JP7132063B2 - Driver circuits for output transistors, semiconductor devices, automobiles - Google Patents

Driver circuits for output transistors, semiconductor devices, automobiles Download PDF

Info

Publication number
JP7132063B2
JP7132063B2 JP2018187509A JP2018187509A JP7132063B2 JP 7132063 B2 JP7132063 B2 JP 7132063B2 JP 2018187509 A JP2018187509 A JP 2018187509A JP 2018187509 A JP2018187509 A JP 2018187509A JP 7132063 B2 JP7132063 B2 JP 7132063B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transistor
voltage
output
output transistor
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018187509A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2019071769A (en
Inventor
哲夫 立石
寛人 大下
雄平 山口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rohm Co Ltd filed Critical Rohm Co Ltd
Priority to US16/151,770 priority Critical patent/US10778213B2/en
Publication of JP2019071769A publication Critical patent/JP2019071769A/en
Priority to JP2022134058A priority patent/JP7309987B2/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7132063B2 publication Critical patent/JP7132063B2/en
Priority to JP2023110945A priority patent/JP2023134570A/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、PチャンネルあるいはPNP型のトランジスタの駆動技術に関する。 The present invention relates to driving techniques for P-channel or PNP type transistors.

スイッチングレギュレータ、インバータ、コンバータ、リレーの駆動回路は、ハーフブリッジ回路やフルブリッジ(Hブリッジ)回路などのスイッチング出力回路を備える。 Driving circuits for switching regulators, inverters, converters, and relays include switching output circuits such as half-bridge circuits and full-bridge (H-bridge) circuits.

図1は、本発明者が検討した出力回路1の構成を示す回路図である。出力回路1は、出力トランジスタMおよび駆動回路2を備える。出力トランジスタMは、PチャンネルMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)であり、ソースが入力端子INと接続され、ドレインが出力端子OUTと接続される。駆動回路2は、制御信号SCTRLに応じて、出力トランジスタMのゲート電圧Vを制御する。 FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of an output circuit 1 studied by the inventors. The output circuit 1 comprises an output transistor MH and a drive circuit 2 . The output transistor MH is a P-channel MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) having a source connected to the input terminal IN and a drain connected to the output terminal OUT. The drive circuit 2 controls the gate voltage VG of the output transistor MH according to the control signal SCTRL .

入力電圧VINが比較的低いアプリケーションでは、ゲート電圧Vを、入力電圧VINと接地電圧VGNDの間でスイッチングさせるのが一般的である。しかしながら、入力電圧VINが高いアプリケーションでは、出力トランジスタMのゲート耐圧等を考慮して、ゲート電圧Vを、入力電圧VINと、所定電圧VREGB(=VIN-ΔV)の間でスイッチングさせるのが一般的である。ΔVは、出力トランジスタMのゲートソース間電圧の振幅に相当し、出力トランジスタMのゲートソース間しきい値VGS(th)より大きく定められる。たとえばΔV=5V程度である。 In applications where the input voltage V IN is relatively low, it is common to have the gate voltage V G switch between the input voltage V IN and ground voltage V GND . However, in applications where the input voltage V IN is high, the gate voltage V G is set between the input voltage V IN and a predetermined voltage V REGB (=V IN -ΔV) in consideration of the gate withstand voltage of the output transistor MH . Switching is common. ΔV corresponds to the amplitude of the gate-source voltage of the output transistor MH , and is determined to be larger than the gate-source threshold VGS(th) of the output transistor MH . For example, ΔV is about 5V.

駆動回路2は、ドライバ4、電圧源6、レベルシフタ8を含む。電圧源6は、入力電圧VINよりも所定電圧ΔVだけ低い電源電圧(内部電源電圧とも称する)VREGBを生成する。ドライバ4の上側電源端子には入力電圧VINが、下側電源端子には、内部電源電圧VREGBが供給される。レベルシフタ8は、電源電圧VREGをハイ、接地電圧VGNDをローとする制御信号SCTRLを、VINをハイ、VREGBをローとする制御信号SCTRL’にレベルシフトし、ドライバ4に供給する。ドライバ4は、制御信号SCTRL’に応じて、ハイ(VIN)、ロー(VREGB)の範囲で変化するゲート電圧Vを生成する。 Drive circuit 2 includes driver 4 , voltage source 6 and level shifter 8 . A voltage source 6 generates a power supply voltage (also called an internal power supply voltage) V REGB that is lower than the input voltage VIN by a predetermined voltage ΔV. An input voltage V IN is supplied to the upper power supply terminal of the driver 4, and an internal power supply voltage V REGB is supplied to the lower power supply terminal. The level shifter 8 level-shifts the control signal S CTRL that sets the power supply voltage V REG to high and the ground voltage V GND to low to the control signal S CTRL ' that sets V IN to high and V REGB to low, and supplies it to the driver 4 . do. The driver 4 generates a gate voltage V G that varies between high (V IN ) and low (V REGB ) in accordance with the control signal S CTRL '.

電圧源6は、ソースフォロア型のクランプ回路で構成される。具体的には第1トランジスタMのゲートには、入力電圧VINよりも所定電圧(V)低いバイアス電圧VBIASが供給される。第1トランジスタMのゲートソース間電圧をVTHとするとき、以下の関係が成り立つ。
REGB=VIN-V+VTH=VBIAS+VTH
すなわち出力トランジスタMのゲートソース間電圧VGSの振幅ΔVは、ΔV=(V-VTH)となる。
The voltage source 6 is composed of a source follower type clamp circuit. Specifically, the gate of the first transistor M1 is supplied with a bias voltage V BIAS that is lower than the input voltage V IN by a predetermined voltage (V Z ). When the gate-source voltage of the first transistor M1 is VTH , the following relationship holds.
V REGB =V IN -V Z +V TH =V BIAS +V TH
That is, the amplitude ΔV of the gate-source voltage V GS of the output transistor M H is ΔV=(V Z −V TH ).

特開2017-77145号公報JP 2017-77145 A

(第1の課題)
以上が出力回路1の構成である。本発明者らは、図1の出力回路1について検討した結果、以下の課題を認識するに至った。
(First issue)
The configuration of the output circuit 1 is as described above. As a result of studying the output circuit 1 of FIG. 1, the inventors have come to recognize the following problems.

図2は、図1の電圧源6の入出力特性を示す図である。横軸は入力電圧VINを示す。図2には、内部電源電圧VREGBに加えて、入力電圧VIN、およびバイアス電圧VBIASが示される。 FIG. 2 is a diagram showing input/output characteristics of the voltage source 6 of FIG. The horizontal axis indicates the input voltage V IN . FIG. 2 shows the input voltage V IN and the bias voltage V BIAS in addition to the internal power supply voltage V REGB .

電圧源6が正常に動作するためには、第1トランジスタMのゲートの電位VBIASが、電流源7の飽和電圧VSATより高くなければならない。
BIAS>VSAT
すなわち、VIN<VSAT+Vである低電圧領域では、VINとVREGBの差分ΔV、すなわち出力トランジスタMのゲートソース間電圧VGSが小さくなる。出力トランジスタMのゲートソース間電圧VGSが小さいと、そのオン抵抗RONが大きくなり、損失が大きくなる。
In order for the voltage source 6 to operate normally, the potential V BIAS at the gate of the first transistor M 1 must be higher than the saturation voltage V SAT of the current source 7 .
V BIAS >V SAT
That is, in the low voltage region where V IN <V SAT +V Z , the difference ΔV between V IN and V REGB , that is, the gate-source voltage V GS of the output transistor M H becomes small. When the gate-source voltage VGS of the output transistor MH is small, its on -resistance RON becomes large and the loss becomes large.

本発明者は、この問題を解決するために、図3の駆動回路を検討した。図3は、比較技術に係る駆動回路2Rの回路図である。駆動回路2Rは、減電圧検出回路10およびスイッチSW1を備える。減電圧検出回路10は、入力電圧VINを所定のしきい値と比較し、減電圧状態を検出する。スイッチSW1は、内部電源電圧VREGBの発生するラインと接地の間に設けられる。減電圧状態においてスイッチSWがオンとなると、内部電源電圧VREGBは、接地電圧VGND(=0V)まで低下し、出力トランジスタMのゲート電圧Vに接地電圧VGNDを与えることができる。 In order to solve this problem, the inventor studied the drive circuit of FIG. FIG. 3 is a circuit diagram of a drive circuit 2R according to a comparative technique. The drive circuit 2R includes a voltage drop detection circuit 10 and a switch SW1. The voltage drop detection circuit 10 compares the input voltage VIN with a predetermined threshold to detect a voltage drop state. The switch SW1 is provided between the line generating the internal power supply voltage V_REGB and the ground. When the switch SW is turned on in the reduced voltage state, the internal power supply voltage V REGB is lowered to the ground voltage V GND (=0 V), and the ground voltage V GND can be applied to the gate voltage V G of the output transistor MH .

別のアプローチとして、スイッチSW1に代えて、出力トランジスタMのゲートと接地の間にスイッチSW2が設け、減電圧状態においてスイッチSW2をオンする方法も考えられる。 As another approach, instead of the switch SW1, a switch SW2 may be provided between the gate of the output transistor MH and the ground, and the switch SW2 may be turned on in the reduced voltage state.

図3の駆動回路2Rでは、入力電圧VINが低い状態においても、出力トランジスタMのオン抵抗を小さく維持できる。しかしながら減電圧検出回路10の誤動作によって、入力電圧VINが十分に高いにもかかわらず、スイッチSW1あるいはSW2がオンとなると、出力トランジスタMのゲートソース間に過電圧が印加されることとなり、回路の信頼性が損なわれる。 In the drive circuit 2R of FIG. 3, the on-resistance of the output transistor MH can be kept small even when the input voltage VIN is low. However, if the switch SW1 or SW2 is turned on due to a malfunction of the voltage reduction detection circuit 10 even though the input voltage VIN is sufficiently high, an overvoltage will be applied between the gate and source of the output transistor MH , causing the circuit to malfunction. undermining the credibility of

なおここでは入力電圧VINが低い状態にフォーカスして、課題の一側面を説明したが、本発明の適用は、入力電圧VINが低い状態に限定されるものではない。 Here, one aspect of the problem has been described by focusing on the state where the input voltage VIN is low, but the application of the present invention is not limited to the state where the input voltage VIN is low.

(第2の課題)
図4は、本発明者が検討した出力回路1の構成を示す回路図である。出力回路1は、出力トランジスタMおよび駆動回路2を備える。出力トランジスタMは、PチャンネルMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)であり、ソースが入力端子INと接続され、ドレインが出力端子OUTと接続される。駆動回路2は、制御信号SCTRLに応じて、出力トランジスタMのゲート電圧Vを制御する。
(Second issue)
FIG. 4 is a circuit diagram showing the configuration of the output circuit 1 examined by the inventors. The output circuit 1 comprises an output transistor MH and a drive circuit 2 . The output transistor MH is a P-channel MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) having a source connected to the input terminal IN and a drain connected to the output terminal OUT. The drive circuit 2 controls the gate voltage VG of the output transistor MH according to the control signal SCTRL .

入力電圧VINが比較的低いアプリケーションでは、ゲート電圧Vを、入力電圧VINと接地電圧VGNDの間でスイッチングさせるのが一般的である。しかしながら、入力電圧VINが高いアプリケーションでは、出力トランジスタMのゲート耐圧等を考慮して、ゲート電圧Vを、入力電圧VINと、所定電圧VREGB(=VIN-ΔV)の間でスイッチングさせるのが一般的である。ただし、ΔVは4~5V程度であり、出力トランジスタMのゲートソース間しきい値VGS(th)より大きく定められる。 In applications where the input voltage V IN is relatively low, it is common to have the gate voltage V G switch between the input voltage V IN and ground voltage V GND . However, in applications where the input voltage V IN is high, the gate voltage V G is set between the input voltage V IN and a predetermined voltage V REGB (=V IN -ΔV) in consideration of the gate withstand voltage of the output transistor MH . Switching is common. However, ΔV is approximately 4 to 5 V, and is determined to be larger than the gate-source threshold V GS (th) of the output transistor MH .

駆動回路2は、ドライバ4、電圧源6、レベルシフタ8を含む。電圧源6は、入力電圧VINよりも所定電圧ΔVだけ低い電源電圧VREGBを生成する。ドライバ4の上側電源端子には入力電圧VINが、下側電源端子には、電源電圧VREGBが供給される。レベルシフタ8は、電源電圧VDDをハイ、接地電圧VGNDをローとする制御信号SCTRLを、VINをハイ、VREGBをローとする制御信号SCTRL’にレベルシフトし、ドライバ4に供給する。ドライバ4は、制御信号SCTRL’に応じて、ハイ(VIN)、ロー(VREGB)の範囲で変化するゲート電圧Vを生成する。 Drive circuit 2 includes driver 4 , voltage source 6 and level shifter 8 . A voltage source 6 generates a power supply voltage V REGB that is lower than the input voltage V IN by a predetermined voltage ΔV. An input voltage V IN is supplied to the upper power supply terminal of the driver 4, and a power supply voltage V REGB is supplied to the lower power supply terminal. The level shifter 8 level-shifts the control signal S CTRL that sets the power supply voltage V DD to high and the ground voltage V GND to low to the control signal S CTRL ' that sets V IN to high and V REGB to low, and supplies it to the driver 4 . do. The driver 4 generates a gate voltage V G that varies between high (V IN ) and low (V REGB ) in accordance with the control signal S CTRL '.

以上が出力回路1の構成である。本発明者らは、図4の出力回路1について検討した結果、以下の課題を認識するに至った。出力トランジスタMをターンオフする際に、ドライバ4は、出力トランジスタMのゲートに電流Iをソースする。これにより出力トランジスタMのゲート容量が充電され、ゲート電圧VがVIN付近まで上昇する。 The configuration of the output circuit 1 is as described above. As a result of studying the output circuit 1 of FIG. 4, the inventors have come to recognize the following problems. In turning off output transistor MH , driver 4 sources current I1 to the gate of output transistor MH . As a result, the gate capacitance of the output transistor MH is charged, and the gate voltage VG rises to near VIN .

反対に出力トランジスタMをターンオンする際に、ドライバ4は、出力トランジスタMのゲートから、電流Iをシンクする。これにより出力トランジスタMのゲート容量が放電され、ゲート電圧Vが電源電圧VREGB付近まで低下する。 Conversely, in turning on output transistor MH , driver 4 sinks current I2 from the gate of output transistor MH . As a result, the gate capacitance of the output transistor MH is discharged, and the gate voltage VG drops to near the power supply voltage VREGB .

ドライバ4がシンクする電流Iは、電源電圧VREGBの発生する内部電源ライン11に流れ込むため、電源電圧VREGBを変動させる要因となる。電源電圧VREGBの変動を抑制するために、内部電源ライン11と入力端子INの間に、比較的容量の大きいキャパシタCを設ける必要がある。キャパシタCをIC(Integrated Circuit)の内部に集積化すれば、チップ面積が増大し、コストが増加する。またキャパシタCをIC(Integrated Circuit)に外付けする構成をとる場合、部品点数が増え、また内部電源ライン11に外付けのキャパシタCを接続するために、ICに追加のピンが必要となる。 The current I2 that the driver 4 sinks flows into the internal power supply line 11 in which the power supply voltage VREGB is generated, and thus causes the power supply voltage VREGB to fluctuate. In order to suppress fluctuations in the power supply voltage VREGB , it is necessary to provide a capacitor C1 with a relatively large capacity between the internal power supply line 11 and the input terminal IN. Integrating the capacitor C1 inside an IC (Integrated Circuit) increases the chip area and the cost. If the capacitor C1 is externally attached to an IC (Integrated Circuit), the number of parts increases and an additional pin is required on the IC in order to connect the external capacitor C1 to the internal power supply line 11 . Become.

本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、出力トランジスタMのオン抵抗を小さくできる駆動回路の提供にある。また別の態様の例示的な目的のひとつは、キャパシタの容量を小さくし、あるいはキャパシタが不要な、出力回路の提供にある。 The present invention has been made in view of the above problems, and one exemplary purpose of certain aspects thereof is to provide a drive circuit capable of reducing the on-resistance of an output transistor MH . An exemplary object of another aspect is to provide an output circuit that reduces the capacitance of a capacitor or eliminates the need for a capacitor.

1. 本発明のある態様は、入力電圧を受ける入力端子と出力端子の間に設けられる出力トランジスタを、制御信号に応じて駆動する駆動回路に関する。駆動回路は、内部ラインと、ゲートまたはベースである制御電極がバイアスされ、ソースまたはエミッタである第1電極が内部ラインと接続される第1トランジスタと、内部ラインに作用し、内部ラインの電圧を時間的に緩やかに低下させる電圧補正回路と、を備える。出力トランジスタのゲートまたはベースである制御電極には、そのオン期間において内部ラインの電圧が印加される。 1. One aspect of the present invention relates to a drive circuit that drives an output transistor provided between an input terminal that receives an input voltage and an output terminal according to a control signal. The driving circuit includes an internal line, a first transistor biased at a control electrode, which is a gate or base, and a first electrode, which is a source or emitter, connected to the internal line, and acts on the internal line to generate a voltage on the internal line. and a voltage correction circuit that gradually lowers the voltage over time. The voltage of the internal line is applied to the control electrode, which is the gate or base of the output transistor, during its ON period.

本発明の別の態様もまた、駆動回路である。この駆動回路は、出力トランジスタのゲートまたはベースである制御電極と接続される内部ラインと、ゲートまたはベースである制御電極がバイアスされ、ソースまたはエミッタである第1電極が内部ラインと接続される第1トランジスタと、第1トランジスタのドレインまたはコレクタである第2電極と接地の間に設けられ、制御信号に応じてオン、オフする第2トランジスタと、内部ラインから補助電流をシンクする電流源と、入力端子と内部ラインの間に設けられたインピーダンス素子と、を備える。 Another aspect of the invention is also a drive circuit. This drive circuit includes an internal line connected to the control electrode, which is the gate or base of the output transistor, and a second line, to which the control electrode, which is the gate or base, is biased and the first electrode, which is the source or emitter, is connected to the internal line. 1 transistor, a second transistor provided between a second electrode, which is the drain or collector of the first transistor, and ground, and turned on and off according to a control signal, a current source for sinking an auxiliary current from an internal line; and an impedance element provided between the input terminal and the internal line.

本発明のさらに別の態様もまた、駆動回路である。この駆動回路は、内部ラインと、ゲートまたはベースである制御電極がバイアスされ、ソースまたはエミッタである第1電極が内部ラインと接続される第1トランジスタと、入力端子と接続される上側電源端子、内部ラインと接続される下側電源端子、出力トランジスタのゲートまたはベースである制御電極と接続される出力端子を有し、制御信号に応じて出力トランジスタを駆動するドライバと、内部ラインから補助電流をシンクする電流源と、入力端子と内部ラインの間に設けられたインピーダンス素子と、を備える。 Yet another aspect of the invention is also a drive circuit. The drive circuit includes an internal line, a first transistor biased at a control electrode that is a gate or base and a first electrode that is a source or emitter connected to the internal line, an upper power supply terminal connected to an input terminal, A driver that has a lower power supply terminal connected to the internal line, an output terminal connected to the control electrode that is the gate or base of the output transistor, drives the output transistor according to the control signal, and draws an auxiliary current from the internal line. A sinking current source and an impedance element provided between the input terminal and the internal line.

2. 本発明のある態様は、入力端子と出力端子の間に設けられる出力トランジスタを駆動する駆動回路に関する。駆動回路は、その第1電極が出力トランジスタの制御電極と接続され、その制御電極がバイアスされる第1トランジスタと、第1トランジスタの第2電極と接地の間に設けられ、出力トランジスタのオン期間においてオンとなる第2トランジスタと、入力端子と出力トランジスタの制御電極の間に設けられる第3トランジスタと、出力トランジスタのオフ期間において第3トランジスタをオンするサブドライバと、を備える。サブドライバは、入力端子と第3トランジスタの制御電極の間に設けられた第2抵抗と、その第1電極が第3トランジスタの制御電極に接続され、その制御電極がバイアスされる第4トランジスタと、第4トランジスタの第2電極と接地の間に設けられ、出力トランジスタのオフ期間においてオンとなる第5トランジスタと、を含む。第1トランジスタの制御電極と、第4トランジスタの制御電極は、別々の電圧源によってバイアスされている。 2. One aspect of the present invention relates to a drive circuit that drives an output transistor provided between an input terminal and an output terminal. A drive circuit is provided between a first transistor whose first electrode is connected to the control electrode of the output transistor and whose control electrode is biased, and between the second electrode of the first transistor and the ground, and the ON period of the output transistor is a third transistor provided between the input terminal and the control electrode of the output transistor; and a sub-driver that turns on the third transistor during the off period of the output transistor. The sub-driver includes a second resistor provided between the input terminal and the control electrode of the third transistor, and a fourth transistor whose first electrode is connected to the control electrode of the third transistor and whose control electrode is biased. , a fifth transistor provided between the second electrode of the fourth transistor and the ground and turned on during the off period of the output transistor. A control electrode of the first transistor and a control electrode of the fourth transistor are biased by separate voltage sources.

本発明の別の態様は、半導体装置に関する。半導体装置は、出力トランジスタと、出力トランジスタを駆動する上述のいずれかの駆動回路と、を備えてもよい。 Another aspect of the present invention relates to a semiconductor device. A semiconductor device may include an output transistor and any of the drive circuits described above for driving the output transistor.

本発明の別の態様は自動車に関する。自動車は、メカリレーと、メカリレーを駆動する半導体装置と、を備えてもよい。 Another aspect of the invention relates to automobiles. The automobile may include a mechanical relay and a semiconductor device that drives the mechanical relay.

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。 It should be noted that arbitrary combinations of the above-described constituent elements and mutually replacing the constituent elements and expressions of the present invention in methods, devices, systems, etc. are also effective as aspects of the present invention.

本発明のある態様によれば、出力トランジスタのオン抵抗を小さくできる。またある態様によれば、キャパシタの容量を小さくでき、あるいはキャパシタを不要にできる。 According to one aspect of the present invention, the ON resistance of the output transistor can be reduced. Further, according to another aspect, the capacity of the capacitor can be reduced, or the capacitor can be eliminated.

本発明者が検討した出力回路の構成を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a configuration of an output circuit studied by the inventor; FIG. 図1の電圧源の入出力特性を示す図である。2 is a diagram showing input/output characteristics of the voltage source of FIG. 1; FIG. 比較技術に係る駆動回路の回路図である。It is a circuit diagram of a drive circuit according to a comparative technique. 本発明者が検討した出力回路の構成を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a configuration of an output circuit studied by the inventor; FIG. 実施の形態1に係る出力回路の回路図である。2 is a circuit diagram of an output circuit according to Embodiment 1; FIG. 図5の出力回路の入力電圧VINが高いとき(非低電圧状態)の動作を説明する図である。6 is a diagram for explaining the operation of the output circuit of FIG. 5 when the input voltage VIN is high (non-low voltage state); FIG. 図5の出力回路の入力電圧VINが低いとき(低電圧領域)の動作を説明する図である。6 is a diagram for explaining the operation of the output circuit of FIG. 5 when the input voltage VIN is low (low voltage region); FIG. 図5の出力回路の入力電圧VINが低いとき(低電圧領域)の動作を説明する図である。6 is a diagram for explaining the operation of the output circuit of FIG. 5 when the input voltage VIN is low (low voltage region); FIG. 実施の形態2に係る出力回路の回路図である。8 is a circuit diagram of an output circuit according to Embodiment 2; FIG. 図9の出力回路の入力電圧VINが高いときの動作を説明する図である。10 is a diagram for explaining the operation of the output circuit of FIG. 9 when the input voltage V IN is high; FIG. 図9の入力電圧VINが低いときの動作を説明する図である。10 is a diagram for explaining the operation when the input voltage VIN of FIG. 9 is low; FIG. 実施の形態3に係る出力回路の回路図である。10 is a circuit diagram of an output circuit according to Embodiment 3; FIG. リレー装置のブロック図である。It is a block diagram of a relay device. リレー装置を備える自動車の斜視図である。1 is a perspective view of a motor vehicle equipped with a relay device; FIG. 実施の形態4に係る出力回路の回路図である。10 is a circuit diagram of an output circuit according to Embodiment 4; FIG. 実施例4.1に係る出力回路を備える半導体装置の回路図である。FIG. 13 is a circuit diagram of a semiconductor device including an output circuit according to Example 4.1; 図16の出力回路の動作波形図である。17 is an operation waveform diagram of the output circuit of FIG. 16; FIG. 実施例4.2に係る出力回路を備える半導体装置の回路図である。FIG. 13 is a circuit diagram of a semiconductor device including an output circuit according to Example 4.2; 図18の出力回路の具体的な構成例の回路図である。19 is a circuit diagram of a specific configuration example of the output circuit of FIG. 18; FIG. 実施例4.3に係る出力回路を備える半導体装置の回路図である。FIG. 14 is a circuit diagram of a semiconductor device including an output circuit according to Example 4.3; 図20の出力回路の動作波形図である。21 is an operation waveform diagram of the output circuit of FIG. 20; FIG. 実施例4.4に係る出力回路を備える半導体装置の回路図である。FIG. 20 is a circuit diagram of a semiconductor device including an output circuit according to Example 4.4; 実施例4.5に係る出力回路を備える半導体装置の回路図である。FIG. 20 is a circuit diagram of a semiconductor device including an output circuit according to Example 4.5;

(実施の形態の概要)
1. 本明細書に開示される一実施の形態は、入力電圧を受ける入力端子と出力端子の間に設けられる出力トランジスタを、制御信号に応じて駆動する駆動回路に関する。駆動回路は、内部ラインと、ゲートまたはベースである制御電極がバイアスされ、ソースまたはエミッタである第1電極が内部ラインと接続される第1トランジスタと、内部ラインに作用し、内部ラインの電圧を時間的に緩やかに低下させる電圧補正回路と、を備える。出力トランジスタのゲートまたはベースである制御電極には、そのオン期間において内部ラインの電圧が印加される。
(Overview of Embodiment)
1. An embodiment disclosed in this specification relates to a drive circuit that drives an output transistor provided between an input terminal that receives an input voltage and an output terminal according to a control signal. The driving circuit includes an internal line, a first transistor biased at a control electrode, which is a gate or base, and a first electrode, which is a source or emitter, connected to the internal line, and acts on the internal line to generate a voltage on the internal line. and a voltage correction circuit that gradually lowers the voltage over time. The voltage of the internal line is applied to the control electrode, which is the gate or base of the output transistor, during its ON period.

電圧補正回路によって内部ラインの電圧を低下させることにより、出力トランジスタのゲート電圧のローレベルを低くでき、オン抵抗を小さくできる。 By lowering the voltage of the internal line with the voltage correction circuit, the low level of the gate voltage of the output transistor can be lowered, and the on-resistance can be reduced.

電圧補正回路は、内部ラインから補助電流をシンクする電流源を含んでもよい。補助電流によって内部ラインの電荷を引き抜くことにより、内部ラインの電圧を電流量に応じた傾きで緩やかに低下させることができる。 The voltage correction circuit may include a current source that sinks auxiliary current from internal lines. By extracting the charge of the internal line with the auxiliary current, the voltage of the internal line can be gently lowered with a slope corresponding to the amount of current.

一実施の形態において、駆動回路は、入力端子と接続される上側電源端子、内部ラインと接続される下側電源端子、出力トランジスタのゲートまたはベースである制御電極と接続される出力端子を有し、制御信号に応じて出力トランジスタを駆動するドライバをさらに備えてもよい。 In one embodiment, the drive circuit has an upper power supply terminal connected to the input terminal, a lower power supply terminal connected to the internal line, and an output terminal connected to the control electrode which is the gate or base of the output transistor. , a driver for driving the output transistor according to the control signal.

一実施の形態において、補助電流は、出力トランジスタのオン期間において、ドライバが出力トランジスタの制御電極からシンクする電流より小さくてもよい。これにより補助電流は、通常のスイッチング動作中のターンオフに悪影響を与えない。 In one embodiment, the auxiliary current may be less than the current that the driver sinks from the control electrode of the output transistor during the ON period of the output transistor. The auxiliary current thus does not adversely affect turn-off during normal switching operation.

一実施の形態において、駆動回路は、第1トランジスタのドレインまたはコレクタである第2電極と接地の間に設けられ、制御信号に応じてオン、オフする第2トランジスタをさらに備えてもよい。 In one embodiment, the drive circuit may further include a second transistor that is provided between the second electrode, which is the drain or collector of the first transistor, and the ground, and that is turned on and off according to the control signal.

一実施の形態において、補助電流は、出力トランジスタのオン期間において、第2トランジスタを介して出力トランジスタの制御電極からシンクされる電流より小さくてもよい。これにより補助電流は、通常のスイッチング動作中のターンオフに悪影響を与えない。 In one embodiment, the auxiliary current may be less than the current sunk from the control electrode of the output transistor via the second transistor during the ON period of the output transistor. The auxiliary current thus does not adversely affect turn-off during normal switching operation.

一実施の形態において、駆動回路は、入力端子と出力トランジスタの制御電極の間に設けられ、出力トランジスタをオフすべき期間にオンとなる第3トランジスタをさらに備えてもよい。補助電流は、出力トランジスタのオフ期間において第3トランジスタに流れる電流より小さくてもよい。これにより補助電流は通常のスイッチング動作のターンオフに悪影響を与えない。 In one embodiment, the drive circuit may further include a third transistor which is provided between the input terminal and the control electrode of the output transistor and which is turned on during the period when the output transistor should be turned off. The auxiliary current may be smaller than the current flowing through the third transistor during the OFF period of the output transistor. The auxiliary current thus does not adversely affect the turn-off of normal switching operation.

一実施の形態において、補助電流は、低電圧状態における出力トランジスタのオフ期間において、内部ラインに流れ込む電流より大きくてもよい。 In one embodiment, the auxiliary current may be greater than the current flowing into the internal line during the off period of the output transistor in a low voltage condition.

本開示の別の態様もまた、駆動回路である。この駆動回路は、出力トランジスタのゲートまたはベースである制御電極と接続される内部ラインと、ゲートまたはベースである制御電極がバイアスされ、ソースまたはエミッタである第1電極が内部ラインと接続される第1トランジスタと、第1トランジスタのドレインまたはコレクタである第2電極と接地の間に設けられ、制御信号に応じてオン、オフする第2トランジスタと、内部ラインから補助電流をシンクする電流源と、入力端子と内部ラインの間に設けられたインピーダンス素子と、を備える。 Another aspect of the present disclosure is also a drive circuit. This drive circuit includes an internal line connected to the control electrode, which is the gate or base of the output transistor, and a second line, to which the control electrode, which is the gate or base, is biased and the first electrode, which is the source or emitter, is connected to the internal line. 1 transistor, a second transistor provided between a second electrode, which is the drain or collector of the first transistor, and ground, and turned on and off according to a control signal, a current source for sinking an auxiliary current from an internal line; and an impedance element provided between the input terminal and the internal line.

一実施の形態において、補助電流は、インピーダンス素子に流れる電流より大きく、第1トランジスタに流れる電流より小さくてもよい。 In one embodiment, the auxiliary current may be greater than the current flowing through the impedance element and less than the current flowing through the first transistor.

一実施の形態において、駆動回路は、入力端子と内部ラインの間に設けられ、制御信号に応じて第2トランジスタと相補的にオン、オフする第3トランジスタをさらに備えてもよい。 In one embodiment, the drive circuit may further include a third transistor that is provided between the input terminal and the internal line and turns on and off complementarily to the second transistor according to the control signal.

本開示のさらに別の態様もまた、駆動回路である。この駆動回路は、内部ラインと、ゲートまたはベースである制御電極がバイアスされ、ソースまたはエミッタである第1電極が内部ラインと接続される第1トランジスタと、入力端子と接続される上側電源端子、内部ラインと接続される下側電源端子、出力トランジスタのゲートまたはベースである制御電極と接続される出力端子を有し、制御信号に応じて出力トランジスタを駆動するドライバと、内部ラインから補助電流をシンクする電流源と、入力端子と内部ラインの間に設けられたインピーダンス素子と、を備える。 Yet another aspect of the present disclosure is also a drive circuit. The drive circuit includes an internal line, a first transistor biased at a control electrode that is a gate or base and a first electrode that is a source or emitter connected to the internal line, an upper power supply terminal connected to an input terminal, A driver that has a lower power supply terminal connected to the internal line, an output terminal connected to the control electrode that is the gate or base of the output transistor, drives the output transistor according to the control signal, and draws an auxiliary current from the internal line. A sinking current source and an impedance element provided between the input terminal and the internal line.

一実施の形態において、補助電流は、インピーダンス素子に流れる電流より大きく、ドライバの下側電源端子から内部ラインに流れる電流より小さくてもよい。 In one embodiment, the auxiliary current may be greater than the current flowing through the impedance element and less than the current flowing from the lower power supply terminal of the driver to the internal line.

一実施の形態において、駆動回路は、内部ラインの電圧を、入力電圧との電位差が所定値を超えないようにクランプするクランプ回路をさらに備えてもよい。クランプ回路は、入力端子と内部ラインの間に設けられたツェナーダイオードを含んでもよい。 In one embodiment, the drive circuit may further include a clamp circuit that clamps the voltage of the internal line so that the potential difference from the input voltage does not exceed a predetermined value. The clamp circuit may include a Zener diode provided between the input terminal and the internal line.

一実施の形態において、制御信号は、入力電圧の通常状態においてパルス信号であり、入力電圧が低下する減電圧状態において、固定的にオンを指示するDC信号であってもよい。 In one embodiment, the control signal may be a pulse signal in the normal state of the input voltage, and may be a DC signal that instructs to turn on fixedly in the low voltage state in which the input voltage drops.

一実施の形態において、制御信号はパルス信号であり、制御信号のオンレベルの時間は、入力電圧が低下するほど長くなってもよい。 In one embodiment, the control signal is a pulse signal, and the on-level time of the control signal may increase as the input voltage decreases.

補助電流は、制御信号に応じてオン、オフしてもよい。補助電流は、制御信号のレベルにかかわらず固定的にオンであってもよい。 The auxiliary current may be turned on and off according to the control signal. The auxiliary current may be fixedly on regardless of the level of the control signal.

一実施の形態において、駆動回路は、第1トランジスタの制御電極に、入力電圧よりも所定電圧幅低いバイアス電圧を供給するバイアス回路をさらに備えてもよい。バイアス回路は、入力端子と第1トランジスタの制御電極の間に設けられた第1ツェナーダイオードと、第1トランジスタの制御電極と接地の間に設けられた電流源と、を含んでもよい。 In one embodiment, the drive circuit may further include a bias circuit that supplies a bias voltage lower than the input voltage by a predetermined voltage width to the control electrode of the first transistor. The bias circuit may include a first Zener diode provided between the input terminal and the control electrode of the first transistor, and a current source provided between the control electrode of the first transistor and ground.

駆動回路は、ひとつの半導体基板に一体集積化されてもよい。「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。回路を1つのICとして集積化することにより、回路面積を削減することができるとともに、回路素子の特性を均一に保つことができる。 The drive circuit may be monolithically integrated on one semiconductor substrate. "Integrated integration" includes the case where all circuit components are formed on a semiconductor substrate, and the case where the main components of a circuit are integrated. A resistor, capacitor, or the like may be provided outside the semiconductor substrate. By integrating the circuits as one IC, the circuit area can be reduced and the characteristics of the circuit elements can be kept uniform.

2.本明細書に開示される一実施の形態は、入力端子と出力端子の間に設けられる出力トランジスタを駆動する駆動回路に関する。駆動回路は、出力トランジスタの制御電極に電流を供給するターンオフ回路と、その制御電極が出力トランジスタの制御電極と接続され、その制御電極がバイアスされる第1トランジスタと、第1トランジスタの第2電極と接地の間に設けられ、出力トランジスタのオン期間においてオンとなる第2トランジスタと、を備える。 2. An embodiment disclosed in this specification relates to a drive circuit that drives an output transistor provided between an input terminal and an output terminal. The drive circuit includes a turn-off circuit that supplies a current to the control electrode of the output transistor, a first transistor whose control electrode is connected to the control electrode of the output transistor and biased at the control electrode, and a second electrode of the first transistor. and a second transistor that is provided between the output transistor and the ground and that is turned on during the on period of the output transistor.

第1トランジスタは、ソースフォロアあるいはエミッタフォロア型の電圧クランプ回路として機能し、第2トランジスタがオンであるときの出力トランジスタの制御電極の電圧は、所定電圧に安定化される。第1トランジスタをターンオンする際に、第1トランジスタのゲート容量(ベース容量)から引き抜かれる放電電流は、第1トランジスタおよび第2トランジスタを流れて、接地に流れる。したがって、出力トランジスタの制御電極の電圧変動を抑制できる。 The first transistor functions as a source follower or emitter follower type voltage clamp circuit, and the voltage of the control electrode of the output transistor is stabilized at a predetermined voltage when the second transistor is on. When turning on the first transistor, the discharge current drawn from the gate capacitance (base capacitance) of the first transistor flows through the first and second transistors to ground. Therefore, voltage fluctuation of the control electrode of the output transistor can be suppressed.

一実施の形態において、ターンオフ回路は、入力端子と出力トランジスタの制御電極の間に設けられる第3トランジスタと、出力トランジスタのオフ期間において第3トランジスタをオンするサブドライバと、を含んでもよい。
出力トランジスタのターンオンに際して、第3トランジスタを介して出力トランジスタの制御電極の容量を充電することにより、ターンオフの速度を速めることができる。
In one embodiment, the turn-off circuit may include a third transistor provided between the input terminal and the control electrode of the output transistor, and a sub-driver that turns on the third transistor during the off period of the output transistor.
When the output transistor is turned on, the turn-off speed can be increased by charging the capacitance of the control electrode of the output transistor via the third transistor.

一実施の形態において、サブドライバは、入力端子と第3トランジスタの制御電極の間に設けられた第2抵抗と、その第1電極が第3トランジスタの制御電極と接続され、その制御電極がバイアスされる第4トランジスタと、第4トランジスタの第2電極と接地の間に設けられ、出力トランジスタのオフ期間においてオンとなる第5トランジスタと、を含んでもよい。
この態様によれば、第3トランジスタの駆動電圧のローレベルを、所定電圧に安定化できる。
In one embodiment, the sub-driver includes a second resistor provided between the input terminal and the control electrode of the third transistor, a first electrode of which is connected to the control electrode of the third transistor, and the control electrode of which is biased. and a fifth transistor provided between the second electrode of the fourth transistor and the ground and turned on during the off period of the output transistor.
According to this aspect, the low level of the driving voltage of the third transistor can be stabilized at the predetermined voltage.

一実施の形態において、第1トランジスタと第4トランジスタの制御電極を共通の電圧源によりバイアスしてもよい。第2トランジスタをターンオフすると、第1トランジスタのゲート容量の影響で、第1トランジスタの制御電極、ひいては第4トランジスタの制御電極の電位が変動する。このとき第5トランジスタをターンオンすると、第4トランジスタの制御電極の変動が第3トランジスタの制御電極の電圧変動となって現れる。第3トランジスタの制御電極の電圧が変動すると、出力トランジスタのターンオフ動作に悪影響を及ぼす。反対に、第5トランジスタをターンオフすると、第4トランジスタのゲート容量の影響で、第4トランジスタの制御電極、ひいては第1トランジスタの制御電極の電位が変動する。このとき第2トランジスタをターンオンすると、第1トランジスタの制御電極の変動が出力トランジスタの制御電極の電圧変動となって現れる。この電圧変動を抑制するためには、共通の電圧源に平滑用のキャパシタを接続すればよい。 In one embodiment, the control electrodes of the first transistor and the fourth transistor may be biased by a common voltage source. When the second transistor is turned off, the potential of the control electrode of the first transistor, and thus the control electrode of the fourth transistor, fluctuates under the influence of the gate capacitance of the first transistor. At this time, when the fifth transistor is turned on, the fluctuation of the control electrode of the fourth transistor appears as the voltage fluctuation of the control electrode of the third transistor. Fluctuations in the voltage of the control electrode of the third transistor adversely affect the turn-off behavior of the output transistor. Conversely, when the fifth transistor is turned off, the gate capacitance of the fourth transistor causes the potential of the control electrode of the fourth transistor, and thus the potential of the control electrode of the first transistor, to fluctuate. When the second transistor is turned on at this time, the fluctuation of the control electrode of the first transistor appears as the voltage fluctuation of the control electrode of the output transistor. In order to suppress this voltage fluctuation, a smoothing capacitor may be connected to the common voltage source.

一実施の形態において、第1トランジスタの制御電極と第4トランジスタの制御電極は、別々の電圧源によってバイアスされてもよい。この場合、第1トランジスタと第4トランジスタの制御電極の変動が、相互に影響を及ぼさなくなるため、平滑用のキャパシタが無くても、出力トランジスタの制御電極の変動を抑制できる。 In one embodiment, the control electrode of the first transistor and the control electrode of the fourth transistor may be biased by separate voltage sources. In this case, fluctuations in the control electrodes of the first transistor and the fourth transistor do not affect each other, so fluctuations in the control electrode of the output transistor can be suppressed without a smoothing capacitor.

一実施の形態において、駆動回路は、入力端子と出力トランジスタの制御電極の間に設けられる第1抵抗をさらに備えてもよい。 In one embodiment, the drive circuit may further include a first resistor provided between the input terminal and the control electrode of the output transistor.

一実施の形態において、駆動回路は、第1トランジスタの制御電極に、第1バイアス電圧を供給する第1電圧源と、第4トランジスタの制御電極に、第2バイアス電圧を供給する、第1電圧源とは独立した第2電圧源と、をさらに備えてもよい。第1電圧源と第2電圧源は同じ回路構成を有してもよい。 In one embodiment, the drive circuit includes a first voltage source that provides a first bias voltage to the control electrode of the first transistor and a first voltage source that provides a second bias voltage to the control electrode of the fourth transistor. and a second voltage source independent of the source. The first voltage source and the second voltage source may have the same circuit configuration.

第1電圧源は、入力端子と第1トランジスタの制御電極の間に設けられた定電圧素子を含み、第2電圧源は、入力端子と第4トランジスタの制御電極の間に設けられた定電圧素子を含んでもよい。 The first voltage source includes a constant voltage element provided between the input terminal and the control electrode of the first transistor, and the second voltage source includes a constant voltage element provided between the input terminal and the control electrode of the fourth transistor. element.

一実施の形態において、第3トランジスタおよびサブドライバは複数設けられてもよい。複数のサブドライバの第5トランジスタは、1段ごとに相補的にスイッチングしてもよい。最終段の第3トランジスタは、入力端子と出力トランジスタの制御電極の間に設けられ、それより前段の第3トランジスタは、入力端子と1つ後段の第3トランジスタの制御電極の間に設けられてもよい。第1トランジスタおよび第1トランジスタと1段飛ばしで隣接する第4トランジスタの制御電極は共通の第1電圧源によってバイアスされ、残りの第4トランジスタの制御電極は、共通の別の第2電圧源によってバイアスされてもよい。 In one embodiment, a plurality of third transistors and sub-drivers may be provided. The fifth transistors of the plurality of sub-drivers may be complementarily switched for each stage. The final-stage third transistor is provided between the input terminal and the control electrode of the output transistor, and the preceding-stage third transistor is provided between the input terminal and the control electrode of the subsequent-stage third transistor. good too. The control electrodes of the first transistor and the fourth transistor adjacent to the first transistor are biased by a common first voltage source, and the control electrodes of the remaining fourth transistors are biased by a common separate second voltage source. May be biased.

駆動回路は、ひとつの半導体基板に一体集積化されてもよい。「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。回路を1つのICとして集積化することにより、回路面積を削減することができるとともに、回路素子の特性を均一に保つことができる。 The drive circuit may be monolithically integrated on one semiconductor substrate. "Integrated integration" includes the case where all circuit components are formed on a semiconductor substrate, and the case where the main components of a circuit are integrated. A resistor, capacitor, or the like may be provided outside the semiconductor substrate. By integrating the circuits as one IC, the circuit area can be reduced and the characteristics of the circuit elements can be kept uniform.

(実施の形態)
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。
(Embodiment)
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described below based on preferred embodiments with reference to the drawings. The same or equivalent constituent elements, members, and processes shown in each drawing are denoted by the same reference numerals, and duplication of description will be omitted as appropriate. Moreover, the embodiments are illustrative rather than limiting the invention, and not all features and combinations thereof described in the embodiments are necessarily essential to the invention.

本明細書において、「部材Aが、部材Bと接続された状態」とは、部材Aと部材Bが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Aと部材Bが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。 In this specification, "a state in which member A is connected to member B" refers to a case in which member A and member B are physically directly connected, as well as a case in which member A and member B are electrically connected to each other. It also includes the case of being indirectly connected through other members that do not substantially affect the physical connection state or impair the functions and effects achieved by their combination.

同様に、「部材Cが、部材Aと部材Bの間に設けられた状態」とは、部材Aと部材C、あるいは部材Bと部材Cが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。 Similarly, "the state in which member C is provided between member A and member B" refers to the case where member A and member C or member B and member C are directly connected, as well as the case where they are electrically connected. It also includes the case of being indirectly connected through other members that do not substantially affect the physical connection state or impair the functions and effects achieved by their combination.

(実施の形態1)
図5は、実施の形態1に係る出力回路100の回路図である。出力回路100は、出力トランジスタMと、駆動回路200を備える。本実施の形態において、出力回路100は、ひとつの半導体基板に集積化された機能IC(半導体装置300)の一部である。
(Embodiment 1)
FIG. 5 is a circuit diagram of the output circuit 100 according to the first embodiment. The output circuit 100 includes an output transistor MH and a drive circuit 200 . In this embodiment, the output circuit 100 is part of a functional IC (semiconductor device 300) integrated on one semiconductor substrate.

出力トランジスタMは、ハーフブリッジ回路(単相インバータ)の上アームであってもよい。あるいは出力トランジスタMは、フルブリッジ回路や3相インバータの1本のレグの上アームであってもよい。出力端子OUTには、インダクタやトランス、モータコイル、リレーのコイルをはじめとする誘導性素子が接続されてもよい。あるいは、出力トランジスタMは、降圧コンバータ(Buck Converter)のスイッチングトランジスタであってもよい。 The output transistor MH may be the upper arm of a half-bridge circuit (single-phase inverter). Alternatively, the output transistor MH may be the upper arm of one leg of a full bridge circuit or a three-phase inverter. Inductive elements such as inductors, transformers, motor coils, and relay coils may be connected to the output terminal OUT. Alternatively, the output transistor MH may be the switching transistor of a Buck Converter.

出力トランジスタMは、入力端子INと出力端子OUTの間に設けられる。出力トランジスタMは、PチャンネルMOSFETであり、ソースが入力端子INと接続され、ドレインが出力端子OUTと接続される。出力トランジスタMは、GaNFETであってもよいし、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)であってもよいし、PNP型のバイポーラトランジスタであってもよい。 The output transistor MH is provided between the input terminal IN and the output terminal OUT. The output transistor MH is a P-channel MOSFET, and has a source connected to the input terminal IN and a drain connected to the output terminal OUT. The output transistor MH may be a GaNFET, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), or a PNP bipolar transistor.

駆動回路200は、制御信号SCTRLに応じて出力トランジスタMを駆動する。具体的には、制御信号SCTRLがオンレベル(たとえばハイ)のとき出力トランジスタMをオンし、制御信号SCTRLがオフレベル(たとえばロー)のとき出力トランジスタMをオフする。制御信号SCTRLは、典型的にはパルス信号であるが、その限りでなく、DC信号であってもよい。出力端子OUTには、制御信号SCTRLに応じた出力電圧VOUTが発生し、出力電圧VOUTは、出力トランジスタMがオンのとき入力電圧VINであり、出力トランジスタMがオフのとき、接地電圧VGNDもしくはハイインピーダンス状態となる。 The drive circuit 200 drives the output transistor MH according to the control signal SCTRL . Specifically, the output transistor MH is turned on when the control signal SCTRL is on level (eg high), and the output transistor MH is turned off when the control signal SCTRL is off level (eg low). The control signal S CTRL is typically a pulse signal, but is not limited to this and may be a DC signal. An output voltage VOUT corresponding to the control signal SCTRL is generated at the output terminal OUT. The output voltage VOUT is the input voltage VIN when the output transistor MH is on, and is the input voltage VIN when the output transistor MH is off. , the ground voltage VGND or high impedance state.

駆動回路200は、主として、内部ライン201、第1トランジスタM、電圧補正回路270を備える。まずは電圧補正回路270を除く部分について説明する。 The driving circuit 200 mainly includes an internal line 201 , a first transistor M 1 and a voltage correction circuit 270 . First, portions other than the voltage correction circuit 270 will be described.

第1トランジスタMは、PチャンネルMOSFETであり、ゲート(制御電極)が、所定のバイアス電圧(基準電圧)VBIASによってバイアスされ、ソース(第1電極)が内部ライン201と接続される。インピーダンス素子Rは、入力端子INと内部ライン201の間に設けられる。インピーダンス素子Rは、抵抗であってもよいし、電流源であってもよいし、適切にバイアスされたトランジスタであってもよい。 The first transistor M 1 is a P-channel MOSFET with a gate (control electrode) biased by a predetermined bias voltage (reference voltage) V BIAS and a source (first electrode) connected to the internal line 201 . Impedance element R 1 is provided between input terminal IN and internal line 201 . Impedance element R1 may be a resistor, a current source, or an appropriately biased transistor.

バイアス回路240は、入力電圧VINよりも所定電圧だけ低いバイアス電圧VBIASを生成する。たとえばバイアス回路240は、定電圧素子242であるツェナーダイオードと、電流源244を含む。定電圧素子242と電流源244の接続ノードには、VBIAS=VIN-Vで表されるバイアス電圧VBIASが発生する。 A bias circuit 240 generates a bias voltage V BIAS that is a predetermined voltage lower than the input voltage VIN . For example, bias circuit 240 includes a constant voltage element 242 , a Zener diode, and a current source 244 . A bias voltage V BIAS represented by V BIAS =V IN -V Z is generated at the connection node between the constant voltage element 242 and the current source 244 .

第1トランジスタMはソースフォロア回路として機能し、内部ライン201の内部電源電圧VREGBは、VREGB=VBIAS+VTH=VIN-V+VTHに安定化される。 The first transistor M1 functions as a source follower circuit, and the internal power supply voltage V REGB on the internal line 201 is regulated to V REGB =V BIAS +V TH =V IN -V Z +V TH .

駆動回路200は、オン期間(SCTRL=H)において、出力トランジスタMのゲートに内部ライン201の内部電源電圧VREGBを印加するよう構成される。 The drive circuit 200 is configured to apply the internal power supply voltage V REGB on the internal line 201 to the gate of the output transistor M H during the ON period (S CTRL =H).

実施の形態1では、ドライバ204が設けられる。ドライバ204の上側電源端子は入力端子INと接続され、下側電源端子は内部ライン201と接続され、その出力は、出力トランジスタMのゲート(制御電極)と接続される。 In Embodiment 1, a driver 204 is provided. The driver 204 has an upper power supply terminal connected to the input terminal IN, a lower power supply terminal connected to the internal line 201, and an output connected to the gate (control electrode) of the output transistor MH .

これまでは、電圧補正回路270を無視した説明である。続いて電圧補正回路270について説明する。 The description so far has ignored the voltage correction circuit 270 . Next, the voltage correction circuit 270 will be explained.

電圧補正回路270は、内部ライン201に作用し、内部ライン201の電圧を時間的に緩やかに低下させる。電圧補正回路270は、少なくとも出力トランジスタMのオン期間(SCTRLがハイ)においてアクティブである。オフ期間において電圧補正回路270は、ディセーブル(ハイインピーダンス状態)としてもよいし、アクティブ状態を維持してもよい。 The voltage correction circuit 270 acts on the internal line 201 to gradually reduce the voltage of the internal line 201 over time. Voltage correction circuit 270 is active at least during the on period of output transistor M H (S CTRL is high). In the OFF period, the voltage correction circuit 270 may be disabled (high impedance state) or maintained in an active state.

電圧補正回路270は、内部ライン201から補助電流IAUXを引き抜く電流源272を含む。電流源272の構成は特に限定されないが、適切にバイアスされたトランジスタを含みうる。電圧補正回路270は、電流源に代えて、抵抗で構成することも可能である。 Voltage correction circuit 270 includes current source 272 that draws auxiliary current I AUX from internal line 201 . The configuration of current source 272 is not particularly limited, but may include an appropriately biased transistor. The voltage correction circuit 270 can also be configured with a resistor instead of the current source.

補助電流の電流量は、以下の条件を満たすように規定することが望ましい。 It is desirable to define the amount of auxiliary current so as to satisfy the following conditions.

(条件1)
補助電流IAUXの電流量は、入力電圧VINの非低電圧状態において、通常のスイッチング動作に影響を与えない程度に小さく定められる。したがって補助電流IAUXは、出力トランジスタMのオン期間(SCTRL=H)において、ドライバ204が出力トランジスタMのゲートからシンクする電流Iよりも十分に小さい。
AUX≪I
たとえばIAUXは、Iの1/1000~1/200程度とすることが好ましい。
(Condition 1)
The current amount of the auxiliary current I AUX is set to be small enough not to affect the normal switching operation when the input voltage V IN is in a non-low voltage state. Therefore, the auxiliary current I AUX is much smaller than the current I B that the driver 204 sinks from the gate of the output transistor M H during the ON period of the output transistor M H (S CTRL =H).
I AUX << I B
For example, I AUX is preferably about 1/1000 to 1/200 of I B.

(条件2)
また、補助電流IAUXの電流量は、入力電圧VINの低電圧状態において、内部ライン201の内部電源電圧VREGBを、時間的に緩やかに低下させることができる程度に大きく定められる。たとえば、通常動作時のスイッチング周期をTとするとき、内部電源電圧VREGBが、Tまたはそれより長い時間で、VTH低下するように、補助電流IAUXの電流量を規定するとよい。
(Condition 2)
Further, the amount of the auxiliary current I AUX is set large enough to allow the internal power supply voltage V REGB of the internal line 201 to be gradually lowered over time when the input voltage V IN is in a low voltage state. For example, when the switching period during normal operation is T P , the amount of auxiliary current I AUX may be defined such that the internal power supply voltage V REGB drops by V TH in T P or longer.

具体的には補助電流IAUXは、出力トランジスタMのオフ期間において、内部ライン201に流れ込む電流Iより大きいことが望ましい。この電流Iは、主としてインピーダンス素子Rに流れる電流である。
AUX>I
たとえばIAUXは、Iの1.1倍以上とすることが好ましい。
Specifically, it is desirable that the auxiliary current I AUX be greater than the current I R flowing into the internal line 201 during the OFF period of the output transistor MH . This current I R is the current that mainly flows through the impedance element R1 .
I AUX >I R
For example, I AUX is preferably at least 1.1 times IR.

出力回路100はさらに、クランプ回路280を備えてもよい。クランプ回路280は、内部ライン201の内部電源電圧VREGBを、入力電圧VINとの電位差が所定値を超えないようにクランプするよう構成される。クランプ回路280の構成は特に限定されないが、たとえば入力端子INと内部ライン201の間に設けられたツェナーダイオードZDのような定電圧素子で構成することができる。 Output circuit 100 may further comprise clamp circuit 280 . Clamp circuit 280 is configured to clamp internal power supply voltage V REGB on internal line 201 such that the potential difference from input voltage V IN does not exceed a predetermined value. Although the configuration of the clamp circuit 280 is not particularly limited, it can be composed of a constant voltage element such as a Zener diode ZD1 provided between the input terminal IN and the internal line 201, for example.

以上が出力回路100の構成である。続いてその動作を説明する。
1. 高入力電圧状態
図6は、図5の出力回路100の入力電圧VINが高いとき(非低電圧状態)の動作を説明する図である。ここでは補助電流IAUXは、制御信号SCTRLに応じてスイッチングするものとする。入力電圧VINが高いとき、内部ライン201の内部電源電圧VREGBは、第1トランジスタMによって、以下の電圧レベルに安定化される。ΔVは、出力トランジスタMのゲートソース間しきい値VGS(th)よりも大きい。
REGB=VIN-ΔV=VIN-(V-VTH
The above is the configuration of the output circuit 100 . Next, the operation will be explained.
1. High Input Voltage State FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the output circuit 100 of FIG. 5 when the input voltage VIN is high (non-low voltage state). Here, it is assumed that the auxiliary current I AUX switches according to the control signal S CTRL . When the input voltage V IN is high, the internal power supply voltage V REGB on internal line 201 is regulated by the first transistor M1 to the following voltage levels: ΔV is greater than the gate-to-source threshold V GS(th) of the output transistor MH .
V REGB =V IN -ΔV=V IN -(V Z -V TH )

制御信号SCTRLがハイに遷移すると、電流Iによって出力トランジスタMのゲートが放電され、ゲート電圧Vは内部電源電圧VREGBまで低下し、フルオンする。 When the control signal S CTRL transitions high, the current I B discharges the gate of the output transistor MH , causing the gate voltage V G to drop to the internal power supply voltage V REGB and turn it full on.

そして制御信号SCTRLがハイの期間(オン時間TON)、補助電流IAUXによって内部ライン201の電荷が放電され、内部ライン201の電圧VREGBが時間とともに緩やかに放電される。ただしIAUX≪Iであるから、IAUXは出力トランジスタMのターンオン動作には影響しない。 While the control signal S CTRL is high (ON time T ON ), the internal line 201 is discharged by the auxiliary current I AUX , and the voltage V REGB of the internal line 201 is slowly discharged with time. However, since I AUX <<IB, I AUX does not affect the turn - on operation of the output transistor MH .

また入力電圧VINが高い状態では、制御信号SCTRLはパルス信号であり、オン時間TONにおける内部電源電圧VREGBの低下幅はそれほど大きくないため、出力トランジスタMのゲートソース間電圧VGSがその耐圧を超えることはない。 Further, when the input voltage V IN is high, the control signal S CTRL is a pulse signal, and the drop width of the internal power supply voltage V REGB during the ON time T ON is not so large. does not exceed its withstand voltage.

2. 低入力電圧状態(減電圧状態)
図7は、図5の出力回路100の入力電圧VINが低いとき(低電圧領域)の動作を説明する図である。この例では低電圧領域において制御信号SCTRLはオンレベル(ハイ)に固定されるものとする。
2. Low input voltage state (low voltage state)
FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the output circuit 100 of FIG. 5 when the input voltage VIN is low (low voltage region). In this example, it is assumed that the control signal SCTRL is fixed at the on level (high) in the low voltage region.

図2に示すように、入力電圧VINが低電圧領域に入ると、VINとVREGBの差分ΔVが小さくなる。 As shown in FIG. 2, when the input voltage V IN enters the low voltage region, the difference ΔV between V IN and V REGB becomes smaller.

制御信号SCTRLがハイに遷移すると、電流Iによって出力トランジスタMのゲートが放電され、ゲート電圧Vは内部電源電圧VREGBまで低下する。ただし、ΔV、すなわちゲートソース間電圧が小さいため、ターンオンの直後、出力トランジスタMはフルオンできず、出力電圧VOUTは、入力電圧VINよりも低くなる。 When the control signal S CTRL transitions high, the current I B discharges the gate of the output transistor M H and the gate voltage V G drops to the internal power supply voltage V REGB . However, since ΔV, that is, the gate-source voltage is small, the output transistor MH cannot be fully turned on immediately after turn-on, and the output voltage VOUT becomes lower than the input voltage VIN .

そして制御信号SCTRLがハイの期間(オン時間TON)、補助電流IAUXによって内部ライン201の電荷が放電され、内部電源電圧VREGBが時間とともに緩やかに低下する。低電圧状態では、オン時間TONが長いため、内部電源電圧VREGBは、0V付近(あるいはクランプ回路280によりクランプされるレベル)まで低下し、電位差ΔVが大きくなる。その結果、出力トランジスタMのゲート電圧Vが低下していき、出力トランジスタMのオン抵抗が小さくなり、出力電圧VOUTは入力電圧VINに近づいていく。 While the control signal S CTRL is high (ON time T ON ), the auxiliary current I AUX discharges the internal line 201, and the internal power supply voltage V REGB gradually decreases over time. In the low voltage state, the ON time T ON is long, so the internal power supply voltage V REGB drops to near 0V (or the level clamped by the clamp circuit 280), and the potential difference ΔV increases. As a result, the gate voltage VG of the output transistor MH decreases, the ON resistance of the output transistor MH decreases, and the output voltage VOUT approaches the input voltage VIN .

図8は、図5の出力回路100の入力電圧VINが低いとき(低電圧領域)の動作を説明する図である。この例では、低電圧領域において制御信号SCTRLは、大きいデューティ比を有するパルス信号である。制御信号SCTRLのデューティ比が大きくなることで、補助電流IAUXによる放電時間が長くなるため、内部電源電圧VREGBを0V付近に維持することができる。図7の動作は、図6における制御信号SCTRLのデューティ比を100%に固定したものと把握することもできる。 FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of the output circuit 100 of FIG. 5 when the input voltage VIN is low (low voltage region). In this example, the control signal S CTRL is a pulse signal having a large duty ratio in the low voltage region. By increasing the duty ratio of the control signal S CTRL , the discharge time by the auxiliary current I AUX becomes longer, so that the internal power supply voltage V REGB can be maintained near 0V. The operation of FIG. 7 can also be understood as fixing the duty ratio of the control signal SCTRL in FIG. 6 to 100%.

なお、制御信号SCTRLのデューティ比をdとするとき、VOUTの実効的な電圧レベルは、以下の式で与えられる。
OUT=VIN×d
OUTの実効的な電圧レベルが一定となるような制御がかかっているプラットフォームでは、入力電圧VINの低下により、デューティ比dが増大する。
When the duty ratio of the control signal S CTRL is d, the effective voltage level of V OUT is given by the following equation.
V OUT =V IN ×d
In platforms where the effective voltage level of VOUT is controlled to be constant, a decrease in the input voltage VIN will increase the duty ratio d.

以上が出力回路100の動作である。この出力回路100によれば、入力電圧VINが低い状況において出力トランジスタMのオン抵抗を小さくでき、ひいては電力損失を低減できる。 The above is the operation of the output circuit 100 . According to this output circuit 100, the on-resistance of the output transistor MH can be reduced when the input voltage VIN is low, and power loss can be reduced.

さらに、図3に示した低電圧状態と非低電圧状態を判定する減電圧検出回路10が不要である。したがって、低電圧状態の誤検出によって、出力トランジスタMのゲートソース間に過電圧が印加されるという問題も生じない。 Furthermore, the reduced voltage detection circuit 10 for determining the low voltage state and the non-low voltage state shown in FIG. 3 is not required. Therefore, the problem of applying an overvoltage between the gate and source of the output transistor MH due to erroneous detection of a low voltage state does not occur.

なお、低電圧状態および非低電圧状態は、ひとつのプラットフォームにおいて動的に発生してもよい。つまり入力電圧VINの変動の結果、低電圧状態および非低電圧状態が切り替わってもよい。 Note that the low voltage state and non-low voltage state may occur dynamically in one platform. That is, variations in the input voltage V IN may result in switching between low and non-low voltage states.

あるいは半導体装置300は、入力電圧VINが異なるプラットフォームに使用される場合もある。この場合には、一のプラットフォームでは、常に低電圧状態で動作し、別のプラットフォームでは常に非低電圧状態で動作する場合もありえる。本発明は、このような態様も含む。 Alternatively, semiconductor device 300 may be used in platforms with different input voltages VIN . In this case, one platform may always operate in a low voltage state and another platform may always operate in a non-low voltage state. The present invention also includes such aspects.

(実施の形態2)
図9は、実施の形態2に係る出力回路100Bの回路図である。駆動回路200Bは、図5のドライバ204に代えて、第2トランジスタMを備える。この実施の形態において、第1トランジスタMのソース(第1電極)、すなわち内部ライン201は、出力トランジスタMのゲートと接続される。
(Embodiment 2)
FIG. 9 is a circuit diagram of an output circuit 100B according to the second embodiment. The drive circuit 200B includes a second transistor M2 instead of the driver 204 of FIG. In this embodiment, the source (first electrode) of the first transistor M1, ie internal line 201, is connected to the gate of the output transistor MH .

第2トランジスタMは、第1トランジスタMのドレイン(第2電極)と接地の間に設けられ、制御信号SCTRLに応じてオン、オフする。より具体的には、第2トランジスタMは、NチャンネルMOSFETであり、第1トランジスタMのドレインと接地の間に設けられる。第2トランジスタMは、制御信号SCTRLがオンレベル(ハイ)であるとき、オンとなるように制御される。 The second transistor M2 is provided between the drain ( second electrode) of the first transistor M1 and the ground, and is turned on and off according to the control signal SCTRL . More specifically, the second transistor M2 is an N-channel MOSFET and is provided between the drain of the first transistor M1 and ground. The second transistor M2 is controlled to be on when the control signal S CTRL is on level (high).

電流源272は、内部ライン201から補助電流IAUXをシンクする。インピーダンス素子Rは、入力端子INと内部ライン201の間に設けられる。 Current source 272 sinks auxiliary current I AUX from internal line 201 . Impedance element R 1 is provided between input terminal IN and internal line 201 .

補助電流IAUXの電流量は、以下の条件を満たすように規定することが望ましい。
(条件1)
補助電流IAUXは、出力トランジスタMのオン期間(SCTRL=H)において、第1トランジスタMおよび第2トランジスタMを介して出力トランジスタMのゲートからシンクされる放電電流Iよりも十分に小さい。
AUX≪I
たとえばIAUXは、Iの1/1000~1/200程度とすることが好ましい。
It is desirable that the current amount of the auxiliary current I AUX is specified so as to satisfy the following conditions.
(Condition 1)
The auxiliary current IAUX is more than the discharge current IB that is sunk from the gate of the output transistor MH via the first transistor M1 and the second transistor M2 during the ON period of the output transistor MH (S CTRL = H ). is also small enough.
I AUX << I B
For example, I AUX is preferably about 1/1000 to 1/200 of I B.

(条件2)
補助電流IAUXは、非低電圧状態における出力トランジスタMのオフ期間において、内部ライン201に流れ込む充電電流IR(HIGH)より小さく規定される。この電流IR(HIGH)は、主としてインピーダンス素子Rに流れる電流である。これにより補助電流IAUXはターンオフ動作に影響を与えない。
AUX<IR(HIGH)
(Condition 2)
The auxiliary current I_AUX is defined to be less than the charging current I_R(HIGH) flowing into the internal line 201 during the off period of the output transistor MH in a non-low voltage state. This current I R (HIGH) is a current that mainly flows through the impedance element R1 . The auxiliary current I AUX thus has no effect on the turn-off operation.
I AUX <IR (HIGH)

また補助電流IAUXは、低電圧状態における出力トランジスタMのオン期間において、内部ライン201に流れ込む電流IR(LOW)より大きく定められる。この電流IR(LOW)は、主としてインピーダンス素子Rに流れる電流である。
AUX>IR(LOW)
Also, the auxiliary current I AUX is determined to be larger than the current I R (LOW) flowing into the internal line 201 during the ON period of the output transistor MH in the low voltage state. This current I R (LOW) is the current that mainly flows through the impedance element R1 .
I AUX >I R (LOW)

以上が出力回路100Bの構成である。続いてその動作を説明する。 The above is the configuration of the output circuit 100B. Next, the operation will be explained.

図10は、図9の出力回路100Bの入力電圧VINが高いときの動作を説明する図である。制御信号SCTRLがハイになると、第2トランジスタMがターンオンする。その結果、第1トランジスタMおよび第2トランジスタMを介して放電電流Iが流れ、内部ライン201(出力トランジスタMのゲート容量)から電荷が放電され、ゲート電圧Vが低下する。第1トランジスタMは、ソースフォロア型のクランプ回路として機能し、ゲート電圧Vのローレベルは、VREGB=VIN-(V-VTH)にクランプされる。 FIG. 10 is a diagram for explaining the operation of the output circuit 100B of FIG. 9 when the input voltage VIN is high. When the control signal S CTRL goes high, the second transistor M2 is turned on. As a result, the discharge current IB flows through the first transistor M1 and the second transistor M2, the charge is discharged from the internal line 201 (the gate capacitance of the output transistor MH ), and the gate voltage VG is lowered. The first transistor M 1 functions as a source-follower type clamp circuit, and the low level of the gate voltage V G is clamped to V REGB =V IN -(V Z -V TH ).

そして制御信号SCTRLがハイの期間(オン時間TON)、補助電流IAUXによって内部ライン201の電荷が放電され、内部ライン201の電圧Vが時間とともに緩やかに放電される。ただしIAUX≪Iであるから、IAUXは出力トランジスタMのターンオン動作には影響しない。 Then, while the control signal S CTRL is high (ON time T ON ), the internal line 201 is discharged by the auxiliary current I AUX , and the voltage V G of the internal line 201 is gradually discharged with time. However, since I AUX <<IB, I AUX does not affect the turn - on operation of the output transistor MH .

また入力電圧VINが高い状態では、制御信号SCTRLはパルス信号であり、オン時間TONにおける内部電源電圧VREGBの低下幅はそれほど大きくないため、出力トランジスタMのゲートソース間電圧VGSがその耐圧を超えることはない。 Further, when the input voltage V IN is high, the control signal S CTRL is a pulse signal, and the drop width of the internal power supply voltage V REGB during the ON time T ON is not so large. does not exceed its withstand voltage.

制御信号SCTRLがローになると、第2トランジスタMがターンオフする。出力トランジスタMのゲート容量は抵抗Rに流れる充電電流Iによって充電され、ゲート電圧Vが上昇し、出力トランジスタMがターンオフする。 When the control signal S CTRL goes low, the second transistor M2 is turned off. The gate capacitance of the output transistor MH is charged by the charging current IR flowing through the resistor R1 , the gate voltage VG rises, and the output transistor MH is turned off.

図11は、図9の入力電圧VINが低いときの動作を説明する図である。ここでは低電圧状態における制御信号SCTRLのデューティ比が100%とする。制御信号SCTRLがハイに遷移すると、電流Iによって出力トランジスタMのゲートが放電され、ゲート電圧Vは内部電源電圧VREGBまで低下する。ただし、ΔV、すなわちゲートソース間電圧が小さいため、ターンオンの直後、出力トランジスタMはフルオンできず、出力電圧VOUTは、入力電圧VINよりも低くなる。 FIG. 11 is a diagram for explaining the operation when the input voltage VIN of FIG. 9 is low. Here, it is assumed that the duty ratio of the control signal SCTRL in the low voltage state is 100%. When the control signal S CTRL transitions high, the current I B discharges the gate of the output transistor M H and the gate voltage V G drops to the internal power supply voltage V REGB . However, since ΔV, that is, the gate-source voltage is small, the output transistor MH cannot be fully turned on immediately after turn-on, and the output voltage VOUT becomes lower than the input voltage VIN .

そして制御信号SCTRLがハイの期間(オン時間TON)、補助電流IAUXによって内部ライン201の電荷が放電され、ゲート電圧Vが時間とともに緩やかに低下する。低電圧状態では、オン時間TONが長いため、ゲート電圧Vは、0V付近(あるいはクランプ回路280によりクランプされるレベル)まで低下し、電位差ΔVが大きくなる。その結果、出力トランジスタMのゲート電圧Vが低下していき、出力トランジスタMのオン抵抗が小さくなり、出力電圧VOUTは入力電圧VINに近づいていく。 During the period when the control signal S CTRL is high (ON time T ON ), the charge in the internal line 201 is discharged by the auxiliary current I AUX , and the gate voltage V G gradually decreases with time. In the low voltage state, the ON time TON is long, so the gate voltage VG drops to near 0V (or the level clamped by the clamp circuit 280), and the potential difference ΔV increases. As a result, the gate voltage VG of the output transistor MH decreases, the ON resistance of the output transistor MH decreases, and the output voltage VOUT approaches the input voltage VIN .

実施の形態2によっても、実施の形態1と同様に、低電圧状態における出力トランジスタMのオン抵抗を小さくでき、消費電力を低減できる。 According to the second embodiment, similarly to the first embodiment, the on-resistance of the output transistor MH in the low voltage state can be reduced, and the power consumption can be reduced.

(実施の形態3)
図12は、実施の形態3に係る出力回路100Cの回路図である。駆動回路200Cは、図9の出力回路100Bに加えて、第3トランジスタMおよびサブドライバ220を備える。
(Embodiment 3)
FIG. 12 is a circuit diagram of an output circuit 100C according to the third embodiment. The drive circuit 200C includes a third transistor M3 and a sub-driver 220 in addition to the output circuit 100B of FIG.

第3トランジスタMは、入力端子INと内部ライン201の間に設けられ、制御信号SCTRLに応じて第2トランジスタMと相補的にオン、オフする。より詳しくは第3トランジスタMはPチャンネルMOSETであり、入力端子INとゲートライン202の間に設けられる。 A third transistor M3 is provided between the input terminal IN and the internal line 201, and is turned on/off complementarily to the second transistor M2 according to the control signal SCTRL . More specifically, the third transistor M3 is a P-channel MOSFET and is provided between the input terminal IN and the gate line 202 .

サブドライバ220は、出力トランジスタMのオフ期間(SCTRLがロー)において、第3トランジスタMをオンする。たとえばサブドライバ220は、VDD-VGND間でスイッチングする制御信号SCTRLを、適切なハイ電圧とロー電圧の間(たとえばVIN-VREGB間)でスイッチングするゲート信号VG3にレベルシフトする。このロー電圧VREGBは、出力トランジスタMのゲート電圧Vのロー電圧と同じであってもよい。 The sub-driver 220 turns on the third transistor M3 during the off period of the output transistor MH ( SCTRL is low). For example, sub-driver 220 level shifts a control signal S CTRL that switches between V DD -V GND to a gate signal V G3 that switches between appropriate high and low voltages (eg, between V IN -V REGB ). . This low voltage VREGB may be the same as the low voltage of the gate voltage VG of the output transistor MH .

以上が出力回路100Cの構成である。この出力回路100Cでは、制御信号SCTRLがローになると第3トランジスタMがターンオンし、第3トランジスタMに流れる電流Iによって出力トランジスタMのゲート容量が充電される。これにより、図9の出力回路100Bに比べて、出力トランジスタMのターンオフ時間を短くでき、高速なスイッチングが可能となる。 The above is the configuration of the output circuit 100C. In this output circuit 100C, when the control signal SCTRL becomes low, the third transistor M3 is turned on, and the gate capacitance of the output transistor MH is charged by the current IA flowing through the third transistor M3. As a result, compared to the output circuit 100B of FIG. 9, the turn-off time of the output transistor MH can be shortened, enabling high-speed switching.

なお、実施の形態3では、以下の関係が成り立つことが好ましい。
(条件1)
補助電流IAUXは、出力トランジスタMのオン期間(SCTRL=H)において、第1トランジスタMおよび第2トランジスタMを介して出力トランジスタMのゲートからシンクされる放電電流Iよりも十分に小さい。
AUX≪I
たとえばIAUXは、Iの1/1000~1/200程度とすることが好ましい。
In addition, in Embodiment 3, it is preferable that the following relationship holds.
(Condition 1)
The auxiliary current IAUX is more than the discharge current IB that is sunk from the gate of the output transistor MH via the first transistor M1 and the second transistor M2 during the ON period of the output transistor MH (S CTRL = H ). is also small enough.
I AUX << I B
For example, I AUX is preferably about 1/1000 to 1/200 of I B.

(条件2)
補助電流IAUXは、非低電圧状態における出力トランジスタMのオフ期間において、内部ライン201に流れ込む充電電流Iより小さく規定される。この電流Iは、主として第3トランジスタMに流れる電流である。これにより補助電流IAUXはターンオフ動作に影響を与えない。
AUX<I
(Condition 2)
Auxiliary current I AUX is defined to be less than charging current I A flowing into internal line 201 during the off period of output transistor MH in a non-low voltage condition. This current IA is the current that mainly flows through the third transistor M3. The auxiliary current I AUX thus has no effect on the turn-off operation.
I AUX < I A

また補助電流IAUXは、低電圧状態における出力トランジスタMのオン期間において、内部ライン201に流れ込む電流IR(LOW)より大きく定められる。この電流IR(LOW)は、主としてインピーダンス素子Rに流れる電流である。
AUX>IR(LOW)
Also, the auxiliary current I AUX is determined to be larger than the current I R (LOW) flowing into the internal line 201 during the ON period of the output transistor MH in the low voltage state. This current I R (LOW) is the current that mainly flows through the impedance element R1 .
I AUX >I R (LOW)

(用途)
続いて出力回路100の用途を説明する。上述の半導体装置(出力回路)は、メカリレーの駆動回路に用いることができる。図13は、リレー装置400のブロック図である。リレー装置400は、たとえば自動車、家電機器、産業機器、運輸機器、農業機器に用いられ、主に大電流のパワーラインの遮断、導通の制御に利用される。
(Application)
Next, the application of the output circuit 100 will be described. The semiconductor device (output circuit) described above can be used in a drive circuit for a mechanical relay. FIG. 13 is a block diagram of the relay device 400. As shown in FIG. The relay device 400 is used, for example, in automobiles, home appliances, industrial equipment, transportation equipment, and agricultural equipment, and is mainly used to control the interruption and conduction of large current power lines.

リレー装置400は、メカリレー410およびその駆動回路500を備える。リレー装置400はジュール化されてもよい。 The relay device 400 includes a mechanical relay 410 and its drive circuit 500 . The relay device 400 may be modularized.

メカリレー410は、コイル412およびスイッチ414を含む。駆動回路500は、上述の半導体装置300に相当し、ハイサイドトランジスタM、ローサイドトランジスタM、ハイサイドドライバ502、ローサイドドライバ504、コントローラ506を備える。ハイサイドトランジスタMおよびローサイドトランジスタMは、ハーフブリッジ回路を形成している。コントローラ506は、外部からの制御信号ENにもとづいて、ハイサイドトランジスタM、ローサイドトランジスタMそれぞれの制御信号SCTRLH,SCTRLLを生成する。ハイサイドトランジスタMおよびハイサイドドライバ502は、上述の出力回路100に対応する。ハイサイドドライバ502は、上述の駆動回路200に対応しており、制御信号SCTRLHにもとづいてハイサイドトランジスタMを駆動する。ローサイドドライバ504は、制御信号SCTRLLにもとづいてローサイドトランジスタMを駆動する。 Mechanical relay 410 includes coil 412 and switch 414 . The drive circuit 500 corresponds to the semiconductor device 300 described above, and includes a high side transistor M H , a low side transistor M L , a high side driver 502 , a low side driver 504 and a controller 506 . High side transistor MH and low side transistor ML form a half bridge circuit. The controller 506 generates control signals S CTRLH and S CTRL for the high-side transistor M H and low-side transistor M L based on an external control signal EN. High side transistor MH and high side driver 502 correspond to output circuit 100 described above. The high side driver 502 corresponds to the drive circuit 200 described above, and drives the high side transistor MH based on the control signal SCTRLH . The low side driver 504 drives the low side transistor M_L based on the control signal S_CTRL .

図14は、リレー装置400を備える自動車600の斜視図である。自動車600は、複数のリレー602,604,606を備える。あるリレー602は、ワイパーやウォッシャーに用いられる。また別のリレー604は、パワーウィンドウ、ドアロック、パワーシート、パワースライドドアに用いられる。さらに別のリレー606は、ヘッドライト、スタータなどに用いられる。 FIG. 14 is a perspective view of automobile 600 having relay device 400 . Vehicle 600 comprises a plurality of relays 602,604,606. Some relays 602 are used for wipers and washers. Other relays 604 are used for power windows, door locks, power seats and power sliding doors. Still other relays 606 are used for headlights, starters, and the like.

以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。 The present invention has been described above based on the embodiments. It should be understood by those skilled in the art that this embodiment is merely an example, and that various modifications can be made to the combination of each component and each treatment process, and that such modifications are within the scope of the present invention. be. Such modifications will be described below.

(変形例1.1)
実施の形態1~3では、MOSFETで構成された半導体装置を説明したがその限りでなく、任意のMOSFETを、バイポーラトランジスタなどに置換することができる。この場合、上の説明において、ゲートをベース、ドレインをコレクタ、ソースをエミッタと読み替えればよい。
(Modification 1.1)
In the first to third embodiments, the semiconductor device composed of MOSFETs has been described, but the present invention is not limited to this, and arbitrary MOSFETs can be replaced with bipolar transistors or the like. In this case, in the above description, the gate should be read as the base, the drain as the collector, and the source as the emitter.

(変形例1.2)
実施の形態1~3では、出力トランジスタMが半導体装置300に集積化される場合を説明したがその限りでなく、出力トランジスタMとしてディスクリート素子を用いてもよい。
(Modification 1.2)
In the first to third embodiments, the case where the output transistor MH is integrated in the semiconductor device 300 has been described, but the present invention is not limited to this, and a discrete element may be used as the output transistor MH .

(変形例1.3)
半導体装置300の用途は、リレーの駆動回路には限定されず、DC/DCコンバータなどのスイッチング電源、モータ駆動回路(インバータ)、AC/DCコンバータ、DC/ACコンバータ(インバータ)、2次電池の充放電システムやパワーコンディショナなどにも利用することができる。
(Modification 1.3)
Applications of the semiconductor device 300 are not limited to a relay drive circuit, but can also be used as a switching power supply such as a DC/DC converter, a motor drive circuit (inverter), an AC/DC converter, a DC/AC converter (inverter), and a secondary battery. It can also be used for charging/discharging systems, power conditioners, and the like.

(変形例1.4)
実施の形態1~3では、低電圧状態(減電圧状態)におけるオン抵抗の増大を抑制する技術として、本発明の一側面を説明したが、本発明の適用はその限りでなく、入力電圧VINが高い状態(非低電圧状態)で使用されるアプリケーションにおいても本発明は有用である。すなわち図1に示すようなソースフォロア型の電圧源6では、
REGB=VBIAS+VTH
が成り立つ。したがって入力電圧VINの高低にかかわらず、バイアス電圧VBIASよりもトランジスタMのゲートソース間電圧VTHだけ高い電圧が、オン期間における出力トランジスタMのゲート電圧Vとなっている。言い換えれば、VTH分、出力トランジスタMのゲートソース間電圧VGSが小さくなっていると把握することもできる。本発明は、入力電圧VINの高低にかかわらず、VTHの影響を低減したい場合に(たとえば出力トランジスタのしきい値VGS(th)よりも十分に大きな定電圧Vが生成できない状況など)、広く用いることができる。
(Modification 1.4)
In the first to third embodiments, one aspect of the present invention has been described as a technique for suppressing an increase in on-resistance in a low voltage state (reduced voltage state). The present invention is also useful in applications where IN is used in a high state (non-low voltage state). That is, in the source follower type voltage source 6 as shown in FIG.
V REGB =V BIAS +V TH
holds. Therefore, regardless of whether the input voltage VIN is high or low, a voltage higher than the bias voltage VBIAS by the gate - source voltage VTH of the transistor M1 is the gate voltage VG of the output transistor MH during the ON period. In other words, it can be understood that the gate-to - source voltage VGS of the output transistor M1 is reduced by VTH . The present invention is useful when it is desired to reduce the effect of VTH regardless of whether the input voltage VIN is high or low (for example, in situations where a constant voltage VZ sufficiently larger than the threshold VGS(th) of the output transistor cannot be generated). ), can be widely used.

(実施の形態4)
図15は、実施の形態4に係る出力回路100の回路図である。出力回路100は、出力トランジスタMと、駆動回路200を備える。本実施の形態において、出力回路100は、ひとつの半導体基板に集積化された機能IC(半導体装置300)の一部である。
(Embodiment 4)
FIG. 15 is a circuit diagram of the output circuit 100 according to the fourth embodiment. The output circuit 100 includes an output transistor MH and a drive circuit 200 . In this embodiment, the output circuit 100 is part of a functional IC (semiconductor device 300) integrated on one semiconductor substrate.

出力トランジスタMは、ハーフブリッジ回路(単相インバータ)の上アームであってもよい。あるいは出力トランジスタMは、フルブリッジ回路や3相インバータの1本のレグの上アームであってもよい。出力端子OUTには、インダクタやトランス、モータコイル、リレーのコイルをはじめとする誘導性素子が接続されてもよい。あるいは、出力トランジスタMは、降圧コンバータ(Buck Converter)のスイッチングトランジスタであってもよい。 The output transistor MH may be the upper arm of a half-bridge circuit (single-phase inverter). Alternatively, the output transistor MH may be the upper arm of one leg of a full bridge circuit or a three-phase inverter. Inductive elements such as inductors, transformers, motor coils, and relay coils may be connected to the output terminal OUT. Alternatively, the output transistor MH may be the switching transistor of a Buck Converter.

出力トランジスタMは、入力端子INと出力端子OUTの間に設けられる。出力トランジスタMは、PチャンネルMOSFETであり、ソースが入力端子INと接続され、ドレインが出力端子OUTと接続される。出力トランジスタMは、GaNFETであってもよいし、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)であってもよいし、PNP型のバイポーラトランジスタであってもよい。 The output transistor MH is provided between the input terminal IN and the output terminal OUT. The output transistor MH is a P-channel MOSFET, and has a source connected to the input terminal IN and a drain connected to the output terminal OUT. The output transistor MH may be a GaNFET, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), or a PNP bipolar transistor.

駆動回路200は、制御信号SCTRLに応じて出力トランジスタMを駆動する。具体的には、制御信号SCTRLがオンレベル(たとえばハイ)のとき出力トランジスタMをオンし、制御信号SCTRLがオフレベル(たとえばロー)のとき出力トランジスタMをオフする。制御信号SCTRLは、典型的にはパルス信号であるが、その限りでなく、DC信号であってもよい。出力端子OUTには、制御信号SCTRLに応じた出力電圧VOUTが発生し、出力電圧VOUTは、出力トランジスタMがオンのとき入力電圧VINであり、出力トランジスタMがオフのとき、接地電圧VGNDもしくはハイインピーダンス状態となる。 The drive circuit 200 drives the output transistor MH according to the control signal SCTRL . Specifically, the output transistor MH is turned on when the control signal SCTRL is on level (eg high), and the output transistor MH is turned off when the control signal SCTRL is off level (eg low). The control signal S CTRL is typically a pulse signal, but is not limited to this and may be a DC signal. An output voltage VOUT corresponding to the control signal SCTRL is generated at the output terminal OUT. The output voltage VOUT is the input voltage VIN when the output transistor MH is on, and is the input voltage VIN when the output transistor MH is off. , the ground voltage VGND or high impedance state.

駆動回路200は、ターンオフ回路210およびターンオン回路230を備える。ターンオフ回路210は、出力トランジスタMのオフ期間において、出力トランジスタMの制御電極(ゲート)に充電電流を供給し、出力トランジスタMのゲート電圧Vを入力電圧VINの近傍まで上昇させ、出力トランジスタMをターンオフする。 Drive circuit 200 comprises a turn-off circuit 210 and a turn-on circuit 230 . The turn-off circuit 210 supplies a charging current to the control electrode (gate) of the output transistor MH to raise the gate voltage VG of the output transistor MH to near the input voltage VIN during the OFF period of the output transistor MH . , turn off the output transistor MH .

ターンオン回路230は、第1トランジスタMおよび第2トランジスタMを含む。第1トランジスタMはPチャンネルMOSFETであり、その第1電極(ソース)は出力トランジスタMの制御電極(ゲート)に接続され、その制御電極(ゲート)にはバイアス電圧VBIAS1が供給される。バイアス電圧VBIAS1は、一定電圧であってもよい。この場合、第1トランジスタMはソースフォロア型のクランプ回路として動作し、ゲートライン202の電位Vが、V=VBIAS1+VTHを下限としてクランプされる。Vをクランプレベルと称する。ここで、V<VIN-VGS(th)が成り立つ。 The turn-on circuit 230 includes a first transistor M1 and a second transistor M2. The first transistor M1 is a P-channel MOSFET, the first electrode (source) of which is connected to the control electrode (gate) of the output transistor MH , the control electrode (gate) of which is supplied with a bias voltage V BIAS1 . . The bias voltage V BIAS1 may be a constant voltage. In this case, the first transistor M1 operates as a source follower type clamp circuit, and the potential VG of the gate line 202 is clamped with VL = VBIAS1 + VTH as the lower limit. VL is called the clamp level. Here, V L <V IN -V GS(th) holds.

第2トランジスタMは、NチャンネルMOSFETであり、第1トランジスタMの第2電極(ドレイン)と接地の間に設けられる。第2トランジスタMは、制御信号SCTRLがオンレベル(ハイ)であるとき、オンとなるように制御される。 The second transistor M2 is an N-channel MOSFET and is provided between the second electrode (drain) of the first transistor M1 and ground. The second transistor M2 is controlled to be on when the control signal S CTRL is on level (high).

以上が出力回路100の構成である。続いてその動作を説明する。 The above is the configuration of the output circuit 100 . Next, the operation will be explained.

制御信号SCTRLがオフレベルであるとき、ターンオン回路230の第2トランジスタMはオフであり、したがってゲートライン202から接地に流れる放電電流Iはゼロである。出力トランジスタMのゲートには、ターンオフ回路210からの充電電流Iが供給され、ゲート電圧Vは入力電圧VIN付近まで上昇し、出力トランジスタMはオフとなる。 When the control signal S CTRL is off level, the second transistor M2 of the turn-on circuit 230 is off, so the discharge current I2 flowing from the gate line 202 to ground is zero. The charging current I1 from the turn - off circuit 210 is supplied to the gate of the output transistor MH , the gate voltage VG rises to near the input voltage VIN , and the output transistor MH is turned off.

制御信号SCTRLがオンレベルであるとき、ターンオン回路230の第2トランジスタMがオンとなる。このとき、ゲートライン202から第1トランジスタMおよび第2トランジスタMを介して放電電流Iが流れる。放電電流Iによってゲート容量が放電されるとゲート電圧Vが低下していき、ゲートソース間電圧VGSがしきい値VGS(th)を超えると、出力トランジスタMがターンオンする。ゲート電圧Vは、クランプレベルVまで低下したところで、第1トランジスタMによってクランプされる。 When the control signal S CTRL is on level, the second transistor M2 of the turn-on circuit 230 is turned on. At this time, a discharge current I2 flows from the gate line 202 through the first transistor M1 and the second transistor M2. When the gate capacitance is discharged by the discharge current I2 , the gate voltage VG decreases, and when the gate-source voltage VGS exceeds the threshold value VGS(th) , the output transistor MH is turned on. The gate voltage VG is clamped by the first transistor M1 when it drops to the clamp level VL .

以上が出力回路100の動作である。この出力回路100によれば、出力トランジスタMをターンオンする際の放電電流Iは、接地に流れ、バイアス電圧VBIAS1の発生ノードに流れ込まないため、図1の電源電圧VREGBに相当するバイアス電圧VBIAS1、ひいてはクランプレベルVを揺らさない。したがって、バイアス電圧VBIAS1(クランプレベルV)を安定化させるためのキャパシタが不要となり、あるいはその容量値を小さくできる。 The above is the operation of the output circuit 100 . According to this output circuit 100, the discharge current I2 when turning on the output transistor MH flows to the ground and does not flow to the node where the bias voltage V BIAS1 is generated. It does not fluctuate the voltage V BIAS1 and thus the clamp level V L . Therefore, a capacitor for stabilizing the bias voltage V BIAS1 (clamp level V L ) becomes unnecessary, or its capacitance value can be reduced.

(実施例4.1)
図16は、実施例4.1に係る出力回路100Aを備える半導体装置300Aの回路図である。ターンオフ回路210Aは、入力端子INと出力トランジスタMのゲート(ゲートライン202)の間に設けられた第1抵抗Rを含む。
(Example 4.1)
FIG. 16 is a circuit diagram of a semiconductor device 300A including an output circuit 100A according to Example 4.1. The turn-off circuit 210A includes a first resistor R1 provided between the input terminal IN and the gate of the output transistor MH (gate line 202).

駆動回路200Aは、第1電圧源250をさらに含む。第1電圧源250は、第1トランジスタMのゲートに、バイアス電圧VBIAS1を供給する。バイアス電圧VBIAS1は、入力電圧VINよりも所定電圧幅ΔVだけ低い電圧であり、ΔV>VGS(th)+VTHが成り立っている。第1電圧源250は、たとえば第1定電圧素子252および第1電流源254を含む。第1定電圧素子252は、ツェナーダイオードやダイオードを含み、その両端間電圧ΔVは、一定値をとる。 Drive circuit 200A further includes a first voltage source 250 . A first voltage source 250 provides a bias voltage V BIAS1 to the gate of the first transistor M1. The bias voltage V BIAS1 is lower than the input voltage VIN by a predetermined voltage width ΔV, and ΔV>V GS(th) +V TH is established. First voltage source 250 includes, for example, first constant voltage element 252 and first current source 254 . The first constant voltage element 252 includes a Zener diode or a diode, and has a constant voltage ΔV across both ends thereof.

以上が出力回路100Aの構成である。続いてその動作を説明する。図17は、図16の出力回路100Aの動作波形図である。 The above is the configuration of the output circuit 100A. Next, the operation will be explained. FIG. 17 is an operation waveform diagram of the output circuit 100A of FIG.

制御信号SCTRLがハイの区間、第2トランジスタMはオンであり、第2トランジスタMと第1トランジスタMの接続ノードNの電圧Vは、接地電圧VGNDとなる。第2トランジスタMがオンのとき、出力トランジスタMのゲートから、第1トランジスタMおよび第2トランジスタMを介して放電電流Iが引き抜かれる。その結果、出力トランジスタMのゲート電圧Vは、V=VIN-ΔV+VTHとなり、出力トランジスタMはオンとなる。図17では、ΔV=5Vとして示される。 When the control signal S CTRL is high, the second transistor M2 is on, and the voltage V A of the connection node N1 between the second transistor M2 and the first transistor M1 becomes the ground voltage V GND . When the second transistor M2 is on, a discharge current I2 is drawn from the gate of the output transistor MH through the first transistor M1 and the second transistor M2. As a result, the gate voltage V G of the output transistor M H becomes V L =V IN -ΔV+V TH and the output transistor M H is turned on. In FIG. 17, it is shown as ΔV=5V.

制御信号SCTRLがローの区間、第2トランジスタMはオフであり、放電電流Iがゼロとなる。出力トランジスタMのゲート電圧Vは、第1抵抗Rによってプルアップされ、第1抵抗Rを介して流れる充電電流Iによって出力トランジスタMのゲート容量が充電され、入力電圧VINまで上昇し、出力トランジスタMはターンオフする。このときノードNの電位Vは、入力電圧VINに近づいていく。第1トランジスタMのドレイン電圧Vの変動は、第1トランジスタMのゲート電圧、すなわちバイアス電圧VBIAS1の変動を引き起こす。ただし、バイアス電圧VBIAS1は、出力トランジスタMのオン期間においてのみ利用されるため、バイアス電圧VBIAS1の変動は、回路動作に影響を与えないことに留意されたい。 When the control signal S CTRL is low, the second transistor M2 is off and the discharge current I2 is zero. The gate voltage VG of the output transistor MH is pulled up by the first resistor R1, the gate capacitance of the output transistor MH is charged by the charging current I1 flowing through the first resistor R1 , and the input voltage V IN to turn off the output transistor MH . At this time, the potential VA of the node N1 approaches the input voltage VIN . Variations in the drain voltage V A of the first transistor M1 cause variations in the gate voltage of the first transistor M1, ie, the bias voltage V BIAS1 . However, since the bias voltage V BIAS1 is used only during the ON period of the output transistor MH , it should be noted that variations in the bias voltage V BIAS1 do not affect circuit operation.

実施例4.1は、簡易な構成で、図15の出力回路100を具現化できるという利点がある。その反面、図16の出力回路100Aには、以下の問題がある。第1トランジスタMをターンオフする際のゲート電圧Vのスルーレート(傾き)は、第1抵抗Rの抵抗値によって規定される。 Embodiment 4.1 has the advantage that the output circuit 100 of FIG. 15 can be implemented with a simple configuration. On the other hand, the output circuit 100A of FIG. 16 has the following problems. The slew rate (slope) of the gate voltage VG when turning off the first transistor M1 is defined by the resistance value of the first resistor R1.

高速なスイッチングが要求されるアプリケーションでは、第1抵抗Rの抵抗値を小さくする必要がある。ところが第1抵抗Rには、出力トランジスタMのオン期間においても充電電流Iが流れ続ける。この充電電流Iは、第1トランジスタMおよび第2トランジスタMを経由して接地に捨てられており、無駄な電力を消費する。 Applications that require fast switching require a small resistance value for the first resistor R1. However, the charging current I1 continues to flow through the first resistor R1 even during the ON period of the output transistor MH . This charging current I1 is dumped to ground via the first transistor M1 and the second transistor M2 , wasting power.

すなわち実施例4.1は、第1トランジスタMのターンオンのスルーレートと消費電力がトレードオフの関係にあり、高速性と低消費電力の両立が求められるアプリケーションに採用することは難しい場合もある。以下の実施例では、高速性と低消費電力の両立が可能な出力回路について説明する。 That is, in Example 4.1, there is a trade-off relationship between the turn-on slew rate of the first transistor M1 and power consumption, and it may be difficult to adopt it for applications that require both high speed and low power consumption. . In the following embodiments, an output circuit capable of achieving both high speed and low power consumption will be described.

(実施例4.2)
図18は、実施例4.2に係る出力回路100Bを備える半導体装置300Bの回路図である。ターンオフ回路210Bは、第1抵抗Rに加えて、第3トランジスタMおよびサブドライバ220を含む。第3トランジスタMは、PチャンネルMOSETであり、入力端子INとゲートライン202の間に設けられる。
(Example 4.2)
FIG. 18 is a circuit diagram of a semiconductor device 300B including an output circuit 100B according to Example 4.2. The turn-off circuit 210B includes a third transistor M3 and a sub-driver 220 in addition to the first resistor R1. The third transistor M3 is a P-channel MOSFET and is provided between the input terminal IN and the gate line 202 .

サブドライバ220は、出力トランジスタMのオフ期間(SCTRLがロー)において、第3トランジスタMをオンする。たとえばサブドライバ220は、VDD-VGND間でスイッチングする制御信号SCTRLを、適切なハイ電圧とロー電圧の間(たとえばVIN-VREGB間)でスイッチングするゲート信号VG3にレベルシフトする。このロー電圧VREGBは、出力トランジスタMのゲート電圧Vのロー電圧と同じであってもよい。 The sub-driver 220 turns on the third transistor M3 during the off period of the output transistor MH ( SCTRL is low). For example, sub-driver 220 level shifts a control signal S CTRL that switches between V DD -V GND to a gate signal V G3 that switches between appropriate high and low voltages (eg, between V IN -V REGB ). . This low voltage VREGB may be the same as the low voltage of the gate voltage VG of the output transistor MH .

これにより、出力トランジスタMのゲート容量の充電電流Iを、第3トランジスタMによって生成できるため、出力トランジスタMを高速にターンオフできる。第1抵抗Rは十分に高くすることができるため、出力トランジスタMのオン期間中に、第1抵抗Rに流れる電流を小さくでき、無駄な消費電力を低減できる。このように、図18の出力回路100Bによれば、高速性と低消費電力の両立が可能となる。 As a result, since the charging current I1 for the gate capacitance of the output transistor MH can be generated by the third transistor M3 , the output transistor MH can be turned off at high speed. Since the first resistor R1 can be made sufficiently high, the current flowing through the first resistor R1 can be reduced during the ON period of the output transistor MH , and wasteful power consumption can be reduced. Thus, according to the output circuit 100B of FIG. 18, it is possible to achieve both high speed and low power consumption.

図19は、図18の出力回路100Bの具体的な構成例の回路図である。サブドライバ220は、図15の駆動回路200と同様に構成され、具体的には、ターンオフ回路222およびターンオン回路224を含むことができる。 FIG. 19 is a circuit diagram of a specific configuration example of the output circuit 100B of FIG. Sub-driver 220 is configured in the same manner as drive circuit 200 of FIG.

より詳しくは、サブドライバ220は、図16の駆動回路200Aと同様に構成できる。すなわち、サブドライバ220は、ターンオフ回路222に相当する第2抵抗Rと、ターンオン回路224を形成する第4トランジスタMおよび第5トランジスタMを含む。第4トランジスタMのゲートには、バイアス電圧VBIAS1が供給される。バイアス電圧VBIAS1は、図16と同様に、第1定電圧素子252と第1電流源254によって生成される。 More specifically, the sub-driver 220 can be configured similarly to the drive circuit 200A of FIG. That is, the sub-driver 220 includes a second resistor R2 corresponding to a turn-off circuit 222 and a fourth transistor M4 and a fifth transistor M5 forming a turn-on circuit 224. FIG. A bias voltage V BIAS1 is supplied to the gate of the fourth transistor M4. The bias voltage V BIAS1 is generated by the first constant voltage element 252 and the first current source 254 as in FIG.

第5トランジスタMのゲートには、制御信号SCTRLの反転信号#SCTRLが入力され、出力トランジスタMのオフ期間(SCTRLがロー)においてオンとなる。図19のサブドライバ220の動作は、図16の駆動回路200Aの動作を同様であり、第3トランジスタMのゲート電圧VG3は、VINをハイ、V=VBIAS1+VTHをローとする2値でスイッチングする。 An inverted signal #S CTRL of the control signal S CTRL is input to the gate of the fifth transistor M5, and the fifth transistor M5 is turned on during the off period of the output transistor MH (S CTRL is low). The operation of the sub - driver 220 of FIG. 19 is similar to the operation of the drive circuit 200A of FIG. Switching between two values.

図17を参照して説明したように、制御信号SCTRLがローとなると、第2トランジスタMがターンオフする。第2トランジスタMのターンオフは、そのドレイン電圧Vを変動させ、さらには第1トランジスタMのゲート容量の影響で、バイアス電圧VBIAS1の変動を引き起こす。このバイアス電圧VBIAS1は、第4トランジスタMのゲートにも供給されている。このとき第5トランジスタMをターンオンすると、第4トランジスタMのゲート電圧VBIAS1の変動が第3トランジスタMのゲート電圧VG3の変動となり、出力トランジスタMのターンオフ動作(スルーレート等)に悪影響を及ぼす。 As described with reference to FIG. 17, when the control signal S CTRL goes low, the second transistor M2 is turned off. The turn-off of the second transistor M2 causes variations in its drain voltage V A and, under the influence of the gate capacitance of the first transistor M1, variations in the bias voltage V BIAS1 . This bias voltage V BIAS1 is also supplied to the gate of the fourth transistor M4. At this time, when the fifth transistor M5 is turned on, the fluctuation of the gate voltage VBIAS1 of the fourth transistor M4 becomes the fluctuation of the gate voltage VG3 of the third transistor M3, and the turn-off operation of the output transistor MH (slew rate, etc.) adversely affect

反対に、第5トランジスタMをターンオフすると、第4トランジスタMのゲート容量の影響で、第4トランジスタMのゲート電圧(すなわちバイアス電圧VBIAS1)が変動する。このとき第2トランジスタMをターンオンすると、第1トランジスタMのゲート電圧VBIAS1の変動が出力トランジスタMのゲート電圧Vの変動となり、出力トランジスタMのターンオン動作に悪影響を及ぼす。 Conversely, when the fifth transistor M5 is turned off, the gate voltage of the fourth transistor M4 (ie, the bias voltage V BIAS1 ) fluctuates under the influence of the gate capacitance of the fourth transistor M4. At this time, when the second transistor M2 is turned on, the variation of the gate voltage VBIAS1 of the first transistor M1 results in the variation of the gate voltage VG of the output transistor MH , adversely affecting the turn-on operation of the output transistor MH .

したがって、バイアス電圧VBIAS1の変動が許容できないほど大きい場合には、平滑用のキャパシタCを追加し、変動幅を小さくする必要がある。 Therefore, if the fluctuation of the bias voltage V BIAS1 is unacceptably large, it is necessary to add a smoothing capacitor C2 to reduce the fluctuation range.

(実施例4.3)
図20は、実施例4.3に係る出力回路100Cを備える半導体装置300Cの回路図である。実施例4.2(図19)では、第1トランジスタMと第4トランジスタMが、共通の電圧源によってバイアスされていた。これに対して実施例4.3では、第1トランジスタMと第4トランジスタMが、別々の電圧源によってバイアスされる。具体的には駆動回路200Cは、第1電圧源250および第2電圧源260を含む。第2電圧源260は第1電圧源250と同様に構成され、第2定電圧素子262および第2電流源264を含む。
(Example 4.3)
FIG. 20 is a circuit diagram of a semiconductor device 300C including an output circuit 100C according to Example 4.3. In example 4.2 (Fig. 19) the first transistor M1 and the fourth transistor M4 were biased by a common voltage source. In contrast, in embodiment 4.3, the first transistor M1 and the fourth transistor M4 are biased by separate voltage sources. Specifically, drive circuit 200C includes first voltage source 250 and second voltage source 260 . Second voltage source 260 is configured similarly to first voltage source 250 and includes a second constant voltage element 262 and a second current source 264 .

以上が出力回路100Cの構成である。続いてその動作を説明する。図21は、図20の出力回路100Cの動作波形図である。制御信号SCTRLに応じて、ターンオン回路230とサブドライバ220は相補的に動作する。したがって、2つの対応するノードN,Nの電圧V,V’は相補的に変動し、バイアス電圧VBIAS1,VBIAS2も相補的に変動する。バイアス電圧VBIAS1が利用されるのは、第2トランジスタMがオンする期間、つまり制御信号SCTRLがハイであるオン期間であるが、このオン期間においてバイアス電圧VBIAS1は安定である。同様にバイアス電圧VBIAS2が利用されるのは、第5トランジスタMがオンする期間、つまり制御信号SCTRLがローであるオフ期間であるが、このオフ期間においてバイアス電圧VBIAS2は安定である。 The above is the configuration of the output circuit 100C. Next, the operation will be explained. FIG. 21 is an operation waveform diagram of the output circuit 100C of FIG. The turn-on circuit 230 and the sub-driver 220 operate complementarily according to the control signal SCTRL . Therefore, the voltages V A and V A ' at the two corresponding nodes N 1 and N 2 fluctuate complementarily, and the bias voltages V BIAS1 and V BIAS2 also fluctuate complementarily. The bias voltage V BIAS1 is used during the ON period when the second transistor M2 is ON, ie, when the control signal S CTRL is high, and the bias voltage V BIAS1 is stable during this ON period. Similarly, the bias voltage V BIAS2 is utilized during the period when the fifth transistor M5 is on, that is, during the off period when the control signal S CTRL is low, during which the bias voltage V BIAS2 is stable. .

この出力回路100Cによれば、バイアス電圧VBIAS1,VBIAS2の変動は、出力トランジスタM、第3トランジスタMそれぞれのゲート電圧V,VG3のローに影響を与えない。したがって図19のようなキャパシタCが不要となるため、回路面積を小さくできる。 According to this output circuit 100C, variations in the bias voltages V BIAS1 and V BIAS2 do not affect the low gate voltages V G and V G3 of the output transistor M H and third transistor M 3 , respectively. Therefore, since the capacitor C2 shown in FIG. 19 is not required, the circuit area can be reduced.

(実施例4.4)
図22は、実施例4.4に係る出力回路100Dを備える半導体装置300Dの回路図である。図19や図20の回路において、第3トランジスタMのゲート容量は、第2抵抗Rによって充電される。したがって第3トランジスタMのサイズ(W/L)が大きい場合には、図16の駆動回路200Aと同様の問題、すなわち、第3トランジスタMの駆動に関して、高速性と低消費電力化が両立できないという問題が生じうる。
この実施例では、第3トランジスタMおよびサブドライバ220が2段、直列に接続されている。後段の第3トランジスタM3_2は、入力端子INと出力トランジスタMのゲートの間に設けられる。前段の第3トランジスタM3_1は、入力端子INとひとつ後段の第3トランジスタM3_2のゲートの間に設けられる。
(Example 4.4)
FIG. 22 is a circuit diagram of a semiconductor device 300D including an output circuit 100D according to Example 4.4. In the circuits of FIGS. 19 and 20, the gate capacitance of the third transistor M3 is charged by the second resistor R2. Therefore, when the size (W/L) of the third transistor M3 is large , the same problem as in the drive circuit 200A of FIG. The problem can arise that you can't.
In this embodiment, the third transistor M3 and the sub-driver 220 are connected in series in two stages. A third transistor M3_2 in the latter stage is provided between the input terminal IN and the gate of the output transistor MH . The front-stage third transistor M3_1 is provided between the input terminal IN and the gate of the rear-stage third transistor M3_2 .

サブドライバ220_1は、制御信号SCTRLがハイのとき、第3トランジスタM3_1をオン、ローのとき第3トランジスタM3_1をオフする。サブドライバ220_1,220_2は同様に構成される。サブドライバ220_1の第4トランジスタM4_1のゲートは、第1トランジスタMのゲートと共通にバイアスされる。 The sub-driver 220_1 turns on the third transistor M3_1 when the control signal S_CTRL is high, and turns off the third transistor M3_1 when it is low. The sub-drivers 220_1 and 220_2 are similarly configured. The gate of the fourth transistor M4_1 of the sub-driver 220_1 is commonly biased with the gate of the first transistor M1.

(第5実施例)
図23は、第5実施例に係る出力回路100Eを備える半導体装置300Eの回路図である。第5実施例は、図22の出力回路100Dをさらに多段化したものである。出力回路100Eには、複数(N個)の第3トランジスタM3_1~M3_Nおよび複数段(N段)のサブドライバ220_1~220_Nが設けられ、それらがカスケードに接続される。複数の第3トランジスタM3やサブドライバ220の構成素子のサイズ(駆動能力)は、後段ほど大きい。
(Fifth embodiment)
FIG. 23 is a circuit diagram of a semiconductor device 300E including an output circuit 100E according to the fifth embodiment. The fifth embodiment further multistages the output circuit 100D of FIG. The output circuit 100E is provided with a plurality (N) of third transistors M3_1 to M3_N and a plurality of stages (N stages) of sub-drivers 220_1 to 220_N, which are connected in cascade. The sizes (driving capabilities) of the constituent elements of the plurality of third transistors M3 and the sub-driver 220 are larger in the later stages.

複数のサブドライバ220_1~220_Nは同様に構成される。i段目のサブドライバ220_i(1≦i≦N)は、対応する第3トランジスタM3_iを駆動する。最終段の第3トランジスタM3_Nは、入力端子INと出力トランジスタMのゲートの間に設けられる。それより前段(1≦j≦N-1)の第3トランジスタM3_jは、入力端子INとひとつ後段の第3トランジスタM3_(j+1)のゲートの間に設けられる。 A plurality of sub-drivers 220_1-220_N are similarly configured. The i-th sub-driver 220_i (1≤i≤N) drives the corresponding third transistor M3_i . The final-stage third transistor M3_N is provided between the input terminal IN and the gate of the output transistor MH . The third transistor M3_j in the previous stage (1≤j≤N-1) is provided between the input terminal IN and the gate of the third transistor M3_ (j+1) in the subsequent stage.

第1トランジスタMおよび第1トランジスタMと1段飛ばしで隣接する第4トランジスタM4_N,M4_(N-2),・・・のゲートは、共通の電圧源250によってバイアスされる。残りの第4トランジスタM4_(N-1),M4_(N-3)・・・のゲートは、共通の別の電圧源260によってバイアスされる。 The gates of the first transistor M 1 and the fourth transistors M 4 — N , M 4 — (N−2) , . The gates of the remaining fourth transistors M 4_(N-1) , M 4_(N-3) . . . are biased by a common further voltage source 260 .

(用途)
続いて出力回路100の用途を説明する。上述の半導体装置(出力回路)は、メカリレーの駆動回路に用いることができる。リレー装置およびそれを備える自動車については、図13,14を参照して説明した通りである。
(Application)
Next, the application of the output circuit 100 will be described. The semiconductor device (output circuit) described above can be used in a drive circuit for a mechanical relay. The relay device and the vehicle equipped with it are as described with reference to FIGS.

(変形例4.1)
実施の形態4では、MOSFETで構成された半導体装置を説明したがその限りでなく、任意のMOSFETを、バイポーラトランジスタなどに置換することができる。この場合、上の説明において、ゲートをベース、ドレインをコレクタ、ソースをエミッタと読み替えればよい。
(Modification 4.1)
In the fourth embodiment, a semiconductor device composed of MOSFETs has been described, but the present invention is not limited to this, and arbitrary MOSFETs can be replaced with bipolar transistors or the like. In this case, in the above description, the gate should be read as the base, the drain as the collector, and the source as the emitter.

(変形例4.2)
実施の形態4では、出力トランジスタMが半導体装置300に集積化される場合を説明したがその限りでなく、出力トランジスタMとしてディスクリート素子を用いてもよい。
(Modification 4.2)
In the fourth embodiment, the case where the output transistor MH is integrated in the semiconductor device 300 has been described, but the present invention is not limited to this, and a discrete element may be used as the output transistor MH .

(変形例4.3)
半導体装置300の用途は、リレーの駆動回路には限定されず、DC/DCコンバータなどのスイッチング電源、モータ駆動回路(インバータ)、AC/DCコンバータ、DC/ACコンバータ(インバータ)、2次電池の充放電システムやパワーコンディショナなどにも利用することができる。
(Modification 4.3)
Applications of the semiconductor device 300 are not limited to a relay drive circuit, but can also be used as a switching power supply such as a DC/DC converter, a motor drive circuit (inverter), an AC/DC converter, a DC/AC converter (inverter), and a secondary battery. It can also be used for charging/discharging systems, power conditioners, and the like.

実施の形態にもとづき、具体的な用語を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。 Although the present invention has been described using specific terms based on the embodiments, the embodiments merely show the principles and applications of the present invention, and the embodiments are defined in the scope of claims. Many modifications and changes in arrangement are permitted without departing from the spirit of the present invention.

100 出力回路
出力トランジスタ
200 駆動回路
201 内部ライン
202 ゲートライン
210 ターンオフ回路
204 ドライバ
220 サブドライバ
222 ターンオフ回路
224 ターンオン回路
230 ターンオン回路
240 バイアス回路
242 定電圧素子
244 電流源
250 第1電圧源
252 第1定電圧素子
254 第1電流源
260 第2電圧源
262 第2定電圧素子
264 第2電流源
270 電圧補正回路
272 電流源
280 クランプ回路
300 半導体装置
インピーダンス素子、第1抵抗
第2抵抗
第1トランジスタ
第2トランジスタ
第3トランジスタ
第4トランジスタ
第5トランジスタ
400 リレー装置
410 メカリレー
500 駆動回路
100 output circuit MH output transistor 200 drive circuit 201 internal line 202 gate line 210 turn-off circuit 204 driver 220 sub-driver 222 turn-off circuit 224 turn-on circuit 230 turn-on circuit 240 bias circuit 242 constant voltage element 244 current source 250 first voltage source 252 second 1 constant voltage element 254 first current source 260 second voltage source 262 second constant voltage element 264 second current source 270 voltage correction circuit 272 current source 280 clamp circuit 300 semiconductor device R 1 impedance element, first resistor R 2 second Resistor M1 First transistor M2 Second transistor M3 Third transistor M4 Fourth transistor M5 Fifth transistor 400 Relay device 410 Mechanical relay 500 Drive circuit

Claims (17)

入力電圧を受ける入力端子と出力端子の間に設けられるPチャンネル型またはPNP型の出力トランジスタを、制御信号に応じて駆動する駆動回路であって、
内部ラインと、
ゲートまたはベースである制御電極がバイアスされ、ソースまたはエミッタである第1電極が前記内部ラインと接続される第1トランジスタと、
前記内部ラインに作用し、前記内部ラインの電圧を時間的に緩やかに低下させる電圧補正回路と、
を備え、
前記出力トランジスタのゲートまたはベースである制御電極には、そのオン期間において前記内部ラインの電圧が印加されることを特徴とする駆動回路。
A drive circuit for driving a P-channel or PNP-type output transistor provided between an input terminal receiving an input voltage and an output terminal according to a control signal,
internal line and
a first transistor having a control electrode, gate or base, biased and a first electrode, source or emitter, connected to said internal line;
a voltage correction circuit that acts on the internal line to gradually reduce the voltage of the internal line over time;
with
A driving circuit, wherein the voltage of the internal line is applied to the control electrode, which is the gate or base of the output transistor, during its ON period.
前記電圧補正回路は、前記内部ラインから補助電流をシンクする電流源を含むことを特徴とする請求項1に記載の駆動回路。 2. The drive circuit of claim 1, wherein said voltage correction circuit includes a current source for sinking auxiliary current from said internal line. 前記入力端子と接続される上側電源端子、前記内部ラインと接続される下側電源端子、前記出力トランジスタのゲートまたはベースである制御電極と接続される出力端子を有し、前記制御信号に応じて前記出力トランジスタを駆動するドライバをさらに備えることを特徴とする請求項2に記載の駆動回路。 an upper power supply terminal connected to the input terminal, a lower power supply terminal connected to the internal line, and an output terminal connected to a control electrode, which is the gate or base of the output transistor, according to the control signal. 3. The drive circuit according to claim 2, further comprising a driver for driving said output transistor. 前記補助電流は、前記出力トランジスタのオン期間において、前記ドライバによって前記出力トランジスタの前記制御電極からシンクされる電流より小さいことを特徴とする請求項3に記載の駆動回路。 4. A drive circuit according to claim 3, wherein said auxiliary current is less than the current sunk by said driver from said control electrode of said output transistor during the ON period of said output transistor. 前記第1トランジスタのドレインまたはコレクタである第2電極と接地の間に設けられ、前記制御信号に応じてオン、オフする第2トランジスタをさらに備えることを特徴とする請求項に記載の駆動回路。 3. The driving circuit according to claim 2 , further comprising a second transistor provided between the second electrode, which is the drain or collector of the first transistor, and ground, and turned on and off according to the control signal. . 前記補助電流は、前記出力トランジスタのオン期間において、前記第2トランジスタを介して前記出力トランジスタの前記制御電極からシンクされる電流より小さいことを特徴とする請求項5に記載の駆動回路。 6. The drive circuit according to claim 5, wherein the auxiliary current is smaller than the current sunk from the control electrode of the output transistor through the second transistor during the ON period of the output transistor. 前記入力端子と前記出力トランジスタの前記制御電極の間に設けられ、前記出力トランジスタをオフすべき期間にオンとなる第3トランジスタをさらに備え、
前記補助電流は、前記出力トランジスタのオフ期間において前記第3トランジスタに流れる電流より小さいことを特徴とする請求項2に記載の駆動回路。
further comprising a third transistor provided between the input terminal and the control electrode of the output transistor and turned on during a period in which the output transistor should be turned off;
3. The drive circuit according to claim 2, wherein the auxiliary current is smaller than the current flowing through the third transistor during the OFF period of the output transistor.
前記内部ラインの電圧を、前記入力電圧との電位差が所定値を超えないようにクランプするクランプ回路をさらに備えることを特徴とする請求項1からのいずれかに記載の駆動回路。 8. The drive circuit according to claim 1 , further comprising a clamp circuit for clamping the voltage of said internal line so that the potential difference from said input voltage does not exceed a predetermined value. 前記クランプ回路は、前記入力端子と前記内部ラインの間に設けられたツェナーダイオードを含むことを特徴とする請求項に記載の駆動回路。 9. The drive circuit according to claim 8 , wherein said clamp circuit includes a Zener diode provided between said input terminal and said internal line. 前記制御信号は、前記入力電圧の通常状態においてパルス信号であり、前記入力電圧が低下する減電圧状態において、固定的にオンを指示するDC信号であることを特徴とする請求項1からのいずれかに記載の駆動回路。 10. The control signal according to claim 1 , wherein the control signal is a pulse signal in a normal state of the input voltage, and a DC signal that instructs to turn on fixedly in a reduced voltage state in which the input voltage drops. A drive circuit according to any one of the preceding claims. 前記制御信号はパルス信号であり、前記制御信号のオンレベルの時間は、前記入力電圧が低下する減電圧状態において長くなることを特徴とする請求項1からのいずれかに記載の駆動回路。 10. The drive circuit according to claim 1 , wherein said control signal is a pulse signal, and the ON level time of said control signal becomes longer in a reduced voltage state in which said input voltage drops. 前記補助電流は、前記制御信号に応じてオン、オフすることを特徴とする請求項2からのいずれかに記載の駆動回路。 8. The driving circuit according to claim 2 , wherein said auxiliary current is turned on and off according to said control signal. 前記補助電流は、前記制御信号のレベルにかかわらず固定的にオンであることを特徴とする請求項2からのいずれかに記載の駆動回路。 8. The driving circuit according to claim 2 , wherein said auxiliary current is fixedly on regardless of the level of said control signal. 前記第1トランジスタの前記制御電極に、前記入力電圧よりも所定電圧幅低いバイアス電圧を供給するバイアス回路をさらに備えることを特徴とする請求項1から13のいずれかに記載の駆動回路。 14. The drive circuit according to any one of claims 1 to 13 , further comprising a bias circuit that supplies a bias voltage lower than the input voltage by a predetermined voltage width to the control electrode of the first transistor. 前記バイアス回路は、
前記入力端子と前記第1トランジスタの前記制御電極の間に設けられた第1ツェナーダイオードと、
前記第1トランジスタの前記制御電極と接地の間に設けられた電流源と、
を含むことを特徴とする請求項14に記載の駆動回路。
The bias circuit is
a first Zener diode provided between the input terminal and the control electrode of the first transistor;
a current source provided between the control electrode of the first transistor and ground;
15. The drive circuit of claim 14 , comprising:
Pチャンネル型またはPNP型の出力トランジスタと、
前記出力トランジスタを駆動する請求項1から15のいずれかに記載の駆動回路と、
を備えることを特徴とする半導体装置。
a P-channel or PNP output transistor;
a driving circuit according to any one of claims 1 to 15 , which drives the output transistor;
A semiconductor device comprising:
メカリレーと、
前記メカリレーを駆動する請求項16に記載の半導体装置と、
を備えることを特徴とする自動車。
a mechanical relay,
17. The semiconductor device according to claim 16 , which drives the mechanical relay;
An automobile characterized by comprising:
JP2018187509A 2017-10-05 2018-10-02 Driver circuits for output transistors, semiconductor devices, automobiles Active JP7132063B2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/151,770 US10778213B2 (en) 2017-10-05 2018-10-04 Driving circuit for output transistor
JP2022134058A JP7309987B2 (en) 2017-10-05 2022-08-25 Driver circuits for output transistors, semiconductor devices, automobiles
JP2023110945A JP2023134570A (en) 2017-10-05 2023-07-05 Drive circuit for output transistor, semiconductor device, and automobile

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017194987 2017-10-05
JP2017194986 2017-10-05
JP2017194987 2017-10-05
JP2017194986 2017-10-05

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022134058A Division JP7309987B2 (en) 2017-10-05 2022-08-25 Driver circuits for output transistors, semiconductor devices, automobiles

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019071769A JP2019071769A (en) 2019-05-09
JP7132063B2 true JP7132063B2 (en) 2022-09-06

Family

ID=66441418

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018187509A Active JP7132063B2 (en) 2017-10-05 2018-10-02 Driver circuits for output transistors, semiconductor devices, automobiles

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7132063B2 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009147515A (en) 2007-12-12 2009-07-02 Oki Semiconductor Co Ltd Load drive circuit
JP2013198277A (en) 2012-03-19 2013-09-30 Toshiba Corp Dc-dc converter and its control circuit

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0913925B1 (en) * 1997-10-31 2004-10-06 STMicroelectronics S.r.l. High voltage output stage for driving an electric load

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009147515A (en) 2007-12-12 2009-07-02 Oki Semiconductor Co Ltd Load drive circuit
JP2013198277A (en) 2012-03-19 2013-09-30 Toshiba Corp Dc-dc converter and its control circuit

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019071769A (en) 2019-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7309987B2 (en) Driver circuits for output transistors, semiconductor devices, automobiles
US7068082B2 (en) Gate driving circuit and semiconductor device
US10715132B2 (en) Gate driver circuit of power transistor, and motor driver circuit
US8766711B2 (en) Switching circuit with controlled driver circuit
CN111492582B (en) Gate driving circuit
US9831856B2 (en) Electronic drive circuit and method
US10715027B2 (en) Driver circuit
US20220321116A1 (en) Gate drive circuit of switching circuit
US11011970B2 (en) Gate drive circuit
US20200382122A1 (en) Driving circuit for high-side transistor
CN111740600B (en) Voltage-based automatic correction of switching time
US9595967B2 (en) Level shift circuit and driver circuit
US9559668B2 (en) Drive circuit and semiconductor apparatus
US10666246B2 (en) Driving circuit and a desaturation circuit of a power circuit
EP3787164A1 (en) Gate drive circuit and gate drive method
JP2024014878A (en) semiconductor equipment
US11496125B2 (en) Switch circuit capable of overcurrent protection with small and simple circuit, and with simple operation, without affecting normal operation
US20230129526A1 (en) Switching circuit, dc/dc converter, and control circuit thereof
JP2018074676A (en) Gate drive circuit
JP7132063B2 (en) Driver circuits for output transistors, semiconductor devices, automobiles
US20150381161A1 (en) Glitch suppression in an amplifier
US20230387912A1 (en) Driving circuit for switching element and switching circuit
US11196421B2 (en) Logic circuit and circuit chip
US20230130933A1 (en) Switching circuit, dc/dc converter, and control circuit of dc/dc converter
US20230421153A1 (en) Semiconductor integrated circuit

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210825

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220617

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220628

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220721

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220802

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220825

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7132063

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150