，在第1期间T1之后的第2期间T2内，输出比第1电流量I1更少的第2电流量I2的驱动电流IHG_ON。然后，在第2期间T2之后的第3期间T3中，输出比第2电流量I2更多的第3电流量I3的驱动电流IHG_ON。第3电流量I3既可以比第1电流量I1更少，也可以与第1电流量I1相等，还可以比第1电流量I1更多。
除了第1模式以外，高侧驱动器电路220还被构成为能够以第2模式来动作。在第2模式下，高侧驱动器电路220所生成的驱动电流IHG_ON的波形与第1模式的波形不同。具体而言，在第2模式下，驱动电流IHG_ON在由高侧控制信号HGCTL从截止电平转变为导通电平起，到电桥电路110的状态转变完成的期间，为比第2电流量I2更多的恒定量Ic。恒定量Ic也可以比第1电流量I1～第3电流量I3中的任意一者更多。
低侧驱动器电路260在输入节点IN接收低侧控制信号LGCTL，输出节点OUT与低侧晶体管ML的栅极连接。低侧驱动器电路260在低侧控制信号LGCTL从截止电平(例如为低)转变为导通电平(高)时，向低侧晶体管ML的栅极供给驱动电流ILG_ON，使低侧晶体管ML的栅极源极间电压VGS上升，并使低侧晶体管ML导通。此外，低侧驱动器电路260在低侧控制信号LGCTL从导通电平转变为截止电平时，从低侧晶体管ML的栅极抽出驱动电流ILG_OFF，使栅极源极间电压VGS降低，并使低侧晶体管ML截止。
与高侧驱动器电路220相同，低侧驱动器电路260被构成为能够对第1模式与第2模式进行切换。
在第1模式下，低侧驱动器电路260根据电桥电路110的状态，使驱动电流ILG_ON多阶段地变化，该驱动电流ILG_ON供给到低侧晶体管ML的栅极。
低侧驱动器电路260在第1模式下，在低侧控制信号LGCTL从截止电平转变为导通电平后的第4期间T4内，输出第4电流量I4的驱动电流ILG_ON，在第4期间T4之后的第5期间T5内，输出比第4电流量I4更少的第5电流量I5的驱动电流ILG_ON。然后，在第5期间T5之后的第6期间T6中，输出比第5电流量I5更多的第6电流量I6的驱动电流ILG_ON。第6电流量I6既可以比第4电流量I4更少，也可以与第4电流量I4相等，还可以比第4电流量I4更多。
在第2模式下，低侧驱动器电路260所生成的驱动电流ILG_ON的波形与第1模式的波形不同。具体而言，在第2模式下，驱动电流ILG_ON在由低侧控制信号LGCTL从截止电平转变为导通电平起，到电桥电路110的状态转变完成为止的期间，为比第5电流量I5更多的恒定量Id。恒定量Id也可以比第4电流量I4～第6电流量I6中的任意一者更多。
以上为开关电路100的构成。接着，对其动作进行说明。
首先，对高侧驱动器电路220的动作进行说明。高侧驱动器电路220在可产生下臂114的续流二极管的反向恢复电流的状况下，以第1模式动作，在不会产生下臂114的续流二极管的反向恢复电流的状况下，以第2模式动作。
具体而言，高侧驱动器电路220从状态起，在使高侧晶体管MH变为导通的状况(拉出上升：source rise)下，以第1模式动作，该状态/>中，高侧晶体管MH及低侧晶体管ML截止，介由下臂114的续流二极管Di拉出了电流IOUT。
此外，高侧驱动器电路220在从高侧晶体管MH截止，低侧晶体管ML导通，介由低侧晶体管ML灌入了电流IOUT的状态起，在使高侧晶体管MH变为导通的状况(灌入上升)下，以第2模式动作。
图3是图2的开关电路100的拉出上升中的波形图(仿真结果)。在图3中，示出了流过下臂114的电流ILO、作为高侧驱动器电路220的输出的驱动电流IHG_ON、输出电压VOUT、高侧晶体管MH的栅极电压VHG、高侧晶体管MH的栅极源极间电压VGS、以及低侧晶体管ML的栅极电压VLG。
在时刻t0之前，低侧控制信号LGCTL为导通电平(高)，低侧晶体管ML的栅极电压VLG成为了“高”(例如12V)，低侧晶体管ML导通。
此时的流过下臂114的电流ILO为负。负的电流ILO表示从接地线106介由下臂114向输出线104拉出了输出电流IOUT的状态。
在时刻t0，低侧控制信号LGCTL成为截止电平(低)。低侧驱动器电路260生成驱动电流IHG_OFF(在图3中未图示)，并使低侧晶体管ML的栅极电压VLG降低。
在时刻t1，当栅极电压VLG变得比MOSFET的阈值电压VGS(th)更低时，低侧晶体管ML成为截止状态。在t1以后，高侧晶体管MH和低侧晶体管ML会成为两者截止的高阻抗状态
在时刻t2，高侧控制信号HGCTL转变为导通电平(高)。此时，负的下臂电流ILO流过下臂114的续流二极管Di。因此，存在产生反向恢复电流的可能。在该状况下，高侧驱动器电路220以第1模式动作。
具体而言，在t2～t3的第1期间T1内，高侧驱动器电路220输出第1电流量I1的驱动电流IHG_ON。由此，高侧晶体管MH的栅极源极间电压VGS(＝VHG－VOUT)以第1斜率(第1转换速率)上升下去。
在t3～t4的第2期间T2内，高侧驱动器电路220使驱动电流IHG_ON减少到第2电流量I2。由此，高侧晶体管MH的栅极源极间电压VGS的斜率会变得非常小。由此，高侧晶体管MH的导通电阻会缓慢地降低下去。此时的较大的高侧晶体管MH的导通电阻会成为反向恢复电流的制动器。
在时刻tp，反向恢复电流的峰值产生。优选的是，第2期间T2的末端t4位于比反向恢复电流的峰值的时刻tp靠后处。在t4～t5的第3期间T3内，高侧驱动器电路220使驱动电流IHG_ON从第2电流量I2增大到第3电流量I3。由此，高侧驱动器电路220的驱动能力会増大，高侧晶体管MH的变为导通会加速。由此，高侧晶体管MH的导通电阻会变小，高侧晶体管MH会完全成为导通状态，输出电压VOUT会增大到高电平电压(例如VIN＝24V)，转变完成。在转变完成后(t5～)，高电平电压(例如12V)会被直接施加到高侧晶体管MH的栅极，栅极源极间电压VGS被固定为高电平电压。
以上是开关电路100的动作。根据该开关电路100，能够防止反向恢复电流所导致的贯通动作。由此，如图3所示，在输出电压VOUT中不会发生振铃。
通过与对比技术的对比，开关电路100的优点会变得明确。在对比技术中，在拉出上升中，高侧驱动器电路220像第2模式那样，进行恒流输出。
图4是对比技术中的波形图(仿真结果)。在对比技术中，高侧驱动器电路220将恒定量的电流Ia供给到高侧晶体管MH的栅极。在该情况下，输出电流IOUT因低侧晶体管ML的续流二极管的反向恢复电流而较大地跳变，其峰值电流上升到13A左右。此外，在输出电压VOUT中，也发生了较大的振铃。
与此相比，在本实施方式中，在灌入上升中，使其以第1模式动作，由此能够将流过下臂114的电流ILO的峰值，即输出电流IOUT的峰值从图4的13A抑制到图3的4.5A。此外，输出电压VOUT的振铃也被抑制。
在将电流未流过下臂的续流二极管的状态作为初始状态的转变中，没有反向恢复电流的影响。在该情况下，通过选择驱动能力较高的第2模式而非第1模式，高侧驱动器电路220能够在短时间内使高侧晶体管MH的导通电阻降低，并能够改善效率。
图5是图2的开关电路100的拉出上升中的波形图(仿真结果)。在图5中，第3期间T3中的驱动电流IHG_ON的电流量I3比第2期间T2中的电流量I2更少。
在减少了第3期间T3中的电流量I3的情况下，效率会恶化，但已能够抑制振铃了。即，能够根据第3期间T3中的电流量I3来调整输出电压VOUT的波形。另外，在设为I3＝I2的情况下，与两阶段地进行控制是等价的。反过来说，在图3的控制中，通过将第3期间T3中的驱动电流IHG_ON设为比第2电流量I2更多的第3电流量I3，能够在短时间内使高侧晶体管MH的导通电阻变小，并能够改善电桥电路110的效率。
接着，对低侧驱动器电路260的动作进行说明。
低侧驱动器电路260在可能产生上臂112的续流二极管的反向恢复电流的状况下，以第1模式动作，在不会产生上臂112的续流二极管的反向恢复电流的状况下，以第2模式动作。
具体而言，低侧驱动器电路260在从状态起使低侧晶体管ML变为导通的状况(灌入下降)下，以第1模式动作，该状态/>中，高侧晶体管MH及低侧晶体管ML截止，且介由上臂112的续流二极管Di灌入了电流IOUT。
此外，低侧驱动器电路260在从高侧晶体管MH导通，低侧晶体管ML截止，介由高侧晶体管MH拉出了电流IOUT的状态起，使低侧晶体管ML变为导通的状况(拉出下降)下，以第2模式动作。
接着，对高侧驱动器电路220及低侧驱动器电路260的构成例进行说明。
图6是表示驱动电路200的高侧驱动器电路220的周边的构成例的电路图。
驱动电路200包括第1传感器202、第2传感器204。第1传感器202将高侧晶体管MH的栅极源极间电压VGS与第1阈值电压VTH1进行比较。第1阈值电压VTH1可以基于MOSFET的阈值电压VGS(th)来确定。
在驱动电路200中，多设置有高侧截止传感器，该高侧截止传感器对高侧晶体管MH的截止进行检测。高侧截止传感器的输出被控制电路210(在图6中未图示)参照。控制电路210对高侧截止传感器的输出进行监测，并在高侧晶体管MH可靠地截止后，使低侧控制信号LGCTL转变为导通电平。由此，能够防止高侧晶体管MH与低侧晶体管ML的同时导通，贯通电流被防止。
在驱动电路200包括高侧截止传感器的情况下，第1传感器202能够与高侧截止传感器共用。由此，能够削减电路面积。
在第1期间T1中，当第1传感器202的输出变化时，即，高侧晶体管MH的栅极源极间电压VGS超过第1阈值电压VTH1时，高侧驱动器电路220转移到第2期间T2。在将第1阈值电压VTH1设定得比MOSFET的阈值电压VGS(th)低的情况下，能够在高侧晶体管MH变为导通之前，使高侧驱动器电路220转移到第2期间T2。在响应延迟较大的情况下，高侧驱动器电路220与变为导通同时或比其略晚地转移到第2期间T2。
通过对高侧晶体管MH的栅极源极间电压VGS进行监测，能够与高侧晶体管MH从截止状态转变为导通状态联动地，使驱动电流IHG_ON的大小变化。
第2传感器204将输出线104的输出电压VOUT与上侧阈值电压VTHH进行比较。高侧驱动器电路220在第2期间T2中，响应于第2传感器204的输出变化而转移到第3期间T3。通过对输出电压VOUT进行监测，能够对下臂114的续流二极管Di的反向恢复特性的影响变小的情况进行检测。
出于检知输出电压VOUT的从低向高的转变完成的目的，或是其他目的，在驱动电路200中，有时会设置有传感器(电压监测电路)，该传感器(电压监测电路)将输出电压VOUT与比输入电压VIN低预定电压范围的阈值电压进行比较。在该情况下，通过将电压监测电路与第2传感器204兼用，能够抑制电路面积的増大。
接着，对高侧驱动器电路220的具体的构成例进行说明。高侧驱动器电路220包含逻辑电路222、电流源224、226、以及开关SW1、SW2。
与高侧晶体管MH的变为导通相关联地，设置有第1电流源224和第1开关SW1。第1电流源224为可变电流源，其输出电流IHG_ON能够多阶段(I1、I2、I3、Ic)地进行控制。第1电流源224的构成不被特别地限定，也可以包含能够对导通、截止进行切换的多个电流源。或者，也可以是，第1电流源224为电流DAC(D/A转换器)。第1开关SW1被设置在高侧晶体管MH的栅极与供给高电平电压VH(＞VIN)的电源线201之间。
与高侧晶体管MH的变为截止相关联地，设置有第2电流源226和第2开关SW2。第2电流源226为恒流源或可变电流源，输出电流IHG_OFF。第2开关SW2被设置在高侧晶体管MH的栅极源极间。
逻辑电路222基于高侧控制信号HGCTL、模式控制信号MODE及第1传感器202的输出及第2传感器204的输出，对电流源224、226、开关SW1、SW2进行控制。逻辑电路222在高侧控制信号HGCTL为导通电平时，使第1电流源224及第1开关SW1动作，使高侧晶体管MH变为导通。此外，逻辑电路222在高侧控制信号HGCTL为截止电平时，使第2电流源226及第2开关SW2动作，使高侧晶体管MH变为截止。
模式控制信号MODE由控制电路(在图6中未图示)来生成。逻辑电路222在第1模式下，根据第1传感器202及第2传感器204的输出，第1期间T1、第2期间T2、第3期间T3地依次转变下去，对电流源224的电流量进行控制。在电桥电路110的转变完成后，逻辑电路222使第1开关SW1导通，并将高侧晶体管MH的栅极以高电压VH来固定。
另外，也可以使图2的控制电路210具有逻辑电路222的功能。
图7是表示驱动电路200的低侧驱动器电路260的周边的构成例的电路图。驱动电路200包括第3传感器206、第4传感器208。第3传感器206将低侧晶体管ML的栅极源极间电压VGS与第2阈值电压VTH2进行比较。第2阈值电压VTH2可以基于MOSFET的阈值电压VGS(th)来确定。
在驱动电路200中，多设置有低侧截止传感器，该低侧截止传感器对低侧晶体管ML截止进行检测。低侧截止传感器的输出被控制电路210参照。控制电路210对低侧截止传感器的输出进行监测，并在低侧晶体管ML可靠地截止后，使高侧控制信号HGCTL转变为导通电平。由此，能够防止高侧晶体管MH与低侧晶体管ML的同时导通，贯通电流被防止。
在驱动电路200包括低侧截止传感器的情况下，第3传感器206能够与低侧截止传感器共用。由此，能够削减电路面积。
低侧驱动器电路260在第4期间T4中，在第3传感器206的输出变化时，即，低侧晶体管ML的栅极源极间电压VGS超过第2阈值电压VTH2时，转移到第5期间T5。在将第2阈值电压VTH2确定得比MOSFET的阈值电压VGS(th)低的情况下，能够在低侧晶体管ML变为导通之前，使低侧驱动器电路260转移到第5期间T5。在响应延迟较大的情况下，低侧驱动器电路260与变为导通同时或比其略晚地，转移到第5期间T5。
通过对低侧晶体管ML的栅极源极间电压VGS进行监测，能够与低侧晶体管ML从截止状态转变为导通状态联动地，使驱动电流ILG_ON的大小变化。
第4传感器208将输出线104的输出电压VOUT与下侧阈值电压VTHL进行比较。低侧驱动器电路260在第5期间T5中，响应于第4传感器208的输出变化而转移到第6期间T6。通过对输出电压VOUT进行监测，能够对上臂112的续流二极管Di的反向恢复特性的影响变小的情况进行检测。
出于检知输出电压VOUT的从低向高的转变完成的目的，或是其他目的，在驱动电路200，多设置有传感器(电压监测电路)，该传感器(电压监测电路)将输出电压VOUT与比接地电压(0V)高预定电压范围的阈值电压进行比较。在该情况下，通过将电压监测电路与第4传感器208兼用，能够抑制电路面积的増大。
低侧驱动器电路260包含逻辑电路262、电流源264、266、以及开关SW3、SW4。
与低侧晶体管ML的变为导通相关联地，设置有第3电流源264和第3开关SW3。第3电流源264为可变电流源，其输出电流ILG_ON能够多阶段地(I4、I5、I6、Id)进行控制。第3电流源264的构成不被特别地限定，也可以包含能够对导通、截止进行切换的多个电流源。或者也可以是，第3电流源264为电流DAC(D/A转换器)。第3开关SW3被设置在低侧晶体管ML的栅极与供给电源电压VDD的电源线203之间。
与低侧晶体管ML的截止相关联地，设置有第4电流源266和第4开关SW4。第4电流源246为恒流源或可变电流源，输出电流ILG_OFF。第4开关SW4被设置在低侧晶体管ML的栅极源极间。
逻辑电路262基于低侧控制信号LGCTL、模式控制信号MODE及第3传感器206的输出及第4传感器208的输出，对电流源264、266、开关SW3、SW4进行控制。逻辑电路262在低侧控制信号LGCTL为导通电平时，使第3电流源264及第3开关SW3动作，使低侧晶体管ML导通。此外，逻辑电路262在低侧控制信号LGCTL为截止电平时，使第4电流源266及第4开关SW4动作，使低侧晶体管ML截止。
模式控制信号MODE由控制电路210(在图6中未图示)来生成。逻辑电路262在第1模式下，根据第3传感器206及第4传感器208的输出，第4期间T4、第5期间T5、第6期间T6地依次转变下去，对电流源264的电流量进行控制。在电桥电路110的转变完成后，逻辑电路262使第3开关SW3变为导通，并将低侧晶体管ML的栅极以电源电压VDD来固定。
接着，对开关电路100的用途进行说明。开关电路100能够良好地用于电机的驱动电路。
图8是具备实施方式的开关电路100的电机驱动装置300的电路图。电机驱动装置300对作为负载的三相电机302进行驱动，并对旋转状态进行控制。
电机驱动装置300包括电桥电路110及驱动电路200。电桥电路110为三相逆变器，具有U相、V相、W相的支脚(leg)，各相的支脚具有上臂及下臂。
驱动电路200包括控制电路210及高侧驱动器电路220U～220W、以及低侧驱动器电路260U～260W。控制电路210基于作为负载的三相电机302的状态，生成控制信号，该控制信号表示构成电桥电路110的6个臂的状态。
高侧驱动器电路220U～220W由上述高侧驱动器电路220的架构构成。此外，低侧驱动器电路260U～260W由上述低侧驱动器电路260的架构构成。
在此，以三相电机作为例子，但也可以为单相电机。在该情况下，电桥电路110成为H桥电路。
接着，对电机驱动装置300的用途进行说明。电机驱动装置300能够利用于硬盘的主轴电机的控制、以及摄像设备的镜头驱动用电机的控制。或者，能够用于打印机的头的驱动用电机，或者，能够用于送纸用电机的驱动。或者，电机驱动装置300能够利用于电动车或混合动力汽车等的电机的驱动。
本领域技术人员应理解的是，实施方式仅为例示，在它们的各构成要素或各处理过程的组合中能够存在各种变形例，且那样的变形例也在本公开或本发明的范围之内。以下，针对这样的变形例进行说明。
(变形例1)
在实施方式中，电桥电路110由分立部件构成，但不限于此，也可以是，电桥电路110被集成于驱动电路200。
(变形例2)
也可以是，上臂112及下臂114由IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极晶体管)构成。
(变形例2)
在实施方式中，使得高侧驱动器电路220与低侧驱动器电路260这两者能够选择多个模式，但也可以是，仅将它们中的一者构成为可进行模式控制。
(变形例3)
开关电路100的用途不被限定于电机驱动装置300。例如，开关电路100能够良好地利用于开关调节器(DC/DC转换器)、各种电力转换装置(逆变器或转换器)，放电灯的点亮用逆变器、数字音频放大器等。因此，开关电路100能够用于包含电子设备或家电产品的民用设备、汽车或车载部件、工业车辆或工业机械。
用具体的用语说明的实施方式仅表示本发明的原理、应用，对于实施方式，在不脱离权利要求书所规定的本发明的思想的范围内，允许进行许多变形例或配置的变更)。
[工业可利用性]
本公开涉及一种电桥电路的驱动电路。
[附图标记说明]
100 开关电路
102 输入线
104 输出线
106 接地线
110 电桥电路
112 上臂
114 下臂
MH 高边晶体管
ML 低边晶体管
Di 续流二极管
200 驱动电路
202 第1传感器
204 第2传感器
206第3传感器
208第4传感器
210 控制电路
220 高侧驱动器电路
222 逻辑电路
224第1电流源
226第2电流源
SW1第1开关
SW2第2开关
260 低侧驱动器电路
262 逻辑电路
264第3电流源
266第4电流源
SW3第3开关
SW4第4开关
300 电机驱动装置
302 三相电机

Claims (35)

1.一种驱动电路，其对电桥电路进行驱动，该电桥电路具有包含被并联地连接在该电源线与输出线之间的高侧晶体管及续流二极管的上臂、以及包含被并联地连接在所述输出线与接地线之间的低侧晶体管及续流二极管的下臂；
该驱动电路包括高侧驱动器电路，该高侧驱动器电路具有与所述高侧晶体管的栅极连接的输出节点，并能够以第1模式进行动作，该第1模式在高侧控制信号从截止电平转变为导通电平后，在第1期间内输出第1电流量的驱动电流，在所述第1期间之后的第2期间内输出比所述第1电流量更少的第2电流量的所述驱动电流。
2.如权利要求1所述的驱动电路，还包括第1传感器，该第1传感器将所述高侧晶体管的栅极源极间电压与第1阈值电压进行比较；
所述高侧驱动器电路在所述第1期间中，响应于所述第1传感器的输出变化而转移到所述第2期间。
3.如权利要求2所述的驱动电路，其中，
所述第1传感器被与高侧截止传感器共用，该高侧截止传感器对所述高侧晶体管的截止进行检测。
4.如权利要求1～3的任意一项所述的驱动电路，其中，
所述高侧驱动器电路在所述第2期间之后的第3期间内，输出比所述第2电流量多的第3电流量的所述驱动电流。
5.如权利要求4所述的驱动电路，还包括第2传感器，该第2传感器将所述输出线的输出电压与上侧阈值电压进行比较；
所述高侧驱动器电路在所述第2期间中，响应于所述第2传感器的输出变化而转移到所述第3期间。
6.如权利要求1～5的任意一项所述的驱动电路，其中，
所述高侧驱动器电路在从所述高侧晶体管及所述低侧晶体管截止，介由所述下臂的续流二极管拉出了电流的状态起，使所述高侧晶体管变为导通的情况下，以所述第1模式动作。
7.如权利要求1～6的任意一项所述的驱动电路，其中，
除了所述第1模式以外，所述高侧驱动器电路还能够以第2模式进行动作，该第2模式在由所述高侧控制信号从截止电平转变为导通电平起，到所述电桥电路的状态转变完成为止的期间，输出比所述第2电流量更多的恒定量的驱动电流。
8.如权利要求7所述的驱动电路，其中，
所述高侧驱动器电路在从所述高侧晶体管截止，所述低侧晶体管导通，介由所述低侧晶体管灌入了电流的状态起，使所述高侧晶体管变为导通的情况下，以所述第2模式动作。
9.如权利要求1～8的任意一项所述的驱动电路，其中，
所述高侧驱动器电路包含第1开关，该第1开关被连接在所述高侧晶体管的栅极源极间，在所述电桥电路的状态转变完成后变为接通。
10.如权利要求1～9的任意一项所述的驱动电路，还包括低侧驱动器电路，该低侧驱动器电路具有与所述低侧晶体管的栅极连接的输出节点，并能够以第1模式进行动作，该第1模式在低侧控制信号从截止电平转变为导通电平后，在第4期间内输出第4电流量的驱动电流，在所述第4期间之后的第5期间内，输出比所述第4电流量少的第5电流量的所述驱动电流。
11.如权利要求10所述的驱动电路，还包括第3传感器，该第3传感器将所述低侧晶体管的栅极源极间电压与第3阈值电压进行比较；
所述低侧驱动器电路在所述第4期间中，响应于所述第3传感器的输出变化而转移到所述第5期间。
12.如权利要求11所述的驱动电路，其中，
所述第3传感器被与低侧截止传感器共用，该低侧截止传感器对所述低侧晶体管的截止进行检测。
13.如权利要求10～12的任意一项所述的驱动电路，其中，
所述低侧驱动器电路在所述第5期间之后的第6期间内，输出比所述第5电流量多的第6电流量的所述驱动电流。
14.如权利要求13所述的驱动电路，还包括第4传感器，该第4传感器将所述输出线的输出电压与下侧阈值电压进行比较；
所述低侧驱动器电路在所述第5期间中，响应于所述第4传感器的输出变化而转移到所述第6期间。
15.如权利要求10～14的任意一项所述的驱动电路，其中，
所述低侧驱动器电路在从所述高侧晶体管及所述低侧晶体管截止，介由所述上臂的续流二极管灌入了电流的状态起，使所述低侧晶体管变为导通的情况下，以所述第1模式动作。
16.如权利要求10～15的任意一项所述的驱动电路，其中，
除了所述第1模式以外，所述低侧驱动器电路还能够以第2模式进行动作，该第2模式在由所述低侧控制信号从截止电平转变为导通电平起，到所述电桥电路的状态转变完成为止的期间，输出比所述第5电流量多的恒定量的驱动电流。
17.如权利要求16所述的驱动电路，其中，
所述低侧驱动器电路在从所述高侧晶体管导通，所述低侧晶体管截止，介由所述高侧晶体管拉出了电流的状态起，使所述低侧晶体管变为导通的情况下，以所述第2模式动作。
18.如权利要求10～17的任意一项所述的驱动电路，其中，
所述低侧驱动器电路包含第2开关，该第2开关被连接在所述低侧晶体管的栅极源极间，在所述电桥电路的状态转变完成后变为接通。
19.一种驱动电路，其对电桥电路进行驱动，该电桥电路具有包含被并联地连接在该电源线与输出线之间的高侧晶体管及续流二极管的上臂、以及包含被并联地连接在所述输出线与接地线之间的低侧晶体管及续流二极管的下臂；
该驱动电路还包括低侧驱动器电路，该低侧驱动器电路具有与所述低侧晶体管的栅极连接的输出节点，并能够以第1模式进行动作，该第1模式在低侧控制信号从截止电平转变为导通电平后，在第4期间内输出第4电流量的驱动电流，在所述第4期间之后的第5期间内，输出比所述第4电流量少的第5电流量的所述驱动电流。
20.如权利要求19所述的驱动电路，还包括第3传感器，该第3传感器将所述低侧晶体管的栅极源极间电压与第3阈值电压进行比较；
所述低侧驱动器电路在所述第4期间中，响应于所述第3传感器的输出变化而转移到所述第5期间。
21.如权利要求20所述的驱动电路，其中，
所述第3传感器被与低侧截止传感器共用，该低侧截止传感器对所述低侧晶体管的截止进行检测。
22.如权利要求19～21的任意一项所述的驱动电路，其中，
所述低侧驱动器电路在所述第5期间之后的第6期间内，输出比所述第5电流量多的第6电流量的所述驱动电流。
23.如权利要求22所述的驱动电路，还包括第4传感器，该第4传感器将所述输出线的输出电压与下侧阈值电压进行比较；
所述低侧驱动器电路在所述第5期间中，响应于所述第4传感器的输出变化而转移到所述第6期间。
24.如权利要求19～23的任意一项所述的驱动电路，其中，
所述低侧驱动器电路在从所述高侧晶体管及所述低侧晶体管截止，介由所述上臂的续流二极管灌入了电流的状态起，使所述低侧晶体管变为导通的情况下，以所述第1模式动作。
25.如权利要求19～24的任意一项所述的驱动电路，其中，
除了所述第1模式以外，所述低侧驱动器电路还能够以第2模式进行动作，该第2模式在由所述低侧控制信号从截止电平转变为导通电平起，到所述电桥电路的状态转变完成为止的期间，输出比所述第5电流量多的恒定量的驱动电流。
26.如权利要求25所述的驱动电路，其中，
所述低侧驱动器电路在从所述高侧晶体管导通，所述低侧晶体管截止，介由所述高侧晶体管拉出了电流的状态起，使所述低侧晶体管变为导通的情况下，以所述第2模式动作。
27.如权利要求19～26的任意一项所述的驱动电路，其中，
所述低侧驱动器电路包含第2开关，该第2开关被连接在所述低侧晶体管的栅极源极间，在所述电桥电路的状态转变完成后变为接通。
28.一种驱动电路，其对电桥电路进行驱动，该电桥电路具有包含被并联地连接在该电源线与输出线之间的高侧晶体管及续流二极管的上臂、以及包含被并联地连接在所述输出线与接地线之间的低侧晶体管及续流二极管的下臂；
该驱动电路包括高侧驱动器电路，该高侧驱动器电路具有与所述高侧晶体管的栅极连接的输出节点，并能够对供给到所述高侧晶体管的栅极的驱动电流的波形不同的第1模式与第2模式进行切换。
29.如权利要求28所述的驱动电路，其中，
所述高侧驱动器电路在从所述高侧晶体管及所述低侧晶体管截止，介由所述下臂的续流二极管拉出了电流的状态起，使所述高侧晶体管变为导通的情况下，以所述第1模式动作。
30.如权利要求28或29所述的驱动电路，其中，
所述高侧驱动器电路在从所述高侧晶体管截止，所述低侧晶体管导通，介由所述低侧晶体管灌入了电流的状态起，使所述高侧晶体管变为导通的情况下，以所述第2模式动作。
31.一种驱动电路，其对电桥电路进行驱动，该电桥电路具有包含被并联地连接在该电源线与输出线之间的高侧晶体管及续流二极管的上臂、以及包含被并联地连接在所述输出线与接地线之间的低侧晶体管及续流二极管的下臂；
该驱动电路包括低侧驱动器电路，该低侧驱动器电路具有与所述低侧晶体管的栅极连接的输出节点，并能够对供给到所述低侧晶体管的栅极的驱动电流的波形不同的第1模式与第2模式进行切换。
32.如权利要求31所述的驱动电路，其中，
所述低侧驱动器电路在从所述高侧晶体管及所述低侧晶体管截止，介由所述上臂的续流二极管灌入了电流的状态起，使所述低侧晶体管变为导通的情况下，以所述第1模式动作。
33.如权利要求31或32所述的驱动电路，其中，
所述低侧驱动器电路在从所述高侧晶体管导通，所述低侧晶体管截止，介由所述高侧晶体管拉出了电流的状态起，使所述低侧晶体管变为导通的情况下，以所述第2模式动作。
34.一种电机驱动装置，包括：
电桥电路，其包含高侧晶体管及低侧晶体管，以及
如权利要求1～33的任意一项所述的驱动电路，其对所述电桥电路进行驱动。
35.一种电子设备，包括：
电机，以及
如权利要求34所述的电机驱动装置，其对所述电机进行驱动。
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