开关电路以及DC－DC 转换器制造技术

提供一种开关电路以及DC-DC转换器。所述开关电路具备高侧开关、整流要素和驱动电路。所述高侧开关连接在高电位端子与输出端子之间。所述整流要素以从所述低电位端子朝向所述输出端子的方向作为正向被连接在所述输出端子与低电位端子之间。所述驱动电路具有第1短路检测电路，该第1短路检测电路连接在所述高电位端子与所述输出端子之间，在从按照输入的高侧控制信号使所述高侧开关导通起并经过比所述整流要素的反向恢复时间长的第1期间以后、直到所述高侧控制信号变化为止的期间中，检测所述输出端子与所述低电位端子之间的短路，在检测出所述输出端子与所述低电位端子之间短路时，所述驱动电路使所述高侧开关断开。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体而言涉及开关电路以及DC-DC转换器。
技术介绍
由高侧(high side)开关和低侧(low side)开关构成的开关电路被广泛用作驱动电感性负载的输出电路。另外，例如在使用此种开关电路的DC-DC (直流-直流)转换器等中，存在大电流化的要求，减轻由半导体工艺的微细化引起的开关元件的导通电阻并且 保护开关元件的必要性越来越高。
技术实现思路
本专利技术的实施方式提供一种能够抑制开关元件的损坏的开关电路以及DC-DC转换器。根据实施方式，提供一种具备高侧开关、整流要素和驱动电路的开关电路。所述高侧开关连接在高电位端子与输出端子之间。所述整流要素以从所述低电位端子朝向所述输出端子的方向作为正向被连接在所述输出端子与低电位端子之间。所述驱动电路具有第I短路检测电路，该第I短路检测电路连接在所述高电位端子与所述输出端子之间，在从按照输入的高侧控制信号使所述高侧开关导通起经过比所述整流要素的反向恢复时间长的第I期间以后开始、直到所述高侧控制信号变化为止的期间，检测所述输出端子与所述低电位端子之间的短路，在检测到所述输出端子与所述低电位端子之间短路时，所述驱动电路使所述高侧开关断开。根据本专利技术的实施方式，能够提供一种可抑制开关元件的损坏的开关电路以及DC-DC转换器。附图说明图I是例示第I实施方式所涉及的开关电路的结构的模块图。图2是例示驱动电路的结构的电路图。图3是第I实施方式的开关电路的主要信号的时间图，(a)表示高侧控制信号VH，(b)表不低侧控制信号VL, (C)表不第I脉冲信号VP，(d)表不短路检测信号VD, (e)表不控制端子的信号VG，(f)表示输出电位VLX，(g)表示短路状态信号VS，(h)表示高侧电流IH。图4是例示第I短路检测电路的其他结构的电路图。图5是例示第I实施方式所涉及的开关电路的其他结构的电路图。图6是例示第I实施方式所涉及的开关电路的其他结构的电路图。图7是例示第2实施方式所涉及的开关电路的结构的电路图。图8是第2实施方式的开关电路的主要信号的时间图，(a)表示高侧控制信号VH，(b)表不低侧控制信号VL, (C)表不第I脉冲信号VP，(d)表不短路检测信号VD, (e)表不控制端子的信号VG，(f)表示输出电位VLX，(g)表示短路状态信号VS，(h)表示高侧电流IH。图9是例示第3实施方式所涉及的开关电路的结构的电路图。图10是例示第2短路检测电路的结构的电路图。图11是第3实施方式的开关电路的主要信号的时间图，(a)表示高侧控制信号VH, (b)表不低侧控制信号VL, (c)表不第2脉冲信号VPL, (d)表不短路检测信号VDL, (e)表示栅极信号VGL，(f)表示输出电位VLX，(g)表示短路状态信号VSL，(h)表示高侧电流 IH,⑴表示低侧电流IL。图12是例示第4实施方式所涉及的DC-DC转换器的结构的电路图。图13是第4实施方式的DC-DC转换器的主要信号的时间图，(a)表示高侧控制信号VH, (b)表不低侧控制信号VL, (c)表不控制端子的信号VG, (d)表不输出电位VLX, (e)表示高侧电流IH，(f)表示低侧电流IL，(g)表示电感电流ILL。图14是第4实施方式的DC-DC转换器的主要信号的时间图，(a)表示高侧控制信号VH, (b)表不低侧控制信号VL, (c)表不栅极信号VGL, (d)表不输出电位VLX, (e)表不高侧电流IH，(f)表示低侧电流IL，(g)表示电感电流ILL。具体实施例方式以下，参照附图详细说明本专利技术的实施方式。其中，在本申请说明书和各图中，对于与之前的附图中已述的要素相同的要素赋予相同的符号，并适当省略详细的说明。(第I实施方式)图I是例示第I实施方式所涉及的开关电路的结构的模块图。在开关电路(由虚线I包围的部分)中，由串联连接的高侧开关6和低侧开关7、以及控制高侧开关6的驱动电路(由虚线9包围的部分)构成，驱动电感性负载12。其中，低侧开关7包含整流要素8作为寄生二极管。高侧开关6连接在高电位端子2与输出端子3之间。高侧开关6由P沟道MOSFET(以下称为PM0S)构成，向源极经由高电位端子2供给电源电位VIN，漏极与输出端子3连接。另外，高侧开关6的控制端子(栅极)6g与驱动电路9连接。在高侧开关6中，包含未图示的寄生二极管。低侧开关7连接在输出端子3与低电位端子4之间。低侧开关7是N沟道MOSFET (以下称为NM0S)，源极经由低电位端子4接地，漏极与输出端子3连接。另外，向低侧开关7的栅极经由输入端子11输入低侧控制信号VL。低侧开关7按照经由输入端子11从外部输入的低侧控制信号VL而导通或者断开。整流要素8在输出端子3与低电位端子4之间，以从低电位端子4向输出端子3的方向作为正向进行连接。驱动电路9由第I脉冲生成电路13、第I短路检测电路14以及闩锁电路15构成，将高侧开关6控制为导通或者断开。另外，驱动电路9生成第I脉冲信号VP，控制对输出端子3与低电位端子4的短路进行检测的定时，该第I脉冲信号VP在从使高侧开关6导通起并经过第I期间Tl以后开始、直到高侧控制信号VH变化为止的期间T3，成为高电平。在此，第I期间Tl是比整流要素8的反向恢复时间(reverse recovery time)Trr长的期间。在整流要素8的反向恢复时间Trr中，在高侧开关6中流过反向恢复电流，输出电位VLX成为低电平。因此，第I期间Tl设定为使得能够检测输出端子3的短路的比整流要素8的反向恢复时间Trr长的期间。第I脉冲生成电路13输入高侧控制信号VH并生成第I脉冲信号VP。第I脉冲生成电路13生成使高侧控制信号VH的从高电平到低电平的下降延迟第I期间Tl进而反相(反転)而得到的第I脉冲信号VP。第I脉冲信号VP与高侧控制信号VH的从低电平向高电平的上升同步地从高电平变化为低电平。第I脉冲信号VP对第I短路检测电路14的动作进行许可或者禁止。 第I短路检测电路14在第I脉冲信号VP成为高电平的期间中，对输出端子3与低电位端子4的短路进行检测，生成短路检测信号VD。短路检测信号VD在检测出短路时为高电平，在没有检测出短路时为低电平。另外，在第I脉冲信号VP为低电平的期间，禁止第I短路检测电路14的动作，短路检测信号VD成为表示没有检测出短路的低电平。闩锁电路15是在输入至复位端子R的复位信号为高电平时被复位、并向输出端子Q输出低电平的电路。闩锁电路15在开关电路I接通电源时被复位。短路检测信号VD被输入至闩锁电路15的置位端子S。向闩锁电路15的复位端子R，从复位电路16输入接通电源复位信号。闩锁电路15在输入至置位端子S的置位信号为高电平时被置位(set)，向输出端子Q输出高电平。闩锁电路15在第I短路检测电路14检测到输出端子3与低电位端子4的短路时被置位，在输出端子Q生成短路状态信号VS。如果通过高电平的短路检测信号VD将闩锁电路15置位，则短路状态信号VS成为高电平，到电源被再次接通为止，保持该状态。逻辑和电路(OR) 17作为短路状态信号VS与高侧控制信号VH的逻辑和，生成高侧开关6的控制端子6g的信号VG。图2是例示驱动电路的结构的电路图。其中，对于与图I相同的要素赋予相同的符号。另外，驱动电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关电路，其特征在于，具备：高侧开关，连接在高电位端子与输出端子之间；整流要素，以从低电位端子朝向所述输出端子的方向作为正向被连接在所述输出端子与所述低电位端子之间；以及驱动电路，具有第1短路检测电路，该第1短路检测电路连接在所述高电位端子与所述输出端子之间，在从按照输入的高侧控制信号使所述高侧开关导通起经过比所述整流要素的反向恢复时间长的第1期间以后开始、直到所述高侧控制信号变化为止的期间，对所述输出端子与所述低电位端子之间的短路进行检测，在检测到所述输出端子与所述低电位端子之间短路时，所述驱动电路使所述高侧开关断开。

【技术特征摘要】
2011.06.13 JP 131586/20111.一种开关电路，其特征在于，具备 高侧开关，连接在高电位端子与输出端子之间； 整流要素，以从低电位端子朝向所述输出端子的方向作为正向被连接在所述输出端子与所述低电位端子之间；以及 驱动电路，具有第I短路检测电路，该第I短路检测电路连接在所述高电位端子与所述输出端子之间，在从按照输入的高侧控制信号使所述高侧开关导通起经过比所述整流要素的反向恢复时间长的第I期间以后开始、直到所述高侧控制信号变化为止的期间，对所述输出端子与所述低电位端子之间的短路进行检测，在检测到所述输出端子与所述低电位端子之间短路时，所述驱动电路使所述高侧开关断开。2.如权利要求I所述的开关电路，其特征在于， 所述驱动电路向所述高侧开关的控制端子供给第I电压而使其导通，在所述第I期间以后，在未检测出所述输出端子与所述低电位端子之间的短路时，向所述高侧开关的所述控制端子供给比所述第I电压高的第2电压。3.如权利要求I所述的开关电路，其特征在于， 所述驱动电路具备第I脉冲生成电路，该第I脉冲生成电路输入所述高侧控制信号，生成使所述高侧控制信号中的将所述高侧开关从断开切换为导通的时间延迟所述第I期间的量而得到的第I脉冲信号； 所述第I短路检测电路具有 第I晶体管，输入所述第I脉冲信号而导通或者断开； 第I电阻，在所述高电位端子与所述输出端子之间，与所述第I晶体管串联连接，在所述第I晶体管导通时，生成将所述第I脉冲信号的电位与所述输出端子的电位之间的电位差分割而得到的电位，在所述第I晶体管断开时，生成将所述高电位端子的电位与所述输出端子的电位差分割而得到的电位；以及 第I缓冲器，将所述第I晶体管断开时的所述第I电阻的输出电位作为低电平输出，将所述第I晶体管导通时的所述第I电阻的输出电位按照所述输出端子的电位作为所述低电平或者比所述低电平高的高电平输出。4.如权利要求I所述的开关电路，其特征在于， 所述整流要素是连接在所述输出端子与所述低电位端子之间的低侧开关的寄生二极管； 所述驱动电路具有第2短路检测电路，该第2短路检测电路连接在所述输出端子与所述低电位端子之间，在从按照所述高侧控制信号使所述高侧开关断开起经过第2期间以后开始、直到所述低侧控制信号变化为止的期间，对所述输出端子与所述高电位端子之间的短路进行检测，在检测到所述输出端子与所述高电位端子之间短路时，所述驱动电路使所述低侧开关维持断开，在未检测到所述输出端子与所述高电位端子之间短路时，所述驱动电路按照输入的低侧控制信号使所述低侧开关导通。5.如权利要求I所述的开关电路，其特征在于， 所述整流要素是二极管。6.如权利要求I所述的开关电路，其特征在于， 所述低电位端子经由电容器接地。7.—种DC-DC转换器，其特征在于， 具备开关电路和控制电路， 所述开关电路具有 高侧开关，连接在高电位端子与输出端子之间； 整流要素，以从低电位端子朝向所述输出端子的方向作为正向被连接在所述输出端子与所述低电位端子之间；以及 驱动电路，具有第I短路检测电路，该第I短路检测电路连接在所述高电位端子与所述输出端子之间，在从按照输入的高侧控制信号使所述高侧开关导通起经过比所述整流要素的反向恢复时间长的第I期间以后开始、直到所述高侧控制信号变化为止的期间，对所述输出端子与所述低电位端子之间的短路进行检测，在检测到所述输出端子与所述低电位端 子之间短路时，所述驱动电路使所述高侧开关断开； 所述控制电路按照输入的电压，生成脉冲宽度调制信号的所述高侧控制信号。8.如权利要求7所述的DC-DC转换器，其特征在于， 所述驱动电路向所述高侧开关的控制端子供给第I电压而使其导通，在所述第I期间以后，在未检测到所述输出端子与所述低电位端子之间的短路时，向所述高侧开关的所述控...

【专利技术属性】
技术研发人员：斋藤浩，后藤祐一，葛西圭，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：