JP5434891B2 - Method for manufacturing load driving device - Google Patents
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Description
本発明は、負荷を駆動する負荷駆動装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a load driving device that drives a load.
従来より、負荷としてＩＧＢＴ等のスイッチング素子のゲートを定電流で駆動するゲート駆動回路が、例えば特許文献１で提案されている。この特許文献１では、スイッチング素子のゲートに定電流パルスゲート駆動回路が接続されたゲート駆動回路が提案されている。このゲート駆動回路では、制御信号に従って定電流パルスゲート駆動回路が動作すると、定電流パルスゲート駆動回路からスイッチング素子のゲートに定電流が供給されることで負荷であるスイッチング素子が駆動される。 Conventionally, for example, Patent Document 1 has proposed a gate drive circuit that drives a gate of a switching element such as an IGBT with a constant current as a load. In Patent Document 1, a gate driving circuit in which a constant current pulse gate driving circuit is connected to the gate of a switching element is proposed. In this gate drive circuit, when the constant current pulse gate drive circuit operates according to the control signal, the constant current is supplied from the constant current pulse gate drive circuit to the gate of the switching element, thereby driving the switching element as a load.
また、定電流の特性誤差を補正する技術としてトリミングの手法が一般的に使用されている。例えば、定電流パルスゲート駆動回路内の基準電圧を補正することで、定電流の安定点（一定値）の精度を向上させることができる。 A trimming technique is generally used as a technique for correcting a constant current characteristic error. For example, by correcting the reference voltage in the constant current pulse gate driving circuit, it is possible to improve the accuracy of the constant point (constant value) of the constant current.
なお、上記では定電流で負荷を駆動することについて説明したが、もちろん定電圧で負荷を駆動しても良い。その場合は定電圧でスイッチング素子を駆動する回路を用いることとなる。また、負荷はＩＧＢＴ等のスイッチング素子に限らず、容量負荷や抵抗負荷でも良い。 In the above description, the load is driven with a constant current. However, the load may be driven with a constant voltage. In that case, a circuit for driving the switching element with a constant voltage is used. The load is not limited to a switching element such as an IGBT, and may be a capacitive load or a resistance load.
しかしながら、上記従来の技術では、トリミングによって基準電圧を補正することにより、定電流の安定点を調整することはできるが、定電流パルスゲート駆動回路のスルーレートを補正することができないという問題がある。この問題は、定電圧で負荷を駆動する駆動回路においても同様に生じる。 However, the above-described conventional technique has a problem that the constant current stable point can be adjusted by correcting the reference voltage by trimming, but the slew rate of the constant current pulse gate driving circuit cannot be corrected. . This problem also occurs in a drive circuit that drives a load with a constant voltage.
例えば、定電流パルスゲート駆動回路の特性ばらつきにより、定電流パルスゲート駆動回路のスルーレートがばらつくと、スイッチング素子のゲート電圧の傾き（ｄｖ／ｄｔ）がばらついてしまう。このため、スイッチング素子のＳＷ損失が増加することや、スイッチング素子がサージによって破壊されてしまうという懸念がある。 For example, if the slew rate of the constant current pulse gate drive circuit varies due to characteristic variations of the constant current pulse gate drive circuit, the slope (dv / dt) of the gate voltage of the switching element varies. For this reason, there are concerns that the SW loss of the switching element increases and the switching element is destroyed by a surge.
本発明は上記点に鑑み、負荷を駆動するための負荷駆動装置においてスルーレートが狙い値となるように負荷駆動装置を製造する方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a load driving device so that a slew rate becomes a target value in a load driving device for driving a load.
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、負荷（１０）としてのＩＧＢＴに定電流を流すことによって負荷（１０）を駆動する負荷駆動装置であって、負荷（１０）に流れる定電流に対応する電流が流れるシャント抵抗（２０）と、シャント抵抗（２０）の一端側が接続されると共に、シャント抵抗（２０）に流れる電流に対応する定電流を負荷（１０）に流すことで負荷（１０）を駆動する駆動回路（３０）と、を備え、駆動回路（３０）は、負荷（１０）に接続されるスイッチング素子（３４）と、テール電流を生成する電流生成部（３５）と、テール電流が電流生成部（３５）から流れ込むと共にテール電流の大きさに応じたスルーレートによりスイッチング素子（３４）を駆動するオペアンプ（３３）と、第１基準電圧を発生させる第１基準電源（３２）と、を備え、オペアンプ（３３）が、第１基準電源（３２）の第１基準電圧に対応する第１印加電圧とシャント抵抗（２０）の一端側に対応する第２印加電圧とが等しくなるようにスイッチング素子（３４）を駆動して負荷（１０）に定電流を流すことにより負荷（１０）を定電流駆動する負荷駆動装置、を製造する方法であって、以下の点を特徴としている。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided a load driving device for driving the load (10) by flowing a constant current through the IGBT as the load (10), which flows to the load (10). A shunt resistor (20) through which a current corresponding to a constant current flows is connected to one end of the shunt resistor (20), and a constant current corresponding to the current flowing through the shunt resistor (20) is passed through the load (10). A drive circuit (30) for driving the load (10), and the drive circuit (30) includes a switching element (34) connected to the load (10), and a current generator (35) for generating a tail current. When, an operational amplifier (33) for driving the switching element (34) by the slew rate in response to the magnitude of the tail current with the tail current flows from the current generator (35), the first reference voltage It includes a first reference power source for generating (32), and an operational amplifier (33) is, corresponding to one end of the first applied voltage and the shunt resistor corresponding to the first reference voltage of the first reference power supply (32) (20) there a way to produce a load driving device load (10) to a constant current drive by a second applied voltage supplying a constant current to the load by driving a switching element (34) (10) equal to It has the following features.
まず、スイッチング素子（３４）、電流生成部（３５）、オペアンプ（３３）、および第１基準電源（３２）を備えた駆動回路（３０）を形成する形成工程を行う。形成工程の後、電流生成部（３５）で生成されるテール電流の大きさを補正することにより、オペアンプ（３３）のスルーレートを補正して、オペアンプ（３３）がスイッチング素子（３４）を駆動したときに定電流の立ち上がりの傾きを狙い値に調整するトリミング工程を行う。また、第１基準電源（３２）の第１基準電圧を調整することにより、負荷（１０）に流す定電流の大きさを調整する。 First, a forming process for forming a drive circuit (30) including a switching element (34), a current generator (35) , an operational amplifier (33) , and a first reference power supply (32) is performed. After the forming step, the slew rate of the operational amplifier (33) is corrected by correcting the magnitude of the tail current generated by the current generator (35), and the operational amplifier (33) drives the switching element (34). Then, a trimming process is performed to adjust the rising slope of the constant current to a target value. Further, the magnitude of the constant current flowing through the load (10) is adjusted by adjusting the first reference voltage of the first reference power source (32).
これによると、電流生成部（３５）のテール電流の大きさを補正することによりオペアンプ（３３）のスルーレートを補正するので、オペアンプ（３３）によって駆動されるスイッチング素子（３４）に流れる定電流が一定値に達するまでの時間を補正することができる。したがって、負荷（１０）を定電流駆動するためのスルーレートが狙い値となるように負荷駆動装置を製造することができる。 According to this, since the slew rate of the operational amplifier (33) is corrected by correcting the magnitude of the tail current of the current generator (35), the constant current flowing through the switching element (34) driven by the operational amplifier (33). It is possible to correct the time until the value reaches a certain value. Therefore, the load driving device can be manufactured so that the slew rate for driving the load (10) at a constant current becomes a target value.
請求項２に記載の発明では、電流生成部（３５）は、基準電圧を発生させる基準電源（３５ｆ）を有している。形成工程では、定電流の立ち上がりの傾きが狙い値よりも小さい値となるように駆動回路（３０）を形成する。また、トリミング工程では、基準電源（３５ｆ）の基準電圧を大きくすることで、テール電流を大きくすることにより定電流の立ち上がりの傾きを狙い値に調整することを特徴とする。 In the invention according to claim 2, the current generator (35) has a reference power supply (35f) for generating a reference voltage. In the forming process, the drive circuit (30) is formed so that the rising slope of the constant current is smaller than the target value. In the trimming process, the reference voltage of the reference power supply (35f) is increased to increase the tail current, thereby adjusting the rising slope of the constant current to a target value.
このように、電流生成部（３５）の基準電源（３５ｆ）の基準電圧を大きくすることで定電流の傾きを狙い値に合わせることができる。 In this way, the slope of the constant current can be adjusted to the target value by increasing the reference voltage of the reference power source (35f) of the current generator (35).
請求項３に記載の発明では、電流生成部（３５）は、抵抗値を可変できる可変抵抗（３５ｂ）を有している。そして、形成工程では、定電流の立ち上がりの傾きが狙い値よりも大きい値となるように駆動回路（３０）を形成する。また、トリミング工程では、可変抵抗（３５ｂ）の抵抗値を大きくすることで、テール電流を小さくすることにより定電流の立ち上がりの傾きを狙い値に調整することを特徴とする。 In a third aspect of the invention, the current generator (35) has a variable resistor (35b) whose resistance value can be varied. In the forming step, the drive circuit (30) is formed so that the rising slope of the constant current is larger than the target value. In the trimming process, the rising value of the constant current is adjusted to a target value by decreasing the tail current by increasing the resistance value of the variable resistor (35b).
このように、電流生成部（３５）の可変抵抗（３５ｂ）の抵抗値を大きくすることで定電流の傾きを狙い値に合わせることができる。 Thus, the slope of the constant current can be adjusted to the target value by increasing the resistance value of the variable resistor (35b) of the current generator (35).
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態で示される負荷駆動装置は、例えばＩＧＢＴ、パワーＭＯＳＦＥＴ、容量負荷、抵抗負荷等の負荷を定電流で駆動するために用いられる装置である。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The load driving device shown in the present embodiment is a device used for driving a load such as an IGBT, a power MOSFET, a capacitive load, and a resistance load with a constant current.
図１は、本実施形態に係る負荷駆動装置を負荷に接続した回路図である。本実施形態では、負荷１０としてＩＧＢＴが採用されている。このＩＧＢＴにはモータ等のさらなる負荷が接続され、ＩＧＢＴによって駆動される。
FIG. 1 is a circuit diagram in which the load driving device according to the present embodiment is connected to a load. In the present embodiment, an IGBT is employed as the
負荷駆動装置は、負荷１０に定電流（図１のＩｃ）を流すことによって負荷１０を定電流駆動するものであり、シャント抵抗２０（図１のＲｏｕｔ）と駆動回路３０とを備えて構成されている。
The load driving device drives the
シャント抵抗２０は、負荷１０に流れる定電流に対応する電流が流れるセンシング用の抵抗である。シャント抵抗２０の一端側は駆動回路３０に接続され、他端側は電源４０に接続されている。
The
駆動回路３０は、シャント抵抗２０に流れる電流に対応する定電流を負荷１０に流すことで負荷１０を駆動する回路である。駆動回路３０は、例えばＩＣチップとして構成されている。
The
そして、駆動回路３０は、第１〜第５端子３１ａ〜３１ｅと、第１基準電源３２（図１のＶｒｅｆ１）と、オペアンプ３３（図１のＯＰ）と、スイッチング素子３４（図１のＱ１）と、電流生成部３５と、を備えている。なお、第１〜第５端子３１ａ〜３１ｅは、ＩＣチップの各端子である。
The
第１基準電源３２は第１基準電圧を発生させるものである。第１基準電圧は可変になっており、第１基準電圧の調整によって定電流の値を調整できるようになっている。第１基準電圧の調整は負荷駆動装置の製造の際に行われる。
The first
また、第１基準電源３２の正極側は駆動回路３０の第１端子３１ａに接続されている。この第１端子３１ａには電源４０およびシャント抵抗２０の他端側も接続されている。一方、第１基準電源３２の負極側はオペアンプ３３の非反転入力端子に接続されている。
The positive side of the first
オペアンプ３３は、第１基準電圧に基づいてシャント抵抗２０に流れる電流をフィードバック制御することで、負荷１０に流す定電流の大きさを調整する役割を果たすものである。オペアンプ３３は、外部から第２端子３１ｂを介して駆動回路３０に入力される制御信号に基づいて制御されるようになっている。この制御信号によって負荷１０の動作が制御される。
The
また、オペアンプ３３の非反転入力端子（＋）は第１基準電源３２の負極側に接続されている。これにより、オペアンプ３３の非反転入力端子には第１基準電圧に対応する第１印加電圧が印加される。この第１印加電圧は、電源４０の電源電圧から第１基準電圧が差し引かれた電圧に相当する。一方、オペアンプ３３の反転入力端子（−）は第３端子３１ｃに接続されている。この第３端子３１ｃにはシャント抵抗２０の一端側も接続されている。これにより、オペアンプ３３の反転入力端子にはシャント抵抗２０の一端側の第２印加電圧が印加される。この第２印加電圧は、電源４０の電源電圧からシャント抵抗２０の電圧降下分が差し引かれた電圧に相当する。
The non-inverting input terminal (+) of the
スイッチング素子３４は、オペアンプ３３の出力によってスイッチングされる素子である。本実施形態では、スイッチング素子３４としてＰｃｈ型のパワーＭＯＳＦＥＴが用いられている。そして、スイッチング素子３４のゲートはオペアンプ３３の出力端子に接続され、ソースは駆動回路３０の第４端子３１ｄに接続されている。この第４端子３１ｄにはシャント抵抗２０の一端側も接続されている。さらに、スイッチング素子３４のドレインは駆動回路３０の第５端子３１ｅに接続されている。この第５端子３１ｅには負荷１０であるＩＧＢＴのゲートも接続されている。
The switching
電流生成部３５は、一定のテール電流（図１のＩｔａｉｌ）を生成する定電流回路である。このテール電流は、制御信号に対するオペアンプ３３の出力の応答速度を決定する電流である。
The
図２は、電流生成部３５の一例を示した回路図である。この図に示されるように、電流生成部３５は、抵抗３５ａ、３５ｂおよびトランジスタ３５ｃ、３５ｄ、３５ｅによって定電流源が構成され、トランジスタ３５ｃのゲート入力が第２基準電源３５ｆ（図２のＶｒｅｆ２）およびトランジスタ３５ｇによって制御される構成になっている。トランジスタ３５ｃはＮＰＮ型のバイポーラトランジスタであり、トランジスタ３５ｄ、３５ｅ、３５ｇはＰＮＰ型のバイポーラトランジスタである。第２基準電源３５ｆは第２基準電圧を発生させ、第２基準電圧は可変になっている。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of the
トランジスタ３５ｄ、３５ｅによりカレントミラー回路が構成されており、トランジスタ３５ｃおよび抵抗３５ｂに流れる電流がトランジスタ３５ｄによってトランジスタ３５ｅに移される。ＰＮＰ型のトランジスタ３５ｇはコレクタ接地になっており、第２基準電源３５ｆの第２基準電圧が抵抗３５ｂに印加される。
The
したがって、テール電流をＩｔａｉｌとし、第２基準電源３５ｆの第２基準電圧をＶｒｅｆ２とし、抵抗３５ｂの抵抗をＲとすると、テール電流はＩｔａｉｌ＝Ｖｒｅｆ２／Ｒで表される。このように、テール電流は第２基準電源３５ｆの第２基準電圧に比例するので、第２基準電圧が高くなるとテール電流Ｉｔａｉｌは大きくなり、第２基準電圧が低くなるとテール電流Ｉｔａｉｌは小さくなる。上述のように、第２基準電圧は可変になっているので、負荷駆動装置の製造の際に第２基準電圧が調整される。電流生成部３５で生成されたテール電流はオペアンプ３３に供給される。
Therefore, if the tail current is Itail, the second reference voltage of the second
上記のようにして電流生成部３５で生成されるテール電流により、オペアンプ３３のスルーレートが決まる。スルーレートとは、オペアンプ３３が制御信号に従ってスイッチング素子３４を駆動する際の制御信号に対する応答速度に相当する。オペアンプ３３のスルーレートをｄｖ／ｄｔとし、位相補償容量をＣｐとすると、オペアンプ３３のスルーレートは一般的にｄｖ／ｄｔ＝Ｉｔａｉｌ／Ｃｐで表される。したがって、テール電流が大きいほどオペアンプ３３のスルーレートは高くなり、テール電流が小さいほどオペアンプ３３のスルーレートは低くなる。
The slew rate of the
そして、オペアンプ３３はテール電流の大きさで決まるスルーレートに従ってスイッチング素子３４を駆動するので、負荷１０にはオペアンプ３３のスルーレートに応じた定電流が流れる。したがって、スイッチング素子３４に流れる定電流の立ち上がりの傾きはオペアンプ３３のスルーレートの大きさによって決まる。この定電流の立ち上がりの傾きは、テール電流の大きさが調整されることで狙い値に設定されている。
Since the
以上が、本実施形態に係る負荷駆動装置の回路構成である。上記の負荷駆動装置は定電流を負荷１０であるＩＧＢＴのゲートに流す動作を行うので、ＩＧＢＴをオンする装置である。
The above is the circuit configuration of the load driving device according to the present embodiment. Since the load driving device performs an operation of flowing a constant current to the gate of the IGBT that is the
次に、上記構成の負荷駆動装置の製造方法について説明する。まず、半導体プロセスの方法により、半導体基板に第１基準電源３２、スイッチング素子３４、電流生成部３５、およびオペアンプ３３を備えた駆動回路３０を形成する（形成工程）。この場合、第１基準電源３２の第１基準電圧を調整することにより、負荷１０に流す定電流の大きさを調整する。
Next, a method for manufacturing the load driving device having the above configuration will be described. First, the
このように、駆動回路３０を形成した段階では、オペアンプ３３がスイッチング素子３４を駆動すると、定電流の立ち上がりの傾きが狙い値よりも小さい値となるように駆動回路３０を形成する。すなわち、テール電流を小さい値に設定して駆動回路３０を形成する。
Thus, at the stage where the
この後、電流生成部３５で生成されるテール電流の大きさを補正することにより、オペアンプ３３のスルーレートを補正する（トリミング工程）。これについて、図３を参照して説明する。図３は、オペアンプ３３に制御信号が入力されたときの定電流の立ち上がりとこの定電流の立ち上がりの傾きを調整する様子を示した図である。
Thereafter, the slew rate of the
図３に示されるように、テール電流の初期値に対応した定電流の立ち上がりの傾きは狙い値よりも小さくなっている。この状態で図２に示される第２基準電源３５ｆの第２基準電圧を大きくする。テール電流は上述のようにＩｔａｉｌ＝Ｖｒｅｆ２／Ｒで表されるので、第２基準電圧を大きくすることでテール電流が大きくなる。そして、図３に示されるように、第２基準電圧を大きくしてテール電流の初期値を２倍、３倍というように大きくすることで、定電流の傾きを狙い値に調整する。
As shown in FIG. 3, the slope of the constant current rising corresponding to the initial value of the tail current is smaller than the target value. In this state, the second reference voltage of the second
このように、電流生成部３５で生成されるテール電流が大きくなるようにテール電流のトリミングを行うことで、オペアンプ３３がスイッチング素子３４を駆動したときに定電流が一定値に達するまでの定電流の立ち上がりの傾きを狙い値に調整することができる。
In this way, by trimming the tail current so that the tail current generated by the
上記のようにしてテール電流のトリミングを行った後、駆動回路３０をＩＣチップ化し、ＩＣチップやシャント抵抗２０等を基板に組み付けることで負荷駆動装置が完成する。もちろん、この基板に負荷１０を実装しても良い。また、駆動回路３０をＩＣチップ化した後にＩＣチップの外部からテール電流の調整を行っても良い。
After trimming the tail current as described above, the
次に、上記のようにして製造した負荷駆動装置の作動について説明する。まず、外部から制御信号が駆動回路３０に入力されると、オペアンプ３３がスイッチング素子３４をオンする。この場合、オペアンプ３３は電流生成部３５から流れ込むテール電流の大きさに応じたスルーレートによりスイッチング素子３４を駆動する。
Next, the operation of the load driving device manufactured as described above will be described. First, when a control signal is input to the
これにより、電源４０、シャント抵抗２０、スイッチング素子３４、負荷１０という経路が形成される。そして、負荷１０のゲートに定電流Ｉｃが流れる。この場合、図３に示されるように、制御信号の立ち上がりに対して定電流が所定の傾きで立ち上がる。この後、定電流は一定値となる。
Thereby, the path | route of the
そして、負荷１０に定電流Ｉｃが流れると、このＩｃの大きさに応じた傾きで負荷１０のゲート電圧が上昇する。そして、ゲート電圧が負荷１０の閾値電圧（Ｖｔ）に達すると、負荷１０がオンする。
When the constant current Ic flows through the
上記のようにオペアンプ３３がスイッチング素子３４を駆動して負荷１０に定電流を流す際、定電流が立ち上がって一定値に達した後、駆動回路３０のオペアンプ３３は第１印加電圧と第２印加電圧とが等しくなるようにスイッチング素子３４を駆動する。これにより、オペアンプ３３はシャント抵抗２０に流れる電流の大きさを一定に制御している。
When the
これは、第１基準電源３２の第１基準電圧の値をＶｒｅｆ１とし、シャント抵抗２０の抵抗値をＲｏｕｔとし、定電流の値をＩｃとすると、Ｉｃ＝Ｖｒｅｆ１／Ｒｏｕｔとして表されるので、Ｖｒｅｆ１＝Ｒｏｕｔ×Ｉｃとなるようにオペアンプ３３がスイッチング素子３４のゲートを制御することを意味している。
This is expressed as Ic = Vref1 / Rout, where the value of the first reference voltage of the first
このように、シャント抵抗２０に流れる電流の大きさをフィードバック制御して、定電流Ｉｃの大きさを一定に維持しているので、ＩＧＢＴのゲート電圧の立ち上がりの傾きを一定にすることができる。このため、負荷１０を安定して制御することができる。
As described above, the magnitude of the current flowing through the
以上説明したように、本実施形態では、負荷駆動装置を製造するに際し、電流生成部３５で生成されるテール電流の大きさを変化させることでオペアンプ３３のスルーレートを補正することが特徴となっている。これにより、負荷１０に流す定電流が一定値に達するまでの定電流の立ち上がりの傾きを狙い値に調整することができる。特に、本実施形態では、電流生成部３５の第２基準電源３５ｆの第２基準電圧を大きくすることで、定電流の傾きを大きくしながら狙い値に合わせることができる。このような調整方法は、定電流の立ち上がりの傾きを大きくする場合に有効である。したがって、定電流で負荷１０を駆動するためのオペアンプ３３のスルーレートが狙い値となるように負荷駆動装置を製造することができる。
As described above, the present embodiment is characterized in that the slew rate of the
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、第２基準電源３５ｆが特許請求の範囲の「基準電源」に対応し、第２基準電圧が特許請求の範囲の「基準電圧」に対応する。
As for the correspondence between the description of the present embodiment and the description of the claims, the second
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。第１実施形態では、電流生成部３５の第２基準電源３５ｆの第２基準電圧を大きくすることでテール電流をトリミングしていたが、本実施形態では、電流生成部３５の抵抗３５ｂの抵抗値を調整することでテール電流をトリミングすることが特徴となっている。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, parts different from the first embodiment will be described. In the first embodiment, the tail current is trimmed by increasing the second reference voltage of the second
図４は、本実施形態に係る電流生成部３５を示した回路図である。この図に示されるように、回路構成は図２に示された回路と同じであるが、第２基準電源３５ｆの第２基準電圧は固定値とされている。また、本実施形態では、抵抗３５ｂ（図４中のＲｔｒｉｍ）の抵抗値は可変になっている。本実施形態では、この抵抗３５ｂの抵抗値を調整する。
FIG. 4 is a circuit diagram showing the
具体的には、上述の形成工程において、定電流の立ち上がりの傾きが狙い値よりも大きい値となるように駆動回路３０を形成する。すなわち、テール電流を大きい値に設定して駆動回路３０を形成する。
Specifically, in the above-described forming process, the
この後、電流生成部３５で生成されるテール電流の大きさを補正することにより、オペアンプ３３のスルーレートを補正する。これについて、図５を参照して説明する。図５は、オペアンプ３３に制御信号が入力されたときの定電流の立ち上がりとこの定電流の立ち上がりの傾きを調整する様子を示した図である。
Thereafter, the slew rate of the
図５に示されるように、テール電流の初期値に対応した定電流の立ち上がりの傾きは狙い値よりも大きくなっている。この状態で図４に示される抵抗３５ｂに対して例えばレーザトリミングを行うことにより抵抗値を大きくする。そして、テール電流は上述のようにＩｔａｉｌ＝Ｖｒｅｆ２／Ｒで表されるので、抵抗３５ｂの抵抗値であるＲを大きくすることでテール電流を小さくする。そして、図５に示されるように、テール電流の初期値を１／２、１／４というように小さくすることで、定電流の立ち上がりの傾きを狙い値に調整する。
As shown in FIG. 5, the slope of the constant current rising corresponding to the initial value of the tail current is larger than the target value. In this state, the resistance value is increased by performing, for example, laser trimming on the
以上説明したように、電流生成部３５を構成する抵抗３５ｂの抵抗値を大きくしてテール電流を小さくすることにより、定電流の立ち上がりの傾きを狙い値に合わせることができる。このような調整方法は、定電流の立ち上がりの傾きを小さくする場合に有効である。したがって、定電流で負荷１０を駆動するためのオペアンプ３３のスルーレートが狙い値となるように負荷駆動装置を製造することができる。
As described above, by increasing the resistance value of the
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、抵抗３５ｂが特許請求の範囲の「可変抵抗」に対応する。
As for the correspondence between the description of the present embodiment and the description of the claims, the
（第３実施形態）
本実施形態では、第１、第２実施形態と異なる部分について説明する。上記各実施形態では、負荷駆動装置は定電流で負荷１０を駆動するように構成されていたが、本実施形態では負荷駆動装置は負荷１０に所定電圧を印加することにより負荷１０を定電圧駆動するように構成されていることが特徴となっている。
(Third embodiment)
In the present embodiment, parts different from the first and second embodiments will be described. In each of the above embodiments, the load driving device is configured to drive the
図６は、本実施形態に係る負荷駆動装置を負荷１０に接続した回路図である。この図に示されるように、負荷駆動装置は駆動回路３０のみを備えた構成になっている。
FIG. 6 is a circuit diagram in which the load driving device according to the present embodiment is connected to the
電源４０は駆動回路３０の第１端子３１ａに接続されている。これにより、駆動回路３０の各部は電源電圧に基づいて動作する。
The
駆動回路３０は、図１に示される第１〜第５端子３１ａ〜３１ｅ、第１基準電源３２、オペアンプ３３、スイッチング素子３４、電流生成部３５の他、第１帰還抵抗３６（図６のＲ１）および第２帰還抵抗３７（図６のＲ２）を備えている。
The
第１帰還抵抗３６および第２帰還抵抗３７は、負荷１０であるＩＧＢＴのゲート電圧をオペアンプ３３にフィードバックさせるための抵抗である。第１帰還抵抗３６は第３端子３１ｃに接続され、第２帰還抵抗３７は第１帰還抵抗３６とグランドとの間に接続されている。第３端子３１ｃはＩＧＢＴのゲートに接続されている。また、第１帰還抵抗３６と第２帰還抵抗３７との接続点がオペアンプ３３の非反転入力端子に接続されている。つまり、第１帰還抵抗３６および第２帰還抵抗３７はオペアンプ３３のゲインを決める抵抗である。
The
第１基準電源３２は一定の第１基準電圧を発生させるようになっている。第１基準電源３２の正極側はオペアンプ３３の非反転入力端子に接続され、第１基準電源３２の負極側はグランドに接続されている。
The first
オペアンプ３３は、負荷１０のゲート電圧をフィードバック制御することで、負荷１０に印加する定電圧の大きさを調整する役割を果たす。第１実施形態と同様に、オペアンプ３３は外部から第２端子３１ｂを介して駆動回路３０に入力される制御信号に基づいて制御される。
The
また、オペアンプ３３の非反転入力端子には第１帰還抵抗３６および第２帰還抵抗３７によるゲート電圧の分圧が第１印加電圧として印加される。一方、オペアンプ３３の反転入力端子には第１基準電源３２の第１基準電圧が第２印加電圧として印加される。これにより、オペアンプ３３は第１印加電圧と第２印加電圧とが等しくなるようにスイッチング素子３４を駆動する。
The gate voltage divided by the
スイッチング素子３４は、第１実施形態と同様に、オペアンプ３３の出力によってスイッチングされるＰｃｈ型のパワーＭＯＳＦＥＴである。スイッチング素子３４のゲートはオペアンプ３３の出力端子に接続され、ソースは駆動回路３０の第４端子３１ｄに接続されている。この第４端子３１ｄは電源４０にも接続されている。さらに、スイッチング素子３４のドレインは駆動回路３０の第５端子３１ｅに接続されている。この第５端子３１ｅには負荷１０であるＩＧＢＴのゲートが接続されている。
The switching
電流生成部３５は、第１端子３１ａとオペアンプ３３との間に接続されている。電流生成部３５は、例えば図２に示された構成になっている。すなわち、第２基準電源３５ｆの第２基準電圧を調整することでテール電流の大きさを調整する構成である。
The
以上の構成により、オペアンプ３３によってスイッチング素子３４が駆動されると、電源４０、スイッチング素子３４、負荷１０という経路が形成され、負荷１０であるＩＧＢＴのゲートに所定電圧が印加される。これにより、負荷１０のゲートが一定の定電圧で駆動される。この定電圧は電源電圧に相当する。
With the above configuration, when the switching
なお、上記の負荷駆動装置は所定電圧を負荷１０であるＩＧＢＴのゲートに印加する動作を行うので、ＩＧＢＴをオンする装置である。
Note that the load driving device is a device that turns on the IGBT because it performs an operation of applying a predetermined voltage to the gate of the IGBT that is the
また、上記の構成において、第１実施形態と同様にオペアンプ３３のスルーレートの調整を行うことができる。このため、駆動回路３０を形成する際には、負荷１０に印加する所定電圧の立ち上がりの傾きが狙い値よりも小さい値となるように駆動回路３０を形成しておく。すなわち、テール電流を小さい値に設定しておく。
In the above configuration, the slew rate of the
図７は、オペアンプ３３に制御信号が入力されたときの所定電圧の立ち上がり（つまりゲート電圧の立ち上がり）とこの所定電圧の立ち上がりの傾きを調整する様子を示した図である。本実施形態では、図２に示される電流生成部３５を採用しているので、第２基準電源３５ｆの第２基準電圧を大きくすることでテール電流を大きくする。これにより、図７に示されるように、所定電圧（ゲート電圧）の立ち上がりの傾きを狙い値に合わせることができる。このためゲート電圧の傾きが大きすぎてオーバーシュートになることや、ゲート電圧の傾きが小さすぎてＳＷ損失が増加することを回避できる。
FIG. 7 is a diagram showing how the rising of the predetermined voltage (that is, the rising of the gate voltage) when the control signal is input to the
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、第２基準電源３５ｆが特許請求の範囲の「基準電源」に対応し、第２基準電圧が特許請求の範囲の「基準電圧」に対応する。
As for the correspondence between the description of the present embodiment and the description of the claims, the second
（第４実施形態）
本実施形態では、第３実施形態と異なる部分について説明する。上記第３実施形態では、電流生成部３５の第２基準電源３５ｆの第２基準電圧を調整していたが、本実施形態では第２実施形態と同様に、電流生成部３５の抵抗３５ｂの抵抗値を調整することが特徴となっている。
(Fourth embodiment)
In the present embodiment, parts different from the third embodiment will be described. In the third embodiment, the second reference voltage of the second
図８は、電流生成部３５の抵抗３５ｂの抵抗値を調整することにより、オペアンプ３３に制御信号が入力されたときの所定電圧の立ち上がり（つまりゲート電圧の立ち上がり）とこの所定電圧の立ち上がりの傾きを調整する様子を示している。そして、抵抗３５ｂの抵抗値を大きくすることでテール電流を小さくする。これにより、オペアンプ３３のスルーレートを狙い値に調整できるので、図８に示されるように所定電圧の立ち上がりの傾きを狙い値に調整することができる。
FIG. 8 shows the rise of the predetermined voltage when the control signal is input to the operational amplifier 33 (that is, the rise of the gate voltage) and the slope of the rise of the predetermined voltage by adjusting the resistance value of the
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、抵抗３５ｂが特許請求の範囲の「可変抵抗」に対応する。
As for the correspondence between the description of the present embodiment and the description of the claims, the
（他の実施形態）
上記各実施形態で示された負荷駆動装置の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明の特徴を含んだ他の構成とすることもできる。例えば、スイッチング素子３４はパワーＭＯＳＦＥＴではなくＰＮＰ型のバイポーラトランジスタでも良い。
(Other embodiments)
The configuration of the load driving device shown in each of the above embodiments is an example, and the configuration is not limited to the configuration shown above, and other configurations including the features of the present invention may be adopted. For example, the switching
第１、第２実施形態では、負荷駆動装置は負荷１０をオンする装置として構成されていたが、負荷１０をオフするように負荷駆動装置を構成しても良い。この場合、オペアンプ３３の論理を反転させる必要があるが、スイッチング素子３４にＮｃｈ型のＭＯＳＦＥＴやＮＰＮ型のバイポーラトランジスタを用いることで駆動回路３０を構成しても良い。そして、負荷１０をオフ駆動する負荷駆動装置においても、オペアンプ３３に供給するテール電流の大きさを調整することにより、オペアンプ３３のスルーレートを調整できるので、負荷１０をオフするための定電流の立ち下がりの傾きを狙い値に合わせることができる。
In the first and second embodiments, the load driving device is configured as a device that turns on the
１０ 負荷
３０ 駆動回路
３３ オペアンプ
３４ スイッチング素子
３５ 電流生成部
３５ｂ 抵抗
３５ｆ 第２基準電源
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記負荷（１０）に流れる定電流に対応する電流が流れるシャント抵抗（２０）と、
前記シャント抵抗（２０）の一端側が接続されると共に、前記シャント抵抗（２０）に流れる電流に対応する定電流を前記負荷（１０）に流すことで前記負荷（１０）を駆動する駆動回路（３０）と、を備え、
前記駆動回路（３０）は、前記負荷（１０）に接続されるスイッチング素子（３４）と、テール電流を生成する電流生成部（３５）と、前記テール電流が前記電流生成部（３５）から流れ込むと共に前記テール電流の大きさに応じたスルーレートにより前記スイッチング素子（３４）を駆動するオペアンプ（３３）と、第１基準電圧を発生させる第１基準電源（３２）と、を備え、前記オペアンプ（３３）が、前記第１基準電源（３２）の第１基準電圧に対応する第１印加電圧と前記シャント抵抗（２０）の一端側に対応する第２印加電圧とが等しくなるように前記スイッチング素子（３４）を駆動して前記負荷（１０）に定電流を流すことにより前記負荷（１０）を定電流駆動する負荷駆動装置、を製造する方法であって、
前記スイッチング素子（３４）、前記電流生成部（３５）、前記オペアンプ（３３）、および第１基準電源（３２）を備えた駆動回路（３０）を形成する形成工程と、
前記形成工程の後、前記電流生成部（３５）で生成される前記テール電流の大きさを補正することにより、前記オペアンプ（３３）のスルーレートを補正して、前記オペアンプ（３３）が前記スイッチング素子（３４）を駆動したときに前記定電流の立ち上がりの傾きを狙い値に調整するトリミング工程と、を含み、
さらに、前記第１基準電源（３２）の第１基準電圧を調整することにより、前記負荷（１０）に流す定電流の大きさを調整すること、を含んでいることを特徴とする負荷駆動装置の製造方法。 A load driving device that drives the load (10) by passing a constant current through an IGBT as the load (10),
A shunt resistor (20) through which a current corresponding to a constant current flowing through the load (10) flows;
One end side of the shunt resistor (20) is connected, and a drive circuit (30) for driving the load (10) by passing a constant current corresponding to the current flowing through the shunt resistor (20) to the load (10). ) And
The drive circuit (30) includes a switching element (34) connected to the load (10), a current generator (35) that generates a tail current, and the tail current flows from the current generator (35). And an operational amplifier (33) for driving the switching element (34) at a slew rate in accordance with the magnitude of the tail current, and a first reference power supply (32) for generating a first reference voltage. 33) is configured so that the first applied voltage corresponding to the first reference voltage of the first reference power supply (32) and the second applied voltage corresponding to one end of the shunt resistor (20) are equal. (34) said load (10) and a method for producing a load driving device, a constant current driven by supplying a constant current to drive the by the load (10),
The switching element (34), so forming the current generator (35), before Symbol operational amplifier (33), and a driving circuit having a first reference power supply (32) (30),
After the forming step, the slew rate of the operational amplifier (33) is corrected by correcting the magnitude of the tail current generated by the current generator (35), so that the operational amplifier (33) A trimming step of adjusting the rising slope of the constant current to a target value when the element (34) is driven ,
The load driving device further includes adjusting a magnitude of a constant current flowing through the load (10) by adjusting a first reference voltage of the first reference power supply (32). Manufacturing method.
前記形成工程では、前記定電流の立ち上がりの傾きが前記狙い値よりも小さい値となるように前記駆動回路（３０）を形成し、
前記トリミング工程では、前記基準電源（３５ｆ）の基準電圧を大きくすることで、前記テール電流を大きくすることにより前記定電流の立ち上がりの傾きを前記狙い値に調整することを特徴とする請求項１に記載の負荷駆動装置の製造方法。 The current generator (35) has a reference power source (35f) for generating a reference voltage,
In the forming step, the drive circuit (30) is formed such that the rising slope of the constant current is smaller than the target value,
2. In the trimming step, the rising slope of the constant current is adjusted to the target value by increasing the tail current by increasing the reference voltage of the reference power supply (35f). The manufacturing method of the load drive device as described in 2.
前記形成工程では、前記定電流の立ち上がりの傾きが前記狙い値よりも大きい値となるように前記駆動回路（３０）を形成し、
前記トリミング工程では、前記可変抵抗（３５ｂ）の抵抗値を大きくすることで、前記テール電流を小さくすることにより前記定電流の立ち上がりの傾きを前記狙い値に調整することを特徴とする請求項１に記載の負荷駆動装置の製造方法。 The current generator (35) has a variable resistor (35b) whose resistance value can be varied,
In the forming step, the drive circuit (30) is formed such that the rising slope of the constant current is larger than the target value.
The trimming step adjusts the slope of rising of the constant current to the target value by increasing the resistance value of the variable resistor (35b) to reduce the tail current. The manufacturing method of the load drive device as described in 2.
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