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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität gemäß der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2019-043764 , eingereicht am 11. März 2019, deren vollständige Offenbarung hiermit durch Bezugnahme in den vorliegenden Text aufgenommen wird.
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HINTERGRUND
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Treiberschaltung, die eine Leistungsvorrichtung ansteuert.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Wie in den internationalen Patentanmeldungspublikationen Nr.
WO2016/163142 und
WO2016/009719 offenbart, enthält eine Halbbrückenschaltung erste und zweite Leistungsschaltvorrichtungen, die zwischen einem Hochpotenzialanschluss und einen Niedrigpotenzialanschluss einer Stromversorgung in Reihe geschaltet sind, und ein Knoten zwischen der ersten Leistungsschaltvorrichtung und der zweiten Leistungsschaltvorrichtung ist mit einer Last wie, zum Beispiel einem Motor, gekoppelt. Die Last wird durch Ein- und Ausschalten der ersten Leistungsschaltvorrichtung und durch Ein- und Ausschalten des zweiten Leistungsschaltvorrichtung komplementär zur der ersten Leistungsschaltvorrichtung angesteuert. Die zweite Leistungsschaltvorrichtung wird ein- und ausgeschaltet, indem sie durch eine Low-seitige Steuerschaltung angesteuert wird, die arbeitet, indem das Potenzial des Niedrigpotenzialanschlusses der Stromversorgung als das Bezugspotenzial verwendet wird. Die erste Leistungsschaltvorrichtung wird ein- und ausgeschaltet, indem sie durch eine High-seitige Steuerschaltung angesteuert wird, die arbeitet, indem das Potenzial des Knotens zwischen der ersten Leistungsschaltvorrichtung und der zweiten Leistungsschaltvorrichtung als das Bezugspotenzial verwendet wird.
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Eine Pegelverschiebungsschaltung ist mit einer vorangehenden Stufe der High-seitigen Steuerschaltung gekoppelt, und eine Vorstufenschaltung ist mit einer vorangehenden Stufe der Pegelverschiebungsschaltung gekoppelt. Die High-seitige Steuerschaltung und die Pegelverschiebungsschaltung arbeiten mit hoher Spannung, und die Vorstufenschaltung mit niedriger Spannung. Die Vorstufenschaltung generiert auf der Grundlage logischer Eingangssignale von außen ein gepulstes Setzsignal und Rücksetzungssignal, und die Pegelverschiebungsschaltung verschiebt die Pegel des Setzsignals und des Rücksetzungssignals. Die High-seitige Steuerschaltung generiert das Ansteuersignal auf der Basis des pegelverschobenen Setzsignals und Rücksetzungssignals und schaltet die erste Leistungsschaltvorrichtung gemäß dem Ansteuersignal ein und aus.
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Wenn die erste und die zweite Leistungsschaltvorrichtung zwischen einem Ein- und einem Aus-Zustand geschaltet werden, so fällt das Potenzial des Knotens zwischen der ersten Leistungsschaltvorrichtung und der zweiten Leistungsschaltvorrichtung unter das Potenzial des Niedrigpotenzialanschlusses der Stromversorgung, indem es durch die Induktivität der Last beeinflusst wird, und die Spannung am Knoten kann negativ werden. Wenn eine solche negative Spannung generiert wird, so steigen die Spannungen an einem Setz-Ausgangsanschluss und einem Rücksetzungs-Ausgangsanschluss der Pegelverschiebungsschaltung. Dann, nachdem eine solche negative Spannung eliminiert wurde, fallen die Spannungen an dem Setz-Ausgangsanschluss und dem Rücksetzungs-Ausgangsanschluss der Pegelverschiebungsschaltung aufgrund unkontrollierter Schwingungen. Wenn die Spannung an dem Rücksetzungs-Ausgangsanschluss aufgrund unkontrollierter Schwingungen eine Schwellenspannung überschreitet, während die High-seitige Steuerschaltung gesetzt wird, so wird der High-seitige Steuerkreis irrtümlich zurückgesetzt, und es kommt zu einem fehlerhaften Betrieb. Wenn die Spannung des Setz-Ausgangsanschlusses aufgrund unkontrollierter Schwingungen die Schwellenspannung überschreitet, während der High-seitige Steuerschaltung zurückgesetzt wird, so wird die High-seitige Steuerschaltung falsch eingestellt, und es kommt zu einem fehlerhaften Betrieb.
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Die vorliegende Offenbarung basiert auf den oben genannten Problemen, und eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, eine Steuerschaltung zu betreiben, die eine Leistungsvorrichtung auch dann normal ansteuert, nachdem eine negative Spannung an einem mit der Leistungsvorrichtung gekoppelten Knoten generiert wurde.
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KURZDARSTELLUNG
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Ein Hauptaspekt der vorliegenden Offenbarung zum Erfüllen der oben beschriebenen Aufgabe ist eine Treiberschaltung, die Folgendes umfasst: eine setzseitige Pegelverschiebungsschaltung, die ein pegelverschobenes Setzsignal durch Verschieben eines Pegels eines Setzsignals generiert; eine rücksetzungsseitige Pegelverschiebungsschaltung, die ein pegelverschobenes Rücksetzungssignal durch Verschieben eines Pegels eines Rücksetzungssignals generiert; eine Steuerschaltung, die ein Ansteuersignal ausgibt, dessen Pegel zwischen einem ersten logischen Pegel zum Ausschalten einer Leistungsvorrichtung auf der Grundlage des pegelverschobenen Rücksetzungssignals und einem zweiten logischen Pegel zum Einschalten der Leistungsvorrichtung auf der Grundlage des pegelverschobenen Setzsignals wechselt; und eine Sicherstellungsschaltung, die auf der Grundlage des Ansteuersignals sicherstellt, dass die Steuerschaltung die Leistungsvorrichtung auf der Grundlage des pegelverschobenen Setzsignals einschaltet und die Leistungsvorrichtung auf der Grundlage des pegelverschobenen Rücksetzungssignals ausschaltet.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, dass eine Steuerschaltung, der eine Leistungsschaltvorrichtung ansteuert, normal betrieben wird.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Schaubild, das eine Konfiguration einer Treiberschaltung zusammen mit einer Ausgabeschaltung, einer Last und einer externen Stromversorgung veranschaulicht.
- 2 ist ein Zeitdiagramm, das Beziehungen zwischen einem High-seitigen Eingangssignal, einem Low-seitigen Eingangssignal, einem Setzsignal, einem pegelverschobenen Setzsignal, einem Rücksetzungssignal, einem pegelverschobenen Rücksetzungssignal, einer Ausgabe einer Zwischenspeicherschaltung, einem Ausgangssignal und Zuständen von Schaltvorrichtungen veranschaulicht.
- 3 ist ein Zeitdiagramm, das Wellenformen der Spannung eines Knotens, eines Eingangssignals, eines Ausgangssignals, eines pegelverschobenen Setzsignals und eines pegelverschobenen Rücksetzungssignals veranschaulicht, nachdem eine High-seitige Leistungsschaltvorrichtung aus dem Ein-Zustand in den Aus-Zustand geschaltet wurde.
- 4 ist ein Diagramm, in dem eine Wellenform eines pegelverschobenen Setzsignals und eine Wellenform eines pegelverschobenen Rücksetzungssignals, wie in 3 veranschaulicht, übereinander gelegt sind.
- 5 ist ein Zeitdiagramm, das Wellenformen einer Spannung eines Knotens, eines Eingangssignals, eines Ausgangssignals, eines pegelverschobenen Setzsignals und eines pegelverschobenen Rücksetzungssignals veranschaulicht, nachdem eine High-seitige Leistungsschaltvorrichtung aus dem Aus-Zustand in den Ein-Zustand geschaltet wurde.
- 6 ist ein Diagramm, in dem eine Wellenform des pegelverschobenen Setzsignals und eine Wellenform eines pegelverschobenen Rücksetzungssignals, wie in 5 veranschaulicht, übereinander gelegt sind.
- 7 ist ein Schaubild, das eine Konfiguration einer Treiberschaltung in einer anderen Ausführungsform zusammen mit einer Ausgabeschaltung, einer Last und Stromversorgungen veranschaulicht.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Aus der Beschreibung der vorliegenden Spezifikation und den beigefügten Zeichnungen gehen mindestens folgende Dinge hervor.
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======== Ausführungsform =========
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird im Folgenden unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Es ist zu beachten, dass verschiedene Einschränkungen, die für die Implementierung der vorliegenden Offenbarung technisch bevorzugt sind, zu der unten beschriebenen Ausführungsform hinzugefügt werden. Daher ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die folgenden Ausführungsformen und veranschaulichten Beispiele beschränkt.
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<<< 1. Grobe Darstellung der Treiber- und Ausgabeschaltung>>>
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1 ist ein Schaubild, das eine Treiberschaltung 1, eine Ausgabeschaltung 5, eine Last 9 und dergleichen 4 veranschaulicht. 2 ist ein Zeitdiagramm, das Beziehungen zwischen einem Eingangssignal HIN, einem Eingangssignal LIN, einem Setzsignal set, einem pegelverschobenen Setzsignal setdrn, einem Rücksetzungssignal res, einem pegelverschobenen Rücksetzungssignal resdrn, einem Ausgang einer Zwischenspeicherschaltung 222, einem Ansteuersignal HO und Zuständen der Schaltvorrichtungen 232a, 232b, 241a und 241b veranschaulicht.
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Die Treiberschaltung 1 wird durch Empfangen des High-seitigen Eingangssignals HIN und des Low-seitigen Eingangssignals LIN von einem Mikrocomputer betrieben. Wie später noch ausführlich beschrieben wird, wird das Eingangssignal HIN in eine Eingangsschaltung 11 eingespeist, und das Eingangssignal LIN wird in eine Low-seitige Steuerschaltung 40 eingespeist. Das Eingangssignal HIN und das Eingangssignal LIN sind logische Eingangssignale, die wiederholt zwischen einem ersten logischen Pegel und einem zweiten logischen Pegel wechseln. In dieser Beschreibung bezieht sich der erste logische Pegel auf einen niedrigen (Low) Pegel, und der zweite logische Pegel bezieht sich auf einen hohen (High) Pegel.
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Das Eingangssignal HIN und das Eingangssignal LIN stehen in einer zueinander komplementären Beziehung. Genauer gesagt, wenn das Eingangssignal HIN hoch (high) ist, so ist das Eingangssignal LIN niedrig (low), und wenn das Eingangssignal HIN niedrig ist, so ist das Eingangssignal LIN hoch.
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Die Treiberschaltung 1 steuert die Ausgabeschaltung 5 auf der Grundlage des High-seitigen Eingangssignals HIN und des Low-seitigen Eingangssignals LIN, und die Ausgabeschaltung 5 schaltet wiederholt und abwechselnd den Zustand der Last 9 zwischen einem Spannungsanlegezustand, in dem eine Spannung einer Hochspannungs-Gleichstromversorgung 8 an die Last 9 angelegt ist, und einem Erdungsspannungsanlegezustand, in dem eine Erdungsspannung an die Last 9 angelegt ist, um. Das Ansteuersignal HO ist ein logisches Signal, das wiederholt zwischen dem Low-Pegel (erster logischer Pegel) und dem High-Pegel (zweiter logischer Pegel) umgeschaltet wird. Es ist zu beachten, dass, wenn eine Signalverzögerung in der Treiberschaltung 1 ignoriert wird, das Ansteuersignal HO zum Ansteuern einer High-seitigen Leistungsvorrichtung sich synchron mit dem Eingangssignal HIN ändert.
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Die Ausgabeschaltung 5 enthält Leistungsschaltvorrichtungen 51, 52, die eine Halbbrücke bilden. Die Leistungsschaltvorrichtungen 51 und 52 sind N-Kanal-Leistungs-MOSFETs, können aber auch Leistungsvorrichtungen wie IGTBs oder Bipolartransistoren sein. Die Leistungsschaltvorrichtungen 51 und 52 sind zwischen einem Hochpotenzial-Ausgangsanschluss und einem Niedrigpotenzial-Ausgangsanschluss der Hochspannungs- Gleichstromversorgung 8 in Reihe geschaltet. Ein Knoten N1 zwischen der Leistungsschaltvorrichtung 52 und dem Niedrigpotenzial-Ausgangsanschluss der Hochspannungs-Gleichstromversorgung 8 ist mit einer Bezugspotenzialleitung L1 gekoppelt, und die Bezugspotenzialleitung L1 ist geerdet. Dementsprechend führen die Potenziale der Bezugspotenzialleitung L1 und des Knotens N1 zu einem Bezugspotenzial (Erdungspotenzial) der Treiberschaltung 1. Ein Knoten N2 zwischen der Leistungsschaltvorrichtung 51 und der Leistungsschaltvorrichtung 52 ist mit einem Ende der Last 9 gekoppelt. Das andere Ende der Last 9 wird durch die Bezugspotenzialleitung L1 geerdet, und deren Potenzial ist das Bezugspotenzial. Der Knoten N2 ist mit einem Niedrigpotenzial-Ausgangsanschluss einer High-seitigen Gleichstromversorgung 6 gekoppelt. Ein Hochpotenzial-Ausgangsanschluss der High-seitigen Gleichstromversorgung 6 ist mit einer Hochpotenzialleitung L7 gekoppelt, und die Ausgangsspannung der High-seitigen Gleichstromversorgung 6 mit Bezug auf das Potenzial des Knotens N2 wird an die Hochpotenzialleitung L7 angelegt.
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Die Treiberschaltung 1 schaltet die High-seitige Leistungsschaltvorrichtung 51 auf der Grundlage des High-seitigen Eingangssignals HIN ein und aus. Darüber hinaus schaltet die Treiberschaltung 1 die Low-seitige Leistungsschaltvorrichtung 52 komplementär zu der Leistungsschaltvorrichtung 51 auf der Grundlage des Low-seitigen Eingangssignals LIN ein und aus. Wenn die Leistungsschaltvorrichtung 51 eingeschaltet und die Leistungsschaltvorrichtung 52 ausgeschaltet ist, so führt das Potenzial des Knotens N2 zu der Ausgangsspannung der Hochspannungs-Gleichstromversorgung 8, und die Last 9 geht in den Spannungsanlegezustand über. Wenn die Leistungsschaltvorrichtung 51 ausgeschaltet und die Leistungsschaltvorrichtung 52 eingeschaltet ist, so führt das Potenzial des Knotens N2 zu dem Bezugspotenzial, und die Last 9 geht in den Erdungsspannungsanlegezustand über. Dementsprechend kann das Potenzial des Knotens N2 zwischen dem Bezugspotenzial und der Ausgangsspannung der Hochspannungs-Gleichstromversorgung 8 variieren. Es ist zu beachten, dass die Last 9 nach einer Totzeit vom Spannungsanlegezustand in den Erdungsspannungsanlegezustand wechselt. In der Totzeit werden die beiden Leistungsschaltvorrichtungen 51 und 52 ausgeschaltet, um Kurzschluss- und Durchgangsstrom in der Hochspannungs-Gleichstromversorgung 8 zu vermeiden. In ähnlicher Weise wechselt die Last 9 nach einer Totzeit vom Erdungsspannungsanlegezustand in den Spannungsanlegezustand.
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«<2. Konfiguration der Treiberschaltung>>>
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Der Treiberschaltung 1 enthält eine Vorstufenschaltung 10, eine Anschlussstufenschaltung 20 und die Low-seitige Steuerschaltung 40.
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Der Treiberschaltung 1 ist als ein einzelner Chip ausgelegt. Die Treiberschaltung 1 kann jedoch auch so konfiguriert werden, dass die Vorstufenschaltung 10 und die Anschlussstufenschaltung 20 im selben Chip untergebracht sind und die Low-seitige Steuerschaltung 40 in einem anderen Chip untergebracht ist. Alternativ kann die Treiberschaltung 1 auch so konfiguriert werden, dass die Vorstufenschaltung 10 und die Low-seitige Steuerschaltung 40 im selben Chip untergebracht sind und die Anschlussstufenschaltung 20 in einem anderen Chip untergebracht ist. Als eine andere Alternative kann die Treiberschaltung 1 auch so konfiguriert werden, dass die Anschlussstufenschaltung 20 und die Low-seitige Steuerschaltung 40 im selben Chip untergebracht sind und die Vorstufenschaltung 10 in einem anderen Chip untergebracht ist. Als eine weitere Alternative kann die Treiberschaltung 1 so konfiguriert werden, dass die Vorstufenschaltung 10, die Anschlussstufenschaltung 20 und die Low-seitige Steuerschaltung 40 jeweils in separaten Chips untergebracht sind.
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Die Vorstufenschaltung 10 arbeitet mit niedriger Spannung, und die Anschlussstufenschaltung 20 arbeitet mit niedriger Spannung und hoher Spannung.
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Die Vorstufenschaltung 10 enthält die Eingangsschaltung 11 und eine Impulsgenerierungsschaltung 12. Die Anschlussstufenschaltung 20 enthält eine Pegelverschiebungsschaltung 21, eine High-seitige Steuerschaltung 22, eine Justierschaltung 23, eine Sicherstellungsschaltung 24 und Dioden 28 und 29.
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<<< 2-1. Low-seitige Steuerschaltung>>>
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Die Low-seitige Steuerschaltung 40 wird von einer Low-seitigen Gleichspannungs-Stromversorgung 7 mit Strom versorgt und empfängt das Eingangssignal LIN von dem Mikrocomputer. Die Low-seitige Steuerschaltung 40 schaltet die Leistungsschaltvorrichtung 52 komplementär zu der Leistungsschaltvorrichtung 51 auf der Grundlage des Eingangssignals LIN ein und aus.
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<<< 2-2. Eingangsschaltung>>>>
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Die Eingangsschaltung 11 enthält: einen Komparator (nicht veranschaulicht), der durch Vergleichen des Eingangssignals HIN mit der Referenzspannung bestimmt, ob das Eingangssignal HIN hoch oder niedrig ist; und ein Rauschfilter (nicht veranschaulicht), das das Rauschen in dem Ausgangssignal des Komparators entfernt und dann das rauschfreie Ausgangssignal ausgibt. Wird eine Verzögerung der Eingangsschaltung 11 ignoriert, so ist das Ausgangssignal der Eingangsschaltung 11, das heißt das Ausgangssignal des Rauschfilters, mit dem Eingangssignal HIN synchron.
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<<< 2-3. Impulsgenerierungsschaltung>>>>
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Wenn das Ausgangssignal der Eingangsschaltung 11 von niedrig zu hoch wechselt, so generiert die Impulsgenerierungsschaltung 12 einen Impuls und gibt das Setzsignal set (siehe 2) aus, dessen Pegel hoch ist, wenn dieser Impuls generiert wird, und dessen Pegel niedrig ist, wenn dieser Impuls verschwindet. Wenn das Ausgangssignal der Eingangsschaltung 11 von hoch zu niedrig wechselt, so generiert die Impulsgenerierungsschaltung 12 des Weiteren einen Impuls und gibt das Rücksetzungssignal res (siehe 2) aus, dessen Pegel hoch ist, wenn dieser Impuls generiert wird, und dessen Pegel niedrig ist, wenn dieser Impuls verschwindet. Der Zeitpunkt, an dem der Pegel des Setzsignals set hoch ist, ist zeitlich von dem Zeitpunkt verschoben, an dem der Pegel des Rücksetzungssignals res hoch ist. Das Setzsignal set und das Rücksetzungssignal res werden in die Pegelverschiebungsschaltung 21 der Anschlussstufenschaltung 20 eingespeist.
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<<< 2-4. Pegelverschiebungsschaltung und Klemmdioden>>>
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Wie in 1 veranschaulicht, enthält die Pegelverschiebungsschaltung 21 eine setzseitige Pegelverschiebungsschaltung 21a und eine rücksetzungsseitige Pegelverschiebungsschaltung 21b. Die setzseitige Pegelverschiebungsschaltung 21a verschiebt den Gleichspannungspegel des durch die Impulsgenerierungsschaltung 12 ausgegebenen Setzsignals set, während das Setzsignal set invertiert wird, und gibt das invertierte Setzsignal set als das pegelverschobene Setzsignal setdrn an die High-seitige Steuerschaltung 22 aus (siehe 2) . Die rücksetzungsseitige Pegelverschiebungsschaltung 21b verschiebt den Gleichspannungspegel des durch die Impulsgenerierungsschaltung 12 ausgegebenen Rücksetzungssignals res, während das Rücksetzungssignal res invertiert wird, und gibt das invertierte Rücksetzungssignal res an die High-seitige Steuerschaltung 22 als das pegelverschobene Rücksetzungssignal resdrn aus (siehe 2).
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Die setzseitige Pegelverschiebungsschaltung 21a enthält ein setzseitige Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211a und einen setzseitigen Widerstand 212a. Die rücksetzungsseitige Pegelverschiebungsschaltung 21b enthält eine rücksetzungsseitige Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211b und einen rücksetzungsseitigen Widerstand 212b.
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Die Pegelverschiebungsschaltvorrichtungen 211a und 211b sind N-Kanal-MOSFETs, die Hochspannungsfestigkeit besitzen, können aber auch IGTBs, Bipolartransistoren oder dergleichen sein.
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Der setzseitige Widerstand 212a und die setzseitige Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211a sind zwischen der Hochpotenzialleitung L7 und der Bezugspotenzialleitung L1 in Reihe geschaltet. Genauer gesagt, ist der Drain der setzseitigen Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211a über den setzseitigen Widerstand 212a mit der Hochpotenzialleitung L7 gekoppelt, und die Source der setzseitigen Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211a ist mit der Bezugspotenzialleitung L1 gekoppelt.
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Der rücksetzungsseitige Widerstand 212b und die rücksetzungsseitige Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211b sind zwischen der Hochpotenzialleitung L7 und der Bezugspotenzialleitung L1 in Reihe geschaltet. Genauer gesagt, ist der Drain der rücksetzungsseitigen Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211b über den rücksetzungsseitigen Widerstand 212b mit der Hochpotenzialleitung L7 gekoppelt, und die Source der rücksetzungsseitigen Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211b ist mit der Bezugspotenzialleitung L1 gekoppelt.
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Eine Anode der Diode 28 ist mit dem Knoten N2 gekoppelt, und eine Katode der Diode 28 ist mit einem Knoten N5 zwischen dem setzseitigen Widerstand 212a und der setzseitigen Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211a gekoppelt. Da die Diode 28 das Potenzial des Knotens N5 auf das Potenzial des Knotens N2 klemmt, ist die Referenz der Spannung am Knoten N5 das Potenzial von N2. Damit wird verhindert, dass eine Überspannung in die High-seitige Steuerschaltung 22 eingespeist wird.
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Eine Anode der Diode 29 ist mit dem Knoten N2 gekoppelt, und eine Katode der Diode 29 ist mit einem Knoten N6 zwischen dem rücksetzungsseitigen Widerstand 212b und der rücksetzungsseitigen Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211b gekoppelt. Da die Diode 29 das Potenzial des Knotens N6 auf das Potenzial des Knotens N2 klemmt, ist die Referenz der Spannung am Knoten N6 das Potenzial des Knotens N2. Damit wird verhindert, dass eine Überspannung in die High-seitige Steuerschaltung 22 eingespeist wird.
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Das Gate der setzseitigen Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211a ist mit einem setzseitigen Ausgangsanschluss der Impulsgenerierungsschaltung 12 gekoppelt, und das durch die Impulsgenerierungsschaltung 12 ausgegebene Setzsignal set wird in das Gate der setzseitigen Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211a eingespeist. Die setzseitige Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211a wird auf der Grundlage des Setzsignals set ein- und ausgeschaltet. Wenn die setzseitige Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211a ausgeschaltet wird, so wird die Drain-Spannung (Spannung am Knoten N5) durch die High-seitige Gleichspannungs-Stromversorgung 6 auf den High-Pegel angehoben. Wenn die setzseitige Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211a eingeschaltet wird, so wird die Spannung am Knoten N5 durch die Erdung auf den Low-Pegel abgesenkt. Die Spannung am Knoten N5 wird als das pegelverschobene Setzsignal setdrn in die High-seitige Steuerschaltung 22 eingespeist. Dementsprechend ist der Knoten N5 ein Ausgangsknoten der setzseitigen Pegelverschiebungsschaltung 21a und ein setzseitiger Eingangsknoten der High-seitigen Steuerschaltung 22.
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Das Gate der rücksetzungsseitigen Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211b ist mit einem rücksetzungsseitigen Ausgangsanschluss der Impulsgenerierungsschaltung 12 gekoppelt, und das durch die Impulsgenerierungsschaltung 12 ausgegebene Rücksetzungssignal res wird in das Gate der rücksetzungsseitigen Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211b eingespeist. Die rücksetzungsseitige Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211b wird auf der Grundlage des Rücksetzungssignals res ein- und ausgeschaltet. Wenn die rücksetzungsseitige Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211b ausgeschaltet wird, so wird die Spannung am Knoten N6 durch die High-seitige Gleichspannungs-Stromversorgung 6 auf den High-Pegel angehoben. Wenn die rücksetzungsseitige Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211b eingeschaltet wird, so wird die Spannung am Knoten N6 durch die Erdung auf den Low-Pegel abgesenkt. Die Spannung am Knoten N6 wird als das pegelverschobene Rücksetzungssignals res in die High-seitige Steuerschaltung 22 eingespeist. Dementsprechend ist der Knoten N6 ein Ausgangsknoten der rücksetzungsseitigen Pegelverschiebungsschaltung 21b und ein rücksetzungsseitiger Eingangsknoten der High-seitigen Steuerschaltung 22.
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Es ist zu beachten, dass sich der Zeitpunkt, an dem das Setzsignal set auf hoch geht, von dem Zeitpunkt unterscheidet, an dem das Rücksetzungssignal res auf hoch geht. Dementsprechend unterscheidet sich der Zeitpunkt, an dem das pegelverschobene Setzsignal setdrn niedrig ist, von dem Zeitpunkt, an dem das pegelverschobene Rücksetzungssignal resdrn niedrig ist.
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<<< 2-4. High-seitige Steuerschaltung>>>
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Die High-seitige Steuerschaltung 22 generiert das Ansteuersignal HO auf der Grundlage des pegelverschobenen Setzsignals setdrn und des pegelverschobenen Rücksetzungssignals resdrn und gibt das Ansteuersignal HO an das Gate der Leistungsschaltvorrichtung 51 aus. Die High-seitige Steuerschaltung 22 schaltet dadurch die Leistungsschaltvorrichtung 51 ein und aus. Wenn das pegelverschobene Setzsignal setdrn niedrig ist und das pegelverschobene Rücksetzungssignal resdrn hoch ist, so bewirkt die High-seitige Steuerschaltung 22, dass das Ansteuersignal HO hoch ist. Wenn des Weiteren das pegelverschobene Setzsignal setdrn hoch ist und der Pegel des pegelverschobenen Rücksetzungssignals resdrn niedrig ist, so bewirkt die High-seitige Steuerschaltung 22, dass das Ansteuersignal HO niedrig ist. Es ist zu beachten, dass, wenn sowohl das pegelverschobene Setzsignal setdrn als auch das pegelverschobene Rücksetzungssignal resdrn niedrig oder hoch sind, die High-seitige Steuerschaltung 22 den Pegel des Ansteuersignals HO beibehält.
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In diesem Fall wird eine Bezugsspannung für die High-seitige Steuerschaltung 22 zum Detektieren des niedrigen Pegels des pegelverschobenen Setzsignals setdrn als Setzschwellenspannung bezeichnet, und eine Bezugsspannung für die High-seitige Steuerschaltung 22 zum Detektieren des niedrigen Pegels des pegelverschobenen Rücksetzungssignals resdrn wird als Rücksetzungsschwellenspannung bezeichnet.
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Die High-seitige Steuerschaltung 22 enthält eine Schutzschaltung 221, eine Zwischenspeicherschaltung 222 und einen High-seitigen Treiber 223.
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In die Schutzschaltung 221 wird die Ausgangsspannung der High-seitigen Gleichspannungs-Stromversorgung 6 in Bezug auf das Potenzial des Knotens N2 eingespeist. Außerdem empfängt die Schutzschaltung 221 das pegelverschobene Setzsignal setdrn und das pegelverschobene Rücksetzungssignal resdrn. Die Schutzschaltung 221 steuert die Zwischenspeicherschaltung 222 auf der Grundlage des pegelverschobenen Setzsignals setdrn und des pegelverschobenen Rücksetzungssignals resdrn. Wie in 2 veranschaulicht, gibt die Schutzschaltung 221 ein High-Pegel-Signal an die Zwischenspeicherschaltung 222 aus, wenn das pegelverschobene Setzsignal setdrn niedrig ist und das pegelverschobene Rücksetzungssignal resdrn hoch ist. Wenn das pegelverschobene Setzsignal setdrn hoch ist und das pegelverschobene Rücksetzungssignal resdrn niedrig ist, so gibt die Schutzschaltung 221 ein Low-Pegel-Signal an die Zwischenspeicherschaltung 222 aus. Wenn sowohl das pegelverschobene Setzsignal setdrn als auch das pegelverschobene Rücksetzungssignal resdrn niedrig oder hoch sind, so bewirkt die Schutzschaltung 221, dass der Ausgang eine hohe Impedanz hat. Es ist zu beachten, dass die Setzschwellenspannung und die Rücksetzungsschwellenspannung durch die Konfiguration der Schutzschaltung 221 bestimmt werden.
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Die Ausgangsspannung der High-seitigen Gleichspannungs-Stromversorgung 6 mit Bezug auf das Potenzial des Knotens N2 wird in die Zwischenspeicherschaltung 222 eingespeist. Die Zwischenspeicherschaltung 222 wird gemäß dem Ausgang der Schutzschaltung 221 angesteuert. Wenn der Ausgang der Schutzschaltung 221 (der Eingang der Zwischenspeicherschaltung 222) hoch oder niedrig ist, so speichert die Zwischenspeicherschaltung 222 den Wert des Ausgangs und gibt ihn aus. Wenn der Ausgang der Schutzschaltung 221 zu der hohen Impedanz wechselt, so behält die Zwischenspeicherschaltung 222 den Wert, der unmittelbar vor dem Wechsel des Ausgangs der Schutzschaltung 221 zu der hohen Impedanz gespeichert wurde, bei und gibt ihn aus.
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Nehmen wir einen Fall an, in dem die Treiberschaltung 1 normal ist. Wenn das pegelverschobene Setzsignal setdrn niedrig ist und das pegelverschobene Rücksetzungssignal resdrn hoch ist, so ist der Ausgang der Zwischenspeicherschaltung 222 hoch. Wenn des Weiteren sowohl das pegelverschobene Setzsignal setdrn als auch das pegelverschobene Rücksetzungssignal resdrn niedrig oder hoch sind, so wird der Ausgang der Zwischenspeicherschaltung 222 auf hoch gehalten. Wenn das pegelverschobene Setzsignal setdrn hoch ist und das pegelverschobene Rücksetzungssignal resdrn niedrig ist, so ist der Ausgang der Zwischenspeicherschaltung 222 niedrig. Wenn des Weiteren sowohl das pegelverschobene Setzsignal setdrn als auch das pegelverschobene Rücksetzungssignal resdrn niedrig oder hoch sind, so wird der Ausgang der Zwischenspeicherschaltung 222 auf niedrig gehalten.
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In den High-seitigen Treiber 223 wird die Ausgangsspannung der High-seitigen Gleichspannungs-Stromversorgung 6 mit Bezug auf das Potenzial des Knotens N2 eingespeist. Außerdem empfängt der High-seitige Treiber 223 den Ausgang der Zwischenspeicherschaltung 222. Der High-seitige Treiber 223 generiert das Ansteuersignal HO gemäß dem Ausgang der Zwischenspeicherschaltung 222 und gibt das Ansteuersignal HO an das Gate der Leistungsschaltvorrichtung 52 aus. Genauer gesagt, bewirkt der High-seitige Treiber 223, dass das Ansteuersignal HO niedrig ist, wenn der Ausgang der Zwischenspeicherschaltung 222 niedrig ist, und bewirkt, dass das Ansteuersignal HO hoch ist, wenn der Ausgang der Zwischenspeicherschaltung 222 hoch ist.
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<<< 2-5. Justierschaltung>>>>
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Die Justierschaltung 23 steuert die Impedanz zwischen dem Knoten N5 der setzseitigen Pegelverschiebungsschaltung 21a und der Hochpotenzialleitung L7 und die Impedanz zwischen dem Knoten N6 der rücksetzungsseitigen Pegelverschiebungsschaltung 21b und der Hochpotenzialleitung L7 auf der Grundlage des Ansteuersignals HO der High-seitigen Steuerschaltung 22. Die Justierschaltung 23 steuert dadurch die Größenordnungen dieser Impedanzen synchron mit dem Ansteuersignal HO des High-seitigen Steuerschaltung 22.
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Genauer gesagt, erhöht die Justierschaltung 23, wenn das Ansteuersignal HO der High-seitigen Steuerschaltung 22 hoch ist, die Impedanz zwischen dem Knoten N5 der setzseitigen Pegelverschiebungsschaltung 21a und der Hochpotenzialleitung L7. Des Weiteren reduziert die Justierschaltung 23, wenn das Ansteuersignal HO der High-seitigen Steuerschaltung 22 hoch ist, die Impedanz zwischen dem Knoten N6 der rücksetzungsseitigen Pegelverschiebungsschaltung 21b und der Hochpotenzialleitung L7. Dementsprechend ist, wenn das Ansteuersignal HO der High-seitigen Steuerschaltung 22 hoch ist, die Impedanz zwischen dem Knoten N5 der setzseitigen Pegelverschiebungsschaltung 21a und der Hochpotenzialleitung L7 höher als die Impedanz zwischen dem Knoten N6 der rücksetzungsseitigen Pegelverschiebungsschaltung 21b und der Hochpotenzialleitung L7.
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Wenn das Ansteuersignal HO der High-seitigen Steuerschaltung 22 niedrig ist, so reduziert des Weiteren die Justierschaltung 23 die Impedanz zwischen dem Knoten N5 der setzseitigen Pegelverschiebungsschaltung 21a und der Hochpotenzialleitung L7. Des Weiteren erhöht die Justierschaltung 23, wenn das Ansteuersignal HO der High-seitigen Steuerschaltung 22 niedrig ist, die Impedanz zwischen dem Knoten N6 der rücksetzungsseitigen Pegelverschiebungsschaltung 21b und der Hochpotenzialleitung L7. Dementsprechend ist, wenn das Ansteuersignal HO der High-seitigen Steuerschaltung 22 niedrig ist, die Impedanz zwischen dem Knoten N5 der setzseitigen Pegelverschiebungsschaltung 21a und der Hochpotenzialleitung L7 niedriger als die Impedanz zwischen dem Knoten N6 der rücksetzungsseitigen Pegelverschiebungsschaltung 21b und der Hochpotenzialleitung L7.
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Die Justierschaltung 23 enthält einen Inverter 231, eine zweite setzseitige Schaltvorrichtung 232a, eine zweite rücksetzungsseitige Schaltvorrichtung 232b, einen zweiten setzseitigen Widerstand 233a und einen zweiten rücksetzungsseitigen Widerstand 233b. Die Schaltvorrichtungen 232a und 232b sind P-Kanal-MOSFETs. Die zweite setzseitige Schaltvorrichtung 232a und der zweite setzseitige Widerstand 233a sind zwischen der Hochpotenzialleitung L7 und dem Knoten N5 der setzseitigen Pegelverschiebungsschaltung 21a in Reihe geschaltet. Die zweite rücksetzungsseitige Schaltvorrichtung 232b und der zweite rücksetzungsseitige Widerstand 233b sind zwischen der Hochpotenzialleitung L7 und dem Knoten N6 der rücksetzungsseitigen Pegelverschiebungsschaltung 21b in Reihe geschaltet. Es ist zu beachten, dass die zweite setzseitige Schaltvorrichtung 232a und der zweite setzseitige Widerstand 233a zwischen der Hochpotenzialleitung L7 und dem Knoten N5 vertauscht und in Reihe geschaltet werden können. Das Gleiche gilt für die zweite rücksetzungsseitige Schaltvorrichtung 232b und den zweiten rücksetzungsseitigen Widerstand 233b.
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Das Gate der zweiten setzseitigen Schaltvorrichtung 232a ist mit einem Ausgangsanschluss des High-seitigen Treibers 223 gekoppelt. Das Gate der zweiten rücksetzungsseitigen Schaltvorrichtung 232b ist mit einem Ausgangsanschluss des Inverters 231 gekoppelt, und ein Eingangsanschluss des Inverters 231 ist mit dem Ausgangsanschluss des High-seitigen Treibers 223 gekoppelt.
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Das durch den High-seitigen Treiber 223 ausgegebene Ansteuersignal HO wird in das Gate der zweiten setzseitigen Schaltvorrichtung 232a eingespeist. Das Ansteuersignal HO wird durch den Inverter 231 invertiert, und das invertierte Signal wird in das Gate der zweiten rücksetzungsseitigen Schaltvorrichtung 232b eingespeist. Dementsprechend wird die zweite setzseitige Schaltvorrichtung 232a auf der Grundlage des Ansteuersignals HO ein- und ausgeschaltet, und das zweite rücksetzungsseitige Schaltvorrichtung 232b wird komplementär zu der zweiten setzseitigen Schaltvorrichtung 232a ein- und ausgeschaltet.
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Wenn das Ansteuersignal HO hoch ist, so ist die zweite rücksetzungsseitige Schaltvorrichtung 232b eingeschaltet, und die zweite setzseitige Schaltvorrichtung 232a ist ausgeschaltet. Dementsprechend sind der zweite rücksetzungsseitige Widerstand 233b und der rücksetzungsseitige Widerstand 212b zwischen dem Knoten N6 und der Hochpotenzialleitung L7 parallel geschaltet, und die Impedanz zwischen dem Knoten N6 und der Hochpotenzialleitung L7 ist niedrig. Da der setzseitige Widerstand 212a zwischen dem Knoten N5 und der Hochpotenzialleitung L7 gekoppelt ist, ist des Weiteren die Impedanz zwischen dem Knoten N5 und der Hochpotenzialleitung L7 hoch. Somit ist die Impedanz zwischen dem Knoten N5 und der Hochpotenzialleitung L7 höher als die Impedanz zwischen dem Knoten N6 und der Hochpotenzialleitung L7. Dementsprechend steigt, wenn dv/dt-Rauschen durch parasitäre Kapazitäten der Pegelverschiebungsschaltvorrichtungen 211a und 211b oder dergleichen verursacht wird, die Spannung am Knoten N5 langsamer als die Spannung am Knoten N6. Das heißt, selbst wenn dv/dt-Rauschen verursacht wird, wird die High-seitige Steuerschaltung 22 mit Sicherheit gesetzt, und dadurch bleibt das Ansteuersignal HO des High-seitigen Treibers 223 hoch. Dies kann einen fehlerhaften Betrieb der High-seitigen Steuerschaltung 22, der durch dv/dt-Rauschen verursacht wird, verhindern.
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Wenn das Ansteuersignal HO niedrig ist, so ist die zweite setzseitige Schaltvorrichtung 232a eingeschaltet, und die zweite rücksetzungsseitige Schaltvorrichtung 232b ist ausgeschaltet. Dementsprechend sind der zweite setzseitige Widerstand 233a und der setzseitige Widerstand 212a zwischen dem Knoten N5 und der Hochpotenzialleitung L7 parallel geschaltet, und die Impedanz zwischen dem Knoten N5 und der Hochpotenzialleitung L7 ist niedrig. Des Weiteren ist der rücksetzungsseitige Widerstand 212b zwischen dem Knoten N6 und der Hochpotenzialleitung L7 gekoppelt, und die Impedanz zwischen dem Knoten N6 und der Hochpotenzialleitung L7 ist hoch. Somit ist die Impedanz zwischen dem Knoten N6 und der Hochpotenzialleitung L7 höher als die Impedanz zwischen dem Knoten N5 und der Hochpotenzialleitung L7. Dementsprechend steigt, wenn dv/dt-Rauschen durch parasitäre Kapazitäten der Pegelverschiebungsschaltvorrichtungen 211a und 211b oder dergleichen verursacht wird, die Spannung am Knoten N6 langsamer als die Spannung am Knoten N5. Das heißt, selbst wenn dv/dt-Rauschen verursacht wird, wird die High-seitige Steuerschaltung 22 mit Sicherheit zurückgesetzt, und das Ansteuersignal HO des High-seitigen Treibers 223 bleibt hoch. Dies kann einen fehlerhaften Betrieb der High-seitigen Steuerschaltung 22, der durch dv/dt-Rauschen verursacht wird, verhindern.
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<<< 2-6. Sicherstellungsschaltung>>>>
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Die Sicherstellungsschaltung 24 umfasst den Inverter 231, eine setzseitige Schaltvorrichtung 241a, eine rücksetzungsseitige Schaltvorrichtung 241b, eine setzseitige Diode 242a und eine rücksetzungsseitige Diode 242b. Der Inverter 231 ist eine Komponente, die zwischen der Sicherstellungsschaltung 24 und der Justierschaltung 23 gemeinsam genutzt wird; jedoch können die Sicherstellungsschaltung 24 und die Justierschaltung 23 jeweils auch einen eigenen Inverter enthalten.
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Die Schaltvorrichtungen 241a und 241b sind P-Kanal-MOSFETs. Die setzseitige Diode 242a hat eine Anode, die mit dem Knoten N5 gekoppelt ist, und eine Katode, die über die setzseitige Schaltvorrichtung 241a mit der Hochpotenzialleitung L7 gekoppelt ist. Genauer gesagt, ist ein Drain der setzseitigen Schaltvorrichtung 241a mit der Katode der setzseitigen Diode 242a gekoppelt, und eine Source der setzseitigen Schaltvorrichtung 241a ist mit der Hochpotenzialleitung L7 gekoppelt.
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Eine Anode der rücksetzungsseitigen Diode 242b ist mit dem Knoten N6 gekoppelt, und eine Katode der rücksetzungsseitigen Diode 242b ist über die rücksetzungsseitige Schaltvorrichtung 241b mit der Hochpotenzialleitung L7 gekoppelt ist. Genauer gesagt, ist ein Drain der rücksetzungsseitigen Schaltvorrichtung 241b mit der Katode der rücksetzungsseitigen Diode 242b gekoppelt, und eine Source der rücksetzungsseitigen Schaltvorrichtung 241b ist mit der Hochpotenzialleitung L7 gekoppelt.
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Ein Gate der setzseitigen Schaltvorrichtung 241a ist mit dem Ausgangsanschluss des Inverters 231 gekoppelt. Ein Gate der rücksetzungsseitigen Schaltvorrichtung 241b ist mit dem Ausgangsanschluss des High-seitigen Treibers 223 gekoppelt.
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Das Ansteuersignal HO des High-seitigen Treibers 223 wird in das Gate der rücksetzungsseitigen Schaltvorrichtung 241b eingespeist. Das Ansteuersignal HO des High-seitigen Treibers 223 wird durch den Inverter 231 invertiert, und das invertierte Signal wird in das Gate der setzseitigen Schaltvorrichtung 241a eingespeist. Dementsprechend wird die rücksetzungsseitige Schaltvorrichtung 241b auf der Grundlage des Ansteuersignals HO ein- und ausgeschaltet, und die setzseitige Schaltvorrichtung 241a wird komplementär zu der rücksetzungsseitigen Schaltvorrichtung 241b ein- und ausgeschaltet.
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Die Sicherstellungsschaltung 24 realisiert und beendet die Kopplung der setzseitigen Diode 242a zwischen dem Knoten N5 und der Hochpotenzialleitung L7 durch Ein- und Ausschalten des setzseitigen Schaltvorrichtung 241a auf Basis des Ansteuersignals HO. Es ist zu beachten, dass sich das Herstellen der Kopplung auf einen Zustand bezieht, in dem der Knoten N5 und die Hochpotenzialleitung L7 über die setzseitige Diode 242a miteinander gekoppelt sind, und das Beenden der Kopplung bezieht sich auf einen Zustand, in dem die Kopplung zwischen dem Knoten N5 und der Hochpotenzialleitung L7 offen ist. Darüber hinaus realisiert und beendet die Sicherstellungsschaltung 24 die Kopplung der rücksetzungsseitigen Diode 242b zwischen dem Knoten N6 und der Hochpotenzialleitung L7 komplementär zum Realisieren und Beenden der Kopplung der setzseitigen Diode 242a durch Ein- und Ausschalten der rücksetzungsseitigen Schaltvorrichtung 241b auf Basis des Ansteuersignals HO. Die konkreten Operationen sind folgende.
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Wenn das Ansteuersignal HO des High-seitigen Treibers 223 hoch ist, so ist die setzseitige Schaltvorrichtung 241a eingeschaltet. Dementsprechend wird die Kopplung zwischen der Katode der setzseitigen Diode 242a und der Hochpotenzialleitung L7 hergestellt, und die Kopplung der setzseitigen Diode 242a zwischen dem Knoten N5 und der Hochpotenzialleitung L7 wird hergestellt. Des Weiteren ist, wenn das Ansteuersignal HO des High-seitigen Treibers 223 hoch ist, die rücksetzungsseitige Schaltvorrichtung 241b ausgeschaltet. Dementsprechend wird die Kopplung zwischen der Katode der rücksetzungsseitigen Diode 242b und der Hochpotenzialleitung L7 beendet, und die Kopplung der rücksetzungsseitigen Diode 242b zwischen dem Knoten N6 und der Hochpotenzialleitung L7 wird beendet (geöffnet).
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Wenn das Ansteuersignal HO des High-seitigen Treibers 223 niedrig ist, so ist die rücksetzungsseitige Schaltvorrichtung 241b eingeschaltet. Dementsprechend wird die Kopplung zwischen der Katode der rücksetzungsseitigen Diode 242b und der Hochpotenzialleitung L7 hergestellt, und die Kopplung der rücksetzungsseitigen Diode 242b zwischen dem Knoten N6 und der Hochpotenzialleitung L7 wird hergestellt. Wenn das Ansteuersignal HO des High-seitigen Treibers 223 niedrig ist, so ist die setzseitige Schaltvorrichtung 241a ausgeschaltet. Dementsprechend wird die Kopplung zwischen der Katode der setzseitigen Diode 242a und der Hochpotenzialleitung L7 beendet, und die Kopplung der setzseitigen Diode 242a zwischen dem Knoten N5 und der Hochpotenzialleitung L7 wird beendet.
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Hier wird im Normalzustand die Diode 242a in Sperrrichtung vorgespannt, da das Potenzial des Knotens N5 niedriger ist als das Potenzial der Hochpotenzialleitung L7. Gleichermaßen wird die rücksetzungsseitige Diode 242b in Sperrrichtung vorgespannt, da das Potenzial des Knotens N6 niedriger ist als das Potenzial der Hochpotenzialleitung L7.
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Es ist zu beachten, dass die setzseitige Schaltvorrichtung 241a und die setzseitigen Diode 242a vertauscht sein können. Genauer gesagt, braucht die setzseitige Schaltvorrichtung 241a nur so gekoppelt zu werden, dass sie einen elektrischen Pfad öffnet und schließt, der sich von der Hochpotenzialleitung L7 über die setzseitige Diode 242a zu dem Knoten N5 erstreckt. Das Gleiche gilt für die rücksetzungsseitige Schaltvorrichtung 241b und die rücksetzungsseitige Diode 242b.
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<<< 3. Fall, wo eine negative Spannung generiert wird>>>
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Wie in den Diagrammen der 3 bis 5 veranschaulicht, kann die Spannung am Knoten N2 unter dem Einfluss der Induktivität der Last 9 und dv/dt negativ werden, nachdem die Leistungsschaltvorrichtungen 51 und 52 zwischen ein und aus geschaltet wurden. Wenn die Spannung am Knoten N2 negativ wird, so steigen die Spannungen an den Knoten N5 und N6 in Bezug auf den Knoten N2 an. Danach, wenn die negative Spannung am Knoten N2 beseitigt ist, kommt es zu unkontrollierten Schwingungen in den Spannungen an den Knoten N5 und N6 (pegelverschobenes Setzsignal setdrn und pegelverschobenes Rücksetzungssignal resdrn). In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verhindert die Sicherstellungsschaltung 24 einen durch diese unkontrollierten Schwingungen verursachten fehlerhaften Betrieb der High-seitigen Steuerschaltung 22, und das Ansteuersignal HO der High-seitigen Steuerschaltung 22 bleibt auch nach der Beseitigung der negativen Spannung am Knoten N2 in dem Zustand vor dem Auftreten der negativen Spannung am Knoten N2. Dies wird in der Folgenden näher beschrieben.
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3 ist ein Zeitdiagramm, das Wellenformen der Spannung am Knoten N2, des Eingangssignals HIN, des Ansteuersignals HO, des pegelverschobenen Setzsignals setdrn und des pegelverschobenen Rücksetzungssignals resdrn veranschaulicht, nachdem die High-seitige Leistungsschaltvorrichtung 51 vom Ein-Zustand in den Aus-Zustand geschaltet wurde. 4 ist ein Diagramm, in dem die Wellenform des pegelverschobenen Setzsignals setdrn und die Wellenform des pegelverschobenen Rücksetzungssignals resdrn, wie in 3 veranschaulicht, übereinander gelegt sind. 5 ist ein Zeitdiagramm, das Wellenformen der Spannung am Knoten N2, des Eingangssignals HIN, des Ansteuersignals HO, des pegelverschobenen Setzsignals setdrn und des pegelverschobenen Rücksetzungssignals resdrn veranschaulicht, nachdem die High-seitige Leistungsschaltvorrichtung vom Aus-Zustand in den Ein-Zustand geschaltet wurde. 6 ist ein Diagramm, in dem die Wellenform des pegelverschobenen Setzsignals setdrn und die Wellenform des pegelverschobenen Rücksetzungssignals resdrn, wie in 5 veranschaulicht, übereinander gelegt sind.
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<<< 3-1. Fall, in dem das Ansteuersignal HO niedrig ist>>>
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Wenn das Eingangssignal HIN fällt, so geht das pegelverschobene Rücksetzungssignal resdrn vorübergehend auf niedrig, und danach gehen sowohl das pegelverschobene Rücksetzungssignal resdrn als auch das pegelverschobene Setzsignal setdrn auf hoch (siehe 2) . Dementsprechend geht das Ansteuersignal HO der High-seitigen Steuerschaltung 22 auf niedrig.
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Dann wird, nachdem die Leistungsschaltvorrichtungen 51 und 52 zwischen ein und aus geschaltet wurden, wie in 3 und 4 veranschaulicht, die Spannung am Knoten N2 negativ, wodurch die Spannungen an den Knoten N5 und N6 steigen. Genauer gesagt, werden die Spannungen an den Knoten N5 und N6 höher als die negative Spannung, da die Knoten N5 und N6 über die parasitären Kapazitäten der setzseitigen Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211a und der rücksetzungsseitigen Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211b geerdet sind (0 V). In diesem Fall wird die Kopplung der rücksetzungsseitigen Diode 242b zwischen dem Knoten N6 und der Hochpotenzialleitung L7 hergestellt. Die rücksetzungsseitige Diode 242b wird dadurch aufgrund eines Anstiegs der Spannung am Knoten N6 eingeschaltet. Dies bewirkt, dass ein Strom durch die rücksetzungsseitige Diode 242b in einer Vorwärtsrichtung fließt, und die Spannung am Knoten N6 wird auf die Spannung der Hochpotenzialleitung L7 geklemmt. Da die Kopplung der setzseitigen Diode 242a zwischen dem Knoten N5 und der Hochpotenzialleitung L7 beendet wird, wird des Weiteren die Spannung am Knoten N5 nicht auf die Spannung der Hochpotenzialleitung L7 geklemmt. Daher steigt die Spannung am Knoten N6 langsamer an als die Spannung am Knoten N5.
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Danach fallen die Spannungen an den Knoten N5 und N6 aufgrund unkontrollierter Schwingungen ab, und die Spannung am Knoten N6 wird gleich der, oder kleiner als die, Spannung der Hochpotenzialleitung L7. Dann tritt in der rücksetzungsseitigen Diode 242b ein Umkehrwiederherstellungsphänomen auf, bei dem ein Strom in der Rückwärtsrichtung durch die rücksetzungsseitige Diode 242b fließt, ohne dass die rücksetzungsseitigen Diode 242b sofort ausgeschaltet wird. Dementsprechend fällt die Spannung am Knoten N6 stärker ab als die Spannung am Knoten N5.
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Das Klemmen und das Umkehrwiederherstellungsphänomen der rücksetzungsseitigen Diode 242b, wie oben beschrieben, tragen dazu bei, die Spannung am Knoten N6 niedriger werden zu lassen als die Spannung am Knoten N5. Darüber hinaus tragen das Klemmen und das Umkehrwiederherstellungsphänomen, wie oben beschrieben, dazu bei, es zu ermöglichen, die Spannung am Knoten N6 niedriger werden zu lassen als die Rücksetzungsschwellenspannung. Dementsprechend bleibt das Ansteuersignal HO der High-seitigen Steuerschaltung 22 in dem Zustand vor dem Auftreten der negativen Spannung am Knoten N2, ohne dass die High-seitige Steuerschaltung 22 gesetzt wird, auch nachdem die negative Spannung am Knoten N2 beseitigt wurde. Oder anders ausgedrückt: Das Ansteuersignal HO der High-seitigen Steuerschaltung 22 bleibt auch nach der Beseitigung der negativen Spannung am Knoten N2 niedrig.
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Dementsprechend stellt die Sicherstellungsschaltung 24 auf Basis des Ansteuersignals HO sicher, dass die High-seitige Steuerschaltung 22 die Leistungsschaltvorrichtung 51 auf Basis des pegelverschobenen Rücksetzungssignals resdrn abschaltet. Da die Impedanz zwischen dem Knoten N6 und der Hochpotenzialleitung L7 höher ist als die Impedanz zwischen dem Knoten N5 und der Hochpotenzialleitung L7, steigt des Weiteren in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung die Spannung am Knoten N6 tendenziell langsamer an als die Spannung am Knoten N5. Dementsprechend kann die Justierschaltung 23 den Zustand, in dem die Leistungsschaltvorrichtung 51 ausgeschaltet ist, weiter beibehalten.
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<<< 3-2. Fall, in dem das Ansteuersignal HO hoch ist>>>
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Wenn sowohl das pegelverschobene Rücksetzungssignal resdrn als auch das pegelverschobene Setzsignal setdrn nach dem Anstieg des Eingangssignals HIN hoch sind, so ist das Ansteuersignal HO hoch (siehe 2) . In diesem Fall steigen, wie in den 5 und 6 veranschaulicht, wenn die Spannung am Knoten N2 negativ wird, die Spannungen an den Knoten N5 und N6 an. In diesem Fall wird die Kopplung zwischen dem Knoten N5 und der Hochpotenzialleitung L7 über die setzseitige Diode 242a hergestellt. Dementsprechend fließt bei der setzseitigen Diode 242a ein Strom durch die setzseitige Diode 242a in der Vorwärtsrichtung, und die Spannung am Knoten N5 wird auf die Spannung der Hochpotenzialleitung L7 geklemmt. Da die Kopplung zwischen dem Knoten N6 und der Hochpotenzialleitung L7 mit der rücksetzungsseitigen Diode 242b beendet wird, wird des Weiteren die Spannung am Knoten N6 nicht an die Spannung der Hochpotenzialleitung L7 geklemmt. Daher steigt die Spannung am Knoten N5 langsamer an als die Spannung am Knoten N6.
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Danach fallen die Spannungen an den Knoten N5 und N6 aufgrund unkontrollierter Schwingungen ab, und die Spannung am Knoten N5 wird gleich der, oder kleiner als die, Spannung der Hochpotenzialleitung L7. Dann tritt in der setzseitigen Diode 242a ein Umkehrwiederherstellungsphänomen auf, bei dem ein Strom in der Rückwärtsrichtung durch die setzseitige Diode 242a fließt, ohne dass die setzseitige Diode 242a sofort ausgeschaltet wird. Dementsprechend fällt die Spannung am Knoten N5 stärker ab als die Spannung am Knoten N6.
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Das Klemmen und das Umkehrwiederherstellungsphänomen der setzseitigen Diode 242a, wie oben beschrieben, tragen dazu bei, die Spannung am Knoten N5 niedriger werden zu lassen als die Spannung am Knoten N6. Darüber hinaus tragen das Klemmen und das Umkehrwiederherstellungsphänomen, wie oben beschrieben, dazu bei, es zu ermöglichen, die Spannung am Knoten N5 niedriger werden zu lassen als die Setzschwellenspannung. Dementsprechend bleibt das Ansteuersignal HO der High-seitigen Steuerschaltung 22 in dem Zustand vor dem Auftreten der negativen Spannung am Knoten N2, ohne dass die High-seitige Steuerschaltung 22 zurückgesetzt wird, auch nachdem die negative Spannung am Knoten N2 beseitigt wurde. Oder anders ausgedrückt: Das Ansteuersignal HO der High-seitigen Steuerschaltung 22 bleibt auch nach der Beseitigung der negativen Spannung am Knoten N2 hoch.
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Dementsprechend stellt die Sicherstellungsschaltung 24 auf Basis des Ansteuersignals HO sicher, dass die High-seitige Steuerschaltung 22 die Leistungsschaltvorrichtung 51 auf Basis des pegelverschobenen Rücksetzungssignals resdrn einschaltet. Da die Impedanz zwischen dem Knoten N5 und der Hochpotenzialleitung L7 höher ist als die Impedanz zwischen dem Knoten N6 und der Hochpotenzialleitung L7, steigt des Weiteren in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung die Spannung am Knoten N5 tendenziell langsamer an als die Spannung am Knoten N6. Dementsprechend kann die Justierschaltung 23 den Zustand, in dem die Leistungsschaltvorrichtung 51 eingeschaltet ist, weiter beibehalten.
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<<<Modifizierte Beispiele>>>>
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Die oben beschriebenen Ausführungsformen wurden zu dem Zweck dargelegt, das Verständnis der vorliegenden Offenbarung zu erleichtern, und dienen nicht dazu, die vorliegende Offenbarung in einer einschränkenden Weise zu interpretieren. Darüber hinaus kann die vorliegende Offenbarung modifiziert oder verbessert werden, ohne vom Wesen der Offenbarung abzuweichen, und Äquivalente der vorliegenden Offenbarung werden selbstverständlich in die vorliegende Offenbarung aufgenommen. Es können zum Beispiel Modifizierungen vorgenommen werden, wie sie in den folgenden Abschnitten (1) und (2) beschrieben werden. Die Modifizierungen der folgenden Abschnitte (1) und (2) können in Kombination verwendet werden.
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(1) Eine in 7 veranschaulichte Treiberschaltung 1A enthält zusätzlich zu den Komponenten der in 1 veranschaulichten Treiberschaltung 1A auch die Sicherstellungsdioden 27a und 27b. Die setzseitige Sicherstellungsdiode 27a und der setzseitige Widerstand 212a sind zwischen der Hochpotenzialleitung L7 und dem Knoten N5 parallel geschaltet. Die setzseitige Sicherstellungsdiode 27a hat eine Anode, die mit dem Knoten N5 gekoppelt ist, und eine Katode, die mit der Hochpotenzialleitung L7 gekoppelt ist. Die rücksetzungsseitige Sicherstellungsdiode 27b und der rücksetzungsseitige Widerstand 212b sind zwischen der Hochpotenzialleitung L7 und dem Knoten N6 parallel geschaltet. Die rücksetzungsseitige Sicherstellungsdiode 27b hat eine Anode, die mit dem Knoten N6 gekoppelt ist, und eine Katode, die mit der Hochpotenzialleitung L7 gekoppelt ist.
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Wenn die Spannung am Knoten N2 negativ wird, während das Ansteuersignal HO der High-seitigen Steuerschaltung 22 niedrig ist, so steigen die Spannungen an den Knoten N5 und N6 an (siehe 3 und 5) und schalten dadurch die Sicherstellungsdioden 27a und 27b ein. Dementsprechend fließen Ströme durch die Sicherstellungsdioden 27a und 27b in einer Vorwärtsrichtung, und die Knoten N5 und N6 werden an die Hochpotenzialleitung L7 geklemmt. In diesem Fall sind die Ströme, die durch die Sicherstellungsdioden 27a und 27b in der Vorwärtsrichtung fließen, kleiner als der Strom, der durch die rücksetzungsseitige Diode 242b in der Vorwärtsrichtung fließt.
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Danach, wenn die Spannungen an den Knoten N5 und N6 aufgrund unkontrollierter Schwingungen abfallen und gleich der, oder niedriger als die, Spannung der Hochpotenzialleitung L7 werden, tritt in den Sicherstellungsdioden 27a und 27b ein Umkehrwiederherstellungsphänomen auf, bei dem die Ströme durch die Sicherstellungsdioden 27a und 27b in der Rückwärtsrichtung fließen, ohne dass die Sicherstellungsdioden 27a und 27b sofort ausgeschaltet werden. Die Ströme, die durch die Sicherstellungsdioden 27a und 27b in der Rückwärtsrichtung fließen, sind kleiner als der Strom, der durch die rücksetzungsseitige Diode 242b in der Rückwärtsrichtung fließt.
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Wenn die Spannung am Knoten N2 negativ wird, während das Ansteuersignal HO der High-seitigen Steuerschaltung 22 hoch ist, so steigen die Spannungen an den Knoten N5 und N6 an (siehe 3 und 5) und schalten dadurch die Sicherstellungsdioden 27a und 27b ein. Dementsprechend fließen Ströme durch die Sicherstellungsdioden 27a und 27b in einer Vorwärtsrichtung, und die Knoten N5, N6 werden an die Hochpotenzialleitung L7 geklemmt. In diesem Fall sind die Ströme, die durch die Sicherstellungsdioden 27a und 27b in der Vorwärtsrichtung fließen, kleiner als der Strom, der durch die setzseitige Diode 242a in der Vorwärtsrichtung fließt.
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Danach, wenn die Spannungen an den Knoten N5 und N6 aufgrund unkontrollierter Schwingungen abfallen und gleich der, oder niedriger als die, Spannung der Hochpotenzialleitung L7 werden, tritt in den Sicherstellungsdioden 27a und 27b ein Umkehrwiederherstellungsphänomen auf, bei dem die Ströme durch die Sicherstellungsdioden 27a und 27b in der Rückwärtsrichtung fließen, ohne dass die Sicherstellungsdioden 27a und 27b sofort ausgeschaltet werden. Die Ströme, die durch die Sicherstellungsdioden 27a und 27b in der Rückwärtsrichtung fließen, sind kleiner als der Strom, der durch die setzseitige Diode 242a in der Rückwärtsrichtung fließt.
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Es ist zu beachten, dass die Sicherstellungsdioden 27a und 27b durch diodengekoppelte MOSs ersetzt werden können.
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(2) Die Dioden 242a und 242b können durch diodengekoppelte MOSs ersetzt werden.
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<<<Kurzdarstellung>>>>
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(1) Wenn die Spannung am Knoten N2 negativ wird, während das Ansteuersignal HO niedrig ist, so treten das Klemmen und das Umkehrwiederherstellungsphänomen der rücksetzungsseitigen Diode 242b auf, aber das Klemmen und das Umkehrwiederherstellungsphänomen der setzseitigen Diode 242a treten nicht auf. Darum ist die Spannung am Knoten N6 mit größerer Wahrscheinlichkeit niedriger als die Spannung am Knoten N5, und die Spannung am Knoten N6 ist mit größerer Wahrscheinlichkeit niedriger als die Rücksetzungsschwellenspannung. Dementsprechend bleibt das Ansteuersignal HO der High-seitigen Steuerschaltung 22 nach der Beseitigung der negativen Spannung am Knoten N2 niedrig, ohne dass die High-seitige Steuerschaltung 22 gesetzt wird.
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(2) Wenn die Spannung am Knoten N2 negativ wird, während das Ansteuersignal HO hoch ist, so treten das Klemmen und das Umkehrwiederherstellungsphänomen der setzseitigen Diode 242a auf, aber das Klemmen und das Umkehrwiederherstellungsphänomen der rücksetzungsseitigen Diode 242b treten nicht auf. Darum ist die Spannung am Knoten N5 mit größerer Wahrscheinlichkeit niedriger als die Spannung am Knoten N6, und die Spannung am Knoten N5 ist mit größerer Wahrscheinlichkeit niedriger als die Setzschwellenspannung. Dementsprechend bleibt das Ansteuersignal HO der High-seitigen Steuerschaltung 22 nach der Beseitigung der negativen Spannung am Knoten N2 hoch, ohne dass die High-seitige Steuerschaltung 22 gesetzt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2019043764 [0001]
- WO 2016/163142 [0003]
- WO 2016/009719 [0003]