JP2001257545A - スイッチング増幅回路 - Google Patents

スイッチング増幅回路

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JP2001257545A
JP2001257545A JP2000064758A JP2000064758A JP2001257545A JP 2001257545 A JP2001257545 A JP 2001257545A JP 2000064758 A JP2000064758 A JP 2000064758A JP 2000064758 A JP2000064758 A JP 2000064758A JP 2001257545 A JP2001257545 A JP 2001257545A
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JP
Japan
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switching
fet
amplifier circuit
fets
circuit
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JP2000064758A
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English (en)
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Michitoshi Mitsunami
道俊 三並
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Japan Radio Co Ltd
Original Assignee
Japan Radio Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 スイッチング増幅回路におけるエネルギロス
を低減する。 【解決手段】 回路1は、各FET(11,12)のド
レイン側にそれぞれ直列に接続されたスイッチングダイ
オード(61,62)、および各FET(11,12)
にそれぞれ並列に接続されたスイッチングダイオード
(71,72)を備える。FET(11,12)のOF
F時において、スイッチングダイオード(61,62)
はFET(11,12)接続部の逆回復特性を改善し、
またスイッチングダイオード(71,72)はFET
(11,12)に流れる逆方向電流を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチング増幅
回路、特にスイッチングトランジスタを備えたプッシュ
プル回路を用いた高出力用のスイッチング増幅回路に関
する。
【0002】
【従来の技術】AF帯からMF帯を使用する電力増幅器
としては、従来はリニアアンプ(アナログ式増幅器)が
主流であったが、省電力化の要請から、最近になって電
力効率の高いスイッチング増幅器が開発され適用されて
いる。一般に、アナログ式増幅器ではその電力効率が2
0〜30%であるのに対し、スイッチング増幅器ではこ
れを70〜90%まで向上することができる。
【0003】このようなスイッチング増幅器としてプッ
シュプル回路を利用したものがある。図4に示す回路は
この一例であり、いわゆるシングルエンディッド・プッ
シュプル回路(以下、単にSEPP回路と記す)であ
る。この回路2は、電源Voと接地50aとの間に、電
源Vo側をドレインとする二つのスイッチングトランジ
スタ11,12(例えば電界効果型パワーMOSFE
T;以下単にFETと記す)を直列に備え、またこれら
二つのFET(11,12)間と接地50bとの間に、
例えば接地50b側から順に負荷30およびコンデンサ
40を直列に備える。図4に示すように、各FET(1
1,12)のゲート側入力端子(21a,21b)とソ
ース側入力端子(22a,22b)との間には、矩形の
駆動電圧が印加される。そしてFET11とFET12
とで印加する駆動電圧を逆位相とし、これにより、これ
らFET(11,12)を交互にON/OFFさせる。
【0004】図5に、図4に示す従来の回路において電
流と電圧との位相遅れを生じない理想的な負荷30を有
する場合の、FET11における電流i、電圧vの時間
変化を示す。この図5は縦に3段に分けて示しており、
上から順に、(a)FET11の駆動電圧、(b)FE
T11を流れるドレイン電流iとソース−ドレイン間電
圧v、および(c)FET11におけるエネルギ損失E
をそれぞれ示し、また横軸は時間t(全段共通)であ
る。駆動電圧は、時刻t1においてONされ、時刻t2
においてOFFされる。ドレイン電流iおよび電圧v
は、時刻t1では立ち上がり遅れ時間T11を有する。
また時刻t2においても同じく立ち下がり遅れ時間T1
2を有する。図5(c)に示すように、これら遅れ時間
(T11,T12)における電流iと電圧vとの積は、
FET11におけるエネルギ損失Eとなる。特に、立ち
下がり側の長い遅れ時間T12はFETのOFF時の逆
回復時間と呼ばれており、中波放送機に用いられている
パワーMOSEFETでは、200ナノ秒程度である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このような遅れ時間、
特に逆回復時間は、前述したようにエネルギ損失の原因
となる。また、遅れ時間が長くなる分、駆動電圧のパル
ス幅が大きくなり、スイッチング周波数を高くすること
ができないという問題を生じてしまう。本発明はこれら
問題点に着目してなされたものであり、プッシュプル回
路を用いたスイッチング増幅回路におけるエネルギロス
の低減、およびより高周波数帯域での使用を目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題に鑑み、本発明
にかかるスイッチング増幅回路は、FETのドレイン側
にこれと直列に接続され、その順方向を電源側からFE
T側へ向かう方向とする第一のスイッチングダイオード
を備える。これによりFET接続部における逆回復時間
を改善し、エネルギロスを低減することができる。
【0007】また本発明にかかるスイッチング増幅回路
は、FETと第一のスイッチングダイオードとの直列接
続に対して並列に接続され、その順方向を第一のスイッ
チングダイオードの逆方向とする第二のスイッチングダ
イオードを備える。これによりFET側へ流れる電流を
低減し、エネルギロスを低減することができる。
【0008】また本発明にかかるスイッチング増幅回路
の有する第一および/または第二のスイッチングダイオ
ードの逆回復時間は、前記FETの逆回復時間より短い
ことを特徴とする。このような構成により、FET接続
部の逆回復特性を向上し、さらにエネルギロスを低減す
ることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。 図1に、本発明の実
施形態に係るスイッチング増幅回路を示す。本実施形態
にかかるスイッチング増幅回路1は、FET(11,1
2)、負荷30、コンデンサ40、および各入力端子
(21a,21b,22a,22b)を備え、これらの
接続は図4に示した従来の回路2と同様である。
【0010】本実施形態の回路1は、各FET(11,
12)の電源側例えばドレイン側にそれぞれスイッチン
グダイオード(61,62)を備える。これらはそれぞ
れFET(11,12)と直列に隣接して接続され、電
源側からFET(11,12)側へ向かう方向(即ち、
本実施形態では各FETのドレイン側からソース側へ向
かう方向;以下FETの順方向とする)を順方向とす
る。また、本実施形態の回路1は、前記直列接続された
各FET(11,12)およびスイッチングダイオード
(61,62)に対してそれぞれ並列に接続されるスイ
ッチングダイオード(71,72)を有する。これらス
イッチングダイオード(71,72)の順方向は、前記
FET(11,12)の順方向と反対の方向である。
【0011】また図2には、本実施形態の回路1の、
(a)FET11の駆動電圧と、(b)直列接続された
FET11およびスイッチングダイオード61の両端間
の電圧v、およびコンデンサ40からFET側へ流れる
電流iの時間変化を示す。また、この図2は、FET1
1のONからOFFへの切り替わり時の電流iの時間変
化を示したものである。また、FET11をその逆方向
に流れる電流をif、スイッチングダイオード71をそ
の順方向に流れる電流をidとする。
【0012】図2からわかるように、本実施形態の電圧
vは、従来の波形(例えば図5)とは異なり、ONから
OFFへの切り替わり時にも鋭く立ち下がっている。即
ち、電圧vの立ち下がり遅れ時間T2(=FET11の
逆回復時間)が従来に比して短くなっている。これは、
FET(11,12)の順方向をその順方向とするスイ
ッチングダイオード(61,62)を直列に備えるため
である。即ち、ONからOFFへの切り替わり時に、F
ET(11,12)より逆回復時間の短い(例えば50
ナノ秒)スイッチングダイオード61が、FET(1
1,12)より早くOFF状態となり、FET(11,
12)における通電量が低減されるためである。これは
言い換えれば、FET(11,12)およびスイッチン
グダイオード(61,62)の各直列接続部における逆
回復時間が短縮されたと言うことができる。このよう
に、直列に接続されたスイッチングダイオード(61,
62)を各FET(11,12)毎に備えることによ
り、回路1におけるエネルギロスを低減し、使用可能な
周波数帯域を上昇させることが可能となる。
【0013】また、本実施形態の回路1は、各FET
(11,12)に並列接続されたスイッチングダイオー
ド(71,72)を備える。このスイッチングダイオー
ド(71,72)の逆回復時間もまた、FET(11,
12)の逆回復時間より短い(例えば50ナノ秒)。こ
のため、FET(11,12)に流れる電流を低減す
る。例えば、FET(11,12)のONからOFFへ
の切り替わり時において、スイッチングダイオード(7
1,72)は素早く順方向電流idを流す。これにより
FET(11,12)側に流れる電流ifが低減され、
さらにFET(11,12)におけるエネルギロスを低
減することが可能となる。また、FET(11,12)
の逆方向電流を低減することにより、この劣化を抑制す
るという効果も有する。
【0014】なお、本発明は前述の実施形態には限られ
ない。例えばフルブリッジ型プッシュプル回路において
もその効果は同様である。その一例を図3に示す。この
回路3は、各FET(11a,12a,13a,14
a)に対し、直列(61a,62a,63a,64a)
および並列(71a,72a,73a,74a)に接続
されるスイッチングダイオードをそれぞれ備える。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
各FETに対して直列および/または並列にスイッチン
グダイオードを備えることにより、FETの逆回復時間
によるエネルギロスを低減するとともに、スイッチング
のパルス幅を短縮し、より高周波数帯域での使用を可能
とするという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態にかかるスイッチング増幅
回路の回路図である。
【図2】 本発明の実施形態にかかるスイッチング増幅
回路におけるFET駆動電圧、電流、および電圧の波形
を示す図である。
【図3】 本発明の別の実施形態にかかるスイッチング
増幅回路の回路図である。
【図4】 従来のスイッチング増幅回路の回路図であ
る。
【図5】 従来のスイッチング増幅回路において生じる
遅れ時間およびエネルギ損失の説明図である。
【符号の説明】
1 スイッチング増幅回路、11,12 FET、6
1,62 FETに直列接続されたスイッチングダイオ
ード、71,72 FETに並列接続されたスイッチン
グダイオード。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H03K 17/687 H03K 17/687 F Fターム(参考) 5H007 AA03 CA02 CB05 CB17 CC07 FA01 FA13 5J055 AX02 AX12 AX56 BX16 CX24 DX14 DX22 DX56 DX60 DX83 DX84 EX04 EY01 EY10 EY12 EZ05 EZ61 GX01 GX04 GX05 5J069 AA01 AA17 AA23 AA41 CA36 CA65 FA20 HA09 HA19 HA25 HA29 HA39 KA25 KA47 KA51 MA21 SA16 TA06 5J091 AA01 AA17 AA23 AA41 CA36 CA65 FA20 HA09 HA19 HA25 HA29 HA39 KA25 KA47 KA51 MA21 SA16 TA06

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スイッチングトランジスタを備えたプッ
    シュプル型スイッチング増幅回路において、 スイッチングトランジスタの電源側にこれと直列に接続
    され、その順方向を電源側からスイッチングトランジス
    タ側へ向かう方向とする第一のスイッチングダイオード
    を備えたスイッチング増幅回路。
  2. 【請求項2】 スイッチングトランジスタと第一のスイ
    ッチングダイオードとの直列接続に対して並列に接続さ
    れ、その順方向を第一のスイッチングダイオードの逆方
    向とする第二のスイッチングダイオードを備えた請求項
    1に記載のスイッチング増幅回路。
  3. 【請求項3】 前記第一および/または第二のスイッチ
    ングダイオードの逆回復時間は、前記スイッチングトラ
    ンジスタの逆回復時間より短いことを特徴とする請求項
    1または2に記載のスイッチング増幅回路。
JP2000064758A 2000-03-09 2000-03-09 スイッチング増幅回路 Pending JP2001257545A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010533401A (ja) * 2007-07-12 2010-10-21 シリコン・ライン・ゲー・エム・ベー・ハー 少なくとも1個の差動ラインを駆動する回路装置及び方法
JP2015156795A (ja) * 2015-04-20 2015-08-27 株式会社東芝 半導体スイッチ回路および電力変換装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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