DE102020201238A1

DE102020201238A1 - Treiberschaltung

Info

Publication number: DE102020201238A1
Application number: DE102020201238.5A
Authority: DE
Inventors: Masashi AKAHANE
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2019-03-11
Filing date: 2020-01-31
Publication date: 2020-09-17
Also published as: JP7395831B2; US20200295749A1; JP2020150304A; US10804893B2; CN111682739A

Abstract

Eine Treiberschaltung einer Leistungsvorrichtung, die Folgendes enthält: eine interne Stromversorgung, eine setzseitige Impulsgenerierungsschaltung und eine rücksetzungsseitige Impulsgenerierungsschaltung, die mit der internen Stromversorgung verbunden sind, zum Generieren eines Setzsignals bzw. eines Rücksetzungssignals, wenn detektiert wird, dass ein logisches Eingangssignal von einem ersten logischen Pegel zu einem zweiten logischen Pegel wechselt oder von dem zweiten logischen Pegel zu dem ersten logischen Pegel wechselt, eine setzseitige Pegelverschiebungsschaltung und eine rücksetzungsseitige Pegelverschiebungsschaltung, die das Setzsignal bzw. das Rücksetzungssignal pegelverschieben, eine Steuerschaltung, die die Leistungsvorrichtung in Reaktion auf das pegelverschobene Setzsignal bzw. das pegelverschobene Rücksetzungssignal ein- und ausschaltet, und eine Sicherstellungsschaltung, die einen ersten Zustand und einen zweiten Zustand sicherstellt, in denen die Leistungsvorrichtung aus- bzw. eingeschaltet ist, wenn sich das logische Eingangssignal auf dem ersten logischen Pegel und dem zweiten logischen Pegel befindet.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität gemäß der japanischen Patentanmeldung Nr. 2019-043760 , eingereicht am 11. März 2019, deren vollständige Offenbarung hiermit durch Bezugnahme in den vorliegenden Text aufgenommen wird.
HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Treiberschaltung, die eine Leistungsvorrichtung ansteuert.
Beschreibung des Standes der Technik
Wie in den internationalen Patentanmeldungspublikationen Nr. W02016/163142 und W02016/009719 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.
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.
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 ist der Betrieb der Vorstufenschaltung nicht stabil, so dass das Setzsignal und das Rücksetzungssignal nicht stabil von der Vorstufenschaltung ausgegeben werden. Selbst wenn sich die Spannung am Knoten von einem solchen negativen Spannungszustand erholt und in den Normalzustand zurückkehrt, können die Pegel des Setzsignals und des Rücksetzungssignals fehlerhaft werden, und die High-seitige Steuerschaltung kann fehlerhaft arbeiten.
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.
KURZDARSTELLUNG
Ein Hauptaspekt der vorliegenden Offenbarung zum Erfüllen einer oben beschriebenen Aufgabe ist eine Treiberschaltung, die Folgendes umfasst: eine setzseitige Impulsgenerierungsschaltung, die ein Setzsignal mit einer internen Stromversorgung generiert, wenn ein von außen eingespeistes logisches Eingangssignal von einem ersten logischen Pegel zu einem zweiten logischen Pegel wechselt; eine rücksetzungsseitige Impulsgenerierungsschaltung, die ein Rücksetzungssignal mit der internen Stromversorgung generiert, wenn das logische Eingangssignal von dem zweiten logischen Pegel zu dem ersten logischen Pegel wechselt; eine setzseitige Pegelverschiebungsschaltung, die ein pegelverschobenes Setzsignal durch Verschieben eines Pegels des Setzsignals generiert; eine rücksetzungsseitige Pegelverschiebungsschaltung, die ein pegelverschobenes Rücksetzungssignal durch Verschieben eines Pegels des Rücksetzungssignals generiert; eine Steuerschaltung, die eine Leistungsvorrichtung auf der Grundlage des pegelverschobenen Setzsignals einschaltet und die Leistungsvorrichtung auf der Grundlage des pegelverschobenen Rücksetzungssignals ausschaltet; und eine Sicherstellungsschaltung, die auf der Grundlage des logischen Eingangssignals einen Zustand sicherstellt, in dem die Leistungsvorrichtung ausgeschaltet ist, wenn sich das logische Eingangssignal auf dem ersten logischen Pegel befindet, und die Leistungsvorrichtung eingeschaltet ist, wenn sich das logische Eingangssignal auf dem zweiten logischen Pegel befindet.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, dass eine Steuerschaltung, der eine Leistungsschaltvorrichtung ansteuert, normal betrieben wird.
Figurenliste

1 ist ein Schaubild, das eine Treiberschaltung, eine Ausgabeschaltung, eine Last und eine externe Stromversorgung zeigt.
2 ist ein Zeitdiagramm, das auf einer Zeitachse Beziehungen zwischen einem High-seitigen Eingangssignal, einem Low-seitigen Eingangssignal, einem Setzsignal, einem pegelverschobenen Setzsignal, einem Rücksetzungssignal, einem pegelverschobenen Rücksetzungssignal, einer Ausgabe einer Zwischenspeicherschaltung und einem Ausgangssignal darstellt.
Bild 3 ist ein Schaubild, das eine externe Stromversorgung und eine Vorstufenschaltung der Treiberschaltung veranschaulicht.
4 ist ein Zeitdiagramm, das auf einer Zeitachse Beziehungen zwischen einem High-seitigen Eingangssignal und den Zuständen von Schaltvorrichtungen darstellt.
5 ist ein Zeitdiagramm, das auf einer Zeitachse Beziehungen zwischen Spannungen an Knoten, einem Eingangssignal, einem Ausgangssignal und Ausgangssignalen von Impulsgenerierungsschaltungen zeigt, nachdem eine High-seitige Leistungsschaltvorrichtung aus dem Ein-Zustand in den Aus-Zustand geschaltet wurde.
6 ist ein Zeitdiagramm, das auf einer Zeitachse Beziehungen zwischen Spannungen an Knoten, einem Eingangssignal, einem Ausgangssignal und Ausgangssignalen von Impulsgenerierungsschaltungen zeigt, nachdem eine High-seitige Leistungsschaltvorrichtung aus dem Aus-Zustand in den Ein-Zustand geschaltet wurde.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Aus der Beschreibung der vorliegenden Spezifikation und den beigefügten Zeichnungen gehen mindestens folgende Dinge hervor.
======== Ausführungsform =========
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 einer unten beschriebenen Ausführungsform hinzugefügt werden. Daher ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die folgenden Ausführungsformen und veranschaulichten Beispiele beschränkt.
<<<Grobe Darstellung der Treiber- und Ausgabeschaltung>>>
1 ist ein Schaubild, das eine Treiberschaltung 1, eine Ausgabeschaltung 5, eine Last 9 und eine externe Stromversorgung 4 zeigt. 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 und einem Ausgangssignal HO veranschaulicht.
Die externe Stromversorgung 4 generiert eine konstante Gleichspannung und gibt die Gleichspannung an die Treiberschaltung 1 aus.
Die externe Stromversorgung 4 ist mit einem Kondensator 4a gekoppelt, der eine große Kapazität besitzt. Somit wird Rauschen, das in der Treiberschaltung 1, der Ausgabeschaltung 5 und dergleichen entsteht, durch den Kondensator 4a entfernt, so dass die externe Stromversorgung 4 nicht durch das Rauschen beeinträchtigt wird. Dementsprechend ist die Ausgangsspannung der externen Stromversorgung 4 stabil.
Die Treiberschaltung 1 wird durch Empfangen des High-seitigen Eingangssignals HIN und des Low-seitigen Eingangssignals LIN von einem (nicht veranschaulichten) Mikrocomputer betrieben. 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.
Das Eingangssignal HIN und das Eingangssignal LIN stehen gewöhnlich 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.
Es ist zu beachten, dass der Mikrocomputer nicht durch das Rauschen beeinflusst wird, das in der Treiberschaltung 1, in der Ausgabeschaltung 5 und dergleichen generiert wird. Dementsprechend gibt der Mikrocomputer das Eingangssignal HIN und das Eingangssignal LIN stabil aus.
Wenn die Treiberschaltung 1 die Ausgabeschaltung 5 auf der Grundlage des High-seitigen Eingangssignals HIN und des Low-seitigen Eingangssignals LIN ansteuert, so schaltet die Ausgabeschaltung 5 wiederholt und abwechselnd den Zustand der Last 9 zwischen einem Spannungsanlegezustand, in dem 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.
Der 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 geerdet, und der Knoten N1 führt zu einem Bezugspotenzial. 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 ist geerdet. Der Knoten N2 ist mit einem Niedrigpotenzial-Ausgangsanschluss einer High-seitigen Gleichstromversorgung 6 gekoppelt.
Die Treiberschaltung 1 schaltet das Leistungsschaltvorrichtung 51 auf der Grundlage des High-seitigen Eingangssignals HIN ein und aus. Darüber hinaus schaltet die Treiberschaltung 1 die 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, 52 abgeschaltet, 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.
<<<Konfiguration der Treiberschaltung>>>
Der Treiberschaltung 1 enthält eine Vorstufenschaltung 10, eine Anschlussstufenschaltung 20 und die Low-seitige Steuerschaltung 40.
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. Die Treiberschaltung 1 kann 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 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.
Die Vorstufenschaltung 10 arbeitet mit niedriger Spannung, und die Anschlussstufenschaltung 20 mit hoher Spannung.
Die Vorstufenschaltung 10 enthält eine interne Stromversorgung 11, eine Eingangsschaltung 12, eine Impulsgenerierungsschaltung 13 und eine Pufferschaltung 14. Die Anschlussstufenschaltung 20 enthält eine Pegelverschiebungsschaltung 21, eine High-seitige Steuerschaltung 22 sowie die Dioden 28 und 29.
<<< 2-1. Low-seitige Steuerschaltung >>>
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.
<<< 2-2. Interne Stromversorgung >>>>
Das interne Stromversorgung 11 wird von der externen Stromversorgung 4 mit Strom versorgt und generiert aus der Energie der externen Stromversorgung 4 eine konstante Gleichspannung, die niedriger ist als die Ausgangsspannung der externen Stromversorgung 4. Die interne Stromversorgung 11 gibt die Gleichspannung an die Eingangsschaltung 12 und die Impulsgenerierungsschaltung 13 aus.
<<< 2-3. Eingangsschaltung>>>>
3 ist ein Schaubild, das die Eingangsschaltung 12, die Impulsgenerierungsschaltung 13, die Pufferschaltung 14 und eine Eingangssteuerzustands-Sicherstellungsschaltung 15 veranschaulicht. Bild 4 ist ein Zeitdiagramm, das Beziehungen zwischen den Zuständen der Schaltvorrichtungen 133a, 134a, 133b und 134b der Impulsgenerierungsschaltung 13, den Zuständen der Schaltvorrichtungen 151a, 152a, 151a und 151b der Eingangssteuerzustands-Sicherstellungsschaltung 15 und dem Eingangssignal HIN veranschaulicht.
Die Eingangsschaltung 12 enthält einen Komparator 121 und ein Rauschfilter 122. Der Komparator 121 vergleicht eine durch die interne Stromversorgung 11 generierte Bezugsspannung Ref und den Pegel des Eingangssignals HIN. Wenn der Pegel des Eingangssignals HIN höher als die Bezugsspannung Ref ist, so ist das Ausgangssignal des Komparators 121 hoch. Wenn der Pegel des Eingangssignals HIN niedriger als die Bezugsspannung Ref ist, so ist das Ausgangssignal des Komparators 121 niedrig.
Das Rauschfilter 122 ist zum Beispiel ein Tiefpassfilter. Das Rauschfilter 122 entfernt Rauschen in dem Ausgangssignal des Komparators 121. Das Ausgangssignal, dessen Rauschen durch das Rauschfilter 122 entfernt wird, ist das Ausgangssignal der Eingangsschaltung 12, und dieses Ausgangssignal wird in die Impulsgenerierungsschaltung 13 eingespeist. Wird eine Verzögerung der Eingangsschaltung 12 ignoriert, so ist das Ausgangssignal der Eingangsschaltung 12 mit dem Eingangssignal HIN synchron.
<<< 2-4. Impulsgenerierungsschaltung>>>>
Die Impulsgenerierungsschaltung 13 enthält eine setzseitige Impulsgenerierungsschaltung 13a und eine rücksetzungsseitige Impulsgenerierungsschaltung 13b. Wenn das Ausgangssignal der Eingangsschaltung 12 von niedrig zu hoch wechselt, so generiert die setzseitige Impulsgenerierungsschaltung 13a 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 12 von hoch zu niedrig wechselt, so generiert die rücksetzungsseitige Impulsgenerierungsschaltung 13b 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.
Die setzseitige Impulsgenerierungsschaltung 13a enthält eine setzseitige Flankendetektionsschaltung 131a, einen Inverter 132a, eine Schaltvorrichtung (dritte Schaltvorrichtung) 133a, eine Schaltvorrichtung (vierte Schaltvorrichtung) 134a und eine setzseitige Zenerdiode (setzseitige Klemmvorrichtung) 135a. Die rücksetzungsseitige Impulsgenerierungsschaltung 13b enthält eine rücksetzungsseitige Flankendetektionsschaltung 131b, einen Inverter 132b, eine Schaltvorrichtung (siebente Schaltvorrichtung) 133b, eine Schaltvorrichtung (achte Schaltvorrichtung) 134b und eine rücksetzungsseitige Zenerdiode (rücksetzungsseitige Klemmvorrichtung) 135b.
Die setzseitige Flankendetektionsschaltung 131a generiert einen Impuls, wenn eine ansteigende Flanke detektiert wird, woraufhin das Ausgangssignal der Eingangsschaltung 12 von niedrig zu hoch wechselt. Die setzseitige Flankendetektionsschaltung 131a gibt an einen Inverter 132a ein Signal aus, dessen Pegel hoch ist, wenn der Impuls generiert wird, und dessen Pegel niedrig ist, wenn der Impuls verschwindet. Der Inverter 132a invertiert das Ausgangssignal der setzseitigen Flankendetektionsschaltung 131a und gibt das invertierte Signal an die Gates der Schaltvorrichtung 133a und der Schaltvorrichtung 134a aus.
Die Schaltvorrichtung 133a ist ein P-Kanal-MOSFET, und die Schaltvorrichtung 134a ist ein N-Kanal-MOSFET. Die Source der Schaltvorrichtung 133a ist mit der internen Stromversorgung 11 gekoppelt, der Drain der Schaltvorrichtung 133a ist mit dem Drain der Schaltvorrichtung 134a gekoppelt, und die Source der Schaltvorrichtung 134a ist geerdet, wodurch sich das Bezugspotenzial ergibt.
Die setzseitige Zenerdiode 135a ist zwischen einem Knoten N3 und der Erde in einer in Sperrrichtung vorgespannten Weise gekoppelt. Oder anders ausgedrückt: Die Katode der setzseitigen Zenerdiode 135a ist mit dem Knoten N3 gekoppelt, und die Anode der setzseitigen Zenerdiode 135a ist mit der Erde gekoppelt, wodurch sich das Bezugspotenzial ergibt. Es ist zu beachten, dass die Durchschlagspannung (zum Beispiel 5,5 V) der setzseitigen Zenerdiode 135a höher als die Ausgangsspannung (zum Beispiel 5 V) der internen Stromversorgung 11 und niedriger als die Ausgangsspannung (zum Beispiel 30 V) der internen Stromversorgung 4 ist. Dementsprechend klemmt die setzseitige Zenerdiode 135a die Spannung am Knoten N3, der mit dem Gate der später noch beschriebenen setzseitigen Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211a gekoppelt ist, auf die Durchschlagspannung, dergestalt, dass die Spannung am Knoten N3 nicht höher als nötig ansteigt.
Wenn das Ausgangssignal des Inverters 132a niedrig ist, das heißt, wenn das Eingangssignal HIN ansteigt, so wird die Schaltvorrichtung 133a eingeschaltet, und die Schaltvorrichtung 134a wird ausgeschaltet (siehe 4). Somit wird die Spannung der internen Stromversorgung 11 an den Knoten N3 angelegt, und die Spannung am Knoten N3 wird zu einem hohen Pegel. Wenn das Ausgangssignal des Inverters 132a hoch ist, so wird die Schaltvorrichtung 133a abgeschaltet, und die Schaltvorrichtung 134a wird eingeschaltet. Somit führt die Spannung am Knoten N3 zu einem niedrigen Pegel, der als ein Bezugspotenzial dient. Die Spannung am Knoten N3 wird als Setzsignal set ausgegeben.
Die rücksetzungsseitige Flankendetektionsschaltung 131b generiert einen Impuls, wenn eine abfallende Flanke detektiert wird, woraufhin das Ausgangssignal der Eingangsschaltung 12 von hoch zu niedrig wechselt. Die rücksetzungsseitige Flankendetektionsschaltung 131b gibt an einen Inverter 132b ein Signal aus, dessen Pegel hoch ist, wenn der Impuls generiert wird, und dessen Pegel niedrig ist, wenn der Impuls verschwindet. Der Inverter 132b invertiert das Ausgangssignal der rücksetzungsseitigen Flankendetektionsschaltung 131b und gibt das invertierte Signal an die Gates der Schaltvorrichtung 133b und der Schaltvorrichtung 134b aus.
Die Schaltvorrichtung 133b ist ein P-Kanal-MOSFET, und die Schaltvorrichtung 134b ist ein N-Kanal-MOSFET. Die Source der Schaltvorrichtung 133b ist mit der internen Stromversorgung 11 gekoppelt, der Drain der Schaltvorrichtung 133b ist mit dem Drain der Schaltvorrichtung 134b gekoppelt, und die Source der Schaltvorrichtung 134b ist geerdet, wodurch sich das Bezugspotenzial ergibt.
Die rücksetzungsseitige Zenerdiode 135b ist zwischen einem Knoten N4 und der Erde in einer in Sperrrichtung vorgespannten Weise gekoppelt. Oder anders ausgedrückt: Die Katode der rücksetzungsseitigen Zenerdiode 135b ist mit dem Knoten N4 gekoppelt, und die Anode der rücksetzungsseitigen Zenerdiode 135b ist mit der Erde gekoppelt, wodurch sich das Bezugspotenzial ergibt. Es ist zu beachten, dass die Durchschlagspannung (zum Beispiel 5,5 V) der rücksetzungsseitigen Zenerdiode 135b die gleiche ist wie bei der setzseitigen Zenerdiode 135a. Dementsprechend klemmt die rücksetzungsseitige Zenerdiode 135b die Spannung am Knoten N4, der mit dem Gate der später noch beschriebenen rücksetzungsseitigen Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211b gekoppelt ist, auf die Durchschlagspannung, dergestalt, dass die Spannung am Knoten N4 nicht höher als nötig ansteigt.
Wenn das Ausgangssignal des Inverters 132b niedrig ist, das heißt, wenn das Eingangssignal HIN fällt, so wird die Schaltvorrichtung 133b eingeschaltet, und die Schaltvorrichtung 134b wird ausgeschaltet (siehe 4). Somit wird die Spannung der internen Stromversorgung 11 an den Knoten N4 angelegt, und die Spannung am Knoten N4 wird zu einem hohen Pegel. Wenn das Ausgangssignal des Inverters 132b hoch ist, so wird die Schaltvorrichtung 133b abgeschaltet, und die Schaltvorrichtung 134b wird eingeschaltet. Somit führt die Spannung am Knoten N4 zu einem niedrigen Pegel, der als das Bezugspotenzial dient.
<<< 2-5. Pegelverschiebungsschaltung und Klemmdioden>>>
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 setzseitige Impulsgenerierungsschaltung 13a ausgegebenen Setzsignals set, während das Setzsignal set invertiert wird, und gibt das invertierte Setzsignal als das pegelverschobene Setzsignal setdrn an die High-seitige Steuerschaltung 22 aus (siehe 2). Des Weiteren verschiebt die rücksetzungsseitige Pegelverschiebungsschaltung 21b den Gleichspannungspegel des durch die rücksetzungsseitige Impulsgenerierungsschaltung 13b 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).
Die setzseitige Pegelverschiebungsschaltung 21a enthält ein setzseitige Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211a und einen Widerstand 212a. Die rücksetzungsseitige Pegelverschiebungsschaltung 21b enthält eine rücksetzungsseitige Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211b und einen Widerstand 212b.
Die Pegelverschiebungsschaltvorrichtungen 211a und 211b sind N-Kanal-MOSFETs, die Hochspannungsfestigkeit besitzen, können aber auch IGTBs, Bipolartransistoren oder dergleichen sein. Die Schwellenspannung (zum Beispiel 1,5 V) der setzseitigen Pegelverschiebungsschaltung 211a wird auf niedriger gesetzt als die Durchschlagspannung (zum Beispiel 5,5 V) der setzseitigen Zenerdiode 135a, und die Schwellenspannung der rücksetzungsseitigen Pegelverschiebungsschaltung 211b wird auf niedriger gesetzt als die Durchschlagspannung der rücksetzungsseitigen Zenerdiode 135b. Die Schwellenspannung bezieht sich auf eine Gate-Source-Spannung, wenn die Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211a oder 211b eingeschaltet ist. Es ist zu beachten, dass, wenn die Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211a oder 211b ein Bipolartransistor ist, die Schwellenspannung eine Spannung (zum Beispiel 0,7 V) ist, wenn der Bipolartransistor eingeschaltet ist.
Der Widerstand 212a und die setzseitige Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211a sind zwischen dem Hochpotenzial-Ausgangsanschluss der High-seitigen Gleichspannungs-Stromversorgung 6 und der Erde in Reihe geschaltet. Genauer gesagt, ist der Drain der setzseitigen Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211a über den Widerstand 212a mit dem Hochpotenzial-Ausgangsanschluss der High-seitigen Gleichspannungs-Stromversorgung 6 gekoppelt, und die Source der setzseitigen Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211a ist mit der Erde gekoppelt.
Der Widerstand 212b und die rücksetzungsseitige Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211b sind zwischen dem Hochpotenzial-Ausgangsanschluss der High-seitigen Gleichspannungs-Stromversorgung 6 und der Erde in Reihe geschaltet. Genauer gesagt, ist der Drain der rücksetzungsseitigen Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211b über den Widerstand 212b mit dem Hochpotenzial-Ausgangsanschluss der High-seitigen Gleichspannungs-Stromversorgung 6 gekoppelt, und die Source der rücksetzungsseitigen Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211b ist mit der Erde gekoppelt.
Eine Anode der Diode 28 ist mit dem Knoten N2 gekoppelt, und eine Katode der Diode 28 ist mit einem Knoten N5 zwischen dem 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.
Eine Anode der Diode 29 ist mit dem Knoten N2 gekoppelt, und eine Katode der Diode 29 ist mit einem Knoten N6 zwischen dem 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.
Das Gate der setzseitigen Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211a ist mit dem Ausgangsanschluss der setzseitigen Impulsgenerierungsschaltung 13a gekoppelt, das heißt, dem Knoten N3 zwischen der Schaltvorrichtung 133a und der Schaltvorrichtung 134a. Das durch die setzseitige Impulsgenerierungsschaltung 13a 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.
Das Gate der rücksetzungsseitigen Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211b ist mit dem Ausgangsanschluss der rücksetzungsseitigen Impulsgenerierungsschaltung 13b gekoppelt, das heißt, dem Knoten N4 zwischen der Schaltvorrichtung 133b und der Schaltvorrichtung 134b. Das durch die rücksetzungsseitige Impulsgenerierungsschaltung 13b 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.
Das Zeitpunkt, an dem das pegelverschobene Setzsignal setdrn niedrig ist, ist zeitlich von dem Zeitpunkt verschoben, an dem das pegelverschobene Rücksetzungssignal resdrn niedrig ist.
<<<High-seitige Steuerschaltung>>>
Die High-seitige Steuerschaltung 22 generiert das Ausgangssignal HO auf der Grundlage des pegelverschobenen Setzsignals setdrn und des pegelverschobenen Rücksetzungssignals resdrn und gibt das Ausgangssignal 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 Ausgangssignal HO hoch ist. Wenn sowohl das pegelverschobene Setzsignal setdrn als auch das pegelverschobene Rücksetzungssignal resdrn niedrig oder hoch sind, so hält die High-seitige Steuerschaltung 22 den Pegel des Ausgangssignals HO bei. Wenn das pegelverschobene Setzsignal setdrn hoch ist und das pegelverschobene Rücksetzungssignal resdrn niedrig ist, so bewirkt die High-seitige Steuerschaltung 22, dass das Ausgangssignal HO niedrig ist.
Die High-seitige Steuerschaltung 22 enthält eine Schutzschaltung 221, eine Zwischenspeicherschaltung 222 und einen High-seitigen Treiber 223.
An die Schutzschaltung 221 wird die Spannung der High-seitigen Gleichspannungs-Stromversorgung 6 in Bezug auf das Potenzial des Knotens N2 angelegt. 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.
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.
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 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 sind, so wird der Ausgang der Zwischenspeicherschaltung 222 auf niedrig gehalten.
Wenn sich die Potenziale an den Knoten N5 und N6 ändern, so wird außerdem dv/dt-Rauschen durch parasitäre Kapazitäten der Pegelverschiebungsschaltvorrichtungen 211a und 211b und dergleichen verursacht, so dass durch die Pegelverschiebungsschaltvorrichtungen 211a und 211b gleichzeitig Ströme fließen. Dies führt dazu, dass sowohl das pegelverschobene Setzsignal setdrn als auch das pegelverschobene Rücksetzungssignal resdrn fälschlicherweise auf niedrig gehen. Dementsprechend ist der Ausgang der Schutzschaltung 221 auf einer hohen Impedanz, und der Pegel des Ausgangs der Zwischenspeicherschaltung 222 wird beibehalten.
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 Ausgangssignal HO gemäß dem Ausgang der Zwischenspeicherschaltung 222 und gibt das Ausgangssignal HO an das Gate der Leistungsschaltvorrichtung 51 aus. Genauer gesagt, bewirkt der High-seitige Treiber 223, dass das Ausgangssignal HO niedrig ist, wenn der Ausgang der Zwischenspeicherschaltung 222 niedrig ist, und bewirkt, dass das Ausgangssignal HO hoch ist, wenn der Ausgang der Zwischenspeicherschaltung 222 hoch ist.
Es ist zu beachten, dass die Komponenten der High-seitigen Steuerschaltung 22 jene sein können, die in der japanischen Patentpublikation Nr. 3429937 offenbart sind.
<<< 2-7. Pufferschaltung>>>>
Wie in den 1 und 3 veranschaulicht, wird in die Pufferschaltung 14 die Ausgangsspannung der externen Stromversorgung 4 eingespeist.
Die Pufferschaltung 14 gibt Signal, das mit dem Eingangssignal HIN gleichphasig ist, und ein Signal von dem Eingangssignal HIN entgegengesetzer Phase an die Eingangssteuerzustands-Sicherstellungsschaltung 15 aus.
Die Pufferschaltung 14 enthält Inverter 141 und 142.
Das Eingangssignal HIN wird in den Inverter 141 eingespeist. Der Inverter 141 invertiert das Eingangssignal HIN und gibt das Signal mit einer zu der Phase des Eingangssignals HIN entgegengesetzten Phase an den Inverter 142 und die Eingangssteuerzustands-Sicherstellungsschaltung 15 aus. Der Inverter 142 invertiert den Ausgang des Inverters 141 und gibt ein Signal, das die gleiche Phase hat wie das Eingangssignal HIN, an die Eingangssteuerzustands-Sicherstellungsschaltung 15 aus.
Es ist zu beachten, dass das Ausgangssignal der Eingangsschaltung 12 anstelle des Eingangssignals HIN in die Pufferschaltung 14 eingespeist werden kann.
<<< 2-8. Eingangssteuerzustand-Sicherstellungsschaltung>>>
In die Eingangssteuerzustands-Sicherstellungsschaltung 15 wird die Ausgangsspannung der externen Stromversorgung 4 eingespeist.
Die Eingangssteuerzustands-Sicherstellungsschaltung 15 enthält eine setzseitige Eingangssteuerzustands-Sicherstellungsschaltung 15a und eine rücksetzungsseitige Eingangssteuerzustands-Sicherstellungsschaltung 15b.
In der setzseitigen Eingangssteuerzustands-Sicherstellungsschaltung 15a wird bei hohem Eingangssignal HIN die Spannung am Ausgangsanschluss der setzseitigen Impulsgenerierungsschaltung 13a, das heißt die Spannung am Knoten N3 zwischen der Schaltvorrichtung 133a und der Schaltvorrichtung 134a, durch die externe Stromversorgung 4 auf der Grundlage des Ausgangs des Inverters 141 der Pufferschaltung 14 nach oben gezogen. Des Weiteren wird in der setzseitigen Eingangssteuerzustands-Sicherstellungsschaltung 15a, wenn das Eingangssignal HIN niedrig ist, die Spannung am Knoten N3 auf der Grundlage des Ausgangs des Inverters 141 der Pufferschaltung 14 durch Erdung nach unten gezogen. Das Hochziehen und Herunterziehen der Spannung am Knoten N3 hat hier keinen Einfluss auf die Operation des Ein- und Ausschaltens der setzseitigen Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211a, die durch die setzseitige Impulsgenerierungsschaltung 13a ausgeführt wird.
In der rücksetzungsseitigen Eingangssteuerzustands-Sicherstellungsschaltung 15b wird bei niedrigem Eingangssignal HIN die Spannung am Ausgangsanschluss der rücksetzungsseitigen Impulsgenerierungsschaltung 13b, das heißt die Spannung am Knoten N4 zwischen der Schaltvorrichtung 133b und der Schaltvorrichtung 134b, durch die externe Stromversorgung 4 auf der Grundlage des Ausgangssignals des Inverters 142 der Pufferschaltung 14 nach oben gezogen. Des Weiteren wird in der rücksetzungsseitigen Eingangssteuerzustands-Sicherstellungsschaltung 15b, wenn das Eingangssignal HIN hoch ist, die Spannung am Knoten N4 durch Erdung auf der Grundlage des Ausgangssignals des Inverters 142 der Pufferschaltung 14 nach unten gezogen. Das Hochziehen und Herunterziehen der Spannung am Knoten N4 hat keinen Einfluss auf die Operation des Ein- und Ausschaltens der rücksetzungsseitigen Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211b, die durch die rücksetzungsseitige Impulsgenerierungsschaltung 13b ausgeführt wird.
Die setzseitige Eingangssteuerzustands-Sicherstellungsschaltung 15a enthält die Schaltvorrichtung (erste Schaltvorrichtung) 151a, die Schaltvorrichtung (zweite Schaltvorrichtung) 152a und einen setzseitigen Widerstand 153a. Die rücksetzungsseitige Eingangssteuerzustands-Sicherstellungsschaltung 15b enthält die Schaltvorrichtung (fünfte Schaltvorrichtung) 151b, die Schaltvorrichtung (sechste Schaltvorrichtung) 152b und einen rücksetzungsseitigen Widerstand 153b. Die Schaltvorrichtungen 151a und 151b sind P-Kanal-MOSFETs, und die Schaltvorrichtungen 152a und 152b sind N-Kanal-MOSFETs.
Die Source der Schaltvorrichtung 151a ist mit der externen Stromversorgung 4 gekoppelt. Der setzseitige Widerstand 153a ist zwischen dem Drain der Schaltvorrichtung 151a und dem Drain der Schaltvorrichtung 152a gekoppelt. Die Source der Schaltvorrichtung 152a ist geerdet und bildet dadurch das Bezugspotenzial. Die Gates der Schaltvorrichtung 151a und der Schaltvorrichtung 152a sind mit dem Ausgangsanschluss des Inverters 141 der Pufferschaltung 14 gekoppelt. Der Knoten zwischen dem setzseitigen Widerstand 153a und der Schaltvorrichtung 152a ist mit dem Ausgangsanschluss der setzseitigen Impulsgenerierungsschaltung 13a gekoppelt, das heißt, dem Knoten N3 zwischen der Schaltvorrichtung 133a und der Schaltvorrichtung 134a.
Die Source der Schaltvorrichtung 151b ist mit der externen Stromversorgung 4 gekoppelt. Der rücksetzungsseitige Widerstand 153b ist zwischen dem Drain der Schaltvorrichtung 151b und dem Drain der Schaltvorrichtung 152b gekoppelt. Die Source der Schaltvorrichtung 152b ist geerdet und bildet dadurch das Bezugspotenzial. Die Gates der Schaltvorrichtung 151b und der Schaltvorrichtung 152b sind mit dem Ausgangsanschluss des Inverters 142 der Pufferschaltung 14 gekoppelt. Der Knoten zwischen dem rücksetzungsseitigen Widerstand 153b und der Schaltvorrichtung 152b ist mit dem Ausgangsanschluss der rücksetzungsseitigen Impulsgenerierungsschaltung 13b gekoppelt, das heißt, dem Knoten N4 zwischen der Schaltvorrichtung 133b und der Schaltvorrichtung 134b.
Das Ausgangssignal des Inverters 141 wird in die Gates der Schaltvorrichtungen 151a und 152a eingespeist, wodurch die Schaltvorrichtung 151a in phasengleicher Weise mit dem Eingangssignal HIN ein- und ausgeschaltet wird und die Schaltvorrichtung 152a komplementär zu der Schaltvorrichtung 151a ein- und ausgeschaltet wird. Wenn das Eingangssignal HIN hoch ist, das heißt, wenn das Ausgangssignal des Inverters 141 niedrig ist, so ist die Schaltvorrichtung 151a eingeschaltet, und die Schaltvorrichtung 152a ist ausgeschaltet. Dementsprechend wird die Spannung an dem Ausgangsanschluss (das heißt, dem Knoten N3) der setzseitigen Impulsgenerierungsschaltung 13a durch die externe Stromversorgung 4 nach oben gezogen. Wenn das Eingangssignal HIN niedrig ist, das heißt, wenn das Ausgangssignal des Inverters 141 hoch ist, so ist die Schaltvorrichtung 151a ausgeschaltet, und die Schaltvorrichtung 152a ist eingeschaltet. Dementsprechend wird die Spannung am Ausgangsanschluss der setzseitigen Impulsgenerierungsschaltung 13a durch Erdung nach unten gezogen.
Unter der Annahme, dass hier der Ein-Zustands-Widerstandswert die Schaltvorrichtung 133a R133a [Ω] beträgt, der Widerstandswert des setzseitigen Widerstands 153a R153a [Ω] beträgt und der Ein-Zustands-Widerstandswert der Schaltvorrichtung 151a R151a [Ω] beträgt, lautet Ausdruck (1) folgendermaßen:
[Ausdruck 1] $R_{133 a} < < R_{153 a} + R_{151 a}$
Wenn also die Schaltvorrichtungen 133a und 151a eingeschaltet sind und die Schaltvorrichtungen 134a und 152a ausgeschaltet sind, so wird die Spannung am Knoten N3 durch die Spannung der internen Stromversorgung 11 und den Ein-Zustands-Widerstand der Schaltvorrichtung 133a, im Wesentlichen ohne Beeinflussung durch die externe Stromversorgung 4, bestimmt. Oder anders ausgedrückt: Der Pegel des Setzsignals set, der hoch ist, wird durch die externen Stromversorgung 4 nur geringfügig nach oben gezogen. Dementsprechend tritt am Gate der setzseitigen Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211a keine Überspannung auf.
Des Weiteren lautet unter der Annahme, dass der Ein-Zustands-Widerstandswert der Schaltvorrichtung 134a R134a [Ω] beträgt, der Ausgangsspannungswert der externen Stromversorgung 4 VCC [V] beträgt, und der Schwellenspannungswert der setzseitigen Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211a VTHa [V] beträgt, Ausdruck (2) folgendermaßen:
[Ausdruck 2] $V_{T H a} > \frac{R_{134 a}}{R_{134 a} + R_{153 a} + R_{151 a}} V_{C C}$
Wenn also die Schaltvorrichtungen 134a und 151a eingeschaltet sind und die Schaltvorrichtungen 133a und 152a ausgeschaltet sind, so ist die Spannung am Knoten N3 niedriger als die Schwellenspannung der setzseitigen Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211a, auch wenn die Spannung am Knoten N3 durch die externe Stromversorgung 4 nach oben gezogen wird. Dementsprechend wird die setzseitige Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211a ausgeschaltet. Es ist zu beachten, dass der setzseitige Widerstand 153a nicht vorhanden zu sein braucht, solange der Ein-Zustands-Widerstandswert der Schaltvorrichtung 151a ausreichend groß ist. Dies führt in den beiden oben genannten Ausdrücken zu R153a=0.
Das Ausgangssignal des Inverters 142 wird in die Gates der Schaltvorrichtungen 151b und 152b eingespeist, wodurch die Schaltvorrichtung 151b in phasengleicher Weise mit dem Eingangssignal HIN ein- und ausgeschaltet wird und die Schaltvorrichtung 152b komplementär zu der Schaltvorrichtung 151b ein- und ausgeschaltet wird. Wenn das Eingangssignal HIN hoch ist, das heißt, wenn das Ausgangssignal des Inverters 142 hoch ist, so ist die Schaltvorrichtung 152b eingeschaltet, und die Schaltvorrichtung 151b ist ausgeschaltet. Dementsprechend wird die Spannung am Ausgangsanschluss (das heißt, Knoten N4) der rücksetzungsseitigen Impulsgenerierungsschaltung 13b durch Erdung nach unten gezogen. Wenn das Eingangssignal HIN niedrig ist, das heißt, wenn das Ausgangssignal des Inverters 142 niedrig ist, so ist des Weiteren die Schaltvorrichtung 152b ausgeschaltet, und die Schaltvorrichtung 151b ist eingeschaltet. Dementsprechend wird die Spannung am Ausgangsanschluss der rücksetzungsseitigen Impulsgenerierungsschaltung 13b durch die externen Stromversorgung 4 nach oben gezogen.
Hier lauten unter der Annahme, dass der Ein-Zustands-Widerstandswert der Schaltvorrichtung 133b R133b [Ω] beträgt, der Widerstandswert des rücksetzungsseitigen Widerstandes 153b R153b [Ω] beträgt, der Ein-Zustands-Widerstandswert der Schaltvorrichtung 151b R151b [Ω] beträgt, der Ein-Zustands-Widerstandswert der Schaltvorrichtung 134b R134b [Ω] beträgt, der Ausgangsspannungswert der externen Stromversorgung 4 VCC [V] beträgt, und der Schwellenspannungswert der rücksetzungsseitigen Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211b VTHb [V] beträgt, die Ausdrücke (3) und (4) folgendermaßen:
[Ausdruck 3] $R_{133 b} < < R_{153 b} + R_{151 b}$

[Ausdruck 4] $V_{T H b} > \frac{R_{134 b}}{R_{134 b} + R_{153 b} + R_{151 b}} V_{C C}$
Mit Ausdruck (3) wird, wenn die Schaltvorrichtungen 133b und 151b eingeschaltet sind und die Schaltvorrichtungen 134b und 152b ausgeschaltet sind, der Pegel des Rücksetzungssignals res, der hoch ist, durch die externe Stromversorgung 4 nur geringfügig nach oben gezogen. Dementsprechend tritt am Gate des rücksetzungsseitigen Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211b keine Überspannung auf.
Des Weiteren ist mit Ausdruck (4), wenn die Schaltvorrichtungen 134b und 151b eingeschaltet sind und die Schaltvorrichtungen 133b und 152b ausgeschaltet sind, die Spannung am Knoten N4 niedriger als die Schwellenspannung der rücksetzungsseitigen Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211b, auch wenn die Spannung am Knoten N4 durch die externe Stromversorgung 4 nach oben gezogen wird. Dementsprechend wird die rücksetzungsseitige Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211b ausgeschaltet. Es ist zu beachten, dass der rücksetzungsseitige Widerstand 153b nicht vorhanden zu sein braucht, solange der Ein-Zustands-Widerstandswert der Schaltvorrichtung 151b ausreichend groß ist. Dies führt in den beiden oben genannten Ausdrücken zu R153b=0.
Die Betriebsverzögerungszeit der Kombination aus der oben angesprochenen Pufferschaltung 14 und der setzseitigen Eingangssteuerzustands-Sicherstellungsschaltung 15a ist kleiner als die Betriebsverzögerungszeit der Kombination aus der Eingangsschaltung 12 und der setzseitigen Impulsgenerierungsschaltung 13a. Dies liegt daran, dass das Rauschfilter 122 der Eingangsschaltung 12 ein Tiefpassfilter ist und das Ausgangssignal des Rauschfilters 122 mit Bezug auf das Eingangssignal verzögert ist.
Gleichermaßen ist die Betriebsverzögerungszeit der Kombination aus der oben angesprochenen Pufferschaltung 14 und der rücksetzungsseitigen Eingangssteuerzustands-Sicherstellungsschaltung 15b kleiner als die Betriebsverzögerungszeit der Kombination aus der Eingangsschaltung 12 und der rücksetzungsseitigen Impulsgenerierungsschaltung 13b.
<<<Fall, wo eine negative Spannung generiert wird>>>
Wie in den Diagrammen der 5 und 6 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, das heißt, nach dem Ansteigen oder Abfallen des Eingangssignals HIN und des Ausgangssignals HO. Auch in dem Fall, wo externes Rauschen, wie zum Beispiel ein dreiphasiger Strom, eine Beleuchtungsüberspannungsspitze und eine ESD-Überspannungsspitze, auftritt, kann die Spannung am Knoten N2 negativ werden.
Wenn die Spannung am Knoten N2 negativ wird, so wird der Betrieb der Vorstufenschaltung 10 unter dem Einfluss der Anschlussstufenschaltung 20 instabil. Insbesondere arbeitet die interne Stromversorgung 11 nicht normal, und auch die Eingangsschaltung 12 und die Impulsgenerierungsschaltung 13 arbeiten nicht normal. Genauer gesagt, fällt die Ausgangsspannung von der internen Stromversorgung 11 ab, und der Ausgang der Impulsgenerierungsschaltung 13 kann zu einem Hochimpedanzzustand werden. In einem solchen Fall sind die Ausgangssignale der setzseitigen Impulsgenerierungsschaltung 13a und der rücksetzungsseitigen Impulsgenerierungsschaltung 13b (Setzsignal set, Rücksetzungssignal res) instabil. Dementsprechend werden die Ausgangssignale der setzseitigen Impulsgenerierungsschaltung 13a und der rücksetzungsseitigen Impulsgenerierungsschaltung 13b unbestimmt, wenn die Spannung am Knoten N2 aus dem negativen Spannungszustand in den Normalzustand zurückgekehrt ist.
Der Mikrocomputer und die externe Stromversorgung 4, die die Eingangssignale HIN ausgeben, werden jedoch nicht durch die Anschlussstufenschaltung 20 beeinflusst. Das heißt, selbst wenn die Spannung am Knoten N2 negativ wird, arbeiten der Mikrocomputer und die externe Stromversorgung 4 normal. Somit arbeiten die Pufferschaltung 14, die setzseitige Eingangssteuerzustands-Sicherstellungsschaltung 15a und die rücksetzungsseitige Eingangssteuerzustands-Sicherstellungsschaltung 15b, in die die Spannung der externen Stromversorgung 4 eingespeist wird, normal. Dementsprechend arbeitet die High-seitige Steuerschaltung 22 nicht fehlerhaft, wenn der Knoten N2 aus dem negativen Spannungszustand in den Normalzustand zurückgekehrt ist, selbst wenn die Ausgangssignale der setzseitigen Impulsgenerierungsschaltung 13a und der rücksetzungsseitigen Impulsgenerierungsschaltung 13b instabil sind. Somit bleibt das Ausgangssignal HO der High-seitigen Steuerschaltung 22 auch nach der Rückkehr in den Normalzustand in dem Zustand vor dem Auftreten der negativen Spannung am Knoten N2. Dies wird in der Folgenden näher beschrieben.
<<< 3-1. Fall, in dem das Ausgangssignal HO niedrig ist>>>
Wenn das Eingangssignal HIN abfällt, so geht das Ausgangssignal der rücksetzungsseitigen Impulsgenerierungsschaltung 13b (Rücksetzungssignal res) vorübergehend auf hoch, und danach gehen beide Ausgangssignale der rücksetzungsseitigen Impulsgenerierungsschaltung 13b und der setzseitigen Impulsgenerierungsschaltung 13a (Setzsignal set) auf niedrig (siehe 2). Dementsprechend geht das Ausgangssignal HO der High-seitigen Steuerschaltung 22 auf niedrig.
Dann wird, nachdem die Leistungsschaltvorrichtungen 51 und 52 zwischen ein und aus geschaltet wurden, wenn die Spannung am Knoten N2, wie in 5 veranschaulicht, aufgrund der Auswirkungen der Induktivität der Last 9 und dv/dt oder der Auswirkungen von externem Rauschen und dergleichen negativ wird, die Schaltvorrichtung 152a eingeschaltet, obgleich das Ausgangssignal der setzseitigen Impulsgenerierungsschaltung 13a instabil ist. Damit wird die Spannung am Ausgangsanschluss (das heißt, Knoten N3) der setzseitigen Impulsgenerierungsschaltung 13a durch Erdung nach unten gezogen. Dies bewirkt, dass das Ausgangssignal HO der High-seitigen Steuerschaltung 22 hoch bleibt, ohne dass die setzseitige Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211a eingeschaltet wird. Da die Schaltvorrichtung 151b eingeschaltet wird, wird des Weiteren die Spannung an dem Ausgangsanschluss (das heißt, Knoten N4) der rücksetzungsseitigen Impulsgenerierungsschaltung 13b durch die externe Stromversorgung 4 nach oben gezogen. Dementsprechend ist das Ausgangssignal der rücksetzungsseitigen Impulsgenerierungsschaltung 13b instabil, wodurch bewirkt wird, dass das Ausgangssignal HO der High-seitigen Steuerschaltung 22 niedrig bleibt - unabhängig davon, ob die rücksetzungsseitige Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211b eingeschaltet ist oder nicht.
Danach kehrt die Spannung am Knoten N2 von der negativen Spannungsstufe in den normalen Zustand zurück, und die interne Stromversorgung 11, die Eingangsschaltung 12 und die Impulsgenerierungsschaltung 13 kehren in ihren Ursprungszustand zurück. Da die Schaltvorrichtung 152a eingeschaltet wird, wird in diesem Fall die Spannung am Ausgangsanschluss der setzseitigen Impulsgenerierungsschaltung 13a durch Erdung nach unten gezogen. Somit bleibt das Ausgangssignal HO der High-seitigen Steuerschaltung 22 niedrig, ohne dass die setzseitige Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211a eingeschaltet wird, selbst wenn das Ausgangssignal der setzseitigen Impulsgenerierungsschaltung 13a zum Zeitpunkt der Rückkehr in den Ursprungszustand instabil ist. Da die Schaltvorrichtung 151b eingeschaltet wird, wird des Weiteren die Spannung am Ausgangsanschluss der rücksetzungsseitigen Impulsgenerierungsschaltung 13b durch die externe Stromversorgung 4 nach oben gezogen. Dementsprechend bleibt das Ausgangssignal HO der High-seitigen Steuerschaltung 22 niedrig, unabhängig davon, ob die rücksetzungsseitige Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211b eingeschaltet wird oder nicht, selbst wenn das Ausgangssignal der rücksetzungsseitigen Impulsgenerierungsschaltung 13b instabil ist. Es ist zu beachten, dass hier der Fall, wo die rücksetzungsseitige Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211b eingeschaltet ist, zum Beispiel für den Fall steht, wo die Schaltvorrichtung 134b aus ist und die Spannung am Knoten N4 nach oben gezogen wird, was zur Durchschlagspannung der rücksetzungsseitigen Zenerdiode 135b führt. Der Fall, wo die rücksetzungsseitige Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211b aus ist, zeigt hingegen an, dass zum Beispiel die Schaltvorrichtung 134b eingeschaltet ist und die Spannung am Knoten N4 niedriger als die Schwellenspannung ist.
Hier ist, wie oben beschrieben wurde, die Betriebsverzögerungszeit der Kombination aus der Pufferschaltung 14 und der setzseitigen Eingangssteuerzustands-Sicherstellungsschaltung 15a kleiner als die Betriebsverzögerungszeit der Kombination aus der Eingangsschaltung 12 und der setzseitigen Impulsgenerierungsschaltung 13a. So wird die Spannung am Knoten N3 durch den Ausgang der setzseitigen Eingangssteuerzustands-Sicherstellungsschaltung 15a beeinflusst, bevor das Ausgangssignal der setzseitigen Impulsgenerierungsschaltung 13a instabil oder unbestimmt wird. Dementsprechend kann der fehlerhafte Betrieb der setzseitigen Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211a verhindert werden.
<<< 3-2. Fall, in dem das Ausgangssignal HO hoch ist >>>
Nach dem Ansteigen des Eingangssignals HIN ist das Ausgangssignal HO der High-seitigen Steuerschaltung 22 hoch, wenn die beiden Ausgangssignale der rücksetzungsseitigen Impulsgenerierungsschaltung 13b und der setzseitigen Impulsgenerierungsschaltung 13a (Setzsignal set) niedrig sind. In diesem Fall wird, wenn die Spannung am Knoten N2, wie in 6 veranschaulicht, aufgrund der Auswirkungen von externem Rauschen und dergleichen negativ wird, die Schaltvorrichtung 152b eingeschaltet, obgleich das Ausgangssignal der rücksetzungsseitigen Impulsgenerierungsschaltung 13b instabil ist. Dies bewirkt, dass die Spannung am Ausgangsanschluss der rücksetzungsseitigen Impulsgenerierungsschaltung 13b durch Erdung nach unten gezogen wird. Dementsprechend bleibt das Ausgangssignal HO der High-seitigen Steuerschaltung 22 hoch, ohne dass die rücksetzungsseitige Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211b eingeschaltet wird. Anschließend wird auch dann, wenn die Spannung am Knoten N2 aus dem negativen Spannungszustand in den Normalzustand zurückkehrt, die Schaltvorrichtung 152a eingeschaltet, und somit wird die Spannung am Ausgangsanschluss der rücksetzungsseitigen Impulsgenerierungsschaltung 13b durch Erdung nach unten gezogen. Dementsprechend bleibt das Ausgangssignal HO der High-seitigen Steuerschaltung 22 hoch, ohne dass die rücksetzungsseitige Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211b eingeschaltet wird, selbst wenn das Ausgangssignal der rücksetzungsseitigen Impulsgenerierungsschaltung 13b zum Zeitpunkt der Rückkehr in den Ursprungszustand instabil ist. Da die Schaltvorrichtung 151a eingeschaltet wird, wird des Weiteren die Spannung am Ausgangsanschluss der setzseitigen Impulsgenerierungsschaltung 13a durch die externe Stromversorgung 4 nach oben gezogen. Somit bleibt das Ausgangssignal HO der High-seitigen Steuerschaltung 22 hoch, unabhängig davon, ob die setzseitige Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211a eingeschaltet wird oder nicht, wenn die Spannung am Knoten N2 im negativen Spannungszustand ist und anschließend in den normalen Zustand zurückkehrt. Es ist zu beachten, dass es von dem Zustand die Schaltvorrichtung 134a abhängt, ob die setzseitige Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211a eingeschaltet wird oder nicht, ähnlich wie, ob die rücksetzungsseitige Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211b eingeschaltet wird oder nicht.
<<<Kurzdarstellung>>>>

(1) Wenn die Spannung am Knoten N2 negativ wird, so arbeiten die interne Stromversorgung 11, die Eingangsschaltung 12 und die Impulsgenerierungsschaltung 13 möglicherweise nicht mehr normal. Die Pufferschaltung 14 und die Eingangssteuerzustands-Sicherstellungsschaltung 15 arbeiten jedoch dank der externen Stromversorgung 4 und des Eingangssignals HIN normal. Dementsprechend ergeben sich die folgenden vorteilhaften Auswirkungen (2) bis (5).
(2) Wenn das Eingangssignal HIN niedrig ist, so wird die Spannung am Ausgangsanschluss (das heißt, Knoten N3) der setzseitigen Impulsgenerierungsschaltung 13a durch Erdung nach unten gezogen. Somit wird selbst dann, wenn die Spannung am Knoten N2 negativ wird, die setzseitige Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211a nicht eingeschaltet. Dementsprechend bleibt das Ausgangssignal HO der High-seitigen Steuerschaltung 22 niedrig. [0083]
(3) Wenn das Eingangssignal HIN hoch ist, so wird die Spannung am Ausgangsanschluss (das heißt, Knoten N4) der rücksetzungsseitigen Impulsgenerierungsschaltung 13b durch Erdung nach unten gezogen. Somit wird selbst dann, wenn die Spannung am Knoten N2 negativ wird, die rücksetzungsseitige Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211b nicht eingeschaltet Dementsprechend bleibt das Ausgangssignal HO der High-seitigen Steuerschaltung 22 hoch.
(4) Wenn das Eingangssignal HIN niedrig ist, so wird die Spannung am Ausgangsanschluss der rücksetzungsseitigen Impulsgenerierungsschaltung 13b durch die externe Stromversorgung 4 nach oben gezogen. Somit wird selbst dann, wenn die Spannung am Knoten N2 negativ wird, die rücksetzungsseitige Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211b wahrscheinlich eingeschaltet. Dementsprechend bleibt das Ausgangssignal HO der High-seitigen Steuerschaltung 22 niedrig.
(5) Wenn das Eingangssignal HIN hoch ist, so wird die Spannung am Ausgangsanschluss der setzseitigen Impulsgenerierungsschaltung 13a durch die externe Stromversorgung 4 nach oben gezogen. Somit wird selbst dann, wenn die Spannung am Knoten N2 negativ wird, die setzseitige Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211a wahrscheinlich eingeschaltet. Dementsprechend bleibt das Ausgangssignal HO der High-seitigen Steuerschaltung 22 hoch.
(6) Wir nehmen an, dass die interne Stromversorgung 11, die Eingangsschaltung 12 und die Impulsgenerierungsschaltung 13 normal arbeiten. Auch wenn die Spannung am Ausgangsanschluss der setzseitigen Impulsgenerierungsschaltung 13a durch die externe Stromversorgung 4 nach oben gezogen wird, übersteigt die Spannung am Ausgangsanschluss der setzseitigen Impulsgenerierungsschaltung 13a nicht die Stehspannung der setzseitigen Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211a, wenn das Setzsignal set hoch ist. Das liegt daran, dass der obige Ausdruck (1) erfüllt ist. Da der obige Ausdruck (3) erfüllt ist, übersteigt gleichermaßen die Spannung am Ausgangsanschluss der rücksetzungsseitigen Impulsgenerierungsschaltung 13b, wenn das Rücksetzungssignal res hoch ist, nicht die Stehspannung der rücksetzungsseitigen Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211b.
(7) Wir nehmen an, dass die interne Stromversorgung 11, die Eingangsschaltung 12 und die Impulsgenerierungsschaltung 13 normal arbeiten. Selbst wenn die Spannung am Ausgangsanschluss der setzseitigen Impulsgenerierungsschaltung 13a durch die externe Stromversorgung 4 nach oben gezogen wird, wenn das Setzsignal set niedrig ist, übersteigt die Spannung am Ausgangsanschluss der setzseitigen Impulsgenerierungsschaltung 13a nicht die Stehspannung der setzseitigen Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211a, und die setzseitige Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211a ist ausgeschaltet. Das liegt daran, dass der obige Ausdruck (2) erfüllt ist. Da der obige Ausdruck (4) erfüllt ist, ist gleichermaßen die rücksetzungsseitige Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211b ausgeschaltet, wenn das Rücksetzungssignal res niedrig ist.
(8) Während die Spannung am Knoten N2 negativ ist, und wenn und die interne Stromversorgung 11, die Eingangsschaltung 12 und die Impulsgenerierungsschaltung 13 nicht normal arbeiten, können beide Schaltvorrichtungen 133a und 134a abgeschaltet werden. In diesem Fall wird, wenn das Ausgangssignal das Einschalten die Schaltvorrichtung 151a und das Ausschalten die Schaltvorrichtung 152a bewirkt, die Spannung am Ausgangsanschluss der setzseitigen Impulsgenerierungsschaltung 13a durch die setzseitige Zenerdiode 135a geklemmt, damit die Durchschlagspannung der setzseitigen Zenerdiode 135a nicht überschritten wird. Dadurch wird am Gate der setzseitigen Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211a keine Überspannung angelegt, so dass verhindert werden kann, dass die setzseitige Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211a zerstört wird. Ebenso wird, wenn die interne Stromversorgung 11, die Eingangsschaltung 12 und die Impulsgenerierungsschaltung 13 nicht normal arbeiten und die Schaltvorrichtung 151b eingeschaltet und die Schaltvorrichtung 152b ausgeschaltet ist, keine Überspannung an das Gate der rücksetzungsseitigen Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211b angelegt, so dass verhindert werden kann, dass die rücksetzungsseitige Pegelverschiebungsschaltvorrichtung 211b zerstört wird.
(9) Die Betriebsverzögerungszeit der Kombination aus der Pufferschaltung 14 und der Eingangssteuerzustands-Sicherstellungsschaltung 15 ist kleiner als die Betriebsverzögerungszeit der Kombination aus der Eingangsschaltung 12 und der Impulsgenerierungsschaltung 13. Somit werden die Spannungen an den Knoten N3 und N4 durch den Ausgang der Eingangssteuerzustands-Sicherstellungsschaltung 15 beeinflusst, bevor das Ausgangssignal der Impulsgenerierungsschaltung 13 aufgrund der Tatsache, dass die Spannung am Knoten N2 negativ wird, instabil oder unbestimmt wird. Dementsprechend kann der fehlerhafte Betrieb der Pegelverschiebungsschaltvorrichtungen 211a und 211b verhindert werden.

<<<Modifizierte Beispiele>>>>
Es ist zu beachten, dass die oben beschriebenen Ausführungsformen zu dem Zweck dargelegt wurden, das Verständnis der vorliegenden Offenbarung zu erleichtern, und nicht dazu dienen, 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.
Beispielsweise kann die Eingangsschaltung 12 eine Verzögerungsschaltung enthalten, um zu veranlassen, dass die Verzögerungszeit der Eingangsschaltung 12 und der Impulsgenerierungsschaltung 13 länger ist als die Verzögerungszeit der Pufferschaltung 14 und der Eingangssteuerzustands-Sicherstellungsschaltung 15.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2019043760 [0001]
WO 2016/163142 [0003]
WO 2016/009719 [0003]

Claims

Treiberschaltung einer Leistungsvorrichtung, die Folgendes umfasst: eine interne Stromversorgung; eine setzseitige Impulsgenerierungsschaltung und eine rücksetzungsseitige Impulsgenerierungsschaltung, die mit der internen Stromversorgung verbunden sind und die ein logisches Eingangssignal empfangen, wobei die setzseitige Impulsgenerierungsschaltung ein Setzsignal generiert, wenn sie detektiert, dass das logische Eingangssignal von einem ersten logischen Pegel zu einem zweiten logischen Pegel wechselt, wobei die rücksetzungsseitige Impulsgenerierungsschaltung ein Rücksetzungssignal generiert, wenn sie detektiert, dass das logische Eingangssignal von dem zweiten logischen Pegel zu dem ersten logischen Pegel wechselt; eine setzseitige Pegelverschiebungsschaltung, die ein pegelverschobenes Setzsignal durch Verschieben eines Pegels des Setzsignals generiert; eine rücksetzungsseitige Pegelverschiebungsschaltung, die ein pegelverschobenes Rücksetzungssignal durch Verschieben eines Pegels des Rücksetzungssignals generiert; eine Steuerschaltung, die die Leistungsvorrichtung in Reaktion auf das pegelverschobene Setzsignal einschaltet und die Leistungsvorrichtung in Reaktion auf das pegelverschobene Rücksetzungssignal ausschaltet; und eine Sicherstellungsschaltung, die - auf der Grundlage des logischen Eingangssignals - einen ersten Zustand sicherstellt, in dem die Leistungsvorrichtung ausgeschaltet ist, wenn sich das logische Eingangssignal auf dem ersten logischen Pegel befindet, und einen zweiten Zustand sicherstellt, in dem die Leistungsvorrichtung eingeschaltet ist, wenn sich das logische Eingangssignal auf dem zweiten logischen Pegel befindet.
Treiberschaltung nach Anspruch 1, wobei die Sicherstellungsschaltung Folgendes enthält: einer setzseitige Sicherstellungsschaltung, die eine Ausgangsspannung der setzseitigen Impulsgenerierungsschaltung unter Verwendung eines Bezugspotenzials nach unten zieht, wenn sich das logische Eingangssignal auf dem ersten logischen Pegel befindet; und eine rücksetzungsseitige Sicherstellungsschaltung, die eine Ausgangsspannung der rücksetzungsseitigen Impulsgenerierungsschaltung unter Verwendung des Bezugspotenzials nach unten zieht, wenn sich das logische Eingangssignal auf dem zweiten logischen Pegel befindet.
Treiberschaltung nach Anspruch 2, wobei die setzseitige Sicherstellungsschaltung die Ausgangsspannung der setzseitigen Impulsgenerierungsschaltung unter Verwendung einer externen Stromversorgung nach oben zieht, wenn sich das logische Eingangssignal auf dem zweiten logischen Pegel befindet, und die rücksetzungsseitige Sicherstellungsschaltung eine Ausgangsspannung der rücksetzungsseitigen Impulsgenerierungsschaltung unter Verwendung der externen Stromversorgung nach unten zieht, wenn sich das logische Eingangssignal auf dem ersten logischen Pegel befindet.
Treiberschaltung nach Anspruch 3, wobei die setzseitige Sicherstellungsschaltung Folgendes enthält: eine erste Schaltvorrichtung, die mit der externen Stromversorgung gekoppelt ist, wobei die erste Schaltvorrichtung so konfiguriert ist, dass sie eingeschaltet ist, wenn sich das logische Eingangssignal auf dem zweiten logischen Pegel befindet, und ausgeschaltet ist, wenn sich das logische Eingangssignal auf dem ersten logischen Pegel befindet, und eine zweite Schaltvorrichtung, die mit der ersten Schaltvorrichtung über einen setzseitigen Widerstand zwischen dem Bezugspotenzial und der externen Stromversorgung in Reihe geschaltet ist, wobei die zweite Schaltvorrichtung so konfiguriert ist, dass sie auf der Grundlage des logischen Eingangssignals komplementär zu der ersten Schaltvorrichtung ein- und ausgeschaltet wird; und einen Knoten zwischen dem setzseitigen Widerstand und der zweiten Schaltvorrichtung, der mit einem Ausgang der setzseitigen Impulsgenerierungsschaltung gekoppelt ist.
Treiberschaltung nach Anspruch 4, wobei die setzseitige Impulsgenerierungsschaltung Folgendes enthält: eine setzseitige Flankendetektionsschaltung, die detektiert, dass das logische Eingangssignal von dem ersten logischen Pegel zu dem zweiten logischen Pegel wechselt, eine dritte Schaltvorrichtung, die mit der internen Stromversorgung gekoppelt ist, wobei die dritte Schaltvorrichtung so konfiguriert ist, dass sie auf der Grundlage eines Ausgangssignals der setzseitigen Flankendetektionsschaltung ein- und ausgeschaltet wird, und eine vierte Schaltvorrichtung, die mit der dritten Schaltvorrichtung zwischen dem Bezugspotenzial und der internen Stromversorgung in Reihe geschaltet ist, wobei die vierte Schaltvorrichtung so konfiguriert ist, dass sie auf der Grundlage des Ausgangssignals der setzseitigen Flankendetektionsschaltung komplementär zu der dritten Schaltvorrichtung ein- und ausgeschaltet wird; und einen Knoten zwischen der dritten Schaltvorrichtung und der vierten Schaltvorrichtung, der mit dem Knoten zwischen dem setzseitigen Widerstand und der zweiten Schaltvorrichtung gekoppelt ist, wobei die setzseitige Impulsgenerierungsschaltung an die setzseitige Pegelverschiebungsschaltung eine Spannung an dem Knoten zwischen der dritten Schaltvorrichtung und der vierten Schaltvorrichtung als das Setzsignal ausgibt.
Treiberschaltung nach Anspruch 5, wobei ein Ein-Zustands-Widerstandswert der dritten Schaltvorrichtung kleiner ist als eine Summe aus einem Ein-Zustands-Widerstandswert der ersten Schaltvorrichtung und einem Widerstandswert des setzseitigen Widerstandes.
Treiberschaltung nach Anspruch 5 oder 6, wobei die setzseitige Pegelverschiebungsschaltung eine setzseitige Pegelverschiebungsschaltvorrichtung enthält, die zwischen einer High-seitigen Stromversorgung und dem Bezugspotenzial gekoppelt ist, wobei die setzseitige Pegelverschiebungsschaltvorrichtung so konfiguriert ist, dass sie auf der Grundlage des Setzsignal ein- und ausgeschaltet wird, und die setzseitige Pegelverschiebungsschaltung an die Steuerschaltung eine Spannung an einem Anschluss der setzseitigen Pegelverschiebungsschaltvorrichtung, die mit der High-seitigen Stromversorgung verbunden ist, als das pegelverschobene Setzsignal ausgibt.
Treiberschaltung nach Anspruch 7, wobei die Ausgangsspannung der setzseitigen Impulsgenerierungsschaltung, wenn die erste Schaltvorrichtung und die vierte Schaltvorrichtung eingeschaltet sind und die zweite Schaltvorrichtung und die dritte Schaltvorrichtung ausgeschaltet sind, niedriger ist als eine Schwellenspannung der setzseitigen Pegelverschiebungsschaltvorrichtung.
Treiberschaltung nach Anspruch 7 oder 8, wobei eine Schwellenspannung der setzseitige Pegelverschiebungsschaltvorrichtung größer ist als ein Produkt, das durch Multiplizieren eines Quotienten, der durch Dividieren eines Ein-Zustands-Widerstandswertes der vierten Schaltvorrichtung durch eine Summe des Ein-Zustands-Widerstandswertes der vierten Schaltvorrichtung, eines Widerstandswertes des setzseitigen Widerstandes und eines Ein-Zustands-Widerstandswertes der ersten Schaltvorrichtung erhalten wird, mit einer Spannung der externen Stromversorgung erhalten wird.
Treiberschaltung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die setzseitige Impulsgenerierungsschaltung des Weiteren eine setzseitige Klemmvorrichtung umfasst, die eine Spannung an dem Knoten zwischen der dritten Schaltvorrichtung und der vierten Schaltvorrichtung auf eine Spannung klemmt, die niedriger als eine vorgegebene Spannung ist.
Treiberschaltung nach Anspruch 10, wobei die setzseitige Klemmvorrichtung eine setzseitige Zenerdiode ist, die mit dem Knoten zwischen der dritten Schaltvorrichtung und der vierten Schaltvorrichtung in einer in Sperrrichtung vorgespannten Weise gekoppelt ist, die vorgegebene Spannung eine Durchschlagspannung der setzseitigen Zenerdiode ist, und eine Schwellenspannung der setzseitigen Pegelverschiebungsschaltvorrichtung niedriger ist als die Durchschlagspannung der setzseitigen Zenerdiode.
Treiberschaltung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, wobei die rücksetzungsseitige Sicherstellungsschaltung Folgendes enthält: eine fünfte Schaltvorrichtung, die mit der externen Stromversorgung gekoppelt ist, wobei die fünfte Schaltvorrichtung so konfiguriert ist, dass sie eingeschaltet ist, wenn sich das logische Eingangssignal auf dem ersten logischen Pegel befindet, und ausgeschaltet ist, wenn sich das logische Eingangssignal auf dem zweiten logischen Pegel befindet, und eine sechste Schaltvorrichtung, die mit der fünften Schaltvorrichtung über einen rücksetzungsseitigen Widerstand zwischen dem Bezugspotenzial und der externen Stromversorgung in Reihe geschaltet ist, wobei die sechste Schaltvorrichtung so konfiguriert ist, dass sie auf der Grundlage des logischen Eingangssignals komplementär zu der fünften Schaltvorrichtung ein- und ausgeschaltet wird; und einen Knoten zwischen dem rücksetzungsseitigen Widerstand und dem sechsten Schaltvorrichtung, der mit einem Ausgang der rücksetzungsseitigen Impulsgenerierungsschaltung gekoppelt ist.
Treiberschaltung nach Anspruch 12, wobei die rücksetzungsseitige Impulsgenerierungsschaltung Folgendes enthält: eine rücksetzungsseitige Flankendetektionsschaltung, die detektiert, dass das logische Eingangssignal von dem zweiten logischen Pegel zu dem ersten logischen Pegel wechselt, eine siebente Schaltvorrichtung, die mit der internen Stromversorgung gekoppelt ist, wobei die siebente Schaltvorrichtung so konfiguriert ist, dass sie auf der Grundlage eines Ausgangssignals der rücksetzungsseitigen Flankendetektionsschaltung ein- und ausgeschaltet wird, und eine achte Schaltvorrichtung, die mit der siebenten Schaltvorrichtung zwischen dem Bezugspotenzial und der internen Stromversorgung in Reihe geschaltet ist, wobei die achte Schaltvorrichtung so konfiguriert ist, dass sie auf der Grundlage des Ausgangssignals der rücksetzungsseitigen Flankendetektionsschaltung komplementär zu der siebenten Schaltvorrichtung ein- und ausgeschaltet wird; und einen Knoten zwischen der siebenten Schaltvorrichtung und der achten Schaltvorrichtung, der mit dem Knoten zwischen dem rücksetzungsseitigen Widerstand und der sechsten Schaltvorrichtung gekoppelt ist, wobei die rücksetzungsseitige Impulsgenerierungsschaltung an die rücksetzungsseitige Pegelverschiebungsschaltung eine Spannung an dem Knoten zwischen der siebenten Schaltvorrichtung und der achten Schaltvorrichtung als das Rücksetzungssignal ausgibt.
Treiberschaltung nach Anspruch 13, wobei ein Ein-Zustands-Widerstandswert des siebenten Schaltvorrichtung kleiner ist als eine Summe aus einem Ein-Zustands-Widerstandswert der fünften Schaltvorrichtung und einem Widerstandswert des rücksetzungsseitigen Widerstandes.
Treiberschaltung nach Anspruch 13 oder 14, wobei die rücksetzungsseitige Pegelverschiebungsschaltung eine rücksetzungsseitige Pegelverschiebungsschaltvorrichtung enthält, die zwischen einer High-seitigen Stromversorgung und dem Bezugspotenzial gekoppelt ist, wobei die rücksetzungsseitige Pegelverschiebungsschaltvorrichtung so konfiguriert ist, dass sie auf der Grundlage des Rücksetzungssignals ein- und ausgeschaltet wird, und die rücksetzungsseitige Pegelverschiebungsschaltung an die Steuerschaltung eine Spannung an einem Anschluss der rücksetzungsseitigen Pegelverschiebungsschaltvorrichtung, die mit der High-seitigen Stromversorgung verbunden ist, als das pegelverschobene Rücksetzungssignal ausgibt.
Treiberschaltung nach Anspruch 15, wobei die Ausgangsspannung der rücksetzungsseitigen Impulsgenerierungsschaltung, wenn die fünfte Schaltvorrichtung und die achte Schaltvorrichtung eingeschaltet und die sechste Schaltvorrichtung und die siebente Schaltvorrichtung ausgeschaltet sind, niedriger ist als eine Schwellenspannung der rücksetzungsseitigen Pegelverschiebungsschaltvorrichtung.
Treiberschaltung nach Anspruch 15 oder 16, wobei eine Schwellenspannung der rücksetzungsseitigen Pegelverschiebungsschaltvorrichtung größer ist als ein Produkt, das durch Multiplizieren eines Quotienten, der durch Dividieren eines Ein-Zustands-Widerstandswertes der achten Schaltvorrichtung durch eine Summe des Ein-Zustands-Widerstandswertes der achten Schaltvorrichtung, eines Widerstandswertes des rücksetzungsseitigen Widerstandes und eines Ein-Zustands-Widerstandswertes der fünften Schaltvorrichtung erhalten wird, mit einer Spannung der externen Stromversorgung erhalten wird.
Treiberschaltung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei die rücksetzungsseitige Impulsgenerierungsschaltung des Weiteren eine rücksetzungsseitige Klemmvorrichtung umfasst, die eine Spannung an dem Knoten zwischen der siebenten Schaltvorrichtung und der achten Schaltvorrichtung auf eine Spannung klemmt, die niedriger als eine vorgegebene Spannung ist.
Treiberschaltung nach Anspruch 18, wobei die rücksetzungsseitige Klemmvorrichtung des Weiteren eine rücksetzungsseitige Zenerdiode enthält, die mit dem Knoten zwischen der siebenten Schaltvorrichtung und der achten Schaltvorrichtung in einer in Sperrrichtung vorgespannten Weise gekoppelt ist, die vorgegebene Spannung eine Durchschlagspannung der rücksetzungsseitigen Zenerdiode ist, und eine Schwellenspannung der rücksetzungsseitigen Pegelverschiebungsschaltvorrichtung niedriger ist als die Durchschlagspannung der rücksetzungsseitigen Zenerdiode.