JP2011188540A - スイッチング素子の駆動回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】SJ−MOSFETであるNチャネルMOSFET3H,3LによりHブリッジ回路1を構成する場合に、駆動回路21を、NチャネルMOSFET3のソースとゲートとの間に磁気結合構造22を設け、NチャネルMOSFET3Hがターンオンした際に、オフ状態に維持されるNチャネルMOSFET3Lの寄生ダイオード5Lに短絡電流が瞬間的に流れると、NチャネルMOSFET3Lのソースに発生する電圧変動に基づいてゲートに誘導される電圧変動を打ち消すため、磁気結合構造22Lを、PNPトランジスタ8LのコレクタとNチャネルMOSFET3のゲートとの間を接続する駆動側配線24Lを、NチャネルMOSFET3Lのソース配線23Lに対して同相で磁気結合させて構成する。
【選択図】図1
Description
そして、磁気結合構造における逆相結合の部分により、ターンオンしたスイッチング素子の制御端子には、前記スイッチング素子の低電位側出力端子に発生する電圧変動の逆相電圧が重畳される。これにより、他方のスイッチング素子のフリーホイールダイオードに流れようとする貫通電流を減少させることができるので、上記ダイオードに流れる電流の振動を抑制してダイオード損失を低減できる。
以下、第1実施例について図1ないし図4を参照して説明する。尚、図10と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。図1において、本実施例の駆動回路21L(ローサイドのみ示す)では、PNPトランジスタ(ハイレベル出力用トランジスタ)7L,NPNトランジスタ(ローレベル出力用トランジスタ)8Lのコレクタ(出力端子)に夫々接続されている抵抗素子10L,11L並びにNPNトランジスタ8Lのエミッタと、NチャネルMOSFET(電圧駆動型スイッチング素子)3Lとの接続状態が異なっている。すなわち、これらの間には、等価回路的にトランスと同様のシンボルで示すトランス部(磁気結合構造)22Lが介在している。
以上において、ソース配線23Lの左上角部に、NチャネルMOSFET3Lのソース(S)に繋がるボンディングワイヤ26が接続されており、駆動側配線24Lの左上角部に、NチャネルMOSFET3Lのゲート(G;制御端子)に繋がるボンディングワイヤ27が接続されている。そして、駆動側配線24Lと、その左隣のソース配線23Lとが近接して対向する部分(図中に破線で示す)がトランス部22Lを構成している。
図5は第2実施例であり、第1実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。第2実施例では、駆動回路21L自体の構成は第1実施例と同様であるが、磁気結合構造22Lの具体構成が相違している。図2相当図である図5において、第2実施例では、NチャネルMOSFET3Lのモールドパッケージ自体は通常の通りに構成されている。すなわち、ドレインに繋がるリード29が中央に位置し、その両隣りには、ボンディングワイヤ30,31により夫々ゲート,ソースに接続されるリード32,33が配置されている。
図6ないし図9は第3実施例を示すものであり、第1実施例と異なる部分について説明する。第3実施例の駆動回路41Lは、トランス部42L(磁気結合構造)の二次側の構成がトランス部22Lと相違している。すなわち、図6に示すように、駆動側配線24LがNチャネルMOSFET3Lのゲートに接続されている一端側は、抵抗素子10Lには接続されておらず、抵抗素子10LとNチャネルMOSFET3Lのゲートとを接続する駆動側配線43Lが二次側に追加されている。そして、ソース配線23Lに対して、駆動側配線43Lは逆相で磁気結合している。
電圧駆動型スイッチング素子は、SJ−MOSFETに限ることなく、その他のMOFFETやIGBTなどでも良い。また、フリーホイールダイオードを外付けしたスイッチング素子に適用しても良い。
例えば、トランス部22を構成している配線上に、絶縁膜を介してフェライトビーズ等を配置することで、磁気的結合を強めるようにしても良い。
また、多層配線基板を採用する場合、配線23,24を上層,下層で重なるように配置して結合を強めても良い。
Hブリッジ回路だけでなく、ハーフブリッジ回路や三相ブリッジ回路に適用しても良い。
誘導性負荷は、その他ランプなどでも良い。
Claims (6)
- 誘導負荷を駆動するブリッジ回路を構成するもので、出力端子間に外付け素子又は寄生ダイオードからなるフリーホイールダイオードが接続されている電圧駆動型スイッチング素子を駆動対象とする駆動回路において、
前記ブリッジ回路を構成する上アーム側,下アーム側何れか一方のスイッチング素子の前記フリーホイールダイオードに短絡電流が瞬間的に流れた場合、前記スイッチング素子の低電位側出力端子に発生する電圧変動に基づいて前記スイッチング素子の制御端子に誘導される電圧変動を打ち消すように、前記低電位側出力端子と前記制御端子との間に磁気結合構造を設けたことを特徴とするスイッチング素子の駆動回路。 - 前記スイッチング素子の制御端子の電位を、ハイレベル出力用トランジスタと、ローレベル出力用トランジスタとで制御すると共に、低電位基準点を前記スイッチング素子の低電位側出力端子に接続するように構成され、
前記磁気結合構造は、
前記ハイレベル出力用トランジスタの出力端子と前記ローレベル出力用トランジスタの出力端子とが前記制御端子に共通に接続され、
前記ローレベル出力用トランジスタの出力端子と前記スイッチング素子の制御端子とを接続する配線を、前記スイッチング素子の低電位側出力端子の配線に対して同相で結合させてなることを特徴とする請求項1記載のスイッチング素子の駆動回路。 - 前記スイッチング素子の制御端子の電位を、ハイレベル出力用トランジスタと、ローレベル出力用トランジスタとで制御すると共に、低電位基準点(駆動回路側のグランド)を前記スイッチング素子の低電位側出力端子に接続するように構成され、
前記磁気結合構造は、
前記ハイレベル出力用トランジスタの出力端子と前記制御端子とを接続する配線を、前記スイッチング素子の低電位側出力端子の配線に対して逆相で結合させ、
前記ローレベル出力用トランジスタの出力端子と前記制御端子とを接続する配線を、前記低電位側出力端子の配線に対して同相で結合させてなることを特徴とする請求項1記載のスイッチング素子の駆動回路。 - 前記磁気結合構造は、
前記ハイレベル出力用トランジスタの出力端子を前記制御端子に直結接続し、
前記ローレベル出力用トランジスタの出力端子を前記制御端子に接続する配線と、前記スイッチング素子の低電位側出力端子を前記誘導負荷又は負荷駆動用電源の負側端子に接続する配線とを、ツイストペア接続したことを特徴とする請求項2記載のスイッチング素子の駆動回路。 - 前記磁気結合構造を、前記スイッチング素子のモールドパッケージを構成する、前記低電位側出力端子のリード配線の一部と、前記制御端子のリード配線の一部とを平行に引き回すことで構成することを特徴とする請求項1ないし3の何れかに記載のスイッチング素子の駆動回路。
- 前記スイッチング素子は、SJ(Super Junction)−MOSFETであることを特徴とする請求項1ないし5の何れかに記載のスイッチング素子の駆動回路。
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