特許ウォッチ

公開番号2025110693
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-29
出願番号2024004670
出願日2024-01-16
発明の名称電源回路および駆動回路
出願人ミツミ電機株式会社
代理人個人,個人
主分類G05F 1/56 20060101AFI20250722BHJP(制御;調整)
要約【課題】入力電圧が立ち上がる際に外部より出力端子へ電流が流れ込んで来ることで出力端子の電位が上昇して負荷の耐圧を超えてしまうのを防止できる電源回路を提供する。
【解決手段】電圧入力端子と電圧出力端子との間に接続された出力制御用の第1トランジスタおよびアンプを有する電圧レギュレータを備え、電圧出力端子と第1トランジスタのゲート端子の間には保護用ダイオードがそのカソード端子が前記ゲート端子に接続されるように設けられており、第1トランジスタのゲート端子と基準電位点との間にはプルダウン用の第2トランジスタが設けられ、第2トランジスタのゲート端子と基準電位点との間には外部からの制御信号が入力される第3トランジスタが設けられ、第2トランジスタのゲート端子に、電圧入力端子と基準電位点との間に直列に接続された抵抗動素子および逆方向接続のダイオードにより生成された電圧が印加されるように構成した。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電圧入力端子と電圧出力端子との間に接続された出力制御用の第１トランジスタおよび前記第１トランジスタを制御するアンプを有し前記電圧入力端子に入力された直流電圧を所定の直流電圧に変換して出力する電圧レギュレータを備えた電源回路であって、
前記第１トランジスタはＮチャネル形の絶縁ゲート電界効果トランジスタで構成され、
前記電圧出力端子と前記第１トランジスタのゲート端子の間には、保護用ダイオードが当該ダイオードのカソード端子が前記ゲート端子に接続されるように設けられており、
前記第１トランジスタのゲート端子と基準電位点との間には、プルダウン用の第２トランジスタが設けられ、
前記第２トランジスタのゲート端子と基準電位点との間には、ゲート端子に外部からの制御信号が入力される第３トランジスタが設けられ、
前記第２トランジスタのゲート端子には、前記電圧入力端子と基準電位点との間に直列に接続された第１受動素子および第２受動素子により生成された電圧が印加されるように構成されていることを特徴とする電源回路。
続きを表示（約 510 文字）【請求項２】
前記第１受動素子は抵抗素子であり、前記第２受動素子は逆方向接続のダイオードであり、前記抵抗素子と前記ダイオードとの接続ノードの電位が前記第２トランジスタのゲート端子に印加されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電源回路。
【請求項３】
前記電圧レギュレータの出力電圧を昇圧するチャージポンプ回路を備えていることを特徴とする請求項２に記載の電源回路。
【請求項４】
請求項３に記載の電源回路を備え、
負荷へ電流を流し込む第１駆動手段および負荷より電流を引き込む第２駆動手段をそれぞれオン、オフ駆動する駆動回路であって、
前記電源回路の第１出力電圧の供給を受けて前記第１駆動手段をオン駆動する第１駆動源と、
前記電源回路の第２出力電圧の供給を受けて前記第２駆動手段をオン駆動する第２駆動源と、を備え、
前記チャージポンプ回路の出力電圧が前記第１出力電圧として前記第１駆動源へ供給され、前記電圧レギュレータの出力電圧が前記第２出力電圧として前記第２駆動源へ供給されるように構成されていることを特徴とする駆動回路。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源回路および駆動回路に利用して有効な技術に関する。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
ＩＣ（半導体集積回路）やＩＣ内の回路ブロックなどの負荷に適切な電源電圧を供給するために電源回路が利用されている。電源回路には、リニアレギュレータやスイッチングレギュレータなど様々なタイプが知られており、リニアレギュレータからなる電源回路に関する発明としては例えば特許文献１に記載されているものがある。
また、リニア電源回路において、入力電圧が急峻に立ち上がることで、リニア電源回路の出力電圧を利用する負荷において問題が発生するのを回避するための発明が特許文献２に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－１５３７１９号公報
特開２０２３－１１５９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
モータのような負荷を駆動する駆動回路へ電源電圧を供給する電源回路として、シリーズレギュレータを使用しているものがある。かかる電源回路を使用したシステムにおいては、負荷へ過電圧が供給されるのを防止するため、過電圧保護回路が設けられている。一般に、過電圧保護回路は、電源立ち上がり後の通常動作中に負荷へ過電圧を防止することを目的としている。
一方、本発明者は、図４（Ａ）に示すように、制御装置からのイネーブル信号ＥＮによって動作させるように構成されたシリーズレギュレータＲＥＧからなる電源回路においては、入力電圧の立ち上がり時に出力電圧ＶRGが上昇して素子の耐圧を超えてしまうおそれがあることを見出した。
【０００５】
具体的には、図４（Ａ）に示すレギュレータＲＥＧにおいては、イネーブル信号ＥＮがネゲートされている間は、出力制御用のＭＯＳトランジスタＮＭ０のゲート端子をローレベルに立下げてオフ状態するための回路が設けられている。
この回路は、トランジスタＮＭ０のゲート端子と接地点との間に接続されたプルダウン用のＭＯＳトランジスタＮＭ１と、該トランジスタＮＭ１のゲート制御電圧を生成するロジック回路としてインバータＩＮＶを備えており、インバータＩＮＶはイネーブル信号ＥＮを入力とし、反転した信号によりプルダウン用のトランジスタＮＭ１のゲート端子を制御するように構成されている。また、トランジスタＮＭ０はＮチャネル形であり、ゲート端子と出力端子ＯＵＴとの間には、出力端子ＯＵＴ側から見て順方向となるように耐圧保護用のダイオードＤ１が設けられている。
【０００６】
図４（Ａ）に示すレギュレータＲＥＧは、入力電圧ＶDDおよびインバータＩＮＶの動作電圧ＤＶDDが供給されることで動作を開始する。ここで、電圧ＤＶDDは入力電圧ＶDDに応じて生成される電圧であり、電圧ＤＶDDが立ち上がる直前は、インバータＩＮＶよりプルダウン用のトランジスタＮＭ１のゲート端子にハイレベルの信号を出力してＮＭ１をオンさせ、出力制御用トランジスタＮＭ０をオフ状態にしたい。
しかし、ロジック回路（インバータＩＮＶ）は、電圧ＤＶDDで動作しているため、図５に示すように、電圧ＤＶDDが立ち上がるタイミングｔ２以前はローレベルしか出力できない。そのため、プルダウン用のトランジスタＮＭ１はオフ状態となり、出力制御用のトランジスタＮＭ０のゲート端子はハイインピーダンスとなる。
【０００７】
また、トランジスタＮＭ１がオフ状態になっているため、ＮＭ１は見かけ上高抵抗の素子となる。その結果、何らかの要因で出力端子ＯＵＴからレギュレータＲＥＧ内に電流が流れ込んで来ると、図４（Ｂ）に示すように、保護用のダイオードＤ１を通して高抵抗の素子（ＮＭ１）へ電流が流れて、出力制御用のトランジスタＮＭ０のゲート電位ＶG0が上昇してしまう。ここで、出力端子ＯＵＴの電位はＶG0－(Ｖth＋Ｖeff)で決まるため、ＮＭ０のゲート電位ＶG0が上昇すると出力端子ＯＵＴの電位も上昇し、出力電圧ＶRGが素子の耐圧を超えてしまうおそれがあるという課題がある。
【０００８】
なお、上記のような課題は、出力制御用のＭＯＳトランジスタＮＭ０がＮチャネル形である場合に特有の課題である。また、出力端子ＯＵＴからレギュレータＲＥＧ内に電流が流れ込んで来る現象は、例えばレギュレータを、モータ駆動システムを構成するプリドライバの電源電圧として供給する電源回路として使用した場合に、プリドライバからの逆流として発生することがある。
本発明は、上記のような背景のもとになされたものでその目的とするところは、入力電圧が立ち上がる際に、外部より出力端子へ電流が流れ込んで来ることで出力端子の電位が上昇して素子の耐圧を超えてしまうのを防止することができる電源回路およびそれを用いた駆動回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係る電源回路は、
電圧入力端子と電圧出力端子との間に接続された出力制御用の第１トランジスタおよび前記第１トランジスタを制御するアンプを有し前記電圧入力端子に入力された直流電圧を所定の直流電圧に変換して出力する電圧レギュレータを備え、
前記第１トランジスタはＮチャネル形の絶縁ゲート電界効果トランジスタで構成され、
前記電圧出力端子と前記第１トランジスタのゲート端子の間には、保護用ダイオードが当該ダイオードのカソード端子が前記ゲート端子に接続されるように設けられており、
前記第１トランジスタのゲート端子と基準電位点との間には、プルダウン用の第２トランジスタが設けられ、
前記第２トランジスタのゲート端子と基準電位点との間には、ゲート端子に外部からの制御信号が入力される第３トランジスタが設けられ、
前記第２トランジスタのゲート端子には、前記電圧入力端子と基準電位点との間に直列に接続された第１受動素子および第２受動素子により生成された電圧が印加されるように構成したものである。
【００１０】
上記構成を有する電源回路によれば、電圧入力端子に入力される電圧が立ち上がる際に、第１受動素子と第２受動素子によってプルダウン用の第２トランジスタがオン状態にされ、抵抗値が下がる。そのため、外部より出力端子へ電流が流れ込んで来ると保護用ダイオードを経由して低抵抗状態のプルダウン用第２トランジスタに電流が流れる。その結果、外部より出力端子へ電流が流れ込むことによって出力端子の電位が上昇して素子の耐圧を超えてしまうのを防止することができる。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許