JP3032935B2 - Drive circuit - Google Patents

Drive circuit

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JP3032935B2
JP3032935B2 JP6123410A JP12341094A JP3032935B2 JP 3032935 B2 JP3032935 B2 JP 3032935B2 JP 6123410 A JP6123410 A JP 6123410A JP 12341094 A JP12341094 A JP 12341094A JP 3032935 B2 JP3032935 B2 JP 3032935B2
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和利 渕上
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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、スイッチング素子のオ
ン,オフの制御特性を改善したドライブ回路に関する。
スイッチングレギュレータ等に於けるスイッチング素子
は、高速でオン,オフの制御を行うことによって、スイ
ッチングロスを低減することが必要であり、スイッチン
グ素子の特性の改善が行われている。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a drive circuit having an improved on / off control characteristic of a switching element.
A switching element in a switching regulator or the like needs to control switching on and off at a high speed to reduce switching loss, and the characteristics of the switching element are being improved.

【0002】[0002]

【従来の技術】図5は従来例の説明図であり、51はM
OSFET(電界効果トランジスタ)等のスイッチング
素子、52はドライブ回路、53は電源電圧端子、54
はアース端子、55,56は相補型トランジスタ、5
7,59は抵抗、58は入力トランジスタ、60はパル
ス幅制御部、61はトランス、62,63はダイオー
ド、64はチョークコイル、65は平滑用のコンデンサ
である。又Gはゲート、Sはソース、Dはドレインを示
す。
2. Description of the Related Art FIG. 5 is an explanatory view of a conventional example.
A switching element such as an OSFET (field effect transistor); 52, a drive circuit; 53, a power supply voltage terminal;
Are ground terminals, 55 and 56 are complementary transistors, 5
7, 59 are resistors, 58 is an input transistor, 60 is a pulse width control unit, 61 is a transformer, 62 and 63 are diodes, 64 is a choke coil, and 65 is a smoothing capacitor. G indicates a gate, S indicates a source, and D indicates a drain.

【0003】パルス幅制御部60は、ダイオード62,
63とチョークコイル64とコンデンサ65とによる整
流出力電圧が設定値となるように、スイッチング素子5
1のオン期間を制御する制御パルスをドライブ回路52
に加える。ドライブ回路52のpnp型とnpn型との
相補型トランジスタ55,56は、電源電圧端子53と
アース端子54との間に接続され、共通接続のエミッタ
は抵抗57を介してスイッチング素子51のゲートGに
接続されている。従って、このゲートGには、電源電圧
とアース電位との間の振幅のパルス電圧が印加されるこ
とになる。
The pulse width control unit 60 includes a diode 62,
The switching element 5 is controlled so that the rectified output voltage of the switching element 63, the choke coil 64, and the capacitor 65 becomes a set value.
Control pulse for controlling the ON period of
Add to The pnp-type and npn-type complementary transistors 55 and 56 of the drive circuit 52 are connected between the power supply voltage terminal 53 and the ground terminal 54, and the commonly connected emitter is connected to the gate G of the switching element 51 via the resistor 57. It is connected to the. Therefore, a pulse voltage having an amplitude between the power supply voltage and the ground potential is applied to the gate G.

【0004】このスイッチング素子51は、電源電圧端
子53とアース端子54との間にトランス61の一次巻
線と直列に接続され、スイッチング素子51のオン,オ
フ動作により、トランス61の一次巻線に流れる電流が
断続され、そのトランス61の二次巻線に誘起した電圧
は、ダイオード62,63により整流され、チョークコ
イル64とコンデンサ65とにより平滑化されて、図示
を省略した負荷に供給され、この整流出力電圧が所定値
となるように、スイッチング素子51のオン期間がパル
ス幅制御部60によって制御される。
The switching element 51 is connected in series with a primary winding of a transformer 61 between a power supply voltage terminal 53 and an earth terminal 54. When the switching element 51 is turned on and off, the switching element 51 is connected to the primary winding of the transformer 61. The flowing current is interrupted, and the voltage induced in the secondary winding of the transformer 61 is rectified by diodes 62 and 63, smoothed by a choke coil 64 and a capacitor 65, and supplied to a load (not shown). The ON period of the switching element 51 is controlled by the pulse width control unit 60 so that the rectified output voltage becomes a predetermined value.

【0005】図6は従来例の動作説明図であり、(a)
はゲート・ソース間に印加されるゲート電圧VGSを示
し、(b)はドレイン・ソース間の電圧VDS及びドレイ
ン電流ID を示し、Tonはスイッチング素子のオン期
間、Toffはスイッチング素子のオフ期間を示す。
FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the conventional example.
Indicates a gate voltage V GS applied between the gate and the source, (b) indicates a voltage V DS between the drain and the source, and a drain current ID , Ton indicates an ON period of the switching element, and Toff indicates an OFF state of the switching element. Indicates the period.

【0006】通常は、パルス幅制御部60から理想に近
い矩形波の制御パルスがドライブ回路52に加えられる
ものであるが、相補型トランジスタ55,56等は理想
的なスイッチング動作を行うものではないから、図6の
(a)に示すように、ゲート電圧VGSの立上り及び立下
りは緩やかな変化となる。
Normally, a control pulse of a nearly ideal rectangular wave is applied to the drive circuit 52 from the pulse width control unit 60. However, the complementary transistors 55 and 56 do not perform an ideal switching operation. Therefore, as shown in FIG. 6A , the rise and fall of the gate voltage VGS change gradually.

【0007】又スイッチング素子51の閾値をVthとす
ると、ゲート電圧VGSが閾値Vthを超えた時にスイッチ
ング素子51はオン状態となり、反対にゲート電圧VGS
が閾値Vthより低くなった時にスイッチング素子51は
オフ状態となる。従って、ドレイン電流ID とドレイン
・ソース間電圧VDSとは、図6の(b)に示すように変
化し、斜線を施した部分がスイッチングロスとなる。
If the threshold value of the switching element 51 is V th , the switching element 51 is turned on when the gate voltage V GS exceeds the threshold value V th , and conversely, the gate voltage V GS
Becomes lower than the threshold value Vth , the switching element 51 is turned off. Accordingly, a drain current I D and the drain-source voltage V DS varies as shown in (b) of FIG. 6, a portion shaded is switching loss.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】前述のように、スイッ
チング素子51のゲート電圧VGSの立上り及び立下りが
理想的でないことにより、スイッチングロスが発生する
問題があり、又ゲート電圧VGSの立上り及び立下りを急
峻な特性とする為には、ドライブ回路52の相補型トラ
ンジスタ55,56等を高速動作特性とする必要があ
り、コストアップとなる問題がある。本発明は、簡単な
構成によりスイッチング素子のスイッチング特性を改善
することを目的とする。
As described above, since the rise and fall of the gate voltage V GS of the switching element 51 are not ideal, there is a problem that a switching loss occurs, and the rise of the gate voltage V GS occurs. In order to make the falling characteristics sharp, the complementary transistors 55, 56 and the like of the drive circuit 52 need to have high-speed operation characteristics. An object of the present invention is to improve the switching characteristics of a switching element with a simple configuration.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明のドライブ回路
は、図1を参照して説明すると、スイッチング素子1の
オン,オフを制御するドライブ回路2に於いて、電源電
圧端子3とアース端子4との間に相補型トランジスタ
5,6を接続し、この相補型トランジスタ5,6の出力
端子とスイッチング素子1のゲートとの間に、スイッチ
ング素子1の入力容量に比較して大きい容量のコンデン
サ7を接続する。
A drive circuit according to the present invention will be described with reference to FIG. 1. In a drive circuit 2 for controlling ON / OFF of a switching element 1, a power supply voltage terminal 3 and a ground terminal 4 are provided. Are connected between the output terminals of the complementary transistors 5 and 6 and the gate of the switching element 1, a capacitor 7 having a larger capacitance than the input capacitance of the switching element 1. Connect.

【0010】更に、電源電圧端子3とアース端子4との
間に、電源電圧が所定値以下に低下した否かを判定する
電源電圧判定部8を接続し、この電源電圧判定部8に於
いてスイッチング素子1のドライブ電圧が所定値以下に
低下する程度に電源電圧が低下した判定した時に、電
源電圧判定部8の制御によってコンデンサ7を抵抗を介
して又は直接短絡するスイッチ回路9を設ける。
Furthermore, at between the power supply voltage terminal 3 and the ground terminal 4, the power supply voltage is connected to the power supply voltage determining unit 8 determines whether that falls below a predetermined value, the supply voltage determining unit 8
There when the drive voltage of the switching element 1 degree to the power supply voltage drops below a predetermined value is determined to have decreased, the switch circuit 9 for short-circuiting or directly via the resistor capacitor 7 provided by the control of the power supply voltage determining unit 8 You.

【0011】[0011]

【作用】相補型トランジスタ5,6の出力端子からは電
源電圧とアース電位との間の振幅のパルス電圧が出力さ
れ、アース電位からの立上り及びアース電位への立下り
は緩やかな波形となる。この出力電圧をコンデンサ7を
介してスイッチング素子1のゲートに印加すると、スイ
ッチング素子1の入力容量とコンデンサ7の容量とによ
り分圧された電圧がスイッチング素子1のゲート電圧と
なる。即ち、相補型トランジスタ5,6の出力電圧をレ
ベルシフトして正負極性のゲート電圧となり、そのゲー
ト電圧の立上り及び立下りの急峻な部分にスイッチング
素子1の閾値を設定することができる。従って、スイッ
チング素子1のオン,オフを高速化することができる。
A pulse voltage having an amplitude between the power supply voltage and the ground potential is output from the output terminals of the complementary transistors 5 and 6, and the rise from the ground potential and the fall to the ground potential have gentle waveforms. When this output voltage is applied to the gate of the switching element 1 via the capacitor 7, the voltage divided by the input capacitance of the switching element 1 and the capacitance of the capacitor 7 becomes the gate voltage of the switching element 1. That is, the output voltages of the complementary transistors 5 and 6 are level-shifted to be positive and negative gate voltages, and the threshold value of the switching element 1 can be set at the steep rising and falling portions of the gate voltage. Therefore, the switching element 1 can be turned on and off at a high speed.

【0012】又電源電圧が低下した場合、スイッチング
素子1のゲートに加える電圧も低下し、スイッチング素
子1を充分にドライブできない状態となる。このような
状態に於いては、スイッチング素子1を完全にオン状態
とすることができなくなり、スイッチングロスが増大
し、スイッチング素子1が熱破壊されることがある。し
かし、電源電圧判定部8がこのような電源電圧の低下を
検出し、コンデンサ7を抵抗を介して短絡するか又は直
接短絡することにより、コンデンサ7による分圧比が小
さくなり、ゲート電圧を上昇させてスイッチング素子1
をドライブすることができる。
When the power supply voltage decreases, the voltage applied to the gate of the switching element 1 also decreases, and the switching element 1 cannot be driven sufficiently. In such a state, the switching element 1 cannot be completely turned on, the switching loss increases, and the switching element 1 may be thermally destroyed. However, when the power supply voltage determination unit 8 detects such a decrease in the power supply voltage and short-circuits or directly short-circuits the capacitor 7 via a resistor, the voltage division ratio of the capacitor 7 decreases, and the gate voltage increases. Switching element 1
Can be driven.

【0013】[0013]

【実施例】図2は本発明の実施例の説明図であり、11
はMOSFET等のスイッチング素子、12はドライブ
部、13は電源電圧端子、14はアース端子、15,1
6はpnp型とnpn型との相補型トランジスタ、17
はコンデンサ、18は入力トランジスタ、20はパルス
幅制御部、21はトランス、22,23はダイオード、
24はチョークコイル、25はコンデンサ、26〜30
は抵抗、31はツェナーダイオード、32は比較器、3
3は抵抗、34はホトカプラである。
FIG. 2 is an explanatory view of an embodiment of the present invention.
Is a switching element such as a MOSFET, 12 is a drive unit, 13 is a power supply voltage terminal, 14 is a ground terminal, and 15 and 1
6 is a pnp type and npn type complementary transistor;
Is a capacitor, 18 is an input transistor, 20 is a pulse width control unit, 21 is a transformer, 22, 23 are diodes,
24 is a choke coil, 25 is a capacitor, 26-30
Is a resistor, 31 is a Zener diode, 32 is a comparator, 3
3 is a resistor, and 34 is a photocoupler.

【0014】MOSFETのスイッチング素子11の場
合、入力容量Ciss は、ゲートGとソースSとの間の容
量CGSと、ゲートGとドレインDとの間の容量CGDとの
和に相当し、一般的なMOSFETの入力容量Ciss
数千pF程度である。この入力容量Ciss に比較して数
倍又は数十倍以上の容量のコンデンサ17を、スイッチ
ング素子11のゲートGとドライブ部12の相補型トラ
ンジスタ15,16の出力端子との間に接続する。
In the case of the MOSFET switching element 11, the input capacitance C iss corresponds to the sum of the capacitance C GS between the gate G and the source S and the capacitance C GD between the gate G and the drain D. The input capacitance C iss of a general MOSFET is about several thousand pF. A capacitor 17 having a capacitance several times or several tens times or more as large as the input capacitance C iss is connected between the gate G of the switching element 11 and the output terminals of the complementary transistors 15 and 16 of the drive unit 12.

【0015】又比較器32とツェナーダイオード31と
抵抗27,28,30とにより、図1に於ける電源電圧
判定部8を構成し、ホトカプラ34と抵抗33とによ
り、図1に於けるスイッチ回路9を構成している。又ホ
トカプラ34は、発光ダイオードとホトサイリスタとに
より構成した場合を示し、抵抗29は発光ダイオードの
電流制限用の抵抗である。
The comparator 32, the Zener diode 31, and the resistors 27, 28 and 30 constitute the power supply voltage judging section 8 in FIG. 1, and the photocoupler 34 and the resistor 33 make up the switch circuit in FIG. 9. The photocoupler 34 includes a light emitting diode and a photothyristor, and the resistor 29 is a current limiting resistor for the light emitting diode.

【0016】抵抗27とツェナーダイオード31とによ
り所定の基準電圧を設定し、この基準電圧と、抵抗2
8,30により分圧した電源電圧とを比較器32により
比較する。電源電圧が所定値より高い正常な場合は、比
較器32の出力端子はハイレベルとなり、ホトカプラ3
4の発光ダイオードは発光しないから、ドライブ部12
とスイッチング素子11のゲートGとの間にコンデンサ
17のみが接続された状態となる。
A predetermined reference voltage is set by the resistor 27 and the Zener diode 31, and this reference voltage is
The comparator 32 compares the power supply voltage divided by 8 and 30 with the power supply voltage. When the power supply voltage is higher than the predetermined value and the normal state, the output terminal of the comparator 32 becomes high level,
Since the light emitting diode of No. 4 does not emit light, the drive unit 12
Only the capacitor 17 is connected between the switching element 11 and the gate G of the switching element 11.

【0017】又スイッチング素子11のドレインDをト
ランス21の一次巻線を介して電源電圧端子13に接続
し、ソースSをアース端子14に接続し、ドライブ部1
2の出力端子からコンデンサ17を介してスイッチング
素子11のゲートGに、スイッチング素子11をオン,
オフ制御するパルス電圧を印加する。このスイッチング
素子11のオン,オフ制御によってトランス21の一次
巻線に流れる電流が断続し、トランス21の二次巻線に
電圧が誘起する。この誘起電圧をダイオード22,23
により整流し、チョークコイル24とコンデンサ25と
により平滑化して、図示を省略した負荷に直流電圧を印
加する。
The drain D of the switching element 11 is connected to the power supply voltage terminal 13 via the primary winding of the transformer 21, the source S is connected to the ground terminal 14, and the drive unit 1
The switching element 11 is turned on from the output terminal of the switching element 2 to the gate G of the switching element 11 via the capacitor 17.
A pulse voltage to be turned off is applied. By the on / off control of the switching element 11, the current flowing through the primary winding of the transformer 21 is intermittent, and a voltage is induced on the secondary winding of the transformer 21. This induced voltage is applied to diodes 22 and 23
, And smoothed by the choke coil 24 and the capacitor 25, and a DC voltage is applied to a load (not shown).

【0018】パルス幅制御部20は、負荷に印加する直
流電圧を設定電圧と比較し、誤差電圧に対応したパルス
幅の制御信号をドライブ部12に加える。この制御信号
によってドライブ部12の入力トランジスタ18がオン
となると、相補型トランジスタ15,16の中のトラン
ジスタ16がオンとなり、又入力トランジスタ18がオ
フとなると、トランジスタ15がオンとなる。従って、
電源電圧をVP とし、相補型トランジスタ15,16の
コレクタ・エミッタ間電圧を無視すると、ドライブ部1
2の出力信号は、VP と0との間の振幅のパルス信号と
なる。
The pulse width control unit 20 compares the DC voltage applied to the load with the set voltage, and applies a control signal having a pulse width corresponding to the error voltage to the drive unit 12. When the input transistor 18 of the drive unit 12 is turned on by the control signal, the transistor 16 of the complementary transistors 15 and 16 is turned on, and when the input transistor 18 is turned off, the transistor 15 is turned on. Therefore,
When the power voltage is V P, ignoring the collector-emitter voltage of the complementary transistors 15 and 16, the drive unit 1
The output signal of No. 2 is a pulse signal having an amplitude between VP and 0.

【0019】電源電圧VP が正常の場合に、ドライブ部
12の出力信号がコンデンサ17を介してスイッチング
素子11のゲートGに加えられると、コンデンサ17の
容量Cとスイッチング素子11の入力容量Ciss とによ
り分圧された電圧がゲートGに実際に印加される電圧V
GSとなり、コンデンサの充放電により正負極性の振幅の
電圧となる。
When the output signal of the drive section 12 is applied to the gate G of the switching element 11 via the capacitor 17 when the power supply voltage V P is normal, the capacitance C of the capacitor 17 and the input capacitance C iss of the switching element 11 are obtained. And the voltage divided by the above is the voltage V actually applied to the gate G.
It becomes GS and becomes a voltage of positive and negative amplitude by charging and discharging of the capacitor.

【0020】図3は本発明の実施例の動作説明図であ
り、(a)はスイッチング素子11のゲート電圧VGS
(b)はドレイン・ソース間電圧VDS及びドレイン電流
D:、(c)は等化回路を示す。コンデンサ17の容量
Cとスイッチング素子11の入力容量Ciss とは、ドラ
イブ部12の出力端子に(c)に示すように直列に接続
されることになる。
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the embodiment of the present invention. FIG. 3A shows the gate voltage V GS of the switching element 11,
(B) shows a drain-source voltage V DS and a drain current ID : , and (c) shows an equalizing circuit. The capacitance C of the capacitor 17 and the input capacitance C iss of the switching element 11 are connected in series to the output terminal of the drive unit 12 as shown in FIG.

【0021】従って、ドライブ部12の出力信号V
DPは、容量C,Ciss により分圧されてゲート電圧VGS
となる。その場合、C>Ciss の関係に選定するもので
あり、特に、C≫Ciss とすることにより、ゲート電圧
GSの振幅は、電源電圧VP にほぼ近い値となる。そし
て、ゲート電圧VGSはコンデンサの充放電により形成さ
れ、0Vを中心にした正負極性のパルス電圧となる。例
えば、Ciss =1000pF、C=0.1μFとする
と、C≫Ciss の関係となり、ドライブ部12の出力信
号VDPの振幅と0Vを中心にほぼ同じ振幅のゲート電圧
GSとなる。
Therefore, the output signal V of the drive unit 12
DP is divided by the capacitors C and C iss and the gate voltage V GS
Becomes In this case, the relationship of C> C iss is selected. In particular, by setting C≫C iss , the amplitude of the gate voltage V GS becomes a value almost close to the power supply voltage V P. The gate voltage V GS is formed by charging and discharging the capacitor, and becomes a positive / negative pulse voltage centered at 0V. For example, assuming that C iss = 1000 pF and C = 0.1 μF, the relation of C≫C iss is established, and the gate voltage V GS has substantially the same amplitude around 0 V as the amplitude of the output signal V DP of the drive unit 12.

【0022】即ち、図3の(a)に示すように、0Vを
中心にした正負極性のパルス電圧となり、比較的ゆるや
かな立上り及び立下りの部分は負極性の領域に移行し、
スイッチング素子11の閾値Vth近傍に於いては、急峻
な立上り特性及び立下り特性となる。従って、ドレイン
・ソース間電圧VDS及びドレイン電流ID は、(b)に
示すように変化し、斜線で示す領域も小さくなり、スイ
ッチングロスを著しく低減することができる。
That is, as shown in FIG. 3A, a positive / negative pulse voltage centered at 0 V is obtained, and relatively gentle rising and falling portions shift to a negative polarity region.
In the vicinity of the threshold value Vth of the switching element 11, steep rising and falling characteristics are obtained. Therefore, the drain-source voltage V DS and the drain current I D change as shown in FIG. 3B, the area indicated by the diagonal lines also becomes smaller, and the switching loss can be significantly reduced.

【0023】図4は本発明の実施例の電源電圧低下時の
動作説明図であり、電源電圧VP が低下した場合、例え
ば、図4の(a)に示すように、時刻t1 まで電源電圧
PがV1 で、それから順次低下し、時刻t2 に於いて
2 に低下し、ドライブ回路としての動作限界の入力電
圧がV2 であるとすると、ゲート電圧VGSは、(b)に
示すように変化する。即ち、時刻t2 にはドライブ部1
2からの出力信号VDPは0となる。
FIG. 4 is a diagram for describing the operation of the power supply voltage at a decline in the embodiment of the present invention, when the power supply voltage V P is lowered, for example, as shown in (a) of FIG. 4, the power supply until the time t 1 voltage V P is V 1, then sequentially decreased, reduced to V 2 at the time t 2, the input voltage of the operational limits of the drive circuit is assumed to be V 2, the gate voltage V GS is, (b ). That is, at time t 2 , the drive unit 1
The output signal VDP from 2 becomes 0.

【0024】そして、ゲート電圧VGSが例えば時刻t12
に於いて閾値Vth以下に低下すると、スイッチング素子
11は完全にオン状態に移行できないので、オン期間に
於いてドレイン・ソース間電圧VDSは0Vにならないの
で、スイッチングロスが増大する。このような状態が継
続すると、スイッチング素子11は熱破壊を起こすこと
になる。
The gate voltage V GS is, for example, at time t 12
When drops below the threshold value V th at the switching element 11 can not complete transition to the ON state, the drain-source voltage V DS at the on period because not to 0V, and the switching loss is increased. If such a state continues, the switching element 11 will be thermally destroyed.

【0025】そこで、本発明に於いては、電源電圧判定
部に於いて電源電圧VP を監視し、ゲート電圧VGSが閾
値Vth以下に低下する前に、スイッチ回路を制御し、コ
ンデンサ17を直接又は抵抗33を介して短絡する。即
ち、比較器32により基準電圧と抵抗29,30により
分圧した電源電圧とを比較し、電源電圧が基準電圧より
低下すると、出力端子をローレベルとし、ホトカプラ3
4の発光ダイオードに抵抗29を介して電流を流し、ホ
トサイリスタをオン状態とし、コンデンサ17と並列に
抵抗33を接続した状態とする。
[0025] Therefore, in the present invention, monitors the power supply voltage V P at the power supply voltage determining unit, before the gate voltage V GS falls below the threshold V th, controls the switch circuit, a capacitor 17 Is short-circuited directly or via the resistor 33. That is, the comparator 32 compares the reference voltage with the power supply voltage divided by the resistors 29 and 30. When the power supply voltage falls below the reference voltage, the output terminal is set to low level, and the photocoupler 3 is turned on.
A current is passed through the light emitting diode No. 4 via the resistor 29 to turn on the photothyristor and connect the resistor 33 in parallel with the capacitor 17.

【0026】図4の(c)に於いて時刻t11でホトカプ
ラ34がオン状態となり、コンデンサ17と並列に抵抗
33を接続した状態とすることにより、ΔVだけゲート
電圧VGSを正極側へシフトすることになる。それによっ
て、ドライブ回路としての動作限界の入力電圧V2
で、閾値Vthを超えるゲート電圧VGSをスイッチング素
子11のゲートGに印加することが可能となり、スイッ
チング素子11の熱破壊を防止することができる。
The photocoupler 34 at time t 11 In (c) of FIG. 4 are turned on, the shift by a state of connecting a resistor 33 in parallel with the capacitor 17, [Delta] V by a gate voltage V GS to the positive electrode side Will do. This makes it possible to apply the gate voltage V GS exceeding the threshold value V th to the gate G of the switching element 11 up to the input voltage V 2 at the operation limit of the drive circuit, thereby preventing the switching element 11 from being thermally destroyed. Can be.

【0027】前述のΔVは、抵抗33の値を大きくする
と大きくなり、抵抗33の値を零とすると、コンデンサ
17は完全に短絡された状態となり、ΔV=0となる。
即ち、ドライブ部12の出力信号がそのままゲートGに
印加されることになる。従って、ドライブ回路の動作限
界の入力電圧と定常状態の入力電圧とを考慮して、抵抗
33の値を設定すれば良いことになる。
The above-mentioned ΔV increases as the value of the resistor 33 increases, and when the value of the resistor 33 becomes zero, the capacitor 17 is completely short-circuited, and ΔV = 0.
That is, the output signal of the drive unit 12 is directly applied to the gate G. Therefore, it is sufficient to set the value of the resistor 33 in consideration of the input voltage at the operation limit of the drive circuit and the input voltage in the steady state.

【0028】又停電等によって電池電源に切替え、且つ
低消費電力モードで動作させるような場合に、電源電圧
を正常時より低くする場合があるが、その場合には、比
較器32を含む電源電圧判定部によって電源電圧の低下
を判定し、ホトカプラ34を含むスイッチ回路によって
コンデンサ17を直接又は抵抗33を介して短絡するこ
とにより、スイッチング素子11をオン状態に制御でき
るゲート電圧VGSをゲートGに印加することができる。
When switching to a battery power supply due to a power failure or the like and operating in a low power consumption mode, the power supply voltage may be lower than the normal state. The determination unit determines a decrease in the power supply voltage, and short-circuits the capacitor 17 directly or via the resistor 33 by the switch circuit including the photocoupler 34, so that the gate voltage V GS that can control the switching element 11 to the ON state is applied to the gate G. Can be applied.

【0029】又ソフトスタートのように、電源オン後
に、電源電圧を低電圧から正常時の電圧に徐々に上昇さ
せる場合に適用することができるものである。即ち、電
源オン時に、正常時の電圧より低いがドライブ回路の動
作限界電圧以上の電源電圧となると、電源電圧判定部の
制御によりスイッチ回路が動作してコンデンサ17を直
接又は抵抗33を介して短絡し、ドライブ部12の出力
信号は直接又は抵抗33とコンデンサ17との並列回路
を介してスイッチング素子11のゲートGに印加され
る。
Further, the present invention can be applied to a case where the power supply voltage is gradually increased from a low voltage to a normal voltage after the power is turned on, such as a soft start. That is, when the power supply is turned on, when the power supply voltage is lower than the normal voltage but higher than the operation limit voltage of the drive circuit, the switch circuit operates under the control of the power supply voltage determination unit to short-circuit the capacitor 17 directly or via the resistor 33. The output signal of the drive unit 12 is applied to the gate G of the switching element 11 directly or through a parallel circuit of the resistor 33 and the capacitor 17.

【0030】従って、ゲート電圧VGSの振幅の中心は、
図4の(c)の時刻t11以後のように正極側にシフトさ
れるから、スイッチング素子11を充分にドライブでき
ることになる。そして、電源電圧が正常時の値に近づく
と、電源電圧判定部の制御によりスイッチ回路はオフ状
態となり、ドライブ部12の出力信号はコンデンサ17
を介してスイッチング素子11のゲートGに印加される
ことになり、前述のように、閾値Vthに対して急峻な立
上り及び立下り特性となるゲート電圧VGSによってスイ
ッチング素子11を制御することができる。
Therefore, the center of the amplitude of the gate voltage V GS is
Since it is shifted to the positive side as in the time t 11 after the (c) in FIG. 4, so that the switching element 11 can be sufficiently drive. When the power supply voltage approaches the normal value, the switch circuit is turned off under the control of the power supply voltage determination unit, and the output signal of the drive unit 12 is output to the capacitor 17.
Is applied to the gate G of the switching element 11 via the gate voltage V GS . As described above, the switching element 11 can be controlled by the gate voltage V GS having steep rising and falling characteristics with respect to the threshold value V th . it can.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、相補型
トランジスタ5,6を電源電圧端子3とアース端子4と
の間に接続し、この相補型トランジスタ5,6の出力端
子とスイッチング素子1のゲートとの間にコンデンサ7
を接続したもので、スイッチング素子1のゲートに印加
する電圧は、スイッチング素子1の入力容量Ciss とコ
ンデンサ7の容量Cとにより分圧され、且つレベルシフ
トされて正負極性のパルスとなり、立上り及び立下りが
急峻な特性部分を用いてスイッチング素子1を制御でき
るから、スイッチングロスを低減できる利点がある。
As described above, according to the present invention, the complementary transistors 5, 6 are connected between the power supply voltage terminal 3 and the ground terminal 4, and the output terminals of the complementary transistors 5, 6 are connected to the switching element. Capacitor 7 between gate 1
The voltage applied to the gate of the switching element 1 is divided by the input capacitance C iss of the switching element 1 and the capacitance C of the capacitor 7, and is level-shifted to positive and negative pulses. Since the switching element 1 can be controlled using the characteristic portion having a sharp fall, there is an advantage that switching loss can be reduced.

【0032】又電源電圧が低下してスイッチング素子1
を完全にオン状態にできない程度のゲート電圧VGSとな
る場合は、電源電圧判定部8によってそれを判定し、ス
イッチ回路9を制御して、コンデンサ7を直接短絡、又
は抵抗を介して短絡することにより、ゲート電圧を正極
側へレベルシフトし、スイッチング素子1を完全にオン
状態として、ゲート電圧低下によるスイッチングロスの
増加を防止することができる。
When the power supply voltage drops, the switching element 1
If the gate voltage V GS becomes such that the gate voltage V GS cannot be completely turned on, it is determined by the power supply voltage determination unit 8 and the switch circuit 9 is controlled to short-circuit the capacitor 7 directly or via a resistor. As a result, the gate voltage is level-shifted to the positive electrode side, and the switching element 1 is completely turned on, so that an increase in switching loss due to a decrease in gate voltage can be prevented.

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

【図1】本発明の原理説明図である。FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of the present invention.

【図2】本発明の実施例の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例の動作説明図である。FIG. 3 is an operation explanatory diagram of the embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例の電源電圧低下時の動作説明図
である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of an operation when the power supply voltage drops according to the embodiment of the present invention.

【図5】従来例の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a conventional example.

【図6】従来例の動作説明図である。FIG. 6 is an operation explanatory diagram of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 スイッチング素子 2 ドライブ回路 3 電源電圧端子 4 アース端子 5,6 相補型トランジスタ 7 コンデンサ 8 電源電圧判定部 9 スイッチ回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Switching element 2 Drive circuit 3 Power supply voltage terminal 4 Earth terminal 5, 6 Complementary transistor 7 Capacitor 8 Power supply voltage judgment part 9 Switch circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−46836(JP,A) 特開 平2−165722(JP,A) 特開 平2−284516(JP,A) 特開 平4−170108(JP,A) 特開 平3−18118(JP,A) 特開 昭61−131615(JP,A) 実開 昭61−26328(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03K 17/00 - 17/693 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-7-46836 (JP, A) JP-A-2-165722 (JP, A) JP-A-2-284516 (JP, A) JP-A-4- 170108 (JP, A) JP-A-3-18118 (JP, A) JP-A-61-131615 (JP, A) JP-A-61-26328 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H03K 17/00-17/693

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 スイッチング素子(1)のオン,オフを
制御するドライブ回路(2)に於いて、 電源電圧端子(3)とアース端子(4)との間に相補
型トランジスタ(5),(6)と、電源電圧が所定値以
下に低下したか否かを判定する電源電圧判定部(8)と
を接続し、 前記 相補型トランジスタ(5),(6)の出力端子と前
記スイッチング素子(1)のゲートとの間に、該スイッ
チング素子(1)の入力容量に比較して大きい容量のコ
ンデンサ(7)を接続し 前記電源電圧判定部(8)に於いて前記電源電圧が所定
値以下に低下したと判定した時に、前記コンデンサ
(7)を抵抗を介して又は直接短絡するスイッチ回路
(9)を設けた ことを特徴とするドライブ回路。
In a drive circuit (2) for controlling on / off of a switching element (1) , a complementary transistor (5) is connected between a power supply voltage terminal (3) and a ground terminal (4). (6) When the power supply voltage is lower than a predetermined value
A power supply voltage judging unit (8) for judging whether the voltage has dropped below
Connect the complementary transistor (5), between the gate of the output terminal (6) a switching element (1), the switching element (1) large capacitance of the capacitor compared to the input capacitance of ( 7) is connected, and the power supply voltage is determined by the power supply voltage determination unit (8).
When it is determined that the value has fallen below the value, the capacitor
A switch circuit that short-circuits (7) via a resistor or directly
A drive circuit comprising (9) .
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