JP5679514B2 - Inverter drive circuit - Google Patents
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Description
本発明は、MOS(金属酸化膜半導体)トランジスタ等の能動素子を出力段にプッシュプルに構成したインバータ駆動回路に関し、より特定的には、出力段トランジスタの貫通電流をなくして短絡破壊を防止したインバータ駆動回路に関する。 The present invention relates to an inverter drive circuit in which an active element such as a MOS (metal oxide semiconductor) transistor is configured as a push-pull in an output stage, and more specifically, a short-circuit breakdown is prevented by eliminating a through current of an output stage transistor. The present invention relates to an inverter drive circuit.
一般に、インバータ駆動回路としては、Pチャネル型のMOSトランジスタのドレインとNチャネル型のMOSトランジスタのドレインとを接続した出力段を有する回路構成が知られている。例えば、図7に示すインバータ駆動回路101である。この構成による従来のインバータ駆動回路101では、入力端子130から与えられる入力信号Vsのレベルに応じて、上アーム回路110のPチャネル型のMOSトランジスタTP101又は下アーム回路120のNチャネル型のMOSトランジスタTN101の一方だけがオン動作して、入力信号を反転させた出力信号VMを出力端子140に出力する。
In general, as an inverter drive circuit, a circuit configuration having an output stage in which a drain of a P-channel MOS transistor and a drain of an N-channel MOS transistor are connected is known. For example, the inverter driving circuit 101 shown in FIG. In the conventional inverter drive circuit 101 having this configuration, the P-channel MOS transistor TP101 of the
ここで、MOSトランジスタのゲート−ドレイン間に寄生容量が存在することは周知のことである。つまり、Pチャネル型のMOSトランジスタTP101のゲート−ドレイン間に寄生容量CPpが、及びNチャネル型のMOSトランジスタTN101のゲート−ドレイン間に寄生容量CNpが、それぞれ存在する(図7を参照)。これらの寄生容量CPp及びCNpは、出力端子140に接続されているため、出力電圧VMの電圧変化の影響を受けてしまい、次のような問題を発生させる。
Here, it is well known that a parasitic capacitance exists between the gate and the drain of the MOS transistor. That is, a parasitic capacitance CPp exists between the gate and drain of the P-channel MOS transistor TP101, and a parasitic capacitance CNp exists between the gate and drain of the N-channel MOS transistor TN101 (see FIG. 7). Since these parasitic capacitances CPp and CNp are connected to the
出力電圧VMがローレベルからハイレベルへ上昇するときに生じる電圧変化に伴って、電荷を蓄積するために出力電圧VMから寄生容量CNpに電流が流れ込む現象が起こる。この電流の流れ込みによって、Nチャネル型のMOSトランジスタTN101のゲートに接続されたバッファ122が有する抵抗値に基づいた電圧降下分だけ、Nチャネル型のMOSトランジスタTN101のゲート電圧を上昇させることとなる。従って、流れ込む電流が多ければ多いほどゲート電圧が大きく上昇し、Nチャネル型のMOSトランジスタTN101が誤まってオン動作(以下、誤オン動作と記す)するおそれがある。
また、出力電圧VMがハイレベルからローレベルへ下降するときに生じる電圧変化に伴って、電荷を放出するために寄生容量CPpから出力電圧VMに電流が流れ込むという現象が起こる。この電流の流れ込みによって、Pチャネル型のMOSトランジスタTP101のゲートに接続されたバッファ112が有する抵抗値に基づいた電圧降下分だけ、Pチャネル型のMOSトランジスタTP101のゲート電圧を下降させることとなる。従って、流れ込む電流が多ければ多いほどゲート電圧が大きく下降し、Pチャネル型のMOSトランジスタTP101が誤オン動作するおそれがある。
Along with the voltage change that occurs when the output voltage VM rises from the low level to the high level, a phenomenon occurs in which a current flows from the output voltage VM to the parasitic capacitance CNp in order to accumulate charges. By this current flow, the gate voltage of the N-channel MOS transistor TN101 is increased by the voltage drop based on the resistance value of the
In addition, with the voltage change that occurs when the output voltage VM drops from the high level to the low level, a phenomenon occurs in which current flows from the parasitic capacitance CPp to the output voltage VM in order to release charges. By this current flow, the gate voltage of the P-channel MOS transistor TP101 is lowered by the voltage drop based on the resistance value of the
このように、従来のインバータ駆動回路101では、本来オフ動作をするはずのMOSトランジスタが誤オン動作することによって、Pチャネル型のMOSトランジスタTP101及びNチャネル型のMOSトランジスタTN101に貫通電流が流れ、最終的に短絡破壊が起こるおそれがある。そこで、この短絡破壊を防止する手法として、Pチャネル型のMOSトランジスタTP101及びNチャネル型のMOSトランジスタTN101のオン動作を制御する技術が存在する。例えば、特許文献1を参照。 As described above, in the conventional inverter drive circuit 101, when a MOS transistor that should originally be turned off erroneously turns on, a through current flows through the P-channel MOS transistor TP101 and the N-channel MOS transistor TN101. Eventually there is a risk of short circuit failure. Therefore, as a technique for preventing this short-circuit breakdown, there is a technique for controlling the ON operation of the P-channel MOS transistor TP101 and the N-channel MOS transistor TN101. See, for example, US Pat.
この特許文献1に記載された従来のインバータ駆動回路102は、図8に示す構成を有しており、次のような制御を実現する。
上アーム回路110の出力MOSトランジスタTP101がオン動作しており、下アーム回路120の出力MOSトランジスタTN101がオフ動作している場合において、出力MOSトランジスタTN101が誤オン動作したとき、並列に挿入されたセンスMOSトランジスタTN102も同時に誤オン動作する。このセンスMOSトランジスタTN102の誤オン動作によって、出力MOSトランジスタTP101がオフ動作に移行する。そしてしばらくして、出力MOSトランジスタTN101が正常なオフ動作に戻ると、並列に挿入されたセンスMOSトランジスタTN102もオフ動作することによって、出力MOSトランジスタTP101が正常なオン動作に戻る。この制御により、従来のインバータ駆動回路102は、短絡破壊が起こらないようにしている。
The conventional inverter drive circuit 102 described in
When the output MOS transistor TP101 of the
上述したように、上記従来のインバータ駆動回路102は、MOSトランジスタの短絡破壊が起こる前に、出力MOSトランジスタTP101又はTN101で発生している誤オン動作を正常にオフ動作に戻す制御を行っている。 As described above, the conventional inverter drive circuit 102 performs control to normally return the erroneous ON operation generated in the output MOS transistor TP101 or TN101 to the OFF operation before the short-circuit breakdown of the MOS transistor occurs. .
しかしながら、上記従来のインバータ駆動回路102では、上アーム回路110の出力MOSトランジスタTP101とセンスMOSトランジスタTP102とが、又は下アーム回路120の出力MOSトランジスタTN101とセンスMOSトランジスタTN102とが、同時に誤オン動作を行う。このため、出力MOSトランジスタTP101と出力MOSトランジスタTN101とが同時にオン動作している期間が一瞬あり、その期間はどうしても貫通電流が流れてしまう。
However, in the conventional inverter drive circuit 102, the output MOS transistor TP101 and the sense MOS transistor TP102 of the
それ故に、本発明の目的は、トランジスタに存在する寄生容量の影響を考慮しつつ、誤動作によって上アーム回路の出力トランジスタと下アーム回路の出力トランジスタとが同時にオン動作して貫通電流が流れることを防止した、インバータ駆動回路を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to consider that the output transistor of the upper arm circuit and the output transistor of the lower arm circuit are simultaneously turned on by a malfunction and the through current flows while considering the influence of the parasitic capacitance existing in the transistor. It is to provide an inverter drive circuit that is prevented.
本発明は、入力信号に従って出力信号のハイ電圧となる上限電圧を出力端子に出力する上アーム回路、及び当該入力信号に従って当該出力信号のロー電圧となる下限電圧を当該出力端子に出力する下アーム回路で構成される、インバータ駆動回路に向けられている。そして、上記目的を達成するために、本発明のインバータ駆動回路は、上アーム回路及び下アーム回路のそれぞれが、入力信号に基づいたオン動作時に、ソースに印加された電源電圧を、上限電圧又は下限電圧として、ドレインを介して出力端子に出力する出力MOSトランジスタと、オン動作時に他方のアーム回路が備える出力MOSトランジスタをオフ動作させる検出MOSトランジスタと、出力端子に現れる電圧の変化を検出し、検出MOSトランジスタのゲート電圧を制御するゲート電圧制御部とを備え、ゲート電圧制御部が、出力端子に現れる電圧の変化に伴ったゲート電圧の単位時間当たりの変化量が出力MOSトランジスタよりも大きいゲート電圧を、検出MOSトランジスタのゲートに入力する。
かかる構成により、誤動作によって出力MOSトランジスタがオン動作しようとした場合、検出MOSトランジスタが先にオン動作して出力MOSトランジスタのオフ動作を維持させることができる。
The present invention, outputs the upper arm circuits and outputs the input signal thus an upper limit voltage as a high voltage of the output signal to the output terminal, and a lower limit voltage to a low voltage thus the output signal to the input signal to the output terminal It is directed to an inverter drive circuit composed of a lower arm circuit. In order to achieve the above object, the inverter drive circuit of the present invention is configured such that each of the upper arm circuit and the lower arm circuit uses the power supply voltage applied to the source at the time of the on operation based on the input signal as the upper limit voltage or As a lower limit voltage, an output MOS transistor that outputs to the output terminal via the drain, a detection MOS transistor that turns off the output MOS transistor included in the other arm circuit at the time of on operation, and a change in voltage that appears at the output terminal are detected, and a gate voltage control unit for controlling the gate voltage of the detection MOS transistor, the gate voltage control unit is larger than the amount of change is output MOS transistors per unit time of the gate voltage with a change of the voltage appearing at the output terminal A gate voltage is input to the gate of the detection MOS transistor.
With this configuration, when the output MOS transistor tries to turn on due to a malfunction, the detection MOS transistor can be turned on first, and the output MOS transistor can be kept off.
このインバータ駆動回路では、検出MOSトランジスタがオン動作をする電圧レベルであるスイッチング閾値が出力MOSトランジスタと同等であることが好ましい。
かかる構成により、ゲート電圧制御部における検出MOSトランジスタ及び出力MOSトランジスタのベース電圧の制御が容易になる。
In this inverter drive circuit, it is preferable that the switching threshold, which is a voltage level at which the detection MOS transistor is turned on , is equal to that of the output MOS transistor.
With this configuration, it becomes easy to control the base voltages of the detection MOS transistor and the output MOS transistor in the gate voltage control unit.
典型的なゲート電圧制御部は、検出MOSトランジスタのゲートと出力MOSトランジスタのゲートとの間に挿入される抵抗Rと、検出MOSトランジスタのゲートと出力MOSトランジスタのドレインとの間に挿入される容量Cとを含む。
かかる構成により、出力MOSトランジスタのゲートと検出MOSトランジスタのゲートとを別の電圧に制御することが可能となる。
A typical gate voltage control unit includes a resistor R inserted between the gate of the detection MOS transistor and the gate of the output MOS transistor, and a capacitor inserted between the gate of the detection MOS transistor and the drain of the output MOS transistor. C.
With such a configuration, the gate of the output MOS transistor and the gate of the detection MOS transistor can be controlled to different voltages.
より具体的には、出力MOSトランジスタのゲートに等価的に付加されている抵抗を抵抗Znと、出力MOSトランジスタのゲート−ドレイン間に挿入されている寄生容量を容量Cpとすると、抵抗R及び容量Cは、C×(Zn+R)>Cp×Znを満足する値に設定すればよい。
このように設計すれば、出力端子に現れる電圧の変化に伴ったゲート電圧の単位時間当たりの変化量が、出力MOSトランジスタよりも検出MOSトランジスタの方が必ず大きくなる。
More specifically, assuming that a resistor equivalently added to the gate of the output MOS transistor is a resistor Zn, and a parasitic capacitance inserted between the gate and drain of the output MOS transistor is a capacitor Cp, the resistor R and the capacitor C may be set to a value satisfying C × (Zn + R)> Cp × Zn.
If designed in this way, the change amount per unit time of the gate voltage accompanying the change in the voltage appearing at the output terminal is necessarily larger in the detection MOS transistor than in the output MOS transistor.
なお、上アーム回路の検出MOSトランジスタが、ドレインに抵抗を介して接続されるツェナーダイオードのカソード電圧を、下アーム回路が備える出力MOSトランジスタをオフ動作させるための電圧として出力する構成にしてもよい。
この構成にすれば、上アーム回路の電源電圧が高い場合でも、上アーム回路の検出MOSトランジスタからの出力を下アーム回路に入力することができる。
The detection MOS transistor of the upper arm circuit may output the cathode voltage of a Zener diode connected to the drain via a resistor as a voltage for turning off the output MOS transistor included in the lower arm circuit. .
With this configuration, even when the power supply voltage of the upper arm circuit is high, the output from the detection MOS transistor of the upper arm circuit can be input to the lower arm circuit.
上述のように、本発明のインバータ駆動回路によれば、誤動作によって上アーム回路の出力MOSトランジスタと下アーム回路の出力MOSトランジスタとが同時にオン動作することがない。これにより、出力MOSトランジスタと出力MOSトランジスタとに貫通電流が流れることを防止することができる。 As described above, according to the inverter drive circuit of the present invention, the output MOS transistor of the upper arm circuit and the output MOS transistor of the lower arm circuit are not simultaneously turned on by malfunction. Thereby, it is possible to prevent a through current from flowing through the output MOS transistor and the output MOS transistor.
以下、本発明の各実施形態を、図面を参照しながら説明する。
<第1の実施形態>
図1は、本発明の第1の実施形態に係るインバータ駆動回路1の構成を示す図である。図1において、第1の実施形態に係るインバータ駆動回路1は、出力信号VMの上限電圧(ハイ電圧)を生成する上アーム回路10、及び出力信号VMの下限電圧(ロー電圧)を生成する下アーム回路20で構成される。上アーム回路10は、上アーム駆動部11、上アームバッファ12、上アームゲート電圧制御部13、上アーム出力トランジスタTP1、上アーム検出トランジスタTP2、及び抵抗RP3を備える。下アーム回路20は、下アーム駆動部21、下アームバッファ22、下アームゲート電圧制御部23、下アーム出力トランジスタTN1、下アーム検出トランジスタTN2、及び抵抗RN3を備える。また、上アームゲート電圧制御部13は、抵抗RP2及び容量CPで構成され、下アームゲート電圧制御部23は、抵抗RN2及び容量CNで構成される。
Hereinafter, each embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an
まず、インバータ駆動回路1の各構成の概要を説明する。
上アーム回路10において、上アーム駆動部11は、入力端子30から与えられる入力信号Vs及び下アーム回路20の下アーム検出トランジスタTN2から出力される検出電圧Venを入力し、入力信号Vsと検出電圧Venとに応じた駆動信号Vspを出力する。この駆動信号Vspは、上アーム出力トランジスタTP1及び上アーム検出トランジスタTP2のオン動作又はオフ動作を切り換えるための信号である。駆動信号Vspは、上アームバッファ12を介した後、ゲート電圧Vgpとして上アーム出力トランジスタTP1のゲートに入力される。また、駆動信号Vspは、上アームバッファ12及び抵抗RP2を介した後、ゲート電圧Vgp’として上アーム検出トランジスタTP2のゲートに入力される。
First, the outline | summary of each structure of the
In the
上アーム出力トランジスタTP1は、典型的にはPチャネル型のMOSトランジスタである。この上アーム出力トランジスタTP1は、ゲートにゲート電圧Vgpが入力され、ソースに電源電圧VHが印加され、ドレインが出力端子40に接続されている。また、上アーム出力トランジスタTP1には、ゲート−ドレイン間に寄生容量CPp(点線で描画)が存在している。ゲートに入力されるゲート電圧Vgpがトランジスタをオン動作させる電圧レベルである場合、上アーム出力トランジスタTP1は、ソース−ドレイン間を導通させて出力端子40に現れる出力電圧VMを電源電圧VHに引き上げる。
The upper arm output transistor TP1 is typically a P-channel type MOS transistor. The upper arm output transistor TP1 has a gate voltage Vgp input to the gate, a power supply voltage VH applied to the source, and a drain connected to the
上アーム検出トランジスタTP2は、典型的にはPチャネル型のMOSトランジスタであり、上アーム出力トランジスタTP1と同等のスイッチング特性を有している。この上アーム検出トランジスタTP2は、ゲートにゲート電圧Vgp’が入力され、ソースに電源電圧VHが印加され、ドレインが抵抗RP3を介して接地されている。なお、この上アーム検出トランジスタTP2にもゲート−ドレイン間に寄生容量が存在するが、本発明の動作に直接影響を及ぼさないため、寄生容量に関する記述及び説明を省略する。ゲートに入力されるゲート電圧Vgp’がトランジスタをオン動作させる電圧レベルである場合、上アーム検出トランジスタTP2は、ソース−ドレイン間を導通させて抵抗RP3に応じた検出電圧Vepをドレインに生成する。この検出電圧Vepは、下アーム回路20に与えられる。
The upper arm detection transistor TP2 is typically a P-channel MOS transistor and has switching characteristics equivalent to those of the upper arm output transistor TP1. In the upper arm detection transistor TP2, the gate voltage Vgp 'is input to the gate, the power supply voltage VH is applied to the source, and the drain is grounded through the resistor RP3. Although the upper arm detection transistor TP2 also has a parasitic capacitance between the gate and the drain, it does not directly affect the operation of the present invention, and therefore description and explanation regarding the parasitic capacitance are omitted. When the gate voltage Vgp ′ input to the gate is at a voltage level for turning on the transistor, the upper arm detection transistor TP2 conducts between the source and the drain to generate a detection voltage Vep corresponding to the resistor RP3 at the drain. This detection voltage Vep is applied to the
また、下アーム回路20において、下アーム駆動部21は、入力端子30から与えられる入力信号Vs及び上アーム回路10の上アーム検出トランジスタTP2から出力される検出電圧Vepを入力し、入力信号Vsと検出電圧Vepとに応じた駆動信号Vsnを出力する。この駆動信号Vsnは、下アーム出力トランジスタTN1及び下アーム検出トランジスタTN2のオン動作又はオフ動作を切り換えるための信号である。駆動信号Vsnは、下アームバッファ22を介した後、ゲート電圧Vgnとして下アーム出力トランジスタTN1のゲートに入力される。また、駆動信号Vsnは、下アームバッファ22及び抵抗RN2を介した後、ゲート電圧Vgn’として下アーム検出トランジスタTN2のゲートに入力される。
In the
下アーム出力トランジスタTN1は、典型的にはNチャネル型のMOSトランジスタである。この下アーム出力トランジスタTN1は、ゲートにゲート電圧Vgnが入力され、ソースに電源電圧VG(VG<VH)が印加され、ドレインが出力端子40に接続されている。また、下アーム出力トランジスタTN1には、ゲート−ドレイン間に寄生容量CNp(点線で描画)が存在している。ゲートに入力されるゲート電圧Vgnがトランジスタをオン動作させる電圧レベルである場合、下アーム出力トランジスタTN1は、ソース−ドレイン間を導通させて出力端子40に現れる出力電圧VMを電源電圧VGに引き下げる。
The lower arm output transistor TN1 is typically an N-channel MOS transistor. In the lower arm output transistor TN1, the gate voltage Vgn is input to the gate, the power supply voltage VG (VG <VH) is applied to the source, and the drain is connected to the
下アーム検出トランジスタTN2は、典型的にはNチャネル型のMOSトランジスタであり、下アーム出力トランジスタTN1と同等のスイッチング特性を有している。この下アーム検出トランジスタTN2は、ゲートにゲート電圧Vgn’が入力され、ソースに電源電圧VGが印加され、ドレインが抵抗RN3を介して電源電圧VL(VG<VL<VH)に接続されている。なお、この下アーム検出トランジスタTN2にもゲート−ドレイン間に寄生容量が存在するが、本発明の動作に直接影響を及ぼさないため、寄生容量に関する記述及び説明を省略する。ゲートに入力されるゲート電圧Vgn’がトランジスタをオン動作させる電圧レベルである場合、下アーム検出トランジスタTN2は、ソース−ドレイン間を導通させて抵抗RN3に応じた検出電圧Venをドレインに生成する。この検出電圧Venは、上アーム回路10に与えられる。
The lower arm detection transistor TN2 is typically an N-channel MOS transistor and has switching characteristics equivalent to those of the lower arm output transistor TN1. In the lower arm detection transistor TN2, the gate voltage Vgn 'is input to the gate, the power supply voltage VG is applied to the source, and the drain is connected to the power supply voltage VL (VG <VL <VH) via the resistor RN3. Although the lower arm detection transistor TN2 also has a parasitic capacitance between the gate and the drain, it does not directly affect the operation of the present invention, and therefore description and explanation regarding the parasitic capacitance are omitted. When the gate voltage Vgn ′ input to the gate is at a voltage level for turning on the transistor, the lower arm detection transistor TN2 conducts between the source and the drain and generates a detection voltage Ven corresponding to the resistor RN3 at the drain. This detection voltage Ven is given to the
次に、インバータ駆動回路1が行う処理を、図2及び図3をさらに参照して詳細に説明する。図2は、インバータ駆動回路1の上アーム回路10のトランジスタがオン動作を行う場合における各電圧の変化をタイムチャートで示した図である。図3は、インバータ駆動回路1の下アーム回路20のトランジスタがオン動作を行う場合における各電圧の変化をタイムチャートで示した図である。
Next, the process performed by the
まず、図2を参照して、上アーム回路10のトランジスタがオン動作を行う場合の処理を説明する。なお、直前までハイレベルの入力信号Vsに従って下アーム回路20のトランジスタがオン動作を行っているものとして説明する。
First, with reference to FIG. 2, a process when the transistor of the
入力信号Vsがハイレベルからローレベルに変化すると(図2の(1))、下アーム駆動部21は、出力する駆動信号Vsnをハイレベルからローレベルに変化させる(図2の(2))。この駆動信号Vsnの変化に合わせて、下アームバッファ22が出力するゲート電圧Vgnもハイレベルからローレベルに徐々に変化し、同時に抵抗RN2を介したゲート電圧Vgn’もハイレベルからローレベルに徐々に変化する(図2の(3))。なお、ゲート電圧Vgn’がゲート電圧Vgnよりも緩やかに変化するのは、抵抗RN2によって生じる時定数の影響による。
When the input signal Vs changes from the high level to the low level ((1) in FIG. 2), the lower
ゲート電圧Vgnがハイレベルからローレベルに変化して下アーム出力トランジスタTN1の閾値に達すると、下アーム出力トランジスタTN1は、オン動作からオフ動作に切り替わる。この動作の切り替わりにより、下アーム出力トランジスタTN1のソース−ドレイン間が非導通となる。また、ゲート電圧Vgn’がハイレベルからローレベルに変化して下アーム検出トランジスタTN2の閾値に達すると、下アーム検出トランジスタTN2も、オン動作からオフ動作に切り替わる。この動作の切り替わりにより、下アーム検出トランジスタTN2のソース−ドレイン間が非導通となり、電源電圧VLが抵抗RN3を介して下アーム検出トランジスタTN2のドレインに現れる。従って、ローレベル(電源電圧VG)であった検出電圧Venは、ハイレベル(電源電圧VL)に変化して(図2の(4))、上アーム回路10の上アーム駆動部11に与えられる。
When the gate voltage Vgn changes from the high level to the low level and reaches the threshold value of the lower arm output transistor TN1, the lower arm output transistor TN1 switches from the on operation to the off operation. Due to this switching of operation, the source and drain of the lower arm output transistor TN1 become non-conductive. When the gate voltage Vgn ′ changes from the high level to the low level and reaches the threshold value of the lower arm detection transistor TN2, the lower arm detection transistor TN2 also switches from the on operation to the off operation. Due to this switching of operation, the source and drain of the lower arm detection transistor TN2 become non-conductive, and the power supply voltage VL appears at the drain of the lower arm detection transistor TN2 via the resistor RN3. Therefore, the detection voltage Ven which has been at the low level (power supply voltage VG) is changed to the high level (power supply voltage VL) ((4) in FIG. 2) and is supplied to the upper
上アーム駆動部11は、ローレベルに変化した入力信号Vsとハイレベルに変化した検出電圧Venとを入力し、出力する駆動信号Vspをハイレベルからローレベルに変化させる(図2の(5))。この駆動信号Vspの変化に合わせて、上アームバッファ12が出力するゲート電圧Vgpもハイレベルからローレベルに徐々に変化し、同時に抵抗RP2を介したゲート電圧Vgp’もハイレベルからローレベルに徐々に変化する(図2の(6))。なお、ゲート電圧Vgpとゲート電圧Vgp’との変化が異なるのは、抵抗RP2によって生じる時定数の影響による。
The upper
ゲート電圧Vgpがハイレベルからローレベルに変化して上アーム出力トランジスタTP1の閾値に達すると、上アーム出力トランジスタTP1は、オフ動作からオン動作に切り替わる。この動作の切り替わりにより、上アーム出力トランジスタTP1のソース−ドレイン間が導通して、電源電圧VHに応じた駆動電流が出力端子40へ流れて出力電圧VMが上昇する(図2の(7))。この出力電圧VMの上昇は、下アーム回路20において、寄生容量CNpを介してゲート電圧Vgnを上昇させ、かつ、容量CNを介してゲート電圧Vgn’を上昇させる(図2の(8))。
When the gate voltage Vgp changes from the high level to the low level and reaches the threshold value of the upper arm output transistor TP1, the upper arm output transistor TP1 switches from the off operation to the on operation. Due to the switching of the operation, the source-drain of the upper arm output transistor TP1 becomes conductive, the drive current corresponding to the power supply voltage VH flows to the
ここで、抵抗RN2の抵抗値及び容量CNの容量値を、後述する数式に従って、ゲート電圧Vgn’の単位時間当たりの変化量(上昇量)がゲート電圧Vgnの単位時間当たりの変化量(上昇量)よりも大きくなるように決定する。これにより、下アーム検出トランジスタTN2のゲート電圧Vgn’が最初にスイッチング閾値を超えるため(図2の(8))、スイッチング特性が同等である両者は下アーム出力トランジスタTN1よりも先に下アーム検出トランジスタTN2がオン動作することになる。 Here, the amount of change (increase amount) per unit time of the gate voltage Vgn ′ is the amount of change (increase amount) per unit time of the gate voltage Vgn ′ in accordance with the mathematical formula described later. ) To be larger than As a result, since the gate voltage Vgn ′ of the lower arm detection transistor TN2 first exceeds the switching threshold ((8) in FIG. 2), both of them having the same switching characteristics are detected by the lower arm before the lower arm output transistor TN1. The transistor TN2 is turned on.
このオン動作によって下アーム検出トランジスタTN2のソース−ドレイン間が導通し、ハイレベルであった検出電圧Venがローレベルに変化する(図2の(9))。上アーム駆動部11は、検出電圧Venがローレベルに変化したことに応じて、出力する駆動信号Vspをローレベルからハイレベルに変化させる(図2の(10))。この駆動信号Vspの変化に合わせて、上アームバッファ12が出力するゲート電圧Vgpもローレベルからハイレベルに変化する。そして、ゲート電圧Vgpがローレベルからハイレベルに変化して上アーム出力トランジスタTP1の閾値に達すると、上アーム出力トランジスタTP1は、オン動作からオフ動作に切り替わる。この動作の切り替わりにより、上アーム出力トランジスタTP1のソース−ドレイン間が非導通となり、電源電圧VHに応じた駆動電流が出力端子40へ流れなくなり、出力電圧VMの上昇が停止する(図2の(11))。出力電圧VMの上昇が停止すると、下アーム回路20において、寄生容量CNpを介したゲート電圧Vgnの上昇、及び容量CNを介したゲート電圧Vgn’の上昇がなくなる(図2の(12))。
By this ON operation, the source and the drain of the lower arm detection transistor TN2 become conductive, and the detection voltage Ven that has been at a high level changes to a low level ((9) in FIG. 2). The upper
このゲート電圧Vgn’の上昇がなくなることにより、下アーム検出トランジスタTN2は、下アームバッファ22が出力しかつ抵抗RN2を介した本来のゲート電圧Vgn’に従って、オン動作からオフ動作に切り替わり、再びハイレベルの検出電圧Venを上アーム駆動部11に出力する(図2の(13))。これに対して、下アーム出力トランジスタTN1は、下アームバッファ22が出力する本来のゲート電圧Vgnに従って、オフ動作の状態を維持する(図2の(14))。
By eliminating the increase in the gate voltage Vgn ′, the lower arm detection transistor TN2 switches from the on operation to the off operation in accordance with the original gate voltage Vgn ′ output from the
以降、出力電圧VMが電源電圧VHに達するまで、「(i)上アーム出力トランジスタTP1:オン動作→(ii)下アーム検出トランジスタTN2:オン動作→(iii)上アーム出力トランジスタTP1:オフ動作→(iv)下アーム検出トランジスタTN2:オフ動作→(i)へ」という処理を繰り返し行う(図2の(15))。出力電圧VMが電源電圧VHに達して電圧が安定すれば(図2の(16))、上アーム出力トランジスタTP1がオン動作かつ下アーム出力トランジスタTN1がオフ動作の状態で安定する(図2の(17))。 Thereafter, until the output voltage VM reaches the power supply voltage VH, “(i) Upper arm output transistor TP1: ON operation → (ii) Lower arm detection transistor TN2: ON operation → (iii) Upper arm output transistor TP1: OFF operation → The process of (iv) Lower arm detection transistor TN2: OFF operation → (i) ”is repeated ((15) in FIG. 2). When the output voltage VM reaches the power supply voltage VH and the voltage is stabilized ((16) in FIG. 2), the upper arm output transistor TP1 is stabilized in the on operation and the lower arm output transistor TN1 is deactivated (in FIG. 2). (17)).
このように、上アーム回路10のトランジスタがオン動作を行う処理では、出力電圧VMが上昇過程にあり、寄生容量CNpを介して下アーム出力トランジスタTN1が誤オン動作しそうな場合には、容量CNを介して下アーム検出トランジスタTN2を先に強制的に誤オン動作させる。これにより、下アーム出力トランジスタTN1を、寄生容量CNpによって誤オン動作させることなく、下アームバッファ22が出力するゲート電圧Vgnに従った正常なスイッチング動作に戻すことができる。
As described above, in the process in which the transistor of the
次に、図3を参照して、下アーム回路20のトランジスタがオン動作を行う場合の処理を説明する。なお、直前までローレベルの入力信号Vsに従って上アーム回路10のトランジスタがオン動作を行っているものとして説明する。
Next, with reference to FIG. 3, a process when the transistor of the
入力信号Vsがローレベルからハイレベルに変化すると(図3の(1))、上アーム駆動部11は、出力する駆動信号Vspをローレベルからハイレベルに変化させる(図3の(2))。この駆動信号Vspの変化に合わせて、上アームバッファ12が出力するゲート電圧Vgpもローレベルからハイレベルに徐々に変化し、同時に抵抗RP2を介したゲート電圧Vgp’もローレベルからハイレベルに徐々に変化する(図3の(3))。なお、ゲート電圧Vgp’がゲート電圧Vgpよりも緩やかに変化するのは、抵抗RP2によって生じる時定数の影響による。
When the input signal Vs changes from the low level to the high level ((1) in FIG. 3), the
ゲート電圧Vgpがローレベルからハイレベルに変化して上アーム出力トランジスタTP1の閾値に達すると、上アーム出力トランジスタTP1は、オン動作からオフ動作に切り替わる。この動作の切り替わりにより、上アーム出力トランジスタTP1のソース−ドレイン間が非導通となる。また、ゲート電圧Vgp’がローレベルからハイレベルに変化して上アーム検出トランジスタTP2の閾値に達すると、上アーム検出トランジスタTP2も、オン動作からオフ動作に切り替わる。この動作の切り替わりにより、上アーム検出トランジスタTP2のソース−ドレイン間が非導通となり、上アーム検出トランジスタTP2のドレインが接地レベルになる。従って、ハイレベル(電源電圧VH)であった検出電圧Vepは、ローレベル(GND)に変化して(図3の(4))、下アーム回路20の下アーム駆動部21に与えられる。
When the gate voltage Vgp changes from the low level to the high level and reaches the threshold value of the upper arm output transistor TP1, the upper arm output transistor TP1 is switched from the on operation to the off operation. Due to this switching of operation, the source and drain of the upper arm output transistor TP1 become non-conductive. When the gate voltage Vgp ′ changes from the low level to the high level and reaches the threshold value of the upper arm detection transistor TP2, the upper arm detection transistor TP2 is also switched from the on operation to the off operation. Due to the switching of the operation, the source and the drain of the upper arm detection transistor TP2 become non-conductive, and the drain of the upper arm detection transistor TP2 becomes the ground level. Therefore, the detection voltage Vep, which has been at the high level (power supply voltage VH), changes to the low level (GND) ((4) in FIG. 3) and is supplied to the lower
下アーム駆動部21は、ハイレベルに変化した入力信号Vsとローレベルに変化した検出電圧Vepとを入力し、出力する駆動信号Vsnをローレベルからハイレベルに変化させる(図3の(5))。この駆動信号Vsnの変化に合わせて、下アームバッファ22が出力するゲート電圧Vgnもローレベルからハイレベルに徐々に変化し、同時に抵抗RN2を介したゲート電圧Vgn’もローレベルからハイレベルに徐々に変化する(図3の(6))。なお、ゲート電圧Vgnとゲート電圧Vgn’との変化が異なるのは、抵抗RN2によって生じる時定数の影響による。
The lower
ゲート電圧Vgnがローレベルからハイレベルに変化して下アーム出力トランジスタTN1の閾値に達すると、下アーム出力トランジスタTN1は、オフ動作からオン動作に切り替わる。この動作の切り替わりにより、下アーム出力トランジスタTN1のソース−ドレイン間が導通して、電源電圧VGに応じた駆動電流が出力端子40から流れて出力電圧VMが下降する(図3の(7))。この出力電圧VMの下降は、上アーム回路10において、寄生容量CPpを介してゲート電圧Vgpを下降させ、かつ、容量CPを介してゲート電圧Vgp’を下降させる(図3の(8))。
When the gate voltage Vgn changes from the low level to the high level and reaches the threshold value of the lower arm output transistor TN1, the lower arm output transistor TN1 is switched from the off operation to the on operation. As a result of this switching, the source and drain of the lower arm output transistor TN1 become conductive, a drive current corresponding to the power supply voltage VG flows from the
ここで、抵抗RP2の抵抗値及び容量CPの容量値を、後述する数式に従って、ゲート電圧Vgp’の単位時間当たりの変化量(上昇量)がゲート電圧Vgpの単位時間当たりの変化量(上昇量)よりも大きくなるように決定する。これにより、上アーム検出トランジスタTP2のゲート電圧Vgp’が最初にスイッチング閾値を超えるため(図3の(8))、スイッチング特性が同等である両者は上アーム出力トランジスタTP1よりも先に上アーム検出トランジスタTP2がオン動作することになる。 Here, the resistance value of the resistor RP2 and the capacitance value of the capacitor CP are changed in accordance with a mathematical expression described later. ) To be larger than Thus, since the gate voltage Vgp ′ of the upper arm detection transistor TP2 first exceeds the switching threshold ((8) in FIG. 3), both of the switching characteristics are the same before the upper arm output transistor TP1. The transistor TP2 is turned on.
このオン動作によって上アーム検出トランジスタTP2のソース−ドレイン間が導通し、ローレベルであった検出電圧Vepがハイレベルに変化する(図3の(9))。下アーム駆動部21は、検出電圧Vepがハイレベルに変化したことに応じて、出力する駆動信号Vsnをハイレベルからローレベルに変化させる(図3の(10))。この駆動信号Vsnの変化に合わせて、下アームバッファ22が出力するゲート電圧Vgnもハイレベルからローレベルに変化する。そして、ゲート電圧Vgnがハイレベルからローレベルに変化して下アーム出力トランジスタTN1の閾値に達すると、下アーム出力トランジスタTN1は、オン動作からオフ動作に切り替わる。この動作の切り替わりにより、下アーム出力トランジスタTN1のソース−ドレイン間が非導通となり、電源電圧VGに応じた駆動電流が出力端子40から流れなくなり、出力電圧VMの下降が停止する(図3の(11))。出力電圧VMの下降が停止すると、上アーム回路10において、寄生容量CPpを介したゲート電圧Vgpの下降、及び容量CPを介したゲート電圧Vgp’の下降がなくなる(図3の(12))。
By this ON operation, the source-drain of the upper arm detection transistor TP2 becomes conductive, and the detection voltage Vep that has been at a low level changes to a high level ((9) in FIG. 3). The lower
このゲート電圧Vgp’の下降がなくなることにより、上アーム検出トランジスタTP2は、上アームバッファ12が出力しかつ抵抗RP2を介した本来のゲート電圧Vgp’に従って、オン動作からオフ動作に切り替わり、再びローレベルの検出電圧Vepを下アーム駆動部21に出力する(図3の(13))。これに対して、上アーム出力トランジスタTP1は、上アームバッファ12が出力する本来のゲート電圧Vgpに従って、オフ動作の状態を維持する(図3の(14))。
By eliminating the decrease in the gate voltage Vgp ′, the upper arm detection transistor TP2 is switched from the on operation to the off operation in accordance with the original gate voltage Vgp ′ output from the
以降、出力電圧VMが電源電圧VGに達するまで、「(i)下アーム出力トランジスタTN1:オン動作→(ii)上アーム検出トランジスタTP2:オン動作→(iii)下アーム出力トランジスタTN1:オフ動作→(iv)上アーム検出トランジスタTP2:オフ動作→(i)へ」という処理を繰り返し行う(図3の(15))。出力電圧VMが電源電圧VGに達して電圧が安定すれば(図3の(16))、下アーム出力トランジスタTN1がオン動作かつ上アーム出力トランジスタTP1がオフ動作の状態で安定する(図3の(17))。 Thereafter, until the output voltage VM reaches the power supply voltage VG, “(i) Lower arm output transistor TN1: ON operation → (ii) Upper arm detection transistor TP2: ON operation → (iii) Lower arm output transistor TN1: OFF operation → The process of (iv) Upper arm detection transistor TP2: OFF operation → (i) ”is repeated ((15) in FIG. 3). When the output voltage VM reaches the power supply voltage VG and the voltage is stabilized ((16) in FIG. 3), the lower arm output transistor TN1 is stabilized in the on operation and the upper arm output transistor TP1 is deactivated (in FIG. 3). (17)).
このように、下アーム回路20のトランジスタがオン動作を行う処理では、出力電圧VMが下降過程にあり、寄生容量CPpを介して上アーム出力トランジスタTP1が誤オン動作しそうな場合には、容量CPを介して上アーム検出トランジスタTP2を先に強制的に誤オン動作させる。これにより、上アーム出力トランジスタTP1を、寄生容量CPpによって誤オン動作させることなく、上アームバッファ12が出力するゲート電圧Vgpに従った正常なスイッチング動作に戻すことができる。
As described above, in the process in which the transistor of the
次に、出力電圧VMが変化することによって出力トランジスタ及び検出トランジスタのゲート電圧が変化する原理を、図4及び図5をさらに参照して説明する。
なお、本実施形態では下アーム回路20の下アーム出力トランジスタTN1及び下アーム検出トランジスタTN2について原理を説明するが、上アーム回路10の上アーム出力トランジスタTP1及び上アーム検出トランジスタTP2に関しても同様である。
Next, the principle that the gate voltages of the output transistor and the detection transistor change as the output voltage VM changes will be described with further reference to FIGS.
In this embodiment, the principle of the lower arm output transistor TN1 and the lower arm detection transistor TN2 of the
図4は、下アームバッファ22を下アーム出力トランジスタTN1のソースと同電位に接続された抵抗Znと見なした場合における下アーム回路20の等価回路を示す図である。図4(a)は、下アーム出力トランジスタTN1について考えた等価回路であり、図4(b)は、下アーム検出トランジスタTN2について考えた等価回路である。抵抗ZTN1は、下アーム出力トランジスタTN1が持つ抵抗値である。但し、下アーム出力トランジスタTN1がオフ動作時における寄生容量CNpの影響を求める場合には、抵抗ZTN1は無限大と見なすことができるため、図4(a)の等価回路は図5(a)の等価回路に簡略化できる。
FIG. 4 is a diagram showing an equivalent circuit of the
まず、定性的考察によって、図5(a)に示す等価回路の動作を確認する。
出力電圧VMが上昇したとき、出力電圧VMからグラウンドに向かって電流I1が流れ、寄生容量CNpに電荷が蓄積される。このときに流れる電流I1と抵抗Znとの積で求まる電圧が、ゲート電圧Vgnとなる(Vgn=I1×Zn)。従って、ゲート電圧Vgnは、抵抗Znが大きいと高くなる。つまり、ゲート電圧Vgnは、抵抗Znの値に依存する。また、ゲート電圧Vgnは、電流I1が増えると高くなる。この電流I1は、寄生容量CNpの大きさに応じて定まり、寄生容量CNpが大きければ蓄積すべき電荷量が増えるため、単位時間当たりの移動電荷量で定義される電流が増えるのである。つまり、ゲート電圧Vgnは、寄生容量CNpの大きさに依存する。さらに、出力電圧VMの変化率が大きいと短時間で電圧が大きく変わるので、電流I1の変化も大きくなる。つまり、ゲート電圧Vgnは、出力電圧VMの変化率に依存する。
First, the operation of the equivalent circuit shown in FIG. 5A is confirmed by qualitative consideration.
When the output voltage VM rises, a current I1 flows from the output voltage VM toward the ground, and charges are accumulated in the parasitic capacitance CNp. The voltage obtained by the product of the current I1 flowing at this time and the resistance Zn is the gate voltage Vgn (Vgn = I1 × Zn). Therefore, the gate voltage Vgn increases as the resistance Zn increases. That is, the gate voltage Vgn depends on the value of the resistor Zn. Further, the gate voltage Vgn increases as the current I1 increases. This current I1 is determined according to the magnitude of the parasitic capacitance CNp. If the parasitic capacitance CNp is large, the amount of charge to be accumulated increases. Therefore, the current defined by the amount of moving charge per unit time increases. That is, the gate voltage Vgn depends on the magnitude of the parasitic capacitance CNp. Further, when the rate of change of the output voltage VM is large, the voltage changes greatly in a short time, so that the change of the current I1 also increases. That is, the gate voltage Vgn depends on the rate of change of the output voltage VM.
次に、定量的考察によって、図5(a)に示す等価回路の動作を確認する。
ある時刻tにおける出力電圧VMをVM(t)とし、寄生容量CNpにかかる電圧をVCNpとし、抵抗Znにかかる電圧をVZnとすると、キルヒホッフの電圧側により、出力電圧VMを求める次式[1]が得られる。
Given that the output voltage VM at a certain time t is VM (t), the voltage applied to the parasitic capacitor CNp is VCNp, and the voltage applied to the resistor Zn is VZn, the following equation [1] is used to obtain the output voltage VM by the Kirchhoff voltage side. Is obtained.
この式[1]を時間tで微分すると電圧変化率が得られ、次式[2]となる。
ここで、寄生容量CNp及び抵抗Znは、時間、電圧、電流、及び電荷に依存しない定数であるとすると、式[2]は次式[3]と表せる。
今、出力電圧VMが、電源電圧VG=0Vの状態(上アーム出力トランジスタTP1がオフ動作及び下アーム出力トランジスタTN1がオン動作)から、徐々に上昇しはじめた(上アーム出力トランジスタTP1がオン動作及び下アーム出力トランジスタTN1がオフ動作に移行した)場合を考える。出力電圧VMは、比例定数VPで時間tについて線形で変化するとき、次式[4]で表される。
そして、式[4]を式[3]に代入して整理すると、微分方程式[5]を得られる。
この式[5]を、次式[6]に変形する。
この式[6]を、時間tを変数として積分定数D1及びD2を用いてQCNp(t)を解くと、次式[7]が得られる。
電流I1は、I1=dQCNp/dtであるため、式[7]を時間tで微分して電流を求める。なお、D3は積分定数である。
ここで、時間t=0では、出力電圧VMの変化がないため、電流I1もゼロである。よって、式[8]にt=0を代入して、I1(t)=0から積分定数D3が式[9]によって求める。
よって、この式[9]を式[8]に代入してI1(t)を整理すると式[10]が得られる。
従って、ゲート電圧Vgnは、式[11]で求められることになる。
このように、得られた式[11]では、ゲート電圧Vgnが、抵抗Znの値に比例し、また寄生容量CNpの大きさに比例し、さらに出力電圧VMの変化率に比例する。この結果は、上述した定性的考察の内容とも一致する。 Thus, in the obtained equation [11], the gate voltage Vgn is proportional to the value of the resistor Zn, is proportional to the magnitude of the parasitic capacitance CNp, and is further proportional to the rate of change of the output voltage VM. This result is consistent with the content of the qualitative consideration described above.
この演算式は、下アーム検出トランジスタTN2のゲート電圧Vgn’についても同様であり、下アーム出力トランジスタTN1がオフ動作時には抵抗ZTN1を無限大と見なすことができるので、等価回路は図4(b)から図5(b)へと簡略化される。従って、上記式[11]の抵抗Znを抵抗Zn+ZRN2に、寄生容量CNpを容量CNにそれぞれ置き換えることで、次式[12]に示すようにゲート電圧Vgn’の演算式が求められる。
このように求められた式[11]及び式[12]から、ゲート電圧Vgn’の単位時間当たりの変化量(上昇量)がゲート電圧Vgnの単位時間当たりの変化量(上昇量)よりも大きくなるための条件として、次式[13]が得られる。
以上のように、本発明の第1の実施形態に係るインバータ駆動回路1によれば、各検出トランジスタのベースに、抵抗を介してベース電圧を印加し、かつ容量を介して出力電圧VMに接続する。この構成により、出力電圧VMの変化に伴ってゲート電圧が上昇又は下降しても、出力トランジスタよりも検出トランジスタの方が先にオン動作してゲート電圧の変化が逆方向となるように制御する。従って、インバータ駆動回路1では、上アーム出力トランジスタと下アーム出力トランジスタとが同時にオン動作することがないため、貫通電流が流れることを防止することができる。
As described above, according to the
<第2の実施形態>
上記第1の実施形態では、上アーム検出トランジスタTP2がオン動作した場合に上アーム検出トランジスタTP2のドレインに現れる検出電圧Vepは、電源電圧VHとほぼ等価なハイレベルとなる。このため、下アーム駆動部21で用いられる電源電圧が電源電圧VH以下であった場合に、このハイレベルの検出電圧Vepをそのまま下アーム駆動部21に与えてしまうと正常に動作しないおそれが生じる。
そこで、この第2の実施形態では、検出電圧Vepを下アーム駆動部21で用いられるレベルにして与えるインバータ駆動回路の構成を説明する。
<Second Embodiment>
In the first embodiment, when the upper arm detection transistor TP2 is turned on, the detection voltage Vep appearing at the drain of the upper arm detection transistor TP2 is at a high level substantially equivalent to the power supply voltage VH. For this reason, when the power supply voltage used in the lower
Therefore, in the second embodiment, a configuration of an inverter drive circuit that applies the detection voltage Vep to a level used in the lower
図6は、本発明の第2の実施形態に係るインバータ駆動回路2の構成を示す図である。図6において、第2の実施形態に係るインバータ駆動回路2は、出力信号VMの上限電圧を生成する上アーム回路50、及び出力信号VMの下限電圧を生成する下アーム回路20で構成される。上アーム回路50は、上アーム駆動部11、上アームバッファ12、上アームゲート電圧制御部13、上アーム出力トランジスタTP1、上アーム検出トランジスタTP2、抵抗RP4、及びツェナーダイオードDPを備える。下アーム回路20は、下アーム駆動部21、下アームバッファ22、下アームゲート電圧制御部23、下アーム出力トランジスタTN1、下アーム検出トランジスタTN2、及び抵抗RN3を備える。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of the
この第2の実施形態に係るインバータ駆動回路2は、上記第1の実施形態に係るインバータ駆動回路1と比べて、上アーム回路50における抵抗RP4及びツェナーダイオードDPの構成が異なる。第2の実施形態に係るインバータ駆動回路2のその他の構成は、第1の実施形態に係るインバータ駆動回路1と同様であるため、同一の参照符号を付してその構成の概要説明を省略する。また、第2の実施形態に係るインバータ駆動回路2が行う処理や出力電圧VMが変化することによって出力トランジスタ及び検出トランジスタのゲート電圧が変化する原理も、上記第1の実施形態に係るインバータ駆動回路1と同様であるため説明を省略する。
The
上アーム検出トランジスタTP2のドレインは、直列に接続された抵抗RP4及びツェナーダイオードDPを介してグラウンド(GND)に接続されている。ツェナーダイオードDPは、アノードがグラウンド(GND)に、カソードが抵抗RP4に、それぞれ接続されている。下アーム回路20に与える検出電圧Vepは、抵抗RP4とツェナーダイオードDPとの接続点に現れる電圧である。
The drain of the upper arm detection transistor TP2 is connected to the ground (GND) via a resistor RP4 and a Zener diode DP connected in series. The Zener diode DP has an anode connected to the ground (GND) and a cathode connected to the resistor RP4. The detection voltage Vep applied to the
この抵抗RP4及びツェナーダイオードDPの構成により、オン動作した上アーム検出トランジスタTP2のドレインに現れる検出電圧Vepは、ソースに印加される電源電圧VHにかかわらず、ツェナーダイオードDPが有するツェナー電圧となる。従って、ツェナーダイオードDPが有するツェナー電圧を適切に設定すれば、下アーム駆動部21で用いられる電源電圧が電源電圧VH以下であっても、下アーム駆動部21が検出電圧Vepに対する正常な動作を行うことができる。
With the configuration of the resistor RP4 and the Zener diode DP, the detection voltage Vep that appears at the drain of the upper arm detection transistor TP2 that has been turned on becomes the Zener voltage that the Zener diode DP has regardless of the power supply voltage VH that is applied to the source. Therefore, if the Zener voltage of the Zener diode DP is appropriately set, even if the power supply voltage used in the lower
以上のように、本発明の第2の実施形態に係るインバータ駆動回路2によれば、上アーム検出トランジスタTP2が下アーム駆動部21へ出力する検出電圧Vepのハイレベルを設定する。これにより、上アーム検出トランジスタTP2に印加される電源電圧VHにかかわらず、下アーム駆動部21が正常に動作できる電圧レベルの検出電圧Vepを、下アーム駆動部21に与えることができる。
As described above, according to the
本発明の構成は、MOSトランジスタを出力段にプッシュプルに構成したインバータ駆動回路等に利用可能であり、特に出力段トランジスタの同時オン動作の発生による貫通電流をなくして短絡破壊を防止したい場合等に有用である。 The configuration of the present invention can be used for an inverter drive circuit or the like in which a MOS transistor is configured as a push-pull in an output stage, particularly when it is desired to prevent a short-circuit breakdown by eliminating a through current due to the simultaneous ON operation of output stage transistors. Useful for.
1、2、101 インバータ駆動回路
10、110 上アーム回路
11、111 上アーム駆動部
12、112 上アームバッファ
13 上アームゲート電圧制御部
20、120 下アーム回路
21、121 下アーム駆動部
22、122 下アームバッファ
23 下アームゲート電圧制御部
30、40、130、140 端子
CN、CNp、CP、CPp 容量
DP ツェナーダイオード
RN2、RN3、RN103、RP2〜RP4、RP103、Zn、ZTN1 抵抗
TN1、TN101 下アーム出力トランジスタ
TN2、TN102 下アーム検出トランジスタ
TP1、TP101 上アーム出力トランジスタ
TP2、TP102 上アーム検出トランジスタ
1, 2, 101
Claims (5)
前記上アーム回路および前記下アーム回路は、それぞれ、
前記入力信号に基づいたオン動作時に、ソースに印加された電源電圧を、前記上限電圧又は前記下限電圧として、ドレインを介して前記出力端子に出力する出力MOSトランジスタと、
オン動作時に、他方のアーム回路が備える出力MOSトランジスタをオフ動作させる検出MOSトランジスタと、
前記出力端子に現れる電圧の変化を検出し、前記検出MOSトランジスタのゲート電圧を制御するゲート電圧制御部とを備え、
前記ゲート電圧制御部は、前記出力端子に現れる電圧の変化に伴ったゲート電圧の単位時間当たりの変化量が前記出力MOSトランジスタよりも大きいゲート電圧を、前記検出MOSトランジスタのゲートに入力する、インバータ駆動回路。 The upper arm circuits and outputs the input signal thus an upper limit voltage as a high voltage of the output signal to the output terminal, and the input signal thus a lower limit voltage to a low voltage of the output signal in the lower arm circuit to be output to the output terminal An inverter drive circuit comprising:
The upper arm circuit and the lower arm circuit are respectively
An output MOS transistor that outputs a power supply voltage applied to a source as the upper limit voltage or the lower limit voltage to the output terminal via a drain during an ON operation based on the input signal;
A detection MOS transistor for turning off the output MOS transistor included in the other arm circuit during the on operation;
A change in voltage appearing at the output terminal, and a gate voltage control unit for controlling the gate voltage of the detection MOS transistor,
The gate voltage control unit, the amount of change per unit time of the gate voltage with a change in the voltage appearing at the output terminal a higher gate voltage than before SL output MOS transistor is input to the gate of the detection MOS transistor, Inverter drive circuit.
前記検出MOSトランジスタのゲートと前記出力MOSトランジスタのゲートとの間に挿入される抵抗Rと、
前記検出MOSトランジスタのゲートと前記出力MOSトランジスタのドレインとの間に挿入される容量Cとを含むことを特徴とする、請求項1に記載のインバータ駆動回路。 The gate voltage controller is
A resistor R inserted between the gate of the detection MOS transistor and the gate of the output MOS transistor;
2. The inverter drive circuit according to claim 1, further comprising a capacitor C inserted between the gate of the detection MOS transistor and the drain of the output MOS transistor.
C×(Zn+R)>Cp×Zn Assuming that a resistor equivalently added to the gate of the output MOS transistor is a resistor Zn, and a parasitic capacitance inserted between the gate and drain of the output MOS transistor is a capacitor Cp, the resistor R and the capacitor C are as follows. The inverter drive circuit according to claim 3, wherein the inverter drive circuit is set to a value satisfying the expression.
C × (Zn + R)> Cp × Zn
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