JP2547544B2 - 半導体電力回路 - Google Patents
半導体電力回路Info
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- JP2547544B2 JP2547544B2 JP61128285A JP12828586A JP2547544B2 JP 2547544 B2 JP2547544 B2 JP 2547544B2 JP 61128285 A JP61128285 A JP 61128285A JP 12828586 A JP12828586 A JP 12828586A JP 2547544 B2 JP2547544 B2 JP 2547544B2
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- circuit
- mos
- capacitor
- power
- power element
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
- H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
- H03K17/687—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、MOSパワー素子と、このMOSパワー素子用の
駆動回路とを含む半導体電力回路に関する。
駆動回路とを含む半導体電力回路に関する。
所謂”インテリジェント”電力回路とは、パワー素子
について普通にスイッチングしたり、また、一般に簡単
な論理機能、過負荷保護及び補助的機能を行うために使
用できる１つ又はそれ以上の駆動回路（パイロット回
路）を含むものである。かかる型式の装置において、そ
の駆動回路は、通常、別の電源を必要とするため、駆動
回路用の外部電源を用意しなければならないという問題
がある。
について普通にスイッチングしたり、また、一般に簡単
な論理機能、過負荷保護及び補助的機能を行うために使
用できる１つ又はそれ以上の駆動回路（パイロット回
路）を含むものである。かかる型式の装置において、そ
の駆動回路は、通常、別の電源を必要とするため、駆動
回路用の外部電源を用意しなければならないという問題
がある。
本発明の目的は、パワー素子を駆動するための駆動回
路用に外部の電圧供給源を必要とすることなく、電力回
路の内部で発生させた供給電圧を使用する駆動回路を備
えた”インテリジェント”半導体電力回路を提供するこ
とである。
路用に外部の電圧供給源を必要とすることなく、電力回
路の内部で発生させた供給電圧を使用する駆動回路を備
えた”インテリジェント”半導体電力回路を提供するこ
とである。
本発明によると、前述の目的は、ゲートとソースとド
レインを有するMOSパワー素子１を含み、前記ソースと
ドレインが出力電圧を供給する第１の電力回路端子２と
第２の電力回路端子３の間に接続された半導体電力回路
であって、前記MOSパワー素子１のゲートに接続されたC
MOS駆動回路６と、前記MOSパワー素子１を導通状態と非
導通状態の間で切り替える前記CMOS駆動回路６を制御す
る論理制御回路９と、前記CMOS駆動回路６に給電するコ
ンデンサ11と、前記MOSパワー素子１が非導通状態にあ
る時に前記出力電圧が所定の値を越える場合に前記コン
デンサ11を充電するコンデンサ充電回路12とを備えてい
ることを特徴とする半導体電力回路によって達成され
る。
レインを有するMOSパワー素子１を含み、前記ソースと
ドレインが出力電圧を供給する第１の電力回路端子２と
第２の電力回路端子３の間に接続された半導体電力回路
であって、前記MOSパワー素子１のゲートに接続されたC
MOS駆動回路６と、前記MOSパワー素子１を導通状態と非
導通状態の間で切り替える前記CMOS駆動回路６を制御す
る論理制御回路９と、前記CMOS駆動回路６に給電するコ
ンデンサ11と、前記MOSパワー素子１が非導通状態にあ
る時に前記出力電圧が所定の値を越える場合に前記コン
デンサ11を充電するコンデンサ充電回路12とを備えてい
ることを特徴とする半導体電力回路によって達成され
る。
換言すると、本発明による装置は、MOSパワー素子の
停止時間中（非導通時間中）にその半導体電力回路によ
って、繰り返し充電されるコンデンサを使用して、外部
電源を必要とせずに、前記MOSパワー素子を駆動するた
めの駆動回路を作動状態に維持する。これは、MOSパワ
ー素子を、次のようなCMOS駆動回路に組合せることによ
り可能となる。
停止時間中（非導通時間中）にその半導体電力回路によ
って、繰り返し充電されるコンデンサを使用して、外部
電源を必要とせずに、前記MOSパワー素子を駆動するた
めの駆動回路を作動状態に維持する。これは、MOSパワ
ー素子を、次のようなCMOS駆動回路に組合せることによ
り可能となる。
このCMOS駆動回路は、MOSパワー素子の導通状態また
は非導通状態（停止状態）を、直接の電流の通過または
停止によって作るのではなく、導通または非導通の状態
の開始時に、MOSパワー素子のゲートに電荷を付荷また
は除荷することによって作り出す。つまり、電流を流す
ことなく、MOSパワー素子のゲート上に電荷を保持する
だけで、MOSパワー素子の導通状態を十分維持できる。
従って、電流消費が非常に小さくなるので、その駆動回
路への給電用にコンデンサを採用することが可能とな
る。
は非導通状態（停止状態）を、直接の電流の通過または
停止によって作るのではなく、導通または非導通の状態
の開始時に、MOSパワー素子のゲートに電荷を付荷また
は除荷することによって作り出す。つまり、電流を流す
ことなく、MOSパワー素子のゲート上に電荷を保持する
だけで、MOSパワー素子の導通状態を十分維持できる。
従って、電流消費が非常に小さくなるので、その駆動回
路への給電用にコンデンサを採用することが可能とな
る。
時には、その半導体電力回路がコンデンサ放電回路の
時定数よりも長い時間にわたって導通状態に置かれるこ
とがあり、かかる場合、その取り出される電圧はコンデ
ンサを再充電している間は不十分となる。この欠点を回
避するために、動作を大きく変えないで、電流の一部ま
たは全部をコンデンサに流して、コンデンサの両端の電
圧を既定の値に戻すために、非常に短い時間の間、半導
体電力回路を停止する論理制御回路が装置内に設けられ
るのが好ましい。
時定数よりも長い時間にわたって導通状態に置かれるこ
とがあり、かかる場合、その取り出される電圧はコンデ
ンサを再充電している間は不十分となる。この欠点を回
避するために、動作を大きく変えないで、電流の一部ま
たは全部をコンデンサに流して、コンデンサの両端の電
圧を既定の値に戻すために、非常に短い時間の間、半導
体電力回路を停止する論理制御回路が装置内に設けられ
るのが好ましい。
本発明による装置は、この場合には唯一の外部素子と
なるコンデンサを除いて、単一のモノリシック・チップ
内に構成されるのが好ましい。
なるコンデンサを除いて、単一のモノリシック・チップ
内に構成されるのが好ましい。
本発明による上記及びその他の特徴は、その概念図を
示している添付図面に例として示されているその好まし
い実施例についての以下の詳細な記載から一層明瞭とな
ろう。
示している添付図面に例として示されているその好まし
い実施例についての以下の詳細な記載から一層明瞭とな
ろう。
本装置である半導体電力回路は、図１に示すように、
負荷４に電圧を供給する外部正電圧電源に接続されてお
り、その外部正電圧電源の電圧VSが負荷４の図示する点
に加わっている。この負荷４が、例えばエンジン点火用
の誘導コイルであるような誘導形の負荷の場合には、負
荷を流れる電流のオンオフに従って生じる逆起電力によ
り、プラスの電子回路端子３の電位が負電位に変化する
場合が生じる。
負荷４に電圧を供給する外部正電圧電源に接続されてお
り、その外部正電圧電源の電圧VSが負荷４の図示する点
に加わっている。この負荷４が、例えばエンジン点火用
の誘導コイルであるような誘導形の負荷の場合には、負
荷を流れる電流のオンオフに従って生じる逆起電力によ
り、プラスの電子回路端子３の電位が負電位に変化する
場合が生じる。
MOSパワー素子１が共通のマイナスの電子回路端子２
と負荷４に接続可能なプラスの電子回路端子３との間に
挿入されている。このMOSパワー素子１には、それと並
列に、正確にはそのドレイン電極とソース電極との間に
ダイオード５が接続されており、このダイオード５は、
プラスの電子回路端子３に負電位が印加された場合にMO
Sパワー素子１をバイパスして電流が流れるように機能
する。MOSパワー素子１は100V〜1000V間の電圧と、10kV
Aまでの電力とを制御できる型式のものであることが好
ましい。
と負荷４に接続可能なプラスの電子回路端子３との間に
挿入されている。このMOSパワー素子１には、それと並
列に、正確にはそのドレイン電極とソース電極との間に
ダイオード５が接続されており、このダイオード５は、
プラスの電子回路端子３に負電位が印加された場合にMO
Sパワー素子１をバイパスして電流が流れるように機能
する。MOSパワー素子１は100V〜1000V間の電圧と、10kV
Aまでの電力とを制御できる型式のものであることが好
ましい。
MOSパワー素子１のゲートは、P-MOS素子７とN-MOS素
子８とからなり、モノリシック・チップ15の３ピン端子
である入力端子10を持つCMOS型の論理制御回路９の制御
を受けるCMOS駆動回路６によって制御される。CMOS駆動
回路６は、導通から停止（非導通）又はその逆の停止
（非導通）から導通へと、MOSパワー素子１の切り替え
を制御する。
子８とからなり、モノリシック・チップ15の３ピン端子
である入力端子10を持つCMOS型の論理制御回路９の制御
を受けるCMOS駆動回路６によって制御される。CMOS駆動
回路６は、導通から停止（非導通）又はその逆の停止
（非導通）から導通へと、MOSパワー素子１の切り替え
を制御する。
このCMOS型の論理制御回路９はMOSパワー素子１を導
通状態と非導通状態に切り替えるためのもので、一般に
良く知られた回路である。なお、ピン端子10は、論理制
御回路９のために設けられたモノリシック・チップ15の
３つのピン端子を示している。
通状態と非導通状態に切り替えるためのもので、一般に
良く知られた回路である。なお、ピン端子10は、論理制
御回路９のために設けられたモノリシック・チップ15の
３つのピン端子を示している。
CMOS駆動回路６への給電は、MOSパワー素子１の停止
（非導通）時間中に、MOSパワー素子１が属する半導体
電力回路から取り出された充電電圧Ｖが印加されるコン
デンサ11によって行われる。
（非導通）時間中に、MOSパワー素子１が属する半導体
電力回路から取り出された充電電圧Ｖが印加されるコン
デンサ11によって行われる。
前記充電電圧Ｖは、MOS素子13と抵抗器14とからなる
コンデンサ充電回路12によって供給される。また、この
コンデンサ充電回路12は、このコンデンサ充電回路12を
制御している論理制御回路９にも給電している。
コンデンサ充電回路12によって供給される。また、この
コンデンサ充電回路12は、このコンデンサ充電回路12を
制御している論理制御回路９にも給電している。
コンデンサ11を除外して、上に記述した回路素子はす
べて単一のモノリシック・チップ15に含まれる。
べて単一のモノリシック・チップ15に含まれる。
動作において、CMOS駆動回路６は各サイクルのスター
トを指示し、そして前記MOSパワー素子１を導通状態に
するのに十分な電荷をMOSパワー素子１のゲート上に保
持する。この状態においては、その消費電流は、非常に
小さく、また、CMOS回路の性質として良く知られている
ように、その回路の切換周波数に比例している。
トを指示し、そして前記MOSパワー素子１を導通状態に
するのに十分な電荷をMOSパワー素子１のゲート上に保
持する。この状態においては、その消費電流は、非常に
小さく、また、CMOS回路の性質として良く知られている
ように、その回路の切換周波数に比例している。
本実施例において、CMOS駆動回路６は、コンデンサ11
及びコンデンサ充電回路12と共に使用されている。この
コンデンサ充電回路12は、論理制御回路９によってMOS
パワー素子１が非導通状態に切り替えられた時に、MOS
パワー素子１のプラスの電子回路端子３の電圧を受け
て、供給コンデンサ11を充電する。そのため、論理制御
回路９によってMOSパワー素子１が導通状態に戻った時
に、CMOS駆動回路６がコンデンサ11から電圧供給を受け
ることができる。
及びコンデンサ充電回路12と共に使用されている。この
コンデンサ充電回路12は、論理制御回路９によってMOS
パワー素子１が非導通状態に切り替えられた時に、MOS
パワー素子１のプラスの電子回路端子３の電圧を受け
て、供給コンデンサ11を充電する。そのため、論理制御
回路９によってMOSパワー素子１が導通状態に戻った時
に、CMOS駆動回路６がコンデンサ11から電圧供給を受け
ることができる。
そして、MOSパワー素子１が導通状態にある時には、M
OS素子13はオフ（非導通）状態で、これ以前に充電され
たコンデンサ11が、MOSパワー素子１を導通状態に維持
するのに十分な電圧をCMOS駆動回路６に供給する。
OS素子13はオフ（非導通）状態で、これ以前に充電され
たコンデンサ11が、MOSパワー素子１を導通状態に維持
するのに十分な電圧をCMOS駆動回路６に供給する。
論理制御回路９がCMOS駆動回路６を制御して、MOSパ
ワー素子１を非導通状態に切り替える時は、プラスの電
子回路端子３の電圧の上昇によって、MOS素子13がオン
（導通）状態になり、プラスの電子回路端子３の電圧を
コンデンサ11を充電するための回路結節点に電圧Ｖを伝
達する。
ワー素子１を非導通状態に切り替える時は、プラスの電
子回路端子３の電圧の上昇によって、MOS素子13がオン
（導通）状態になり、プラスの電子回路端子３の電圧を
コンデンサ11を充電するための回路結節点に電圧Ｖを伝
達する。
論理制御回路９がCMOS駆動回路６を制御して、MOSパ
ワー素子１を導通状態に戻すや否や、MOS素子13はオフ
状態になり、そして、CMOS駆動回路６がMOSパワー素子
１のゲートに給電して、導通状態を保つのに十分な電圧
を維持するために、P-MOS素子７とN-MOS素子８を通じて
コンデンサ11はゆっくり放電する。
ワー素子１を導通状態に戻すや否や、MOS素子13はオフ
状態になり、そして、CMOS駆動回路６がMOSパワー素子
１のゲートに給電して、導通状態を保つのに十分な電圧
を維持するために、P-MOS素子７とN-MOS素子８を通じて
コンデンサ11はゆっくり放電する。
論理制御回路９は通常は一定時間で、MOSパワー素子
１の切り替えを行っているが、もしも、MOSパワー素子
１の導通時間が、コンデンサ11の放電時間よりも長い時
は、論理制御回路９は、コンデンサ11の再充電のため
に、前記導通時間を短縮する。
１の切り替えを行っているが、もしも、MOSパワー素子
１の導通時間が、コンデンサ11の放電時間よりも長い時
は、論理制御回路９は、コンデンサ11の再充電のため
に、前記導通時間を短縮する。
つまり、MOSパワー素子１が、コンデンサ11の放電時
間よりも長い時間、導通状態を維持するならば、論理制
御回路９はMOSパワー素子１を非導通状態に切り替え
て、コンデンサ11の両端の電圧が要求値に戻るまで、コ
ンデンサ11へ電圧を供給するように制御する。
間よりも長い時間、導通状態を維持するならば、論理制
御回路９はMOSパワー素子１を非導通状態に切り替え
て、コンデンサ11の両端の電圧が要求値に戻るまで、コ
ンデンサ11へ電圧を供給するように制御する。
添付図面は、本発明によって構成されたモノリシック集
積回路を持つインテリジェント電力装置の１実施例を示
す概念図である。 １……MOSパワー素子、２……電子回路端子（マイナ
ス）、３……電子回路端子（プラス）、４……負荷、５
……ダイオード、６……CMOS駆動回路、７……P-MOS素
子、８……N-MOS素子、９……論理制御回路、10……ピ
ン端子、11……コンデンサ、12……コンデンサ充電回
路、13……MOS素子、14……抵抗器、15……モノリシッ
ク・チップ
積回路を持つインテリジェント電力装置の１実施例を示
す概念図である。 １……MOSパワー素子、２……電子回路端子（マイナ
ス）、３……電子回路端子（プラス）、４……負荷、５
……ダイオード、６……CMOS駆動回路、７……P-MOS素
子、８……N-MOS素子、９……論理制御回路、10……ピ
ン端子、11……コンデンサ、12……コンデンサ充電回
路、13……MOS素子、14……抵抗器、15……モノリシッ
ク・チップ
Claims (3)
- 【請求項１】ゲートとソースとドレインを有するMOSパ
ワー素子（１）含み、前記ソースとドレインが出力電圧
を供給する第１の電力回路端子（２）と第２の電力回路
端子（３）の間に接続された半導体電力回路であって、
前記MOSパワー素子（１）のゲートに接続されたCMOS駆
動回路（６）と、前記MOSパワー素子（１）を導通状態
と非導通状態の間で切り替える前記CMOS駆動回路（６）
を制御する論理制御回路（９）と、前記CMOS駆動回路
（６）に給電するコンデンサ（11）と、前記MOSパワー
素子（１）が非導通状態にある時に前記出力電圧が所定
の値を越える場合に前記コンデンサ（11）を充電するコ
ンデンサ充電回路（12）とを備えていることを特徴とす
る半導体電力回路。 - 【請求項２】前記論理制御回路（９）が、前記MOSパワ
ー素子（１）の導通時間が前記コンデンサ（11）の放電
時間を越える場合に、前記MOSパワー素子（１）の導通
状態の停止を指令し、さらに、前記コンデンサ（11）へ
の充電電流の転送を指令する制御回路であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項に記載の半導体電力回路。 - 【請求項３】前記コンデンサ（11）を除く装置全体は単
一のモノリシック・チップ（15）に含まれていることを
特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の半導体電力回
路。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT21087A/85 | 1985-06-10 | ||
| IT8521087A IT1215279B (it) | 1985-06-10 | 1985-06-10 | Dispositivo elettrico di potenza intelligente a circuito integrato monolitico. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61285025A JPS61285025A (ja) | 1986-12-15 |
| JP2547544B2 true JP2547544B2 (ja) | 1996-10-23 |
Family
ID=11176531
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61128285A Expired - Fee Related JP2547544B2 (ja) | 1985-06-10 | 1986-06-04 | 半導体電力回路 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4720641A (ja) |
| JP (1) | JP2547544B2 (ja) |
| DE (1) | DE3618749C2 (ja) |
| FR (1) | FR2583236B1 (ja) |
| GB (1) | GB2176359B (ja) |
| IT (1) | IT1215279B (ja) |
| NL (1) | NL8601491A (ja) |
Families Citing this family (26)
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Non-Patent Citations (1)
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| 宇都宮敏男編「半導体回路マニュアル」（昭５０．１１．２０）オーム社発行Ｐ．２８〜Ｐ．３５ |
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