JP2005160212A - Fet drive device and fet drive voltage generation method of fet drive device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、NチャンネルFETをハイサイドにて駆動するFET駆動装置およびFET駆動装置におけるFET駆動電圧生成方法に関する。 The present invention relates to an FET drive device that drives an N-channel FET on the high side and an FET drive voltage generation method in the FET drive device.
従来、負荷を、負荷の上流側に設けられたNチャンネルFET(以下、FET)でオンオフするいわゆるハイサイドスイッチに関し、電源電圧をスイッチングレギュレータによって昇圧するとともに一定電圧に変換したうえで、FETのゲート端子に印加するよう構成したFET駆動装置がある。
しかしながらこのような従来のFET駆動装置においては、FETのゲート端子にはスイッチングレギュレータによって電源電圧の変動によらず常に一定電圧が印加されている。これにより電源電圧が何かしらの要因で変動し電圧が高くなった場合には、FETがオンされたときに、FETのソース端子の電位が電源電圧に伴って高くなるので、FETのゲート、ソース端子間電圧が所定電圧値未満となってしまい、FETのオン状態を維持できなかったり、あるいは完全なオン状態とならずに熱を発生し、安定性に欠けてしまうといった問題があった。 However, in such a conventional FET driving device, a constant voltage is always applied to the gate terminal of the FET by the switching regulator regardless of fluctuations in the power supply voltage. As a result, when the power supply voltage fluctuates for some reason and the voltage becomes high, when the FET is turned on, the potential of the source terminal of the FET increases with the power supply voltage, so the gate and source terminals of the FET There is a problem that the inter-voltage becomes less than a predetermined voltage value and the on-state of the FET cannot be maintained, or heat is generated without being in a complete on-state, resulting in lack of stability.
そこで本発明はこのような問題点に鑑み、電源電圧の変動によらず安定してFETを駆動することを目的とする。 Therefore, in view of such a problem, an object of the present invention is to stably drive an FET regardless of fluctuations in power supply voltage.
本発明は、電源電圧と、スイッチングレギュレータの出力電圧との電圧差を検出する差動増幅回路を備え、スイッチングレギュレータは差動増幅回路の検出結果にもとづいてFETを駆動するためのFET駆動電圧を制御するものとした。 The present invention includes a differential amplifier circuit that detects a voltage difference between a power supply voltage and an output voltage of a switching regulator, and the switching regulator generates an FET drive voltage for driving an FET based on a detection result of the differential amplifier circuit. It was supposed to be controlled.
本発明によれば、差動増幅回路の検出結果にもとづいてスイッチングレギュレータがFET駆動電圧を制御し、該FET駆動電圧をFETのゲート端子に印加することにより、電源電圧に変動がある場合にもFETのゲート、ソース端子間電圧を常に所定値以上に保つことができ、FETを安定して駆動することができる。 According to the present invention, the switching regulator controls the FET drive voltage based on the detection result of the differential amplifier circuit, and the FET drive voltage is applied to the gate terminal of the FET so that the power supply voltage varies. The voltage between the gate and source terminals of the FET can always be kept above a predetermined value, and the FET can be driven stably.
次に本発明の実施の形態を実施例により説明する。
図1にFETを駆動する駆動回路を示す。
FET2のドレイン端子に電源1が接続され、ソース端子に負荷3が接続される。電源1の電圧がスイッチングレギュレータ5によって調圧され、該調圧された電圧が、ゲートオンオフ信号に応じてオンオフ動作を行うスイッチ6を介して、FET2のゲート端子に印加される。
また電源1に差動増幅回路4が接続され、その出力端はスイッチングレギュレータ(SW−RG)5の入力側に接続される。
Next, embodiments of the present invention will be described by way of examples.
FIG. 1 shows a drive circuit for driving the FET.
A power source 1 is connected to the drain terminal of the
A
差動増幅回路4は、内部に備えた差動増幅器10によって電源1の電圧値とスイッチングレギュレータ5の出力電圧値との差を検出するものである。
電源1は抵抗器11を介して差動増幅器10のマイナス側の入力端子に接続される。スイッチングレギュレータ5の出力端子は抵抗器12を介して差動増幅器10のプラス側の入力端子に接続される。
The
The power source 1 is connected to the negative input terminal of the
差動増幅器10のプラス側の入力端子は抵抗器14を介してアースに接続され、差動増幅器10のマイナス側の入力端子は抵抗器13を介して、差動増幅器10の出力端子に接続される。
さらに差動増幅器10の出力端子は、抵抗器15および抵抗器16を介してアースに接続される。
また抵抗器15と抵抗器16との接続点を点dとし、点dとスイッチングレギュレータ5の入力側とが接続される。
The positive input terminal of the
Further, the output terminal of the
A connection point between the
スイッチングレギュレータ5の出力側とスイッチ6との接続点を点bとし、電源1と抵抗器11との接続点を点aとする。また差動増幅器10の出力端子と抵抗器15との接続点を点cとする。
本実施例において、抵抗器11、12、13、14の抵抗値を同一とすると、点c電圧Eoutは次式によって求められる。
Eout=(点b電圧値―点a電圧値)×抵抗器13の抵抗値/抵抗器11の抵抗値
(1)
A connection point between the output side of the
In this embodiment, assuming that the resistance values of the
Eout = (point b voltage value−point a voltage value) × resistance value of
(1)
スイッチングレギュレータ5は、スイッチングレギュレータ5が出力する電圧の基準となる基準電圧βと、スイッチングレギュレータ5に入力される点d電圧とが等しくなるように電源1の電圧を調圧して出力する。
スイッチングレギュレータ5は、入力電圧が基準電圧βよりも高くなると出力電圧を下げる方向に制御し、入力電圧が基準電圧βよりも低くなると出力電圧を上げる方向に制御する。
The
The
点c電圧Eoutを抵抗器15、16によって分圧し、点d電圧としてスイッチングレギュレータ5に入力する際に、点d電圧がスイッチングレギュレータ5の基準電圧βと等しくなるように抵抗器15、16による点c電圧Eoutの分圧比を設定すると、スイッチングレギュレータ5の出力は電源1の電圧が変動しても常に電源1の電圧よりもEoutだけ高い電圧を出力するよう制御される。
したがって、電源1の電圧が変化しても、常にFET2のゲート端子にドレーン端子よりもEoutだけ高い電圧を印加でき、所望のゲート、ソース端子間電圧を保ってFET2を駆動することができる。
When the point c voltage Eout is divided by the
Therefore, even if the voltage of the power source 1 changes, a voltage higher than the drain terminal can always be applied to the gate terminal of the
ここで、図1に示すFET駆動回路において、電源1の電圧を10V、スイッチングレギュレータ5の出力電圧を20V、スイッチングレギュレータ5の基準電圧βを1V、抵抗器11、12、13、14の抵抗値を同値とし、抵抗器15の抵抗値を9kΩ、抵抗器16の抵抗値を1kΩとし、FET2のゲート、ソース端子間電圧を10Vで制御する。
Here, in the FET drive circuit shown in FIG. 1, the voltage of the power supply 1 is 10 V, the output voltage of the
この場合、点c電圧Eoutは次式によって表される。
Eout=(20V−10V)×抵抗器13の抵抗値/抵抗器11の抵抗値
=10V (2)
したがって、点d電圧は次式によって表される。
点d電圧=1kΩ/(9kΩ+1kΩ)×10V
=1V (3)
In this case, the point c voltage Eout is expressed by the following equation.
Eout = (20V−10V) × resistance value of
= 10V (2)
Therefore, the point d voltage is expressed by the following equation.
Point d voltage = 1kΩ / (9kΩ + 1kΩ) × 10V
= 1V (3)
ここで、電源1の電圧値が10Vから12Vに上昇した場合の各部の電圧値を示す。
電源1の電圧値が10Vから12Vに上昇すると、点c電圧Eoutは、次式によって表される。
Eout=(20V−12V)×抵抗器13の抵抗値/抵抗器11の抵抗値
=8V (4)
したがって、点d電圧は次式によって表される。
点d電圧=1kΩ/(9kΩ+1kΩ)×8V
=0.8V (5)
Here, the voltage value of each part when the voltage value of the power supply 1 rises from 10V to 12V is shown.
When the voltage value of the power supply 1 increases from 10V to 12V, the point c voltage Eout is expressed by the following equation.
Eout = (20V−12V) × resistance value of
= 8V (4)
Therefore, the point d voltage is expressed by the following equation.
Point d voltage = 1kΩ / (9kΩ + 1kΩ) × 8V
= 0.8V (5)
スイッチングレギュレータ5の基準電圧βは1Vであり、入力電圧(点d電圧)よりも基準電圧βが高いので、入力電圧が基準電圧βとなるまでスイッチングレギュレータ5からの出力電圧(点b電圧)を上昇させる。
よって、点d電圧が1Vとなるのは点b電圧が22Vの場合であり、スイッチングレギュレータ5は22Vまで電圧を上昇させる。
したがって、FET2のゲート端子に22Vの電圧が印加され、FET2は上記と同様にゲート、ソース端子間電圧が10Vで駆動される。
Since the reference voltage β of the
Therefore, the point d voltage becomes 1V when the point b voltage is 22V, and the
Therefore, a voltage of 22V is applied to the gate terminal of FET2, and FET2 is driven with a voltage between the gate and source terminals of 10V as described above.
本実施例は以上のように構成され、差動増幅回路4によって電源1の電圧値とスイッチングレギュレータ5の出力電圧値との電圧差を算出し、該電圧差を抵抗器15、16によって分圧してスイッチングレギュレータ5に入力する。スイッチングレギュレータ5は、差動増幅回路4から入力された電圧値と基準電圧βとを比較して電源1の電圧を制御してFET2のゲート端子に印加する。
これにより、電源1の電圧値の変動に応じてスイッチングレギュレータ5の出力電圧値も変動することにより、FET2のゲート、ソース端子間電圧は常に一定となり、所望のゲート、ソース端子間電圧を保ちつつFET2を駆動させることができる。
In this embodiment, the voltage difference between the voltage value of the power source 1 and the output voltage value of the
As a result, the output voltage value of the
また差動増幅回路4内部の抵抗器15、16によって点c電圧Eoutを分圧してスイッチングレギュレータ5に入力することにより、入力された電圧と比較するスイッチングレギュレータ5内部の基準電圧βとして低い電圧値を用いることができる。
Further, by dividing the point c voltage Eout by the
1 電源
2 FET
3 負荷
4 差動増幅回路
5 スイッチングレギュレータ
6 スイッチ
10 差動増幅器
11、12、13、14、15、16 抵抗器
β 基準電圧
1
3
Claims (4)
前記電源電圧と、前記スイッチングレギュレータの出力電圧との電圧差を検出する差動増幅回路を備え、
前記スイッチングレギュレータは、前記差動増幅回路の検出結果にもとづいて前記FET駆動電圧を制御することを特徴とするFET駆動装置。 In an FET drive device that generates an FET drive voltage for driving an FET by adjusting a power supply voltage by a switching regulator,
A differential amplifier circuit for detecting a voltage difference between the power supply voltage and the output voltage of the switching regulator;
The FET driving apparatus, wherein the switching regulator controls the FET driving voltage based on a detection result of the differential amplifier circuit.
前記差動増幅回路によって検出された電圧差が増加した場合には前記FET駆動電圧を減少方向に制御し、
前記差動増幅回路によって検出された電圧差が減少した場合には前記FET駆動電圧を増加方向に制御することを特徴とする請求項1記載のFET駆動装置。 The switching regulator is
When the voltage difference detected by the differential amplifier circuit increases, the FET drive voltage is controlled in a decreasing direction,
2. The FET drive device according to claim 1, wherein when the voltage difference detected by the differential amplifier circuit decreases, the FET drive voltage is controlled to increase.
前記差動増幅回路は、前記差動増幅器によって前記電源電圧と前記スイッチングレギュレータの出力電圧との電圧差を検出し、該検出した電圧差を前記抵抗器によって降圧してスイッチングレギュレータに入力することを特徴とする請求項1または2記載のFET駆動装置。 The differential amplifier circuit includes a differential amplifier and a resistor,
The differential amplifier circuit detects a voltage difference between the power supply voltage and the output voltage of the switching regulator by the differential amplifier, and steps down the detected voltage difference by the resistor and inputs the voltage difference to the switching regulator. The FET driving device according to claim 1 or 2, characterized in that
前記差動増幅回路の検出結果にもとづいて、FETを駆動するためのFET駆動電圧を前記スイッチングレギュレータにより制御することを特徴とするFET駆動装置におけるFET駆動電圧生成方法。 The differential amplifier circuit detects the voltage difference between the power supply voltage and the output voltage of the switching regulator.
An FET drive voltage generation method in an FET drive device, wherein an FET drive voltage for driving an FET is controlled by the switching regulator based on a detection result of the differential amplifier circuit.
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JP2003395298A JP2005160212A (en) | 2003-11-26 | 2003-11-26 | Fet drive device and fet drive voltage generation method of fet drive device |
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JP2005304144A (en) * | 2004-04-08 | 2005-10-27 | Nissan Motor Co Ltd | Fet driving unit and method of controlling fet drive voltage |
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2003
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