JP2876172B2 - Switch circuit - Google Patents

Switch circuit

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JP2876172B2
JP2876172B2 JP3210349A JP21034991A JP2876172B2 JP 2876172 B2 JP2876172 B2 JP 2876172B2 JP 3210349 A JP3210349 A JP 3210349A JP 21034991 A JP21034991 A JP 21034991A JP 2876172 B2 JP2876172 B2 JP 2876172B2
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resistor
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main fet
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邦夫 岩城
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はスイッチ回路、特に負荷
が大幅に変化する回路のためのスイッチ回路に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switch circuit, and more particularly to a switch circuit for a circuit whose load varies greatly.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、スイッチ回路は、一般に入力信号
が与えられる一定の時間の間のみ導通せしめられるよう
に構成されており、例えば図5に示すようにパルス幅変
調回路に使用されている。即ちパルス幅変調回路1は、
電源2が接続されるべき入力端子2a,2bと、負荷3
が接続されるべき出力端子3a,3bと、該出力端子3
a,3bの間に接続されたコンデンサ4と、一端がスイ
ッチ回路5を介して+側の入力端子2aに接続され且つ
他側が+側の出力端子3aに接続されたコイル6と、こ
のコイル6の一端と−側の出力端子3bに接続されたダ
イオード7とから構成されており、この−側の出力端子
3bが、−側の入力端子2bと接続されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a switch circuit is generally constructed so as to be made conductive only during a certain period of time when an input signal is applied, and is used for a pulse width modulation circuit as shown in FIG. 5, for example. That is, the pulse width modulation circuit 1
Input terminals 2a and 2b to which a power source 2 is to be connected, and a load 3
Are connected to the output terminals 3a and 3b,
a and 3b, a coil 6 having one end connected to the + input terminal 2a via the switch circuit 5 and the other end connected to the + output terminal 3a, And a diode 7 connected to the negative output terminal 3b, and the negative output terminal 3b is connected to the negative input terminal 2b.

【0003】このように構成されたパルス幅変調回路1
によれば、電源2からの電圧が、スイッチ回路5及びコ
イル6を介して、出力電圧Voで負荷3に印加されるこ
ととなり、該スイッチ回路5が一定時間の間オンされる
ことにより、この負荷3には矢印で示すように、負荷電
流Idsが流れることになる。
The pulse width modulation circuit 1 constructed as described above
According to the above, the voltage from the power supply 2 is applied to the load 3 at the output voltage Vo via the switch circuit 5 and the coil 6, and the switch circuit 5 is turned on for a certain period of time. The load current Ids flows through the load 3 as indicated by the arrow.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この場
合、出力電圧Voと負荷電流Idsとの関係は、図6に
実線で示すように、負荷電流Idsが小さくなると、急
激に出力電圧Voが高くなるようになっており、無負荷
時と負荷時の出力電圧Voの差がリニア(点線図示)に
ならないことから、出力電圧Voを監視することにより
適宜の制御を行なうことが困難であるという問題があっ
た。
However, in this case, the relationship between the output voltage Vo and the load current Ids, as indicated by the solid line in FIG. 6, shows that the output voltage Vo sharply increases as the load current Ids decreases. Since the difference between the output voltage Vo at the time of no load and the output voltage Vo at the time of load does not become linear (shown by a dotted line), it is difficult to perform appropriate control by monitoring the output voltage Vo. there were.

【0005】本発明は以上の点に鑑み、負荷電流が少な
い場合にはオン時間が長くなり、負荷電流が増大するに
つれてオン時間が短くなるようにした、スイッチ回路を
提供することを目的としている。
In view of the above, it is an object of the present invention to provide a switch circuit in which the on-time becomes longer when the load current is small, and becomes shorter as the load current increases. .

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のスイッチ回路は、オンオフ制御すべきスイ
ッチ端子の間に直列に接続された主FET及び電流検出
用の抵抗と、この主FETのゲート,ソースにそれぞれ
ドレーン及びゲートが接続され且つソースが該抵抗の主
FETと反対側の端部に第一のスイッチング素子を介し
て接続された放電用の副FETと、この副FETに並列
に接続された放電用抵抗と、上記主FETのゲートに対
して第二のスイッチング素子を介して接続される駆動電
源と、上記第一のスイッチング素子及び第二のスイッチ
ング素子に外部信号をトリガー入力して、この第一のス
イッチング素子をオフにし且つ第二のスイッチング素子
をオンせしめる入力端子とから構成した。
In order to achieve the above object, a switch circuit according to the present invention comprises a main FET and a current detection resistor connected in series between switch terminals to be turned on and off, The drain and the gate are connected to the gate and the source of the resistor, respectively, and the source is connected to the other end of the resistor opposite to the main FET via the first switching element. , A driving power supply connected to the gate of the main FET via a second switching element, and an external signal triggered input to the first switching element and the second switching element. And an input terminal for turning off the first switching element and turning on the second switching element.

【0007】[0007]

【作用】上記構成によれば、外部信号のパルス入力によ
り、この外部信号が所定のパルス幅のHレベル時に、主
FETをオンにしてスイッチ端子間を導通せしめ、該外
部信号がLレベルに戻ったとき、該主FETのゲート・
ソース間に蓄積された電荷を放電用抵抗を介して放電さ
せると共に、該電流検出用抵抗の両端に発生する電圧を
副FETのゲートに入力することにより該副FETを部
分的に導通させ、そのスイッチ端子間を流れる負荷電流
に応じて該主FETのゲート・ソース間に蓄積された電
荷を、該副FETを介して放電させるようにした。この
ため、負荷電流が増大するにつれて主FETのオン時間
が短縮されることになり、従って本スイッチ回路をパル
ス幅変調回路等に組み込むことにより、無負荷時と負荷
時の出力電圧の差がリニアになり、出力電圧を監視する
ことによって適宜の制御を行なうことが可能となる。
According to the above construction, when the external signal is pulse-inputted, when the external signal is at the H level having a predetermined pulse width, the main FET is turned on to make the switch terminals conductive, and the external signal returns to the L level. When the gate of the main FET
The electric charge accumulated between the sources is discharged through the discharging resistor, and the voltage generated at both ends of the current detecting resistor is input to the gate of the sub-FET to partially conduct the sub-FET. The electric charge accumulated between the gate and the source of the main FET according to the load current flowing between the switch terminals is discharged through the sub-FET. Therefore, the on-time of the main FET is reduced as the load current increases. Therefore, by incorporating this switch circuit into a pulse width modulation circuit or the like, the difference between the output voltage at no load and the output voltage at load is linear. And appropriate control can be performed by monitoring the output voltage.

【0008】[0008]

【実施例】図1は本発明によるスイッチ回路の一実施例
を示している。この図において、スイッチ回路10は、
オンオフ制御すべきスイッチ端子11,12の間に直列
に接続された主FET13及び電流検出用の抵抗14
と、この主FET13のゲートに対して抵抗13aを介
して、また該主FET13のソースに対して抵抗16a
を介して、それぞれドレーン及びゲートが接続され且つ
ソースが該抵抗14の主FET13と反対側、即ちスイ
ッチ端子12側の端部に第一のスイッチング素子、図示
の場合トランジスタ15を介して接続された放電用の副
FET16と、上記主FET13のゲートに対して第二
のスイッチング素子、図示の場合トランジスタ17を介
して接続される駆動電源18と、上記第一のトランジス
タ15のベース及び第二のトランジスタ17のベースに
抵抗19を介して接続されている入力端子20とから構
成されており、さらに該副FETのドレーン,ソース間
に抵抗21が並列に接続されている。
FIG. 1 shows an embodiment of a switch circuit according to the present invention. In this figure, the switch circuit 10 includes:
A main FET 13 and a current detecting resistor 14 connected in series between switch terminals 11 and 12 to be turned on / off.
And a resistor 16a with respect to the gate of the main FET 13 and the source of the main FET 13.
, The drain and the gate are connected to each other, and the source is connected to the opposite side of the resistor 14 from the main FET 13, that is, to the end on the switch terminal 12 side via the first switching element, in the illustrated case, the transistor 15. A sub FET 16 for discharging, a second switching element to the gate of the main FET 13, a driving power supply 18 connected via a transistor 17 in the illustrated case, a base of the first transistor 15 and a second transistor An input terminal 20 is connected to the base of the sub-FET 17 via a resistor 19, and a resistor 21 is connected in parallel between the drain and the source of the sub-FET.

【0009】本発明によるスイッチ回路10は以上のよ
うに構成されており、入力端子20に、図2にて符号P
で示すように、一定時間Twのパルス幅を有するパルス
信号が入力されると、抵抗19を介してトランジスタ1
7がオンとなり、電源18からの電圧が該トランジスタ
17を介して主FET13のゲートに印加されることに
なる。これによって、主FET13はオンとなり、スイ
ッチ端子11,12間が導通せしめられることになる。
このとき、その入力信号Pに対して、主FET13の導
通状態と、そのゲート・ソース間の電圧Vgsは、図2
に示すようになっている。
The switch circuit 10 according to the present invention is configured as described above.
When a pulse signal having a pulse width of a predetermined time Tw is input as shown by
7 is turned on, and the voltage from the power supply 18 is applied to the gate of the main FET 13 via the transistor 17. As a result, the main FET 13 is turned on, and the connection between the switch terminals 11 and 12 is made conductive.
At this time, with respect to the input signal P, the conduction state of the main FET 13 and the voltage Vgs between the gate and the source are as shown in FIG.
It is shown as follows.

【0010】ここで、入力信号Pが時間Tw経過後ゼロ
以下になると、トランジスタ17はオフとなり、トラン
ジスタ15がオンとなる。これによって、主FET13
のゲート・ソース間に蓄積された電荷は、抵抗13a及
び抵抗21を介して徐々に放電されることとなる。この
放電によって上記電圧Vgsが、該主FET13が導通
を維持するために必要な最小電圧Vth以下になると、
該主FET13はオフとなる。この場合、主FET13
は、入力信号Pのパルス幅Twより長い時間オン状態を
保持していることになる。そのオン時間は負荷電流Id
sがゼロの場合に最大であり、負荷電流Idsが増大す
るにつれて、抵抗14と負荷電流Idsの積、即ちVe
の分だけ等価的に出力電圧Vgsが低下することによ
り、このオン時間が短縮されることになる。このオン時
間の短縮は、抵抗14の抵抗値によって決まる。
Here, when the input signal P becomes zero or less after the lapse of the time Tw, the transistor 17 is turned off and the transistor 15 is turned on. Thereby, the main FET 13
Is gradually discharged through the resistor 13a and the resistor 21. When the voltage Vgs becomes equal to or lower than the minimum voltage Vth required for the main FET 13 to maintain conduction by this discharge,
The main FET 13 is turned off. In this case, the main FET 13
Means that the ON state is maintained for a time longer than the pulse width Tw of the input signal P. The on-time is the load current Id
is maximum when s is zero, and as the load current Ids increases, the product of the resistor 14 and the load current Ids, ie, Ve
By reducing the output voltage Vgs equivalently by this amount, the on-time is reduced. The reduction of the ON time is determined by the resistance value of the resistor 14.

【0011】ところで、抵抗14の両端には電圧Veが
発生せしめられており、該電圧Veは、抵抗16aを介
して副FET16のゲートに印加されることになる。こ
の副FET16は、ゲート・ソース間電圧がゼロから導
通を開始するように構成されたエンハンスメント型のF
ETを使用していることから、ドレーン・ソース間の等
価インピーダンスは、ゲート・ソース間電圧と反比例す
る特性を有しており、該ゲート・ソース間電圧が上昇す
ると、ドレーン・ソース間の等価インピーダンスが減少
することになる。従って、電圧Veの発生によって、該
副FET16は一部導通することとなり、抵抗21と共
にこの副FET16を介しても放電が行なわれ得ること
になる。
A voltage Ve is generated at both ends of the resistor 14, and the voltage Ve is applied to the gate of the sub-FET 16 via the resistor 16a. This sub-FET 16 is an enhancement type F configured so that the gate-source voltage starts conducting from zero.
Since the ET is used, the equivalent impedance between the drain and the source has a characteristic that is inversely proportional to the voltage between the gate and the source. When the voltage between the gate and the source increases, the equivalent impedance between the drain and the source increases. Will decrease. Therefore, the generation of the voltage Ve causes the sub-FET 16 to partially conduct, and discharge can be performed through the sub-FET 16 together with the resistor 21.

【0012】かくして、負荷電流Idsの増大に伴う主
FET13のオン時間を決定する要因は、 1.抵抗14における電圧Veの発生による減少分 2.副FET16のオンによる主FET13のゲート・
ソース間の電荷の副FET16を通る放電分 ということになる。これにより、負荷電流Idsが増加
するにつれて、主FET13のオン時間が、図3に示す
ように、漸減することとなり、最終的には、Twに近づ
くことになる。
Thus, the factors that determine the on-time of the main FET 13 with the increase in the load current Ids are: 1. A decrease due to the generation of the voltage Ve in the resistor 14. The gate of the main FET 13 by turning on the sub-FET 16
This means that the charge between the sources is discharged through the sub FET 16. Thus, as the load current Ids increases, the on-time of the main FET 13 gradually decreases as shown in FIG. 3, and eventually approaches Tw.

【0013】図4は、本発明によるスイッチ回路の他の
実施例を示しており、電位の異なる制御側から入力信号
を送るため、電位分離した状態を保持するように図1の
電源18の代わりにパルストランス22の二次側を接続
し、整流用ダイオード23,平滑用コンデンサ24及び
ドライブ用FET25,ゲート抵抗26と、パルストラ
ンス22の励磁エネルギー吸収のための抵抗27及びコ
ンデンサ28、さらにサージ吸収のためのコンデンサ2
9及び抵抗30を備えている点を除いては、図1の実施
例とほぼ同様の構成である。
FIG. 4 shows another embodiment of the switch circuit according to the present invention. In order to send an input signal from a control side having a different potential, the power supply 18 of FIG. The secondary side of the pulse transformer 22 is connected to the rectifier diode 23, the smoothing capacitor 24, the drive FET 25, the gate resistor 26, the resistor 27 and the capacitor 28 for absorbing the excitation energy of the pulse transformer 22, and the surge absorber. Capacitor 2 for
Except for having a resistor 9 and a resistor 30, the configuration is substantially the same as that of the embodiment of FIG.

【0014】[0014]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、外
部信号のパルス入力により、この外部信号が所定のパル
ス幅のHレベル時に主FETをオンにしてスイッチ端子
間を導通せしめ、この外部信号がLレベルに戻ったと
き、主FETのゲート・ソース間に蓄積された電荷を放
電用抵抗を介して放電させると共に、該電流検出用抵抗
の両端に発生する電圧を副FETのゲートに入力する。
これによって副FETを部分的に導通させ、該スイッチ
端子間を流れる負荷電流に応じて主FETのゲート・ソ
ース間に蓄積された電荷を、副FETを介して放電させ
るようにした。このため、負荷電流が増大するにつれて
主FETのオン時間が短縮され得ることになり、従って
本スイッチ回路をパルス幅変調回路等に組み込むことに
より、無負荷時と負荷時の出力電圧の差がリニアにな
り、出力電圧を監視することによって適宜の制御を行な
うことが可能となる。かくして、本発明によれば、負荷
電流が少ない場合にはオン時間が長くなり、負荷電流が
増大するにつれてオン時間が短くなるようにした、極め
て優れたスイッチ回路が提供される。
As described above, according to the present invention, when a pulse of an external signal is input, the main FET is turned on when the external signal is at the H level with a predetermined pulse width to make the switch terminals conductive. When the external signal returns to the L level, the electric charge accumulated between the gate and the source of the main FET is discharged through the discharging resistor, and the voltage generated at both ends of the current detecting resistor is applied to the gate of the sub FET. input.
As a result, the sub-FET is partially turned on, and the electric charge accumulated between the gate and the source of the main FET is discharged via the sub-FET in accordance with the load current flowing between the switch terminals. Therefore, as the load current increases, the on-time of the main FET can be shortened. Therefore, by incorporating this switch circuit into a pulse width modulation circuit or the like, the difference between the output voltage at no load and the output voltage at load is linear. And appropriate control can be performed by monitoring the output voltage. Thus, according to the present invention, there is provided an extremely excellent switch circuit in which the on-time becomes longer when the load current is small, and becomes shorter as the load current increases.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明によるスイッチ回路の一実施例を示す回
路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of a switch circuit according to the present invention.

【図2】図1のスイッチ回路における入力信号,FET
のゲート電圧及び動作状態を示すタイムチャートであ
る。
FIG. 2 shows an input signal and an FET in the switch circuit of FIG.
3 is a time chart showing the gate voltage and the operation state of FIG.

【図3】図1のスイッチ回路における電流に対するFE
Tの動作状態を示すグラフである。
FIG. 3 shows FE with respect to current in the switch circuit of FIG.
6 is a graph showing an operation state of T.

【図4】本発明によるスイッチ回路の他の実施例を示す
回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing another embodiment of the switch circuit according to the present invention.

【図5】従来のスイッチ回路を備えたパルス幅変調回路
の一例を示す回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram illustrating an example of a pulse width modulation circuit including a conventional switch circuit.

【図6】図5のパルス幅変調回路における出力電圧と負
荷電流との関係を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing a relationship between an output voltage and a load current in the pulse width modulation circuit of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 スイッチ回路 11 スイッチ端子 12 スイッチ端子 13 主FET 14 電流検出用抵抗 15 トランジスタ 16 副FET 17 トランジスタ 18 電源 19 抵抗 20 入力端子 21 放電用抵抗 22 パルストランス 23 ダイオード 24 コンデンサ 25 FET 26 抵抗 27 抵抗 28 コンデンサ 29 コンデンサ 30 抵抗 REFERENCE SIGNS LIST 10 switch circuit 11 switch terminal 12 switch terminal 13 main FET 14 current detecting resistor 15 transistor 16 sub-FET 17 transistor 18 power supply 19 resistor 20 input terminal 21 discharging resistor 22 pulse transformer 23 diode 24 capacitor 25 FET 26 resistor 27 resistor 28 capacitor 29 Capacitor 30 Resistance

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 オンオフ制御すべきスイッチ端子の間に
直列に接続された主FET及び電流検出用の抵抗と、該
主FETのゲート,ソースにそれぞれドレーン及びゲー
トが接続され且つソースが該抵抗の主FETと反対側の
端部に第一のスイッチング素子を介して接続された放電
用の副FETと、該副FETに並列に接続された放電用
抵抗と、該主FETのゲートに対して第二のスイッチン
グ素子を介して接続される駆動電源と、上記第一のスイ
ッチング素子及び第二のスイッチング素子に外部信号を
トリガー入力して、該第一のスイッチング素子をオフに
し且つ第二のスイッチング素子をオンせしめる入力端子
とから構成されていることを特徴とする、スイッチ回
路。
1. A main FET and a current detecting resistor connected in series between switch terminals to be turned on and off, a drain and a gate connected to a gate and a source of the main FET, respectively, and a source connected to the resistor. A discharge sub-FET connected to the end opposite to the main FET via a first switching element, a discharge resistor connected in parallel to the sub-FET, and a discharge resistor connected in parallel to the gate of the main FET. A drive power supply connected via the second switching element, and an external signal being trigger-input to the first switching element and the second switching element to turn off the first switching element and the second switching element And an input terminal for turning on the switch.
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