JP2008172323A - Dead time control circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、デッドタイム制御回路に関し、特にプッシュプル構成の2つのスイッチング素子が同時に非導通となる時間(以下、これをデッドタイムという。)を制御するデッドタイム制御回路に関する。 The present invention relates to a dead time control circuit, and more particularly to a dead time control circuit for controlling a time during which two switching elements having a push-pull configuration are simultaneously non-conductive (hereinafter referred to as a dead time).
プッシュプル構成の2つのスイッチング素子がスイッチング動作するとき、2つのスイッチング素子に貫通電流が流れるのを防止するために、スイッチング素子の駆動回路には、2つのスイッチング素子が同時にオンしないようにデッドタイムを設けている。プッシュプル構成の2つのスイッチング素子として、例えば、パワーMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)を用いた回路が様々な用途に使用されている。特に、高速動作するデジタルアンプなどに使用される場合、デッドタイムは数nsと非常に短くなり、デッドタイムを高精度に設定し、制御することが要求される。また、デッドタイムを広範囲に複数ステップで設定する際、比較的長いデッドタイムの場合はステップ間隔(複数のステップのステップ間の時間間隔)をある程度粗くして設定できるが、デッドタイムが数nsと非常に短くなると、ステップ間隔を細かくして設定する必要がある。 When two switching elements having a push-pull configuration perform switching operation, in order to prevent a through current from flowing through the two switching elements, the switching element drive circuit has a dead time so that the two switching elements do not turn on at the same time. Is provided. As two switching elements having a push-pull configuration, for example, a circuit using a power MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) is used for various purposes. In particular, when used in a digital amplifier or the like that operates at high speed, the dead time is as short as several ns, and it is required to set and control the dead time with high accuracy. Also, when setting the dead time over a wide range in a plurality of steps, if the dead time is relatively long, the step interval (time interval between steps of a plurality of steps) can be set somewhat rough, but the dead time is several ns. When it becomes very short, it is necessary to set a fine step interval.
デッドタイムを設定する技術が特許文献1に示されている。図8は、特許文献1に記載の駆動回路を示す回路図である。図8に示すように、駆動回路1は、負荷部8としての例えばスピーカやモータなどの駆動部に接続して駆動するものであり、2つのスイッチング素子としてのパワーMOSFETM1,M2を駆動するプリドライバIC(Integrated Circuit)である。この駆動回路1は、時定数を設定するための外付けCR回路2,3と、駆動信号生成回路4とを有し、駆動回路1とMOSFETM1,M2とにより例えばD級アンプなどが構成され、駆動回路1により生成された駆動信号によりMOSFETM1,M2のゲートを駆動する。
A technique for setting a dead time is disclosed in
外付けCR回路2は、入力信号HIが入力される入力端子7aに接続され、抵抗R1とコンデンサC1とが直列に接続された積分回路である。外付けCR回路3は、入力信号HIと論理レベルが反転した入力信号LIが入力される入力端子7bに接続され、抵抗R2とコンデンサC2とが直列に接続された積分回路である。
駆動信号生成回路4は、ANDゲート5a,5bと、高圧駆動回路6a,6bとからなり、2つのパワーMOSFETのゲートを駆動するための駆動信号を生成する。
The
The drive signal generation circuit 4 includes AND
ANDゲート5aの一方の入力端子は、抵抗R1とコンデンサC1との接続点と接続され、外付けCR回路2からの出力信号が入力される。また、ANDゲート5aの他方の入力端子には入力端子7aを介して入力信号HIが入力される。また、ANDゲート5bの一方の入力端子には、入力端子7bを介して入力信号LIが入力される。また、ANDゲート5bの他方の入力端子は、抵抗R2とコンデンサC2との接続点と接続され、外付けCR回路3の出力信号が入力される。
高圧駆動回路6a,6bは、それぞれANDゲート5a,5bの出力信号を増幅して駆動信号Hout,Loutを出力する。この駆動信号生成回路4は、ANDゲート5a,5bと高圧駆動回路6a,6bとが例えばSOI(Silicon On Insulator)プロセスにて素子分離酸化膜を介して同一ICチップに形成される。
One input terminal of the
High-
図9は、駆動回路におけるタイミングチャートである。図9(A),図9(B)に示すように、入力信号HI,LIは、互いに反転した論理レベルのパルス信号である。そして、ANDゲート5aに入力信号HIと、この入力信号HIの外付けCR回路2からの出力とが入力され、図9(C)に示すように、入力信号HIの立ち上がり時間がCR回路2の時定数で決定される時間dtだけ遅延された信号HI2が出力される。また、ANDゲート5bに入力信号LIと、この入力信号LIの外付けCR回路3からの出力とが入力され、図9(D)に示すように、入力信号LIの立ち上がり時間がCR回路3の時定数で決定される時間dtだけ遅延された信号LI2が出力される。
FIG. 9 is a timing chart in the drive circuit. As shown in FIGS. 9A and 9B, the input signals HI and LI are pulse signals having logic levels that are inverted from each other. The input signal HI and the output of the input signal HI from the
信号HI2,LI2は高圧駆動回路6a,6bによりそれぞれ増幅され、駆動信号Hout,LoutとしてMOSFETM1,M2のゲートに供給される。従って、この駆動信号Hout,Loutは、図9(E),図9(F)に示すように、一方の信号の立ち下がりから他方の信号の立ち上がりまでに遅延時間としてデッドタイムdtが付加された信号となっている。MOSFETM1,M2は、駆動信号Hout,Loutの立ち下がりで不活性化(オフ)し、立ち上がりで活性化(オン)する。従って、この場合、入力信号HI,LIは、立ち下がりが不活性化パルスエッジであり、立ち上がりが活性化パルスエッジである。以上のようにして、MOSFETのゲートを制御することで、2つのMOSFET間を貫通して電流が流れることを防止することができる。
The signals HI2 and LI2 are amplified by the high-
上述の特許文献1によるデッドタイムを設定する技術を用いた場合、デッドタイムに応じて、外付けCR回路2,3を構成する抵抗R1,R2とコンデンサC1,C2として、高精度の部品を選択、入手して使用する。これにより、デッドタイムを広範囲に複数ステップで設定する際、比較的長いデッドタイムに設定する場合はステップ間隔をある程度粗くして設定し、デッドタイムが数nsと非常に短くなると、ステップ間隔を細かくして設定することができる。このデッドタイムを設定する技術を用いたICを用いて、1ステップだけの設定を行う場合は、そのステップでのデッドタイムに応じた抵抗値の抵抗R1,R2と容量値のコンデンサC1,Cとを選択、入手すればよいが、広範囲の複数ステップで設定を行う場合は、それらの各ステップでのデッドタイムに応じた抵抗値の抵抗R1,R2と容量値のコンデンサC1,Cとを選択、入手しなければならず、部品点数が増加するとともに、選択、入手および保管等の管理工数も増加する。
When the technique for setting the dead time according to the above-mentioned
また、特許文献2には、遅延時間を広い範囲で細かく複数ステップで設定することができる遅延回路が示されている。図10は、特許文献2に記載の遅延回路の構成を示すブロック図である。図10に示すように、例えば、2つの遅延回路46a,46bが直列に接続された場合には、第1の遅延回路46aは遅延時間を細かく設定できるように、第2の遅延回路46bは遅延時間を大まかに設定できるように構成される。第1及び第2の遅延回路46a,46bの遅延時間は、それぞれレジスタ19の下位ビット、上位ビットにより設定される。例えば、レジスタ19の下位ビット、上位ビットがそれぞれ、2ビット、1ビットとし、第1の遅延回路46aのインバータ11の2段当たりの遅延時間を△d=2ns、第2の遅延回路46bのインバータ11の2段当たりの遅延時間を△D=△d×4=8nsとする。このとき、第1の遅延回路46aに入力された信号が第2の遅延回路46bから出力されるときの遅延時間は、0、2、4、6、8、10、12、14nsの8ステップで設定可能である。
上述の特許文献2の技術をデッドタイムを設定する技術に応用した場合、デッドタイムに応じて、レジスタ19の下位ビット、上位ビットにより設定することにより、上述のようなデッドタイム間隔でデッドタイムを広範囲に複数ステップで設定することができる。複数ステップでのデッドタイムを、例えば、0、2、4、6、10、14nsとし、ステップ間隔を0〜6nsは2nsステップの細かいステップ間隔で、6〜14nsは4nsの粗いステップ間隔で制御できるICの要求があるとき、上述の8ステップで設定可能なデッドタイム制御を適用したICを用いた場合について考察する。この場合、8nsと10nsが使用されず無駄となる。言い換えれば、遅延素子を構成する無駄なインバータ11が存在することになる。これはICチップの面積が必要以上に大きくなることを意味する。
When the technique of
また、上述の0、2、4、6、10、14nsより更に広範囲、例えば、0、2、4、6、8、12、16、20nsでは、ステップ間隔を0〜8nsは2nsの細かいステップ間隔で、8〜20nsは4nsの粗いステップ間隔で制御できるICの要求があるとき、特許文献2の技術を応用したデッドタイム制御を適用したICを用いた場合について考察する。この場合、ステップ間隔が等間隔の少なくとも0、2、4、6、8、10、12、14、16、18、20nsの11ステップで設定可能である必要がある。このためには、下位ビット、上位ビットがそれぞれ、2ビット、1ビットではなく、3ビット、1ビット必要となる。この場合、下位ビット+上位ビットが3ビットから4ビットとなり、レジスタ19にデータをパラレルに入力する場合や、レジスタ19を用いずにビット信号を外部から直接入力する場合は、入力端子数が増加するという問題がある。また、この場合、10、14、18nsが使用されず無駄となる。この場合も、遅延素子を構成する無駄なインバータ11が存在することになり、ICチップの面積が必要以上に大きくなることを意味する。
上記で説明したように、従来の技術ではデッドタイムを広範囲に複数ステップで設定する際、デッドタイムに応じてステップ間隔を変更することを、遅延素子を外付けすることなく、回路規模の小さいICチップで実施することは困難であった。 As described above, when the dead time is set in a plurality of steps over a wide range in the conventional technique, the step interval is changed according to the dead time, and an IC having a small circuit scale without an external delay element. It was difficult to implement with a chip.
本発明のデッドタイム制御回路の一態様は、活性化パルスエッジと不活性化パルスエッジとが互いに略一致する2つのパルス信号を並列入力し、入力したパルス信号の活性化パルスエッジを遅延させて互いの不活性化パルスエッジと活性化パルスエッジとの間にデッドタイムを付加して並列出力するデッドタイム制御回路10であって、制御信号(例えば、図1の制御信号DA)に基づいて前記デッドタイムに応じたステップ間隔の複数ステップの遅延時間のいずれかを選択して前記入力したパルス信号の両パルスエッジを遅延させる遅延回路部と、前記入力したパルス信号と前記遅延回路部が遅延させたパルス信号とを論理処理して前記活性化パルスエッジを遅延させた信号を生成する信号生成部(例えば、図1の論理回路部102a、102b)と、を備える。複数のステップ間隔に基づいて、複数の遅延時間が設定できる遅延回路部を備え、制御信号に基づいて複数の遅延時間のうちのいずれかを選択するように制御することにより、デッドタイムを広範囲に複数ステップで設定する際のステップ間隔を、デッドタイムが比較的短い制御では比較的細かく、デッドタイムが比較的長い制御では比較的粗くして制御することができる。
In one aspect of the dead time control circuit of the present invention, two pulse signals whose activation pulse edge and inactivation pulse edge substantially coincide with each other are input in parallel, and the activation pulse edge of the input pulse signal is delayed. A dead
本発明によれば、デッドタイムを広範囲に複数ステップで設定する際、デッドタイムに応じてステップ間隔を変更することを、遅延素子を外付けすることなく、回路規模の小さいICチップで実施することができる。これにより、デッドタイムを広範囲に精度よく設定することができる。 According to the present invention, when setting the dead time in a plurality of steps over a wide range, changing the step interval according to the dead time is performed with an IC chip having a small circuit scale without adding a delay element. Can do. Thereby, the dead time can be accurately set over a wide range.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。各図面において同一の構成または機能を有する構成要素および相当部分には、同一の符号を付し、その説明は省略する。
また、本明細書では、同じ構成要素が複数存在し、それぞれを区別する場合に、符号に接尾辞を付加して、複数の構成要素それぞれを区別するものとする。例えば、図1では、複数の遅延回路部101a、101bを示している。図1を用いて説明する場合、遅延回路部101は、複数の遅延回路部101a、101bのいずれか一つまたは複数を示すものとし、遅延回路部101a(あるいは、遅延回路部101bのように接尾辞を付加した符号を用いる場合)は、複数の遅延回路部それぞれを示すものとする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, components having the same configuration or function and corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
Also, in this specification, when there are a plurality of the same constituent elements and they are distinguished from each other, a suffix is added to the code to distinguish each of the plurality of constituent elements. For example, FIG. 1 shows a plurality of
図1は、本発明のデッドタイム制御回路の構成の一例を示すブロック図である。以下、図1に示すデッドタイム制御回路10は、プッシュプル構成の2つのスイッチング素子として、図8に示す回路と同様に、どちらもNチャネル型MOSFETで構成される場合に適用されるものとして説明する。図1に示すデッドタイム制御回路10は、第1のパルス信号生成回路100a、第2のパルス信号生成回路100b、遅延回路部(遅延部)101a、101b、論理回路部(信号生成部)102a、102bを備える。デッドタイム制御回路10は、活性化パルスエッジと不活性化パルスエッジとが互いに略一致する2つのパルス信号を並列入力(図1では、HIとLI)し、入力したパルス信号のうち活性化パルスエッジを遅延させて並列出力する。本実施形態では、活性化パルスエッジと不活性化パルスエッジとが互いに略一致する2つのパルス信号とは、互いに論理レベルが異なる二つのパルス信号のことである。
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of the dead time control circuit of the present invention. In the following, the dead
遅延回路部101a、101bは、デッドタイムを規定する遅延時間を設定し、設定した遅延時間に基づいて前記パルス信号を遅延させる。論理回路部102a、102bは、ANDゲート(AND回路)であり、入力したパルス信号と、遅延回路部101a、101bが遅延させたパルス信号との論理積を出力する。HI、LIは、入力信号(パルス信号)を示し、HO、LOは、出力信号(活性化パルスエッジを遅延させたパルス信号)を示す。DAは、遅延時間を制御する複数ビットの制御信号であり、図2を用いて詳細は後述する。
The
図2は、本発明の遅延回路部の構成の一例を示すブロック図である。遅延回路部101は、第一遅延回路110Aと第二遅延回路110Bとを備える。また、第一遅延回路110Aは、第1遅延ブロック(第一遅延部)120を備え、第二遅延回路110Bは、第2遅延ブロック(第二遅延部)130と、第3遅延ブロック(第三遅延部)140とを備える。第一遅延回路110A及び第二遅延回路110B、すなわち、第1、第2及び第3の各遅延ブロックは直列に接続されている。また、図1で示した制御信号DAの具体例として、m=3ビットのD1(上位1ビット)からD3(下位1ビット)を示している。遅延回路部101はD1からD3の外部端子からの論理入力によって制御される。m=3ビットの制御信号DAのうち、上位側m1=1ビットの制御信号D1を第一制御信号として入力し、下位側m2=m−m1=2ビットの制御信号D2、D3を第二制御信号として入力する。デッドタイムは、m=3ビットの制御信号DAに基づいて、2m=8ステップで設定される。8ステップで設定されるデッドタイムのステップ間隔は、制御信号D1により、n=2つの異なるステップ間隔に制御される。
FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of the delay circuit unit of the present invention. The
第一遅延回路110Aは、上位1ビットの制御信号D1を入力し、制御信号D1に基づいて、n=2つの遅延時間から第1遅延時間を一つ選択して入力したパルス信号を遅延させる。n=2つの遅延時間のうち1つは0であり、他の1つは所定の最小遅延時間(0を除く)、図2の例では2nsを4倍して算出される8nsである。
第二遅延回路110Bは、第一遅延回路110Aから出力されるパルス信号を入力する。さらに、制御信号D2、D3を入力する。制御信号D1に基づいて、n=2つのステップ間隔のうち選択された第1遅延時間に応じたステップ間隔を選択する。n=2つのステップ間隔のうち1つは所定の最小遅延時間、図2の例では2nsであり、他の1つは最小遅延時間2nsを2倍して算出される4nsである。制御信号D2、D3に基づいて、2m2=4つの遅延時間から第2遅延時間を一つ選択して入力したパルス信号を遅延させる。ステップ間隔が2nsのとき、4つの遅延時間のうち1つは0であり、他は2nsステップで0に加算されて算出される2、4、6nsである。ステップ間隔が4nsのとき、4つの遅延時間のうち1つは0であり、他は4nsステップで0に加算されて算出される4、8、12nsである。
The
The
第1遅延ブロック120は、制御信号D1を入力し、制御信号D1に基づいて、遅延時間0nsまたは8nsのいずれかを第1遅延時間として選択する。第2遅延ブロック130は、制御信号D1、D2を入力し、制御信号D1に基づいて、遅延時間8nsまたは4nsのいずれかを選択するとともに、制御信号D2に基づいて、遅延時間0nsまたは制御信号D1により選択された8nsまたは4nsの1つのいずれかを第2遅延時間として選択する。第3遅延ブロック140は、制御信号D1、D3を入力し、制御信号D1に基づいて、遅延時間4nsまたは2nsのいずれかを選択するとともに、制御信号D3に基づいて、遅延時間0nsまたは制御信号D1により選択された4nsまたは2nsの1つのいずれかを第2遅延時間として選択する。入力信号(HIまたはLI)は、第1遅延ブロック120、第2遅延ブロック130、並びに第3遅延ブロック140それぞれが選択した遅延時間の和だけ活性化パルスエッジと非活性化パルスエッジの両方とも遅延させられ、遅延した出力信号(HOまたはLO)が遅延回路部101から出力される。制御信号DAは、第1、第2および第3の各遅延ブロックにおいて、複数の遅延時間から一つの遅延時間を選択することを制御する。すなわち、遅延回路部101は、各遅延ブロックが選択した遅延時間の和をデッドタイムを規定する遅延時間として設定し、入力したパルス信号を設定した遅延時間遅延させて出力する。
The
各遅延ブロックにより、デッドタイムを規定する遅延時間を広範囲に複数ステップで設定可能になっている。また、遅延時間に応じてステップ間隔を変更可能となっている。図2では、制御信号D1、D2、D3に基づいて、デッドタイムが8ステップで設定される。8ステップで設定されるデッドタイムのステップ間隔は、制御信号D1により制御される。制御信号D1が一方の論理(例えば、0)のとき、ステップ間隔は上述の最小遅延時間2nsに設定され、他方の論理(一方の論理が0のとき、1)のとき、最小遅延時間2nsの2倍の4nsに設定される。このようにして、デッドタイムを規定する遅延時間に応じてステップ間隔が異なる複数ステップの遅延時間を設定することができる。 With each delay block, the delay time that defines the dead time can be set in a plurality of steps over a wide range. Further, the step interval can be changed according to the delay time. In FIG. 2, the dead time is set in 8 steps based on the control signals D1, D2, and D3. The step interval of the dead time set in 8 steps is controlled by the control signal D1. When the control signal D1 is one logic (for example, 0), the step interval is set to the above-mentioned minimum delay time of 2 ns, and when the other logic (one logic is 0, 1), the minimum delay time is 2 ns. Doubled to 4 ns. In this way, it is possible to set a delay time of a plurality of steps having different step intervals according to the delay time defining the dead time.
制御信号DAは、外部端子などの制御信号出力部(図示していない)から出力される。制御信号DAは、外部端子を介してH(1)、L(0)の値が制御される。 The control signal DA is output from a control signal output unit (not shown) such as an external terminal. The control signal DA is controlled in value of H (1) and L (0) via an external terminal.
図3は、第1遅延ブロック120の構成の一例を示す回路図である。図3(a)では、第1遅延ブロック120−1は、遅延素子121とセレクタ122で構成され、図3(b)では、第1遅延ブロック120−2は、遅延素子121とスイッチ123で構成される例を示している。遅延素子121は、信号を8ns遅延させる。制御信号D1は、セレクタ122あるいはスイッチ123を制御して、遅延素子121を通過した信号を選択するか否かを制御することによって、遅延時間を設定している。
FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of the configuration of the
図4は、第2遅延ブロック130の構成の一例を示す回路図である。図4(a)では、第2遅延ブロック130−1は、遅延素子131、132とセレクタ133、134で構成され、図4(b)では、第2遅延ブロック130−2は、遅延素子131、132、セレクタ134及びスイッチ135で構成される例を示し、図4(c)では、第2遅延ブロック130−3は、遅延素子131、132と、スイッチ135、136で構成される例を示している。遅延素子131、132は、信号を4ns遅延させる。制御信号D1は、セレクタ133あるいはスイッチ135を制御して、遅延素子131を通過した信号を選択するか否かを制御することによって、遅延時間を設定している。制御信号D2は、セレクタ134あるいはスイッチ136を制御して、遅延素子132を通過した信号を選択するか否かを制御することによって、遅延時間を設定している。
FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of the configuration of the
図5は、第3遅延ブロック140の構成の一例を示す回路図である。図5(a)では、第3遅延ブロック140−1は、遅延素子141、142とセレクタ143、144で構成され、図5(b)では、第3遅延ブロック140−2は、遅延素子141、142、セレクタ144及びスイッチ145で構成される例を示し、図5(c)では、第3遅延ブロック140−3は、遅延素子141、142と、スイッチ145、146で構成される例を示している。遅延素子141、142は、信号を2ns遅延させる。制御信号D1は、セレクタ143あるいはスイッチ145を制御して、遅延素子141を通過した信号を選択するか否かを制御することによって、遅延時間を設定している。制御信号D3は、セレクタ144あるいはスイッチ146を制御して、遅延素子142を通過した信号を選択するか否かを制御することによって、遅延時間を設定している。
FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of the configuration of the
第1、第2及び第3の各遅延ブロックの遅延素子は、偶数個、例えば、2個が直列接続されたインバータで構成され、第1、第2、第3の順番で短い時間となっている。
また、図6に、図3から図5に示したセレクタの構成の一例を示している。セレクタ200は、NOT回路201とNAND202〜204で構成する回路とそれを制御する制御信号DAが接続されている。なお、図3から図5には、第1、第2及び第3の各遅延ブロックの構成の一例を示したが、これらに限られるわけではなく、同様の機能を実現する構成であれば、これらに限られない。また、ステップ間隔や遅延時間は一例であり、これらの値に限られるわけではない。
The delay elements of the first, second, and third delay blocks are composed of an even number, for example, two inverters connected in series, and the time is short in the first, second, and third order. Yes.
FIG. 6 shows an example of the configuration of the selector shown in FIGS. The
続いて、図1から図5を用いてデッドタイム制御回路10の動作を説明する。図1から図5に示すデッドタイム制御回路10では、デッドタイムは0〜20nsの範囲で設定可能である。より詳しくは以下の通りである。制御信号(外部端子)は、L(0)とH(1)の値をとるものとする。
Next, the operation of the dead
第1遅延ブロック120は制御信号D1の制御により、0nsまたは8nsで可変可能である。第2遅延ブロック130は制御信号D2の制御により、D1=Lのときは0nsまたは4nsで、D1=Hのときは0nsまたは8nsで可変可能である。第3遅延ブロック140は制御信号D3の制御により、D1=Lのときは0nsまたは2nsで、D1=Hのときは0nsまたは4nsで可変可能である。
The
各論理入力(制御信号D1〜D3)によって、図7のようなデッドタイムのデジタル制御を実現している。図7は、図1に示すデッドタイム制御回路の動作を説明する図である。図7に示すように、デッドタイム制御回路10は、0、2、4、6、8、12、16、20nsのデッドタイムを設定することができる。また、0〜8nsは、ステップ間隔で、8〜20nsは、ステップ間隔4nsで設定することができる。このように、制御信号D1〜D3を用いることによって、デッドタイムに応じてステップ間隔が異なる複数ステップのデッドタイムを設定することが可能になっている。例えば、図2では、3ビットの信号線によって、広範囲のデッドタイムを制御している。
Each logic input (control signals D1 to D3) realizes dead time digital control as shown in FIG. FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the dead time control circuit shown in FIG. As shown in FIG. 7, the dead
以上のように、本発明の好適な実施形態では、遅延回路に工夫をこらして、少ない外部端子からデジタル方式でより細かい遅延時間を設定できるようにしている。これにより、遅延素子を外付けすることなく、少ない外部端子と内部素子の構成による回路規模の小さいICチップによって、デッドタイムに応じてステップ間隔を変更可能にして、デッドタイムを広範囲に複数ステップで精度よく設定することができる。 As described above, in the preferred embodiment of the present invention, the delay circuit is devised so that a finer delay time can be set in a digital manner from a small number of external terminals. This makes it possible to change the step interval according to the dead time with an IC chip having a small circuit scale with a small number of external terminals and internal elements without externally attaching a delay element, and the dead time can be varied over a wide range of steps. It can be set with high accuracy.
尚、上記実施形態では、本発明のデッドタイム制御回路が適用されるプッシュプル構成の2つのスイッチング素子として、どちらもNチャネル型MOSFETで構成される場合を例として説明したが、CMOS構成のMOSFETで構成される場合でも適用可能である。この場合、並列入力される活性化パルスエッジと不活性化パルスエッジとが互いに略一致する2つのパルス信号とは、互いに論理レベルが同一の二つのパルス信号のことである。また、論理回路部102a、102bのうち論理回路部102aは、ORゲート(OR回路)で構成される。
In the above-described embodiment, the two switching elements having the push-pull configuration to which the dead time control circuit of the present invention is applied have been described by way of example. It is applicable even in the case of comprising. In this case, the two pulse signals in which the activation pulse edge and the inactivation pulse edge that are input in parallel substantially coincide with each other are two pulse signals having the same logic level. Of the
また、上記実施形態では、制御信号DAとしてm=3ビットの制御信号DA、第一制御信号として制御信号DAのうち、上位側m1=1ビットの制御信号D1、第二制御信号として下位側m2=m−m1=2ビットの制御信号D2、D3を一例として説明したが、これに限られるわけではない。すなわち、遅延回路部にmビット(mは2以上の整数)の制御信号DAのうち、上位側m1ビット(m1は1以上の整数)を第一制御信号として入力し、下位側m2ビット(m2は1以上の整数)を第二制御信号として入力することができる。デッドタイムは、mビットの制御信号DAに基づいて、最大2mステップで設定することができる。2mステップで設定されるデッドタイムのステップ間隔は、第一制御信号により、n(≦2m1)通り(nは2以上の整数)の異なるステップ間隔に制御することができる。 In the above embodiment, the control signal DA is m = 3 bits of the control signal DA, the first control signal is the control signal DA, the upper side m1 = 1 bit of the control signal D1, and the second control signal is the lower side m2. The control signals D2 and D3 of = m−m1 = 2 bits have been described as an example, but the present invention is not limited to this. That is, of the m-bit (m is an integer of 2 or more) control signal DA, the higher-order m1 bit (m1 is an integer of 1 or more) is input as the first control signal to the delay circuit unit, and the lower-order m2 bit (m2) Can be input as a second control signal. The dead time can be set in a maximum of 2 m steps based on the m-bit control signal DA. The step interval of the dead time set in 2 m steps can be controlled to n (≦ 2 m1 ) different step intervals (n is an integer of 2 or more) by the first control signal.
第一遅延回路は、第一制御信号に基づいて、n通りの遅延時間から第1遅延時間を一つ選択して入力したパルス信号を遅延させることができる。n通りの遅延時間のうち1つは0であり、他のn−1通りは所定の最小遅延時間(0を除く)を20×2m2、・・・、Σ2(m1+1−x)×2m2(x=2〜n)倍して算出することができる。
第二遅延回路は、第一制御信号に基づいて、n通りのステップ間隔のうち選択された第1遅延時間に応じたステップ間隔を選択することができる。n通りのステップ間隔のうち1つは所定の最小遅延時間であり、他のn−1通りは最小遅延時間を21、・・・、2(X−1)(x=2〜n)倍して算出することができる。第二制御信号に基づいて、最大2m2通りの遅延時間から第2遅延時間を一つ選択して入力したパルス信号を遅延させることができる。2m2通りの遅延時間のうち1つは0であり、他は選択されたステップ間隔のステップで0に加算して算出することができる。
The first delay circuit can delay the input pulse signal by selecting one first delay time from n delay times based on the first control signal. One of the n delay times is 0, and the other n-1 methods have a predetermined minimum delay time (excluding 0) of 2 0 × 2 m2 , ..., Σ2 (m1 + 1-x) × 2 It can be calculated by multiplying by m2 (x = 2 to n).
The second delay circuit can select a step interval corresponding to the selected first delay time among the n step intervals based on the first control signal. One of the n step intervals is a predetermined minimum delay time, and the other n-1 types are 2 1 ,..., 2 (X−1) (x = 2 to n) times the minimum delay time. Can be calculated. Based on the second control signal, it is possible to delay the input pulse signal by selecting one second delay time from a maximum of 2 m2 delay times. One of the 2 m2 delay times is 0, and the other can be calculated by adding to 0 at the step of the selected step interval.
10 デッドタイム制御回路
100a 第1のパルス信号生成回路
100b 第2のパルス信号生成回路
101a、101b 遅延回路部
102a、102b 論理回路部(ANDゲート)
110A 第1遅延回路
110B 第2遅延回路
120、120−1、120−2 第1遅延ブロック
121 遅延素子
122 セレクタ
123 スイッチ
130、130−1、130−2、130−3 第2遅延ブロック
131、132 遅延素子
133、134 セレクタ
135、136 スイッチ
140、140−1、140−2、140−3 第3遅延ブロック
141、142 遅延素子
143、144 セレクタ
145、146 スイッチ
200 セレクタ
201 NOT回路
202〜204 NAND回路
10 dead time control circuit 100a first pulse signal generation circuit 100b second pulse
110A
Claims (4)
制御信号に基づいて前記デッドタイムに応じたステップ間隔の複数ステップの遅延時間のいずれかを選択して前記入力したパルス信号の両パルスエッジを遅延させる遅延回路部と、
前記入力したパルス信号と前記遅延回路部が遅延させたパルス信号とを論理処理して前記活性化パルスエッジを遅延させた信号を生成する信号生成部と、を備えるデッドタイム制御回路。 Two pulse signals in which the activation pulse edge and the inactivation pulse edge substantially coincide with each other are input in parallel, and the activation pulse edge of the input pulse signal is delayed so that the inactivation pulse edge and the activation pulse edge of each other are delayed. A dead time control circuit that adds a dead time between and outputs in parallel,
A delay circuit unit that selects one of a plurality of delay times of a step interval according to the dead time based on a control signal and delays both pulse edges of the input pulse signal; and
A dead time control circuit comprising: a signal generation unit that logically processes the input pulse signal and the pulse signal delayed by the delay circuit unit to generate a signal in which the activation pulse edge is delayed.
前記遅延回路部は、
前記前記第一制御信号に基づいて、複数の遅延時間から第一遅延時間を一つ選択して前記入力したパルス信号を遅延させる第一遅延回路と、
前記第一遅延回路から出力されるパルス信号を入力し、前記第一制御信号に基づいて前記選択された第一遅延時間に応じたステップ間隔の複数ステップの遅延時間を選択するとともに、前記第二制御信号に基づいて、前記選択されたステップ間隔の複数ステップの遅延時間から第二遅延時間を一つ選択して前記第一遅延回路から入力したパルス信号を遅延させる第二遅延回路と、を備えることを特徴とする請求項1記載のデッドタイム制御回路。 The control signal comprises a first control signal and a second control signal,
The delay circuit unit is
A first delay circuit that selects one first delay time from a plurality of delay times based on the first control signal and delays the input pulse signal;
A pulse signal output from the first delay circuit is input, and a delay time of a plurality of steps of a step interval corresponding to the selected first delay time is selected based on the first control signal, and the second A second delay circuit that selects one second delay time from a plurality of delay times of the selected step interval based on a control signal and delays the pulse signal input from the first delay circuit. The dead time control circuit according to claim 1.
前記第一制御信号は、前記mビットの上位側m1ビット(m1は1以上の整数)であり、
前記第二制御信号は、前記mビットの下位側m2ビット(m2は1以上の整数)であり、
前記ステップ間隔として、n(≦2m1、nは2以上の整数)通りの異なるステップ間隔を有し、前記n通りのステップ間隔のうち1つは所定の最小遅延時間であり、他は最小遅延時間を21、・・・、2(X−1)(X=2〜n)倍して算出され、
前記第一遅延回路は、前記複数の遅延時間としてn通りの遅延時間を有し、前記n通りの遅延時間のうち1つは0であり、他は所定の最小遅延時間を20×2m2、・・・、Σ2(m1+1−x)×2m2(x=2〜n)倍して算出される(n−1)通りの遅延時間であり、
前記第二遅延回路は、前記選択された第一遅延時間に応じたステップ間隔の複数の遅延時間として最大2m2通りの遅延時間を有し、前記2m2通りの遅延時間のうち1つは0であり、他は前記ステップ間隔で0に加算されて算出される遅延時間であることを特徴とする請求項2記載のデッドタイム制御回路。 The control signal is composed of an m-bit (m is an integer of 2 or more) control signal,
The first control signal is the upper m1 bit (m1 is an integer of 1 or more) of the m bits,
The second control signal is lower m2 bits (m2 is an integer of 1 or more) of the m bits,
As the step interval, there are n (≦ 2 m1 , n is an integer of 2 or more) different step intervals, one of the n step intervals being a predetermined minimum delay time, and the other being a minimum delay. Calculated by multiplying the time by 2 1 ,..., 2 (X−1) (X = 2 to n),
The first delay circuit has n delay times as the plurality of delay times, one of the n delay times is 0, and the other has a predetermined minimum delay time of 2 0 × 2 m2 , ..., a Σ2 (m1 + 1-x) × 2 m2 (x = 2~n) multiplied are calculated (n-1) delay time of the street,
The second delay circuit has a maximum of 2 m2 delay times as a plurality of delay times with a step interval according to the selected first delay time, and one of the 2 m2 delay times is 0 3. The dead time control circuit according to claim 2, wherein the other is a delay time calculated by being added to 0 at the step interval.
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