WO2019116737A1 - Switch device - Google Patents

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WO2019116737A1
WO2019116737A1 PCT/JP2018/039494 JP2018039494W WO2019116737A1 WO 2019116737 A1 WO2019116737 A1 WO 2019116737A1 JP 2018039494 W JP2018039494 W JP 2018039494W WO 2019116737 A1 WO2019116737 A1 WO 2019116737A1
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connection terminal
transistor
source
gate
inductor
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PCT/JP2018/039494
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Inventor
佑輔 中小原
裕太 大河内
健 中原
Original Assignee
ローム株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/12Modifications for increasing the maximum permissible switched current

Definitions

  • the invention disclosed herein relates to a switch device.
  • a large current capacity as a whole is obtained by synchronously driving a plurality of parallel-connected transistors.
  • patent document 1 and patent document 2 can be mentioned as an example of the prior art relevant to the above.
  • Patent No. 3421544 for example, FIG. 1
  • Patent Document 1 the variation in current flowing in each of the plurality of transistors is suppressed by adjusting the gate resistance value of each of the plurality of transistors.
  • a method is not necessarily practical because fine adjustment of the gate resistance value is required.
  • the gate resistance value of the transistor is increased in order to suppress the variation of the current, the switching speed is decreased, which causes a problem that the switching loss is increased.
  • Patent Document 2 an inductor is connected to each of the plurality of transistors to suppress variations in current flowing therethrough.
  • the rise of the current is delayed to increase the switching loss, and there is room for further improvement in the current balance accuracy.
  • the invention disclosed in the present specification causes a decrease in switching speed when synchronously driving a plurality of transistors connected in parallel. It is another object of the present invention to provide a switch device capable of suppressing variation in switching loss in each transistor.
  • the switch devices disclosed in the present specification are a first transistor and a second transistor connected in parallel with each other and controlled to be turned on / off according to a common gate signal, and the first transistor and the second transistor.
  • Configuration having a first inductor and a second inductor connected to respective source side or emitter side, wherein the first inductor and the second inductor are coupled in reverse polarity to each other (first configuration) It is assumed.
  • the first inductor is a parasitic inductance of a first wiring connected to the source or the emitter of the first transistor, and the second inductor is the second transistor. It is preferable that the parasitic inductance of the second wiring connected to the source or the emitter of the above (second configuration).
  • the switch device having the second configuration at least a part of the sections of the first wiring and the second wiring overlap each other in a plan view, and currents flowing in the sections are opposite to each other.
  • the first wiring is laid on a first main surface of a substrate, and the second wiring is disposed on a second main surface facing the first main surface. It is good to set it as the structure (4th structure) currently installed.
  • the first transistor and the second transistor may be modularized with the substrate (fifth configuration).
  • the first transistor and the second transistor may be configured as a field effect transistor (sixth configuration).
  • the first transistor and the second transistor may be configured as an insulated gate bipolar transistor (seventh configuration).
  • the first inductor and the second inductor may be configured to be coupled in opposite polarities to each other (eighth configuration).
  • the power supply circuit disclosed in the present specification includes a switch device having any one of the first to eighth configurations as a component of a switching output stage that generates an output voltage from an input voltage Configuration of 9).
  • the substrate disclosed in the present specification includes a first gate connection terminal for connecting the gate of the first transistor, a second gate connection terminal for connecting the gate of the second transistor, and the first gate connection terminal.
  • a first drain connection terminal for connecting the drain of one transistor, a second drain connection terminal for connecting the drain of the second transistor, and a first source connection terminal for connecting the source of the first transistor A second source connection terminal for connecting the source of the second transistor, a common gate connection terminal for connection to the first gate connection terminal and the second gate connection terminal, and the first source connection terminal And a common source connection terminal for connection to the second source connection terminal, the first gate connection terminal, and the second gate connection terminal.
  • a configuration (10th configuration) is laid in different wiring layers in a cross-sectional view so that the currents flowing in the sections overlap with each other in opposite directions.
  • FIG. 1 is a view showing a first embodiment of the switch device.
  • the switch device 1 of the present embodiment includes N-channel type MOS [metal oxide semiconductor] field effect transistors N1 and N2 (for example, SiC semiconductor) and inductors L1 and L2.
  • N1 and N2 for example, SiC semiconductor
  • L1 and L2 inductors
  • the drains of the transistors N1 and N2 are both connected to the connection terminal T2.
  • the source and back gate of the transistor N1 are connected to the connection terminal T3 via the inductor L1.
  • the source and back gate of the transistor N2 are connected to the connection terminal T3 via the inductor L2.
  • the transistors N1 and N2 are connected in parallel between the connection terminal T2 and the connection terminal T3 and turned on / off according to the common gate signal SG. More specifically, the transistors N1 and N2 turn on when the gate signal SG is at high level, and turn off when the gate signal SG is at low level.
  • the gate signal SG is supplied from a gate driver (not shown) for driving the gates of the transistors N1 and N2.
  • the inductors L1 and L2 are coupled in reverse polarity to each other to form a transformer TR1.
  • the term "transformer” does not necessarily refer to only an electronic component in which a coil is wound around a core, and as described later, parasitic inductances associated with the source wiring of each of the transistors N1 and N2.
  • parasitic inductances associated with the source wiring of each of the transistors N1 and N2. are to be interpreted in a broad sense so as to include an air core inductance pair, which is coupled to each other, as a kind of transformer.
  • FIGS. 2A and 2B are diagrams showing drain currents Id1 and Id2 (solid line and broken line in upper row) and switching losses Ploss1 and Ploss2 (solid line and broken line in lower row) when transistor N1 and N2 are on and off, respectively.
  • Id1 and Id2 solid line and broken line in upper row
  • Ploss1 and Ploss2 solid line and broken line in lower row
  • the switching loss Ploss1 of the transistor N1 is larger than the switching loss Ploss2 of the transistor N2.
  • the switching loss Ploss2 of the transistor N2 is larger than the switching loss Ploss1 of the transistor N1.
  • the switching losses Ploss1 and Ploss2 when the transistors N1 and N2 are on and off vary (bias).
  • the heat generation of each of the transistors N1 and N2 is also biased, the safety of the switch device 1 may be impaired.
  • the rising timings of the drain currents Id1 and Id2 and the respective rising timings of the drain currents Id1 and Id2 are introduced by introducing the transformer TR1 of coupling coefficient K (for example, K ⁇ 0.9) on the source side of each of the transistors N1 and N2. Fall timing is aligned.
  • K for example, K ⁇ 0.9
  • the inductor L1 acts to lower the gate-source voltage Vgs1 of the transistor N1 to suppress the increase of the drain current Id1.
  • the inductor L2 coupled in reverse polarity to the inductor L1 acts to raise the gate-source voltage Vgs2 of the transistor N2 and promote the increase of the drain current Id2.
  • rising timings of the drain currents Id1 and Id2 are aligned and balanced with each other.
  • FIG. 5 is a diagram showing gate-source voltages Vgs1 and Vgs2 (solid line and dashed line in upper stage) and drain currents Id1 and Id2 (solid line and dashed line in lower stage) when the transistors N1 and N2 are on.
  • the transformer TR1 acts to pull down one of the gate-source voltages Vgs1 and Vgs2 when the other is pulled up.
  • the drain currents Id1 and Id2 increase in a balanced state without large variations.
  • FIGS. 7A and 7B are diagrams showing drain currents Id1 and Id2 (solid line and dashed line in the upper stage) and switching losses Ploss1 and Ploss2 (solid line and dashed line in the lower stage) when the transistors N1 and N2 are on and off, respectively. .
  • Vth1 ⁇ Vth2 and Ls1 Ls2, and the transformer TR1 has been introduced.
  • the drain current Id1 and drain current Id1 both when the transistors N1 and N2 are on and off can be obtained by introducing the transformer TR1.
  • the rising timing and the falling timing of each Id 2 can be aligned. Therefore, it is possible to effectively suppress the variation of the switching losses Ploss1 and Ploss2.
  • FIGS. 4 to 6, and FIGS. 7A and 7B the operation principle and the effect of the transformer TR1 are described taking as an example the case where the on threshold values Vth1 and Vth2 of the transistors N1 and N2 vary.
  • the source inductances Ls1 and Ls2 vary, it is possible to receive the same function and effect as described above.
  • the drain current Id1 and drain current Id1 both when the transistors N1 and N2 are on and off can be obtained by introducing the transformer TR1.
  • the rising timing and the falling timing of each Id 2 can be aligned. Therefore, it is possible to effectively suppress the variation of the switching losses Ploss1 and Ploss2.
  • the variation in switching loss when the transistors N1 and N2 are on and the variation in switching loss when the transistors N1 and N2 are off offset each other (FIG. 3A). And compare FIG. 3B). Therefore, for example, when soft switching control of the transistors N1 and N2 is carried out, the introduction of the transformer TR1 can be said to be more effective if only one of the switching losses is to be taken care of. For example, in a circuit in which the switching loss at the on time can be made almost zero by soft switching control, the variation of the loss at the off time becomes the variation of the total switching loss of each transistor. In addition, there is a risk that the safety of the switch device 1 may be impaired. In such a circuit, it is possible to effectively suppress the variation in loss.
  • FIG. 9 is a diagram showing drain currents Id1 and Id2 when the transistors N1 and N2 are on. Note that thick solid lines and broken lines respectively indicate drain currents Id1 and Id2 when the inductors L1 and L2 are coupled in reverse polarity to each other. On the other hand, thin solid lines and broken lines respectively indicate drain currents Id1 and Id2 when the inductors L1 and L2 are not coupled at all.
  • the inductors L1 and L2 exhibit the above-described effects even if their inductance values are minute values (about 10 nH). Therefore, when the inductors L1 and L2 are mounted, it is possible to divert parasitic inductances associated with the source wirings of the transistors N1 and N2.
  • FIG. 10 is a diagram showing a model simulating source interconnections SL1 and SL2 of transistors N1 and N2, respectively.
  • a model thickness 0.072 mm, width 2 mm, length 10 mm
  • parasitic inductance Lp1 accompanying each of the source lines SL1 and SL2 And Lp2 were both confirmed to have an inductance value of 7 nH.
  • plan views of the printed wiring board PCB as viewed from the front side are depicted.
  • the surface wiring layers (gate wiring GL2, drain wiring DL2, source wiring SL2) of the printed wiring board PCB are shown by solid lines, and the extracted ones are also shown in the middle part of the drawing. It is depicted.
  • the back surface wiring layer (gate wire GL1, drain wire DL1, source wire SL1) of the printed wiring board PCB is shown transparently by a broken line. It is also described in the lower part.
  • the transistors N1 and N2 mounted on the surface of the printed wiring board PCB are shown transparently by alternate long and short dash lines. Furthermore, gate connection terminals G1 and G2, drain connection terminals D1 and D2, source connection terminals S1 and S2, driver output connection terminal DO, and driver reference connection terminals in the upper, middle and lower portions of the figure, respectively. DR is depicted. These connection terminals can be understood as through vias which electrically conduct between the front surface and the back surface of the printed wiring board PCB.
  • the gate connection terminal G1 is a terminal for connecting the gate of the transistor N1.
  • the gate connection terminal G2 is a terminal for connecting the gate of the transistor N2.
  • the drain connection terminal D1 is a terminal for connecting the drain of the transistor N1.
  • the drain connection terminal D2 is a terminal for connecting the drain of the transistor N2.
  • the source connection terminal S1 is a terminal for connecting the source of the transistor N1.
  • the source connection terminal S2 is a terminal for connecting the source of the transistor N2.
  • the driver output connection terminal DO may be understood as a common gate connection terminal for connection to the gate connection terminals G1 and G2.
  • the driver reference connection terminal DR is a terminal for connecting the reference potential end of the gate driver, and corresponds to the connection terminal T3 in FIG.
  • the driver reference connection terminal DR may be understood as a common source connection terminal for connection to the source connection terminals S1 and S2.
  • the gate wirings GL1 and GL2 are respectively laid on the back surface wiring layer and the surface wiring layer of the printed wiring board PCB so as to electrically connect the gate connection terminals G1 and G2 and the driver output connection terminal GO.
  • drain wires DL1 and DL2 are respectively laid on the back surface wiring layer and the surface wiring layer of the printed wiring board PCB so as to electrically connect the drain connection terminals D1 and D2.
  • the source wiring SL1 is laid on the back surface wiring layer (corresponding to the first main surface) of the printed wiring board PCB so as to electrically connect the source connection terminal S1 and the driver reference connection terminal DR.
  • the source wiring SL2 is laid on the surface wiring layer (corresponding to the second main surface) of the printed wiring board PCB so as to electrically connect the source connection terminal S2 and the driver reference connection terminal DR.
  • the source wiring SL1 and the source wiring SL2 have different wiring layers so that at least a part of the sections overlap each other in plan view, and the drain currents Id1 and Id2 flowing in the sections are opposite to each other ( Here, it is laid in the front wiring layer and the back wiring layer).
  • a part of source interconnections SL1 and SL2 can be coupled as shown in FIG. 10, so that parasitic inductances Lp1 and Lp2 accompanying them can be diverted as inductors L1 and L2 respectively. Is possible.
  • the transistors N1 and N2 may be disposed on the printed wiring board PCB and sealed together with the printed wiring board PCB to be modularized. Even in the case of performing such modularization, it is possible to adopt the same wiring layout as described above.
  • the printed wiring board PCB having a two-layer structure is described as an example, but the number of layers is not limited to this, and a multilayer structure of three or more layers may be adopted.
  • the wiring layers on which the source wirings SL1 and SL2 are respectively laid are not necessarily limited to the front surface wiring layer and the back surface wiring layer, for example, among the source wirings SL1 and SL2. Alternatively, at least one of them may be laid in the middle wiring layer.
  • FIG. 12 is a view showing a second embodiment of the switch device 1.
  • the switch device 1 of this embodiment is based on the first embodiment (FIG. 1) described above, and the number of parallel transistors is expanded from “2” to “n” (where n ⁇ 2). More specifically, the switch device 1 of this embodiment includes n transistors N1 to Nn and (n-1) transformers TR1 to TR (n-1), which is smaller by one than this. Have.
  • the transistors N1 to Nn are connected in parallel between the connection terminal T2 and the connection terminal T3, and are turned on / off according to the common gate signal SG. There is no difference in this point from the first embodiment described above.
  • the inductors L1 and L2 are coupled in opposite polarities to each other.
  • the configuration of each of the transformers TRk is the same as that of the first embodiment described above. The same applies to the point that the parasitic inductance of the source wiring can be used as the inductors L1 and L2.
  • FIG. 13 is a view showing a third embodiment of the switch device 1.
  • the switch device 1 of this embodiment is based on the first embodiment (FIG. 1), but uses P-channel MOS field effect transistors P1 and P2 instead of the N-channel MOS field effect transistors N1 and N2. It is done. Even in such a case, the inductors L1 and L2 are connected to the sources of the transistors P1 and P2, respectively, and by combining them in reverse polarity, it is possible to receive the same effects as those of the first embodiment described above. It becomes.
  • FIG. 14 is a view showing a fourth embodiment of the switch device 1.
  • the switch device 1 of the present embodiment is based on the first embodiment (FIG. 1) and uses npn insulated gate bipolar transistors Q1 and Q2 instead of the N channel MOS field effect transistors N1 and N2. ing. Even in such a case, inductors L1 and L2 are connected to the emitters of transistors Q1 and Q2, respectively, and by combining them in reverse polarity, it is possible to achieve the same function and effect as the first embodiment described above. It becomes.
  • FIG. 15 is a diagram showing a configuration example of a bidirectional power supply circuit to which the switch device 1 described above can be applied.
  • the bidirectional power supply circuit 10 of this configuration example includes the switches 11 and 12, the capacitors 13 and 14, the inductor 15, and the controller 16, and the DC voltage V1 and the DC voltage V2 (where V1> V2). And a bi-directional DC / DC converter that performs bi-directional voltage conversion.
  • the first end of each of the switch 11 and the capacitor 13 is connected to the application end of the DC voltage V1.
  • the second end of the switch 11 and the first end of the switch 12 are both connected to the first end of the inductor 15.
  • the second end of the inductor 15 and the first end of the capacitor 14 are both connected to the application end of the DC voltage V2.
  • the second end of the switch 12 and the second ends of the capacitors 13 and 14 are all connected to the ground end.
  • the switches 11 and 12 thus connected, the capacitors 13 and 14, and the inductor 15 generate a DC voltage V1 from the DC voltage V2 or a step-down switching output stage that generates the DC voltage V2 from the DC voltage V1. It functions as a step-up switching output stage.
  • the controller 16 detects both of the DC voltages V1 and V2 to control the switches 11 and 12.
  • the switch device 1 described above can be applied as the switches 11 and 12.
  • the connection terminal T1 described above is connected to the controller 16
  • the connection terminal T2 is connected to the application end of the DC voltage V1
  • the connection terminal T3 is connected to the third terminal of the inductor 15. It may be connected to one end.
  • the switch device 1 is applied as the switch 12
  • the connection terminal T1 described above is connected to the controller 16
  • the connection terminal T2 is connected to the first end of the inductor 15, and the connection terminal T3 is connected to the ground end. do it.
  • the switch device 1 can be used as an upper switch or can be used as a lower switch.
  • the application of the switch device 1 is not limited to the switching output stage of the bidirectional power supply circuit 10, and is applied to various applications such as an upper switch alone, a lower switch alone, a synchronous rectification circuit, and a level shift circuit. It is possible.
  • the switch device disclosed herein can be used, for example, as a switching output stage of a bidirectional power supply circuit.
  • Switch Device 10 Bidirectional Power Supply Circuit 11, 12 Switch 13, 14 Capacitor 15 Inductor 16 Controller N1, N2, N3 to Nn N channel type MOS field effect transistor P1, P2 P channel type MOS field effect transistor Q1, Q2 npn type insulation Gate Bipolar Transistor L1, L2 Inductor Lp1, Lp2 Parasitic Inductance TR1 to Tr (n-1) Transformer T1 to T3 Connection Terminal PCB Printed Wiring Board G1, G2 Gate Connection Terminal D1, D2 Drain Connection Terminal S1, S2 Source Connection Terminal DO Driver Output connection terminal (common gate connection terminal) DR driver reference connection terminal (common source connection terminal) GL1, GL2 gate wiring DL1, DL2 drain wiring SL1, SL2 source wiring SG gate signal

Abstract

This switch device 1 has: transistors N1 and N2 which are connected in parallel to each other and controlled to be turned on/off in response to a common gate signal SG; and inductors L1 and L2 which are respectively connected to source sides (or emitter sides) of the transistors N1 and N2. The inductor L1 and the inductor L2 are coupled to each other to have reverse polarities. Furthermore, parasitic inductors of source wires can be used as the inductors L1 and L2, respectively. For example, it is preferable that at least some sections of the source wires of the respective transistors N1 and N2 overlap each other in a plan view, and are disposed on different wire layers in a sectional view such that currents flowing through the respective sections flow in directions opposite to each other.

Description

スイッチ装置Switch device
 本明細書中に開示されている発明は、スイッチ装置に関する。 The invention disclosed herein relates to a switch device.
 従来より、大電力向けのスイッチ装置(例えば双方向電源回路のスイッチング出力段)では、並列接続された複数のトランジスタを同期して駆動することにより、全体として大きな電流容量を得ている。 Conventionally, in a high-power switch device (for example, a switching output stage of a bidirectional power supply circuit), a large current capacity as a whole is obtained by synchronously driving a plurality of parallel-connected transistors.
 なお、上記に関連する従来技術の一例としては、特許文献1及び特許文献2を挙げることができる。 In addition, patent document 1 and patent document 2 can be mentioned as an example of the prior art relevant to the above.
特開平9-172359号公報(例えば図4)JP-A-9-172359 (for example, FIG. 4) 特許第3421544号明細書(例えば図1)Patent No. 3421544 (for example, FIG. 1)
 しかしながら、複数のトランジスタそれぞれのオン閾値またはソースインダクタンス値にばらつきがあると、それぞれに流れる電流の立上りタイミングや立下りタイミングがずれてしまい、それぞれのスイッチング損失にばらつきを生じるという課題があった。 However, when the on threshold value or the source inductance value of each of the plurality of transistors varies, the rising timing or the falling timing of the current flowing in each of the transistors deviates, which causes a problem in that each switching loss varies.
 なお、特許文献1では、複数のトランジスタそれぞれのゲート抵抗値を調整することにより、それぞれに流れる電流のばらつきを抑えている。しかし、このような手法では、ゲート抵抗値の微調整が必要となるので、必ずしも実用的ではなかった。また、電流のばらつきを抑えるためにトランジスタのゲート抵抗値を大きくすると、スイッチング速度が遅くなるので、スイッチング損失が増大するという課題もあった。 In Patent Document 1, the variation in current flowing in each of the plurality of transistors is suppressed by adjusting the gate resistance value of each of the plurality of transistors. However, such a method is not necessarily practical because fine adjustment of the gate resistance value is required. In addition, when the gate resistance value of the transistor is increased in order to suppress the variation of the current, the switching speed is decreased, which causes a problem that the switching loss is increased.
 また、特許文献2では、複数のトランジスタそれぞれにインダクタを接続することにより、それぞれに流れる電流のばらつきを抑えている。しかし、このような手法では、電流の立上りが遅くなってスイッチング損失が増大する上、その電流バランス精度についても更なる改善の余地があった。 Further, in Patent Document 2, an inductor is connected to each of the plurality of transistors to suppress variations in current flowing therethrough. However, in such a method, the rise of the current is delayed to increase the switching loss, and there is room for further improvement in the current balance accuracy.
 本明細書中に開示されている発明は、本願の発明者らにより見出された上記の課題に鑑み、並列接続された複数のトランジスタを同期して駆動する際、スイッチング速度の低下を招くことなく、各トランジスタにおけるスイッチング損失のばらつきを抑制することのできるスイッチ装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems found by the inventors of the present invention, the invention disclosed in the present specification causes a decrease in switching speed when synchronously driving a plurality of transistors connected in parallel. It is another object of the present invention to provide a switch device capable of suppressing variation in switching loss in each transistor.
 本明細書中に開示されているスイッチ装置は、互いに並列接続されており共通のゲート信号に応じてオン/オフ制御される第1トランジスタ及び第2トランジスタと、前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタそれぞれのソース側またはエミッタ側に接続される第1インダクタ及び第2インダクタと、を有し、前記第1インダクタと前記第2インダクタは、互いに逆極性で結合されている構成(第1の構成)とされている。 The switch devices disclosed in the present specification are a first transistor and a second transistor connected in parallel with each other and controlled to be turned on / off according to a common gate signal, and the first transistor and the second transistor. Configuration having a first inductor and a second inductor connected to respective source side or emitter side, wherein the first inductor and the second inductor are coupled in reverse polarity to each other (first configuration) It is assumed.
 なお、上記第1の構成から成るスイッチ装置において、前記第1インダクタは、前記第1トランジスタのソースまたはエミッタに接続される第1配線の寄生インダクタンスであり、前記第2インダクタは、前記第2トランジスタのソースまたはエミッタに接続される第2配線の寄生インダクタンスである構成(第2の構成)にするとよい。 In the switch device having the first configuration, the first inductor is a parasitic inductance of a first wiring connected to the source or the emitter of the first transistor, and the second inductor is the second transistor. It is preferable that the parasitic inductance of the second wiring connected to the source or the emitter of the above (second configuration).
 また、上記第2の構成から成るスイッチ装置において、前記第1配線と第2配線は、その平面視において、少なくとも一部の区間が互いに重なり合い、かつ、その区間にそれぞれ流れる電流が互いに逆向きとなるように、断面視的に異なる配線層に敷設されている構成(第3の構成)にするとよい。 In the switch device having the second configuration, at least a part of the sections of the first wiring and the second wiring overlap each other in a plan view, and currents flowing in the sections are opposite to each other. In order to achieve this, it is preferable to have a configuration (third configuration) laid in different wiring layers in a cross sectional view.
 また、上記第3の構成から成るスイッチ装置において、前記第1配線は、基板の第1主面に敷設されており、前記第2配線は、前記第1主面に対向する第2主面に敷設されている構成(第4の構成)にするとよい。 In the switch device having the third configuration, the first wiring is laid on a first main surface of a substrate, and the second wiring is disposed on a second main surface facing the first main surface. It is good to set it as the structure (4th structure) currently installed.
 また、上記第4の構成から成るスイッチ装置において、前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタは、前記基板と共にモジュール化されている構成(第5の構成)にするとよい。 Further, in the switch device having the fourth configuration, the first transistor and the second transistor may be modularized with the substrate (fifth configuration).
 また、上記第1~第5いずれかの構成から成るスイッチ装置において、前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタは、電界効果トランジスタである構成(第6の構成)にするとよい。 Further, in the switch device having any one of the first to fifth configurations, the first transistor and the second transistor may be configured as a field effect transistor (sixth configuration).
 また、上記第1~第5いずれかの構成から成るスイッチ装置において、前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタである構成(第7の構成)にしてもよい。 In the switch device having any one of the first to fifth configurations, the first transistor and the second transistor may be configured as an insulated gate bipolar transistor (seventh configuration).
 また、本明細書中に開示されているスイッチ装置は、互いに並列接続されており共通のゲート信号に応じてオン/オフされる第1~第nトランジスタ(ただしn≧2)と、第1~第(n-1)トランスとを有し、第kトランス(ただしk=1、2、…、n-1)は、第kトランジスタ及び第(k+1)トランジスタそれぞれのソース側またはエミッタ側に接続される第1インダクタ及び第2インダクタを含み、前記第1インダクタと前記第2インダクタは、互いに逆極性で結合されている構成(第8の構成)にするとよい。 Further, the switch devices disclosed in the present specification include first to nth transistors (where n ≧ 2) connected in parallel with each other and turned on / off according to a common gate signal; And the (k = 1, 2,..., N−1) transformers are connected to the source side or the emitter side of the k th transistor and the (k + 1) transistor, respectively. The first inductor and the second inductor may be configured to be coupled in opposite polarities to each other (eighth configuration).
 また、本明細書中に開示されている電源回路は、入力電圧から出力電圧を生成するスイッチング出力段の構成要素として、上記第1~第8いずれかの構成から成るスイッチ装置を含む構成(第9の構成)とされている。 In addition, the power supply circuit disclosed in the present specification includes a switch device having any one of the first to eighth configurations as a component of a switching output stage that generates an output voltage from an input voltage Configuration of 9).
 また、本明細書中に開示されている基板は、第1トランジスタのゲートを接続するための第1ゲート接続端子と、第2トランジスタのゲートを接続するための第2ゲート接続端子と、前記第1トランジスタのドレインを接続するための第1ドレイン接続端子と、前記第2トランジスタのドレインを接続するための第2ドレイン接続端子と、前記第1トランジスタのソースを接続するための第1ソース接続端子と、前記第2トランジスタのソースを接続するための第2ソース接続端子と、前記第1ゲート接続端子及び前記第2ゲート接続端子に接続するための共通ゲート接続端子と、前記第1ソース接続端子及び前記第2ソース接続端子に接続するための共通ソース接続端子と、前記第1ゲート接続端子及び前記第2ゲート接続端子と前記共通ゲート接続端子を導通するゲート配線と、前記第1ドレイン接続端子と前記第2ドレイン接続端子を導通するドレイン配線と、前記第1ソース接続端子と前記共通ソース接続端子を導通する第1ソース配線と、前記第2ソース接続端子と前記共通ソース接続端子を導通する第2ソース配線と、を有し、前記第1ソース配線と前記第2ソース配線は、その平面視において、少なくとも一部の区間が互いに重なり合い、かつ、その区間にそれぞれ流れる電流が互いに逆向きとなるように、断面視的に異なる配線層に敷設されている構成(第10の構成)とされている。 Also, the substrate disclosed in the present specification includes a first gate connection terminal for connecting the gate of the first transistor, a second gate connection terminal for connecting the gate of the second transistor, and the first gate connection terminal. A first drain connection terminal for connecting the drain of one transistor, a second drain connection terminal for connecting the drain of the second transistor, and a first source connection terminal for connecting the source of the first transistor A second source connection terminal for connecting the source of the second transistor, a common gate connection terminal for connection to the first gate connection terminal and the second gate connection terminal, and the first source connection terminal And a common source connection terminal for connection to the second source connection terminal, the first gate connection terminal, and the second gate connection terminal. A gate line for conducting the gate connection terminal, a drain line for conducting the first drain connection terminal and the second drain connection terminal, and a first source line for conducting the first source connection terminal and the common source connection terminal And a second source wiring for electrically connecting the second source connection terminal and the common source connection terminal, wherein the first source wiring and the second source wiring have at least a partial section in a plan view. A configuration (10th configuration) is laid in different wiring layers in a cross-sectional view so that the currents flowing in the sections overlap with each other in opposite directions.
 本明細書中に開示されているスイッチ装置によれば、スイッチング速度の低下を招くことなく、並列接続された複数のトランジスタを同期して駆動する際、各トランジスタにおけるスイッチング損失のばらつきを抑制することができる。 According to the switch device disclosed in the present specification, it is possible to suppress variation in switching loss in each transistor when synchronously driving a plurality of parallel connected transistors without causing a decrease in switching speed. Can.
スイッチ装置の第1実施形態を示す図The figure which shows 1st Embodiment of a switch apparatus オン時のドレイン電流と損失を示す図(Vthばらつき/トランスなし)Diagram showing drain current and loss when on (Vth variation / without transformer) オフ時のドレイン電流と損失を示す図(Vthばらつき/トランスなし)Diagram showing off drain current and loss (Vth variation / without transformer) オン時のドレイン電流と損失を示す図(Lsばらつき/トランスなし)Diagram showing drain current and loss when on (Ls variation / no transformer) オフ時のドレイン電流と損失を示す図(Lsばらつき/トランスなし)Diagram showing drain current and loss when off (Ls variation / no transformer) オン時におけるトランスの動作原理を説明するための図Diagram for explaining the operating principle of the transformer at the on time オン時のゲート・ソース間電圧とドレイン電流を示す図Diagram showing gate-source voltage and drain current when on オフ時におけるトランスの動作原理を説明するための図Diagram for explaining the operating principle of the transformer at off time オン時のドレイン電流と損失を示す図(Vthばらつき/トランスあり)Diagram showing drain current and loss when on (Vth variation / with transformer) オフ時のドレイン電流と損失を示す図(Vthばらつき/トランスあり)Diagram showing off drain current and loss (Vth variation / with transformer) オン時のドレイン電流と損失を示す図(Lsばらつき/トランスあり)Diagram showing drain current and loss when on (Ls variation / with transformer) オフ時のドレイン電流と損失を示す図(Lsばらつき/トランスあり)Diagram showing drain current and loss at off (with Ls variation / with transformer) オン時のドレイン電流を示す図(インダクタ間の結合あり/結合なし)Diagram showing drain current when on (coupling between inductors / without coupling) ソース配線の模擬モデルを示す図Diagram showing simulated model of source wiring プリント配線基板の一構成例を示す図A diagram showing one configuration example of a printed wiring board スイッチ装置の第2実施形態を示す図The figure which shows 2nd Embodiment of a switch apparatus スイッチ装置の第3実施形態を示す図The figure which shows 3rd Embodiment of a switch apparatus スイッチ装置の第4実施形態を示す図The figure which shows 4th Embodiment of a switch apparatus 双方向電源回路の一構成例を示す図A diagram showing an example of configuration of a bidirectional power supply circuit
<スイッチ装置(第1実施形態)>
 図1は、スイッチ装置の第1実施形態を示す図である。本図で示すように、本実施形態のスイッチ装置1は、Nチャネル型MOS[metal oxide semiconductor]電界効果トランジスタN1及びN2(例えばSiC半導体)と、インダクタL1及びL2とを有する。
<Switch Device (First Embodiment)>
FIG. 1 is a view showing a first embodiment of the switch device. As shown in the drawing, the switch device 1 of the present embodiment includes N-channel type MOS [metal oxide semiconductor] field effect transistors N1 and N2 (for example, SiC semiconductor) and inductors L1 and L2.
 トランジスタN1及びN2それぞれのゲートは、いずれも接続端子T1(=ゲート信号SGの入力端子)に接続されている。トランジスタN1及びN2それぞれのドレインは、いずれも接続端子T2に接続されている。トランジスタN1のソースとバックゲートは、インダクタL1を介して接続端子T3に接続されている。トランジスタN2のソースとバックゲートは、インダクタL2を介して接続端子T3に接続されている。 The gates of the transistors N1 and N2 are both connected to the connection terminal T1 (= input terminal of the gate signal SG). The drains of the transistors N1 and N2 are both connected to the connection terminal T2. The source and back gate of the transistor N1 are connected to the connection terminal T3 via the inductor L1. The source and back gate of the transistor N2 are connected to the connection terminal T3 via the inductor L2.
 このように、トランジスタN1及びN2は、接続端子T2と接続端子T3との間に互いに並列接続されており、共通のゲート信号SGに応じてオン/オフされる。より具体的に述べると、トランジスタN1及びN2は、ゲート信号SGがハイレベルであるときにオンし、ゲート信号SGがローレベルであるときにオフする。なお、ゲート信号SGは、トランジスタN1及びN2それぞれのゲートを駆動するためのゲートドライバ(不図示)から供給される。 Thus, the transistors N1 and N2 are connected in parallel between the connection terminal T2 and the connection terminal T3 and turned on / off according to the common gate signal SG. More specifically, the transistors N1 and N2 turn on when the gate signal SG is at high level, and turn off when the gate signal SG is at low level. The gate signal SG is supplied from a gate driver (not shown) for driving the gates of the transistors N1 and N2.
 インダクタL1及びL2は、互いに逆極性で結合されており、トランスTR1を形成している。なお、本明細書中において、「トランス」という文言は、必ずしもコアにコイルを巻き回した電子部品のみを指すものではなく、後述のように、トランジスタN1及びN2それぞれのソース配線に付随する寄生インダクタンスを互いに結合させた空芯のインダクタンスペアもトランスの一種として含むように、広義に解釈されるべきものである。 The inductors L1 and L2 are coupled in reverse polarity to each other to form a transformer TR1. In the present specification, the term "transformer" does not necessarily refer to only an electronic component in which a coil is wound around a core, and as described later, parasitic inductances associated with the source wiring of each of the transistors N1 and N2. Are to be interpreted in a broad sense so as to include an air core inductance pair, which is coupled to each other, as a kind of transformer.
 以下では、上記したトランスTR1の導入意義を明らかとするために、まずトランスTR1が導入されていない場合の挙動について、簡単に説明しておく。 In the following, in order to clarify the introduction significance of the above-mentioned transformer TR1, first, the behavior in the case where the transformer TR1 is not introduced will be briefly described.
 トランジスタN1及びN2それぞれのオン閾値Vth1及びVth2またはソースインダクタンス値Ls1及びLs2にばらつきがある場合、仮にトランスTR1が導入されていなければ、トランジスタN1及びN2それぞれに流れるドレイン電流Id1及びId2の立上りタイミングや立下りタイミングがずれてしまうので、それぞれのスイッチング損失Ploss1及びPloss2にばらつきを生じる。 When there is variation in on threshold Vth1 and Vth2 or source inductance values Ls1 and Ls2 of transistors N1 and N2, respectively, if transformer TR1 is not introduced, rising timings of drain currents Id1 and Id2 respectively flowing in transistors N1 and N2 Since the falling timings are shifted, the switching losses Ploss1 and Ploss2 become uneven.
 図2A及び図2Bは、それぞれ、トランジスタN1及びN2のオン時及びオフ時におけるドレイン電流Id1及びId2(上段の実線及び破線)とスイッチング損失Ploss1及びPloss2(下段の実線及び破線)を示す図である。なお、本図の前提として、Vth1<Vth2であり、Ls1=Ls2であり、トランスTR1は未導入とする。 FIGS. 2A and 2B are diagrams showing drain currents Id1 and Id2 (solid line and broken line in upper row) and switching losses Ploss1 and Ploss2 (solid line and broken line in lower row) when transistor N1 and N2 are on and off, respectively. . Note that, as a premise of this figure, Vth1 <Vth2 and Ls1 = Ls2, and the transformer TR1 is not introduced.
 図2Aで示すように、トランジスタN1及びN2のオン時には、ドレイン電流Id1の立上りタイミングがドレイン電流Id2の立上りタイミングよりも早くなる。従って、トランジスタN1のスイッチング損失Ploss1がトランジスタN2のスイッチング損失Ploss2よりも大きくなる。 As shown in FIG. 2A, when the transistors N1 and N2 are on, the rising timing of the drain current Id1 is earlier than the rising timing of the drain current Id2. Therefore, the switching loss Ploss1 of the transistor N1 is larger than the switching loss Ploss2 of the transistor N2.
 一方、図2Bで示すように、トランジスタN1及びN2のオフ時には、ドレイン電流Id1の立下りタイミングがドレイン電流Id2の立下りタイミングよりも遅くなる。従って、トランジスタN1及びN2のオン時と同じく、トランジスタN1のスイッチング損失Ploss1がトランジスタN2のスイッチング損失Ploss2よりも大きくなる。 On the other hand, as shown in FIG. 2B, when the transistors N1 and N2 are off, the falling timing of the drain current Id1 is later than the falling timing of the drain current Id2. Therefore, the switching loss Ploss1 of the transistor N1 becomes larger than the switching loss Ploss2 of the transistor N2 as in the case of turning on the transistors N1 and N2.
 図3A及び図3Bも、それぞれ、先の図2A及び図2Bと同様、トランジスタN1及びN2のオン時及びオフ時におけるドレイン電流Id1及びId2(上段の実線及び破線)とスイッチング損失Ploss1及びPloss2(下段の実線及び破線)を示す図である。ただし、本図の前提は、先と異なり、Vth1=Vth2であり、Ls1>Ls2であるものとする。なお、トランスTR1が未導入である点については先と同様である。 FIGS. 3A and 3B also show drain currents Id1 and Id2 (solid line and broken line in the upper row) and switching losses Ploss1 and Ploss2 (lower row) in the on and off states of the transistors N1 and N2, respectively, as in FIGS. 2A and 2B. (Solid line and broken line) of FIG. However, the premise of this figure is different from the above, and it is assumed that Vth1 = Vth2 and Ls1> Ls2. The point that the transformer TR1 has not been introduced is the same as above.
 図3Aで示すように、トランジスタN1及びN2のオン時には、ドレイン電流Id2の立上りタイミングがドレイン電流Id1の立上りタイミングよりも早くなる。従って、トランジスタN2のスイッチング損失Ploss2がトランジスタN1のスイッチング損失Ploss1よりも大きくなる。 As shown in FIG. 3A, when the transistors N1 and N2 are on, the rise timing of the drain current Id2 is earlier than the rise timing of the drain current Id1. Therefore, the switching loss Ploss2 of the transistor N2 is larger than the switching loss Ploss1 of the transistor N1.
 一方、図3Bで示すように、トランジスタN1及びN2のオフ時には、ドレイン電流Id1の立下りタイミングがドレイン電流Id2の立下りタイミングよりも遅くなる。従って、トランジスタN1及びN2のオン時とは逆に、トランジスタN1のスイッチング損失Ploss1がトランジスタN2のスイッチング損失Ploss2よりも大きくなる。 On the other hand, as shown in FIG. 3B, when the transistors N1 and N2 are off, the falling timing of the drain current Id1 is later than the falling timing of the drain current Id2. Therefore, the switching loss Ploss1 of the transistor N1 is larger than the switching loss Ploss2 of the transistor N2, contrary to the turning on of the transistors N1 and N2.
 このように、トランスTR1が未導入である場合には、トランジスタN1及びN2のオン時及びオフ時におけるスイッチング損失Ploss1及びPloss2にばらつき(偏り)が生じる。その結果、トランジスタN1及びN2それぞれの発熱にも偏りが生じるので、スイッチ装置1の安全性を損うおそれがある。特に、トランジスタN1及びN2のスイッチング周波数が高いほど、上記の課題が顕在化してしまう。 As described above, when the transformer TR1 is not introduced, the switching losses Ploss1 and Ploss2 when the transistors N1 and N2 are on and off vary (bias). As a result, since the heat generation of each of the transistors N1 and N2 is also biased, the safety of the switch device 1 may be impaired. In particular, the higher the switching frequency of the transistors N1 and N2 is, the more the above problem becomes apparent.
 そこで、本実施形態のスイッチ装置1では、トランジスタN1及びN2それぞれのソース側に結合係数K(例えばK≧0.9)のトランスTR1を導入することにより、ドレイン電流Id1及びId2それぞれの立上りタイミング及び立下りタイミングが揃えられている。以下では、トランスTR1の動作原理について、図面を参照しながら詳述する。 Therefore, in the switch device 1 of the present embodiment, the rising timings of the drain currents Id1 and Id2 and the respective rising timings of the drain currents Id1 and Id2 are introduced by introducing the transformer TR1 of coupling coefficient K (for example, K ≧ 0.9) on the source side of each of the transistors N1 and N2. Fall timing is aligned. Hereinafter, the operation principle of the transformer TR1 will be described in detail with reference to the drawings.
 図4は、トランジスタN1及びN2のオン時におけるトランスTR1の動作原理を説明するための図(=先の図1に付記を行ったもの)である。なお、本図では、その前提として、Vth1<Vth2、かつ、Ls1=Ls2であるものとする。 FIG. 4 is a diagram for explaining the operation principle of the transformer TR1 when the transistors N1 and N2 are on (= FIG. 1 added to FIG. 1). In this figure, it is assumed that Vth1 <Vth2 and Ls1 = Ls2 as a premise.
 ゲート信号SGがローレベルからハイレベルに立ち上げられると、トランジスタN1及びN2それぞれのゲート・ソース間電圧Vgs1及びVgs2が上昇し、よりオン閾値の低いトランジスタN1のドレイン電流Id1が先に増大し始める。 When the gate signal SG rises from the low level to the high level, the gate-source voltages Vgs1 and Vgs2 of the transistors N1 and N2 rise, and the drain current Id1 of the transistor N1 having a lower on threshold starts to increase earlier .
 このとき、インダクタL1は、トランジスタN1のゲート・ソース間電圧Vgs1を低下させてドレイン電流Id1の増大を抑えるように働く。また、これと同時に、インダクタL1と逆極性で結合されているインダクタL2は、トランジスタN2のゲート・ソース間電圧Vgs2を上昇させてドレイン電流Id2の増大を促すように働く。その結果、ドレイン電流Id1及びId2の立上りタイミングが揃えられて互いにバランスする。 At this time, the inductor L1 acts to lower the gate-source voltage Vgs1 of the transistor N1 to suppress the increase of the drain current Id1. Further, at the same time, the inductor L2 coupled in reverse polarity to the inductor L1 acts to raise the gate-source voltage Vgs2 of the transistor N2 and promote the increase of the drain current Id2. As a result, rising timings of the drain currents Id1 and Id2 are aligned and balanced with each other.
 図5は、トランジスタN1及びN2のオン時におけるゲート・ソース間電圧Vgs1及びVgs2(上段の実線及び破線)とドレイン電流Id1及びId2(下段の実線及び破線)を示す図である。本図で示すように、トランスTR1は、ゲート・ソース間電圧Vgs1及びVgs2の一方を引き上げるときには他方を引き下げるように働く。その結果、ドレイン電流Id1及びId2は、大きくばらつくことなく、互いにバランスした状態で増大していくことが分かる。 FIG. 5 is a diagram showing gate-source voltages Vgs1 and Vgs2 (solid line and dashed line in upper stage) and drain currents Id1 and Id2 (solid line and dashed line in lower stage) when the transistors N1 and N2 are on. As shown in the figure, the transformer TR1 acts to pull down one of the gate-source voltages Vgs1 and Vgs2 when the other is pulled up. As a result, it can be seen that the drain currents Id1 and Id2 increase in a balanced state without large variations.
 図6は、トランジスタN1及びN2のオフ時におけるトランスTR1の動作原理を説明するための図(=先の図1に付記を行ったもの)である。なお、本図でも、先の図4と同じく、その前提として、Vth1<Vth2、かつ、Ls1=Ls2であるものとする。 FIG. 6 is a diagram for explaining the operation principle of the transformer TR1 when the transistors N1 and N2 are off (= what has been added to FIG. 1 above). Also in this figure, as in the case of FIG. 4 described above, it is assumed that Vth1 <Vth2 and Ls1 = Ls2 as a premise.
 ゲート信号SGがハイレベルからローレベルに立ち上げられると、トランジスタN1及びN2それぞれのゲート・ソース間電圧Vgs1及びVgs2が低下し、よりオン閾値の高いトランジスタN2のドレイン電流Id2が先に減少し始める。 When the gate signal SG rises from the high level to the low level, the gate-source voltages Vgs1 and Vgs2 of the transistors N1 and N2 respectively decrease, and the drain current Id2 of the transistor N2 having a higher on threshold starts to decrease earlier. .
 このとき、インダクタL2は、トランジスタN2のゲート・ソース間電圧Vgs2を上昇させてドレイン電流Id2の減少を抑える(=増大を促す)ように働く。また、これと同時に、インダクタL2と逆極性で結合されているインダクタL1は、トランジスタN1のゲート・ソース間電圧Vgs1を低下させてドレイン電流Id1の減少を促す(=増大を抑える)ように働く。その結果、ドレイン電流Id1及びId2の立下りタイミングが揃えられて互いにバランスする。 At this time, the inductor L2 acts to raise the gate-source voltage Vgs2 of the transistor N2 to suppress a decrease in the drain current Id2 (= promote an increase). Further, at the same time, the inductor L1 coupled in reverse polarity to the inductor L2 acts to lower the gate-source voltage Vgs1 of the transistor N1 to promote reduction (= suppress increase) of the drain current Id1. As a result, the falling timings of the drain currents Id1 and Id2 are aligned and balanced with each other.
 図7A及び図7Bは、それぞれ、トランジスタN1及びN2のオン時及びオフ時におけるドレイン電流Id1及びId2(上段の実線及び破線)とスイッチング損失Ploss1及びPloss2(下段の実線及び破線)を示す図である。なお、本図の前提として、Vth1<Vth2であり、Ls1=Ls2であり、トランスTR1は導入済みとする。 FIGS. 7A and 7B are diagrams showing drain currents Id1 and Id2 (solid line and dashed line in the upper stage) and switching losses Ploss1 and Ploss2 (solid line and dashed line in the lower stage) when the transistors N1 and N2 are on and off, respectively. . As a premise of this figure, it is assumed that Vth1 <Vth2 and Ls1 = Ls2, and the transformer TR1 has been introduced.
 両図で示したように、トランジスタN1及びN2それぞれのオン閾値Vth1及びVth2がばらついていたとしても、トランスTR1の導入により、トランジスタN1及びN2のオン時及びオフ時の双方において、ドレイン電流Id1及びId2それぞれの立上りタイミング及び立下りタイミングを揃えることができる。従って、スイッチング損失Ploss1及びPloss2のばらつきを効果的に抑えることが可能となる。 As shown in both figures, even if the on threshold values Vth1 and Vth2 of the transistors N1 and N2 vary, the drain current Id1 and drain current Id1 both when the transistors N1 and N2 are on and off can be obtained by introducing the transformer TR1. The rising timing and the falling timing of each Id 2 can be aligned. Therefore, it is possible to effectively suppress the variation of the switching losses Ploss1 and Ploss2.
 なお、図4~図6、並びに、図7A及び図7Bでは、トランジスタN1及びN2それぞれのオン閾値Vth1及びVth2がばらついている場合を例に挙げて、トランスTR1の動作原理と作用効果を説明したが、ソースインダクタンスLs1及びLs2がばらついている場合にも、上記と同様の作用効果を享受することが可能である。 In FIGS. 4 to 6, and FIGS. 7A and 7B, the operation principle and the effect of the transformer TR1 are described taking as an example the case where the on threshold values Vth1 and Vth2 of the transistors N1 and N2 vary. However, even when the source inductances Ls1 and Ls2 vary, it is possible to receive the same function and effect as described above.
 図8A及び図8Bは、それぞれ、先の図7A及び図7Bと同様、トランジスタN1及びN2のオン時及びオフ時におけるドレイン電流Id1及びId2(上段の実線及び破線)とスイッチング損失Ploss1及びPloss2(下段の実線及び破線)を示す図である。ただし、本図の前提は、先と異なり、Vth1=Vth2であり、Ls1>Ls2であるものとする。なお、トランスTR1が導入済みである点については先と同様である。 FIGS. 8A and 8B respectively show drain currents Id1 and Id2 (solid line and broken line in the upper row) and switching losses Ploss1 and Ploss2 (lower row) in the on and off states of the transistors N1 and N2, respectively, as in FIGS. 7A and 7B. (Solid line and broken line) of FIG. However, the premise of this figure is different from the above, and it is assumed that Vth1 = Vth2 and Ls1> Ls2. The point where the transformer TR1 has been introduced is the same as above.
 両図で示したように、トランジスタN1及びN2それぞれのソースインダクタンスLs1及びLs2がばらついていたとしても、トランスTR1の導入により、トランジスタN1及びN2のオン時及びオフ時の双方において、ドレイン電流Id1及びId2それぞれの立上りタイミング及び立下りタイミングを揃えることができる。従って、スイッチング損失Ploss1及びPloss2のばらつきを効果的に抑えることが可能となる。 As shown in both figures, even if the source inductances Ls1 and Ls2 of the transistors N1 and N2 vary, the drain current Id1 and drain current Id1 both when the transistors N1 and N2 are on and off can be obtained by introducing the transformer TR1. The rising timing and the falling timing of each Id 2 can be aligned. Therefore, it is possible to effectively suppress the variation of the switching losses Ploss1 and Ploss2.
 特に、ソースインダクタンスLs1及びLs2がばらついている場合には、トランジスタN1及びN2のオン時におけるスイッチング損失のばらつきと、トランジスタN1及びN2のオフ時におけるスイッチング損失のばらつきが相殺し合う(先の図3A及び図3Bを比較参照)。従って、例えば、トランジスタN1及びN2のソフトスイッチング制御に際して、いずれか一方のスイッチング損失のみをケアする場合には、トランスTR1の導入がより効果的であると言える。例えば、オン時におけるスイッチング損失をソフトスイッチング制御によってほぼゼロにすることができるような回路においては、オフ時の損失のばらつきが、それぞれのトランジスタのトータルのスイッチング損失のばらつきになるため、それぞれの発熱にも偏りが生じるので、スイッチ装置1の安全性を損うおそれがある。そのような回路において損失のばらつきを効果的に抑えることが可能となる。 In particular, when the source inductances Ls1 and Ls2 vary, the variation in switching loss when the transistors N1 and N2 are on and the variation in switching loss when the transistors N1 and N2 are off offset each other (FIG. 3A). And compare FIG. 3B). Therefore, for example, when soft switching control of the transistors N1 and N2 is carried out, the introduction of the transformer TR1 can be said to be more effective if only one of the switching losses is to be taken care of. For example, in a circuit in which the switching loss at the on time can be made almost zero by soft switching control, the variation of the loss at the off time becomes the variation of the total switching loss of each transistor. In addition, there is a risk that the safety of the switch device 1 may be impaired. In such a circuit, it is possible to effectively suppress the variation in loss.
<インダクタ相互間の結合>
 次に、インダクタL1及びL2が互いに逆極性で結合されている場合(=トランスTR1が形成されている場合)と、インダクタL1及びL2が何ら結合されていない場合(=トランスTR1が形成されていない場合)について、図面を参照しながら比較検討する。
<Coupling between inductors>
Next, when inductors L1 and L2 are coupled in reverse polarity with each other (= when transformer TR1 is formed) and when inductors L1 and L2 are not coupled at all (= transformer TR1 is not formed) If), compare and consider with reference to the drawings.
 図9は、トランジスタN1及びN2のオン時におけるドレイン電流Id1及びId2を示す図である。なお、太い実線及び破線は、それぞれ、インダクタL1及びL2が互いに逆極性で結合されている場合のドレイン電流Id1及びId2を示している。一方、細い実線及び破線は、それぞれ、インダクタL1及びL2が何ら結合されていない場合のドレイン電流Id1及びId2を示している。 FIG. 9 is a diagram showing drain currents Id1 and Id2 when the transistors N1 and N2 are on. Note that thick solid lines and broken lines respectively indicate drain currents Id1 and Id2 when the inductors L1 and L2 are coupled in reverse polarity to each other. On the other hand, thin solid lines and broken lines respectively indicate drain currents Id1 and Id2 when the inductors L1 and L2 are not coupled at all.
 本図中の太線と細線を比較すれば明らかなように、インダクタL1及びL2が互いに逆極性で結合されていない場合には、ドレイン電流Id1及びId2の立上り速度(=上昇傾き)が遅くなってスイッチング損失が増大する上、両者が綺麗にバランスしないことが分かる。このことから、トランジスタN1及びN2それぞれのソース側にインダクタL1及びL2を単に接続するだけでは不十分であり、両者を互いに逆極性で結合することが極めて重要であると言える。 As apparent from comparison between the thick line and the thin line in this figure, when the inductors L1 and L2 are not coupled in reverse polarity with each other, the rising speed (= the rising slope) of the drain currents Id1 and Id2 is delayed. It can be seen that the switching loss increases and the two are not well balanced. From this, it is not sufficient to simply connect the inductors L1 and L2 to the source side of each of the transistors N1 and N2, and it is extremely important to couple the two in reverse polarity.
<寄生インダクタンスの流用>
 次に、インダクタL1及びL2の実装手法について検討する。インダクタL1及びL2は、それぞれのインダクタンス値が微小値(10nH程度)であっても、上記の作用効果を奏する。そのため、インダクタL1及びL2の実装に際しては、トランジスタN1及びN2それぞれのソース配線に付随する寄生インダクタンスを流用することが可能である。
<Diversion of parasitic inductance>
Next, the mounting method of the inductors L1 and L2 will be examined. The inductors L1 and L2 exhibit the above-described effects even if their inductance values are minute values (about 10 nH). Therefore, when the inductors L1 and L2 are mounted, it is possible to divert parasitic inductances associated with the source wirings of the transistors N1 and N2.
 図10は、トランジスタN1及びN2それぞれのソース配線SL1及びSL2を模擬したモデルを示す図である。例えば、2層基板のソース配線SL1及びSL2を模擬したモデル(厚さ0.072mm、幅2mm、長さ10mm)を用いてシミュレーションを行った結果、ソース配線SL1及びSL2それぞれに付随する寄生インダクタンスLp1及びLp2は、いずれも7nHのインダクタンス値を持つことが確認された。 FIG. 10 is a diagram showing a model simulating source interconnections SL1 and SL2 of transistors N1 and N2, respectively. For example, as a result of performing simulation using a model (thickness 0.072 mm, width 2 mm, length 10 mm) simulating the source lines SL1 and SL2 of a two-layer substrate, parasitic inductance Lp1 accompanying each of the source lines SL1 and SL2 And Lp2 were both confirmed to have an inductance value of 7 nH.
 また、ソース配線SL1及びSL2は、その平面視において、距離0.2mmを隔てて互いに重なり合い、かつ、それぞれに流れるドレイン電流Id1及びId2が互いに逆向きとなるように敷設することにより、結合係数K=0.92のトランスTR1(=空芯のインダクタンスペア)として働くことが確認された。 Further, source wirings SL1 and SL2 overlap each other at a distance of 0.2 mm in a plan view, and by laying drain currents Id1 and Id2 respectively flowing in opposite directions, coupling coefficient K It was confirmed that it works as a transformer TR1 (= air core inductance pair) of 0.92.
 これらの知見から、インダクタL1としては、トランジスタN1のソース配線SL1に付随する寄生インダクタンスLp1を流用することが可能であり、インダクタL2としては、トランジスタN2のソース配線SL2に付随する寄生インダクタンスLp2を流用することが可能であると言える。 From these findings, it is possible to divert the parasitic inductance Lp1 accompanying the source wiring SL1 of the transistor N1 as the inductor L1, and divert the parasitic inductance Lp2 accompanying the source wiring SL2 of the transistor N2 as the inductor L2. It can be said that it is possible.
 図11は、トランジスタN1及びN2が実装されるプリント配線基板PCB(=表面と裏面にそれぞれ配線層を持つ2層基板)の一構成例を示す図である。なお、本図の上段、中段、及び、下段には、それぞれ、プリント配線基板PCBを表面側から見たときの平面図が描写されている。 FIG. 11 is a diagram showing a configuration example of a printed wiring board PCB (= a two-layer board having wiring layers on the front and back sides) on which the transistors N1 and N2 are mounted. In the upper, middle and lower portions of the drawing, plan views of the printed wiring board PCB as viewed from the front side are depicted.
 特に、本図の上段には、プリント配線基板PCBの表面配線層(ゲート配線GL2、ドレイン配線DL2、ソース配線SL2)が実線で示されており、これを抽出したものが本図の中段にも描写されている。また、本図の上段には、プリント配線基板PCBの裏面配線層(ゲート配線GL1、ドレイン配線DL1、ソース配線SL1)が破線で透過的に示されており、これを抽出したものが本図の下段にも描写されている。 In particular, in the upper part of the drawing, the surface wiring layers (gate wiring GL2, drain wiring DL2, source wiring SL2) of the printed wiring board PCB are shown by solid lines, and the extracted ones are also shown in the middle part of the drawing. It is depicted. Further, in the upper part of the figure, the back surface wiring layer (gate wire GL1, drain wire DL1, source wire SL1) of the printed wiring board PCB is shown transparently by a broken line. It is also described in the lower part.
 また、本図の上段には、プリント配線基板PCBの表面に実装されるトランジスタN1及びN2が一点鎖線で透過的に示されている。さらに、本図の上段、中段、及び、下段には、それぞれ、ゲート接続端子G1及びG2、ドレイン接続端子D1及びD2、ソース接続端子S1及びS2、ドライバ出力接続端子DO、並びに、ドライバ基準接続端子DRが描写されている。これらの接続端子は、プリント配線基板PCBの表面と裏面との間を電気的に導通する貫通ビアとして理解することができる。 In the upper part of the figure, the transistors N1 and N2 mounted on the surface of the printed wiring board PCB are shown transparently by alternate long and short dash lines. Furthermore, gate connection terminals G1 and G2, drain connection terminals D1 and D2, source connection terminals S1 and S2, driver output connection terminal DO, and driver reference connection terminals in the upper, middle and lower portions of the figure, respectively. DR is depicted. These connection terminals can be understood as through vias which electrically conduct between the front surface and the back surface of the printed wiring board PCB.
 次に、プリント配線基板PCBの構成要素について説明する。ゲート接続端子G1は、トランジスタN1のゲートを接続するための端子である。ゲート接続端子G2は、トランジスタN2のゲートを接続するための端子である。ドレイン接続端子D1は、トランジスタN1のドレインを接続するための端子である。ドレイン接続端子D2は、トランジスタN2のドレインを接続するための端子である。ソース接続端子S1は、トランジスタN1のソースを接続するための端子である。ソース接続端子S2は、トランジスタN2のソースを接続するための端子である。 Next, components of the printed wiring board PCB will be described. The gate connection terminal G1 is a terminal for connecting the gate of the transistor N1. The gate connection terminal G2 is a terminal for connecting the gate of the transistor N2. The drain connection terminal D1 is a terminal for connecting the drain of the transistor N1. The drain connection terminal D2 is a terminal for connecting the drain of the transistor N2. The source connection terminal S1 is a terminal for connecting the source of the transistor N1. The source connection terminal S2 is a terminal for connecting the source of the transistor N2.
 ドライバ出力接続端子DOは、ゲートドライバの信号出力端(=ゲート信号SGの出力端)を接続するための端子であり、図1の接続端子T1に相当する。ドライバ出力接続端子DOは、ゲート接続端子G1及びG2に接続するための共通ゲート接続端子として理解してもよい。ドライバ基準接続端子DRは、ゲートドライバの基準電位端を接続するための端子であり、図1の接続端子T3に相当する。ドライバ基準接続端子DRは、ソース接続端子S1及びS2に接続するための共通ソース接続端子として理解してもよい。 The driver output connection terminal DO is a terminal for connecting the signal output terminal of the gate driver (= output terminal of the gate signal SG), and corresponds to the connection terminal T1 in FIG. The driver output connection terminal DO may be understood as a common gate connection terminal for connection to the gate connection terminals G1 and G2. The driver reference connection terminal DR is a terminal for connecting the reference potential end of the gate driver, and corresponds to the connection terminal T3 in FIG. The driver reference connection terminal DR may be understood as a common source connection terminal for connection to the source connection terminals S1 and S2.
 ゲート配線GL1及びGL2は、それぞれ、ゲート接続端子G1及びG2とドライバ出力接続端子GOを導通するようにプリント配線基板PCBの裏面配線層及び表面配線層に敷設されている。 The gate wirings GL1 and GL2 are respectively laid on the back surface wiring layer and the surface wiring layer of the printed wiring board PCB so as to electrically connect the gate connection terminals G1 and G2 and the driver output connection terminal GO.
 ドレイン配線DL1及びDL2は、それぞれ、ドレイン接続端子D1及びD2を導通するようにプリント配線基板PCBの裏面配線層及び表面配線層に敷設されている。 The drain wires DL1 and DL2 are respectively laid on the back surface wiring layer and the surface wiring layer of the printed wiring board PCB so as to electrically connect the drain connection terminals D1 and D2.
 ソース配線SL1は、ソース接続端子S1とドライバ基準接続端子DRを導通するようにプリント配線基板PCBの裏面配線層(=第1主面に相当)に敷設されている。ソース配線SL2は、ソース接続端子S2とドライバ基準接続端子DRを導通するようにプリント配線基板PCBの表面配線層(=第2主面に相当)に敷設されている。 The source wiring SL1 is laid on the back surface wiring layer (corresponding to the first main surface) of the printed wiring board PCB so as to electrically connect the source connection terminal S1 and the driver reference connection terminal DR. The source wiring SL2 is laid on the surface wiring layer (corresponding to the second main surface) of the printed wiring board PCB so as to electrically connect the source connection terminal S2 and the driver reference connection terminal DR.
 特に、ソース配線SL1とソース配線SL2は、その平面視において、少なくとも一部の区間が互いに重なり合い、かつ、その区間にそれぞれ流れるドレイン電流Id1及びId2が互いに逆向きとなるように、異なる配線層(ここでは表面配線層と裏面配線層)に敷設されている。 In particular, the source wiring SL1 and the source wiring SL2 have different wiring layers so that at least a part of the sections overlap each other in plan view, and the drain currents Id1 and Id2 flowing in the sections are opposite to each other ( Here, it is laid in the front wiring layer and the back wiring layer).
 このような配線レイアウトを採用することにより、ソース配線SL1及びSL2の一部を図10のように結合することができるので、それぞれに付随する寄生インダクタンスLp1及びLp2をインダクタL1及びL2として流用することが可能となる。 By adopting such a wiring layout, a part of source interconnections SL1 and SL2 can be coupled as shown in FIG. 10, so that parasitic inductances Lp1 and Lp2 accompanying them can be diverted as inductors L1 and L2 respectively. Is possible.
 なお、本図では、ディスクリートの構成例を挙げたが、トランジスタN1及びN2は、プリント配線基板PCB上に設置し、プリント配線基板PCBと共に封止してモジュール化しても構わない。そのようなモジュール化を行う場合であっても、先と同様の配線レイアウトを採用することが可能である。 Although the example of the discrete configuration is described in this drawing, the transistors N1 and N2 may be disposed on the printed wiring board PCB and sealed together with the printed wiring board PCB to be modularized. Even in the case of performing such modularization, it is possible to adopt the same wiring layout as described above.
 また、本図では、2層構造のプリント配線基板PCBを例に挙げたが、その層数はこれに限定されるものではなく、3層以上の多層構造を採用しても構わない。また、多層構造のプリント配線基板PCBを用いる場合には、ソース配線SL1及びSL2がそれぞれ敷設される配線層は、必ずしも表面配線層と裏面配線層に限らず、例えば、ソース配線SL1及びSL2のうち、少なくとも一方を中間配線層に敷設しても構わない。 Further, in the drawing, the printed wiring board PCB having a two-layer structure is described as an example, but the number of layers is not limited to this, and a multilayer structure of three or more layers may be adopted. Further, in the case of using the printed wiring board PCB having a multilayer structure, the wiring layers on which the source wirings SL1 and SL2 are respectively laid are not necessarily limited to the front surface wiring layer and the back surface wiring layer, for example, among the source wirings SL1 and SL2. Alternatively, at least one of them may be laid in the middle wiring layer.
<スイッチ装置(第2実施形態)>
 図12は、スイッチ装置1の第2実施形態を示す図である。本実施形態のスイッチ装置1は、先の第1実施形態(図1)をベースとしつつ、トランジスタの並列数が「2」から「n」(ただしn≧2)に拡張されている。より具体的に述べると、本実施形態のスイッチ装置1は、n個のトランジスタN1~Nnと、これよりも1つ少ない(n-1)個のトランスTR1~TR(n-1)と、を有する。
<Switch Device (Second Embodiment)>
FIG. 12 is a view showing a second embodiment of the switch device 1. The switch device 1 of this embodiment is based on the first embodiment (FIG. 1) described above, and the number of parallel transistors is expanded from “2” to “n” (where n ≧ 2). More specifically, the switch device 1 of this embodiment includes n transistors N1 to Nn and (n-1) transformers TR1 to TR (n-1), which is smaller by one than this. Have.
 トランジスタN1~Nnは、接続端子T2と接続端子T3との間に互いに並列接続されており、共通のゲート信号SGに応じてオン/オフされる。この点については、先の第1実施形態と何ら変わるところはない。 The transistors N1 to Nn are connected in parallel between the connection terminal T2 and the connection terminal T3, and are turned on / off according to the common gate signal SG. There is no difference in this point from the first embodiment described above.
 トランスTRk(ただしk=1、2、…、n-1)は、トランジスタNkのソースに接続されるインダクタL1と、トランジスタN(k+1)のソースに接続されるインダクタL2を含む。なお、インダクタL1及びL2は、互いに逆極性で結合されている。このように、トランスTRkそれぞれの構成についても、先の第1実施形態と何ら変わるところはない。また、インダクタL1及びL2として、ソース配線の寄生インダクタンスを流用し得る点についても、先と同様である。 The transformer TRk (where k = 1, 2,..., N−1) includes an inductor L1 connected to the source of the transistor Nk and an inductor L2 connected to the source of the transistor N (k + 1). The inductors L1 and L2 are coupled in opposite polarities to each other. As described above, the configuration of each of the transformers TRk is the same as that of the first embodiment described above. The same applies to the point that the parasitic inductance of the source wiring can be used as the inductors L1 and L2.
 このように、トランジスタの並列数を「n」に拡張した場合には、これよりも1つ少ない(n-1)個のトランスを用意することにより、先の第1実施形態と同様の作用効果を享受することが可能となる。 Thus, when the number of paralleled transistors is expanded to "n", the same operation and effect as the first embodiment can be obtained by preparing (n-1) transformers smaller by one than this. It is possible to enjoy
<スイッチ装置(第3実施形態)>
 図13は、スイッチ装置1の第3実施形態を示す図である。本実施形態のスイッチ装置1は、先の第1実施形態(図1)をベースとしつつ、Nチャネル型MOS電界効果トランジスタN1及びN2に代えて、Pチャネル型MOS電界効果トランジスタP1及びP2が用いられている。このような場合でも、トランジスタP1及びP2それぞれのソースにインダクタL1及びL2を接続し、これらを互いに逆極性で結合することにより、先の第1実施形態と同様の作用効果を享受することが可能となる。
<Switch Device (Third Embodiment)>
FIG. 13 is a view showing a third embodiment of the switch device 1. The switch device 1 of this embodiment is based on the first embodiment (FIG. 1), but uses P-channel MOS field effect transistors P1 and P2 instead of the N-channel MOS field effect transistors N1 and N2. It is done. Even in such a case, the inductors L1 and L2 are connected to the sources of the transistors P1 and P2, respectively, and by combining them in reverse polarity, it is possible to receive the same effects as those of the first embodiment described above. It becomes.
<スイッチ装置(第4実施形態)>
 図14は、スイッチ装置1の第4実施形態を示す図である。本実施形態のスイッチ装置1は、先の第1実施形態(図1)をベースとしつつ、Nチャネル型MOS電界効果トランジスタN1及びN2に代えて、npn型絶縁ゲートバイポーラトランジスタQ1及びQ2が用いられている。このような場合でも、トランジスタQ1及びQ2それぞれのエミッタにインダクタL1及びL2を接続し、これらを互いに逆極性で結合することにより、先の第1実施形態と同様の作用効果を享受することが可能となる。
<Switch Device (Fourth Embodiment)>
FIG. 14 is a view showing a fourth embodiment of the switch device 1. The switch device 1 of the present embodiment is based on the first embodiment (FIG. 1) and uses npn insulated gate bipolar transistors Q1 and Q2 instead of the N channel MOS field effect transistors N1 and N2. ing. Even in such a case, inductors L1 and L2 are connected to the emitters of transistors Q1 and Q2, respectively, and by combining them in reverse polarity, it is possible to achieve the same function and effect as the first embodiment described above. It becomes.
<双方向電源回路>
 図15は、これまでに説明してきたスイッチ装置1を適用することのできる双方向電源回路の一構成例を示す図である。本構成例の双方向電源回路10は、スイッチ11及び12と、キャパシタ13及び14と、インダクタ15と、コントローラ16と、を有し、直流電圧V1と直流電圧V2(ただしV1>V2とする)との間で双方向の電圧変換を行う双方向DC/DCコンバータである。
<Bidirectional power supply circuit>
FIG. 15 is a diagram showing a configuration example of a bidirectional power supply circuit to which the switch device 1 described above can be applied. The bidirectional power supply circuit 10 of this configuration example includes the switches 11 and 12, the capacitors 13 and 14, the inductor 15, and the controller 16, and the DC voltage V1 and the DC voltage V2 (where V1> V2). And a bi-directional DC / DC converter that performs bi-directional voltage conversion.
 スイッチ11とキャパシタ13それぞれの第1端は、いずれも直流電圧V1の印加端に接続されている。スイッチ11の第2端とスイッチ12の第1端は、いずれもインダクタ15の第1端に接続されている。インダクタ15の第2端とキャパシタ14の第1端は、いずれも直流電圧V2の印加端に接続されている。スイッチ12の第2端とキャパシタ13及び14それぞれの第2端は、いずれも接地端に接続されている。このように接続されたスイッチ11及び12、キャパシタ13及び14、並びに、インダクタ15は、直流電圧V1から直流電圧V2を生成する降圧型スイッチング出力段、ないしは、直流電圧V2から直流電圧V1を生成する昇圧型スイッチング出力段として機能する。また、コントローラ16は、直流電圧V1及びV2の双方を検出してスイッチ11及び12を制御する。 The first end of each of the switch 11 and the capacitor 13 is connected to the application end of the DC voltage V1. The second end of the switch 11 and the first end of the switch 12 are both connected to the first end of the inductor 15. The second end of the inductor 15 and the first end of the capacitor 14 are both connected to the application end of the DC voltage V2. The second end of the switch 12 and the second ends of the capacitors 13 and 14 are all connected to the ground end. The switches 11 and 12 thus connected, the capacitors 13 and 14, and the inductor 15 generate a DC voltage V1 from the DC voltage V2 or a step-down switching output stage that generates the DC voltage V2 from the DC voltage V1. It functions as a step-up switching output stage. Further, the controller 16 detects both of the DC voltages V1 and V2 to control the switches 11 and 12.
 なお、これまでに説明してきたスイッチ装置1は、スイッチ11及び12として適用することができる。例えば、スイッチ装置1をスイッチ11として適用する場合には、先出の接続端子T1をコントローラ16を接続し、接続端子T2を直流電圧V1の印加端に接続し、接続端子T3をインダクタ15の第1端に接続すればよい。また、スイッチ装置1をスイッチ12として適用する場合には、先出の接続端子T1をコントローラ16に接続し、接続端子T2をインダクタ15の第1端に接続し、接続端子T3を接地端に接続すればよい。このように、スイッチ装置1は、上側スイッチとして用いることもできるし、下側スイッチとして用いることもできる。 The switch device 1 described above can be applied as the switches 11 and 12. For example, when applying the switch device 1 as the switch 11, the connection terminal T1 described above is connected to the controller 16, the connection terminal T2 is connected to the application end of the DC voltage V1, and the connection terminal T3 is connected to the third terminal of the inductor 15. It may be connected to one end. When the switch device 1 is applied as the switch 12, the connection terminal T1 described above is connected to the controller 16, the connection terminal T2 is connected to the first end of the inductor 15, and the connection terminal T3 is connected to the ground end. do it. Thus, the switch device 1 can be used as an upper switch or can be used as a lower switch.
 もちろん、スイッチ装置1の適用対象は、双方向電源回路10のスイッチング出力段に限定されるものではなく、上側スイッチ単体、下側スイッチ単体、同期整流回路、レベルシフト回路など、様々な用途に適用することが可能である。 Of course, the application of the switch device 1 is not limited to the switching output stage of the bidirectional power supply circuit 10, and is applied to various applications such as an upper switch alone, a lower switch alone, a synchronous rectification circuit, and a level shift circuit. It is possible.
<その他の変形例>
 なお、本明細書中に開示されている種々の技術的特徴は、上記実施形態のほか、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。
<Other Modifications>
In addition to the embodiments described above, various technical features disclosed in the present specification can be modified in various ways without departing from the scope of the technical creation. That is, the above embodiment should be considered as illustrative in all points and not restrictive, and the technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and claims It is to be understood that the scope and equivalent meaning and all modifications that fall within the scope are included.
 本明細書中に開示されているスイッチ装置は、例えば、双方向電源回路のスイッチング出力段として利用することが可能である。 The switch device disclosed herein can be used, for example, as a switching output stage of a bidirectional power supply circuit.
   1  スイッチ装置
   10  双方向電源回路
   11、12  スイッチ
   13、14  キャパシタ
   15  インダクタ
   16  コントローラ
   N1、N2、N3~Nn  Nチャネル型MOS電界効果トランジスタ
   P1、P2  Pチャネル型MOS電界効果トランジスタ
   Q1、Q2  npn型絶縁ゲートバイポーラトランジスタ
   L1、L2  インダクタ
   Lp1、Lp2  寄生インダクタンス
   TR1~Tr(n-1)  トランス
   T1~T3  接続端子
   PCB  プリント配線基板
   G1、G2  ゲート接続端子
   D1、D2  ドレイン接続端子
   S1、S2  ソース接続端子
   DO  ドライバ出力接続端子(共通ゲート接続端子)
   DR  ドライバ基準接続端子(共通ソース接続端子)
   GL1、GL2  ゲート配線
   DL1、DL2  ドレイン配線
   SL1、SL2  ソース配線
   SG  ゲート信号
1 Switch Device 10 Bidirectional Power Supply Circuit 11, 12 Switch 13, 14 Capacitor 15 Inductor 16 Controller N1, N2, N3 to Nn N channel type MOS field effect transistor P1, P2 P channel type MOS field effect transistor Q1, Q2 npn type insulation Gate Bipolar Transistor L1, L2 Inductor Lp1, Lp2 Parasitic Inductance TR1 to Tr (n-1) Transformer T1 to T3 Connection Terminal PCB Printed Wiring Board G1, G2 Gate Connection Terminal D1, D2 Drain Connection Terminal S1, S2 Source Connection Terminal DO Driver Output connection terminal (common gate connection terminal)
DR driver reference connection terminal (common source connection terminal)
GL1, GL2 gate wiring DL1, DL2 drain wiring SL1, SL2 source wiring SG gate signal

Claims (10)

  1.  互いに並列接続されており共通のゲート信号に応じてオン/オフ制御される第1トランジスタ及び第2トランジスタと、
     前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタそれぞれのソース側またはエミッタ側に接続される第1インダクタ及び第2インダクタと、
     を有し、
     前記第1インダクタと前記第2インダクタは、互いに逆極性で結合されていることを特徴とするスイッチ装置。
    A first transistor and a second transistor which are connected in parallel and which are on / off controlled according to a common gate signal;
    A first inductor and a second inductor connected to the source side or the emitter side of the first transistor and the second transistor, respectively;
    Have
    The switch device, wherein the first inductor and the second inductor are coupled in reverse polarity to each other.
  2.  前記第1インダクタは、前記第1トランジスタのソースまたはエミッタに接続される第1配線の寄生インダクタンスであり、前記第2インダクタは、前記第2トランジスタのソースまたはエミッタに接続される第2配線の寄生インダクタンスであることを特徴とする請求項1に記載のスイッチ装置。 The first inductor is a parasitic inductance of a first wire connected to the source or emitter of the first transistor, and the second inductor is a parasitic wire of a second wire connected to the source or emitter of the second transistor The switch device according to claim 1, which is an inductance.
  3.  前記第1配線と第2配線は、その平面視において、少なくとも一部の区間が互いに重なり合い、かつ、その区間にそれぞれ流れる電流が互いに逆向きとなるように、断面視的に異なる配線層に敷設されていることを特徴とする請求項2に記載のスイッチ装置。 The first wiring and the second wiring are laid in different wiring layers in a cross-sectional view so that at least a part of the sections overlap each other in plan view and the currents respectively flowing in the sections are opposite to each other The switch device according to claim 2, characterized in that:
  4.  前記第1配線は、基板の第1主面に敷設されており、前記第2配線は、前記第1主面に対向する第2主面に敷設されていることを特徴とする請求項3に記載のスイッチ装置。 The first wiring is laid on a first main surface of a substrate, and the second wiring is laid on a second main surface facing the first main surface. The switch device described.
  5.  前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタは、前記基板と共にモジュール化されていることを特徴とする請求項4に記載のスイッチ装置。 The switch device according to claim 4, wherein the first transistor and the second transistor are modularized with the substrate.
  6.  前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタは、電界効果トランジスタであることを特徴とする請求項1~請求項5のいずれか一項に記載のスイッチ装置。 The switch device according to any one of claims 1 to 5, wherein the first transistor and the second transistor are field effect transistors.
  7.  前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタであることを特徴とする請求項1~請求項5のいずれか一項に記載のスイッチ装置。 The switch device according to any one of claims 1 to 5, wherein the first transistor and the second transistor are insulated gate bipolar transistors.
  8.  互いに並列接続されており共通のゲート信号に応じてオン/オフされる第1~第nトランジスタ(ただしn≧2)と、
     第1~第(n-1)トランスと、
     を有し、
     第kトランス(ただしk=1、2、…、n-1)は、
     第kトランジスタ及び第(k+1)トランジスタそれぞれのソース側またはエミッタ側に接続される第1インダクタ及び第2インダクタを含み、
     前記第1インダクタと前記第2インダクタは、互いに逆極性で結合されていることを特徴とするスイッチ装置。
    First to nth transistors (where n ≧ 2) connected in parallel and turned on / off in response to a common gate signal,
    First to (n-1) transformers,
    Have
    The k th transformer (where k = 1, 2,..., N−1) is
    A first inductor and a second inductor connected to the source side or the emitter side of the kth transistor and the (k + 1) th transistor,
    The switch device, wherein the first inductor and the second inductor are coupled in reverse polarity to each other.
  9.  入力電圧から出力電圧を生成するスイッチング出力段の構成要素として、請求項1~請求項8のいずれか一項に記載のスイッチ装置を含むことを特徴とする電源回路。 A power supply circuit comprising the switch device according to any one of claims 1 to 8 as a component of a switching output stage for generating an output voltage from an input voltage.
  10.  第1トランジスタのゲートを接続するための第1ゲート接続端子と、
     第2トランジスタのゲートを接続するための第2ゲート接続端子と、
     前記第1トランジスタのドレインを接続するための第1ドレイン接続端子と、
     前記第2トランジスタのドレインを接続するための第2ドレイン接続端子と、
     前記第1トランジスタのソースを接続するための第1ソース接続端子と、
     前記第2トランジスタのソースを接続するための第2ソース接続端子と、
     前記第1ゲート接続端子及び前記第2ゲート接続端子に接続するための共通ゲート接続端子と、
     前記第1ソース接続端子及び前記第2ソース接続端子に接続するための共通ソース接続端子と、
     前記第1ゲート接続端子及び前記第2ゲート接続端子と前記共通ゲート接続端子を導通するゲート配線と、
     前記第1ドレイン接続端子と前記第2ドレイン接続端子を導通するドレイン配線と、
     前記第1ソース接続端子と前記共通ソース接続端子を導通する第1ソース配線と、
     前記第2ソース接続端子と前記共通ソース接続端子を導通する第2ソース配線と、
     を有し、
     前記第1ソース配線と前記第2ソース配線は、その平面視において、少なくとも一部の区間が互いに重なり合い、かつ、その区間にそれぞれ流れる電流が互いに逆向きとなるように、断面視的に異なる配線層に敷設されていることを特徴とする基板。
    A first gate connection terminal for connecting the gate of the first transistor;
    A second gate connection terminal for connecting the gate of the second transistor;
    A first drain connection terminal for connecting a drain of the first transistor;
    A second drain connection terminal for connecting the drain of the second transistor;
    A first source connection terminal for connecting a source of the first transistor;
    A second source connection terminal for connecting the source of the second transistor;
    A common gate connection terminal for connection to the first gate connection terminal and the second gate connection terminal;
    A common source connection terminal for connection to the first source connection terminal and the second source connection terminal;
    A gate wiring which electrically connects the first gate connection terminal, the second gate connection terminal, and the common gate connection terminal;
    A drain wire for electrically connecting the first drain connection terminal and the second drain connection terminal;
    A first source wire electrically connecting the first source connection terminal and the common source connection terminal;
    A second source wire electrically connecting the second source connection terminal and the common source connection terminal;
    Have
    The first source wiring and the second source wiring are different from each other in a sectional view so that at least a part of the sections overlap each other in a plan view and currents flowing in the sections are opposite to each other. A substrate characterized in that it is laid in layers.
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