DE102015214358A1

DE102015214358A1 - Treiberschaltung

Info

Publication number: DE102015214358A1
Application number: DE102015214358.9A
Authority: DE
Inventors: Motoki Imanishi; Kenji Sakai; Takaki NAKASHIMA
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-10-27
Filing date: 2015-07-29
Publication date: 2016-05-12
Also published as: CN105553236B; US20160116929A1; US9625927B2; JP6320273B2; CN105553236A; JP2016086537A

Abstract

Eine Treiberschaltung (101) der vorliegenden Erfindung, welche eine Schaltvorrichtung als Antwort auf ein Steuersignal treibt, weist auf: eine Stromspiegelschaltung, die einen Ausgangstransistor (1), der mit einer Steuerelektrode der Schaltvorrichtung verbunden ist, und einen Referenztransistor (3), der in einer Stromspiegelweise mit dem Ausgangstransistor (1) verbunden ist und einen Spiegelstrom an den Ausgangstransistor (1) liefert, aufweist; und eine Potentialänderungsschaltung, die mit dem Referenztransistor (3) verbunden ist und ein Steuerpotential des Ausgangstransistors (1) von einem Potential während eines Spiegelbetriebs der Stromspiegelschaltung ändert.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Gate-Treibersteuerung zum Treiben einer Schaltvorrichtung.
Beschreibung der Hintergrundtechnik
Eine Schaltvorrichtung weist zwei Betriebsarten des Treibens auf: Einschaltwiderstand-Treiben und Konstantstrom-Treiben. Die Betriebsart des Einschaltwiderstand-Treibens verursacht, dass ein hoher Treiberstrom während der Anfangszeit des Treibens des Gates fließt, so dass das Auftreten von Störungen durch elektromagnetische Beeinträchtigung (im Folgenden auch als Electro-Magnetic-Interference, EMI bezeichnet) ein Problem darstellt.
Andererseits besteht ein Problem, dass, obwohl die Betriebsart des Konstantstrom-Treibens die EMI-Störungen während der Anfangsphase des Gate-Treibens reduziert, die Betriebsart des Konstantstrom-Treibens verglichen mit der Betriebsart des Einschaltwiderstand-Treibens eine sehr große Vorrichtungsgröße erfordert.
Insofern schlägt die offenbarte japanische Patentanmeldung Nr. 2009-11049 eine Treiberschaltung, welche beide Betriebsarten, eine des Konstantstrom-Treibens und eine des Einschaltwiderstand-Treibens, verwendet und im Betrieb nach Bedarf zwischen diesen umschaltet.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Treiberschaltung zur Verfügung zu stellen, die beide Betriebsarten, eine des Konstantstrom-Treibens und eine des Einschaltwiderstand-Treibens, verwendet und keine große Fläche benötigt.
Die Treiberschaltung der vorliegenden Erfindung treibt eine Schaltvorrichtung als Reaktion auf ein Steuersignal. Die Treiberschaltung der vorliegenden Erfindung weist eine Stromspiegelschaltung und eine Potentialänderungsschaltung auf. Die Stromspiegelschaltung weist einen Ausgangstransistor und einen Referenztransistor auf. Der Ausgangstransistor ist mit einer Steuerelektrode der Schaltvorrichtung verbunden. Der Referenztransistor, der in einer Stromspiegelweise mit dem Ausgangstransistor verbunden ist, liefert einen Spiegelstrom an den Ausgangstransistor. Die Potentialänderungsschaltung, die mit dem Referenztransistor verbunden ist, ändert ein Steuerpotential des Ausgangstransistors von einem Potential während eines Spiegelbetriebs der Stromspiegelschaltung.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ändert die Potentialänderungsschaltung das Steuerpotential des Ausgangstransistors, so dass der Ausgangstransistor zwischen dem Konstantstrom-Treiben und dem Einschaltwiderstand-Treiben umschalten kann. Entsprechend kann die Treiberschaltung, die sowohl die Betriebsart des Konstantstrom-Treibens als auch des Einschaltwiderstand-Treibens verwendet, mit einer kleinen Schaltungsfläche zur Verfügung gestellt werden.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden offensichtlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau einer Treiberschaltung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 ist ein Schaltplan der Treiberschaltung gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 ist ein Diagramm, das den Betrieb der Treiberschaltung gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
4 und 5 sind Schaltpläne der Treiberschaltungen gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 ist ein Schaltplan einer Treiberschaltung gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7 ist ein Schaltplan einer Treiberschaltung gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8 bis 10 sind Schaltpläne von Treiberschaltungen gemäß Modifikationen der dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
11 ist ein Schaltplan einer Treiberschaltung gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
12 ist ein Schaltplan einer Treiberschaltung gemäß einer fünften bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
13 ist ein Schaltplan einer Treiberschaltung gemäß einer sechsten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
A. Erste bevorzugte Ausführungsform
A-1. Aufbau
1 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau einer Treiberschaltung 101 gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Treiberschaltung weist als eine Gate-Treibervorrichtung einen P-Kanal-MOSFET 1 auf, um eine Source-Steuerung auszuführen, und einen N-Kanal-MOSFET 2, um eine Sink-Steuerung auszuführen. Sowohl der P-Kanal-MOSFET 1 als auch der N-Kanal-MOSFET 2 weist ein Steuersystem zum Konstantstrom-Treiben und ein Steuersystem zum Einschaltwiderstand-Treiben auf. Das heißt, ein einzelner MOSFET ist ausgelegt, für beides verwendet zu werden, Konstantstrom-Treiben und Einschaltwiderstand-Treiben.
2 ist ein Schaltplan der Treiberschaltung 101. Die Treiberschaltung 101 treibt eine Schaltvorrichtung, die mit einem Ausgangsanschluss ”out” verbunden ist, als Reaktion auf ein Steuersignal ”pwmsignal”. Die Treiberschaltung 101 weist eine source-seitige Schaltung und eine sink-seitige Schaltung auf, und der Aufbau der sink-seitigen Schaltung ist symmetrisch zu dem der source-seitigen Schaltung, die mit einer entgegengesetzten Polarität versehen ist. Entsprechend ist nachfolgend hauptsächlich der Aufbau der source-seitigen Schaltung beschrieben.
Die Treiberschaltung 101 weist eine Stromspiegelschaltung und eine Potentialänderungsschaltung auf, die ein Steuerpotential eines Ausgangstransistors (P-Kanal-MOSFET 1) der Stromspiegelschaltung von einem Potential während eines Spiegelbetriebs der Stromspiegelschaltung ändert.
Die Stromspiegelschaltung weist den P-Kanal-MOSFET 1 als den Ausgangstransistor und einen P-Kanal-MOSFET 3 als einen Referenztransistor auf, der mit dem P-Kanal-MOSFET 1 nach Art eines Stromspiegels verbunden ist und einen Spiegelstrom an den P-Kanal-MOSFET 1 liefert. Insbesondere sind Gate-Elektroden des P-Kanal-MOSFET 3 und des P-KANAL-MOSFET 1 miteinander verbunden, und eine Gate-Elektrode und eine Drain-Elektrode des P-Kanal-MOSFET 3 sind kurzgeschlossen.
Die Drain-Elektrode des P-Kanal-MOSFET 3 ist mit einer Drain-Elektrode eines N-Kanal-MOSFET 7 verbunden. Der N-Kanal-MOSFET 7, dessen eine Source-Elektrode mit Ground (GND) verbunden ist, ist ein dritter Transistor, der eine Bias-Strom-Generierungsschaltung für die Stromspiegelschaltung bildet. Das Steuersignal ”pwmsignal” wird durch zwei NOT-Gatter 9 und 11 in eine Gate-Elektrode des N-Kanal-MOSFET 7 gegeben, und der N-Kanal-MOSFET 7 wird als Reaktion auf das Steuersignal ”pwmsignal” eingeschaltet, um einen Bias-Strom für die Stromspiegelschaltung zu erzeugen.
Die Treiberschaltung 101 weist weiter eine Spannungsüberwachungsschaltung 17 zum Überwachen einer Gate-Spannung der zu treibenden Schaltvorrichtung und einen N-Kanal-MOSFET 5 (erster Transistor), dessen eine Drain-Elektrode mit der Gate-Elektrode des P-Kanal-MOSFET 1 verbunden ist, auf.
Die Spannungsüberwachungsschaltung 17 gibt einen Logikpegel ”H” (im Folgenden auch als ”H” bezeichnet) aus, wenn die Gate-Spannung der zu treibenden Schaltvorrichtung einen Schwellenwert überschreitet. Das Ausgangssignal der Spannungsüberwachungsschaltung 17 wird in ein AND-Gatter 13 gegeben. Das AND-Gatter 13 empfängt das Ausgangssignal der Spannungsüberwachungsschaltung 17 und das Steuersignal ”pwmsignal”. Ein Ausgangsanschluss des AND-Gatters 13 ist mit einer Gate-Elektrode des N-Kanal-MOSFET 5 verbunden.
Somit wird der N-Kanal-MOSFET 5 eingeschaltet, wenn beide, das Steuersignal ”pwmsignal” und das Ausgangssignal der Spannungsüberwachungsschaltung 17, den Logikpegel ”H” aufweisen. Dies bewirkt, dass ein Gate-Potential des P-Kanal-MOSFET 1 von dem gleichen Potential wie dem des P-Kanal-MOSFET 3 wechselt, und der P-Kanal-MOSFET 1 die zu treibende Schaltvorrichtung durch Anlegen einer Spannung, die zu ihrem Einschaltwiderstand korrespondiert, treibt. Auf diese Weise arbeitet der N-Kanal-MOSFET 5 als die Potentialänderungsschaltung, welche das Gate-Potential des P-Kanal-MOSFET 1 von dem Gate-Potential des P-Kanal-MOSFET 3 trennt. Die Spannungsüberwachungsschaltung 17 und das AND-Gatter 13 arbeiten als eine Steuerschaltung, die steuert, ob der N-Kanal-MOSFET 5 ein- oder ausgeschaltet wird.
Vorangehend wurde der Aufbau der source-seitigen Schaltung der Treiberschaltung 101 beschrieben. Der Aufbau der sink-seitigen Schaltung ist im Wesentlichen ähnlich der der source-seitigen Schaltung. Die Sink-Seite der Treiberschaltung 101 enthält eine Stromspiegelschaltung und eine Potentialänderungsschaltung, welche ein Steuerpotential des N-Kanal-MOSFET 2 als einem Ausgangstransistor der Stromspiegelschaltung von einem Potential während eines Stromspiegelbetriebs der Stromspiegelschaltung ändert.
Die sink-seitige Stromspiegelschaltung weist den N-Kanal-MOSFET 2 als den Ausgangstransistor und einen N-Kanal-MOSFET 4 als einen Referenztransistor, der mit dem N-Kanal-MOSFET 2 in einer Stromspiegelweise verbunden ist und einen Spiegelstrom an den N-Kanal-MOSFET 2 liefert, auf. Insbesondere sind Gate-Elektroden des N-Kanal-MOSFET 2 und des N-Kanal-MOSFET 4 miteinander verbunden, und eine Gate-Elektrode und eine Drain-Elektrode des N-Kanal-MOSFET 4 sind kurzgeschlossen.
Die Drain-Elektrode des N-Kanal-MOSFET 4 ist mit einer Drain-Elektrode eines P-Kanal-MOSFET 8 verbunden. Der P-Kanal-MOSFET 8, dessen eine Source-Elektrode mit einer Leistungsversorgung VD verbunden ist, ist eine Bias-Strom-Generierungsschaltung für die Stromspiegelschaltung. Das Steuersignal ”pwmsignal” wird durch zwei NOT-Gatter 10 und 12 in eine Gate-Elektrode des P-Kanal-MOSFET 8 gegeben, und der P-Kanal-MOSFET 8 wird als Reaktion auf das Steuersignal ”pwmsignal” eingeschaltet, um einen Bias-Strom für die Stromspiegelschaltung zu generieren.
Die Treiberschaltung 101 weist weiter eine Spannungsüberwachungsschaltung 18 zum Überwachen einer Gate-Spannung der zu treibenden Schaltvorrichtung und einen N-Kanal-MOSFET 6 (erster Transistor), dessen eine Drain-Elektrode mit der Gate-Elektrode des N-Kanal-MOSFET 2 verbunden ist, auf.
Die Spannungsüberwachungsschaltung 18 gibt einen Logikpegel ”H” aus, wenn die Gate-Spannung der zu treibenden Schaltvorrichtung größer oder gleich einem Schwellenwert ist. Das Ausgangssignal der Spannungsüberwachungsschaltung 18 wird durch ein NOT-Gatter 16 in ein AND-Gatter 14 gegeben. Das AND-Gatter 14 empfängt sowohl das Ausgangssignal der Spannungsüberwachungsschaltung 18 als auch das Steuersignal ”pwmsignal” durch ein NOT-Gatter 15. Ein Ausgangsanschluss des AND-Gatters 14 ist mit einer Gate-Elektrode des N-Kanal-MOSFET 6 verbunden.
Somit wird der N-Kanal-MOSFET 6 eingeschaltet, wenn beide, das Steuersignal ”pwmsignal” und das Ausgangssignal der Spannungsüberwachungsschaltung 18 den Logikpegel ”L” (im Folgenden auch als ”L” bezeichnet) aufweisen. Dies bewirkt, dass ein Gate-Potential des N-Kanal-MOSFET 2 von dem Potential während eines Spiegelbetriebs der Stromspiegelschaltung, d. h. einem Gate-Potential des N-Kanal-MOSFET 4, verändert wird. Der N-Kanal-MOSFET 2 treibt dann die zu treibende Schaltvorrichtung durch Anlegen einer Spannung, die zu ihrem Einschaltwiderstand korrespondiert. Auf diese Weise arbeitet der N-Kanal-MOSFET 6 als die Potentialänderungsschaltung, welche das Gate-Potential des N-Kanal-MOSFET 2 von dem Gate-Potential des N-Kanal-MOSFET 4 trennt. Die Spannungsüberwachungsschaltung 18 und das AND-Gatter 14 arbeiten als eine Steuerschaltung, die steuert, ob der N-Kanal-MOSFET 6 ein- oder ausgeschaltet wird.
A-2. Betrieb
3 zeigt ein Wellenformdiagramm des Steuersignals ”pwmsignal”, eine Gate-Spannung ”OUT” der zu treibenden Schaltvorrichtung, eine Gate-Spannung ”pmoscnt” des N-Kanal-MOSFET 5 als Potentialänderungsschaltung und eine Gate-Spannung ”nmoscnt” des N-Kanal-MOSFET 6 als der Potentialänderungsschaltung auf der Sink-Seite.
Wenn das Steuersignal ”pwmsignal” auf ”H” wechselt, wird der N-Kanal-MOSFET 7 eingeschaltet und der Bias-Strom fließt durch die Stromspiegelschaltung. Ein Drain-Strom, der im Wesentlichen dem des P-Kanal-MOSFET 3 gleicht, fließt auch durch den P-Kanal-MOSFET 1 und die Schaltvorrichtung wird mit einem Konstantstrom getrieben.
Das Konstantstrom-Treiben hebt die Gate-Spannung ”OUT” der Schaltvorrichtung an. Wenn die Spannungsüberwachungsschaltung erkennt, dass die Gate-Spannung ”OUT” den Schwellenwert überschritten hat, wechselt die Gate-Spannung ”pmoscnt” nach ”H”, der N-Kanal-MOSFET 5 wird eingeschaltet und der P-Kanal-MOSFET 1 führt das Einschaltwiderstand-Treiben aus.
Wenn das Steuersignal ”pwmsignal” dann nach ”L” wechselt, wechselt die Gate-Spannung ”pmoscnt” nach ”L”, der N-Kanal-MOSFET 5 wird ausgeschaltet und es wird kein Bias-Strom für die Stromspiegelschaltung generiert. Währenddessen wird auf der Sink-Seite der P-Kanal-MOSFET 8 eingeschaltet und die Stromspiegelschaltung führt das Konstantstrom-Treiben aus. Danach wird die Gate-Spannung ”OUT” schrittweise verringert.
Die Spannungsüberwachungsschaltung 18 gibt ”L” aus, wenn sie erkennt, dass die Gate-Spannung ”OUT” niedriger ist als der Schwellenwert. Das vorhergehende Ausgangssignal wird durch das NOT-Gatter 16 in das AND-Gatter 14 gegeben und ein Ausgang ”nmoscnt” des AND-Gatters 14 wechselt nach ”H”. Der N-Kanal-MOSFET 6 wird dann eingeschaltet und der N-Kanal-MOSFET 2 führt das Einschaltwiderstand-Treiben aus.
A-3. Spannungsüberwachungsschaltung
Die Spannungsüberwachungsschaltungen 17, 18 überwachen eine Steuerspannung (d. h. die Gate-Spannung) für die zu treibende Schaltvorrichtung und erfassen, ob die Steuerspannung größer oder gleich dem Schwellenwert ist oder nicht. Die Spannungsüberwachungsschaltungen 17, 18 können eine Logikvorrichtung mit einem Schwellenwert aufweisen. Solch eine Vorrichtung ermöglicht den Aufbau der Schaltung, und ein Hochgeschwindigkeitsbetrieb der Logikvorrichtung kann die Verzögerung einer Spannungsüberwachungsfunktion reduzieren.
Die Spannungsüberwachungsschaltungen 17 and 18 können jeweils auch Schmitt-Schaltungen 19 und 20 aufweisen, wie in 4 gezeigt, und das vereinfacht die Schaltungen. Die Reaktionsgeschwindigkeit der Schmitt-Schaltung hängt von Vorrichtungseigenschaften ab, und dies kann eine Schaltverzögerung reduzieren.
Die Spannungsüberwachungsschaltungen 17 und 18 können jeweils auch Komparatoren 21 und 22 aufweisen, wie in 5 gezeigt, und das ermöglicht sehr genaues Einstellen eines Schwellenwerts, der nicht von der Versorgungsspannung abhängt. Somit kann die Betriebsart des Konstantstrom-Treibens in dem Bereich, der von EMI-Störungen betroffen ist, genau arbeiten und damit den Störungsreduzierungseffekt verbessern.
A-4. Vorteilhafte Effekte
Die Treiberschaltung 101 gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform weist auf: Eine erste Stromspiegelschaltung, die den Ausgangstransistor (P-Kanal-MOSFET 1), der mit einer Steuerelektrode der Schaltvorrichtung verbunden ist, und den Referenztransistor (P-Kanal-MOSFET 3), der mit dem Ausgangstransistor in einer Stromspiegelweise verbunden ist und einen Spiegelstrom an den Ausgangstransistor liefert, aufweist; und die Potentialänderungsschaltung (N-Kanal-MOSFET 5), die mit dem Referenztransistor verbunden ist und das Steuerpotential des Ausgangstransistors von dem Potential während eines Spiegelbetriebs der ersten Stromspiegelschaltung ändert. Somit ändert die Potentialänderungsschaltung das Steuerpotential des Ausgangstransistors, so dass der Ausgangstransistor durch Umschalten zwischen einer Verwendung zum Konstantstrom-Treiben und einer Verwendung zum Einschaltwiderstand-Treiben betrieben werden kann. Entsprechend kann die Treiberschaltung mit einer kleinen Schaltungsfläche zur Verfügung gestellt werden, die beides verwendet, eine Betriebsart des Konstantstrom-Treibens und eine Betriebsart des Einschaltwiderstand-Treibens.
Die Potentialänderungsschaltung weist den ersten Transistor (N-Kanal-MOSFET 5) auf, dessen eine erste Stromelektrode mit einer Steuerleitung verbunden ist, die dem Referenztransistor und dem Ausgangstransistor gemein ist, und die Steuerschaltung, die steuert, ob der erste Transistor ein- oder ausgeschaltet wird. Somit wird, wenn der erste Transistor ausgeschaltet wird, das Konstantstrom-Treiben unter Verwendung des Spiegelstroms der Stromspiegelschaltung ausgeführt; wenn der erste Transistor eingeschaltet wird, wird das Einschaltwiderstand-Treiben unter Verwendung des Einschaltwiderstands des Ausgangstransistors ausgeführt.
Die Steuerschaltung weist die Spannungsüberwachungsschaltungen 17, 18 zum Überwachen der Steuerspannung für die Schaltvorrichtung auf. Wenn die Spannungsüberwachungsschaltung 17 auf der Source-Seite erkennt, dass die Steuerspannung größer ist als eine Schwellenwertspannung, wird der erste Transistor (N-Kanal-MOSFET 5) eingeschaltet. Wenn die Spannungsüberwachungsschaltung 18 auf der Sink-Seite erkennt, dass die Steuerspannung geringer ist als eine Schwellenwertspannung, wird der erste Transistor (N-Kanal-MOSFET 6) eingeschaltet. Somit wird ein Umschalten zwischen dem Konstantstrom-Treiben und dem Einschaltwiderstand-Treiben basierend auf der Steuerspannung ermöglicht.
Die Spannungsüberwachungsschaltungen 17, 18, die eine Logikvorrichtung mit einem Schwellenwert aufweisen, ermöglichen den Aufbau der Schaltung, und ein Hochgeschwindigkeitsbetrieb der Logikvorrichtung kann die Verzögerung einer Gate-Spannungsüberwachungsfunktion reduzieren.
Ein Aufbau der Spannungsüberwachungsschaltungen 17 and 18 jeweils unter Verwendung der Schmitt-Schaltungen 19 und 20 vereinfacht die Schaltungen. Die Reaktionszeit der Schmitt-Schaltungen 19, 20 hängt von Vorrichtungseigenschaften ab, und das reduziert eine Schaltverzögerung.
Die Spannungsüberwachungsschaltungen 17 und 18, die jeweils die Komparatoren 21 und 22 aufweisen, ermöglichen ein sehr genaues Einstellen eines Schwellenwerts, der nicht von der Versorgungsspannung abhängt. Somit kann die Betriebsart des Konstantstrom-Treibens in dem Bereich, der von EMI-Störungen betroffen ist, genau arbeiten und damit den Störungsreduzierungseffekt verbessern.
Da die Treiberschaltung 101 die Bias-Strom-Generierungsschaltung zum Generieren des Bias-Stroms, der durch den Referenztransistor (P-Kanal-MOSFET 3) fließt, aufweist, kann das Konstantstrom-Treiben durch den Ausgangstransistor (P-Kanal-MOSFET 1) unter Verwendung des Spiegelstroms der Stromspiegelschaltung ausgeführt werden.
Der dritte Transistor (N-Kanal-MOSFET 7), der in Serie mit dem Referenztransistor (P-Kanal-MOSFET 3) verbunden ist, wird als die Bias-Strom-Generierungsschaltung verwendet, so dass ein Drain-Strom als der Bias-Strom verwendet wird, wenn der N-Kanal-MOSFET 7 eingeschaltet wird.
B. Zweite bevorzugte Ausführungsform
B-1. Aufbau
6 ist ein Schaltbild einer Treiberschaltung 102 gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform. Die Treiberschaltung 102 ist mit Timer-Schaltungen 23 und 24 jeweils anstelle der Spannungsüberwachungsschaltungen 17 und 18 in dem Aufbau der Treiberschaltung 101 gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform ausgestattet. Die Treiberschaltung 101 vergleicht die Gate-Spannung mit der Schwellenwertspannung in den Spannungsüberwachungsschaltungen 17, 18 und schaltet basierend auf dem Vergleich von dem Konstantstrom-Treiben zu dem Einschaltwiderstand-Treiben um. Die Treiberschaltung 102 misst hingegen die Zeit in den Timer-Schaltungen 23, 24 und schaltet zu dem Einschaltwiderstand-Treiben um, nachdem eine vorbestimmte Zeit von dem Beginn des Konstantstrom-Treibens vergangen ist.
Die Timer-Schaltung 23 auf der Source-Seite empfängt das Steuersignal ”pwmsignal” und stellt ihr Ausgangssignal der Gate-Elektrode des N-Kanal-MOSFET 5 bereit. Die Timer-Schaltung 24 auf der Sink-Seite empfängt das Steuersignal ”pwmsignal” durch ein NOT-Gatter 25 und stellt ihr Ausgangssignal der Gate-Elektrode des N-Kanal-MOSFET 6 bereit.
B-2. Betrieb
Der Betrieb der Treiberschaltung 102 wird beschrieben. Wenn der Logikpegel des Steuersignals ”pwmsignal” von ”L” nach ”H” wechselt, wird der N-Kanal-MOSFET 7 eingeschaltet, um das Konstantstrom-Treiben zu starten und die Timer-Schaltung 23 empfängt ”H”, um ein Zählen zu starten. Nachdem die vorbestimmte Zeit von dem Beginn des Konstantstrom-Treibens abgelaufen ist, gibt die Timer-Schaltung 23 ”H” aus, was den N-Kanal-MOSFET 5 einschaltet. Dies schaltet die Betriebsart unter Verwendung des Einschaltwiderstands des P-Kanal-MOSFET 1 zu dem Einschaltwiderstand-Treiben um.
Wenn der Logikpegel des Steuersignals ”pwmsignal” dann von ”H” nach ”L” wechselt, wird das Konstantstrom-Treiben unter Verwendung des Spiegelstroms der sink-seitigen Stromspiegelschaltung ausgeführt. Zusätzlich wechselt das Eingangssignal der Timer-Schaltung 24 auf ”H” und die Timer-Schaltung 24 beginnt zu zählen. Nachdem die vorbestimmte Zeit von dem Beginn des Konstantstrom-Treibens abgelaufen ist, gibt die Timer-Schaltung 24 ”H” aus, was den N-Kanal-MOSFET 6 einschaltet. Dies schaltet die Betriebsart unter Verwendung des Einschaltwiderstands des N-Kanal-MOSFET 2 zu dem Einschaltwiderstand-Treiben um.
B-3. Vorteilhafte Effekte
Eine Steuerschaltung weist die Timer-Schaltungen 23, 24 zum Messen der Zeit von dem Beginn des Konstantstrom-Treibens in der Treiberschaltung 102 der zweiten bevorzugten Ausführungsform auf. Nachdem die vorbestimmte Zeit von dem Beginn des Konstantstrom-Treibens in den Timer-Schaltungen 23 und 24 abgelaufen ist, werden jeweils die N-Kanal-MOSFETs 5 und 6 eingeschaltet. Dies schaltet die Betriebsart unter Verwendung des P-Kanal-MOSFET 1 auf der Source-Seite zu dem Einschaltwiderstand-Treiben um und schaltet unter Verwendung des N-Kanal-MOSFET 2 auf der Sink-Seite zu dem Einschaltwiderstand-Treiben um.
C. Dritte bevorzugte Ausführungsform
C-1. Aufbau
7 ist ein Schaltbild einer Treiberschaltung 103A gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform. Die Treiberschaltung 103A weist zusätzlich zu den Komponenten der Treiberschaltung 101 gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform P-Kanal-MOSFETs 26, 27 (zweite Transistoren) auf.
Eine Drain-Elektrode und eine Source-Elektrode des P-Kanal-MOSFET 26 sind mit der gemeinsamen Steuerleitung der Stromspiegelschaltung auf der Source-Seite der Treiberschaltung 103A verbunden. Eine Gate-Elektrode des P-Kanal-MOSFET 26 ist mit dem Ausgangsanschluss des AND-Gatters 13 und der Gate-Elektrode des N-Kanal-MOSFET 5 verbunden.
Eine Drain-Elektrode und eine Source-Elektrode des P-Kanal-MOSFET 27 sind mit der gemeinsamen Steuerleitung der Stromspiegelschaltung auf der Sink-Seite der Treiberschaltung 103A verbunden. Eine Gate-Elektrode des P-Kanal-MOSFET 27 ist mit dem Ausgangsanschluss des AND-Gatters 14 und der Gate-Elektrode des N-Kanal-MOSFET 6 verbunden.
C-2. Betrieb
Durch Einschalten des N-Kanal-MOSFET 5 verringert die Treiberschaltung 101 gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform das Gate-Potential des P-Kanal-MOSFET 1 auf das GND-Potential und schaltet den P-Kanal-MOSFET 1 in den Betrieb des Einschaltwiderstand-Treibens. Die Reihenschaltung des N-Kanal-MOSFET 5 und des P-Kanal-MOSFET 3 verhindert allerdings, dass das Gate-Potential des P-Kanal-MOSFET 1 auf das GND-Potential fällt. Insofern schaltet die Treiberschaltung 103A den P-Kanal-MOSFET 26 aus, wenn sie den N-Kanal-MOSFET 5 einschaltet und stellt somit einen Aufbau bereit, der die Referenzseite der Stromspiegelschaltung von der Ausgangsseite derselben trennt. Dies erlaubt, dass das Gate-Potential des P-Kanal-MOSFET 1 sanft auf das GND-Potential abfällt.
Das Gleiche gilt für den sink-seitigen Aufbau: Der P-Kanal-MOSFET 27 wird ausgeschaltet, wenn der N-Kanal-MOSFET 6 eingeschaltet wird, und dies erlaubt, dass das Gate-Potential des N-Kanal-MOSFET 2 sanft auf VD ansteigt.
C-3. Modifikationen
8 zeigt ein Schaltbild einer Treiberschaltung 103B gemäß einer ersten Modifikation der dritten bevorzugten Ausführungsform. Die Treiberschaltung 103B weist zusätzlich zu den Komponenten der Treiberschaltung 103A Verzögerungsschaltungen 32, 33 auf. Die Verzögerungsschaltung 32 ist zwischen dem AND-Gatter 13 und der Gate-Elektrode des N-Kanal-MOSFET 5 auf der Source-Seite vorgesehen. Die Verzögerungsschaltung 33 ist zwischen dem AND-Gatter 14 und der Gate-Elektrode des N-Kanal-MOSFET 6 auf der Sink-Seite vorgesehen.
Die Verzögerungsschaltung 32 stellt eine Verzögerung von dem Zeitpunkt, zu dem der Logikpegel des Ausgangssignals ”pmoscnt” des AND-Gatters 13 von ”L” auf ”H” umgeschaltet wird, bis der N-Kanal-MOSFET 5 eingeschaltet wird zur Verfügung. Daher wird, wenn der Logikpegel des Ausgangssignals ”pmoscnt” von ”L” auf ”H” umgeschaltet wird, der P-Kanal-MOSFET 26 ausgeschaltet, bevor der N-Kanal-MOSFET 5 eingeschaltet wird, und die Referenzseite der Stromspiegelschaltung wird von der Ausgangsseite derselben getrennt. Somit kann der P-Kanal-MOSFET 1 zuverlässig in der Betriebsart des Einschaltwiderstand-Treibens betrieben werden.
Das Gleiche gilt für den sink-seitigen Betrieb: Wenn der Logikpegel des Ausgangssignals ”nmoscnt” des AND-Gatters 14 von ”L” auf ”H” umgeschaltet wird, wird der P-Kanal-MOSFET 27 ausgeschaltet, bevor die Verzögerungsschaltung 33 bewirkt, dass der N-Kanal-MOSFET 6 eingeschaltet wird, und die Referenzseite der Stromspiegelschaltung wird von der Ausgangsseite derselben getrennt. Somit kann der N-Kanal-MOSFET 2 zuverlässig in der Betriebsart des Einschaltwiderstand-Treibens betrieben werden.
Die Verzögerungsschaltungen 32 und 33 können jeweils Gate-Widerstandslasten 34 und 35 aufweisen, wie in 9 gezeigt.
10 ist ein Schaltbild einer Treiberschaltung 103C gemäß einer zweiten Modifikation der dritten bevorzugten Ausführungsform. Die Treiberschaltung 103C weist zusätzlich zu den Komponenten der Treiberschaltung 103A eine Bias-Strom-Steuerschaltung auf, die den Bias-Strom der Stromspiegelschaltung nach einem Übergang von dem Konstantstrom-Treiben zu dem Einschaltwiderstand-Treiben abschaltet.
Insbesondere weist die Bias-Strom-Steuerschaltung auf der Source-Seite der Treiberschaltung 103C ein NOT-Gatter 28 zum Empfangen des Ausgangssignals ”pmoscnt” des AND-Gatters 13 und ein AND-Gatter 30 zum Empfangen des Ausgangssignals des NOT-Gatters 28 auf. Das AND-Gatter 30 empfängt zusätzlich zu dem Ausgangssignal des NOT-Gatters 28 das Steuersignal ”pwmsignal”, und das Ausgangssignal des AND-Gatters 30 wird in das NOT-Gatter 11 gegeben.
Die Bias-Strom-Steuerschaltung weist auf der Sink-Seite der Treiberschaltung 103C ein NOT-Gatter 29 zum Empfangen des Ausgangssignals ”nmoscnt” des AND-Gatters 14 und ein OR-Gatter 31 zum Empfangen des Ausgangssignals des NOT-Gatters 29 auf. Das OR-Gatter 31 empfängt zusätzlich zu dem Ausgangssignal des NOT-Gatters 29 das Steuersignal ”pwmsignal”, und das Ausgangssignal des OR-Gatters 31 wird in das NOT-Gatter 12 gegeben.
Wenn die Treiberschaltung 103C unter der Bedingung, dass das Steuersignal ”pwmsignal” ”H” ist, in das Einschaltwiderstand-Treiben überführt wird, wechselt das Ausgangssignal ”pmoscnt” des AND-Gatters 13 auf ”H”, wobei zugleich das AND-Gatter 30 ein ”L” durch das NOT-Gate 28 empfängt und der Ausgang des AND-Gatters 30 daher auf ”L” wechselt. Somit wird der N-Kanal-MOSFET 7 ausgeschaltet und generiert als ein Ergebnis keinen Bias-Strom.
Wenn die Treiberschaltung 103C unter der Bedingung, dass das Steuersignal ”pwmsignal” ”L” ist, in das Einschaltwiderstand-Treiben überführt wird, wechselt das Ausgangssignal ”nmoscnt” des AND-Gatters 14 auf ”H”, wobei zugleich das OR-Gatter 31 ein ”L” durch das NOT-Gatter 29 empfängt und der Ausgang des OR-Gatters 31 daher auf ”L” wechselt. Somit wird der P-Kanal-MOSFET 8 ausgeschaltet und generiert als ein Ergebnis keinen Bias-Strom.
Wenn der Bias-Strom auch nach einem Umschalten zu dem Einschaltwiderstand-Treiben generiert wird, würde der Schaltungsstrom aufgrund des Bias-Stroms ansteigen. Ein Abschalten des N-Kanal-MOSFET 7 und des P-Kanal-MOSFET 8 verhindert jedoch, dass der Schaltungsstrom ansteigt.
C-4. Vorteilhafte Effekte
Die Treiberschaltung 103A gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform weist weiter den zweiten Transistor (P-Kanal-MOSFET 26) auf, dessen eine erste Stromelektrode (Drain-Elektrode) und eine zweite Stromelektrode (Source-Elektrode) mit der Steuerleitung verbunden sind, die dem Referenztransistor (P-Kanal-MOSFET 3) und dem Ausgangstransistor (P-Kanal-MOSFET 1) gemein ist, wobei eine Steuerelektrode (Gate-Elektrode) des zweiten Transistors mit einer Steuerelektrode (Gate-Elektrode) des ersten Transistors (N-Kanal-MOSFET 5) verbunden ist. Somit wird, wenn die Treiberschaltung 103A durch Einschalten des ersten Transistors in den Betrieb des Einschaltwiderstand-Treibens geschaltet wird, die Referenzseite der Stromspiegelschaltung von der Ausgangsseite derselben getrennt, so dass das Steuerpotential des Ausgangstransistors von dem Potential während eines Spiegelbetriebs der Stromspiegelschaltung verändert wird, was erlaubt, dass die Treiberschaltung sanft zum Einschaltwiderstand-Treiben umgeschaltet wird.
Die Treiberschaltung 103B weist die Verzögerungsschaltung wie eine Widerstandsschaltung zwischen der Steuerschaltung und dem ersten Transistor (N-Kanal-MOSFET 5) auf, so dass die Referenzseite der Stromspiegelschaltung durch den zweiten Transistor von der Ausgangsseite derselben getrennt werden kann, bevor der erste Transistor eingeschaltet wird, was erlaubt, dass die Treiberschaltung 103B sanft zu dem Einschaltwiderstand-Treiben umgeschaltet wird.
Die Treiberschaltung 103C weist die Bias-Strom-Steuerschaltung (d. h. AND-Gatter 30, NOT-Gatter 28, OR-Gatter 31, NOT-Gatter 29) auf, die den dritten Transistor (N-Kanal-MOSFET 7) ausschaltet, wenn der erste Transistor (N-Kanal-MOSFET 5) eingeschaltet wird, wodurch ein Anstieg des Schaltungsstroms aufgrund des Bias-Stroms in der Betriebsart des Einschaltwiderstand-Treibens verhindert wird.
D. Vierte bevorzugte Ausführungsform
Die Treiberschaltung 101 gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform bewirkt, dass der P-Kanal-MOSFET 1 den Betrieb des Einschaltwiderstand-Treibens durch Einschalten des N-Kanal-MOSFET 5 ausführt; in der Zwischenzeit fließt jedoch der Bias-Strom von dem N-Kanal-MOSFET 7 in der Referenzseite der Stromspiegelschaltung, und das führt zu einem Anstieg des Schaltungsstroms.
Insofern ist eine Treiberschaltung 104 gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform so ausgelegt, dass in dem Betrieb des Einschaltwiderstand-Treibens kein Bias-Strom fließt.
D-1. Aufbau
11 ist ein Schaltbild der Treiberschaltung 104. In der Treiberschaltung 101 sind die N-Kanal-MOSFETs 5 und 6 oder die ersten Transistoren mit den jeweiligen gemeinsamen Steuerleitungen der Stromspiegelschaltungen verbunden. In der Treiberschaltung 104 ist hingegen der erste Transistor in Reihe mit dem Referenztransistor (P-Kanal-MOSFET 3, N-Kanal-MOSFET 4) der Stromspiegelschaltung verbunden. Das heißt, ein P-Kanal-MOSFET 44 ist in Reihe mit dem P-Kanal-MOSFET 3 verbunden und ein P-Kanal-MOSFET 45 ist in Reihe mit dem N-Kanal-MOSFET 4 verbunden.
Der Rest des Aufbaus der Treiberschaltung 101 ist ähnlich wie der der Treiberschaltung 104: Der Ausgangsanschluss des AND-Gatters 13 ist mit einer Gate-Elektrode des P-Kanal-MOSFET 44 verbunden und der Ausgangsanschluss des AND-Gatters 14 ist mit einer Gate-Elektrode des P-Kanal-MOSFET 45 verbunden.
D-2. Betrieb
Wenn der source-seitige Betrieb das Konstantstrom-Treiben zu dem Einschaltwiderstand-Treiben umschaltet, wird das Ausgangssignal ”pmoscnt” des AND-Gatters 13 von ”L” nach ”H” umgeschaltet, wobei zur gleichen Zeit der P-Kanal-MOSFET 44 ausgeschaltet wird, so dass die Referenzseite der Stromspiegelschaltung mit einem hohen Widerstand versehen wird. Somit fließt kein Bias-Strom von dem N-Kanal-MOSFET 7 und ein Anstieg des Schaltungsstroms kann verhindert werden.
Wenn der sink-seitige Betrieb das Konstantstrom-Treiben zu dem Einschaltwiderstand-Treiben umschaltet, wird das Ausgangssignal ”nmoscnt” des AND-Gatters 14 von ”L” nach ”H” umgeschaltet, wobei zur gleichen Zeit der P-Kanal-MOSFET 45 ausgeschaltet wird, so dass die Referenzseite der Stromspiegelschaltung mit einem hohen Widerstand versehen wird. Somit fließt kein Bias-Strom von dem P-Kanal-MOSFET 8 und ein Anstieg des Schaltungsstroms kann verhindert werden.
D-3. Vorteilhafte Effekte
In der Treiberschaltung 104 gemäß der vierten bevorzugten Ausführungsform sind die P-Kanal-MOSFETs 44 und 45 jeweils in Reihe mit den Referenztransistoren (P-Kanal-MOSFET 3 und N-Kanal-MOSFET 4) der Stromspiegelschaltungen verbunden, wobei sie als der erste Transistor der Potentialänderungsschaltung dienen. Nach einem Übergang von dem Konstantstrom-Treiben zu dem Einschaltwiderstand-Treiben werden die P-Kanal-MOSFETs 44, 45 ausgeschaltet, so dass die Referenzseite der Stromspiegelschaltung mit einem hohen Widerstand versehen wird, womit der Bias-Strom am Fließen gehindert wird. Somit kann ein Anstieg des Schaltungsstroms in der Betriebsart des Einschaltwiderstand-Treibens verhindert werden.
E. Fünfte bevorzugte Ausführungsform
E-1. Aufbau
12 ist ein Schaltbild einer Treiberschaltung 105 gemäß einer fünften bevorzugten Ausführungsform. Die Treiberschaltung 105 ist mit zweiten Stromspiegelschaltungen anstelle des N-Kanal-MOSFET 7 und des P-Kanal-MOSFET 8 in dem Aufbau der Treiberschaltung 101 zum Generieren des Bias-Stroms der Stromspiegelschaltung versehen.
Zu Zwecken der Identifizierung wird die Stromspiegelschaltung, welche die P-Kanal-MOSFETs 1, 3 aufweist, als die erste Stromspiegelschaltung bezeichnet.
Die zweite Stromspiegelschaltung weist auf der Source-Seite der Treiberschaltung 105 einen N-Kanal-MOSFET 40 als einen Ausgangstransistor und einen N-Kanal-MOSFET 38 als einen Referenztransistor, der nach Art eines Stromspiegels mit dem N-Kanal-MOSFET 40 verbunden ist und einen Spiegelstrom an den N-Kanal-MOSFET 40 liefert, auf. Insbesondere sind Gate-Elektroden des N-Kanal-MOSFET 38 und des N-Kanal-MOSFET 40 miteinander verbunden, und eine Gate-Elektrode und eine Drain-Elektrode des N-Kanal-MOSFET 38 sind kurzgeschlossen.
Der N-Kanal-MOSFET 40 ist in Reihe mit dem P-Kanal-MOSFET 3 verbunden. Eine Drain-Elektrode des N-Kanal-MOSFET 38 ist in Reihe mit einem P-Kanal-MOSFET 36 (vierter Transistor) zum Generieren eines Bias-Stroms der zweiten Stromspiegelschaltung verbunden. Das Steuersignal ”pwmsignal” wird durch ein NOT-Gatter 42 in eine Gate-Elektrode des P-Kanal-MOSFET 36 gegeben.
Die zweite Stromspiegelschaltung weist auf der Sink-Seite der Treiberschaltung 105 einen N-Kanal-MOSFET 41 als einen Ausgangstransistor und einen N-Kanal-MOSFET 39 als einen Referenztransistor, der nach Art eines Stromspiegels mit dem N-Kanal-MOSFET 41 verbunden ist und einen Spiegelstrom an den N-Kanal-MOSFET 41 liefert, auf. Insbesondere sind Gate-Elektroden des N-Kanal-MOSFET 39 und des N-Kanal-MOSFET 41 miteinander verbunden und eine Gate-Elektrode und eine Drain-Elektrode des N-Kanal-MOSFET 39 sind kurzgeschlossen.
Der N-Kanal-MOSFET 41 ist in Reihe mit dem N-Kanal-MOSFET 4 verbunden. Eine Drain-Elektrode des N-Kanal-MOSFET 39 ist in Reihe mit einem N-Kanal-MOSFET 37 (vierter Transistor) zum Generieren eines Bias-Stroms der zweiten Stromspiegelschaltung verbunden. Das Steuersignal ”pwmsignal wird durch ein NOT-Gatter 43 in eine Gate-Elektrode des N-Kanal-MOSFET 37 gegeben.
E-2. Betrieb
Wenn das Steuersignal ”pwmsignal” auf ”H” wechselt, wird ein Logikpegel ”L” durch das NOT-Gatter 42 auf der Source-Seite der Treiberschaltung 105 an das Gate des P-Kanal-MOSFET 36 angelegt, und der P-Kanal-MOSFET 36 wird eingeschaltet. Ein zu dem Einschaltwiderstand des P-Kanal-MOSFET 36 korrespondierender Drain-Strom wird dann als ein Bias-Strom der zweiten Stromspiegelschaltung generiert, und ein im Wesentlichen zu dem Bias-Strom gleicher Strom fließt auch durch die Ausgangsseite der zweiten Stromspiegelschaltung.
Der Strom, der durch die Ausgangsseite der zweiten Stromspiegelschaltung fließt, ist auch ein Referenzstrom der ersten Stromspiegelschaltung. Somit steuert der Bias-Strom des P-Kanal-MOSFET 36 den Drain-Strom des P-Kanal-MOSFET 1 in der Betriebsart des Konstantstrom-Treibens.
Wenn das Steuersignal ”pwmsignal” nach ”L” wechselt, wird durch das NOT-Gatter 43 auf der Sink-Seite der Treiberschaltung 105 ein Logikpegel ”H” an das Gate des N-Kanal-MOSFET 37 angelegt, und der N-Kanal-MOSFET 37 wird eingeschaltet. Ein zu dem Einschaltwiderstand des N-Kanal-MOSFET 37 korrespondierender Drain-Strom wird dann als ein Bias-Strom der zweiten Stromspiegelschaltung generiert, und ein im Wesentlichen zu dem Bias-Strom gleicher Strom fließt auch durch die Ausgangsseite der zweiten Stromspiegelschaltung.
Somit steuert der Bias-Strom des N-Kanal-MOSFET 37 den Drain-Strom des N-Kanal-MOSFET 2 in der Betriebsart des Konstantstrom-Treibens.
Der Betrieb in der Betriebsart des Einschaltwiderstand-Treibens ist ähnlich wie der der Treiberschaltung 101.
E-3. Vorteilhafte Effekte
In der Treiberschaltung 105 gemäß der fünften bevorzugten Ausführungsform weist eine Bias-Strom-Generierungsschaltung die zweite Stromspiegelschaltung, deren einer Ausgangsanschluss mit einem Eingangsanschluss der ersten Stromspiegelschaltung verbunden ist, und den vierten Transistor (P-Kanal-MOSFET 36, N-Kanal-MOSFET 37), der mit dem Eingangsanschluss der zweiten Stromspiegelschaltung verbunden ist, auf. Ein solcher Aufbau erlaubt es dem P-Kanal-MOSFET 36 (auf der Source-Seite) und dem N-Kanal-MOSFET 37 (auf der Sink-Seite), einen Strom in der Betriebsart des Konstantstrom-Treibens zu steuern, die gleiche Polarität aufzuweisen wie der P-Kanal-MOSFET 1 (auf der Source-Seite) und der N-Kanal-MOSFET 2 (auf der Sink-Seite), um eine Fähigkeit festzulegen, jeweils bei einer konstanten Spannung zu treiben, um so paarweise zusammenhängende Eigenschaften zu verbessern.
F. Sechste bevorzugte Ausführungsform
F-1. Aufbau
13 ist ein Schaltbild einer Treiberschaltung 106 gemäß einer sechsten bevorzugten Ausführungsform. Die Treiberschaltung 106 verwendet die Treiberschaltung 101 als die source-seitige Schaltung und verwendet die Treiberschaltung 102 als die sink-seitige Schaltung.
F-2. Betrieb
Die Spannungsüberwachungsschaltung überwacht eine Gate-Spannung auf der Source-Seite und schaltet zu dem Konstantspannung-Treiben um, wenn die Gate-Spannung die Schwellenwertspannung überschreitet. Die Timer-Schaltung 24 auf der Sink-Seite schaltet hingegen zu dem Konstantspannung-Treiben um, nachdem eine vorbestimmte Zeit seit dem Beginn des Konstantstrom-Treibens abgelaufen ist.
Auf der Source-Seite werden Störbeeinträchtigung und Verlustbeeinträchtigung bestimmt, zum Beispiel durch die Schwellenwertspannung und die Spiegelspannung einer Halbleiterschaltvorrichtung. Insofern wird die Gate-Spannung überwacht und die Betriebsart des Treibens wird umgeschaltet.
Da andererseits Bedenken auf der Sink-Seite bestehen, dass eine Stoßspannung erzeugt wird, wird die Rückführung des Konstantstrom-Treibens durch eine Timer-Steuerung erfasst, um dadurch die Stoßspannung zu reduzieren.
F-3. Vorteilhafte Effekte
In der Treiberschaltung 106 gemäß der sechsten bevorzugten Ausführungsform weist eine Steuerschaltung, die steuert, ob die N-Kanal-MOSFETs 5, 6 (erste Transistoren) ein- oder ausgeschaltet werden, auf der Source-Seite der Treiberschaltung 106 die Spannungsüberwachungsschaltung 17 zum Überwachen der Steuerspannung der Schaltvorrichtung auf. Wenn die Spannungsüberwachungsschaltung 17 erkennt, dass die Steuerspannung größer ist als die Schwellenwertspannung, gibt die Spannungsüberwachungsschaltung 17 ”H” aus und schaltet den N-Kanal-MOSFET 5 ein. Die Steuerschaltung weist auf der Sink-Seite der Treiberschaltung 106 hingegen die Timer-Schaltung 24 zum Messen der Zeit von dem Beginn des Konstantstrom-Treibens auf. Nachdem die vorbestimmte Zeit von dem Beginn des Konstantstrom-Treibens abgelaufen ist, gibt die Timer-Schaltung 24 ”H” aus und schaltet den N-Kanal-MOSFET 6 ein. Die Treiberschaltung schaltet die Betriebsart des Treibens auf der Source-Seite durch Überwachen der Steuerspannung um und verhindert somit die Beeinträchtigung durch Störsignale und die Verluste aufgrund der Änderung der Schwellenwertspannung und der Spiegelspannung der Schaltvorrichtung. Die Rückführung des Konstantstrom-Treibens wird auf der Sink-Seite von einer Timer-Steuerung erfasst, wodurch die Stoßspannung reduziert wird.
Obwohl die Erfindung detailliert gezeigt und beschrieben worden ist, ist die vorgehende Beschreibung in allen Aspekten zur Veranschaulichung und nicht einschränkend gedacht. Es soll daher verstanden werden, dass zahlreiche Modifikationen und Variationen entworfen werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
Zusammenfassend weist eine Treiberschaltung 101 der vorliegenden Erfindung, welche eine Schaltvorrichtung als Reaktion auf ein Steuersignal treibt, auf: eine Stromspiegelschaltung, die einen Ausgangstransistor 1, der mit einer Steuerelektrode der Schaltvorrichtung verbunden ist, und einen Referenztransistor 3, der in einer Stromspiegelweise mit dem Ausgangstransistor 1 verbunden ist und einen Spiegelstrom an den Ausgangstransistor 1 liefert, aufweist; und eine Potentialänderungsschaltung, die mit dem Referenztransistor 3 verbunden ist und ein Steuerpotential des Ausgangstransistors 1 von einem Potential während eines Spiegelbetriebs der Stromspiegelschaltung ändert.
Bezugszeichenliste

1, 2: Ausgangstransistor
3, 4: Referenztransistor
5, 6: erster Transistor
7: N-Kanal-MOSFET
8: P-Kanal-MOSFET
9, 10, 11, 12, 15, 16, 25: NOT-Gatter (Inverter)
13, 14: AND-Gatter (UND-Gatter)
15, 16: NOT-Gatter(Inverter)
17, 18: Spannungsüberwachungsschaltung
19, 20: Schmitt-Schaltung
21, 22: Komparator
23, 24: Timer-Schaltung
25: NOT-Gatter (Inverter)
26, 27: zweiter Transistor
28, 29: NOT-Gatter (Inverter)
30: AND-Gatter (UND-Gatter)
31: OR-Gatter (ODER-Gatter)
32, 33: Verzögerungsschaltung
34, 35: Widerstandslast
36, 37: vierter Transistor
38, 39: Referenztransistor
40, 41: N-Kanal-MOSFET
42, 43: NOT-Gatter (Inverter)
44, 45: P-Kanal-MOSFET

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2009-11049 [0004]

Claims

Treiberschaltung (101) zum Treiben einer Schaltvorrichtung als Reaktion auf ein Steuersignal, wobei die Treiberschaltung aufweist: eine erste Stromspiegelschaltung, die einen mit einer Steuerelektrode der Schaltvorrichtung verbundenen Ausgangstransistor (1) und einen in einer Stromspiegelweise mit dem Ausgangstransistor (1) verbundenen Referenztransistor (3) aufweist und einen Spiegelstrom an den Ausgangstransistor (1) liefert; und eine Potentialänderungsschaltung, die mit dem Referenztransistor (3) verbunden ist und ein Steuerpotential des Ausgangstransistors (1) von einem Potential während eines Spiegelbetriebs der ersten Stromspiegelschaltung verändert.
Treiberschaltung gemäß Anspruch 1, wobei die Potentialänderungsschaltung aufweist: einen ersten Transistor (5), dessen eine erste Stromelektrode mit einer Steuerleitung verbunden ist, die dem Referenztransistor (3) und dem Ausgangstransistor (1) gemein ist; and eine Steuerschaltung, die steuert, ob der erste Transistor (5) ein- oder ausgeschaltet wird.
Treiberschaltung gemäß Anspruch 1, wobei die Potentialänderungsschaltung aufweist: einen ersten Transistor, der in Serie mit dem Referenztransistor verbunden ist; und eine Steuerschaltung, die steuert, ob der erste Transistor ein- oder ausgeschaltet wird.
Treiberschaltung gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei die Steuerschaltung eine Spannungsüberwachungsschaltung (17) zum Überwachen einer Steuerspannung der Schaltvorrichtung aufweist und den ersten Transistor (5) zwischen leitenden und nicht-leitenden Zuständen durch Vergleichen der Steuerspannung mit einer Schwellenwertspannung in der Spannungsüberwachungsschaltung (17) umschaltet.
Treiberschaltung gemäß Anspruch 4, wobei die Spannungsüberwachungsschaltung (17) eine Logikvorrichtung mit einem Schwellenwert aufweist.
Treiberschaltung gemäß Anspruch 4, wobei die Spannungsüberwachungsschaltung (17) eine Schmitt-Schaltung (19) aufweist.
Treiberschaltung gemäß Anspruch 4, wobei die Spannungsüberwachungsschaltung (17) einen Vergleicher (21) aufweist.
Treiberschaltung (102) gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei die Steuerschaltung eine Timer-Schaltung (23) zum Messen einer Zeit seit dem Beginn des Konstantstrom-Treibens aufweist, und der erste Transistor (5) eingeschaltet wird, nachdem eine vorbestimmte Zeit von dem Beginn des Konstantstrom-Treibens in der Timer-Schaltung (23) abläuft.
Treiberschaltung (103A) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 8, weiter aufweisend: einen zweiten Transistor (26), dessen eine erste Stromelektrode und eine zweite Stromelektrode mit der Steuerleitung verbunden sind, die dem Referenztransistor (3) und dem Ausgangstransistor (1) gemein ist, wobei eine Steuerelektrode des zweiten Transistors (26) mit einer Steuerelektrode des ersten Transistors (5) verbunden ist.
Treiberschaltung (103B) gemäß Anspruch 9, weiter aufweisend: eine Verzögerungsschaltung (32) zwischen der Steuerschaltung und dem ersten Transistor (5).
Treiberschaltung gemäß Anspruch 10, wobei die Verzögerungsschaltung (32) eine Widerstandsschaltung (34) ist.
Treiberschaltung (101) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 11, weiter aufweisend: eine Bias-Strom-Generierungsschaltung zum Generieren eines Bias-Stroms, der an den Referenztransistor (3) bereitgestellt wird.
Treiberschaltung gemäß Anspruch 12, wobei die Bias-Strom-Generierungsschaltung ein dritter Transistor (7) ist, der in Serie mit dem Referenztransistor (3) verbunden ist.
Treiberschaltung (103C) gemäß Anspruch 13, weiter aufweisend: eine Bias-Strom-Steuerschaltung, die den dritten Transistor (7) ausschaltet, wenn der erste Transistor (5) eingeschaltet wird.
Treiberschaltung (105) gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Bias-Strom-Generierungsschaltung aufweist: eine zweite Stromspiegelschaltung, deren einer Ausgangsanschluss mit einem Eingangsanschluss der ersten Spiegelstromschaltung verbunden ist; und einen vierten Transistor (36), der mit einem Eingangsanschluss der zweiten Stromspiegelschaltung verbunden ist.
Treiberschaltung (106) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Steuerschaltung aufweist: eine Spannungsüberwachungsschaltung (17) auf einer Source-Seite der Treiberschaltung zum Überwachen einer Steuerspannung der Schaltvorrichtung, wobei die Spannungsüberwachungsschaltung (17) den ersten Transistor (5) zwischen leitenden – und nicht-leitenden Zuständen umschaltet, wenn erkannt wird, dass die Steuerspannung größer ist als eine Schwellenwertspannung; und eine Timer-Schaltung (24) auf einer Sink-Seite der Treiberschaltung zum Messen einer Zeit seit dem Beginn eines Konstantstrom-Treibens, wobei die Timer-Schaltung (24) den ersten Transistor (6) zwischen leitenden und nicht-leitenden Zuständen umschaltet, nachdem eine vorbestimmte Zeit von dem Beginn des Konstantstrom-Treibens abläuft.