JP2001320263A - 電圧供給回路 - Google Patents

電圧供給回路

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JP2001320263A
JP2001320263A JP2000138565A JP2000138565A JP2001320263A JP 2001320263 A JP2001320263 A JP 2001320263A JP 2000138565 A JP2000138565 A JP 2000138565A JP 2000138565 A JP2000138565 A JP 2000138565A JP 2001320263 A JP2001320263 A JP 2001320263A
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transistor
current
voltage
constant current
turned
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Fumihiko Ito
文彦 伊藤
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 速やかに応答し消費電力が抑えられた電圧供
給回路を提供すること。 【解決手段】 入力22がオン状態になると、駆動電流
供給部20から供給される駆動電流と定電流供給部50
からPNPトランジスタQ8に供給される定電流とによ
りPNPトランジスタQ9がオン状態となるので、駆動
用nチャネルトランジスタQ11のゲート電圧は速やか
に上昇する。その結果、駆動用nチャネルトランジスタ
Q11は速やかにオン状態となり、負荷70を通電させ
る。また、ゲート電圧値が参照電圧Vrefを超えると
電流遮断部60によって駆動電流の供給が遮断されPN
PトランジスタQ8に供給される定電流によりゲート電
圧値は保持される。PNPトランジスタQ8に供給され
る定電流を駆動電流より小さく設定することで、消費電
力を下げることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電圧供給回路に関
し、詳しくは、電圧源とゲート型半導体素子のゲートと
の間に設けられた第一のトランジスタの電流を制御する
ことにより、電圧源からゲートへの電圧の供給を制御す
る電圧供給回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の電圧供給回路としては、
昇圧された昇圧電圧源と駆動用トランジスタとの間に設
けられたPNPトランジスタのベース電流を制御するこ
とにより、昇圧電圧を駆動用トランジスタのゲートへ供
給するものが提案されている。このPNPトランジスタ
のベースは、抵抗を介して電圧源と接続されたNPNト
ランジスタのコレクタと接続されており、このNPNト
ランジスタはPNPトランジスタのベース電流を制御す
る。つまり、NPNトランジスタがオン状態のときに
は、PNPトランジスタへベース電流が注入されてPN
Pトランジスタはオン状態となり、駆動用トランジスタ
のゲート電圧が上昇する。その結果、駆動用トランジス
タはオン状態となる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た電圧供給回路では、駆動用トランジスタのオン状態を
維持するため、即ち、駆動用トランジスタのゲート電圧
を高く保つためには、PNPトランジスタのベース電流
を流し続ける必要があり、電圧供給回路の消費電力が多
くなってしまう。
【0004】本発明の電圧供給回路は、駆動用トランジ
スタのオン状態を維持する際の消費電力を抑えることを
目的の一つとする。
【0005】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明の電圧供給回路は、上述の目的の少なくとも一部を
達成するために以下の手段を採った。
【0006】本発明の電圧供給回路は、電圧源とゲート
型半導体素子のゲートとの間に設けられた第一のトラン
ジスタの駆動電流を制御することにより、前記電圧源か
ら前記ゲートへの電圧の供給を制御する電圧供給回路で
あって、入力がオンとなったときに前記第一のトランジ
スタへ駆動電流を供給する駆動電流供給部と、前記第一
のトランジスタとカレントミラーを構成する第二のトラ
ンジスタを有し、該第二のトランジスタのオンオフに伴
い前記第一のトランジスタをオンオフする電圧供給部
と、入力がオン状態のとき前記第二のトランジスタへ定
電流を供給して該第二のトランジスタをオン状態とし、
入力がオフ状態のとき前記第二のトランジスタへの定電
流の供給を遮断して該第二のトランジスタをオフ状態と
する定電流供給部と、前記ゲートの電圧値が所定値を超
えるとき前記駆動電流供給部による駆動電流の供給を遮
断する電流遮断部と、を備えることを要旨とする。
【0007】本発明の電圧供給回路では、入力がオンに
なったとき、駆動電流供給部から供給される駆動電流に
より第一のトランジスタがオンとなり、ゲート型半導体
素子のゲート電圧はその電位が速やかに上昇する。その
結果、ゲート型半導体素子は速やかにオン状態となる。
一方、ゲート電圧値が所定値を超えると、電流遮断部に
よって駆動電流の供給は遮断されるが、定電流供給部か
ら第二のトランジスタへ供給される定電流により第二の
トランジスタはオン状態を維持する。その結果、第一の
トランジスタはオン状態を維持し、ゲート型半導体素子
はオン状態を維持する。このとき、第二のトランジスタ
に供給される定電流を駆動電流より小さく設定すること
により消費電力を下げることができる。
【0008】こうした本発明の電圧供給回路において、
前記定電流供給部は、定電流源と、入力のオンオフに伴
いオンオフされ、入力がオン状態のとき前記定電流源か
ら定電流を供給される第三のトランジスタと、該第三の
トランジスタとカレントミラーを構成し、前記第二のト
ランジスタに前記定電流に基づく電流を供給する第四の
トランジスタと、を有するものとすることもできる。第
二のトランジスタへ供給される定電流は、定電流源、第
四のトランジスタ及び第三のトランジスタで適宜設定す
ることができるので、駆動電流に対して最適な定電流値
を任意に定めることができる。
【0009】こうした本発明の電圧供給回路において、
前記電圧供給部は、前記第二のトランジスタと前記電圧
源との間に接続された負荷素子と、前記第二のトランジ
スタと前記負荷素子との接続点と前記第一のトランジス
タのベースとの間に設けられたダイオードと、を有する
ものとすることもできる。ダイオードにより第一のトラ
ンジスタのベース電流が速やかに制御され、第一のトラ
ンジスタを速やかにオン状態にすることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施
例を用いて説明する。図1は、本発明の一実施例である
電圧供給回路100の構成の概略を示す構成図である。
【0011】実施例の電圧供給回路100は、図示する
ように、PNPトランジスタQ9を介して昇圧電圧源1
0からの昇圧電圧を駆動用nチャネルトランジスタQ1
1のゲートへ供給する電圧供給部20と、入力22のオ
ンオフによりスイッチ動作を行なうSW回路30と、こ
のSW回路30のスイッチ動作によりPNPトランジス
タQ9へ駆動電流を供給する駆動電流供給部40と、S
W回路30のスイッチ動作によりPNPトランジスタQ
9とカレントミラーを構成するPNPトランジスタQ8
へ定電流を供給する定電流供給部50と、駆動用nチャ
ネルトランジスタQ11のゲート電圧値に応じて駆動電
流供給部40における駆動電流の供給を遮断する電流遮
断部60とを備える。実施例の電圧供給回路100で
は、SW回路30や駆動電流供給部40,定電流供給部
50,電流遮断部60へは5Vの電源電圧VDDが供給
されており、電圧供給部20には昇圧電圧源10から1
7V(VDD+12V)の昇圧電圧が供給されている。
【0012】SW回路30は、ベースが入力22と接続
されたNPNトランジスタQ1と、NPNトランジスタ
Q1のコレクタと電源電圧VDDとの間に接続された抵
抗素子R1と、抵抗素子R2を介してNPNトランジス
タQ1のコレクタにベースが接続されたNPNトランジ
スタQ3と、抵抗素子R3を介してNPNトランジスタ
Q1のコレクタにベースが接続されコレクタが抵抗素子
R4を介して電源電圧VDDに接続されたNPNトラン
ジスタQ2とを備え、入力22がオンとなったときにN
PNトランジスタQ2とNPNトランジスタQ3とをオ
フし、入力22がオフとなったときにNPNトランジス
タQ2とNPNトランジスタQ3とをオンとする。
【0013】駆動電流供給部40は、電圧供給部20の
PNPトランジスタQ8とPNPトランジスタQ9との
共通ベースに抵抗素子R6を介してコレクタが接続され
ると共にベースがSW回路30のNPNトランジスタQ
2のコレクタに接続されたNPNトランジスタQ5を備
える。したがって、NPNトランジスタQ5は、NPN
トランジスタQ2がオフとなったとき、即ち入力22が
オンとなったときにオンとなり、PNPトランジスタQ
9のベースへ駆動電流を供給する。
【0014】電圧供給部20は、エミッタが昇圧電圧源
10に接続されコレクタが駆動用nチャネルトランジス
タQ11のゲートと接続されたPNPトランジスタQ9
と、PNPトランジスタQ9とカレントミラーを構成す
るPNPトランジスタQ8と、PNPトランジスタQ8
のベースにエミッタが接続されPNPトランジスタQ8
のコレクタにベースが接続されたPNPトランジスタQ
10とを備え、昇圧電圧源10からの昇圧電圧を駆動用
nチャネルトランジスタQ11のゲートに供給する。
【0015】定電流供給部50は、定電流源IQ6と、
コレクタ及びベースが定電流源IQ6に接続されたNP
NトランジスタQ6と、NPNトランジスタQ6とカレ
ントミラーを構成しコレクタが電圧供給部20のPNP
トランジスタQ8のコレクタおよびPNPトランジスタ
Q10のベースと接続されたNPNトランジスタQ7と
を備える。NPNトランジスタQ6のベースとコレクタ
およびNPNトランジスタQ7のベースは、SW回路3
0のNPNトランジスタQ3のコレクタと接続されてお
り、NPNトランジスタQ3がオフ、即ち入力22がオ
ンとなったときに共にオンとなり、定電流源IQ6から
の定電流が流れるようになっている。上述したように、
NPNトランジスタQ7のコレクタはPNPトランジス
タQ8のコレクタおよびPNPトランジスタQ10のベ
ースと接続されているから、NPNトランジスタQ7が
オンとなって定電流源IQ6に基づく定電流が流れる
と、PNPトランジスタQ8にも定電流源IQ6に基づ
く定電流が供給され、PNPトランジスタQ8にも定電
流源IQ6に基づく定電流が流れるようになる。なお、
定電流源IQ6からの定電流値はNPNトランジスタQ
6やNPNトランジスタQ7を適宜設定することにより
任意に設定することができる。
【0016】電流遮断部60は、駆動用nチャネルトラ
ンジスタQ11のゲートと接地との間に互いに直列に接
続された抵抗素子R7及び抵抗素子R8と、抵抗素子R
7と抵抗素子R8の分割電圧と参照電圧Vrefとの比
較を行なう比較器61と、比較器における比較結果がゲ
ートに入力されコレクタが駆動電流供給部40のNPN
トランジスタQ5のベースに接続されるNPNトランジ
スタQ4とを備え、駆動用nチャネルトランジスタQ1
1のゲート電圧値が参照電圧Vrefを超えると、NP
NトランジスタQ4のベースに電圧が作用し、NPNト
ランジスタQ4をオンとするようになっている。なお、
NPNトランジスタQ4のコレクタはNPNトランジス
タQ5のベースに接続されているから、NPNトランジ
スタQ4のオン動作に伴ってNPNトランジスタQ5が
オフする。
【0017】次に、こうして構成された実施例の電圧供
給回路100の動作について説明する。入力22からオ
ン信号が入力されると、即ち、入力22に論理ハイレベ
ルが入力されると、SW回路30ではNPNトランジス
タQ1がオンとなると共にNPNトランジスタQ2とN
PNトランジスタQ3が共にオフとなる。NPNトラン
ジスタQ2のオフに伴ってNPNトランジスタQ5のベ
ースに電圧が上昇するからNPNトランジスタQ5がオ
ンとなり、この結果、PNPトランジスタQ9をオンと
する。すると、PNPトランジスタQ9を介して昇圧電
圧源10からの昇圧電圧が駆動用nチャネルトランジス
タQ11のゲートへ供給されるから、駆動用nチャネル
トランジスタQ11は速やかに負荷への通電を開始す
る。
【0018】こうして駆動用nチャネルトランジスタQ
11のゲート電圧が上昇し、その電圧が電流遮断部60
の比較器61の参照電圧Vrefに相当する電圧より高
くなると、NPNトランジスタQ4がオンとされ、これ
に伴ってNPNトランジスタQ5はオフとなる。しか
し、定電流供給部50のNPNトランジスタQ7はオン
状態を維持しており、PNPトランジスタQ8のコレク
タへ定電流を供給しているから、NPNトランジスタQ
5がオフとなってもPNPトランジスタQ9はオン状態
を維持する。この結果、駆動用nチャネルトランジスタ
Q11もオン状態を維持する。ここで、PNPトランジ
スタQ8に供給される定電流はPNPトランジスタQ9
のオン状態を維持し駆動用nチャネルトランジスタQ1
1のオン状態を維持する程度の小さい電流で良いため、
定電流を駆動電流、即ちNPNトランジスタQ5に流れ
る電流より小さく設定することもできる。その結果、実
施例の電圧供給回路100の消費電力を下げることがで
きる。
【0019】入力22からオフ信号が入力されると、即
ち、入力22に論理ローレベルが入力されると、SW回
路30のNPNトランジスタQ1はオフとなり、これに
伴ってNPNトランジスタQ2とNPNトランジスタQ
3は共にオンとなる。NPNトランジスタQ3がオンと
なると、このNPNトランジスタQ3のコレクタにベー
スが接続されたNPNトランジスタQ6とNPNトラン
ジスタQ7は共にオフとなるから、これに伴って電圧供
給部20のPNPトランジスタQ8とPNPトランジス
タQ9は共にオフとなる。この結果、駆動用nチャネル
トランジスタQ11のゲートに昇圧電圧源10からの電
圧が作用しなくなるから、駆動用nチャネルトランジス
タQ11はオフとなり、負荷への電流の供給を停止す
る。
【0020】以上説明した本実施例の電圧供給回路10
0によれば、入力をオフ状態からオン状態にしたとき
に、駆動電流供給部40から供給される駆動電流と定電
流供給部50からPNPトランジスタQ8に供給される
定電流とによりPNPトランジスタQ9を速やかにオン
状態とするので、駆動用nチャネルトランジスタQ11
のゲート電圧を速やかに上昇させることができる。その
結果、駆動用nチャネルトランジスタQ11は速やかに
オン状態とすることができる。
【0021】また、本実施例の電圧供給回路100によ
れば、駆動用nチャネルトランジスタQ11のゲート電
圧値が参照電圧Vrefを超えるときに、電流遮断部6
0によって駆動電流の供給を遮断するから、駆動電流よ
り小さく設定された定電流をPNPトランジスタQ8に
供給して、PNPトランジスタQ9のオン状態を維持す
ることにより、消費電力を下げることができる。また、
定電流を駆動電流より小さく設定し本実施例の電圧供給
回路100を集積回路として半導体基板に形成した場合
には、PNPトランジスタQ8及びPNPトランジスタ
Q9が飽和動作するために半導体基板内に流れる基板電
流を少なくすることができる。その結果、基板電流によ
る基板電位の上昇を抑えることができ、寄生トランジス
タの作動を抑えることができる。
【0022】本実施例の電圧供給回路100の電圧供給
部20は、カレントミラーを構成するPNPトランジス
タQ8及びPNPトランジスタQ9と、これらの共通ゲ
ートをエミッタとしベースがPNPトランジスタQ8に
接続されるPNPトランジスタQ10とを備えるものと
したが、図2に示すように、PNPトランジスタQ10
を無くしPNPトランジスタQ8のベースとコレクタを
接続したものとすることもできる。また、電圧供給部2
0は、図3に示すように、抵抗素子R9を介してPNP
トランジスタQ8のエミッタを昇圧電圧源10と接続
し、駆動電流供給部40の抵抗R6(図1参照)とPN
PトランジスタQ8のベースとの間にダイオードD1を
設けるものとすることもできる。ダイオードD1により
PNPトランジスタQ9のベース電流が速やかに流れ、
PNPトランジスタQ9を速やかにオン状態にすること
ができる。また、電圧供給部20は、図4に示すよう
に、図3のダイオードD1を無いものとすることもでき
る。
【0023】本実施例の電圧供給回路100は、電源電
圧VDDから昇圧された電圧(VDD+12V)を駆動
用nチャネルトランジスタQ11のゲートに供給するも
のであるが、昇圧電圧を供給するのに替えて電源電圧V
DDを供給するものとすることもできる。
【0024】以上、本発明の実施の形態について実施例
を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限
定されるものではなく、例えば、各トランジスタを相補
的なトランジスタに置き換えた形態など、本発明の要旨
を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得
ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例の電圧供給回路100の構成の概略を
示す図である。
【図2】 電圧供給回路100の電圧供給部20の一変
形例を示す図である。
【図3】 電圧供給回路100の電圧供給部20の一変
形例を示す図である。
【図4】 電圧供給回路100の電圧供給部20の一変
形例を示す図である。
【符号の説明】
10 昇圧電圧源、20 電圧供給部、22 入力、3
0 SW回路、40駆動電流供給部、50 定電流供給
部、60 電流遮断部、61 比較器、Q11 駆動用
nチャネルトランジスタ、100 電圧供給回路。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電圧源とゲート型半導体素子のゲートと
    の間に設けられた第一のトランジスタの駆動電流を制御
    することにより、前記電圧源から前記ゲートへの電圧の
    供給を制御する電圧供給回路であって、 入力がオンとなったときに前記第一のトランジスタへ駆
    動電流を供給する駆動電流供給部と、 前記第一のトランジスタとカレントミラーを構成する第
    二のトランジスタを有し、該第二のトランジスタのオン
    オフに伴い前記第一のトランジスタをオンオフする電圧
    供給部と、 入力がオン状態のとき前記第二のトランジスタへ定電流
    を供給して該第二のトランジスタをオン状態とし、入力
    がオフ状態のとき前記第二のトランジスタへの定電流の
    供給を遮断して該第二のトランジスタをオフ状態とする
    定電流供給部と、 前記ゲートの電圧値が所定値を超えるとき前記駆動電流
    供給部による駆動電流の供給を遮断する電流遮断部と、 を備える電圧供給回路。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の電圧供給回路であっ
    て、 前記定電流供給部は、 定電流源と、 入力のオンオフに伴いオンオフされ、入力がオン状態の
    とき前記定電流源から定電流を供給される第三のトラン
    ジスタと、 該第三のトランジスタとカレントミラーを構成し、前記
    第二のトランジスタに前記定電流に基づく電流を供給す
    る第四のトランジスタと、 を有してなる電圧供給回路。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2に記載の電圧供給回路で
    あって、 前記電圧供給部は、 前記第二のトランジスタと前記電圧源との間に接続され
    た負荷素子と、 前記第二のトランジスタと前記負荷素子との接続点と前
    記第一のトランジスタのベースとの間に設けられたダイ
    オードと、 を有してなる電圧供給回路。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015231180A (ja) * 2014-06-06 2015-12-21 トヨタ自動車株式会社 駆動回路及び半導体装置
JP2016086537A (ja) * 2014-10-27 2016-05-19 三菱電機株式会社 駆動回路

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JP2015231180A (ja) * 2014-06-06 2015-12-21 トヨタ自動車株式会社 駆動回路及び半導体装置
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