JP4145462B2

JP4145462B2 - Switching element driving circuit device and electronic apparatus using the same

Info

Publication number: JP4145462B2
Application number: JP2000066278A
Authority: JP
Inventors: 慶二福村; 啓哲中西
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-03-10
Filing date: 2000-03-10
Publication date: 2008-09-03
Anticipated expiration: 2020-03-10
Also published as: JP4666636B2; JP2001257572A; JP2006148971A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、パワーＭＯＳトランジスタ等のスイッチング素子を駆動する回路に用いられるスイッチング素子駆動回路装置及びそれを用いた電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の高圧側パワーＭＯＳトランジスタは、負荷と電源との間に設けられ、正電圧電源に接続されたドレイン端子有するＮチャネル型（以下、単にＮ型と略記する。）ＭＯＳトランジスタによって形成されている。
【０００３】
そして、負荷の一端子は、トランジスタのソース端子に接続され、他の負荷端子は接地されている。
【０００４】
ところで、このような高圧側パワーＭＯＳトランジスタ（ハイサイドスイッチング手段）において、トランジスタをオフ状態からオン状態へ切り替えたとき、このトランジスタの出力電流に一時的に大電流が発生してしまう。そこで、ソフトスタート回路を設けて、瞬間的な大電流の発生を防止することが行われている。
【０００５】
例えば、特開平８−２７５３９２号公報には、スイッチング手段（Ｎ型ＭＯＳ）を制御する信号のレベル変化を緩やかにするソフトスタート回路が開示されている。このソフトスタート回路は抵抗、コンデンサで構成されており、緩やかにさせる程度は抵抗、コンデンサの値で固定である。
【０００６】
また、特開平８−５１３４９号公報には、過電流を制御する調整ループを低速、高速の２系統持ち、急速な過負荷が生じたときにすばやく高速調整ループが応答する技術が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、オン抵抗が十分低いＰチャネル型（以下、単にＰ型と略記する。）ＭＯＳスイッチング素子において、Ｎ型ＭＯＳスイッチング素子に適したソフトスタート動作をさせた場合には、制御信号（ゲート電圧）のレベル変化が完了するまでに負荷回路への電源供給は安定状態に入る。このため、電源電圧が安定した後、すなわち、ソフトスタート完了後にも制御信号のレベル変化が完了しないため、レベル変化完了までオン抵抗が高くなるという問題が生じる。
【０００８】
また、スイッチング素子に接続された回路が容量性の負荷を駆動する場合などに、パルス状の電流がスイッチング素子を流れる。上記した特開平８−５１３４９号公報に記載の技術では、パルス状の負荷に対しても保護回路が働くことになる。このため、保護回路が働いて、ゲート電圧が低下して負荷電流が正常に戻った後は、低速ループでゲート電圧を上げていくことになる。この結果、パルス状の負荷が発生してからゲート電圧がもとに戻るまでの時間、オン抵抗が高くなるという問題がある。
【０００９】
この発明では、パルス状の負荷に対して動作せず、連続した過負荷に対して保護回路を動作させ、このような問題を回避することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、直流電源からの電流をスイッチングするＰチャネル型ＭＯＳスイッチング素子と、このスイッチング素子をオンさせる制御信号を与える制御信号供給手段と、この制御信号の電位を検出する検出手段と、を備え、前記制御信号供給手段は、定電流動作のためのフィードバックループ手段と、前記検出手段の検出出力に応じて、前記制御信号の遷移速度を増大させる手段と、前記スイッチング素子が完全にオン状態でスイッチング素子へ設定値以上の電流が流れる状態を一定期間維持する手段と、を有することを特徴とする。
【００１１】
上記した構成によれば、スイッチング素子がオンする途中でその制御信号の遷移時間を増すことができ、ソフトスタート後にすみやかにスイッチング素子を完全にオンさせることができるとともに、スイッチング素子が完全にオンした後の過電流に対して一定期間反応を遅らせることができるので、パルス状の過電流に反応してオン抵抗が高くなることがない。
【００１５】
上記した構成によれば、定電流回路の一部をなすスイッチング素子駆動回路において、ソフトスタート後にすみやかにスイッチング素子を完全にオンさせることができる。
【００１６】
また、この発明の電子機器は、直流電源と、直流電源からの電流をスイッチングするＰチャネル型ＭＯＳスイッチング素子と、前記スイッチング素子を介して上記電源が供給される負荷回路と、前記スイッチング素子をオンさせる制御信号を与える制御信号供給手段と、この制御信号の電位を検出する検出手段とを備え、前記制御信号供給手段は、定電流動作のためのフィードバックループ手段と、検出手段の検出出力に応じて、前記制御信号の遷移速度を増大させる手段と、前記スイッチング素子が完全にオン状態でスイッチング素子へ設定値以上の電流が流れる状態を一定期間維持する手段と、を有することを特徴とする。
【００１７】
上記した電子機器によれば、ソフトスタート後にすみやかにスイッチング素子を完全にオンさせることができるとともに、スイッチング素子が完全にオンした後の過電流に対して一定期間反応を遅らせることができるので、パルス状の過電流に反応してオン抵抗が高くなることがない。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態につき図面を参照して説明する。
図１は、この発明の第１の参考例にかかるブロック回路図である。図１に従いこの発明の第１の参考例につき説明する。
【００１９】
高圧側のスイッチング素子（ＱＤ）１は、負荷回路２と電源との間に設けられ、電源電圧（Ｖｄｄ）に接続されたドレイン端子を有するＰチャネル（ｃｈ）型ＭＯＳトランジスタ１によって形成されている。
【００２０】
そして、負荷回路２の一端子は、Ｐ型ＭＯＳトランジスタ１のソース端子に接続され、負荷回路２の他の端子２は接地されている。
【００２１】
Ｐ型ＭＯＳトランジスタ１のゲートには、Ｐ型ＭＯＳトランジスタＱ１０とＮ型ＭＯＳトランジスタＱ１１との接続ノードから制御信号（ＶＧ）が与えられる。
【００２２】
上記したＰ型ＭＯＳトランジスタＱ１０の一方は電源電圧（Ｖｄｄ）が与えられ、Ｎ型トランジスタＱ１１の一端は定電流源４を介して接地されている。
【００２３】
また、Ｐ型ＭＯＳトランジスタＱ１０とＮ型ＭＯＳトランジスタＱ１１との接続ノードはＮ型ＭＯＳトランジスタＱ１２とスイッチ６、定電流源５を介して接地されている。このスイッチ６は、制御信号（ＶＧ）を検出する検出回路３により制御される。
【００２４】
Ｐ型ＭＯＳトランジスタＱ１０とＮ型ＭＯＳトランジスタＱ１１及びＮ型ＭＯＳトランジスタＱ１２のゲートにはスイッチング素子（ＱＤ）１を駆動するためのイネーブル信号（ＥＮ）が与えられる。
【００２５】
上記した検出回路３の閾値をＶ１とする。検出回路３の入力電圧（ＶＧ）対出力電圧（ＶＡ）特性を図４に示す。また、検出回路３の一例を図２及び図３に示す。図２に示す検出回路３は、インバータで構成され、このインバータを構成するトランジスタの閾値をＶ１としている。また、図３に示す検出回路３は、抵抗で分圧してコンパレータ３１の一方にＶ１を入力し、他方にＶＧを与え、出力ＶＡを得ている。図２、図３に示すような検出回路３を用いることで、図４に示す入力電圧（ＶＧ）対出力電圧（ＶＡ）を得る。
【００２６】
また、スイッチ６の一例を図５、図６に示す。このスイッチ６の動作は検出回路３からの出力ＶＡが”Ｌ”でオフ、”Ｈ”でオンである。
【００２７】
次に、第１の参考例の動作につき説明する。イネーブル信号ＥＮが”Ｌ”から”Ｈ”になると、制御信号ＶＧの電位は定電流源４の電流Ｉ１により、Ｖｄｄから徐々に低下する。
【００２８】
スイッチング素子（ＱＤ）１はオン抵抗を下げるため、ゲート幅が大きく、そのためゲート容量も大きくしている。最初、検出回路３の出力ＶＡは”Ｌ”であるから、スイッチ６はオフで定電流源５の電流Ｉ２は流れない。
【００２９】
そして、制御信号ＶＧ、すなわち、スイッチング素子（ＱＤ）１のゲート電位が検出回路３の閾値Ｖ１を下回ったときに、検出回路３３の出力ＶＡが”Ｈ”レベルになり、スイッチ６がオンし、Ｉ２が流れ始める。この結果、制御信号ＶＧの立ち下げが、Ｉ１からＩ１＋Ｉ２で行われるようになる。すなわち、制御信号ＶＧが検出回路３の閾値（Ｖ１）を下回る時間をソフトスタート完了時間に設定することで、ソフトスタート完了から完全にオンするまでの時間を短縮することができる。
【００３０】
次に、この発明の第２の参考例につき図７に従い説明する。図７は、この発明の第２の参考例にかかるブロック回路図である。
【００３１】
この第２の参考例は、制御信号（ゲート電位）ＶＧを与えるのにアンプ７を用いて、制御信号のレベル変化を検出してゲインを増大させたものである。このアンプ７自体は既知の回路構成である。アンプ７のＶｒｅｆは１Ｖないし２Ｖの定電圧で、イネーブル信号ＥＮ＜Ｖｒｅｆのときに、ＶＧ＝”Ｈ”、ＥＮ＞ＶｒｅｆのときにＶＧ＝”Ｌ”となるように構成されている。
【００３２】
検出回路３からの出力がＰ型ＭＯＳトランジスタＱ２１に与えられる。電源電圧Ｖｄｄと定電流源４との間には、Ｐ型ＭＯＳトランジスタＱ２０が設けられ、このゲートがアンプ７に接続されている。定電流源４の他方は接地されている。また、Ｐ型ＭＯＳトランジスタＱ２０の一端とＮ型トランジスタＱ２１とが接続され、Ｎ型トランジスタＱ２１の他端は定電流源５を介して接地されている。
【００３３】
この第２の参考例の動作においては、イネーブル信号ＥＮの変化から制御信号ＶＧが変化するまでの時間は、アンプ７のトランジスタＱ２２、Ｑ２３の電流が大きいほど小さい。制御信号ＶＧが閾値電圧Ｖ１を下回ったときに、トランジスタＱ２１がオンし、トランジスタＱ２０を流れる電流が、Ｉ１からＩ１＋Ｉ２になる。トランジスタＱ２２，Ｑ２３はトランジスタＱ２０のカレントミラー構成であるから、トランジスタＱ２０の電流増、すなわち、トランジスタＱ２２，Ｑ２３の電流増となる。したがって図１と同様に、制御信号ＶＧが検出回路３の閾値（Ｖ１）を下回る時間をソフトスタート完了時間に設定することで、ソフトスタート完了から完全にオンするまでの時間を短縮することができる。
【００３４】
次に、この発明の第３の参考例につき図８に従い説明する。図８は、この発明の第３の実施形態にかかるブロック回路図である。この第３の実施形態は、定電流動作のためのフィードバックループを持つものである。
【００３５】
この第３の参考例は、電源電圧Ｖｄｄを過電流検出用抵抗（Ｒｓ）９で分圧した電位をコンパレータ８の一方に与え、コンコンパレータ８の他方には参照電位ＶＲが与えられている。そして、スイッチング素子（ＱＤ）１のドレイン端子は抵抗９に接続されている。コンパレータ８からの出力ＶＢは、インバータ（ＩＮＶ１）１０、インバータ（ＩＮＶ２）１１のそれぞれのトランジスタＱ３１，Ｑ３２に与えられている。スイッチ６の出力はトランジスタＱ３２と定電流源４との接続点に与えられ、トランジスタＱ３１と定電流源５との接続点から制御信号ＶＧがスイッチング素子（ＱＤ）１に与えられる。
【００３６】
次に、この第３の参考例の動作につき説明する。イネーブル時に負荷電流ＩＬが設定値より少ない場合には、ＶＳ＞ＶＲ、ＶＢ＝Ｖｄｄとなり、トランジスタＱ３１，Ｑ３２はオフである。ここで、設定値とはＲＳ×ＩＬ＝ＶＲとなるＩＬのことである。
【００３７】
イネーブル信号は図示せず。この場合、ＶＧはＶＧ＞Ｖ１の状態では、定電流源Ｉ１により，ＶＧ＜Ｖ１ではＩ１＋Ｉ２により低下する。この動作は図１の場合と同様である。
【００３８】
次に、イネーブル時に設定値以上のＩＬを流せる負荷回路２が接続されている場合を考える。負荷電流ＩＬによりＶＳが低下し、ＶＲに近づく。するとＶＢが低下し、ＶＢ＜Ｖｄｄ−Ｖｔｐとなると、定電流Ｉ３，Ｉ４が発生するため、制御信号ＶＧの立ち下がりは押えられる。なお、Ｖｔｐはスイッチング素子（Ｐ型ＭＯＳトランジスタ）１の閾値である。
【００３９】
すなわち、フィードバックループが作用し、負荷電流ＩＬが一定に保たれる。このときＩＬが小さい場合は０≦ＶＧ≦Ｖ１、大きい場合は、Ｖ１＜ＶＧ＜Ｖｄｄ−Ｖｔｐの範囲をとりうる。図８の例では、インバータ（ＩＮＶ１）１０，（ＩＮＶ２）１２がフィードバックループ内のアンプを構成している。
【００４０】
そして、０≦ＶＧ≦Ｖ１では高速ループとなり、Ｖ１＜ＶＧ＜Ｖｄｄ−Ｖｔｐでは低速ループとなる。負荷電流ＩＬが設定値内のときに所望のソフトスタート動作が得られ、負荷電流ＩＬが設定値を超えるときに、フィードバック回路が機能して定電流（＝ＶＲ／ＲＳ）動作をする。
【００４１】
このように、定電流回路においても通常の負荷（＝設定値内の負荷）に対して所望のソフトスタート動作をさせることができる。
【００４２】
次に、この発明の実施形態につき図９に従い説明する。図９は、この発明の実施形態にかかるブロック回路図である。この実施形態は、図８の回路に第２検出回路３ｂとトランジスタＱ４３が付加されている。
【００４３】
第２検出回路３ｂの例を図１０に示す。図１１に第２検出回路３ｂの特性を示す。
【００４４】
図１１の閾値電圧Ｖ１は図４の閾値電圧Ｖ１と同じ値である。また、第２検出回路３ｂはＶ２＜ＶＧ＜Ｖ１の入力制御信号ＶＧに対して、出力ＶＣ＝”Ｌ”となる。
【００４５】
イネーブル時に負荷電流ＩＬが設定値より小さい場合には、ＶＢ＝ＶｄｄとなるためＶＧは図８の場合と同様に低下する。このときトランジスタＱ４３の振る舞いはトランジスタＱ４２がオフなので関係ない。
【００４６】
イネーブル時に設定値以上の負荷電流ＩＬを流せる負荷回路２が接続されている場合はフィードバックループが作用し、負荷電流ＩＬが一定に保たれる動作となり、図８と同様である。負荷電流ＩＬにより、制御信号ＶＧのとる範囲が０≦ＶＧ＜Ｖ２、Ｖ２≦ＶＧ≦Ｖ１、Ｖ１＜ＶＧ＜Ｖｄｄ−Ｖｔｐのいずれかとなる。
【００４７】
そして、ソフトスタート完了後に、負荷電流ＩＬが設定値以内の状態であれば、ＶＧ＝０Ｖとなる。そこで、ＩＬ＞設定値となる過電流が生じた場合を考える。ＶＢが低下し、ＶＢ＜Ｖｄｄ−ＶｔｐとなるとＩ３が流れ、ＶＧは上昇を始める。このとき、ＶＧ＜Ｖ２なので、トランジスタＱ４３がオフで、Ｉ１＋Ｉ２に対して、Ｉ３で制御信号ＶＧを上昇させることになる。制御信号ＶＧを上昇させるためには、よりＶＢが低下せねばならず、すなわち、より負荷電流ＩＬが増加せねばならない。Ｉ１＜Ｉ２に設定しているため、トランジスタＱ４３がオフの状態でＶＧを上昇させるには時間がかかる。ＶＧ＜Ｖ２ではＶＧの上昇は遅く、ＶＧ＞Ｖ２では上昇は速い。Ｖ２を適切に設定することで、過電流に対して一定時間オン抵抗の増加を抑える回路にすることができる。
【００４８】
また、図８、図９の過電流検出抵抗ＲＳ，スイッチング素子ＱＤの代わりに、図１２の抵抗ＲＳ、トランジスタＱ７０、Ｑ７１で示す構成の回路を用いてもよい。
【００４９】
この構成はトランジスタＱ７０のトランジスタ幅をトランジスタＱ７１より大きくしておき、抵抗ＲＳでの電力損失を減少させるものである。ただし、負荷電流ＩＬの設定値は、トランジスタＱ７０とＱ７１の比を考慮してＲＳ、ＶＲを設定することで決められる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の請求項１に記載のスイッチング素子の駆動回路装置によれば、ソフトスタート後にすみやかにスイッチング素子を完全にオンさせることができるとともに、スイッチング素子が完全にオンした後の過電流に対して一定期間反応を遅らせることができるので、パルス状の過電流に反応してオン抵抗が高くなることがない。
【００５３】
また、この発明の請求項２に記載の電子機器によれば、スイッチング素子が完全にオンした後の過電流に対して一定期間反応を遅らせることができるので、パルス状の過電流に反応してオン抵抗が高くなることがなくなるともに、スイッチング素子が完全にオンした後の過電流に対して一定期間反応を遅らせることができるので、パルス状の過電流に反応してオン抵抗が高くなることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の参考例にかかるブロック回路図である。
【図２】この発明に用いられる検出回路の一例を示すブロック回路図である。
【図３】この発明に用いられる検出回路の一例を示すブロック回路図である。
【図４】この発明に用いられる検出回路の入力電圧（ＶＧ）対出力電圧（ＶＡ）特性を示す図である。
【図５】この発明に用いられるスイッチの一例を示すブロック回路図である。
【図６】この発明に用いられるスイッチの一例を示すブロック回路図である。
【図７】この発明の第２の参考例にかかるブロック回路図である。
【図８】この発明の第３の参考例にかかるブロック回路図である。
【図９】この発明の実施形態にかかるブロック回路図である。
【図１０】この発明に用いられる第２検出回路３ｂの一例を示すブロック図である。
【図１１】第２検出回路３ｂの特性を示す図である。
【図１２】図８，図９の変形例を示すブロック回路図である。
【符号の説明】
１スイッチング素子（ＱＤ）
２負荷回路
３検出回路
４定電流源
５定電流源
６スイッチ
ＶＧ制御信号[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a switching element driving circuit device used in a circuit for driving a switching element such as a power MOS transistor and an electronic apparatus using the same.
[0002]
[Prior art]
A conventional high-voltage power MOS transistor is formed by an N-channel MOS transistor (hereinafter simply referred to as an N-type) MOS transistor provided between a load and a power supply and having a drain terminal connected to a positive voltage power supply . .
[0003]
One terminal of the load is connected to the source terminal of the transistor, and the other load terminal is grounded.
[0004]
Incidentally, in such a high voltage side power MOS transistor (high side switching means), when the transistor is switched from the off state to the on state, a large current is temporarily generated in the output current of the transistor. Therefore, a soft start circuit is provided to prevent instantaneous generation of a large current.
[0005]
For example, Japanese Patent Laid-Open No. 8-275392 discloses a soft start circuit that moderates a level change of a signal for controlling a switching means ( N-type MOS). This soft start circuit is composed of a resistor and a capacitor, and the degree of relaxation is fixed by the value of the resistor and the capacitor.
[0006]
Japanese Patent Laid-Open No. 8-51349 discloses a technology that has two low-speed and high-speed adjustment loops for controlling overcurrent, and that the high-speed adjustment loop responds quickly when a rapid overload occurs. .
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Incidentally, the on-resistance is sufficiently low P-channel type (hereinafter abbreviated as P-type.) In the MOS switching element, when obtained by the soft-start operation suitable for N-type MOS switching element, the control signal (gate voltage) Until the level change is completed, the power supply to the load circuit enters a stable state. For this reason, since the level change of the control signal is not completed even after the power supply voltage is stabilized, that is, after the soft start is completed, there arises a problem that the on-resistance increases until the level change is completed.
[0008]
Further, when a circuit connected to the switching element drives a capacitive load, a pulsed current flows through the switching element. In the technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 8-51349, the protection circuit works even for a pulsed load. For this reason, after the protection circuit works and the gate voltage decreases and the load current returns to normal, the gate voltage is increased in the low speed loop. As a result, there is a problem that the on-resistance increases during the time from when the pulse-like load is generated until the gate voltage returns to the original state.
[0009]
In this invention, it does not operate with respect to the pulsed load, the protection circuit to operate for successive overload, which aims to avoid such problems.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention includes a P-channel MOS switching element that switches a current from a DC power supply, a control signal supply means that provides a control signal for turning on the switching element, and a detection means that detects the potential of the control signal. The control signal supply means includes a feedback loop means for constant current operation, a means for increasing the transition speed of the control signal in accordance with a detection output of the detection means, and the switching element is completely turned on. And a means for maintaining a state in which a current greater than a set value flows to the switching element for a certain period.
[0011]
According to the above configuration, the transition time of the control signal can be increased while the switching element is turned on , the switching element can be completely turned on immediately after the soft start , and the switching element is completely turned on. Since the reaction can be delayed for a certain period with respect to the subsequent overcurrent, the on-resistance does not increase in response to the pulsed overcurrent.
[0015]
According to the configuration described above, in the switching element driving circuit forming a part of the constant current circuit, the switching element can be completely turned on immediately after the soft start.
[0016]
According to another aspect of the present invention, there is provided an electronic apparatus comprising: a DC power supply; a P-channel MOS switching element that switches current from the DC power supply; a load circuit that is supplied with the power via the switching element; a control signal supply means for providing a control signal to, and detecting means for detecting the potential of the control signal, prior Symbol control signal supply means includes a feedback loop means for constant current operation, the detection output of the detection means And means for increasing the transition speed of the control signal, and means for maintaining a state in which the switching element is completely turned on and a current greater than or equal to a set value flows to the switching element for a certain period of time. .
[0017]
According to the above electronic device, the switching element can be completely turned on immediately after the soft start, and the reaction can be delayed for a certain period with respect to the overcurrent after the switching element is completely turned on. The on-resistance does not increase in response to the overcurrent.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block circuit diagram according to a first reference example of the present invention. A first reference example of the present invention will be described with reference to FIG.
[0019]
The high-voltage side switching element (QD) 1 is formed by a P-channel (ch) type MOS transistor 1 provided between the load circuit 2 and the power source and having a drain terminal connected to the power source voltage (Vdd). .
[0020]
One terminal of the load circuit 2 is connected to the source terminal of the P-type MOS transistor 1, and the other terminal 2 of the load circuit 2 is grounded.
[0021]
A control signal (VG) is applied to the gate of the P-type MOS transistor 1 from a connection node between the P-type MOS transistor Q10 and the N-type MOS transistor Q11.
[0022]
One of the P-type MOS transistor Q10 is supplied with a power supply voltage (Vdd), and one end of the N-type transistor Q11 is grounded via the constant current source 4.
[0023]
The connection node between the P-type MOS transistor Q10 and the N-type MOS transistor Q11 is grounded via the N-type MOS transistor Q12, the switch 6, and the constant current source 5. The switch 6 is controlled by a detection circuit 3 that detects a control signal (VG).
[0024]
An enable signal (EN) for driving the switching element (QD) 1 is applied to the gates of the P-type MOS transistor Q10, the N-type MOS transistor Q11, and the N-type MOS transistor Q12.
[0025]
The threshold value of the detection circuit 3 described above is V1. FIG. 4 shows the input voltage (VG) vs. output voltage (VA) characteristics of the detection circuit 3. An example of the detection circuit 3 is shown in FIGS. The detection circuit 3 shown in FIG. 2 is composed of an inverter, and the threshold value of the transistor constituting the inverter is V1. In addition, the detection circuit 3 shown in FIG. 3 divides the voltage with a resistor, inputs V1 to one of the comparators 31 and applies VG to the other to obtain an output VA. By using the detection circuit 3 as shown in FIGS. 2 and 3, the input voltage (VG) versus the output voltage (VA) shown in FIG. 4 is obtained.
[0026]
An example of the switch 6 is shown in FIGS. The operation of the switch 6 is off when the output VA from the detection circuit 3 is “L” and on when it is “H”.
[0027]
Next, the operation of the first reference example will be described. When the enable signal EN changes from “L” to “H”, the potential of the control signal VG gradually decreases from Vdd due to the current I1 of the constant current source 4.
[0028]
Since the switching element (QD) 1 has a low gate resistance, the gate width is large and the gate capacitance is also large. Initially, since the output VA of the detection circuit 3 is “L”, the switch 6 is OFF and the current I2 of the constant current source 5 does not flow.
[0029]
When the control signal VG, that is, the gate potential of the switching element (QD) 1 falls below the threshold value V1 of the detection circuit 3, the output VA of the detection circuit 33 becomes “H” level, the switch 6 is turned on, I2 begins to flow. As a result, the control signal VG falls from I1 to I1 + I2. That is, by setting the time during which the control signal VG falls below the threshold value (V1) of the detection circuit 3 as the soft start completion time, it is possible to shorten the time from the completion of the soft start to the complete turn-on.
[0030]
It will now be described with reference to a per 7 to the second reference example of the present invention. FIG. 7 is a block circuit diagram according to a second reference example of the present invention.
[0031]
In the second reference example , the amplifier 7 is used to supply the control signal (gate potential) VG, the level change of the control signal is detected, and the gain is increased. The amplifier 7 itself has a known circuit configuration. Vref of the amplifier 7 is a constant voltage of 1V to 2V, and is configured such that VG = “H” when the enable signal EN <Vref, and VG = “L” when EN> Vref.
[0032]
An output from detection circuit 3 is applied to P-type MOS transistor Q21. A P-type MOS transistor Q20 is provided between the power supply voltage Vdd and the constant current source 4, and its gate is connected to the amplifier 7. The other of the constant current source 4 is grounded. Further, one end of the P-type MOS transistor Q20 and the N-type transistor Q21 are connected, and the other end of the N-type transistor Q21 is grounded via the constant current source 5.
[0033]
In the operation of the second reference example , the time from the change of the enable signal EN to the change of the control signal VG is shorter as the currents of the transistors Q22 and Q23 of the amplifier 7 are larger. When the control signal VG falls below the threshold voltage V1, the transistor Q21 is turned on, and the current flowing through the transistor Q20 changes from I1 to I1 + I2. Since the transistors Q22 and Q23 have the current mirror configuration of the transistor Q20, the current of the transistor Q20 increases, that is, the current of the transistors Q22 and Q23 increases. Therefore, as in FIG. 1, by setting the time when the control signal VG falls below the threshold value (V1) of the detection circuit 3 as the soft start completion time, it is possible to shorten the time from the completion of the soft start to the complete turn-on. The
[0034]
Next, a third reference example of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a block circuit diagram according to a third embodiment of the present invention. The third embodiment has a feedback loop for constant current operation.
[0035]
In the third reference example , a potential obtained by dividing the power supply voltage Vdd by the overcurrent detection resistor (Rs) 9 is given to one of the comparators 8, and the reference potential VR is given to the other of the comparators 8. The drain terminal of the switching element (QD) 1 is connected to the resistor 9. The output VB from the comparator 8 is given to the transistors Q31 and Q32 of the inverter (INV1) 10 and the inverter (INV2) 11, respectively. The output of the switch 6 is given to the connection point between the transistor Q32 and the constant current source 4, and the control signal VG is given to the switching element (QD) 1 from the connection point between the transistor Q31 and the constant current source 5.
[0036]
Next, the operation of the third reference example will be described. If the load current IL is smaller than the set value when enabled, VS> VR and VB = Vdd, and the transistors Q31 and Q32 are off. Here, the set value is an IL that satisfies RS × IL = VR.
[0037]
The enable signal is not shown. In this case, VG is lowered by the constant current source I1 when VG> V1, and by I1 + I2 when VG <V1. This operation is the same as in the case of FIG.
[0038]
Next, consider a case where a load circuit 2 that can flow an IL greater than a set value when enabled is connected. VS decreases due to the load current IL and approaches VR. Then, VB decreases, and when VB <Vdd−Vtp, constant currents I3 and I4 are generated, so that the fall of the control signal VG is suppressed. Vtp is a threshold value of the switching element (P-type MOS transistor) 1.
[0039]
In other words, the feedback loop acts and the load current IL is kept constant. At this time, when IL is small, the range can be 0 ≦ VG ≦ V1, and when IL is large, the range can be V1 <VG <Vdd−Vtp. In the example of FIG. 8, the inverters (INV1) 10 and (INV2) 12 constitute an amplifier in a feedback loop.
[0040]
When 0 ≦ VG ≦ V1, a high speed loop is obtained, and when V1 <VG <Vdd−Vtp, a low speed loop is obtained. When the load current IL is within the set value, a desired soft start operation is obtained, and when the load current IL exceeds the set value, the feedback circuit functions to perform a constant current (= VR / RS) operation.
[0041]
Thus, a desired soft start operation can be performed for a normal load (= a load within a set value) even in the constant current circuit.
[0042]
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a block circuit diagram according to an embodiment of the present invention . In this embodiment , a second detection circuit 3b and a transistor Q43 are added to the circuit of FIG.
[0043]
An example of the second detection circuit 3b is shown in FIG. FIG. 11 shows the characteristics of the second detection circuit 3b.
[0044]
The threshold voltage V1 in FIG. 11 is the same value as the threshold voltage V1 in FIG. Further, the second detection circuit 3b has an output VC = “L” with respect to the input control signal VG of V2 <VG <V1.
[0045]
When the load current IL is smaller than the set value at the time of enabling, VB = Vdd, so that VG decreases as in the case of FIG. At this time, the behavior of the transistor Q43 is irrelevant because the transistor Q42 is off.
[0046]
When the load circuit 2 capable of flowing the load current IL equal to or higher than the set value when connected is connected, a feedback loop is activated to operate the load current IL to be constant, which is the same as in FIG. The load current IL, range 0 ≦ VG <V2 taken by the control signal VG, the one of V2 ≦ VG ≦ V1, V1 < VG <Vdd-Vtp.
[0047]
When the load current IL is within the set value after the soft start is completed, VG = 0V. Therefore, a case where an overcurrent that satisfies IL> set value occurs will be considered. When VB decreases and VB <Vdd−Vtp, I3 flows and VG starts to increase. At this time, since VG <V2, the transistor Q43 is off, and the control signal VG is raised at I3 with respect to I1 + I2. In order to increase the control signal VG, VB must be further decreased, that is, the load current IL must be increased. Since I1 <I2 is set, it takes time to raise VG while the transistor Q43 is off. When VG <V2, the increase in VG is slow, and when VG> V2, the increase is fast. By appropriately setting V2, it is possible to provide a circuit that suppresses an increase in on-resistance for a certain period of time against an overcurrent.
[0048]
Further, instead of the overcurrent detection resistor RS and the switching element QD in FIGS. 8 and 9, a circuit having a configuration shown by the resistor RS and transistors Q70 and Q71 in FIG. 12 may be used.
[0049]
In this configuration, the transistor width of the transistor Q70 is made larger than that of the transistor Q71, and the power loss at the resistor RS is reduced. However, the set value of the load current IL is determined by setting RS and VR in consideration of the ratio of the transistors Q70 and Q71.
[0050]
【The invention's effect】
As described above, according to the switching element drive circuit device according to the first aspect of the present invention , the switching element can be completely turned on immediately after the soft start, and after the switching element is completely turned on. Since the reaction can be delayed for a certain period with respect to the overcurrent, the on-resistance does not increase in response to the pulsed overcurrent.
[0053]
Further, according to the electronic device according to claim 2 of the present invention, the reaction can be delayed for a certain period with respect to the overcurrent after the switching element is completely turned on. While the on-resistance does not increase, the reaction can be delayed for a certain period with respect to the overcurrent after the switching element is completely turned on, so that the on-resistance increases in response to the pulsed overcurrent. Absent.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block circuit diagram according to a first reference example of the present invention.
FIG. 2 is a block circuit diagram showing an example of a detection circuit used in the present invention.
FIG. 3 is a block circuit diagram showing an example of a detection circuit used in the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing input voltage (VG) vs. output voltage (VA) characteristics of a detection circuit used in the present invention.
FIG. 5 is a block circuit diagram showing an example of a switch used in the present invention.
FIG. 6 is a block circuit diagram showing an example of a switch used in the present invention.
FIG. 7 is a block circuit diagram according to a second reference example of the present invention.
FIG. 8 is a block circuit diagram according to a third reference example of the present invention.
FIG. 9 is a block circuit diagram according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a block diagram showing an example of a second detection circuit 3b used in the present invention.
FIG. 11 is a diagram illustrating characteristics of the second detection circuit 3b.
12 is a block circuit diagram showing a modification of FIGS. 8 and 9. FIG.
[Explanation of symbols]
1 Switching element (QD)
2 Load circuit 3 Detection circuit 4 Constant current source 5 Constant current source 6 Switch VG control signal

Claims

A P-channel MOS switching element for switching a current from a DC power supply; a control signal supply means for supplying a control signal for turning on the switching element; and a detection means for detecting a potential of the control signal. The supply means includes a feedback loop means for constant current operation, a means for increasing the transition speed of the control signal according to the detection output of the detection means, and the switching element is set to the switching element in a completely on state. And a means for maintaining a state in which a current greater than or equal to a value flows for a certain period of time.

DC power supply, P-channel MOS switching element for switching current from the DC power supply, load circuit to which the power supply is supplied via the switching element, and control signal supply means for supplying a control signal for turning on the switching element And a detecting means for detecting the potential of the control signal, wherein the control signal supplying means has a feedback loop means for constant current operation, and a transition speed of the control signal according to a detection output of the detecting means. An electronic device comprising: means for increasing; and means for maintaining a state in which a current greater than or equal to a set value flows to the switching element while the switching element is completely on.