JP7205636B2 - 過電流保護回路及びスイッチング回路 - Google Patents
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Description
駆動信号に基づいてオンオフ制御されるスイッチング素子に流れる過電流を保護するための過電流保護回路において、
前記スイッチング素子の制御端子に接続されたドレインと、接地されたソースとを有するNチャネルFETである第1のトランジスタと、
前記スイッチング素子の制御端子に接続されたエミッタと、前記第1のトランジスタのゲートに接続されかつ第1のキャパシタを介して接地されたコレクタと、所定のプルアップ電圧にプルアップされたベースとを有するPNP型バイポーラトランジスタである第2のトランジスタと、
前記第1のキャパシタと並列に接続された接地回路とを備える。
図1は、実施形態1に係る昇圧チョッパ回路1の構成例を示すブロック図である。図1において、昇圧チョッパ回路1は、スイッチング素子である半導体スイッチ14を有する電流駆動型スイッチング回路10と、インダクタL1と、ダイオードD1と、キャパシタC1とを備える。
実施形態1では、半導体スイッチ14のゲート・ソース間電圧Vgs14が立ち上がる時、図3Bに示したようにしきい値電圧Vocpが一時的に上昇する。このとき、しきい値電圧Vocpの変動により遅延が発生し、保護動作の開始を遅延させる原因となる。
(1)過電流保護回路11Aはさらに、トランジスタQ2のベースに接続されたキャパシタCaを備える。
(2)しきい値電圧VTHの電源はプルアップ抵抗R2を介して、キャパシタCaをしきい値電圧VTHまで充電する。
図6は、実施形態3に係る電流駆動型スイッチング回路10Bの構成例を示すブロック図である。
(1)電流駆動型スイッチング回路10Bは、抵抗R11に代えて、例えばNチャネルMOSFETであり接地回路として動作するトランジスタ17を備える。
(1)時刻t1の短絡発生時において、トランジスタQ1のゲート電圧が上昇し、保護動作が開始される。
(2)時刻t3において、制御部12が電圧検出回路15から異常検出信号Saに基づいて異常状態を検知した後、異常検出信号Saがローレベルに低下したとき異常状態が解消したと判断し(時刻t11)、その後所定の時間期間の後(時刻t4)、復帰信号Smをトランジスタ17のゲートに出力する。これにより、トランジスタ17がオンとなり、トランジスタQ1のゲート・ソース間電圧Vgsを放電することで、トランジスタQ1がオフとなり、半導体スイッチ14が保護状態より定常状態へ復帰する(時刻t6)。
図8は、実施形態4に係る電流駆動型スイッチング回路10Cの構成例を示すブロック図である。図8において、電流駆動型スイッチング回路10Cは図6の電流駆動型スイッチング回路10Bと比較して、以下の点が異なる。
(1)NチャネルMOSFETであるトランジスタ17に代えて、例えばNPN型バイポーラトランジスタであるトランジスタ17aを備える。
(2)制御部12とトランジスタ17aのゲートとの間に、トランジスタ駆動部16を備える。
以上、本発明の実施形態を詳細に説明したが、前述までの説明はあらゆる点において本発明の例示に過ぎない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。例えば、以下のような変更が可能である。なお、以下では、上記実施形態と同様の構成要素に関しては同様の符号を用い、上記実施形態と同様の点については、適宜説明を省略した。以下の変形例は適宜組み合わせ可能である。
1A ハーフブリッジインバータ回路
1B フルブリッジインバータ回路
10,10a,10A~10C 電流駆動型スイッチング回路
11,11a,11A~11C 過電流保護回路
12 制御部
13 駆動部
14 半導体スイッチ
15 電圧検出回路
16 トランジスタ駆動部
17,17a トランジスタ
18,19 時定数回路
C1~C11 キャパシタ
D1,D2 ダイオード
L1,L2 リアクトル
Q1,Q2 トランジスタ
R1~R11 抵抗
Claims (12)
- 駆動信号に基づいてオンオフ制御されるスイッチング素子に流れる過電流を保護するための過電流保護回路において、
前記スイッチング素子の制御端子に接続されたドレインと、接地されたソースとを有するNチャネルFETである第1のトランジスタと、
前記スイッチング素子の制御端子に接続されたエミッタと、前記第1のトランジスタのゲートに接続されかつ第1のキャパシタを介して接地されたコレクタと、所定のプルアップ電圧にプルアップされたベースとを有するPNP型バイポーラトランジスタである第2のトランジスタと、
前記第1のキャパシタと並列に接続された接地回路とを備え、
前記接地回路は、前記第1のキャパシタの電荷を放電することを可能にする回路である、
過電流保護回路。 - 前記接地回路は、第1の抵抗であり、
前記第1のキャパシタと前記第1の抵抗とにより時定数回路を構成した
請求項1に記載の過電流保護回路。 - 前記接地回路は、前記第1のキャパシタと並列に接続されたドレイン及びソースと、前記過電流保護回路の保護動作から定常動作に復帰させるための復帰信号が印加されるゲートとを有するFETである第3のトランジスタである
請求項1に記載の過電流保護回路。 - 前記接地回路は、前記第1のキャパシタと並列に接続されたコレクタ及びエミッタと、前記過電流保護回路の保護動作から定常動作に復帰させるための復帰信号が印加されるベースとを有するバイポーラトランジスタである第4のトランジスタである
請求項1に記載の過電流保護回路。 - 前記第2のトランジスタのベースと前記プルアップ電圧との間に接続された第2の抵抗と、
前記第2の抵抗に並列に接続された第1のダイオードとを備える
請求項1又は2に記載の過電流保護回路。 - 前記第2のトランジスタのベース及び接地に接続された第2のキャパシタをさらに備える、
請求項1又は2に記載の過電流保護回路。 - 前記第2のトランジスタのベースと前記プルアップ電圧との間に接続された第3の抵抗と、前記第3の抵抗と前記第2のトランジスタのベースとの接続点と接地との間に接続された第3のキャパシタとを含む回路をさらに備える
請求項1又は2に記載の過電流保護回路。 - 前記第3の抵抗に並列に接続された第3のダイオードとを備える
請求項7に記載の過電流保護回路。 - 前記駆動信号を発生する制御部と、
前記第1のトランジスタのゲートの電圧に基づいて、前記スイッチング素子をオフするための異常検出信号を発生して前記制御部に出力する電圧検出回路とをさらに備える、
請求項1~8のうちのいずれか1つに記載の過電流保護回路。 - 前記制御部は、前記異常検出信号が消滅したときから所定時間後に、前記復帰信号を発生して、前記第3のトランジスタのゲートに印加する
請求項3に従属する請求項9に記載の過電流保護回路。 - 前記制御部は、前記異常検出信号が消滅したときから所定時間後に、前記復帰信号を発生して、前記第4のトランジスタのベースに印加する
請求項4に従属する請求項9に記載の過電流保護回路。 - 請求項1~11のうちのいずれか1つに記載の過電流保護回路と、
前記スイッチング素子とを備える、
スイッチング回路。
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