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JP2005218068A - Semiconductor switching circuit - Google Patents

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JP2005218068A
JP2005218068A JP2004026072A JP2004026072A JP2005218068A JP 2005218068 A JP2005218068 A JP 2005218068A JP 2004026072 A JP2004026072 A JP 2004026072A JP 2004026072 A JP2004026072 A JP 2004026072A JP 2005218068 A JP2005218068 A JP 2005218068A
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Japan
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output transistor
gate
transistor
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Application number
JP2004026072A
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Japanese (ja)
Inventor
Kosuke Takada
幸輔 高田
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Nippon Precision Circuits Inc
Original Assignee
Nippon Precision Circuits Inc
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor switching circuit, making compatible reducing of the noise and increasing of the switching speed in the switching circuit, which performs on/off control of a field effect output transistor, by applying voltage to the gate of the field effect output transistor via a prebuffer. <P>SOLUTION: The semiconductor switching circuit 1 comprises the prebuffer 6 and a charge extraction circuit 7, and the prebuffer 6 is turned ON. A transistor MN1 for extracting the gate charge of an output transistor MP2 is also provided, and a transistor MN2 for pulling out a second gate charge is provided between the transistor MN1 and the output transistor MP2, in parallel with the transistor MN1 so as to conduct on/off control, based on the voltage of the prebuffer 6 at its input terminal and the gate voltage of the output transistor MP2. When the transistor MN1 is at ON-state and after the change of the gate voltage of the output transistor MP2 has subsided, generated when the gate voltage of the output transistor MP2 exceeds the threshold, the transistor MN2 is turned on, and the gate charge of the output transistor MP2 is extracted by the transistors MN1 and MN2. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電界効果型出力トランジスタのゲートにプリバッファを介して電圧を印加することにより、前記電界効果型出力トランジスタをオンオフ制御するスイッチング回路に関する。   The present invention relates to a switching circuit that controls on / off of a field effect output transistor by applying a voltage to a gate of the field effect output transistor via a pre-buffer.

一般に、スイッチング回路の出力段において発生するノイズは、その主な原因は寄生インダクタで、出力トランジスタのオンオフ動作にともない発生する。このノイズの大きさは、時間当たりの電流変化に比例するので、オンオフ切替速度が速いほどノイズは大きくなる。したがって、出力トランジスタの立ち上がり時間と立ち下がり時間を大きくすれば、時間当たりの電流変化を小さくできるので、ノイズを小さくすることができる。しかし、出力トランジスタの立ち上がり時間と立ち下がり時間を大きくすると、フルオンする時間が短くなるので、スイッチング損失が大きくなって、効率が低下する。例えば従来、ノイズの減少を図るために、電界効果型出力トランジスタのゲートとプリバッファの間に抵抗を挿入する構成が知られているが、この構成では、電界効果型出力トランジスタのスイッチング速度が遅くなり、効率が低下することになる。   In general, noise generated in the output stage of the switching circuit is mainly caused by a parasitic inductor, and is generated in accordance with the on / off operation of the output transistor. Since the magnitude of this noise is proportional to the current change per time, the noise increases as the on / off switching speed increases. Therefore, if the rise time and fall time of the output transistor are increased, the current change per time can be reduced, so that the noise can be reduced. However, if the rise time and fall time of the output transistor are increased, the full-on time is shortened, so that the switching loss is increased and the efficiency is lowered. For example, conventionally, in order to reduce noise, a configuration in which a resistor is inserted between the gate of a field effect output transistor and a pre-buffer is known, but in this configuration, the switching speed of the field effect output transistor is slow. As a result, the efficiency is lowered.

従来、ノイズ減少とスイッチング速度の高速化を両立するための回路構成としては、半導体集積回路において、一つのデータ信号を受けて、電源電圧と同じかそれ以下の電圧値でかつ異なるタイミングの複数のパルスを発生させる多段階電圧制御型プリドライバ回路と、このプリドライバ回路の出力にゲート電極が接続されるバッファMOSトランジスタと、このバッファMOSトランジスタのゲート以外の電極の一つと電源電圧間に接続した負荷手段を有するドライバ回路とからなり、まず電源電圧より低い電圧パルスでバッファMOSトランジスタのゲートを駆動して、ノイズを低く抑え、出力電圧が変化した後に遅延回路を通してさらに高い電圧パルスをバッファMOSトランジスタのゲートに印加するものが知られている。
特開平5−67960号公報
Conventionally, as a circuit configuration for achieving both noise reduction and high switching speed, a semiconductor integrated circuit receives a single data signal, and has a voltage value equal to or lower than a power supply voltage and having a plurality of timings different from each other. A multi-stage voltage control type pre-driver circuit for generating a pulse, a buffer MOS transistor whose gate electrode is connected to the output of the pre-driver circuit, and one of the other electrodes than the gate of the buffer MOS transistor connected between the power supply voltage A driver circuit having a load means, which first drives the gate of the buffer MOS transistor with a voltage pulse lower than the power supply voltage, suppresses noise, and outputs a higher voltage pulse through the delay circuit after the output voltage changes. The one applied to the gate is known.
JP-A-5-67960

しかし、この従来の回路においては、スイッチング開始時に低電圧でバッファMOSトランジスタを駆動してノイズの発生を抑制し、出力端から電荷を引き抜いて出力電圧を下げ、出力端のスイッチングによるノイズがおさまった後に遅延回路を介して高いゲート電圧をかけるので、電荷の抜けが遅く、ノイズがおさまるまでに時間がかかり、ノイズ減少とスイッチング速度の高速化の両立は未だ不十分であるという問題点があった。本発明は、このような従来の問題点を解消した半導体スイッチング回路を提供することを目的とする。   However, in this conventional circuit, the generation of noise is suppressed by driving the buffer MOS transistor at a low voltage at the start of switching, and the output voltage is lowered by extracting charges from the output terminal, so that noise due to switching at the output terminal is suppressed. Later, a high gate voltage was applied via a delay circuit, so there was a problem that charge removal was slow, it took time until noise was reduced, and it was still insufficient to achieve both noise reduction and high switching speed. . It is an object of the present invention to provide a semiconductor switching circuit that solves such conventional problems.

この目的を達成するため、本発明に係る半導体スイッチング回路は、電界効果型出力トランジスタのゲートにプリバッファを介して電圧を印加することにより、前記電界効果型出力トランジスタをオンオフ制御するスイッチング回路であって、前記電界効果型出力トランジスタのゲート電圧をフィードバックし、このゲート電圧が閾値を超えて生じる前記電界効果型出力トランジスタのゲート−ドレイン間容量によるゲート電圧変化がおさまる迄は前記プリバッファの出力抵抗が大きくなり、前記ゲート電圧変化がおさまった後は前記出力抵抗が小さくなるよう構成したものである。   In order to achieve this object, a semiconductor switching circuit according to the present invention is a switching circuit that controls on / off of a field effect output transistor by applying a voltage to a gate of the field effect output transistor through a pre-buffer. The gate voltage of the field effect output transistor is fed back, and the output resistance of the prebuffer until the gate voltage change due to the gate-drain capacitance of the field effect output transistor generated when the gate voltage exceeds a threshold value is suppressed. And the output resistance decreases after the change in the gate voltage is suppressed.

より具体的な構成としては、プリバッファはオン状態になると電界効果型出力トランジスタのゲート電荷を引き抜くスイッチング素子を備え、このスイッチング素子と前記電界効果型出力トランジスタのゲートとの間には、このスイッチング素子と並列に、このスイッチング素子がオン状態にあり、かつ、前記電界効果型出力トランジスタのゲート電圧が閾値を超えて生じる前記電界効果型出力トランジスタのゲート−ドレイン間容量によるゲート電圧変化がおさまった後に、オン動作して前記電界効果型出力トランジスタのゲート電荷を引き抜く第2のスイッチング素子を設けたものである。   More specifically, when the pre-buffer is turned on, the prebuffer includes a switching element that extracts the gate charge of the field effect output transistor, and the switching element is interposed between the switching element and the gate of the field effect output transistor. In parallel with the device, the switching device is turned on, and the gate voltage of the field effect output transistor caused by the gate voltage of the field effect output transistor exceeding the threshold is suppressed. Later, a second switching element is provided to turn on and extract the gate charge of the field effect output transistor.

また、第2のスイッチング素子を、プリバッファの入力端の電圧と、電界効果型出力トランジスタのゲート電圧とに基づいてオンオフ制御するよう構成してもよい。   The second switching element may be configured to be on / off controlled based on the voltage at the input terminal of the prebuffer and the gate voltage of the field effect output transistor.

上述の第2のスイッチング素子を複数、互いに並列に設けて、電界効果型出力トランジスタ側のスイッチング素子がプリバッファ側のスイッチング素子よりも早くオン動作しないように構成すると好適であり、また、これらの電界効果型出力トランジスタのゲート電荷を引き抜く各スイッチング素子を電界効果型トランジスタで構成すると好適である。   It is preferable that a plurality of the second switching elements described above are provided in parallel with each other so that the switching element on the field effect output transistor side does not turn on earlier than the switching element on the pre-buffer side. It is preferable that each switching element for extracting the gate charge of the field effect output transistor is constituted by a field effect transistor.

本発明の半導体スイッチング回路によれば、電界効果型出力トランジスタのゲート電荷の抜けが早くなり、ノイズがおさまるまでの時間が短くなって、ノイズの減少とスイッチング速度の高速化の両立が可能になるという効果を奏する。第2のスイッチング素子のオンオフ制御を、プリバッファの入力端の電圧と、電界効果型出力トランジスタのゲート電圧とに基づいて行う場合には、電源電圧、出力電圧等が変化し、スイッチングの状態が変化しても、電界効果型出力トランジスタのゲート電圧が閾値付近での時間あたりの電流変化を確実に下げることができるという効果を奏する。   According to the semiconductor switching circuit of the present invention, the gate charge of the field-effect output transistor is expedited, the time until the noise is reduced is shortened, and it is possible to simultaneously reduce the noise and increase the switching speed. There is an effect. When the on / off control of the second switching element is performed based on the voltage at the input terminal of the pre-buffer and the gate voltage of the field effect output transistor, the power supply voltage, the output voltage, etc. change, and the switching state changes. Even if it changes, the gate voltage of the field-effect output transistor can surely reduce the current change per time near the threshold value.

以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。はじめに、DC−DCコンバータに適用した第1の実施形態を図1〜図3に基づいて説明する。全体を示すブロック図である図1に示すように、コンパレータ1の出力端がノア回路2とナンド回路3の各一方の入力端に接続し、前記ノア回路2の他方の入力端はNチャネル電界効果型出力トランジスタMN3(以下出力トランジスタMN3という)のゲートに接続し、前記ナンド回路3の他方の入力端はPチャネル電界効果型出力トランジスタMP2(以下出力トランジスタMP2という)のゲートに接続している。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. First, a first embodiment applied to a DC-DC converter will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, which is a block diagram showing the whole, the output terminal of the comparator 1 is connected to one input terminal of each of the NOR circuit 2 and the NAND circuit 3, and the other input terminal of the NOR circuit 2 is connected to an N-channel electric field. It is connected to the gate of an effect output transistor MN3 (hereinafter referred to as output transistor MN3), and the other input terminal of the NAND circuit 3 is connected to the gate of a P-channel field effect output transistor MP2 (hereinafter referred to as output transistor MP2). .

ノア回路2の出力端は、インバータからなる3段のプリバッファ4,5,6を介して、出力トランジスタMP2のゲートに接続している。3段目のプリバッファ6は後述するように、出力トランジスタMP2のゲート電荷を引き抜くスイッチング素子である電界効果型トランジスタを有し、また、前記プリバッファ6と並列に、後述するように、第2のゲート電荷を引き抜くスイッチング素子である電界効果型トランジスタを備えたゲート電荷引き抜き回路7を設けている。前記プリバッファ6と前記ゲート電荷引き抜き回路7でスイッチング回路11を構成する。   The output terminal of the NOR circuit 2 is connected to the gate of the output transistor MP2 via three stages of pre-buffers 4, 5, and 6 comprising inverters. As will be described later, the third-stage pre-buffer 6 has a field effect transistor that is a switching element for extracting the gate charge of the output transistor MP2, and in parallel with the pre-buffer 6, as described later, A gate charge extraction circuit 7 including a field effect transistor which is a switching element for extracting the gate charge is provided. The pre-buffer 6 and the gate charge extracting circuit 7 constitute a switching circuit 11.

一方、ナンド回路3の出力端は、インバータからなる3段のプリバッファ12,13,14を介して、出力トランジスタMN3のゲートに接続している。3段目のプリバッファ14は後述するように、出力トランジスタMN3のゲート電荷を引き抜くスイッチング素子である電界効果型トランジスタを有し、また、前記プリバッファ14と並列に、後述するように、第2のゲート電荷を引き抜くスイッチング素子である電界効果型トランジスタを備えたゲート電荷引き抜き回路15を設けている。前記プリバッファ14と前記ゲート電荷引き抜き回路15でスイッチング回路16を構成する。   On the other hand, the output terminal of the NAND circuit 3 is connected to the gate of the output transistor MN3 through three stages of pre-buffers 12, 13, and 14 formed of inverters. As will be described later, the third-stage prebuffer 14 includes a field effect transistor that is a switching element that extracts the gate charge of the output transistor MN3, and in parallel with the prebuffer 14, There is provided a gate charge extraction circuit 15 including a field effect transistor which is a switching element for extracting the gate charge. The pre-buffer 14 and the gate charge extraction circuit 15 constitute a switching circuit 16.

ここで、スイッチング回路11の詳細を図2に基づいて説明する。3段目のプリバッファ6は、並列に接続したPチャネル電界効果型トランジスタMP1(以下トランジスタMP1という)とNチャネル電界効果型トランジスタMN1(以下トランジスタMN1という)とからなり、互いのゲート同士を接続して入力端としてプリバッファ5の出力端に接続し、互いのドレイン同士を接続して出力端として出力トランジスタMP2のゲートに接続している。トランジスタMP1のソースは電源に接続する一方、トランジスタMN1のソースは接地し、このトランジスタMN1のオン動作によって出力トランジスタMP2のゲート電荷を引き抜くよう構成している。   Here, details of the switching circuit 11 will be described with reference to FIG. The third-stage pre-buffer 6 is composed of a P-channel field effect transistor MP1 (hereinafter referred to as transistor MP1) and an N-channel field effect transistor MN1 (hereinafter referred to as transistor MN1) connected in parallel, and the gates are connected to each other. Then, the input terminal is connected to the output terminal of the pre-buffer 5, the drains are connected to each other, and the output terminal is connected to the gate of the output transistor MP 2. The source of the transistor MP1 is connected to the power supply, while the source of the transistor MN1 is grounded, and the gate charge of the output transistor MP2 is extracted by turning on the transistor MN1.

プリバッファ6と並列に設けたゲート電荷引き抜き回路7は、オン状態になると出力トランジスタMP2のゲート電荷を引き抜く第2の電界効果型トランジスタMN2(以下トランジスタMN2という)と、このトランジスタMN2を前記プリバッファ6の入力端の電圧と、前記出力トランジスタMP2のゲート電圧とに基づいてオンオフする駆動制御回路とからなる。   A gate charge extraction circuit 7 provided in parallel with the prebuffer 6 includes a second field effect transistor MN2 (hereinafter referred to as transistor MN2) that extracts the gate charge of the output transistor MP2 when turned on, and the transistor MN2 is connected to the prebuffer. 6 and a drive control circuit that is turned on / off based on the voltage at the input terminal and the gate voltage of the output transistor MP2.

ゲート電荷引き抜き回路7は、トランジスタMN2のドレインをプリバッファ6の出力端と出力トランジスタMP2のゲートとの間に接続し、前記トランジスタMN2のソースは接地する一方、そのゲートにはインバータ8の出力端を接続している。前記インバータ8の入力端はナンド回路9の出力端に接続し、このナンド回路9の一方の入力端にはインバータ10を介して前記出力トランジスタMP2のゲートを接続し、他方の入力端には前記プリバッファ6の入力端を接続している。   The gate charge extracting circuit 7 connects the drain of the transistor MN2 between the output terminal of the pre-buffer 6 and the gate of the output transistor MP2, the source of the transistor MN2 is grounded, and the gate thereof has an output terminal of the inverter 8. Is connected. The input terminal of the inverter 8 is connected to the output terminal of the NAND circuit 9, and one input terminal of the NAND circuit 9 is connected to the gate of the output transistor MP2 via the inverter 10, and the other input terminal is connected to the input terminal. The input end of the prebuffer 6 is connected.

次に、スイッチング回路16について説明する。図1に示すように、3段目のプリバッファ14は、図示していないが、上述したプリバッファ6と同様に、オン動作によって出力トランジスタMN3のゲート電荷を引き抜く電界効果型トランジスタを備えている。また、ゲート電荷引き抜き回路15は、上述したゲート電荷引き抜き回路7と同様に、前記プリバッファ14と並列に、オン状態になると出力トランジスタMN3のゲート電荷を引き抜く第2の電界効果型トランジスタ(図示せず)と、この第2の電界効果型トランジスタを前記プリバッファ14の入力端の電圧と、前記出力トランジスタMN3のゲート電圧とに基づいてオンオフする駆動制御回路とからなる。このように、スイッチング回路16は、出力トランジスタMN3のゲート電荷を引き抜くためのもので、その構成は、上述した出力トランジスタMP2に対するスイッチング回路11に対応するものであるから、詳細な説明は省略する。   Next, the switching circuit 16 will be described. As shown in FIG. 1, the pre-buffer 14 at the third stage includes a field effect transistor that pulls out the gate charge of the output transistor MN3 by an on operation, as in the above-described prebuffer 6, although not shown. . Similarly to the gate charge extraction circuit 7 described above, the gate charge extraction circuit 15 is a second field effect transistor (not shown) that extracts the gate charge of the output transistor MN3 in parallel with the pre-buffer 14 when turned on. And a drive control circuit for turning on / off the second field effect transistor based on the voltage at the input terminal of the pre-buffer 14 and the gate voltage of the output transistor MN3. As described above, the switching circuit 16 is for extracting the gate charge of the output transistor MN3, and its configuration corresponds to the switching circuit 11 for the output transistor MP2 described above, and thus detailed description thereof is omitted.

なお、図1に示すように、出力トランジスタMP2と出力トランジスタMN3は、コンパレータ1の出力に応じて、いずれか一方がオン動作して出力するもので、出力トランジスタMP2がオンすると電源電圧、出力トランジスタMN3がオンすると接地電圧を出力する。そして、各出力トランジスタMP2,MN3の出力は、インダクタ17を介して取り出される。18は負荷容量、19,20は負荷抵抗、21はアンプ、22は電源電池である。   As shown in FIG. 1, either one of the output transistor MP2 and the output transistor MN3 is turned on according to the output of the comparator 1 and outputs it. When the output transistor MP2 is turned on, the output transistor MP2 and the output transistor MN3 are turned on. When MN3 is turned on, the ground voltage is output. The outputs of the output transistors MP2 and MN3 are taken out via the inductor 17. 18 is a load capacity, 19 and 20 are load resistors, 21 is an amplifier, and 22 is a power supply battery.

続いて、スイッチング回路11,16の動作を説明するが、これらスイッチング回路11,16の動作は基本的に同様なので、スイッチング回路11の動作についてのみ説明する。コンパレータ1の出力が“H”から“L”に変化すると、ノア回路2の出力は“H”となり、プリバッファ5の出力(図2でA点の出力)も“H”となる。したがって、トランジスタMP1はオフとなり、トランジスタMN1はオンとなり、出力トランジスタMP2のゲート電荷を前記トランジスタMN1のドライブ能力によって引き抜き始める(図3(1)参照)。前記出力トランジスタMP2のゲート電圧が閾値を超えると、前記出力トランジスタMP2がオン状態となり、そのドレイン側の電位が上昇し、ゲート−ドレイン間容量によってゲート電圧も上昇する(図3(2)参照)。   Subsequently, the operations of the switching circuits 11 and 16 will be described. Since the operations of the switching circuits 11 and 16 are basically the same, only the operation of the switching circuit 11 will be described. When the output of the comparator 1 changes from “H” to “L”, the output of the NOR circuit 2 becomes “H”, and the output of the prebuffer 5 (the output at point A in FIG. 2) also becomes “H”. Therefore, the transistor MP1 is turned off, the transistor MN1 is turned on, and the gate charge of the output transistor MP2 begins to be extracted by the drive capability of the transistor MN1 (see FIG. 3 (1)). When the gate voltage of the output transistor MP2 exceeds a threshold value, the output transistor MP2 is turned on, the potential on the drain side thereof rises, and the gate voltage also rises due to the gate-drain capacitance (see FIG. 3 (2)). .

この上昇したゲート電圧がゲート容量とプリバッファ6の出力抵抗で決まる時定数で落ち始め、インバータ10の閾値電圧に達するとこのインバータ10の出力(図2でB点の出力)が“H”となり、ナンド回路9の出力は“L”、インバータ8の出力(図2でC点の出力)は“H”となり、トランジスタMN2がオン状態になる。トランジスタMN1,MN2がともにオン状態となることによって、プリバッファ6の出力抵抗は小さくなり、出力トランジスタMP2のゲート電荷は急激に引き抜かれる。なお、前記トランジスタMN2が存在しない場合には、出力トランジスタMP2のゲート電荷の抜けは、図3(3)に破線で示すように遅くなる。   The increased gate voltage begins to drop with a time constant determined by the gate capacitance and the output resistance of the prebuffer 6, and when the threshold voltage of the inverter 10 is reached, the output of the inverter 10 (the output at point B in FIG. 2) becomes “H”. The output of the NAND circuit 9 is “L”, the output of the inverter 8 (the output at point C in FIG. 2) is “H”, and the transistor MN2 is turned on. When both the transistors MN1 and MN2 are turned on, the output resistance of the prebuffer 6 is reduced, and the gate charge of the output transistor MP2 is rapidly extracted. If the transistor MN2 does not exist, the gate charge removal of the output transistor MP2 is delayed as shown by the broken line in FIG.

このように、出力トランジスタMP2がオン状態となって、そのドレイン側の電位が上昇するとともに、ゲート−ドレイン間容量によりゲート電圧が上昇する間(図3(2)参照)は、ノイズが発生するので、トランジスタMN1だけでゲート電荷を引き抜いて、時間当たりの電流変化を少なくしてノイズの発生を抑制し、前記ゲート電圧の上昇がおさまった後に、トランジスタMN2をオンして、二つのトランジスタMN1,MN2で出力トランジスタMP2のゲート電荷を急激に引き抜いて、スイッチング動作の高速化を可能にする。   As described above, the output transistor MP2 is turned on, the potential on the drain side thereof rises, and noise is generated while the gate voltage rises due to the gate-drain capacitance (see FIG. 3 (2)). Therefore, the gate charge is extracted only by the transistor MN1, and the occurrence of noise is suppressed by reducing the current change per time. After the increase in the gate voltage is stopped, the transistor MN2 is turned on, and the two transistors MN1, The gate charge of the output transistor MP2 is abruptly extracted by MN2, and the switching operation can be speeded up.

続いて、本発明の第2の実施形態を図4に基づいて説明する。本実施形態が上述した第1の実施形態と異なる点は、出力トランジスタMP2,MN3のゲート電荷を引き抜くための第3のスイッチング素子として電界効果型トランジスタを追加したところだけである。他の構成については、対応する構成要素に上述の第1の実施形態と同一の符号を付するに止め、その説明は省略する。また、図4は出力トランジスタMP2側についてのみを図示し、出力トランジスタMN3側については図示省略している。   Subsequently, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is different from the first embodiment described above only in that a field effect transistor is added as a third switching element for extracting the gate charges of the output transistors MP2 and MN3. About another structure, it attaches to the corresponding component and attaches | subjects the same code | symbol as the above-mentioned 1st Embodiment, The description is abbreviate | omitted. FIG. 4 shows only the output transistor MP2 side, and does not show the output transistor MN3 side.

ゲート電荷引き抜き回路27は、第3のスイッチング素子である電界効果型トランジスタMN4(以下トランジスタMN4という)のドレインをトランジスタMN2のドレインと出力トランジスタMP2のゲートとの間に接続し、前記トランジスタMN4のソースは接地する一方、そのゲートにはインバータ28の出力端を接続している。前記インバータ28の入力端はナンド回路29の出力端に接続し、このナンド回路29の一方の入力端にはインバータ30を介して前記出力トランジスタMP2のゲートを接続し、他方の入力端にはプリバッファ6の入力端を接続している。   The gate charge extraction circuit 27 connects the drain of a field effect transistor MN4 (hereinafter referred to as transistor MN4), which is a third switching element, between the drain of the transistor MN2 and the gate of the output transistor MP2, and the source of the transistor MN4. Is grounded, and the output terminal of the inverter 28 is connected to its gate. The input terminal of the inverter 28 is connected to the output terminal of the NAND circuit 29. One input terminal of the NAND circuit 29 is connected to the gate of the output transistor MP2 through the inverter 30, and the other input terminal is connected to the pre-terminal. The input end of the buffer 6 is connected.

本実施形態にあっては、インバータ30の閾値をインバータ10の閾値以下に設定して、トランジスタMN4がトランジスタMN2よりも早くオン動作しないよう構成している。第3のスイッチング素子であるトランジスタMN4を備えたゲート電荷引き抜き回路27を設けることによって、より多段階でプリバッファ6の出力抵抗を変化させることが可能となり、スイッチング動作の高速化がより向上する。   In this embodiment, the threshold value of the inverter 30 is set to be equal to or lower than the threshold value of the inverter 10 so that the transistor MN4 is not turned on earlier than the transistor MN2. By providing the gate charge extraction circuit 27 including the transistor MN4 as the third switching element, the output resistance of the pre-buffer 6 can be changed in more stages, and the switching operation speed can be further improved.

なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、出力トランジスタMP2のゲート電荷を引き抜くスイッチング素子を4個以上設けてもよいものである。また本発明を、DC−DCコンバータ以外にも適用可能であることはいうまでもない。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and four or more switching elements for extracting the gate charge of the output transistor MP2 may be provided. Needless to say, the present invention can be applied to other than the DC-DC converter.

第1の実施形態の全体構成を示すブロック図。The block diagram which shows the whole structure of 1st Embodiment. 要部であるスイッチング回路を示すブロック図。The block diagram which shows the switching circuit which is a principal part. ゲート電荷の引き抜き動作を示すタイミングチャート。6 is a timing chart showing a gate charge extraction operation. 第2の実施形態を一部省略して示すブロック図。The block diagram which abbreviate | omits and shows 2nd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

MP1 Pチャネル電界効果型トランジスタ
MP2 Pチャネル電界効果型出力トランジスタ
MN1,2,4 Nチャネル電界効果型トランジスタ
MN3 Nチャネル電界効果型出力トランジスタ
1 コンパレータ
2 ノア回路
3,9,29 ナンド回路
4,5,6,12,13,14 プリバッファ
7,15,27 電荷引き抜き回路
8,10,30 インバータ
11,16 スイッチング回路
MP1 P-channel field-effect transistor MP2 P-channel field-effect output transistor MN1,2,4 N-channel field-effect transistor MN3 N-channel field-effect output transistor 1 Comparator 2 NOR circuit 3,9,29 NAND circuit 4,5 6, 12, 13, 14 Pre-buffer 7, 15, 27 Charge extraction circuit 8, 10, 30 Inverter 11, 16 Switching circuit

Claims (5)

電界効果型出力トランジスタのゲートにプリバッファを介して電圧を印加することにより、前記電界効果型出力トランジスタをオンオフ制御するスイッチング回路であって、
前記電界効果型出力トランジスタのゲート電圧をフィードバックし、このゲート電圧が閾値を超えて生じる前記電界効果型出力トランジスタのゲート−ドレイン間容量によるゲート電圧変化がおさまる迄は前記プリバッファの出力抵抗が大きくなり、前記ゲート電圧変化がおさまった後は前記出力抵抗が小さくなるよう構成した
ことを特徴とする半導体スイッチング回路。
A switching circuit for controlling on / off of the field effect output transistor by applying a voltage to the gate of the field effect output transistor via a prebuffer,
The gate voltage of the field effect output transistor is fed back, and the output resistance of the prebuffer increases until the gate voltage change caused by the gate-drain capacitance of the field effect output transistor generated when the gate voltage exceeds a threshold value is suppressed. The semiconductor switching circuit is configured such that the output resistance decreases after the gate voltage change is suppressed.
電界効果型出力トランジスタのゲートにプリバッファを介して電圧を印加することにより、前記電界効果型出力トランジスタをオンオフ制御するスイッチング回路であって、
前記プリバッファはオン状態になると前記電界効果型出力トランジスタのゲート電荷を引き抜くスイッチング素子を備え、このスイッチング素子と前記電界効果型出力トランジスタのゲートとの間には、このスイッチング素子と並列に、このスイッチング素子がオン状態にあり、かつ、前記電界効果型出力トランジスタのゲート電圧が閾値を超えて生じる前記電界効果型出力トランジスタのゲート−ドレイン間容量によるゲート電圧変化がおさまった後に、オン動作して前記電界効果型出力トランジスタのゲート電荷を引き抜く第2のスイッチング素子を設けた
ことを特徴とする半導体スイッチング回路。
A switching circuit for controlling on / off of the field effect output transistor by applying a voltage to the gate of the field effect output transistor via a prebuffer,
When the pre-buffer is turned on, the pre-buffer includes a switching element that extracts a gate charge of the field-effect output transistor, and between the switching element and the gate of the field-effect output transistor, in parallel with the switching element, The switching element is in an ON state, and after the gate voltage change due to the gate-drain capacitance of the field effect output transistor generated when the gate voltage of the field effect output transistor exceeds a threshold value, the ON operation is performed. A semiconductor switching circuit, comprising: a second switching element for extracting a gate charge of the field effect output transistor.
電界効果型出力トランジスタのゲートにプリバッファを介して電圧を印加することにより、前記電界効果型出力トランジスタをオンオフ制御するスイッチング回路であって、
前記プリバッファはオン状態になると前記電界効果型出力トランジスタのゲート電荷を引き抜くスイッチング素子を備え、このスイッチング素子と並列に、オン状態になると前記電界効果型出力トランジスタのゲート電荷を引き抜く第2のスイッチング素子を設け、この第2のスイッチング素子は、前記プリバッファの入力端の電圧と、前記電界効果型出力トランジスタのゲート電圧とに基づいてオンオフ制御される
ことを特徴とする半導体スイッチング回路。
A switching circuit for controlling on / off of the field effect output transistor by applying a voltage to the gate of the field effect output transistor via a prebuffer,
The prebuffer includes a switching element that extracts the gate charge of the field effect output transistor when turned on, and in parallel with the switching element, a second switching that extracts the gate charge of the field effect output transistor when turned on. An element is provided, and the second switching element is ON / OFF controlled based on the voltage at the input end of the prebuffer and the gate voltage of the field effect output transistor.
第2のスイッチング素子を複数、互いに並列に設けて、電界効果型出力トランジスタ側のスイッチングが、プリバッファ側のスイッチング素子よりも早くオン動作しないように構成したことを特徴とする請求項2または請求項3記載の半導体スイッチング回路。   3. A plurality of second switching elements are provided in parallel to each other so that switching on the field effect output transistor side does not turn on earlier than switching elements on the pre-buffer side. Item 4. A semiconductor switching circuit according to Item 3. 電界効果型出力トランジスタのゲート電荷を引き抜く各スイッチング素子が電界効果型トランジスタであることを特徴とする請求項2〜請求項4のいずれか1項記載の半導体スイッチング回路。
5. The semiconductor switching circuit according to claim 2, wherein each switching element that draws out a gate charge of the field-effect output transistor is a field-effect transistor.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007208831A (en) * 2006-02-03 2007-08-16 Denso Corp Insulated gate transistor drive circuit device
JP2009100306A (en) * 2007-10-17 2009-05-07 Denso Corp Off holding circuit
JP2012044836A (en) * 2010-08-23 2012-03-01 Sharp Corp Switching power supply circuit and electronic apparatus using the same
JP2015035618A (en) * 2014-10-16 2015-02-19 三菱電機株式会社 Semiconductor device
US9276094B2 (en) 2008-11-13 2016-03-01 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0818423A (en) * 1994-06-29 1996-01-19 Fuji Electric Co Ltd Semiconductor device control circuit
JPH0974344A (en) * 1995-09-04 1997-03-18 Fuji Electric Co Ltd Insulated gate semiconductor element drive circuit
JPH10304650A (en) * 1997-04-22 1998-11-13 Toshiba Corp Gate drive circuit of voltage-driven switching device
JPH11262243A (en) * 1998-03-10 1999-09-24 Toshiba Corp Driving device for voltage-driven power element
JP2000059189A (en) * 1998-08-05 2000-02-25 Toshiba Corp Gate circuit
JP2000232347A (en) * 1999-02-08 2000-08-22 Toshiba Corp Gate circuit and gate circuit control method
JP2001045742A (en) * 1999-07-29 2001-02-16 Nissan Motor Co Ltd Power mos drive circuit
JP2002369495A (en) * 2001-06-12 2002-12-20 Nissan Motor Co Ltd Drive circuit for voltage-driven element
JP2003158868A (en) * 2001-11-16 2003-05-30 Nissan Motor Co Ltd Power semiconductor drive circuit

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0818423A (en) * 1994-06-29 1996-01-19 Fuji Electric Co Ltd Semiconductor device control circuit
JPH0974344A (en) * 1995-09-04 1997-03-18 Fuji Electric Co Ltd Insulated gate semiconductor element drive circuit
JPH10304650A (en) * 1997-04-22 1998-11-13 Toshiba Corp Gate drive circuit of voltage-driven switching device
JPH11262243A (en) * 1998-03-10 1999-09-24 Toshiba Corp Driving device for voltage-driven power element
JP2000059189A (en) * 1998-08-05 2000-02-25 Toshiba Corp Gate circuit
JP2000232347A (en) * 1999-02-08 2000-08-22 Toshiba Corp Gate circuit and gate circuit control method
JP2001045742A (en) * 1999-07-29 2001-02-16 Nissan Motor Co Ltd Power mos drive circuit
JP2002369495A (en) * 2001-06-12 2002-12-20 Nissan Motor Co Ltd Drive circuit for voltage-driven element
JP2003158868A (en) * 2001-11-16 2003-05-30 Nissan Motor Co Ltd Power semiconductor drive circuit

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007208831A (en) * 2006-02-03 2007-08-16 Denso Corp Insulated gate transistor drive circuit device
JP2009100306A (en) * 2007-10-17 2009-05-07 Denso Corp Off holding circuit
US9276094B2 (en) 2008-11-13 2016-03-01 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device
JP2012044836A (en) * 2010-08-23 2012-03-01 Sharp Corp Switching power supply circuit and electronic apparatus using the same
JP2015035618A (en) * 2014-10-16 2015-02-19 三菱電機株式会社 Semiconductor device

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