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公開番号2025125982
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-28
出願番号2024022305
出願日2024-02-16
発明の名称スイッチング制御回路、半導体装置
出願人富士電機株式会社
代理人弁理士法人一色国際特許事務所
主分類H03K 17/16 20060101AFI20250821BHJP(基本電子回路)
要約【課題】電源電圧が低下した際にも、スイッチング素子を安全に制御するスイッチング制御回路及び半導体装置を提供する。
【解決手段】パワーモジュール10において、スイッチング制御ICは、入力信号Sinの論理レベルが第1論理レベルとなると、第1スイッチング素子30をオンするためのセット信号を出力し、第2論理レベルとなると、第1スイッチング素子をオフするためのリセット信号を出力する信号出力回路、セット信号及びリセット信号の夫々のレベルをシフトするレベルシフト回路、レベルシフト回路の出力に基づいて、第1スイッチング素子を駆動する駆動回路45、電源電圧Vccに基づいて、信号出力回路に対する電源電圧Vregを生成する電源回路及び電源電圧Vccが第1レベルから低下した後、第2レベルまで上昇したことを検出する検出回路を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
入力信号の論理レベルが第１論理レベルとなると、第１スイッチング素子をオンするためのセット信号を出力し、前記入力信号の論理レベルが第２論理レベルとなると、前記第１スイッチング素子をオフするためのリセット信号を出力する信号出力回路と、
前記セット信号及び前記リセット信号のそれぞれのレベルをシフトするレベルシフト回路と、
前記レベルシフト回路からの出力に基づいて、前記第１スイッチング素子を駆動する第１駆動回路と、
第１電源電圧に基づいて、前記信号出力回路に対する第２電源電圧を生成する電源回路と、
前記第１電源電圧が第１レベルから低下した後、第２レベルまで上昇したことを検出する検出回路と、
を備え、
前記信号出力回路は、
前記入力信号の論理レベルが前記第２論理レベルの際に、前記第１電源電圧が前記第１レベルから低下した後第２レベルまで復帰すると、前記リセット信号を出力し、
前記セット信号及び前記リセット信号のそれぞれのレベルは、前記第２電源電圧のレベルに応じて変化し、
前記レベルシフト回路は、
前記第１電源電圧が前記第２レベル以上の際に出力される前記リセット信号を識別する、
スイッチング制御回路。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
請求項１に記載のスイッチング制御回路であって、
前記信号出力回路は、
前記入力信号の論理レベルが前記第１論理レベルの際に、前記第１電源電圧が前記第１レベルから低下した後第２レベルまで復帰すると、前記セット信号を出力し、
前記レベルシフト回路は、
前記第１電源電圧が前記第２レベル以上の際に出力される前記セット信号を識別する、
スイッチング制御回路。
【請求項３】
請求項２に記載のスイッチング制御回路であって、
前記検出回路は、
前記第１電源電圧が低下した後に復帰すると、前記第１電源電圧に応じた信号を出力する電圧検出回路と、
前記第２電源電圧、前記信号に基づいて、前記第１電源電圧が低下した後に前記第２レベルまで復帰すると、パルス信号を生成するパルス生成回路と、
を含み、
前記信号出力回路は、
前記入力信号に基づいて、前記パルス信号を、前記セット信号又は前記リセット信号として出力する、
スイッチング制御回路。
【請求項４】
請求項３に記載のスイッチング制御回路であって、
前記レベルシフト回路は、
前記セット信号が入力される第１トランジスタと、
前記リセット信号が入力される第２トランジスタと、
を含み、
前記第１及び第２トランジスタのそれぞれの閾値レベルは、前記第１電源電圧が前記第２レベル以上の際の前記第２電源電圧のレベルより低い、
スイッチング制御回路。
【請求項５】
請求項１～４の何れか一項に記載のスイッチング制御回路であって、
高電位側の前記第１スイッチング素子に接続された接地側の第２スイッチング素子を、前記入力信号に基づいて駆動する第２駆動回路を備える、
スイッチング制御回路。
【請求項６】
請求項１～３の何れか一項に記載のスイッチング制御回路であって、
前記検出回路は、
前記第１電源電圧の変化を、前記第１電源電圧に相関する数値の変化によって検出する、
スイッチング制御回路。
【請求項７】
請求項６に記載のスイッチング制御回路であって、
前記第１電源電圧に相関する数値は、前記第２電源電圧である、
スイッチング制御回路。
【請求項８】
第１及び第２スイッチング素子と、
前記第１及び第２スイッチング素子のスイッチングを制御するスイッチング制御回路と、
を備える、半導体装置であって、
前記スイッチング制御回路は、
入力信号の論理レベルが第１論理レベルとなると、前記第１スイッチング素子をオンするためのセット信号を出力し、前記入力信号の論理レベルが第２論理レベルとなると、前記第１スイッチング素子をオフするためのリセット信号を出力する信号出力回路と、
前記セット信号及び前記リセット信号のそれぞれのレベルをシフトするレベルシフト回路と、
前記レベルシフト回路からの出力に基づいて、前記第１スイッチング素子を駆動する第１駆動回路と、
第１電源電圧に基づいて、前記信号出力回路に対する第２電源電圧を生成する電源回路と、
前記第１電源電圧が第１レベルから低下した後、第２レベルまで上昇したことを検出する検出回路と、
を備え、
前記信号出力回路は、
前記入力信号の論理レベルが前記第２論理レベルの際に、前記第１電源電圧が前記第１レベルから低下した後第２レベルまで復帰すると、前記リセット信号を出力し、
前記セット信号及び前記リセット信号のそれぞれのレベルは、前記第２電源電圧のレベルに応じて変化し、
前記レベルシフト回路は、
前記第１電源電圧が前記第２レベル以上の際に出力される前記リセット信号を識別する、
半導体装置。
【請求項９】
請求項８に記載の半導体装置であって、
前記検出回路は、
前記第１電源電圧の変化を、前記第１電源電圧に相関する数値の変化によって検出する、
半導体装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の半導体装置であって、
前記第１電源電圧に相関する数値は、前記第２電源電圧である、
半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング制御回路及び半導体装置に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
スイッチング制御回路は、ハイサイドのスイッチング素子と、ローサイドのスイッチング素子とを含むハーフブリッジ回路を制御する。また、スイッチング制御回路は、信号出力回路、レベルシフト回路、駆動回路を含む。信号出力回路は、ハイサイドのスイッチング素子をスイッチングするためのパルスを出力する。レベルシフト回路は、パルスを受け、セット信号及びリセット信号として出力することにより、ハイサイドのスイッチング素子を駆動する駆動回路を制御する（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－０８３０７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、電源電圧が低下する場合、信号出力回路から電圧レベルが低下したパルスが出力され、レベルシフト回路は、パルス信号を正しく検出することができなくなる可能性がある。このような場合、信号出力回路が、スイッチング素子のスイッチングを安全に制御できなくなることがある。
【０００５】
本発明は、上記のような従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、電源電圧が低下した際にも、スイッチング素子のスイッチングを安全に制御するスイッチング制御回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述した課題を解決する本発明の第１の態様は、入力信号の論理レベルが第１論理レベルとなると、第１スイッチング素子をオンするためのセット信号を出力し、前記入力信号の論理レベルが第２論理レベルとなると、前記第１スイッチング素子をオフするためのリセット信号を出力する信号出力回路と、前記セット信号及び前記リセット信号のそれぞれのレベルをシフトするレベルシフト回路と、前記レベルシフト回路からの出力に基づいて、前記第１スイッチング素子を駆動する第１駆動回路と、第１電源電圧に基づいて、前記信号出力回路に対する第２電源電圧を生成する電源回路と、前記第１電源電圧が第１レベルから低下した後、前記第１電源電圧が第２レベルまで上昇したことを検出する検出回路と、を備え、前記信号出力回路は、前記入力信号の論理レベルが前記第２論理レベルの際に、前記第１電源電圧が前記第１レベルから低下した後第２レベルまで復帰すると、前記リセット信号を出力し、前記セット信号及び前記リセット信号のそれぞれのレベルは、前記第２電源電圧のレベルに応じて変化し、前記レベルシフト回路は、前記第１電源電圧が前記第２レベル以上の際に出力される前記リセット信号を識別する、スイッチング制御回路である。
【０００７】
また、本発明の第２の態様は、第１及び第２スイッチング素子と、前記第１及び第２スイッチング素子のスイッチングを制御するスイッチング制御回路と、を備える、半導体装置であって、前記スイッチング制御回路は、入力信号の論理レベルが第１論理レベルとなると、前記第１スイッチング素子をオンするためのセット信号を出力し、前記入力信号の論理レベルが第２論理レベルとなると、前記第１スイッチング素子をオフするためのリセット信号を出力する信号出力回路と、前記セット信号及び前記リセット信号のそれぞれのレベルをシフトするレベルシフト回路と、前記レベルシフト回路からの出力に基づいて、前記第１スイッチング素子を駆動する第１駆動回路と、第１電源電圧に基づいて、前記信号出力回路に対する第２電源電圧を生成する電源回路と、前記第１電源電圧が第１レベルから低下した後、前記第１電源電圧が第２レベルまで上昇したことを検出する検出回路と、を備え、前記信号出力回路は、前記入力信号の論理レベルが前記第２論理レベルの際に、前記第１電源電圧が前記第１レベルから低下した後第２レベルまで復帰すると、前記リセット信号を出力し、前記セット信号及び前記リセット信号のそれぞれのレベルは、前記第１電源電圧のレベルに応じて変化し、前記レベルシフト回路は、前記第１電源電圧が前記第２レベル以上の際に出力される前記リセット信号を識別する、半導体装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電源電圧が低下した際にも、スイッチング素子のスイッチングを安全に制御するスイッチング制御回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
パワーモジュール１０の一例を示す図である。
電源回路４０の一例を示す図である。
電源電圧Ｖｃｃ，Ｖｒｅｇの復帰時の電圧変化の一例を示す図である。
検出回路４１の一例を示す図である。
検出回路４１の動作の一例を示す図である。
信号出力回路４２の一例を示す図である。
出力回路８３の一例を示す図である。
レベルシフト回路４３の一例を示す図である。
スイッチング制御ＩＣ２０の動作の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
（【００１１】以降は省略されています）

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