(57)【要約】      （修正有）【課題】アイドリング電流以上の電流を出力することができる電圧振幅回路を提供する。【解決手段】ローサイドスイッチ素子Ｑ１とハイサイドスイッチ素子Ｑ２を備え、電圧を振幅させて電流を出力する電圧振幅回路であって、前記ローサイドスイッチ素子の制御端子にのみ駆動電源ＶＧ１を接続し、前記ローサイドスイッチ素子の入力端子と前記ハイサイドスイッチ素子の制御端子とを接続するとともに、前記ローサイドスイッチ素子の入力端子と前記ハイサイドスイッチ素子の出力端子間にダイオードＤ１を接続し、このダイオードのアノードを負荷Ｒｏ，Ｃｏ及び前記ハイサイドスイッチ素子の出力端子に接続し、このダイオードのカソードを前記ローサイドスイッチ素子の入力端子に接続してある電圧振幅回路。【選択図】図１
2010109884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローサイドスイッチ素子とハイサイドスイッチ素子を備え、電圧を振幅させて電流を出力する電圧振幅回路であって、
前記ローサイドスイッチ素子の制御端子にのみ駆動電源を接続し、前記ローサイドスイッチ素子の入力端子と前記ハイサイドスイッチ素子の制御端子とを接続するとともに、前記ローサイドスイッチ素子の入力端子と前記ハイサイドスイッチ素子の出力端子間にダイオードを接続し、このダイオードのアノードを負荷及び前記ハイサイドスイッチ素子の出力端子に接続し、このダイオードのカソードを前記ローサイドスイッチ素子の入力端子に接続してあることを特徴とする電圧振幅回路。
【請求項２】
前記ハイサイドスイッチ素子の制御端子と出力端子との間に抵抗を接続してあることを特徴とする請求項１記載の電圧振幅回路。
【請求項３】
前記ローサイドスイッチ素子及び前記ハイサイドスイッチ素子をＮチャンネルのスイッチ素子で構成してあることを特徴とする請求項１又は２記載の電圧振幅回路。
【請求項４】
前記ハイサイドスイッチ素子を直列に複数個接続してあることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電圧振幅回路。
【請求項５】
前記ローサイドスイッチ素子を直列に複数個接続してあることを特徴とする請求項４記載の電圧振幅回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ローサイドスイッチ素子とハイサイドスイッチ素子を備え、電圧を振幅させて電流を出力して、出力電流を増幅させたり、ローサイドスイッチ素子を駆動させてハイサイドスイッチ素子をスイッチングさせる電圧振幅回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電圧を振幅させて電流を出力する電圧振幅回路として図５に示すようなコンプリメンタリ増幅回路が存在する（例えば、特許文献１参照）。このコンプリメンタリ増幅回路は、ハイサイドスイッチ素子Ｑ２をＰＮＰ型トランジスタで構成し、ローサイドスイッチ素子Ｑ１をＮＰＮ型トランジスタで構成し、ハイサイドスイッチ素子Ｑ２の出力端子とローサイドスイッチ素子Ｑ１の入力端子とを接続してある。また、ハイサイドスイッチ素子Ｑ２の入力端子と制御端子との間、及び、ローサイドスイッチ素子Ｑ１の出力端子と制御端子との間にそれぞれに駆動電源ＶＧ１，ＶＧ２を接続してある。また、ハイサイドスイッチ素子Ｑ２の出力端子とローサイドスイッチ素子Ｑ１の入力端子との間に抵抗Ｒ１を介してある。
【特許文献１】特開平５−２２０５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来のコンプリメンタリ増幅回路は、電圧を駆動することにより出力電流を増幅するために、ハイサイドスイッチ素子Ｑ２の入力端子と制御端子との間、及び、ローサイドスイッチ素子Ｑ１の出力端子と制御端子との間にそれぞれに駆動電源ＶＧ１，ＶＧ２を設ける必要があった。また、ハイサイドスイッチ素子Ｑ２の出力端子とローサイドスイッチ素子Ｑ１の入力端子とを接続していたため、たとえ、ハイサイドスイッチ素子Ｑ２の出力端子とローサイドスイッチ素子Ｑ１の入力端子との間に抵抗Ｒ１を介してあっても、ハイサイドスイッチ素子Ｑ１にはローサイドスイッチ素子Ｑ２に流れるアイドリング電流以上の大きさの電流を流すことが不可能であった。アイドリング電流以上の大きさの電流を流そうとする場合、抵抗Ｒ１のインピーダンスを下げることにより一見可能のように思えるが、この場合、抵抗Ｒ１やスイッチ素子Ｑ１，Ｑ２のロスが大きくなってしまうという課題を有する。
【０００４】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、アイドリング電流以上の電流を出力することができる電圧振幅回路を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明に係る電圧振幅回路は、ローサイドスイッチ素子とハイサイドスイッチ素子を備え、電圧を振幅させて電流を出力する電圧振幅回路であって、前記ローサイドスイッチ素子の制御端子にのみ駆動電源を接続し、前記ローサイドスイッチ素子の入力端子と前記ハイサイドスイッチ素子の制御端子とを接続するとともに、前記ローサイドスイッチ素子の入力端子と前記ハイサイドスイッチ素子の出力端子間にダイオードを接続し、このダイオードのアノードを負荷及び前記ハイサイドスイッチ素子の出力端子に接続し、このダイオードのカソードを前記ローサイドスイッチ素子の入力端子に接続してあることを特徴とする。
【０００６】
前記ハイサイドスイッチ素子の制御端子と出力端子との間に抵抗を接続してあることを特徴とする。
また、前記ローサイドスイッチ素子及び前記ハイサイドスイッチ素子をＮチャンネルのスイッチ素子で構成してあることを特徴とする。
【０００７】
前記ハイサイドスイッチ素子を直列に複数個接続してあることを特徴とする。
また、前記ローサイドスイッチ素子を直列に複数個接続してあることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、前記ローサイドスイッチ素子の制御端子にのみ駆動電源を接続し、前記ローサイドスイッチ素子の入力端子と前記ハイサイドスイッチ素子の制御端子とを接続するとともに、前記ローサイドスイッチ素子の入力端子と前記ハイサイドスイッチ素子の出力端子間にダイオードを接続し、このダイオードのアノードを負荷及び前記ハイサイドスイッチ素子の出力端子に接続し、このダイオードのカソードを前記ローサイドスイッチ素子の入力端子に接続する構成にしたことにより、ローサイドスイッチ素子を駆動させることにより、ハイサイドスイッチ素子を駆動させることができるとともに、ハイサイドスイッチ素子にアイドリング電流以上の電流を出力することが可能になる効果がある。
【０００９】
抵抗の一端をハイサイドスイッチ素子のゲート端子に接続したことにより、ローサイドスイッチ素子がオフすると、抵抗の電流がハイサイドスイッチ素子の制御端子にチャージされ、充分チャージされると、ハイサイドスイッチ素子をオンさせることができる。その結果、従来の電圧振幅回路においては、ハイサイドスイッチ素子を駆動させるための電源が必要であったが、本発明においては、ハイサイドスイッチ素子を駆動させるための電源が不要となる効果がある。
【００１０】
前記ハイサイドスイッチ素子を直列に複数個接続することにより、ローサイドスイッチの電圧を制御するだけで、より耐圧の高いハイサイドスイッチ素子の制御も可能となる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
発明を実施するための最良の形態に係る回路図を図１に示す。この実施形態に係る電圧振幅回路は、ローサイドスイッチ素子Ｑ１とハイサイドスイッチ素子Ｑ２を備えてある。これら２つのスイッチ素子Ｑ１，Ｑ２をＰＮＰ型ＭＯＳＦＥＴで構成してある。なお、本実施形態では２つのスイッチ素子Ｑ１，Ｑ２をＰＮＰ型ＭＯＳＦＥＴで構成してあるが、Ｎチャンネルのスイッチ素子で構成してあることが好ましく、本発明においては、２つのスイッチ素子Ｑ１，Ｑ２は同じチャンネルのスイッチ素子である必要がある。
【００１２】
この電圧振幅回路は、ローサイドスイッチ素子Ｑ１を電圧駆動させて、ハイサイドスイッチ素子Ｑ２の出力電流を制御する構成を有する。具体的には、ローサイドスイッチ素子Ｑ１とハイサイドスイッチ素子Ｑ２との入力端子間に抵抗Ｒ２を設けてある。この抵抗Ｒ２を設けることにより、ハイサイドスイッチ素子Ｑ２をオフさせるとともに、ローサイドスイッチ素子Ｑ１をオンさせることにより、アイドリング電流ＩＩＤＬが抵抗Ｒ２を介して、ローサイドスイッチ素子Ｑ１に流して、ハイサイドスイッチ素子Ｑ２にアイドリング電流ＩＩＤＬを流さないことにより、この電圧振幅回路の出力がオフするように構成してある。抵抗Ｒ２の一端をハイサイドスイッチ素子Ｑ２のゲート端子に接続してある。これにより、ローサイドスイッチ素子Ｑ１がオフすると、抵抗Ｒ２の電流がハイサイドスイッチ素子Ｑ２のゲートにチャージされ、抵抗Ｒ２の電流がハイサイドスイッチ素子Ｑ２のゲートに充分チャージされると、ハイサイドスイッチ素子Ｑ２をオンさせることができる。その結果、従来の電圧振幅回路においては、ハイサイドスイッチ素子Ｑ２を駆動させるための電源が必要であったが、本発明においては、ハイサイドスイッチ素子Ｑ２を駆動させるための電源が不要となった。
【００１３】
この電圧振幅回路は、ハイサイドスイッチ素子Ｑ２の出力端子とローサイドスイッチ素子Ｑ１の入力端子との間にダイオードＤ１を接続してある。このダイオードＤ１のアノードがハイサイドスイッチ素子Ｑ２の出力端子に接続してあり、ダイオードＤ１のカソードがローサイドスイッチ素子Ｑ１の入力端子に接続してある。また、この電圧振幅回路の出力端子ＯＵＴに抵抗ＲｏとコンデンサＣｏで構成した負荷が接続されている。この負荷はハイサイドスイッチ素子Ｑ２の出力端子に接続してあるとともに、ダイオードＤ１のアノードに接続してある。なお、本実施形態における電圧振幅回路はＶｃの電圧を有し、ローサイドスイッチ素子Ｑ１の出力端子は接地してある。また、ローサイドスイッチ素子Ｑ１のゲート端子には駆動電源ＶＧ１を接続してあり、ローサイドスイッチ素子Ｑ１はこの駆動電源ＶＧ１により駆動する。
【００１４】
本実施形態に係る電圧振幅回路は以上のように構成してあり、以下のように作用する。先ず、本実施形態に係る電圧振幅回路はローサイドスイッチ素子Ｑ１を電圧駆動させることで、ハイサイドスイッチ素子Ｑ２を動作させ、出力電流を制御する。
【００１５】
初めに、ローサイドスイッチ素子Ｑ１がオンする場合の作用について説明する。この作用については図２を参照しながら説明する。ローサイドスイッチ素子Ｑ１は駆動電源ＶＧ１によりオン・オフの制御をしている。この駆動電源ＶＧ１により、ローサイドスイッチ素子Ｑ１はオンさせる。
【００１６】
先ず、ハイサイドスイッチ素子Ｑ２のゲート電流がローサイドスイッチ素子Ｑ１に引き抜かれ、ハイサイドスイッチ素子Ｑ２はオフする。続いて、電圧源Ｖｃからのアイドリング電流ＩＩＤＬが抵抗Ｒ１を介して、ローサイドスイッチ素子Ｑ１に流れる。続いて、負荷はコンデンサＣｏを備え、このコンデンサＣｏは充電されているため、負荷からダイオードＤ１を介して、ローサイドスイッチ素子Ｑ１にシンク電流が流れる。この際、先程説明したアイドリング電流ＩＩＤＬも抵抗Ｒ１を介して、ローサイドスイッチ素子Ｑ１に流れ続ける。以上のような構成から、ローサイドスイッチ素子Ｑ１がオンしているときは、ハイサイドスイッチ素子Ｑ２のゲート端子には電流が流れないため、ハイサイドスイッチ素子Ｑ２はオフした状態にある。
【００１７】
続いて、ハイサイドスイッチ素子Ｑ２がオンする場合の作用について説明する。この作用については図３を参照しながら説明する。ローサイドスイッチ素子Ｑ１は駆動電源ＶＧ１によりオフさせると、負荷からダイオードＤ１へシンク電流が流れなくなる。これとともに抵抗Ｒ２の電流がハイサイドスイッチ素子Ｑ２のゲートにチャージされる。抵抗Ｒ２の電流がハイサイドスイッチ素子Ｑ２のゲートに充分チャージされると、ハイサイドスイッチ素子Ｑ２はオンする。これにより、電圧源Ｖｃからはハイサイドスイッチ素子Ｑ２を介して負荷に出力電流ＩＯが流れる。抵抗Ｒ２の電流がハイサイドスイッチ素子Ｑ２のゲートに充分チャージされてから、ハイサイドスイッチ素子Ｑ２はオンするため、ダイオードＤ１に貫通電流は流れない。なお、電圧源Ｖｃと負荷との間にはハイサイドスイッチ素子Ｑ２しかないため、電流制限を受けず、出力電流ＩＯがアイドリング電流ＩＩＤＬより大きい電流値であっても、流れるため、従来の電圧振幅回路と比較して、より大きな出力電流を制御することができる。
【００１８】
以上のように、ローサイドスイッチ素子Ｑ１の駆動電源ＶＧ１を駆動させるだけ、ハイサイドスイッチ素子Ｑ２を駆動させることができるとともに、アイドリング電流ＩＩＤＬと出力電流ＩＯとを制御することができる。
【００１９】
続いて、図４には、第２の実施形態を示す回路図を示してある。この実施形態はローサイドスイッチ素子Ｑ１並びにハイサイドスイッチ素子Ｑ２をそれぞれ複数個直列に接続して構成してあるものである。これにより、ローサイドスイッチＱ１の電圧を制御するだけで、より耐圧の高いハイサイドスイッチ素子Ｑ２の制御も可能となる。なお、本実施例のようなローサイドスイッチ素子Ｑ１並びにハイサイドスイッチ素子Ｑ２をそれぞれ複数個直列に接続して構成する場合は、前記実施例と異なり、ハイサイドスイッチ素子Ｑ２のそれぞれに抵抗Ｒ２を接続させてある。これはハイサイドスイッチ素子Ｑ２がアンバランスになることを防止するためである。また、本実施例は、より耐圧の高いハイサイドスイッチ素子Ｑ２の制御も可能にした構成であり、ローサイドスイッチＱ１については、図１図示実施例のように１つで構成してもよい。
【００２０】
なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている内容が本発明の技術的範囲に属する。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明によれば、前記ローサイドスイッチ素子の制御端子にのみ駆動電源を接続し、前記ローサイドスイッチ素子の入力端子と前記ハイサイドスイッチ素子の制御端子とを接続するとともに、前記ローサイドスイッチ素子の入力端子と前記ハイサイドスイッチ素子の出力端子間にダイオードを接続し、このダイオードのアノードを負荷及び前記ハイサイドスイッチ素子の出力端子に接続し、このダイオードのカソードを前記ローサイドスイッチ素子の入力端子に接続する構成にしたことにより、ローサイドスイッチ素子を駆動させることにより、ハイサイドスイッチ素子を駆動させることができるとともに、ハイサイドスイッチ素子にアイドリング電流以上の電流を出力することが可能になり、産業上利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る電圧振幅回路における発明を実施するための最良の形態の回路図である。
【図２】図１図示電圧振幅回路の動作説明図である。
【図３】同じく図１図示電圧振幅回路の動作説明図である。
【図４】本発明に係る電圧振幅回路における第２の実施形態を示す回路図である。
【図５】従来の電圧振幅回路（コンプリメンタリ増幅回路）の回路図である。
【符号の説明】
【００２３】
Ｖｃ  電圧源
Ｑ１  ローサイドスイッチ
Ｑ２  ハイサイドスイッチ
Ｒ２  抵抗
Ｄ１  ダイオード
ＶＧ１  駆動電源
Ｒｏ  負荷抵抗
Ｃｏ  負荷コンデンサ
【図１】
2010109884.tif 000003
【図２】
2010109884.tif 000004
【図３】
2010109884.tif 000005
【図４】
2010109884.tif 000006
【図５】
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