JPH06164256A - High frequency driving circuit for mosfet - Google Patents
High frequency driving circuit for mosfetInfo
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- JPH06164256A JPH06164256A JP32998092A JP32998092A JPH06164256A JP H06164256 A JPH06164256 A JP H06164256A JP 32998092 A JP32998092 A JP 32998092A JP 32998092 A JP32998092 A JP 32998092A JP H06164256 A JPH06164256 A JP H06164256A
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Abstract
Description
【産業上の利用分野】この発明はMOSFETの高周波
駆動回路,特に大電力増幅用のMOSFETの高周波駆
動回路に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high frequency drive circuit for MOSFETs, and more particularly to a high frequency drive circuit for MOSFETs for high power amplification.
【従来技術】高周波電力を応用する,工業用,科学用,
医事用周波数として短波帯においては,13.560MHz と2
7.120MHz とが指定されている。MOSFETは本質的
に蓄積キャリアがないため,この種の高周波電力増幅に
適している。図5(c) はMOSFETを10個並列接続に
した高周波電力増幅回路の一例である。図において13.5
60MHz の高周波信号源1より駆動トランス3を介して,
10個のMOSFETを並列接続したMOSFET群7を
駆動する。駆動トランス3はインピーダンス変換と絶縁
等を兼ねるためのものであって,1次巻線と2次巻線と
の巻数比が5〜10:1の降圧形であり,リングコア等
を用いてできる限りリーケジインダクタンスを減らした
構造である。この回路を等価的に書き直すと図5(d) に
なる。1’は駆動トランス3の2次側に換算した信号
源,Lsは駆動トランス3のリーケジインダクタンスと配
線のインダクタンスを含む寄生インダクタンスを付加し
た全インダクタンスであり,RgはMOSFET群7のゲ
ート等価抵抗の並列合成抵抗で通常数オーム,ここでは
1オームとする。CgはMOSFET群7の合成ゲート容
量である。この回路において,工業用周波数13.560MHz
においてゲート容量800pF をもつMOSFETを10個並
列接続して使用する場合,全ゲート入力容量Cgは8000pF
である。この全ゲート入力容量Cg8000pFと組合せて13.5
60MHz で共振するインダクタンス値Lsは共振周波数の式
より算出してLs=17.2nHとなる。このような極小のイン
ダクタンスは,相当の注意をもってレイアウトしても達
成することは困難であり,通常それ以上の値となる。こ
の結果,寄生インダクタンスLsと全ゲート入力容量Cgと
の共振周波数fn は高周波源1の駆動周波数fよりも低
くなり,MOSFET群7を効率的に駆動することはで
きない。2. Description of the Related Art Application of high frequency power, industrial, scientific,
In the shortwave band as a medical frequency, 13.560MHz and 2
7.120MHz is specified. MOSFETs are suitable for this type of high frequency power amplification because they have essentially no stored carriers. FIG. 5 (c) is an example of a high frequency power amplifier circuit in which 10 MOSFETs are connected in parallel. In Figure 13.5
From the high frequency signal source 1 of 60MHz, through the drive transformer 3,
A MOSFET group 7 in which 10 MOSFETs are connected in parallel is driven. The drive transformer 3 is for both impedance conversion and insulation, and is a step-down type with a winding ratio of the primary winding to the secondary winding of 5 to 10: 1. This structure has reduced leakage inductance. If this circuit is equivalently rewritten, it becomes FIG. 5 (d). 1'is a signal source converted to the secondary side of the drive transformer 3, Ls is the total inductance including parasitic inductance including the leakage inductance of the drive transformer 3 and the inductance of the wiring, and Rg is the gate equivalent resistance of the MOSFET group 7. It is normally several ohms, and here it is 1 ohm. Cg is a combined gate capacitance of the MOSFET group 7. In this circuit, industrial frequency 13.560MHz
When 10 MOSFETs with a gate capacitance of 800 pF are connected in parallel at, the total gate input capacitance Cg is 8000 pF.
Is. 13.5 in combination with this total gate input capacitance Cg8000pF
The inductance value Ls that resonates at 60MHz is calculated as Ls = 17.2nH from the resonance frequency formula. Such a minimum inductance is difficult to achieve even with a careful layout, and usually exceeds this value. As a result, the resonance frequency fn between the parasitic inductance Ls and the total gate input capacitance Cg becomes lower than the drive frequency f of the high frequency source 1, and the MOSFET group 7 cannot be efficiently driven.
【発明が解決しようとする課題】本発明は,このように
ゲート入力容量の大きな単体または複数のMOSFET
を効率的に駆動することのできる高周波駆動回路を得る
ことを課題とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to a single MOSFET or a plurality of MOSFETs having such a large gate input capacitance.
It is an object of the present invention to obtain a high frequency drive circuit capable of efficiently driving a.
【課題を解決するための手段】この課題を解決するた
め,本発明では第1の手段として高周波信号源から駆動
トランスを通してゲート容量Cgを有する単体または複数
並列接続されたMOSFETのゲートを高周波駆動する
回路であって,以下の条件を備えることを特徴とするM
OSFETの高周波駆動回路を提案するものである。 駆動トランスからMOSFETのゲートまでの経路の
寄生インダクタンスLsと,MOSFETのゲート容量Cg
との共振周波数fnが高周波信号源の周波数fに対してfn
<fであること。 高周波信号源とゲートとの間に直列にキャパシタンス
Csを接続すること。 このキャパシタンスCsとMOSFETのゲート容量Cg
の直列合成容量Cxと寄生インダクタンスLsとの直列共振
周波数f1がほぼ高周波信号源の周波数fと等しいこと。 また,第2に下記の手段を提案するものである。高周波
信号源1と;この高周波源1を1次巻線3aに接続された
駆動トランス3と;この駆動トランス3の2次巻線3bの
一端に接続されたキャパシタンス5と;単一または複数
のMOSFETを並列接続してなる第1のMOSFET
群13と;単一または複数のMOSFETを並列接続して
なる第2のMOSFET群15と;これら第1のMOSF
ET群13のソースと第2のMOSFET群15のソースと
を共通接続するコモン導体27と;巻線23a と23b とを有
する電流バランサ23であって, 第1のMOSFET群13
のゲートに巻線23a の一端が接続され,この巻線23a の
他端が駆動トランス3の2次巻線3bの一端に接続され,
第2のMOSFET群15のゲートに巻線23b の一端が接
続され,この巻線23b の他端がキャパシタンス5の他端
に接続される電流バランサ23とから構成されるMOSF
ETの高周波駆動回路であって,駆動トランス3から
第1乃至第2のMOSFET群13,15 のゲートまでの経
路の寄生インダクタンスLsと,第1乃至第2のMOSF
ET群13,15 のゲート容量Cgとの共振周波数fnが高周波
信号源1の周波数fに対してfn<fであり,キャパシ
タンス5の容量Csと第1乃至第2のMOSFET群13,1
5 の総合ゲート容量Cgの直列合成容量Cxと寄生インダク
タンスLsとの直列共振周波数f1がほぼ駆動周波数fと等
しいことを特徴とするMOSFETの高周波駆動回路。
さらに,第3に下記の手段を提案するものである。高周
波信号源1と;この高周波源1を1次巻線3aに接続され
た駆動トランス3と;この駆動トランス3の2次巻線3b
の一端に接続されたキャパシタンス5と;単一または複
数のMOSFETを並列接続してなる第1のMOSFE
T群13と;単一または複数のMOSFETを並列接続し
てなる第2のMOSFET群15と;これら第1のMOS
FET群13のソースと第2のMOSFET群15のソース
とを共通接続するコモン導体27と;巻線23a と23b とを
有する第1の電流バランサ23であって, 第1のMOSF
ET群13のゲートに巻線23a の一端が接続され,第2の
MOSFET群15のゲートに巻線23b の一端が接続さ
れ,この巻線23b の他端がキャパシタンス5の他端に接
続される第1の電流バランサ23と;単一または複数のM
OSFETを並列接続してなる第3のMOSFET群17
と;単一または複数のMOSFETを並列接続してなる
第4のMOSFET群19と;これら第3のMOSFET
群17のソースと第4のMOSFET群19のソースとを共
通接続するコモン導体29と;巻線25a と25b とを有する
第2の電流バランサ25であって, 第3のMOSFET群
17のゲートに巻線25a の一端が接続され,第4のMOS
FET群19のゲートに巻線25b の一端が接続され,この
巻線25b の他端がキャパシタンス5の他端に接続される
第2の電流バランサ25と;巻線21a と21b とを有する第
3の電流バランサ21であって, その巻線21a の一端に第
1のバランサ23の巻線23a の他端が接続され,その巻線
21b の一端に第2のバランサ25の巻線23a の他端が接続
され,その巻線21a の他端とその巻線21bの他端が駆動
トランス3の2次巻線3bの一端に接続される電流バラン
サ21とから構成されるMOSFETの高周波駆動回路で
あって,駆動トランス3から前記第1乃至第4のMO
SFET群13,15,17,19 のゲートまでの経路の寄生イン
ダクタンスLsと,第1乃至第4のMOSFET群13,15,
17,19 のゲート容量Cgとの共振周波数fnが高周波信号源
1の周波数fに対してfn<fであり,キャパシタンス
5の容量Csと第1乃至第4のMOSFET群13,15,17,1
9 の総合ゲート容量Cgの直列合成容量Cxと寄生インダク
タンスLsとの直列共振周波数f1がほぼ駆動周波数fと等
しいことを特徴とするMOSFETの高周波駆動回路。In order to solve this problem, in the present invention, as a first means, a high frequency signal source is used to drive a high frequency from a high frequency signal source to a gate of a single MOSFET or a plurality of MOSFETs connected in parallel having a gate capacitance Cg. A circuit, characterized by having the following conditions:
A high frequency drive circuit of OSFET is proposed. Parasitic inductance Ls of the path from the drive transformer to the MOSFET gate and MOSFET gate capacitance Cg
And the resonance frequency fn is fn with respect to the frequency f of the high frequency signal source.
<F. Capacitance in series between high frequency source and gate
Connecting Cs. This capacitance Cs and MOSFET gate capacitance Cg
The series resonance frequency f1 of the series combined capacitance Cx and the parasitic inductance Ls of is equal to the frequency f of the high frequency signal source. Secondly, the following means are proposed. A high frequency signal source 1; a drive transformer 3 connected to the high frequency source 1 to a primary winding 3a; a capacitance 5 connected to one end of a secondary winding 3b of the drive transformer 3; a single or a plurality of First MOSFET formed by connecting MOSFETs in parallel
A group 13; a second MOSFET group 15 in which a single MOSFET or a plurality of MOSFETs are connected in parallel; and these first MOSFs
A common conductor 27 that connects the source of the ET group 13 and the source of the second MOSFET group 15 in common; and a current balancer 23 having windings 23a and 23b.
One end of the winding 23a is connected to the gate of, and the other end of the winding 23a is connected to one end of the secondary winding 3b of the drive transformer 3,
One end of the winding 23b is connected to the gate of the second MOSFET group 15, and the other end of the winding 23b is composed of a current balancer 23 connected to the other end of the capacitance 5
A high frequency drive circuit of ET, which includes a parasitic inductance Ls of a path from the drive transformer 3 to the gates of the first and second MOSFET groups 13 and 15, and first and second MOSFs.
The resonance frequency fn with the gate capacitance Cg of the ET groups 13 and 15 is fn <f with respect to the frequency f of the high frequency signal source 1, and the capacitance Cs of the capacitance 5 and the first and second MOSFET groups 13 and 1
5. A high frequency drive circuit for a MOSFET, wherein the series resonance frequency f1 of the series combined capacitance Cx of the total gate capacitance Cg of 5 and the parasitic inductance Ls is substantially equal to the drive frequency f.
Thirdly, the following means are proposed. A high frequency signal source 1; a drive transformer 3 in which the high frequency source 1 is connected to a primary winding 3a; and a secondary winding 3b of the drive transformer 3.
A capacitance 5 connected to one end of; a first MOSFE formed by connecting a single MOSFET or a plurality of MOSFETs in parallel
T group 13; second MOSFET group 15 in which a single MOSFET or a plurality of MOSFETs are connected in parallel; these first MOSs
A first current balancer 23 having a common conductor 27 for commonly connecting the source of the FET group 13 and the source of the second MOSFET group 15; windings 23a and 23b,
One end of the winding wire 23a is connected to the gate of the ET group 13, one end of the winding wire 23b is connected to the gate of the second MOSFET group 15, and the other end of the winding wire 23b is connected to the other end of the capacitance 5. A first current balancer 23; and a single or multiple M's
Third MOSFET group 17 in which OSFETs are connected in parallel 17
And a fourth MOSFET group 19 in which a single MOSFET or a plurality of MOSFETs are connected in parallel; and these third MOSFETs
A second current balancer 25 having a common conductor 29 for commonly connecting the source of the group 17 and the source of the fourth MOSFET group 19; windings 25a and 25b,
One end of the winding 25a is connected to the gate of 17 and the fourth MOS
A second current balancer 25 in which one end of a winding 25b is connected to the gate of the FET group 19 and the other end of the winding 25b is connected to the other end of the capacitance 5; and a third current balancer 25 having windings 21a and 21b. Current balancer 21 of which the other end of the winding 23a of the first balancer 23 is connected to one end of the winding 21a
The other end of the winding 23a of the second balancer 25 is connected to one end of 21b, and the other end of the winding 21a and the other end of the winding 21b are connected to one end of the secondary winding 3b of the drive transformer 3. A high-frequency drive circuit for a MOSFET composed of a current balancer 21 and a drive transformer 3 from the first to fourth MO
The parasitic inductance Ls of the path to the gates of the SFET groups 13, 15, 17, 19 and the first to fourth MOSFET groups 13, 15,
The resonance frequency fn with the gate capacitance Cg of 17,19 is fn <f with respect to the frequency f of the high-frequency signal source 1, and the capacitance Cs of the capacitance 5 and the first to fourth MOSFET groups 13, 15, 17, 1
9. A high frequency drive circuit for a MOSFET, wherein the series resonance frequency f1 of the series combined capacitance Cx of the total gate capacitance Cg of 9 and the parasitic inductance Ls is substantially equal to the drive frequency f.
【実施例】図1(a) は本発明に係るMOSFETの高周
波駆動回路の一実施例を示し,図1(b) はその等価回路
を示す。図1(a) において,周波数13.560MHz の高周波
信号源1は駆動トランス3を介し,さらに直列接続され
たコンデンサ5を介して,10個のMOSFETが互いに
並列接続されたMOSFET群7のゲートを駆動する。
この図1(a) の回路は図1(b) にその等価回路を示すよ
うに,ゲート容量CgとCsは直列のため,合成容量CxはCx
=Cg×Cs/(Cg+Cs)となり,Cg,Csのいずれよりも減
少する。したがってCsを適正な値に選ぶことにより,寄
生インダクタンスLsを高周波源1の周波数f に共振させ
ることが可能となる。例えば,寄生インダクタンスLsが
100nH の場合,13.560MHz で共振する容量を算出すると
1380pFとなる。そしてゲート容量Cg=8000pFと直列合成
して1380pFとなるCsを算出すると,Cs=1670pFとなる。
ゲート等価抵抗Rgを1オーム,等価信号電圧を5Vとし
た場合,直列共振によりLs, Cs, Cg等のリアクタンス分
が0となり,ゲート等価抵抗Rgの両端のには全電圧5V
が発生する。したがって,このときの電流は5V/1Ω
=5Aとなる。ゲート容量Cgの両端の電圧は,この電流
値にCgのリアクタンス分を乗算して7.3Vとなる。そして
ゲート・ソース間の電圧Vgsは,ゲート等価抵抗Rgの電
圧5Vとゲート容量Cgの両端の電圧7.3Vとの二乗平均値
の平方根を算出して得られる。その値はVgs=8.8Vとな
り,充分に駆動できる。図2はこの回路の動作を説明す
るための共振特性図である。同図において破線は従来の
共振特性を示し,実線は図1(a) に示す本発明の回路の
共振特性を示す。本発明によれば,コンデンサ5を追加
したことにより,ゲート駆動回路の共振周波数がfnから
f1へと上昇して,高周波源1の周波数fにほぼ等しくな
り,ゲート電圧Vgs がほぼ最高値となる。したがって効
率的にMOSFETを駆動することができる。図3は本
発明をプッシュプル回路で動作するMOSFETの並列
駆動に適用した例である。図において,1は周波数13.5
60MHz の高周波信号源であり,3は巻数比8:1の駆動
トランスであり,5はコンデンサである。また7,8は
それぞれMOSFETを10個づつ並列接続したMOSF
ET群である。MOSFET群7のゲート・ソース間が
順バイアスされてオンしているときは,MOSFET群
8のゲート・ソース間が逆バイアスされてオフするよう
にして,プッシュプル動作がなされる。このときコンデ
ンサ5は図1において説明したように高周波信号源1の
周波数に対して直列共振してMOSFET群7,8を効
率的に駆動する。図4は本発明をプッシュプル回路で動
作するMOSFETの並列駆動に適用し,さらに電流バ
ランサを用いた例である。図において,1は周波数13.5
60MHz の高周波信号源であり,3は巻数比8:1の駆動
トランスであり,5はコンデンサである。また13,15,
17,19はそれぞれMOSFETを5個づつ並列接続した
MOSFET群である。また21,23,25はそれぞれ電流
バランサであって,リングコアの穴に導体を図示の極性
にて2本貫通させた構造であって,等価的には1ターン
づつの変成器を構成している。電流バランサ21におい
て,一方の巻線21a に流れる電流の値i1が他方の巻線21
b に流れる電流i4の値より大きいときは,その電流の大
きい分だけ,巻線21a はインダクタンスとして作用して
電流i1を逓減させる。他の電流バランサ23,25について
も同様に作用する。構成を説明すると,高周波信号源1
は巻数比8:1の駆動トランス3の1次側に接続され
る。この駆動トランス3の2次巻線の一端は電流バラン
サ21の巻線21a の一端に接続され,巻線21a の他端は電
流バランサ23の巻線23a を介してMOSFET群13のゲ
ートに接続される。MOSFET群13のソースはMOS
FET群15のソースとコモン導体27に接続される。この
コモン導体は広い面積の導体であって,高周波的には接
地電位に位置する。このコモン導体27には他のコモン導
体29が共通接続される。次にMOSFET群15のゲート
は電流バランサ23の巻線23b を介してコンデンサ5の一
端に接続される。このコンデンサ5の他端は駆動トラン
ス3の2次巻線の他端に接続される。同様にして,駆動
トランス3の2次巻線の一端は電流バランサ21の巻線21
b の一端に接続され,巻線21b の他端は電流バランサ25
の巻線25a を介してMOSFET群17のゲートに接続さ
れる。MOSFET群17のソースはMOSFET群19の
ソースとコモン導体29に接続される。次にMOSFET
群19のゲートは電流バランサ25の巻線25b を介してコン
デンサ5の一端に接続される。このコンデンサ5の他端
は駆動トランス3の2次巻線の他端に接続される。この
ように,MOSFET群13と15とは逆極性,直列に接続
される。MOSFET群17と19も同様に逆極性,直列に
接続される。このように構成されたMOSFETの高周
波駆動回路においては,電流バランサ21,23,25の作用
によりMOSFET群13,15,17,19の電流の値が相等
しくなるように動作する。またコンデンサ5が駆動トラ
ンス3の2次巻線に直列に挿入接続されていてMOSF
ET群13,15,17,19の総合静電容量と合わせて,浮遊
インダクタンスと直列共振して効率的に各MOSFET
のゲートを駆動する。さらに,駆動トランス3の2次巻
線3bの巻数は1ターンであるため,正確に中点を捕らえ
ることができない。しかるに本実施例においては駆動ト
ランス3の2次巻線3bから見た各MOSFET群13,1
5,17,19のゲート回路は対称に回路構成されており,
かつコモン導体27と29とがプッシュプル接続された各M
OSFET群13,15,17,19のソースに接続されている
ので,中性点を接地せずに平衡的に動作する。この回路
においては,MOSFETの個数が増大しても電流バラ
ンサの作用とあいまって平衡動作を保障する。この実施
例においてMOSFET群13,15,17,19については,
それぞれが複数のMOSFETからなる群に限らず,電
流容量の大きい単体のMOSFETについても同様に適
用できる。また電流バランサ21,23,25の各巻線の巻数
については,1ターンは好ましい一例であるが,必ずし
も1ターンであることは要せず使用条件に応じて最適な
値を選定することができる。また,図4に示す実施例に
おいて,MOSFET17と19と電流バランサ21と25とを
省いた回路にすることもできる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 (a) shows an embodiment of a high frequency drive circuit for a MOSFET according to the present invention, and FIG. 1 (b) shows its equivalent circuit. In FIG. 1 (a), a high-frequency signal source 1 with a frequency of 13.560 MHz drives a gate of a MOSFET group 7 in which 10 MOSFETs are connected in parallel with each other through a drive transformer 3 and a capacitor 5 connected in series. To do.
As shown in the equivalent circuit in Fig. 1 (b), the circuit in Fig. 1 (a) has gate capacitances Cg and Cs in series, so the combined capacitance Cx is Cx.
= Cg x Cs / (Cg + Cs), which is smaller than either Cg or Cs. Therefore, the parasitic inductance Ls can be made to resonate at the frequency f of the high frequency source 1 by selecting an appropriate value for Cs. For example, the parasitic inductance Ls
In the case of 100nH, the capacitance that resonates at 13.560MHz is calculated.
It will be 1380pF. Then, when the gate capacitance Cg = 8000pF is combined in series to calculate Cs for 1380pF, Cs = 1670pF.
When the gate equivalent resistance Rg is 1 ohm and the equivalent signal voltage is 5V, the reactance of Ls, Cs, Cg, etc. becomes 0 due to series resonance, and the total voltage of 5V across the gate equivalent resistance Rg.
Occurs. Therefore, the current at this time is 5V / 1Ω
= 5A. The voltage across the gate capacitance Cg is 7.3V when this current value is multiplied by the reactance of Cg. The gate-source voltage Vgs is obtained by calculating the square root of the root mean square value of the voltage 5V of the gate equivalent resistance Rg and the voltage 7.3V across the gate capacitance Cg. The value is Vgs = 8.8V, and it can be driven sufficiently. FIG. 2 is a resonance characteristic diagram for explaining the operation of this circuit. In the figure, the broken line shows the conventional resonance characteristic, and the solid line shows the resonance characteristic of the circuit of the present invention shown in FIG. According to the present invention, by adding the capacitor 5, the resonance frequency of the gate drive circuit is changed from fn to
It rises to f1 and becomes almost equal to the frequency f of the high frequency source 1, and the gate voltage Vgs becomes almost the maximum value. Therefore, the MOSFET can be efficiently driven. FIG. 3 shows an example in which the present invention is applied to parallel driving of MOSFETs operating in a push-pull circuit. In the figure, 1 is frequency 13.5
It is a high-frequency signal source of 60MHz, 3 is a drive transformer with a winding ratio of 8: 1, and 5 is a capacitor. Also, 7 and 8 are MOSF in which 10 MOSFETs are connected in parallel.
It is an ET group. When the gate-source of the MOSFET group 7 is forward-biased and turned on, the gate-source of the MOSFET group 8 is reverse-biased and turned off, and the push-pull operation is performed. At this time, the capacitor 5 resonates in series with the frequency of the high-frequency signal source 1 as described in FIG. 1, and efficiently drives the MOSFET groups 7 and 8. FIG. 4 is an example in which the present invention is applied to parallel driving of MOSFETs operating in a push-pull circuit and further a current balancer is used. In the figure, 1 is frequency 13.5
It is a high-frequency signal source of 60MHz, 3 is a drive transformer with a winding ratio of 8: 1, and 5 is a capacitor. Also 13, 15,
Reference numerals 17 and 19 denote MOSFET groups in which five MOSFETs are connected in parallel. Reference numerals 21, 23, and 25 are current balancers, respectively, which have a structure in which two conductors penetrate through the holes of the ring core with the polarities shown in the figure, and equivalently constitute a transformer with one turn each. . In the current balancer 21, the value i1 of the current flowing through one winding 21a is
When the value of the current i4 flowing through b is larger than the value of the current i4, the large amount of the current causes the winding 21a to act as an inductance and gradually reduce the current i1. The other current balancers 23 and 25 operate similarly. Explaining the configuration, the high frequency signal source 1
Is connected to the primary side of the drive transformer 3 having a winding ratio of 8: 1. One end of the secondary winding of the drive transformer 3 is connected to one end of the winding 21a of the current balancer 21, and the other end of the winding 21a is connected to the gate of the MOSFET group 13 via the winding 23a of the current balancer 23. It The source of the MOSFET group 13 is a MOS
The source of the FET group 15 and the common conductor 27 are connected. This common conductor has a large area and is located at the ground potential in terms of high frequency. Another common conductor 29 is commonly connected to this common conductor 27. Next, the gate of the MOSFET group 15 is connected to one end of the capacitor 5 via the winding wire 23b of the current balancer 23. The other end of the capacitor 5 is connected to the other end of the secondary winding of the drive transformer 3. Similarly, one end of the secondary winding of the drive transformer 3 is connected to the winding 21 of the current balancer 21.
It is connected to one end of b and the other end of winding 21b is a current balancer 25.
Is connected to the gate of the MOSFET group 17 via the winding 25a. The source of the MOSFET group 17 is connected to the source of the MOSFET group 19 and the common conductor 29. Next MOSFET
The gate of group 19 is connected to one end of capacitor 5 via winding 25b of current balancer 25. The other end of the capacitor 5 is connected to the other end of the secondary winding of the drive transformer 3. In this way, the MOSFET groups 13 and 15 are connected in series with opposite polarities. Similarly, the MOSFET groups 17 and 19 are connected in series with opposite polarities. In the high-frequency drive circuit of the MOSFET thus configured, the current balancers 21, 23, 25 operate so that the current values of the MOSFET groups 13, 15, 17, 19 become equal to each other. In addition, the capacitor 5 is inserted and connected in series with the secondary winding of the drive transformer 3,
Combined with the total capacitance of the ET groups 13, 15, 17, and 19, each MOSFET can be efficiently resonated in series with stray inductance.
Drive the gate of. Furthermore, since the number of turns of the secondary winding 3b of the drive transformer 3 is one, it is not possible to accurately capture the midpoint. However, in this embodiment, each MOSFET group 13, 1 viewed from the secondary winding 3b of the drive transformer 3 is
The gate circuits of 5, 17, 19 are symmetrically configured,
And each M in which the common conductors 27 and 29 are push-pull connected
Since it is connected to the sources of the OSFET groups 13, 15, 17, and 19, it operates in a balanced manner without grounding the neutral point. In this circuit, even if the number of MOSFETs increases, the balanced operation is guaranteed in combination with the action of the current balancer. In this embodiment, the MOSFET groups 13, 15, 17, 19 are
The present invention is not limited to the group consisting of a plurality of MOSFETs, but can be similarly applied to a single MOSFET having a large current capacity. Regarding the number of turns of each winding of the current balancers 21, 23 and 25, one turn is a preferable example, but the number of turns is not necessarily one turn, and an optimum value can be selected according to usage conditions. Further, in the embodiment shown in FIG. 4, a circuit in which the MOSFETs 17 and 19 and the current balancers 21 and 25 are omitted may be used.
【発明の効果】本発明は以上述べたような特徴を有する
ので,MOSFETの並列接続数が多くなってゲート容
量が増加してもゲート回路の寄生インダクタンスとの直
列共振を利用して,効率的に駆動することができる。ま
たプッシュプル回路の場合において,電流バランサを併
用した場合においては,多数のMOSFETの相互距離
の相違による各電流値の相違をより完璧にバランスさせ
る。一方この電流バランサによるインダクタンス成分に
ついては,駆動回路に挿入されたキャパシタンスにより
打ち消して直列共振させてMOSFET群を効率的に駆
動することできる。このようにMOSFETの個数が増
加してもバランサの作用とあいまって平衡動作を保障す
る。したがって,高周波大電力増幅器の効率を高めるこ
とができる。Since the present invention has the characteristics as described above, even if the number of MOSFETs connected in parallel increases and the gate capacitance increases, the series resonance with the parasitic inductance of the gate circuit can be used to achieve efficient Can be driven to. Further, in the case of the push-pull circuit, when the current balancer is also used, the difference in each current value due to the difference in mutual distance of many MOSFETs is more perfectly balanced. On the other hand, the inductance component due to the current balancer can be canceled by the capacitance inserted in the drive circuit to cause series resonance, and the MOSFET group can be efficiently driven. In this way, even if the number of MOSFETs increases, the balance operation is ensured in combination with the action of the balancer. Therefore, the efficiency of the high frequency high power amplifier can be improved.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】本発明に係るMOSFETの高周波駆動回路の
一実施例を示す。FIG. 1 shows an embodiment of a high frequency drive circuit for a MOSFET according to the present invention.
【図2】図1に示す回路の動作を説明するための共振特
性図である。FIG. 2 is a resonance characteristic diagram for explaining the operation of the circuit shown in FIG.
【図3】本発明に係るMOSFETの高周波駆動回路を
プッシュプル回路に実施した回路を示す。FIG. 3 shows a circuit in which a high-frequency drive circuit for a MOSFET according to the present invention is implemented as a push-pull circuit.
【図4】本発明に係るMOSFETの高周波駆動回路を
プッシュプル回路に実施した回路であって,さらに電流
バランサを併用した回路を示す。FIG. 4 shows a circuit in which a high-frequency drive circuit for a MOSFET according to the present invention is implemented as a push-pull circuit and further uses a current balancer.
【図5】従来のMOSFETの高周波駆動回路の一例を
示す。FIG. 5 shows an example of a conventional high frequency drive circuit for a MOSFET.
1…高周波信号源 3…駆動トランス 5…コ
ンデンサ 7,8,13,15,17,19…MOSFET群 21,23,25…電流バランサ 27,29…コモン導体1 ... High frequency signal source 3 ... Driving transformer 5 ... Capacitors 7, 8, 13, 15, 17, 19 ... MOSFET group 21, 23, 25 ... Current balancer 27, 29 ... Common conductor
Claims (3)
ート容量Cgを有する単体または複数並列接続されたMO
SFETのゲートを高周波駆動する回路であって, 前記高周波信号源から前記MOSFETのゲートまで
の経路の寄生インダクタンスLsと,前記MOSFETの
ゲート容量Cgとの共振周波数fnが前記高周波信号源の周
波数fに対してfn<fであり, 前記高周波信号源とゲートとの間に直列にキャパシタ
ンスCsを接続し, このキャパシタンスCsとMOSFETのゲート容量Cg
の直列合成容量Cxと前記寄生インダクタンスLsとの直列
共振周波数f1がほぼ前記高周波信号源の周波数fと等し
いことを特徴とするMOSFETの高周波駆動回路。1. A single or a plurality of parallel-connected MOs having a gate capacitance Cg from a high frequency signal source through a drive transformer.
A circuit for driving a gate of an SFET at a high frequency, wherein a resonance frequency fn between a parasitic inductance Ls of a path from the high frequency signal source to the gate of the MOSFET and a gate capacitance Cg of the MOSFET becomes a frequency f of the high frequency signal source. On the other hand, fn <f, and a capacitance Cs is connected in series between the high frequency signal source and the gate, and this capacitance Cs and the gate capacitance Cg of the MOSFET are
A high frequency drive circuit for a MOSFET, wherein the series resonance frequency f1 of the series combined capacitance Cx and the parasitic inductance Ls is substantially equal to the frequency f of the high frequency signal source.
巻線3aに接続された駆動トランス3と;この駆動トラン
ス3の2次巻線3bの一端に接続されたキャパシタンス5
と;単一または複数のMOSFETを並列接続してなる
第1のMOSFET群13と;単一または複数のMOSF
ETを並列接続してなる第2のMOSFET群15と;こ
れら第1のMOSFET群13のソースと第2のMOSF
ET群15のソースとを共通接続するコモン導体27と;巻
線23a と23b とを有する電流バランサ23であって, 第1
のMOSFET群13のゲートに巻線23a の一端が接続さ
れ,この巻線23a の他端が駆動トランス3の2次巻線3b
の一端に接続され,第2のMOSFET群15のゲートに
巻線23b の一端が接続され,この巻線23b の他端がキャ
パシタンス5の他端に接続される電流バランサ23とから
構成されるMOSFETの高周波駆動回路であって, 高周波信号源1から第1乃至第2のMOSFET群1
3,15 のゲートまでの経路の寄生インダクタンスLsと,
第1乃至第2のMOSFET群13,15 のゲート容量Cgと
の共振周波数fnが高周波信号源1の周波数fに対してfn
<fであり, キャパシタンス5の容量Csと第1乃至第2のMOSF
ET群13,15 の総合ゲート容量Cgの直列合成容量Cxと寄
生インダクタンスLsとの直列共振周波数f1がほぼ高周波
信号源1の周波数fと等しいことを特徴とするMOSF
ETの高周波駆動回路。2. A high-frequency signal source 1, a drive transformer 3 having the high-frequency source 1 connected to a primary winding 3a, and a capacitance 5 connected to one end of a secondary winding 3b of the drive transformer 3.
A first MOSFET group 13 in which a single MOSFET or a plurality of MOSFETs are connected in parallel; and a single or a plurality of MOSFs
A second MOSFET group 15 formed by connecting ETs in parallel; a source of the first MOSFET group 13 and a second MOSF
A common conductor 27 that connects the sources of the ET group 15 in common; and a current balancer 23 having windings 23a and 23b,
One end of the winding 23a is connected to the gate of the MOSFET group 13 of the other, and the other end of the winding 23a is connected to the secondary winding 3b of the drive transformer 3.
A current balancer 23 connected to one end of the second MOSFET group 15, one end of a winding 23b connected to the gate of the second MOSFET group 15, and the other end of the winding 23b connected to the other end of the capacitance 5. Of a high-frequency signal source 1 to a first to a second MOSFET group 1
The parasitic inductance Ls of the path to the gate of 3,15,
The resonance frequency fn with the gate capacitance Cg of the first and second MOSFET groups 13 and 15 is fn with respect to the frequency f of the high frequency signal source 1.
<F, the capacitance Cs of the capacitance 5 and the first or second MOSF
A MOSF characterized in that the series resonance frequency f1 of the series combined capacitance Cx of the total gate capacitance Cg of the ET groups 13 and 15 and the parasitic inductance Ls is substantially equal to the frequency f of the high frequency signal source 1.
High frequency drive circuit of ET.
巻線3aに接続された駆動トランス3と;この駆動トラン
ス3の2次巻線3bの一端に接続されたキャパシタンス5
と;単一または複数のMOSFETを並列接続してなる
第1のMOSFET群13と;単一または複数のMOSF
ETを並列接続してなる第2のMOSFET群15と;こ
れら第1のMOSFET群13のソースと第2のMOSF
ET群15のソースとを共通接続するコモン導体27と;巻
線23a と23b とを有する第1の電流バランサ23であっ
て, 第1のMOSFET群13のゲートに巻線23a の一端
が接続され,第2のMOSFET群15のゲートに巻線23
b の一端が接続され,この巻線23b の他端がキャパシタ
ンス5の他端に接続される第1の電流バランサ23と;単
一または複数のMOSFETを並列接続してなる第3の
MOSFET群17と;単一または複数のMOSFETを
並列接続してなる第4のMOSFET群19と;これら第
3のMOSFET群17のソースと第4のMOSFET群
19のソースとを共通接続するコモン導体29と;巻線25a
と25b とを有する第2の電流バランサ25であって, 第3
のMOSFET群17のゲートに巻線25a の一端が接続さ
れ,第4のMOSFET群19のゲートに巻線25b の一端
が接続され,この巻線25b の他端がキャパシタンス5の
他端に接続される第2の電流バランサ25と;巻線21a と
21b とを有する第3の電流バランサ21であって, その巻
線21a の一端に第1のバランサ23の巻線23a の他端が接
続され,その巻線21b の一端に第2のバランサ25の巻線
23a の他端が接続され,その巻線21a の他端とその巻線
21bの他端が駆動トランス3の2次巻線3bの一端に接続
される電流バランサ21とから構成されるMOSFETの
高周波駆動回路であって, 高周波信号源1から前記第1乃至第4のMOSFET
群13,15,17,19 のゲートまでの経路の寄生インダクタン
スLsと,第1乃至第4のMOSFET群13,15,17,19 の
ゲート容量Cgとの共振周波数fnが高周波信号源1の周波
数fに対してfn<fであり, キャパシタンス5の容量Csと第1乃至第4のMOSF
ET群13,15,17,19 の総合ゲート容量Cgの直列合成容量
Cxと寄生インダクタンスLsとの直列共振周波数f1がほぼ
高周波信号源1の周波数fと等しいことを特徴とするM
OSFETの高周波駆動回路。3. A high frequency signal source 1, a drive transformer 3 having the high frequency source 1 connected to a primary winding 3a, and a capacitance 5 connected to one end of a secondary winding 3b of the drive transformer 3.
A first MOSFET group 13 in which a single MOSFET or a plurality of MOSFETs are connected in parallel; and a single or a plurality of MOSFs
A second MOSFET group 15 formed by connecting ETs in parallel; a source of the first MOSFET group 13 and a second MOSF
A first current balancer 23 having a common conductor 27 commonly connecting the source of the ET group 15 and windings 23a and 23b, wherein one end of the winding 23a is connected to the gate of the first MOSFET group 13. , Winding 23 on the gate of the second MOSFET group 15
a first current balancer 23 having one end of b connected to the other end of the winding 23b connected to the other end of the capacitance 5; and a third MOSFET group 17 in which a single MOSFET or a plurality of MOSFETs are connected in parallel. And a fourth MOSFET group 19 in which a single MOSFET or a plurality of MOSFETs are connected in parallel; a source of the third MOSFET group 17 and a fourth MOSFET group
A common conductor 29 commonly connected to the sources of 19; winding 25a
A second current balancer 25 having
One end of the winding 25a is connected to the gate of the MOSFET group 17, and one end of the winding 25b is connected to the gate of the fourth MOSFET group 19, and the other end of the winding 25b is connected to the other end of the capacitance 5. Second current balancer 25; winding 21a
21b is a third current balancer 21 having one end of its winding 21a connected to the other end of the winding 23a of the first balancer 23 and one end of its winding 21b of the second balancer 25. Winding
The other end of 23a is connected to the other end of winding 21a
A high frequency drive circuit of a MOSFET including the current balancer 21 connected to one end of the secondary winding 3b of the drive transformer 3 at the other end of 21b. The high frequency signal source 1 to the first to fourth MOSFETs.
The resonance frequency fn between the parasitic inductance Ls of the path to the gates of the groups 13,15,17,19 and the gate capacitance Cg of the first to fourth MOSFET groups 13,15,17,19 is the frequency of the high frequency signal source 1. fn <f with respect to f, the capacitance Cs of the capacitance 5 and the first to fourth MOSFs
Series gate capacitance of total gate capacitance Cg of ET group 13,15,17,19
The series resonance frequency f1 of Cx and the parasitic inductance Ls is substantially equal to the frequency f of the high frequency signal source 1, M
High frequency drive circuit of OSFET.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32998092A JPH06164256A (en) | 1992-11-16 | 1992-11-16 | High frequency driving circuit for mosfet |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32998092A JPH06164256A (en) | 1992-11-16 | 1992-11-16 | High frequency driving circuit for mosfet |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06164256A true JPH06164256A (en) | 1994-06-10 |
Family
ID=18227427
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP32998092A Withdrawn JPH06164256A (en) | 1992-11-16 | 1992-11-16 | High frequency driving circuit for mosfet |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06164256A (en) |
-
1992
- 1992-11-16 JP JP32998092A patent/JPH06164256A/en not_active Withdrawn
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