JP2549707B2 - スイッチドライバ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 ダイオードなどの半導体スイッチング素子をドライブ
してスイッチング制御するスイッチドライバに関し、 ドライブ電圧の正負の切換えを単一極性の制御信号で
行なうことを目的とし、 制御信号入力端子と半導体スイッチング素子の第１の
制御端子との間に接続された第１の抵抗と、該第１の抵
抗及び前記第１の制御端子の接続点と接地間に接続され
た第２の抵抗と、制御信号入力端子と前記半導体スイッ
チング素子の第２の制御端子間に接続された第３の抵抗
と、該第２の制御端子及び第３の抵抗の接続点と接地間
に接続されたツェナーダイオードとよりなり、前記入力
端子に入力される単一極性の制御信号により前記半導体
スイッチング素子の第１及び第２の制御端子間の電圧を
変化させて該半導体スイッチング素子をドライブするよ
う構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はスイッチドライバに係り、特にダイオードな
どの半導体スイッチング素子をドライブしてスイッチン
グ制御するスイッチドライバに関する。

半導体スイッチング素子としてダイオードは各種の回
路に用いられている。例えば、第５図（Ａ），（Ｂ）に
示すようなマイクロ波帯の移相器にも用いられている。
第５図（Ａ）はマイクロストリップ線路１をダイオード
２を介して直線状のマイクロストリップ線路３の一端に
接続する一方、ダイオード４を介してＵ字状のマイクロ
ストリップ線路５の一端に接続し、またマイクロストリ
ップ線路3,5の他端をダイオード6,7を介してマイクロス
トリップ線路８に共通接続する構成の移相器を示してお
り、これはローデッド型移相器と呼ばれている。

このローデッド型移相器ではマイクロストリップ線路
3,5の各長さを異ならせることにより、異なる遅延時間
を得、かつ、マイクロストリップ線路3,5に交互に入力
マイクロ波信号を供給すると共に、マイクロストリップ
線路3,5を伝搬したマイクロ波信号を交互にマイクロス
トリップ線路８へ供給する。

また、第５図（Ｂ）は上記マイクロストリップ線路３
及び５の代りに、ローパスフィルタ９及びハイパスフィ
ルタ10を用いたもので、ハイパスローパス型移相器と呼
ばれている。このハイパスローパス型移相器では、ハイ
パスフィルタ９及びローパスフィルタ10により互いに異
なる遅延時間を得る構成であり、これらに交互にマイク
ロ波信号を供給する点は前記ローデッド型移相器と同様
である。

上記の各移相器ではダイオード2,4,6及び７はスイッ
チング用に用いられており、ダイオード2,6がオンのと
きダイオード4,7はオフとされ、ダイオード2,6がオフの
ときダイオード4,7はオンとされる。

このような移相器その他に用いられるスイッチング用
ダイオードなどをスイッチング制御するために、スイッ
チドライバが必要とされる。

〔従来の技術〕

第６図（Ａ）は従来のスイッチドライバの一例の回路
図を示す。同図中、入力端子11は抵抗Ra,チョークコイ
ルLaを直列に介してダイオードD_Oのアノードとコンデン
サCaの共通接続点に接続されている。また、入力端子12
はチョークコイルLbを介してダイオードD_Oのカソードと
コンデンサCbの共通接続点に接続されている。入力端子
12には固定の基準電圧が入力され、入力端子11にはスイ
ッチング用制御信号が入力される。この制御信号は第６
図（Ｂ）に示す如きパルス波形をしており、基準電圧よ
り高レベルの期間はダイオードD_Oを順方向にバイアスし
てオンとし、他方、基準電圧より低レベルの期間はダイ
オードD_Oを逆方向にバイアスしてこれをオフとする。

ダイオードDoがオンの期間はコンデンサCaを介して入
力される入力信号がダイオードD_Oを通過し、更にコンデ
ンサCbを介して出力される。一方、ダイオードD_Oがオフ
の期間はコンデンサCaを介してダイオードD_Oに入力され
た入力信号はダイオードD_Oの通過を阻止される。

このように、この従来のスイッチドライバでは、制御
信号が基準信号と同一の極性で、常に正及び負のいずれ
か一方の極性（すなわち単一極性）であり、制御信号が
基準電圧より高レベルか低レベルかによりダイオードを
スイッチング制御している。

また、他の従来のスイッチドライバとして第７図
（Ａ）に示す如き構成のものが知られている。同図
（Ａ）中、第６図（Ａ）と同一構成部分には同一符号を
付し、その説明を省略する。この従来のスイッチドライ
バは、チョークコイルLbの一端が接地されており、基準
電圧が入力されず、また、制御信号入力端子13に第７図
（Ｂ）に示す如き正、負両極性の制御信号が入力される
点に特徴を有する。

すなわち、制御信号が正極性のときはダイオードD_Oが
オンとされ、負極性のときはダイオードD_Oがオフとされ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかるに第６図（Ａ）に示した従来のスイッチドライ
バは、ダイオードD_Oのスイッチングのために制御入力ラ
インと基準電圧入力ラインの２ラインが必要で、かつ、
基準電圧発生源が別途必要であった。

また、第７図（Ａ）に示した従来のスイッチドライバ
は、基準電圧源が不要であるが、その反面、ドライブ電
圧である制御信号として第７図（Ｂ）に示したように正
極性と負極性の両方が必要であるため、この制御信号を
生成する回路が若干複雑となり、またシステム電源が単
一極性の場合には制御信号を出力すること自体ができな
かった。

本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、ドライブ
電圧の正負の切換えを単一極の制御信号で行なうことが
できるスイッチドライバを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理回路図を示す。15は制御信号入
力端子、16及び17は半導体スイッチング素子の第１の制
御端子及び第２の制御端子である。R₁,R₂及びR₃は夫々
第1,第２及び第３の抵抗、D_Zはツェナーダイオードであ
る。

入力端子15は第１の抵抗R₁を介して第１の制御端子16
及び第２の抵抗R₂に夫々接続され、また第３の抵抗R₃を
介してツェナーダイオードD_Z及び第２の制御端子17に夫
々接続されている。

入力端子15には単一極性の制御信号が入力され、第１
及び第２の制御端子16,17間の電圧が変化され、これに
より半導体スイッチング制御素子をドライブする。

〔作用〕

入力端子15の制御信号の電圧値をV_C,ツェナーダイオ
ードD_Zのツェナー電圧をV_Z,制御端子16,17間の電圧をV_D
とし、また抵抗R₁〜R₃の抵抗値も同じくR₁〜R₃と記すも
のとすると、電圧V_Cとツェナー電圧V_Zとの大小関係に応
じて次式が成立する。

V_C＞V_Zの場合 V_D＝｛R₂/（R₁＋R₂）｝・V_C−V_Z （１） ここで、制御信号V_Cを抵抗分圧して得た制御端子16に
おける電圧V_Aは｛R₂/（R₁＋R₂）｝・V_Cとなり、これは
制御端子17における電圧V_B（すなわちツェナー電圧V_Z）
よりも大に選定されている。このため、このときの電圧
V_Dは正となる。

V_C＜V_Zの場合 この場合の制御端子17における電圧V_Bは、制御信号V_C
がツェナー電圧V_Zよりも小であるから、V_Cとなる。従っ
て、 V_D＝〔｛R₂/（R₁＋R₂）｝−１〕・V_C （２） となる。（２）式中、R₂/（R₁＋R₂）は１より小である
から、（２）式のV_Dは負となる。

ここで、一例としてR₁＝R₂＝R₃＝500Ω,V_Z＝6Vとする
と、電圧V_A,V_B及びV_Cは第２図（Ａ）に示す如くにな
る。従って、電圧V_D（＝V_A−V_B）は第２図（Ｂ）に示す
如く、V_A＜V_Bのときに負となり、V_A＝V_B＝6V（このとき
V_C＝12V）以上の電圧で正となる。

このように、制御信号の値V_Cは単一極性（ここでは正
極性）であるにも拘らず、その値V_Cを変化させることに
より、半導体スイッチング素子の第１及び第２の制御端
子16,17間の電圧V_Dを正と負の両極性で変化させること
ができる。

従って、半導体スイッチング素子として第１図に18で
示す如くダイオードを使用した場合は、その順方向電流
Idは第２図（Ｃ）に示す如く、電圧V_Dが正のときに流
れ、負のときには流れないから、ダイオード18をスイッ
チング制御できる。

なお、順方向電流Idは抵抗R₁によって定まり、V_Cが6V
のときダイオード18に3Vの逆電圧が印加され、V_Cが18の
とき6mAの順方向電流が流れる。

〔実施例〕

第３図は本発明の第１実施例の回路図を示す。同図
中、第１図と同一構成部分には同一符号を付し、その説
明を省略する。第３図において、20は本発明のスイッチ
ドライバ、21はダイオードスイッチ回路である。ダイオ
ードスイッチ回路21はコンデンサC₁,C₂,チョークコイル
L₁,L₂及びダイオードD₁よりなる。

前記したように、制御信号の値V_Cにより、端子16,17
間の電圧が正又は負に制御される。ここで端子16,17間
の電圧が正のときはダイオードD₁が順方向にバイアスさ
れるため、オンとなるようにドライブされる。一方、端
子16,17間の電圧が負のときはダイオードD₁が逆方向に
バイアスされるので、オフとなる。

第４図は本発明の第２実施例の回路図を示す。同図
中、第１図及び第３図と同一構成部分には同一符号を付
し、その説明を省略する。第４図において、22は電界効
果トランジスタ（FET）スイッチ回路で、半導体スイッ
チング素子であるFETQ₁と、そのドレイン、ソースに各
々接続されたコンデンサC₃,C₄と、Q₁のゲート，ソース
と端子16,17との間に接続されたコイルL₃,L₄とよりな
る。Q₁がＮチャンネルFETであるものとすると、制御信
号V_Cにより前記電圧V_Dを正に変化させてFETスイッチ回
路22をドライブしたときは、Q₁がオンとなる。また、前
記電圧V_Dを負に変化させてFETスイッチ回路22をドライ
ブしたときはQ₁がオフとなる。

前記したように、電圧V_Dを正及び負のどちらの極性に
するときも、上記制御信号の値V_Cは例えば常に正極性
で、そのレベルが異なるだけである。従って、単一極の
制御信号V_CによりFETQ₁をスイッチング制御することが
できる。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明によれば、単一極性の制御信号に
より半導体スイッチング素子の第１及び第２の制御端子
に印加されるドライブ電圧を正負に切換えることがで
き、よって単一極性の電源しか有さないシステムにも適
用することができ、また基準電圧源を設ける必要がな
く、基準電圧源が必要な従来の回路に比べ安価に構成す
ることができる等の特長を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理回路図、 第２図は第１図の各部の電圧、電流特性図、 第３図は本発明の第１実施例の回路図、 第４図は本発明の第２実施例の回路図、 第５図は移相器の各例を示す図、 第６図及び第７図は夫々従来の各例の回路図と波形図を
示す図である。 図において、 15は制御信号入力端子、 16は第１の制御端子、 17は第２の制御端子、 18,D₁はダイオード、 R₁は第１の抵抗、 R₂は第２の抵抗、 R₃は第３の抵抗、 D_Zはツェーナーダイオード、 Q₁は電界効果トランジスタ（FET） を示す。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】制御信号入力端子（15）と半導体スイッチ
   ング素子の第１の制御端子（16）との間に接続された第
   １の抵抗（R₁）と、 該第１の抵抗（R₁）及び前記第１の制御端子（16）の接
   続点と接地間に接続された第２の抵抗（R₂）と、 制御信号入力端子（15）と前記半導体スイッチング素子
   の第２の制御端子（17）間に接続された第３の抵抗
   （R₃）と、 該第２の制御端子（17）及び第３の抵抗（R₃）の接続点
   と接地間に接続されたツェナーダイオード（D_Z）とより
   なり、 前記入力端子（15）に入力される単一極性の制御信号に
   より前記半導体スイッチング素子の第１及び第２の制御
   端子（16,17）間の電圧を変化させて該半導体スイッチ
   ング素子をドライブすることを特徴とするスイッチドラ
   イバ。