JP2001177388A - Drive circuit - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 出力段の高電位側にPチャネルMOSFET
を使用したドライバ回路において、高速な動作を可能と
し且つ消費電流を削減することにある。
【解決手段】 第1の電源系の高電位側(VDD)にソ
ースが接続されドレインが出力端子に接続されたPチャ
ネルFET(M1)と、上記第1電源系よりも低い第2
の電源系の電源電圧(Va)で動作する出力制御回路
(IN1)とを備え、上記出力制御回路(IN1)の出
力電圧に基づきPチャネルFET(M1)のゲートを制
御するようにしたドライブ回路(1)において、出力制
御回路(IN1)の出力端子とPチャネルFET(M
1)のゲート端子との間にコンデンサ(C1)が接続さ
れ、且つ、コンデンサ(C1)とPチャネルFET(M
1)のゲート端子との接続点と第1電源系の電源電圧端
子とを接続または遮断する初期設定用のスイッチ(S
W)を設けている。
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a P-channel MOSFET on the high potential side of an output stage
An object of the present invention is to enable a high-speed operation and reduce the current consumption in a driver circuit using the same. SOLUTION: A P-channel FET (M1) having a source connected to a high potential side (VDD) of a first power supply system and a drain connected to an output terminal, and a second P-channel FET (M1) lower than the first power supply system.
And an output control circuit (IN1) that operates with the power supply voltage (Va) of the power supply system, and controls the gate of the P-channel FET (M1) based on the output voltage of the output control circuit (IN1). In (1), the output terminal of the output control circuit (IN1) and the P-channel FET (M
A capacitor (C1) is connected between the capacitor (C1) and the gate terminal of the P-channel FET (M).
An initial setting switch (S) for connecting or disconnecting the connection point with the gate terminal of 1) and the power supply voltage terminal of the first power supply system.
W).
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、MOS集積回路
化されたドライブ回路さらには電源電圧の高電位側に配
設されるプッシュ側トランジスタとしてPチャネルFE
Tを有するドライブ回路に適用して有用な技術に関し、
例えばモータを電流制御する同期整流制御用ICの出力
回路に利用して特に有用な技術である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a drive circuit formed as a MOS integrated circuit and a P-channel FE as a push-side transistor disposed on the high potential side of a power supply voltage.
Regarding a technique useful when applied to a drive circuit having T,
For example, this technique is particularly useful when used in an output circuit of a synchronous rectification control IC that controls the current of a motor.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、例えば、同期整流制御用IC等の
ドライブ回路の出力段に用いられるプッシュプル型の出
力回路としてプッシュ側トランジスタにNチャネルMO
SFETを用いたものと、PチャネルMOSFETを用
いたものがある。プッシュ側のトランジスタにNチャネ
ルMOSFETを用いた場合、出力電圧が上昇すると該
トランジスタのゲート・ソース間電圧が低下してトラン
ジスタが十分にオンしなくなるため、電源電圧よりもM
OSのしきい値電圧低い出力電圧しか得られない。そこ
で、トランジスタを十分にオンさせて高電位点までの出
力を得るには、高電位側のNチャネルMOSFETのゲ
ートに電源電圧の高電位点より高い電圧を印加する必要
がある。2. Description of the Related Art Conventionally, as a push-pull type output circuit used in an output stage of a drive circuit such as a synchronous rectification control IC or the like, an N-channel MOS is used for a push-side transistor.
There are those using SFETs and those using P-channel MOSFETs. When an N-channel MOSFET is used for the transistor on the push side, when the output voltage increases, the gate-source voltage of the transistor decreases and the transistor does not turn on sufficiently.
Only an output voltage lower than the threshold voltage of the OS can be obtained. Therefore, in order to turn on the transistor sufficiently and obtain an output up to the high potential point, it is necessary to apply a voltage higher than the high potential point of the power supply voltage to the gate of the N-channel MOSFET on the high potential side.
【0003】一方、プッシュプル型の出力回路において
高電位側のトランジスタにPチャネルMOSFETを用
いた場合、そのゲートに電源電圧よりもMOSFETの
しきい値電圧分以上低い電圧を印加することでMOSF
ETを容易に且つ十分にオンすることが出来る。On the other hand, when a P-channel MOSFET is used as a high-potential transistor in a push-pull type output circuit, a voltage lower than the power supply voltage by at least the threshold voltage of the MOSFET is applied to the gate of the P-channel MOSFET.
ET can be easily and sufficiently turned on.
【0004】図10に、出力段の高電位側にPチャネル
MOSFETを用いたドライバ回路の一例の回路図を示
す。FIG. 10 is a circuit diagram showing an example of a driver circuit using a P-channel MOSFET on the high potential side of the output stage.
【0005】プッシュプル出力段の高電位側にPチャネ
ルMOSFET M1を配設した場合、オフ時にはその
ゲートに電源電位VDDを印加する一方、オン時には電
源電位VDDよりMOSFET M1のしきい値電圧以
上低い電圧をゲートに印加する必要がある。When the P-channel MOSFET M1 is arranged on the high potential side of the push-pull output stage, the power supply potential VDD is applied to the gate when the P-channel MOSFET is off, and the power supply potential VDD is lower than the power supply potential VDD by at least the threshold voltage of the MOSFET M1 when off. A voltage needs to be applied to the gate.
【0006】MOSFET M1のゲートを電源電位V
DDより低くするには、MOSFET M1のゲートと
グランドとの間にMOSFET M15を設け、このM
OSFETM15のスイッチ動作によりゲートをグラン
ド側に接続すればよい。しかし、電源電圧VDDがMO
SFET M1の(ゲート)耐圧以上の高電圧系(例え
ば12V)の場合にはPチャネルMOSFETのゲート
・ソース間耐圧を考慮すると、オン時のゲート電圧はグ
ランド電位まで低くすることはできないので、ツェナダ
イオードDZ10を設けるなどしてゲート電圧をクラン
プし、MOSFET M1のゲート電位が過度に低下し
ないようにしなければならない。The gate of the MOSFET M1 is connected to the power supply potential V
In order to make the voltage lower than DD, a MOSFET M15 is provided between the gate of the MOSFET M1 and the ground.
The gate may be connected to the ground by the switching operation of the OSFET M15. However, when the power supply voltage VDD is MO
In the case of a high-voltage system (for example, 12 V) higher than the (gate) breakdown voltage of the SFET M1, considering the gate-source breakdown voltage of the P-channel MOSFET, the gate voltage at the time of ON cannot be reduced to the ground potential. The gate voltage must be clamped, for example, by providing a diode DZ10 to prevent the gate potential of the MOSFET M1 from excessively lowering.
【0007】更に、上記PチャネルMOSFET M1
を高速にターンオフさせてドライバ回路を高速に動作さ
せるには、MOSFET M1の寄生容量を高速に充電
しなければならない。そこで、電源電位VDDとMOS
FET M1のゲートとの間に抵抗として作用するディ
プリーション形MOSFET M14を設けることが考
えられる。Further, the P-channel MOSFET M1
In order to turn off the MOSFET at high speed and operate the driver circuit at high speed, the parasitic capacitance of the MOSFET M1 must be charged at high speed. Therefore, the power supply potential VDD and the MOS
It is conceivable to provide a depletion-type MOSFET M14 acting as a resistor between the gate of the FET M1.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成を有するドライバ回路では、該MOSFET
M1のオン時に電源電位VDDからグランド側に直流電
流IM15(=IDZ10+IM14)が流れてしま
い、消費電流が過大になるという問題がある。However, in the driver circuit having the above configuration, the MOSFET
When M1 is turned on, a DC current IM15 (= IDZ10 + IM14) flows from the power supply potential VDD to the ground side, which causes a problem that current consumption becomes excessive.
【0009】この発明の目的は、出力段の高電位側にP
チャネルMOSFETを使用したドライバ回路におい
て、高速な動作を可能にし且つ消費電流を低減すること
にある。An object of the present invention is to provide P
An object of the present invention is to enable high-speed operation and reduce current consumption in a driver circuit using a channel MOSFET.
【0010】この発明の前記ならびにそのほかの目的と
新規な特徴については、本明細書の記述および添附図面
から明らかになるであろう。The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、下記のと
おりである。The outline of a typical invention among the inventions disclosed in the present application is as follows.
【0012】すなわち、第1電源系の電源電圧に接続さ
れたプッシュプル回路からなる出力段を備え、該出力段
の高電位側にトランジスタとしてPチャネルFETを用
い、上記第1電源系より小さな第2電源系の電源電圧で
動作され、上記PチャネルFETのゲートを駆動する出
力制御回路とを有するドライブ回路において、上記出力
制御回路の出力端子と上記FETのゲート端子との間に
コンデンサが接続されると共に、該出力制御回路の出力
振幅が上記FETのゲート・ソース間耐圧よりも低く設
定され、且つ、上記コンデンサと上記FETのゲート端
子との接続点と上記第1電源系の電源電圧端子とを接続
または遮断する初期設定用のスイッチ手段が設けられて
いる構成とする。That is, an output stage composed of a push-pull circuit connected to the power supply voltage of the first power supply system is provided, and a P-channel FET is used as a transistor on the high potential side of the output stage. In a drive circuit which is operated by a power supply voltage of a two-power supply system and has an output control circuit for driving a gate of the P-channel FET, a capacitor is connected between an output terminal of the output control circuit and a gate terminal of the FET. In addition, the output amplitude of the output control circuit is set lower than the gate-source breakdown voltage of the FET, and a connection point between the capacitor and the gate terminal of the FET and a power supply voltage terminal of the first power supply system. Is provided with an initial setting switch means for connecting or disconnecting the switch.
【0013】このような手段によれば、低電源系の出力
制御回路の小振幅の出力でもコンデンサを介することで
上記FETのゲート電位を第1電源系の高電位点とそれ
以下の電位点との間で振ることが出来る。また、ゲート
電位を生成する部分に直流パスを含まないので消費電流
も少ない。また、出力制御回路の上記出力振幅の設定に
よりFETのゲート・ソース間電圧を耐圧以下に抑える
ことができる。According to such a means, the gate potential of the FET can be set to the high potential point of the first power supply system and the potential point lower than the low potential output control circuit of the low power supply system through the capacitor even through the capacitor. You can shake between. Further, since a DC path is not included in a portion for generating a gate potential, current consumption is small. Further, by setting the output amplitude of the output control circuit, the gate-source voltage of the FET can be suppressed to a withstand voltage or less.
【0014】更に、コンデンサ容量や出力制御回路の出
力振幅を適宜調整して上記FETのゲートに流れ込んだ
り流れ出たりする電流のピーク値が大きくなるように設
定してやれば、容量性負荷の特性を有するFETを高速
に動作させることができる。Further, by appropriately adjusting the capacitor capacity and the output amplitude of the output control circuit so that the peak value of the current flowing into or out of the gate of the FET becomes large, the FET having the characteristic of the capacitive load can be obtained. Can be operated at high speed.
【0015】ここで問題となるのが上記コンデンサの初
期の充電量であり、この充電量がばらつけば正常に動作
しないこともありえる。しかし、上記手段によれば、上
記スイッチ手段によりコンデンサの充電量を初期設定で
きるので、常に正常な状態で動作を開始させることが出
来る。The problem here is the initial charge amount of the capacitor. If the charge amount varies, the capacitor may not operate normally. However, according to the above means, the amount of charge of the capacitor can be initially set by the switch means, so that the operation can always be started in a normal state.
【0016】スイッチ手段は、例えばシステムの電源投
入時に生成されるパワーオンリセットパルスにより開閉
されるMOSFET等のスイッチ素子を用いることがで
きる。また、上記スイッチ手段として、上記第1電源系
の高電位側から上記FETのゲートに逆方向接続された
ツェナダイオードを用い、上記出力制御回路の出力振幅
をVa、上記ツェナダイオードのツェナ電圧をVfとし
たときに、Va>Vfになるように構成しても良い。こ
のような構成の場合、出力制御回路のハイレベルの出力
によりツェナダイオードをツェナ降伏させてコンデンサ
の充電量を初期化することが出来る。As the switch means, for example, a switch element such as a MOSFET which is opened and closed by a power-on reset pulse generated when the power of the system is turned on can be used. In addition, as the switch means, a Zener diode connected in reverse direction from the high potential side of the first power supply system to the gate of the FET is used. The output amplitude of the output control circuit is Va, and the Zener voltage of the Zener diode is Vf. In such a case, the configuration may be such that Va> Vf. In the case of such a configuration, the Zener diode can be Zener broken down by the high-level output of the output control circuit, and the charge amount of the capacitor can be initialized.
【0017】さらに望ましくは、上記FETのソース電
位を上記第1電源系の高電位側の電位よりも高い電圧に
押し上げる昇圧回路を設け、上記出力制御回路により行
われる上記FETのゲート電圧のハイレベルとローレベ
ルの制御と、上記昇圧回路により行われる上記FETの
ソース電圧の昇圧と降圧の制御とを逆相で同期するよう
に行なう。More preferably, there is provided a booster circuit for raising the source potential of the FET to a voltage higher than the potential on the high potential side of the first power supply system, and a high level of the gate voltage of the FET performed by the output control circuit is provided. And the control of the low level and the control of the step-up and step-down of the source voltage of the FET performed by the step-up circuit are performed in synchronism in opposite phases.
【0018】このような手段によれば、上記FETをタ
ーンオンする際、ゲート電位が下がると同時にソース電
位が上げられるので、より高速なFETのオン動作が得
られる。According to such means, when the FET is turned on, the gate potential is lowered and the source potential is raised at the same time, so that the FET can be turned on faster.
【0019】[0019]
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施例を図
1〜図8の図面に基づいて説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
【0020】[第1の実施例]図1は、本発明を適用し
たドライバ回路の最も単純な実施例を示す回路図であ
る。[First Embodiment] FIG. 1 is a circuit diagram showing the simplest embodiment of a driver circuit to which the present invention is applied.
【0021】この実施例のドライバ回路1は、例えば単
結晶シリコンのような1個の半導体チップ上に形成され
るモータ駆動用の集積回路であり、例えば0V〜6Vの
小振幅のタイミングパルスΦを受けて0V〜VDD(例
えば12V)の大振幅な出力電圧Voutを出力する。
出力電圧Voutは、負荷MOSFET M10のゲー
トに印加され、該負荷MOSFET M10によりモー
タの駆動電流が供給されたりする。The driver circuit 1 of this embodiment is an integrated circuit for driving a motor formed on one semiconductor chip such as single crystal silicon, for example, and generates a timing pulse Φ having a small amplitude of 0 V to 6 V, for example. Upon receiving the output voltage, a large amplitude output voltage Vout of 0 V to VDD (for example, 12 V) is output.
The output voltage Vout is applied to the gate of the load MOSFET M10, and the drive current of the motor is supplied by the load MOSFET M10.
【0022】図1において、M1とM2はプッシュプル
型の出力段を構成する出力MOSFETである。グラン
ド側に配設される出力MOSFET M2はNチャネ
ル、高電位側に配設される出力MOSFET M1はP
チャネルである。この出力段には駆動系の大きな電源電
圧VDD(例えば12V)が供給される。In FIG. 1, M1 and M2 are output MOSFETs forming a push-pull type output stage. The output MOSFET M2 disposed on the ground side is an N-channel, and the output MOSFET M1 disposed on the high potential side is a P-channel.
Channel. This output stage is supplied with a large power supply voltage VDD (for example, 12 V) of the drive system.
【0023】IN1は出力制御を行なうインバータ回路
で、タイミングパルスΦを受けてハイレベル(電源電位
Va)の出力とローレベル(グランド電位)の出力を行
なう。このインバータIN1には、駆動系の電源電圧V
DDよりも低い制御系の電源電圧Va(例えば6V)が
供給される。この電源電圧Vaは高電位側の出力MOS
FET M1のゲート・ソース間耐圧を超えないように
設定される。IN1 is an inverter circuit for controlling the output, which outputs a high level (power supply potential Va) and a low level (ground potential) in response to the timing pulse Φ. The inverter IN1 has a drive system power supply voltage V
A power supply voltage Va (for example, 6 V) of a control system lower than DD is supplied. This power supply voltage Va is a high potential side output MOS.
It is set so as not to exceed the gate-source breakdown voltage of the FET M1.
【0024】C1は高電位側の出力MOSFET M1
のゲート電圧を操作するためのコンデンサで、インバー
タ回路IN1の出力端子と出力MOSFET M1のゲ
ート端子との間に介設されている。C1 is a high-potential side output MOSFET M1
This is a capacitor for controlling the gate voltage of the inverter circuit IN1 and is provided between the output terminal of the inverter circuit IN1 and the gate terminal of the output MOSFET M1.
【0025】SWは、コンデンサC1の充電量を初期化
するためのスイッチで、オン時にコンデンサC1の出力
MOSFET M1側の電極と電源電圧VDDとを接続
状態にする。このスイッチSWは、例えば、このドライ
バ回路1が組み込まれるシステムの電源投入時に、電源
投入に基づき生成されるパワーオンリセットパルスRS
によりオンされ、その後、通常動作時においてオフされ
るように構成される。SW is a switch for initializing the charge amount of the capacitor C1, and when ON, connects the electrode of the capacitor C1 on the output MOSFET M1 side to the power supply voltage VDD. The switch SW is connected to a power-on reset pulse RS generated based on power-on, for example, when the power of the system in which the driver circuit 1 is incorporated is turned on.
And then turned off during normal operation.
【0026】図2には、上記ドライバ回路1の動作を説
明するためのタイミングチャートを示す。FIG. 2 is a timing chart for explaining the operation of the driver circuit 1.
【0027】このタイミングチャートは、上記ドライバ
回路1が組み込まれるシステムの電源投入時からの状態
を表したものである。同図において、M1,M2,M1
0,SWはそれぞれMOSFET M1,M2,M10
とスイッチSWの状態、VGはコンデンサC1が接続さ
れる出力MOSFET M1のゲート電位、Φと/Φは
インバータIN1に入力される内部信号とインバータI
N1の出力である。This timing chart shows the state of the system in which the driver circuit 1 is incorporated since power-on. In the figure, M1, M2, M1
0 and SW are MOSFETs M1, M2 and M10, respectively.
And the state of the switch SW, VG is the gate potential of the output MOSFET M1 to which the capacitor C1 is connected, and Φ and / Φ are the internal signal input to the inverter IN1 and the inverter I
This is the output of N1.
【0028】図2に示すように、電源投入時(図2に
「初期」と示す)には、ドライバ回路1にハイレベルの
リセットパルスが入力されることによりスイッチSWは
短い時間オン状態とされ、この間にコンデンサC1の充
電が行われて、上記接続ノードn1の電位VGが電源電
圧VDDまで押し上げられる。スイッチSWは、リセッ
トパルスの投入時のみオンとされその後通常動作時にお
いてはオフとされる。As shown in FIG. 2, when the power is turned on (shown as "initial" in FIG. 2), a high-level reset pulse is input to the driver circuit 1, whereby the switch SW is turned on for a short time. During this time, the capacitor C1 is charged, and the potential VG of the connection node n1 is pushed up to the power supply voltage VDD. The switch SW is turned on only when a reset pulse is applied, and then turned off during normal operation.
【0029】タイミングパルスΦは、電源投入時にロー
レベルの入力で始まる。そして、所定周期で”H”(ハ
イ)と”L”(ロー)の入力を繰り返す。従って、コン
デンサC1の下端の電位ならびにグランド側の出力MO
SFET M2のゲート電位はインバータIN1の出力
電位と同一であるので、電源投入時にハイレベル(制御
系の電源電圧Va)で始まり、その後、所定周期でロー
レベルとハイレベルを繰り返す。The timing pulse Φ starts with a low-level input when the power is turned on. The input of “H” (high) and “L” (low) is repeated at a predetermined cycle. Accordingly, the potential at the lower end of the capacitor C1 and the output MO on the ground side
Since the gate potential of the SFET M2 is the same as the output potential of the inverter IN1, it starts at a high level (power supply voltage Va of the control system) when the power is turned on, and thereafter repeats a low level and a high level at a predetermined cycle.
【0030】高電位側の出力MOSFET M1のゲー
ト電位VGは、該MOSFETのゲート容量がコンデン
サC1の容量に対して十分に小さい場合はインバータI
N1の出力電圧/Φに従って、該出力と同期してハイレ
ベル(VDD)とローレベル(VDD−Va)の電位に
変化する。それにより高電位側の出力MOSFETM1
はタイミングパルスΦと同期してオフとオンを繰り返
す。The gate potential VG of the output MOSFET M1 on the high potential side is determined by the inverter I when the gate capacitance of the MOSFET is sufficiently smaller than the capacitance of the capacitor C1.
In accordance with the output voltage / Φ of N1, the potential changes to a high level (VDD) and a low level (VDD-Va) in synchronization with the output. Thereby, the output MOSFET M1 on the high potential side
Repeatedly turns off and on in synchronization with the timing pulse Φ.
【0031】コンデンサC1の容量(C1)が出力MO
SFET M1のゲート容量に対して十分に大きくない
場合には、ハイレベルのときのゲート電位VGは電源電
位VDDと上記の場合と変わらないが、ローレベルとな
るときは上記の場合と異なってくる。すなわち、インバ
ータIN1の出力/Φがハイレベルからローレベルとな
ると、出力MOSFET M1のゲートからコンデンサ
C1に電荷が流れ込むため、ゲート電位VGは、電位差
Vaが出力MOSFET M1のゲート容量(Cin)
に分圧される分だけ十分に下がることができず、ローレ
ベルの電位はVDD−{1−Cin/(Cin+C
1)}Vaとなる。なお、このローレベルのゲート電位
におけるゲート容量(Cin)は、出力MOSFET
M1がオンとなることで増加したゲート容量である。The capacitance (C1) of the capacitor C1 is equal to the output MO.
If the gate capacitance is not sufficiently large with respect to the gate capacitance of the SFET M1, the gate potential VG at the high level is not different from the power supply potential VDD as described above, but when it is at the low level, it is different from the above case. . That is, when the output / Φ of the inverter IN1 changes from the high level to the low level, electric charge flows from the gate of the output MOSFET M1 to the capacitor C1, so that the potential difference Va is equal to the gate capacitance (Cin) of the output MOSFET M1.
And the low-level potential becomes VDD− {1-Cin / (Cin + C
1) It becomes と Va. The gate capacitance (Cin) at this low-level gate potential is determined by the output MOSFET
This is the gate capacitance increased by turning on M1.
【0032】従って、コンデンサC1の容量は、出力M
OSFET M1のゲート容量やインバータ出力/Φの
電位差を考慮して、ゲート電位VGがローレベルのとき
に出力MOSFET M1を十分にオンできるように決
定される。例えばMOSFET M1のゲート容量が
0.06pFであるときには容量1pF程度のコンデン
サC1を使用すれば、出力MOSFET M1を十分に
且つ高速にオンさせることが出来る。Therefore, the capacity of the capacitor C1 is determined by the output M
Considering the gate capacitance of the OSFET M1 and the potential difference between the inverter output / Φ, the output MOSFET M1 is determined to be sufficiently turned on when the gate potential VG is at a low level. For example, when the gate capacitance of the MOSFET M1 is 0.06 pF, if the capacitor C1 having a capacitance of about 1 pF is used, the output MOSFET M1 can be turned on sufficiently and at high speed.
【0033】グランド側の出力MOSFET M2はイ
ンバータIN1の出力/Φに同期して、すなわちタイミ
ングパルスΦと逆相で同期してオンとオフを繰り返す。
従って、プッシュプル動作を行なう2つの出力MOSF
ET M1,M2の結節点である出力ノードの電圧Vo
utは、タイミングパルスΦに同期してハイレベル(電
源電位VDD)とローレベル(グランド電位)とを繰り
返し、それにより負荷MOSFET M10がオン・オ
フ駆動される。The ground-side output MOSFET M2 repeatedly turns on and off in synchronization with the output / Φ of the inverter IN1, that is, in synchronization with the timing pulse Φ in the opposite phase.
Therefore, two output MOSFs performing a push-pull operation
The voltage Vo at the output node that is the node between ET M1 and M2
ut repeats a high level (power supply potential VDD) and a low level (ground potential) in synchronization with the timing pulse Φ, whereby the load MOSFET M10 is turned on and off.
【0034】以上のように、この実施例のドライバ回路
1によれば、制御系の電源電圧Vaの範囲で振れるイン
バータ出力/Φにより、駆動系の電源電圧VDDが供給
されるプッシュプル出力段の高電位側に配設されたPチ
ャネルMOSFET M1を、電流を消費することなく
駆動することが出来る。すなわち、図10の従来回路で
はMOSFET M14からMOSFET M15へ流
れる貫通電流があったが、図1の回路ではそのような貫
通電流がないため、低消費電流でMOSFETM1を駆
動することが出来る。また、出力MOSFET M1の
ゲート・ソース間にはインバータIN1の出力振幅Va
以上の電圧が印加されないので、出力MOSFET M
1の耐圧以下での動作制御が可能であり、ツェナダイオ
ードが不要となる。As described above, according to the driver circuit 1 of this embodiment, the push-pull output stage to which the power supply voltage VDD of the drive system is supplied by the inverter output / Φ swinging within the range of the power supply voltage Va of the control system. The P-channel MOSFET M1 arranged on the high potential side can be driven without consuming current. That is, in the conventional circuit of FIG. 10, there is a through current flowing from the MOSFET M14 to the MOSFET M15, but in the circuit of FIG. 1, since there is no such a through current, the MOSFET M1 can be driven with low current consumption. The output amplitude Va of the inverter IN1 is provided between the gate and the source of the output MOSFET M1.
Since the above voltage is not applied, the output MOSFET M
Operation control at a breakdown voltage of 1 or less is possible, and a zener diode is not required.
【0035】更に、インバータIN1の出力振幅Vaや
コンデンサC1の容量の調整により動作中に出力MOS
FET M1のゲートに印加される電圧の振幅を適宜調
整することが出来るので、出力MOSFET M1のタ
ーンオン時にゲートからコンデンサC1に流れるピーク
電流の値を大きくするように設定して、出力MOSFE
T M1のオン動作を高速に行なわせることが出来る。Further, the output MOS during operation is adjusted by adjusting the output amplitude Va of the inverter IN1 and the capacitance of the capacitor C1.
Since the amplitude of the voltage applied to the gate of the FET M1 can be appropriately adjusted, the value of the peak current flowing from the gate to the capacitor C1 at the time of turning on the output MOSFET M1 is set to be large, and the output MOSFET is set.
The ON operation of TM1 can be performed at high speed.
【0036】また、スイッチSWによりコンデンサC1
の充電量が動作開始時に正常に初期化されるので、動作
開始時にドライバ回路1に最初に入力されるハイレベル
のタイミングパルスΦのときからドライバ回路1を正常
に動作させることが出来る。The capacitor C1 is switched by the switch SW.
Is normally initialized at the start of the operation, so that the driver circuit 1 can operate normally from the time of the high-level timing pulse Φ first input to the driver circuit 1 at the start of the operation.
【0037】[第2の実施例]図3には、本発明を適用
して好適なドライバ回路の第2実施例の回路図を示す。[Second Embodiment] FIG. 3 is a circuit diagram of a second embodiment of a driver circuit suitable for applying the present invention.
【0038】この実施例のドライバ回路2は、第1の実
施例のスイッチSWの部分をMOSFET等で構成した
ものである。In the driver circuit 2 of this embodiment, the switch SW of the first embodiment is constituted by a MOSFET or the like.
【0039】すなわち、図3のSW2はスイッチ回路を
示しており、リセットパルスRSをゲートで受けてオン
・オフするNチャネルMOSFET M5と、該MOS
FET M5に連動してオンされ電源電位VDDとコン
デンサC1とを接続するPチャネルMOSFET M6
と、該MOSFET M6のゲート・ソース間に接続さ
れMOSFET M6の耐圧以下に降圧電圧が設定され
たツェナダイオードDZ1と、MOSFET M5のオ
ン時に抵抗として作用してMOSFET M6のゲート
バイアス電圧を発生するディプリーション形MOSFE
T M4等から構成される。That is, SW2 in FIG. 3 indicates a switch circuit, which includes an N-channel MOSFET M5 which is turned on / off by receiving a reset pulse RS at its gate,
P-channel MOSFET M6 which is turned on in conjunction with FET M5 and connects power supply potential VDD and capacitor C1
A Zener diode DZ1 connected between the gate and source of the MOSFET M6 and having a step-down voltage set to be equal to or lower than the breakdown voltage of the MOSFET M6, and a diode which acts as a resistor when the MOSFET M5 is turned on to generate a gate bias voltage of the MOSFET M6. Pricing type MOSFE
TM4 and the like.
【0040】このような構成によっても、図2のタイミ
ングチャートと同様の動作でドライバ回路2の動作開始
時にコンデンサC1の充電量を初期化して、ドライバ回
路2を動作開始時の最初のタイミングパルスΦの入力時
から正常に動作させることが出来る。According to such a configuration, the charge amount of the capacitor C1 is initialized at the start of the operation of the driver circuit 2 in the same operation as the timing chart of FIG. 2, and the first timing pulse .PHI. Can be operated normally from the time of input.
【0041】図1の回路では、スイッチSWをMOSF
ETで構成しノードn1をリセット時に電源電圧VDD
にチャージするにはPチャネルMOSを用いる必要があ
り、そのようにすると、そのゲート・ソース間に耐圧以
上の電圧が印加されるおそれがあるが、図3の回路によ
ればMOSFET M6に耐圧以上の電圧が印加される
のを回避することができる。In the circuit shown in FIG.
ET and the power supply voltage VDD when the node n1 is reset.
It is necessary to use a P-channel MOS in order to charge the MOS transistor. In such a case, a voltage higher than the breakdown voltage may be applied between the gate and the source. However, according to the circuit of FIG. Can be prevented from being applied.
【0042】[第3の実施例]図4には、本発明を適用
して好適なドライバ回路の第3実施例の回路図を示す。[Third Embodiment] FIG. 4 is a circuit diagram of a third embodiment of a driver circuit suitable for applying the present invention.
【0043】この実施例のドライバ回路3は、コンデン
サC1のMOSFET M1側の電極と電源電位VDD
との間に接続されるスイッチ手段として、ツェナダイオ
ードDZを用いた一例である。The driver circuit 3 of this embodiment comprises an electrode on the MOSFET M1 side of the capacitor C1 and the power supply potential VDD.
This is an example in which a Zener diode DZ is used as a switching means connected between the Zener diode DZ.
【0044】このツェナダイオードDZのツェナ電圧V
DZはインバータIN1の出力振幅Vaよりも小さくな
るように設定する。それにより、ドライバ回路3の動作
開始時にコンデンサC1のMOSFET M1側の電位
が不定な場合でも、インバータIN1の出力がハイレベ
ルとなってコンデンサC1のMOSFET M1側の電
位が押し上げられたときに該電位を電源電圧VDD近傍
に初期設定することが可能となっている。The Zener voltage V of this Zener diode DZ
DZ is set to be smaller than the output amplitude Va of the inverter IN1. Thus, even when the potential of the capacitor M1 on the MOSFET M1 side is indefinite at the start of the operation of the driver circuit 3, the output of the inverter IN1 becomes high level and the potential of the capacitor M1 on the MOSFET M1 side is raised. Can be initially set near the power supply voltage VDD.
【0045】すなわち、動作開始時に電源端子に電源電
圧VDDが供給されることでツェナダイオードDZがツ
ェナ降伏して逆方向電流が流れて、ノードn1の電位は
電源電位VDDと該電源電位VDDよりツェナ電圧分低
い電位(VDD−VDZ)との間の電圧範囲に収まるこ
とになる。この状態でインバータINの出力/Φがロー
レベルからハイレベルに変化すると、その電位差Vaだ
けノードn1の電位を押し上げるので、ノードn1の電
位は電源電位VDD以上に押し上げられ、その結果、ツ
ェナダイオードDZに順方向電流が流れてノードn1の
電位はほぼ電源電位VDDにされる。That is, when the power supply voltage VDD is supplied to the power supply terminal at the start of the operation, the Zener diode DZ causes a Zener breakdown and a reverse current flows, and the potential of the node n1 becomes the power supply potential VDD and the Zener voltage from the power supply potential VDD. The voltage falls within a voltage range between the potential lower by the voltage (VDD-VDDZ). When the output / Φ of the inverter IN changes from the low level to the high level in this state, the potential of the node n1 is boosted by the potential difference Va, so that the potential of the node n1 is boosted to the power supply potential VDD or higher, and as a result, the Zener diode DZ , And the potential of the node n1 is almost set to the power supply potential VDD.
【0046】動作開始時にはインバータINの出力/Φ
はハイレベルであるので、少なくともタイミングパルス
Φが”L”−”H”−”L”と変化した1周期半目のタ
イミングで、コンデンサC1の充電量が初期化され、そ
れ以降の動作を正常に行わせることが出来る。しかも、
この実施例ではツェナダイオードDZがMOSFETM
1の耐圧保護素子としても働く。At the start of operation, the output of inverter IN / Φ
Is at a high level, the charge amount of the capacitor C1 is initialized at least at the timing of the first half cycle when the timing pulse Φ changes from “L” to “H” to “L”, and the subsequent operation is performed normally. Can be done. Moreover,
In this embodiment, the Zener diode DZ is a MOSFET M
1 also functions as a withstand voltage protection element.
【0047】[第4の実施例]図5は、本発明を適用し
て好適なドライバ回路の第4実施例を示す回路図であ
る。[Fourth Embodiment] FIG. 5 is a circuit diagram showing a fourth embodiment of a driver circuit suitable for applying the present invention.
【0048】この実施例のドライバ回路4は、第2の実
施例のドライバ回路2の構成に加えて、コンデンサC1
と出力MOSFET M1の接続ノードn1と電源電位
VDDとの間に逆方向接続されたツェナダイオードDZ
2を設けたものである。The driver circuit 4 of this embodiment has a capacitor C1 in addition to the configuration of the driver circuit 2 of the second embodiment.
Diode DZ reversely connected between the power supply potential VDD and a connection node n1 of the power MOSFET M1 and the output MOSFET M1
2 is provided.
【0049】このツェナダイオードDZ2は、そのツェ
ナ電圧VDZ2が出力MOSFETM1のゲート・ソー
ス間耐圧以下になるように設定する。この設定により、
例えばコンデンサC1に充電されていた電荷がリークし
て、接続ノードn1の電位が下がってきた場合でも、ツ
ェナ降伏により出力MOSFET Mのゲート・ソース
間電圧が耐圧より上昇しないようにできる。The Zener diode DZ2 is set such that its Zener voltage VDZ2 is lower than the gate-source breakdown voltage of the output MOSFET M1. With this setting,
For example, even when the charge charged in the capacitor C1 leaks and the potential of the connection node n1 decreases, the gate-source voltage of the output MOSFET M can be prevented from rising above the breakdown voltage due to Zener breakdown.
【0050】また、ツェナ電圧VDZ2をインバータI
N1の出力振幅Vaよりも小さい値に選択すると、イン
バータIN1でハイレベルとローレベルの出力が行われ
る間に必ず1回のツェナ降伏が生じ、タイミングパルス
Φがローレベルとなるタイミングで出力MOSFET
M1のゲート電位が一定のバイアスにクランプされるよ
うになる。その結果、タイミングパルスΦの周期毎に毎
回同等の状態でドライブ回路1を動作させることが可能
となり、長期に渡って安定した動作を得ることが出来
る。Further, the Zener voltage VDZ2 is applied to the inverter I
If a value smaller than the output amplitude Va of N1 is selected, one Zener breakdown always occurs while the inverter IN1 outputs the high level and the low level, and the output MOSFET is output at the timing when the timing pulse Φ becomes the low level.
The gate potential of M1 is clamped at a constant bias. As a result, the drive circuit 1 can be operated in the same state every time the period of the timing pulse Φ is obtained, and stable operation can be obtained over a long period of time.
【0051】[第5の実施例]図6は、本発明を適用し
て好適なドライバ回路の第5実施例を示す回路図であ
る。[Fifth Embodiment] FIG. 6 is a circuit diagram showing a fifth embodiment of a driver circuit suitable for applying the present invention.
【0052】この実施例のドライバ回路5は、図1の実
施例の回路の出力段の次段に電源電圧VDDとグランド
との間に2つのNチャネルMOSFETを直列に接続し
てなるプッシュプル出力段を2個カスケード接続したも
のである。更に、その初段のプッシュプル出力段には、
電源電圧VDDとMOSFET M1のゲート端子との
間に、図5で示したゲート耐圧保護用のツェナダイオー
ドDZ2が接続されている。The driver circuit 5 of this embodiment has a push-pull output in which two N-channel MOSFETs are connected in series between the power supply voltage VDD and the ground at the next stage of the output stage of the circuit of the embodiment of FIG. This is a cascade connection of two stages. Furthermore, in the first stage push-pull output stage,
The Zener diode DZ2 for gate withstand voltage protection shown in FIG. 5 is connected between the power supply voltage VDD and the gate terminal of the MOSFET M1.
【0053】1段目のプッシュプル回路の出力ノードn
2は、2段目のプッシュプル回路(MOSFET M
3,M4)の高電位側のNチャネルMOSFET M3
のゲートに接続されている。Output node n of the first stage push-pull circuit
2 is a second stage push-pull circuit (MOSFET M
3, M4) N-channel MOSFET M3 on the high potential side
Connected to the gate.
【0054】2段目のプッシュプル回路には、高電位側
のNチャネルMOSFET M3のゲート・ソース間に
互いに向きが異なる2個のツェナダイオードDZ3,D
Z4が直列に接続されている。これらツェナダイオード
DZ3,DZ4は、MOSFET M3の寄生容量等に
より1段目の回路の出力ノードn2と2段目の回路の出
力ノードn3との間に電位差が発生する場合があるの
で、この電位差によりMOSFET M3がゲート破壊
されるのを防止するためのものである。The push-pull circuit of the second stage has two Zener diodes DZ3, DZ3 having different directions between the gate and the source of the N-channel MOSFET M3 on the high potential side.
Z4 is connected in series. These Zener diodes DZ3 and DZ4 may generate a potential difference between the output node n2 of the first-stage circuit and the output node n3 of the second-stage circuit due to the parasitic capacitance of the MOSFET M3 and the like. This is to prevent the gate of the MOSFET M3 from being destroyed.
【0055】2段目の回路の出力ノードn3は3段目の
プッシュプル出力回路(MOSFET M5,M6)の
高電位側のNチャネルMOSFET M5のゲートに接
続されている。3段目の回路にも、高電位側のNチャネ
ルMOSFET M3のゲート・ソース間に互いに向き
が異なる2個の耐圧保護用のツェナダイオードDZ5,
DZ6が配設されている。The output node n3 of the second stage circuit is connected to the gate of the N-channel MOSFET M5 on the high potential side of the third stage push-pull output circuit (MOSFET M5, M6). Also in the circuit of the third stage, two Zener diodes DZ5 for withstand voltage protection having different directions between the gate and the source of the N-channel MOSFET M3 on the high potential side.
DZ6 is provided.
【0056】この実施例のドライブ回路においては、1
段目のプッシュプル回路(MOSFET M1,M2)
は、その負荷が2段目のMOSFET M3のゲート容
量のみであるで小さな駆動で良い。そのため、1段目の
PチャネルMOSFET M1としてサイズの小さなM
OSFETが使用できる。サイズの小さなMOSFET
はゲート容量も小さくなるので、その分、コンデンサC
1の容量を小さくしても高速駆動が可能となる。更にコ
ンデンサC1の容量が小さくてよいことから、コンデン
サC1の面積を削減して回路を構成するのに必要なチッ
プ面積の増加を抑えることができる。In the drive circuit of this embodiment, 1
Stage push-pull circuit (MOSFET M1, M2)
Can be driven by a small drive because the load is only the gate capacitance of the MOSFET M3 in the second stage. Therefore, a small-sized M is used as the first-stage P-channel MOSFET M1.
OSFETs can be used. Small size MOSFET
Since the gate capacitance also becomes smaller, the capacitor C
High-speed driving is possible even if the capacity of the first capacitor is reduced. Further, since the capacity of the capacitor C1 may be small, it is possible to reduce the area of the capacitor C1 and suppress an increase in the chip area required for forming a circuit.
【0057】また、図6の実施例回路は図1や図3の実
施例回路に比べて出力段の素子数は多いが、2段目と3
段目のプッシュプル出力段はNチャネルMOSで構成さ
れている。NチャネルMOSFETは同一のgm(伝達
コンダクタンス)を有するPチャネルMOSFETに比
べてかなり小さくできるため、ドライブ回路全体として
の占有面積はかえって小さくすることが出来る。The circuit of the embodiment of FIG. 6 has a larger number of elements in the output stage than the circuits of the embodiment of FIGS.
The second push-pull output stage is constituted by an N-channel MOS. Since the N-channel MOSFET can be considerably smaller than the P-channel MOSFET having the same gm (transfer conductance), the area occupied by the entire drive circuit can be reduced.
【0058】また、2段目と3段目のプッシュプル出力
回路の高電位側のMOSFET M3,M5はそれぞれ
NチャネルMOSFETであるため、回路的にはMOS
FET M5のゲート電圧は電源電圧VDDよりもMO
SFET M3のしきい値電圧分低い電圧までしか上昇
せず、電源電圧VDDまでの出力を得ることが出来ない
ように見えるが、2段目のプッシュプル回路の高電位側
のMOSFET M3のゲート・ソース間の寄生容量に
より、次段のプッシュプル回路のMOSFETM5のゲ
ート電位が電源電圧VDD以上にブートストラップされ
てMOSFET M5が十分にオンされるようになって
いる。Since the high-potential MOSFETs M3 and M5 of the second and third push-pull output circuits are N-channel MOSFETs, respectively,
The gate voltage of the FET M5 is higher than the power supply voltage VDD by MO.
It appears that the voltage rises only to a voltage lower than the threshold voltage of the SFET M3 and that an output up to the power supply voltage VDD cannot be obtained, but the gate of the MOSFET M3 on the high potential side of the second stage push-pull circuit Due to the parasitic capacitance between the sources, the gate potential of the MOSFET M5 of the next stage push-pull circuit is bootstrapped to the power supply voltage VDD or higher, and the MOSFET M5 is sufficiently turned on.
【0059】[第6の実施例]図7は本発明を適用して
好適なドライバ回路の第6実施例を示す回路図である。[Sixth Embodiment] FIG. 7 is a circuit diagram showing a sixth embodiment of a driver circuit suitable for applying the present invention.
【0060】この実施例のドライバ回路6は、第1の実
施例のドライバ回路1と同等の構成に加えて、チャージ
ポンプ回路11(IN2,C2,DB)を付加したもので
ある。すなわち、インバータIN1の前段にインバータ
IN2が接続され、電源電圧VDDとインバータIN2
の出力端子との間にダイオードDBとコンデンサC2が
直列に接続されている。MOSFET M1のソースは
電源電圧VDDではなく、ダイオードDBとコンデンサ
C2との接続ノードn5に接続されている。そして、イ
ンバータIN1によるプッシュプル出力段の制御と、イ
ンバータIN2によるチャージポンプ回路11の動作と
がタイミングパルスΦにより同時に行われ同期するよう
に構成されている。The driver circuit 6 of this embodiment has a configuration similar to that of the driver circuit 1 of the first embodiment, with the addition of a charge pump circuit 11 (IN2, C2, DB). That is, the inverter IN2 is connected before the inverter IN1, and the power supply voltage VDD and the inverter IN2 are connected.
The diode DB and the capacitor C2 are connected in series between the output terminal of the first embodiment. The source of the MOSFET M1 is connected not to the power supply voltage VDD but to the connection node n5 between the diode DB and the capacitor C2. The control of the push-pull output stage by the inverter IN1 and the operation of the charge pump circuit 11 by the inverter IN2 are simultaneously performed and synchronized by the timing pulse Φ.
【0061】チャージポンプ回路11は、インバータI
N2とダイオードDBと、コンデンサC2とから構成さ
れ、インバータIN1,IN2を逆相の信号で動作させ
ることで、MOSFET M1がオフのときに電源電圧
VDDからダイオードDBを通してコンデンサC2へ電
荷をチャージし、MOSFET M1がオンのときにコ
ンデンサC2をたたいてPチャネルMOSFET M1
のソース端子が接続されたノードn5の電位を、電源電
圧VDDよりも押し上げるようになっている。The charge pump circuit 11 includes an inverter I
N2, a diode DB, and a capacitor C2. By operating the inverters IN1 and IN2 with signals having opposite phases, when the MOSFET M1 is off, electric charges are charged from the power supply voltage VDD to the capacitor C2 through the diode DB, When the MOSFET M1 is ON, the P-channel MOSFET M1 is hit by hitting the capacitor C2.
The potential of the node n5 to which the source terminal is connected is pushed higher than the power supply voltage VDD.
【0062】ダイオードDBは、MOSFET M1の
ソース・ドレイン間耐圧程度の耐圧(逆方向電圧)を有
するものを選択し、コンデンサC2はドライバ回路6の
出力電圧を受ける負荷MOSFET M10のゲート容
量より充分に大きな容量(例えば20pF)のものを選
択する。それにより、インバータIN2の出力/Φがハ
イレベルのときにノードn5の電位をVDD以上に昇圧
することができる。The diode DB is selected to have a withstand voltage (reverse voltage) about the source-drain withstand voltage of the MOSFET M1, and the capacitor C2 is sufficiently larger than the gate capacitance of the load MOSFET M10 receiving the output voltage of the driver circuit 6. A capacitor having a large capacity (for example, 20 pF) is selected. Thereby, the potential of the node n5 can be boosted to VDD or more when the output / Φ of the inverter IN2 is at the high level.
【0063】なお、ドライバ回路6の負荷としてNチャ
ネルMOSFET M10を示しているが、ドライバ回
路6からの出力電圧は電源電圧VDDより高くなるの
で、MOSFET M10のゲート・ソース間に、ゲー
ト電圧をクランプしてゲート破壊を防止するツェナダイ
オードDZ7が配設されている。Although the N-channel MOSFET M10 is shown as the load of the driver circuit 6, the output voltage from the driver circuit 6 is higher than the power supply voltage VDD, so that the gate voltage is clamped between the gate and the source of the MOSFET M10. And a Zener diode DZ7 for preventing gate breakdown.
【0064】図8には、上記ドライバ回路6の動作を説
明するタイミングチャートを示す。FIG. 8 is a timing chart for explaining the operation of the driver circuit 6.
【0065】このタイミングチャートは、電源投入時に
スイッチSWがリセットパルスによりオン動作して初期
設定を完了した後通常動作になってからの状態を表した
ものである。同図において、VG3は負荷MOSFET
M10のゲートに印加されるドライバ回路6の出力電
圧、VGSは出力MOSFET M1のゲート・ソース
間電圧、VS,VGはそれぞれ出力MOSFET M1
のソース電位とゲート電位、Φ,/Φはそれぞれインバ
ータIN1,IN2の入出力タイミングパルスである。This timing chart shows a state after the switch SW is turned on by a reset pulse at the time of turning on the power supply, the initialization is completed, and the normal operation is started. In the figure, VG3 is a load MOSFET
The output voltage of the driver circuit 6 applied to the gate of M10, VGS is the gate-source voltage of the output MOSFET M1, and VS and VG are the output MOSFET M1 respectively.
Are the source potential and gate potential, and Φ and / Φ are input / output timing pulses of the inverters IN1 and IN2, respectively.
【0066】同図に示すように、出力MOSFET M
1のソース電位VSは、チャージポンプ回路11の作用
によりインバータIN2の出力/Φがロウレベルのとき
はダイオードDBが順バイアスされて電源電圧VDDか
らコンデンサC2へ電荷がチャージされて電位(VDD
−VF)とされ、出力/Φがハイレベルに変化するとそ
の振幅Vaだけ高い電位(VDD−VF+Va)に持ち
上げられる。ここでVFはダイオードDBの順方向電圧
である。As shown in FIG.
When the output / Φ of the inverter IN2 is at a low level due to the operation of the charge pump circuit 11, the diode DB is forward-biased and the charge is charged from the power supply voltage VDD to the capacitor C2 to charge the source potential VS to the potential (VDD).
−VF), and when the output / Φ changes to a high level, the potential is raised to a potential (VDD−VF + Va) higher by the amplitude Va. Here, VF is a forward voltage of the diode DB.
【0067】一方、出力MOSFET M1のゲート電
位VGは、スイッチSWがオンすることで電位(VDD
−VF)に初期化された後、インバータIN1の出力Φ
とツェナダイオードDZ2のツェナ降伏により、インバ
ータIN1の出力Φがローレベルのときはツェナダイオ
ードDZが降伏してゲート電位VGはソース電位VSよ
りもツェナ電圧VDZ2だけ低い電位(VDD−VF+
Va−VDZ2)とされ、出力Φがハイレベルに変化す
るとその振幅Vaだけ持ち上げられるが、このときソー
ス電位VSは(VDD−VF)に下がるためツェナダイ
オードDZ2が順バイアスされ、ゲート電位VGはVG
≒VS(=VDD−VF)とされる。ここでVDZ2は
ツェナダイオードDZ2のツェナ電圧で5V(>|Vth
p1|:MOSFET M1のしきい値電圧)のように設
定される。On the other hand, the gate potential VG of the output MOSFET M1 becomes the potential (VDD) when the switch SW is turned on.
−VF), the output Φ of the inverter IN1
And the Zener breakdown of the Zener diode DZ2, when the output Φ of the inverter IN1 is at the low level, the Zener diode DZ breaks down and the gate potential VG is lower than the source potential VS by the Zener voltage VDDZ2 (VDD−VF +
Va−VDDZ2), and when the output φ changes to a high level, the amplitude is raised by the amplitude Va. At this time, the source potential VS falls to (VDD−VF), so that the Zener diode DZ2 is forward-biased, and the gate potential VG becomes VG.
≒ VS (= VDD-VF). Here, VDZ2 is a Zener voltage of the Zener diode DZ2 and is 5 V (> | Vth
p1 |: threshold voltage of MOSFET M1).
【0068】従って、出力MOSFET M1のゲート
・ソース間電圧VGSは、タイミングパルスΦに同期し
て(0V)と(−VDZ2)の間を往復するように制御
され、確実にオン・オフ動作を行なう。また、出力MO
SFET M1のターンオン・ターンオフ時にはゲート
電位を降圧・昇圧する制御とソース電位を昇圧・降圧す
る制御とが同時に行われるとともに、制御系の電源電圧
VaをVa>VDZ2のように設定しておくことでゲー
ト・ソース間電圧VGSの振幅も押さえられるので、タ
ーンオン・ターンオフ動作の高速化が図れる。Accordingly, the gate-source voltage VGS of the output MOSFET M1 is controlled so as to reciprocate between (0V) and (-VDZ2) in synchronization with the timing pulse Φ, so that the on / off operation is reliably performed. . Also, output MO
At the time of turn-on / turn-off of the SFET M1, the control for stepping down / boosting the gate potential and the control for stepping up / down the source potential are simultaneously performed, and the power supply voltage Va of the control system is set as Va> VDZ2. Since the amplitude of the gate-source voltage VGS is suppressed, the speed of the turn-on / turn-off operation can be increased.
【0069】このドライバ回路6の出力電圧で駆動され
る負荷MOSFET M10は、NチャネルMOSで構
成されそのゲート・ソース間にツェナダイオードDZ7
が接続されているため、そのゲート電圧VG3には、タ
イミングパルス/Φに同期して電圧(VDD+VF+V
a)が印加されてもツェナダイオードDZ7でクランプ
され電源電位VDDよりも高いハイレベルの電位(VD
D+VDZ7)とローレベルの電位(0V)とに交互に
印加され、Nチャネルの負荷MOSFET M10を十
分にオン・オフ動作させるとともに、ターンオフ動作を
高速化させることが可能となる。ここでVDZ7はツェ
ナダイオードDZ7のツェナ電圧である。The load MOSFET M10 driven by the output voltage of the driver circuit 6 is composed of an N-channel MOS and has a Zener diode DZ7 between its gate and source.
Is connected to the gate voltage VG3, the voltage (VDD + VF + V) is synchronized with the timing pulse / Φ.
a) is applied, the voltage is clamped by the Zener diode DZ7 and is higher than the power supply potential VDD.
D + VDZ7) and a low-level potential (0 V) are alternately applied, so that the N-channel load MOSFET M10 can be sufficiently turned on / off and the turn-off operation can be sped up. Here, VDZ7 is a Zener voltage of the Zener diode DZ7.
【0070】図9には、上述の第1〜第6の実施例のド
ライバ回路1〜6が搭載される多相モータの概略構成図
を示す。FIG. 9 is a schematic block diagram of a polyphase motor on which the driver circuits 1 to 6 of the first to sixth embodiments are mounted.
【0071】同図において、101は3相ブラシレスモ
ータ、111はモータ101の回転位置を検出するホー
ルセンサ、112はモータ101の回転速度を周波数で
検出する周波数発生器(タコゼネレータ)、102はモ
ータ101の多相駆動制御および回転速度制御を行なう
回路が集積形成されたモータ制御IC、3はモータ10
1に多相駆動電流を供給する出力回路131が集積形成
されたモータ駆動IC、14位は制御系の電源(例えば
6V)と駆動系の電源(例えば12V)を生成して供給
すると共に電源投入時にリセットパルスRSを出力する
電源回路である。In the figure, 101 is a three-phase brushless motor, 111 is a Hall sensor for detecting the rotational position of the motor 101, 112 is a frequency generator (tacho generator) for detecting the rotational speed of the motor 101 in frequency, and 102 is the motor 101 A motor control IC in which a circuit for performing multi-phase drive control and rotation speed control of the motor is integrated and 3 is a motor 10
1 is a motor drive IC in which an output circuit 131 for supplying a multi-phase drive current is integrally formed. The 14th position generates and supplies a control system power supply (for example, 6 V) and a drive system power supply (for example, 12 V) and supplies power. It is a power supply circuit that sometimes outputs a reset pulse RS.
【0072】モータ制御IC102には、ホールセンサ
11からの位置検出信号Psを増幅するホールアンプ1
21、相切換回路(コミテーション回路)122、プリ
ドライバ回路123、周波数発生器112からの速度検
出信号Vsを増幅するアンプ124、速度検出信号Vs
を2値パルス信号V1に整形するゼロクロス・コンパレ
ータ125、速度制御に係るロジック演算を行ない速度
制御用のタイミングパルスΦを出力する速度制御ロジッ
ク127、基準クロックf0を生成するクロック回路1
28などが設けられている。The motor control IC 102 has a Hall amplifier 1 for amplifying the position detection signal Ps from the Hall sensor 11.
21, phase switching circuit (commitment circuit) 122, pre-driver circuit 123, amplifier 124 for amplifying speed detection signal Vs from frequency generator 112, speed detection signal Vs
A zero-cross comparator 125 for shaping the signal into a binary pulse signal V1, a speed control logic 127 for performing a logic operation related to speed control and outputting a timing pulse Φ for speed control, and a clock circuit 1 for generating a reference clock f0
28 etc. are provided.
【0073】そして、上記の出力回路131には、前記
実施例のドライバ回路1〜6の何れかと電流出力用トラ
ンジスタ(実施例の負荷MOSFET M10)がそれ
ぞれ6組設けられており、速度制御ロジック127から
のタイミングパルスΦに同期して3相分の駆動電流をモ
ータ101に供給するようになっている。The output circuit 131 is provided with any one of the driver circuits 1 to 6 of the above embodiment and six sets of current output transistors (the load MOSFET M10 of the embodiment). The driving current for three phases is supplied to the motor 101 in synchronization with the timing pulse Φ from.
【0074】このように本発明に係るドライバ回路1〜
6を搭載した多相モータは、ドライバ回路の改善により
低消費電流で高速制御可能なモータとされる。As described above, the driver circuits 1 to 1 according to the present invention
6 is a motor capable of high-speed control with low current consumption by improving the driver circuit.
【0075】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。The invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the invention. Needless to say.
【0076】例えば、オン・オフ動作させるPチャネル
FETはプッシュプル出力段を構成するMOSFETに
限られず、2電源方式のICで高電源系の回路のPチャ
ネルFETを低電源系の回路の出力で動作させる場合に
本発明を適用すれば同様の効果を得ることが出来る。こ
のような回路としては、例えば、ブートストラップ回路
やレベルシフト回路などがある。For example, the P-channel FET to be turned on / off is not limited to the MOSFET constituting the push-pull output stage, and the P-channel FET of the high power supply circuit can be replaced by the output of the low power supply circuit by a dual power supply IC. A similar effect can be obtained by applying the present invention when operating. Examples of such a circuit include a bootstrap circuit and a level shift circuit.
【0077】また、初期設定用のスイッチは、電源投入
時のリセットパルスによりオンする構成に限られず、コ
ンデンサの充電量またはPチャネルFETのゲート電位
を初期化したい任意のタイミングでオンするように構成
しても良い。Further, the switch for initial setting is not limited to a configuration that is turned on by a reset pulse at the time of turning on the power supply, and is configured to be turned on at an arbitrary timing when it is desired to initialize the charge amount of the capacitor or the gate potential of the P-channel FET. You may.
【0078】また、実施例では昇圧した電圧を得る回路
としてダイオードとコンデンサとからなるチャージポン
プを例示したが、その他、公知となっている種々の昇圧
回路を用いても良い。Further, in the embodiment, a charge pump including a diode and a capacitor has been exemplified as a circuit for obtaining a boosted voltage, but other various known boosting circuits may be used.
【0079】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野である3相モ
ータに使用されるような同期整流制御用のドライバ回路
について説明したが、この発明はそれに限定されるもの
でなく、電流出力や電圧出力を行う種々のドライバ回路
に広く利用することができる。In the above description, the invention made mainly by the present inventor has been described with respect to a driver circuit for synchronous rectification control such as used in a three-phase motor which is the application field in which the invention was made. The present invention is not limited to this and can be widely used for various driver circuits that output current and output voltage.
【0080】[0080]
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
のとおりである。The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
【0081】すなわち、本発明に従うと、高速制御が可
能で且つ消費電流の少ないドライバ回路を提供できると
いう効果がある。更に、動作初期時から安定した動作が
得られるという効果がある。That is, according to the present invention, it is possible to provide a driver circuit capable of high-speed control and consuming less current. Further, there is an effect that a stable operation can be obtained from the initial operation.
【図1】本発明を適用したドライバ回路の最も単純な実
施例を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a simplest embodiment of a driver circuit to which the present invention is applied.
【図2】図1のドライバ回路の動作を説明するタイミン
グチャートである。FIG. 2 is a timing chart illustrating an operation of the driver circuit of FIG. 1;
【図3】本発明を適用して好適なドライバ回路の第2実
施例を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing a second preferred embodiment of a driver circuit to which the present invention is applied.
【図4】本発明を適用して好適なドライバ回路の第3実
施例を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing a third preferred embodiment of a driver circuit to which the present invention is applied.
【図5】本発明を適用して好適なドライバ回路の第4実
施例を示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing a fourth preferred embodiment of a driver circuit to which the present invention is applied.
【図6】本発明を適用して好適なドライバ回路の第5実
施例を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing a fifth embodiment of a driver circuit suitable for applying the present invention.
【図7】本発明を適用して好適なドライバ回路の第6実
施例を示す回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram showing a sixth preferred embodiment of a driver circuit to which the present invention is applied.
【図8】図7のドライバ回路の動作を説明するタイミン
グチャートである。FIG. 8 is a timing chart illustrating the operation of the driver circuit of FIG. 7;
【図9】実施例のドライバ回路が組み込まれる多相モー
タの一例を示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram illustrating an example of a polyphase motor in which the driver circuit of the embodiment is incorporated.
【図10】高電位側にPチャネルMOSFETを配設し
たドライバ回路の一例を示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram showing an example of a driver circuit in which a P-channel MOSFET is provided on the high potential side.
【符号の説明】 1〜6 ドライバ回路 M1 Pチャネル出力MOSFET M10 負荷MOSFET C1 コンデンサ IN1,IN2 インバータ回路(出力制御回路) SW スイッチ SW1 スイッチ DZ ツェナダイオード(スイッチ手段) VDD 駆動系電源電圧(第1系統の電源) Va 制御系電源電圧(第2系統の電源) 11 チャージポンプ回路(昇圧回路)[Description of References] 1 to 6 Driver circuit M1 P-channel output MOSFET M10 Load MOSFET C1 Capacitor IN1, IN2 Inverter circuit (output control circuit) SW switch SW1 switch DZ Zener diode (switch means) VDD Drive system power supply voltage (first system) Va) Control system power supply voltage (second system power supply) 11 Charge pump circuit (boost circuit)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5J055 AX02 AX12 AX27 AX57 BX16 CX10 CX20 DX13 DX14 DX22 DX56 EY10 EY12 EY13 EY21 EY24 EZ07 EZ54 EZ55 EZ61 GX01 GX04 5J056 AA05 BB02 BB17 BB19 CC29 CC30 DD13 DD17 DD28 DD29 DD51 DD55 DD56 EE11 FF07 FF08 GG06 KK01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F-term (reference) 5J055 AX02 AX12 AX27 AX57 BX16 CX10 CX20 DX13 DX14 DX22 DX56 EY10 EY12 EY13 EY21 EY24 EZ07 EZ54 EZ55 EZ61 GX01 GX04 5J056 AA05 BB02 DD30 DD29 DD29 FF07 FF08 GG06 KK01
Claims (1)
されドレインが出力端子に接続されたPチャネルFET
と、上記第1電源系よりも低い第2の電源系の電源電圧
で動作する出力制御回路とを備え、上記出力制御回路の
出力電圧に基づき上記FETのゲートを制御するように
したドライブ回路において、 上記出力制御回路の出力端子と上記FETのゲート端子
との間にコンデンサが接続されると共に、該出力制御回
路の出力振幅が上記FETのゲート・ソース間耐圧より
も低く設定され、且つ、上記コンデンサと上記FETの
ゲート端子との接続点と上記第1電源系の電源電圧端子
とを接続または遮断する初期設定用のスイッチ手段が設
けられていることを特徴とするドライブ回路。1. A P-channel FET having a source connected to a high potential side of a first power supply system and a drain connected to an output terminal.
And an output control circuit that operates at a power supply voltage of a second power supply system lower than the first power supply system, wherein the drive circuit controls the gate of the FET based on the output voltage of the output control circuit. A capacitor is connected between the output terminal of the output control circuit and the gate terminal of the FET, and the output amplitude of the output control circuit is set lower than the gate-source breakdown voltage of the FET; A drive circuit comprising: a switch for initial setting for connecting or disconnecting a connection point between a capacitor and a gate terminal of the FET and a power supply voltage terminal of the first power supply system.
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- 1999-12-16 JP JP35714799A patent/JP2001177388A/en active Pending
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