JPH1022803A - Drive circuit and current direction switching circuit for n-channel mosfet - Google Patents

Drive circuit and current direction switching circuit for n-channel mosfet

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JPH1022803A
JPH1022803A JP8173759A JP17375996A JPH1022803A JP H1022803 A JPH1022803 A JP H1022803A JP 8173759 A JP8173759 A JP 8173759A JP 17375996 A JP17375996 A JP 17375996A JP H1022803 A JPH1022803 A JP H1022803A
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伊藤  誠
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To satisfactorily turn an FET on and off, even with a presence of difference of a ground potential in regard to a drive circuit which turns an n-channel MOSFET on and off, according to the state of an input terminal that is grounded and opened by a switching element of a control circuit. SOLUTION: A drive circuit of an FET (Tn) is composed of the NPN transistors TR T1 and T2 and the resistors R1 to R4 and turns the Tn on and off, according to voltage Vo of an input terminal which is grounded and opened by a switching terminal To of a control circuit. The drive circuit of such a constitution can increase the threshold of voltage Vo to turn on the TR T1, as long as the resistance value of the resistor R3 is increased and therefore can surely turn on the TR T1, even if the ground potential GND1 of the control circuit is higher than the ground potential GND2 of the drive circuit. On the other hand, the resistance value of the register R4 must be reduced if the resistance value of the R3 is increase. However, it is not required to especially reduce the resistance value of the R4, since the R4 needs only a sufficient base current to turn on the T2. Thus, it is possible to reduce the current (ic) that flows to the control circuit, when the element To is turned on by increasing the resistance value of the R4.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、nチャネルMOS
FETを外部からの指令に従いオン・オフさせる駆動回
路,及びこの駆動回路を用いて電気負荷に流れる電流方
向を切り換える電流方向切換回路に関する。
The present invention relates to an n-channel MOS
The present invention relates to a drive circuit for turning an FET on and off in accordance with an external command, and a current direction switching circuit for switching a current direction flowing to an electric load using the drive circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、nチャネルMOSFETの駆
動回路として、図6(a)に示すように、PNPトラン
ジスタT11とNPNトランジスタT12とを用いたもの
と、図6(b)に示すように、2つのNPNトランジス
タT21,T22を用いたものとの2種の駆動回路が知られ
ている(総合電子出版社発行,高橋久著「パワーデバイ
スの使い方と実用制御回路設計法」,94頁〜95頁参
照)。
2. Description of the Related Art Conventionally, a driving circuit for an n-channel MOSFET uses a PNP transistor T11 and an NPN transistor T12 as shown in FIG. 6A, and a driving circuit as shown in FIG. Two types of drive circuits are known, one using two NPN transistors T21 and T22 (published by Sogo Denshi Publishing Co., Ltd., Hisashi Takahashi, "How to Use Power Devices and Designing Practical Control Circuits", pp. 94-95). Page).

【0003】図6(a)に示した駆動回路において、P
NPトランジスタT11は、エミッタが、直流電源の正極
側の電源供給ライン(以下、電源ラインという)に接続
され、コレクタが、抵抗器R11を介して、直流電源の負
極側の電源供給ライン(以下、グランドラインという)
に接続されており、コレクタと抵抗器R11との接続点
が、ソースがグランドラインに接続されたnチャネルM
OSFET:Tn(以下、FET:Tnと記載する)の
ゲートに接続される。また、PNPトランジスタT11の
ベース・エミッタ間には抵抗器R12が接続され、PNP
トランジスタT11のベースは、抵抗器R13を介して、エ
ミッタがグランドラインに接続されたNPNトランジス
タT12のコレクタに接続されている。
In the driving circuit shown in FIG.
The NP transistor T11 has an emitter connected to a power supply line on the positive side of the DC power supply (hereinafter, referred to as a power supply line), and a collector connected via a resistor R11 to a power supply line on the negative side of the DC power supply (hereinafter, referred to as a power supply line). Grand Line)
And a connection point between the collector and the resistor R11 is connected to an n-channel M having a source connected to the ground line.
OSFET: Connected to the gate of Tn (hereinafter referred to as FET: Tn). A resistor R12 is connected between the base and the emitter of the PNP transistor T11.
The base of the transistor T11 is connected via a resistor R13 to the collector of an NPN transistor T12 whose emitter is connected to the ground line.

【0004】従って、図6(a)の駆動回路において
は、NPNトランジスタT12がオフ状態であれば、PN
PトランジスタT11のベース電流が流れず、PNPトラ
ンジスタT11がオフ状態となる。この状態では、抵抗器
R11に電流が流れないため、FET:Tnのゲート・ソ
ース間は0Vとなり、FET:Tnもオフ状態となる。
逆に、NPNトランジスタT12がオン状態であれば、P
NPトランジスタT11にベース電流が流れて、PNPト
ランジスタT11がオンする。すると、抵抗器R11に電流
が流れて、FET:Tnのゲート・ソース間が略電源電
圧VBとなって、FET:Tnがオンする。この結果、
図6(a)の駆動回路によれば、NPNトランジスタT
12をオン・オフすることにより、FET:Tnをオン・
オフすることができる。
Accordingly, in the driving circuit shown in FIG. 6A, if the NPN transistor T12 is off, the PN
The base current of the P transistor T11 does not flow, and the PNP transistor T11 is turned off. In this state, since no current flows through the resistor R11, the voltage between the gate and the source of the FET: Tn is 0 V, and the FET: Tn is also turned off.
Conversely, if the NPN transistor T12 is on, P
A base current flows through the NP transistor T11, turning on the PNP transistor T11. Then, a current flows through the resistor R11, the voltage between the gate and the source of the FET: Tn becomes substantially the power supply voltage VB, and the FET: Tn is turned on. As a result,
According to the drive circuit of FIG. 6A, the NPN transistor T
By turning on and off 12, FET: Tn is turned on and off.
Can be turned off.

【0005】また、図6(b)に示した駆動回路におい
て、NPNトランジスタT21は、コレクタが、FET:
Tnのゲートに接続されると共に、抵抗器R21を介して
電源ラインに接続され、エミッタが、FET:Tnのソ
ースと共にグランドラインに接続されている。この駆動
回路には、電源ライン−グランドライン間に直列に接続
された3つの抵抗器R22,R23,R24が備えられ、グラ
ンドライン側の抵抗器R22と抵抗器R23との接続点が、
NPNトランジスタT21のベースに接続されている。そ
して、もう一つのNPNトランジスタT22は、エミッタ
がグランドラインに接続され、コレクタが電源ライン側
の抵抗器R24と抵抗器R23との接続点に接続されてい
る。
In the driving circuit shown in FIG. 6B, an NPN transistor T21 has a collector connected to an FET:
Connected to the gate of Tn, connected to the power supply line via a resistor R21, and the emitter is connected to the ground line together with the source of the FET: Tn. This drive circuit includes three resistors R22, R23, and R24 connected in series between a power supply line and a ground line. A connection point between the resistor R22 and the resistor R23 on the ground line side is:
It is connected to the base of NPN transistor T21. The other NPN transistor T22 has an emitter connected to the ground line and a collector connected to a connection point between the resistor R24 and the resistor R23 on the power supply line side.

【0006】従って、図6(b)の駆動回路において
は、NPNトランジスタT22のオフ時には、NPNトラ
ンジスタT21のベースに抵抗器R24,R23を通って電流
が供給されることから、NPNトランジスタT21がオン
状態となる。この結果、FET:Tnのゲート・ソース
間は、NPNトランジスタT21のコレクタ・エミッタ間
飽和電圧(約0.4V)となるため、FET:Tnはオ
フ状態となる。逆に、NPNトランジスタT22がオン状
態であれば、NPNトランジスタT21のベース・エミッ
タ間電圧が、NPNトランジスタT22のコレクタ・エミ
ッタ間飽和電圧(約0.4)を抵抗器R22,R23にて分
圧したものとなり、NPNトランジスタT21がオンする
のに要するPN接合の順方向電圧(約0.6V)よりも
低いため、NPNトランジスタT21がオフする。この結
果、FET:Tnのゲート・ソース間には、電源電圧V
Bが印加され、FET:Tnがオンする。従って、図6
(b)の駆動回路においても、NPNトランジスタT22
をオン・オフすることにより、FET:Tnをオン・オ
フすることができる。
Accordingly, in the driving circuit shown in FIG. 6B, when the NPN transistor T22 is turned off, a current is supplied to the base of the NPN transistor T21 through the resistors R24 and R23, so that the NPN transistor T21 is turned on. State. As a result, the collector-emitter saturation voltage (approximately 0.4 V) of the NPN transistor T21 is applied between the gate and source of the FET: Tn, so that the FET: Tn is turned off. Conversely, when the NPN transistor T22 is in the ON state, the base-emitter voltage of the NPN transistor T21 divides the collector-emitter saturation voltage (about 0.4) of the NPN transistor T22 by the resistors R22 and R23. This is lower than the forward voltage (about 0.6 V) of the PN junction required for the NPN transistor T21 to turn on, so the NPN transistor T21 turns off. As a result, the power supply voltage V is applied between the gate and the source of the FET: Tn.
B is applied, and the FET: Tn is turned on. Therefore, FIG.
Also in the drive circuit of FIG.
Is turned on and off, the FET: Tn can be turned on and off.

【0007】一方、MOS型のFETは、バイポーラト
ランジスタ等と比べて、数アンペア程度の負荷に対して
はオン電圧が小さく、また電圧駆動という簡便さから、
各種電気負荷への通電経路をオン・オフするスイッチン
グ素子として利用されることが多く、例えば、直流モー
タ等の電気負荷に流れる電流方向を高速に切り換えるた
めに、電気負荷の両端にハイサイドスイッチとローサイ
ドスイッチとを備えたHブリッジ回路等の電流方向切換
回路では、スイッチング素子として、MOSFETを使
用するのが一般的である。そして、このようにMOSF
ETを電流方向切換用のスイッチング素子として使用し
た場合には、最も簡便な駆動回路構成として、図6
(a)又は(b)に示した駆動回路が利用される。
On the other hand, a MOS type FET has a small on-voltage with respect to a load of about several amperes as compared with a bipolar transistor or the like, and has a simple voltage drive.
It is often used as a switching element for turning on and off an energization path to various electric loads.For example, a high-side switch is provided at both ends of the electric load to switch the direction of current flowing through the electric load such as a DC motor at high speed. In a current direction switching circuit such as an H-bridge circuit having a low-side switch, a MOSFET is generally used as a switching element. And like this, MOSF
When ET is used as a switching element for switching the current direction, the simplest drive circuit configuration is shown in FIG.
The drive circuit shown in (a) or (b) is used.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このように電
流方向切換用のスイッチング素子をMOSFETにて構
成し、これを図6に示した従来の駆動回路を用いて駆動
するようにした場合には、ハイサイドスイッチをオンし
た際にローサイドスイッチがオンして貫通電流が流れる
ようになるとか、或はスイッチング素子をnチャネルM
OSFETにて構成した場合に、FETを良好にオン・
オフ制御することができなくなる、といった問題があっ
た。
However, in the case where the switching element for switching the current direction is formed of a MOSFET and is driven by using the conventional driving circuit shown in FIG. When the high-side switch is turned on, the low-side switch is turned on and a through current flows, or the switching element is connected to the n-channel M
When configured with OSFET, FET is turned on well.
There is a problem that the off control cannot be performed.

【0009】以下、この問題について詳しく説明する。
図7は、直流電源の正極側の電源ライン(電位:VB
2)と直流モータ2の給電用2端子とを夫々接続するハ
イサイドスイッチTAH,TBHとして、pチャネルのMO
SFETを備え、直流電源の負極側のグランドライン
(電位:GND2)と直流モータ2の給電用2端子とを
夫々接続するローサイドスイッチTAL,TBLとして、n
チャネルのMOSFETを備え、ハイサイドスイッチT
AHとローサイドスイッチTBL,及びハイサイドスイッチ
TBHとローサイドスイッチTAL,を夫々一組として、各
組のFETを交互にオンすることにより、直流モータ2
に流れる電流方向を切り換えて、直流モータ2を正転・
反転させる、Hブリッジ型の電流方向切換回路(Hブリ
ッジ回路)50を表わす。
Hereinafter, this problem will be described in detail.
FIG. 7 shows a power supply line (potential: VB
2) and high-side switches TAH and TBH for connecting the two terminals for power supply of the DC motor 2 respectively,
N low-side switches TAL and TBL for connecting an SFET and connecting a ground line (potential: GND2) on the negative side of the DC power supply and two power supply terminals of the DC motor 2 respectively;
High side switch T with MOSFET of channel
AH and the low-side switch TBL, and the high-side switch TBH and the low-side switch TAL are each set as a set, and the FETs of each set are alternately turned on.
Switch the direction of the current flowing through
An H-bridge type current direction switching circuit (H-bridge circuit) 50 for inversion is shown.

【0010】そして、このHブリッジ回路50では、各
スイッチTAH,TAL,TBH,TBLの駆動回路50AH,5
0AL,50BH,50BLを、図6(a)に示した駆動回路
からNPNトランジスタT12を除いた、PNPトランジ
スタT11及び抵抗器R11〜R13からなる駆動回路にて構
成し、図6(a)の駆動回路中のNPNトランジスタT
12を、駆動回路とは別体の制御回路60側に設け、制御
回路60側にて、各スイッチTAH,TAL,TBH,TBLに
対応したNPNトランジスタT12AH,T12AL,T12BH,
T12BLをオン・オフすることにより、各スイッチTAH,
TAL,TBH,TBLを直流モータ2の回転方向に応じてオ
ン・オフするよう構成されている。
In the H-bridge circuit 50, drive circuits 50AH, 5A for the switches TAH, TAL, TBH, TBL are provided.
The 0AL, 50BH, and 50BL are configured by a drive circuit including a PNP transistor T11 and resistors R11 to R13 except for the NPN transistor T12 from the drive circuit illustrated in FIG. NPN transistor T in the circuit
12 is provided on the control circuit 60 side separate from the drive circuit, and on the control circuit 60 side, NPN transistors T12AH, T12AL, T12BH, N12 transistors corresponding to the respective switches TAH, TAL, TBH, TBL.
By turning on / off T12BL, each switch TAH,
TAL, TBH, and TBL are configured to be turned on and off according to the rotation direction of the DC motor 2.

【0011】なお、図7において、ハイサイドスイッチ
TAH,TBHを構成するpチャネルMOSFETは、電源
ライン側にソースが接続され、ローサイドスイッチTA
L,TBLを構成するnチャネルMOSFETのドレイン
(換言すれば直流モータ2の端子)にドレインが接続さ
れる。そして、これら各pチャネルMOSFETは、上
記説明したnチャネルMOSFETの場合とは逆に、N
PNトランジスタT12AH,T12BHのオン時にオフ状態と
なり、NPNトランジスタT12AH,T12BHのオフ時にオ
ン状態となる。
In FIG. 7, the p-channel MOSFETs constituting the high-side switches TAH, TBH have their sources connected to the power supply line side, and have the low-side switches TAH.
The drain is connected to the drain of the n-channel MOSFET constituting the L and TBL (in other words, the terminal of the DC motor 2). Each of these p-channel MOSFETs has an N
The transistor is turned off when the PN transistors T12AH and T12BH are turned on, and is turned on when the NPN transistors T12AH and T12BH are turned off.

【0012】ところが、このようにHブリッジ回路50
の駆動回路として、図6(a)に示した駆動回路を利用
した場合、ハイサイドスイッチTAH,TBHがオンした際
に、ローサイドスイッチTAL,TBHがオンし、各スイッ
チを構成するFETに貫通電流が流れることがある。
However, the H-bridge circuit 50
When the driving circuit shown in FIG. 6A is used as the driving circuit of FIG. 6A, when the high-side switches TAH and TBH are turned on, the low-side switches TAL and TBH are turned on, and the through current flows through the FETs constituting each switch. May flow.

【0013】つまり、MOSFETには、構造上、ゲー
ト・ドレイン間及びゲート・ソース間に寄生容量があ
る。このため、例えば、図8に示すように、ハイサイド
スイッチTAHとローサイドスイッチTALとが共にオフし
ている状態から、ハイサイドスイッチTAHがオンしたと
すると、ローサイドスイッチTALを構成するnチャネル
MOSFETのドレイン・ソース間には、電源電圧が印
加されるが、図6(a)に示した駆動回路では、ローサ
イドスイッチTALを構成するnチャネルMOSFETの
ゲート・ソース間を接続する抵抗器R11が備えられるこ
とから、ハイサイドスイッチTAHのオン時には、ローサ
イドスイッチTALを構成するnチャネルMOSFETの
ゲート・ソース間電圧が、電源電圧VBを、ゲート・ド
レイン間寄生容量Cgdと、ゲート・ソース間寄生容量
Cgs及びゲート・ソース間抵抗rgs(抵抗器R11の
抵抗値)の合成インピーダンスと、により分圧した電圧
Vgとなる。
That is, the MOSFET has a parasitic capacitance between the gate and the drain and between the gate and the source due to its structure. For this reason, for example, as shown in FIG. 8, when the high-side switch TAH is turned on from the state where both the high-side switch TAH and the low-side switch TAL are off, the n-channel MOSFET of the low-side switch TAL Although a power supply voltage is applied between the drain and the source, the drive circuit shown in FIG. 6A includes a resistor R11 connecting between the gate and the source of the n-channel MOSFET constituting the low-side switch TAL. Therefore, when the high-side switch TAH is on, the voltage between the gate and the source of the n-channel MOSFET constituting the low-side switch TAL changes the power supply voltage VB, the gate-drain parasitic capacitance Cgd, the gate-source parasitic capacitance Cgs, and Combined impedance of gate-source resistance rgs (resistance value of resistor R11) And, the divided voltage Vg by.

【0014】この電圧Vgは、抵抗器R11の抵抗値rg
sが大きいほど大きくなるが、抵抗器R11は、PNPト
ランジスタT11のオン時にPNPトランジスタT11に流
れる電流を制限するものであるので、通常、10kΩ程
度の大きい抵抗値のものが使用される。この結果、ハイ
サイドスイッチTAHがオンした直後には、ローサイドス
イッチTALを構成するnチャネルMOSFETのゲート
・ソース間電圧が、FETのしきい値電圧を越えて、ロ
ーサイドスイッチTALがオンしてしまい、ローサイドス
イッチTAL及びハイサイドスイッチTAHを構成する各F
ETに貫通電流が流れて、各FETが破壊してしまう、
といった問題が生じるのである。
The voltage Vg is equal to the resistance value rg of the resistor R11.
The larger the value of s, the larger the value. However, since the resistor R11 limits the current flowing through the PNP transistor T11 when the PNP transistor T11 is turned on, a resistor having a large resistance value of about 10 kΩ is usually used. As a result, immediately after the high-side switch TAH is turned on, the gate-source voltage of the n-channel MOSFET constituting the low-side switch TAL exceeds the threshold voltage of the FET, and the low-side switch TAL is turned on. Each F constituting low-side switch TAL and high-side switch TAH
Through current flows through the ET and each FET is destroyed.
Such a problem arises.

【0015】一方、こうした問題は、ローサイドスイッ
チTAL,TBLを構成するnチャネルMOSFETの駆動
回路として、図6(b)に示した2つのNPNトランジ
スタT21,T22からなる駆動回路を利用すれば解決でき
る。つまり、図6(b)に示した駆動回路では、FE
T:Tnをオフする際には、NPNトランジスタT21が
オン状態となり、FET:Tnのゲート・ソース間をN
PNトランジスタT21のコレクタ・エミッタ間飽和電圧
(約0.4)に保持することから、ハイサイドスイッチ
TAH,TBHがオンして、ローサイドスイッチTAL,TBL
を構成するnチャネルMOSFETのドレイン・ソース
間に電源電圧が印加されても、そのゲート・ソース間電
圧が上昇して、ローサイドスイッチTAL,TBLがオンし
てしまうことはないのである。
On the other hand, such a problem can be solved by using a drive circuit including two NPN transistors T21 and T22 shown in FIG. 6B as a drive circuit for the n-channel MOSFETs constituting the low-side switches TAL and TBL. . That is, in the drive circuit shown in FIG.
T: When turning off Tn, the NPN transistor T21 is turned on, and the N-channel current flows between the gate and source of the FET: Tn.
Since the collector-emitter saturation voltage of the PN transistor T21 is maintained at about 0.4, the high-side switches TAH and TBH are turned on, and the low-side switches TAL and TBL are turned on.
Even if a power supply voltage is applied between the drain and the source of the n-channel MOSFET constituting the above, the voltage between the gate and the source does not increase and the low-side switches TAL and TBL do not turn on.

【0016】しかし、図7のHブリッジ回路50のよう
に、制御回路60側にてローサイドスイッチTAL,TBL
をオン・オフできるようにするために、ローサイドスイ
ッチTAL,TBLの駆動回路50AL,50BLを、図6
(b)に示した駆動回路からNPNトランジスタT22を
除いた、NPNトランジスタT21及び抵抗器R21〜R24
からなる駆動回路にて構成し、制御回路60側に図6
(b)の駆動回路中のNPNトランジスタT22を設けた
場合、Hブリッジ回路50側でのグランド電位GND2
と制御回路60側でのグランド電位GND1とに電位差
が生じている場合に、ローサイドスイッチTAL,TBLを
オンすることができなくなるとか、或はローサイドスイ
ッチTAL,TBLのオン時に駆動回路50AL,50BLから
制御回路60に流れ込む電流が多くなってしまう、とい
った問題が生じる。
However, like the H-bridge circuit 50 in FIG. 7, the low-side switches TAL and TBL are controlled on the control circuit 60 side.
The drive circuits 50AL and 50BL for the low-side switches TAL and TBL are connected to the circuit shown in FIG.
The NPN transistor T21 and the resistors R21 to R24 are obtained by removing the NPN transistor T22 from the driving circuit shown in FIG.
6 is provided on the control circuit 60 side.
In the case where the NPN transistor T22 in the drive circuit of (b) is provided, the ground potential GND2 on the H-bridge circuit 50 side is used.
If there is a potential difference between the control circuit 60 and the ground potential GND1, the low-side switches TAL and TBL cannot be turned on, or when the low-side switches TAL and TBL are turned on, the low-side switches TAL and TBL are turned on. There is a problem that the current flowing into the control circuit 60 increases.

【0017】即ち、図6(b)の駆動回路内のNPNト
ランジスタT22を、駆動回路とは別体に構成された制御
回路側に組み込んだ場合、NPNトランジスタT22のエ
ミッタ側のグランド電位GND1が駆動回路側のグラン
ド電位GND2よりも高くなることがある。そして、N
PNトランジスタT22は、オン状態であるときに、抵抗
器R23と抵抗器R24との接続点をグランドライン(電
位:GND1)に接地して、NPNトランジスタT21の
ベース・エミッタ間電圧をPN接合の順方向電圧よりも
低くし、NPNトランジスタT21をオフさせるためのも
のであることから、NPNトランジスタT22のエミッタ
が接地されたグランド電位GND1が、FET:Tnの
ソース(換言すればNPNトランジスタT21のエミッ
タ)が接地されたグランド電位GND2よりも高くなる
と、NPNトランジスタT22のオン時に、駆動回路側の
入力端となる抵抗器R23と抵抗器R24との接続点の電圧
Vo(グランド電位GND2を基準とする電圧)を充分
下げることができず、NPNトランジスタT21をオフす
ることができなくなってしまうことがあり、この場合、
FET:Tnは、オフ状態に保持される。
That is, when the NPN transistor T22 in the drive circuit of FIG. 6B is incorporated in the control circuit side which is formed separately from the drive circuit, the ground potential GND1 on the emitter side of the NPN transistor T22 is driven. It may be higher than the ground potential GND2 on the circuit side. And N
When the PN transistor T22 is in the ON state, the connection point between the resistor R23 and the resistor R24 is grounded to a ground line (potential: GND1), and the base-emitter voltage of the NPN transistor T21 is changed in the order of the PN junction. Since the voltage is lower than the directional voltage to turn off the NPN transistor T21, the ground potential GND1 where the emitter of the NPN transistor T22 is grounded is equal to the source of the FET: Tn (in other words, the emitter of the NPN transistor T21). Is higher than the ground potential GND2, which is grounded, when the NPN transistor T22 is turned on, the voltage Vo (the voltage based on the ground potential GND2) at the connection point between the resistor R23 and the resistor R24, which is the input terminal on the drive circuit side. ) Cannot be sufficiently reduced, and the NPN transistor T21 cannot be turned off. In this case,
FET: Tn is kept off.

【0018】従って、図7のHブリッジ回路50におい
て、図6(b)の駆動回路を用いてローサイドスイッチ
TAL,TBLを駆動するように構成した場合には、制御回
路60のグランド電位GND1がHブリッジ回路50の
グランド電位GND2よりも高くなったときに、ローサ
イドスイッチTAL,TBLをオンすることができず、直流
モータ2を通電駆動できなくなることがある。
Therefore, when the low-side switches TAL and TBL are driven by using the drive circuit of FIG. 6B in the H-bridge circuit 50 of FIG. 7, the ground potential GND1 of the control circuit 60 becomes H level. When the potential becomes higher than the ground potential GND2 of the bridge circuit 50, the low-side switches TAL and TBL cannot be turned on, and the DC motor 2 cannot be energized.

【0019】なお、こうした問題は、例えば、自動車の
ように、バッテリ等の単一の直流電源に接続される電源
供給ラインに、Hブリッジ回路及び制御回路を含む各種
電気負荷が接続されるシステムにおいて、大きな問題と
なる。つまり、自動車においては、図9に示す如く、バ
ッテリから各種電気負荷に対して複数の給電経路を介し
て電源供給がなされるが、制御回路及びHブリッジ回路
が異なる経路を介して電源供給を受けるような場合、バ
ッテリから制御回路及びHブリッジ回路に至る給電経路
上では、その経路の抵抗成分(r)に応じて電圧降下△
Vが生じることから、各回路における電源ライン及びグ
ランドラインの電位が大きく異なることがあり、上記問
題が発生し易くなるのである。
Such a problem is caused, for example, in a system such as an automobile in which various electric loads including an H-bridge circuit and a control circuit are connected to a power supply line connected to a single DC power supply such as a battery. , A big problem. That is, in an automobile, as shown in FIG. 9, power is supplied from a battery to various electric loads via a plurality of power supply paths, but the control circuit and the H-bridge circuit receive power supply through different paths. In such a case, the voltage drop on the power supply path from the battery to the control circuit and the H-bridge circuit depends on the resistance component (r) of the path.
Since V is generated, the potentials of the power supply line and the ground line in each circuit may be significantly different, and the above problem is likely to occur.

【0020】但し、図7において、制御回路60のグラ
ンド電位GND1がHブリッジ回路50のグランド電位
GND2と異なる場合には、制御回路60の電源ライン
の電位VB1とHブリッジ回路50の電源ラインの電位
VB2も異なることになるが、Hブリッジ回路50の各
駆動回路は制御回路60側のNPNトランジスタに接続
される入力端が、制御回路60側のグランドラインに接
地されるか開放されるかによって各FETをオン・オフ
させることから、上記のように制御回路側にて駆動回路
の入力端を接地するか開放するかを切り換えるようにし
た場合には、電源電圧の違いによって誤動作することは
ない。
However, in FIG. 7, when the ground potential GND1 of the control circuit 60 is different from the ground potential GND2 of the H-bridge circuit 50, the potential VB1 of the power supply line of the control circuit 60 and the potential of the power supply line of the H-bridge circuit 50 Although VB2 is also different, each drive circuit of the H-bridge circuit 50 has its input terminal connected to the NPN transistor of the control circuit 60 side grounded or opened to the ground line of the control circuit 60 side. Since the FET is turned on and off, if the input terminal of the drive circuit is switched between ground and open on the control circuit side as described above, no malfunction occurs due to a difference in power supply voltage.

【0021】一方、図6(b)に示した駆動回路におい
て、NPNトランジスタT22側のグランド電位GND1
が高い場合に、NPNトランジスタT22をオンして、N
PNトランジスタT21をオフさせるには、NPNトラン
ジスタT21のベース・エミッタ間電圧をPN接合の順方
向電圧VF よりも低くできればよい。そして、このため
には、NPNトランジスタT21のオフ時に接続点電圧V
oを分圧する抵抗器R23,R22の抵抗比を、抵抗器R23
の比率が抵抗器R22よりも充分大きくなるように設定す
ればよい。
On the other hand, in the drive circuit shown in FIG. 6B, the ground potential GND1 on the NPN transistor T22 side is used.
Is high, the NPN transistor T22 is turned on and N
In order to turn off the PN transistor T21, the base-emitter voltage of the NPN transistor T21 should be lower than the forward voltage VF of the PN junction. For this purpose, when the NPN transistor T21 is turned off, the connection point voltage V
The resistance ratio of the resistors R23 and R22 that divide o
May be set so as to be sufficiently larger than the resistor R22.

【0022】つまり、NPNトランジスタT21をオンす
るのに要する接続点電圧VoTH(以下、しきい値電圧と
いう)は、抵抗器R23の抵抗値をr23,抵抗器R22の抵
抗値をr22,PN接合の順方向電圧をVF とすれば、次
式(1) のようになる。 VoTH>{(r23/r22)+1}・VF …(1) そして、このしきい値電圧VoTHを高くすればするほ
ど、グランド電位GND1,GND2の差電圧による駆
動回路の誤動作を防止でき、このためには、抵抗器R23
の抵抗値r23を大きくすればよい。
That is, the connection point voltage VoTH (hereinafter referred to as threshold voltage) required to turn on the NPN transistor T21 is represented by a resistor R23 having a resistance of r23, a resistor R22 having a resistance of r22, and a PN junction having a resistance of PN junction. Assuming that the forward voltage is VF, the following equation (1) is obtained. VoTH> {(r23 / r22) +1} .VF (1) As the threshold voltage VoTH is increased, the malfunction of the drive circuit due to the difference voltage between the ground potentials GND1 and GND2 can be prevented. Has a resistor R23
May be increased.

【0023】しかし、このように抵抗器R23の抵抗値r
23を大きくして、しきい値電圧VoTHを高くした場合、
NPNトランジスタT22のオフ時(抵抗器R24と抵抗器
R23との接続点の開放時)にNPNトランジスタT21を
オンできるようにするためには、抵抗器R24の抵抗値r
24を、次式(2) の条件にて設定して、NPNトランジス
タT22のオフ時に生じる抵抗器R24での電圧降下を小さ
くする必要がある。
However, as described above, the resistance value r of the resistor R23 is
When 23 is increased and the threshold voltage VoTH is increased,
To enable the NPN transistor T21 to be turned on when the NPN transistor T22 is turned off (when the connection point between the resistor R24 and the resistor R23 is opened), the resistance value r of the resistor R24
24 must be set under the condition of the following equation (2) to reduce the voltage drop across the resistor R24 that occurs when the NPN transistor T22 is turned off.

【0024】 r24<[{(VB/VF)−1}・r22−r23] …(2) つまり、NPNトランジスタT21のオン時には、そのベ
ース・エミッタ間電圧がPN接合の順方向電圧VF とな
り、電源電圧VB(=電源ラインの電位VB2−グラン
ド電位GND2)からこの順方向電圧VF を減じた電圧
(VB−VF )が印加される抵抗器R24,R23に流れる
電流{=(VB−VF )/(r23+r24)}は、少なく
とも電圧VF を抵抗器R22の抵抗値r22で除した電流
(VF /r22)よりも大きくする必要があり、この条件
を満足するには、抵抗器R24の抵抗値r24を上記(2) 式
に従い設定して、抵抗器R24の抵抗値r24を充分小さく
する必要がある。
R24 <[{(VB / VF) -1} .r22-r23] (2) That is, when the NPN transistor T21 is turned on, its base-emitter voltage becomes the forward voltage VF of the PN junction, and the power supply Current {= (VB-VF) / () flowing through resistors R24 and R23 to which a voltage (VB-VF) obtained by subtracting this forward voltage VF from voltage VB (= power supply line potential VB2-ground potential GND2) is applied. r23 + r24)} must be at least larger than the current (VF / r22) obtained by dividing the voltage VF by the resistance value r22 of the resistor R22. To satisfy this condition, the resistance value r24 of the resistor R24 must be set to the above value. It is necessary to make the resistance value r24 of the resistor R24 sufficiently small by setting according to the equation (2).

【0025】そして、このように抵抗器R24の抵抗値r
24を小さくすると、今度は、NPNトランジスタT22の
オン時に抵抗器R24を介してNPNトランジスタT22側
に流れる電流icが多くなり、抵抗器R24やNPNトラ
ンジスタT22に大電流を流すことのできる許容電流の大
きなものを使用しなければならないとか、FET:Tn
駆動のための消費電力が大きくなってしまう、といった
問題が発生する。
Then, as described above, the resistance value r of the resistor R24 is obtained.
If 24 is reduced, the current ic flowing to the NPN transistor T22 side via the resistor R24 when the NPN transistor T22 is turned on increases, and the allowable current that allows a large current to flow through the resistor R24 and the NPN transistor T22 is increased. You have to use a big one, FET: Tn
There is a problem that power consumption for driving is increased.

【0026】本発明は、こうした問題に鑑みなされたも
ので、外部の制御回路側に設けられたスイッチング素子
を介して入力端が接地・開放されることにより、その入
力端の状態に応じてnチャネルMOSFETをオン・オ
フする駆動回路において、制御回路側のグランド電位と
駆動回路側のグランド電位とに電位差が生じる場合であ
っても、制御回路側スイッチング素子に大電流を流すこ
となく、nチャネルMOSFETを確実にオン・オフす
ることができ、しかも電流方向切換用のスイッチング素
子としてnチャネルMOSFETを使用した電流方向切
換回路にあっては、ハイサイド及びローサイドのスイッ
チング素子が共にオンして貫通電流が流れるのを確実に
防止できるようにすること、を目的とする。
The present invention has been made in view of such a problem, and the input terminal is grounded / opened via a switching element provided on the external control circuit side. Even if a potential difference occurs between the ground potential on the control circuit side and the ground potential on the drive circuit side in the drive circuit for turning on / off the channel MOSFET, a large current does not flow through the switching element on the control circuit side and the n-channel In a current direction switching circuit using an n-channel MOSFET as a switching element for switching the current direction, both the high-side and low-side switching elements are turned on, and the through current is reduced. It is an object of the present invention to surely prevent the flow of the air.

【0027】[0027]

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めになされた請求項1に記載の発明は、図1に例示する
如く、電気負荷への通電経路の正極側にドレインが接続
され、該経路の負極側にソースが接続されたnチャネル
MOSFET(Tn)を、外部の制御回路に設けられた
スイッチング素子(To)にて接地又は開放される入力
端の状態に応じてオン・オフさせるnチャネルMOSF
ETの駆動回路であり、FET(Tn)のゲートにコレ
クタが接続され、エミッタが直流電源の負極側に接地さ
れたNPN型の第1トランジスタ(T1)と、この第1
トランジスタのコレクタと直流電源の正極側との間に設
けられた第1抵抗(R1)と、第1トランジスタのベー
ス・エミッタ間に設けられた第2抵抗(R2)と、第1
トランジスタのベースに接続された第3抵抗(R3)
と、コレクタが直流電源の正極側に接続され、エミッタ
が第3抵抗を介して第1トランジスタのベースに接続さ
れ、ベースが入力端として制御回路のスイッチング素子
に接続されるNPN型の第2トランジスタ(T2)と、
この第2トランジスタのベース・コレクタ間に接続され
た第4抵抗(R4)とを備える。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 has a structure in which a drain is connected to a positive electrode side of a current supply path to an electric load, as shown in FIG. An n-channel MOSFET (Tn) having a source connected to the negative side of the path is turned on / off according to the state of an input terminal which is grounded or opened by a switching element (To) provided in an external control circuit. Channel MOSF
An NPN type first transistor (T1) having a collector connected to the gate of the FET (Tn), and an emitter grounded to the negative electrode side of the DC power supply;
A first resistor (R1) provided between the collector of the transistor and the positive electrode of the DC power supply, a second resistor (R2) provided between the base and the emitter of the first transistor,
Third resistor (R3) connected to the base of the transistor
An NPN-type second transistor having a collector connected to the positive electrode side of the DC power supply, an emitter connected to the base of the first transistor via the third resistor, and a base connected as an input terminal to the switching element of the control circuit. (T2),
A fourth resistor (R4) connected between the base and the collector of the second transistor.

【0028】つまり、本発明の駆動回路は、図6(b)
に示した従来の駆動回路に対して、抵抗器R24と抵抗器
R23との接続点にNPN型の第2トランジスタを設け、
この第2トランジスタのベース・コレクタ間に抵抗器R
24を接続し、第2トランジスタのエミッタに抵抗器R23
を接続することにより達成される。
That is, the driving circuit according to the present invention has the configuration shown in FIG.
Is provided with a second transistor of an NPN type at a connection point between the resistor R24 and the resistor R23,
A resistor R is connected between the base and collector of the second transistor.
24, and a resistor R23 is connected to the emitter of the second transistor.
This is achieved by connecting

【0029】そしてこのように構成された本発明の駆動
回路は、図6(b)の駆動回路と同様、制御回路側のス
イッチング素子(To)がオフして入力端が開放された
場合には、第1トランジスタ(T1)がオンして、FE
T(Tn)をオフさせ、逆に制御回路側のスイッチング
素子(To)がオンして入力端が制御回路側にて接地さ
れた場合には、第1トランジスタ(T1)がオフして、
FET(Tn)をオンさせる。
The drive circuit of the present invention thus configured has the same structure as the drive circuit of FIG. 6B when the switching element (To) on the control circuit side is turned off and the input terminal is opened. , The first transistor (T1) turns on, and the FE
When T (Tn) is turned off and the switching element (To) on the control circuit side is turned on and the input terminal is grounded on the control circuit side, the first transistor (T1) is turned off,
The FET (Tn) is turned on.

【0030】また本発明では、第1トランジスタ(T
1)にベース電流を供給する経路に第2トランジスタ
(T2)が設けられることから、第1トランジスタ(T
1)をオフして、FET(Tn)をオンさせためには、
第2トランジスタ(T2)をオフすればよい。そして、
本発明の駆動回路の場合、第1トランジスタ(T1)を
オンするのに要する入力端のしきい値電圧VoTHは、第
2抵抗(R2)の抵抗値をr2,第3抵抗(R3)の抵
抗値をr3とすると、次式(3) のようになる。
In the present invention, the first transistor (T
Since the second transistor (T2) is provided in the path for supplying the base current to (1), the first transistor (T2)
To turn off 1) and turn on FET (Tn),
The second transistor (T2) may be turned off. And
In the case of the drive circuit of the present invention, the threshold voltage VoTH of the input terminal required to turn on the first transistor (T1) is obtained by setting the resistance of the second resistor (R2) to r2 and the resistance of the third resistor (R3). Assuming that the value is r3, the following equation (3) is obtained.

【0031】 VoTH>{(r3/r2)+2}・VF …(3) このため、この(3) 式と前述の(1) 式とを比較すれば明
らかなように、第2抵抗(R2)及び第3抵抗(R3)
に、図6(b)に示した駆動回路の抵抗器R22,R23と
同じ抵抗値のものを使用したとすれば、この従来の駆動
回路に比べて、しきい値電圧VoTHを大きくでき、制御
回路側のグランド電位GND1が駆動回路側のグランド
電位GND2よりも大きくなった場合に、第1トランジ
スタをオフできなくなる電圧値を高めることができる。
つまり、本発明の駆動回路によれば、図6(b)に示し
た駆動回路に比べて、制御回路と駆動回路のグランド電
位の違いによって生じる誤動作をより確実に防止でき
る。
VoTH> {(r3 / r2) +2} .multidot.VF (3) For this reason, as is clear from comparison between the expression (3) and the expression (1), the second resistance (R2) And the third resistor (R3)
If a resistor having the same resistance value as the resistors R22 and R23 of the drive circuit shown in FIG. 6B is used, the threshold voltage VoTH can be increased as compared with the conventional drive circuit, and When the ground potential GND1 on the circuit side becomes higher than the ground potential GND2 on the drive circuit side, a voltage value at which the first transistor cannot be turned off can be increased.
That is, according to the drive circuit of the present invention, a malfunction caused by a difference in ground potential between the control circuit and the drive circuit can be more reliably prevented as compared with the drive circuit shown in FIG.

【0032】一方、図6(b)に示した駆動回路では、
しきい値電圧VoTHを高めるために抵抗器R23(本発明
の第3抵抗(R3)に対応)の抵抗値を大きくすると、
抵抗器R24(本発明の第4抵抗(R4)に対応)の抵抗
値を小さくしなければならず、制御回路側のスイッチン
グ素子のオン時に駆動回路から制御回路に流れる電流が
大きくなるといった問題が生じるが、本発明では、第4
抵抗(R4)は、第2トランジスタ(T2)のベース電
流を供給できればよく、そのための第4抵抗(R4)の
抵抗値r4は、次式(4) の条件を満足すればよいことか
ら、図6(b)の駆動回路に比べて、第4抵抗(R4)
の抵抗値r4を大きくすることができる。
On the other hand, in the driving circuit shown in FIG.
When the resistance value of the resistor R23 (corresponding to the third resistor (R3) of the present invention) is increased in order to increase the threshold voltage VoTH,
The resistance of the resistor R24 (corresponding to the fourth resistor (R4) of the present invention) must be reduced, and the current flowing from the drive circuit to the control circuit when the switching element on the control circuit is turned on increases. However, in the present invention, the fourth
The resistor (R4) only needs to supply the base current of the second transistor (T2), and the resistance value r4 of the fourth resistor (R4) only needs to satisfy the condition of the following equation (4). 6 (b), the fourth resistor (R4)
Can be increased.

【0033】 r4<(1+hFE)・[{(VB/VF)−2}・r2−r3]…(4) 但し、hFE:第2トランジスタのhFE,VB:駆動回路
の電源電圧 この結果、本発明によれば、しきい値電圧VoTHを大き
く設定できるにもかかわらず、駆動回路から制御回路に
流れる電流icを充分小さくすることができ、第4抵抗
(R4)や制御回路側のスイッチング素子(To)に許
容電流の大きなものを使用する必要がない。
R4 <(1 + hFE). [{(VB / VF) -2} .r2-r3] (4) where hFE: hFE of the second transistor, VB: power supply voltage of the driving circuit. According to this, the current ic flowing from the drive circuit to the control circuit can be sufficiently reduced despite the fact that the threshold voltage VoTH can be set large, and the fourth resistor (R4) and the switching element (To ) Does not need to use a large allowable current.

【0034】次に、請求項2に記載の電流方向切換回路
は、直流電源の正負の電源供給ライン間に直列に接続さ
れたMOSFETからなる一対のスイッチング素子と、
この一対のスイッチング素子の各々に設けられ、前記電
源供給ラインから電源供給を受けて、各スイッチング素
子を導通・遮断させる駆動回路と、この駆動回路とは別
体で構成され、各駆動回路の入力端を各々接地又は開放
することにより、駆動回路を介して一対のスイッチング
素子の一方を選択的にオンさせ、各スイッチング素子の
接続点に接続された電気負荷に流れる電流方向を、その
接続点から電気負荷への第1方向とその逆の第2方向と
のいずれかに切り換える制御回路と、を備える。
Next, a current direction switching circuit according to a second aspect of the present invention includes a pair of switching elements composed of MOSFETs connected in series between positive and negative power supply lines of a DC power supply;
A drive circuit that is provided in each of the pair of switching elements, receives power from the power supply line, and conducts / cuts off each switching element; and a drive circuit that is configured separately from the drive circuit, By grounding or opening each end, one of the pair of switching elements is selectively turned on via the drive circuit, and the direction of current flowing to the electric load connected to the connection point of each switching element is changed from the connection point. A control circuit for switching between a first direction toward the electric load and a second direction opposite to the first direction.

【0035】そして、一対のスイッチング素子の内、各
スイッチング素子の接続点と電源供給ラインの負極側と
の間にローサイドスイッチとして配置されるスイッチン
グ素子が、ドレインが接続点に接続され、ソースが電源
供給ラインの負極側に接続されたnチャネルMOSFE
Tにて構成され、更に、このnチャネルMOSFETの
駆動回路が、NPN型の第1及び第2トランジスタと第
1〜第4抵抗とからなる請求項1に記載の駆動回路にて
構成される。
A switching element arranged as a low-side switch between a connection point of each switching element and the negative electrode of the power supply line has a drain connected to the connection point and a source connected to the power supply. N-channel MOSFE connected to the negative side of the supply line
T, and the drive circuit of the n-channel MOSFET is further constituted by the drive circuit according to claim 1, comprising first and second transistors of NPN type and first to fourth resistors.

【0036】従って、本発明によれば、ローサイドスイ
ッチの駆動回路を構成する第3抵抗及び第4抵抗の抵抗
値を共に大きく設定することにより、制御回路側のグラ
ンド電位が駆動回路側のグランド電位より高くなって
も、ローサイドスイッチを確実にオン・オフさせること
ができ、しかも、ローサイドスイッチのオン時に、駆動
回路から制御回路に流れ込む電流を小さくできる。
Therefore, according to the present invention, by setting the resistance values of the third resistor and the fourth resistor constituting the drive circuit of the low-side switch to be large, the ground potential of the control circuit is reduced to the ground potential of the drive circuit. Even if it becomes higher, the low-side switch can be reliably turned on and off, and the current flowing from the drive circuit to the control circuit when the low-side switch is on can be reduced.

【0037】また、ローサイドスイッチのオフ時には、
第1トランジスタがオンして、ローサイドスイッチのゲ
ート・ソース間が第1トランジスタのコレクタ・エミッ
タ間飽和電圧(約0.4V)に保持されるため、ハイサ
イドスイッチがオンした直後に、ローサイドスイッチの
ソース・ゲート間電圧が上昇して、ローサイドスイッチ
がオンしてしまうようなことはなく、ハイサイドスイッ
チ及びローサイドスイッチに貫通電流が流れるのを防止
できる。
When the low-side switch is off,
Since the first transistor is turned on and the gate-source of the low-side switch is held at the collector-emitter saturation voltage (about 0.4 V) of the first transistor, immediately after the high-side switch is turned on, the low-side switch is turned on. There is no possibility that the voltage between the source and the gate rises and the low-side switch is turned on, so that a through current can be prevented from flowing through the high-side switch and the low-side switch.

【0038】ここで、請求項2に記載の電流方向切換回
路のように、請求項1に記載の駆動回路を、nチャネル
MOSFETからなるローサイドスイッチの駆動回路と
して用いる場合、図7に示したHブリッジ回路のよう
に、ハイサイドスイッチをpチャネルMOSFETから
構成し、これを駆動する駆動回路には、図6(a)に示
した従来の駆動回路をそのまま使用することができる。
Here, when the driving circuit according to claim 1 is used as a driving circuit for a low-side switch composed of an n-channel MOSFET, like the current direction switching circuit according to claim 2, the H level shown in FIG. Like the bridge circuit, the high-side switch is composed of a p-channel MOSFET, and the conventional drive circuit shown in FIG. 6A can be used as it is as a drive circuit for driving the same.

【0039】しかし、図7に示したハイサイドスイッチ
用の駆動回路では、制御回路側のスイッチング素子をオ
フして、その駆動回路の入力端を開放した際に、ハイサ
イドスイッチがオン状態となることから、例えば、制御
回路に電源供給を行なう第2の電源供給ラインの断線等
によって駆動回路側の電源のみが投入された場合等に
は、初期状態として、ハイサイドスイッチが必ずオン状
態となってしまう。そして、このようにハイサイドスイ
ッチがオン状態となると、電気負荷が接続されるハイサ
イドスイッチとローサイドスイッチとの接続点に正の電
源電圧が印加されることになることから、この接続点と
グランドとの間の絶縁が不十分な場合、漏電が生じ、過
大な電流をハイサイドスイッチに流すことも考えられ
る。
However, in the drive circuit for the high-side switch shown in FIG. 7, when the switching element on the control circuit side is turned off and the input terminal of the drive circuit is opened, the high-side switch is turned on. Therefore, for example, when only the power supply on the drive circuit side is turned on due to disconnection of the second power supply line for supplying power to the control circuit or the like, the high-side switch is always turned on as an initial state. Would. When the high-side switch is turned on, a positive power supply voltage is applied to the connection point between the high-side switch and the low-side switch to which the electric load is connected. If the insulation between them is insufficient, a leakage may occur and an excessive current may flow to the high-side switch.

【0040】従って、請求項2に記載の電流方向切換回
路を構成する際には、制御回路側のスイッチング素子が
オフ状態(つまり駆動回路の入力端が開放状態)にある
ときに、ハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチが
共にオフ状態になるようにすることが望ましく、ハイサ
イドスイッチにpチャネルMOSFETを用いる場合に
は、その駆動回路を、請求項3に記載のように構成する
ことが好ましい。
Therefore, when the current direction switching circuit according to the second aspect is configured, when the switching element on the control circuit side is in the off state (ie, the input terminal of the drive circuit is in the open state), the high side switch is turned on. It is preferable that both the low-side switch and the low-side switch are turned off. When a p-channel MOSFET is used for the high-side switch, it is preferable that the drive circuit is configured as described in claim 3.

【0041】つまり、請求項3に記載の電流方向切換回
路は、請求項2に記載の電流方向切換回路において、ハ
イサイドスイッチとなるスイッチング素子をpチャネル
MOSFETにて構成したものであるため、ローサイド
スイッチを構成するnチャネルMOSFETについて
は、その駆動回路の入力端が開放状態となる初期状態で
は、必ずオフ状態となる。
That is, in the current direction switching circuit according to the third aspect, the switching element serving as the high-side switch is configured by a p-channel MOSFET in the current direction switching circuit according to the second aspect. The n-channel MOSFET constituting the switch is always turned off in the initial state where the input terminal of the drive circuit is open.

【0042】一方、ハイサイドスイッチの駆動回路は、
ハイサイドスイッチを構成するpチャネルMOSFET
のゲートにコレクタが接続され、エミッタが電源供給ラ
インの正極側に接続されたPNP型の第3トランジスタ
と、第3トランジスタのコレクタと電源供給ラインの負
極側との間に設けられ、第3トランジスタのオフ時にF
ETのゲート電位を低下させてFETをオンさせる第5
抵抗と、第3トランジスタのベース・エミッタ間に設け
られた第6抵抗と、第3トランジスタのベースに接続さ
れた第7抵抗と、コレクタが第7抵抗を介して第3トラ
ンジスタのベースに接続され、エミッタが電源供給ライ
ンの負極側に接続され、ベースが入力端として制御回路
に接続されるNPN型の第4トランジスタと、第4トラ
ンジスタのベースと電源供給ラインの正極側との間に接
続された第8抵抗と、から構成される。
On the other hand, the driving circuit of the high-side switch
P-channel MOSFET for high-side switch
A PNP type third transistor having a collector connected to the gate of the power supply line and an emitter connected to the positive side of the power supply line, and a third transistor provided between the collector of the third transistor and the negative side of the power supply line; F when off
5th that lowers the gate potential of ET and turns on the FET
A resistor, a sixth resistor provided between the base and the emitter of the third transistor, a seventh resistor connected to the base of the third transistor, and a collector connected to the base of the third transistor via the seventh resistor. An emitter is connected to the negative side of the power supply line, a base is connected as an input terminal to the control circuit, and a fourth transistor of NPN type is connected between the base of the fourth transistor and the positive side of the power supply line. And an eighth resistor.

【0043】つまり、ハイサイドスイッチの駆動回路
は、図6(a)に示した駆動回路において、NPNトラ
ンジスタT12(第4トランジスタに対応)のベースと電
源供給ラインの正極側との間に第8抵抗を接続して、N
PNトランジスタT12のベースを制御回路に接続するこ
とにより達成される。
That is, the driving circuit for the high-side switch is the same as the driving circuit shown in FIG. 6A, except that the eighth circuit is connected between the base of the NPN transistor T12 (corresponding to the fourth transistor) and the positive electrode side of the power supply line. Connect a resistor and N
This is achieved by connecting the base of the PN transistor T12 to the control circuit.

【0044】そしてこのように構成されたハイサイドス
イッチの駆動回路においては、入力端が制御回路側にて
接地されているとき、第4トランジスタ,第3トランジ
スタが共にオフして、ハイサイドスイッチがオン状態と
なり、逆に、入力端が開放されているとき、第4トラン
ジスタ,第3トランジスタが共にオンして、ハイサイド
スイッチがオフ状態となる。
In the drive circuit for the high-side switch thus configured, when the input terminal is grounded on the control circuit side, both the fourth and third transistors are turned off, and the high-side switch is turned off. When the input terminal is open, the fourth transistor and the third transistor are both turned on, and the high-side switch is turned off.

【0045】従って、請求項3に記載の電流方向切換回
路によれば、ハイサイドスイッチ及びローサイドスイッ
チの各駆動回路の入力端が開放状態であるときに、ハイ
サイドスイッチ及びローサイドスイッチが共にオフ状態
になり、各駆動回路と制御回路とが接続されていない場
合や、接続されていても制御回路が動作していない場合
等に、ハイサイドスイッチとローサイドスイッチとの接
続点に電源電圧が印加されて、その接続点とグランドと
の間の絶縁が不十分な場合、漏電が生じ、過大な電流を
ハイサイドスイッチに流すことを確実に防止でき、安全
性を高めることができる。
Therefore, according to the current direction switching circuit of the third aspect, when the input terminals of the driving circuits of the high side switch and the low side switch are open, both the high side switch and the low side switch are in the off state. The power supply voltage is applied to the connection point between the high-side switch and the low-side switch when each drive circuit and the control circuit are not connected, or when the control circuit is not operating even if they are connected. If the insulation between the connection point and the ground is insufficient, electric leakage occurs, and it is possible to reliably prevent an excessive current from flowing to the high-side switch, thereby improving safety.

【0046】また、請求項2に記載の電流方向切換回路
において、ハイサイドスイッチは、nチャネルMOSF
ETから構成することもできる。そして、ハイサイドス
イッチをnチャネルMOSFETにて構成した場合に
は、その駆動回路を、請求項4に記載のように構成すれ
ばよい。
Further, in the current direction switching circuit according to claim 2, the high side switch is an n-channel MOSF.
It can also be composed of ET. When the high-side switch is formed by an n-channel MOSFET, the drive circuit may be configured as described in claim 4.

【0047】即ち、ハイサイドスイッチをnチャネルM
OSFETにて構成する場合、その駆動回路は、基本的
には、NPN型の第1及び第2トランジスタと第1〜第
4抵抗とからなる請求項1に記載の駆動回路と同様に構
成できる。しかし、この場合、ハイサイドスイッチを構
成するnチャネルMOSFETをオンするためには、そ
のゲート電位を電源供給ラインの正極側よりも更に高い
電位にする必要がある。そこで、請求項4に記載の電流
方向切換回路においては、ハイサイドスイッチの駆動回
路として、請求項1に記載の駆動回路に、直流電源より
も高い電源電圧を生成する昇圧回路を設け、この昇圧回
路の電源電圧出力ラインとハイサイドスイッチのゲート
とを第1抵抗を介して接続するようにしている。
That is, the high-side switch is connected to the n-channel M
In the case of using an OSFET, the drive circuit can be basically configured in the same manner as the drive circuit according to claim 1 which includes first and second NPN transistors and first to fourth resistors. However, in this case, in order to turn on the n-channel MOSFET constituting the high-side switch, it is necessary to set the gate potential of the n-channel MOSFET even higher than the positive side of the power supply line. Therefore, in the current direction switching circuit according to a fourth aspect, a booster circuit that generates a power supply voltage higher than the DC power supply is provided in the drive circuit according to the first aspect as a drive circuit for the high-side switch. The power supply voltage output line of the circuit and the gate of the high side switch are connected via the first resistor.

【0048】そして、請求項4に記載の電流方向切換回
路のように、ハイサイドスイッチ及びローサイドスイッ
チを共にnチャネルMOSFETにて構成し、その駆動
回路を請求項1に記載の駆動回路とすれば、各駆動回路
の入力端が開放状態であるときに、ハイサイドスイッチ
及びローサイドスイッチを共にオフ状態にすることがで
き、請求項3に記載の電流方向切換回路と同様、安全性
を高めることができる。また、nチャネルMOSFET
は、同一サイズでは、pチャネルMOSFETに比べて
オン抵抗を低くすることができるので、ハイサイドスイ
ッチにpチャネルMOSFETを用いた場合に比べて、
電気負荷通電時に生じる電力ロスをより低減することが
できる。
Then, like the current direction switching circuit according to the fourth aspect, both the high side switch and the low side switch are formed by n-channel MOSFETs, and the driving circuit is the driving circuit according to the first aspect. The high-side switch and the low-side switch can both be turned off when the input terminal of each drive circuit is in an open state, thereby enhancing safety as in the current direction switching circuit according to claim 3. it can. Also, n-channel MOSFET
In the same size, the on-resistance can be reduced as compared with the p-channel MOSFET, so that compared with the case where the p-channel MOSFET is used for the high side switch,
It is possible to further reduce the power loss that occurs when the electric load is energized.

【0049】なお、請求項2〜請求項4に記載の電流方
向切換回路は、例えば、容量性の電気負荷に対して電荷
を充放電する際の充放電電流の切換回路等にも使用でき
るし、請求項5に記載のように、一対のスイッチング素
子を電気負荷の両端に夫々設けたHブリッジ回路に適用
することもできる。
The current direction switching circuit according to the second to fourth aspects can be used, for example, as a charge / discharge current switching circuit for charging / discharging a charge to a capacitive electric load. As described in claim 5, a pair of switching elements can be applied to an H-bridge circuit provided at both ends of an electric load.

【0050】[0050]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例を図面と
共に説明する。図2は、自動車において直流モータ2に
流れる電流方向を切り換えることにより直流モータ2を
正転・逆転させる電流方向切換回路の構成を表わす電気
回路図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 is an electric circuit diagram showing a configuration of a current direction switching circuit that switches the direction of current flowing in DC motor 2 in a motor vehicle to rotate DC motor 2 forward / reverse.

【0051】図2に示す如く、本実施例の電流方向切換
回路は、Hブリッジ回路10と、その制御回路20とか
ら構成されており、Hブリッジ回路10は、図7に示し
たHブリッジ回路50と同様、直流モータ2の給電用2
端子と図示しない直流電源(バッテリ)の正極側から引
き出された電源ライン(電位:VB2)とを夫々接続す
るハイサイドスイッチTAH,TBHとして、ソースが電源
ラインに接続されドレインが直流モータ2の端子に接続
されたpチャネルのMOSFETを備え、バッテリの負
極側に接続されたグランドライン(電位:GND2)と
直流モータ2の給電用2端子とを夫々接続するローサイ
ドスイッチTAL,TBLとして、ドレインが直流モータ2
の端子に接続され、ソースがグランドラインに接地され
たnチャネルのMOSFETを備える。また、ハイサイ
ドスイッチTAH,TBH及びローサイドスイッチTAL,T
BLには、夫々、駆動回路10AH,10BH,10AL,10
BLが設けられており、制御回路20は、これら各駆動回
路10AH〜10BLの入力端を接地又は開放することによ
り、各駆動回路10AH〜10BLを介して、ハイサイドス
イッチTAH,TBH及びローサイドスイッチTAL,TBLを
夫々オン・オフさせる。
As shown in FIG. 2, the current direction switching circuit of this embodiment comprises an H-bridge circuit 10 and a control circuit 20 for the H-bridge circuit 10. The H-bridge circuit 10 shown in FIG. 50, the power supply 2 for the DC motor 2
The high-side switches TAH and TBH connect the terminal and a power line (potential: VB2) drawn from the positive electrode side of a DC power supply (battery) (not shown). The source is connected to the power supply line and the drain is the terminal of the DC motor 2. And a low-side switch TAL, TBL for connecting a ground line (potential: GND2) connected to the negative electrode side of the battery and two power supply terminals of the DC motor 2, respectively. Motor 2
And an n-channel MOSFET whose source is grounded to the ground line. Also, the high-side switches TAH, TBH and the low-side switches TAL, T
The drive circuits 10AH, 10BH, 10AL, 10
BL is provided, and the control circuit 20 grounds or opens the input terminal of each of the drive circuits 10AH to 10BL, thereby connecting the high-side switches TAH and TBH and the low-side switch TAL via the drive circuits 10AH to 10BL. , TBL are turned on and off, respectively.

【0052】即ち、制御回路20は、各駆動回路10AH
〜10BLに対応して、コレクタが各駆動回路10AH〜1
0BLの入力端に接続され、エミッタが制御回路20側の
グランドラインに接地されたNPNトランジスタToA
H,ToAL,ToBH,ToBLを備え、これらNPNトラ
ンジスタToAH〜ToBLを介して、各駆動回路10AH〜
10BLの入力端を接地又は開放することにより、ハイサ
イドスイッチTAHとローサイドスイッチTBLとからなる
組と、ハイサイドスイッチTBHとローサイドスイッチT
ALとからなる組とのいずれか一方をオン状態として直流
モータ2に電流を流し、またオン状態となる組を切り換
えることにより、直流モータ2に流れる電流方向を切り
換えて、直流モータ2を正転・反転させる。
That is, the control circuit 20 controls each drive circuit 10AH
The collectors correspond to each drive circuit 10AH-1
0BL, the NPN transistor ToA having an emitter grounded to the ground line on the control circuit 20 side.
H, ToAL, ToBH, and ToBL, and each of the driving circuits 10AH to 10AH through these NPN transistors ToAH to ToBL.
By grounding or opening the input terminal of 10BL, a set consisting of a high side switch TAH and a low side switch TBL, a high side switch TBH and a low side switch T
One of the pair consisting of AL is turned on, and a current is supplied to the DC motor 2. By switching the set which is turned on, the direction of the current flowing through the DC motor 2 is switched to rotate the DC motor 2 forward.・ Turn it over.

【0053】なお、制御回路20は、図9に示したよう
に、Hブリッジ回路10とは異なる電源ライン(電位:
VB1)及びグランドライン(電位:GND1)を介し
てバッテリから電源供給を受ける。次に、ハイサイドス
イッチTAH,TBHの駆動回路10AH,10BHは、図7に
示した駆動回路50AH,50BHと同様に構成されてい
る。即ち、各駆動回路10AH,10BHは、ハイサイドス
イッチTAH,TBHを構成するpチャネルMOSFETの
ゲートにコレクタが接続され、エミッタが電源ラインに
接続されたPNPトランジスタT3と、PNPトランジ
スタT3のコレクタとグランドラインとの間に接続され
た抵抗器R5と、PNPトランジスタT3のベース・エ
ミッタ間に接続された抵抗器R6と、PNPトランジス
タT3のベースに接続された抵抗器R7とを備え、この
抵抗器R7の開放端側が、駆動回路10AH,10BHの入
力端として、制御回路20内のNPNトランジスタTo
AH,ToBHのコレクタに接続される。
As shown in FIG. 9, the control circuit 20 has a power supply line (potential:
VB1) and a power supply from a battery via a ground line (potential: GND1). Next, the drive circuits 10AH and 10BH of the high-side switches TAH and TBH are configured in the same manner as the drive circuits 50AH and 50BH shown in FIG. That is, in each of the drive circuits 10AH and 10BH, a collector is connected to the gate of the p-channel MOSFET constituting the high-side switches TAH and TBH, and a PNP transistor T3 whose emitter is connected to the power supply line; a collector of the PNP transistor T3; A resistor R5 connected between the base and the emitter of the PNP transistor T3; and a resistor R7 connected to the base of the PNP transistor T3. The open end of the NPN transistor To in the control circuit 20 is used as an input end of the drive circuits 10AH and 10BH.
Connected to AH and ToBH collectors.

【0054】従って、ハイサイドスイッチ用の駆動回路
10AH,10BHにおいては、制御回路20側のNPNト
ランジスタToAH,ToBHがオフ状態であれば、PNP
トランジスタT3がオフ状態となる。この結果、ハイサ
イドスイッチTAH,TBHを構成するpチャネルMOSF
ETのゲートの電位は、グランド電位GND1となっ
て、ハイサイドスイッチTAH,TBHはオン状態となる。
一方、制御回路20側のNPNトランジスタToAH,T
oBHがオン状態であれば、PNPトランジスタT3にベ
ース電流が流れて、PNPトランジスタT3がオンす
る。すると、抵抗器R5に電流が流れることから、ハイ
サイドスイッチTAH,TBHを構成するpチャネルMOS
FETのゲートの電位は、電源ラインと略同じ高電位
(VB2)となって、ハイサイドスイッチTAH,TBHは
オフ状態となる。
Therefore, in the driving circuits 10AH and 10BH for the high side switch, if the NPN transistors ToAH and ToBH on the control circuit 20 are in the off state, the PNP
The transistor T3 is turned off. As a result, the p-channel MOSFs constituting the high-side switches TAH and TBH
The potential of the gate of ET becomes the ground potential GND1, and the high-side switches TAH and TBH are turned on.
On the other hand, the NPN transistors ToAH, T
If oBH is on, a base current flows through PNP transistor T3, turning on PNP transistor T3. Then, since a current flows through the resistor R5, the p-channel MOS constituting the high-side switches TAH, TBH
The potential of the gate of the FET becomes the same high potential (VB2) as the power supply line, and the high-side switches TAH and TBH are turned off.

【0055】つまり、本実施例では、制御回路20側に
てNPNトランジスタToAH,ToBHをオフし、駆動回
路10AH,10BHの入力端を開放すれば、ハイサイドス
イッチTAH,TBHをオンすることができ、逆に、制御回
路20側にてNPNトランジスタToAH,ToBHをオン
し、駆動回路10AH,10BHの入力端を接地すれば、ハ
イサイドスイッチTAH,TBHをオフすることができる。
That is, in this embodiment, if the control circuit 20 turns off the NPN transistors ToAH and ToBH and opens the input terminals of the drive circuits 10AH and 10BH, the high-side switches TAH and TBH can be turned on. Conversely, if the control circuit 20 turns on the NPN transistors ToAH and ToBH and grounds the input terminals of the drive circuits 10AH and 10BH, the high-side switches TAH and TBH can be turned off.

【0056】一方、ローサイドスイッチTAL,TBLの駆
動回路10AL,10BLには、図1に示した本発明(請求
項1)の駆動回路が使用される。つまり、駆動回路10
AL,10BLは、図1に示した駆動回路と同様、第1トラ
ンジスタ及び第2トランジスタとしてのNPNトランジ
スタT1及びT2と、第1抵抗〜第4抵抗としての抵抗
器R1〜R4とから構成されている。
On the other hand, the drive circuits 10AL and 10BL of the low-side switches TAL and TBL use the drive circuit of the present invention (claim 1) shown in FIG. That is, the driving circuit 10
AL and 10BL are composed of NPN transistors T1 and T2 as first and second transistors and resistors R1 to R4 as first to fourth resistors, similarly to the drive circuit shown in FIG. I have.

【0057】従って、ローサイドスイッチ用の駆動回路
10AL,10BLにおいては、制御回路20側のNPNト
ランジスタToAL,ToBLがオフ状態であれば、NPN
トランジスタT2にベース電流が流れて、NPNトラン
ジスタT2がオンし、NPNトランジスタT2がオンす
ると、NPNトランジスタT2及び抵抗器R3を介して
NPNトランジスタT1にベース電流が供給されること
から、NPNトランジスタT1もオンし、ローサイドス
イッチTAL,TBLを構成するnチャネルMOSFETの
ゲート電位が略グランド電位(GND2)となって、ロ
ーサイドスイッチTAL,TBLがオフ状態となる。逆に、
制御回路20側のNPNトランジスタToAL,ToBLが
オン状態であれば、NPNトランジスタT2がオフし、
NPNトランジスタT1もオフ状態となるため、ローサ
イドスイッチTAL,TBLを構成するnチャネルMOSF
ETのゲート電位が電源ラインと同電位(VB2)とな
り、ローサイドスイッチTAL,TBLがオン状態となる。
Therefore, in the driving circuits 10AL and 10BL for the low-side switch, if the NPN transistors ToAL and ToBL on the control circuit 20 are in the off state, the NPN
When a base current flows through the transistor T2, the NPN transistor T2 is turned on, and when the NPN transistor T2 is turned on, the base current is supplied to the NPN transistor T1 via the NPN transistor T2 and the resistor R3. It turns on, the gate potential of the n-channel MOSFET forming the low-side switches TAL, TBL becomes substantially the ground potential (GND2), and the low-side switches TAL, TBL are turned off. vice versa,
If the NPN transistors ToAL and ToBL on the control circuit 20 side are on, the NPN transistor T2 turns off,
Since the NPN transistor T1 is also turned off, the n-channel MOSF constituting the low side switches TAL and TBL
The gate potential of ET becomes the same potential (VB2) as the power supply line, and the low-side switches TAL and TBL are turned on.

【0058】つまり、本実施例では、制御回路20側に
てNPNトランジスタToAL,ToBLをオフし、駆動回
路10AL,10BLの入力端を開放すれば、ローサイドス
イッチTAL,TBLをオフすることができ、逆に、制御回
路20側にてNPNトランジスタToAL,ToBLをオン
し、駆動回路10AL,10BLの入力端を接地すれば、ハ
イサイドスイッチTAL,TBLをオンすることができる。
That is, in this embodiment, if the NPN transistors ToAL and ToBL are turned off on the control circuit 20 side and the input terminals of the drive circuits 10AL and 10BL are opened, the low-side switches TAL and TBL can be turned off. Conversely, if the control circuit 20 turns on the NPN transistors ToAL and ToBL and grounds the input terminals of the drive circuits 10AL and 10BL, the high-side switches TAL and TBL can be turned on.

【0059】このように構成された本実施例のHブリッ
ジ回路10において、ローサイドスイッチTAL,TBLを
オフする際には、駆動回路10AL,10BL内のNPNト
ランジスタT1がオン状態となって、ローサイドスイッ
チTAL,TBLを構成するnチャネルMOSFETのゲー
ト・ソース間が、NPNトランジスタT1のコレクタ・
エミッタ間飽和電圧に保持されることから、ローサイド
スイッチTAL,TBLのオフ時に、ハイサイドスイッチT
AH,TBHがオン状態となっても、ローサイドスイッチT
AL,TBLがオンするようなことはなく、ハイサイドスイ
ッチTAH,TBHのオン時に貫通電流が流れるのを確実に
防止できる。
When the low-side switches TAL and TBL are turned off in the H-bridge circuit 10 of the present embodiment thus configured, the NPN transistor T1 in the drive circuits 10AL and 10BL is turned on, and the low-side switches TAL and TBL are turned on. The collector and source of the NPN transistor T1 are connected between the gate and source of the n-channel MOSFET constituting TAL and TBL.
When the low-side switches TAL and TBL are turned off, the high-side switch T
Even if AH and TBH are turned on, the low-side switch T
AL and TBL do not turn on, and it is possible to reliably prevent a through current from flowing when the high-side switches TAH and TBH are turned on.

【0060】また、ハイサイドスイッチTAH,TBHをオ
フする際には、駆動回路10AH,10BH内のPNPトラ
ンジスタT3がオン状態となって、ハイサイドスイッチ
TAH,TBHを構成するpチャネルMOSFETのゲート
・ソース間が、PNPトランジスタT3のコレクタ・エ
ミッタ間飽和電圧に保持されることから、ハイサイドス
イッチTAH,TBHのオフ時に、ローサイドスイッチTA
L,TBLがオン状態となっても、ハイサイドスイッチTA
H,TBHがオンするようなことはなく、ローサイドスイ
ッチTAL,TBLのオン時に貫通電流が流れるのも確実に
防止できる。
When the high-side switches TAH and TBH are turned off, the PNP transistor T3 in the drive circuits 10AH and 10BH is turned on, and the gates and p-channel MOSFETs of the high-side switches TAH and TBH are turned on. Since the voltage between the sources is maintained at the collector-emitter saturation voltage of the PNP transistor T3, the low-side switch TAH is turned off when the high-side switches TAH and TBH are turned off.
Even if L and TBL are turned on, the high-side switch TA
H and TBH are not turned on, and a through current can be reliably prevented from flowing when the low-side switches TAL and TBL are turned on.

【0061】一方、本実施例のように、Hブリッジ回路
10の駆動回路10AH〜10BLと制御回路20とが別体
に構成され、各回路が、異なる電源供給ライン(電源ラ
イン及びグランドライン)を介して電源供給を受ける場
合には、駆動回路10AH〜10BL側のグランド電位GN
D2と、制御回路20側のグランド電位GND1とに電
位差が生じることがある。そして、既述したように、ロ
ーサイドスイッチTAL,TBLの駆動回路10AL,10BL
として、図6(b)に示した従来の駆動回路を利用する
と、グランド電位GND1がグランド電位GND2より
も大きくなったときに、ローサイドスイッチTAL,TBL
をオンすることができなくなるとか、これを防止するた
めには、駆動回路から制御回路に流れ込む電流を多くし
なければならない、といった問題が生じる。
On the other hand, as in the present embodiment, the drive circuits 10AH to 10BL of the H-bridge circuit 10 and the control circuit 20 are formed separately, and each circuit has a different power supply line (power supply line and ground line). When power is supplied via the power supply, the ground potential GN of the drive circuits 10AH to 10BL is used.
A potential difference may occur between D2 and the ground potential GND1 on the control circuit 20 side. Then, as described above, the driving circuits 10AL, 10BL for the low-side switches TAL, TBL
When the conventional driving circuit shown in FIG. 6B is used, when the ground potential GND1 becomes higher than the ground potential GND2, the low-side switches TAL, TBL
Cannot be turned on, or in order to prevent this, the current flowing from the drive circuit to the control circuit must be increased.

【0062】しかし、本実施例のローサイドスイッチ用
の駆動回路10AL,10BLには、第1トランジスタとし
てNPNトランジスタT1に加えて、第2トランジスタ
としてのNPNトランジスタT2が備えられ、このNP
NトランジスタT2によって、抵抗器R4に流れる電流
をhFE倍した電流を抵抗器R3側に流し込むことができ
るため、抵抗器R3及び抵抗器R4の抵抗値を共に大き
くすることができ、制御回路20内のNPNトランジス
タToAL及びToBLのオン時に駆動回路10AL,10BL
から制御回路20に流れ込む電流量を抑えつつ、グラン
ド電位GND1,GND2の電位差による誤動作を防止
することができるようになる。
However, the drive circuits 10AL and 10BL for the low-side switch of this embodiment are provided with an NPN transistor T2 as a second transistor in addition to the NPN transistor T1 as a first transistor.
By the N-transistor T2, a current obtained by multiplying the current flowing through the resistor R4 by hFE can be supplied to the resistor R3, so that the resistance values of both the resistor R3 and the resistor R4 can be increased. Drive circuits 10AL, 10BL when the NPN transistors ToAL and ToBL of
Erroneous operation due to the potential difference between the ground potentials GND1 and GND2 can be prevented while suppressing the amount of current flowing into the control circuit 20 from the circuit.

【0063】即ち、NPNトランジスタT1をオンする
のに必要なNPNトランジスタT2のベース電圧(つま
り駆動回路10AL,10BLの入力端のしきい値電圧Vo
TH)は、抵抗器R2の抵抗値をr2,抵抗器R3の抵抗
値をr3とすると、前述の(3) のようになる。従って、
抵抗器R3の抵抗値r3を大きくすればするほど、しき
い値電圧VoTHを高くして、グランド電位GND1,G
ND2の電位差による誤動作を防止できる。また、制御
回路20側のNPNトランジスタToAL,ToBLのオン
時に、制御回路20側に流れ込む電流は、抵抗器R4に
て制限されるが、この抵抗器R4は、NPNトランジス
タToAL,ToBLのオフ時に、NPNトランジスタT
2,T1をオン状態にできればよく、このためには、抵
抗器R4の抵抗値r4を、前述の(4) 式を満足するよう
に設定すればよい。
That is, the base voltage of the NPN transistor T2 required to turn on the NPN transistor T1 (that is, the threshold voltage Vo at the input terminals of the drive circuits 10AL and 10BL)
TH) is as described above in (3), where r2 is the resistance value of the resistor R2 and r3 is the resistance value of the resistor R3. Therefore,
As the resistance value r3 of the resistor R3 increases, the threshold voltage VoTH increases, and the ground potentials GND1 and G
Malfunction due to the potential difference of ND2 can be prevented. When the NPN transistors ToAL and ToBL on the control circuit 20 are turned on, the current flowing into the control circuit 20 is limited by the resistor R4. When the NPN transistors ToAL and ToBL are turned off, the resistor R4 is turned off. NPN transistor T
2. It is sufficient if T1 can be turned on, and for this purpose, the resistance value r4 of the resistor R4 may be set so as to satisfy the above-mentioned equation (4).

【0064】この結果、本実施例の駆動回路10oAL,
10oBLによれば、しきい値電圧VoTHが前述の(1) 式
にて決定され、制御回路20側に流れ込む電流を制限す
る抵抗器R24の抵抗値r24が前述の(2) 式にて制限され
る、図6(b)に示した駆動回路に比べ、抵抗器R3,
R4の抵抗値を大きくして、制御回路20に流れ込む電
流量を抑えつつ、ローサイドスイッチTAL,TBLをオン
するための入力端電圧を高くすることができ、グランド
電位GND1が高くなった場合の誤動作を良好に防止す
ることができるようになる。
As a result, the driving circuit 10oAL,
According to 10oBL, the threshold voltage VoTH is determined by the above equation (1), and the resistance r24 of the resistor R24 for limiting the current flowing into the control circuit 20 is limited by the above equation (2). As compared with the driving circuit shown in FIG.
By increasing the resistance value of R4, the input terminal voltage for turning on the low-side switches TAL and TBL can be increased while suppressing the amount of current flowing into the control circuit 20, and a malfunction occurs when the ground potential GND1 increases. Can be satisfactorily prevented.

【0065】なお、図3(a)は、本実施例の駆動回路
10ALにおいて、しきい値電圧VoTHを決定する抵抗器
R2,R3を固定し、その入力端に定電圧発生装置を接
続して、入力端電圧を0Vから電源電圧VB2まで変化
させた場合に、駆動回路10ALから定電圧発生回路側に
流れる電流方向を正方向として、その電流icを計算し
た計算結果を表わす。また、図3(b)は、図6(b)
に示した従来の駆動回路において、しきい値電圧VoTH
を決定する抵抗器R22,R23を抵抗器R2,R3と同じ
抵抗値に固定し、図3(a)と同様に電流icを計算し
た計算結果を表わす。そして、この計算結果からも、本
実施例の駆動回路10ALにおいてしきい値電圧VoTHを
決定する抵抗器R2,R3と、図6(b)に示した従来
の駆動回路においてしきい値電圧VoTHを決定する抵抗
器R22,R23と、を同じ抵抗値に設定した場合には、本
実施例の駆動回路10ALの方がしきい値電圧VoTHを高
くすることができ、しかも、駆動回路から制御回路側に
流れる電流icを低減できることがわかる。
FIG. 3A shows the driving circuit 10AL of this embodiment in which the resistors R2 and R3 for determining the threshold voltage VoTH are fixed, and a constant voltage generator is connected to the input terminals thereof. In the case where the input terminal voltage is changed from 0 V to the power supply voltage VB2, the direction of the current flowing from the drive circuit 10AL to the constant voltage generation circuit side is set to the positive direction, and the calculation result of the current ic is shown. FIG. 3 (b) is the same as FIG. 6 (b)
In the conventional driving circuit shown in FIG.
Are fixed to the same resistance values as the resistors R2 and R3, and the calculation result of the current ic is shown in the same manner as in FIG. Also, from the calculation results, the resistors R2 and R3 for determining the threshold voltage VoTH in the drive circuit 10AL of the present embodiment and the threshold voltage VoTH in the conventional drive circuit shown in FIG. When the resistors R22 and R23 to be determined are set to the same resistance value, the drive circuit 10AL of the present embodiment can make the threshold voltage VoTH higher, and moreover, the drive circuit 10AL It can be understood that the current ic flowing through the device can be reduced.

【0066】以上本発明の一実施例について説明した
が、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、
種々の態様をとることができる。例えば、上記実施例で
は、Hブリッジ回路10を構成するハイサイドスイッチ
TAH,TBHにpチャネルMOSFETを使用し、これを
オン・オフさせる駆動回路10AH,10BH及び制御回路
側のスイッチング素子を、図6(a)に示した駆動回路
と略同様に構成することにより、駆動回路10AH,10
BHの入力端が開放状態となっているときに、ハイサイド
スイッチTAH,TBHがオン状態となるように構成した
が、この場合、例えば駆動回路10AH,10BHの入力端
と制御回路20とを接続する信号線が断線したり、制御
回路20に電源供給がなされず、Hブリッジ回路10側
にのみ電源供給がなされている場合等には、Hブリッジ
回路10のハイサイドスイッチTAH,TBHがオン状態に
保持され、直流モータ2の両端に、電源電圧が常時印加
されることになる。そして、この状態では、Hブリッジ
回路10から直流モータ2に至るハーネスがグランドラ
インに接触すると、ハイサイドスイッチTAH,TBHに大
電流が流れて、ハイサイドスイッチTAH,TBHが破壊し
てしまう。そこで、上記実施例のHブリッジ回路10に
おいて、こうした故障が発生しないようにするために
は、ハイサイドスイッチ用の駆動回路10AH,10BH
を、その入力端が開放状態にあるとき、ハイサイドスイ
ッチTAH,TBHをオフ状態にできるようにすることが好
ましく、そのためには、駆動回路10AH,10BHを、図
4に示す如く構成すればよい。
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment.
Various aspects can be taken. For example, in the above embodiment, p-channel MOSFETs are used for the high-side switches TAH and TBH constituting the H-bridge circuit 10, and the drive circuits 10AH and 10BH for turning on and off the switches and the switching elements on the control circuit side are shown in FIG. The drive circuits 10AH and 10AH are configured in substantially the same manner as the drive circuit shown in FIG.
The high-side switches TAH and TBH are turned on when the input terminal of the BH is open. In this case, for example, the input terminals of the drive circuits 10AH and 10BH are connected to the control circuit 20. When the power supply is supplied only to the H-bridge circuit 10 without disconnecting the signal line to be connected or the power supply to the control circuit 20 is not performed, the high-side switches TAH and TBH of the H-bridge circuit 10 are turned on. , And the power supply voltage is constantly applied to both ends of the DC motor 2. In this state, when the harness from the H-bridge circuit 10 to the DC motor 2 comes into contact with the ground line, a large current flows through the high-side switches TAH and TBH, and the high-side switches TAH and TBH are destroyed. Therefore, in order to prevent such a failure from occurring in the H-bridge circuit 10 of the above embodiment, the drive circuits 10AH and 10BH for the high-side switches are used.
It is preferable that the high-side switches TAH and TBH can be turned off when their input terminals are in an open state. To this end, the drive circuits 10AH and 10BH may be configured as shown in FIG. .

【0067】即ち、図4に示す如く、Hブリッジ回路1
0′を構成するハイサイドスイッチ用の駆動回路10A
H′,10BH′を、ハイサイドスイッチTAH,TBHを構
成するpチャネルMOSFETのゲートにコレクタが接
続され、エミッタが電源ラインに接続されたPNPトラ
ンジスタT3と、PNPトランジスタT3のコレクタと
グランドラインとの間に接続された抵抗器R5と、PN
PトランジスタT3のベース・エミッタ間に接続された
抵抗器R6と、PNPトランジスタT3のベースに接続
された抵抗器R7と、コレクタが抵抗器R7を介してP
NPトランジスタT3のベースに接続され、エミッタが
制御回路20と共通のグランドライン(電位:GND
1)に接続され、ベースが入力端として制御回路20側
のNPNトランジスタToAH,ToBHに接続されるNP
NトランジスタT4と、NPNトランジスタT4のベー
スと電源ラインとの間に接続された抵抗器R8とから構
成する。
That is, as shown in FIG.
Drive circuit 10A for high side switch constituting 0 '
H 'and 10BH' are connected to the gates of the p-channel MOSFETs constituting the high-side switches TAH and TBH, the collectors of which are connected to each other, and the emitters of which are connected to the power supply line, and the collector of the PNP transistor T3 and the ground line. A resistor R5 connected between
A resistor R6 connected between the base and the emitter of the P-transistor T3, a resistor R7 connected to the base of the PNP transistor T3, and a collector connected through the resistor R7 to the resistor R7.
It is connected to the base of the NP transistor T3, and has an emitter connected to a ground line (potential: GND) common to the control circuit 20.
NP connected to NPN transistors ToAH and ToBH on the control circuit 20 side as an input terminal.
It comprises an N-transistor T4 and a resistor R8 connected between the base of the NPN transistor T4 and the power supply line.

【0068】従って、この駆動回路10AH′,10BH′
においては、制御回路20側のNPNトランジスタTo
AH,ToBHがオン状態であるとき、NPNトランジスタ
T4がオフして、PNPトランジスタT3がオフ状態と
なり、ハイサイドスイッチTAH,TBHがオン状態とな
る。また逆に、制御回路20側のNPNトランジスタT
oAH,ToBHがオフ状態であれば、NPNトランジスタ
T4がオン状態となって、PNPトランジスタT3がオ
ンし、ハイサイドスイッチTAH,TBHがオフ状態とな
る。
Therefore, the driving circuits 10AH 'and 10BH'
, The NPN transistor To on the control circuit 20 side
When AH and ToBH are on, the NPN transistor T4 turns off, the PNP transistor T3 turns off, and the high-side switches TAH and TBH turn on. Conversely, the NPN transistor T on the control circuit 20 side
If oAH and ToBH are off, the NPN transistor T4 turns on, the PNP transistor T3 turns on, and the high-side switches TAH and TBH turn off.

【0069】つまり、図4に示したハイサイドスイッチ
用の駆動回路10AH′,10BH′は、図2に示した駆動
回路10AH,10BHに対して、NPNトランジスタT4
と抵抗器R8を追加して、動作の論理を反転させること
により、駆動回路10AH′,10BH′の入力端が開放状
態であるとき、ハイサイドスイッチTAH,TBHをオフ状
態にして、電源供給系の異常時等に、ハイサイドスイッ
チTAH,TBHが破壊し易くなるのを防止しているのであ
る。
That is, the driving circuits 10AH 'and 10BH' for the high-side switch shown in FIG. 4 are different from the driving circuits 10AH and 10BH shown in FIG.
And a resistor R8 to invert the logic of the operation, so that when the input terminals of the drive circuits 10AH 'and 10BH' are open, the high-side switches TAH and TBH are turned off, and the power supply system is turned off. This prevents the high-side switches TAH and TBH from being easily broken in the event of an abnormality.

【0070】なお、図4において、ハイサイドスイッチ
用の駆動回路10AH′,10BH′以外の構成は図2と全
く同様である。そして、この駆動回路10AH′,10B
H′は、請求項3に記載の駆動回路に相当し、PNPト
ランジスタT3は第3トランジスタ、NPNトランジス
タT4は第4トランジスタ、抵抗器R5は第5抵抗、抵
抗器R6は第6抵抗、抵抗器R7は第7抵抗、抵抗器R
8は第8抵抗に、夫々対応する。
In FIG. 4, the configuration other than the drive circuits 10AH 'and 10BH' for the high-side switch is exactly the same as that of FIG. The drive circuits 10AH 'and 10B
H 'corresponds to the driving circuit according to claim 3, wherein the PNP transistor T3 is a third transistor, the NPN transistor T4 is a fourth transistor, the resistor R5 is a fifth resistor, the resistor R6 is a sixth resistor, and a resistor. R7 is the seventh resistor, resistor R
8 corresponds to the eighth resistor, respectively.

【0071】また次に、上記実施例では、Hブリッジ回
路10を構成するハイサイドスイッチTAH,TBHにpチ
ャネルMOSFETを使用したが、ハイサイドスイッチ
TAH,TBHにも、ローサイドスイッチ10AL,10BLと
同様、nチャネルMOSFETを使用することができ
る。そして、この場合、図5に示すように、ハイサイド
スイッチTAH′,TBH′用の駆動回路10AH″,10B
H″を、ローサイドスイッチ用の駆動回路10AL,10B
Lと同様に構成すればよい。但し、この場合、ハイサイ
ドスイッチTAH′,TBH′をオンするためには、ハイサ
イドスイッチTAH′,TBH′を構成するnチャネルMO
SFETのゲート電位を電源ラインの電位VB2よりも
高くする必要があるため、Hブリッジ回路10″に、電
源電圧を昇圧する昇圧回路30を設け、この昇圧回路3
0からの電源電圧出力ラインに、nチャネルMOSFE
Tのゲート電位を電源側にプルアップする抵抗器R1を
接続する必要はある。
Next, in the above embodiment, p-channel MOSFETs are used for the high-side switches TAH and TBH constituting the H-bridge circuit 10. However, the high-side switches TAH and TBH are similar to the low-side switches 10AL and 10BL. , N-channel MOSFETs can be used. In this case, as shown in FIG. 5, the drive circuits 10AH "and 10B for the high side switches TAH 'and TBH'.
H ″ is connected to the drive circuits 10AL and 10B for the low side switch.
What is necessary is just to comprise similarly to L. However, in this case, in order to turn on the high-side switches TAH 'and TBH', the n-channel MO constituting the high-side switches TAH 'and TBH' must be turned on.
Since the gate potential of the SFET needs to be higher than the potential VB2 of the power supply line, a booster circuit 30 for boosting the power supply voltage is provided in the H-bridge circuit 10 ″.
0 to the power supply voltage output line,
It is necessary to connect a resistor R1 that pulls up the gate potential of T to the power supply side.

【0072】そして、Hブリッジ回路10″をこのよう
に構成すれば、図4に示したHブリッジ回路10′と同
様、各駆動回路の入力端が開放状態にあるとき、ハイサ
イドスイッチTAH′,TBH′及びローサイドスイッチT
AL,TBLを全てオフ状態にすることができる。また、こ
のようにハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチを
共にnチャネルMOSFETにて構成した場合、nチャ
ネルMOSFETは、同一サイズでは、pチャネルMO
SFETに比べてオン抵抗を小さくできるため、直流モ
ータの通電経路上での電力ロスをより少なくすることが
できる。
When the H-bridge circuit 10 "is constructed in this manner, similarly to the H-bridge circuit 10 'shown in FIG. 4, when the input terminal of each drive circuit is open, the high-side switch TAH', TBH 'and low side switch T
AL and TBL can all be turned off. Further, when both the high-side switch and the low-side switch are configured by n-channel MOSFETs as described above, the n-channel MOSFETs have the same size,
Since the on-resistance can be reduced as compared with the SFET, the power loss on the current path of the DC motor can be further reduced.

【0073】なお、ハイサイドスイッチ用の駆動回路1
0AH″,10BH″をこのように構成した場合には、ハイ
サイドスイッチTAH′,TBH′を構成するnチャネルM
OSFETのゲートに昇圧回路30からの高電圧が印加
されることから、図5に示す如く、ゲート保護のため
に、nチャネルMOSFETのゲート・ソース間に、ツ
ェナーダイオードZDAH,ZDBH及びダイオードDAH,
DBHからなる保護回路を設けることが好ましい。
The driving circuit 1 for the high-side switch
When 0AH "and 10BH" are configured in this manner, the n-channel Ms constituting the high-side switches TAH 'and TBH'
Since a high voltage from the booster circuit 30 is applied to the gate of the OSFET, Zener diodes ZDAH and ZDBH and diodes DAH and ZDAH are connected between the gate and source of the n-channel MOSFET for gate protection as shown in FIG.
It is preferable to provide a protection circuit composed of DBH.

【0074】また、この保護回路としては、ツェナーダ
イオード以外にも、抵抗器を用いてもよい。そして、こ
うしたツェナーダイオード或は抵抗器を用いた保護回路
は、ローサイドスイッチTAL,TBLを構成するnチャネ
ルMOSFETのゲート・ソース間、或はハイサイドス
イッチTAH,TBHを構成するpチャネルMOSFETの
ゲート・ソース間にも設けてもよい。
As the protection circuit, a resistor may be used in addition to the Zener diode. The protection circuit using such a Zener diode or a resistor is provided between the gate and the source of the n-channel MOSFET forming the low-side switches TAL and TBL, or the gate and source of the p-channel MOSFET forming the high-side switches TAH and TBH. It may be provided between the sources.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明のnチャネルMOSFETの駆動回路
を例示する電気回路図である。
FIG. 1 is an electric circuit diagram illustrating an n-channel MOSFET drive circuit according to the present invention.

【図2】 実施例の電流方向切換回路(Hブリッジ回
路)の構成を表わす電気回路図である。
FIG. 2 is an electric circuit diagram showing a configuration of a current direction switching circuit (H-bridge circuit) according to the embodiment.

【図3】 実施例の駆動回路と従来の駆動回路とで入力
端の電圧と出力電流との関係を計算した計算結果を表わ
すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a calculation result obtained by calculating a relationship between an input terminal voltage and an output current between the drive circuit of the embodiment and a conventional drive circuit.

【図4】 ハイサイドスイッチにpチャネルMOSFE
Tを用いた際のHブリッジ回路の他の構成例を表わす電
気回路図である。
FIG. 4 shows a p-channel MOSFE for a high-side switch.
FIG. 9 is an electric circuit diagram illustrating another configuration example of the H bridge circuit when T is used.

【図5】 ハイサイドスイッチにnチャネルMOSFE
Tを用いた際のHブリッジ回路の構成例を表わす電気回
路図である。
FIG. 5 shows an n-channel MOSFE for a high-side switch.
FIG. 4 is an electric circuit diagram illustrating a configuration example of an H-bridge circuit when T is used.

【図6】 従来のnチャネルMOSFETの駆動回路を
表わす電気回路図である。
FIG. 6 is an electric circuit diagram showing a conventional n-channel MOSFET drive circuit.

【図7】 従来の駆動回路を用いたHブリッジ回路の構
成例を表わす電気回路図である。
FIG. 7 is an electric circuit diagram illustrating a configuration example of an H-bridge circuit using a conventional driving circuit.

【図8】 図7に示したHブリッジ回路において生じる
貫通電流の問題を説明する説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining a problem of a through current generated in the H-bridge circuit shown in FIG. 7;

【図9】 制御回路と駆動回路とでグランド電位に差が
生じるシステムの一例を説明する説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating an example of a system in which a difference in ground potential occurs between a control circuit and a drive circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…Hブリッジ回路 10AH,10BH,10AL,1
0BL…駆動回路 20…制御回路 TAH,TBH…ハイサイドスイッチ TAL,TBL…ローサイドスイッチ T1…NPNトランジスタ(第1トランジスタ) T2…NPNトランジスタ(第2トランジスタ) T3…PNPトランジスタ(第3トランジスタ) T4…NPNトランジスタ(第4トランジスタ) R1…抵抗器(第1抵抗) R2…抵抗器(第2抵抗) R3…抵抗器(第3抵抗) R4…抵抗器(第4抵抗) R5…抵抗器(第5抵抗) R6…抵抗器(第6抵抗) R7…抵抗器(第7抵抗) R8…抵抗器(第8抵抗)
10 H bridge circuit 10AH, 10BH, 10AL, 1
0BL ... Drive circuit 20 ... Control circuit TAH, TBH ... High side switch TAL, TBL ... Low side switch T1 ... NPN transistor (first transistor) T2 ... NPN transistor (second transistor) T3 ... PNP transistor (third transistor) T4 ... NPN transistor (fourth transistor) R1 ... resistor (first resistor) R2 ... resistor (second resistor) R3 ... resistor (third resistor) R4 ... resistor (fourth resistor) R5 ... resistor (fifth resistor) R6: resistor (sixth resistor) R7: resistor (seventh resistor) R8: resistor (eighth resistor)

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電気負荷への通電経路の正極側にドレイ
ンが接続され、該経路の負極側にソースが接続されたn
チャネルMOSFETを、外部の制御回路に設けられた
スイッチング素子にて接地又は開放される入力端の状態
に応じてオン・オフさせるnチャネルMOSFETの駆
動回路であって、 前記FETのゲートにコレクタが接続され、エミッタが
直流電源の負極側に接地されたNPN型の第1トランジ
スタと、 該第1トランジスタのコレクタと前記直流電源の正極側
との間に設けられ、前記第1トランジスタのオフ時に前
記FETのゲート電位を上昇させて前記FETをオンさ
せる第1抵抗と、 前記第1トランジスタのベース・エミッタ間に設けられ
た第2抵抗と、 前記第1トランジスタのベースに接続された第3抵抗
と、 コレクタが前記直流電源の正極側に接続され、エミッタ
が前記第3抵抗を介して前記第1トランジスタのベース
に接続され、ベースが前記入力端として前記制御回路の
スイッチング素子に接続されるNPN型の第2トランジ
スタと、 該第2トランジスタのベース・コレクタ間に接続された
第4抵抗と、 を備えたことを特徴とするnチャネルMOSFETの駆
動回路。
An n-type power supply circuit includes a drain connected to a positive electrode side of a current supply path to an electric load, and a source connected to a negative electrode side of the path.
A drive circuit of an n-channel MOSFET for turning on / off a channel MOSFET according to a state of an input terminal grounded or opened by a switching element provided in an external control circuit, wherein a collector is connected to a gate of the FET. An NPN-type first transistor having an emitter grounded to the negative side of the DC power supply; and a collector provided between the collector of the first transistor and the positive side of the DC power supply, wherein the FET is turned off when the first transistor is turned off. A first resistor for increasing the gate potential of the first transistor to turn on the FET, a second resistor provided between the base and the emitter of the first transistor, a third resistor connected to the base of the first transistor, A collector is connected to the positive side of the DC power supply, and an emitter is connected to the base of the first transistor via the third resistor. A second transistor having a base connected to the switching element of the control circuit as the input terminal; and a fourth resistor connected between the base and the collector of the second transistor. Drive circuit for an n-channel MOSFET.
【請求項2】 直流電源の正負の電源供給ライン間に直
列に接続されたMOSFETからなる一対のスイッチン
グ素子と、 該一対のスイッチング素子の各々に設けられ、前記電源
供給ラインから電源供給を受けて、各スイッチング素子
を導通・遮断させる駆動回路と、 該駆動回路とは別体で構成され、前記各駆動回路の入力
端を各々接地又は開放することにより、前記駆動回路を
介して前記一対のスイッチング素子の一方を選択的にオ
ンさせ、前記各スイッチング素子の接続点に接続された
電気負荷に流れる電流方向を、該接続点から電気負荷へ
の第1方向とその逆の第2方向とのいずれかに切り換え
る制御回路と、 を備えた電流方向切換回路において、 前記一対のスイッチング素子の内、前記接続点と前記電
源供給ラインの負極側との間にローサイドスイッチとし
て配置されるスイッチング素子を、ドレインが前記接続
点に接続され、ソースが前記電源供給ラインの負極側に
接続されたnチャネルMOSFETにて構成し、更に、
該nチャネルMOSFETの駆動回路を、 前記FETのゲートにコレクタが接続され、エミッタが
前記電源供給ラインの負極側に接地されたNPN型の第
1トランジスタと、 該第1トランジスタのコレクタと前記電源供給ラインの
正極側との間に設けられ、前記第1トランジスタのオフ
時に前記FETのゲート電位を上昇させて前記FETを
オンさせる第1抵抗と、 前記第1トランジスタのベース・エミッタ間に設けられ
た第2抵抗と、 前記第1トランジスタのベースに接続された第3抵抗
と、 コレクタが前記電源供給ラインの正極側に接続され、エ
ミッタが前記第3抵抗を介して前記第1トランジスタの
ベースに接続され、ベースが前記入力端として前記制御
回路に接続されるNPN型の第2トランジスタと、 該第2トランジスタのベース・コレクタ間に接続された
第4抵抗と、 から構成してなることを特徴とするnチャネルMOSF
ETの駆動回路。
2. A pair of switching elements composed of MOSFETs connected in series between positive and negative power supply lines of a DC power supply, provided on each of the pair of switching elements, and receiving power supply from the power supply line. A drive circuit for conducting and blocking each switching element; and a drive circuit which is formed separately from the drive circuit, and grounds or opens each input terminal of each drive circuit, thereby switching the pair of switches via the drive circuit. One of the elements is selectively turned on, and the direction of the current flowing through the electric load connected to the connection point of each of the switching elements can be any one of a first direction from the connection point to the electric load and a reverse second direction. A current direction switching circuit comprising: a switching circuit between the connection point and the negative electrode side of the power supply line, of the pair of switching elements; A switching element which is arranged as a low-side switch, the drain is connected to the connection point, a source constituted by the connected n-channel MOSFET to the negative of the power supply lines, further,
A drive circuit for the n-channel MOSFET, a first transistor of an NPN type having a collector connected to the gate of the FET and an emitter grounded to the negative side of the power supply line; a collector of the first transistor and the power supply A first resistor that is provided between the positive electrode side of the line and increases the gate potential of the FET when the first transistor is turned off to turn on the FET; and a first resistor that is provided between the base and the emitter of the first transistor. A second resistor; a third resistor connected to the base of the first transistor; a collector connected to the positive electrode side of the power supply line; and an emitter connected to the base of the first transistor via the third resistor. A second transistor of a NPN type having a base connected to the control circuit as the input terminal; n-channel MOSF to fourth resistor connected between the scan collector, to become configured from wherein
ET drive circuit.
【請求項3】 前記一対のスイッチング素子の内、前記
接続点と前記電源供給ラインの正極側との間にハイサイ
ドスイッチとして配置されるスイッチング素子を、ソー
スが前記電源供給ラインの正極側に接続され、ドレイン
が前記接続点に接続されたpチャネルMOSFETにて
構成し、更に、該pチャネルMOSFETの駆動回路
を、 該FETのゲートにコレクタが接続され、エミッタが前
記電源供給ラインの正極側に接続されたPNP型の第3
トランジスタと、 該第3トランジスタのコレクタと前記電源供給ラインの
負極側との間に設けられ、前記第3トランジスタのオフ
時に前記FETのゲート電位を低下させて前記FETを
オンさせる第5抵抗と、 前記第3トランジスタのベース・エミッタ間に設けられ
た第6抵抗と、 前記第3トランジスタのベースに接続された第7抵抗
と、 コレクタが前記第7抵抗を介して前記第3トランジスタ
のベースに接続され、エミッタが前記電源供給ラインの
負極側に接続され、ベースが前記入力端として前記制御
回路に接続されるNPN型の第4トランジスタと、 該第4トランジスタのベースと前記電源供給ラインの正
極側との間に接続された第8抵抗と、 から構成してなることを特徴とする請求項2に記載の電
流方向切換回路。
3. A switching element, which is arranged as a high-side switch between the connection point and the positive side of the power supply line, of the pair of switching elements, has a source connected to the positive side of the power supply line. The drain is constituted by a p-channel MOSFET connected to the connection point. Further, a drive circuit of the p-channel MOSFET is connected to a collector of the gate of the FET, and an emitter is connected to a positive electrode of the power supply line. Connected PNP type third
A fifth resistor that is provided between the collector of the third transistor and the negative electrode side of the power supply line and that lowers the gate potential of the FET to turn on the FET when the third transistor is off; A sixth resistor provided between the base and the emitter of the third transistor, a seventh resistor connected to the base of the third transistor, and a collector connected to the base of the third transistor via the seventh resistor An NPN-type fourth transistor having an emitter connected to the negative side of the power supply line and a base connected to the control circuit as the input terminal; a base of the fourth transistor and a positive side of the power supply line 3. The current direction switching circuit according to claim 2, wherein the current direction switching circuit comprises an eighth resistor connected between the first and second resistors.
【請求項4】 前記一対のスイッチング素子の内、前記
接続点と前記電源供給ラインの正極側との間にハイサイ
ドスイッチとして配置されるスイッチング素子を、ドレ
インが前記電源供給ラインの正極側に接続され、ソース
が前記接続点に接続されたnチャネルMOSFETにて
構成し、更に、該nチャネルMOSFETの駆動回路
を、 前記直流電源よりも高い電源電圧を生成する昇圧回路
と、 前記FETのゲートにコレクタが接続され、エミッタが
前記電源供給ラインの負極側に接地されたNPN型の第
1トランジスタと、 該第1トランジスタのコレクタと前記昇圧回路の電源電
圧出力ラインとの間に設けられ、前記第1トランジスタ
のオフ時に前記FETのゲート電位を前記電源供給ライ
ンの正極側よりも高い電位に上昇させて前記FETをオ
ンさせる第1抵抗と、 前記第1トランジスタのベース・エミッタ間に設けられ
た第2抵抗と、 前記第1トランジスタのベースに接続された第3抵抗
と、 コレクタが前記電源供給ラインの正極側に接続され、エ
ミッタが前記第3抵抗を介して前記第1トランジスタの
ベースに接続され、ベースが前記入力端として前記制御
回路に接続されるNPN型の第2トランジスタと、 該第2トランジスタのベース・コレクタ間に接続された
第4抵抗と、 から構成してなることを特徴とする請求項2に記載の電
流方向切換回路。
4. A switching element disposed as a high-side switch between the connection point and the positive side of the power supply line among the pair of switching elements, and a drain is connected to the positive side of the power supply line. The source is constituted by an n-channel MOSFET connected to the connection point, and further, a drive circuit of the n-channel MOSFET is connected to a booster circuit that generates a power supply voltage higher than the DC power supply, and a gate of the FET. A first transistor of an NPN type having a collector connected thereto and an emitter grounded to the negative side of the power supply line; and a first transistor provided between a collector of the first transistor and a power supply voltage output line of the booster circuit. When one transistor is turned off, the gate potential of the FET is raised to a potential higher than the positive side of the power supply line, and the FE A first resistor for turning on T; a second resistor provided between the base and the emitter of the first transistor; a third resistor connected to the base of the first transistor; and a collector connected to a positive electrode of the power supply line. A second transistor of an NPN type having an emitter connected to the base of the first transistor via the third resistor, and a base connected to the control circuit as the input terminal; 3. The current direction switching circuit according to claim 2, comprising: a fourth resistor connected between the base and the collector.
【請求項5】 電流方向切換回路は、前記一対のスイッ
チング素子を電気負荷の両端に夫々設けたHブリッジ回
路であることを特徴とする請求項2〜請求項4いずれか
記載の電流方向切換回路。
5. The current direction switching circuit according to claim 2, wherein the current direction switching circuit is an H-bridge circuit provided with the pair of switching elements at both ends of an electric load. .
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