JP7001463B2 - Load drive device, semiconductor device and motor driver device - Google Patents

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本発明は、負荷駆動装置、並びに、それに関わる半導体装置及びモータドライバ装置に関する。 The present invention relates to a load drive device, and a semiconductor device and a motor driver device related thereto.

ハードディスク装置には、磁気ディスクを回転駆動するスピンドルモータ(SPM)及び磁気ヘッドの移動に用いるボイスコイルモータ(VCM)が設けられ、SPMは一般にPWM(pulse width modulation)駆動され、VCMもPWM駆動されることが多い。 The hard disk device is provided with a spindle motor (SPM) for rotationally driving a magnetic disk and a voice coil motor (VCM) used for moving the magnetic head. The SPM is generally PWM (pulse width modulation) driven, and the VCM is also PWM driven. Often.

図21は、三相直流モータとしてのSPM910と、ハードディスク装置に設けられるSPMドライバ920との接続関係が示されている。SPM910はU相、V相及びW相のコイル910u、910v及び910wを備え、SPMドライバ920はU相、V相及びW相用のハーフブリッジ回路921u、921v及び921wと、ドライブ回路922を備える。備える。そして、各コイルの一端が、対応する出力端子(930u、930v、930w)を介して、対応するハーフブリッジ回路に接続される。ドライブ回路922は、図示されない制御回路から提供されるU相、V相及びW相のPWM信号に従って対応するハーフブリッジ回路の各出力トランジスタのオン、オフすることでSPM910をPWM駆動することができる。この際、各ハーフブリッジ内の一対の出力トランジスタが同時にオンすることを回避する技術も利用される。 FIG. 21 shows the connection relationship between the SPM 910 as a three-phase DC motor and the SPM driver 920 provided in the hard disk device. The SPM910 includes U-phase, V-phase and W-phase coils 910u, 910v and 910w, and the SPM driver 920 includes half-bridge circuits 921u, 921v and 921w for U-phase, V-phase and W-phase, and a drive circuit 922. Be prepared. Then, one end of each coil is connected to the corresponding half-bridge circuit via the corresponding output terminals (930u, 930v, 930w). The drive circuit 922 can PWM drive the SPM910 by turning on and off each output transistor of the corresponding half-bridge circuit according to the PWM signals of the U phase, the V phase and the W phase provided from the control circuit (not shown). At this time, a technique for preventing the pair of output transistors in each half bridge from being turned on at the same time is also used.

WO2009/150794号公報WO2009 / 150794

SPM910をPWM駆動する際、SPM910に繋がる出力端子(930u、930v、930w)での電圧を急峻に変化させると、その急峻な電圧変化における高周波成分が、ハードディスク装置全体の騒音を増大させることが知られている。このため、このような騒音をなるだけ小さくすべく、ハードディスク装置では、一般に、出力トランジスタのターンオン動作及びターンオフ動作において出力端子の電圧を所望のスルーレート(例えば数10V/μsec)でなだらかに変化させるスルーレート制御が要求される。 It is known that when the voltage at the output terminals (930u, 930v, 930w) connected to the SPM910 is suddenly changed when the SPM910 is PWM-driven, the high frequency component in the steep voltage change increases the noise of the entire hard disk device. Has been done. Therefore, in order to reduce such noise as much as possible, in a hard disk device, generally, the voltage of the output terminal is gently changed at a desired slew rate (for example, several tens of V / μsec) in the turn-on operation and the turn-off operation of the output transistor. Slew rate control is required.

また、ハードディスク装置に限らず、任意の負荷駆動装置に関し、任意の負荷に接続される出力端子での電圧を急峻に変化させると、その急峻な電圧変化における高周波成分がノイズとして他の回路動作に悪影響を及ぼすことがあり、これを考慮して、上述のスルーレート制御が要求されることもある。 In addition, not only for hard disk devices, but also for any load drive device, if the voltage at the output terminal connected to any load is suddenly changed, the high frequency component in the sudden voltage change becomes noise in other circuit operations. It may have an adverse effect, and in consideration of this, the above-mentioned slew rate control may be required.

しかしながら、従来構成におけるターンオフ動作では、負荷に供給される負荷電流に依存して、上記スルーレート制御が正確に働かくなることがあった(その理由については後に詳説される)。 However, in the turn-off operation in the conventional configuration, the slew rate control may not work accurately depending on the load current supplied to the load (the reason will be described in detail later).

本発明は、負荷に接続される出力端子での急峻な電圧変化の抑制に寄与する負荷駆動装置、並びに、当該負荷駆動装置に関わる半導体装置及びモータドライバ装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a load drive device that contributes to suppressing a steep voltage change at an output terminal connected to a load, and a semiconductor device and a motor driver device related to the load drive device.

本発明に係る負荷駆動装置は、互いに直列接続された第1出力トランジスタ及び第2出力トランジスタと、各出力トランジスタをオン、オフするためのドライブ部と、を有し、前記第1出力トランジスタと前記第2出力トランジスタとの間に設けられた出力端子を介して負荷に負荷電流を供給する負荷駆動装置であって、前記第1出力トランジスタ及び前記第2出力トランジスタの何れか一方である対象出力トランジスタの制御電極に接続され、前記対象出力トランジスタの制御電極における電圧レベルに基づき、強制オフ信号を出力可能な監視回路と、前記監視回路から前記強制オフ信号を受けたとき、前記対象出力トランジスタを強制的にオフとする強制オフ回路と、を備え、前記監視回路は、センストランジスタを有し、前記ドライブ部により前記対象出力トランジスタがオン状態からオフ状態に向かう向きに前記対象出力トランジスタの制御電極における電圧が制御される際に、前記センストランジスタもオン状態からオフ状態に向かうように構成され、前記センストランジスタのターンオフを受けて前記強制オフ信号を出力し、前記ドライブ部は、前記強制オフ信号の出力を受けて、前記第1出力トランジスタ及び前記第2出力トランジスタの内の他方の出力トランジスタのオンを許容し、前記監視回路は、前記センストランジスタの制御電極と前記対象出力トランジスタの制御電極との間に挿入された調整抵抗を更に有し、前記ドライブ部により前記対象出力トランジスタがオン状態からオフ状態に向かう向きに前記対象出力トランジスタの制御電極における電圧が制御される際に、前記調整抵抗に所定電流を供給することで、前記調整抵抗がないときとの比較において前記調整抵抗の電圧降下分だけ前記センストランジスタのターンオフのタイミングを遅らせることを特徴とする。 The load drive device according to the present invention includes a first output transistor and a second output transistor connected in series to each other, and a drive unit for turning each output transistor on and off, and the first output transistor and the said A load drive device that supplies a load current to a load via an output terminal provided between the second output transistor and a target output transistor that is either one of the first output transistor and the second output transistor. A monitoring circuit that is connected to the control electrode of the above and can output a forced off signal based on the voltage level in the control electrode of the target output transistor, and when the forced off signal is received from the monitoring circuit, the target output transistor is forced. The monitoring circuit includes a sense transistor, and the control electrode of the target output transistor has a sense transistor so that the target output transistor is turned from an on state to an off state by the drive unit. When the voltage is controlled, the sense transistor is also configured to go from the on state to the off state, receives the turn-off of the sense transistor, outputs the forced off signal, and the drive unit receives the forced off signal. Upon receiving the output, the first output transistor and the other output transistor of the second output transistor are allowed to be turned on, and the monitoring circuit has the control electrode of the sense transistor and the control electrode of the target output transistor. It further has an adjustment resistance inserted between them, and when the drive unit controls the voltage at the control electrode of the target output transistor in the direction from the on state to the off state of the target output transistor, the adjustment resistance is used. By supplying a predetermined current, the turn-off timing of the sense transistor is delayed by the voltage drop of the adjusting resistor as compared with the case where there is no adjusting resistor.

具体的には例えば、前記ドライブ部は、前記対象出力トランジスタをオン状態からオフ状態に切り替える際、前記対象出力トランジスタがオン状態からオフ状態に向かう向きに、前記オフ用電流源と前記対象出力トランジスタの制御電極との間において所定のオフ用電流を流し、これによって前記オフ用電流の大きさに応じた時間をかけて前記対象出力トランジスタをオン状態からオフ状態に向わせると良い。 Specifically, for example, when the target output transistor is switched from the on state to the off state, the drive unit includes the off current source and the target output transistor in the direction in which the target output transistor moves from the on state to the off state. A predetermined off-current current may be passed between the control electrodes and the target output transistor, and the target output transistor may be directed from the on-state to the off-state over a period of time corresponding to the magnitude of the off-current.

また具体的には例えば、前記対象出力トランジスタ及び前記センストランジスタの夫々は前記制御電極としてのゲートを有する電界効果トランジスタであって、前記対象出力トランジスタ及び前記センストランジスタのソース同士は共通接続され、前記ドライブ部により前記対象出力トランジスタがオン状態からオフ状態に向かうよう前記対象出力トランジスタのゲート-ソース間電圧が縮小される過程において、前記対象出力トランジスタのゲート-ソース間電圧が前記センストランジスタのゲート閾値電圧まで縮小されても前記センストランジスタのオン状態が維持され、その後、更に、前記調整抵抗の電圧降下分、前記対象出力トランジスタのゲート-ソース間電圧が縮小したときに、前記センストランジスタがターンオフすると良い。 Specifically, for example, each of the target output transistor and the sense transistor is an electric field effect transistor having a gate as the control electrode, and the target output transistor and the source of the sense transistor are commonly connected to each other. In the process of reducing the gate-source voltage of the target output transistor from the on state to the off state by the drive unit, the gate-source voltage of the target output transistor becomes the gate threshold of the sense transistor. When the sense transistor is kept on even when it is reduced to a voltage, and then the sense transistor is turned off when the gate-source voltage of the target output transistor is further reduced by the voltage drop of the adjustment resistor. good.

或いは例えば、前記対象出力トランジスタ及び前記センストランジスタの夫々は前記制御電極としてのゲートを有するIGBTであって、前記対象出力トランジスタ及び前記センストランジスタのエミッタ同士は共通接続され、前記ドライブ部により前記対象出力トランジスタがオン状態からオフ状態に向かうよう前記対象出力トランジスタのゲート-エミッタ間電圧が縮小される過程において、前記対象出力トランジスタのゲート-エミッタ間電圧が前記センストランジスタのゲート閾値電圧まで縮小されても前記センストランジスタのオン状態が維持され、その後、更に、前記調整抵抗の電圧降下分、前記対象出力トランジスタのゲート-エミッタ間電圧が縮小したときに、前記センストランジスタがターンオフしても良い。 Alternatively, for example, each of the target output transistor and the sense transistor is an IGBT having a gate as the control electrode, and the target output transistor and the emitters of the sense transistor are commonly connected to each other, and the target output is provided by the drive unit. Even if the gate-emitter voltage of the target output transistor is reduced to the gate threshold voltage of the sense transistor in the process of reducing the gate-emitter voltage of the target output transistor from the on state to the off state of the transistor. The sense transistor may be turned off when the on state of the sense transistor is maintained and then the gate-emitter voltage of the target output transistor is further reduced by the voltage drop of the adjustment resistor.

また例えば、前記対象出力トランジスタ及び前記センストランジスタは、互いに共通のゲート閾値電圧を有していると良い。 Further, for example, the target output transistor and the sense transistor may have a gate threshold voltage common to each other.

また例えば、前記監視回路は、前記センストランジスタがターンオフしてから所定時間の経過後に前記強制オフ信号を出力すると良い。 Further, for example, the monitoring circuit may output the forced off signal after a predetermined time has elapsed from the turn-off of the sense transistor.

また例えば、前記対象出力トランジスタが繰り返しオン、オフされるように前記ドライブ部を制御する制御回路を前記負荷駆動装置に更に設けておくと良い。 Further, for example, it is preferable to further provide a control circuit for controlling the drive unit so that the target output transistor is repeatedly turned on and off in the load drive device.

また例えば、前記負荷駆動装置において前記第1出力トランジスタと前記第2出力トランジスタの夫々を前記対象出力トランジスタとし、前記第1出力トランジスタと前記第2出力トランジスタの夫々に対して、前記監視回路及び前記強制オフ回路が設けられていても良い。 Further, for example, in the load drive device, the first output transistor and the second output transistor are each set as the target output transistor, and the monitoring circuit and the monitoring circuit are used for each of the first output transistor and the second output transistor. A forced off circuit may be provided.

本発明に係る半導体装置は、前記負荷駆動装置を形成する半導体装置であって、前記負荷駆動装置は集積回路を用いて形成されることを特徴とする。 The semiconductor device according to the present invention is a semiconductor device that forms the load drive device, and the load drive device is characterized by being formed by using an integrated circuit.

本発明に係る第1のモータドライバ装置は前記負荷駆動装置を備え、前記負荷としてのモータに前記負荷電流を供給することを特徴とする。 The first motor driver device according to the present invention is provided with the load driving device, and is characterized in that the load current is supplied to the motor as the load.

本発明に係る第2のモータドライバ装置は前記負荷駆動装置を備え、前記負荷駆動装置は、磁気ディスク装置の磁気ディスクを回転させるスピンドルモータを前記負荷として駆動するSPMドライバであることを特徴とする。 The second motor driver device according to the present invention includes the load drive device, and the load drive device is an SPM driver that drives a spindle motor that rotates a magnetic disk of the magnetic disk device as the load. ..

具本発明に係る第3のモータドライバ装置は前記負荷駆動装置を備え、前記負荷駆動装置は、磁気ディスク装置の磁気ヘッドを磁気ディスクの半径方向に移動させるボイスコイルモータを前記負荷として駆動するVCMドライバであることを特徴とする。 The third motor driver device according to the present invention includes the load drive device, and the load drive device is a VCM that drives a voice coil motor that moves the magnetic head of the magnetic disk device in the radial direction of the magnetic disk as the load. It is characterized by being a driver.

本発明によれば、負荷に接続される出力端子での急峻な電圧変化の抑制に寄与する負荷駆動装置、並びに、当該負荷駆動装置に関わる半導体装置及びモータドライバ装置を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a load drive device that contributes to suppressing a steep voltage change at an output terminal connected to a load, and a semiconductor device and a motor driver device related to the load drive device. ..

本発明の実施形態に係る負荷駆動装置の構成ブロック図である。It is a block diagram of the block of the load drive device which concerns on embodiment of this invention. 本発明に関する参考実施例に係り、負荷駆動装置の一部構成図である。It is a partial block diagram of the load drive device according to the reference embodiment which concerns on this invention. 本発明に関する参考実施例に係り、ローサイド側の出力トランジスタのターンオン動作の説明図である。It is explanatory drawing of the turn-on operation of the output transistor on the low-side side with respect to the reference embodiment concerning this invention. 本発明に関する参考実施例に係り、ローサイド側の出力トランジスタのターンオフ動作の説明図である。It is explanatory drawing of the turn-off operation of the output transistor on the low-side side with respect to the reference embodiment concerning this invention. デッドタイム回路の入出力信号関係を示す図である。It is a figure which shows the input / output signal relation of a dead time circuit. 本発明に関する参考実施例に係り、負荷を定電流駆動する際における出力トランジスタのターンオフ動作の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a turn-off operation of an output transistor when a load is driven by a constant current according to a reference embodiment according to the present invention. 本発明に関する参考実施例に係り、負荷を定電流駆動する際における出力トランジスタのターンオフ動作時の各部波形を示す図である(簡略化モデル)。It is a figure which shows the waveform of each part at the time of the turn-off operation of an output transistor at the time of driving a load by a constant current according to the reference embodiment which concerns on this invention (simplification model). 本発明に関する参考実施例に係り、負荷を定電流駆動する際における出力トランジスタのターンオフ動作の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a turn-off operation of an output transistor when a load is driven by a constant current according to a reference embodiment according to the present invention. 本発明に関する参考実施例に係り、負荷を定電流駆動する際における出力トランジスタのターンオフ動作時の各部波形を示す図である(負荷電流:大)。It is a figure which shows the waveform of each part at the time of the turn-off operation of an output transistor at the time of driving a load by a constant current according to the reference embodiment which concerns on this invention (load current: large). 本発明に関する参考実施例に係り、負荷を定電流駆動する際における出力トランジスタのターンオフ動作時の各部波形を示す図である(負荷電流:小)。It is a figure which shows the waveform of each part at the time of the turn-off operation of an output transistor at the time of driving a load by a constant current according to the reference embodiment which concerns on this invention (load current: small). 本発明の第1実施例に係る負荷駆動装置の一部構成図である。It is a partial block diagram of the load drive device which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施例に係り、負荷を定電流駆動する際における出力トランジスタのターンオフ動作時の各部波形を示す図である(負荷電流:大)。According to the first embodiment of the present invention, it is a figure which shows the waveform of each part at the time of the turn-off operation of an output transistor at the time of driving a load by a constant current (load current: large). 本発明の第1実施例に係り、負荷を定電流駆動する際における出力トランジスタのターンオフ動作時の各部波形を示す図である(負荷電流:小)。According to the first embodiment of the present invention, it is a figure which shows the waveform of each part at the time of the turn-off operation of an output transistor at the time of driving a load by a constant current (load current: small). 本発明の第2実施例に係る負荷駆動装置の一部構成図である。It is a partial block diagram of the load drive device which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施例に係る定電流回路の内部回路図である。It is an internal circuit diagram of the constant current circuit which concerns on 4th Embodiment of this invention. 本発明の第6実施例に係るハードディスク装置の機構に関わる概略構成図である。It is a schematic block diagram which concerns on the mechanism of the hard disk apparatus which concerns on 6th Embodiment of this invention. 本発明の第6実施例に係るハードディスク装置の電気的な概略ブロック図、及び、ハードディスク装置に搭載されるドライバICの外観斜視図である。It is an electric schematic block diagram of the hard disk apparatus which concerns on 6th Embodiment of this invention, and the external perspective view of the driver IC mounted on the hard disk apparatus. 本発明の第6実施例に係り、SPM(スピンドルモータ)及びSPMドライバの内部構成とそれらの接続関係を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of the SPM (spindle motor) and the SPM driver, and the connection relationship between them, according to the 6th Embodiment of this invention. 本発明の第6実施例に係り、VCM(ボイスコイルモータ)及びVCMドライバの内部構成とそれらの接続関係を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of the VCM (voice coil motor) and the VCM driver, and the connection relationship between them, according to the 6th Embodiment of this invention. 本発明の第7実施例に係る負荷駆動装置の一部構成図である。It is a partial block diagram of the load drive device which concerns on 7th Embodiment of this invention. 従来技術に係り、SPM(スピンドルモータ)及びSPMドライバの接続関係を示す図である。It is a figure which shows the connection relation of SPM (spindle motor) and SPM driver which concerns on the prior art.

以下、本発明の実施形態の例を、図面を参照して具体的に説明する。参照される各図において、同一の部分には同一の符号を付し、同一の部分に関する重複する説明を原則として省略する。尚、本明細書では、記述の簡略化上、情報、信号、物理量又は部材等を参照する記号又は符号を記すことによって、該記号又は符号に対応する情報、信号、物理量又は部材等の名称を省略又は略記することがある。 Hereinafter, examples of embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. In each of the referenced figures, the same parts are designated by the same reference numerals, and duplicate explanations regarding the same parts will be omitted in principle. In this specification, for the sake of simplification of description, by describing a symbol or a code that refers to an information, a signal, a physical quantity, a member, etc., the name of the information, a signal, a physical quantity, a member, etc. corresponding to the symbol or the code is given. May be omitted or abbreviated.

図1に、本発明の実施形態に係る負荷駆動装置1の構成ブロック図を示す。負荷駆動装置1は、互いに直列接続されたハイサイド側の出力トランジスタTrH及びローサイド側の出力トランジスタTrLを備えると共に、制御回路20と、出力端子OUTと、出力トランジスタごとに設けられた出力ブロック10と、を備える。負荷駆動装置1の各構成要素を半導体集積回路の形態で形成することができ、当該半導体集積回路を、樹脂にて構成された筐体(パッケージ)内に封入することで半導体装置を構成して良い。 FIG. 1 shows a block diagram of a load drive device 1 according to an embodiment of the present invention. The load drive device 1 includes a high-side side output transistor TrH and a low-side side output transistor TrL connected in series with each other, and also includes a control circuit 20, an output terminal OUT, and an output block 10 provided for each output transistor. , Equipped with. Each component of the load drive device 1 can be formed in the form of a semiconductor integrated circuit, and the semiconductor integrated circuit is enclosed in a housing (package) made of resin to form a semiconductor device. good.

出力トランジスタTrH及びTrLにてハーフブリッジ回路が構成される。当該ハーフブリッジ回路において、出力トランジスタTrH及びTrLはNチャネル型のMOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)として構成されており、出力トランジスタTrHのドレインは、所定の正の直流電圧値を有する電源電圧VPWRが印加される電源電圧ラインLN_VPWRに接続され、出力トランジスタTrLのソースはグランドに接続されている。出力トランジスタTrHのソース及び出力トランジスタTrLのドレインは出力端子OUTに共通接続されている。グランドとは、0V(ゼロボルト)の基準電位を有する基準電位点を指す。尚、本実施形態において、電位はグランドを基準とする電位を指し、特に基準を示さずに記載される電圧は、グランドとの電位差を指す。グランドをグランドラインと読み替えても良い。本実施形態において、ラインとは、導線にて構成された配線又は所定パターン形状の導体を意味する。 A half-bridge circuit is composed of output transistors TrH and TrL. In the half-bridge circuit, the output transistors TrH and TrL are configured as N-channel MOSFETs (metal-oxide-semiconductor field-effect transistors), and the drain of the output transistor TrH has a predetermined positive DC voltage value. The power supply voltage line VPWR is connected to the power supply voltage line LN_VPWR to which the power supply voltage VPWR is applied, and the source of the output transistor TrL is connected to the ground. The source of the output transistor TrH and the drain of the output transistor TrL are commonly connected to the output terminal OUT. The ground refers to a reference potential point having a reference potential of 0 V (zero volt). In the present embodiment, the potential refers to the potential with reference to the ground, and the voltage described without particularly indicating the reference refers to the potential difference from the ground. The ground may be read as the ground line. In the present embodiment, the line means a wiring composed of a conducting wire or a conductor having a predetermined pattern shape.

各出力ブロック10は、ドライブ回路11、状態監視回路12及び強制オフ回路13を備える。出力トランジスタTrHに対する出力ブロック10を特に符号10Hにて参照し、出力トランジスタTrLに対する出力ブロック10を特に符号10Lにて参照する。 Each output block 10 includes a drive circuit 11, a condition monitoring circuit 12, and a forced off circuit 13. The output block 10 for the output transistor TrH is particularly referred to by reference numeral 10H, and the output block 10 for the output transistor TrL is particularly referred to by reference numeral 10L.

出力ブロック10Hにおけるドライブ回路11は、制御回路20から供給される制御信号に従い、出力トランジスタTrHのゲート電圧(ゲートの電位)を制御することで出力トランジスタTrHのオン、オフを制御する。出力トランジスタTrHのゲート電圧の制御は、出力トランジスタTrHのゲート-ソース間電圧の制御でもある。 The drive circuit 11 in the output block 10H controls the on / off of the output transistor TrH by controlling the gate voltage (gate potential) of the output transistor TrH according to the control signal supplied from the control circuit 20. The control of the gate voltage of the output transistor TrH is also the control of the gate-source voltage of the output transistor TrH.

出力トランジスタTrH及びTrLを含む任意のFETについて、ゲート-ソース間電圧とは、当該FETのソースの電位から見た当該FETのゲートの電位を指す。以下、出力トランジスタTrH及びTrLを含む任意のFETについて、ゲート-ソース間電圧を、電圧VGSと略記することがある、又は、単にVGSと表記することがある。 For any FET including the output transistors TrH and TrL, the gate-source voltage refers to the potential of the gate of the FET as seen from the potential of the source of the FET. Hereinafter, for any FET including the output transistors TrH and TrL, the gate-source voltage may be abbreviated as voltage VGS , or may be simply referred to as VGS .

出力ブロック10Hにおける状態監視回路12は、出力トランジスタTrHのゲート電圧の電圧レベルを監視することで、出力トランジスタTrHの状態を検出し、出力トランジスタTrHの電圧VGSが出力トランジスタTrHのゲート閾値電圧VTH(ゲート遮断電圧)以下又は出力トランジスタTrHのゲート閾値電圧VTH(ゲート遮断電圧)未満の所定電圧VTH’以下である場合に、デッドタイム分の所定時間tDTの経過を待ってからハイレベルの状態検出信号を出力し、そうでない場合にはローレベルの状態検出信号を出力する。出力トランジスタTrHのゲート閾値電圧VTH及び上記所定電圧VTH’は正の所定電圧値(例えば1V)を有する。本実施形態において、ハイレベル及びローレベルの内、ハイレベルの方がローレベルよりも電位が高い。 The state monitoring circuit 12 in the output block 10H detects the state of the output transistor TrH by monitoring the voltage level of the gate voltage of the output transistor TrH, and the voltage VGS of the output transistor TrH is the gate threshold voltage V of the output transistor TrH. When the voltage is less than TH (gate cutoff voltage) or less than the gate threshold voltage VTH (gate cutoff voltage) of the output transistor TTH (gate cutoff voltage) or less, wait for the elapse of the predetermined time tDT for the dead time and then high. The level status detection signal is output, and if not, the low level status detection signal is output. The gate threshold voltage VTH of the output transistor TrH and the predetermined voltage VTH'have a positive predetermined voltage value (for example, 1V). In the present embodiment, of the high level and the low level, the high level has a higher potential than the low level.

出力ブロック10Hの状態監視回路12から出力される状態検出信号は、出力ブロック10Hの強制オフ回路13に伝達される。出力ブロック10Hの強制オフ回路13は、ハイレベルの状態検出信号を受けると、出力トランジスタTrHのゲート-ソース間を短絡させることで出力トランジスタTrHを強制的にオフとする。 The state detection signal output from the state monitoring circuit 12 of the output block 10H is transmitted to the forced off circuit 13 of the output block 10H. When the forced off circuit 13 of the output block 10H receives a high-level state detection signal, the output transistor TrH is forcibly turned off by short-circuiting the gate and the source of the output transistor TrH.

出力ブロック10Hの制御及び状態監視の対象となるトランジスタがトランジスタTrHであるのに対し、出力ブロック10Lの制御及び状態監視の対象となるトランジスタはトランジスタTrLである。この点を除けば、出力ブロック10Lの動作は出力ブロック10Hの動作と同様である。即ち、出力ブロック10Lにおけるドライブ回路11は、制御回路20から供給される制御信号に従い、出力トランジスタTrLのゲート電圧(ゲートの電位)を制御することで出力トランジスタTrLのオン、オフを制御する。出力トランジスタTrLのゲート電圧の制御は、出力トランジスタTrLのゲート-ソース間電圧の制御でもある。 The transistor to be controlled and the state monitoring of the output block 10H is the transistor TrH, whereas the transistor to be controlled and the state monitoring of the output block 10L is the transistor TrL. Except for this point, the operation of the output block 10L is the same as the operation of the output block 10H. That is, the drive circuit 11 in the output block 10L controls the on / off of the output transistor TrL by controlling the gate voltage (gate potential) of the output transistor TrL according to the control signal supplied from the control circuit 20. The control of the gate voltage of the output transistor TrL is also the control of the gate-source voltage of the output transistor TrL.

出力ブロック10Lにおける状態監視回路12は、出力トランジスタTrLのゲート電圧の電圧レベルを監視することで、出力トランジスタTrLの状態を検出し、出力トランジスタTrLの電圧VGSが出力トランジスタTrLのゲート閾値電圧VTH(ゲート遮断電圧)以下又は出力トランジスタTrLのゲート閾値電圧VTH(ゲート遮断電圧)未満の所定電圧VTH’以下である場合に、デッドタイム分の所定時間tDTの経過を待ってからハイレベルの状態検出信号を出力し、そうでない場合にはローレベルの状態検出信号を出力する。出力トランジスタTrLのゲート閾値電圧VTH及び上記所定電圧VTH’は正の所定電圧値(例えば1V)を有する。 The state monitoring circuit 12 in the output block 10L detects the state of the output transistor TrL by monitoring the voltage level of the gate voltage of the output transistor TrL, and the voltage VGS of the output transistor TrL is the gate threshold voltage V of the output transistor TrL. When the voltage is less than TH (gate cutoff voltage) or less than the gate threshold voltage VTH (gate cutoff voltage) of the output transistor TTH (gate cutoff voltage) or less, wait for the elapse of the predetermined time tDT for the dead time and then high. The level status detection signal is output, and if not, the low level status detection signal is output. The gate threshold voltage VTH of the output transistor TrL and the predetermined voltage VTH'have a positive predetermined voltage value (for example, 1V).

出力ブロック10Lの状態監視回路12から出力される状態検出信号は、出力ブロック10Lの強制オフ回路13に伝達される。出力ブロック10Lの強制オフ回路13は、ハイレベルの状態検出信号を受けると、出力トランジスタTrLのゲート-ソース間を短絡させることで出力トランジスタTrLを強制的にオフとする。 The state detection signal output from the state monitoring circuit 12 of the output block 10L is transmitted to the forced off circuit 13 of the output block 10L. When the forced off circuit 13 of the output block 10L receives a high level state detection signal, the output transistor TrL is forcibly turned off by short-circuiting the gate and the source of the output transistor TrL.

制御回路20は、出力トランジスタTrHがオンとなる期間及びオフとなる期間を指定する制御信号を出力ブロック10Hのドライブ回路11に出力すると共に、出力トランジスタTrLがオンとなる期間及びオフとなる期間を指定する制御信号を出力ブロック10Lのドライブ回路11に出力することで、出力トランジスタTrH及びTrLのオン、オフを指定する。 The control circuit 20 outputs a control signal specifying a period during which the output transistor TrH is turned on and a period during which the output transistor TrH is turned off to the drive circuit 11 of the output block 10H, and also sets a period during which the output transistor TrL is turned on and a period during which the output transistor TrL is turned off. By outputting the designated control signal to the drive circuit 11 of the output block 10L, the on / off of the output transistors TrH and TrL is specified.

制御回路20は、出力トランジスタTrHがオンとなる期間と出力トランジスタTrLがオンとなる期間が重複するような制御信号を作成及び出力することは無いが、出力トランジスタTrH及びTrLが同時にオンとなることを確実に防止すべく、一方の出力ブロックの状態監視回路12の出力信号は他方の出力ブロックのドライブ回路11に伝達される。尚、この伝達は制御回路20を通して行われるものであっても良い。 The control circuit 20 does not create and output a control signal that overlaps the period in which the output transistor TrH is turned on and the period in which the output transistor TrL is turned on, but the output transistors TrH and TrL are turned on at the same time. The output signal of the state monitoring circuit 12 of one output block is transmitted to the drive circuit 11 of the other output block in order to surely prevent the above. It should be noted that this transmission may be performed through the control circuit 20.

即ち詳細には、出力ブロック10Hのドライブ回路11は、制御回路20からの制御信号及び出力ブロック10Lの状態監視回路12からの状態検出信号に基づいて、出力トランジスタTrHのオン、オフを制御することになり、原則として制御回路20からの制御信号に従うが、出力ブロック10Lの状態監視回路12からローレベルの状態検出信号が出力されている間は出力トランジスタTrHをオフに維持し、出力ブロック10Lの状態監視回路12からハイレベルの状態検出信号が出力されている場合に限って(即ち出力トランジスタTrLの確実なるオフが担保されている場合に限って)出力トランジスタTrHがオンとなることを許容するよう動作する。これにより、出力トランジスタTrH及びTrLが同時にオンとなることを確実に回避する。 That is, in detail, the drive circuit 11 of the output block 10H controls the on / off of the output transistor TrH based on the control signal from the control circuit 20 and the state detection signal from the state monitoring circuit 12 of the output block 10L. In principle, the control signal from the control circuit 20 is followed, but the output transistor TrH is kept off while the low-level state detection signal is output from the state monitoring circuit 12 of the output block 10L, and the output block 10L The output transistor TrH is allowed to be turned on only when a high-level state detection signal is output from the state monitoring circuit 12 (that is, only when a reliable off of the output transistor TrL is guaranteed). Works like this. This ensures that the output transistors TrH and TrL are not turned on at the same time.

同様に、出力ブロック10Lのドライブ回路11は、制御回路20からの制御信号及び出力ブロック10Hの状態監視回路12からの状態検出信号に基づいて、出力トランジスタTrLのオン、オフを制御することになり、原則として制御回路20からの制御信号に従うが、出力ブロック10Hの状態監視回路12からローレベルの状態検出信号が出力されている間は出力トランジスタTrLをオフに維持し、出力ブロック10Hの状態監視回路12からハイレベルの状態検出信号が出力されている場合に限って(即ち出力トランジスタTrHの確実なるオフが担保されている場合に限って)出力トランジスタTrLがオンとなることを許容するよう動作する。 Similarly, the drive circuit 11 of the output block 10L controls the on / off of the output transistor TrL based on the control signal from the control circuit 20 and the state detection signal from the state monitoring circuit 12 of the output block 10H. In principle, the control signal from the control circuit 20 is followed, but the output transistor TrL is kept off while the low-level state detection signal is output from the state monitoring circuit 12 of the output block 10H, and the state monitoring of the output block 10H is performed. Operates to allow the output transistor TrL to be turned on only when a high-level state detection signal is output from the circuit 12 (that is, only when the output transistor TrH is guaranteed to be surely turned off). do.

尚、オフとなっている出力トランジスタTrHをオンとすることを指示する制御信号が制御回路20から出力されたときには、出力ブロック10Lの状態監視回路12からハイレベルの状態検出信号が出力されていることを条件に(即ち出力トランジスタTrLの確実なるオフが担保されていることを条件に)、出力ブロック10Hにおいて、状態監視回路12から出力される状態検出信号が強制的にローレベルとされ、この状態検出信号のローレベルは、少なくとも、出力トランジスタTrHの電圧VGSが出力トランジスタTrHのゲート閾値電圧VTHを超えて十分に高くなるまで維持されるものとする。出力ブロック10Hにおいて、状態監視回路12から出力される状態検出信号がローレベルであるとき、強制オフ回路13による出力トランジスタTrHのゲート-ソース間の短絡が解消され、ドライブ回路11により出力トランジスタTrHをオンとすることが可能となる。 When a control signal instructing to turn on the turned-off output transistor TrH is output from the control circuit 20, a high-level state detection signal is output from the state monitoring circuit 12 of the output block 10L. On the condition that (that is, on the condition that the output transistor TrL is surely turned off), the state detection signal output from the state monitoring circuit 12 is forcibly set to a low level in the output block 10H. The low level of the state detection signal shall be maintained at least until the voltage VGS of the output transistor TrH is sufficiently high above the gate threshold voltage VTH of the output transistor TrH. In the output block 10H, when the state detection signal output from the state monitoring circuit 12 is low level, the short circuit between the gate and the source of the output transistor TrH by the forced off circuit 13 is eliminated, and the output transistor TrH is turned by the drive circuit 11. It is possible to turn it on.

同様に、オフとなっている出力トランジスタTrLをオンとすることを指示する制御信号が制御回路20から出力されたときには、出力ブロック10Hの状態監視回路12からハイレベルの状態検出信号が出力されていることを条件に(即ち出力トランジスタTrHの確実なるオフが担保されていることを条件に)、出力ブロック10Lにおいて、状態監視回路12から出力される状態検出信号が強制的にローレベルとされ、この状態検出信号のローレベルは、少なくとも、出力トランジスタTrLの電圧VGSが出力トランジスタTrLのゲート閾値電圧VTHを超えて十分に高くなるまで維持されるものとする。出力ブロック10Lにおいて、状態監視回路12から出力される状態検出信号がローレベルであるとき、強制オフ回路13による出力トランジスタTrLのゲート-ソース間の短絡が解消され、ドライブ回路11により出力トランジスタTrLをオンとすることが可能となる。 Similarly, when a control signal instructing to turn on the turned-off output transistor TrL is output from the control circuit 20, a high-level state detection signal is output from the state monitoring circuit 12 of the output block 10H. On condition that the output transistor TrH is surely turned off (that is, on condition that the output transistor TrH is surely turned off), the state detection signal output from the state monitoring circuit 12 is forcibly set to a low level in the output block 10L. The low level of this state detection signal shall be maintained at least until the voltage VGS of the output transistor TrL is sufficiently high above the gate threshold voltage VTH of the output transistor TrL. In the output block 10L, when the state detection signal output from the state monitoring circuit 12 is low level, the short circuit between the gate and the source of the output transistor TrL by the forced off circuit 13 is eliminated, and the output transistor TrL is turned by the drive circuit 11. It is possible to turn it on.

出力端子OUTには負荷LDの一端に接続される。出力端子OUTを介して負荷LDに供給される電流をIOUTにて表す。出力トランジスタTrHがオンのときには、電源電圧ラインLN_VPWRから負荷LDに向かって出力トランジスタTrH及び出力端子OUTを介して電流IOUTが流れ、出力トランジスタTrLがオンのときには、負荷LDからグランドに向かって出力端子OUT及び出力トランジスタTrLを介して電流IOUTが流れる。これが実現されるように、負荷LDの他端は、図1に示されない回路に接続されているものとする。 The output terminal OUT is connected to one end of the load LD. The current supplied to the load LD via the output terminal OUT is represented by I OUT . When the output transistor TrH is on, the current I OUT flows from the power supply voltage line LN_VPWR toward the load LD via the output transistor TrH and the output terminal OUT, and when the output transistor TrL is on, the current I OUT flows from the load LD toward the ground. The current I OUT flows through the terminal OUT and the output transistor TrL. To achieve this, it is assumed that the other end of the load LD is connected to a circuit not shown in FIG.

例えば、図1に示されるハーフブリッジ回路(TrH、TrL)と図示されないハーフブリッジ回路を負荷駆動装置1に設けておき、2つのハーフブリッジ回路間に負荷LDを接続することで、負荷LDに対するフルブリッジ回路を構成しても良い。この際例えば、制御回路20は、負荷LDに所望の電流が供給されるように、出力トランジスタTrH及びTrLを含むフルブリッジ回路の各出力トランジスタをスイッチング駆動しても良い。このスイッチング駆動はPWM(pulse width modulation)駆動であっても良い。 For example, a half-bridge circuit (TrH, TrL) shown in FIG. 1 and a half-bridge circuit (not shown) are provided in the load drive device 1, and a load LD is connected between the two half-bridge circuits to make the load LD full. A bridge circuit may be configured. At this time, for example, the control circuit 20 may switch drive each output transistor of the full bridge circuit including the output transistors TrH and TrL so that a desired current is supplied to the load LD. This switching drive may be PWM (pulse width modulation) drive.

以下、複数の実施例の中で、上述した装置及び回路についての詳細や応用、変形技術などを説明する。本実施形態において上述した各事項は、矛盾無き限り、後述の各実施例に適用される。また、矛盾無き限り、以下に述べる複数の実施例の内、任意の実施例に記載した事項を、他の任意の実施例に適用することもできる(即ち複数の実施例の内の任意の2以上の実施例を組み合わせることも可能である)。尚、以下では、説明の具体化のため、抵抗値及び電流値等に関して具体的な数値を挙げているが、それらの数値は例示に過ぎず、当然ながら様々に変更可能である。 Hereinafter, the details, applications, deformation techniques, etc. of the above-mentioned devices and circuits will be described in the plurality of examples. The above-mentioned matters in the present embodiment are applied to the respective examples described later as long as there is no contradiction. Further, as long as there is no contradiction, the matters described in any of the plurality of examples described below may be applied to any other example (that is, any 2 of the plurality of examples). It is also possible to combine the above examples). In the following, specific numerical values such as resistance value and current value are given for the purpose of embodying the explanation, but these numerical values are merely examples and can be changed in various ways as a matter of course.

[参考実施例]
まず、参考実施例を説明する。図2は、参考実施例の負荷駆動装置1である負荷駆動装置1Aの一部構成図である。負荷駆動装置1Aには、出力トランジスタTrL用の出力ブロック10Lとして出力ブロック10LAが設けられる。出力ブロック10LAには、ドライブ回路11A、状態監視回路12A、強制オフ回路13Aが、図1のドライブ回路11、状態監視回路12、強制オフ回路13として設けられている。
[Reference Example]
First, a reference embodiment will be described. FIG. 2 is a partial configuration diagram of the load drive device 1A, which is the load drive device 1 of the reference embodiment. The load drive device 1A is provided with an output block 10LA as an output block 10L for the output transistor TrL. The output block 10LA is provided with a drive circuit 11A, a condition monitoring circuit 12A, and a forced off circuit 13A as the drive circuit 11, the condition monitoring circuit 12, and the forced off circuit 13 of FIG.

ドライブ回路11Aは、定電流回路31及び32を備える。図2ではドライブ回路11Aの等価回路が示されている。状態監視回路12Aは、抵抗33、デッドタイム回路34及びNチャネル型のMOSFETとして形成されたセンストランジスタTrsを備える。強制オフ回路13AはNチャネル型のMOSFETとして形成された強制オフトランジスタTrfoを備える。 The drive circuit 11A includes constant current circuits 31 and 32. FIG. 2 shows an equivalent circuit of the drive circuit 11A. The condition monitoring circuit 12A includes a resistor 33, a dead time circuit 34, and a sense transistor Trs formed as an N-channel MOSFET. The forced off circuit 13A includes a forced off transistor Trfo formed as an N-channel type MOSFET.

出力トランジスタTrLのゲートに接続されるラインをゲートラインLGと称する。出力トランジスタTrLのゲート及びドレイン間の寄生容量をCgdにて表し、出力トランジスタTrLのゲート及びソース間の寄生容量をCgsにて表す。 The line connected to the gate of the output transistor TrL is referred to as a gate line LG. The parasitic capacitance between the gate and drain of the output transistor TrL is represented by Cgd, and the parasitic capacitance between the gate and source of the output transistor TrL is represented by Cgs.

出力ブロック10LAの構成及び動作、並びに、出力ブロック10LAと出力トランジスタTrLの接続関係等を説明する。 The configuration and operation of the output block 10LA, the connection relationship between the output block 10LA and the output transistor TrL, and the like will be described.

定電流回路31は、制御回路20からの制御信号に基づき、出力トランジスタTrLの状態をオフ状態からオン状態へと遷移させるターンオン動作において、図3に示す如く、定電流I1をゲートラインLGに向けて供給する回路である。定電流回路32は、制御回路20からの制御信号に基づき、出力トランジスタTrLの状態をオン状態からオフ状態へと遷移させるターンオフ動作において、図4に示す如く、ゲートラインLGから定電流I2を引き込む回路である。故に、ターンオン動作において、定電流I1の大きさに応じた時間をかけて出力トランジスタTrLの状態がオフ状態からオン状態に向かうことになり、ターンオフ動作において、定電流I2の大きさに応じた時間をかけて出力トランジスタTrLの状態がオン状態からオフ状態に向かうことになる。 The constant current circuit 31 directs the constant current I1 toward the gate line LG as shown in FIG. 3 in the turn-on operation of transitioning the state of the output transistor TrL from the off state to the on state based on the control signal from the control circuit 20. It is a circuit to supply. The constant current circuit 32 draws the constant current I2 from the gate line LG as shown in FIG. 4 in the turn-off operation of transitioning the state of the output transistor TrL from the on state to the off state based on the control signal from the control circuit 20. It is a circuit. Therefore, in the turn-on operation, the state of the output transistor TrL changes from the off state to the on state over a time corresponding to the magnitude of the constant current I1, and in the turn-off operation, the time corresponding to the magnitude of the constant current I2. The state of the output transistor TrL changes from the on state to the off state.

センストランジスタTrsのゲート及び強制オフトランジスタTrfoのドレインはゲートラインLGに接続され、センストランジスタTrs及び強制オフトランジスタTrfoの各ソースは出力トランジスタTrLのソース(従ってグランド)に接続される。抵抗33の一端には正の直流電圧VAが印加され、抵抗33の他端はセンストランジスタTrsのドレインに接続される。従って、センストランジスタTrsのドレインの電圧レベル(ドレインの電位)は、センストランジスタTrsがオフのときに、直流電圧VAを有するハイレベルとなり、センストランジスタTrsがオンのときに、直流電圧VAよりも十分に低いローレベルとなる。 The gate of the sense transistor Trs and the drain of the forced off transistor Trfo are connected to the gate line LG, and each source of the sense transistor Trs and the forced off transistor Trfo is connected to the source (and thus ground) of the output transistor TrL. A positive DC voltage VA is applied to one end of the resistor 33, and the other end of the resistor 33 is connected to the drain of the sense transistor Trs. Therefore, the drain voltage level (drain potential) of the sense transistor Trs becomes a high level having a DC voltage VA when the sense transistor Trs is off, and is sufficiently higher than the DC voltage VA when the sense transistor Trs is on. It becomes a low level.

デッドタイム回路34は入力端子D1及び出力端子D2を有する。センストランジスタTrsのドレイン電圧がデッドタイム回路34の入力端子D1に入力され、デッドタイム回路34は、入力端子D1の電圧レベルに基づき出力端子D2から状態検出信号を出力する。図5に示す如く、デッドタイム回路34は、入力端子D1の入力電圧レベルがローレベルであるときにはローレベルの状態検出信号を出力し、入力端子D1の入力電圧レベルがローレベルからハイレベルに切り替わると、その切り替わりのタイミングからデッドタイムと称される所定時間tDTが経過した時点で、状態検出信号の電圧レベルをローレベルからハイレベルに切り替える。 The dead time circuit 34 has an input terminal D1 and an output terminal D2. The drain voltage of the sense transistor Trs is input to the input terminal D1 of the dead time circuit 34, and the dead time circuit 34 outputs a state detection signal from the output terminal D2 based on the voltage level of the input terminal D1. As shown in FIG. 5, the dead time circuit 34 outputs a low level state detection signal when the input voltage level of the input terminal D1 is low level, and the input voltage level of the input terminal D1 switches from low level to high level. Then, when a predetermined time t DT called a dead time elapses from the switching timing, the voltage level of the state detection signal is switched from the low level to the high level.

デッドタイム回路34の出力端子D2は強制オフトランジスタTrfoのゲートに接続される。つまり、デッドタイム回路34からの状態検出信号は強制オフトランジスタTrfoのゲートに供給される。強制オフトランジスタTrfoは、状態検出信号がハイレベルであるときにオンとなり、状態検出信号がローレベルであるときにオフとなる。従って、状態検出信号がハイレベルとなると、強制オフトランジスタTrfoのオンにより、出力トランジスタTrLのゲート-ソース間が短絡されて出力トランジスタTrLが強制的にオフとなる。尚、強制オフトランジスタTrfoは、状態検出信号がハイレベルであるときにのみオンとなって出力トランジスタTrLのゲート-ソース間を短絡する任意のスイッチング素子であって良い。 The output terminal D2 of the dead time circuit 34 is connected to the gate of the forced off transistor Trfo. That is, the state detection signal from the dead time circuit 34 is supplied to the gate of the forced off transistor Trfo. The forced off transistor Transo is turned on when the state detection signal is high level and turned off when the state detection signal is low level. Therefore, when the state detection signal becomes high level, the forced off transistor Trfo is turned on, short-circuiting the gate and source of the output transistor TrL, and the output transistor TrL is forcibly turned off. The forced off transistor Trfo may be any switching element that is turned on only when the state detection signal is at a high level to short-circuit between the gate and the source of the output transistor TrL.

デッドタイム回路34は、状態検出信号の電圧レベルをローレベルからハイレベルに切り替えた後、一定時間が経過すると、入力端子D1の入力電圧レベルに関わらず状態検出信号の電圧レベルをローレベルに戻す回路であっても良いし、次回の出力トランジスタTrLのターンオン動作が行われるときまで状態検出信号の電圧レベルをハイレベルに維持する回路であっても良い。少なくとも、デッドタイム回路34は、次回の出力トランジスタTrLのターンオン動作が行われるときには、入力端子D1の入力電圧レベルに関わらず状態検出信号の電圧レベルをローレベルとすることで強制オフトランジスタTrfoをオフに維持する。 The dead time circuit 34 returns the voltage level of the state detection signal to the low level after a certain period of time has elapsed after switching the voltage level of the state detection signal from the low level to the high level, regardless of the input voltage level of the input terminal D1. It may be a circuit, or it may be a circuit that maintains the voltage level of the state detection signal at a high level until the next turn-on operation of the output transistor TrL is performed. At least, the dead time circuit 34 turns off the forced off transistor Trfo by setting the voltage level of the state detection signal to a low level regardless of the input voltage level of the input terminal D1 when the next turn-on operation of the output transistor TrL is performed. To maintain.

出力トランジスタTrLのゲート-ソース間電圧が出力トランジスタTrLのゲート閾値電圧VTH以下になったかを正確に検出するべく、センストランジスタTrs及び出力トランジスタTrLは互いに同一の構造にて形成される半導体素子であり、これによって、センストランジスタTrsのゲート閾値電圧VTHと出力トランジスタTrLのゲート閾値電圧VTHは互いに一致しているものとする。但し、ここにおける一致は誤差を含む概念である。 The sense transistor Trs and the output transistor TrL are semiconductor elements formed with the same structure in order to accurately detect whether the gate-source voltage of the output transistor TrL is equal to or lower than the gate threshold voltage VTH of the output transistor TrL. It is assumed that the gate threshold voltage VTH of the sense transistor Trs and the gate threshold voltage VTH of the output transistor TrL are in agreement with each other. However, the match here is a concept including an error.

図6を参照し、ターンオフ動作における負荷駆動装置1Aの挙動について詳細な説明を加える。ここでは、負荷LDを経由して出力端子OUTに向かう向きに一定電流が電流IOUTとして負荷LDに供給される、負荷LDの定電流駆動が行われている状況を想定する。そして、出力トランジスタTrHがオフ及び出力トランジスタTrLがオンとされていて一定電流である電流IOUTが負荷LDから出力端子OUT及び出力トランジスタTrLを経由してグランドに流れている状態を起点とし、出力トランジスタTrLのターンオフ動作が行われることを考える。 With reference to FIG. 6, a detailed description of the behavior of the load drive device 1A in the turn-off operation will be added. Here, it is assumed that a constant current drive of the load LD is performed in which a constant current is supplied to the load LD as a current I OUT in the direction toward the output terminal OUT via the load LD. Then, the output is output starting from a state in which the output transistor TrH is turned off and the output transistor TrL is turned on and the current I OUT , which is a constant current, flows from the load LD to the ground via the output terminal OUT and the output transistor TrL. Consider that the turn-off operation of the transistor TrL is performed.

図7を参照する。図7は、上記ターンオフ動作が行われるときの、簡略化モデルにおける出力端子OUTの電圧波形310、ゲートラインLGの電圧波形320、デッドタイム回路34の入力端子D1における電圧波形331及びデッドタイム回路34の出力端子D2における電圧波形332を表している。簡略化モデルでは、寄生容量Cgdの存在を無視する。尚、以下では、出力トランジスタTrLを含む任意のFETのドレイン-ソース間抵抗を符号RDSにて参照することがある。時間の進行に沿って、タイミングt0、t1、t2、t3、t4の順番で各タイミングが訪れるものとする。 See FIG. 7. FIG. 7 shows the voltage waveform 310 of the output terminal OUT, the voltage waveform 320 of the gate line LG, the voltage waveform 331 at the input terminal D1 of the dead time circuit 34, and the dead time circuit 34 when the turn-off operation is performed. It represents the voltage waveform 332 at the output terminal D2 of. In the simplified model, the presence of parasitic capacitance Cgd is ignored. In the following, the drain-source resistance of any FET including the output transistor TrL may be referred to by the reference numeral RDS. It is assumed that each timing comes in the order of timing t0, t1, t2, t3, and t4 along with the progress of time.

タイミングt0は出力トランジスタTrLに対するターンオフ動作の開始前のタイミングである。タイミングt0では、出力トランジスタTrLのドレイン-ソース間抵抗RDSが十分に低くなる電圧VONがゲート電圧としてゲートラインLGに印加されており、ここでは、電圧VONは5V(ボルト)であるとする。電圧VONは、出力トランジスタTrL及びセンストランジスタTrsのゲート閾値電圧VTHよりも十分に高い。タイミングt0においては、抵抗RDSが十分に低いため、出力端子OUTの電圧は略0Vとなっている。 The timing t0 is the timing before the start of the turn-off operation for the output transistor TrL. At the timing t0, a voltage V ON at which the drain-source resistance RDS of the output transistor TrL becomes sufficiently low is applied to the gate line LG as a gate voltage, and here, the voltage V ON is 5 V (volt). do. The voltage V ON is sufficiently higher than the gate threshold voltage VTH of the output transistor TrL and the sense transistor Trs. At the timing t0, the resistance R DS is sufficiently low, so that the voltage of the output terminal OUT is approximately 0 V.

タイミングt1から出力トランジスタTrLに対するターンオフ動作が開始される。即ち、タイミングt1から寄生容量Cgsの蓄積電荷が減ずるよう電流I2がゲートラインLGから定電流回路32に向けて流れ、徐々にゲートラインLGの電圧は低下してゆき、タイミングt3においてゲートラインLGの電圧がセンストランジスタTrsのゲート閾値電圧VTHと一致する。そうすると、タイミングt3を境に、スイッチとして機能するセンストランジスタTrsがオンからオフに切り替わってデッドタイム回路34の入力端子D1の電圧レベルがローレベルからハイレベルに切り替わる。その後、タイミングt3から所定時間tDTが経過したタイミングt4にてデッドタイム回路34の出力端子D2の電圧レベルがローレベルからハイレべルに切り替わり、強制オフトランジスタTrfoのターンオンにより、ゲートラインLGの電圧レベルは実質的に0Vまで強制的に低下される。 The turn-off operation for the output transistor TrL is started from the timing t1. That is, the current I2 flows from the gate line LG toward the constant current circuit 32 so that the accumulated charge of the parasitic capacitance Cgs decreases from the timing t1, the voltage of the gate line LG gradually decreases, and the gate line LG reaches the timing t3. The voltage matches the gate threshold voltage VTH of the sense transistor Trs. Then, at the timing t3, the sense transistor Trs functioning as a switch is switched from on to off, and the voltage level of the input terminal D1 of the dead time circuit 34 is switched from the low level to the high level. After that, the voltage level of the output terminal D2 of the dead time circuit 34 is switched from the low level to the high level at the timing t4 when the predetermined time tDT has elapsed from the timing t3, and the voltage of the gate line LG is turned on by the turn-on of the forced off transistor Trfo. The level is forcibly lowered to substantially 0V.

タイミングt1からタイミングt2を経由してタイミングt3に至るまで、ゲートラインLGの電圧レベルが低下するにつれて、出力トランジスタTrLのドレイン-ソース間抵抗RDSは緩やかではあるが徐々に増大してゆき、結果、出力端子OUTの電圧レベルも緩やかではあるが徐々に上昇してゆく。そして、ゲートラインLGの電圧がゲート閾値電圧VTHと一致するタイミングt3を境に、その抵抗RDSは急激に増大し、出力端子OUTの電圧は(VPWR+Vf)に向かう。抵抗RDSが十分に大きくなると、一定電流としての電流IOUTは、図8に示す如く、実質的に全て、ハイサイド側の出力トランジスタTrHに並列接続されたダイオードDIを通じて電源電圧ラインLN_VPWRに流れ込む。VfはダイオードDIの順方向電圧を表す。ダイオードDIは出力トランジスタTrHのソースからドレインに向かう方向を順方向とする。ダイオードDIは出力トランジスタTrHの寄生ダイオードであっても良い。 From timing t1 to timing t3 via timing t2, the drain-source resistance RDS of the output transistor TrL gradually increases as the voltage level of the gate line LG decreases, resulting in a gradual increase. , The voltage level of the output terminal OUT is also gradual, but gradually increases. Then, at the timing t3 at which the voltage of the gate line LG coincides with the gate threshold voltage VTH , the resistance RDS rapidly increases, and the voltage of the output terminal OUT goes toward (VPWR + Vf). When the resistance R DS becomes sufficiently large, substantially all of the current I OUT as a constant current flows into the power supply voltage line LN_VPWR through the diode DI connected in parallel to the output transistor TrH on the high side side, as shown in FIG. .. Vf represents the forward voltage of the diode DI. The diode DI has a forward direction from the source of the output transistor TrH toward the drain. The diode DI may be a parasitic diode of the output transistor TrH.

図7に対応する簡略化モデルでは、上述の如く寄生容量Cgdの存在を無視しているが、実際のゲートラインLGの電圧変化は寄生容量Cgdの存在の影響を受ける。 In the simplified model corresponding to FIG. 7, the existence of the parasitic capacitance Cgd is ignored as described above, but the actual voltage change of the gate line LG is affected by the existence of the parasitic capacitance Cgd.

図9を参照し、寄生容量Cgdの存在を考慮したターンオフ動作における各信号波形を説明する。以下の各シミュレーションでは、特に記述無き限り、寄生容量Cgdの存在が考慮されているものとする。図9における実線波形410、実線波形420、実線波形431、破線波形432は、夫々、第1シミュレーションにおける出力端子OUTの電圧波形、ゲートラインLGの電圧波形、デッドタイム回路34の入力端子D1での電圧波形、デッドタイム回路34の出力端子D2での電圧波形を表している。 With reference to FIG. 9, each signal waveform in the turn-off operation in consideration of the presence of the parasitic capacitance Cgd will be described. In each of the following simulations, it is assumed that the existence of the parasitic capacitance Cgd is taken into consideration unless otherwise specified. The solid line waveform 410, the solid line waveform 420, the solid line waveform 431, and the broken line waveform 432 in FIG. 9 are the voltage waveform of the output terminal OUT, the voltage waveform of the gate line LG, and the input terminal D1 of the dead time circuit 34, respectively, in the first simulation. The voltage waveform and the voltage waveform at the output terminal D2 of the dead time circuit 34 are shown.

第1シミュレーション及び後述の各シミュレーションでは、負荷LDの定電流駆動が行われている状況が想定され、出力トランジスタTrHがオフ及び出力トランジスタTrLがオンとされていて一定電流である電流IOUTが負荷LDから出力端子OUT及び出力トランジスタTrLを経由してグランドに流れている状態を起点とし、出力トランジスタTrLのターンオフ動作が行われるときの挙動がシミュレートされた。第1シミュレーション及び後述の各シミュレーションでは、電源電圧VPWRが12Vであり、上述のダイオードDIの順方向電圧が0.6Vであり、上述の電圧VONが5Vであり、センストランジスタTrsのゲート閾値電圧VTHが0.87Vであると仮定した。更に、第1シミュレーション及び後述の各シミュレーションでは、出力トランジスタTrLのドレイン-ソース間抵抗RDSは、ゲートラインLGの電圧が0.97Vであるときに60Ωであると仮定した。そして、第1シミュレーションでは、電流IOUTが100mAであると仮定した。 In the first simulation and each simulation described later, it is assumed that the load LD is driven by a constant current, and the output transistor TrH is turned off and the output transistor TrL is turned on, and the current I OUT , which is a constant current, is loaded. The behavior when the turn-off operation of the output transistor TrL is performed is simulated starting from the state of flowing from the LD to the ground via the output terminal OUT and the output transistor TrL. In the first simulation and each simulation described later, the power supply voltage VPWR is 12V, the forward voltage of the diode DI described above is 0.6V, the voltage V ON described above is 5V, and the gate threshold voltage of the sense transistor Trs. It was assumed that the VTH was 0.87V . Further, in the first simulation and each simulation described later, it is assumed that the drain-source resistance RDS of the output transistor TrL is 60Ω when the voltage of the gate line LG is 0.97V. Then, in the first simulation, it was assumed that the current I OUT was 100 mA.

第1シミュレーションにおいて、タイミングt0は出力トランジスタTrLに対するターンオフ動作の開始前のタイミングである。タイミングt0では、出力トランジスタTrLのドレイン-ソース間抵抗RDSが十分に低くなる(例えば0.2Ωとなる)電圧VONがゲート電圧としてゲートラインLGに印加されており、出力端子OUTの電圧は略0Vとなっている。 In the first simulation, the timing t0 is the timing before the start of the turn-off operation with respect to the output transistor TrL. At the timing t0, the voltage VON at which the drain-source resistance RDS of the output transistor TrL becomes sufficiently low (for example, 0.2Ω) is applied to the gate line LG as the gate voltage, and the voltage of the output terminal OUT is It is approximately 0V.

第1シミュレーションにおいて、タイミングt1から出力トランジスタTrLに対するターンオフ動作が開始される。即ち、第1シミュレーションにおいて、タイミングt1から寄生容量Cgsの蓄積電荷が減ずるよう電流I2がゲートラインLGから定電流回路32に向けて流れ、徐々にゲートラインLGの電圧は低下してゆき、タイミングt2を経由してタイミングt3においてゲートラインLGの電圧がセンストランジスタTrsのゲート閾値電圧VTHと一致する。そうすると、タイミングt3を境に、スイッチとして機能するセンストランジスタTrsがオンからオフに切り替わってデッドタイム回路34の入力端子D1の電圧レベルがローレベルからハイレベルに切り替わる。その後、タイミングt3から所定時間tDTが経過したタイミングt4にてデッドタイム回路34の出力端子D2の電圧レベルがローレベルからハイレべルに切り替わり、強制オフトランジスタTrfoのターンオンにより、ゲートラインLGの電圧レベルは実質的に0Vまで強制的に低下される。 In the first simulation, the turn-off operation for the output transistor TrL is started from the timing t1. That is, in the first simulation, the current I2 flows from the gate line LG toward the constant current circuit 32 so that the accumulated charge of the parasitic capacitance Cgs decreases from the timing t1, the voltage of the gate line LG gradually decreases, and the timing t2 At timing t3, the voltage of the gate line LG coincides with the gate threshold voltage VTH of the sense transistor Trs. Then, at the timing t3, the sense transistor Trs functioning as a switch is switched from on to off, and the voltage level of the input terminal D1 of the dead time circuit 34 is switched from the low level to the high level. After that, the voltage level of the output terminal D2 of the dead time circuit 34 is switched from the low level to the high level at the timing t4 when the predetermined time tDT has elapsed from the timing t3, and the voltage of the gate line LG is turned on by the turn-on of the forced off transistor Trfo. The level is forcibly lowered to substantially 0V.

第1シミュレーションにおいて、タイミングt1からタイミングt2を経由してタイミングt3に至るまで、ゲートラインLGの電圧レベルが低下するにつれて、出力トランジスタTrLのドレイン-ソース間抵抗RDSは徐々に増大してゆき、結果、出力端子OUTの電圧レベルも徐々に上昇してゆく。この際、ゲートラインLGの電圧が出力トランジスタTrLのゲート閾値電圧近くまで低下してくると、ゲートラインLGの電圧低下に対する抵抗RDSの増大の程度が大きくなってくる。出力端子OUTの電圧レベルが上昇する際に寄生容量Cgdに流れる電流は、電流I2の流れによるゲートラインLGの電圧低下を妨げるよう作用するので、出力端子OUTの電圧レベルの上昇過程におけるゲートラインLGの電圧低下速度は相応に小さくなる。第1シミュレーションにおいて、タイミングt1及びt3間の或るタイミングt2では、ゲートラインLGの電圧が0.97Vであって、この際、出力トランジスタTrLのドレイン-ソース間抵抗RDSは60Ωであり、結果、出力端子OUTの電圧は6Vとなっている。 In the first simulation, the drain-source resistance RDS of the output transistor TrL gradually increases as the voltage level of the gate line LG decreases from the timing t1 to the timing t3 via the timing t2. As a result, the voltage level of the output terminal OUT also gradually rises. At this time, when the voltage of the gate line LG drops to near the gate threshold voltage of the output transistor TrL , the degree of increase in the resistance RDS with respect to the voltage drop of the gate line LG increases. Since the current flowing through the parasitic capacitance Cgd when the voltage level of the output terminal OUT rises acts to prevent the voltage drop of the gate line LG due to the flow of the current I2, the gate line LG in the process of raising the voltage level of the output terminal OUT The voltage drop rate of is correspondingly small. In the first simulation, at a certain timing t2 between the timings t1 and t3, the voltage of the gate line LG is 0.97V, and at this time, the drain-source resistance RDS of the output transistor TrL is 60Ω , and the result is , The voltage of the output terminal OUT is 6V.

そして、タイミングt3以降では、出力トランジスタTrLの抵抗RDSが十分に大きくなって、一定電流としての電流IOUTは、実質的に全て、ハイサイド側の出力トランジスタTrHに並列接続されたダイオードDIを通じて電源電圧ラインLN_VPWRに流れ込むようになる。 Then, after the timing t3, the resistance R DS of the output transistor TrL becomes sufficiently large, and substantially all of the current I OUT as a constant current passes through the diode DI connected in parallel to the output transistor TrH on the high side side. It will flow into the power supply voltage line LN_VPWR.

上述のように第1シミュレーションで想定されるIOUT=100mAの下では、ターンオフ動作において出力端子OUTの電圧を定電流I2の大きさに応じたスルーレートで上昇させるスルーレート制御が、所望通りに実現される。 As described above, under I OUT = 100 mA assumed in the first simulation, the slew rate control that raises the voltage of the output terminal OUT at the slew rate according to the magnitude of the constant current I2 in the turn-off operation is as desired. It will be realized.

但し、電流IOUTの大きさによっては当該スルーレート制御が所望通りに働かないことがある。これを、図10を参照して説明する。図10における実線波形460、実線波形470、実線波形481、破線波形482は、夫々、第2シミュレーションにおける出力端子OUTの電圧波形、ゲートラインLGの電圧波形、デッドタイム回路34の入力端子D1での電圧波形、デッドタイム回路34の出力端子D2での電圧波形を表している。第2シミュレーションでは、電流IOUTが10mAであると仮定した。 However, the slew rate control may not work as desired depending on the magnitude of the current I OUT . This will be described with reference to FIG. The solid line waveform 460, the solid line waveform 470, the solid line waveform 481, and the broken line waveform 482 in FIG. 10 are the voltage waveform of the output terminal OUT, the voltage waveform of the gate line LG, and the input terminal D1 of the dead time circuit 34, respectively, in the second simulation. The voltage waveform and the voltage waveform at the output terminal D2 of the dead time circuit 34 are shown. In the second simulation, it was assumed that the current I OUT was 10 mA.

第2シミュレーションにおいて、タイミングt0は出力トランジスタTrLに対するターンオフ動作の開始前のタイミングである。タイミングt0では、出力トランジスタTrLのドレイン-ソース間抵抗RDSが十分に低くなる(例えば0.2Ωとなる)電圧VONがゲート電圧としてゲートラインLGに印加されており、出力端子OUTの電圧は略0Vとなっている。 In the second simulation, the timing t0 is the timing before the start of the turn-off operation with respect to the output transistor TrL. At the timing t0, the voltage VON at which the drain-source resistance RDS of the output transistor TrL becomes sufficiently low (for example, 0.2Ω) is applied to the gate line LG as the gate voltage, and the voltage of the output terminal OUT is It is approximately 0V.

第2シミュレーションにおいて、タイミングt1から出力トランジスタTrLに対するターンオフ動作が開始される。即ち、第2シミュレーションにおいて、タイミングt1から寄生容量Cgsの蓄積電荷が減ずるよう電流I2がゲートラインLGから定電流回路32に向けて流れ、徐々にゲートラインLGの電圧は低下してゆき、タイミングt3’においてゲートラインLGの電圧がセンストランジスタTrsのゲート閾値電圧VTHと一致する。そうすると、タイミングt3’を境に、スイッチとして機能するセンストランジスタTrsがオンからオフに切り替わってデッドタイム回路34の入力端子D1の電圧レベルがローレベルからハイレベルに切り替わる。その後、タイミングt3’から所定時間tDTが経過したタイミングt4’にてデッドタイム回路34の出力端子D2の電圧レベルがローレベルからハイレべルに切り替わり、強制オフトランジスタTrfoのターンオンにより、ゲートラインLGの電圧レベルは実質的に0Vまで強制的に低下される。 In the second simulation, the turn-off operation for the output transistor TrL is started from the timing t1. That is, in the second simulation, the current I2 flows from the gate line LG toward the constant current circuit 32 so that the accumulated charge of the parasitic capacitance Cgs decreases from the timing t1, the voltage of the gate line LG gradually decreases, and the timing t3 In', the voltage of the gate line LG matches the gate threshold voltage VTH of the sense transistor Trs. Then, at the timing t3', the sense transistor Trs functioning as a switch is switched from on to off, and the voltage level of the input terminal D1 of the dead time circuit 34 is switched from the low level to the high level. After that, the voltage level of the output terminal D2 of the dead time circuit 34 switches from low level to high level at the timing t4'when the predetermined time tDT has elapsed from the timing t3', and the gate line LG is turned on by the forced off transistor Trfo. The voltage level of is forcibly lowered to substantially 0V.

第2シミュレーションにおいて、タイミングt3’にてゲートラインLGの電圧がセンストランジスタTrsのゲート閾値電圧VTH(ここでは0.87V)にまで低下するが、電流IOUTが第1シミュレーションよりも小さな10mAであるが故に、タイミングt3’での出力端子OUTの電圧レベルは第1シミュレーションのタイミングt3での出力端子OUTの電圧レベルよりも随分と小さくなる。例えば、ゲートラインLGの電圧が0.87Vであるときの出力トランジスタTrLのドレイン-ソース間抵抗RDSが100Ωであるとしたならば、第2シミュレーションにおいて、センストランジスタTrsのターンオフタイミング(t3’)での出力端子OUTの電圧は1Vに過ぎない。 In the second simulation, the voltage of the gate line LG drops to the gate threshold voltage VTH (here 0.87 V) of the sense transistor Trs at the timing t3', but the current I OUT is 10 mA, which is smaller than that of the first simulation. Therefore, the voltage level of the output terminal OUT at the timing t3'is much smaller than the voltage level of the output terminal OUT at the timing t3 of the first simulation. For example, if the drain-source resistance RDS of the output transistor TrL when the voltage of the gate line LG is 0.87V is 100Ω, the turn-off timing (t3') of the sense transistor Trs in the second simulation. The voltage of the output terminal OUT at is only 1V.

結果、センストランジスタTrsのターンオフタイミング(t3’)から所定時間tDTを経たタイミングt4’においても、出力端子OUTの電圧はそれほど大きくなっておらず、タイミングt4’にてゲートラインLGの電圧が0Vに急激に下げられると、出力端子OUTの電圧が比較的低い電圧(例えば2V)から電源電圧VPWR付近まで急峻に上昇することになり、所望のスルーレート制御が実現されなくなる。 As a result, the voltage of the output terminal OUT is not so large even at the timing t4'after the predetermined time tDT has passed from the turn-off timing (t3') of the sense transistor Trs, and the voltage of the gate line LG is 0V at the timing t4'. When the voltage is sharply lowered, the voltage of the output terminal OUT rises sharply from a relatively low voltage (for example, 2V) to the vicinity of the power supply voltage VPWR, and the desired slew rate control cannot be realized.

[第1実施例]
次に、第1実施例を説明する。図11は、第1実施例の負荷駆動装置1である負荷駆動装置1Bの一部構成図である。負荷駆動装置1Bには、出力トランジスタTrL用の出力ブロック10Lとして出力ブロック10LBが設けられる。出力ブロック10LBには、ドライブ回路11B、状態監視回路12B、強制オフ回路13Bが、図1のドライブ回路11、状態監視回路12、強制オフ回路13として設けられている。
[First Example]
Next, the first embodiment will be described. FIG. 11 is a partial configuration diagram of the load drive device 1B, which is the load drive device 1 of the first embodiment. The load drive device 1B is provided with an output block 10LB as an output block 10L for the output transistor TrL. The output block 10LB is provided with a drive circuit 11B, a condition monitoring circuit 12B, and a forced off circuit 13B as the drive circuit 11, the condition monitoring circuit 12, and the forced off circuit 13 of FIG.

上述したように、出力トランジスタTrLのゲートに接続されるラインをゲートラインLGと称すると共に、出力トランジスタTrLのゲート及びドレイン間の寄生容量をCgdにて表し且つ出力トランジスタTrLのゲート及びソース間の寄生容量をCgsにて表す。 As described above, the line connected to the gate of the output transistor TrL is referred to as a gate line LG, and the parasitic capacitance between the gate and drain of the output transistor TrL is represented by Cgd and the parasitic capacitance between the gate and source of the output transistor TrL. The capacitance is expressed in Cgs.

出力ブロック10LBの構成及び動作、並びに、出力ブロック10LBと出力トランジスタTrLの接続関係等を説明する。 The configuration and operation of the output block 10LB, the connection relationship between the output block 10LB and the output transistor TrL, and the like will be described.

ドライブ回路11Bは参考実施例におけるドライブ回路11Aと同じものであり、定電流回路31及び32を備える(図11ではドライブ回路11Bの等価回路が示されている)。即ち、定電流回路31は、制御回路20からの制御信号に基づき、出力トランジスタTrLの状態をオフ状態からオン状態へと遷移させるターンオン動作において、図3に示したものと同様に、定電流I1をゲートラインLGに向けて供給する。定電流回路32は、制御回路20からの制御信号に基づき、出力トランジスタTrLの状態をオン状態からオフ状態へと遷移させるターンオフ動作において、図4に示したものと同様に、ゲートラインLGから定電流I2を引き込む。故に、ターンオン動作において、定電流I1の大きさに応じた時間をかけて出力トランジスタTrLの状態がオフ状態からオン状態に向かうことになり、ターンオフ動作において、定電流I2の大きさに応じた時間をかけて出力トランジスタTrLの状態がオン状態からオフ状態に向かうことになる。 The drive circuit 11B is the same as the drive circuit 11A in the reference embodiment, and includes constant current circuits 31 and 32 (the equivalent circuit of the drive circuit 11B is shown in FIG. 11). That is, in the turn-on operation of transitioning the state of the output transistor TrL from the off state to the on state based on the control signal from the control circuit 20, the constant current circuit 31 has the same constant current I1 as that shown in FIG. Is supplied toward the gate line LG. The constant current circuit 32 is constant from the gate line LG in the turn-off operation of transitioning the state of the output transistor TrL from the on state to the off state based on the control signal from the control circuit 20 in the same manner as that shown in FIG. The current I2 is drawn. Therefore, in the turn-on operation, the state of the output transistor TrL changes from the off state to the on state over a time corresponding to the magnitude of the constant current I1, and in the turn-off operation, the time corresponding to the magnitude of the constant current I2. The state of the output transistor TrL changes from the on state to the off state.

状態監視回路12Bは、Nチャネル型のMOSFETとして形成されたセンストランジスタTrs及びデッドタイム回路34を備え、それらの動作は参考実施例で述べたものと同様である。但し、状態監視回路12Bには、抵抗41及び定電流回路42並びに43が設けられている。具体的には、状態監視回路12Bにおいて、抵抗41の一端はゲートラインLGに接続される一方で抵抗41の他端はセンストランジスタTrsのゲートに接続され、且つ、センストランジスタTrsのソースは出力トランジスタTrLのソース(従ってグランド)に接続される。センストランジスタTrsのゲートと抵抗41との接続ノード(接続点)Nsは定電流回路42に接続され、センストランジスタTrsのドレインはデッドタイム回路34の入力端子D1に接続されると共に定電流回路43に接続される。 The condition monitoring circuit 12B includes a sense transistor Trs formed as an N-channel type MOSFET and a dead time circuit 34, and their operations are the same as those described in the reference embodiment. However, the condition monitoring circuit 12B is provided with a resistor 41 and constant current circuits 42 and 43. Specifically, in the state monitoring circuit 12B, one end of the resistor 41 is connected to the gate line LG, while the other end of the resistor 41 is connected to the gate of the sense transistor Trs, and the source of the sense transistor Trs is an output transistor. It is connected to the source (and therefore ground) of the TrL. The connection node (connection point) Ns between the gate of the sense transistor Trs and the resistor 41 is connected to the constant current circuit 42, and the drain of the sense transistor Trs is connected to the input terminal D1 of the dead time circuit 34 and to the constant current circuit 43. Be connected.

定電流回路42は、少なくとも出力トランジスタTrLのターンオフ動作が行われるときにおいて(ゲートラインLGから定電流回路32に向けて定電流I2が流れるときにおいて)、定電流I3を抵抗41に供給する回路である。この際、定電流I3は、センストランジスタTrsのゲート及び抵抗41間の接続ノードNsから抵抗41を介してゲートラインLGへと流れ、電流I2の一部としてドライブ回路11Bに引き込まれる(或いは、強制オフトランジスタTrfoがオンであるときには強制オフトランジスタTrfoを介してグランドに流れる)。このため、抵抗41に定電流I3が流れているときには、定電流I3による抵抗41の電圧降下の分だけ、ゲートラインLGの電圧よりもセンストランジスタTrsのゲート電圧の方が高くなる。 The constant current circuit 42 is a circuit that supplies the constant current I3 to the resistance 41 at least when the turn-off operation of the output transistor TrL is performed (when the constant current I2 flows from the gate line LG toward the constant current circuit 32). be. At this time, the constant current I3 flows from the connection node Ns between the gate of the sense transistor Trs and the resistor 41 to the gate line LG via the resistor 41, and is drawn (or forced) into the drive circuit 11B as a part of the current I2. When the off-transistor Trfo is on, it flows to ground via the forced off-transistor Trfo). Therefore, when the constant current I3 is flowing through the resistance 41, the gate voltage of the sense transistor Trs is higher than the voltage of the gate line LG by the voltage drop of the resistance 41 due to the constant current I3.

より具体的には、定電流回路42は、定電流源42aと、Pチャネル型のMOSFETとして構成されたトランジスタ42b及び42cとを備える。トランジスタ42b及び42cの各ソースには正の直流電圧VBが印加され、トランジスタ42b及び42cの各ゲート並びにトランジスタ42bのドレインは互いに共通接続され、トランジスタ43cのドレインはセンストランジスタTrsのゲート及び抵抗41間の接続ノードNsに接続される。そして、トランジスタ42bのドレインは定電流源42aに接続され、定電流源42aによる定電流をトランジスタ42bのドレイン電流として流すことで、トランジスタ42cのドレイン電流としての定電流I3を必要なときに抵抗41に供給することが可能となっている。 More specifically, the constant current circuit 42 includes a constant current source 42a and transistors 42b and 42c configured as P-channel MOSFETs. A positive DC voltage VB is applied to each source of the transistors 42b and 42c, the gates of the transistors 42b and 42c and the drain of the transistor 42b are commonly connected to each other, and the drain of the transistor 43c is between the gate of the sense transistor Trs and the resistance 41. It is connected to the connection node Ns of. Then, the drain of the transistor 42b is connected to the constant current source 42a, and the constant current from the constant current source 42a is passed as the drain current of the transistor 42b, so that the constant current I3 as the drain current of the transistor 42c is required when the resistor 41 is required. It is possible to supply to.

定電流回路43は、センストランジスタTrsがオンとなっているときにおいて、定電流I4をセンストランジスタTrsのドレイン電流として供給する回路である。より具体的には、定電流回路43は、定電流源43aと、Pチャネル型のMOSFETとして構成されたトランジスタ43b及び43cとを備える。トランジスタ43b及び43cの各ソースには正の直流電圧VAが印加され、トランジスタ43b及び43cの各ゲート並びにトランジスタ43bのドレインは互いに共通接続され、トランジスタ43cのドレインはセンストランジスタTrsのドレインとデッドタイム回路34の入力端子D1に共通接続される。そして、トランジスタ43bのドレインは定電流源43aに接続され、定電流源43aによる定電流をトランジスタ43bのドレイン電流として流すことで、トランジスタ43cのドレイン電流としての定電流I4が、センストランジスタTrsがオンとなっているときにセンストランジスタTrsのドレイン電流として流れることになる。センストランジスタTrsのドレインの電圧レベル(ドレインの電位)は、センストランジスタTrsがオフのときに、直流電圧VAと同程度の電圧を有するハイレベルとなり、センストランジスタTrsがオンのときに、直流電圧VAよりも十分に低いローレベルとなる。 The constant current circuit 43 is a circuit that supplies the constant current I4 as the drain current of the sense transistor Trs when the sense transistor Trs is on. More specifically, the constant current circuit 43 includes a constant current source 43a and transistors 43b and 43c configured as P-channel MOSFETs. A positive DC voltage VA is applied to each source of the transistors 43b and 43c, the gates of the transistors 43b and 43c and the drain of the transistor 43b are commonly connected to each other, and the drain of the transistor 43c is the drain of the sense transistor Trs and the dead time circuit. It is commonly connected to the input terminal D1 of 34. Then, the drain of the transistor 43b is connected to the constant current source 43a, and the constant current from the constant current source 43a is passed as the drain current of the transistor 43b, so that the constant current I4 as the drain current of the transistor 43c is turned on by the sense transistor Trs. When it is, it will flow as the drain current of the sense transistor Trs. The drain voltage level (drain potential) of the sense transistor Trs becomes a high level having a voltage comparable to that of the DC voltage VA when the sense transistor Trs is off, and the DC voltage VA when the sense transistor Trs is on. The low level is much lower than.

デッドタイム回路34の動作は参考実施例で述べたものと同じである。強制オフ回路13Bは参考実施例における強制オフ回路13Aと同じものであり、Nチャネル型のMOSFETとして形成された強制オフトランジスタTrfoを備える。参考実施例と同様に、デッドタイム回路34の出力端子D2は強制オフトランジスタTrfoのゲートに接続され、強制オフトランジスタTrfoのドレインはゲートラインLGに接続され、強制オフトランジスタTrfoのソースは出力トランジスタTrLのソース(従ってグランド)に接続される。故に、デッドタイム回路34の出力端子D2から出力される状態検出信号は強制オフトランジスタTrfoのゲートに供給され、強制オフトランジスタTrfoは状態検出信号がハイレベルであるときにオンとなり、状態検出信号がローレベルであるときにはオフとなる。状態検出信号がハイレベルであるときには、強制オフトランジスタTrfoのオンにより、出力トランジスタTrLのゲート-ソース間が短絡されて出力トランジスタTrLが強制的にオフとなる。即ち、強制オフトランジスタTrfoを通じて寄生容量Ggsの蓄積電荷を放電させる電路を形成することで出力トランジスタTrLのゲート-ソース間電圧VGSを実質的にゼロにまで低下させ、出力トランジスタTrLを介した電流IOUTの流れを遮断する。 The operation of the dead time circuit 34 is the same as that described in the reference embodiment. The forced off circuit 13B is the same as the forced off circuit 13A in the reference embodiment, and includes a forced off transistor Trfo formed as an N-channel type MOSFET. Similar to the reference embodiment, the output terminal D2 of the dead time circuit 34 is connected to the gate of the forced off transistor Trfo, the drain of the forced off transistor Trfo is connected to the gate line LG, and the source of the forced off transistor Trfo is the output transistor TrL. Connected to the source (and therefore ground) of. Therefore, the state detection signal output from the output terminal D2 of the dead time circuit 34 is supplied to the gate of the forced off transistor Trfo, the forced off transistor Trfo is turned on when the state detection signal is at a high level, and the state detection signal is output. Turns off at low levels. When the state detection signal is at a high level, the forced off transistor Trfo is turned on to short-circuit the gate and source of the output transistor TrL and force the output transistor TrL to be turned off. That is, by forming an electric circuit for discharging the accumulated charge of the parasitic capacitance Ggs through the forced off transistor Trfo, the gate-source voltage VGS of the output transistor TrL is reduced to substantially zero, and the current via the output transistor TrL is reduced to substantially zero. Block the flow of I OUT .

参考実施例でも述べたように、デッドタイム回路34は、状態検出信号の電圧レベルをローレベルからハイレベルに切り替えた後、一定時間が経過すると、入力端子D1の入力電圧レベルに関わらず、状態検出信号の電圧レベルをローレベルに戻す回路であっても良いし、次回の出力トランジスタTrLのターンオン動作が行われるときまで状態検出信号の電圧レベルをハイレベルに維持する回路であっても良い。少なくとも、デッドタイム回路34は、次回の出力トランジスタTrLのターンオン動作が行われるときには、入力端子D1の入力電圧レベルに関わらず状態検出信号の電圧レベルをローレベルとすることで強制オフトランジスタTrfoをオフに維持する。 As described in the reference embodiment, the dead time circuit 34 is in a state regardless of the input voltage level of the input terminal D1 after a certain period of time has elapsed after switching the voltage level of the state detection signal from the low level to the high level. The circuit may be a circuit that returns the voltage level of the detection signal to a low level, or may be a circuit that maintains the voltage level of the state detection signal at a high level until the next turn-on operation of the output transistor TrL is performed. At least, the dead time circuit 34 turns off the forced off transistor Trfo by setting the voltage level of the state detection signal to a low level regardless of the input voltage level of the input terminal D1 when the next turn-on operation of the output transistor TrL is performed. To maintain.

センストランジスタTrs及び出力トランジスタTrLは互いに同一の構造にて形成される半導体素子であり、これによって、センストランジスタTrsのゲート閾値電圧VTHと出力トランジスタTrLのゲート閾値電圧VTHは互いに一致しているものとする。但し、ここにおける一致は誤差を含む概念である。センストランジスタTrs及び出力トランジスタTrLを含む任意のFETに関し、ゲート閾値電圧VTHとは、所定の周辺温度環境下において、当該FETのドレイン及びソース間に所定電圧(例えば10V)を印加している際に所定の大きさ(例えば1mA)のドレイン電流を流すために必要なゲート-ソース間電圧として定義される。トランジスタTrs及びTrLを互いに同一の構造にて形成される半導体素子としておくことで、VTHの値だけでなくVTHの温度依存性やドレイン電流及び電圧VGS間関係の温度依存性など、FETの電気的特性がトランジスタTrs及びTrL間で同等となる(同等となることが期待される)。結果、広い温度範囲において所望通りの動作を実現することが可能となる。 The sense transistor Trs and the output transistor TrL are semiconductor elements formed in the same structure as each other, whereby the gate threshold voltage VTH of the sense transistor Trs and the gate threshold voltage VTH of the output transistor TrL are in agreement with each other. It shall be. However, the match here is a concept including an error. With respect to any FET including a sense transistor Trs and an output transistor TrL, the gate threshold voltage VTH is when a predetermined voltage (for example, 10V) is applied between the drain and the source of the FET in a predetermined ambient temperature environment. It is defined as the gate-source voltage required to pass a drain current of a predetermined magnitude (eg, 1 mA). By setting the transistors Trs and TrL as semiconductor elements formed with the same structure as each other, not only the VTH value but also the temperature dependence of VTH and the temperature dependence of the drain current and the voltage VGS relationship, etc., are FETs. The electrical characteristics of the transistors are equivalent (expected to be equivalent) between the transistors Trs and TrL. As a result, it is possible to realize the desired operation in a wide temperature range.

図12及び図13を参照し、第1実施例の負荷駆動装置1Bについて行った第3及び第4シミュレーションの結果を説明する。第3シミュレーションでは電流IOUTが100mAであると仮定され、第4シミュレーションでは電流IOUTが10mAであると仮定された。 The results of the third and fourth simulations performed on the load drive device 1B of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 12 and 13. In the third simulation, the current I OUT was assumed to be 100 mA, and in the fourth simulation, the current I OUT was assumed to be 10 mA.

図12における実線波形510、実線波形520、破線波形521、実線波形531、破線波形532は、夫々、第3シミュレーションにおける出力端子OUTの電圧波形、ゲートラインLGの電圧波形、ノードNsでの電圧波形、デッドタイム回路34の入力端子D1での電圧波形、デッドタイム回路34の出力端子D2での電圧波形を表している。
図13における実線波形560、実線波形570、破線波形571、実線波形581、破線波形582は、夫々、第4シミュレーションにおける出力端子OUTの電圧波形、ゲートラインLGの電圧波形、ノードNsでの電圧波形、デッドタイム回路34の入力端子D1での電圧波形、デッドタイム回路34の出力端子D2での電圧波形を表している。
The solid line waveform 510, the solid line waveform 520, the broken line waveform 521, the solid line waveform 531 and the broken line waveform 532 in FIG. 12 are the voltage waveform of the output terminal OUT, the voltage waveform of the gate line LG, and the voltage waveform at the node Ns, respectively, in the third simulation. , The voltage waveform at the input terminal D1 of the dead time circuit 34 and the voltage waveform at the output terminal D2 of the dead time circuit 34 are shown.
The solid line waveform 560, the solid line waveform 570, the broken line waveform 571, the solid line waveform 581, and the broken line waveform 582 in FIG. 13 are the voltage waveform of the output terminal OUT, the voltage waveform of the gate line LG, and the voltage waveform at the node Ns in the fourth simulation, respectively. , The voltage waveform at the input terminal D1 of the dead time circuit 34 and the voltage waveform at the output terminal D2 of the dead time circuit 34 are shown.

第3及び第4シミュレーションにおいて、タイミングT0は出力トランジスタTrLに対するターンオフ動作の開始前のタイミングである。タイミングT0では、出力トランジスタTrLのドレイン-ソース間抵抗RDSが十分に低くなる(例えば0.2Ωとなる)電圧VONがゲート電圧としてゲートラインLGに印加されており、出力端子OUTの電圧は略0Vとなっている。 In the third and fourth simulations, the timing T0 is the timing before the start of the turn-off operation with respect to the output transistor TrL. At the timing T0, a voltage V ON at which the drain-source resistance RDS of the output transistor TrL becomes sufficiently low (for example, 0.2Ω) is applied to the gate line LG as a gate voltage, and the voltage of the output terminal OUT is It is approximately 0V.

第3及び第4シミュレーションにおいて、タイミングT1から出力トランジスタTrLに対するターンオフ動作が開始される。即ち、第3及び第4シミュレーションにおいて、タイミングT1から寄生容量Cgsの蓄積電荷が減ずるよう定電流I2がゲートラインLGから定電流回路32に向けて流れ、徐々にゲートラインLGの電圧は低下してゆく。この際、定電流I3が抵抗41に流れることで、抵抗41にて0.15Vの電圧が発生しているものとする。即ち、出力トランジスタTrLのターンオフ動作において、少なくとも後述のタイミングT4にて強制オフトランジスタTrfoがターンオンされる前には、センストランジスタTrsのゲート電圧(ノードNsでの電圧)は出力トランジスタTrLのゲート電圧よりも0.15Vだけ高くなっている。尚、図12では、波形520及び521間の区別が容易となるように、0.15Vに相当する波形520及び521間のずれを若干大げさに示している(図13の波形570及び571についても同様)。 In the third and fourth simulations, the turn-off operation for the output transistor TrL is started from the timing T1. That is, in the third and fourth simulations, the constant current I2 flows from the gate line LG toward the constant current circuit 32 so that the accumulated charge of the parasitic capacitance Cgs decreases from the timing T1, and the voltage of the gate line LG gradually decreases. go. At this time, it is assumed that a constant current I3 flows through the resistor 41 to generate a voltage of 0.15 V at the resistor 41. That is, in the turn-off operation of the output transistor TrL, the gate voltage (voltage at the node Ns) of the sense transistor Trs is higher than the gate voltage of the output transistor TrL at least before the forced off transistor Trfo is turned on at the timing T4 described later. Is also higher by 0.15V. In FIG. 12, the deviation between the waveforms 520 and 521 corresponding to 0.15 V is slightly exaggerated so that the waveforms 520 and 521 can be easily distinguished (also for the waveforms 570 and 571 in FIG. 13). Similarly).

第3及び第4シミュレーションにおいて、タイミングT1及びT3間のタイミングであるタイミングT2は、出力端子OUTの電圧が6Vとなるタイミグである。図12の第3シミュレーションでは、ゲートラインLGの電圧が0.97VであるタイミングがタイミングT2に相当し、図13の第4シミュレーションでは、ゲートラインLGの電圧が0.78VであるタイミングがタイミングT2に相当する。これは、出力トランジスタTrLにおいて、ゲート-ソース間電圧VGSが0.97Vであるときはドレイン-ソース間抵抗が60Ω(=6V/100mA)であり、ゲート-ソース間電圧VGSが0.78Vであるときはドレイン-ソース間抵抗が600Ω(=6V/10mA)であることを示している。 In the third and fourth simulations, the timing T2, which is the timing between the timings T1 and T3, is a timing at which the voltage of the output terminal OUT becomes 6V. In the third simulation of FIG. 12, the timing when the voltage of the gate line LG is 0.97V corresponds to the timing T2, and in the fourth simulation of FIG. 13, the timing when the voltage of the gate line LG is 0.78V corresponds to the timing T2. Corresponds to. This is because, in the output transistor TrL, when the gate-source voltage V GS is 0.97 V, the drain-source resistance is 60 Ω (= 6 V / 100 mA), and the gate-source voltage V GS is 0.78 V. When is, it indicates that the drain-source resistance is 600Ω (= 6V / 10mA).

出力ブロック10LBのターンオフ動作において、ゲートラインLGの電圧が0.78Vにまで低下してもノードNsの電圧は0.93V(=0.78V+0.15V)であって、センストランジスタTrsのゲート閾値電圧VTHである0.87Vより高いため、センストランジスタTrsはオン状態に維持されている。 In the turn-off operation of the output block 10LB, the voltage of the node Ns is 0.93V (= 0.78V + 0.15V) even if the voltage of the gate line LG drops to 0.78V, and the gate threshold voltage of the sense transistor Trs. Since it is higher than the VTH of 0.87V , the sense transistor Trs is kept on.

第3及び第4シミュレーションにおいて、タイミングT2を超えてタイミングT3に至ったときにノードNsの電圧が0.87Vまで低下することになる。このタイミングT3では、ゲートラインLGの電圧は、“0.87-0.15=0.72”より0.72Vとなっている。第3及び第4シミュレーションにおいて、タイミングT3を境に、スイッチとして機能するセンストランジスタTrsがオンからオフに切り替わってデッドタイム回路34の入力端子D1の電圧レベルがローレベルからハイレベルに切り替わり、その後、タイミングT3から所定時間tDTが経過したタイミングT4にてデッドタイム回路34の出力端子D2の電圧レベルがローレベルからハイレべルに切り替わる。そうすると、強制オフトランジスタTrfoのターンオンにより、ゲートラインLGの電圧レベルは実質的に0Vまで強制的に低下される。 In the third and fourth simulations, the voltage of the node Ns drops to 0.87V when the timing T2 is exceeded and the timing T3 is reached. At this timing T3, the voltage of the gate line LG is 0.72V from "0.87-0.15 = 0.72". In the third and fourth simulations, the sense transistor Trs functioning as a switch is switched from on to off at the timing T3, the voltage level of the input terminal D1 of the dead time circuit 34 is switched from the low level to the high level, and then. At the timing T4 when the predetermined time tDT has elapsed from the timing T3, the voltage level of the output terminal D2 of the dead time circuit 34 is switched from the low level to the high level. Then, the voltage level of the gate line LG is forcibly lowered to 0V by the turn-on of the forced off transistor Trfo.

また第3及び第4シミュレーションにおいて、タイミングT3以降では、出力トランジスタTrLのドレイン-ソース間抵抗RDSが十分に大きくなって、一定電流としての電流IOUTは、実質的に全て、ハイサイド側の出力トランジスタTrHに並列接続されたダイオードDIを通じて電源電圧ラインLN_VPWRに流れ込むようになるため、出力端子OUTの電圧は12V以上となっている。 Further, in the third and fourth simulations, after the timing T3, the drain-source resistance RDS of the output transistor TrL becomes sufficiently large, and the current I OUT as a constant current is substantially all on the high side side. Since the current flows into the power supply voltage line LN_VPWR through the diode DI connected in parallel to the output transistor TrH, the voltage of the output terminal OUT is 12V or more.

このように、出力トランジスタTrLのターンオフ動作において、出力トランジスタTrLのゲート電圧よりも高いゲート電圧にてセンストランジスタTrsを制御するようにしたため、出力トランジスタTrLのドレイン-ソース間抵抗が十分に高まった状態でセンストランジスタTrsがターンオフするようになる。結果、負荷LDが比較的重い場合でも軽い場合でも、出力トランジスタTrLのターンオフ動作において出力端子OUTの電圧を定電流I2の大きさに応じたスルーレートで上昇させるスルーレート制御を、所望通りに実現することが可能となる。 In this way, in the turn-off operation of the output transistor TrL, the sense transistor Trs is controlled at a gate voltage higher than the gate voltage of the output transistor TrL, so that the drain-source resistance of the output transistor TrL is sufficiently increased. The sense transistor Trs will turn off at. As a result, slew rate control that raises the voltage of the output terminal OUT at a slew rate according to the magnitude of the constant current I2 in the turn-off operation of the output transistor TrL is realized as desired regardless of whether the load LD is relatively heavy or light. It becomes possible to do.

また、参考実施例(図2)の如く、センストランジスタTrsのドレインを抵抗33にてプルアップする方式では、抵抗33の抵抗値の製造ばらつきや該抵抗値の温度変化が相応に大きく、これらは、デッドタイム回路34の入力端子D1における電圧レベルがローレベル及びハイレベル間で遷移するときの、センストランジスタTrsのゲート電圧にばらつきを与える。第1実施例の如く、抵抗33を定電流回路43に置き換えることで、このようなばらつきを抑制することができる。 Further, in the method of pulling up the drain of the sense transistor Trs with the resistor 33 as in the reference embodiment (FIG. 2), the manufacturing variation of the resistance value of the resistor 33 and the temperature change of the resistance value are correspondingly large. , When the voltage level at the input terminal D1 of the dead time circuit 34 transitions between the low level and the high level, the gate voltage of the sense transistor Trs is varied. By replacing the resistance 33 with the constant current circuit 43 as in the first embodiment, such variation can be suppressed.

[第2実施例]
第2実施例を説明する。第1実施例では、説明の明確化のため、ローサイド側の出力トランジスタTrLに対する出力ブロック10LBのみを示し、出力ブロック10LBに限定して出力ブロックの構成及び動作を説明した。しかしながら、上述の負荷駆動装置1Bには、図14に示す如く、ハイサイド側の出力トランジスタTrHに対しても、出力ブロック10LBと同様の出力ブロック10HBが設けられる。即ち、負荷駆動装置1Bには出力トランジスタTrH用の出力ブロック10Hとして出力ブロック10HBが設けられる。出力ブロック10HBの構成及び動作は、第1実施例で述べた出力ブロック10LBのそれらと同様である。
[Second Example]
The second embodiment will be described. In the first embodiment, for the sake of clarification, only the output block 10LB for the output transistor TrL on the low side side is shown, and the configuration and operation of the output block are described only for the output block 10LB. However, as shown in FIG. 14, the load drive device 1B described above is provided with an output block 10HB similar to the output block 10LB for the output transistor TrH on the high side side. That is, the load drive device 1B is provided with an output block 10HB as an output block 10H for the output transistor TrH. The configuration and operation of the output block 10HB are the same as those of the output block 10LB described in the first embodiment.

但し、出力ブロック10HBの構成及び動作を考える際、参考実施例及び第1実施例の記述における出力トランジスタTrLが出力トランジスタTrHに読み替えられ、出力ブロック10HBにおけるセンストランジスタTrs及び強制オフトランジスタTrfoの各ソースは出力トランジスタTrHのソース(従って出力端子OUT)に接続されることになる。ローサイド用の出力ブロック10LB内の回路12B及び13Bが出力トランジスタTrLのターンオフ動作において有益に機能するのに対し、ハイサイド用の出力ブロック10HB内の回路12B及び13Bは出力トランジスタTrHのターンオフ動作において有益に機能することになる。 However, when considering the configuration and operation of the output block 10HB, the output transistor TrL in the description of the reference embodiment and the first embodiment is read as the output transistor TrH, and each source of the sense transistor Trs and the forced off transistor Trfo in the output block 10HB. Will be connected to the source of the output transistor TrH (hence the output terminal OUT). The circuits 12B and 13B in the output block 10LB for the low side function beneficially in the turn-off operation of the output transistor TrL, whereas the circuits 12B and 13B in the output block 10HB for the high side function beneficially in the turn-off operation of the output transistor TrH. Will work.

[第3実施例]
第3実施例を説明する。第3実施例では、第1及び第2実施例に係る装置及び回路の構成及び動作についての補足説明を設ける。
[Third Example]
A third embodiment will be described. In the third embodiment, supplementary explanations will be provided regarding the configuration and operation of the devices and circuits according to the first and second embodiments.

上述の如く、各出力ブロックは、自身に接続された対象出力トランジスタのオン、オフの制御や対象出力トランジスタの状態の監視等を行う。出力ブロック10L(第1実施例において10LB)に対する対象出力トランジスタは出力トランジスタTrLであり、出力ブロック10H(第2実施例において10HB)に対する対象出力トランジスタは出力トランジスタTrHである。 As described above, each output block controls on / off of the target output transistor connected to itself, monitors the state of the target output transistor, and the like. The target output transistor for the output block 10L (10LB in the first embodiment) is the output transistor TrL, and the target output transistor for the output block 10H (10HB in the second embodiment) is the output transistor TrH.

対象出力トランジスタに対する出力ブロック(10LB又は10HB)は、対象出力トランジスタのゲートにおける電圧レベルに基づき、強制オフ信号を出力する状態監視回路12Bを備える。第1及び第2実施例においては、ハイレベルの状態検出信号が強制オフ信号に相当し、ローレベルの状態検出信号は強制オフ信号ではないが、これらの関係を逆にする変形も可能である。 The output block (10LB or 10HB) for the target output transistor includes a condition monitoring circuit 12B that outputs a forced off signal based on the voltage level at the gate of the target output transistor. In the first and second embodiments, the high-level state detection signal corresponds to the forced off signal, and the low-level state detection signal is not the forced off signal, but it is possible to reverse these relationships. ..

また、対象出力トランジスタに対する出力ブロック(10LB又は10HB)は、当該出力ブロック中の状態監視回路12Bから強制オフ信号を受けたとき、対象出力トランジスタを強制的にオフとする強制オフ回路13Bを備えている。つまり、強制オフ回路13Bは、強制オフ信号を受けたとき、強制オフトランジスタTrfoを通じて対象出力トランジスタのゲート-ソース間の寄生容量の蓄積電荷を放電させる電路を形成し、これによって、対象出力トランジスタのドレイン及びソース間が非導通となる向きに対象出力トランジスタのゲート電圧を制御する、換言すれば、対象出力トランジスタのドレイン及びソース間の抵抗値が高まる向きに対象出力トランジスタのゲート電圧及びゲート-ソース間電圧を制御する。 Further, the output block (10LB or 10HB) for the target output transistor includes a forced off circuit 13B that forcibly turns off the target output transistor when a forced off signal is received from the state monitoring circuit 12B in the output block. There is. That is, when the forced off circuit 13B receives the forced off signal, the forced off circuit 13B forms an electric circuit for discharging the accumulated charge of the parasitic capacitance between the gate and the source of the target output transistor through the forced off transistor Trfo, thereby forming the target output transistor. The gate voltage of the target output transistor is controlled in the direction in which the drain and the source are non-conducting, in other words, the gate voltage and the gate-source of the target output transistor are controlled in the direction in which the resistance value between the drain and the source of the target output transistor increases. Control the voltage between.

出力トランジスタTrL及びTrHの双方が対象出力トランジスタとなりうるが、説明の明確化のため、出力トランジスタTrL及びTrHの内の一方を対象出力トランジスタと捉えると共に他方を非対象出力トランジスタと称した場合、対象出力トランジスタに対するドライブ回路11Bと非対象出力トランジスタに対するドライブ回路11Bとでドライブ部が構成される。このドライブ部は、対象出力トランジスタについての状態監視回路12Bから強制オフ信号を受けたときに、非対象出力トランジスタのオンを許容するように動作し、これによって対象出力トランジスタと非対象出力トランジスタが同時にオン状態となることによる貫通電流の発生を抑止する。 Both the output transistors TrL and TrH can be the target output transistors, but for the sake of clarification, when one of the output transistors TrL and TrH is regarded as the target output transistor and the other is referred to as the non-target output transistor, it is the target. The drive unit is composed of the drive circuit 11B for the output transistor and the drive circuit 11B for the non-target output transistor. This drive unit operates so as to allow the non-target output transistor to turn on when a forced off signal is received from the state monitoring circuit 12B for the target output transistor, whereby the target output transistor and the non-target output transistor simultaneously operate. Suppresses the generation of through current due to the ON state.

対象出力トランジスタに対する状態監視回路12Bは、対象出力トランジスタのオン、オフに連動して、オン、オフするように配置されたセンストランジスタTrsを有する。即ち、対象出力トランジスタに対する状態監視回路12Bは、ドライブ部(具体的には対象出力トランジスタに対するドライブ回路11B)のターンオン動作により対象出力トランジスタがオフ状態からオン状態に向かう向きに対象出力トランジスタのゲート電圧が制御される際にセンストランジスタTrsもオフ状態からオン状態に向かうように構成され、且つ、ドライブ部(具体的には対象出力トランジスタに対するドライブ回路11B)のターンオフ動作により対象出力トランジスタがオン状態からオフ状態に向かう向きに対象出力トランジスタのゲート電圧が制御される際にセンストランジスタTrsもオン状態からオフ状態に向かうように構成されている。そして、対象出力トランジスタに対する状態監視回路12Bは、センストランジスタTrsのターンオフを受けて強制オフ信号(ここではハイレベルの状態検出信号)を出力する。より具体的には、当該状態監視回路12Bは、スイッチとして機能するセンストランジスタTrsがターンオフしたタイミングから所定時間tDTが経過した後に強制オフ信号を出力する。 The condition monitoring circuit 12B for the target output transistor has sense transistors Trs arranged so as to be turned on and off in conjunction with the on and off of the target output transistor. That is, in the state monitoring circuit 12B for the target output transistor, the gate voltage of the target output transistor is directed from the off state to the on state by the turn-on operation of the drive unit (specifically, the drive circuit 11B for the target output transistor). Is controlled, the sense transistor Trs is also configured to go from the off state to the on state, and the target output transistor is turned from the on state by the turn-off operation of the drive unit (specifically, the drive circuit 11B for the target output transistor). When the gate voltage of the target output transistor is controlled in the direction toward the off state, the sense transistor Trs is also configured to move from the on state to the off state. Then, the state monitoring circuit 12B for the target output transistor receives the turn-off of the sense transistor Trs and outputs a forced off signal (here, a high-level state detection signal). More specifically, the condition monitoring circuit 12B outputs a forced off signal after a predetermined time tDT has elapsed from the timing at which the sense transistor Trs functioning as a switch is turned off.

但し、対象出力トランジスタに対する状態監視回路12Bは、センストランジスタTrsのゲートと対象出力トランジスタのゲートとの間に抵抗(調整抵抗)41を備え、ドライブ部のターンオフ動作により対象出力トランジスタがオン状態からオフ状態に向かう向きに対象出力トランジスタのゲート電圧が制御される際に(対象出力トランジスタのゲート-ソース間電圧が縮小される際に)、抵抗41に所定電流(ここでは定電流I2)を供給する。これにより、抵抗41が無いときとの比較において、所定電流による抵抗41の電圧降下分だけセンストランジスタTrsのターンオフのタイミングが遅れることになる。 However, the state monitoring circuit 12B for the target output transistor includes a resistor (adjustment resistance) 41 between the gate of the sense transistor Trs and the gate of the target output transistor, and the target output transistor is turned off from the on state by the turn-off operation of the drive unit. When the gate voltage of the target output transistor is controlled in the direction toward the state (when the gate-source voltage of the target output transistor is reduced), a predetermined current (here, constant current I2) is supplied to the resistor 41. .. As a result, the turn-off timing of the sense transistor Trs is delayed by the voltage drop of the resistance 41 due to the predetermined current in comparison with the case where the resistance 41 is not provided.

つまり、対象出力トランジスタに対するドライブ部のターンオフ動作により対象出力トランジスタのゲート-ソース間電圧が縮小している過程において、対象出力トランジスタのデート電圧及びゲート-ソース間電圧がセンストランジスタTrsのゲート閾値電圧まで縮小されてもセンストランジスタTrsのオン状態が維持され、その後、更に、抵抗41の電圧降下分、対象出力トランジスタのゲート-ソース間電圧が縮小したときに、センストランジスタTrsがターンオフする(スイッチとして機能するセンストランジスタTrsの状態がオン状態からオフ状態に切り替わる)。 That is, in the process in which the gate-source voltage of the target output transistor is reduced due to the turn-off operation of the drive unit with respect to the target output transistor, the date voltage and the gate-source voltage of the target output transistor reach the gate threshold voltage of the sense transistor Trs. The sense transistor Trs remains on even when reduced, and then the sense transistor Trs turns off (functions as a switch) when the gate-source voltage of the target output transistor is further reduced by the voltage drop of the resistor 41. The state of the sense transistor Trs is switched from the on state to the off state).

また後述されるように、対象出力トランジスタ及びセンストランジスタTrsをIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)に置換した場合においては(図20参照)、ソースがエミッタに置き換わるため、対象出力トランジスタ及びセンストランジスタTrsのエミッタ同士が共通接続される。そして、対象出力トランジスタに対するドライブ部のターンオフ動作により対象出力トランジスタのゲート-エミッタ間電圧が縮小している過程において、対象出力トランジスタのゲート電圧及びゲート-エミッタ間電圧がセンストランジスタTrsのゲート閾値電圧まで縮小されてもセンストランジスタTrsのオン状態が維持され、その後、更に、抵抗41の電圧降下分、対象出力トランジスタのゲート-エミッタ間電圧が縮小したときに、センストランジスタTrsがターンオフすることになる。 Further, as will be described later, when the target output transistor and the sense transistor Trs are replaced with IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor) (see FIG. 20), the source is replaced with the emitter, so that the target output transistor and the emitter of the sense transistor Trs are replaced. They are connected in common. Then, in the process in which the gate-emitter voltage of the target output transistor is reduced due to the turn-off operation of the drive portion with respect to the target output transistor, the gate voltage and the gate-emitter voltage of the target output transistor reach the gate threshold voltage of the sense transistor Trs. The on state of the sense transistor Trs is maintained even if it is reduced, and then, when the gate-emitter voltage of the target output transistor is further reduced by the voltage drop of the resistor 41, the sense transistor Trs is turned off.

対象出力トランジスタが繰り返しオン、オフされるように例えば周期的にオン、オフされるように)、制御信号の出力を通じてドライバ部を制御することができる。即ち、制御回路20は、対象出力トランジスタがオン状態となる期間と対象出力トランジスタがオフ状態となる期間が交互に且つ繰り返し訪れるように、制御信号の出力を通じてドライバ部を制御することができるが、上述のような構成及び動作を通じ、対象出力トランジスタのターンオフ動作において、負荷電流の大きさに依存せず出力端子OUTの電圧を所望のスルーレートで変化させるスルーレート制御を、良好に実現することが可能となる。 The driver unit can be controlled through the output of a control signal so that the target output transistor is repeatedly turned on and off (for example, periodically turned on and off). That is, the control circuit 20 can control the driver unit through the output of the control signal so that the period in which the target output transistor is in the on state and the period in which the target output transistor is in the off state are alternately and repeatedly visited. Through the configuration and operation as described above, it is possible to satisfactorily realize slew rate control that changes the voltage of the output terminal OUT at a desired slew rate regardless of the magnitude of the load current in the turn-off operation of the target output transistor. It will be possible.

尚、出力トランジスタTrHに対する出力ブロック10を抵抗41等を含む出力ブロック10HB(図14参照)としつつも、出力トランジスタTrLに対する出力ブロック10を抵抗41等を含まない出力ブロック10LA(図2参照)にすることが有り得ても良い。逆に、出力トランジスタTrLに対する出力ブロック10を抵抗41等を含む出力ブロック10LB(図11参照)としつつも、出力トランジスタTrHに対する出力ブロック10を抵抗41等を含まない出力ブロックにすることが有り得ても良い。 The output block 10 for the output transistor TrH is the output block 10HB (see FIG. 14) including the resistor 41 and the like, while the output block 10 for the output transistor TrL is the output block 10LA (see FIG. 2) not including the resistor 41 and the like. It may be possible to do. On the contrary, it is possible that the output block 10 for the output transistor TrL is the output block 10LB (see FIG. 11) including the resistor 41 and the like, but the output block 10 for the output transistor TrH is the output block not including the resistor 41 and the like. Is also good.

[第4実施例]
第4実施例を説明する。図15に、上述の定電流回路32の構成例を示す。定電流回路32は、定電流源32aと、Nチャネル型のMOSFETとして構成されたトランジスタ32b、32c及び32dとを備える。
[Fourth Example]
A fourth embodiment will be described. FIG. 15 shows a configuration example of the above-mentioned constant current circuit 32. The constant current circuit 32 includes a constant current source 32a and transistors 32b, 32c, and 32d configured as N-channel MOSFETs.

トランジスタ32b、32c及び32dの各ソースはグランドに接続され、トランジスタ32b及び32cの各ゲートとトランジスタ32b及び32dの各ドレインは互いに共通接続される。トランジスタ32cのドレインは、対応するゲートラインLGに接続される。そして、トランジスタ32bのドレインは定電流源32aに接続され、定電流源32aによる定電流をトランジスタ32bのドレイン電流として流すことで、トランジスタ32cのドレイン電流としての定電流I2を必要なときに、対応するゲートラインLGから引き込むことができる。制御回路20は、トランジスタ32dのゲート電圧の制御を通じてトランジスタ32dをオン、オフすることで、定電流I1の流れの有無を制御することができる。 The sources of the transistors 32b, 32c and 32d are connected to the ground, and the gates of the transistors 32b and 32c and the drains of the transistors 32b and 32d are commonly connected to each other. The drain of the transistor 32c is connected to the corresponding gate line LG. Then, the drain of the transistor 32b is connected to the constant current source 32a, and the constant current from the constant current source 32a is passed as the drain current of the transistor 32b. It can be pulled in from the gate line LG. The control circuit 20 can control the presence or absence of a constant current I1 by turning the transistor 32d on and off through the control of the gate voltage of the transistor 32d.

定電流I1をゲートラインLGに供給するための定電流回路31も、定電流回路32と同様の回路とすることができる(但し、定電流の流れを逆にするための変形が施される)。 The constant current circuit 31 for supplying the constant current I1 to the gate line LG can also be the same circuit as the constant current circuit 32 (provided that it is modified to reverse the flow of the constant current). ..

また、負荷駆動装置(1、1A、1B)において、定電流I1及びI2の大きさは可変設定されるものであっても良い。 Further, in the load drive device (1, 1A, 1B), the magnitudes of the constant currents I1 and I2 may be variably set.

尚、本発明において、電流I2が定電流であることは必須では無く、ターンオフ動作の実行期間において電流I2が時間経過と共に変化しても構わない。同様に、本発明において、電流I1が定電流であることは必須では無く、ターンオン動作の実行期間において電流I1が時間経過と共に変化しても構わない。 In the present invention, it is not essential that the current I2 is a constant current, and the current I2 may change with the passage of time during the execution period of the turn-off operation. Similarly, in the present invention, it is not essential that the current I1 is a constant current, and the current I1 may change over time during the execution period of the turn-on operation.

[第5実施例]
第5実施例を説明する。負荷LDは、出力端子OUTを介して電流IOUTの供給を受けて駆動する負荷であれば任意である。負荷LDがモータであるとき、負荷駆動装置(1、1A、1B)はモータドライバ装置として機能すると言える。また、第1実施例等では、本発明に係る出力ブロックの動作の理解を容易にするために、負荷LDに供給される電流IOUTが一定電流であると仮定したが、電流IOUTは一定電流で無くても良い。
[Fifth Example]
A fifth embodiment will be described. The load LD is arbitrary as long as it is a load that is driven by receiving the supply of the current I OUT via the output terminal OUT. When the load LD is a motor, it can be said that the load drive device (1, 1A, 1B) functions as a motor driver device. Further, in the first embodiment and the like, in order to facilitate understanding of the operation of the output block according to the present invention, it is assumed that the current I OUT supplied to the load LD is a constant current, but the current I OUT is constant. It does not have to be an electric current.

[第6実施例]
第6実施例を説明する。図16は、第6実施例に係る磁気ディスク装置としてのハードディスク装置(以下HDD装置と称する)100の機構に関わる概略構成図である。図17(a)は、HDD装置100の電気的な概略ブロック図である。
[Sixth Example]
The sixth embodiment will be described. FIG. 16 is a schematic configuration diagram relating to the mechanism of the hard disk device (hereinafter referred to as HDD device) 100 as the magnetic disk device according to the sixth embodiment. FIG. 17A is a schematic electrical block diagram of the HDD device 100.

HDD装置100は、記録媒体としての磁気ディスク110と、磁気ディスク110に対して情報の書き込み及び読み込みを行う磁気ヘッドであるヘッド111と、ヘッド111を磁気ディスク110の半径方向に対して移動自在に支持するアーム112と、磁気ディスク110を支持及び回転させるスピンドルモータ113(以下SPM113と称する)と、アーム112を回転駆動及び位置決めすることでヘッド111を磁気ディスク110の半径方向に対して移動させ且つ位置決めするボイスコイルモータ114(以下VCM114と称する)と、ヘッド111が磁気ディスク110の外周の外側に移動した際、ヘッド111を磁気ディスク110から離間した所定の退避位置に保持するランプ部115と、を備える。磁気ディスク110、ヘッド111、アーム112、SPM113、VCM114及びランプ部115は、HDD装置100の筐体内に収められる。尚、磁気ディスク110の半径方向における移動とは、円盤形状を有する磁気ディスク110の外周と中心とを結ぶ方向における移動を意味するが、磁気ディスク110の半径方向における移動が、磁気ディスク110の外周と中心とを結ぶ方向における移動の成分に加えて、他の方向(例えば磁気ディスクの外周の接線方向)における移動の成分を含むこともある。 The HDD device 100 can move the magnetic disk 110 as a recording medium, the head 111 which is a magnetic head for writing and reading information to and from the magnetic disk 110, and the head 111 in the radial direction of the magnetic disk 110. The arm 112 that supports the arm 112, the spindle motor 113 that supports and rotates the magnetic disk 110 (hereinafter referred to as SPM 113), and the arm 112 are rotationally driven and positioned to move the head 111 in the radial direction of the magnetic disk 110. A voice coil motor 114 for positioning (hereinafter referred to as VCM 114), a lamp unit 115 for holding the head 111 in a predetermined retracted position away from the magnetic disk 110 when the head 111 moves to the outside of the outer periphery of the magnetic disk 110, and a lamp unit 115. To prepare for. The magnetic disk 110, the head 111, the arm 112, the SPM 113, the VCM 114, and the lamp unit 115 are housed in the housing of the HDD device 100. The movement in the radial direction of the magnetic disk 110 means the movement in the direction connecting the outer periphery and the center of the magnetic disk 110 having a disk shape, but the movement in the radial direction of the magnetic disk 110 is the outer circumference of the magnetic disk 110. In addition to the component of movement in the direction connecting the center and the center, the component of movement in other directions (for example, the tangential direction of the outer periphery of the magnetic disk) may be included.

HDD装置100には、電気的な構成部品として、ドライバIC200、信号処理回路120、MPU(micro-processing unit)130及び電源回路140が設けられている。電源回路140は、ドライバIC200及び信号処理回路120、MPU130を駆動するための電源電圧を、それらに供給する。 The HDD device 100 is provided with a driver IC 200, a signal processing circuit 120, an MPU (micro-processing unit) 130, and a power supply circuit 140 as electrical components. The power supply circuit 140 supplies the driver IC 200, the signal processing circuit 120, and the power supply voltage for driving the MPU 130 to them.

信号処理回路120は、磁気ディスク110への情報の書き込み時には、当該情報を書き込むための記録信号をヘッド111に出力し、磁気ディスク110から情報を読み出す時には、磁気ディスク110から読み出された信号に対して必要な信号処理を施し、これによって得られた信号をMPU130に送る。MPU130は、信号処理回路120の制御を通じてヘッド111による情報の書き込み動作及び読み込み動作を制御する。 When writing information to the magnetic disk 110, the signal processing circuit 120 outputs a recording signal for writing the information to the head 111, and when reading information from the magnetic disk 110, the signal is read from the magnetic disk 110. On the other hand, necessary signal processing is performed, and the signal obtained by this is sent to the MPU 130. The MPU 130 controls the information writing operation and reading operation by the head 111 through the control of the signal processing circuit 120.

ドライバIC200は、図17(b)に示すような、半導体集積回路を、樹脂にて構成された筐体(パッケージ)内に封入することで形成された電子部品(モータドライバ装置)である。尚、図17(b)に示されるドライバIC200のピン数(外部端子の数)は例示に過ぎない。ドライバIC200には、SPM113を駆動するためのSPMドライバ210及びVCM114を駆動するためのVCMドライバ220が設けられる他、MPU130及びドライバIC200間の双方向通信を可能とするためのIF回路(インターフェース回路)230や、IF回路230にてMPU130から受けた制御データに基づきSPMドライバ210及びVCMドライバ220の動作を制御する制御回路240などが設けられる。 The driver IC 200 is an electronic component (motor driver device) formed by enclosing a semiconductor integrated circuit in a housing (package) made of resin, as shown in FIG. 17 (b). The number of pins (number of external terminals) of the driver IC 200 shown in FIG. 17B is merely an example. The driver IC 200 is provided with an SPM driver 210 for driving the SPM 113 and a VCM driver 220 for driving the VCM 114, and an IF circuit (interface circuit) for enabling bidirectional communication between the MPU 130 and the driver IC 200. The 230 and the control circuit 240 that controls the operation of the SPM driver 210 and the VCM driver 220 based on the control data received from the MPU 130 in the IF circuit 230 are provided.

MPU130は、ドライバIC200のSPMドライバ210を制御することによりSPM113の駆動制御を通じて磁気ディスク110の回転制御を行い、ドライバIC200のVCMドライバ220を制御することによりVCM114の駆動制御を通じてヘッド111の移動制御及び位置決めを行う。磁気ディスク110の各箇所には磁気ディスク110上の各々の位置を示す位置情報が記録されており、磁気ディスク110上にヘッド111が位置しているとき、この位置情報はヘッド111により読み取られて、信号処理回路120を通じてMPU130に伝達される。MPU130は当該位置情報に基づいてVCMドライバ220を制御でき、この制御を通じてVCMドライバ220がVCM114に必要な駆動電流を供給することでヘッド111の移動及び位置決めが実現される。尚、ヘッド111が磁気ディスク110上に位置しているとは、ヘッド111が微小な空間を隔てて磁気ディスク110の上方に位置していることを意味する。 The MPU 130 controls the rotation of the magnetic disk 110 through the drive control of the SPM 113 by controlling the SPM driver 210 of the driver IC 200, and controls the movement of the head 111 through the drive control of the VCM 114 by controlling the VCM driver 220 of the driver IC 200. Perform positioning. Positional information indicating each position on the magnetic disk 110 is recorded at each location of the magnetic disk 110, and when the head 111 is located on the magnetic disk 110, this position information is read by the head 111. , Is transmitted to the MPU 130 through the signal processing circuit 120. The MPU 130 can control the VCM driver 220 based on the position information, and the VCM driver 220 supplies the required drive current to the VCM 114 through this control to realize the movement and positioning of the head 111. The fact that the head 111 is located on the magnetic disk 110 means that the head 111 is located above the magnetic disk 110 with a minute space in between.

図18に、SPM113及びSPMドライバ210の内部構成とそれらの接続関係を示す。SPM113は、スター結線されたU相のコイル113u、V相のコイル113v及びW相のコイル113wから成る三相直流モータである。コイル113uの一端、コイル113vの一端、コイル113wの一端は、夫々、ドライバIC200に設けられた外部端子OUTu、OUTv、OUTwに接続され、コイル113u、113v及び113wの他端同士は中性点113nにて共通接続されている。 FIG. 18 shows the internal configurations of the SPM 113 and the SPM driver 210 and their connection relationships. The SPM 113 is a three-phase DC motor including a star-connected U-phase coil 113u, a V-phase coil 113v, and a W-phase coil 113w. One end of the coil 113u, one end of the coil 113v, and one end of the coil 113w are connected to the external terminals OUTu, OUTv, and OUTw provided in the driver IC 200, respectively, and the other ends of the coils 113u, 113v, and 113w are neutral points 113n. It is commonly connected at.

SPMドライバ210は、外部端子OUTuを介してコイル113uの一端に接続されるハーフブリッジ回路211uと、外部端子OUTvを介してコイル113vの一端に接続されるハーフブリッジ回路211vと、外部端子OUTwを介してコイル113wの一端に接続されるハーフブリッジ回路211wと、各ハーフブリッジ回路内の各トランジスタをオン、オフするための出力段回路212と、出力段回路212の動作を制御する制御回路213を備える。 The SPM driver 210 is via a half-bridge circuit 211u connected to one end of the coil 113u via the external terminal OUTu, a half-bridge circuit 211v connected to one end of the coil 113v via the external terminal OUTv, and an external terminal OUTw. A half-bridge circuit 211w connected to one end of the coil 113w, an output stage circuit 212 for turning on and off each transistor in each half-bridge circuit, and a control circuit 213 for controlling the operation of the output stage circuit 212 are provided. ..

ハーフブリッジ回路211u、211v及び211wの夫々は、電源電圧VPWRが加わるライン(即ち電源ラインLN_VPWR;図1参照)とグランドとの間に直列に接続されたハイサイド側の出力トランジスタTrH及びローサイド側の出力トランジスタTrLから成る。SPMドライバ210内の各ハーフブリッジ回路における出力トランジスタTrH及びTrLは上述の各実施例における出力トランジスタTrH及びTrLに相当し、ハーフブリッジ回路211uの出力トランジスタTrH及びTrL並びに出力端子OUTu間の接続関係、ハーフブリッジ回路211vの出力トランジスタTrH及びTrL並びに出力端子OUTv間の接続関係、ハーフブリッジ回路211wの出力トランジスタTrH及びTrL並びに出力端子OUTw間の接続関係は、夫々に、上述の各実施例における出力トランジスタTrH及びTrL並びに出力端子OUT間の接続関係と同じである。 The half-bridge circuits 211u, 211v and 211w are each of the high-side output transistor TrH and the low-side side connected in series between the line to which the power supply voltage VPWR is applied (that is, the power supply line LN_VPWR; see FIG. 1) and the ground. It consists of an output transistor TrL. The output transistors TrH and TrL in each half-bridge circuit in the SPM driver 210 correspond to the output transistors TrH and TrL in each of the above-described embodiments, and the connection relationship between the output transistors TrH and TrL and the output terminal OUTu of the half-bridge circuit 211u. The connection relationship between the output transistors TrH and TrL and the output terminal OUTv of the half-bridge circuit 211v and the connection relationship between the output transistors TrH and TrL and the output terminal OUTw of the half-bridge circuit 211w are the output transistors in each of the above-described embodiments. The connection relationship between the TrH and TrL and the output terminal OUT is the same.

制御回路213は、例えば、コイル113uの一端とハーフブリッジ回路211uとの接続点の電位、コイル113vの一端とハーフブリッジ回路211vとの接続点の電位、コイル113wの一端とハーフブリッジ回路211wとの接続点の電位、及び、中性点113nの電位などに基づいて、U相用のPWM信号、V相用のPWM信号及びW相用のPWM信号を生成する。そして、出力段回路212が制御回路213からの各PWM信号に従って対応するハーフブリッジ回路(211u、211v、211w)の各出力トランジスタのオン、オフすることで、電源電圧VPWRをパルス幅変調して得られる電圧であるU相用、V相用及びW相用のスイッチング電圧を生成し、U相用、V相用及びW相用のスイッチング電圧を夫々コイル113u、113v及び113wに供給する。この際、例えば、コイル113u、113v及び113wに流れる電流が夫々に正弦波状になるように各相のPWM信号が生成されて良い。 The control circuit 213 has, for example, the potential of the connection point between one end of the coil 113u and the half bridge circuit 211u, the potential of the connection point between one end of the coil 113v and the half bridge circuit 211v, and one end of the coil 113w and the half bridge circuit 211w. A PWM signal for the U phase, a PWM signal for the V phase, and a PWM signal for the W phase are generated based on the potential of the connection point, the potential of the neutral point 113n, and the like. Then, the output stage circuit 212 obtains the power supply voltage VPWR by pulse width modulation by turning on / off each output transistor of the corresponding half bridge circuit (211u, 211v, 211w) according to each PWM signal from the control circuit 213. The switching voltages for U-phase, V-phase, and W-phase, which are the voltages to be generated, are generated, and the switching voltages for U-phase, V-phase, and W-phase are supplied to the coils 113u, 113v, and 113w, respectively. At this time, for example, the PWM signal of each phase may be generated so that the currents flowing through the coils 113u, 113v and 113w each have a sinusoidal shape.

出力段回路212は、SPMドライバ210内の各出力トランジスタを個別にオン、オンするための計6つの出力ブロック10を備えるが、これら6つの出力ブロック10を第1実施例又は第2実施例に示した出力ブロック10LB又は10HB(図11、図14参照)とすると良い。即ち、出力段回路212は、SPMドライバ210内の各出力トランジスタTrHに対して出力ブロック10HBを備え、SPMドライバ210内の各出力トランジスタTrLに対して出力ブロック10LBを備えていると良い。この際、ハーフブリッジ回路211uに対して設けられる出力ブロック10HB及び10LBの動作、ハーフブリッジ回路211vに対して設けられる出力ブロック10HB及び10LBの動作、並びに、ハーフブリッジ回路211wに対して設けられる出力ブロック10HB及び10LBの動作は、夫々に、上述の各実施例で述べた出力ブロック10HB及び10LBの動作と同じであって良い。SPMドライバ210においては、制御回路213が制御回路20(図1等参照)の機能を包含し、SPM113(コイル113u、113v、113w)が負荷LDに対応することになる。故に、SPMドライバ210は上述の負荷駆動装置1Bを内包していると言える。 The output stage circuit 212 includes a total of six output blocks 10 for individually turning on and on each output transistor in the SPM driver 210, and these six output blocks 10 are used in the first embodiment or the second embodiment. The indicated output block 10LB or 10HB (see FIGS. 11 and 14) may be used. That is, the output stage circuit 212 may include an output block 10HB for each output transistor TrH in the SPM driver 210, and an output block 10LB for each output transistor TrL in the SPM driver 210. At this time, the operations of the output blocks 10HB and 10LB provided for the half-bridge circuit 211u, the operations of the output blocks 10HB and 10LB provided for the half-bridge circuit 211v, and the output blocks provided for the half-bridge circuit 211w. The operation of 10HB and 10LB may be the same as the operation of the output blocks 10HB and 10LB described in each of the above-described embodiments, respectively. In the SPM driver 210, the control circuit 213 includes the function of the control circuit 20 (see FIG. 1 and the like), and the SPM 113 (coils 113u, 113v, 113w) corresponds to the load LD. Therefore, it can be said that the SPM driver 210 includes the above-mentioned load driving device 1B.

コイル113u、113v及び113wに流れる電流が夫々に正弦波状になるように各相のPWM信号が生成される場合などにおいて、出力端子OUTu、OUTv、OUTwを介して流れる電流の大きさは夫々に時間経過に沿って変化する。出力段回路212に出力ブロック10HB及び10LBを用いることで、それらの電流の大きさが大きいときにも小さいときにも、貫通電流の発生を抑止しつつ、対象出力トランジスタ(U相、V相、W相用のTrH又はTrL)のターンオフ動作において出力端子(OUTu、OUTv、OUTw)の電圧を所望のスルーレートで変化させるスルーレート制御を良好に実現することが可能となる。 When the PWM signal of each phase is generated so that the currents flowing through the coils 113u, 113v and 113w are sinusoidal, the magnitude of the current flowing through the output terminals OUTu, OUTv and OUTw is time. It changes over time. By using the output blocks 10HB and 10LB for the output stage circuit 212, the target output transistors (U phase, V phase, It is possible to satisfactorily realize slew rate control in which the voltage of the output terminals (OUTu, OUTv, OUTw) is changed at a desired slew rate in the turn-off operation of the W phase TrH or TrL).

図19に、VCM114及びVCMドライバ220の内部構成とそれらの接続関係を示す。ドライバIC200に設けられた外部端子には外部端子OUTa及びOUTbが含まれ、外部端子OUTaはセンス抵抗Rsを介してVCM114の一端に接続され、外部端子OUTbはVCM114の他端に直接接続されている。 FIG. 19 shows the internal configurations of the VCM 114 and the VCM driver 220 and their connection relationships. The external terminals provided in the driver IC 200 include external terminals OUTa and OUTb, the external terminal OUTa is connected to one end of the VCM 114 via the sense resistor Rs, and the external terminal OUTb is directly connected to the other end of the VCM 114. ..

VCMドライバ220は、外部端子OUTaに接続されるハーフブリッジ回路221aと、外部端子OUTbに接続されるハーフブリッジ回路221bと、各ハーフブリッジ回路(221a、221b)内の各トランジスタをオン、オフするための出力段回路222と、出力段回路222の動作を制御する制御回路223を備える。 The VCM driver 220 turns on and off the half-bridge circuit 221a connected to the external terminal OUTa, the half-bridge circuit 221b connected to the external terminal OUTb, and each transistor in each half-bridge circuit (221a, 221b). The output stage circuit 222 and the control circuit 223 for controlling the operation of the output stage circuit 222 are provided.

ハーフブリッジ回路221a及び221bの夫々は、電源電圧VPWRが加わるライン(即ち電源ラインLN_VPWR;図1参照)とグランドとの間に直列に接続されたハイサイド側の出力トランジスタTrH及びローサイド側の出力トランジスタTrLから成る。VCMドライバ220内の各ハーフブリッジ回路における出力トランジスタTrH及びTrLは上述の各実施例における出力トランジスタTrH及びTrLに相当し、ハーフブリッジ回路221aの出力トランジスタTrH及びTrL並びに出力端子OUTa間の接続関係、ハーフブリッジ回路221bの出力トランジスタTrH及びTrL並びに出力端子OUTb間の接続関係は、夫々に、上述の各実施例における出力トランジスタTrH及びTrL並びに出力端子OUT間の接続関係と同じである。 The half-bridge circuits 221a and 221b each have a high-side output transistor TrH and a low-side output transistor connected in series between the line to which the power supply voltage VPWR is applied (that is, the power supply line LN_VPWR; see FIG. 1) and the ground. It consists of TrL. The output transistors TrH and TrL in each half bridge circuit in the VCM driver 220 correspond to the output transistors TrH and TrL in each of the above embodiments, and the connection relationship between the output transistors TrH and TrL and the output terminal OUTa of the half bridge circuit 221a. The connection relationship between the output transistors TrH and TrL and the output terminal OUTb of the half-bridge circuit 221b is the same as the connection relationship between the output transistors TrH and TrL and the output terminal OUT in each of the above-described embodiments.

制御回路223は、例えば、出力端子OUTa及びOUTbを介してVCM114に流れる電流の大きさ及び向きを表す抵抗Rsの電圧降下の信号と、VCM114に供給されるべき電流の大きさ及び向きを指定する電流指令信号とに基づいて、VCM114に流れる電流が電流指令信号に従ったものとなるように、VCMドライバ220内の各ハーフブリッジ回路に対するPWM信号を生成及び出力する。電流指令信号は例えばMPU130からドライバIC200に供給される。そして、出力段回路222が制御回路223からの各PWM信号に従って対応するハーフブリッジ回路(221a、221b)の各出力トランジスタのオン、オフすることで、パルス幅変調を利用しつつ、VCM114に流れる電流を電流指令信号に従ったものに制御する。電流指令信号にて指定される電流の大きさ及び向きが一定であるならば、PWM駆動にてVCM114が定電流動作することになる。この際、出力端子OUTaから出力端子OUTbに向けて流れる電流をVCM114に供給することでヘッド111は磁気ディスク110の外周側から磁気ディスク110の中心に向けて移動し、出力端子OUTbから出力端子OUTaに向けて流れる電流をVCM114に供給することでヘッド111は磁気ディスク110の中心から磁気ディスク110の外周側に向けて移動する。 The control circuit 223 specifies, for example, a voltage drop signal of the resistors Rs indicating the magnitude and direction of the current flowing through the VCM 114 via the output terminals OUTa and OUTb, and the magnitude and direction of the current to be supplied to the VCM 114. Based on the current command signal, a PWM signal for each half-bridge circuit in the VCM driver 220 is generated and output so that the current flowing through the VCM 114 follows the current command signal. The current command signal is supplied to the driver IC 200 from, for example, the MPU 130. Then, the output stage circuit 222 turns on and off each output transistor of the corresponding half-bridge circuit (221a, 221b) according to each PWM signal from the control circuit 223, so that the current flowing through the VCM 114 while utilizing the pulse width modulation. Is controlled according to the current command signal. If the magnitude and direction of the current specified by the current command signal are constant, the VCM 114 will operate at a constant current by PWM drive. At this time, by supplying the current flowing from the output terminal OUTa toward the output terminal OUTb to the VCM 114, the head 111 moves from the outer peripheral side of the magnetic disk 110 toward the center of the magnetic disk 110, and from the output terminal OUTb to the output terminal OUTa. By supplying the current flowing toward the VCM 114 to the VCM 114, the head 111 moves from the center of the magnetic disk 110 toward the outer peripheral side of the magnetic disk 110.

出力段回路222は、VCMドライバ220内の各出力トランジスタを個別にオン、オンするための計4つの出力ブロック10を備えるが、これら4つの出力ブロック10を第1実施例又は第2実施例に示した出力ブロック10LB又は10HB(図11、図14参照)とすると良い。即ち、出力段回路222は、VCMドライバ220内の各出力トランジスタTrHに対して出力ブロック10HBを備え、VCMドライバ220内の各出力トランジスタTrLに対して出力ブロック10LBを備えていると良い。この際、ハーフブリッジ回路221aに対して設けられる出力ブロック10HB及び10LBの動作、並びに、ハーフブリッジ回路221bに対して設けられる出力ブロック10HB及び10LBの動作は、夫々に、上述の各実施例で述べた出力ブロック10HB及び10LBの動作と同じであって良い。VCMドライバ220においては、制御回路223が制御回路20(図1等参照)の機能を包含し、VCM114が負荷LDに対応することになる。故に、VCMドライバ220は上述の負荷駆動装置1Bを内包していると言える。 The output stage circuit 222 includes a total of four output blocks 10 for individually turning on and on each output transistor in the VCM driver 220, and these four output blocks 10 are used in the first embodiment or the second embodiment. The indicated output block 10LB or 10HB (see FIGS. 11 and 14) may be used. That is, it is preferable that the output stage circuit 222 includes an output block 10HB for each output transistor TrH in the VCM driver 220 and an output block 10LB for each output transistor TrL in the VCM driver 220. At this time, the operations of the output blocks 10HB and 10LB provided for the half-bridge circuit 221a and the operations of the output blocks 10HB and 10LB provided for the half-bridge circuit 221b are described in each of the above-described embodiments. It may be the same as the operation of the output blocks 10HB and 10LB. In the VCM driver 220, the control circuit 223 includes the functions of the control circuit 20 (see FIG. 1 and the like), and the VCM 114 corresponds to the load LD. Therefore, it can be said that the VCM driver 220 includes the above-mentioned load driving device 1B.

電流指令信号の変化(必要なトルクの変化)を通じてVCM114への供給電流は様々に変化する。出力段回路222に出力ブロック10HB及び10LBを用いることで、VCM114への供給電流が大きいときにも小さいときにも、貫通電流の発生を抑止しつつ、対象出力トランジスタ(TrH又はTrL)のターンオフ動作において出力端子(OUTa、OUTb)の電圧を所望のスルーレートで変化させるスルーレート制御を良好に実現することが可能となる。 The supply current to the VCM 114 changes variously through changes in the current command signal (changes in the required torque). By using the output blocks 10HB and 10LB for the output stage circuit 222, the turn-off operation of the target output transistor (TrH or TrL) is performed while suppressing the generation of a slew rate regardless of whether the supply current to the VCM 114 is large or small. It is possible to satisfactorily realize slew rate control in which the voltage of the output terminals (OUTa, OUTb) is changed at a desired slew rate.

尚、VCMドライバ220について上述したVCM114の駆動方式は、パルス幅変調された電圧をVCM114に供給することで間欠的にVCM114に電力を供給するPWM駆動方式に属するが、VCMドライバ220は、パルス幅変調されていない連続的な電圧をVCM114の駆動電圧として供給することでVCM114に常時電力を供給するリニア駆動方式にて動作することが可能であっても良い。VCMドライバ220に、PWM駆動方式用の回路とリニア駆動方式用の回路を設けておいて良く、この場合、それらの回路を切り替えて使用することでPWM駆動方式及びリニア駆動方式の何れかでVCM114が駆動される。この際、PWM駆動方式用の回路とリニア駆動方式用の回路の内、一方の回路の一部は他方の回路の一部として兼用されて良い。 Regarding the VCM driver 220, the drive method of the VCM 114 described above belongs to the PWM drive method of intermittently supplying power to the VCM 114 by supplying a pulse width modulated voltage to the VCM 114, but the VCM driver 220 has a pulse width. It may be possible to operate in a linear drive system that constantly supplies electric power to the VCM 114 by supplying an unmodulated continuous voltage as the drive voltage of the VCM 114. The VCM driver 220 may be provided with a circuit for the PWM drive method and a circuit for the linear drive method. In this case, by switching and using those circuits, the VCM 114 can be used in either the PWM drive method or the linear drive method. Is driven. At this time, of the circuit for the PWM drive system and the circuit for the linear drive system, a part of one circuit may be shared as a part of the other circuit.

SPM113又はVCM114をPWM駆動する際、SPM113又はVCM114に繋がる出力端子(OUTu、OUTa等)での電圧を急峻に変化させると、その急峻な電圧変化における高周波成分が、HDD装置100全体の騒音を増大させることが知られている。このため、このような騒音をなるだけ小さくすべく、HDD装置では、一般に、対象出力トランジスタ(TrH又はTrL)のターンオン動作及びターンオフ動作において出力端子の電圧を所望のスルーレートでなだらかに変化させるスルーレート制御が要求される。第1及び第2実施例等にて示した出力ブロックを用いることで、負荷への電流の大きさに関わらず当該要求に応えることが可能となる。 When the SPM 113 or VCM 114 is PWM-driven, if the voltage at the output terminal (OUTu, OUTa, etc.) connected to the SPM 113 or VCM 114 is suddenly changed, the high frequency component in the steep voltage change increases the noise of the entire HDD device 100. It is known to make it. Therefore, in order to reduce such noise as much as possible, in HDD devices, generally, a through that gently changes the voltage of the output terminal at a desired slew rate in the turn-on operation and turn-off operation of the target output transistor (TrH or TrL). Rate control is required. By using the output blocks shown in the first and second embodiments, it is possible to meet the demand regardless of the magnitude of the current to the load.

尚、ドライバIC200の各構成要素は半導体集積回路の形態で形成され、当該半導体集積回路を樹脂にて構成された筐体(パッケージ)内に封入することで半導体装置が構成されることになるが、複数のディスクリート部品を用いてドライバIC200内の回路と同等の回路を構成するようにしても良い。また、ドライバIC200はモータドライバ装置として機能すると言える。但し、ドライバIC200とMPU130の組み合わせによってモータドライバ装置が構成されると考えることもできる。 Each component of the driver IC 200 is formed in the form of a semiconductor integrated circuit, and the semiconductor device is configured by enclosing the semiconductor integrated circuit in a housing (package) made of resin. , A circuit equivalent to the circuit in the driver IC 200 may be configured by using a plurality of discrete components. Further, it can be said that the driver IC 200 functions as a motor driver device. However, it can be considered that the motor driver device is configured by the combination of the driver IC 200 and the MPU 130.

[第7実施例]
第7実施例を説明する。
[7th Example]
A seventh embodiment will be described.

負荷駆動装置(1、1A、1B)においては、トランジスタのゲート-ソース間電圧をセンスする方式を採用しているため、上記デッドタイムを設けないようにしても良く(即ち上記所定時間tDTはゼロであっても良く)、デッドタイムを設けなくても原理的に貫通電流の発生を抑止できる。 Since the load drive device (1, 1A, 1B) employs a method of sensing the gate-source voltage of the transistor, the dead time may not be provided (that is, the predetermined time tDT may be set. (It may be zero), and the generation of through current can be suppressed in principle without setting a dead time.

HDD装置における騒音の低減に関してスルーレート制御を上述したが、出力端子(OUT)での電圧を急峻に変化させると、その急峻な電圧変化における高周波成分がノイズとして他の回路動作に悪影響を及ぼすことがあり、これを考慮して、上述のスルーレート制御が要求されることもある。本発明は、上述のスルーレート制御が要求される任意の用途に適用可能である。 The slew rate control has been described above for reducing noise in HDD devices, but if the voltage at the output terminal (OUT) is changed sharply, the high frequency components in the steep voltage change will adversely affect other circuit operations as noise. In consideration of this, the above-mentioned slew rate control may be required. The present invention is applicable to any application requiring the above-mentioned slew rate control.

上述の実施形態に示されたFET(電界効果トランジスタ)のチャネルの種類は例示であり、Pチャネル型のFETがNチャネル型のFETに変更されるように、或いは、Nチャネル型のFETがPチャネル型のFETに変更されるように、FETを含む回路の構成は変形され得る。 The type of channel of the FET (field effect transistor) shown in the above embodiment is an example, so that the P-channel type FET is changed to the N-channel type FET, or the N-channel type FET is P. The configuration of the circuit including the FET can be modified so as to be changed to a channel type FET.

但し、対象出力トランジスタ(TrH、TrL)をPチャネル型のFETに変更する場合には、対象出力トランジスタに対応して設けられるセンストランジスタTrs及び強制オフトランジスタTrfoもPチャネル型のFETに変更される。 However, when the target output transistor (TrH, TrL) is changed to a P-channel type FET, the sense transistor Trs and the forced off-transistor Trfo provided corresponding to the target output transistor are also changed to the P-channel type FET. ..

対象出力トランジスタ(TrH、TrL)及びセンストランジスタTrsをPチャネル型のFETに変更する場合、それらのゲート閾値電圧が負の電圧となることを考慮し、上述してきた主旨に沿って上述の各回路の構成及び動作を変更すれば良い。例えば、出力トランジスタTrHをPチャネル型のFETに変更する場合、出力トランジスタTrHのターンオン動作における電流I1の流れの向きは、それがNチャネル型であるときとは逆になり(即ち、出力トランジスタTrHのゲート電圧を下げる向きとなり)、出力トランジスタTrHのターンオフ動作における電流I2の流れの向きも、それがNチャネル型であるときとは逆になる(即ち、出力トランジスタTrHのゲート電圧を上げる向きとなる)。 When changing the target output transistors (TrH, TrL) and sense transistors Trs to P-channel type FETs, considering that their gate threshold voltage becomes a negative voltage, each circuit described above is in line with the above-mentioned purpose. The configuration and operation of the above may be changed. For example, when the output transistor TrH is changed to a P-channel type FET, the direction of the current I1 flow in the turn-on operation of the output transistor TrH is opposite to that when it is an N-channel type (that is, the output transistor TrH). The direction of the current I2 flow in the turn-off operation of the output transistor TrH is also opposite to that of the N-channel type (that is, the direction of increasing the gate voltage of the output transistor TrH). Become).

更に、上述の実施形態で例示した各トランジスタは、任意の種類のトランジスタであって良い。例えば、MOSFETとして示されたトランジスタを、接合型FET、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)又はバイポーラトランジスタに置き換えることも可能である。任意のトランジスタは第1電極、第2電極及び制御電極を有する。FETにおいては、第1及び第2電極の内の一方がドレインで他方がソースであり且つ制御電極がゲートである。IGBTにおいては、第1及び第2電極の内の一方がコレクタで他方がエミッタであり且つ制御電極がゲートである。IGBTに属さないバイポーラトランジスタにおいては、第1及び第2電極の内の一方がコレクタで他方がエミッタであり且つ制御電極がベースである。 Further, each transistor exemplified in the above-described embodiment may be any kind of transistor. For example, the transistor shown as a MOSFET can be replaced with a junction FET, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or a bipolar transistor. Any transistor has a first electrode, a second electrode and a control electrode. In the FET, one of the first and second electrodes is a drain, the other is a source, and the control electrode is a gate. In the IGBT, one of the first and second electrodes is a collector, the other is an emitter, and the control electrode is a gate. In a bipolar transistor that does not belong to an IGBT, one of the first and second electrodes is a collector, the other is an emitter, and the control electrode is a base.

特に例えば、上述の出力トランジスタ(TrH、TrL)は、MOSFETを含むFET又はIGBTなどの電圧制御型の出力トランジスタ(即ち、制御電極における電圧に応じて第1及び第2電極間に流れる電流が制御されるトランジスタ)とされると良い。 In particular, for example, the above-mentioned output transistor (TrH, TrL) is a voltage-controlled output transistor such as a FET including a MOSFET or an IGBT (that is, the current flowing between the first and second electrodes is controlled according to the voltage at the control electrode. It is good to be a transistor).

図20に、出力トランジスタTrL及びTrH並びにセンストランジスタTrsがNチャネル型のIGBTとして形成された負荷駆動装置1Bの一部構成図を示す。トランジスタTrL、TrH及びTrsがIGBTとされる場合には、トランジスタTrL、TrH及びTrsに関する上述の説明文中のドレイン、ソースを、夫々、コレクタ、エミッタに読み替えれば足る。ローサイド側の出力ブロック10LBにおいて、出力トランジスタTrL及びセンストランジスタTrsがIGBTとして形成される場合においても、それらがFETとして形成される場合と同様、出力トランジスタTrL及びセンストランジスタTrsは互いに同一の構造にて形成されると良く、これによって、センストランジスタTrsのゲート閾値電圧VTHと出力トランジスタTrLのゲート閾値電圧VTHは互いに一致していると良い。ハイサイド側の出力ブロック10HBについても同様である。 FIG. 20 shows a partial configuration diagram of a load drive device 1B in which output transistors TrL and TrH and sense transistors Trs are formed as N-channel type IGBTs. When the transistors TrL, TrH and Trs are referred to as IGBTs, it is sufficient to read the drains and sources in the above description regarding the transistors TrL, TrH and Trs as collectors and emitters, respectively. Even when the output transistor TrL and the sense transistor Trs are formed as IGBTs in the output block 10LB on the low side side, the output transistor TrL and the sense transistor Trs have the same structure as when they are formed as FETs. It is preferable that the gate threshold voltage VTH of the sense transistor Trs and the gate threshold voltage VTH of the output transistor TrL are in agreement with each other. The same applies to the output block 10HB on the high side.

<<本発明の考察>>
上述の実施形態にて具体化された本発明について考察する。
<< Consideration of the present invention >>
The present invention embodied in the above-described embodiment will be considered.

本発明に係る負荷駆動装置W(図11等参照)は、互いに直列接続された第1出力トランジスタ及び第2出力トランジスタと、各出力トランジスタをオン、オフするためのドライブ部(例えば図1の2つのドライブ回路11の組み合わせ)と、を有し、前記第1出力トランジスタと前記第2出力トランジスタとの間に設けられた出力端子を介して負荷に負荷電流を供給する負荷駆動装置であって、前記第1出力トランジスタ及び前記第2出力トランジスタの何れか一方である対象出力トランジスタ(例えばTrL)の制御電極に接続され、前記対象出力トランジスタの制御電極における電圧レベルに基づき、強制オフ信号を出力可能な監視回路(12B)と、前記監視回路から前記強制オフ信号を受けたとき、前記対象出力トランジスタを強制的にオフとする強制オフ回路(13B)と、を備え、前記監視回路は、センストランジスタ(Trs)を有し、前記ドライブ部により前記対象出力トランジスタがオン状態からオフ状態に向かう向きに前記対象出力トランジスタの制御電極における電圧が制御される際に、前記センストランジスタもオン状態からオフ状態に向かうように構成され、前記センストランジスタのターンオフを受けて前記強制オフ信号を出力し、前記ドライブ部は、前記強制オフ信号の出力を受けて、前記第1出力トランジスタ及び前記第2出力トランジスタの内の他方の出力トランジスタ(例えばTrH)のオンを許容し、前記監視回路は、前記センストランジスタの制御電極と前記対象出力トランジスタの制御電極との間に挿入された調整抵抗(41)を更に有し、前記ドライブ部により前記対象出力トランジスタがオン状態からオフ状態に向かう向きに前記対象出力トランジスタの制御電極における電圧が制御される際に、前記調整抵抗に所定電流を供給することで、前記調整抵抗がないときとの比較において前記調整抵抗の電圧降下分だけ前記センストランジスタのターンオフのタイミングを遅らせることを特徴とする。 The load drive device W (see FIG. 11 and the like) according to the present invention includes a first output transistor and a second output transistor connected in series to each other, and a drive unit for turning on and off each output transistor (for example, FIG. 1-2). A load drive device that has (a combination of two drive circuits 11) and supplies a load current to a load via an output terminal provided between the first output transistor and the second output transistor. It is connected to the control electrode of the target output transistor (for example, TrL) which is one of the first output transistor and the second output transistor, and a forced off signal can be output based on the voltage level in the control electrode of the target output transistor. The monitoring circuit includes a monitoring circuit (12B) and a forced off circuit (13B) that forcibly turns off the target output transistor when the forced off signal is received from the monitoring circuit. The monitoring circuit is a sense transistor. It has (Trs), and when the voltage at the control electrode of the target output transistor is controlled by the drive unit in the direction from the on state to the off state, the sense transistor is also in the off state. The drive unit receives the output of the forced off signal and outputs the forced off signal in response to the turn-off of the sense transistor of the first output transistor and the second output transistor. Allowing the other output transistor (eg, TrH) to be turned on, the monitoring circuit further has an adjustment resistor (41) inserted between the control electrode of the sense transistor and the control electrode of the target output transistor. Then, when the voltage at the control electrode of the target output transistor is controlled by the drive unit in the direction from the on state to the off state of the target output transistor, the adjustment is performed by supplying a predetermined current to the adjustment resistor. It is characterized in that the turn-off timing of the sense transistor is delayed by the voltage drop of the adjustment resistor as compared with the case where there is no resistance.

強制オフ回路とドライブ部の機能により、第1及び第2出力トランジスタの同時オンによる貫通電流の発生を抑止できる。そして、調整抵抗を含む負荷駆動装置Wによれば、対象出力トランジスタの負荷電流が流れる箇所の抵抗値(FETであればドレイン-ソース間抵抗の抵抗値)が十分に高まってから、センストランジスタのターンオフを通じて対象出力トランジスタの強制オフが実行されることになるため、対象出力トランジスタがオン状態からオフ状態に向かう過程における出力端子の電圧変化を、負荷電流が大きいときにも小さいときにも、なだらかなものとすることができる。 The function of the forced off circuit and the drive unit can suppress the generation of through current due to the simultaneous on of the first and second output transistors. Then, according to the load drive device W including the adjustment resistor, the resistance value at the place where the load current of the target output transistor flows (in the case of FET, the resistance value of the drain-source resistance) is sufficiently increased, and then the sense transistor is used. Since the target output transistor is forcibly turned off through the turn-off, the voltage change of the output terminal in the process from the on state to the off state of the target output transistor is gentle regardless of whether the load current is large or small. Can be.

前記負荷駆動装置Wにおいて例えば、前記ドライブ部は、前記対象出力トランジスタをオン状態からオフ状態に切り替える際、前記対象出力トランジスタがオン状態からオフ状態に向かう向きに、前記オフ用電流源と前記対象出力トランジスタの制御電極との間において所定のオフ用電流(I2)を流し、これによって前記オフ用電流の大きさに応じた時間をかけて前記対象出力トランジスタをオン状態からオフ状態に向わせると良い。 In the load drive device W, for example, when the target output transistor is switched from the on state to the off state, the drive unit has the off current source and the target in the direction in which the target output transistor moves from the on state to the off state. A predetermined off current (I2) is passed between the control electrode of the output transistor and the target output transistor is turned from the on state to the off state over a period of time corresponding to the magnitude of the off current. Is good.

これにより、対象出力トランジスタがオン状態からオフ状態に向かう過程における出力端子の電圧変化を、オフ用電流に応じた速度での電圧変化とすることができ(スルーレート制御が可能となり)、当該電圧変化における高周波成分を低減することが可能となる。出力端子の電圧変化における高周波成分の低減により、負荷駆動装置を組み込んだ装置における騒音の低減や、ノイズの発生を抑制することができる。そして、調整抵抗を用いて上記の如く負荷駆動装置Wを構成することにより、出力端子の電圧変化を負荷電流の大きさに依存せず、なだらかなものとすることが可能となる。 As a result, the voltage change of the output terminal in the process from the on state to the off state of the target output transistor can be made into a voltage change at a speed corresponding to the off current (slew rate control becomes possible), and the voltage can be controlled. It is possible to reduce the high frequency component in the change. By reducing the high frequency component in the voltage change of the output terminal, it is possible to reduce the noise in the device incorporating the load drive device and suppress the generation of noise. Then, by configuring the load drive device W as described above using the adjustment resistor, it is possible to make the voltage change of the output terminal gentle without depending on the magnitude of the load current.

本発明の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。以上の実施形態は、あくまでも、本発明の実施形態の例であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以上の実施形態に記載されたものに制限されるものではない。上述の説明文中に示した具体的な数値は、単なる例示であって、当然の如く、それらを様々な数値に変更することができる。 The embodiments of the present invention can be appropriately modified in various ways within the scope of the technical idea shown in the claims. The above embodiments are merely examples of the embodiments of the present invention, and the meanings of the terms of the present invention or each constituent requirement are not limited to those described in the above embodiments. The specific numerical values shown in the above description are merely examples, and as a matter of course, they can be changed to various numerical values.

1、1A、1B 負荷駆動装置
10、10L、10H、10LA、10LB、10HB 出力ブロック
11、11A、11B ドライブ回路
12、12A、12B 状態監視回路
13、13A、13B 強制オフ回路
TrL、TrH 出力トランジスタ
Trs センストランジスタ
Trfo 強制オフトランジスタ
100 HDD装置
110 磁気ディスク
111 ヘッド
112 アーム
113 SPM
114 VCM
210 SPMドライバ
220 VCMドライバ
1, 1A, 1B Load drive device 10, 10L, 10H, 10LA, 10LB, 10HB Output block 11, 11A, 11B Drive circuit 12, 12A, 12B Status monitoring circuit 13, 13A, 13B Forced off circuit TrL, TrH Output transistor Trs Sense transistor Trfo Forced off transistor 100 HDD device 110 Magnetic disk 111 Head 112 Arm 113 SPM
114 VCM
210 SPM driver 220 VCM driver

Claims (11)

互いに直列接続された第1出力トランジスタ及び第2出力トランジスタを備え、前記第1出力トランジスタ及び前記第2出力トランジスタのオン、オフを制御することを通じ、前記第1出力トランジスタと前記第2出力トランジスタとの間に設けられた出力端子を介して負荷に負荷電流を供給する負荷駆動装置であって、
前記第1出力トランジスタ及び前記第2出力トランジスタの何れか一方である対象出力トランジスタの制御電極に接続され、供給された制御信号に基づき前記対象出力トランジスタの制御電極及び他の電極間の電圧を制御することで前記対象出力トランジスタをオン、オフするためのドライブ回路と、
前記ドライブ回路に前記制御信号を供給する制御回路と、
前記対象出力トランジスタの制御電極に接続され、前記対象出力トランジスタの制御電極における電圧レベルを監視し、前記対象出力トランジスタにおける他の電極から見た制御電極の電位が前記対象出力トランジスタの閾値電圧未満の所定電圧以下である場合に強制オフ信号を出力可能な監視回路と、
前記監視回路から前記強制オフ信号を受けたとき、前記対象出力トランジスタを強制的にオフとする強制オフ回路と、を備え、
前記ドライブ回路は、前記制御信号に基づき前記対象出力トランジスタをオン状態からオフ状態に切り替える際、前記対象出力トランジスタがオン状態からオフ状態に向かう向きに、前記対象出力トランジスタの制御電極に所定のオフ用電流を流し、これによって前記オフ用電流の大きさに応じた時間をかけて前記対象出力トランジスタをオン状態からオフ状態に向わせるオフ用電流源と、前記制御信号に基づき前記対象出力トランジスタをオフ状態からオン状態に切り替える際、前記対象出力トランジスタがオフ状態からオン状態に向かう向きに、前記対象出力トランジスタの制御電極に所定のオン用電流を流し、これによって前記オン用電流の大きさに応じた時間をかけて前記対象出力トランジスタをオフ状態からオン状態に向わせるオン用電流源と、を備え、
前記監視回路は、センストランジスタを有し、前記ドライブ回路により前記対象出力トランジスタがオン状態からオフ状態に向かう向きに前記対象出力トランジスタの制御電極における電圧が制御される際に、前記センストランジスタもオン状態からオフ状態に向かうように構成され、前記センストランジスタのターンオフを受けて前記強制オフ信号を出力し、
当該負荷駆動装置では、前記強制オフ信号の出力を受けて、前記第1出力トランジスタ及び前記第2出力トランジスタの内の他方の出力トランジスタのオンを許容することで、前記第1出力トランジスタ及び前記第2出力トランジスタが同時にオンすることを防止し、
前記監視回路は、前記センストランジスタの制御電極と前記対象出力トランジスタの制御電極との間に挿入された調整抵抗を更に有し、前記ドライブ回路により前記対象出力トランジスタがオン状態からオフ状態に向かう向きに前記対象出力トランジスタの制御電極における電圧が制御される際に、前記調整抵抗に所定電流を供給することで、前記調整抵抗がないときとの比較において前記調整抵抗の電圧降下分だけ前記センストランジスタのターンオフのタイミングを遅らせる
負荷駆動装置。
The first output transistor and the second output transistor are provided with a first output transistor and a second output transistor connected in series with each other, and the first output transistor and the second output transistor are controlled by controlling the on / off of the first output transistor and the second output transistor. It is a load drive device that supplies a load current to a load via an output terminal provided between the two.
It is connected to the control electrode of the target output transistor, which is one of the first output transistor and the second output transistor, and controls the voltage between the control electrode of the target output transistor and the other electrodes based on the supplied control signal. By doing so, the drive circuit for turning on / off the target output transistor and
A control circuit that supplies the control signal to the drive circuit,
It is connected to the control electrode of the target output transistor , monitors the voltage level in the control electrode of the target output transistor, and the potential of the control electrode seen from other electrodes in the target output transistor is less than the threshold voltage of the target output transistor. A monitoring circuit that can output a forced off signal when the voltage is below the specified voltage ,
A forced-off circuit that forcibly turns off the target output transistor when the forced-off signal is received from the monitoring circuit is provided.
When the target output transistor is switched from the on state to the off state based on the control signal, the drive circuit has a predetermined off position on the control electrode of the target output transistor in the direction in which the target output transistor moves from the on state to the off state. An off current source that causes the target output transistor to move from the on state to the off state over a period of time according to the magnitude of the off current, and the target output transistor based on the control signal. When switching from the off state to the on state, a predetermined on current is passed through the control electrode of the target output transistor in the direction from the off state to the on state, whereby the magnitude of the on current is large. It is equipped with an on-current source for turning the target output transistor from the off state to the on state over a period of time according to the above.
The monitoring circuit has a sense transistor, and when the drive circuit controls the voltage at the control electrode of the target output transistor in the direction from the on state to the off state of the target output transistor, the sense transistor is also turned on. It is configured to go from the state to the off state, receives the turn-off of the sense transistor, outputs the forced off signal, and outputs the forced off signal.
In the load drive device, the first output transistor and the first output transistor are allowed to turn on by receiving the output of the forced off signal and allowing the other output transistor of the first output transistor and the second output transistor to turn on . Prevents two output transistors from turning on at the same time,
The monitoring circuit further has an adjustment resistor inserted between the control electrode of the sense transistor and the control electrode of the target output transistor, and the direction in which the target output transistor is turned from the on state to the off state by the drive circuit . By supplying a predetermined current to the adjustment resistor when the voltage at the control electrode of the target output transistor is controlled, the sense transistor is equal to the voltage drop of the adjustment resistor as compared with the case where there is no adjustment resistor. Delay the timing of the turn-off
, Load drive.
前記対象出力トランジスタ及び前記センストランジスタの夫々は前記制御電極としてのゲートを有する電界効果トランジスタであって、前記対象出力トランジスタ及び前記センストランジスタのソース同士は共通接続され、 Each of the target output transistor and the sense transistor is a field effect transistor having a gate as the control electrode, and the target output transistor and the source of the sense transistor are commonly connected to each other.
前記ドライブ回路により前記対象出力トランジスタがオン状態からオフ状態に向かうよう前記対象出力トランジスタのゲート-ソース間電圧が縮小される過程において、前記対象出力トランジスタのゲート-ソース間電圧が前記センストランジスタのゲート閾値電圧まで縮小されても前記センストランジスタのオン状態が維持され、その後、更に、前記調整抵抗の電圧降下分、前記対象出力トランジスタのゲート-ソース間電圧が縮小したときに、前記センストランジスタがターンオフする In the process of reducing the gate-source voltage of the target output transistor from the on state to the off state by the drive circuit, the gate-source voltage of the target output transistor becomes the gate of the sense transistor. The on state of the sense transistor is maintained even when the voltage is reduced to the threshold voltage, and then the sense transistor is turned off when the gate-source voltage of the target output transistor is further reduced by the voltage drop of the adjustment resistor. do
、請求項1に記載の負荷駆動装置。, The load drive device according to claim 1.
前記対象出力トランジスタ及び前記センストランジスタの夫々は前記制御電極としてのゲートを有するIGBTであって、前記対象出力トランジスタ及び前記センストランジスタのエミッタ同士は共通接続され、 Each of the target output transistor and the sense transistor is an IGBT having a gate as the control electrode, and the target output transistor and the emitter of the sense transistor are commonly connected to each other.
前記ドライブ回路により前記対象出力トランジスタがオン状態からオフ状態に向かうよう前記対象出力トランジスタのゲート-エミッタ間電圧が縮小される過程において、前記対象出力トランジスタのゲート-エミッタ間電圧が前記センストランジスタのゲート閾値電圧まで縮小されても前記センストランジスタのオン状態が維持され、その後、更に、前記調整抵抗の電圧降下分、前記対象出力トランジスタのゲート-エミッタ間電圧が縮小したときに、前記センストランジスタがターンオフする In the process of reducing the gate-emitter voltage of the target output transistor from the on state to the off state by the drive circuit, the gate-emitter voltage of the target output transistor becomes the gate of the sense transistor. The on state of the sense transistor is maintained even when the voltage is reduced to the threshold voltage, and then the sense transistor is turned off when the gate-emitter voltage of the target output transistor is further reduced by the voltage drop of the adjustment resistor. do
、請求項1に記載の負荷駆動装置。, The load drive device according to claim 1.
前記対象出力トランジスタ及び前記センストランジスタは、互いに共通のゲート閾値電圧を有する The target output transistor and the sense transistor have a gate threshold voltage common to each other.
、請求項2又は3に記載の負荷駆動装置。, The load drive device according to claim 2 or 3.
前記監視回路は、前記センストランジスタがターンオフしてから所定時間の経過後に前記強制オフ信号を出力する The monitoring circuit outputs the forced off signal after a predetermined time has elapsed from the turn-off of the sense transistor.
、請求項1~4の何れかに記載の負荷駆動装置。, The load drive device according to any one of claims 1 to 4.
前記制御回路は、前記対象出力トランジスタが繰り返しオン、オフされるように前記ドライブ回路を制御する The control circuit controls the drive circuit so that the target output transistor is repeatedly turned on and off.
、請求項1~5の何れかに記載の負荷駆動装置。, The load drive device according to any one of claims 1 to 5.
前記第1出力トランジスタと前記第2出力トランジスタの夫々を前記対象出力トランジスタとし、 Each of the first output transistor and the second output transistor is defined as the target output transistor.
前記第1出力トランジスタと前記第2出力トランジスタの夫々に対して、前記ドライブ回路、前記監視回路及び前記強制オフ回路が設けられる The drive circuit, the monitoring circuit, and the forced off circuit are provided for each of the first output transistor and the second output transistor.
、請求項1~6の何れかに記載の負荷駆動装置。, The load drive device according to any one of claims 1 to 6.
請求項1~7の何れかに記載の負荷駆動装置を形成する半導体装置であって、 A semiconductor device that forms the load drive device according to any one of claims 1 to 7.
前記負荷駆動装置は集積回路を用いて形成される The load drive device is formed by using an integrated circuit.
、半導体装置。, Semiconductor device.
請求項1~7の何れかに記載の負荷駆動装置を備え、前記負荷としてのモータに前記負荷電流を供給する The load drive device according to any one of claims 1 to 7 is provided, and the load current is supplied to the motor as the load.
、モータドライバ装置。, Motor driver device.
請求項1~7の何れかに記載の負荷駆動装置を備えるモータドライバ装置であって、
前記負荷駆動装置は、磁気ディスク装置の磁気ディスクを回転させるスピンドルモータを前記負荷として駆動するSPMドライバである
モータドライバ装置。
A motor driver device including the load drive device according to any one of claims 1 to 7.
The load drive device is an SPM driver that drives a spindle motor that rotates a magnetic disk of a magnetic disk device as the load.
, Motor driver device.
請求項1~7の何れかに記載の負荷駆動装置を備えるモータドライバ装置であって、
前記負荷駆動装置は、磁気ディスク装置の磁気ヘッドを磁気ディスクの半径方向に移動させるボイスコイルモータを前記負荷として駆動するVCMドライバである
モータドライバ装置。
A motor driver device including the load drive device according to any one of claims 1 to 7.
The load drive device is a VCM driver that drives a voice coil motor that moves the magnetic head of the magnetic disk device in the radial direction of the magnetic disk as the load.
, Motor driver device.
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