DE102015108590A1

DE102015108590A1 - Ansteuerschaltung und halbleitervorrichtung

Info

Publication number: DE102015108590A1
Application number: DE102015108590.9A
Authority: DE
Inventors: Yosuke Osanai
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-06-06
Filing date: 2015-06-01
Publication date: 2015-12-17
Anticipated expiration: 2035-06-02
Also published as: CN105281723A; JP6119674B2; JP2015231180A; US20150358000A1; US9559668B2; DE102015108590B4; CN105281723B

Abstract

Eine Ansteuerschaltung umfasst einen Gateansteuerknoten; einen Energiequellenknoten; einen Ausgangstransistor, der konfiguriert ist, zwischen dem Gateansteuerknoten und dem Energiequellenknoten verbunden zu sein, und einen Strom in den Gateansteuerknoten fließen zu lassen; einen Eingangstransistor, der konfiguriert ist, einen Stromspiegel mit dem Ausgangstransistor zu bilden, und eine kleinere Größe als der Ausgangstransistor aufzuweisen; einen Operationsverstärker, der konfiguriert ist, eine Steuerspannung abhängig von einer Potentialdifferenz zwischen einer Spannung, die abhängig von einer Spannung des Gateansteuerknotens als Eingang aufgenommen wird, und einer konstanten Spannung, die niedriger ist als eine Spannung des Energiequellenknotens, auszugeben; eine Konstantstromquelle, die konfiguriert ist, einen konstanten Strom zu erzeugen; und einen Steuertransistor, der konfiguriert ist, einen in dem Eingangstransistor fließenden Strom abhängig von der Steuerspannung so zu steuern, dass er kleiner oder gleich dem konstanten Strom ist.

Description

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Ansteuerschaltung und eine Halbleitervorrichtung.
HINTERGRUND
Herkömmlich war eine elektronische Vorrichtung bekannt, die einen Betrieb durchführt, um einen konstanten Strom in das Gate von einem IGBT fließen zu lassen, um die Spannung an dem Gate konstant zu machen (siehe zum Beispiel Patentdruckschrift 1). Diese elektronische Vorrichtung umfasst eine Ansteuerenergiequellenschaltung, eine Konstantstromquelle und einen Schalter, die zwischen dem Gate und der Energiequelle in Reihe geschaltet sind.
Dokumente des Stands der Technik
Patentdruckschriften

Patentdruckschrift 1: japanische Patentoffenlegung Nr. 2012-157223

Um eine Betriebsgeschwindigkeit bis zu einem gewissen Grad zu erhalten, wenn ein Transistor wie etwa ein IGBT schaltet, ist eine Schaltungskonfiguration zwischen dem Gate und der Energiequelle erforderlich, sodass ein großer Strom in das Gate des Transistors fließen kann (eine Schaltungskonfiguration mit einer großen Stromkapazität bzw. -belastbarkeit). In einer derartigen elektronischen Vorrichtung müssen jedoch Komponenten, die zwischen dem Gate und der Energiequelle liegen (die Ansteuerenergiequellenschaltung, die Konstantstromquelle und der Schalter) größer gemacht werden, um dem großen Strom standzuhalten. Demzufolge wird die Schaltungsgröße zwischen dem Gate und der Energiequelle größer.
Daraufhin besteht eine Aufgabe von zumindest einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darin, eine Ansteuerschaltung und eine Halbleitervorrichtung bereitzustellen, die eine große Stromkapazität bzw. -belastbarkeit zwischen dem Gate und der Energiequelle mit einer einfachen Konfiguration aufweisen und zur Durchführung eines Betriebs im Stande sind, einen konstanten Strom in das Gate fließen zu lassen, um die Spannung von dem Gate konstant zu machen.
KURZFASSUNG
Gemäß zumindest einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst eine Ansteuerschaltung einen Gateansteuerknoten; einen Energiequellenknoten; einen Ausgangstransistor, der konfiguriert ist, zwischen dem Gateansteuerknoten und dem Energiequellenknoten verbunden zu sein, und einen Strom in den Gateansteuerknoten fließen zu lassen; einen Eingangstransistor, der konfiguriert ist, einen Stromspiegel mit dem Ausgangstransistor zu bilden, und eine kleinere Größe als der Ausgangstransistor aufzuweisen; einen Operationsverstärker, der konfiguriert ist, eine Steuerspannung abhängig von einer Potentialdifferenz zwischen einer Spannung, die abhängig von einer Spannung des Gateansteuerknotens als Eingabe aufgenommen wird, und einer konstanten Spannung, die niedriger ist als eine Spannung des Energiequellenknotens, auszugeben; eine Konstantstromquelle, die konfiguriert ist, einen konstanten Strom zu erzeugen; und einen Steuertransistor, der konfiguriert ist, einen in dem Eingangstransistor fließenden Strom abhängig von der Steuerspannung so zu steuern, dass er kleiner oder gleich dem konstanten Strom ist.
Gemäß zumindest einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die Schaltungsgröße zwischen dem Gate und dem Energiequellenknoten kleiner gemacht werden, da Komponenten zwischen dem Gate und der Energiequelle, über die ein großer Strom fließt, minimiert bzw. klein gehalten werden können. Daher ist es möglich, eine große Stromkapazität bzw. -belastbarkeit zwischen dem Gate und der Energiequelle mit einer einfachen Konfiguration zu erhalten, und einen Betrieb dahingehend durchzuführen, einen konstanten Strom in das Gate fließen zu lassen, um die Spannung von dem Gate konstant zu machen.
KURZE BESCHREIBUNG VON ZEICHNUNGEN
1 ist ein Schaltbild, das ein Beispiel einer Ansteuerschaltung und einer Halbleitervorrichtung veranschaulicht;
2 ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel eines Betriebs einer Ansteuerschaltung und einer Halbleitervorrichtung veranschaulicht;
3 ist eine Darstellung, die ein Beispiel einer Betriebsverlaufsform eines Steuertransistors veranschaulicht;
4 ist ein Schaltbild, das ein Beispiel einer Ansteuerschaltung und einer Halbleitervorrichtung veranschaulicht;
5 ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel eines Betriebs einer Ansteuerschaltung und einer Halbleitervorrichtung veranschaulicht;
6 ist ein Schaltbild, das ein Beispiel einer Ansteuerschaltung und einer Halbleitervorrichtung veranschaulicht;
7 ist eine Darstellung, die ein Beispiel einer Stromkennlinie eines Ausgangstransistors veranschaulicht;
8 ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel eines Betriebs einer Ansteuerschaltung und einer Halbleitervorrichtung veranschaulicht;
9 ist ein Schaltbild, das ein Beispiel einer Ansteuerschaltung und einer Halbleitervorrichtung veranschaulicht;
10 ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel eines Betriebs einer Ansteuerschaltung und einer Halbleitervorrichtung veranschaulicht;
11 ist ein Schaltbild, das ein Beispiel einer Ansteuerschaltung und einer Halbleitervorrichtung veranschaulicht; und
12 ist ein Schaltbild, das ein Beispiel einer Ansteuerschaltung und einer Halbleitervorrichtung veranschaulicht.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
1 ist ein Schaltbild, das ein Beispiel einer Ansteuerschaltung 1 und einer Halbleitervorrichtung 41 veranschaulicht. Die Halbleitervorrichtung 41 ist ein Beispiel einer Halbleitervorrichtung, die die Ansteuerschaltung 1 und einen Transistor S1 umfasst, und ist eine Ansteuervorrichtung, um zum Beispiel den Transistor S1 EIN und AUS zu steuern. Die Ansteuerschaltung 1 ist ein Beispiel einer Ansteuerschaltung, die das Gate G des Transistors S1 ansteuert, und umfasst einen Gateansteuerknoten 13, der mit dem Gate G des Transistors S1 verbunden ist. Die Ansteuerschaltung 1 umfasst den Gateansteuerknoten 13, einen Energiequellen- bzw. Energieversorgungsknoten 11, einen Ausgangstransistor S2, einen Eingangstransistor S3, einen Operationsverstärker AMP1, eine Konstantstromquelle 21 und einen Steuertransistor S4.
Der Gateansteuerknoten 13 ist ein Knoten bzw. Verbindungspunkt, der mit dem Gate G des Transistors S1 verbunden werden/sein kann. Der Energiequellenknoten 11 ist ein Knoten bzw. Verbindungspunkt, der eine Energieversorgungsspannung VCC als Eingang aufnehmen kann.
Der Ausgangstransistor S2 ist zwischen dem Gateansteuerknoten 13 und dem Energiequellenknoten 11 verbunden, und ist ein Schaltelement, um einen Gatestrom Ig in den Gateansteuerknoten 13 fließen zu lassen. Der Eingangstransistor S3 bildet einen Stromspiegel mit dem Ausgangstransistor S2, und ist ein Schaltelement mit einer Größe, die kleiner ist als der Ausgangstransistor S2.
Der Operationsverstärker AMP1 gibt eine Steuerspannung Va abhängig von einer Potentialdifferenz ∆V zwischen einer Spannung, die abhängig von einer Spannung des Gateansteuerknotens 13 als Eingang aufgenommen wird, und einer konstanten Spannung Vref1, die niedriger ist als die Spannung VCC des Energiequellenknotens 11, aus. Gemäß 1 ist die Spannung des Gateansteuerknotens 13 gleich der Spannung, die abhängig von der Spannung des Gateansteuerknotens 13 als Eingang aufgenommen wird, und sie ist auch äquivalent zu der Gatespannung Vge, die an dem Gate G des Transistors S1 anliegt.
Die Konstantstromquelle 21 erzeugt einen konstanten Strom Iref1. Der Steuertransistor S4 ist ein Schaltelement, um einen in dem Eingangstransistor S3 fließenden Strom I3 abhängig von der Steuerspannung Va so zu steuern, dass er kleiner oder gleich dem konstanten Strom Iref1 ist.
2 ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel eines Betriebs der Ansteuerschaltung 1 und der Halbleitervorrichtung 41 veranschaulicht. 3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Betriebsverlaufsform des Steuertransistors S4 veranschaulicht, welche eine Beziehung zwischen der Spannung Vgs zwischen dem Gate und der Source des Steuertransistors S4 und dem zwischen dem Drain und der Source des Steuertransistors S4 fließenden Strom Ids veranschaulicht. Als Nächstes wird ein Beispiel eines Betriebs der Ansteuerschaltung 1 und der Halbleitervorrichtung 41, die in 1 veranschaulicht sind, unter Bezugnahme auf 2 bis 3 beschrieben.
Während einer Einschaltperiode t1–t2, kurz nachdem der Transistor S1 von AUS auf EIN geschaltet wurde, führt die Ansteuerschaltung 1 einen Konstantstrombetrieb durch, um den konstanten Gatestrom Ig in den Gateansteuerknoten 13 fließen zu lassen.
Zum Beispiel, kurz nachdem der Transistor S1 von AUS auf EIN geschaltet wurde, ist die Gatespannung Vge eine vergleichsweise niedrige Spannung, und ist eine Spannung, die abhängig von der Gatespannung Vge in einen invertierenden Eingangsanschluss (–) des Operationsverstärkers AMP1 eingegeben wird (gemäß 1 eine zu der Gatespannung Vge äquivalente Spannung), hinreichend niedriger als die konstante Spannung Vref1. Da die Potentialdifferenz ∆V zwischen der Gatespannung Vge und der konstanten Spannung Vref1 groß ist, ist daher die Steuerspannung Va hoch, die von dem Operationsverstärker AMP1 ausgegeben wird. Die hohe Steuerspannung Va macht die Spannung Vgs zwischen dem Gate und der Source des Steuertransistors S4 höher als eine Schwellenspannung Vth des Steuertransistors S4 (siehe 3), und daher geht der Steuertransistor S4 in einen EIN-Zustand über.
Der in dem Steuertransistor S4 fließende Strom Ids, der dadurch verursacht wird, dass der Steuertransistor S4 eingeschaltet wird, wird durch den konstanten Strom Iref1 bestimmt, der durch die Konstantstromquelle 21 erzeugt wird. Der Steuertransistor S4 steuert nämlich den Strom Ids abhängig von der Steuerspannung Va, sodass er einen oberen Grenzwert des konstanten Stroms Iref1 nicht übersteigt. Daher fließt während der Einschaltperiode t1–t2 der Strom Ids mit dem gleichen Stromwert wie der konstante Strom Iref1 in dem Steuertransistor S4. Da der Strom I3, der zwischen dem Drain und der Source des Eingangstransistors S3 fließt, äquivalent ist zu dem Strom Ids, der zwischen dem Drain und der Source des Steuertransistors S4 fließt, fließt während der Einschaltperiode t1–t2 auch der gleiche Strom wie derjenige in dem Steuertransistor S4 (nämlich der konstante Strom Iref1) zwischen dem Drain und der Source des Eingangstransistors S3.
Der Eingangstransistor S3 und der Ausgangstransistor S2 bilden einen Stromspiegel, und die Größe des Eingangstransistors S3 ist kleiner als die Größe des Ausgangstransistors S2. Die Größe eines Transistors ist durch ein Verhältnis der Kanalbreite W des Transistors und der Kanallänge L des Transistors (W/L) bestimmt. Wenn die Größe des Eingangstransistors S3 äquivalent ist zu 1/n (wobei n eine positive reelle Zahl ist) der Größe des Ausgangstransistors S2, nimmt der von dem Ausgangstransistor S2 ausgegebene Gatestrom Ig daher einen konstanten Stromwert an, der n-mal der konstante Strom Iref1 ist, wobei dieser an das Gate G des Transistors S1 zugeführt wird. Der Ausgangstransistor S2 lädt nämlich das Gate G des Transistors S1 durch diesen konstanten Gatestrom Ig (= n × Iref1) auf.
Wenn das Gate G des Transistors S1 durch den konstanten Gatestrom Ig aufgeladen zu werden beginnt, steigt die Gatespannung Vge. Da die Gatespannung Vge als Rückkopplungs- bzw. Rückführeingang an den invertierenden Eingangsanschluss (–) des Operationsverstärkers AMP1 angelegt wird, erreicht die als Eingang an den invertierenden Eingangsanschluss (–) angelegte Spannung die konstante Spannung Vref1, während die Gatespannung Vge steigt.
Wenn die als Eingang an den invertierenden Eingangsanschluss (–) angelegte Spannung so weit gestiegen ist, dass sie praktisch gleich der konstanten Spannung Vref1 ist (so gestiegen ist, dass die Potentialdifferenz ∆V praktisch Null wird), beginnt sich die Steuerspannung Va ausgehend von dem Spannungswert, der in dem Konstantstrombetrieb angenommen wird, zu verringern. Da die Verringerung der Steuerspannung Va auch die Spannung Vgs zwischen dem Gate und der Source des Steuertransistors S4 verringert, verringert sich der Strom Igs, der in dem Steuertransistor S4 in dem EIN-Zustand fließt, sodass er niedriger wird als der konstante Strom Iref1 (siehe 3). Wenn sich der Strom Ids verringert, verringert sich auch der Strom I3 und der Gatestrom Ig. Der Ausgangstransistor S2 führt nämlich den Gatestrom Ig an das Gate G des Transistors S1 zu, mit dem die an den invertierenden Eingangsanschluss (–) des Operationsverstärkers AMP1 eingegebene Spannung die konstante Spannung Vref1 (gemäß 1 die Gatespannung Vge) nicht übersteigt.
Wenn die Gatespannung Vge im Begriff ist, sich aufgrund der Verringerung des Gatestroms Ig zu verringern, passt der Operationsverstärker AMP1 die Steuerspannung Va so an, dass die konstante Spannung Vref1 äquivalent ist zu der an den invertierenden Eingangsanschluss (–) eingegebenen Spannung. Nach der Zeit t2 gemäß 2, wenn der Gatestrom Ig sich zu verringern beginnt, arbeitet der Operationsverstärker AMP1 nämlich so, dass die Gatespannung Vge äquivalent ist zu der konstanten Spannung Vref1.
Auf diese Art und Weise umfasst gemäß der Ansteuerschaltung 1 oder der Halbleitervorrichtung 41 die Schaltungskonfiguration zwischen dem Energiequellenknoten 11 und dem Gateansteuerknoten 13 nur den Ausgangstransistor S2, der den Gatestrom Ig fließen lässt, der n-mal größer ist als der konstante Strom Iref1. Auch ist es möglich, die Gatespannung Vge äquivalent zu der konstanten Spannung Vref1 zu machen, nachdem bewirkt wird, dass der konstante Gatestrom Ig (= n × Iref1) in das Gate G des Transistors S1 fließt. Gemäß der Ansteuerschaltung 1 oder der Halbleitervorrichtung 41 kann nämlich eine einfache Konfiguration mit einer großen Stromkapazität bzw. -belastbarkeit zwischen der Energiequelle, die die Energieversorgungsspannung VCC ausgibt, und dem Gate G des Transistors S1 die Spannung von dem Gate G konstant machen, nachdem ein Betrieb zum Fließenlassen eines konstanten Stroms in das Gate G abgeschlossen ist.
Indem die Spannung von dem Gate G nach Abschluss eines Betriebs zum Fließenlassen eines konstanten Stroms in das Gate G konstant gemacht wird, ist es möglich, sowohl einen Anstieg einer an dem Transistor S1 erzeugten Stoßspannung als auch einen erhöhten Verlust zu unterbinden, zum Beispiel sogar dann, wenn der Transistor S1, der eingeschaltet wurde, zwangsweise bzw. gewaltsam ausgeschaltet wird.
Als Nächstes wird die Konfiguration gemäß 1 ausführlich beschrieben.
Die Halbleitervorrichtung 41 ist eine Halbleiterschaltung, die eine Einheit zum Ansteuern einer induktiven Last (zum Beispiel einer Induktivität bzw. Induktivitätsspule oder eines Motors) umfasst, die zum Beispiel mit dem Kollektor C oder dem Emitter E des Transistors S1 verbunden ist, indem der Transistor S1 EIN und AUS gesteuert wird.
Eine Vorrichtung, die ein oder mehrere Halbleitervorrichtungen 41 verwendet, kann zum Beispiel eine Leistungswandlungsvorrichtung bzw. einen Umrichter umfassen, um eine Leistung zwischen Eingang und Ausgang zu wandeln, indem der Transistor S1 EIN und AUS gesteuert wird. Spezielle Beispiele einer derartigen Leistungswandlungsvorrichtung bzw. eines derartigen Umrichters können einen Konverter zum Erhöhen oder Reduzieren einer Gleichspannungs- bzw. Gleichstromleistung, einen Inverter zur Leistungswandlung zwischen einer Gleichspannungs- bzw. Gleichstromleistung und einer Wechselspannung- bzw. Wechselstromleistung und dergleichen umfassen.
Der Transistor S1 ist zum Beispiel ein IGBT ("Insulated Gate Bipolar Transistor") mit einem Gate G, einem Kollektor C und einem Emitter E. Das Gate G ist ein Steueranschluss, der mit dem Gateansteuerknoten 13 der Ansteuerschaltung 1 verbunden ist. Der Kollektor C ist ein erster Hauptanschluss, der mit der Kathode einer Diode D1 verbunden ist. Der Emitter E ist ein zweiter Hauptanschluss, der mit der Anode der Diode D1 verbunden ist.
Die Ansteuerschaltung 1 ist zum Beispiel ein IC-Chip bzw. ein Chip einer integrierten Schaltung. Die Ansteuerschaltung 1 und der Transistor S1 können auf dem gleichen Substrat oder auf unterschiedlichen Substraten ausgebildet sein.
Die Ansteuerschaltung 1 schaltet den Transistor S1, einem Ansteuersignal folgend, EIN oder AUS. Das Ansteuersignal ist ein Befehlssignal zum Ein- oder Ausschalten des Transistors S1, welches ein Signal (zum Beispiel ein Pulsbreitenmodulationssignal) ist, das von einer externen Vorrichtung wie etwa einem Mikrocomputer auf einer höheren Ebene als die Ansteuerschaltung 1 oder die Halbleitervorrichtung 41 zugeführt wird.
Die Ansteuerschaltung 1 kann einen Schalter S5 umfassen, um den Ausgangstransistor S2 auszuschalten. Der Schalter S5 ist ein Schaltelement zum Ausschalten des Steuertransistors S4, indem die Spannung der Steuerelektrode des Steuertransistors S4 kleiner oder gleich der Schwellenspannung Vth des Steuertransistors S4 gemacht wird. Indem der Steuertransistor S4 ausgeschaltet wird, fließt der Strom Ids nicht in dem Steuertransistor S4, was auch bewirkt, dass der Eingangstransistor S3 und der Ausgangstransistor S2 ausgeschaltet werden. Indem bewirkt wird, dass der Ausgangstransistor S2 ausgeschaltet wird, werden der Gatestrom Ig und die Energieversorgungsspannung VCC nicht an das Gate G des Transistors S1 eingegeben, und kann daher der Transistor S1 ausgeschaltet werden (siehe Ausschaltperiode t0–t1 gemäß 2, sowie 3).
Der Schalter S5 ist zum Beispiel ein Transistor, der ausgeschaltet wird, wenn das Ansteuersignal eingegeben wird, das ein Einschalten des Transistors S1 befiehlt, und eingeschaltet ist, wenn das Ansteuersignal eingegeben wird, das ein Ausschalten des Transistors S1 befiehlt. Indem bewirkt wird, dass der Schalter S5 auf diese Art und Weise ein- und ausgeschaltet wird, können der Schalter S5, der Eingangstransistor S3, der Ausgangstransistor S2 und der Transistor S1 derart synchronisiert werden, dass sie durch ein gemeinsames Ansteuersignal ein- und ausgeschaltet werden.
Der Schalter S5 ist zum Beispiel zwischen der Steuerelektrode des Steuertransistors S4 und dem Masseknoten 12 platziert, und er schaltet den Steuertransistor S4 aus, indem die Steuerelektrode des Steuertransistors S4 mit dem Masseknoten 12 verbunden wird.
Es ist zu beachten, dass die Ansteuerschaltung 1 eine Gate-OFF- bzw. Gate-AUS-Schaltung umfassen kann, die dem Ansteuersignal folgend, das ein Ausschalten des Transistors S1 befiehlt, die Gatespannung Vge des Transistors S1 kleiner oder gleich der Schwellenspannung des Transistors S1 macht.
Der Gateansteuerknoten 13 ist ein Gateansteueranschluss, der zum Beispiel mit dem Gate G des Transistors S1 verbunden ist. Der Energiequellenknoten 11 ist ein Energie- bzw. Energieversorgungsanschluss, der zum Beispiel mit der Energiequelle verbunden ist, die die Energieversorgungsspannung VCC ausgibt. Der Masseknoten 12 ist ein Masseanschluss, der zum Beispiel mit dem Masse- bzw. Erdpotential verbunden ist.
Der Ausgangstransistor S2 ist zum Beispiel ein p-Kanal-MOSFET ("Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor"). Der Ausgangstransistor S2 umfasst zum Beispiel ein Gate, das mit dem Gate des Eingangstransistors S3 verbunden ist, einen Drain, der mit dem Gateansteuerknoten 13 und dem invertierenden Eingangsanschluss (–) des Operationsverstärkers AMP1 verbunden ist, und eine Source, die mit dem Energiequellenknoten 11 verbunden ist.
Der Eingangstransistor S3 ist zum Beispiel ein p-Kanal-MOSFET mit dem gleichen Aufbau wie der Ausgangstransistor S2, und weist eine Charakteristik bzw. Kennlinie (Ausgangscharakteristik bzw. -kennlinie mit Bezug auf den Gateeingang) auf, die ähnlich zu derjenigen des Ausgangstransistors S2 ist. Der Eingangstransistor S3 umfasst zum Beispiel ein Gate, das mit dem Drain des Eingangstransistors S3 verbunden ist, einen Drain, der mit dem Drain des Steuertransistors S4 verbunden ist, und eine Source, die mit dem Energiequellenknoten 11 verbunden ist.
Der Steuertransistor 14 ist zum Beispiel ein n-Kanal-MOSFET, der in Reihe mit dem Eingangstransistor S3 verbunden ist, und umfasst ein Gate (eine Steuerelektrode), das (die) die Steuerspannung Va als Eingang aufnimmt, einen Drain, der mit dem Drain und dem Gate des Eingangstransistors S3 verbunden ist, und eine Source, die mit einem stromaufwärts liegenden bzw. vorderen Knoten der Konstantstromquelle 21 verbunden ist.
Die Konstantstromquelle 21 ist in Reihe mit dem Steuertransistor S4 verbunden, und ist in Reihe mit dem Eingangstransistor S3 über den Steuertransistor S4 verbunden. Die Konstantstromquelle 21 ist zwischen dem Steuertransistor S4 und dem Masseknoten 12 platziert, und umfasst einen stromaufwärts liegenden bzw. vorderen Knoten, der mit der Source des Steuertransistors S4 verbunden ist, und einen stromabwärts liegenden bzw. hinteren Knoten, der mit dem Masseknoten 12 verbunden ist.
Der Operationsverstärker AMP1 ist ein Differenzverstärker zum Ausgeben der Steuerspannung Va abhängig von einer Differenzeingangsspannung, die eine Potentialdifferenz zwischen dem invertierenden Eingangsanschluss (–) und dem nicht-invertierenden Eingangsanschluss (+) darstellt, an die Steuerelektrode des Steuertransistors S4. Der Operationsverstärker AMP1 umfasst den invertierenden Eingangsanschluss (–), der mit dem Gateansteuerknoten 13 verbunden ist, und den nicht-invertierenden Eingangsanschluss (+), der mit der Konstantspannungsquelle 31 verbunden ist. Die Konstantspannungsquelle 31 erzeugt die konstante Spannung Vref1.
4 ist ein Schaltbild, das ein Beispiel einer Ansteuerschaltung 2 und einer Halbleitervorrichtung 42 veranschaulicht. Eine Beschreibung für die im Wesentlichen gleiche Konfiguration und die im Wesentlichen gleichen Effekte wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel wird ausgelassen. Gemäß Fig. nehmen die Gatespannung Vge und die konstante Spannung Vref1 während eines Konstantspannungsbetriebs 1 den gleichen Spannungswert an, aber bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nehmen sie nicht den gleichen Spannungswert an. Gemäß 4 wird eine Spannung, die durch Teilung der Spannung des Gateansteuerknotens 13 (der Gatespannung Vge in der Figur) durch Widerstände erhalten wird, an den Operationsverstärker AMP1 eingegeben.
Zum Beispiel weist die Ansteuerschaltung 2 mehrere in Reihe geschaltete Widerstände auf, die zwischen dem Gateansteuerknoten 13 und dem Masseknoten 12 eingefügt sind. Ein Verbindungspunkt zwischen einem Widerstand R1 und einem Widerstand R2 ist mit dem invertierenden Eingangsanschluss (–) des Operationsverstärkers AMP1 verbunden.
5 ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel eines Betriebs der Ansteuerschaltung 2 und der Halbleitervorrichtung 42 veranschaulicht. Gleich wie gemäß 1 ist, dass der Schalter S5 während einer Ausschaltperiode t0–t1 des Transistors S1 zum Ausschalten des Ausgangstransistors S2 eingeschaltet wird. Gleich wie gemäß 1 ist auch, dass während einer Einschaltperiode t1–t2, kurz nachdem der Transistor S1 von AUS auf EIN geschaltet wurde, die Ansteuerschaltung 2 einen Betrieb zum Fließenlassen des konstanten Gatestroms Ig (= n × Iref1) durchführt.
Nach der Zeit t2, wenn ein EIN-Zustand des Transistors S1 stabil wird, führt der Ausgangstransistor S2 den Gatestrom Ig an das Gate G des Transistors S1 zu, mit dem die an den invertierenden Eingangsanschluss (–) des Operationsverstärkers AMP1 eingegebene Spannung eine konstante Spannung (Vge × R2/(R1 + R2) gemäß 4) nicht übersteigt. Zu diesem Zeitpunkt ist der Stromwert des Gatestroms Ig konstant (Ig = Vref1/R2).
Wenn die Gatespannung Vge im Begriff ist, sich aufgrund der Verringerung des Gatestroms Ig zu verringern, passt der Operationsverstärker AMP1 die Steuerspannung Va so an, dass die konstante Spannung Vref1 äquivalent ist zu der an den invertierenden Eingangsanschluss (–) eingegebenen Spannung. Nach der Zeit t2 gemäß 5, wenn der Gatestrom Ig sich zu verringern beginnt, arbeitet der Operationsverstärker AMP1 nämlich so, dass die Gatespannung Vge äquivalent ist zu der konstanten Spannung (Vref1 × (R1 + R2)/R2). Es ist zu beachten, dass die Gatespannung Vge während des Konstantspannungsbetriebs "Vge = Vref1 × (R1 + R2)/R2 < VCC" ist.
Wie es vorstehend beschrieben ist, weist die Ansteuerschaltung 2 oder die Halbleitervorrichtung 42 eine Konfiguration auf, in der eine Spannung, die durch Teilung der Spannung des Gateansteuerknotens 13 durch die Widerstände erhalten wird, an den Operationsverstärker AMP1 eingegeben wird. Somit kann durch Anpassung des Widerstandswerts des Widerstands R1 oder des Widerstands R2 die Gatespannung Vge während eines Konstantspannungsbetriebs auf einen beliebigen Spannungswert angepasst werden, der von der konstanten Spannung Vref1 verschieden ist.
6 ist ein Schaltbild, das ein Beispiel einer Ansteuerschaltung 3 und einer Halbleitervorrichtung 43 veranschaulicht. Eine Beschreibung für die im Wesentliche gleiche Konfiguration und die im Wesentlichen gleichen Effekte wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird ausgelassen. Der Steuertransistor S4, der zum Herunterstellen/-regeln des konstanten Stroms Iref1 im Stande ist, kann ein p-Kanal-MOSFET oder ein pnp-Typ-Bipolartransistor sein. In diesem Fall umfasst der Operationsverstärker AMP1 einen nicht-invertierenden Eingangsanschluss (+), der mit dem Gateansteuerknoten 13 verbunden ist, und einen invertierenden Eingangsanschluss (–), der mit der Konstantspannungsquelle 31 verbunden ist.
Kurz nachdem der Transistor S1 von AUS auf EIN geschaltet wurde, ist die Gatespannung Vge eine vergleichsweise niedrige Spannung, und ist eine Spannung, die abhängig von der Gatespannung Vge an den nicht-invertierenden Eingangsanschluss (+) des Operationsverstärkers AMP1 eingegeben wird (gemäß 6 eine Spannung, die äquivalent ist zu der Gatespannung Vge), hinreichend niedriger als die konstante Spannung Vref1. Da die Potentialdifferenz ∆V zwischen der Gatespannung Vge und der konstanten Spannung Vref1 groß ist, ist daher die Steuerspannung Va niedrig, die von dem Operationsverstärker AMP1 ausgegeben wird. Die niedrige Steuerspannung Va macht die Spannung Vgs zwischen dem Gate und der Source des Steuertransistors S4 höher als die Schwellenspannung Vth des Steuertransistors S4, mit der der Steuertransistor S4 in einen EIN-Zustand übergeht.
Wenn das Gate G des Transistors S1 durch den konstanten Gatestrom Ig aufgeladen zu werden beginnt, steigt die Gatespannung Vge. Da die Gatespannung Vge als Rückkopplungs- bzw. Rückführeingang an den nicht-invertierenden Eingangsanschluss (+) des Operationsverstärkers AMP1 angelegt wird, nähert sich die als Eingang an den nicht-invertierenden Eingangsanschluss (+) angelegte Spannung der konstanten Spannung Vref1, während die Gatespannung Vge steigt.
Wenn die als Eingang an den nicht-invertierenden Eingangsanschluss (+) angelegte Spannung so weit gestiegen ist, dass sie praktisch gleich der konstanten Spannung Vref1 ist (so gestiegen ist, dass die Potentialdifferenz ∆V praktisch Null wird), beginnt die Steuerspannung Va ausgehend von der Spannung in dem Konstantstrombetrieb zu steigen. Da der Anstieg der Steuerspannung Va auch die Spannung Vgs zwischen dem Gate und der Source des Steuertransistors S4 verringert, verringert sich der in dem Steuertransistor S4 in dem EIN-Zustand fließende Strom Ids so weit, dass er niedriger ist als der konstante Strom Iref1 (siehe 7). Wenn sich der Strom Ids verringert, verringert sich auch der Strom I3 und der Gatestrom Ig. Der Ausgangstransistor S2 führt nämlich den Gatestrom Ig an das Gate G des Transistors S1 zu, mit dem die an den nichtinvertierenden Eingangsanschluss (+) des Operationsverstärkers AMP1 eingegebene Spannung die konstante Spannung Vref1 (gemäß 6 die Gatespannung Vge) nicht übersteigt.
Wenn die Gatespannung Vge im Begriff ist, sich aufgrund der Verringerung des Gatestroms Ig zu verringern, passt der Operationsverstärker AMP1 die Steuerspannung Va so an, dass die konstante Spannung Vref1 äquivalent ist zu der an den nicht-invertierenden Eingangsanschluss (+) eingegebenen Spannung. Nach der Zeit t2 gemäß 2, wenn der Gatestrom Ig sich zu verringern beginnt, arbeitet der Operationsverstärker AMP1 nämlich so, dass die Gatespannung Vge äquivalent ist zu der konstanten Spannung Vref1.
7 ist eine Darstellung, die ein Beispiel einer Stromkennlinie des Ausgangstransistors S2 veranschaulicht. Kurz nachdem der Transistor S1 eingeschaltet wurde, ist die Spannung Vds zwischen dem Drain und der Source des Ausgangstransistors S2 praktisch äquivalent zu der Energieversorgungsspannung VCC. Während das Gate G des Transistors S1 durch den Gatestrom Ig aufgeladen wird, steigt die Gatespannung Vge, und verringert sich daher die Spannung Vds zwischen dem Drain und der Source des Ausgangstransistors S2 (Vds = VCC – Vge). Wenn die Gatespannung Vge des Transistors S1 durch den Gatestrom Ig mehr bzw. weiter steigt, verringert sich nämlich die Spannung Vds zwischen dem Drain und der Source des Ausgangstransistors S2 mehr bzw. weiter, und verringert sich daher der von dem Ausgangstransistor S2 ausgegebene Strom Ids geringfügig (7). Die geringfügige Verringerung des Stroms Ids, der von dem Ausgangstransistor S2 ausgegeben wird, verringert geringfügig den Gatestrom Ig (siehe Einschaltperiode t1–t2 gemäß 8).
Daraufhin umfasst die Ansteuerschaltung 4 gemäß 9 eine Rückkopplungs- bzw. Rückführschaltung, um den von dem Ausgangstransistor S2 ausgegebenen Gatestrom Ig konstant zu machen, um eine Genauigkeit des konstanten Gatestroms Ig während eines Konstantstrombetriebs zu verbessern (nämlich, um zu verhindern, dass sich der konstante Gatestrom Ig geringfügig verringert).
9 ist ein Schaltbild, das ein Beispiel einer Ansteuerschaltung 4 und einer Halbleitervorrichtung 44 veranschaulicht. Eine Beschreibung für die im Wesentlichen gleiche Konfiguration und die im Wesentlichen gleichen Effekte wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird ausgelassen. Die Konstantstromquelle 21 umfasst einen Anpassungstransistor S6, eine Spannungserzeugungsschaltung 51 und eine Stromerzeugungsschaltung 52.
Der Anpassungstransistor S6 ist ein Schaltelement, das einen Stromspiegel mit dem Eingangstransistor S3 bildet. Der Anpassungstransistor S6 ist zum Beispiel ein p-Kanal-MOSFET mit dem gleichen Aufbau wie der Ausgangstransistor S2, und weist eine Charakteristik bzw. Kennlinie (eine Ausgangscharakteristik bzw. -kennlinie mit Bezug auf den Gateeingang) auf, die ähnlich zu derjenigen des Ausgangstransistors S2 ist. Auch ist die Größe des Anpassungstransistors S6 zum Beispiel gleich der Größe des Eingangstransistors S3.
Die Spannungserzeugungsschaltung 51 ist ein Beispiel einer Einheit, die die gleiche Spannung wie diejenige des Gateansteuerknotens 13 an dem Drain D (der Ausgangselektrode) des Anpassungstransistors S6 erzeugt. Die Spannungserzeugungsschaltung 51 ist zum Beispiel eine Pegelverschiebungsschaltung, die einen ersten Transistor S7, eine Konstantstromschaltung 22 und einen zweiten Transistor S8 umfasst.
Der erste Transistor S7 ist zum Beispiel ein n-Kanal-MOSFET und umfasst ein Gate, das mit dem Gateansteuerknoten 13 verbunden ist, einen Drain, der mit dem Energiequellenknoten 11 verbunden ist, und eine Source, die mit einem stromaufwärts liegenden bzw. vorderen Knoten der Konstantstromschaltung 22 verbunden ist. Die Konstantstromschaltung 22 ist eine Konstantstromquelle, die einen konstanten Strom Iref2 zwischen dem Drain und der Source des ersten Transistors S7 fließen lässt. Der zweite Transistor S8 ist zum Beispiel ein p-Kanal-MOSFET und umfasst ein Gate, das mit einem Verbindungspunkt zwischen der Source des ersten Transistors S7 und der Konstantstromschaltung 22 verbunden ist, eine Source, die mit dem Drain D des Anpassungstransistors S6 verbunden ist, und einen Drain, der mit einem Eingangspunkt der Stromerzeugungsschaltung 52 verbunden ist. Der Eingangspunkt der Stromerzeugungsschaltung 52 ist in der Figur ein Verbindungspunkt zwischen einem Widerstand R3 und dem nicht-invertierenden Eingangsanschluss (+) des Operationsverstärkers AMP2.
Die Stromerzeugungsschaltung 52 ist ein Beispiel einer Einheit, die einen konstanten Strom Iref1 erzeugt, um zu bewirken, dass der Ausgangsstrom (der Drainstrom I6), der in dem Drain D des Anpassungstransistors S6 fließt, einen vorbestimmten konstanten Stromwert annimmt. Die Stromerzeugungsschaltung 52 umfasst zum Beispiel den Operationsverstärker AMP2, den Widerstand R3 und eine Konstantspannungsquelle 32.
Der Operationsverstärker AMP2 ist ein Differenzverstärker, der den konstanten Strom Iref1 abhängig von einer Potentialdifferenz zwischen einer Spannung V3, die abhängig von einem Drainstrom I6 eingegeben wird, und einer konstanten Referenzspannung Vref2, die niedriger ist als die Energieversorgungsspannung VCC des Energiequellenknotens 11, erzeugt. Die Spannung V3 ist eine Spannung, die zwischen beiden Anschlüssen des Widerstands R3 erzeugt wird, wenn der Drainstrom I6 über den zweiten Transistor S8 in den Widerstand R3 fließt. Der Widerstand R3 ist zum Beispiel zwischen dem Drain des zweiten Transistors S8 und dem Masseknoten 12 verbunden. Die Referenzspannung Vref2 wird durch die Konstantspannungsquelle 32 erzeugt.
Der Operationsverstärker AMP2 umfasst einen nicht-invertierenden Eingangsanschluss (+), der mit einem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand R3 und dem nicht-invertierenden Eingangsanschluss (+) des Operationsverstärkers AMP2 verbunden ist, und einen invertierenden Eingangsanschluss (–), der mit der Konstantspannungsquelle 32 verbunden ist. Daher kann der Operationsverstärker AMP2 den konstanten Strom Iref1 (= Vref2/R3) ausgeben.
Das Gate des ersten Transistors S7 ist mit dem Gateansteuerknoten 13 verbunden. Daher nimmt die Sourcespannung des ersten Transistors S7 einen Spannungswert an, der durch Subtraktion der Spannung Vgs zwischen dem Gate und der Source des ersten Transistors S7 von der Gatespannung Vge des Transistors S1 erhalten wird. Andererseits nimmt die Sourcespannung des zweiten Transistors S8 einen Spannungswert an, der durch Addition der Sourcespannung des ersten Transistors S7 und der Spannung Vgs zwischen dem Gate und der Source des zweiten Transistors S8 erhalten wird. Da die jeweiligen Gate-Source-Spannungen Vgs des ersten Transistors S7 und des zweiten Transistors S8 (nämlich die Schwellenspannungen) äquivalent zueinander sind, wird die Drainspannung Vd von dem Drain D des Anpassungstransistors S6 äquivalent zu der Gatespannung Vge des Transistors S1. Mit anderen Worten kann die Spannung Vds zwischen dem Drain und der Source des Ausgangstransistors S2 äquivalent zu der Spannung Vds zwischen dem Drain und der Source des Anpassungstransistors S6 gemacht werden.
Somit wird für den zwischen dem Drain und der Source des Ausgangstransistors S2 fließenden Strom Ids, der von Vds abhängt, die Abhängigkeit von Vds auf den Anpassungstransistor S6 kopiert bzw. übertragen. Das heißt, dass eine Charakteristik bzw. Kennlinie des von dem Ausgangstransistor S2 ausgegebenen Gatestroms Ig, der von der Spannung Vds abhängt, und eine Charakteristik bzw. Kennlinie des von dem Anpassungstransistor S6 ausgegebenen Drainstroms I6, der von der Spannung Vds abhängt, ähnlich bzw. gleichartig gemacht werden können.
Wenn sich der Gatestrom Id geringfügig verringert, bewirkt daher die geringfügige Verringerung des Drainstroms I6, dass sich die Spannung V3 geringfügig verringert. Um die Spannung V3 äquivalent zu der konstanten Referenzspannung Vref2 zu machen, zieht jedoch der Operationsverstärker AMP2 eine erhöhte Menge des Stroms I3, der in dem Eingangstransistor S3 fließt, über den Steuertransistor S4, wodurch die geringfügige Verringerung des von dem Ausgangstransistor S2 ausgegebenen Gatestroms Ig kompensiert wird. Das heißt, dass der Gatestrom Ig genau konstant gehalten wird.
10 ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel eines Betriebs der Ansteuerschaltung 4 und der Halbleitervorrichtung 44 veranschaulicht. Da die Drainspannung Vd des Anpassungstransistors S6 äquivalent ist zu der Gatespannung Vge des Transistors S1 steigt während einer Periode, wenn das Gate G des Transistors S1 durch den Gatestrom Ig aufgeladen wird, auch die Drainspannung Vd des Anpassungstransistors S6. Daher können Charakteristiken bzw. Kennlinien für die Ausgangsströme des Ausgangstransistors S2 und des Anpassungstransistors S6, wenn beide von der Spannung Vds abhängen, ähnlich bzw. gleichartig gemacht werden. Da der Operationsverstärker AMP2 eine Konstantstromsteuerung durchführt, um den Ausgangsstrom des Anpassungstransistors S6 konstant zu machen, kann der Ausgangstransistor S2 den konstanten Gatestrom Ig ausgeben, ohne dass dieser von der Spannung Vds zwischen dem Drain und der Source des Ausgangstransistors S2 abhängt.
11 ist ein Schaltbild, das ein Beispiel einer Ansteuerschaltung 5 und einer Halbleitervorrichtung 45 veranschaulicht. Eine Beschreibung für die im Wesentlichen gleiche Konfiguration und die im Wesentlichen gleichen Effekte wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird ausgelassen. Die Konstantstromquelle 21 umfasst den Anpassungstransistor S6, eine Spannungserzeugungsschaltung 53 und die Stromerzeugungsschaltung 52. 11 unterscheidet sich von 9 in der Konfiguration der Spannungserzeugungsschaltung.
Die Spannungserzeugungsschaltung 53 ist ein Beispiel einer Einheit, die die gleiche Spannung wie diejenige des Gateansteuerknotens 13 an dem Drain D (der Ausgangselektrode) des Anpassungstransistors S6 erzeugt, wobei sie zum Beispiel eine Spannungsrückkopplungsschaltung darstellt, die einen Operationsverstärker AMP3 und einen Transistor S9 umfasst.
Der Operationsverstärker AMP3 ist ein Differenzverstärker zum Ausgeben einer Ausgangsspannung V6, die von einer Potentialdifferenz zwischen der Gatespannung Vge des Transistors S1 und der Drainspannung Vd des Anpassungstransistors S6 abhängt. Der Operationsverstärker AMP3 umfasst einen nicht-invertierenden Eingangsanschluss (+), der mit dem Gateansteuerknoten 13 verbunden ist, einen invertierenden Eingangsanschluss (–), der mit dem Drain D des Anpassungstransistors S6 verbunden ist, und einen Ausgangsanschluss, der mit der Steuerelektrode des Transistors S9 verbunden ist.
Der Transistor S9 ist zum Beispiel ein p-Kanal-MOSFET und umfasst ein Gate, das die Ausgangsspannung V6 als Eingang aufnimmt (eine Steuerelektrode), eine Source, die mit dem Drain D des Anpassungstransistors S6 verbunden ist, und einen Drain, der mit einem Eingangspunkt der Stromerzeugungsschaltung 52 verbunden ist.
Ein Konstantstrombetrieb und ein Konstantspannungsbetrieb der Ansteuerschaltung 5 oder der Halbleitervorrichtung 45 gemäß 11 sind gleich denjenigen gemäß 9. Daher kann verhindert werden, dass sich der Gatestrom Ig, der während eines Konstantstrombetriebs ausgegeben wird, geringfügig verringert.
12 ist ein Schaltbild, das ein Beispiel einer Ansteuerschaltung 6 und einer Halbleitervorrichtung 46 veranschaulicht. Eine Beschreibung für die im Wesentlichen gleiche Konfiguration und die im Wesentlichen gleichen Effekte wie bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird ausgelassen.
Die Ansteuerschaltung 6 umfasst eine Schalter S5, der den Ausgangstransistor S2 ausschaltet. Der Schalter S5 ist ein Schaltelement, das den Eingangstransistor S3 und den Ausgangstransistor S2 ausschaltet, indem die Spannungen von den Gates (den Steuerelektroden) des Eingangstransistors S3 und des Ausgangstransistors S2 jeweils kleiner oder gleich den Schwellenspannungen Vth des Eingangstransistors S3 und des Ausgangstransistors S2 gemacht werden. Indem der Eingangstransistor S3 und der Ausgangstransistor S2 ausgeschaltet werden, werden der Gatestrom Ig und die Energieversorgungsspannung VCC nicht an das Gate G des Transistors S1 ausgegeben, und kann daher der Transistor S1 ausgeschaltet werden (siehe Ausschaltperiode t0–t1 gemäß 2, sowie 3).
Der Schalter S5 ist zum Beispiel zwischen den Steuerelektroden des Eingangstransistors S3 und des Ausgangstransistors S2 und dem Energiequellenknoten 11 platziert, und schaltet den Eingangstransistor S3 und den Ausgangstransistor S2 aus, indem die Steuerelektrode des Eingangstransistors S3 und des Ausgangstransistors S2 mit dem Energiequellenknoten 11 verbunden werden.
Obwohl die Ansteuerschaltung und die Halbleitervorrichtung mit den Ausführungsbeispielen beschrieben sind, wie sie vorstehend dargelegt sind, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt. Es können verschiedene Modifikationen und Verbesserungen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden, indem ein Teil oder die Gesamtheit der Ausführungsbeispiele mit den anderen kombiniert und/oder durch die anderen ersetzt wird.
Zum Beispiel kann die Halbleitervorrichtung eine Halbleitervorrichtung sein, die eine durch eine integrierte Schaltung ausgebildete Konfiguration aufweist, oder eine Halbleitervorrichtung sein, die eine durch diskrete Bauteile ausgebildete Konfiguration aufweist.
Auch kann der Transistor S1 ein anderes Schaltelement als ein IGBT sein, zum Beispiel ein n-Kanal- oder ein p-Kanal-MOSFET, oder ein npn-Typ- oder ein pnp-Typ-Bipolartransistor. Im Fall von einem MOSFET kann der Wortlaut so geändert werden, dass "Kollektor" als "Drain" gelesen wird und "Emitter" als "Source" gelesen wird, und im Fall eines Bipolartransistors, dass "Gate" als "Basis" gelesen wird.
Auch kann der Ausgangstransistor S2 oder der Eingangstransistor S3 ein anderes Schaltelement als ein p-Kanal-MOSFET sein, zum Beispiel ein pnp-Typ-Bipolartransistor. Der Steuertransistor S4 kann ein anderes Schaltelement als ein n-Kanal-MOSFET sein, zum Beispiel ein npn-Typ-Bipolartransistor.
Auch kann zum Beispiel eine Konfiguration, in der eine Spannung, die durch Teilung der Spannung des Gateansteuerknotens 13 durch Widerstände erhalten wird, an den Operationsverstärker AMP1 eingegeben wird, nicht auf die Ansteuerschaltung gemäß 4 beschränkt sein, sondern kann sie in anderen Ansteuerschaltungen umfasst sein, wie etwa denjenigen gemäß 6, 9 und 11.
Die vorliegende Anmeldung beruht auf der am 6. Juni 2014 eingereichten japanischen Prioritätsanmeldung Nr. 2014-117325 , deren gesamter Inhalt hiermit mittels Bezugnahme hierin eingebunden ist.
Eine Ansteuerschaltung umfasst einen Gateansteuerknoten; einen Energiequellenknoten; einen Ausgangstransistor, der konfiguriert ist, zwischen dem Gateansteuerknoten und dem Energiequellenknoten verbunden zu sein, und einen Strom in den Gateansteuerknoten fließen zu lassen; einen Eingangstransistor, der konfiguriert ist, einen Stromspiegel mit dem Ausgangstransistor zu bilden, und eine kleinere Größe als der Ausgangstransistor aufzuweisen; einen Operationsverstärker, der konfiguriert ist, eine Steuerspannung abhängig von einer Potentialdifferenz zwischen einer Spannung, die abhängig von einer Spannung des Gateansteuerknotens als Eingang aufgenommen wird, und einer konstanten Spannung, die niedriger ist als eine Spannung des Energiequellenknotens, auszugeben; eine Konstantstromquelle, die konfiguriert ist, einen konstanten Strom zu erzeugen; und einen Steuertransistor, der konfiguriert ist, einen in dem Eingangstransistor fließenden Strom abhängig von der Steuerspannung so zu steuern, dass er kleiner oder gleich dem konstanten Strom ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2014-117325 [0089]

Claims

Ansteuerschaltung, mit: einem Gateansteuerknoten; einem Energiequellenknoten; einem Ausgangstransistor, der konfiguriert ist, zwischen dem Gateansteuerknoten und dem Energiequellenknoten verbunden zu sein, und einen Strom in den Gateansteuerknoten fließen zu lassen; einem Eingangstransistor, der konfiguriert ist, einen Stromspiegel mit dem Ausgangstransistor zu bilden, und eine kleinere Größe als der Ausgangstransistor aufzuweisen; einem Operationsverstärker, der konfiguriert ist, eine Steuerspannung abhängig von einer Potentialdifferenz zwischen einer Spannung, die abhängig von einer Spannung des Gateansteuerknotens als Eingang aufgenommen wird, und einer konstanten Spannung, die niedriger ist als eine Spannung des Energiequellenknotens, auszugeben; einem Steuertransistor, der konfiguriert ist, eine Steuerelektrode zu umfassen, die als Eingang einen Ausgang des Operationsverstärkers aufnimmt, und in Reihe mit dem Eingangstransistor verbunden zu sein; und einer Konstantstromquelle, die konfiguriert ist, in Reihe mit dem Steuertransistor verbunden zu sein.
Ansteuerschaltung, mit: einem Gateansteuerknoten; einem Energiequellenknoten; einem Ausgangstransistor, der konfiguriert ist, zwischen dem Gateansteuerknoten und dem Energiequellenknoten verbunden zu sein, und einen Strom in den Gateansteuerknoten fließen zu lassen; einem Eingangstransistor, der konfiguriert ist, einen Stromspiegel mit dem Ausgangstransistor zu bilden, und eine kleinere Größe als der Ausgangstransistor aufzuweisen; einem Operationsverstärker, der konfiguriert ist, eine Steuerspannung abhängig von einer Potentialdifferenz zwischen einer Spannung, die abhängig von einer Spannung des Gateansteuerknotens als Eingang aufgenommen wird, und einer konstanten Spannung, die niedriger ist als eine Spannung des Energiequellenknotens, auszugeben; einer Konstantstromquelle, die konfiguriert ist, einen konstanten Strom zu erzeugen; und einem Steuertransistor, der konfiguriert ist, einen in dem Eingangstransistor fließenden Strom abhängig von der Steuerspannung so zu steuert, dass er kleiner oder gleich dem konstanten Strom ist.
Ansteuerschaltung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Konstantstromquelle über den Steuertransistor mit dem Eingangstransistor in Reihe geschaltet ist.
Ansteuerschaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Konstantstromquelle umfasst: einen Anpassungstransistor, der konfiguriert ist, einen Stromspiegel mit dem Eingangstransistor zu bilden, eine Spannungserzeugungsschaltung, die konfiguriert ist, eine Spannung, die äquivalent zu der Spannung des Gateansteuerknotens ist, an einer Ausgangselektrode des Anpassungstransistors zu erzeugen, und eine Stromerzeugungsschaltung, die konfiguriert ist, den konstanten Strom zu erzeugen, um einen in der Ausgangselektrode fließenden Ausgangsstrom konstant zu machen.
Ansteuerschaltung gemäß Anspruch 4, wobei die Stromerzeugungsschaltung einen Operationsverstärker umfasst, der konfiguriert ist, den konstanten Strom abhängig von einer Potentialdifferenz zwischen einer Spannung, die abhängig von dem Ausgangsstrom als Eingang aufgenommen wird, und einer konstanten Referenzspannung, die niedriger ist als die Spannung des Energiequellenknotens, zu erzeugen.
Ansteuerschaltung gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei die Spannungserzeugungsschaltung umfasst: einen ersten Transistor, der konfiguriert ist, ein Gate aufzuweisen, das mit dem Gateansteuerknoten verbunden ist, eine Konstantstromschaltung, die konfiguriert ist, einen konstanten Strom zwischen einem Drain und einer Source des ersten Transistors fließen zu lassen, und einen zweiten Transistor, der konfiguriert ist, ein Gate, das mit der Source des ersten Transistors verbunden ist, und eine Source, die mit der Ausgangselektrode verbunden ist, aufzuweisen.
Ansteuerschaltung gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei die Spannungserzeugungsschaltung umfasst: einen Operationsverstärker, der konfiguriert ist, eine Ausgangsspannung abhängig von einer Potentialdifferenz zwischen der Spannung des Gateansteuerknotens und der Spannung der Ausgangselektrode auszugeben, und einen Transistor, der konfiguriert ist, ein Gate, das als Eingang die Ausgangsspannung aufnimmt, und eine Source, die mit der Ausgangselektrode verbunden ist, aufzuweisen.
Ansteuerschaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Spannung, die durch Teilung der Spannung des Gateansteuerknotens durch Widerstände erhalten wird, an den Operationsverstärker eingegeben wird.
Ansteuerschaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, zusätzlich mit: einem Schalter, der konfiguriert ist, den Ausgangstransistor auszuschalten.
Ansteuerschaltung gemäß Anspruch 9, wobei der Schalter den Ausgangstransistor durch Ausschalten des Steuertransistors ausschaltet.
Halbleitervorrichtung, mit: der Ansteuerschaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10; und einem Schaltelement, das konfiguriert ist, ein Gate zu umfassen, das mit dem Gateansteuerknoten verbunden ist.