JP6676454B2 - スイッチング回路、d級アンプの駆動回路、電子機器、スイッチング電源 - Google Patents
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Description
I1=(VR11−VGS)/R12=(V1−VGS)/R12
VGSは第2トランジスタM12のゲートソース間電圧である。この第1電流I1は、第1電圧V1に応じている。
スイッチング回路100は、オーディオ用のD級アンプに用いることができる。図8は、D級アンプIC400を備える電子機器500の回路図である。電子機器500は、D級アンプIC400に加えて、LCフィルタ502および電気音響変換素子504を備える。
スイッチング回路100は、スイッチング電源に利用することもできる。図9は、DC/DCコンバータ制御回路600を備えるスイッチング電源700の回路図である。このスイッチング電源700は、降圧DC/DCコンバータであり、DC/DCコンバータ制御回路600に加えて、外付けのインダクタL1、平滑キャパシタC1を備える。スイッチング電源700は、電源電圧VCCを降圧し、所定の目標電圧VOUT(REF)に安定化された直流電圧VOUT(DC)を発生する。
実施の形態では、ハイサイドトランジスタM1がNチャンネルMOSFETであったが本発明はそれに限定されず、PチャンネルMOSFETであってもよい。この場合、ブートストラップ回路が不要となる。あるいはMOSFETに代えて、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)やバイポーラトランジスタであってもよい。
ハイサイドトランジスタM1およびローサイドトランジスタM2は、必ずしもスイッチング回路100に集積化されている必要はなく、ディスクリート素子であってもよい。
実施の形態では、ハイサイドトランジスタM1とローサイドトランジスタM2を有するプッシュプル形式の出力段101を例としたが、ローサイドトランジスタM2を省略してもよい。
スイッチング電源は、降圧型に限らず、昇降圧型や、トランスを用いた絶縁型にも適用可能である。
実施の形態ではスイッチング回路100の用途として、D級アンプやスイッチング電源を説明したが、そのほか、モータ駆動用のインバータなどにも本発明は適用可能である。
Claims (18)
- 電源ラインと出力端子の間に設けられたハイサイドトランジスタと、
前記ハイサイドトランジスタを駆動するハイサイドドライバと、
前記出力端子の地絡状態を検出する地絡検出回路と、
を備え、
前記地絡検出回路は、
前記ハイサイドトランジスタの両端間の第1電圧を、接地電圧基準の第2電圧に変換する変換回路と、
前記第2電圧にもとづいて地絡状態を検出する判定回路と、
前記ハイサイドトランジスタのオフ期間に、前記第2電圧を所定電圧にリセットし、または固定するリセット回路と、
を備え、
前記変換回路は、
前記ハイサイドトランジスタの両端間の第1電圧に応じた第1電流を生成する電圧/電流変換回路と、
前記第1電流を折り返し、第2電流を生成するカレントミラー回路と、
前記第2電流を接地電圧基準の前記第2電圧に変換する電流/電圧変換回路と、
を含み、
前記電流/電圧変換回路は、
制御端子、第1端子、第2端子を有し、前記第2電流の経路上に設けられており、前記制御端子と前記第1端子の間が結線される第3トランジスタと、
前記第3トランジスタの前記第2端子と接地ラインの間に設けられた第3抵抗と、
を含み、前記第3トランジスタの前記第1端子の電圧が、前記第2電圧であることを特徴とするスイッチング回路。 - 前記電圧/電流変換回路と、前記電流/電圧変換回路は、同一の回路構成を含むことを特徴とする請求項1に記載のスイッチング回路。
- 前記リセット回路は、
前記電流/電圧変換回路の出力と接地ラインの間に設けられたスイッチと、
前記ハイサイドトランジスタのゲート信号に応じた論理で、前記スイッチを制御するスイッチ制御部と、
を含むことを特徴とする請求項1または2に記載のスイッチング回路。 - 前記電圧/電流変換回路は、
前記ハイサイドトランジスタと並列な経路上に、直列に設けられた第1トランジスタおよび第1抵抗と、
前記第1抵抗の両端間の電圧を前記第1電流に変換する変換部と、
を含むことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のスイッチング回路。 - 前記変換部は、
制御端子、第1端子、第2端子を有し、前記制御端子に前記第1トランジスタと前記第1抵抗の接続点の電位が入力され、前記第1端子が前記カレントミラー回路と接続される第2トランジスタと、
前記第2トランジスタの前記第2端子と前記出力端子の間に設けられる第2抵抗と、
を含み、前記第2トランジスタに流れる電流が、前記第1電流であることを特徴とする請求項4に記載のスイッチング回路。 - 前記地絡検出回路は、
前記第2電流の経路上に設けられ、ゲートが前記出力端子と接続されるMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)をさらに備えることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のスイッチング回路。 - 前記ハイサイドトランジスタは、NチャンネルMOSFETであり、
前記カレントミラー回路は、ブートストラップラインに接続されることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載のスイッチング回路。 - 前記所定電圧は接地電圧であることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載のスイッチング回路。
- 前記判定回路は、
前記第2電圧を所定のしきい値と比較するコンパレータと、
前記コンパレータの出力を受け、地絡検出信号を生成するフィルタと、
を含むことを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載のスイッチング回路。 - 前記出力端子と接地ラインの間に設けられたローサイドトランジスタと、
前記ローサイドトランジスタを駆動するローサイドドライバと、
をさらに備えることを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載のスイッチング回路。 - ひとつの半導体基板に一体集積化されることを特徴とする請求項1から10のいずれかに記載のスイッチング回路。
- D級アンプ集積回路であることを特徴とする請求項1から11のいずれかに記載のスイッチング回路。
- 請求項12に記載のスイッチング回路を備えることを特徴とする電子機器。
- 請求項1から11のいずれかに記載のスイッチング回路を備えることを特徴とするスイッチング電源。
- D級アンプの駆動回路であって、
前記D級アンプは、
電源ラインと出力端子の間に設けられたハイサイドトランジスタと、
前記出力端子と接地ラインの間に設けられたローサイドトランジスタと、
を備え、
前記駆動回路は、
入力オーディオ信号に応じたパルス信号を生成するパルス変調器と、
前記パルス信号に応じて前記ハイサイドトランジスタを駆動するハイサイドドライバと、
前記パルス信号に応じて前記ローサイドトランジスタを駆動するローサイドドライバと、
前記出力端子の地絡状態を検出する地絡検出回路と、
を備え、
前記地絡検出回路は、
前記ハイサイドトランジスタの両端間の第1電圧を、接地電圧基準の第2電圧に変換する変換回路と、
前記第2電圧にもとづいて地絡状態を検出する判定回路と、
前記ハイサイドトランジスタのオフ期間に、前記第2電圧を所定電圧にリセットし、または固定するリセット回路と、
を備え、
前記変換回路は、
前記ハイサイドトランジスタの両端間の第1電圧に応じた第1電流を生成する電圧/電流変換回路と、
前記第1電流を折り返し、第2電流を生成するカレントミラー回路と、
前記第2電流を接地電圧基準の前記第2電圧に変換する電流/電圧変換回路と、
を含み、
前記電流/電圧変換回路は、
制御端子、第1端子、第2端子を有し、前記第2電流の経路上に設けられており、前記制御端子と前記第1端子の間が結線される第3トランジスタと、
前記第3トランジスタの前記第2端子と接地ラインの間に設けられた第3抵抗と、
を含み、前記第3トランジスタの前記第1端子の電圧が、前記第2電圧であることを特徴とする駆動回路。 - ひとつの半導体基板に一体集積化されることを特徴とする請求項15に記載の駆動回路。
- 前記ハイサイドトランジスタおよび前記ローサイドトランジスタがさらに集積化されていることを特徴とする請求項16に記載の駆動回路。
- 電気音響変換素子と接続されるD級アンプと、
前記D級アンプを駆動する請求項15に記載の駆動回路と、
を備えることを特徴とする電子機器。
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