JP7032154B2 - スイッチング回路、半導体装置、dc/dcコンバータ - Google Patents
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Description
本明細書に開示される一実施の形態は、スイッチング回路に関する。スイッチング回路は、入力端子と、スイッチング端子と、ブートストラップ端子と、入力端子とスイッチング端子の間に設けられたハイサイドトランジスタと、スイッチング端子とブートストラップ端子の間に設けられるブートストラップキャパシタと、入力信号を、スイッチング端子の電圧をロー、ブートストラップ端子の電圧をハイとするハイサイドパルスにレベルシフトするレベルシフト回路と、ハイサイドパルスにもとづいてハイサイドトランジスタを駆動するハイサイドドライバと、を備える。レベルシフト回路は、中間ラインと、スイッチング端子の電圧に応じた中間基準電圧を中間ラインに発生する中間基準電圧生成回路と、入力信号を、中間基準電圧をローとする中間信号にレベルシフトする第1シフト回路と、中間信号を、ブートストラップ端子の電圧をハイ、スイッチング端子の電圧をローとするハイサイドパルスに変換する第2シフト回路と、を含む。
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
続いて、実施の形態に係るスイッチング回路を用いたDC/DCコンバータを説明する。図10は、DC/DCコンバータ500の回路図である。DC/DCコンバータ500は、制御回路400Cと、ハイサイドトランジスタM1、ローサイドトランジスタM2、ブートストラップキャパシタCBST、インダクタL1、出力キャパシタC1、抵抗R11,R12を備える。制御回路400Cは、ひとつの半導体基板に集積化された機能ICである。
図7において、パルス発生器622とロー側レベルシフタ624を入れ替えてもよい。すなわち、入力信号HINをレベルシフトした後に、エッジに応じた2つの信号Vg1,Vg2を生成してもよい。
図9においても、差動変換回路626とロー側レベルシフタ628を入れ替えてもよい。すなわち、入力信号HINをレベルシフトした後に、差動信号に変換してもよい。
DC/DCコンバータは、ローサイドトランジスタM2に代えてダイオードを備えるダイオード整流型であってもよい。
スイッチング回路200の用途は、DC/DCコンバータに限定されない。たとえばスイッチング回路200は、双方向コンバータ、バッテリの充電回路、モータを駆動するインバータ装置などにも適用可能である。
M2 ローサイドトランジスタ
CBST ブートストラップキャパシタ
200 スイッチング回路
240 ハイサイドドライバ
242 フリップフロップ
244 出力バッファ
204 ローサイドドライバ
210 レギュレータ
600 レベルシフト回路
602 中間ライン
610 中間基準電圧生成回路
ZD11 第1ダイオード
D12 第2ダイオード
620 第1シフト回路
622 パルス発生器
624 ロー側レベルシフタ
626 差動変換回路
628 ロー側レベルシフタ
630 第2シフト回路
632,634,636,638 インバータ
400 制御回路
410 パルス変調器
D1 整流素子
500 降圧DC/DCコンバータ
Claims (13)
- 入力端子と、
スイッチング端子と、
ブートストラップ端子と、
前記入力端子と前記スイッチング端子の間に設けられたハイサイドトランジスタと、
前記スイッチング端子と前記ブートストラップ端子の間に設けられるブートストラップキャパシタと、
入力信号を、スイッチング端子の電圧をロー、ブートストラップ端子の電圧をハイとする出力信号にレベルシフトするレベルシフト回路と、
前記出力信号に応じて前記ハイサイドトランジスタを駆動するハイサイドドライバと、
を備え、
前記レベルシフト回路は、
中間ラインと、
前記スイッチング端子の電圧を受け、それに応じた中間基準電圧を前記中間ラインに発生する中間基準電圧生成回路と、
前記入力信号を、前記中間基準電圧をローとする中間信号にレベルシフトする第1シフト回路と、
前記中間信号を、前記ブートストラップ端子の電圧をハイ、前記スイッチング端子の電圧をローとする前記出力信号に変換する第2シフト回路と、
を含み、
前記中間基準電圧は、接地電圧と前記スイッチング端子の電圧の低い方に応じていることを特徴とするスイッチング回路。 - 前記中間基準電圧生成回路は、
カソードが接地端子と接続され、アノードが前記中間ラインと接続される第1ダイオードと、
カソードが前記スイッチング端子と接続され、アノードが前記中間ラインと接続される第2ダイオードと、
を含むことを特徴とする請求項1に記載のスイッチング回路。 - 前記第1ダイオードはツェナーダイオードであることを特徴とする請求項2に記載のスイッチング回路。
- SOI構造を有する半導体基板に集積化されることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のスイッチング回路。
- 前記第1シフト回路は、前記入力信号を、当該入力信号のポジエッジ、ネガエッジの一方に応じてアサートされるセット信号と、それらの他方に応じてアサートされるリセット信号に変換し、レベルシフト後の前記セット信号と前記リセット信号のペアを前記中間信号として、前記第2シフト回路に供給することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のスイッチング回路。
- 前記第2シフト回路は、ラッチ型であることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のスイッチング回路。
- スイッチング回路を構成する半導体装置であって、
スイッチング端子およびブートストラップ端子と、
フィードバック信号が目標値に近づくように、ハイサイドトランジスタのオンオフを指示するパルス信号を生成するパルス変調器と、
前記パルス信号を、前記スイッチング端子の電圧をロー、前記ブートストラップ端子の電圧をハイとする出力信号にレベルシフトするレベルシフト回路と、
前記出力信号にもとづいて前記ハイサイドトランジスタを駆動するハイサイドドライバと、
を備え、
前記レベルシフト回路は、
中間ラインと、
前記スイッチング端子の電圧を受け、それに応じた中間基準電圧を前記中間ラインに発生する中間基準電圧生成回路と、
前記パルス信号に応じた入力信号を、前記中間基準電圧をローとする中間信号にレベルシフトする第1シフト回路と、
前記中間信号を、前記ブートストラップ端子の電圧をハイ、前記スイッチング端子の電圧をローとする前記出力信号に変換する第2シフト回路と、
を含み、
前記中間基準電圧は、接地電圧と前記スイッチング端子の電圧の低い方に応じていることを特徴とする半導体装置。 - 前記中間基準電圧生成回路は、
カソードが接地端子と接続され、アノードが前記中間ラインと接続される第1ダイオードと、
カソードが前記スイッチング端子と接続され、アノードが前記中間ラインと接続される第2ダイオードと、
を含むことを特徴とする請求項7に記載の半導体装置。 - 前記第1ダイオードはツェナーダイオードであることを特徴とする請求項8に記載の半導体装置。
- SOI構造を有する半導体基板に集積化されることを特徴とする請求項7から9のいずれかに記載の半導体装置。
- 前記第1シフト回路は、前記入力信号を、当該入力信号のポジエッジ、ネガエッジの一方に応じてアサートされるセット信号と、それらの他方に応じてアサートされるリセット信号に変換し、レベルシフト後の前記セット信号と前記リセット信号のペアを前記中間信号として、前記第2シフト回路に供給することを特徴とする請求項7から10のいずれかに記載の半導体装置。
- 前記第2シフト回路は、ラッチ型であることを特徴とする請求項7から10のいずれかに記載の半導体装置。
- 請求項7から12のいずれかに記載の半導体装置を備えることを特徴とするDC/DCコンバータ。
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