JP2005245165A - Drive circuit and switching power unit - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enable the switching of a switching element with less loss. <P>SOLUTION: When a MOSFET 212 is turned off, a capacitor 252 is applied with voltage nearly equal to an input voltage Vin to be charged. When an H level control signal is input to a drive circuit 217 from a control circuit 216; a transistor 257 is turned on, and the voltage at both ends of the charged capacitor 252 is applied to a voltage-dividing circuit 222 via a resistor 259. The voltage applied to the voltage-dividing circuit 222 is divided by parallel circuits 271, 272, the voltage at both ends of the parallel circuit 271 are applied between the gate-sources of the MOSFET 212, and the MOSFET 212 is turned on. This drive circuit and the switching power unit can also be applied to a DC/DC converter. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、駆動回路およびスイッチング電源装置に関し、特に、電力損失を低減するようにした駆動回路およびスイッチング電源装置に関する。   The present invention relates to a drive circuit and a switching power supply, and more particularly to a drive circuit and a switching power supply that reduce power loss.

図1は、代表的な降圧型(ダウンチョッパ方式)DC/DCコンバータの回路構成を示している。   FIG. 1 shows a circuit configuration of a typical step-down (down chopper type) DC / DC converter.

DC/DCコンバータ1は、入力端子11、スイッチング素子12、平滑回路13、出力端子14、定電圧回路15、制御回路16、および駆動回路21により構成される。   The DC / DC converter 1 includes an input terminal 11, a switching element 12, a smoothing circuit 13, an output terminal 14, a constant voltage circuit 15, a control circuit 16, and a drive circuit 21.

スイッチング素子12は、例えば、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,)により構成される。スイッチング素子12のドレインは入力端子11に接続され、スイッチング素子12のゲートは駆動回路21に接続され、スイッチング素子12のソースは平滑回路13に接続されている。スイッチング素子12は、駆動回路21から出力される駆動信号に従って、オンまたはオフされ、入力端子11から入力された直流電圧Vin(以下、単に入力電圧Vinと称する)は、スイッチング素子12によりスイッチングされ、断続的に平滑回路13に出力される。   The switching element 12 is configured by, for example, a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor). The drain of the switching element 12 is connected to the input terminal 11, the gate of the switching element 12 is connected to the drive circuit 21, and the source of the switching element 12 is connected to the smoothing circuit 13. The switching element 12 is turned on or off in accordance with a drive signal output from the drive circuit 21, and a DC voltage Vin (hereinafter simply referred to as an input voltage Vin) input from the input terminal 11 is switched by the switching element 12. The signal is intermittently output to the smoothing circuit 13.

平滑回路13は、チョーク・インプット型の平滑回路であり、ダイオード31、コイル32、およびコンデンサ33により構成されている。コイル32の一端は、スイッチング素子12のソースとダイオード31のカソードに接続され、コイル32の他の一端は、コンデンサ33の一端と出力端子14に接続されている。ダイオード31のアノードおよびコンデンサ33の他の一端は接地されている。スイッチング素子12から出力された断続電圧は、平滑回路13により平滑化され、平滑化された直流電圧Vout(以下、出力電圧Voutと称する)が出力端子14から外部に出力される。   The smoothing circuit 13 is a choke input type smoothing circuit, and includes a diode 31, a coil 32, and a capacitor 33. One end of the coil 32 is connected to the source of the switching element 12 and the cathode of the diode 31, and the other end of the coil 32 is connected to one end of the capacitor 33 and the output terminal 14. The anode of the diode 31 and the other end of the capacitor 33 are grounded. The intermittent voltage output from the switching element 12 is smoothed by the smoothing circuit 13, and the smoothed DC voltage Vout (hereinafter referred to as the output voltage Vout) is output from the output terminal 14 to the outside.

定電圧回路15は、入力端子11から入力された入力電圧Vinを、制御回路16および駆動回路21の定格電圧内の所定の直流電圧に変換して、制御回路16および駆動回路21に供給する。制御回路16は、ハイレベル(以下、Hレベルと称する)とローレベル(以下、Lレベルと称する)の2種類の電圧レベルの制御信号を駆動回路21に出力して、駆動回路21を制御する。   The constant voltage circuit 15 converts the input voltage Vin input from the input terminal 11 into a predetermined DC voltage within the rated voltage of the control circuit 16 and the drive circuit 21, and supplies it to the control circuit 16 and the drive circuit 21. The control circuit 16 controls the drive circuit 21 by outputting to the drive circuit 21 control signals of two kinds of voltage levels, a high level (hereinafter referred to as H level) and a low level (hereinafter referred to as L level). .

従って、DC/DCコンバータ1は、制御回路16から出力される制御信号のデューティ比を制御することにより、スイッチング素子12のデューティ比が制御され、所望の出力電圧Voutを出力することができる。   Therefore, the DC / DC converter 1 controls the duty ratio of the control signal output from the control circuit 16, thereby controlling the duty ratio of the switching element 12 and outputting a desired output voltage Vout.

スイッチング素子12には、様々な種類のトランジスタを使用することができるが、特にDC/DCコンバータを小型化するためには、オン抵抗が少なく、電力の損失が少ないnチャネルMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor, MOS型電界効果トランジスタ)を使用するのが望ましい。   Various types of transistors can be used for the switching element 12. In particular, in order to reduce the size of a DC / DC converter, an n-channel MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field with low on-resistance and low power loss). It is desirable to use an effect transistor (MOS type field effect transistor).

図2は、特許文献1に開示されているnチャネルMOSFETを用いたDC/DCコンバータ101の回路構成を示している。図2において、図1に示す場合と同様の部分には、同一の符号を付し、その説明は省略する。   FIG. 2 shows a circuit configuration of the DC / DC converter 101 using the n-channel MOSFET disclosed in Patent Document 1. 2, the same parts as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

DC/DCコンバータ101は、入力端子11、MOSFET111、平滑回路13、出力端子14、定電圧回路15、制御回路16、および駆動回路121により構成される。   The DC / DC converter 101 includes an input terminal 11, a MOSFET 111, a smoothing circuit 13, an output terminal 14, a constant voltage circuit 15, a control circuit 16, and a drive circuit 121.

MOSFET111は、nチャネルMOSFETであり、MOSFET111のドレインは入力端子11に接続され、MOSFET111のゲートは駆動回路121に接続され、MOSFET111のソースは平滑回路13および駆動回路121に接続されている。   The MOSFET 111 is an n-channel MOSFET, the drain of the MOSFET 111 is connected to the input terminal 11, the gate of the MOSFET 111 is connected to the drive circuit 121, and the source of the MOSFET 111 is connected to the smoothing circuit 13 and the drive circuit 121.

駆動回路121は、ダイオード151、コンデンサ152、抵抗153、トランジスタ154、抵抗155、トランジスタ156乃至158、および抵抗159により構成される。トランジスタ154、156、および157はNPN型のトランジスタであり、トランジスタ158はPNP型のトランジスタである。   The drive circuit 121 includes a diode 151, a capacitor 152, a resistor 153, a transistor 154, a resistor 155, transistors 156 to 158, and a resistor 159. Transistors 154, 156, and 157 are NPN transistors, and transistor 158 is a PNP transistor.

ダイオード151のアノードは、定電圧回路15、制御回路16、および抵抗153の一端に接続されている。ダイオード151のカソードは、コンデンサ152の一端、抵抗155の一端、およびトランジスタ157のコレクタに接続されている。コンデンサ152の一端であって、ダイオード151のカソードに接続されている一端とは異なる他の一端は、MOSFET111のソース、およびトランジスタ158のコレクタに接続されている。   The anode of the diode 151 is connected to one end of the constant voltage circuit 15, the control circuit 16, and the resistor 153. The cathode of the diode 151 is connected to one end of the capacitor 152, one end of the resistor 155, and the collector of the transistor 157. One end of the capacitor 152, which is different from the one connected to the cathode of the diode 151, is connected to the source of the MOSFET 111 and the collector of the transistor 158.

抵抗153の一端であって、ダイオード151のアノードに接続されている一端とは異なる他の一端は、トランジスタ154のコレクタおよびトランジスタ156のベースに接続されている。トランジスタ154のベースは制御回路16に接続され、トランジスタ154のエミッタは接地されている。抵抗155の一端であって、ダイオード151のカソードに接続されている一端とは異なる他の一端は、トランジスタ156のコレクタ、トランジスタ157のベース、およびトランジスタ158のベースに接続されている。トランジスタ156のエミッタは、接地されている。トランジスタ157のエミッタは、トランジスタ158のエミッタ、および抵抗159の一端に接続されている。抵抗159の一端であって、トランジスタ157のエミッタに接続されている一端とは異なる他の一端は、MOSFET111のゲートに接続されている。   One end of the resistor 153 that is different from the one connected to the anode of the diode 151 is connected to the collector of the transistor 154 and the base of the transistor 156. The base of the transistor 154 is connected to the control circuit 16, and the emitter of the transistor 154 is grounded. One end of the resistor 155, which is different from the one connected to the cathode of the diode 151, is connected to the collector of the transistor 156, the base of the transistor 157, and the base of the transistor 158. The emitter of the transistor 156 is grounded. The emitter of the transistor 157 is connected to the emitter of the transistor 158 and one end of the resistor 159. One end of the resistor 159, which is different from the one connected to the emitter of the transistor 157, is connected to the gate of the MOSFET 111.

次に、DC/DCコンバータ101の動作について説明する。   Next, the operation of the DC / DC converter 101 will be described.

まず、入力端子11に入力電圧が入力されておらず、トランジスタ154、および156乃至158、並びに、MOSFET111がオフされているとき、入力端子11に入力電圧Vinが入力され、制御回路16から駆動回路121にLレベルの制御信号が入力された場合、駆動回路121のトランジスタ154はオフされたまま、トランジスタ156のベースに、抵抗153を介して、定電圧回路15からベース電流が供給され、トランジスタ156がオンされる。トランジスタ156がオンされると、トランジスタ156のコレクタの電位、トランジスタ157のベース、およびトランジスタ158のベースの電位は、接地電位とほぼ等しくなり、トランジスタ157がオフされたまま、トランジスタ158がオンされる。   First, when the input voltage is not inputted to the input terminal 11 and the transistors 154 and 156 to 158 and the MOSFET 111 are turned off, the input voltage Vin is inputted to the input terminal 11 and the control circuit 16 drives the drive circuit. When an L-level control signal is input to 121, a base current is supplied from the constant voltage circuit 15 to the base of the transistor 156 via the resistor 153 while the transistor 154 of the drive circuit 121 is turned off, and the transistor 156 Is turned on. When the transistor 156 is turned on, the collector potential of the transistor 156, the base of the transistor 157, and the base potential of the transistor 158 are substantially equal to the ground potential, and the transistor 158 is turned on while the transistor 157 remains off. .

トランジスタ157がオフされたまま、トランジスタ158がオンされた場合、MOSFET111のゲート−ソース間に印加される電圧はほぼ0Vのままとなり、MOSFET111はオフされたままとなる。そして、コンデンサ152に、ダイオード151を介して、定電圧回路15の出力電圧が印加され、コンデンサ152がチャージされ、コンデンサ152の両端の電圧は、定電圧回路15の出力電圧とほぼ等しい電圧になる。   When the transistor 158 is turned on while the transistor 157 remains off, the voltage applied between the gate and the source of the MOSFET 111 remains substantially 0 V, and the MOSFET 111 remains off. Then, the output voltage of the constant voltage circuit 15 is applied to the capacitor 152 via the diode 151, the capacitor 152 is charged, and the voltage at both ends of the capacitor 152 becomes substantially equal to the output voltage of the constant voltage circuit 15. .

次に、制御回路16から駆動回路121にHレベルの制御信号が入力された場合、駆動回路121のトランジスタ154がオンされ、トランジスタ154のコレクタ、およびトランジスタ156のベースの電位が接地電位とほぼ等しくなり、トランジスタ156がオフされる。トランジスタ156がオフされると、トランジスタ157および158のベースに、ダイオード151および抵抗155を介して、定電圧回路15からベース電流が供給され、トランジスタ157がオンされ、トランジスタ158がオフされる。   Next, when an H level control signal is input from the control circuit 16 to the drive circuit 121, the transistor 154 of the drive circuit 121 is turned on, and the potentials of the collector of the transistor 154 and the base of the transistor 156 are substantially equal to the ground potential. Thus, the transistor 156 is turned off. When the transistor 156 is turned off, the base current is supplied from the constant voltage circuit 15 to the bases of the transistors 157 and 158 via the diode 151 and the resistor 155, the transistor 157 is turned on, and the transistor 158 is turned off.

トランジスタ157がオンされ、トランジスタ158がオフされると、チャージされたコンデンサ152の両端の電圧とほぼ等しい電圧、すなわち、定電圧回路15の出力電圧とほぼ等しい電圧が、抵抗159を介して、MOSFET111のゲート−ソース間に印加され、MOSFET111がオンされる。   When the transistor 157 is turned on and the transistor 158 is turned off, a voltage approximately equal to the voltage across the charged capacitor 152, that is, a voltage approximately equal to the output voltage of the constant voltage circuit 15, is connected to the MOSFET 111 via the resistor 159. Is applied between the gate and the source, and the MOSFET 111 is turned on.

次に、制御回路16から駆動回路121にLレベルの制御信号が入力された場合、上述したように、トランジスタ157がオフされ、トランジスタ158がオンされ、MOSFET111のゲート−ソース間に印加される電圧はほぼ0Vとなり、MOSFET111がオフされる。   Next, when an L-level control signal is input from the control circuit 16 to the drive circuit 121, as described above, the transistor 157 is turned off, the transistor 158 is turned on, and the voltage applied between the gate and source of the MOSFET 111. Becomes almost 0 V, and the MOSFET 111 is turned off.

これ以降、制御回路16から出力される制御信号の出力レベルが切り替わるたびに、上述した動作が繰り返され、MOSFET111がオンまたはオフにスイッチングされる。   Thereafter, each time the output level of the control signal output from the control circuit 16 is switched, the above-described operation is repeated, and the MOSFET 111 is switched on or off.

nチャネルMOSFETのゲート−ソース間の定格電圧は、±20V、または±30Vが一般的であり、DC/DCコンバータ101では、入力電圧Vinが、MOSFET111のゲート−ソース間の定格電圧内の場合、定電圧回路15を介さずに、入力電圧Vinを駆動回路121に直接入力して、駆動回路121を動作させるようにすることができる。   The rated voltage between the gate and the source of the n-channel MOSFET is typically ± 20 V or ± 30 V. In the DC / DC converter 101, when the input voltage Vin is within the rated voltage between the gate and the source of the MOSFET 111, The drive circuit 121 can be operated by directly inputting the input voltage Vin to the drive circuit 121 without going through the constant voltage circuit 15.

この場合、MOSFET111がオフされているとき、チャージされたコンデンサ152の両端の電圧は入力電圧Vinとほぼ等しい電圧になる。そして、トランジスタ157がオンされ、トランジスタ158がオフされたとき、MOSFET111のゲート−ソース間には、コンデンサ152の両端の電圧とほぼ等しい電圧、すなわち、入力電圧Vinとほぼ等しい電圧が印加され、MOSFET111がオンされる。
特開平02−246771号公報
In this case, when the MOSFET 111 is turned off, the voltage across the charged capacitor 152 is approximately equal to the input voltage Vin. When the transistor 157 is turned on and the transistor 158 is turned off, a voltage substantially equal to the voltage across the capacitor 152, that is, a voltage substantially equal to the input voltage Vin is applied between the gate and source of the MOSFET 111. Is turned on.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 02-244771

しかしながら、特許文献1に記載された発明では、入力電圧VinがMOSFET111のゲート−ソース間の定格電圧より高い場合、入力電圧Vinを、定電圧回路15によりMOSFET111のゲート−ソース間の定格電圧内の電圧に変換して、駆動回路121に供給しなければならず、定電圧回路15による電圧変換時に、電力の損失が発生してしまうという問題があった。   However, in the invention described in Patent Document 1, when the input voltage Vin is higher than the rated voltage between the gate and the source of the MOSFET 111, the input voltage Vin is set within the rated voltage between the gate and the source of the MOSFET 111 by the constant voltage circuit 15. There is a problem that power must be converted into voltage and supplied to the drive circuit 121, and power loss occurs during voltage conversion by the constant voltage circuit 15.

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、入力電圧がスイッチング素子の定格電圧より高い場合、より少ない損失でスイッチング素子をスイッチングできるようにしたものである。   The present invention has been made in view of such a situation. When the input voltage is higher than the rated voltage of the switching element, the switching element can be switched with less loss.

本発明の駆動回路は、入力された直流電圧をスイッチングして出力するスイッチング素子を駆動する駆動回路であって、スイッチング素子をオフする場合、入力された直流電圧によりチャージされる第1のコンデンサと、スイッチング素子をオンする場合、チャージされた第1のコンデンサの電圧を分圧して、分圧された電圧をスイッチング素子に印加する分圧回路とを含むことを特徴とする。   The drive circuit of the present invention is a drive circuit for driving a switching element that switches and outputs an input DC voltage, and when the switching element is turned off, a first capacitor charged by the input DC voltage and And a voltage dividing circuit for dividing the voltage of the charged first capacitor and applying the divided voltage to the switching element when the switching element is turned on.

スイッチング素子は、例えば、バイポーラ型トランジスタ、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などの半導体素子により構成される。そして、例えば、スイッチング素子がMOSFETの場合、分圧回路により分圧された電圧が、MOSFETのゲート−ソース間に印加される。   The switching element is composed of a semiconductor element such as a bipolar transistor, a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), and an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). For example, when the switching element is a MOSFET, the voltage divided by the voltage dividing circuit is applied between the gate and the source of the MOSFET.

本発明の駆動回路によれば、スイッチング素子をオフする場合、入力された直流電圧により第1のコンデンサがチャージされ、スイッチング素子をオンする場合、チャージされたコンデンサの電圧を分圧して、分圧された電圧がスイッチング素子に印加される。   According to the driving circuit of the present invention, when the switching element is turned off, the first capacitor is charged by the input DC voltage, and when the switching element is turned on, the voltage of the charged capacitor is divided and divided. The applied voltage is applied to the switching element.

従って、駆動回路が設けられるスイッチング電源などの電力機器の入力電圧がスイッチング素子の定格電圧よりも高くても、入力電圧を定電圧回路や電圧変換回路などにより変換したりせずに、そのまま駆動回路に入力して、スイッチング素子の定格電圧内の電圧でスイッチング素子をスイッチングすることができ、電圧変換による電力の損失を低減することができる。また、駆動回路が設けられる電力機器の定電圧回路や電圧変換回路を削除したり、定電圧回路や電圧変換回路の容量を小さくすることができ、電力機器の低損失化、小型化、および低コスト化を実現することができる。   Therefore, even if the input voltage of a power device such as a switching power supply in which the drive circuit is provided is higher than the rated voltage of the switching element, the input voltage is not converted by a constant voltage circuit or a voltage conversion circuit, and the drive circuit is not changed. The switching element can be switched at a voltage within the rated voltage of the switching element, and power loss due to voltage conversion can be reduced. In addition, the constant voltage circuit or voltage conversion circuit of the power equipment provided with the drive circuit can be deleted, or the capacity of the constant voltage circuit or voltage conversion circuit can be reduced, resulting in low loss, downsizing, and low power equipment. Cost reduction can be realized.

本発明の駆動回路においては、分圧回路は、第2のコンデンサと第1の抵抗とを並列に接続した第1の並列回路、および第3のコンデンサと第2の抵抗とを並列に接続した第2の並列回路を含み、スイッチング素子をオンする場合、分圧された電圧である前記第1の並列回路の両端に印加された電圧が前記スイッチング素子に印加されるようにすることができる。   In the driving circuit according to the present invention, the voltage dividing circuit includes a first parallel circuit in which the second capacitor and the first resistor are connected in parallel, and a third capacitor and the second resistor connected in parallel. When the switching element is turned on including the second parallel circuit, a voltage applied to both ends of the first parallel circuit, which is a divided voltage, can be applied to the switching element.

従って、特殊な部品を用いることなく、安価かつ容易に駆動回路を構成することができる。   Therefore, the drive circuit can be configured easily and inexpensively without using special parts.

本発明の駆動回路においては、スイッチング素子は、nチャネルMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)により構成され、第2のコンデンサは、前記nチャネルMOSFETの寄生容量により構成されるようにすることができる。   In the drive circuit of the present invention, the switching element can be configured by an n-channel MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), and the second capacitor can be configured by a parasitic capacitance of the n-channel MOSFET. .

従って、駆動回路の部品数を削減することができ、駆動回路の小型化および低コスト化を実現することができる。   Therefore, the number of components of the drive circuit can be reduced, and the drive circuit can be reduced in size and cost.

本発明のスイッチング電源装置は、入力された直流電圧をスイッチングして出力するスイッチング素子と、スイッチング素子をオフする場合、入力された直流電圧によりチャージされるコンデンサと、スイッチング素子をオンする場合、チャージされたコンデンサの電圧を分圧して、分圧された電圧をスイッチング素子に印加する分圧回路と、スイッチング素子によりスイッチングされた直流電圧を平滑化する平滑回路とを含むことを特徴とする。   The switching power supply of the present invention includes a switching element that switches and outputs an input DC voltage, a capacitor that is charged by the input DC voltage when the switching element is turned off, and a charge that is charged when the switching element is turned on. A voltage dividing circuit for dividing the voltage of the capacitor and applying the divided voltage to the switching element; and a smoothing circuit for smoothing the DC voltage switched by the switching element.

スイッチング素子は、例えば、バイポーラ型トランジスタ、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などの半導体素子により構成される。そして、例えば、分圧回路により分圧された電圧が、MOSFETのゲート−ソース間に印加される。平滑回路は、例えば、コンデンサなどにより構成されるコンデンサ・インプット型の平滑回路や、コイルやコンデンサなどにより構成されるチョーク・インプット型の平滑回路により構成される。   The switching element is composed of a semiconductor element such as a bipolar transistor, a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), and an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). For example, the voltage divided by the voltage dividing circuit is applied between the gate and the source of the MOSFET. The smoothing circuit is composed of, for example, a capacitor input type smoothing circuit constituted by a capacitor or the like, or a choke input type smoothing circuit constituted by a coil, a capacitor or the like.

前記分圧手段は、例えば、コンデンサと抵抗が並列に接続された2つの並列回路により構成される。そして、例えば、スイッチング素子がMOSFETの場合、一方の並列回路に印加された電圧が、MOSFETのゲート−ソース間に印加される。   The voltage dividing means is constituted by, for example, two parallel circuits in which a capacitor and a resistor are connected in parallel. For example, when the switching element is a MOSFET, a voltage applied to one parallel circuit is applied between the gate and source of the MOSFET.

本発明のスイッチング電源によれば、入力された直流電圧がスイッチング素子によりスイッチングして出力され、スイッチング素子をオフする場合、入力された前記直流電圧によりコンデンサがチャージされ、スイッチング素子をオンする場合、チャージされたコンデンサの電圧を分圧して、分圧された電圧がスイッチング素子に印加され、スイッチング素子によりスイッチングされた直流電圧が平滑化される。   According to the switching power supply of the present invention, the input DC voltage is switched and output by the switching element, and when the switching element is turned off, the capacitor is charged by the input DC voltage and the switching element is turned on. The voltage of the charged capacitor is divided, the divided voltage is applied to the switching element, and the DC voltage switched by the switching element is smoothed.

従って、スイッチング電源の入力電圧がスイッチング素子の定格電圧より高くても、入力電圧を定電圧回路や電圧変換回路などにより電圧変換したりせずに、スイッチング素子の定格電圧内の電圧でスイッチング素子をスイッチングすることができ、電圧変換による電力の損失を低減することができる。また、スイッチング電源の定電圧回路や電圧変換回路を削除したり、定電圧回路や電圧変換回路の容量を小さくすることができ、スイッチング電源の低損失化、小型化、および低コスト化を実現することができる。   Therefore, even if the input voltage of the switching power supply is higher than the rated voltage of the switching element, the input voltage is not converted by a constant voltage circuit or a voltage conversion circuit, and the switching element is operated at a voltage within the rated voltage of the switching element. Switching can be performed, and power loss due to voltage conversion can be reduced. In addition, the constant voltage circuit and voltage conversion circuit of the switching power supply can be eliminated, and the capacity of the constant voltage circuit and voltage conversion circuit can be reduced, realizing low loss, miniaturization, and cost reduction of the switching power supply. be able to.

以上のように、本発明の駆動回路によれば、スイッチング素子を駆動することができる。また、本発明の駆動回路によれば、電力の損失をより低減することができる。   As described above, according to the drive circuit of the present invention, the switching element can be driven. Moreover, according to the drive circuit of the present invention, power loss can be further reduced.

また、本発明のスイッチング電源によれば、入力された直流電圧を、所定の直流電圧に変換することができる。また、本発明のスイッチング電源によれば、電力の損失をより低減することができる。   Further, according to the switching power supply of the present invention, the input DC voltage can be converted into a predetermined DC voltage. Moreover, according to the switching power supply of the present invention, power loss can be further reduced.

図3は、本発明を適用したDC/DCコンバータ201の回路構成例を示す図である。   FIG. 3 is a diagram showing a circuit configuration example of the DC / DC converter 201 to which the present invention is applied.

DC/DCコンバータ201は、入力端子211、MOSFET212、平滑回路213、出力端子214、定電圧回路215、制御回路216、および駆動回路217により構成される。   The DC / DC converter 201 includes an input terminal 211, a MOSFET 212, a smoothing circuit 213, an output terminal 214, a constant voltage circuit 215, a control circuit 216, and a drive circuit 217.

MOSFET212は、nチャネルMOSFETである。MOSFET212のドレインは入力端子211に接続され、MOSFET212のソースは平滑回路213に接続されている。また、MOSFET212のゲートおよびソースは、駆動回路217に接続されている。   MOSFET 212 is an n-channel MOSFET. The drain of the MOSFET 212 is connected to the input terminal 211, and the source of the MOSFET 212 is connected to the smoothing circuit 213. Further, the gate and the source of the MOSFET 212 are connected to the drive circuit 217.

MOSFET212は、駆動回路217により、ゲート−ソース間にスレッショルド電圧以上の電圧(以下、Hレベルの電圧と称する)が印加されたときオンされ、ゲート−ソース間に印加される電圧がスレッショルド電圧未満の電圧(以下、Lレベルの電圧と称する)になったときオフされる。入力端子211から入力された直流電圧Vin(以下、単に入力電圧Vinと称する)は、MOSFET212によりスイッチングされ、断続的に平滑回路213に出力される。   The MOSFET 212 is turned on when a voltage higher than a threshold voltage (hereinafter referred to as an H level voltage) is applied between the gate and the source by the drive circuit 217, and the voltage applied between the gate and the source is less than the threshold voltage. Turned off when the voltage (hereinafter referred to as L level voltage) is reached. A DC voltage Vin input from the input terminal 211 (hereinafter simply referred to as input voltage Vin) is switched by the MOSFET 212 and intermittently output to the smoothing circuit 213.

平滑回路213は、チョーク・インプット型の平滑回路であり、ダイオード231、コイル232、およびコンデンサ233により構成されている。コイル232の一端は、MOSFET212のソースとダイオード231のカソードに接続され、コイル232の他の一端は、コンデンサ233の一端と出力端子214に接続されている。ダイオード231のアノードおよびコンデンサ233の他の一端は接地されている。MOSFET212から出力された断続電圧は、平滑回路213により平滑化され、平滑化された直流電圧Vout(以下、出力電圧Voutと称する)が出力端子214から外部に出力される。   The smoothing circuit 213 is a choke input type smoothing circuit, and includes a diode 231, a coil 232, and a capacitor 233. One end of the coil 232 is connected to the source of the MOSFET 212 and the cathode of the diode 231, and the other end of the coil 232 is connected to one end of the capacitor 233 and the output terminal 214. The anode of the diode 231 and the other end of the capacitor 233 are grounded. The intermittent voltage output from the MOSFET 212 is smoothed by the smoothing circuit 213, and the smoothed DC voltage Vout (hereinafter referred to as the output voltage Vout) is output from the output terminal 214 to the outside.

定電圧回路215は、入力端子211から入力された入力電圧Vinを、制御回路216の定格電圧内の所定の電圧に変換して、制御回路216に供給する。制御回路216は、ハイレベル(以下、Hレベルと称する)とローレベル(以下、Lレベルと称する)の2種類の電圧レベルの制御信号を駆動回路217に出力して、駆動回路217を制御する。   The constant voltage circuit 215 converts the input voltage Vin input from the input terminal 211 into a predetermined voltage within the rated voltage of the control circuit 216 and supplies the converted voltage to the control circuit 216. The control circuit 216 controls the drive circuit 217 by outputting to the drive circuit 217 control signals of two kinds of voltage levels, a high level (hereinafter referred to as H level) and a low level (hereinafter referred to as L level). .

駆動回路217は、図4および図5を参照して後述するように、制御回路216からHレベルの制御信号が入力されたとき、MOSFET212のゲート−ソース間にHレベルの電圧を印加して、MOSFET212をオンさせる。また、駆動回路217は、制御回路216からLレベルの制御信号が入力されたとき、MOSFET212のゲート−ソース間にLレベル電圧を印加して、MOSFET212をオフさせる。   The drive circuit 217 applies an H level voltage between the gate and source of the MOSFET 212 when an H level control signal is input from the control circuit 216, as will be described later with reference to FIGS. The MOSFET 212 is turned on. Further, when an L level control signal is input from the control circuit 216, the drive circuit 217 applies an L level voltage between the gate and source of the MOSFET 212 to turn off the MOSFET 212.

従って、DC/DCコンバータ201は、制御回路216から出力される制御信号のデューティ比を制御することにより、MOSFET212のデューティ比が制御され、所望の出力電圧Voutを出力することができる。   Therefore, the DC / DC converter 201 can control the duty ratio of the control signal output from the control circuit 216, thereby controlling the duty ratio of the MOSFET 212 and outputting the desired output voltage Vout.

駆動回路217は、プレ駆動回路221、および分圧回路222により構成される。図4および図5を参照して後述するように、プレ駆動回路221は、制御回路216からHレベルの制御信号が入力されたとき、分圧回路222にコンデンサ252の両端の電圧を印加する。分圧回路222は、プレ駆動回路221により印加された電圧を分圧して、MOSFET212のゲート−ソース間に印加して、MOSFET212をオンさせる。また、制御回路216からLレベルの制御信号が入力されたとき、プレ駆動回路221から分圧回路222に印加される電圧はほぼ0Vとなり、分圧回路222からMOSFET212に印加されるゲート−ソース間の電圧もほぼ0Vとなり、MOSFET212はオフされる。   The drive circuit 217 includes a pre-drive circuit 221 and a voltage dividing circuit 222. As will be described later with reference to FIGS. 4 and 5, the pre-drive circuit 221 applies a voltage across the capacitor 252 to the voltage dividing circuit 222 when an H level control signal is input from the control circuit 216. The voltage dividing circuit 222 divides the voltage applied by the pre-drive circuit 221 and applies it between the gate and the source of the MOSFET 212 to turn on the MOSFET 212. Further, when an L level control signal is input from the control circuit 216, the voltage applied from the pre-drive circuit 221 to the voltage dividing circuit 222 is substantially 0 V, and between the gate and the source applied from the voltage dividing circuit 222 to the MOSFET 212. The voltage of V is also almost 0 V, and the MOSFET 212 is turned off.

プレ駆動回路221は、ダイオード251、コンデンサ252、抵抗253、トランジスタ254、抵抗255、トランジスタ256乃至258、および抵抗259により構成される。トランジスタ254、256、および257はNPN型のトランジスタであり、トランジスタ258はPNP型のトランジスタである。   The pre-drive circuit 221 includes a diode 251, a capacitor 252, a resistor 253, a transistor 254, a resistor 255, transistors 256 to 258, and a resistor 259. Transistors 254, 256, and 257 are NPN transistors, and transistor 258 is a PNP transistor.

ダイオード251のアノードは、入力端子211および抵抗253の一端に接続されている。ダイオード251のカソードは、コンデンサ252の一端、抵抗255の一端、およびトランジスタ257のコレクタに接続されている。コンデンサ252の一端であって、ダイオード251のカソードに接続されている一端とは異なる他の一端は、分圧回路222のダイオード273のカソード、並びに、並列回路272のコンデンサ291の一端および抵抗292の一端に接続されている。コンデンサ252は、MOSFET212がオフされているとき、ダイオード251を介して、入力電圧Vinが印加され、チャージされる。そして、上述したように、MOSFET212をオンさせるとき、コンデンサ252の両端の電圧が分圧回路222に印加される。   The anode of the diode 251 is connected to the input terminal 211 and one end of the resistor 253. The cathode of the diode 251 is connected to one end of the capacitor 252, one end of the resistor 255, and the collector of the transistor 257. One end of the capacitor 252 that is different from the one connected to the cathode of the diode 251 is the cathode of the diode 273 of the voltage dividing circuit 222, one end of the capacitor 291 of the parallel circuit 272, and the resistor 292. Connected to one end. The capacitor 252 is charged with the input voltage Vin applied through the diode 251 when the MOSFET 212 is turned off. As described above, when the MOSFET 212 is turned on, the voltage across the capacitor 252 is applied to the voltage dividing circuit 222.

抵抗253の一端であって、ダイオード251のアノードに接続されている一端とは異なる他の一端は、トランジスタ254のコレクタおよびトランジスタ256のベースに接続されている。トランジスタ254のベースは制御回路216に接続され、トランジスタ254のエミッタは接地されている。抵抗255の一端であって、ダイオード251のカソードに接続されている一端とは異なる他の一端は、トランジスタ256のコレクタ、トランジスタ257のベース、およびトランジスタ258のベースに接続されている。   The other end of the resistor 253 which is different from the one connected to the anode of the diode 251 is connected to the collector of the transistor 254 and the base of the transistor 256. The base of the transistor 254 is connected to the control circuit 216, and the emitter of the transistor 254 is grounded. One end of the resistor 255, which is different from the one connected to the cathode of the diode 251, is connected to the collector of the transistor 256, the base of the transistor 257, and the base of the transistor 258.

トランジスタ257のエミッタは、トランジスタ258のエミッタ、および抵抗259の一端に接続されている。トランジスタ258のコレクタは、分圧回路222の並列回路271のコンデンサ281の一端および抵抗282の一端、分圧回路222の並列回路272のコンデンサ291の一端であって、コンデンサ252が接続されている一端とは異なる一端、および抵抗292の一端であって、コンデンサ252が接続されている一端とは異なる一端、並びに、MOSFET212のソースに接続されている。   The emitter of the transistor 257 is connected to the emitter of the transistor 258 and one end of the resistor 259. The collector of the transistor 258 is one end of the capacitor 281 and one end of the resistor 282 of the parallel circuit 271 of the voltage dividing circuit 222, and one end of the capacitor 291 of the parallel circuit 272 of the voltage dividing circuit 222, and one end to which the capacitor 252 is connected. One end of the resistor 292, one end different from the one end to which the capacitor 252 is connected, and the source of the MOSFET 212.

図4および図5を参照して後述するように、トランジスタ254、およびトランジスタ256乃至258は、制御回路216からトランジスタ254に入力される制御信号によりオンまたはオフされ、プレ駆動回路221から分圧回路222に印加される電圧が制御される。   As will be described later with reference to FIGS. 4 and 5, the transistor 254 and the transistors 256 to 258 are turned on or off by a control signal input from the control circuit 216 to the transistor 254, and are divided from the pre-drive circuit 221. The voltage applied to 222 is controlled.

抵抗259の一端であって、トランジスタ257のエミッタに接続されている一端とは異なる他の一端は、分圧回路222の並列回路271のコンデンサ281の一端であって、トランジスタ258のコレクタが接続されている一端とは異なる他の一端、および抵抗282の一端であって、トランジスタ258のコレクタが接続されている一端とは異なる他の一端、並びに、MOSFET212のゲートに接続されている。   One end of the resistor 259, which is different from the one connected to the emitter of the transistor 257, is one end of the capacitor 281 of the parallel circuit 271 of the voltage dividing circuit 222 and is connected to the collector of the transistor 258. The other end different from the one end of the transistor 258 and the other end of the resistor 282 different from the one end to which the collector of the transistor 258 is connected are connected to the gate of the MOSFET 212.

分圧回路222は、コンデンサ281と抵抗282が並列に接続された並列回路271、コンデンサ291と抵抗292が並列に接続された並列回路272、およびダイオード273により構成される。コンデンサ281の一端は、抵抗282の一端およびMOSFET212のゲートに接続されている。コンデンサ281の他の一端は、抵抗282の他の一端、コンデンサ291の一端、および抵抗292の一端に接続されている。コンデンサ291の他の一端は、抵抗292の他の一端、およびダイオード273のカソードに接続されている。ダイオード273のアノードは接地されている。   The voltage dividing circuit 222 includes a parallel circuit 271 in which a capacitor 281 and a resistor 282 are connected in parallel, a parallel circuit 272 in which a capacitor 291 and a resistor 292 are connected in parallel, and a diode 273. One end of the capacitor 281 is connected to one end of the resistor 282 and the gate of the MOSFET 212. The other end of the capacitor 281 is connected to the other end of the resistor 282, one end of the capacitor 291, and one end of the resistor 292. The other end of the capacitor 291 is connected to the other end of the resistor 292 and the cathode of the diode 273. The anode of the diode 273 is grounded.

プレ駆動回路221のトランジスタ254がオンされたとき、コンデンサ252の両端の電圧が、抵抗259を介して、分圧回路222の並列回路271および272に印加され、印加された電圧が並列回路271のコンデンサ281と抵抗282の合成インピーダンスと、並列回路272のコンデンサ291と抵抗292の合成インピーダンスの比率により分圧され、並列回路271の両端(コンデンサ281および抵抗282の両端)の電圧が、MOSFET212に印加される。   When the transistor 254 of the pre-drive circuit 221 is turned on, the voltage across the capacitor 252 is applied to the parallel circuits 271 and 272 of the voltage dividing circuit 222 via the resistor 259, and the applied voltage is applied to the parallel circuit 271. Voltage is divided by the ratio of the combined impedance of the capacitor 281 and the resistor 282 and the combined impedance of the capacitor 291 and the resistor 292 of the parallel circuit 272, and the voltage at both ends of the parallel circuit 271 (both ends of the capacitor 281 and the resistor 282) is applied to the MOSFET 212. Is done.

なお、並列回路271のコンデンサ281の代わりに、MOSFET212のゲート−ソース間の寄生容量を利用することも可能である。   Note that, instead of the capacitor 281 of the parallel circuit 271, a parasitic capacitance between the gate and the source of the MOSFET 212 may be used.

次に、図4および図5を参照して、DC/DCコンバータ201の動作について説明する。   Next, the operation of the DC / DC converter 201 will be described with reference to FIG. 4 and FIG.

まず、入力端子211に入力電圧が入力されておらず、トランジスタ254、および256乃至258、並びに、MOSFET212がオフされているとき、入力端子211に入力電圧Vinが入力され、制御回路216から駆動回路217にLレベルの制御信号が入力された場合、プレ駆動回路221のトランジスタ254はオフされたまま、トランジスタ256のベースに、抵抗253を介して、入力端子211からベース電流が供給され、トランジスタ256がオンされる。トランジスタ256がオンされると、トランジスタ256のコレクタの電位、並びに、トランジスタ257および258のベースの電位は、接地電位とほぼ等しくなり、トランジスタ257がオフされたまま、トランジスタ258がオンされる。   First, when the input voltage is not input to the input terminal 211 and the transistors 254 and 256 to 258 and the MOSFET 212 are turned off, the input voltage Vin is input to the input terminal 211 and the drive circuit is supplied from the control circuit 216. When an L-level control signal is input to 217, a base current is supplied from the input terminal 211 to the base of the transistor 256 via the resistor 253 while the transistor 254 of the pre-drive circuit 221 is turned off. Is turned on. When the transistor 256 is turned on, the potential of the collector of the transistor 256 and the potential of the bases of the transistors 257 and 258 are substantially equal to the ground potential, and the transistor 258 is turned on while the transistor 257 is turned off.

トランジスタ257がオフされたまま、トランジスタ258がオンされた場合、コンデンサ281はチャージされず、コンデンサ281の両端の電圧はほぼ0Vのままである。従って、MOSFET212のゲート−ソース間に印加される電圧もほぼ0Vのままとなり、MOSFET212はオフされたままとなる。そして、コンデンサ252に、ダイオード251を介して、入力電圧Vinとほぼ等しい電圧が印加され、コンデンサ252がチャージされ、コンデンサ252の両端の電圧が上昇する。このとき、コンデンサ252の両端の電圧は、入力電圧Vin以下となる。   When the transistor 258 is turned on while the transistor 257 is turned off, the capacitor 281 is not charged, and the voltage across the capacitor 281 remains substantially 0V. Therefore, the voltage applied between the gate and the source of the MOSFET 212 remains substantially 0 V, and the MOSFET 21 2 remains off. Then, a voltage substantially equal to the input voltage Vin is applied to the capacitor 252 via the diode 251, the capacitor 252 is charged, and the voltage across the capacitor 252 increases. At this time, the voltage across the capacitor 252 is equal to or lower than the input voltage Vin.

次に、制御回路216から駆動回路217にHレベルの制御信号が入力された場合、プレ駆動回路221のトランジスタ254がオンされ、トランジスタ254のコレクタ、およびトランジスタ256のベースの電位が接地電位とほぼ等しくなり、トランジスタ256がオフされる。トランジスタ256がオフされると、トランジスタ257および258のベースに、ダイオード251および抵抗255を介して、入力端子211からベース電流が供給され、トランジスタ257がオンされ、トランジスタ258がオフされる。   Next, when an H level control signal is input from the control circuit 216 to the drive circuit 217, the transistor 254 of the pre-drive circuit 221 is turned on, and the potential of the collector of the transistor 254 and the base of the transistor 256 are substantially equal to the ground potential. And transistor 256 is turned off. When the transistor 256 is turned off, the base current is supplied from the input terminal 211 to the bases of the transistors 257 and 258 via the diode 251 and the resistor 255, the transistor 257 is turned on, and the transistor 258 is turned off.

トランジスタ257がオンされ、トランジスタ258がオフされると、チャージされたコンデンサ252の両端の電圧とほぼ等しい電圧が、抵抗259を介して、分圧回路222の並列回路271および272に印加される。分圧回路222に印加された電圧は、並列回路271のインピーダンス(コンデンサ281と抵抗282の合成インピーダンス)と並列回路272のインピーダンス(コンデンサ291と抵抗292の合成インピーダンス)の比率に従って分圧され、分圧された並列回路271の両端の電圧が、MOSFET212のゲート−ソース間に印加され、MOSFET212がオンされる。   When the transistor 257 is turned on and the transistor 258 is turned off, a voltage substantially equal to the voltage across the charged capacitor 252 is applied to the parallel circuits 271 and 272 of the voltage dividing circuit 222 via the resistor 259. The voltage applied to the voltage dividing circuit 222 is divided according to the ratio of the impedance of the parallel circuit 271 (the combined impedance of the capacitor 281 and the resistor 282) and the impedance of the parallel circuit 272 (the combined impedance of the capacitor 291 and the resistor 292). The voltage across the compressed parallel circuit 271 is applied between the gate and source of the MOSFET 212, and the MOSFET 212 is turned on.

分圧回路222に印加される電圧をVdivin、並列回路271のインピーダンスをZ1、並列回路272のインピーダンスをZ2、および、並列回路271の両端の電圧、すなわち、MOSFET212のゲート−ソース間に印加される電圧Vgsの関係は、次の式(1)で表わされる。   The voltage applied to the voltage dividing circuit 222 is Vdivin, the impedance of the parallel circuit 271 is Z1, the impedance of the parallel circuit 272 is Z2, and the voltage across the parallel circuit 271, that is, the voltage applied between the gate and source of the MOSFET 212. The relationship of the voltage Vgs is expressed by the following equation (1).

Vgs=Vdivin×Z1÷(Z1+Z2) (ただし、Vdivin≦Vin) ・・・(1)   Vgs = Vdivin x Z1 ÷ (Z1 + Z2) (However, Vdivin ≤ Vin) (1)

式(1)に表わされるように、MOSFET212のゲート−ソース間に印加される電圧Vgsは、並列回路271のインピーダンスZ1と並列回路272のインピーダンスZ2の比率により、決定される。従って、入力電圧VinがMOSFET212のゲート−ソース間の定格電圧より大きくて、分圧回路222に印加される電圧Vdivinが定格電圧を超える場合でも、並列回路271のインピーダンスZ1と並列回路272のインピーダンスZ2の比率を調整することにより、MOSFET212のゲート−ソース間に印加される電圧Vgsを定格電圧内にすることができる。すなわち、入力電圧Vinの大きさに関わらず、定電圧回路215などにより電圧を変換せずに、入力電圧Vinをそのまま駆動回路217に供給して、駆動回路217を動作させ、MOSFET212をスイッチングさせることができる。   As expressed in Equation (1), the voltage Vgs applied between the gate and source of the MOSFET 212 is determined by the ratio of the impedance Z1 of the parallel circuit 271 and the impedance Z2 of the parallel circuit 272. Therefore, even when the input voltage Vin is larger than the rated voltage between the gate and the source of the MOSFET 212 and the voltage Vdivin applied to the voltage dividing circuit 222 exceeds the rated voltage, the impedance Z1 of the parallel circuit 271 and the impedance Z2 of the parallel circuit 272 By adjusting the ratio, the voltage Vgs applied between the gate and source of the MOSFET 212 can be within the rated voltage. That is, regardless of the magnitude of the input voltage Vin, the input voltage Vin is supplied to the drive circuit 217 as it is without converting the voltage by the constant voltage circuit 215 or the like, the drive circuit 217 is operated, and the MOSFET 212 is switched. Can do.

そして、図4の矢印301で示されるように、コンデンサ252から、トランジスタ257を介して、分圧回路222のコンデンサ281およびコンデンサ291に充電電流が流れ、コンデンサ281およびコンデンサ291がチャージされ、コンデンサ281の両端の電圧、すなわち、MOSFET212のゲート−ソース間の電圧Vgsは、ゲート−ソース間のスレッショルド電圧以上かつ定格電圧内の電圧に遷移する。このとき、ダイオード251により、コンデンサ252から流れる電流が、入力端子211側に流れ込まないように防止される。   Then, as indicated by an arrow 301 in FIG. 4, a charging current flows from the capacitor 252 to the capacitor 281 and the capacitor 291 of the voltage dividing circuit 222 through the transistor 257, the capacitor 281 and the capacitor 291 are charged, and the capacitor 281 , That is, the gate-source voltage Vgs of the MOSFET 212 transitions to a voltage not less than the gate-source threshold voltage and within the rated voltage. At this time, the diode 251 prevents the current flowing from the capacitor 252 from flowing into the input terminal 211 side.

これにより、DC/DCコンバータ201の定電圧回路215は、制御回路216のみに電力を供給すればよく、図2のDC/DCコンバータ101の制御回路16および駆動回路121の両方に電力を供給する定電圧回路15と比べて、その容量を小さくできるとともに、定電圧回路215の電圧変換による電力の損失が低減される。その結果、DC/DCコンバータ201は、DC/DCコンバータ101に比べて、電圧変換効率を向上させることができるとともに、小型化および低コスト化することができる。   Thus, the constant voltage circuit 215 of the DC / DC converter 201 needs to supply power only to the control circuit 216, and supplies power to both the control circuit 16 and the drive circuit 121 of the DC / DC converter 101 of FIG. Compared with the constant voltage circuit 15, the capacity can be reduced, and power loss due to voltage conversion of the constant voltage circuit 215 can be reduced. As a result, the DC / DC converter 201 can improve the voltage conversion efficiency as compared with the DC / DC converter 101, and can be reduced in size and cost.

次に、制御回路216から駆動回路217にLレベルの制御信号が入力された場合、上述したように、トランジスタ257がオフされ、トランジスタ258がオンされる。トランジスタ257がオフされ、トランジスタ258がオンされると、図5の矢印302で示されるように、分圧回路222のコンデンサ281が、抵抗259およびトランジスタ258を介して放電され、コンデンサ281の両端の電圧、すなわち、MOSFET212のゲート−ソース間の電圧Vgsはほぼ0Vとなり、MOSFET212がオフされる。   Next, when an L-level control signal is input from the control circuit 216 to the drive circuit 217, the transistor 257 is turned off and the transistor 258 is turned on as described above. When the transistor 257 is turned off and the transistor 258 is turned on, the capacitor 281 of the voltage dividing circuit 222 is discharged through the resistor 259 and the transistor 258 as shown by an arrow 302 in FIG. The voltage, that is, the voltage Vgs between the gate and the source of the MOSFET 212 becomes almost 0 V, and the MOSFET 212 is turned off.

また、図5の矢印303で示されるように、コンデンサ291が、ダイオード273、および平滑回路213を介して、放電される。さらに、ダイオード251を介して、コンデンサ252に入力電圧Vinとほぼ等しい電圧が印加され、図5の矢印304で示されるように、入力端子211から、ダイオード251、コンデンサ252、並列回路272、および平滑回路213に充電電流が流れ、再びコンデンサ252がチャージされる。   Further, as indicated by an arrow 303 in FIG. 5, the capacitor 291 is discharged via the diode 273 and the smoothing circuit 213. Further, a voltage substantially equal to the input voltage Vin is applied to the capacitor 252 via the diode 251, and as indicated by an arrow 304 in FIG. 5, the diode 251, the capacitor 252, the parallel circuit 272, and the smoothing are input from the input terminal 211. A charging current flows through the circuit 213, and the capacitor 252 is charged again.

これ以降、制御回路216から出力される制御信号の出力レベルが切り替わるたびに、上述した動作が繰り返され、MOSFET212がオンまたはオフにスイッチングされる。   Thereafter, each time the output level of the control signal output from the control circuit 216 is switched, the above-described operation is repeated, and the MOSFET 212 is switched on or off.

また、入力電圧Vinが、制御回路216の定格電圧内の場合、図6に示されるDC/DCコンバータ401のように、DC/DCコンバータ201から定電圧回路215を削除して、入力電圧Vinを制御回路216に直接入力するようにすることも可能である。これにより、DC/DCコンバータの電圧変換効率をさらに向上させることができるとともに、DC/DCコンバータをさらに小型化および低コスト化することができる。   When the input voltage Vin is within the rated voltage of the control circuit 216, the constant voltage circuit 215 is deleted from the DC / DC converter 201 as in the DC / DC converter 401 shown in FIG. It is also possible to input directly to the control circuit 216. As a result, the voltage conversion efficiency of the DC / DC converter can be further improved, and the DC / DC converter can be further reduced in size and cost.

以上のように、スイッチング素子をオフする場合、入力された直流電圧により第1のコンデンサをチャージし、スイッチング素子をオンする場合、チャージされた第1のコンデンサの電圧を分圧して、分圧された電圧をスイッチング素子に印加するようにした場合には、スイッチング素子を駆動することができる。また、電力の損失をより低減することができる。   As described above, when the switching element is turned off, the first capacitor is charged by the input DC voltage, and when the switching element is turned on, the voltage of the charged first capacitor is divided to be divided. When the applied voltage is applied to the switching element, the switching element can be driven. In addition, power loss can be further reduced.

また、入力された直流電圧をスイッチング素子によりスイッチングして出力し、スイッチング素子をオフする場合、入力された直流電圧によりコンデンサをチャージし、スイッチング素子をオンする場合、チャージされたコンデンサの電圧を分圧して、分圧された電圧をスイッチング素子に印加し、スイッチング素子によりスイッチングされた直流電圧を平滑化するようにした場合には、入力された直流電圧を、所定の直流電圧に変換することができる。また、電力の損失をより低減することができる。   In addition, when the input DC voltage is switched and output by the switching element and the switching element is turned off, the capacitor is charged by the input DC voltage, and when the switching element is turned on, the voltage of the charged capacitor is divided. When the divided voltage is applied to the switching element and the DC voltage switched by the switching element is smoothed, the input DC voltage may be converted into a predetermined DC voltage. it can. In addition, power loss can be further reduced.

従来のDC/DCコンバータの回路の基本構成を示す図である。It is a figure which shows the basic composition of the circuit of the conventional DC / DC converter. 従来のDC/DCコンバータの回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the circuit of the conventional DC / DC converter. 本発明を適用したDC/DCコンバータの回路の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the circuit of the DC / DC converter to which this invention is applied. 本発明を適用したDC/DCコンバータの動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of the DC / DC converter to which this invention is applied. 本発明を適用したDC/DCコンバータの動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of the DC / DC converter to which this invention is applied. 本発明を適用したDC/DCコンバータの回路の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the circuit of the DC / DC converter to which this invention is applied.

符号の説明Explanation of symbols

1 DC/DCコンバータ
12 スイッチング素子
15 定電圧回路
16 制御回路
21 駆動回路
101 DC/DCコンバータ
111 MOSFET
121 駆動回路
201 DC/DCコンバータ
212 MOSFET
213 平滑回路
215 定電圧回路
216 制御回路
217 駆動回路
221 プレ駆動回路
222 分圧回路
251 ダイオード
252 コンデンサ
254,256,257,258 トランジスタ
271,272 並列回路
281 コンデンサ
282 抵抗
291 コンデンサ
292 抵抗
401 DC/DCコンバータ
1 DC / DC converter 12 Switching element 15 Constant voltage circuit 16 Control circuit 21 Drive circuit 101 DC / DC converter 111 MOSFET
121 Drive circuit 201 DC / DC converter 212 MOSFET
213 Smoothing circuit 215 Constant voltage circuit 216 Control circuit 217 Drive circuit 221 Pre-drive circuit 222 Voltage divider circuit 251 Diode 252 Capacitor 254, 256, 257, 258 Transistor 271, 272 Parallel circuit 281 Capacitor 282 Resistor 291 Capacitor 292 Resistor 401 DC / DC converter

Claims (4)

入力された直流電圧をスイッチングして出力するスイッチング素子を駆動する駆動回路において、
前記スイッチング素子をオフする場合、入力された前記直流電圧によりチャージされる第1のコンデンサと、
前記スイッチング素子をオンする場合、チャージされた前記第1のコンデンサの電圧を分圧して、分圧された電圧を前記スイッチング素子に印加する分圧回路と
を含むことを特徴とする駆動回路。
In a drive circuit that drives a switching element that switches and outputs an input DC voltage,
When turning off the switching element, a first capacitor charged by the input DC voltage;
And a voltage dividing circuit that divides a voltage of the charged first capacitor and applies the divided voltage to the switching element when the switching element is turned on.
前記分圧回路は、第2のコンデンサと第1の抵抗とを並列に接続した第1の並列回路、および第3のコンデンサと第2の抵抗とを並列に接続した第2の並列回路を含み、
前記スイッチング素子をオンする場合、分圧された電圧である前記第1の並列回路の両端に印加された電圧が前記スイッチング素子に印加される
ことを特徴とする請求項1に記載の駆動回路。
The voltage dividing circuit includes a first parallel circuit in which a second capacitor and a first resistor are connected in parallel, and a second parallel circuit in which a third capacitor and a second resistor are connected in parallel. ,
2. The drive circuit according to claim 1, wherein when the switching element is turned on, a voltage applied to both ends of the first parallel circuit, which is a divided voltage, is applied to the switching element.
前記スイッチング素子は、nチャネルMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)により構成され、
前記第2のコンデンサは、前記nチャネルMOSFETの寄生容量により構成される
ことを特徴とする請求項2に記載の駆動回路。
The switching element is composed of an n-channel MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor),
The drive circuit according to claim 2, wherein the second capacitor is configured by a parasitic capacitance of the n-channel MOSFET.
入力された直流電圧をスイッチングして出力するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子をオフする場合、入力された前記直流電圧によりチャージされるコンデンサと、
前記スイッチング素子をオンする場合、チャージされた前記コンデンサの電圧を分圧して、分圧された電圧を前記スイッチング素子に印加する分圧回路と、
前記スイッチング素子によりスイッチングされた前記直流電圧を平滑化する平滑回路と
を含むことを特徴とするスイッチング電源装置。
A switching element that switches and outputs the input DC voltage;
When turning off the switching element, a capacitor charged by the input DC voltage;
A voltage dividing circuit that divides the charged voltage of the capacitor and applies the divided voltage to the switching element when turning on the switching element;
A switching power supply comprising: a smoothing circuit that smoothes the DC voltage switched by the switching element.
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