JP5221268B2 - パワースイッチング素子の駆動回路、その駆動方法及びスイッチング電源装置 - Google Patents
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Description
本実施の形態1に係る駆動回路は、スイッチング電源内のパワースイッチング素子を駆動する駆動回路であって、前記パワースイッチング素子をオンおよびオフするための駆動信号であって、前記パワースイッチング素子をオンにする複数レベルの電圧をもつ駆動信号を生成する生成手段と、前記パワースイッチング素子の状態に応じて、前記パワースイッチング素子をオンにする前記複数レベルの電圧を切り替える切り替え制御手段とを備える。
本実施の形態2に係る駆動回路は、負荷電流がしきい値以下のとき、オンにする駆動信号として、第2電圧のパルスを生成するように、第2ドライバを制御し、負荷電流がしきい値よりも大きいとき、オンにする前記駆動信号として、第2電圧に立ち上がりさらに第1電圧に立ち上がる2段階のパルスを生成するように、第1電圧を生成する第1ドライバおよび第1電圧より低い第2電圧を生成する第2ドライバを制御する。
本実施の形態3に係る駆動回路は、実施の形態2の機能に加えて、電圧制御型スイッチング素子に過電流が流れた場合、それを検出して低ゲート電圧に固定して電圧制御型スイッチング素子の電流能力を制限し、電圧制御型スイッチング素子のラッチアップによる破壊を防止する。
本実施の形態4に係る駆動回路は、実施の形態2に係る駆動回路20とほぼ同じであるが、高電圧ドライバに供給される電源電流を制限する電流制限手段を備える点が異なる。
本実施の形態5に係る駆動回路は、負荷電流がしきい値以下のとき、オンにする駆動信号として低電圧ドライバ4を制御し、負荷電流がしきい値よりも大きいとき、さらに、ハイレベルがVdd1のパルスを生成するように高電圧ドライバ3を制御する。
SW2 第2スイッチ
2 ゲート電圧切替回路
3 高電圧ドライバ
4 低電圧ドライバ
10、37 定電流回路
20、50、60、108 駆動回路
21 制御回路
22、70 駆動電圧切り替え回路
25 電圧制御型スイッチング素子
26 電流計
27 負荷電流検出回路
31 高電圧印加回路
32 低電圧印加回路
33 ターンオフ回路
34 逆流防止用ダイオード
35 レベルシフト回路
36、38 PチャネルMOSFET
39 NチャネルMOSFET
41 NAND回路
42、43 インバータ回路
51 ディスエーブル回路
52 過電流保護回路
53 遅延回路
54 ANDゲート
55 過電流検出信号
80 等価回路
81 ユニポーラトランジスタ
83 バイポーラトランジスタ
100、200 スイッチング電源装置
101 一次側整流平滑回路
102 スイッチング回路
103 トランス
104 二次側整流平滑回路
105、106 入力端子
109 ダイオードブリッジ
110 入力コンデンサ
111 一次巻線
112 二次巻線
113 整流ダイオード
114 チョークコイル
115 第1の出力コンデンサ
116 第2の出力コンデンサ
117、118 出力端子
119 フィードバック回路
120 補助巻線
121 駆動回路の外付け抵抗
122 共振用容量
132 駆動信号
133 フィードバック信号
134 制御信号
135 負荷電流検出信号
141 負荷電流信号
Claims (13)
- スイッチング電源装置内のパワースイッチング素子を駆動する駆動回路であって、
前記パワースイッチング素子をオンおよびオフするための駆動信号であって、前記パワースイッチング素子をオンにする複数レベルの電圧をもつ駆動信号を生成する生成手段と、
前記パワースイッチング素子の状態に応じて、前記パワースイッチング素子をオンにする前記複数レベルの電圧を切り替える切り替え制御手段と
を備え、
前記複数レベルの電圧は、第1電圧と、前記第1電圧よりも低い第2電圧とを含み、
前記生成手段は、前記第1電圧を生成する第1ドライバと、前記第2電圧を生成する第2ドライバとを備え、
前記切り替え制御手段は、前記負荷電流が第1しきい値以下のとき、オンにする前記駆動信号として、レベルが前記第2電圧のパルスを生成するように、前記第1ドライバおよび前記第2ドライバを制御し、
前記負荷電流が前記第1しきい値よりも大きいとき、オンにする前記駆動信号として、レベルが前記第1電圧のパルスを生成するように、前記第1ドライバおよび前記第2ドラ
イバを制御する
駆動回路。 - 前記切り替え制御手段は、前記パワースイッチング素子を流れる負荷電流が大きいほど電圧が高くなるように、前記複数レベルの電圧を切り替える
請求項1記載の駆動回路。 - 前記生成手段は、さらに、前記第1ドライバ及び前記第2ドライバの少なくとも一方に供給される電源電流を制限する電流制限手段を備える
請求項1記載の駆動回路。 - 前記駆動回路は、さらに、
前記負荷電流が、前記第1しきい値よりも大きくかつ過電流の基準を示す第2しきい値を超えるか否かを検出し、検出した場合、前記駆動回路を停止させる過電流保護回路と、
過電流が検出されてから停止するまでの期間に相当する期間、前記第1ドライバをディスエーブルするディスエーブル回路とを備える
請求項3記載の駆動回路。 - 前記切り替え制御手段は、前記負荷電流が前記第1のしきい値より大きいとき、前記第1ドライバの出力をイネーブルにするための第1制御パルス信号を生成し、
前記第2ドライバは、前記パワースイッチング素子をオンにする期間及びオフにする期間を示す第2制御パルス信号にしたがってレベルが前記第2電圧のパルスを生成し、
前記ディスエーブル回路は、
前記第2制御パルス信号を所定時間遅延させる遅延回路と、
遅延された前記第2制御パルス信号と前記第1制御パルス信号との論理積を、前記第1ドライバに出力するゲート回路とを備える
請求項4記載の駆動回路。 - 前記切り替え制御手段は、
前記負荷電流が前記第1しきい値以下のとき、オンにする前記駆動信号として、レベルが前記第2電圧のパルスを生成するように、前記第2ドライバを制御し、
前記負荷電流が前記第1しきい値よりも大きいとき、オンにする前記駆動信号として、
レベルが前記第2電圧に立ち上がりさらに前記第1電圧に立ち上がる2段階のパルスを生成するように、前記第1ドライバおよび前記第2ドライバを制御する
請求項1記載の駆動回路。 - 前記生成手段は、さらに、前記第1ドライバ及び前記第2ドライバの少なくとも一方に供給される電源電流を制限する電流制限手段を備える
請求項6記載の駆動回路。 - 前記切り替え制御手段は、前記負荷電流が前記第1のしきい値より大きいとき、前記第1ドライバの出力をイネーブルにするための第1制御パルス信号を生成し、
前記第1ドライバはソースに前記第1電圧が印加され、ゲートに前記第1制御パルス信号と前記第2制御パルス信号との論理積をとったパルス信号が印加されている第1トランジスタを有し、
前記第2ドライバはソースに前記第2電圧が印加され、ゲートに前記パワースイッチング素子をオンにする期間およびオフにする期間を示す前記第2制御パルス信号が印加されている第2トランジスタを有し、
前記生成手段はさらに、前記第1トランジスタのドレインと、前記第2トランジスタのドレインとの間に接続された、電流の逆流を防止する逆流防止ダイオードと、
前記第2トランジスタと相補的にオンまたはオフする第3トランジスタとを有し、
前記第1トランジスタのドレインと、前記逆流防止ダイオードのカソードと、前記第3トランジスタのドレインとが接続された
請求項1記載の駆動回路。 - スイッチング電源装置内のパワースイッチング素子を駆動する駆動方法であって、
前記パワースイッチング素子は、第1電圧と、前記第1電圧よりも低い第2電圧とを含む複数レベルの電圧でオンし、
前記駆動方法は、
前記パワースイッチング素子を流れる負荷電流としきい値とを比較し、
前記負荷電流が前記しきい値よりも大きいとき、前記第1電圧を生成する第1ドライバ及び前記第2電圧を生成する第2ドライバを制御することにより、前記第1電圧のパルスをオン信号として、前記パワースイッチング素子に供給し、
前記負荷電流が前記しきい値以下のとき、前記第1ドライバ及び前記2ドライバを制御することにより、前記第2電圧のパルスをオン信号として、前記パワースイッチング素子に供給する
駆動方法。 - 入力された交流信号を整流するダイオードブリッジと、
整流された電圧をスイッチングするパワースイッチング素子と、
前記パワースイッチング素子を駆動する駆動回路と、
駆動して生成された電圧を受けて異なる電圧に変換する変圧器と、
変換された電圧を整流及び平滑化して出力する整流平滑回路とを備え、
前記駆動回路は、
前記パワースイッチング素子をオンおよびオフするための駆動信号であって、前記パワースイッチング素子をオンにする複数レベルの電圧をもつ駆動信号を生成する生成手段と、
前記パワースイッチング素子の状態に応じて、前記パワースイッチング素子をオンにする前記複数レベルの電圧を切り替える切り替え制御手段と
を備え、
前記複数レベルの電圧は、第1電圧と、前記第1電圧よりも低い第2電圧とを含み、
前記生成手段は、前記第1電圧を生成する第1ドライバと、前記第2電圧を生成する第2ドライバとを備え、
前記切り替え制御手段は、前記負荷電流が第1しきい値以下のとき、オンにする前記駆動信号として、レベルが前記第2電圧のパルスを生成するように、前記第1ドライバおよび前記第2ドライバを制御し、
前記負荷電流が前記第1しきい値よりも大きいとき、オンにする前記駆動信号として、レベルが前記第1電圧のパルスを生成するように、前記第1ドライバおよび前記第2ドラ
イバを制御する
スイッチング電源装置。 - 前記スイッチング素子は、ユニポーラトランジスタである
請求項10記載のスイッチング電源装置。 - 前記スイッチング素子は、前記スイッチング素子を流れる負荷電流に応じて、ユニポーラ動作とバイポーラ動作とを切り替える機能を有するトランジスタである
請求項10記載のスイッチング電源装置。 - 前記スイッチング電源装置は、さらに、
前記整流平滑回路から出力される電流を測定する測定部と、
測定された電流を、前記パワースイッチング素子を流れる負荷電流に換算する換算部とを備え、
前記切り替え制御手段は、換算された前記負荷電流に応じて、前記パワースイッチング素子をオンにする前記複数レベルの電圧を切り替える
請求項10記載のスイッチング電源装置。
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