JPS63140477A - ブロツホラインメモリ駆動回路 - Google Patents

ブロツホラインメモリ駆動回路

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JPS63140477A
JPS63140477A JP28660986A JP28660986A JPS63140477A JP S63140477 A JPS63140477 A JP S63140477A JP 28660986 A JP28660986 A JP 28660986A JP 28660986 A JP28660986 A JP 28660986A JP S63140477 A JPS63140477 A JP S63140477A
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JP
Japan
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magnetic field
coil
voltage
switch
bias magnetic
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Pending
Application number
JP28660986A
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English (en)
Inventor
Takashi Toyooka
孝資 豊岡
Yoji Maruyama
洋治 丸山
Makoto Suzuki
良 鈴木
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 C産業上の利用分野〕 本発明は、ブロッホラインメモリに係り、特にブロッホ
ラインメモリ素子のM動に必要なバイアス磁界パルスを
低消費電力で供給する駆動回路に関する。
〔従来の技術〕
ブロッホラインメモリ素子における、磁壁内のプロッホ
ラインをバイアス磁界パルスにより駆動する方法につい
ては、たとえば第8回1日本応用磁気学会学術講演概要
集、p、94 (1984年11月)において論じられ
ている。プロッホラインを駆動するのには、立上り50
〜100ns。
立下り300ns〜2μS程度、振幅5〜100e程度
のバイアス磁界パルスを必要とする。
バイアス磁界パルスは、第3図に示すような断面形状を
有する磁気回路を用いて発生する。すなわち、同図にお
いて、ブロッホラインメモリ素子13の上下に磁性体の
板11−1.2を置き、その周囲をシールドケース10
でとり囲む、磁性体板11−1.2の周囲にバイアス磁
界コイル9−1.2をそれぞれ巻く、バイアス磁界コイ
ル9−1.2に、第2図に示した波形14の電流パルス
(振幅0.2〜2A程度、立上り50〜1OOns。
立下り200ns=11μs)を流すことにより。
上記のバイアス磁界パルスを発生する。
現在までにこのようなメモリモジュールのバイアス磁界
パルスの実用的な駆動回路についての公表論文、公開発
明はない、メモリ素子の動作実験では、小型のへルムホ
ルツコイルを巻いて、市販のパルスジュネレータなどで
駆動している。駆動における問題点は以下のとおりであ
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ブロッホラインメモリ素子に必要なバイアス磁界パルス
駆動における問題点は、駆動回路の消費電力にある。1
5IIII11角のメモリ素子を駆動する場合には、第
3図に示す構成のメモリモジュールでは磁界を印加する
部分の大きさVは、20mmX20mmX3+mm=1
.2X10−’m”となる。この領域に振幅Htl=1
00e、立上り50ns。
立下り500nsのバイアス磁界パルスを印加する場合
に、磁気エネルギーE+t(J)は式(1)%式% 立上りでr =50 n sでこのエネルギーを供給す
るには、駆動電圧vLと駆動電流■、は式(2)を満た
す必要がある。なお、μ0は真空中の透磁率である。
従って。
VL[L= t 9.2 (v−A)       −
(3)これより、コイル電流振幅を0.5Aとすると、
38.4Vの駆動電圧でよいことになる。
第12図に示す定電流駆動回路でこの電流を供給する場
合には、fa ’a f&圧45Vとすると、駆動回路
の最終段のトランジスター4の消費電力は6、IWとな
る。すなわち、電流パルス立上り時にはトランジスタ1
4のコレクタ=エミッタ間の電圧は0.5■であり、こ
の期間の駆動回路の消費電力は平均0.13Wと小さい
、これに対して電流の立下り時には、バイアス磁界コイ
ルに−3,8Vの電圧が生じるため、コレクタ=エミッ
タ間の電圧は48.8Vとなる。従ってこの期間の消費
電力の平均値はl 2.2Wと大きい、くり返し周波数
IMHzで駆動すると、平均?l”l費電力は6.IW
となる。このように消費電力が大きいと、ブロッホライ
ンメモリ素子を実用化する上で問題となる。
本発明の目的は、低消費電力でバイアス磁界パルスの駆
動ができる駆動回路を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は、複数個のスイッチング素子を用いることに
より、電流パルスの立上り時に電圧の高い電源からバイ
アス磁界コイルにエネルギーを供給し、電流パルスの立
下り時に、バイアスコイルから電圧の低い電源にエネル
ギーを戻す駆動方式により実現できる。
〔作用〕
第1および第2のスイッチングを導通させることにより
、電圧の高い方の第1の電源からバイアス磁界コイルに
電流を流し始める。この状態では。
第1の電源からバイアス磁界コイルにエネルギーが供給
される。コイルのエネルギーは電流とともに増加する。
第1および第2のスイッチの導通後。
所定の時間後に、第1および第2のスイッチを遮断し、
同時に第3および第4のスイッチを導通させる。第3お
よび第4のスイッチの導通により、バイアス磁界コイル
は、電圧の低い方の第2の電源に接続される。コイル電
流は第2の電源に向かって流れるため、バイアス磁界コ
イルの持つエネルギーが電源に戻り、コイル電流は減少
する。コイル電流が0になった時点でスイッチ3,4を
遮断する。この駆動により、第1の電源からバイアス磁
界コイルに与えたエネルギーのほとんどを、第2の電源
に戻すことができるため、駆動回路の消費電力を小さく
することができる。
〔実施例〕
実施例1゜ 本発明の第1の実施例を第1図および第2図を用いて説
明する。第1図において、バイアス磁界コイル5の両端
に4個のスイッチ1〜4を接続する。第1および第2の
スイッチ1,2は、ftEiliX電圧が高い方の第1
の直流定電圧電源6からバイアス磁界コイルに電流パル
スを流す電流通路を形成する。一方、第3および第4の
スイッチ3,4は。
バイアス磁界コイル5から直流定電圧電源7に電流パル
スを流す電流通路を形成する。第2図に記載した様に、
まず第1および第2のスイッチ1゜2をONにすること
により、第1の電源6から第1のスイッチl、バイアス
磁界コイル5.第2のスイッチ2を通して電流が流れ始
める。スイッチ1.2をONにしてからの時間をt、コ
イル5の時間電流を1(t)、第の電源6の電圧をEl
、スイッチ1の電圧降下をvl、スイッチ2の電圧降下
をv2とすると、  i  (t)は式(1)で与えら
れる。
し t=τ1においてスイッチ1,2をOFFにし。
スイッチ3,4をONにする。ただし、この実施例にお
いて、スイッチ3,4はダイオード3−1゜4−1によ
り+19成しており、スイッチ1,2がOFFになるの
と同時に自動的にスイッチ3,4はONになり、スイッ
チ3→コイル5→スイツチ4→電源7に至る電流通路が
形成される。スイッチ3,4がONになった後のコイル
電流は式(2)で与えられる。ただし、スイッチ3,4
の電圧降下はV3.V4であり、電源7の電源電圧はE
2である。
ム2↑■3士■4 おいてOになる。従ってE工+ E 2およびτ、の設
定により、第2図に示した波形、たとえばτ1 = 5
0 n s 、振幅I 1=0.5A、x 2=500
nsとすルL:ハ、 V 1=V 2 = 1 、3 
V。
V 3 = V 4= 0 、8 V 、コイルのイン
ダクタンスが3.84μHの場合には、Elは4LV、
E。
は2.2vとなる。この波形は第13図に記載した従来
例における定電流回路の場合と同じである。
この駆動回路での消費電力は、電流パルスの繰り返し周
波数をIMHzとすると、スイッチ1,2のそれぞれに
ついてo、o i 9W、スイッチ3゜4がONの時に
、スイッチ3,4についてそれぞれ0.IWである。駆
動回路の平均消費電力は0.24Wと小さい。
実施例2゜ 上記の実施例1において、バイアス磁界コイル5の駆動
時に、電源6から駆動用のエネルギーを供給するが、供
給したエネルギーの大半が電源7に戻ることになる。す
なわち、第1図、第2図において、スイッチ1,2がO
Nの期間には、電源6からコイル5へのエネルギーの供
給、スイッチ3.4がONの期間にはコイル5から電源
7へのエネルギーを戻す動作となる。従って電源7に蓄
積されたエネルギーを他に使わないと、駆動系全体の消
費電力が大きくなる問題がある。第4図に示した駆動回
路では、ffi源7と電源6との間にDC−DCコンバ
ータ8を挿入し、電源7に蓄積するエネルギーを電源6
に戻すことにより、上記の問題を解決する。電源7に戻
るエネルギーは。
実施例1に示した駆動の場合には、0.28Wとf、A
 ル、 D C−D Cコンバータの変換効率を80%
とすれば、この消費電力を0.07W程度にすることが
できる。
実施例36 第5図に本発明の第3の実施例を示す。第1の実施例と
比較して、スイッチの数を低減し、しかも、さらに消費
電力を低減している。この駆動回路の動作を第7図を用
いて以下に説明する。スイッチ1をONにして電源6か
らコイル5にコイル電流を流し始め、所定の振幅(たと
えば0.5A)になった時(1=τ1)に、スイッチ1
をOFFにしてスイッチ3をONにする。スイッチ3は
実施例1と同様にダイオード3−1だけで結成できる。
スイッチ3がONの期間には?lX7からスイッチ3を
通してコイル5に電流が流れる。電源7の電圧を負の値
とすることにより、電流振幅は減少して0に戻る。この
時点でスイッチ3をOFFにする。スイッチ3がダイオ
ード3−1の場合には自動的にOFFになる。
この駆動回路により実施例1と同じ駆動をする場合に、
電源6の電圧E□は39.7V、電源7の電圧E2は一
3vとなるにの駆動回路の消費電力は、0.12Wとな
る。ただし、スイッチ1の消費電力は0.019W、ス
イッチ3の消費電力は0.IWである。従って駆動回路
の消費電力を実施例1の50%にできた。
電wX7の消費電力は0.38Wとなる。実施例2と同
様にDC−DCコンバータ8を使えば、この消費電力は
o、osw程度にできる。
実施例4゜ 第6図に示すように、実施例3と同様に、スイッチ2個
とした構成であるが、電源6の電圧を負。
flilfi7の電圧を正とした。DC−DCコンバー
タ8による消費電力の低減も同様にできる。
実施例5゜ 実施例1の第1図または、実施例2の第4図の駆動回路
において、コイル電流波形を三角波ではなく、台形波に
近い四角形の波形とする駆動が可能である。第8図に示
すように、スイッチ1,2をONにし、コイル電流i 
 (t)が振幅工、となった時点(1=τ、)において
、スイッチ1だけをOFFにする。コイル電流はスイッ
チ3→コイル5→スイツチ2の径路で流れる。この時に
コイルの両端の電圧はスイッチ2とスイッチ3の電圧降
下の和(〜2.3V)だけとなるので、この状態を保持
しているτ1≦tくτ1+τ3の期間では、コイル電流
の時間変化の絶対値は、これに続くτ1+τ3≦tくτ
1+τ2+τ3の期間における時間変化の絶対値より小
さい、j=τ1+で3において、スイッチ2をOFFに
し、スイッチ4をONにすると、コイル両端に加わる電
圧は、実施例1と同様に3.7vとなるので、実施例1
と同様な時間変化をとる。この制御方法により。
ブロッホラインメモリの設計(特に転送路)によっては
より動作特性を改善できる。この駆動方法での消費電力
は、実施例1.2の場合とほとんど同じである。
実施例6゜ 実施例5と同様なコイル電流波形を、実施例3および実
施例4における、第5図および第6図に示した駆動回路
に、スイッチ18を付加することにより得られろ。第9
図は第5図に示した駆動回路において、コイル5と並列
にスイッチ18を接続している。第11に示す動作にお
いては、第8図と同様に、スイッチ1をOFFにした後
にスイッチ18をONにしてコイル電源を流す。第10
図の場合も第9図の場合と同様に制御する。スイッチ1
8をt=τ1+τ3においてOFFとし、スイッチ3を
ONにする。この駆動方法で、スイッチ18がONにな
った時に、コイル両端の電圧は1.5vとなるので、ス
イッチ3がONの時のコイル両端の電圧3.7vの約4
0%と小さい。
従って、τ1≦t≦τ、+τ3における電流の時間変化
は、実施例5の場合よりも小さくできる。
この駆動方法における消費電力の値は実施例3゜4と同
程度である。
なお、本発明において、DC−DCコンバータは直流電
圧変圧手段、直流電圧変換手段、電圧変圧手段、電圧変
換手段の一種として取扱うことができる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、複数個のスイッチング素子と2つの異
る電源電圧とを組み合わせた駆動回路を用いることによ
り、駆動回路の消費電力を0.2〜0.3m来の定電流
リニア駆動回路と比較して1/20〜1/30と大幅に
低減することかできた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第一の実施例を示す図、第2図は本発
明の第一の実施例の動作を示す図、第3図はブロッホラ
インメモリモジュールの断面構造を示す図、第4図は本
発明の第二の実施例を示す図、第5図は本発明の第三の
実施例を示す図、第6図は本発明の第四の実施例を示す
図、第7図は本発明の第三および第四の実施例の動作を
示す図。 第8図は本発明の第五の実施例の動作を示す図。 第9図、10図は本発明の第六の実施例を示す図。 第11図は本発明の第六の実施例の動作を示す図、第1
2図は定電流リニア駆動回路を示す図、第13図は第1
2図の回路の動作を示す図である。 1〜14.18・・・スイッチ、 1−1.2−1.18−1・・・スイッチングトランジ
スタ、 1−2.2−2.3−1.4−1.18−2・・・ダイ
オード、5・・・コイル、6・・・高電圧電源、7・・
・低電圧電源、8・・・DC−DCコンバータ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、2個の異る直流定電圧源と、複数個のスイッチング
    素子と、バイアス磁界コイルで構成したバイアス磁界パ
    ルス発生装置であって、電圧の高い方の直流定電圧源か
    らバイアス磁界コイルに電流が流れる電流を制御するス
    イッチング素子と、バイアス磁界コイルから電圧の低い
    方の直流定電圧源に電流を流すスイッチング素子とを含
    むことを特徴とするブロッホラインメモリ駆動回路。 2、前記電圧の低い方の直流定電圧源を入力に接続し、
    前記電圧の高い方の直流電圧源を出力に接続するDC−
    DCコンバータを含む、特許請求の範囲第1項記載のブ
    ロッホラインメモリ駆動回路。
JP28660986A 1986-12-03 1986-12-03 ブロツホラインメモリ駆動回路 Pending JPS63140477A (ja)

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ID=17706628

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JP28660986A Pending JPS63140477A (ja) 1986-12-03 1986-12-03 ブロツホラインメモリ駆動回路

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100553144C (zh) 2005-07-22 2009-10-21 友达光电股份有限公司 移位缓存器驱动电路及其电平移位器

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100553144C (zh) 2005-07-22 2009-10-21 友达光电股份有限公司 移位缓存器驱动电路及其电平移位器

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