(57)【要約】【課題】入力信号をレベルシフトして出力するレベルシフト回路を有しながらも、電源の電圧変動等による誤信号の出力を抑えることが可能となる信号伝達回路を提供する。【解決手段】第１入力信号および第２入力信号の各パルス信号をレベルシフトし、それぞれ第１シフト済み信号および第２シフト済み信号とするレベルシフト回路と、第１シフト済み信号および第２シフト済み信号に対して、フィルタ処理を施すフィルタ回路と、を備え、前記フィルタ回路は、第１シフト済み信号にパルス終了遅延処理を施して第２シフト済み信号に対応するマスク信号を生成するとともに、第２シフト済み信号にパルス終了遅延処理を施して第１シフト済み信号に対応するマスク信号を生成し、前記フィルタ処理として、前記マスク信号のパルス期間において、第１シフト済み信号および第２シフト済み信号のパルスをキャンセルする処理を行う。【選択図】図６
2015062298.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１入力信号および第２入力信号の各パルス信号をレベルシフトし、それぞれ第１シフト済み信号および第２シフト済み信号とするレベルシフト回路と、
第１シフト済み信号および第２シフト済み信号に対して、フィルタ処理を施すフィルタ回路と、を備え、
前記レベルシフト回路は、
第１入力信号に応じて開閉する第１スイッチング素子と抵抗を直列接続させた第１直列回路、および、第２入力信号に応じて開閉する第２スイッチング素子と抵抗を直列接続させた第２直列回路が、電源と接地端との間において互いに並列に設けられており、
第１直列回路上の電圧を第１シフト済み信号とし、第２直列回路上の電圧を第２シフト済み信号とするものであり、
前記フィルタ回路は、
第１シフト済み信号にパルス終了遅延処理を施して第２シフト済み信号に対応するマスク信号を生成するとともに、第２シフト済み信号にパルス終了遅延処理を施して第１シフト済み信号に対応するマスク信号を生成し、
前記フィルタ処理として、前記マスク信号のパルス期間において、第１シフト済み信号および第２シフト済み信号のパルスをキャンセルする処理を行うことを特徴とする信号伝達回路。
【請求項２】
前記フィルタ回路は、第１シフト済み信号および第２シフト済み信号にパルス開始遅延処理を施した後、前記フィルタ処理として、前記マスク信号のパルス期間において、第１シフト済み信号および第２シフト済み信号のパルスをキャンセルする処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の信号伝達回路。
【請求項３】
前記フィルタ処理の施された第１シフト済み信号および第２シフト済み信号が、それぞれセット信号およびリセット信号として入力される、ＲＳフリップフロップ回路を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の信号伝達回路。
【請求項４】
請求項３に記載の信号伝達回路と、
前記ＲＳフリップフロップ回路の出力に応じた出力信号を生成してスイッチに供給するドライバと、
を有することを特徴とするスイッチ駆動装置。
【請求項５】
前記スイッチを駆動してモータ電流を制御することを特徴とする請求項４に記載のスイッチ駆動装置。
【請求項６】
前記スイッチを駆動して入力電圧から所望の出力電圧を生成することを特徴とする請求項４に記載のスイッチ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号伝達回路及びこれを用いたスイッチ駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種装置において、信号を後段側回路などに伝達するための信号伝達回路が利用されている。信号伝達回路の一例としては、例えば、図１５に示すようなレベルシフト回路を設けたものが挙げられる。
【０００３】
図１５に示した信号伝達回路について、以下に簡潔に説明する。当該信号伝達回路は、パルスジェネレータ８５から出力されるパルス信号を、レベルシフト回路８４によってレベルシフトさせ、ＲＳフリップフロップ回路８２に伝達するものである。
【０００４】
より具体的には、パルスジェネレータ８５は、パルス信号であるオン信号ＳONおよびオフ信号ＳOFFを、それぞれトランジスタ１８１およびトランジスタ１８２へ出力する。なおこれらのパルス信号は、パルスが時期的に重ならないように生成されている。またレベルシフト回路８４は、トランジスタ１８１と抵抗１８３の直列回路、および、トランジスタ１８２と抵抗１８４の直列回路が、電源側（電圧ＶＢ）と接地端ＧＮＤとの間において並列に設けられている。
【０００５】
レベルシフト回路８４は、トランジスタ１８１の開閉に応じて抵抗１８３に流れる電流が変化し、トランジスタ１８２の開閉に応じて抵抗１８４に流れる電流が変化する。レベルシフト回路８４は、抵抗１８３とトランジスタ１８１の間の電圧を、オン信号ＳONをレベルシフトして生成したセット信号ＳSETとして、ＲＳフリップフロップ回路８２のセット端子に出力する。またレベルシフト回路８４は、抵抗１８４とトランジスタ１８２の間の電圧を、オフ信号ＳOFFをレベルシフトして生成したリセット信号ＳRESETとして、ＲＳフリップフロップ回路８２のリセット端子に出力する。
【０００６】
なおＲＳフリップフロップ回路８２は、セット信号ＳSETおよびリセット信号ＳRESETに応じて出力信号を生成し、更に後段回路へ出力する。この出力信号は、装置の動作制御等に用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３１４３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した信号伝達回路によれば、オン信号ＳONおよびオフ信号ＳOFFをレベルシフトさせて、セット信号ＳSETおよびリセット信号ＳRESETとすることが可能である。しかし電源の電圧ＶＢの変動等によって、セット信号ＳSETやリセット信号ＳRESETの誤信号が生じると、装置の誤動作の原因となる。
【０００９】
例えば、電圧ＶＢが負に振れて正に戻る場合、各トランジスタ（１８１、１８２）の寄生ダイオードによるリカバリ電流が各抵抗（１８３、１８４）に流れ、電圧降下が発生して誤信号が生じるおそれがある。また過渡的なｄＶＢ／ｄｔの高い電圧変化があった場合、各トランジスタ（１８１、１８２）の寄生容量に電流が流れ、電圧降下が発生して誤信号が生じるおそれがある。
【００１０】
本発明は上述した問題に鑑み、入力信号をレベルシフトして出力するレベルシフト回路を有しながらも、電源の電圧変動等による誤信号の出力を抑えることが可能となる信号伝達回路、およびこれを用いたスイッチ駆動装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明に係る信号伝達回路は、
第１入力信号および第２入力信号の各パルス信号をレベルシフトし、それぞれ第１シフト済み信号および第２シフト済み信号とするレベルシフト回路と、
第１シフト済み信号および第２シフト済み信号に対して、フィルタ処理を施すフィルタ回路と、を備え、
前記レベルシフト回路は、
第１入力信号に応じて開閉する第１スイッチング素子と抵抗を直列接続させた第１直列回路、および、第２入力信号に応じて開閉する第２スイッチング素子と抵抗を直列接続させた第２直列回路が、電源と接地端との間において互いに並列に設けられており、
第１直列回路上の電圧を第１シフト済み信号とし、第２直列回路上の電圧を第２シフト済み信号とするものであり、
前記フィルタ回路は、
第１シフト済み信号にパルス終了遅延処理を施して第２シフト済み信号に対応するマスク信号を生成するとともに、第２シフト済み信号にパルス終了遅延処理を施して第１シフト済み信号に対応するマスク信号を生成し、
前記フィルタ処理として、前記マスク信号のパルス期間において、第１シフト済み信号および第２シフト済み信号のパルスをキャンセルする処理を行う構成としている（第１の構成）。
【００１２】
本構成によれば、フィルタ処理によって誤パルスがキャンセルされるようにし、誤信号の出力を抑えることが可能となる。またパルス終了遅延処理の実行により、フィルタ処理をより適切に行うことが可能となる。
【００１３】
また、上記第１の構成において、前記フィルタ回路は、第１シフト済み信号および第２シフト済み信号にパルス開始遅延処理を施した後、前記フィルタ処理として、前記マスク信号のパルス期間において、第１シフト済み信号および第２シフト済み信号のパルスをキャンセルする処理を行う構成としてもよい（第２の構成）。
【００１４】
また、上記第１又は第２の構成において、前記フィルタ処理の施された第１シフト済み信号および第２シフト済み信号が、それぞれセット信号およびリセット信号として入力される、ＲＳフリップフロップ回路を備えた構成としてもよい（第３の構成）。
【００１５】
また、本発明に係るスイッチ駆動装置は、上記いずれかの構成である信号伝達回路と、前記ＲＳフリップフロップ回路の出力に応じた出力信号を生成してスイッチに供給するドライバと、を有する構成としている（第４の構成）。
【００１６】
また、上記第４の構成において、前記スイッチを駆動してモータ電流を制御する構成としてもよい（第５の構成）。
【００１７】
また、上記第４の構成において、前記スイッチを駆動して入力電圧から所望の出力電圧を生成する構成としてもよい（第６の構成）。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る信号伝達回路によれば、入力信号をレベルシフトして出力するレベルシフト回路を有しながらも、電源の電圧変動等による誤信号の出力を抑えることが可能となる。また本発明に係るスイッチ駆動装置によれば、本発明に係る信号伝達回路の利点を享受すること可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るスイッチ駆動装置のブロック図である。
【図２】ＲＳフリップフロップ回路のより詳細な構成図である。
【図３】上側スイッチ駆動動作に関するタイミングチャートである。
【図４】第１実施形態に係るレベルシフト回路の構成図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るスイッチ駆動装置のブロック図である。
【図６】第２実施形態に係るレベルシフト回路およびフィルタ回路の構成図である。
【図７】フィルタ処理に関するタイミングチャートである。
【図８】上側出力信号の誤信号の発生形態に関する説明図である。
【図９】上側出力信号の誤信号の発生形態に関する説明図である。
【図１０】上側出力信号の誤信号の発生形態に関する説明図である。
【図１１】上側出力信号の誤信号の発生形態に関する説明図である。
【図１２】各実施形態に係るスイッチ駆動装置の適用例に関する説明図である。
【図１３】各実施形態に係るスイッチ駆動装置の適用例に関する説明図である。
【図１４】各実施形態に係るスイッチ駆動装置の適用例に関する説明図である。
【図１５】従来の信号伝達回路に関する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の実施形態について、第１実施形態と第２実施形態を例に挙げて、以下に説明する。
【００２１】
１．第１実施形態
＜全体構成＞
図１は、第１実施形態に係るスイッチ駆動装置の全体構成を示すブロック図である。本構成のスイッチ駆動装置１は、上側スイッチ駆動部１０と、下側スイッチ駆動部２０と、異常保護部３０と、を有するモノリシック半導体集積回路装置である。スイッチ駆動装置１は、外部に接続されるＮチャネル型ＭＯＳ［Metal Oxide Semiconductor］電界効果トランジスタＮ１及びＮ２のオン／オフ制御を行うことにより、負荷（不図示）の駆動電流Ｉを制御する。
【００２２】
スイッチ駆動装置１は、装置外部との電気的な接続を確立するために外部端子Ｔ０〜Ｔ８を有する。スイッチ駆動装置１の外部には、オン／オフ制御対象であるトランジスタＮ１及びＮ２のほかに、抵抗Ｒ１及びＲ２、キャパシタＣ１及びＣ２、並びに、ダイオードＤ１が接続されている。
【００２３】
スイッチ駆動装置１の外部において、トランジスタＮ１のドレインは、高電圧ＨＶ（数百ボルト）の印加端に接続されている。トランジスタＮ１のソース及びバックゲートは、外部端子Ｔ３（スイッチ端子）に接続されている。トランジスタＮ１のゲートは、外部端子Ｔ２（上側ゲート端子）に接続されている。トランジスタＮ２のドレインは、外部端子Ｔ３に接続されている。トランジスタＮ２のソース及びバックゲートは、抵抗Ｒ１を介して接地端に接続される一方、抵抗Ｒ２の第１端にも接続されている。抵抗Ｒ２の第２端は外部端子Ｔ８（天絡検出端子）に接続される一方、キャパシタＣ２を介して接地端にも接続されている。トランジスタＮ２のゲートは、外部端子Ｔ４（下側ゲート端子）に接続されている。キャパシタＣ１の第１端は外部端子Ｔ１（ブースト端子）に接続されている。キャパシタＣ１の第２端は、外部端子Ｔ３に接続されている。ダイオードＤ１のアノードは、電源電圧ＶＣＣの印加端に接続される一方、外部端子Ｔ０（電源端子）にも接続されている。ダイオードＤ１のカソードは、外部端子Ｔ１に接続されている。
【００２４】
上側スイッチ駆動部１０は、ドライバ１１と、ＲＳフリップフロップ回路１２と、レベルシフト回路１４と、パルスジェネレータ１５と、コントローラ１６と、レベルシフタ１７と、シュミットトリガ１８と、抵抗１９と、を有する。
【００２５】
ドライバ１１は、ＲＳフリップフロップ回路１２の出力信号に基づいて、外部端子Ｔ２に上側出力信号ＨＯを出力する。なお、上側出力信号ＨＯのハイレベルはブースト電圧ＶＢとなり、ローレベルはスイッチ電圧ＶＳとなる。
【００２６】
ＲＳフリップフロップ回路１２は、セット信号ＳSETが入力されるセット端子（Ｓ端子）、リセット信号ＳRESETが入力されるリセット端子（Ｒ端子）、および出力信号ＳQを出力する出力端子（Ｑ端子）を有している。ＲＳフリップフロップ回路１２は、セット信号ＳSETの立下りエッジをトリガとして出力信号ＳQをハイレベルにセットし、リセット信号ＳRESETの立下りエッジをトリガとして出力信号ＳQをローレベルにリセットする。
【００２７】
なおセット信号ＳSETおよびリセット信号ＳRESETは、何れもレベルシフト回路１４から入力されるようになっている。またＲＳフリップフロップ回路１２の形態については、図２の上段に示すようにリセット優先型のものであっても良く、図２の下段に示すようにセット優先型のものであっても良い。
【００２８】
なお、ドライバ１１、およびＲＳフリップフロップ回路１２は、外部端子Ｔ１に印加されるブースト電圧ＶＢと、外部端子Ｔ３に印加されるスイッチ電圧ＶＳとの間で動作する高電位ブロック（図１中の角丸四角枠を参照）に属しており、その余の回路ブロックはいずれも低電位ブロックに属している。
【００２９】
レベルシフト回路１４は、上記の低電位ブロックから高電位ブロックに、信号をレベルシフトさせて伝達する回路である。より具体的には、レベルシフト回路１４は、低電位ブロックに属するパルスジェネレータ１５から、オン信号ＳONおよびオフ信号ＳOFFの各パルス信号が入力されるようになっている。そしてレベルシフト回路１４は、これらの信号をそれぞれレベルシフトさせ、ＲＳフリップフロップ回路１２に出力する。レベルシフト回路１４の詳細な構成については、改めて説明する。
【００３０】
パルスジェネレータ１５は、コントローラ１６の出力信号に基づいて、オン信号ＳON（後述するトランジスタ１４１のゲート信号）、及び、オフ信号ＳOFF（後述するトランジスタ１４２のゲート信号）の各パルス信号を生成する。より具体的に述べると、パルスジェネレータ１５は、コントローラ１６の出力信号の立上りエッジをトリガとして、オン信号ＳONを所定のオン期間ＴON1だけハイレベルとし、コントローラ１６の出力信号の立下りエッジをトリガとして、オフ信号ＳOFFを所定のオン期間ＴON2だけハイレベルとする。
【００３１】
なお、コントローラ１６の出力信号（上側入力信号ＨＩＮに応じた信号）、オン期間ＴON1、およびオン期間ＴON2は、オン信号ＳONとオフ信号ＳOFFの双方が同時にはハイレベルとはならないように設定される。すなわちスイッチ駆動装置１が正常に動作しているとき、少なくともオン信号ＳONとオフ信号ＳOFFの一方がハイレベルのときは、他方はローレベルとなる。
【００３２】
コントローラ１６は、異常信号生成回路３４から入力される異常信号に基づいて、レベルシフタ１７の出力信号をパルスジェネレータ１５に伝達するか否か（延いてはトランジスタＮ１の駆動可否）を制御する。
【００３３】
レベルシフタ１７は、シュミットトリガ１８の出力信号をコントローラ１６への入力に適した電圧レベル（ＶＣＣ−ＧＮＤ）にレベルシフトして出力する。
【００３４】
シュミットトリガ１８は、外部端子Ｔ６に入力される上側入力信号ＨＩＮをレベルシフタ１７に伝達する。なお、シュミットトリガ１８の閾値電圧には、所定のヒステリシスが与えられている。このような構成とすることにより、ノイズに対する耐性を高めることが可能となる。
【００３５】
抵抗１９は、外部端子Ｔ６を接地端にプルダウンする。従って、外部端子Ｔ６がオープン状態である場合には、上側入力信号ＨＩＮがローレベル（トランジスタＮ１をオフするための論理レベル）となるので、トランジスタＮ１が意図せずにオンされることはない。
【００３６】
下側スイッチ駆動部２０は、ドライバ２１と、コントローラ２２と、遅延部２３と、レベルシフタ２４と、シュミットトリガ２５と、抵抗２６と、を有する。
【００３７】
ドライバ２１は、コントローラ２２の出力信号に基づいて、外部端子Ｔ４に下側出力信号ＬＯを出力する。なお、下側出力信号ＬＯのハイレベルは電源電圧ＶＣＣとなり、ローレベルは接地電圧ＧＮＤとなる。
【００３８】
コントローラ２２は、異常信号生成回路３４から入力される異常信号に基づいて、遅延部２３の出力信号をドライバ２１に伝達するか否か（延いてはトランジスタＮ２の駆動可否）を制御する。
【００３９】
遅延部２３は、レベルシフタ２４の出力信号に所定の遅延（上側スイッチ駆動部１０のパルスジェネレータ１５、レベルシフト回路１４、及び、ＲＳフリップフロップ回路１２で生じる回路遅延に相当）を与えてコントローラ２２に伝達する。
【００４０】
レベルシフタ２４は、シュミットトリガ２５の出力信号をコントローラ２２への入力に適した電圧レベル（ＶＣＣ−ＧＮＤ）にレベルシフトして出力する。
【００４１】
シュミットトリガ２５は、外部端子Ｔ７に入力される下側入力信号ＬＩＮをレベルシフタ２４に伝達する。なお、シュミットトリガ２５の閾値電圧には、所定のヒステリシスが与えられている。このような構成とすることにより、ノイズに対する耐性を高めることが可能となる。
【００４２】
抵抗２６は、外部端子Ｔ７を接地端にプルダウンする。従って、外部端子Ｔ７がオープン状態である場合には、下側入力信号ＬＩＮがローレベル（トランジスタＮ２をオフするための論理レベル）となるので、トランジスタＮ２が意図せずにオンされることはない。
【００４３】
異常保護部３０は、温度保護回路（ＴＳＤ［Thermal Shut Down］回路）３１と、減電圧保護回路（ＶＣＣ監視用ＵＶＬＯ回路）３２と、天絡保護回路３３と、異常信号生成回路３４と、Ｎチャネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタ３５と、を有する。
【００４４】
温度保護回路３１は、スイッチ駆動装置１のジャンクション温度が所定の閾値温度を上回ったときに、温度保護信号を正常時の論理レベル（例えばローレベル）から異常時の論理レベル（例えばハイレベル）に切り替える。
【００４５】
減電圧保護回路３２は、電源電圧ＶＣＣが所定の閾値電圧を下回ったときに、減電圧保護信号を正常時の論理レベル（例えばローレベル）から異常時の論理レベル（例えばハイレベル）に切り替える。
【００４６】
天絡保護回路３３は、外部端子Ｔ８に入力される天絡検出電圧ＣＩＮ（抵抗Ｒ２とキャパシタＣ２によって平滑化されたスイッチ電圧ＶＳに相当）が所定の閾値電圧を上回ったときに、天絡保護信号を正常時の論理レベル（例えばローレベル）から異常時の論理レベル（例えばハイレベル）に切り替える。なお、「天絡」とは、外部端子Ｔ３が高電圧ＨＶの印加端（またはこれに準ずる高電位端）にショートした状態を言う。
【００４７】
異常信号生成回路３４は、温度保護回路３１から入力される温度保護信号、減電圧保護回路３２から入力される減電圧保護信号、及び、天絡保護回路３３から入力される天絡保護信号をそれぞれ監視し、いずれか一つでも異常が生じていた場合には、異常信号を正常時の論理レベル（例えばローレベル）から異常時の論理レベル（例えばハイレベル）に切り替える。
【００４８】
トランジスタ３５は、外部端子Ｔ５から外部異常信号を出力するためのオープンドレイン出力段を形成する。スイッチ駆動装置１に異常が生じていない場合には、トランジスタ３５が異常信号生成回路３４によってオフとされ、外部異常信号がハイレベルとされる。一方、スイッチ駆動装置１に何らかの異常が生じている場合には、トランジスタ３５が異常信号生成回路３４によってオンとされ、外部異常信号がローレベルとされる。
【００４９】
＜ブートストラップ回路＞
上記構成から成るスイッチ駆動装置１は、ブースト電圧ＶＢ（ドライバ１１などを含む高電位ブロックの駆動電圧）を生成する手段としてブートストラップ回路を有する。このブートストラップ回路は、アノードが電源電圧ＶＣＣの印加端に接続されたダイオードＤ１と、ダイオードＤ１のカソードとトランジスタＮ１のソースとの間に接続されたキャパシタＣ１と、を有し、ダイオードＤ１とキャパシタＣ１との接続ノード（外部端子Ｔ１）からブースト電圧ＶＢを出力する。
【００５０】
トランジスタＮ１がオフとされてトランジスタＮ２がオンとされることにより、外部端子Ｔ３に現れるスイッチ電圧ＶＳがローレベル（ＧＮＤ）とされているときには、電源電圧ＶＣＣの印加端からダイオードＤ１、キャパシタＣ１、及び、トランジスタＮ２を介する経路で電流ＩＢが流れるので、外部端子Ｔ１と外部端子Ｔ２との間に接続されたキャパシタＣ１が充電される。このとき、外部端子Ｔ１に現れるブースト電圧ＶＢ（すなわち、キャパシタＣ１の充電電圧）は、電源電圧ＶＣＣからダイオードＤ１の順方向降下電圧Ｖｆを差し引いた電圧値（＝ＶＣＣ−Ｖｆ）となる。
【００５１】
一方、キャパシタＣ１が充電されている状態で、トランジスタＮ１がオンとされてトランジスタＮ２がオフとされることにより、スイッチ電圧ＶＳがローレベル（ＧＮＤ）からハイレベル（ＨＶ）に立ち上げられると、ブースト電圧ＶＢは、スイッチ電圧ＶＳのハイレベル（ＨＶ）よりもさらにキャパシタＣ１の充電電圧分（ＶＣＣ−Ｖｆ）だけ高い電圧値（＝ＨＶ＋（ＶＣＣ−Ｖｆ））まで引き上げられる。従って、このようなブースト電圧ＶＢを高電位ブロック（ドライバ１１、および、ＲＳフリップフロップ回路１２）やレベルシフト回路１４の駆動電圧として供給することにより、Ｎチャネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタＮ１のオン／オフ制御（特にオン制御）を行うことが可能となる。
【００５２】
＜上側スイッチ駆動動作＞
図３は、上側スイッチ駆動動作を説明するためのタイミングチャートであり、上から順に、上側入力信号ＨＩＮ、セット信号ＳSET、リセット信号ＳRESET、及び、上側出力信号ＨＯが描写されている。なお、図３では、説明を簡単とすべく、ブートストラップ動作に伴ってセット信号ＳSETやリセット信号ＳRESETのハイレベル電位が変動する様子の描写を省略している。
【００５３】
上側入力信号ＨＩＮがローレベルからハイレベルに立ち上げられると、その立上りエッジをトリガとしてオン信号ＳON（トランジスタ１４１のゲート信号）がオン期間ＴON1だけハイレベルとされる。トランジスタ１４１がオンとされてセット信号ＳSETがハイレベルからローレベルに立ち下げられると、その立下りエッジをトリガとして上側出力信号ＨＯがハイレベルにセットされる。
【００５４】
一方、上側入力信号ＨＩＮがハイレベルからローレベルに立ち下げられると、その立下りエッジをトリガとしてオフ信号ＳOFF（トランジスタ１４２のゲート信号）がオン期間ＴON2だけハイレベルとされる。トランジスタ１４２がオンとされてリセット信号ＳRESETがハイレベルからローレベルに立ち下げられると、その立下りエッジをトリガとして上側出力信号ＨＯがローレベルにリセットされる。
【００５５】
上記の動作により、上側スイッチ駆動部１０では、上側入力信号ＨＩＮと同一論理レベルの上側出力信号ＨＯが生成されて、トランジスタＮ１のオン／オフ制御が行われる。なお、トランジスタ１４１及び１４２のオン期間を短縮することにより、レベルシフト回路１４の消費電力を抑えることが可能となる。
【００５６】
＜レベルシフト回路の詳細構成＞
次に、レベルシフト回路１４の詳細構成について、当該回路の構成図である図４を参照しながら説明する。
【００５７】
図４に示すようにレベルシフト回路１４は、Ｎチャネル型ＤＭＯＳ［Double-Diffused MOS］電界効果トランジスタ（１４１、１４２）、抵抗（１４３、１４４）、および逆流防止用ダイオード１４５を有する。
【００５８】
各トランジスタ（１４１、１４２）のソース及びバックゲートは、いずれも逆流防止用ダイオード１４５を介して、接地端ＧＮＤに接続されている。トランジスタ１４１のドレインは、ＲＳフリップフロップ回路１２のセット端子に接続される一方、抵抗１４３を介して外部端子Ｔ１にも接続されている。トランジスタ１４２のドレインは、ＲＳフリップフロップ回路１２のリセット端子に接続される一方、抵抗１４４を介して外部端子Ｔ１にも接続されている。なお、トランジスタ１４１及び１４２は、いずれも、低電位ブロックを形成するトランジスタよりも高耐圧（例えば６００Ｖ耐圧）に設計されている。
【００５９】
またトランジスタ１４１のゲートは、パルスジェネレータ１５からオン信号ＳONが入力されるようになっている。またトランジスタ１４２のゲートは、パルスジェネレータ１５からオフ信号ＳOFFが入力されるようになっている。また逆流防止用ダイオード１４５は、アノード側が各トランジスタ（１４１、１４２）のソース及びバックゲートに接続され、カソード側が接地端ＧＮＤに接続されている。
【００６０】
このようにレベルシフト回路１４は、オン信号ＳONに応じて開閉するトランジスタ１４１と抵抗１４３を直列接続させた第１直列回路、およびオフ信号ＳOFFに応じて開閉するトランジスタ１４２と抵抗１４４を直列接続させた第２直列回路が、外部端子Ｔ１（電圧ＶＢの電源と見ることができる）と接地端ＧＮＤとの間において互いに並列に設けられている。
【００６１】
そしてレベルシフト回路１４は、第１直列回路上における抵抗１４３より接地端ＧＮＤに近い側の電圧を、オン信号ＳONをレベルシフトさせて生成したセット信号ＳSET（シフト済み信号）として、ＲＳフリップフロップ回路１２のセット端子に出力するようになっている。またレベルシフト回路１４は、第２直列回路上における抵抗１４４より接地端ＧＮＤに近い側の電圧を、オフ信号ＳOFFをレベルシフトさせて生成したリセット信号ＳRESET（シフト済み信号）として、ＲＳフリップフロップ回路１２のリセット端子に出力するようになっている。
【００６２】
また逆流防止用ダイオード１４５は、接地端ＧＮＤから第１直列回路および第２直列回路に向かって逆電流が流れることを、防止する役割を果す。これにより、当該逆電流に起因するセット信号ＳSETやリセット信号ＳRESETの誤信号の発生が回避され、ひいては、当該逆電流に起因する上側出力信号ＨＯの誤信号の発生が回避される。例えば電圧ＶＢが負に振れて正に戻る場合に、各トランジスタ（１４１、１４２）の寄生ダイオードによるリカバリ電流が各抵抗（１４３、１４４）に流れてしまい、電圧降下が発生してセット信号ＳSETやリセット信号ＳRESETの誤信号が生じることが回避される。
【００６３】
２．第２実施形態
次に第２実施形態について説明する。なお第２実施形態は、レベルシフト回路１４の構成、および、レベルシフト回路１４とＲＳフリップフロップ回路１２との間にフィルタ回路１３を設けた点を除いて、基本的に第１実施形態と共通である。以下の説明では、第１実施形態と異なる点に重点を置き、共通する点については説明を省略することがある。
【００６４】
図５は、第２実施形態に係るスイッチ駆動装置の全体構成を示すブロック図である。本図に示すように、レベルシフト回路１４とＲＳフリップフロップ回路１２との間には、フィルタ回路１３が設けられている。
【００６５】
フィルタ回路１３は、端子Ｔ１側から駆動電力が供給され、レベルシフト回路１４から入力される信号に所定のフィルタ処理を施して、ＲＳフリップフロップ回路１２に出力する回路である。レベルシフト回路１４およびフィルタ回路１３の詳細構成について、これらの構成図である図６を参照しながら説明する。まずレベルシフト回路１４について説明する。
【００６６】
図６に示すようにレベルシフト回路１４は、Ｎチャネル型ＤＭＯＳ［Double-Diffused MOS］電界効果トランジスタ（１４１、１４２）、および、抵抗（１４３、１４４）を有する。
【００６７】
各トランジスタ（１４１、１４２）のソース及びバックゲートは、いずれも接地端ＧＮＤに接続されている。トランジスタ１４１のドレインは、フィルタ回路１３の二つの入力端（ＮＯＴ回路１３１ａとＮＯＴ回路１３１ｃ）に接続される一方、抵抗１４３を介して外部端子Ｔ１にも接続されている。トランジスタ１４２のドレインは、フィルタ回路１３の二つの入力端（ＮＯＴ回路１３１ｂとＮＯＴ回路１３１ｄ）に接続される一方、抵抗１４４を介して外部端子Ｔ１にも接続されている。なお、トランジスタ１４１及び１４２は、いずれも、低電位ブロックを形成するトランジスタよりも高耐圧（例えば６００Ｖ耐圧）に設計されている。
【００６８】
またトランジスタ１４１のゲートは、パルスジェネレータ１５からオン信号ＳONが入力されるようになっている。またトランジスタ１４２のゲートは、パルスジェネレータ１５からオフ信号ＳOFFが入力されるようになっている。なお本実施形態では、第１実施形態では設けられていた逆流防止用ダイオード１４５は省略されている。但し本実施形態においても、逆流防止用ダイオード１４５が設けられるようにしても構わない。
【００６９】
このようにレベルシフト回路１４は、オン信号ＳONに応じて開閉するトランジスタ１４１と抵抗１４３を直列接続させた第１直列回路、およびオフ信号ＳOFFに応じて開閉するトランジスタ１４２と抵抗１４４を直列接続させた第２直列回路が、外部端子Ｔ１（電圧ＶＢの電源と見ることが出来る）と接地端ＧＮＤとの間において互いに並列に設けられている。
【００７０】
そしてレベルシフト回路１４は、第１直列回路上における抵抗１４３より接地端ＧＮＤに近い側（図６に示す点Ａ１と点Ａ２）の電圧を、オン信号ＳONをレベルシフトさせた信号ＳA（シフト済み信号）として、フィルタ回路１３（ＮＯＴ回路１３１ａおよびＮＯＴ回路１３１ｃ）に出力するようになっている。またレベルシフト回路１４は、第２直列回路上における抵抗１４４より近い側（図６に示す点Ｂ１と点Ｂ２）の電圧を、オフ信号ＳOFFをレベルシフトさせた信号ＳB（シフト済み信号）として、フィルタ回路１３（ＮＯＴ回路１３１ｂおよびＮＯＴ回路１３１ｄ）に出力するようになっている。なお点Ａ１と点Ａ２は同一であっても良く、点Ｂ１と点Ｂ２は同一であっても良い。
【００７１】
次にフィルタ回路１３について説明する。図６に示すようにフィルタ回路１３は、ＮＯＴ回路（１３１ａ〜１３１ｄ、１３３ａ、１３３ｂ）、立上り遅延回路（１３２ａ、１３２ｄ）、立下り遅延回路（１３２ｂ、１３２ｃ）、およびＮＡＮＤ回路（１３４ａ、１３４ｂ）を有する。
【００７２】
ＮＯＴ回路１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、および１３１ｄの各々には、レベルシフト回路１４から、信号ＳA、信号ＳB、信号ＳA、および信号ＳBの各々が入力されるようになっている。またＮＯＴ回路１３１ａの出力端は、立上り遅延回路１３２ａを介してＮＡＮＤ回路１３４ａの一方の入力端に接続されており、ＮＯＴ回路１３１ｂの出力端は、立下り遅延回路１３２ｂとＮＯＴ回路１３３ａを順に介して、ＮＡＮＤ回路１３４ａの他方の入力端に接続されている。またＮＯＴ回路１３１ｃの出力端は、立下り遅延回路１３２ｃとＮＯＴ回路１３３ｂを順に介して、ＮＡＮＤ回路１３４ｂの一方の入力端に接続されており、ＮＯＴ回路１３１ｄの出力端は、立上り遅延回路１３２ｄを介してＮＡＮＤ回路１３４ｂの他方の入力端に接続されている。
【００７３】
ＮＡＮＤ回路１３４ａの出力信号は、ＲＳフリップフロップ回路１２のセット信号ＳSETとして、ＲＳフリップフロップ回路１２のセット端子に出力されるようになっている。またＮＡＮＤ回路１３４ｂの出力信号は、ＲＳフリップフロップ回路１２のリセット信号ＳRESETとして、ＲＳフリップフロップ回路１２のリセット端子に出力されるようになっている。
【００７４】
また立上り遅延回路１３２ａは、前段側から入力されるパルス信号に、立上りのタイミングを予め設定されている時間だけ遅延させる立上り遅延処理を施し、信号ＳAAとして後段側に出力する。立下り遅延回路１３２ｂは、前段側から入力されるパルス信号に、立下りのタイミングを予め設定されている時間だけ遅延させる立下り遅延処理を施し、信号ＳBBとして後段側に出力する。なお信号ＳAAは、ＲＳフリップフロップ回路１２のセット側の主信号として用いられ、信号ＳBBは、セット側のマスク信号（誤パルスをマスキングする信号）として用いられる。
【００７５】
ここで「立上り遅延処理」は、処理対象であるパルス信号に対して、各パルスの開始のタイミングを遅延させる処理（パルス開始遅延処理）の一例である。開始のタイミングが遅延させられることにより、当該パルスの幅はその分だけ減少することになる。また「立下り遅延処理」は、処理対象であるパルス信号に対して、各パルスの終了のタイミングを遅延させる処理（パルス終了遅延処理）の一例である。終了のタイミングが遅延させられることにより、当該パルスの幅はその分だけ増大することになる。
【００７６】
また立下り遅延回路１３２ｃは、前段側から入力されるパルス信号に、立下りのタイミングを予め設定されている時間だけ遅延させる立下り遅延処理を施し、信号ＳABとして後段側に出力する。立上り遅延回路１３２ｄは、前段側から入力されるパルス信号に、立上りのタイミングを予め設定されている時間だけ遅延させる立上り遅延処理を施し、信号ＳBAとして後段側に出力する。なお信号ＳBAは、ＲＳフリップフロップ回路１２のリセット側の主信号として用いられ、信号ＳABは、リセット側のマスク信号として用いられる。
【００７７】
上述した構成のフィルタ回路１３によれば、フィルタ処理として、レベルシフト回路１４から入力される信号ＳAおよび信号ＳBのパルスのうち時期的に互いにほぼ重複するものを、誤パルスとみなしてキャンセルする処理が行われるようになっている。
【００７８】
図７は、当該フィルタ処理が行われる場合における、各信号のタイミングチャートの一例を表している。図７では、信号ＳAおよび信号ＳBにおいて、オン信号ＳONおよびオフ信号ＳOFFに応じて正パルス（正規のパルス）Ｐ１およびＰ２が生じているが、これに加えて、上述したような誤パルスＰ３〜Ｐ６が生じている状況となっている。
【００７９】
図７に示すように、セット側の主信号ＳAA（信号ＳAに立上り遅延処理が施された信号）については、セット側のマスク信号ＳBB（信号ＳBに立下り遅延処理が施された信号）のパルス期間（図７に着色で示す期間）において、パルスがキャンセルされる。その結果、セット信号ＳSETには、誤パルスＰ３およびＰ４に基づくパルスは発生していない。またリセット側の主信号ＳBA（信号ＳBに立上り遅延処理が施された信号）については、リセット側のマスク信号ＳAB（信号ＳAに立下り遅延処理が施された信号）のパルス期間（図７に着色で示す期間）において、パルスがキャンセルされる。その結果、リセット信号ＳRESETには、誤パルスＰ５およびＰ６に基づくパルスは発生していない。
【００８０】
フィルタ回路１３によればこのようなフィルタ処理がなされ、上述したような誤パルスによる上側出力信号ＨＯの誤信号の発生を、回避させることが可能となっている。また主信号（信号ＳAAと信号ＳBA）には立上り遅延処理が施されており、マスク信号（信号ＳBBと信号ＳAB）には立下り遅延処理が施されている。そのため、主信号における誤パルスの期間が、マスク信号のパルスの期間から逸脱していても、この逸脱の度合が各遅延処理により得られた余裕分（遅延時間に応じて定まる）に収まっていれば、この誤パルスをキャンセルことが可能となっている。これにより、フィルタ処理をより適切に（より確実に）行うことが可能となっている。
【００８１】
なお、立上り遅延処理および立下り遅延処理については、一方或いは両方が省略されるようにしても構わない。また立上り遅延処理や立下り遅延処理における遅延時間は、信号ＳAや信号ＳBの正パルスが誤ってキャンセルされることのないように、予め適切に設定されている。
【００８２】
３．その他
＜誤信号の発生形態について＞
これまでに説明した通り、第１実施形態のスイッチ駆動装置１によれば、逆流防止用ダイオード１４５が設けられており、レベルシフト回路１４での逆電流に起因する上側出力信号ＨＯの誤信号の発生を、回避することが可能となっている。また第２実施形態のスイッチ駆動装置１によれば、フィルタ回路１３が設けられており、シフト済み信号の誤パルスに起因する上側出力信号ＨＯの誤信号の発生を、回避することが可能となっている。
【００８３】
ここで、逆流防止用ダイオード１４５やフィルタ回路１３が設けられていないと仮定したときの、上側出力信号ＨＯの誤信号の発生形態の幾つかの例について、図８〜図１１の各タイミングチャートを例示しながら言及する。なおこれらのタイミングチャートは何れも、下側入力信号ＬＩＮ、上側入力信号ＨＩＮ、ブースト電圧ＶＢ、スイッチ電圧ＶＳ、セット信号ＳSET、リセット信号ＳRESET、ＲＳフリップフロップ回路１２の出力信号ＳQ、および上側出力信号ＨＯについてのタイミングチャートである。
【００８４】
図８は、上側スイッチ駆動部１０のＯＮ時に、高いｄＶＳ／ｄｔ（＞０）の電圧変化が生じたときのタイミングチャートを例示している。本図に示すように、電圧ＶＳの変化に伴って電圧ＶＢが急峻に変化すると、トランジスタ１４１および１４２の寄生容量への充電に起因し、セット信号ＳSETおよびリセット信号ＳRESETの立上りが遅れる。この遅延の度合は、寄生容量の差によって異なる。また抵抗１４３および１４４のバラツキによっても、立上りの遅延の度合が異なることがある。
【００８５】
このような遅延度合の差により、セット信号ＳSETがＦＦ閾値（ＲＳフリップフロップ回路１２が信号変化を認識する電圧の閾値）に達するタイミングと、リセット信号ＳRESETがＦＦ閾値に達するタイミングにずれが生じる。図８に示すようにセット信号ＳSETがＦＦ閾値に達すると、図８に太線で示すように上側出力信号ＨＯはハイレベルに保たれるのが正規であるところ、ローレベルに落ちてしまう。このようにして、上側出力信号ＨＯの誤信号が発生することになる。
【００８６】
図９は、上側スイッチ駆動部１０の回生時に、高いｄＶＳ／ｄｔ（＞０）の電圧変化が生じたときのタイミングチャートを例示している。本図に示すように、電圧ＶＳの変化に伴って電圧ＶＢが急峻に変化すると、図８の場合と同様に、セット信号ＳSETがＦＦ閾値に達するタイミングと、リセット信号ＳRESETがＦＦ閾値に達するタイミングにずれが生じる。
【００８７】
図９に示すようにリセット信号ＳRESETがＦＦ閾値に達すると、図９に太線で示すように上側出力信号ＨＯはローレベルに保たれるのが正規であるところ、ハイレベルに変化してしまう。このようにして、上側出力信号ＨＯの誤信号が発生することになる。なお、上側出力信号ＨＯがハイレベルに変化した後、下側入力信号ＬＩＮがハイレベルになると、上下アームの短絡により装置が破損するおそれがある。
【００８８】
図１０は、ｄＶＳ／ｄｔ（＜０）の電圧変化が生じたとき（特に寄生容量の差に着目する場合）のタイミングチャートを例示している。本図に示すように、電圧ＶＳの変化に伴って電圧ＶＢが急峻に変化し負電位へアンダーシュートすると、トランジスタ１４１および１４２のボディダイオードに順バイアスがかかり、接地端ＧＮＤからのリカバリ電流（逆電流）が発生する。
【００８９】
このとき、セット信号ＳSETおよびリセット信号ＳRESETの立上りは、トランジスタ１４１および１４２の寄生容量への充電に起因して遅れる。この遅延の度合は、寄生容量の差によって異なる。また抵抗１４３および１４４のバラツキによっても、立上りの遅延の度合が異なることがある。
【００９０】
このような遅延度合の差により、セット信号ＳSETがＦＦ閾値に達するタイミングと、リセット信号ＳRESETがＦＦ閾値に達するタイミングにずれが生じる。図１０に示すようにリセット信号ＳRESETがＦＦ閾値に達すると、図１０に太線で示すように上側出力信号ＨＯはローレベルに保たれるのが正規であるところ、ハイレベルに変化してしまう。このようにして、上側出力信号ＨＯの誤信号が発生することになる。
【００９１】
図１１は、ｄＶＳ／ｄｔ（＜０）の電圧変化が生じたとき（特に寄生ダイオードの影響に着目する場合）のタイミングチャートを例示している。本図に示すように、電圧ＶＳの変化に伴って電圧ＶＢが急峻に変化し負電位へアンダーシュートすると、トランジスタ１４１および１４２のボディダイオードに順バイアスがかかり、接地端ＧＮＤからのリカバリ電流（逆電流）が発生する。
【００９２】
このとき、セット信号ＳSETおよびリセット信号ＳRESETの立上りは、トランジスタ１４１および１４２の寄生容量への充電に起因して遅れる。ここで双方の寄生容量が同等であるとしても、トランジスタ１４１側にリカバリ電流が流れるため、寄生ダイオードの影響により立上りの遅延の度合は異なる。そのため、図１１の場合と同様の形態により、上側出力信号ＨＯの誤信号が発生することになる。
【００９３】
フィルタ回路１３が設けられている第２実施形態のスイッチ駆動装置１によれば、上述した何れの形態による上側出力信号ＨＯの誤信号の発生についても、回避することが可能である。また第１実施形態のスイッチ駆動装置１によれば、フィルタ回路１３が省略されていながらも、逆電流（リカバリ電流）に起因した形態による上側出力信号ＨＯの誤信号の発生を、回避することが可能となっている。
【００９４】
なお電圧ＶＳの急峻な変化は、スイッチ駆動装置のアーム出力を高速にスイッチングするほど発生し易くなる。そのため従来は、上述したような誤信号の発生を抑えるように、このスイッチングの速度を落とすようにしていた。しかしこの場合には、スイッチング損失が増大し、インバータの効率が低下するという欠点がある。この点、本実施形態に係るスイッチ駆動装置１によれば、誤信号の発生を回避する手段を有しているため、アーム出力の高速なスイッチングが可能であり、インバータの効率向上を図ることが可能である。
【００９５】
＜スイッチ駆動装置の適用例＞
次に、スイッチ駆動装置１の適用例について説明する。図１２は、スイッチ駆動装置１の第１適用例を示す図である。図１２に示すように、スイッチ駆動装置１は、トランジスタＮ１及びＮ２を駆動してモータ２（例えば、白物家電用のコンプレッサモータやファンモータ）の駆動電流Ｉｍを制御するモータ駆動装置として適用することが可能である。なお、図１２では、モータ２として三相交流モータが例示されているが、スイッチ駆動装置１の駆動対象はこれに限定されるものではなく、二相交流モータや直流モータなども駆動対象とすることが可能である。
【００９６】
図１３は、スイッチ駆動装置１の第２適用例を示す図である。図１３に示すように、スイッチ駆動装置１は、トランジスタＮ１及びＮ２を相補的（排他的）に駆動して入力電圧Ｖｉｎから所望の出力電圧Ｖｏｕｔを生成する同期整流型のスイッチング電源装置として適用することも可能である。なお、上記の「相補的（排他的）」という文言は、トランジスタＮ１及びＮ２のオン／オフが完全に逆転している場合のほか、貫通電流防止の観点からトランジスタＮ１及びＮ２の同時オフ期間が設けられている場合も含む。
【００９７】
図１４は、スイッチ駆動装置１の第３適用例を示す図である。図１４に示すように、スイッチ駆動装置１は、トランジスタＮ１を駆動して入力電圧Ｖｉｎから所望の出力電圧Ｖｏｕｔを生成する非同期整流型のスイッチング電源装置として適用することも可能である。
【００９８】
以上の通り、本発明の実施形態等について説明したが、本発明の構成は上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明は、例えば、白物家電用モータドライバに好適に利用することが可能である。
【符号の説明】
【０１００】
１    スイッチ駆動装置
２    モータ
１０    上側スイッチ駆動部
１１    ドライバ
１２    ＲＳフリップフロップ回路
１３    フィルタ回路
１３１ａ〜１３１ｄ、１３３ａ、１３３ｂ    ＮＯＴ回路
１３２ａ、１３２ｄ    立上り遅延回路
１３２ｂ、１３２ｃ    立下り遅延回路
１３４ａ、１３４ｂ    ＮＡＮＤ回路
１４    レベルシフト回路
１４１、１４２    Ｎチャネル型ＤＭＯＳ電界効果トランジスタ
１４３、１４４    抵抗
１４５    逆流防止用ダイオード
１５    パルスジェネレータ
１６    コントローラ
１７    レベルシフタ
１８    シュミットトリガ
１９    抵抗
２０    下側スイッチ駆動部
２１    ドライバ
２２    コントローラ
２３    遅延部
２４    レベルシフタ
２５    シュミットトリガ
２６    抵抗
３０    異常保護部
３１    温度保護回路
３２    減電圧保護回路
３３    天絡保護回路
３４    異常信号生成回路
３５    Ｎチャネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタ
Ｎ１、Ｎ２    Ｎチャネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタ
Ｒ１、Ｒ２    抵抗
Ｃ１、Ｃ２    キャパシタ
Ｄ１    ダイオード
Ｔ０〜Ｔ８    外部端子
【図１】
2015062298.tif 000003
【図２】
2015062298.tif 000004
【図３】
2015062298.tif 000005
【図４】
2015062298.tif 000006
【図５】
2015062298.tif 000007
【図６】
2015062298.tif 000008
【図７】
2015062298.tif 000009
【図８】
2015062298.tif 000010
【図９】
2015062298.tif 000011
【図１０】
2015062298.tif 000012
【図１１】
2015062298.tif 000013
【図１２】
2015062298.tif 000014
【図１３】
2015062298.tif 000015
【図１４】
2015062298.tif 000016
【図１５】
2015062298.tif 000017