電平移位電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于噪聲的誤動作的可能性低，并能低功率動作的電平移位電路。電平移位電路（1）具備：分別將與輸入信號Sin同相及反相的信號作為柵極輸入的第1及第2MOSFET（12a、12b）；一端與移位電平電源端相連接，另一端分別與第1及第2MOSFET的各漏極相連接的第1及第2電阻元件（13a、13b），所述移位電平電源端供給電平移位后的輸出信號的高電平側(cè)的輸出電壓；1對差分輸入端分別連接到第1及第2MOSFET的各漏極的比較器（14）；以及與輸入信號的信號電平的上升及下降分別同步來控制經(jīng)由第1電阻元件流過第1MOSFET的第1電流的電流量和經(jīng)由第2電阻元件流過第2MOSFET的第2電流的電流量的電流控制電路（16）。
【專利說明】電平移位電路
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電平移位電路，主要涉及將把使用于反相電路的半橋連接的M0SEFT、IGBT, SiCFET, GaNFET等的切換元件進行控制的控制信號的電壓電平變換為該控制中適當?shù)碾娖降碾娐贰?br> 【背景技術】
[0002]在使用于空調(diào)、電冰箱等家電產(chǎn)品的電動機的控制中，為了提高節(jié)能性能而廣泛地使用基于微型控制器的可高度控制的反相方式，并且在實現(xiàn)該控制的反相電路中廣泛地使用將所述切換元件和其驅(qū)動器IC進行了 I組件化的IPM (Intelligent Power Module:智能功率模塊)。此外，伴隨SiCFET、GaNFET等的寬禁帶半導體元件的實用化，追求基于其低導通電阻、高頻特性的效率提高并正在研究向IPM的內(nèi)置。
[0003]圖8中示出了現(xiàn)有的反相電路的電路結(jié)構(gòu)例。圖8是使用了由驅(qū)動器IC 30,η型MOSFET 7a和7b、二極管8、以及電容器9構(gòu)成的IPM的反相電路的結(jié)構(gòu)例。驅(qū)動器IC 30具有電平移位電路的功能。
[0004]在驅(qū)動器IC 30中分別設置有從外部供給的電源端Vcc和接地端Vss、高邊電路36側(cè)的控制輸入端Inh、低邊側(cè)的控制輸入端In1、高邊電路36側(cè)的正電壓電源端Vb和標準電源端Vs和輸出端Vh、以及低邊側(cè)的輸出端VI。驅(qū)動器IC 30的電源端Vcc和接地端Vss分別與IPM的電源端VCC和接地端VSS連接。
[0005]通過控制輸入端Inh輸入的高邊電路36側(cè)的控制輸入信號被連接到脈沖產(chǎn)生電路31的輸入端IN，并且通過第I輸出端OUT I在控制輸入信號的上升后產(chǎn)生脈沖寬度IOOns左右的第I脈沖，通過第2輸出端OUT 2在控制輸入信號的下降后產(chǎn)生脈沖寬度IOOns左右的第2脈沖。
[0006]圖9中示出了脈沖產(chǎn)生電路31的一個電路結(jié)構(gòu)例。脈沖產(chǎn)生電路31由具備級聯(lián)連接的 6 個反相器 41a、41b、41c、41d、41e、41f ；2 個 NAND 電路 42a、42b ；2 個反相器 43a、43b ;以及,脈沖寬度設定用的2個電容器44a、44b而構(gòu)成。當最前頭的反相器41a的輸入連接到輸入端IN，并且從前面按順序?qū)⒏鞣聪嗥?1a、41b、41C、41d、41e、41f的輸出節(jié)點作為N1、N2、N3、N4、N5、N6時，電容器44a、44b的各一端被分別接地，各另一端連接到節(jié)點N3、N4，節(jié)點N2、N5分別連接到NAND電路42a的2個輸入，節(jié)點N1、N6分別連接到NAND電路42b的2個輸入，NAND電路42a、42b的各輸出分別連接到反相器43a、43b的各輸入，反相器43a、43b的各輸出分別連接到輸出端OUT UOUT 2。
[0007]圖10中示出了脈沖產(chǎn)生電路31的動作波形。與輸入到輸入端IN的控制輸入信號的上升同步的第I脈沖從第I輸出端OUT I輸出，與下降同步的第2脈沖從第2輸出端OUT 2輸出。
[0008]第I脈沖被輸入到η型MOSFET 32a的柵極，通過電阻33a變換為電平移位的信號，并且被輸入到RS觸發(fā)器34的復位輸入R。第2脈沖被輸入到η型MOSFET 32b的柵極，通過電阻33b變換為電平移位的信號，并且被輸入到RS觸發(fā)器34的設置輸入S。RS觸發(fā)器34的輸出Q被連接到反相器35的輸入，反相器35的輸出經(jīng)由輸出端Vh連接到MOSFET 7a的柵極。
[0009]其結(jié)果，輸入到控制輸入端Inh的控制輸入信號，在作為浮動的高邊電路36中電平移位并被傳輸，其作為高邊輸出信號而輸出到MOSFET 7a的柵極。另一方面，輸入到低邊側(cè)的控制輸入端Inl的低邊側(cè)的控制輸入信號，經(jīng)由低邊側(cè)的輸出端Vl而輸出到MOSFET7b的柵極端。
[0010]在MOSFET 7a的漏極，經(jīng)由IPM的高電壓電源端HV，連接有例如600V左右的高電壓電源。MOSFET 7a的源極和MOSFET 7b的漏極分別連接到驅(qū)動器IC 30的標準電源端Vs和IPM的輸出端OUT。MOSFET 7b的源極連接到IPM的輸出用接地端GND而接地。
[0011]電容器9的一端連接到二極管8的陰極端和正電壓電源端Vb，另一端連接到標準電源端Vs，二極管8的陽極端連接到電源端Vcc。由二極管8和電容器9來構(gòu)成自舉電路。當使經(jīng)由與電源端Vcc連接的IPM的電源端VCC而供給的電源電壓向浮動的電容器9充電，并且經(jīng)由MOSFET 7a標準電源端Ns的電位上升時，通過經(jīng)由電容器9的靜電耦合而在正電壓電源端Vb中產(chǎn)生了高電壓，由此，在高邊電路36中實現(xiàn)了浮動的電源供給。
[0012]當在2個控制輸入端Inh、Inl中分別輸入相位反轉(zhuǎn)后的正反2個控制輸入信號時，在與標準電源端Vs連接的IPM的輸出端OUT中產(chǎn)生將施加在IPM的電源端HV和接地端GND之間的高電壓作為振幅的輸出信號。
[0013]在圖8中示出的現(xiàn)有的電路結(jié)構(gòu)中，自舉電路向電容器9供給的功率中存在界限，為了極力抑制高邊電路36中的功耗并維持反相器35的輸出能力而使用脈沖產(chǎn)生電路31和RS觸發(fā)器34。
[0014]然而，存在RS觸發(fā)器34的輸入對于噪聲容易誤動作這樣的問題，在高邊電路36那樣的噪聲較多的條件下，需要噪聲對策。針對此類問題，在下述的特許文獻I中，提出了在RS觸發(fā)器的前級設置基于邏輯電路的過濾器來防止基于噪聲的誤動作的電路結(jié)構(gòu)。
[0015]現(xiàn)有技術文獻 專利文獻
專利文獻1:特開2011-109843號公報。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]本發(fā)明所要解決的技術問題
然而，由于在反相電路的輸出端中產(chǎn)生較高的dv/dt電流，所以對于高邊電路的RS觸發(fā)器的輸入端而言，不可能完全防止基于噪聲的誤動作，所述噪聲不僅通過與反相電路的輸出端的電容耦合而且還通過與高邊電路整體的電容耦合來產(chǎn)生。此外，當將能高速切換的SiCFET、GaNFET作為切換元件來使用時，由于產(chǎn)生更大的dv/dt電流，所以預想到在使用該高速切換元件的情況下，變得更難以防止基于噪聲的誤動作。
[0017]本發(fā)明鑒于上述的問題點，以提供一種基于噪聲的誤動作的可能性低且能低功率動作的電平移位電路為目的。
[0018]用于解決技術問題的技術方案
為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種電平移位電路，輸出使輸入信號的信號電平移位的輸出信號，其特征在于，具備:第I電流控制元件，將所述輸入信號或與所述輸入信號同相的信號作為第I柵極輸入，并根據(jù)所述第I柵極輸入的電壓電平來控制流過輸出端的電流量;第2電流控制元件，將與所述輸入信號反相的信號作為第2柵極輸入，并根據(jù)所述第2柵極輸入的電壓電平來控制流過輸出端的電流量；第I電阻元件，一端與供給所述輸出信號的高電平側(cè)的輸出電壓的移位電平電源端連接，另一端與所述第I電流控制元件的輸出端連接；第2電阻元件，一端與所述移位電平電源端連接，另一端與所述第2電流控制元件的輸出端連接；比較器，I對差分輸入端的一個連接到所述第I電流控制元件的輸出端，另一個連接到所述第2電流控制元件的輸出端，并放大I對差分輸入端間的電壓差而生成所述輸出信號；以及電流控制電路，與所述輸入信號的信號電平的上升及下降分別同步來控制經(jīng)由所述第I電阻元件流過所述第I電流控制元件的第I電流的電流量和經(jīng)由所述第2電阻元件流過所述第2電流控制元件的第2電流的電流量。
[0019]進而，上述特征的電平移位電路優(yōu)選為，所述第I電流控制元件由第I MOSFET來構(gòu)成，向其柵極輸入所述第I柵極輸入，其源極構(gòu)成所述第I電流控制元件的輸出端，所述第2電流控制元件由第2 MOSFET來構(gòu)成，向其柵極輸入所述第2柵極輸入，其源極構(gòu)成所述第2電流控制元件的輸出端，具備:具有分別產(chǎn)生所述第I電流和所述第2電流的第I電路結(jié)構(gòu)和產(chǎn)生將所述第I電流和所述第2電流合計后的第3電流的第2電路結(jié)構(gòu)中的任一個電路結(jié)構(gòu)的電流產(chǎn)生電路，在所述電流產(chǎn)生電路具有所述第I電路結(jié)構(gòu)的情況下，所述第I MOSFET的源極與輸出所述電流產(chǎn)生電路的所述第I電流的第I電流輸出端連接，所述第2 MOSFET的源極與輸出所述電流產(chǎn)生電路的所述第2電流的第2電流輸出端連接，所述電流控制電路分別與所述輸入信號的信號電平的上升及下降同步來分別使所述第I電流及所述第2電流增減，在所述電流產(chǎn)生電路具有所述第2電路結(jié)構(gòu)的情況下，所述第I及第2 MOSFET的各源極與輸出所述電流產(chǎn)生電路的所述第3電流的電流輸出端相互連接，所述電流控制電路分別與所述輸入信號的信號電平的上升及下降同步來使所述第3電流增減。
[0020]進而，上述特征的電平移位電路優(yōu)選為，所述電流控制電路在所述輸入信號的信號電平的上升及下降后的各一定期間內(nèi)，在所述電流產(chǎn)生電路具有所述第I電路結(jié)構(gòu)的情況下，分別使所述第I電流及所述第2電流比所述一定期間之外的各通常值增加，在所述電流產(chǎn)生電路具有所述第2電路結(jié)構(gòu)的情況下，使所述第3電流比所述一定期間之外的通常值增加。
[0021]進而，上述特征的電平移位電路優(yōu)選為，所述電流控制電路分別檢測出所述輸入信號的信號電平的上升及下降，并在所述各一定期間內(nèi)，生成信號電平變化的脈沖信號，并根據(jù)所述脈沖信號的所述信號電平使所述電流產(chǎn)生電路產(chǎn)生的電流的輸出電流量增減。
[0022]發(fā)明效果
根據(jù)上述特征的電平移位電路，由于能與輸入信號的信號電平的上升及下降分別同步來控制電流量，所以不使用基于噪聲的誤動作的可能性高的RS觸發(fā)器而使低功耗化變?yōu)榭赡堋?br> 【專利附圖】

【附圖說明】
[0023][圖1]表示涉及本發(fā)明的電平移位電路的實施方式I的電路結(jié)構(gòu)例的電路圖；
[圖2]表示圖1所示的電平移位電路中使用的電流產(chǎn)生電路和電流控制電路的電路結(jié)構(gòu)例的電路圖； [圖3]表示電流控制電路的動作的控制輸入信號Sin和脈沖信號Spc的信號波形圖； [圖4]表示涉及本發(fā)明的電平移位電路的實施方式2的電路結(jié)構(gòu)例的電路圖；
[圖5]表示圖4所示的電平移位電路中使用的電流產(chǎn)生電路的電路結(jié)構(gòu)例的電路圖； [圖6]表示涉及本發(fā)明的電平移位電路的其它實施方式的電路結(jié)構(gòu)例的電路圖；
[圖7]表示圖6所示的電平移位電路中使用的電流產(chǎn)生電路的電路結(jié)構(gòu)例的電路圖； [圖8]表示具備現(xiàn)有的電平移位電路的反相電路的電路結(jié)構(gòu)例的電路圖；
[圖9]表示圖8所示的現(xiàn)有電平移位電路中使用的脈沖產(chǎn)生電路的電路結(jié)構(gòu)例的電路
圖；
[圖10]表示圖9所示的脈沖產(chǎn)生電路的動作的輸入信號以及第I和第2脈沖的信號波形圖。
【具體實施方式】
[0024]以下，針對涉及本發(fā)明的電平移位電路(以下，適當?shù)胤Q為“本發(fā)明電路”)的實施方式，參考附圖來進行說明。以下，雖然想定本發(fā)明電路適用于圖8所例示的反相電路的驅(qū)動器IC的情況進行說明，但該驅(qū)動器IC也可以不內(nèi)置在IPM中而單獨使用，此外，本發(fā)明電路也可以不作為驅(qū)動器IC而通過單獨部件來構(gòu)成。另外，在以下各實施方式中進行說明的本發(fā)明電路中，為了使說明的理解變得容易而對共同的要素(電路元件、節(jié)點、端)標以相同的符號，此外，在與圖8中例示的現(xiàn)有的反相電路的IPM共同的要素上也標以相同的符號來進行說明。
[0025]實施方式I
圖1中示出了反相電路中使用的IPM，即內(nèi)置了構(gòu)成本發(fā)明電路的實施方式I的驅(qū)動器IC I的IPM的電路結(jié)構(gòu)的一例。由驅(qū)動器IC 1、η型MOSFET 7a和7b、二極管8以及電容器9構(gòu)成IPM。
[0026]如圖1所示，驅(qū)動器IC I具備2個反相器IlaUlb ;I對η型MOSFET 12a、12b(相當于電流控制元件);1對電阻元件13a、13b ;比較器14 ;電流產(chǎn)生電路15 ;以及電流控制電路16而構(gòu)成。此外，與圖8所示的驅(qū)動器IC 30相同，分別設置了從外部進行供給的電源端Vcc和接地端Vss、高邊電路20側(cè)的控制輸入端Inh、低邊側(cè)的控制輸入端In1、高邊電路20側(cè)的正電壓電源端Vb (相當于電平移位電源端)和標準電源端Vs和輸出端Vh、以及低邊側(cè)的輸出端VI。
[0027]反相器Ila的輸入被連接到控制輸入端Inh，反相器Ila的輸出被連接到反相器Ilb的輸入和MOSFET 12a的柵極，反相器Ilb的輸出被連接到MOSFET 12b的柵極。電阻元件13a、13b的各一端連接到正電壓電源端Vb，電阻元件13a的另一端連接到MOSFET 12a的漏極及比較器14的非反轉(zhuǎn)輸入，電阻元件13b的另一端連接到MOSFET 12b的漏極及比較器14的反轉(zhuǎn)輸入，MOSFET 12a的源極連接到電流產(chǎn)生電路15的第I電流輸出端IOUT 1，MOSFET 12b的源極連接到電流產(chǎn)生電路15的第2電流輸出端IOUT 2。比較器14的輸出連接到輸出端Vh。此外，正電壓電源端Vb和標準電源端Vs之間的電壓作為比較器14的電源電壓被施加。電流控制電路16的輸入端INC連接到控制輸入端Inh，電流控制電路16的輸出端OUTC連接到電流產(chǎn)生電路15的輸入端ING。在本實施方式中，I對η型MOSFET12a、12b以及I對電阻元件13a、13b在分別形成對的元件間使用相同電氣特性的元件。如果電阻元件13a、13b是通過流過電流而產(chǎn)生電壓下降的元件，那么可以不管材料及元件構(gòu)造，此外，也可以不必是單個元件。
[0028]其次，針對電流產(chǎn)生電路15和電流控制電路16的結(jié)構(gòu)，參考圖2來進行說明。圖2是表示電流產(chǎn)生電路15和電流控制電路16的各電路結(jié)構(gòu)的一例的電路圖。如圖2所示，電流產(chǎn)生電路15通過η型MOSFET 21、電流電路22a和22b、構(gòu)成第I電流鏡電路的P型MOSFET 23a和23b、以及構(gòu)成第2電流鏡電路的η型MOSFET 24a,24b和24c來構(gòu)成。電流電路22a、22b的各一端連接到接地端Vss，電流電路22a的另一端連接到MOSFET 21的源極。MOSFET 21的漏極和電流電路22b的另一端連接到MOSFET 23a的漏極和MOSFET 23a、23b的各柵極相互連接的第I電流鏡電路的輸入節(jié)點，MOSFET 23a、23b的各源極連接到電源端Vcc。作為第I電流鏡電路的輸出節(jié)點的MOSFET 23b的漏極連接到MOSFET 24a的漏極以及MOSFET 24a.24b.24c的各柵極相互連接的第2電流鏡電路的輸入節(jié)點，MOSFET 24a、24b、24c的各源極連接到接地端Vss。MOSFET 24b的漏極連接到第I電流輸出端IOUT 1，MOSFET 24c的漏極連接到第2電流輸出端IOUT 2。
[0029]如圖2所示，電流控制電路16具備級聯(lián)連接的6個反相器25a、25b、25c、25d、25e、25f;3個NAND電路26a、26b、26c ;脈沖寬度設定用的2個電容器27a、27b來構(gòu)成。當最前頭的反相器25a的輸入連接到輸入端INC，并且從前面按順序?qū)⒏鞣聪嗥?5a、25b、25c、25d、25e、25f的輸出節(jié)點作為N1、N2、N3、N4、N5、N6時，電容器27a、27b的各一端分別接地，各另一端連接到節(jié)點N3、N4,節(jié)點N1、N6分別連接到NAND電路26a的2個輸入，節(jié)點N2、N5分別連接到NAND電路26b的2個輸入，NAND電路26a、26b的各輸出分別連接到NAND電路26c的2個輸入，NAND電路26c的輸出連接到輸出端0UTC。如圖3所示，電流控制電路16與輸入到輸入端INC的控制輸入信號Sin的上升及下降同步而輸出所輸出的脈沖信號Spc。另夕卜，該脈沖信號Spc變?yōu)閺膱D9所示的脈沖產(chǎn)生電路31輸出的相當于第I及第2脈沖的邏輯與的脈沖信號。通過該脈沖信號Spc來控制從電流產(chǎn)生電路15的2個電流輸出端IOUTUIOUT 2中輸出的電流I1、12的各電流量。另外，在本實施方式中，雖然電流控制電路16的輸入端INC被連接到控制輸入端Inh，但是作為替代，即使輸入端INC連接到2個反相器lla、llb中的任一方的輸出，也能產(chǎn)生相同的脈沖信號Spc。
[0030]其次，針對驅(qū)動器IC I的動作進行說明。在脈沖信號Spc的高電平時，電流產(chǎn)生電路15的MOSFET 21變?yōu)閷顟B(tài)，在第I電流鏡電路中，將電流電路22a流過的電流Ia和電流電路22b流過的電流Ib的總和(Ia+Ib)同時輸入。另一方面，在脈沖信號Spc的低電平時，MOSFET 21變?yōu)殛P斷狀態(tài)，在第I電流鏡電路中，僅輸入電流電路22b流過的電流Ib0當將第I及第2電流鏡電路的電流鏡比分別作為ml及m2時，輸出電流I1、12分別在脈沖信號Spc的高電平時變?yōu)閙l Xm2X (Ia+Ib)，在低電平時變?yōu)閙l Xm2 X lb。因而，僅在輸入到控制輸入端Inh的輸入信號Sin從低電平向高電平以及從高電平向低電平分別轉(zhuǎn)移之后的一定期間(脈沖信號Spc的高電平的期間)內(nèi)，電流產(chǎn)生電路15的輸出電流11、12比通常時(脈沖信號Spc的低電平的期間)的電流值增加到(Ia+Ib) /Ib倍。在本實施方式中，將該倍率(Ia+Ib) /Ib設定為例如10倍左右。
[0031]在輸入信號Sin從低電平向高電平轉(zhuǎn)移的情況下，MOSFET 12a的柵極電平從高電平向低電平轉(zhuǎn)移，MOSFET 12b的柵極電平從低電平向高電平轉(zhuǎn)移，MOSFET 12a從導通狀態(tài)變化為關斷狀態(tài)，MOSFET 12b從關斷狀態(tài)變化為導通狀態(tài)。由此，連接到比較器14的非反轉(zhuǎn)輸入的節(jié)點Na經(jīng)由電阻元件13a朝向由正電壓電源端Vb所供給的經(jīng)電平移位的高電壓而進行充電，并且連接到比較器14的反轉(zhuǎn)輸入的節(jié)點Nb經(jīng)由MOSFET 12b并通過電流產(chǎn)生電路15的輸出電流12朝向接地電位而進行放電。在此，由于在輸入信號Sin從低電平向高電平轉(zhuǎn)移之后不久的一定期間內(nèi)，輸出電流12的電流值倍增，所以節(jié)點Nb的放電在該一定期間之間加速，節(jié)點Nb的電位急速下降。由此，節(jié)點Na和節(jié)點Nb的電位差的極性，在短期間內(nèi)反轉(zhuǎn)，并且比較器14的輸出從低電平(與標準電源端Vs相同的電平)向高電平(與正電壓電源端Vb相同的電平)轉(zhuǎn)移，使MOSFET 7a變?yōu)閷顟B(tài)。當輸入信號Sin從低電平向高電平轉(zhuǎn)移之后，經(jīng)過上述一定期間時，雖然輸出電流12的電流值減小到通常時的值，但是由于MOSFET 12a、12b的柵極電平是相同的，所以節(jié)點Na和節(jié)點Nb的電位差的絕對值維持從上述一定期間的終了時刻起減小的值的極性，因此，比較器14的輸出維持在高電平。
[0032]在輸入信號Sin從高電平向低電平轉(zhuǎn)移的情況下，MOSFET 12a的柵極電平從低電平向高電平轉(zhuǎn)移，MOSFET 12b的柵極電平從高電平向低電平轉(zhuǎn)移，MOSFET 12a從關斷狀態(tài)變化為導通狀態(tài)，MOSFET 12b從導通狀態(tài)變化為關斷狀態(tài)。由此，連接到比較器14的反轉(zhuǎn)輸入的節(jié)點Nb，經(jīng)由電阻元件13a朝向供給正電壓電源端Vb的電平移位的高電壓而進行充電，連接到比較器14的非反轉(zhuǎn)輸入的節(jié)點Na經(jīng)由MOSFET 12a并通過電流產(chǎn)生電路15的輸出電流11朝向接地電位而進行放電。在此，由于在輸入信號Sin從高電平向低電平轉(zhuǎn)移之后不久的一定期間內(nèi)，輸出電流Il的電流值倍增，所以節(jié)點Na的放電在該一定期間之間加速，節(jié)點Na的電位急速下降。由此，節(jié)點Na和節(jié)點Nb的電位差的極性在短期間內(nèi)反轉(zhuǎn)，比較器14的輸出從高電平(與正電壓電源端Vb相同的電平)向低電平(與標準電源端Vs相同的電平)轉(zhuǎn)移，使MOSFET 7a變?yōu)殛P斷狀態(tài)。當輸入信號Sin從高電平向低電平轉(zhuǎn)移之后，經(jīng)過上述一定期間時，雖然輸出電流11的電流值減少到通常時的值，但是由于MOSFET12a、12b的柵極電平是相同的，所以節(jié)點Na和節(jié)點Nb的電位差的絕對值維持從上述一定期間的終了時刻起減小的值的極性，因此，比較器14的輸出維持在低電平。
[0033]以上，根據(jù)構(gòu)成本發(fā)明電路的驅(qū)動器IC 1，輸入到控制輸入端Inh的輸入信號Sin和同相的電平移位的信號，從比較器14中輸出。根據(jù)本發(fā)明電路，由于在輸入信號Sin的信號電平的轉(zhuǎn)移時，節(jié)點Na或節(jié)點Nb的放電加速進行，所以能縮短直到從比較器14輸出同相輸出信號為止的響應時間，并且，此外，由于在節(jié)點Na以及節(jié)點Nb的充放電結(jié)束之后，能以低電流來維持比較器14的輸出狀態(tài)，所以謀求驅(qū)動器IC I的低功耗化。此外，在本發(fā)明電路中，由于替代在基于噪聲的誤動作中弱的RS觸發(fā)器，使用了 dv/dt電流等的同相噪聲中強的差分電路的比較器，所以能大幅度地提高針對基于噪聲和動作的抗性。
[0034]實施方式2
圖4中示出在反相電路中使用的IPM，即內(nèi)置了構(gòu)成本發(fā)明電路的實施方式2的驅(qū)動器IC 2的IPM的電路結(jié)構(gòu)的一例。由通過驅(qū)動器IC 2,MOSFET 7a和7b、二極管8、以及電容器9來構(gòu)成IPM。
[0035]如圖4所示，驅(qū)動器IC 2由具備:2個反相器IlaUlb ;1對η型MOSFET 12a、12b;I對電阻元件13a、13b ;比較器14 ;電流產(chǎn)生電路17 ;以及電流控制電路16而構(gòu)成。因為實施方式2中的電流產(chǎn)生電路17的電路結(jié)構(gòu)，除了與實施方式I的電流產(chǎn)生電路15不同的點以外，其它的電路結(jié)構(gòu)與實施方式I相同，所以省略了重復說明。
[0036]針對電流產(chǎn)生電路17的電路結(jié)構(gòu)，參考圖5來進行說明。圖5是表示電流產(chǎn)生電路17的電路結(jié)構(gòu)的一例的電路圖。如圖5所示，電流產(chǎn)生電路17通過η型MOSFET 21、電流電路22a和22b、構(gòu)成第I電流鏡電路的P型MOSFET 23a和23b、以及構(gòu)成第2電流鏡電路的η型MOSFET 24a和24b來構(gòu)成。與實施方式I的電流產(chǎn)生電路15的不同在于如下的點:第2電流鏡電路僅通過η型MOSFET 24a,24b來構(gòu)成，刪除了 MOSFET 24c，輸出的電流變?yōu)閮H輸出電流II。在電流產(chǎn)生電路17中，僅設置了 I個電流輸出端10UT。因而，輸出電流Il與電流產(chǎn)生電路15完全同樣地，在脈沖信號Spc的高電平時變?yōu)閙lXm2X(Ia+Ib)，在低電平時變?yōu)閙lXm2XIb。因而，僅在輸入到控制輸入端Inh的輸入信號Sin從低電平向高電平以及從高電平向低電平分別轉(zhuǎn)移之后的一定期間(脈沖信號Spc的高電平的期間)內(nèi)，輸出電流Il比通常時(脈沖信號Spc的低電平的期間)的電流值增加到(Ia+Ib)/Ib倍。
[0037]在實施方式2中，因為電流產(chǎn)生電路17的電流輸出端IOUT僅有一個，所以MOSFET12a、12b的各源極，共同連接到電流產(chǎn)生電路17的第I電流輸出端10UT。為此，由I對MOSFET 12a和12b、l對電阻元件13a和13b、以及電流產(chǎn)生電路17所構(gòu)成的電路作為比較器14的前級的比較器而起作用。
[0038]因為實施方式2的驅(qū)動器IC 2的動作以及所實現(xiàn)的效果，僅通過使輸出電流I1、12進行共同化，就與實施方式I的驅(qū)動器IC I相同，所以略去了重復說明。
[0039]其它實施方式
以下，針對本發(fā)明電路的其它實施方式進行說明。
[0040]在上述各實施方式中，詳細說明了本發(fā)明電路的適合的實施方式的一例。本發(fā)明電路的電路結(jié)構(gòu)并不限定于上述實施方式，在不背離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，各種變形實施是可能的。
[0041]例如，在上述各實施方式的驅(qū)動器IC 1、2中，雖然通過從電流控制電路16中輸出的脈沖信號Spc,根據(jù)脈沖信號Spc的信號電平來進行了使從電流產(chǎn)生電路15、17中輸出的電流I1、12或者電流Il的電流量增減的控制，但是也可以設置多個MOSFET 12a、12b和電流產(chǎn)生電路15之間的電流路徑，并根據(jù)脈沖信號Spc的信號電平來控制這些電流路徑的導通。
[0042]具體地，例如，如圖6所述，驅(qū)動器IC 3由具備2個反相器IlaUlb ;1對η型MOSFET 12a、12b印型MOSFET 12c ;I對電阻元件13a、13b ;比較器14 ;電流產(chǎn)生電路18 ;以及電流控制電路16而構(gòu)成。
[0043]此外，如圖7所示，電流產(chǎn)生電路18由電流電路22b、構(gòu)成第I電流鏡電路的P型MOSFET 23a和23b、以及構(gòu)成第2和第3電流鏡電路的η型MOSFET 24a、24b、24d來構(gòu)成。由MOSFET 24a、24b來構(gòu)成第2電流鏡電路，由MOSFET 24a、24d來構(gòu)成第3電流鏡電路。電流電路22b的一端連接到接地端Vss，電流電路22b的另一端連接到MOSFET 23a的漏極以及MOSFET 23a、23b的各柵極相互連接的第I電流鏡電路的輸入節(jié)點，MOSFET 23a、23b的各源極分別連接到電源端Vcc。作為第I電流鏡電路的輸出節(jié)點的MOSFET 23b的漏極連接到MOSFET 24a的漏極以及MOSFET 24a、24b、24d的各柵極相互連接的第2及第3電流鏡電路的輸入節(jié)點，MOSFET 24a、24b、24d的各源極連接到接地端Vss。MOSFET 24b的漏極連接到第I電流輸出端IOUT 1，MOSFET 24d的漏極連接到第3電流輸出端IOUT 3。
[0044]MOSFET 12a、12b的各源極分別連接到第I電流輸出端IOUT I和MOSFET 12c的漏極，MOSFET 12c的源極連接到第3電流輸出端IOUT 3，形成了脈沖信號Spc輸入到MOSFET12c的柵極的電路結(jié)構(gòu)。除了該電路結(jié)構(gòu)以及電流產(chǎn)生電路18的電路結(jié)構(gòu)之外，驅(qū)動器IC3的其它部分的電路結(jié)構(gòu)與實施方式I和2的驅(qū)動器IC 1、2相同。
[0045]當將第I~第3電流鏡電路的電流鏡比分別作為ml、m2、m3，并將電流鏡m2與m3之間的比率m3/m2設定為與實施方式I和2中的電流電路22a、22b之間的電流比Ia/Ib相等時，輸出電流Il變?yōu)榕c實施方式I及2中的輸出電流Il、12的脈沖信號Spc的低電平時的電流值相同的mlXm2XIb，輸出電流13變?yōu)閙lXm3XIb (= mlXm2XIa)。因而，輸出電流Il和輸出電流13的總和變?yōu)榕c實施方式I及2中的輸出電流I1、12的脈沖信號Spc的高電平時的電流值相同的mlXm2X (Ia+Ib)。
[0046]通過以上的電路結(jié)構(gòu)，實行以下控制:在脈沖信號Spc的高電平時，MOSFET 12c變?yōu)閷顟B(tài)，在MOSFET 12a、12b中流過輸出電流Il和輸出電流13這兩者，并且在脈沖信號Spc的低電平時，僅流過輸出電流II。
[0047]進而，針對圖6及圖7中所示的其它實施方式的電路結(jié)構(gòu)，各種變形例進一步是可能的。例如，也可以通過2個以上的MOSFET并聯(lián)電路來分別構(gòu)成MOSFET 12a、12b，將各組各I個MOSFET連接到第I電流輸出端IOUT 1，使各組各其它MOSFET經(jīng)由MOSFET 12c連接到第3電流輸出端IOUT 3。
[0048]總之，在本發(fā)明電路中，將輸入信號或與輸入信號同相的信號作為柵極輸入的第I M0SFET、以及將與輸入信號反相的信號作為柵極輸入的第2 MOSFET并不限定于各單個M0SFET，作為通過各2個以上的MOSFET來構(gòu)成的MOSFET電路也可以。此外，也可以將脈沖信號Spc作為柵極輸入的MOSFET編入該MOSFET電路內(nèi)。
[0049]進而，如果M OSFET 12a、12b是根據(jù)柵極輸入的電壓電平來控制流過連接到電阻元件13a、13b及比較器的輸入端的端(相當于輸出端)的電流量的電流控制元件，那么其也可以是MOSFET之外的元件，此外，也可以不必是單個元件。
[0050]產(chǎn)業(yè)上的可利用性
涉及本發(fā)明的電平移位電路能使用于從低電壓電平的控制信號來控制被半橋連接且施加了高電壓的高邊側(cè)切換元件的驅(qū)動器電路中，所述電平移位電路不僅能使用于反相電路的電平移位中，而且能廣泛使用于有電壓差的電路的電平移位中。
[0051]附圖標記說明
1,2,3:涉及本發(fā)明的電平移位電路(驅(qū)動器IC)
7a,7b: η 型 MOSFET
8:二極管
9:電容器
11a, Ilb:反相器
12a,12b:n 型 MOSFET
13a，13b:電阻元件
14:比較器
15，17，18:電流產(chǎn)生電路 16:電流控制電路 20，36:聞邊電路 21，24a~24d:n 型 MOSFET23a,23b:p 型 MOSFET25a~25f:反相器26a, 26b, 26c:NAND 電路27a, 27b:電容器
30:現(xiàn)有的電平移位電路(驅(qū)動器IC)
31:脈沖產(chǎn)生電路32a,32b:n 型 MOSFET33a, 33b:電阻
34:RS觸發(fā)器
35，41a~41f，43a，43b:反相器42a, 42b:NAND 電路44a, 44b:電容器 Na:連接到比較器的非反轉(zhuǎn)輸入的節(jié)點
Nb:連接到比較器的反轉(zhuǎn)輸入的節(jié)點
Inh:驅(qū)動器IC的高邊側(cè)的控制輸入端
Inhl:驅(qū)動器IC的低邊側(cè)的控制輸入端
Vb:驅(qū)動器IC的高邊側(cè)的正電壓電源端
Vcc:驅(qū)動器IC的電源端
Vh:驅(qū)動器IC的高邊側(cè)的輸出端
Vl:驅(qū)動器IC的低邊側(cè)的輸出端
Vs:驅(qū)動器IC的高邊側(cè)的標準電源端
Vss:驅(qū)動器IC的接地端
ING:電流產(chǎn)生電路的輸入端
I out, iouT 1-IOUT 3:電流產(chǎn)生電路的電流輸出端
INC:電流控制電路的輸入端
OUTC:電流控制電路的輸出端
GND =IPM的輸出用接地端
HV:1PM的高電壓電源端
INH =IPM的高邊側(cè)的控制輸入端
INL =IPM的低邊側(cè)的控制輸入端
OUT =IPM的輸出端
VCC =IPM的電源端
VSS =IPM的接地端
IN:脈沖產(chǎn)生電路的輸入端
OUT 1:脈沖產(chǎn)生電路的第I輸出端
OUT 2:脈沖產(chǎn)生電路的第2輸出端
R =RS觸發(fā)器的復位端
S =RS觸發(fā)器的設置端
Q:RS觸發(fā)器的輸出端。
【權利要求】
1.一種電平移位電路，輸出使輸入信號的信號電平移位的輸出信號，其特征在于， 具備: 第I電流控制元件，將所述輸入信號或與所述輸入信號同相的信號作為第I柵極輸入，并根據(jù)所述第I柵極輸入的電壓電平來控制流過輸出端的電流量； 第2電流控制元件，將與所述輸入信號反相的信號作為第2柵極輸入，并根據(jù)所述第2柵極輸入的電壓電平來控制流過輸出端的電流量； 第I電阻元件，一端與供給所述輸出信號的高電平側(cè)的輸出電壓的移位電平電源端連接，另一端與所述第I電流控制元件的輸出端連接； 第2電阻元件，一端與所述移位電平電源端連接，另一端與所述第2電流控制元件的輸出端連接； 比較器，I對差分輸入端的一個連接到所述第I電流控制元件的輸出端，另一個連接到所述第2電流控制元件的輸出端，并放大I對差分輸入端間的電壓差而生成所述輸出信號；以及 電流控制電路，與所述輸入信號的信號電平的上升及下降分別同步來控制經(jīng)由所述第I電阻元件流過所述第I電流控制元件的第I電流的電流量和經(jīng)由所述第2電阻元件流過所述第2電流控制元件的第2電流的電流量。
2.如權利要求1所述的電平移位電路，其特征在于， 所述第I電流控制元件由第I MOSFET來構(gòu)成，向其柵極輸入所述第I柵極輸入，其源極構(gòu)成所述第I電流控制元件的輸出端， 所述第2電流控制元件由第2 MOSFET來構(gòu)成，向其柵極輸入所述第2柵極輸入，其源極構(gòu)成所述第2電流控制元件的輸出端， 具備:具有分別產(chǎn)生所述第I電流和所述第2電流的第I電路結(jié)構(gòu)和產(chǎn)生將所述第I電流和所述第2電流合計后的第3電流的第2電路結(jié)構(gòu)中的任一個電路結(jié)構(gòu)的電流產(chǎn)生電路，在所述電流產(chǎn)生電路具有所述第I電路結(jié)構(gòu)的情況下，所述第I MOSFET的源極與輸出所述電流產(chǎn)生電路的所述第I電流的第I電流輸出端連接，所述第2 MOSFET的源極與輸出所述電流產(chǎn)生電路的所述第2電流的第2電流輸出端連接，所述電流控制電路分別與所述輸入信號的信號電平的上升及下降同步來分別使所述第I電流及所述第2電流增減， 在所述電流產(chǎn)生電路具有所述第2電路結(jié)構(gòu)的情況下，所述第I及第2 MOSFET的各源極與輸出所述電流產(chǎn)生電路的所述第3電流的電流輸出端相互連接，所述電流控制電路分別與所述輸入信號的信號電平的上升及下降同步來使所述第3電流增減。
3.如權利要求2所述的電平移位電路，其特征在于， 所述電流控制電路在所述輸入信號的信號電平的上升及下降后的各一定期間內(nèi)，在所述電流產(chǎn)生電路具有所述第I電路結(jié)構(gòu)的情況下，分別使所述第I電流及所述第2電流比所述一定期間之外的各通常值增加，在所述電流產(chǎn)生電路具有所述第2電路結(jié)構(gòu)的情況下，使所述第3電流比所述一定期間之外的通常值增加。
4.權利要求3所述的電平移位電路，其特征在于， 所述電流控制電路分別檢測出所述輸入信號的信號電平的上升及下降，并在所述各一定期間內(nèi)，生成信號電平變化的脈沖信號，并根據(jù)所述脈沖信號的所述信號電平使所述電流產(chǎn)生電路產(chǎn)生的電流的輸出電流量增減。
【文檔編號】H03K19/0185GK103843251SQ201280047567
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年7月27日 優(yōu)先權日:2011年9月30日
【發(fā)明者】木原誠一郎, 內(nèi)海俊一 申請人:夏普株式會社