JP4618149B2 - ハイサイド駆動回路 - Google Patents

Description

本発明は、スイッチング素子を駆動するオン電圧を生成するチャージポンプ回路を高周波クロックもしくは低周波クロックのいずれか一方で駆動するハイサイド駆動回路に関する。

従来より、半導体素子で構成されるスイッチング素子を駆動する駆動回路において、スイッチング素子の制御電極を充電するチャージポンプ駆動回路が、例えば特許文献１で提案されている。

具体的に、特許文献１では、スイッチング素子と、スイッチング素子のゲートを充電するチャージポンプと、クロック信号を生成してこのクロック信号に応じてチャージポンプを駆動する発振回路と、スイッチング素子のゲート電圧（ゲート−ソース間電圧）を入力する差動アンプと、差動アンプに入力されたゲート電圧に基づいて発振回路を駆動してスイッチング素子のゲートを充電させるコンパレータと、を備えて構成されたチャージポンプ駆動回路が提案されている。

このような構成を有するチャージポンプ駆動回路では、まず、差動アンプにスイッチング素子のゲート電圧を入力してそのゲート電圧をコンパレータに入力する。そして、コンパレータにより、スイッチング素子のゲート電圧がオン電圧を超えた場合、発振回路を停止してスイッチング素子のゲート電圧の充電を停止する。また、スイッチング素子のゲート電圧がオン電圧を下回った場合、発振回路を作動させてスイッチング素子のゲート電圧を充電する。

このように、チャージポンプからスイッチング素子のゲートに供給される電圧を常にモニタすることで、スイッチング素子のゲート電圧がオン電圧を下回ったときだけ、チャージポンプによってスイッチング素子のゲート電圧を充電することができるようになっている。
特開２００３−１６８９６３号公報

しかしながら、上記従来の技術では、コンパレータでスイッチング素子のゲート電圧を常にモニタするため、チャージポンプから差動アンプおよびコンパレータに入力バイアス電流を供給しなければならない。このため、チャージポンプはスイッチング素子のゲートの充電を停止した後も常に動作していなければならならない。このように、チャージポンプが常に動作することでラジオノイズが発生しやすくなり、このラジオノイズがチャージポンプ駆動回路の周辺の電子機器等に影響を与える可能性がある。

本発明は、上記点に鑑み、スイッチング素子を駆動するためのゲート電圧をチャージポンプにて充電して供給するハイサイド駆動回路において、低ラジオノイズ化を図ることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、負荷（６０）を駆動するための駆動許可信号が入力されたタイミングで一定時間（Ｔ１）をカウントし、一定時間をカウントしている間、第１タイマ出力信号を出力し、一定時間をカウントし終えた後、第２タイマ出力信号を出力するタイマ（２０）と、高周波クロックおよび低周波クロックを入力すると共に、タイマから第１タイマ出力信号を入力した場合、高周波クロックを出力し、第２タイマ出力信号を入力した場合、低周波クロックを出力するセレクタ部（１０）と、を設け、チャージポンプ回路部（４０）において、駆動選択回路（３０）を介してセレクタ部から入力される高周波クロックもしくは低周波クロックに応じてスイッチング素子を駆動するためのオン電圧を生成すると共に、生成したオン電圧をスイッチング素子に出力することを特徴とする。

このようにすれば、タイマに駆動許可信号が入力されたタイミングにて、タイマで一定時間Ｔ１をカウントする間、高周波クロックでチャージポンプ回路部を駆動してスイッチング素子にオン電圧を印加し、一定時間経過後は、低周波クロックでチャージポンプ回路部を駆動することができる。これにより、スイッチング素子にオン電圧を印加した後、すなわち一定時間後、チャージポンプ回路部を駆動するクロックを高周波クロックから低周波クロックに切り替えることにより、負荷の駆動終了時までスイッチング素子のオンを維持する間、低周波クロックの周波数でチャージポンプ回路部を駆動することができる。このため、チャージポンプ回路部のラジオノイズの発生を抑えることができ、ひいてはチャージポンプ回路部の低ラジオノイズ化を図ることができる。

この場合、スイッチング素子がオンすることで、このスイッチング素子を介して負荷に供給される供給電圧（Ｖｓ）を入力する出力電圧モニタ部（８０）を備える。そして、上記供給電圧が、負荷の駆動を維持できないと想定される基準電圧（Ｒｅｆ）を下回った場合、この出力電圧モニタ部から出力低下信号を出力する。また、タイマにて、出力電圧モニタ部から出力低下信号を入力している間、第１タイマ出力信号をセレクタ部に入力し、高周波クロックでチャージポンプ回路部を駆動する。

これにより、チャージポンプ回路部からスイッチング素子に印加するオン電圧が低下して負荷の駆動が停止してしまうことを防止できる。

また、過熱検出部（９０）にてスイッチング素子の温度を検出し、このスイッチング素子の温度が、スイッチング素子が不具合を起こすと想定される温度を超えた場合、過熱検出部から駆動選択回路に駆動停止信号を出力する。この駆動停止信号を入力した駆動選択回路は、セレクタ部から入力される高周波クロックもしくは低周波クロックのチャージポンプ回路部への出力を停止する。

このようにすれば、スイッチング素子が作動する上で異常な温度になった場合、スイッチング素子の動作を停止することができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態で示されるハイサイド駆動回路は、例えばＨブリッジ回路に用いられるモータやリレー等の負荷を駆動するものとして用いられるものである。

図１は、本発明の第１実施形態に係るハイサイド駆動回路の概略回路図である。この図に示されるように、ハイサイド駆動回路Ｃ１は、セレクタ部１０と、タイマ２０と、駆動選択回路３０と、チャージポンプ回路部４０と、スイッチング素子５０と、を備えて構成されている。

このハイサイド駆動回路Ｃ１には、負荷６０を駆動するための駆動許可信号と、発振回路等で生成された高周波クロック（ＣＬＫ）および低周波クロック（ＣＬＫ）が入力されるようになっている。これら駆動許可信号、高周波ＣＬＫ、低周波ＣＬＫは、それぞれ外部回路で生成されてハイサイド駆動回路Ｃ１に入力されるようになっている。

セレクタ部１０は、外部回路で生成された高周波ＣＬＫおよび低周波ＣＬＫを入力すると共に、タイマ２０から入力するタイマ出力信号（本発明の第１、第２タイマ出力信号に相当）に基づいて、高周波ＣＬＫおよび低周波ＣＬＫのうちいずれか一方を駆動選択回路３０に出力するものである。本実施形態では、高周波ＣＬＫの周波数は例えば１ＭＨｚであり、低周波ＣＬＫの周波数は例えば２０ｋＨｚである。

このようなセレクタ部１０は、第１ＡＮＤ回路１１と、第２ＡＮＤ回路１２と、ＯＲ回路１３とを備えて構成されている。第１、第２ＡＮＤ回路１１、１２は、入力されるすべての信号がＨレベルのとき、Ｈレベルの信号を出力するロジック回路である。また、ＯＲ回路１３は、入力される信号のうちＨレベルの信号が含まれていたとき、Ｈレベルの信号を出力するロジック回路である。

具体的に、第１ＡＮＤ回路１１は、高周波ＣＬＫを入力すると共に、タイマ２０からタイマ出力信号を反転して入力し、高周波ＣＬＫおよびタイマ出力信号の反転信号が両方ともＨレベルの場合、Ｈレベルの信号を出力する。また、第２ＡＮＤ回路１２は、低周波ＣＬＫを入力すると共に、タイマからタイマ出力信号を入力し、低周波ＣＬＫおよびタイマ出力信号のうち少なくとも一方がＨレベルの場合、Ｈレベルの信号を出力する。

さらに、ＯＲ回路１３は、第１、第２ＡＮＤ回路１１、１２から入力される信号のうち、いずれか一方から入力される信号がＨレベルである場合、Ｈレベルの信号を駆動選択回路３０に出力する。

タイマ２０は、時間をカウントするためのものであり、例えばＤフリップフロップ等で構成される。このようなタイマ２０は、Ｈレベルの駆動許可信号の入力のタイミングで時間のカウントを開始する。

また、タイマ２０は、駆動許可信号の反転信号を入力すると共に、Ｈレベルの駆動許可信号を入力したタイミングでタイマセットをして時間をカウントし始め、駆動許可信号の反転信号（Ｌレベル）をタイマ出力信号（本発明の第１タイマ出力信号に相当）としてセレクタ部１０に一定時間（Ｔ１）出力する。そして、タイマ２０がタイマセットをしてから一定時間をカウントすると、タイマ２０はセレクタ部１０に出力していた信号の反転信号（Ｈレベル）をタイマ出力信号（本発明の第２タイマ出力信号に相当）としてセレクタ部１０に出力する。

そして、タイマ２０は、Ｌレベルの駆動許可信号が入力されたタイミングでタイマリセットをする。この後、再びＨレベルの駆動許可信号が入力されると、その入力のタイミングでタイマセットを行い、時間をカウントするのである。

駆動選択回路３０は、ＡＮＤ回路であり、Ｈレベルの駆動許可信号が入力されている間、セレクタ部１０から入力される高周波ＣＬＫもしくは低周波ＣＬＫをチャージポンプ回路部４０に出力するものである。

チャージポンプ回路部４０は、コンデンサの充放電を利用して電源電圧よりも高い電圧を発生させるものであり、コンデンサやこのコンデンサを充放電するためのスイッチ等を備えて構成される。このチャージポンプ回路部４０は、駆動選択回路３０から入力される高周波ＣＬＫもしくは低周波ＣＬＫに応じてコンデンサを充電し、スイッチング素子５０に電圧を出力する。

スイッチング素子５０は、負荷６０を駆動するためのスイッチとして機能するものである。本実施形態では、スイッチング素子５０としてＮｃｈパワーＭＯＳトランジスタが採用される。このようなスイッチング素子５０は、チャージポンプ回路部４０から入力されるゲート電圧に基づいてオンまたはオフする。なお、スイッチング素子のゲート−ソース間には、ゲート−ソース間電圧をクランプするためのツェナーダイオード７０が接続されている。

以上が、本実施形態に係るハイサイド駆動回路Ｃ１の構成である。このようなハイサイド駆動回路Ｃ１は、例えば上記各構成部分がそれぞれ回路として製造され、それぞれが図１に示される回路に組み合わされて構成される。

次に、このハイサイド駆動回路Ｃ１の作動について、図２を参照して説明する。図２は、ハイサイド駆動回路Ｃ１の作動を説明するためのタイミングチャートである。

まず、ハイサイド駆動回路Ｃ１の外部に設けられた発振回路で高周波ＣＬＫ（例えば１ＭＨｚ）および低周波ＣＬＫ（例えば２０ｋＨｚ）が生成される共に、高周波ＣＬＫがセレクタ部１０の第１ＡＮＤ回路１１に入力され、低周波ＣＬＫがセレクタ部１０の第２ＡＮＤ回路１２に入力される。このような状態で負荷６０を駆動するための駆動許可信号が外部から駆動選択回路３０およびタイマ２０に入力される。

具体的に、図２に示されるＨレベルの駆動許可信号が駆動選択回路３０に入力されると、駆動選択回路３０では、Ｈレベルの駆動許可信号が入力されている間、セレクタ部１０から入力される信号をチャージポンプ回路部４０に出力することとなる。また、タイマ２０では、駆動許可信号に同期してタイマセットがなされて時間がカウントされ始める。

上述のように、タイマ２０で時間がカウントされている間、タイマ２０からは駆動許可信号の反転信号であるＬレベルの信号がタイマ出力信号としてセレクタ部１０に出力される。したがって、セレクタ部１０の第１ＡＮＤ回路１１では、高周波ＣＬＫおよびＬレベルが反転したＨレベルの信号が入力されて高周波ＣＬＫがＯＲ回路１３に出力される。また、第２ＡＮＤ回路１２では、低周波ＣＬＫおよびＬレベルの信号が入力されるため、Ｌレベルの信号が出力される。すなわち、第１ＡＮＤ回路１１から出力された高周波ＣＬＫがＯＲ回路１３および駆動選択回路３０を介してチャージポンプ回路部４０に入力される。

これにより、チャージポンプ回路部４０では、高周波ＣＬＫに応じてコンデンサが充電されると共に、充電された電圧がスイッチング素子５０に出力される。すなわち、図２に示されるように、タイマ２０にて時間がカウントされている時間Ｔ１の間では、チャージポンプ回路部４０は高周波ＣＬＫで高速動作し、短時間でコンデンサを充電してスイッチング素子５０のゲートを駆動する。

なお、この時間Ｔ１は、スイッチング素子５０のゲート電圧を十分にオンさせるために必要な時間に設定されており、本実施形態では例えば５０μｓとされる。

ここで、スイッチング素子５０のゲートはハイインピーダンスに保たれており、チャージポンプ回路部４０の出力電流は、ゲートの酸化膜容量にのみチャージアップされて保持されている。

そして、タイマ２０が一定時間をカウントし終えると、タイマ２０ではタイマ２０に入力された駆動許可信号の反転信号が反転された信号がタイマ出力信号として出力される。すなわち、タイマ２０からはＨレベルの信号がセレクタ部１０に出力される。したがって、セレクタ部１０の第１ＡＮＤ回路１１では、高周波ＣＬＫおよびＨレベルが反転したＬレベルの信号が入力され、Ｌレベルの信号がＯＲ回路１３に出力される。また、第２ＡＮＤ回路１２では、低周波ＣＬＫおよびＨレベルの信号が入力されるため、低周波ＣＬＫがＯＲ回路１３に出力される。したがって、第２ＡＮＤ回路１２から出力された低周波ＣＬＫがＯＲ回路１３および駆動選択回路３０を介してチャージポンプ回路部４０に入力される。

これにより、チャージポンプ回路部４０では、低周波ＣＬＫに応じてコンデンサが充電され、充電された電圧がスイッチング素子５０に出力される。すなわち、図２に示されるように、タイマ２０での時間のカウントが終了した後では、チャージポンプ回路部４０は低周波ＣＬＫで動作し、スイッチング素子５０のゲートの蓄積電荷の自然放電分、またはリーク抵抗による放電分を補うようにスイッチング素子５０のゲートを駆動する。

この後、負荷６０の駆動を停止させる駆動許可信号がハイサイド駆動回路Ｃ１に入力されると、すなわちＬレベルの駆動許可信号が駆動選択回路３０およびタイマ２０に入力されると、チャージポンプ回路部４０への低周波ＣＬＫの入力が停止される。また、タイマ２０では、タイマリセットがなされる。

以上説明したように、本実施形態では、ハイサイド駆動回路Ｃ１に駆動許可信号が入力されてからタイマ２０で時間Ｔ１をカウントする間では、高周波ＣＬＫでチャージポンプ回路部４０を駆動してスイッチング素子５０をオンさせると共に、時間Ｔ１経過後は、低周波ＣＬＫでチャージポンプ回路部４０を駆動することを特徴としている。

これにより、負荷６０の駆動をさせる初期の段階では、高周波ＣＬＫによってチャージポンプ回路部４０を高速動作させることができ、ひいてはスイッチング素子５０のゲートを素早くオンさせることができる。また、時間Ｔ１後にチャージポンプ回路部４０を駆動するクロックを高周波ＣＬＫから低周波ＣＬＫに切り替えることにより、負荷６０の駆動終了時までスイッチング素子５０のオンを維持する間は、低周波ＣＬＫの周波数でチャージポンプ回路部４０を駆動するのでチャージポンプ回路部４０のラジオノイズの発生を抑えることができる。このようにして、チャージポンプ回路部４０の低ラジオノイズ化を図ることができる。

また、上記ハイサイド駆動回路Ｃ１の回路構成において、チャージポンプ回路部４０の出力がスイッチング素子５０のみに入力されるようになっているため、高インピーダンスを得ることができ、上記のように低周波ＣＬＫの周波数でのスイッチング素子５０のオン維持を可能とすることができる。すなわち、チャージポンプ回路部４０の電力消費を低減させることができ、電力消費によるノイズを低減できる。

そして、チャージポンプ回路部４０およびスイッチング素子５０で構成される基本構造に対し、タイマ２０およびセレクタ部１０を設けるだけであるので、小規模な回路を実現することができる。

（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態では、スイッチング素子５０のゲート−ソース間の電圧をモニタすることにより、負荷６０を駆動する間は常にスイッチング素子５０のゲートにオン電圧を供給できるようにしたことが特徴である。

図３は、本発明の第２実施形態に係るハイサイド駆動回路の概略回路図である。この図に示されるハイサイド駆動回路Ｃ２は、第１実施形態に示されたハイサイド駆動回路Ｃ１に対し、スイッチング素子５０のソース側とタイマ２０との間に、チャージポンプ回路部４０の出力異常を検出するための出力電圧モニタ部８０を備えている。

具体的に、出力電圧モニタ部８０は、スイッチング素子５０がオンすることでスイッチング素子５０を介して負荷６０に供給される電圧（Ｖｓ、本発明の供給電圧）を入力すると共に、この電圧Ｖｓが、負荷６０の駆動を維持できないと想定される基準電圧（Ｒｅｆ）を下回った場合、出力低下信号を出力するものであり、コンパレータ８１と、ＡＮＤ回路８２と、ＯＲ回路８３と、を備えて構成されている。

コンパレータ８１は、比較回路であり、比較結果をＡＮＤ回路８２に出力する。このようなコンパレータ８１は、スイッチング素子５０のソース電圧Ｖｓと基準電圧Ｒｅｆとを比較し、ソース電圧Ｖｓが基準電圧Ｒｅｆを超えない場合にはＨレベルの信号をＡＮＤ回路８２に出力し、ソース電圧Ｖｓが基準電圧Ｒｅｆを超えた場合にはＬレベルの信号をＡＮＤ回路８２に出力する。

ＡＮＤ回路８２は、上記第１、第２ＡＮＤ回路１１、１２と同じ機能を有するものである。このＡＮＤ回路８２は、駆動許可信号とコンパレータ８１の出力とをそれぞれ入力し、両者がＨレベルの場合のみＨレベルの信号をＯＲ回路８３に出力する。

また、ＯＲ回路８３は、上記ＯＲ回路１３と同じ機能を有するものである。このＯＲ回路８３は、駆動許可信号の反転信号とＡＮＤ回路８２の出力とをそれぞれ入力し、両者のうちいずれか一方がＨレベルの場合、Ｈレベルの信号をタイマ２０に出力する。

したがって、出力電圧モニタ部８０は、スイッチング素子５０のゲート電圧が低下することに伴って低下するソース電圧Ｖｓが基準電圧Ｒｅｆを下回った場合、タイマ２０に出力低下信号（Ｈレベルの信号）を入力する。

本実施形態では、タイマ２０は、第１実施形態で示された機能に加え、出力電圧モニタ部８０から出力低下信号（Ｈレベルの信号）を入力している間、セレクタ部１０にＬレベルの信号（第１タイマ出力信号）をタイマ出力信号として出力することにより、第１ＡＮＤ回路１１を介してセレクタ部１０から高周波ＣＬＫを出力する機能を有している。

以上のような出力電圧モニタ部８０およびタイマ２０を備えたハイサイド駆動回路Ｃ２の作動について、図４を参照して説明する。図４は、ハイサイド駆動回路Ｃ２の作動を説明するためのタイミングチャートである。

まず、負荷６０を駆動するためのＨレベルの駆動許可信号が駆動選択回路３０およびタイマ２０に入力される。これにより、タイマ２０では時間のカウントが始まり、時間Ｔ１が経過するまでタイマ２０からＬレベルの信号がタイマ出力信号としてセレクタ部１０に入力される。これにより、第１実施形態と同様に、セレクタ部１０からは高周波ＣＬＫが出力され、チャージポンプ回路部４０は高周波ＣＬＫに応じて駆動される。また、時間Ｔ１が経過すると、タイマ２０からＨレベルの信号がタイマ出力信号として出力され、セレクタ部１０から低周波ＣＬＫが出力される。これにより、チャージポンプ回路部４０は低周波ＣＬＫに応じて駆動される。

このようにしてチャージポンプ回路部４０が低周波ＣＬＫで駆動されている間、図４に示されるように、スイッチング素子５０のソース電圧Ｖｓは少しずつ低下していく。これは、低周波ＣＬＫによるチャージポンプ回路部４０のコンデンサの充電が放電に追いつかなくなり、スイッチング素子５０のゲートに供給されるオン電圧が低下していくことに伴うものである。

そして、ソース電圧Ｖｓがコンパレータ８１に設定された基準電圧Ｒｅｆを下回ると、コンパレータ８１からＨレベルの信号が出力され、ひいては出力電圧モニタ部８０から出力低下信号（Ｈレベルの信号）がタイマ２０に入力される。これに応じて、タイマ２０からセレクタ部１０にＬレベルの信号がタイマ出力信号として出力され、セレクタ部１０から高周波ＣＬＫが駆動選択回路３０を介してチャージポンプ回路部４０に入力される。

これにより、チャージポンプ回路部４０では高周波ＣＬＫに応じた駆動によってコンデンサの充電速度が早められ、スイッチング素子５０のゲートに電圧を供給することができる。この後、スイッチング素子５０のゲート電圧が上昇することに伴ってソース電圧Ｖｓも上昇するため、ソース電圧Ｖｓが基準電圧Ｒｅｆを上回る。これにより、コンパレータ８１からはＬレベルの信号が出力され、出力電圧モニタ部８０からタイマ２０にＬレベルの信号が出力される。

タイマ２０では、出力電圧モニタ部８０からＬレベルの信号が入力されると、一定時間後にＨレベルの信号がタイマ出力信号としてセレクタ部１０に出力される。これに伴い、セレクタ部１０から低周波ＣＬＫが駆動選択回路３０を介してチャージポンプ回路部４０に入力される。こうして、チャージポンプ回路部４０では再び低周波ＣＬＫに応じた駆動がなされる。

以上のように、出力電圧モニタ部８０およびこの出力に応じてセレクタ部１０に信号を出力するタイマ２０を設け、スイッチング素子５０のゲート電圧が低下して負荷６０の駆動が停止してしまわないようにすることができる。

（第３実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態では、スイッチング素子５０の温度を計測することにより、スイッチング素子５０が高温になって誤作動等の不具合を起こしてしまうことを防止することが特徴である。

図５は、本発明の第３実施形態に係るハイサイド駆動回路の概略回路図である。この図に示されるハイサイド駆動回路Ｃ３は、第１実施形態に示されたハイサイド駆動回路Ｃ１に対し、過熱検出部９０を備えている。なお、図５では過熱検出部９０はスイッチング素子５０から離れて描かれているが、実際にはスイッチング素子５０の近傍に配置されている。

過熱検出部９０は、スイッチング素子５０の温度を検出するものであり、例えば感温ダイオード等を備えて構成されている。この過熱検出部９０は、スイッチング素子５０の温度が、スイッチング素子５０が不具合（誤作動等の異常）を起こすと想定される温度を超えた場合、駆動停止信号（Ｈレベルの信号）を駆動選択回路３０に出力する機能を有している。本実施形態では、過熱検出部９０から出力された信号は反転してＬレベルの信号となって駆動選択回路３０に入力されるようになっている。

したがって、ハイサイド駆動回路Ｃ３は第１実施形態と同様に作動する上で、駆動選択回路３０に過熱検出部９０からＨレベルの信号が入力されると、駆動選択回路３０からはＬレベルの信号がチャージポンプ回路部４０に入力される。これにより、セレクタ部１０からチャージポンプ回路部４０への高周波ＣＬＫもしくは低周波ＣＬＫの供給が停止される。このようにして、スイッチング素子５０が異常な温度になった場合では、スイッチング素子５０の動作を停止させることができる。

（第４実施形態）
本実施形態では、上記各実施形態とことなる部分についてのみ説明する。本実施形態では、スイッチング素子５０と他の構成部分とを一チップ化することにより、出荷時の検査工程において、ゲートの初期故障、信頼性を確保することが特徴である。

例えば図１に示されるハイサイド駆動回路Ｃ１を１つのチップに形成した後、検査工程において、スイッチング素子５０のゲート−ソース間に流れるリーク電流を測定することにより、低周波ＣＬＫでの動作を保証する。

図６は、スイッチング素子５０に流れるリーク電流を説明するための図であり、（ａ）は実使用時の場合、（ｂ）はチップ検査時の場合についてのスイッチング素子５０近傍の回路図である。

まず、図６（ａ）に示されるように、実際にスイッチング素子５０が搭載されたチップが使用される際、スイッチング素子５０のゲート−ソース間にはツェナーダイオード７０が接続されてはいるが、チャージポンプ回路部４０から出力電流Ｉｃｐが出力されると、このゲート−ソース間にリーク電流Ｉｌｅａｋが流れる。なお、図６（ａ）では、リーク電流が流れる様子を、リーク電流Ｉｌｅａｋがリーク抵抗Ｒｌｅａｋ流れる回路図で示してあるが、この抵抗Ｒｌｅａｋが実際にあるわけではない。

このリーク電流Ｉｌｅａｋは一定値であるが、チャージポンプ回路部４０から出力される出力電流Ｉｃｐはチャージポンプ回路部４０を駆動する周波数に応じて変化する。この様子を図７に示す。図７は、周波数とＩｌｅａｋ（ｍａｘの値）およびＩｃｐとの相関関係を示した図である。この図に示されるように、ＩｃｐとＩｌｅａｋとが交わる点Ａを下回る周波数では、Ｉｌｅａｋの値が周波数に応じて変動する。

したがって、検査段階における多数のチップに対して、周波数に対して点Ａがより小さい周波数であるものを選定することにより、チップにおける低周波ＣＬＫの規格値を下げることができ、低周波ＣＬＫとして用いることができる周波数の範囲を広くすることができる。

実際、上記点Ａにおける周波数を選定する方法として、検査工程において、検査工程において、ゲート酸化膜寿命の保証のため、ゲート−ソース間に高電圧を印加し、リーク測定を実施する。具体的に、図６（ｂ）に示されるように、チャージポンプ回路部４０の出力電流をオフさせてツェナーダイオード７０をオープンにした状態でスイッチング素子５０のゲートに印加電圧Ｖｓｕｐを印加し、そのときにゲート−ソース間に流れるリーク規定電流Ｉｌｉｍを測定する。本実施形態では、印加電圧Ｖｓｕｐとして例えば２０Ｖを印加する。そして、上記リーク規定電流Ｉｌｉｍが１μＡであった場合、等価的なリーク抵抗Ｒｌｅａｋは２０ＭΩ（最小値）となる。

ここで、図６（ａ）のように実使用の場合では、チャージポンプ回路部４０からスイッチング素子５０にゲート電圧Ｖｃｌが入力される。本実施形態では、ゲート電圧Ｖｃｌは例えば９Ｖである。したがって、上記のようにリーク抵抗Ｒｌｅａｋは２０ＭΩであるので、実使用におけるリーク電流Ｉｌｅａｋの最大値は０．４５μＡとなる。

すなわち、図７において、電流Ｉｃｐおよび電流Ｉｌｅａｋが０．４５μＡのときの周波数を、実使用における最小周波数とすることができる。つまり、チップにおいて使用できる低周波ＣＬＫの周波数を低減することができる。

以上のように、スイッチング素子５０を一チップ化することにより、出荷検査において、ゲートの初期故障や信頼性を確保することにより、さらなる低周波ＣＬＫの駆動化を可能にすることができる。

（他の実施形態）
上記各実施形態において示された構成は、同等の機能を実現させる他の構成により組み合わされたものであっても構わない。例えば、セレクタ部１０は、他のロジック回路で構成されていても構わない。

第３実施形態で示された過熱検出部９０を第２実施形態に示されるハイサイド駆動回路Ｃ２に備えるようにしても構わない。

本発明の第１実施形態に係るハイサイド駆動回路の概略回路図である。 図１に示されるハイサイド駆動回路の作動を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の第２実施形態に係るハイサイド駆動回路の概略回路図である。 図３に示されるハイサイド駆動回路の作動を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の第３実施形態に係るハイサイド駆動回路の概略回路図である。 第４実施形態において、スイッチング素子に流れるリーク電流を説明するための回路図であり、（ａ）は実使用時の場合、（ｂ）はチップ検査時の場合についてそれぞれ示した図である。 第４実施形態において、周波数とＩｌｅａｋおよびＩｃｐとの相関関係を示した図である。

符号の説明

１０…セレクタ部、２０…タイマ、３０…駆動選択回路、４０…チャージポンプ回路部、５０…スイッチング素子、６０…負荷、７０…ツェナーダイオード、８０…出力電圧モニタ部、９０…過熱検出部。

Claims (3)

1. 入力されるオン電圧に応じてオンまたはオフすることにより、負荷（６０）を駆動するスイッチング素子（５０）と、
   前記負荷を駆動するための駆動許可信号を入力すると共に、前記駆動許可信号が入力されたタイミングで一定時間（Ｔ１）をカウントし、前記一定時間をカウントしている間、第１タイマ出力信号を出力し、前記一定時間をカウントし終えた後、第２タイマ出力信号を出力するタイマ（２０）と、
   外部から高周波クロックおよび低周波クロックを入力すると共に、前記タイマから前記第１タイマ出力信号を入力した場合、前記高周波クロックを出力し、前記第２タイマ出力信号を入力した場合、前記低周波クロックを出力するセレクタ部（１０）と、
   前記セレクタ部から前記高周波クロックもしくは前記低周波クロックを入力すると共に前記駆動許可信号を入力するようになっており、前記駆動許可信号を入力している間、入力された前記高周波クロックもしくは前記低周波クロックを出力する駆動選択回路（３０）と、
   前記駆動選択回路から入力される前記高周波クロックもしくは前記低周波クロックに応じて前記スイッチング素子を駆動するための前記オン電圧を生成すると共に、生成したオン電圧を前記スイッチング素子に出力するチャージポンプ回路部（４０）と、を備えたことを特徴とするハイサイド駆動回路。
2. 前記スイッチング素子がオンすることで前記スイッチング素子を介して前記負荷に供給される供給電圧（Ｖｓ）を入力すると共に、この供給電圧が、前記負荷の駆動を維持できないと想定される基準電圧（Ｒｅｆ）を下回った場合、出力低下信号を出力する出力電圧モニタ部（８０）を備えており、
   前記タイマは、前記出力電圧モニタ部から前記出力低下信号を入力している間、前記第１タイマ出力信号を前記セレクタ部に入力するようになっていることを特徴とする請求項１に記載のハイサイド駆動回路。
3. 前記スイッチング素子の温度を検出すると共に、このスイッチング素子の温度が、前記スイッチング素子が不具合を起こすと想定される温度を超えた場合、駆動停止信号を出力する過熱検出部（９０）を備えており、
   前記駆動選択回路は、前記過熱検出部から前記駆動停止信号を入力した場合、前記セレクタ部から入力される前記高周波クロックもしくは前記低周波クロックの前記チャージポンプ回路部への出力を停止するようになっていることを特徴とする請求項１または２に記載のハイサイド駆動回路。

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