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公開番号2025008261
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-20
出願番号2023110261
出願日2023-07-04
発明の名称ゲートドライバ回路、それを用いたモータ駆動装置、電子機器
出願人ローム株式会社
代理人個人,個人
主分類H03K 17/16 20060101AFI20250109BHJP(基本電子回路)
要約【課題】フライホイルダイオードの逆回復電流に起因する貫通電流やリンギングを抑制可能なゲートドライバ回路を提供する。
【解決手段】ターンオン回路410は、ハイサイドトランジスタMHのゲートに電流I_{HG_ON}をソースするよう構成される。第1電流源CS1は、出力電流Ixが、第1電流量Iaと第1電流量Iaより少ない第2電流量Ibで切り替え可能である。第1スイッチSW1は、第1カレントミラー回路CM1の第1出力ノードout1とハイサイドトランジスタMHのゲートの間に接続される。第2電流源CS2は、第2電流Iyを生成する。第2スイッチSW2は、第2カレントミラー回路CM2の第1出力ノードout1とハイサイドトランジスタMHのゲートの間に接続される。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
スイッチング回路を構成するパワートランジスタを駆動するゲートドライバ回路であって、
前記パワートランジスタのゲートに電流をソースするよう構成されたターンオン回路と、
前記パワートランジスタの前記ゲートから電流をシンクするよう構成されたターンオフ回路と、
前記ターンオン回路および前記ターンオフ回路を制御する制御回路と、
を備え、
前記ターンオン回路は、
第１電流量と前記第１電流量より少ない第２電流量で切り替え可能な第１電流を生成するよう構成された第１電流源と、
前記第１電流源が接続された入力ノードと、第１出力ノードと、を有する第１カレントミラー回路と、
前記第１カレントミラー回路の前記第１出力ノードと前記パワートランジスタの前記ゲートの間に接続された第１スイッチと、
第２電流を生成する第２電流源と、
前記第２電流源が接続された入力ノードと、第１出力ノードと、を有する第２カレントミラー回路と、
前記第２カレントミラー回路の前記第１出力ノードと前記パワートランジスタの前記ゲートの間に接続された第２スイッチと、
を含み、
前記制御回路は、前記第１スイッチ、前記第２スイッチ、前記第１電流源、前記第２電流源を制御するよう構成され、
前記制御回路は、前記パワートランジスタのターンオンの指示に応答して、
（i）第１期間において、前記第１電流を前記第１電流量とし、前記第１スイッチをオン、前記第２スイッチをオフとし、
（ii）第２期間において、前記第１電流を前記第２電流量とし、前記第１スイッチをオン、前記第２スイッチをオフとし、
（iii）第３期間において、前記第１スイッチをオフ、前記第２スイッチをオンとするように構成される、ゲートドライバ回路。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記第３期間において前記パワートランジスタのゲートに供給される電流は、前記第１期間および前記第２期間において前記パワートランジスタのゲートに供給される電流よりも多い、請求項１に記載のゲートドライバ回路。
【請求項３】
前記ターンオン回路は、
前記パワートランジスタのゲートと、前記パワートランジスタのゲート電圧のハイレベルに相当するハイ電圧が発生するハイレベルラインとの間に接続された第３スイッチをさらに含む、請求項１または２に記載のゲートドライバ回路。
【請求項４】
前記ターンオン回路は、
前記第２カレントミラー回路の前記第１出力ノードと、前記パワートランジスタのゲート電圧のハイレベルに相当するハイ電圧が発生するハイレベルラインとの間に接続された第３スイッチをさらに含む、請求項１または２に記載のゲートドライバ回路。
【請求項５】
前記第１カレントミラー回路および前記第２カレントミラー回路はそれぞれ、第２出力ノードをさらに有し、
前記ターンオフ回路は、
前記第１カレントミラー回路の前記第２出力ノードの接続された入力ノードと、出力ノードと、を有する第３カレントミラー回路と、
前記第３カレントミラー回路の前記出力ノードと前記パワートランジスタの前記ゲートの間に接続された第４スイッチと、
前記第２カレントミラー回路の前記第２出力ノードの接続された入力ノードと、出力ノードと、を有する第４カレントミラー回路と、
前記第４カレントミラー回路の前記出力ノードと前記パワートランジスタの前記ゲートの間に接続された第５スイッチと、
を含む、請求項１または２に記載のゲートドライバ回路。
【請求項６】
前記ターンオフ回路は、
前記パワートランジスタのゲートと、前記パワートランジスタのゲート電圧のローレベルに相当するロー電圧が発生するローレベルラインとの間に接続された第６スイッチをさらに含む、請求項１または２に記載のゲートドライバ回路。
【請求項７】
前記ターンオフ回路は、
前記第４カレントミラー回路の前記出力ノードと、前記パワートランジスタのゲート電圧のローレベルに相当するロー電圧が発生するローレベルラインとの間に接続された第６スイッチをさらに含む、請求項５に記載のゲートドライバ回路。
【請求項８】
前記第１電流源は、
出力ノードと、
前記出力ノードと接続された第１定電流回路と、
前記出力ノードと接地の間に直列に接続された第７スイッチおよび第２定電流回路と、
前記第２定電流回路の出力と前記接地の間に直列に接続された第８スイッチおよび第３定電流回路と、
を含む、請求項１または２に記載のゲートドライバ回路。
【請求項９】
前記第２電流源は、
出力ノードと、
前記出力ノードと接続された第４定電流回路と、
前記出力ノードと接地の間に直列に接続された第９スイッチおよび第５定電流回路と、
を含む、請求項１または２に記載のゲートドライバ回路。
【請求項１０】
前記パワートランジスタのゲートソース間電圧を第１しきい値電圧と比較する第１センサをさらに備え、
前記制御回路は、前記第１期間において前記第１センサの出力変化に応答して、前記第２期間に移行する、請求項１または２かに記載のゲートドライバ回路。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、ゲートドライバ回路に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
モータドライバ回路やＤＣ／ＤＣコンバータ、電力変換装置などにおいて、パワートランジスタを用いたハーフブリッジ回路、Ｈブリッジ回路、三相ブリッジ回路（以下、ブリッジ回路と総称する）が多用されている。
【０００３】
図１は、ブリッジ回路１０の回路図である。ブリッジ回路１０は、電源端子と接地端子の間に直列に設けられた上アーム１２および下アーム１４を備える。上アーム１２は、並列に接続されるハイサイドトランジスタＭＨおよびフライホイルダイオードＤｉを含む。下アーム１４は、並列に接続されるローサイドトランジスタＭＬおよびフライホイルダイオードＤｉを含む。ブリッジ回路１０の出力端子には、負荷であるインダクタ（コイル）Ｌ１が接続される。
【０００４】
ブリッジ回路１０は、ハイサイドトランジスタＭＨとローサイドトランジスタＭＬの両方がオフである状態（ハイインピーダンス状態）φ１、ハイサイドトランジスタＭＨがオン、ローサイドトランジスタＭＬがオフである状態（ハイ出力状態）φ２、ハイサイドトランジスタＭＨがオフ、ローサイドトランジスタＭＬがオンである状態φ３（ロー出力状態）を取り得る。各状態φ１～φ３それぞれについて、ブリッジ回路１０から電流Ｉ
ＯＵＴ
が吐き出される（図中、右向きに流れる）電流ソース状態と、ブリッジ回路１０が電流Ｉ
ＯＵＴ
を吸い込む電流シンク状態（図中、左向きに流れる）が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１８－８２５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者は、図１のブリッジ回路について検討した結果、以下の課題を認識するに至った。
【０００７】
電流ソース状態において、ハイインピーダンス状態φ１から、ハイ出力状態φ２への遷移を考える。状態φ１において、出力電流Ｉ
ＯＵＴ
は、下アーム１４のフライホイルダイオードＤｉを経由して負荷に供給される（電流ソース）。状態φ１における出力電圧Ｖ
ＯＵＴ
は、－Ｖｆである。ＶｆはフライホイルダイオードＤｉの順方向電圧である。
【０００８】
状態φ２では、ブリッジ回路１０の出力電流Ｉ
ＯＵＴ
は、ハイサイドトランジスタＭＨを流れる。また下アーム１４のフライホイルダイオードＤｉには、カソードからアノードに向かって、逆回復電流Ｉｒｃが流れる。したがって、ハイサイドトランジスタＭＨには、出力電流Ｉ
ＯＵＴ
と逆回復電流Ｉｒｃの両方が流れる。この状態は、貫通電流が流れていることと等価である。貫通電流が流れると、ブリッジ回路１０の出力電圧Ｖ
ＯＵＴ
が不安定となり、リンギングが発生する。リンギングは不要な放射の原因となるため好ましくない。
【０００９】
本開示は係る課題に鑑みてなされたものあり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、フライホイルダイオードの逆回復電流に起因する貫通電流やリンギングを抑制可能なゲートドライバ回路の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示のある態様は、スイッチング回路を構成するパワートランジスタを駆動するゲートドライバ回路に関する。ゲートドライバ回路は、パワートランジスタのゲートに電流をソースするよう構成されたターンオン回路と、パワートランジスタのゲートから電流をシンクするよう構成されたターンオフ回路と、を備える。ターンオン回路は、第１電流量と第１電流量より少ない第２電流量で切り替え可能な第１電流を生成するよう構成された第１電流源と、第１電流源が接続された入力ノードと、第１出力ノードと、を有する第１カレントミラー回路と、第１カレントミラー回路の第１出力ノードとパワートランジスタのゲートの間に接続された第１スイッチと、第２電流を生成する第２電流源と、第２電流源が接続された入力ノードと、第１出力ノードと、を有する第２カレントミラー回路と、第２カレントミラー回路の第１出力ノードとパワートランジスタのゲートの間に接続された第２スイッチと、第１スイッチ、第２スイッチ、第１電流源、第２電流源を制御するよう構成された制御回路と、を含む。制御回路は、パワートランジスタのターンオンの指示に応答して、（i）第１期間において、第１電流を第１電流量とし、第１スイッチをオン、第２スイッチをオフとし、（ii）第２期間において、第１電流を第２電流量とし、第１スイッチをオン、第２スイッチをオフとし、（iii）第３期間において、第１スイッチをオフ、第２スイッチをオンとするように構成される。
（【００１１】以降は省略されています）

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