特開 2024-11982 駆動回路、およびそれを備えた半導体装置、並びにそれを備えたスイッチング電源装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024011982

(43)【公開日】2024-01-25

(54)【発明の名称】駆動回路、およびそれを備えた半導体装置、並びにそれを備えたスイッチング電源装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 1/08 20060101AFI20240118BHJP

   H03K 17/06 20060101ALI20240118BHJP

   H03K 17/695 20060101ALI20240118BHJP

【ＦＩ】

H02M1/08 A

H03K17/06 063

H03K17/695

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022114365

(22)【出願日】2022-07-15

(71)【出願人】

【識別番号】000116024

【氏名又は名称】ローム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001933

【氏名又は名称】弁理士法人 佐野特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】城石 勇太

(72)【発明者】

【氏名】藤巻 匠

(72)【発明者】

【氏名】名手 智

【テーマコード（参考）】

5H740

5J055

【Ｆターム（参考）】

5H740BA12

5H740BB01

5H740BB10

5H740BC01

5H740BC02

5H740JA01

5H740JB01

5H740KK01

5H740MM08

5J055AX05

5J055AX12

5J055AX53

5J055AX55

5J055AX56

5J055AX65

5J055BX16

5J055CX07

5J055CX14

5J055CX23

5J055DX13

5J055DX22

5J055EX07

5J055EY01

5J055EY07

5J055EY10

5J055EY12

5J055EY21

5J055EZ03

5J055EZ09

5J055EZ17

5J055FX06

5J055FX33

(57)【要約】

【課題】スイッチング素子の昇温によるスイッチング素子における損失の増加を抑制可能な駆動回路を提供する。
【解決手段】駆動回路（４６）は、スイッチング素子（４０）を駆動可能に構成されている。駆動回路（４６）は、スイッチング素子（４０）の温度情報を取得して、スイッチング素子（４０）をターンオンするときとターンオフするときの少なくとも一方のときに、温度情報に基づいてスイッチング素子（４０）の駆動能力を可変する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

スイッチング素子を駆動可能に構成された駆動回路であって、
前記スイッチング素子の温度情報を取得して、前記スイッチング素子をターンオンするときとターンオフするときの少なくとも一方のときに、前記温度情報に基づいて前記スイッチング素子の駆動能力を可変する駆動回路。

【請求項2】

前記温度情報を取得する温度モニターと、
前記温度モニターの取得した前記温度情報に応じた傾きで可変するゲート電圧を、前記スイッチング素子に印加する出力部と、
備える請求項１に記載の駆動回路。

【請求項3】

前記温度モニターは、順方向電圧が温度に依存して変化するダイオードを含み、前記順方向電圧又はこれに応じた電圧を前記温度情報として出力する請求項２に記載の駆動回路。

【請求項4】

前記出力部は、
前記ダイオードに接続される第１端子と、所定の電圧を印加される第２端子と、前記第１端子と前記第２端子の電位差を所定の増幅率に増幅した出力電圧を出力する出力端子と、を有する演算増幅器と、
前記出力端子と前記スイッチング素子との間に接続され、前記出力電圧の電圧値に基づいて前記ゲート電圧の傾きを変化させる調整部と、
を含んで構成される請求項３に記載の駆動回路。

【請求項5】

前記出力部は、
所定の定電流を出力又は遮断する複数の定電流源を有し、各前記定電流源のうち出力状態の前記定電流源の電流値に応じた出力電流を出力する可変電流源と、
前記順方向電圧の電圧値に基づいて、各前記定電流源を出力状態又は遮断状態に切り替える制御部と、
前記出力電流の電流値に基づいて前記ゲート電圧の傾きを変化させる調整部と、
を含んで構成される請求項３に記載の駆動回路。

【請求項6】

前記スイッチング素子と、
請求項１から５のいずれかに記載の駆動回路と、
を備える半導体装置。

【請求項7】

前記スイッチング素子と、
請求項１から５のいずれかに記載の駆動回路と、
を備えるスイッチング電源装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書中に開示されている発明は、駆動回路、およびそれを備えた半導体装置、並びにそれを備えたスイッチング電源装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、スイッチング電源装置や半導体装置には、スイッチング素子が用いられている（特許文献１）。特許文献１のスイッチング電源装置では、スイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦすることで、入力電圧から所望の出力電圧を生成する。

【0003】

このようなスイッチング素子には、ドレイン・ソース間にドレイン電流が流れることで損失が生じる。このような損失には、主に、オン抵抗によってオン状態で定常的に生じる損失（以下「Ｒｏｎ損失」と称する）と、オフ状態からオン状態に切り替わる際の遷移中に生じる損失（以下「ターンオン損失」と称する）と、オン状態からオフ状態に切り替わる際の遷移中に生じる損失（以下「ターンオフ」と称する）と、を含んでいる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１５－９１２０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、上述したようなスイッチング素子のオン抵抗は、スイッチング素子の昇温に追従するように上昇する、いわゆる正の温度特性を有する。このため、スイッチング素子が昇温すると、スイッチング素子における損失が、Ｒｏｎ損失の増加に伴って増加してしまうという問題があった。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本明細書中に開示されている発明の駆動回路は、スイッチング素子を駆動可能に構成された駆動回路であって、前記スイッチング素子の温度情報を取得して、前記スイッチング素子をターンオンするときとターンオフするときの少なくとも一方のときに、前記温度情報に基づいて前記スイッチング素子の駆動能力を可変する。

【0007】

また、本明細書中に開示されている発明の半導体装置は、前記スイッチング素子と、上記構成の駆動回路と、を備える。

【0008】

また、本明細書中に開示されている発明のスイッチング電源装置は、前記スイッチング素子と、上記構成の駆動回路と、を備える。

【発明の効果】

【0009】

本明細書中に開示されている発明の駆動回路によれば、スイッチング素子における損失がスイッチング素子の昇温によって増加することを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、第１実施形態に係るスイッチング電源を示す図である。

【図2】図２は、第１実施形態に係るスイッチング素子のゲート信号、ドレイン電圧、ドレイン電流を示すグラフである。

【図3】図３は、第１実施形態に係るスイッチング素子の温度と、スイッチング損失の関係を表すグラフである。

【図4】図４は、第２実施形態に係るスイッチング電源を示す図である。

【図5】図５は、第２実施形態のスイッチング素子の温度と、ゲート電圧のスルーレートを示すグラフである。

【図6】図６は、第２実施形態のスイッチング素子の温度と、スイッチング損失の関係を表すグラフである。

【図7】図７は、変形例に係るスイッチング電源を示す図である。

【図8】図８は、さらなる変形例に係るスイッチング電源を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本明細書において、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）電界効果トランジスタとは、ゲートの構造が、「導電体または抵抗値が小さいポリシリコン等の半導体からなる層」、「絶縁層」、及び「Ｐ型、Ｎ型、又は真性の半導体層」の少なくとも３層からなる電界効果トランジスタをいう。つまり、ＭＯＳ電界効果トランジスタのゲートの構造は、金属、酸化物、及び半導体の３層構造に限定されない。

【0012】

本明細書において、定電流とは、理想的な状態において一定である電流を意味しており、実際には温度変化等により僅かに変動し得る電流である。

【0013】

以下、図面を参照しながら実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係るスイッチング電源１を示す図である。本実施形態のスイッチング電源１は、絶縁型のフライバック電源である。スイッチング電源１は、一次回路系（ＧＮＤ１系）と二次回路系（ＧＮＤ２系）との間を電気的に絶縁しつつ一次回路系に供給される直流入力電圧Ｖｉｎを所望の直流出力電圧Ｖｏｕｔに変換して二次回路系から出力する。スイッチング電源１は、トランス２０と、二次系整流平滑回路３０と、半導体装置７０と、を有する。

【0014】

トランス２０は、一次巻線２１と二次巻線２２を含んで構成されている。一次巻線２１は、一次回路系に含まれている。二次巻線２２は、二次回路系に含まれている。一次巻線２１と二次巻線２２は、一次回路系と二次回路系との間を電気的に絶縁しつつ互いに磁気結合されている。

【0015】

一次巻線２１の第１端（巻始端）は、直流入力電圧Ｖｉｎの印加端に接続されている（図示省略）。一次巻線２１の第２端（巻終端）は、後述するスイッチング素子４０のドレインに接続されている。二次巻線２２の第１端（巻終端）は、二次系整流平滑回路３０の入力端（後述するダイオード３１のアノード）に接続されている。二次巻線２２の第２端（巻始端）は、二次回路系の接地端ＧＮＤ２に接続されている。

【0016】

二次系整流平滑回路３０は、二次回路系に設けられたダイオード３１及びキャパシタ３２を含む。二次系整流平滑回路３０は、トランス２０の二次巻線２２に現れる誘起電圧を整流及び平滑して直流出力電圧Ｖｏｕｔを生成する。ダイオード３１のアノードは、二次巻線２２の第１端（巻終端）に接続されている。ダイオード３１のカソードとキャパシタ３２の第１端は、直流出力電圧Ｖｏｕｔの出力端に接続されている。キャパシタ３２の第２端は、二次回路系の接地端ＧＮＤ２に接続されている。

【0017】

半導体装置２０は、トランス２０の駆動主体となるスイッチング制御ＩＣであり、後述するスイッチング素子４０と、抵抗４４と、駆動回路４６とを含んで構成されている。

【0018】

スイッチング素子４０は、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴ（metal oxide semiconductor field effect transistor）である。スイッチング素子４０のドレインには、一次巻線２１の第２端（巻終端）と共にスナバ回路４１の入力端（後述するダイオード４２のアノード）に接続されている。スイッチング素子４０のソースは、抵抗４４を介して一次回路系の接地端ＧＮＤ１に接続されている。スイッチング素子４０のゲートは、後述する駆動回路４６に接続されている。

【0019】

スイッチング素子４０は、直流入力電圧Ｖｉｎの印加端からトランス２０の一次巻線２１を介して一次回路系の接地端ＧＮＤ１に至る電流経路を、ゲートに印加されるゲート信号Ｇ１（ゲート電圧）に応じて導通／遮断することにより、一次巻線２１に流れる一次電流Ｉｐをオン／オフする。スイッチング素子４０は、ゲート信号Ｇ１がハイレベルであるときにオンとなり、ゲート信号Ｇ１がローレベルであるときにオフとなる。

【0020】

スナバ回路４１は、一次回路系に設けられたダイオード４２、キャパシタ４３、および抵抗４５を含む。スナバ回路４１は、一次巻線２１に発生する過渡的なサージ電圧を吸収するための保護回路である。キャパシタ４３の第１端は、ダイオード４２のカソードに接続されている。キャパシタ４３の第２端は、一次巻線２１の第１端（巻始端）と共に、直流入力電圧Ｖｉｎの印加端に接続されている（図示省略）。抵抗４５の第１端は、キャパシタ４３の第１端と共にダイオード４２のカソードに接続されている。抵抗４５の第２端は、キャパシタ４３の第２端に接続されている。

【0021】

駆動回路４６は、スイッチング素子４０のゲートに接続され、スイッチング素子４０を駆動可能に構成されている。駆動回路４６は、スイッチング素子４０の温度情報（例えば、スイッチング素子４０のジャンクション温度と相関のあるスイッチング素子４０の周囲温度に応じた情報）を取得して、温度情報に基づいてゲート信号Ｇ１の傾き（立ち上がり時間）を変化させることで、スイッチング素子４０の駆動能力を可変する。以下、駆動回路４６について詳細に説明する。

【0022】

駆動回路４６は、電流源４７と、温度モニター４８と、出力部３８と、を備えている。温度モニター４８は、スイッチング素子４０の温度情報を取得可能である。出力部３８は、取得された温度情報に基づいて所定のゲート信号Ｇ１を生成し、スイッチング素子４０のゲートに供給する。

【0023】

本実施形態の温度モニター４８は、温度の上昇に応じて順方向電圧が低下する温度特性をもつダイオード５３である。ダイオード５３は、スイッチング素子４０の比較的近傍に配置され、スイッチング素子４０の発熱を受けて昇温する。本実施形態に係る温度情報とは、スイッチング素子４０の周囲温度に応じて変化する順方向電圧の電圧値とする。ダイオード５３のアノードは、電流源４７が接続されている。ダイオード５３のカソードは、接地端ＧＮＤ１に接続されている。

【0024】

出力部３８は、演算増幅器５４と、調整部３９と、を含んで構成されている。演算増幅器５４は、－端子（第１端子）と、＋端子（第２端子）と、出力端子とを有するオペアンプである。演算増幅器５４の＋端子には、ダイオード５３のアノードと共に、電流源４７の出力端が接続されている。演算増幅器５４の－端子は、抵抗５６と、内部電源５５を介して接地端ＧＮＤ１に接続されている。また、演算増幅器５４の－端子には、演算増幅器５４の出力端子が抵抗５７を介して接続されている。

【0025】

演算増幅器５４の出力端子は、調整部３９の入力端（後述するトランジスタ６０のドレイン）に、抵抗５８を介して接続されている。演算増幅器５４は、－端子に印加された電圧値と＋端子に印加された電圧値との差分値を所定の増幅率で増幅した出力電圧を、抵抗５８に印加する。

【0026】

ダイオード５３の順方向電圧をＶＦ、内部電源５５の電圧値をＶ１、演算増幅器５４の出力端子の電圧値をＶ２、抵抗５８の第１カレントミラー５０側の端子の電圧値をＶ３、抵抗５６の抵抗値をＲ１、抵抗５７の抵抗値をＲ２、抵抗５８の抵抗値をＲ３、とすると、以下の（１）式、（２）式の関係が成立する。

・・・・・・（１）

【0027】

調整部３９の出力端（後述するハイサイドトランジスタＭＨのドレインと後述するローサイドトランジスタＭＬのドレインとの接続ノード）は、スイッチング素子４０のゲートに接続されている。調整部３９は、演算増幅器５４の出力電圧に基づいて、ゲート信号Ｇ１の傾き（立ち上がり時間）を変化させる。

【0028】

調整部３９は、第１カレントミラー５０と、第２カレントミラー５１と、第３カレントミラー５２と、ハイサイドトランジスタＭＨと、ローサイドトランジスタＭＬと、信号制御部１０と、を含んで構成されている。トランジスタ４９およびローサイドトランジスタＭＬは、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴである。ハイサイドトランジスタＭＨは、Ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴである。

【0029】

第１カレントミラー５０は、トランジスタ６０と、トランジスタ６１とを含んで構成されている。トランジスタ６０、６１は、Ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴである。トランジスタ６０およびトランジスタ６１の各ゲートは、トランジスタ６０のドレインに接続されている。上述した通り、トランジスタ６０のドレインは、演算増幅器５４の出力端子に接続されている。トランジスタ６０のソースは、トランジスタ６１のソースと共に電源電圧Ｖｃｃに接続されている。トランジスタ６１のドレインは、第２カレントミラー５１の入力端（後述するトランジスタ６２のドレイン）に接続されている。

【0030】

第１カレントミラー５０は、抵抗５８に流れる電流Ｉ１を所定のミラー比でミラーすることにより、トランジスタ６１のドレインからミラー電流Ｉｄ１を出力する。

【0031】

第２カレントミラー５１は、トランジスタ６２と、トランジスタ６３とを含んで構成されている。トランジスタ６２、６３は、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴである。トランジスタ６２およびトランジスタ６３の各ゲートは、トランジスタ６２のドレインに接続されている。トランジスタ６２およびトランジスタ６３の各ソースは、接地端ＧＮＤ１に接続されている。トランジスタ６３のドレインは、第３カレントミラー５２の入力端（後述するトランジスタ６４のドレイン）に接続されている。

【0032】

第２カレントミラー５１は、トランジスタ６１から出力されたミラー電流Ｉｄ１を所定のミラー比でミラーすることにより、トランジスタ６３のドレインからミラー電流Ｉｄ２を出力する。

【0033】

第３カレントミラー５２は、トランジスタ６４と、トランジスタ６５とを含んで構成されている。トランジスタ６４、６５は、Ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴである。トランジスタ６４およびトランジスタ６５の各ゲートは、トランジスタ６４のドレインに接続されている。トランジスタ６４のソースは、トランジスタ６５のソースと共に電源電圧Ｖｃｃに接続されている。トランジスタ６５のドレインは、ハイサイドトランジスタＭＨのソースに接続されている。

【0034】

第３カレントミラー５２は、トランジスタ６３から出力されたミラー電流Ｉｄ２を所定のミラー比でミラーすることにより、トランジスタ６５のドレインからミラー電流Ｉｄ３を出力する。

【0035】

ハイサイドトランジスタＭＨのドレインは、ローサイドトランジスタＭＬのドレインと共に、スイッチング素子４０のゲートに接続されている。ローサイドトランジスタＭＬのソースは、接地端ＧＮＤ１に接続されている。

【0036】

ハイサイドトランジスタＭＨのゲートは、信号制御部１０の外部端子Ｔ１に接続されている。ローサイドトランジスタＭＬのゲートは、信号制御部１０の外部端子Ｔ２に接続されている。

【0037】

信号制御部１０は、トランス２０の駆動主体となるスイッチング制御ＩＣである。信号制御部１０は、ハイサイドトランジスタＭＨおよびローサイドトランジスタＭＬの各ゲート信号を生成する。ハイサイドトランジスタＭＨはハイレベルのゲート信号Ｇ１を生成し、ローサイドトランジスタＭＬは、ローレベルのゲート信号Ｇ１を生成する。

【0038】

次に、駆動回路４６によるスイッチング素子４０の駆動能力の可変について、詳細に説明する。スイッチング素子４０が昇温し、スイッチング素子４０の周囲温度が上昇すると、ダイオード５３の温度も上昇する。ダイオード５３が昇温すると、ダイオード５３の順方向電圧が低下する。

【0039】

上述した通り、スイッチング素子４０の昇温によってダイオード５３が昇温すると、順方向電圧が低下する。順方向電圧ＶＦが低下すると、上記（１）式から、演算増幅器５４の出力電圧Ｖ２が低下する。出力電圧Ｖ２が低下すると、上記（２）式から、抵抗５８に流れる電流Ｉ１も大きくなる。

【0040】

すると、第１カレントミラー５０～第３カレントミラー５２を介してハイサイドトランジスタＭＨに流れ込むミラー電流Ｉｄ３も大きくなる。ミラー電流Ｉｄ３が大きくなるのに応じて、ローレベルのゲート信号Ｇ１の立ち上がり時間が短くなる。このように、駆動回路４６は、スイッチング素子４０の温度情報を取得して、その温度情報に応じてスイッチング素子４０のゲート信号Ｇ１の傾き（立ち上がり時間）を変化させる。

【0041】

図２は、本実施形態に係るスイッチング素子４０のゲート信号Ｇ１（Ｇａｔｅ）、ドレイン電圧（ＤＲＡＩＮ）、ドレイン電流（ＩＤＲＡＩＮ）を示すグラフである。グラフの左側（図２のＡ１の部分）は、温度モニター４８および出力部３８を備えていないスイッチング電源（以下、「参考例」と称する）におけるスイッチング素子のグラフである。グラフの右側（図２のＡ２の部分）は、本実施形態の駆動回路４６を備えたスイッチング電源１におけるスイッチング素子４０のグラフである。

【0042】

参考例のスイッチング素子４０は、オフ状態のとき（時間ｔ１までの期間）、ゲート信号Ｇ１がローレベルになっている。そして、オフ状態からオン状態に切り替わるとき（時間ｔ１からｔ２の間の期間）、ゲート信号Ｇ１の電圧値がローレベルからハイレベルに向かって上昇する。ゲート信号Ｇ１の電圧値の上昇に伴って、ドレイン電圧は低下し、ドレイン電流は上昇する。この期間中に生じた電力（損失）をターンオン損失とする。

【0043】

参考例のスイッチング素子４０は、時間ｔ２から時間ｔ３までの期間において、ゲート信号Ｇ１がハイレベルに到達し、そのまま維持される。

【0044】

参考例のスイッチング素子４０がオン状態からオフ状態に切り替わるとき（時間ｔ３からｔ４までの期間）、ゲート信号Ｇ１がハイレベルからローレベルへ低下する。このとき、ゲート信号Ｇ１の電圧値の低下に伴って、ドレイン電圧は上昇し、ドレイン電流は低下する。この期間中に生じた電力（損失）は、ターンオフ損失となる。

【0045】

一方、本実施形態のスイッチング電源１は、上述した通り、駆動回路４６がスイッチング素子４０の温度情報を取得して、その温度情報に基づいてスイッチング素子４０のゲート信号Ｇ１の傾きを変化させる構成を採用している。このため、スイッチング素子４０がオフ状態からオン状態に切り替わるとき（時間ｔ１´からｔ２´までの期間）、参考例のものと比べて、ゲート信号Ｇ１の立ち上がり時間が短くなっている。換言すると、ゲート信号Ｇ１がローレベルからハイレベルに到達するまでの時間間隔（ｔ１´からｔ２´までの期間）が、参考例のもの（ｔ１からｔ２までの期間）よりも、短くなっている。このため、本実施形態のスイッチング素子４０は、ターンオン時に発生する電力（ターンオン損失）の量が、参考例のものと比べて低下している。

【0046】

図３は、本実施形態に係るスイッチング素子４０の温度（Ｔａ）と、スイッチング素子４０における損失（Ｌｏ）の関係を表すグラフである。破線で示すグラフは、参考例のスイッチング素子４０のスイッチング損失を示し、実線で示すグラフは、本実施形態のスイッチング素子４０のスイッチング損失を示している。スイッチング損失は、Ｒｏｎ損失と、ターンオン損失と、ターンオフ損失の合計値から算出している。

【0047】

上述した通り、Ｒｏｎ損失は、スイッチング素子４０の温度が上昇するにつれて増加する。このため、図３に示すように、参考例のスイッチング素子４０は、温度が上昇するにつれて、スイッチング素子４０における損失も比例的に増加している。一方、本実施形態のスイッチング素子４０は、上述した通り、スイッチング素子４０が昇温してＲｏｎ損失が増加したとしても、Ｒｏｎ損失の増加分を相殺するようにターンオン損失が減少する。このため、図３に示すように、スイッチング素子４０の温度が上昇したとしても、スイッチング素子４０における損失の上昇を抑制することができる。

【0048】

従って、上記実施形態の駆動回路４６を採用することで、スイッチング素子４０の昇温によるスイッチング素子４０における損失の増加を抑制することができる。

【0049】

次に、第２実施形態のスイッチング電源１について説明する。なお、以下では、第１実施形態との相違点を述べ、第１実施形態と同様の構成は同じ符号を付して説明を省略している。図４は、第２実施形態に係るスイッチング電源１を示す図である。

【0050】

本実施形態のスイッチング電源１に係る出力部３８は、可変電流源６７と、セレクター６９（制御部）と、調整部３９と、を備えている。

【0051】

可変電流源６７は、複数の定電流源６８ａ～６８ｈと、スイッチ端子ＳＷ１～ＳＷ７を含んで構成されている。定電流源６８ａ～６８ｈは、それぞれ電源電圧Ｖｃｃに接続されている。定電流源６８ａは、第２カレントミラー５１のトランジスタ６２のドレインに接続されている。

【0052】

スイッチ端子ＳＷ１～ＳＷ７のそれぞれの出力端は、トランジスタ６２のドレインに接続されている。定電流源６８ｂ～６８ｈは、スイッチ端子ＳＷ１～ＳＷ７を介して、トランジスタ６３のドレインに対して導通状態、または遮断状態に切り替え可能に設けられている。

【0053】

セレクター６９は、ダイオード５３のアノードに接続されている。セレクター６９は、ダイオード５３の取得した温度情報に基づいて、スイッチ端子ＳＷ１～ＳＷ７のそれぞれを導通状態、または遮断状態に切り替える。

【0054】

具体的には、セレクター６９には、ダイオード５３の順方向電圧の電圧値に応じたスイッチ端子ＳＷ１～ＳＷ７の導通状態、遮断状態のパターンが、予め記憶されている。ダイオード５３の順方向電圧がセレクター６９に印加されると、その順方向電圧の電圧値に基づいて、スイッチ端子ＳＷ１～ＳＷ７の導通状態、遮断状態を切り換える。このとき、セレクター６９は、順方向電圧が所定値ずつ低下するにつれて、スイッチ端子ＳＷ１～ＳＷ７を１つずつ導通状態に切り替える。

【0055】

可変電流源６７は、ドレイン電流Ｉｄ４を、トランジスタ６２のドレインに出力する。ドレイン電流Ｉｄ４の電流値は、定電流源６８ｂ～６８ｈのうち導通状態のものの電流値と、定電流源６８ａの電流値との合計値となる。ドレイン電流Ｉｄ４は、第２カレントミラー５１および第３カレントミラー５２を介して、所定のドレイン電流としてハイサイドトランジスタＭＨのドレインに流れ込む。なお、第２カレントミラー５１のトランジスタ６２およびトランジスタ６３の各ソースは、接地端ＧＮＤ１に接続されている。

【0056】

図５は、本実施形態のスイッチング素子４０の温度（Ｔａ）と、ゲート信号Ｇ１のスルーレート（ＳＲ）を示すグラフである。図６は、本実施形態のスイッチング素子４０の温度（Ｔａ）と、スイッチング素子４０における損失（Ｌｏ）の関係を表すグラフである。図６の破線で示すグラフは、上述した参考例のスイッチング素子４０における損失を示し、実線で示すグラフは、本実施形態のスイッチング素子４０における損失を示している。

【0057】

スイッチング素子４０の温度が上昇し、ダイオード５３が昇温すると、ダイオード５３の順方向電圧が低下する。すると、上述したように可変電流源６７の出力するドレイン電流Ｉｄ４が段階的に上昇する。その結果、図５に示すように、スイッチング素子４０は昇温するにつれてスルーレートが上昇し、ターンオン損失を低減することができる。これにより、図６に示すように、スイッチング素子４０が昇温してもスイッチング素子４０における損失の上昇を抑制することができる。

【0058】

なお、本発明の構成は、上記各実施形態のほか、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。

【0059】

例えば、上記各実施形態では、スイッチング素子４０のターンオン時にのみスイッチング素子４０の駆動能力を可変する構成を採用しているが、ターンオフ時にも同様に駆動能力を可変する構成を採用することもできる。

【0060】

この場合、図７に示すように、第２カレントミラー５１は、トランジスタ６６を備えている。トランジスタ６６のドレインは、ロ―サイドトランジスタ６３のソースに接続される。トランジスタ６６のソースは、接地端ＧＮＤ１に接続されている。トランジスタ６３のソースは、トランジスタ６６のソースに接続されている。また、トランジスタ６２およびトランジスタ６３の各ゲートを、トランジスタ６６のゲートに接続する。これにより、ターンオン損失だけでなく、ターンオフ損失も低減可能となり、スイッチング素子４０の発熱に伴うスイッチング素子４０における損失の上昇をより効果的に抑制できる。

【0061】

また、スイッチング素子のターンオフ時にのみスイッチング素子４０の駆動能力を可変する構成を採用することもできる。この場合、図８に示すように、第２カレントミラー５１は、トランジスタ６２と、トランジスタ６６とを含んで構成されている。トランジスタ６６のドレインは、ローサイドトランジスタＭＬのソースに接続されている。

【0062】

明細書中に開示されている駆動回路（４６）は、スイッチング素子（４０）を駆動可能に構成された駆動回路（４６）であって、前記スイッチング素子（４０）の温度情報を取得して、前記スイッチング素子（４０）をターンオンするときとターンオフするときの少なくとも一方のときに、前記温度情報に基づいて前記スイッチング素子（４０）の駆動能力を可変する構成（第１の構成）とされている。

【0063】

なお、第１の構成からなる駆動回路（４６）において、前記温度情報を取得する温度モニター（４８）と、前記温度モニター（４８）の取得した前記温度情報に応じた傾きで可変するゲート電圧（Ｇ１）を、前記スイッチング素子（４０）に印加する出力部（３８）と、を備える構成（第２の構成）にするとよい。

【0064】

また、第２の構成からなる駆動回路（４６）において、前記温度モニター（４８）は、順方向電圧が温度に依存して変化するダイオード（４２）を含み、前記順方向電圧又はこれに応じた電圧を前記温度情報として出力する構成（第３の構成）にするとよい。

【0065】

また、第３の構成からなる駆動回路（４６）において、前記出力部（３８）は、前記ダイオード（４２）に接続される第１端子と、所定の電圧を印加される第２端子と、前記第１端子と前記第２端子の電位差を所定の増幅率に増幅した出力電圧を出力する出力端子と、を有する演算増幅器と、前記出力端子と前記スイッチング素子（４０）との間に接続され、前記出力電圧の電圧値に基づいて前記ゲート電圧（Ｇ１）の傾きを変化させる調整部（３９）と、を含んで構成される構成（第４の構成）とするとよい。

【0066】

また、第３の構成からなる駆動回路（４６）において、前記出力部（３８）は、所定の定電流を出力又は遮断する複数の定電流源（６８ａ～６８ｈ）を有し、各前記定電流源（６８ａ～６８ｈ）のうち出力状態の前記定電流源（６８ａ～６８ｈ）の電流値に応じた出力電流を出力する可変電流源（６７）と、前記順方向電圧の電圧値に基づいて、各前記定電流源（６８ａ～６８ｈ）を出力状態又は遮断状態に切り替える制御部（６９）と、前記出力電流の電流値に基づいて前記ゲート電圧（Ｇ１）の傾きを変化させる調整部（３９）と、を含んで構成される構成（第５の構成）とするとよい。

【0067】

また、明細書中に開示されている半導体装置（７０）は、前記スイッチング素子（４０）と、上記第１～第５のいずれかの構成の駆動回路（４６）と、を備える構成（第６の構成）とされている。

【0068】

また、明細書中に開示されているスイッチング電源装置（１）は、前記スイッチング素子（４０）と、上記第１～第５のいずれかの構成の駆動回路（４６）と、を備える構成（第７の構成）とされている。

【0069】

第１の構成に係る駆動回路（４６）によれば、スイッチング素子（４０）における損失がスイッチング素子（４０）の昇温によって増加することを抑制できる。

【0070】

また、第２の構成に係る駆動回路（４６）によれば、温度モニター（４８）が取得したスイッチング素子（４０）の温度情報に応じて、スイッチング素子（４０）の駆動能力をより好適に変化させることができる。

【0071】

また、第３の構成に係る駆動回路（４６）によれば、スイッチング素子（４０）の温度情報を、ダイオード（４２）の順方向電圧の変化によって取得することができる。これにより、温度情報に応じてより好適にスイッチング素子（４０）の駆動能力を可変することができる。

【0072】

また、第４の構成に係る駆動回路（４６）によれば、ダイオード（４２）の順方向電圧の変化に応じてスイッチング素子（４０）の駆動能力が可変する構成とすることができる。このため、複雑な制御系統を設けることなく、スイッチング素子（４０）の駆動能力をより好適に変化させることができる。

【0073】

また、第５の構成に係る駆動回路（４６）によれば、温度情報に応じて段階的にスイッチング素子（４０）の駆動能力を変化させることができる。

【0074】

また、第６の構成に係る半導体装置（７０）によれば、スイッチング素子（４０）における損失がスイッチング素子（４０）の昇温によって増加することを抑制可能な半導体装置（７０）を提供できる。

【0075】

また、第７の構成に係るスイッチング電源装置（１）によれば、スイッチング素子（４０）における損失がスイッチング素子（４０）の昇温によって増加することを抑制可能なスイッチング電源装置（１）を提供できる。

【産業上の利用可能性】

【0076】

本発明は、あらゆる分野（家電分野、自動車分野、産業機械分野など）で用いられるスイッチング電源装置に利用することが可能である。

【符号の説明】

【0077】

１ スイッチング電源
１０ 信号制御部
２０ トランス
２１ 一次巻線
２２ 二次巻線
３０ 二次系整流平滑回路
３１ ダイオード
３２ キャパシタ
３８ 出力部
３９ 調整部
４０ スイッチング素子
４１ スナバ回路
４２ ダイオード
４３ キャパシタ
４６ 駆動回路
４７ 電流源
４８ 温度モニター
５０ 第１カレントミラー
５１ 第２カレントミラー
５２ 第３カレントミラー
５３ ダイオード
５４ 演算増幅器
４４、４５、５５、５８、５９ 抵抗
５６、５７ 導線経路
４９、６０～６６ トランジスタ
６７ 可変電流源
６８ａ～６８ｈ 定電流源
６９ セレクター（制御部）
７０ 半導体装置
Ｇ１ ゲート信号（ゲート電圧）
ＧＮＤ１ 接地端
ＧＮＤ２ 接地端
Ｉ１ 電流
Ｉｄ１ ミラー電流
Ｉｄ２ ミラー電流
Ｉｄ３ ミラー電流
Ｉｄ４ ドレイン電流
ＭＨ ハイサイドトランジスタ
ＭＬ ローサイドトランジスタ
ＳＷ１～ＳＷ７ スイッチ端子
Ｔ１ 外部端子
Ｔ２ 外部端子
Ｖｃｃ 電源電圧
Ｖｉｎ 直流入力電圧
Ｖｏｕｔ 直流出力電圧
ｔ１ 時間
ｔ´１ 時間
ｔ２ 時間
ｔ´２ 時間
ｔ３ 時間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】