JPH07194105A - 同期整流回路 - Google Patents

同期整流回路

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JPH07194105A
JPH07194105A JP33664993A JP33664993A JPH07194105A JP H07194105 A JPH07194105 A JP H07194105A JP 33664993 A JP33664993 A JP 33664993A JP 33664993 A JP33664993 A JP 33664993A JP H07194105 A JPH07194105 A JP H07194105A
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JP
Japan
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mosfet
turned
fet
back gate
field effect
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JP33664993A
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English (en)
Inventor
Shingo Yamada
慎吾 山田
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】同期整流回路において、整流用MOSFETの
寄生ダイオードが導通することにより生じる逆回復現象
を防止する。 【構成】バックゲート1と分離された絶縁ゲート4を有
する横型MOSFETを、バックゲート1を負バイアス
として整流用MOSFETとして使用する。これによ
り、回生電流が寄生ダイオードに流れることを防ぎ、逆
回復現象の発生を防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は同期整流回路に関し、特
にDC/DCコンバータに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の同期整流回路で使用されている整
流用の縦型MOSFETの断面を示す図5を参照する
と、この素子は、N+型領域の下主面にドレイン2′の
電極があり、この領域の上面にN−型領域があり、さら
にバックゲート1′の領域があり、この内にN型領域が
あり、表面にソース電極3′が形成され、この両側に絶
縁ゲート4′が設けられている。この素子は、バックゲ
ート1′の領域とソース3′の電極とが互いに接続され
たいわゆる縦型MOSFETである。
【0003】この素子を使用した従来の同期整流回路を
示す図6を参照すると、MOSFET6,17が上記素
子に相当し、これと並列にショットキ・バリア・ダイオ
ード(SBD)7が接続され、インダクタンス9を介し
て、平滑コンデンサ10と並列に抵抗となる負荷12が
接続され、入力電源8をスイッチングするMOSFET
6がMOSFET17のドレイン電極に接続される。こ
れらMOSFET6,17のゲート電極は、制御回路1
1により制御される。
【0004】この従来回路において、SBD7と並列接
続された整流用MOSFET17には、回生時において
順バイアスされることになり、MOSFETのチャネル
を通じて、回生電流が流れる。
【0005】即ち、メインスイッチ用のMOSFET6
がオフ時に、コイルの回生電流はSBD7とMOSFE
T17(ゲートON)を介して流れる。この時は、従来
のNチャネル縦型MOSFETでは基板内寄生ダイオー
ドも導通するため、MOSFET6のオン時に逆回復現
象が生じ、逆回復電流が流れ、損失を生じる。
【0006】ここで、SBD7はMOSFET17のタ
ーンオフ時あるいはターンオフ時において、MOSFE
T17の寄生ダイオードの電圧降下分(約0.6V)を
0.4V程度におさえるために使用される。
【0007】また、従来の他例として〔特開平4−12
7869号公報〕を挙げると、この整流回路は、MOS
FETのターンオフのタイミングを判定してボディダイ
オードに電流を流さず、かつチャネルに逆方向電流を流
さないように、MOSFETのターンオフのタイミング
を適正に調整することにより、リカバリー損失や逆方向
のチャネル電流による損失が発生しないようにしたMO
SFETによる同期整流回路が提案されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記図6の従来例で
は、SBD7と並列接続されたMOSFET17の寄生
ダイオードが順バイアスされることにより、少数キャリ
ア蓄積現象を生じ、MOSFET6がターンオン時に寄
生ダイオードが逆回復現象を生じる。この逆回復現象が
生じることにより、逆回復損失が発生するとともに、逆
回復期間にMOSFETのドレイン・ソース間にピーク
状の逆回復電流が発生し、ノイズ等の原因となる。ま
た、MOSFET自体においても、転流dV/dt破壊
の恐れがある等の種々の問題点がある。
【0009】また上記従来の他例においては、タイミン
グの判定を行うアルゴリズムがかなり複雑になり、回路
規模が著しく増大する欠点がある。
【0010】本発明の目的は、上記欠点を解決し、逆回
復現象を防止して逆回復電流を抑制し、しかも極めて簡
単な回路で済むようにした同期整流回路を提供すること
にある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の構成は、
平滑コンデンサと負荷との並列接続回路に、インダクタ
ンスを介して、ダイオードと整流用電界効果トランジス
タとを並列接続し、電源からの電圧をオン・オフして前
記電界効果トランジスタに供給するスイッチング用電界
効果トランジスタを備えた同期整流回路において、前記
整流用電界効果トランジスタは、バックゲートと分離さ
れた絶縁ゲート構造を有し、前記バックゲートに逆バイ
アスを印加する手段を設けたことを特徴とする。
【0012】本発明の第2の構成は、平滑コンデンサと
負荷との並列接続回路に、インダクタンスを介して、ダ
イオードと第1の電界効果トランジスタとを並列接続
し、第2の電界効果トランジスタとトランスの二次側と
の直列回路を前記ダイオードと並列接続し、電源電圧を
オン・オフして前記トランスの一次側に供給する同期整
流回路において、前記第1,第2の電界効果トランジス
タは、バックゲートと分離された絶縁ゲート構造を有
し、前記バックゲートに逆バイアスを印加する手段を設
けたことを特徴とする。
【0013】
【実施例】図1は本発明の第1の実施例の同期整流回路
内に含む整流用MOSFETの断面図である。図1にお
いて、この実施例の横型FETは、P型基板からなるバ
ックゲート1が下面に電極を有し、上面にはドレイン
2,ソース3,この間のチャネル上の絶縁ゲート4を形
成している。ここで、この横型MOSFETは、絶縁ゲ
ート4が順バイアスされることで、ドレイン・ソース間
に電流を双方向に通電することができる。またバックゲ
ート1は、絶縁ゲート4と分離しており、負バイアスを
印加して使用することができる。
【0014】上記横型MOSFETを使用した降圧型D
C/DCコンバータの同期整流回路を示す図2を参照す
ると、横型MOSFET5は、バックゲート1がバイア
ス電源13により負バイアスVSUBが印加されてい
る。その他の回路構成は、図6と共通するので詳述しな
い。
【0015】この実施例の回路は、出力段メインスイッ
チ用MOSFET6で入力電圧Vinの電源8をオン・
オフする。MOSFET6がオフ時には、インダクタン
ス9のエネルギは、SBD7とこれに並列接続された上
記横型MOSFET5とにより回生されることで、電流
がインダクタンス9に流れる。制御回路11は、メイン
スイッチ用のMOSFET6と同期整流用横型MOSF
ET5との各ゲート電極を制御する。
【0016】また横型MOSFET5のバックゲート1
は、バイアス電源13により負バイアス(約1.0V)
VSUBが印加されているため、寄生ダイオードが導通
しない状態で使用することができる。
【0017】以上の構成において、図3を参照して、そ
の動作を説明する。図3において、上段はインダクタン
ス9に流れる電流ILを示し、中段は入力電源8の電流
Iinを示し、下段は横型MOSFET5のソース・ド
レイン間電流IFET,SBD7の電流ISBDを示
す。ここで、波形30は電流IFET,波形31は電流
ISBDの各波形を示す。
【0018】今、MOSFET6がターンオンすると、
この直前に横型MOSFET5及びSBD7に流れてい
た回生電流は入力電流と切り換わり、MOSFET6を
介して、インダクタンス9に流れる。所定の期間だけオ
ンすると、制御回路11のオフ信号により、MOSFE
T6はターンオフする。これにより、インダクタンス9
の回生電流は、ターンオフ直後に、横型MOSFET5
がオンするまで、SBD7により回生され、横型MOS
FET5がターンオンすると、横型MOSFET5によ
り回生される。再びMOSFET6がオンするタイミン
グになると、横型MOSFET5はターンオフす。両M
OSFET5,6が同時オフ期間にSBD7により回生
された後、MOSFET6により入力電流と切り換わ
る。この際横型MOSFET5はバックゲートの逆バイ
アス効果により、寄生ダイオードの導通が阻止されてい
るため、逆回復現象による問題点を生じることはない。
【0019】図4は本発明の第2の実施例のフォワード
コンバータを示す回路図である。図4において、図1で
示したMOSFETを、整流用横型MOSFET5とし
て2個使用している。入力電源8の電圧をスイッチング
するMOSFET15は、制御回路11でゲート制御さ
れる。コンデンサと抵抗との直列接続回路がトランス1
4に並列接続され、その二次側には、上記横型MOSF
ET5,インダクタンス9,平滑コンデンサ10と負荷
との並列接続回路が直列に接続される。負荷12と並列
にもう一つの横型MOSFET5とSBD7とが接続さ
れ、上記横型MOSFET5と並列にもう一つのSBD
7が接続される。2個の横型MOSFET5は、制御回
路11によりゲート制御される。2個の横型MOSFE
T5のバックゲートは、いずれもバイアス電源13によ
りバイアスされて使用される。これに必要なバイアス電
源は、入力電源8や他の電源等を利用してもよいし、別
に乾電池を使用することができる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、バック
ゲートを分離し負バイアスが可能な横型MOSFETを
使用したことにより、整流用MOSFETの寄生ダイオ
ードにより生じる逆回復現象を阻止することができ、こ
れにより逆回復現象によって生じる逆回復損失の発生や
逆回復電流によるノイズ発生,転流dV/dt破壊等を
防止できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例で使用される横型MOS
FETの断面図である。
【図2】本発明の第1の実施例の同期整流回路を示す回
路図である。
【図3】図2の回路の動作を示す波形図である。
【図4】本発明の第2の実施例の同期整流回路を示す回
路図である。
【図5】従来の縦型MOSFETの断面図である。
【図6】従来の同期整流回路の回路図である。
【符号の説明】
1,1′ バックゲート(基板) 2,2′ ドレイン 3,3′ ソース 4,4′ 絶縁ゲート 5 横型MOSFET 6,15,17 MOSFET 7 SBD 8 入力電源 9 インダクタンス 10 平滑コンデンサ 11 制御回路 12 負荷 13 バイアス電源 14 トランス 30,31 波形

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平滑コンデンサと負荷との並列接続回路
    に、インダクタンスを介して、ダイオードと整流用電界
    効果トランジスタとを並列接続し、電源からの電圧をオ
    ン・オフして前記電界効果トランジスタに供給するスイ
    ッチング用電界効果トランジスタを備えた同期整流回路
    において、前記整流用電界効果トランジスタは、バック
    ゲートと分離された絶縁ゲート構造を有し、前記バック
    ゲートに逆バイアスを印加する手段を設けたことを特徴
    とする同期整流回路。
  2. 【請求項2】 平滑コンデンサと負荷との並列接続回路
    に、インダクタンスを介して、ダイオードと第1の電界
    効果トランジスタとを並列接続し、第2の電界効果トラ
    ンジスタとトランスの二次側との直列回路を前記ダイオ
    ードと並列接続し、電源電圧をオン・オフして前記トラ
    ンスの一次側に供給する同期整流回路において、前記第
    1,第2の電界効果トランジスタは、バックゲートと分
    離された絶縁ゲート構造を有し、前記バックゲートに逆
    バイアスを印加する手段を設けたことを特徴とする同期
    整流回路。
JP33664993A 1993-12-28 1993-12-28 同期整流回路 Pending JPH07194105A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6639388B2 (en) 2000-04-13 2003-10-28 Infineon Technologies Ag Free wheeling buck regulator with floating body zone switch
US7714624B2 (en) 2007-04-25 2010-05-11 Denso Corporation Method for controlling vertical type MOSFET in bridge circuit
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0779564A (ja) * 1993-09-08 1995-03-20 Hitachi Ltd 同期整流回路

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19980106