具有恒定电流可变结构的负载驱动器的制作方法

专利名称：具有恒定电流可变结构的负载驱动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有恒定电流可变结构的负载驱动器。
背景技术：
例如，与US2009/0066402A1相对应的JP2009-71956A描述了用于驱动诸如绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等的作为负载的功率开关元件(power switching element)的栅极驱动电路。所描述的栅极驱动电路具有用于打开功率开关元件的第一接通电源电路。第一接通电源电路具有作为专用于第一接通电源电路的电源的第一接通电源。第一接通电源电路向功率开关元件的栅极提供等于或低于预定电平的电压，以打开该功率开关元件。因此，减小了诸如特性改变等的对功率开关元件的不利影响。上面的栅极驱动电路是一个例子，并且一些其它类型的栅极驱动电路，即驱动器电路是广泛已知的。在由这种驱动器电路驱动的开关元件中，打开栅极的时间取决于驱动器电路的电容(capacity)。上升时间越短，升高栅极的速度增加得就越快。例如，假设栅极的电容为C，对栅极进行充电的恒定电流值为I，并且栅极变为导通状态的导通电压为V，用于打开栅极的上升时间T被表示为T= (CXV)/I。从外部设备向驱动器电路提供恒定电流。根据上面的表达式，通过增加提供给驱动器电路的电流的值I或者通过减小栅极电容C或导通电压V来缩短上升时间T。也即是说，通过缩短上升时间T，栅极的上升速度增加。栅极电容C和导通电压V是根据开关元件的尺寸或制造工艺来唯一地决定的。因此，上升时间T是由恒定电流的值I来调节的。考虑通过增加恒定电流的值I来缩短上升时间T。然而，恒定电流的值I的增加导致驱动器电路中的电流消耗的增加。具体地说，如果甚至在栅极达到导通状态以后还不断地向驱动器电路提供具有增加的值I的恒定电流，则增加了驱动器电路中的消耗电流。例如，与US2009/0002054A1相对应的JP2009-11049A描述了使用恒定电流来驱动诸如IGBT或MOSFET等的作为负载的功率元件的栅极的栅极驱动装置。在该栅极驱动装置中，将恒定电流脉冲的栅极驱动电路连接到功率元件的栅极。当根据控制信号来操作恒定电流脉冲的栅极驱动电路时，从恒定电流脉冲的栅极驱动电路向功率元件的栅极提供恒定电流。因为给功率元件的栅极提供了电荷，因此栅极电压上升，并且因而功率元件打开。在这种结构中，如果在功率元件的栅极达到完全导通状态时发生脉冲跳增 (overshoot)，则功率元件将被损坏。因此，考虑将箝位电路连接到功率元件的栅极，从而限制功率元件的脉冲跳增并且保护功率元件，其中，箝位电路将栅极电压固定于恒定电压。然而，在栅极电压达到箝位电路的电压的时刻，在箝位电路中形成了恒定电流通过的电流通路。因此，只要不断地向功率元件提供恒定电流，也将不断地向箝位电路提供向功率元件提供的恒定电流。因此，将增加电流消耗。例如，JP2004-7M24A描述了 MOS栅极晶体管的栅极驱动电路，该栅极驱动电路可以缩短高功率晶体管的接通时间并且还可以减小内部功耗。然而，在JP2004-7M24A中，恒定电流的值未被改变。

发明内容
一个目的是提供一种能够在减小驱动器电路中的电流消耗的同时以较高的速度打开开关元件的负载驱动器。另一个目的是提供一种具有连接到功率元件的箝位电路、能够减小用于驱动该功率元件的恒定电流的消耗的负载驱动器。根据一个方案，负载驱动器包括连接到负载的开关元件、产生恒定电流的恒定电流产生器和通过从恒定电流产生器提供的恒定电流打开开关元件的驱动器电路。打开开关元件所需的导通时段是根据恒定电流的值来确定的，并且随着恒定电流的值的增加而缩短。恒定电流产生器在导通时段期间向驱动器电路提供具有第一电流值的第一恒定电流， 并且在导通时段已经过去并且开关元件达到导通状态以后提供具有小于第一电流值的第二电流值的第二恒定电流。在这种结构中，通过具有第一电流值的恒定电流打开开关元件，并且在开关元件被打开以后，来自恒定电流产生器的恒定电流的值从第一电流值减小到第二电流值。因此， 通过具有第一电流值的恒定电流以较高的速度来打开开关元件，并且通过具有小于第一电流值的第二电流值的恒定电流来减小在开关元件被打开以后驱动器电路中的电流消耗。根据第二方案，负载驱动器包括功率元件、驱动器电路、箝位电路。功率元件连接到负载。功率元件是由半导体开关元件提供的，并且具有驱动端。驱动器电路向驱动端提供恒定电流以驱动功率元件。箝位电路连接到驱动端，并且当应用于驱动端的电压通过从驱动器电路提供的恒定电流达到预定电压时将该电压固定于预定电压。驱动器电路包括在电压达到预定电压以后将恒定电流的值减小到比在电压达到预定电压以前提供的恒定电流的值更小的值。在这种结构中，在功率元件的驱动端的电压达到预定电压以后，通过可变恒定电流电路来减小提供给驱动端的恒定电流的值。因此，减小了提供给箝位电路的电流。因此， 减小了恒定电流的消耗量。


通过下面参照附图给出的详细描述，本发明的其它目的、特征和优点将变得更加显而易见，在附图中，相同部分是由相同的参考数字来指代的，并且其中图1是根据第一实施例的处于连接到负载的状态的负载驱动器的示意性电路图；图2是根据第一实施例的负载驱动器的详细电路图；图3是用于解释根据第一实施例的负载驱动器的操作的时间图，该时间图示出了开关元件的栅极波形、开关信号、在恒定电流产生器中产生的恒定电流的值以及电流减小信号；图4是根据第二实施例的负载驱动器的详细电路10
图5是根据第三实施例的负载驱动器的详细电路图；图6是根据第四实施例的负载驱动器的恒定电流产生器的详细电路图；图7是根据第五实施例的负载驱动器的详细电路图；图8是根据第六实施例的负载驱动器的详细电路图；图9是根据第六实施例的负载驱动器的电流减小控制电路的详细电路图；图10是用于解释根据第六实施例的负载驱动器的操作的时间图；图11是根据本发明的第七实施例的负载驱动器的详细电路图；图12A是根据第七实施例的负载驱动器的延迟电路的详细电路图；图12B是示出了作为根据第七实施例的电阻的另一个示例的延迟电路的可变电阻的示意图；图13是用于解释根据第七实施例的负载驱动器的操作的时间图；图14是根据本发明的第八实施例的负载驱动器的详细电路图；图15是根据本发明的第九实施例的负载驱动器的详细电路图；图16是根据本发明的第十实施例的负载驱动器的详细电路图；图17是根据本发明的第十一实施例的负载驱动器的详细电路图；图18是根据本发明的第十二实施例的负载驱动器的详细电路图；图19是根据第十二实施例的负载驱动器的电流控制电路的详细电路图；图20是用于解释根据第十二实施例的负载驱动器的操作的时间图；图21是根据本发明的第十三实施例的负载驱动器的详细电路图；图22是根据本发明的第十四实施例的负载驱动器的详细电路图；图23是根据本发明的第十五实施例的负载驱动器的详细电路图；图M是用于解释根据第十五实施例的负载驱动器的操作的时间图；图25是根据本发明的第十六实施例的负载驱动器的详细电路图；图2队是根据第十六实施例的负载驱动器的恒定电流电路的详细电路图；图26B是图2队中所示的恒定电流电路的恒定电流产生器的详细电路图；图27是用于解释根据第十六实施例的负载驱动器的常规操作的时间图；图观是用于解释根据第十六实施例在功率元件短路的情况下负载驱动器的操作的时间图；图四是根据第十七实施例的处于连接到负载的状态的负载驱动器的示意性电路图；图30是图四中所示的负载驱动器的详细电路图；图31是用于解释根据第十七实施例的负载驱动器的操作的时间图，该时间图包括功率元件的栅极波形、用于驱动功率元件的开关信号、用于控制箝位电路的控制信号和电流减小信号；图32是根据第十八实施例的负载驱动器的详细电路图；图33是根据第十九实施例的负载驱动器的详细电路图；图34是用于解释电流减小信号产生电路的操作的时间图；图35是根据第二十实施例的负载驱动器的详细电路图；图36是用于解释根据第二十实施例的电流减小信号产生电路的操作的时间图37是根据第二十一实施例的处于连接到负载的状态的负载驱动器的示意性电路图；图38是根据第二十二实施例的负载驱动器的示意性电路图；图39是图38中所示的负载驱动器的详细电路图；图40是用于解释根据第二十二实施例的负载驱动器的操作的时间图；图41是根据第二十三实施例的负载驱动器的电路图；图42是根据第二十四实施例的负载驱动器的电路图；图43是用于解释根据第二十四实施例的负载驱动器的操作的时间图；图44是根据第二十五实施例的负载驱动器的电路图；图45是根据第二十五实施例的负载驱动器的恒定电路控制电路的真值图表；以及图46是用于解释根据第二十五实施例的负载驱动器的操作的时间图。
具体实施例方式在下文中，将参照附图来描述示例性的实施例。贯穿示例性实施例使用相同的参考数字来指代相同部分。(第一实施例)将参照图1至图3来描述第一实施例。根据第一实施例的负载驱动器被用于使用恒定电流来驱动负载，例如IGBT、功率M0SFET、电容负载或电阻负载。图1是根据本实施例的处于连接到负载10的状态的负载驱动器的示意图。如图 1所示，负载驱动器包括恒定电流产生器30、驱动器电路20和开关元件50。恒定电流产生器30连接到电源20。恒定电流产生器30是产生恒定电流的电路。 恒定电流产生器30中产生的恒定电流确定驱动器电路40的电容，即，开关速度。驱动器电路40被配置为根据来自外部设备的栅极0N/0FF开关信号来进行驱动， 即打开和关闭开关元件50。打开开关元件50所需要的导通时段随着恒定电流的强度的增加而缩短。驱动器电路40根据来自恒定电流产生器30的恒定电流的强度在导通时段期间打开开关元件50。在下文中，栅极0N/0FF开关信号被简称为开关信号。开关元件50是用于驱动负载10的半导体开关元件。例如，在本实施例中，开关元件50是N沟道M0SFET。开关元件50的栅极连接到驱动器电路40。开关元件50的漏极连接到负载10。可替换地，负载10可以连接到开关元件50的源极。参照图2，将描述负载驱动器的详细结构。恒定电流产生器30包括开关31 (Sff-A)、 第一恒定电流源32和第二恒定电流源33。开关31连接到第一恒定电流源32。第二恒定电流源33与包括开关31和第一恒定电流源32的串行线路并联连接。开关31与第二恒定电流源33之间的连接点连接到电源20。第一恒定电流源32与第二恒定电流源33之间的连接点连接到驱动器电路40。根据来自外部设备的电流减小信号的导通命令和关闭命令打开和关闭开关31。例如，开关31是由诸如MOSFET等的半导体元件提供的。当开关31打开时，在电源20和驱动器电路40之间由第一恒定电流源32和第二电流源33形成并联电路。因此，通过第一恒定电流源32的电流与通过第二恒定电流源的电流的总和作为具有第一电流值的恒定电流而产生，并且被提供给驱动器电路40。另一方面，当开关31关闭时，在电源20与驱动器电路40之间形成仅存在第二恒定电流源33的电路。因此，通过第二恒定电流源33的电流作为具有第二电流值的恒定电流而产生，并且被提供给驱动器电路40。即，恒定电流产生器30是可变恒定电流源，其在开关31打开时产生具有第一电流值的恒定电流(例如，第一恒定电流)并且在开关31关闭时产生具有小于第一电流值的第二电流值的恒定电流(例如，第二恒定电流)。应当注意的是，第一恒定电流源32和第二恒定电流源33可以具有相同的载流量(current capacity)或不同的载流量。第一恒定电流源32和第二恒定电流源33中的每一个的载流量是根据通过打开和关闭开关31将要提供给驱动器电路40的恒定电流的值(强度)来确定的。驱动器电路40包括放大器41。放大器41提供产生与开关信号同相的输出的电路。放大器41的输出端连接到开关元件50的栅极以使用放大器41的输出来驱动开关元件50。放大器41的电容是由从恒定电流产生器30提供的恒定电流的值来确定的。放大器41的电容与驱动开关元件50的开关速度相对应。放大器41的能力随着恒定电流的增加而增加。例如，假设开关元件50的栅极的电容为C，给栅极充电的恒定电流的值为I，并且使开关元件50的栅极处于导通状态的导通电压为V，则使开关元件50的栅极处于导通状态的上升时间T被表示为T= (CXV)/I。如上所示，打开开关元件50所需的导通时段(导通时间)与恒定电流的值成反比。因此，开关元件50的导通时段随着电流的值的增加而缩短。恒定电流的值是通过根据电流减小信号打开和关闭开关31来调节的。本实施例的负载驱动器具有上面所描述的电路结构。例如，在本实施例中，开关信号和电流减小信号是在诸如ECU等的外部设备中产生的，并且被输入到负载驱动器中。接下来，将参照图3来描述图2中所示的负载驱动器的操作。图3是示出了开关元件50的栅极波形、打开和关闭开关元件50的开关信号、恒定电流产生器30中产生的恒定电流的值以及电流减小信号的时间图。当开关信号处于高电平时，由于放大器41产生与开关信号同相的输出，所以放大器41将高电平电压应用于开关元件50的栅极。因此，开关元件51打开。当开关信号处于低电平时，放大器41的输出处于低电平。因此，开关元件50关闭。通过这种方式，驱动器电路40在开关信号处于高电平时打开开关元件50，并且在开关信号处于低电平时关闭开关元件50。在时刻Tl，当输入到驱动器电路40中的开关信号从低电平转换为高电平时，开关元件50由放大器41驱动。此外，在时刻Tl，恒定电流产生器30的开关31由电流减小信号的导通命令接通。 因此，通过第一恒定电流源32的电流和通过第二恒定电流源33的电流被加在一起，并且作为具有第一电流值的恒定电流提供给驱动器电路40。开关元件50的栅极的上升时间T是根据从恒定电流产生器30提供的恒定电流的值来确定的(即，T= (CXV)/!) 0上升时间T与打开开关元件50所需的导通时段相对应。
因此，驱动器电路40使用从恒定电流产生器30提供的具有第一电流值的恒定电流来驱动开关元件50的栅极。因此，如图3所示，开关元件50的栅极电压根据恒定电流的第一电流值呈梯度地增加。此后，在时刻T2，S卩，当已经经过了导通时段时，根据电流减小信号的关断命令关断恒定电流产生器30的开关31。因此，恒定电流产生器30向驱动器电路40提供通过第二恒定电流源33的电流，以作为具有第二电流值的恒定电流。通过这种方式，恒定电流产生器30在导通时段期间向驱动器电路40提供具有第一电流值的恒定电流。因此，在由恒定电流的第一电流值确定的上升时间期间打开开关元件50。在已经经过导通时段以后，恒定电流产生器30向驱动器电路40提供具有小于第一电流值的第二电流值的恒定电流。换言之，恒定电流的值在开关元件50达到导通状态的导通时刻被减小。因此，在开关元件50的栅极打开以后，从恒定电流产生器30向驱动器电路40提供的恒定电流的值小于当开关元件50的栅极被打开时提供的恒定电流的值。在本实施例中，如上所述，从恒定电流产生器30向驱动器电路40提供的恒定电流的值在经过了导通时段以后被减小。因为在开关元件50打开以后恒定电流产生器30中产生的电流的值从第一电流值减小到第二电流值，所以当开关元件50处于导通状态时驱动器电路40中的消耗电流减小了。直到开关元件50达到导通状态为止，驱动器电路40是由具有大于第二电流值的第一电流值的恒定电流操作的，开关元件的上升速度没有减小。也就是说，通过具有第一电流值的恒定电流将开关元件50的上升速度维持在较高的水平。因此，在使开关元件50的上升速度维持在较高水平的同时减小了驱动器电路40 中的消耗电流。恒定电流产生器30具有这样的结构，S卩，通过接通开关31将通过第一恒定电流源 32的电流加到通过第二恒定电流源33的电流。因此，在经过了导通时段以后，具有第二电流值的恒定电流仅由通过第二恒定的电流源33的电流提供。(第二实施例)将参照图4来描述第二实施例。在下文中，将主要描述与第一实施例的结构不同的结构。在本实施例中，驱动器电路40的放大器41是由MOSFET构成的。参照图4，放大器41包括反相器41a、开关元件41b和电阻41c。反相器41a连接到开关元件41b的栅极。反相器41a使输入到驱动器电路40的开关信号反相并且将经反相的开关信号发送到开关元件41b的栅极。开关元件41b是由N 沟道MOSFET提供的。开关元件41b的漏极连接到恒定电流产生器30，并且开关元件41b的源极连接到诸如接地的参考电压线。电阻41c连接在开关元件50的漏极与诸如解地的参考电压线之间。通过这种方式，放大器41被配置为源极接地型的，其中，开关元件41b的源极连接到参考电压线。在图4和一些其它附图中，接地被示出为参考电压线的示例。然而，参考电压线不限于接地，而是可以具有作为参考的任何其它可能。当开关信号从低电平变为高电平时，开关元件41b关闭。因此，从恒定电流产生器30向驱动器电路40提供的恒定电流(例如，图4中的I)流向开关元件50的栅极。因此， 开关元件50的栅极电压增加。如上所述，放大器41可以由包括N沟道MOSFET的开关元件41b构成。(第三实施例)将参照图5来描述第三实施例。在下文中，将主要描述与第一实施例和第二实施例的结构不同的结构。在第一实施例和第二实施例的恒定电流产生器30中，通过接通开关31将通过第一恒定电流源32的电流加到通过第二恒定电流源33的电流。在本实施例中，另一方面，开关31被配置为使得通过第一恒定电流源32和第二恒定电流源33中的一个的电流作为恒定电流提供给驱动器电路40。参照图5，恒定电流产生器30包括开关31 (Sff-B)、第一恒定电流源32和第二恒定电流源33。第一恒定电流源32被配置为产生具有第一电流值的恒定电流II。第二恒定电流源33被配置为产生具有小于第一电流值的第二电流值的恒定电流12。也就是说，第一恒定电流源32和第二恒定电流源33中的每一个的载流量被预定为具有Il > 12的关系。开关31在第一侧上具有单个接触点而在第二侧上具有两个接触点。第一侧上的单个接触点连接到电源20。第二侧上的两个接触点分别连接到第一恒定电流源32和第二恒定电流源33。驱动器40和开关元件50具有与第一实施例的驱动器和开关元件类似的结构。在具有上面所描述的结构的恒定电流产生器30中，在导通时段期间，即，直到开关元件50达到导通状态的导通时刻为止，开关31根据电流减小信号连接到第一恒定电流源32使得通过第一恒定电流源32的电流被提供给驱动器电路40。在这种情况下，形成了从电源20经由第一恒定电流源32到达驱动器电路40的电流通路。因此，具有第一电流值的恒定电流从第一恒定电流源32提供给驱动器电路40。在经过了导通时段以后，S卩，在导通时刻以后，开关31根据电流减小信号连接到第二恒定电流源33使得通过第二恒定电流源33的电流被提供给驱动器电路40。在这种情况下，形成了从电源20经由第二恒定电流源33到达驱动器电路40的电流通路。因此，具有第二电流值的恒定电流从第二恒定电流源33提供给驱动器电路40。通过这种方式，恒定电流产生器30可以被配置为具有多个恒定电流源32、33，所述多个恒定电流源具有不同电流值，并且多个恒定电流源32、33可以由开关31根据电流减小信号来进行切换。(第四实施例)将参照图4来描述第四实施例。在下文中，将主要描述与第一实施例至第三实施例的结构不同的结构。在上文所描述的实施例中的每一个实施例中，给恒定电流产生器30提供多个恒定电流源32、33，其中每一个恒定电流源允许预定的电流值。在本实施例中，另一方面，恒定电流产生器30被配置为使得在恒定电流产生器30的恒定电流电路中调节被提供给驱动器电路40的恒定电流的值。图6是本实施例的恒定电流产生器30的电路图。如图6所示，恒定电流产生器30具有包括电阻34a、34b和晶体管35a、35b、35c的恒定电流源。应用于晶体管35a的栅极的栅极电压是由电源36 (Vl)和晶体管37来控制的。电阻34b具有可变的电阻值。电阻34b的电阻值是根据电流减小信号而改变的。 例如，电阻34b是由多个串联连接的电阻构成的，并且多个晶体管中的任意一个由晶体管旁路的。多个电阻的组合电阻值是通过根据电流减小信号来打开晶体管而改变的。晶体管3 是NPN双极型晶体管。晶体管35b、35c、37是PNP双极型晶体管。电源36产生预定的电压。此外，电源36的电压是可变的。电源36的电压根据电流减小信号而改变。举例说明，与电阻34b类似，电源36是由多个电源构成的，并且多个电源中的任意一个电源由晶体管旁路。多个电源的组合电压值是通过根据电流减小信号来打开晶体管而改变的。此外，晶体管35b、35c被配置为提供电流镜像电路使得通过晶体管3 和电阻34b 的电流由晶体管3 传送到晶体管35c。通过晶体管35c的电流(例如，图6中的I)作为恒定电流被提供给驱动器电路40。PNP晶体管37是集电极接地型的，并且来自电源36的电压被应用于电阻;34b。因此，假设恒定电流为I，电源36的电压值为VI，电阻34b的电阻值为R，则恒定电流I被表示为I = Vl/Ro即，恒定电流与电源36的电压值成正比，并且与电阻34b的电阻值成反比。因此，恒定电流随着电源36的电压值的增加而增加或者随着电阻34b的电阻值的减小而增加。恒定电流随着电源36的电压值的减小而减小或者随着电阻34b的电阻值的增加而减小。如上所述，恒定电流产生器30被配置为使得恒定电流的值随着电源36的电压值的增加而增加，并且随着电阻34b的电阻值的增加而减小。此外，在导通时段期间，即，直到开关元件50达到导通状态的导通时刻为止，根据电流减小信号，将电源36的电压值调节为第一电压值并且将电阻34b的电阻值调节为第一电阻值。因此，恒定电流产生器30向驱动器电路40提供具有第一电流值的恒定电流，该电流是根据表达式I = V1/R而产生的。另一方面，在已经经过导通时段以后，S卩，在导通时刻以后，将电源36的电压值调节为第二电压值并且将电阻34b的电阻值调节为第二电阻值。因此，恒定电流产生器30向驱动器电路40提供具有小于第一电流值的第二电流值的恒定电流。如上所述，提供给驱动器电路40的恒定电流的值是通过改变电源36的电压值和电阻34b的电阻值来调节的。在本实施例中，电阻34b与可变电阻相对应，电源36与可变电源相对应。(第五实施例)将参照图7描述第五实施例。在下文中，将主要描述与第一实施例至第四实施例的结构不同的结构。本实施例的负载驱动器的特征在于在开关元件50连接到作为负载10的功率元件的情况下，在减小消耗电流的同时将作为负载10的功率元件的上升速度维持在较高的水平。
图7是根据本实施例的处于连接到负载10的状态下的负载驱动器的电路图。负载10是由半导体开关元件构成的功率元件。例如，功率元件是由IGBT提供的。在下文中， 负载10被描述为功率元件10。恒定电流产生器30和驱动器的电路40被配置为作为用于驱动功率元件10的预驱动器单元60来进行操作。预驱动器单元60连接到开关元件50。开关元件50通过电阻 61连接到电源20。此外，功率元件10的栅极连接在电阻61与开关元件50之间。例如，在本实施例中，开关元件50是由P沟道MOSFET提供的。除了放大器41以外，驱动器电路40还包括开关元件42和反相器43。开关元件42连接在电源20与放大器 41的输出端之间。例如，开关元件42是由P沟道MOSFET提供的。开关元件42的源极连接到电源 20，而开关元件42的漏极连接到放大器41的输出端。反相器43是使输入到驱动器电路40中的开关信号反相并且将经反相的开关信号输出到开关元件42的元件。反相器43连接到开关元件42的栅极。在这种结构中，预驱动器单元60在功率元件10被打开的导通时段期间通过具有第一电流值的恒定电流来驱动开关元件50。另一方面，在已经经过了导通时段以后，预驱动器单元60通过具有第二电流值的恒定电流来驱动开关元件50。S卩，在功率元件10达到导通状态的导通时刻，预驱动器单元60的恒定电流从第一电流值减小到第二电流值。如上所述，可以通过根据电流减小信号控制恒定电流产生器30的开关31来调节恒定电流的值。因此，在功率元件10变为导通状态的导通时刻，可以减小预驱动器单元60的恒定电流。在这种结构中，减小了预驱动器单元60中的消耗电流，同时将功率元件10的上升速度维持在较高水平。(第六实施例)将参照图8至图10来描述第六实施例。在下文中，将主要描述与第一实施例至第五实施例的结构不同的结构。在上面所描述的实施例中，基于开关元件50或功率元件10的栅极的上升时间，在预定的时刻将电流减小信号从外部设备输入到恒定电流产生器30中。可替换地，负载驱动器可以另外具有使用输入开关信号的时刻产生电流减小信号的电路。在该情况下，可以通过监测开关元件50和功率元件10的栅极电压来改进上升时间的准确度，S卩，控制恒定电流的值的时刻。在下文中，将描述产生电流减小信号的电路的结构。图8是示出了根据本实施例的负载驱动器的示意图。如图8所示，负载驱动器包括作为产生电流减小信号的电路的电流减小控制电路 70。在打开开关元件50的开关信号被输入到驱动器电路40中的期间，电流减小控制电路 70通过将驱动电路40的输出与预定值进行比较，来检测驱动电路40打开开关元件50的时刻，并且在所检测的时刻产生电流减小信号。接下来，将参照图9来详细描述电流减小控制电路70的结构。在本实施例中，与图2中所示的第一实施例的恒定电流产生器30类似，恒定电流产生器30示例性地具有开关31 (图9中的SW-A)、第一恒定电流源32和第二恒定电流源33。如图9所示，电流减小控制电路70包括参考电压源71、比较器72和AND电路73。
参考电压源71通过以下方式产生具有预定值的电压通过多个电阻分享源电压 (例如，5V)。电压的预定值被用作比较器72的比较器阈值。比较器72将驱动器电路40的输出BUFOUT与比较器阈值进行比较，并且产生比较的结果C0MP_0UT。将比较器阈值输入到比较器72的非反相输入端，并且将驱动器电路40的输出 BUFOUT输入到比较器72的反相输入端中。驱动器电路40的输出与开关元件50的栅极电压相对应。AND电路73根据开关信号IN和比较器72的比较的结果来接通或关断恒定电流产生器30的开关31。AND电路73的输出IN_CUR与电流减小信号相对应。也即是说，当开关信号和比较器72的比较的结果都处于高电平时，AND电路73产生作为电流减小信号的关闭命令的高电平信号，以接通开关31。另一方面，在开关信号和比较器的比较的结果中的至少一个处于低电平时，AND电路73产生作为电流减小信号的导通命令的低电平信号，以关断开关31。通过这种方式，电流减小控制电路70通过比较器72的方式检测开关元件50的栅极的导通电压，并且在所检测的时刻减小恒定电流产生器30的电流I_0UT。接下来，将参照图10中所示的时间图来描述图9中所示的负载驱动器的操作。首先，在时刻T10，开关信号IN变为高电平以打开开关元件50。然而，在该时刻， 因为驱动器电路40的输出BUFOUT仍然低于比较器阈值，所以比较器72的输出C0MP_0UT 处于高电平，并且AND电路73的输出IN_CUR处于指示电流减小信号的关闭命令的高电平。因此，恒定电流产生器30根据电流减小信号的关闭命令来接通开关31。因此，由于通过第一恒定电流源32的电流和通过第二恒定电流源33的电流被加在一起，因此恒定电流产生器30的输出I_0UT变为第一电流值。因此，恒定电流产生器30向驱动器电路40 提供具有第一电流值的恒定电流。在该情况下，驱动器电路40的输出BUFOUT开始根据第一电流值上升。在时刻T11，当驱动器电路40的输出BUFOUT达到比较器阈值时，比较器72的输出 C0MP_0UT变为低电平。因此，即使开关信号IN处于高电平，AND电路73的输出IN_CUR也变为指示电流减小信号的导通命令的低电平。恒定电流产生器30接收电流减小信号的导通命令，并且关断开关31。因此，恒定电流产生器30的输出I_0UT变为小于第一电流值的第二电流值，并且作为恒定电流被提供给驱动器电路40。在开关信号IN变为低电平以后，在时刻T12，驱动器电路40的输出BUFOUT变为低于比较器阈值，并且因此比较器72的输出C0MP_0UT变为高电平。然而，开关信号IN仍然处于低电平。因此，AND电路73的输出IN_CUR处于低电平，也即是说，电流减小信号的导通命令继续，因而提供给驱动器电路40的电流不会增加。如上所述，可以通过在负载驱动器中使用电流减小控制电路70，根据开关信号IN 和驱动器电路40的输出BUFOUT来产生电流减小信号。因此，不必从外部设备向负载驱动器输入电流减小信号。(第七实施例)将参照图11至图13来描述第七实施例。在下文中，将主要描述与第六实施例的结构不同的结构。在本实施例中，电流减小控制电路70测量从打开开关元件50的开关信号开始输入到驱动器电路40的时刻到驱动器电路40在开关信号正在被输入到驱动器电路 40的同时驱动开关元件50的时刻的定时器时段。电流减小控制电路70在定时器时段已经经过时输出电流减小信号。图11是根据本实施例的负载驱动器的电路图。如图11所示，电流减小控制电路 70包括反相器74、延迟电路75和AND电路73。反相器74是将开关信号IN反相并且将经反相的开关信号IN输入到延迟电路75 中的反相元件。延迟电路75是通过延迟预定的定时器时段来输出来自反相器74的信号的定时器电路。延迟电路75的输出TIMER_0UT在定时器时段期间处于高电平信号，并且在定时器时段已经经过以后变为低电平信号。定时器时段被确定为是直到开关元件50变为导通状态为止的时间段。图12A是延迟电路75的电路图。如图12A所示，延迟电路75具有电阻75a、电容器7 和反相器75c。延迟电路75被配置为CR电路，在该CR电路中，输入到其中的信号通过延迟时间常数(定时器时段)在反相器75c处被反相并且被输出。图12A中所示的电阻75a可以被修改为如图12B所示的可变电阻75a。通过调整电阻值，定时器时段可以与直到开关元件50变为导通状态为止的导通时段相一致。AND电路73被配置为根据开关信号IN和延迟电路75的输出TIMER_0UT来接通或关断恒定电流产生器30的开关31。也即是说，当开关信号10和延迟电路75的输出均处于高电平时，AND电路73输出作为电流减小信号的关闭命令的高电平信号以接通开关31。 当开关信号和延迟电路75的输出中的至少一个处于低电平时，AND电路73输出作为电流减小信号的导通命令的低电平信号以关断开关31。如上所述，电流减小控制电路70测量从开关信号通过延迟电路50被输入到驱动器电路40中的时刻到驱动器电路40打开开关元件50的时刻的定时器时段，并且在定时器时段已经经过的时刻减小恒定电流产生器30的电流I_0UT。接下来，将参照图13中所示的时间图来描述图11和图12中所示的负载驱动器的操作。当开关信号IN在时刻T20变为高电平时，驱动器电路40的输出BUFOUT开始增加。 因为低电平信号通过反相器74被输入到延迟电路75中，所以通过反相器75c，延迟电路75 的输出TIMER_0UT处于与电流减小信号的关闭命令相对应的高电平，直到经过了定时器时段(即，图13中的延迟时段)为止。因此，恒定电流产生器30接通开关31，以通过将通过第一恒定电流源32的电流加到通过第二恒定电流源33的电流来产生具有第一电流值的恒定电流。因此，恒定电流产生器30的输出I OUT变为第一电流值。因此，恒定电流产生器30向驱动器电路40提供具有第一电流值的恒定电流。在时刻T21，因为已经经过了定时器时段(延迟)，所以通过反相器75c，延迟电路 75的输出TIMER_0UT变为与电流减小信号的导通命令相对应的低电平。因此，恒定电流产生器30关断开关31。因此，恒定电流产生器30的输出I_0UT变为小于第一电流值的第二电流值，并且提供给驱动器电路40的恒定电流的电流值减小。在时刻T22，开关信号IN变为关断开关元件50的低电平。在时刻T23，即，从T22 开始已经经过了定时器时段(延迟)时，延迟电路75的输出TIMER_0UT变为高电平。然而，
19开关信号IN处于低电平。因此，AND电路73的输出IN_CUR处于与电流减小信号的导通命令相对应的低电平。因此，即使延迟电路75的输出TIMER_0UT变为高电平，提供给驱动器电路40的电流也不会增加。如上所述，因为负载驱动器具有通过延迟电路75测量定时器时段的电流减小控制电路70，所以电流减小信号可以在负载驱动器内产生。因此，不必从外部设备馈送电流减
小信号。在本实施例中，CR电路被用作延迟电路75的示例。可替换地，可以利用使用时钟对时间进行计数的数字定时器。此外，延迟电路75与定时器电路相对应。(第八实施例)将参照图14来描述第八实施例。在下文中，将主要描述与第六实施例的结构不同的结构。图14是根据第八实施例的负载驱动器的示意图。如图14所示，功率元件10可以用作负载10，并且电流减小控制电路70可以添加到预驱动器单元60。此外，例如，开关元件50是P沟道MOSFET。应当注意的是，功率元件10的导通状态表示传导状态，功率元件10的关闭状态表示非传导状态。这可以应用于其它实施例。在功率元件10用作负载10的情况下，通过经由驱动器电路40关闭开关元件50 来将电压应用于功率元件10的栅极，并且在功率元件10变为导通状态以后提供给驱动器电路40的恒定电流减小。因此，在本实施例中，电流减小控制电路70通过将功率元件10 的栅极电压与比较器阈值进行比较来检测功率元件10在开关信号被输入到驱动器电路40 中时变为导通状态的时刻，并且在所检测的时刻输出电流减小信号的导通命令。即，电流减小控制电路70的比较器72将功率元件10的栅极电压与比较器阈值进行比较。在这种结构中，减小恒定电流产生器的恒定电流的电流值的电流减小信号可以在负载驱动器内产生。不从外部设备馈送电流减小信号。(第九实施例)将参照图15来描述第九实施例。在下文中，将主要描述与第七实施例的结构不同的结构。图15是根据第九实施例的负载驱动器的电路图。如图15所示，功率元件10被用作负载10。此外，负载驱动器具有如图11所示的电流减小控制电路70。在图15的示例中，开关元件50是P沟道M0SFET。电流减小控制电路70通过延迟电路75来检测从开关信号开始被输入到驱动器电路40中的时刻到功率元件10在开关信号被输入到驱动器电路40中时变为导通状态的时刻的定时器时段，并且在已经经过了定时器时段时输出电流减小信号的导通命令。即，定时器时段被确定为是直到功率元件10变为导通状态为止的时间段。如上所述，包括延迟电路75的电流减小控制电路70可以用在负载驱动器中。(第十实施例)将参照图16来描述第十实施例。在下文中，将主要描述与第八实施例的结构不同的结构。图16是根据第十实施例的负载驱动器的电路图。如图16所示，可以将对功率元件10的栅极进行上拉的电阻61替换为恒定电流源 62。在该情况下，开关元件50是P沟道MOSFET。恒定电流源62向功率元件10的栅极提供恒定电流，直到功率元件10的栅极电压达到预定电压为止，即，当开关元件50被关闭时的导通电压。通过这种方式，可以通过从恒定电流源62提供的恒定电流来驱动功率元件10的栅极。在该情况下，恒定电流源62与第三恒定电流源相对应。(第^^一实施例)将参照图17来描述第十一实施例。在下文中，将主要描述与第九实施例的结构不同的结构。图17是根据第十一实施例的负载驱动器的电路图。如图17所示，还是在电流减小控制电路70是由延迟电路75构成的情况下，与第十实施例类似，可以将对功率元件10 的栅极进行上拉的电阻61替换为恒定电流源62。在该情况下，恒定电流源62与第三恒定电流源相对应。(第十二实施例)将参照图18至图20来描述第十二实施例。在下文中，将主要描述与第十实施例和第十一实施例的结构不同的结构。在第十实施例和第十一实施例中，开关元件50是使用恒定电流源62通过恒定电流来驱动的。因此，在根据第十二实施例的负载驱动器中，使用通过恒定电流源62的电流来产生电流减小信号。图18是根据第十二实施例的负载驱动器的电路图。如图18所示，负载驱动器包括预驱动器单元60 (其包括恒定电流产生器30和驱动器电路40)、向功率元件10的栅极提供恒定电流以驱动功率元件10的栅极的恒定电流源62、打开和关闭功率元件10的开关元件50以及电流控制电路80。此外，作为用于驱动作为负载的功率元件10的整个电路结构，负载驱动器包括监测恒定电流源62的电流值的电流传感器63。 恒定电流源62向开关元件50提供恒定电流I_0UT_IGBT，直到功率元件10的栅极电压在开关元件50被关闭时达到导通电压为止。电流传感器63检测通过恒定电流源62的电流。例如，电流传感器63是以非接触的方式检测磁场的电流检测传感器，例如霍尔元件。电流传感器63在所检测的电流超出确定阈值时输出高电平信号，并且在所检测的电流低于预定阈值时输出低电平信号。电流控制电路80根据开关信号IN和电流传感器63的确定结果IGBT_CUR输出电流减小信号。具体地说，电流控制电路80接收开关信号IN和电流传感器63的检测结果， 并且在接收到打开功率元件10的开关信号IN以后在来自电流传感器63的确定结果低于确定阈值时输出电流减小信号的导通命令。图19是电流控制电路80的电路图。如图19所示，电流控制电路80包括反相器 81、D型双稳态多谐振荡器(DFF) 82、反相器83和AND电路84。反相器81将电流传感器63的确定结果反相，并且将经反相的结果发送到D型双稳态多谐振荡器82的CLK端中。D型双稳态多谐振荡器82的输入端被应用来自电源的恒定电压。因此，在反相器81的输出AA从低电平变为高电平的时刻对D型双稳态多谐振荡器82的输出BB进行控制。反相器83将D型双稳态多谐振荡器82的输出B进行反相，并且将经反相的输出发送到AND电路84。AND电路84根据开关信号IN和反相器83的输出CC来产生接通或关断开关31的输出IN_CUR。当开关信号IN和反相器83的输出CC都处于高电平时，AND电路84输出作为电流减小信号的关闭命令的高电平信号，以接通开关31。另一方面，当开关信号和反相器 83的输出CC中的至少一个处于低电平时，AND电路84输出作为电流减小信号的导通命令的低电平信号，以关断开关31。如上所述，电流控制电路80被配置为根据通过恒定电流源62的电流来减小恒定电流产生器30的电流I_0UT。接下来，将参照图20中所示的时间图来描述图18中所示的负载驱动器的操作。在时刻T30，开关信号IN变为高电平。此外，因为电流不通过恒定电流源62，所以电流传感器63的确定结果I_0UT_IGBT变为低电平输出。因此，反相器81的输出AA保持在高电平，并且D型双稳态多谐振荡器82的输出B保持在低电平。因此，因为反相器83的输出CC处于高电平，所以AND电路84的输出IN_CUR与电流减小信号的关闭命令相对应。因此，恒定电流产生器30的输出I_0UT变为第一电流值，其中，通过第一恒定电流源32的电流加到第二恒定电流源33的电流。恒定电流产生器30向驱动器电路40提供具有第一电流值的恒定电流。因此，驱动器电路40的输出BUFOUT响应于第一电流值开始增加。在时刻T31，当开关元件50由驱动器电路40关闭时，通过恒定电流源62的电流 I_0UT IGBT增加，并且功率元件10的栅极电压IGBT_GATE增加。在时刻T32，当通过恒定电流源62的电流I_0UT_IGBT超出确定阈值时，电流传感器63的确定结果IGBT_CUR变为高电平。因此，反相器81的输出M从高电平变为低电平。此后，功率元件10的栅极电压增加。当功率元件10的栅极电压增加到恒定电流源62的电源电压的电平时，即，在时刻T33，来自恒定电流源62的电流停止。因此，通过恒定电流源62的电流I_0UT_IGBT低于确定阈值。通过这种方式，电流传感器63的确定结果IGBT_CUR变为低电平，并且因此反相器 81的输出AA从低电平变为高电平。在该时刻，D型双稳态多谐振荡器82的输出B变为高电平，并且反相器83的输出CC变为低电平。因此，AND电路84的输出IN_CUR变为电流减小信号的导通命令。通过这种方式，因为恒定电流产生器30关断开关31，所以恒定电流产生器30的输出I_0UT通过经过第二电流源33的电流变为第二电流值。因此，具有第二电流值的恒定电流被提供给驱动器电路40。在时刻T34，当开关信号IN变为低电平时，AND电路84的输出INJ^UR处于低电平。即，电流减小信号的导通命令继续。如上所述，可以使用通过恒定电流源62的电流来产生减小恒定电流产生器30的电流值的电流减小信号。不必从外部设备向负载驱动器输入电流减小信号。在本实施例中，电流传感器63使用确定阈值来确定电流，并且输出确定结果。可替换地，电流传感器63只检测电流也是可能的，并且在电流控制电路80中做出电流是否超出确定阈值的判断。(第十三实施例)将参照图21来描述第十三实施例。在下文中，将主要描述与第八实施例的结构不同的结构。图21是根据第十三实施例的负载驱动器的电路图。如图21所示，可以通过将预驱动器单元60的驱动器电路40配置为反相的输出并且构造N沟道MOSFET的开关元件50， 使打开功率元件10的栅极的逻辑与第八实施例的逻辑相一致。在关闭功率元件10的情况下使用本实施例。当驱动器电路40的输出处于高电平时，即，当开关元件50被打开并且功率元件10的栅极电压处于低电平时，通过电流减小控制电路70中产生的电流减小信号将恒定电流产生器30的电流值减小到第二电流值。通过向驱动器电路40提供具有第二电流值的恒定电流来关闭功率元件10。因此，同样在关闭功率元件10的情况下，可以实现与第五实施例的有益效果类似的有益效果。电流减小控制电路70具有NOR电路73a，NOR电路73a输出开关信号IN和比较器 72的C0MP_0UT的NOR逻辑。NOR电路73a的输出IN_CUR提供电流减小信号。(第十四实施例)将参照图22来描述第十四实施例。在下文中，将主要描述与第十三实施例的结构不同的结构。图22是根据第十四实施例的负载驱动器的电路图。如图22所示，与第十实施例和第十一实施例类似，功率元件10的栅极可以由从恒定电流源62提供的恒定电流来驱动。在第十三实施例和第十四实施例中，电流减小控制电路70示例性地使用比较器 72。可替换地，电流减小控制电路70可以使用延迟电路75。(第十五实施例)将参照图23和图M来描述第十五实施例。在下文中，将主要描述与第十三实施例的结构不同的结构。图23是根据第十五实施例的负载驱动器的电路图。如图23所示，P沟道MOSFET 和N沟道MOSFET分别作为开关元件51、50连接在电源20与参考电压线之间。与N沟道 MOSFET相比，P沟道MOSFET更接近于电源20。开关元件50、51构成反相器。具体地说，开关元件50与第十三实施例的开关元件50相对应。此外，P沟道开关元件51用于替换第十三实施例的结构中的电阻61。功率元件10的栅极连接到开关元件50与开关元件51之间的点。因此，当驱动器电路40的输出BUFOUT处于高电平时，开关元件50打开并且开关元件51关闭。因此，功率元件10的栅极电压降低。另一方面，当驱动器电路40的输出BUFOUT处于低电平时，开关元件50关闭并且开关元件51打开。因此，功率元件10的栅极电压增加。接下来，将参照图M中所示的时间图来描述图23中所示的负载驱动器的操作。首先，当开关信号IN处于高电平时，驱动器电路40的输出BUFOUT处于低电平，这是因为驱动器电路40产生反相的输出。此外，开关元件50处于关闭状态，并且开关元件51 处于导通状态。因此，功率元件10的栅极电压IGBT_GATE处于高电平，并且因此，功率元件 10处于导通状态。因为开关信号IN处于高电平，因此NOR电路73a的输出IN_CUR处于与电流减小信号的导通命令相对应的低电平。因此，恒定电流产生器30向驱动器电路40提供具有第二电流值的恒定电流。在时刻T40，当开关信号IN变为低电平时，开关元件50打开并且开关元件51关闭。因此，功率元件10的栅极电压IGBT_GATE开始减小。刚好在时刻T40之后，功率元件10 的栅极电压IGBT_GATE处于等于或高于比较器阈值的电平。因此，比较器72的输出C0MP_OUT处于低电平。在时刻T41，当功率元件10的栅极电压IGBT_GATE变为低于比较器阈值时，比较器 72的输出C0MP_0UT变为高电平。因此，即使开关信号IN处于低电平，NOR电路73a的输出 IN_CUR也处于与电流减小信号的导通命令相对应的低电平。因此，恒定电流产生器30向驱动器电路40提供具有小于第一电流值的第二电流值的恒定电流。在时刻T42，当开关信号IN变为打开功率元件10的高电平时，驱动器电路40的输出BUFOUT下降为低电平。通过这种方式，因为开关元件50关闭并且开关元件51被打开， 所以栅极电压开始增加。在时刻T43，当功率元件10的栅极电压IGBT_GATE超出比较器阈值时，比较器72 的输出C0MP_0UT变为低电平。在该时刻，因为开关信号IN已经处于高电平，所以NOR电路 73a的输出IN_CUR维持在与电流减小信号的导通命令相对应的低电平。因此，提供给驱动器电路40的电流值不会增加。如上所述，功率元件10可以由包括开关元件50、51的反相器来驱动。在该情况下， 开关元件50对应于第一开关元件，开关元件51对应于第二开关元件。(第十六实施例)将参照图25至图28来描述第十六实施例。通常，诸如IGBT等的功率元件10的驱动部分具有防止短路和过流的保护功能。本实施例具有当保护功能接收到短路(过流) 信号时通过将功率元件10的栅极电压钳位(clamp)在恒定电压来确定短路(过流)的结构。图25是根据第十六实施例的负载驱动器的电路图。如图25所示，预驱动器单元 60包括恒定电流产生器30、驱动器电路40和电流减小控制电路70。作为用于驱动功率元件10的整个结构，除了预驱动器单元60以外，负载驱动器还包括开关元件50、恒定电流电路64和箝位电路65。开关元件50是N沟道MOSFET。驱动器电路40通过经反相的输出来驱动开关元件 50。与图2中所示的第一实施例的恒定电流产生器30类似，恒定电流产生器30包括开关 31 (例如，图2中的SW-A)、第一恒定电流源32和第二恒定电流源33。恒定电流电路64连接在电源20与开关元件50之间。恒定电流电路64向功率元件10的栅极提供恒定电流，直到功率元件10的栅极电压达到预定电压(即当开关元件50 被驱动时的导通电压)为止。图^A是恒定电流电路64的电路图。如图26A所示，恒定电流电路64包括电阻 64a(Rl)、电阻64b (R2)、运算放大器64c、恒定电流产生器64d、开关元件64e、恒定电流源 64f和开关元件64g。在图26A所示的结构中，电阻64b、运算放大器64c、恒定电流产生器 64d、恒定电流源64f和开关元件64g构成用于驱动开关元件6 的预驱动器单元。预驱动器单元与图^A中由虚链线围绕的部分相对应。电阻6 是敏感电阻(sensing resistor)，与提供给功率元件10的栅极的恒定电流相对应的电流通过该敏感电阻。电阻64a的第一端连接到电源20 (VB)，电阻64a的第二端连接到开关元件64e。电阻64b的第一端连接到电源20，电阻64b的第二端连接到恒定电流源64f。运算放大器Mc具有通过根据电阻64b的第二端的电压对通过电阻6 的电流执CN 102545555 A
行反馈控制来对提供给功率元件10的栅极的恒定电流(Iout)的值进行调节的功能。运算放大器Mc的非反相输入端连接到电阻64b的第二端和恒定电流源64f之间的连接点。因此，运算放大器64c的非反相输入端被应用与电阻64b的第二端相对应的第一电压。即，假设电源20的电压为VB，通过电阻64b的电流为13，并且电阻64b的电阻值为R2，则第一电压与从电源20的电源电压减去参考电压的电压(S卩，VB-I3XR2)相对应。另一方面，运算放大器Mc的反相输入端连接到电阻6 的第二端。因此，运算放大器64c的反相输入端被应用与电阻64a的第二端相对应的第二电压。即，假设通过电阻 64a的电流是lout，并且电阻64a的电阻值为R1，则第二电压与从电源20的电源电压减去电阻64a的电压下降的电压(即，VB-IoutXRl)相对应。恒定电流产生器64d产生恒定电流，该恒定电流确定运算放大器64c的电容，即， 开关速度。如图26B所示，恒定电流产生器64d具有开关31 (Sff-A)、第一恒定电流源32和第二恒定电流源33。因此，当根据电流减小信号的导通命令接通开关31时，具有第一电流值的恒定电流被提供给运算放大器64c，其中，通过第一恒定电流源32的电流被加到通过第二恒定电流源33的电流。另一方面，当开关31关断时，只有通过第二恒定电流源33的电流作为具有第二电流值的恒定电流被应用于运算放大器64c。应当注意的是，恒定电流产生器64d具有与上面所描述的恒定电流产生器30的结构类似的结构。然而，恒定电流产生器64d可以具有任何其它结构，例如，第三实施例的结构。开关元件Me是由运算放大器Mc的输出驱动的半导体元件。例如，开关元件64e 是P沟道M0SFET。开关元件64e的栅极连接到运算放大器6 的输出端，开关元件6 的源极连接到电阻64a的第二端。此外，开关元件6 的漏极连接到功率元件10的栅极。恒定电流源64f向电阻64b提供恒定电流13。恒定电流源64f连接在电阻62b的第二端与诸如接地等的参考电压线之间。开关元件64g连接在电源20与运算放大器64c的输出端之间。开关元件64g是由开关信号驱动的。例如，开关元件6 是P沟道M0SFET。因此，开关元件64g的源极连接到电源20，开关元件64g的漏极连接到运算放大器6 的输出端。具有上面所描述的结构的恒定电流电路64对通过电阻64a的电流的值执行反馈控制，使得与电阻64a的第二端对应的第一电压和与电阻64b的第二端对应的第二电压彼此相等。具体地说，因为运算放大器6 的输入端具有相等的电势，所以运算放大器6 控制开关元件64e，使得与电阻64的第二端对应的第一电压(VB-IoutXRl)和与电阻64b的第二端对应的第二电压(VB-I3XR2)彼此相等。因此，通过电阻6 的恒定电流Iout被定义为lout = (R2/R1) X 13，并且通过电阻64a的电流作为具有恒定电流值的恒定电流被提供给功率元件10的栅极。如由上面的表达式lout = (R2/R1) X 13所定义的，与通过电阻64b的电流的值成正比的电流通过电阻64a。因此，因为恒定电流源64f的电流13通过电阻64b，所以与电流 13成正比的电流通过电阻64a。箝位电路65具有通过避免栅极电压的快速改变来限制由于短路中的脉冲跳增和电涌(surge)引起的功率元件10的损坏的功能。即，箝位电路65根据从外部设备馈送的箝位电路0N/0FF开关信号来将应用于功率元件10的栅极的电压箝位于箝位电压。箝位电路65具有串联连接的开关65a和齐纳二极管65b。开关6 连接到功率元件10的栅极。箝位电路65被配置为接收指示功率元件10的短路的IGBT短路检测信号。当接收到IGBT短路检测信号时，箝位电路65将功率元件10的栅极电压箝位于低于预定电压的箝位电压。根据IGBT短路信号接通或关断开关65a。功率元件10的短路是由短路检测电路 (未示出)等来检测的，并且以IGBT短路检测信号的形式被馈送到箝位电路65中。电流减小控制电路70在驱动器电路40关闭开关元件50并且功率元件10在开关信号被输入到驱动器电路40中时达到导通状态的时刻向恒定电流电路64产生电流减小信号的关闭命令。此外，电流减小控制电路70在驱动器电路40打开开关元件50并且功率元件10在开关信号被输入到驱动器电路40中时达到关闭状态的时刻向恒定电流产生器30 产生电流减小信号的关闭命令。具体地说，电流减小控制电路70包括比较器72、AND电路 73、参考电压源76、参考电压源77、OR电路78和NOR电路79。参考电压源76是设置栅极H确定阈值用以确定功率元件10的栅极电压IGBT GATE是否处于高电平的电压源。参考电压源77是设置栅极L确定阈值用以确定功率元件 10的栅极电压IGBT_GATE是否处于低电平的电压源。根据比较器72的输出C0MP_0UT，将参考电压源76和参考电压源77可选择地连接到比较器72的非反相输入端。当比较器72的输出C0MP_0UT处于高电平时，比较器72的非反相输入端切换到参考电压源76。当比较器72的输出C0MP_0UT处于低电平时，比较器 72的非反相输入端切换到参考电压源77。因此，比较器72在功率元件10的栅极电压IGBT_GATE低于栅极L确定阈值时产生高电平信号，并且在该栅极电压IGBT_GATE超出栅极H确定阈值时产生低电平信号。AND电路73仅在开关信号IN和比较器72的输出C0MP_0UT均处于高电平时才输出高电平信号。OR电路78在AND电路73的输出和IGBT短路检测信号中的一个处于高电平时输出高电平信号。OR电路78的输出IN_CUR1与用于控制恒定电流电路64的电流值I^rejoutl 的电流减小信号相对应。在本实施例中，OR电路78在从IGBT短路检测信号的高电平信号从外部设备输入的时刻到IGBT短路检测信号的输入被释放的时刻(即，直到IGBT短路检测信号的低电平信号被输入为止)的时段内输出电流减小信号的关闭命令。NOR电路79仅在开关信号IN和比较器72的输出C0MP_0UT均处于低电平时才输出高电平信号。NOR电路79的输出IN_CUR2与用于控制恒定电流产生器30的电流值 Iout2的电流减小信号相对应。在OR电路78和NOR电路79中，处于低电平的输出与电流减小信号的导通命令相对应，处于高电平的输出与电流减小信号的关闭命令相对应。在具有上面所描述的结构的负载驱动器中，电流减小控制电路70根据电流减小信号的导通命令或关闭命令来控制提供给驱动器电路40的电流值，所述电流减小信号是由NOR电路79的输出IN_CUR2来指示的。此外，恒定电流电路64根据由电流减小控制电路70的输出IN_CUR1指示的电流减小信号的关闭命令，使用具有第一电流值的恒定电流来驱动功率元件10的栅极，直到经过了功率元件10被打开的导通时段为止，即，直到功率元件10达到导通状态的导通时刻为止。在已经经过导通时段以后，恒定电流电路64根据由电流减小控制电路70的输出 IN_CUR1指示的电流减小信号的导通命令，使用具有小于第一电流值的第二电流值的恒定电流来驱动开关元件64e。将参照图27中所示的时间图来详细描述负载驱动器的操作。首先，功率元件10处于导通状态直到时刻T50为止。直到时刻T50为止，恒定电流产生器30根据来自电流减小控制电路70的电流减小信号的导通命令来向驱动器电路40 提供具有第二电流值的恒定电流。在时刻T50，当开关信号IN变为关闭功率元件10的低电平时，指示低电平的开关信号IN和比较器72的低电平信号被输入到NOR电路79中。因此，NOR电路79的输出IN_ CUR2变为电流减小信号的关闭命令，并且恒定电流产生器30向驱动器电路40提供具有第一电流值的电流Ι^Θ_Ι0ιι 2。因为比较器72的输出C0MP_0UT处于低电平，因此比较器72 的阈值被设置为栅极L确定阈值。在时刻T50以后，功率元件10的栅极电压IGBT_GATE减小。此外，在时刻T51，当功率元件10的栅极电压IGBT_GATE变为小于栅极L确定阈值时，比较器72的输出C0MP_ OUT变为高电平。因此，NOR电路79的输出IN_CUR2指示电流减小信号的导通命令，并且因此，恒定电流产生器30向驱动器电路40提供具有小于第一电流值的第二电流值的电流ft~e_I0ut2。通过这种方式，在从时刻T50到时刻T51的时段内，通过随着提供给驱动器电路40 的电流值的增加快速地接通N沟道开关元件50，功率元件10的栅极快速地关闭。此外，因为AND电路73从比较器72接收低电平信号，所以到OR电路78的输出也处于低电平。在该情况下，输入到OR电路78中的IGBT短路检测信号也处于低电平。因此，电流减小控制电路70到恒定电流电路64的输出IN_CUR1维持电流减小信号的导通命令。在时刻T52，当开关信号IN变为打开功率元件10的高电平时，AND电路73接收指示高电平的开关信号IN和比较器72的高电平信号。在该情况下，AND电路73的输出变为高电平，并且因此，OR电路78到恒定电流产生器64d的输出IN_CUR1变为电流减小信号的关闭命令。因此，提供给运算放大器Mc的电流I^re-Ioutl增加到第一电流值。因此，在时刻T53，因为从恒定电流电路64向开关元件50提供的电流Iout增加， 所以功率元件10的栅极电压随着恒定电流电路64的电流Iout的增加而快速增加。因为比较器72的输出C0MP_0UT处于高电平，所以比较器72的阈值被设置为栅极H确定阈值。在时刻T54，当功率元件10的栅极电压IGBT_GATE超出栅极H确定阈值时，比较器72的输出C0MP_0UT变为低电平。在该情况下，因为AND电路73的输出变为低电平，所以OR电路78的输出IN_CUR1指示电流减小信号的导通命令，并且因此恒定电流产生器64d 向运算放大器6 提供具有比第一电流值更小的第二电流值的电流ft~e_I0Ut 1。通过这种方式，在从时刻T52到时刻T54的时段中，通过随着提供给运算放大器 64c的电流的增加而增加从恒定电流电路64向功率元件10的栅极提供的电流，功率元件 10的栅极被快速打开。此外，因为NOR电路79接收作为开关信号IN的高电平信号，所以 NOR电路79的输出IN_CUR2变为低电平。因此，电流减小控制电路70到恒定电流产生器30的输出IN_CUR2维持电流减小信号的导通命令。从时刻T52到时刻TM经过镜像时段和箝位电压保持时段，在时刻T54以后，功率元件10的栅极电压变为处于全导通时段。镜像时段中的栅极电压是由作为功率元件10的 IGBT的特性(例如，放大因子)所确定的镜像电压，并且在时刻T52以后首先变为恒定电压。箝位电压保持时段与在镜像时段以后栅极电压再次变为恒定电压的时段相对应。在箝位电压保持时段中，开关6 根据输入到箝位电路65中的箝位电路0N/0FF 开关信号被打开，以使栅极电压保持在箝位电压。因此，降低了当功率元件10打开时短路的电涌损坏。当开关6 根据箝位电路0N/0FF开关信号关闭时，栅极电压增加并且功率元件10在时刻TM变为处于全导通状态。接下来，将参照图28中所示的时间图来描述在当功率元件10被打开时检测到短路的情况下的负载驱动器的操作。在图观中，直到时刻TM为止的操作与图27中所示的操作相同。在图观中，虚线波形指示功率元件10中未发生短路的常规操作。在时刻T55，当检测到功率元件10短路时，用于接通开关65a的箝位电路0N/0FF 开关信号和指示高电平的IGBT短路检测信号被输入到负载驱动器中。在该情况下，箝位电路65设法使栅极电压保持在箝位电压上，并且因此栅极电压从全导通电压减小到箝位电压。此外，因为OR电路78接收指示高电平的IGBT短路检测信号，所以OR电路78的输出IN_CUR1指示电流减小信号的关闭命令。在该情况下，恒定电流产生器64d的电流 Ioutl增加，并且运算放大器64c的输出AMP_0UT增加。S卩，在检测到功率元件10短路的时刻，释放恒定电流产生器64d的电流减小，以恢复运算放大器6 的已经被减小的载流量。因此，如由图观中的虚线包围的部分S所示，运算放大器64c的载流量被平滑地增加到稳定的输出水平。因此，控制恒定电流的电路的响应随着运算放大器Mc的载流量的增加而得以改进，并且因此在时刻T55以后的电流Iout 的脉冲跳增降低。如果运算放大器64c的载流量未被恢复，则运算放大器64c的回转速率(slew rate)保持在较低水平。因此，开关元件Me的栅极控制被延迟，并且恒定电流电路64的整个系统的响应下降。因此，在该情况下，需要花时间来将输出AMP_0UT增加到稳定的输出水平，如图观中的部分S所示。因此，恒定电流Iout的脉冲跳增较大，并且时段较长。因此， 电流消耗和热量生成增加。因此，如上文所描述的，当功率元件10短路时，恒定电流电路64的载流量增加。因此，恒定电流电路64的响应得以改进。此外，减小了脉冲跳增，并且减小了消耗电流。在时刻T56以后，执行与从时刻T50到时刻T51的时段中的操作类似的操作，以关闭功率元件10。当功率元件10关闭时，IGBT短路检测信号从高电平变为低电平，即，释放IGBT短路检测信号的输入。此外，箝位电路0N/0FF开关信号变为低电平。因此，因为当功率元件10短路时通过电流减小控制电路70增加了恒定电流电路 64的载流量，所以降低了恒定电流产生器64中的电流消耗，迅速地增加了功率元件10的栅极电压。在本实施例中，通过电流减小控制电路70的比较器72示例性地监测功率元件10
28的栅极电平。可替换地，包括第七实施例的延迟电路75的结构或者包括第十二实施例的电流控制电路80的结构可以用于监测功率元件10的栅极电平。(第十七实施例)将参照图四至图31来描述第十七实施例。例如，根据本实施例的负载驱动器用于驱动诸如发动机等的负载。图39是根据本实施例的处于连接到负载110的状态的示意性电路图。如图39所示，负载驱动器包括驱动器电路130、功率元件140和箝位电路150。驱动器电路130连接到电源120。功率元件140和箝位电路150连接到驱动器电路130。功率元件140是用于驱动负载110的半导体开关元件。例如，在本实施例中，功率元件140是IGBT。功率元件140的驱动端141 (其用作栅极端)连接到驱动器电路130。例如，负载110连接到功率元件140的发射极。驱动器电路130包括第一开关131a和第二开关131b，第一开关131a和第二开关 131b是由来自外部设备的栅极0N/0FF开关信号来驱动的。驱动器电路130通过驱动第一开关131a和第二开关131b来向功率元件140的驱动端141提供恒定电流，从而打开和关闭功率元件140。在下文中，栅极0N/0FF开关信号被简称为开关信号。驱动器电路130包括可变恒定电流电路132，用于根据从外部设备提供的电流减小信号来调节提供给驱动端141的恒定电流的值。可变恒定电流电路132在应用于驱动端 141的电压达到预定电压以后，减小提供给驱动端141的恒定电流的值。箝位电路150具有限制由于脉冲调整和电涌引起的对功率元件140的损坏的功能。箝位电路150将应用于驱动端141的电压箝位于预定的电压，以限制应用于驱动端141 的电压的突然改变。箝位电路150连接在驱动端141与诸如接地等的参考电压线之间。如上文所描述的，当驱动器电路130向驱动端141提供恒定电流时，应用于驱动端 141的电压上升。当应用于驱动端141的电压达到预定电压时，箝位电路150将应用于驱动端141的电压箝位于预定电压。在附图中，例如，参考电压线是接地的。然而，参考电压线可以具有除了接地以外的电势。箝位电路150根据从外部设备馈送的控制信号来将应用于驱动端141的电压箝位于预定电压。例如，箝位电路150包括二极管元件。箝位电路150是通过具有低电平的控制信号来操作的。接下来，将参照图30来详细描述负载驱动器的驱动器电路130的结构。如上文所描述的，驱动器电路130包括可变恒定电流电路132、第一开关131a和第二开关131b。首先，将描述可变恒定电流电路132的结构。如图30所示，可变恒定电流电路132 包括第一电阻133 (Rll)、第二电阻134(R12)、运算放大器135、开关元件136和恒定电流源 137。第一电阻133被提供用于感测与通过功率元件140的驱动端141的恒定电流对应的电流。第一电阻133的第一端连接到电源(VB)，第一电阻133的第二端连接到开关元件136。第二电阻134的第一端连接到电源120，第二电阻134的第二端连接到恒定电流源 137。运算放大器135根据第二电阻134的第二端处的电压来对通过第一电阻133的电流执行反馈控制，以调节提供给驱动端141的恒定电流的值。运算放大器135的非反相输入端(+)连接到第二电阻134的第二端和恒定电流源 137之间的连接点。因此，运算放大器135的非反相输入端被应用与第二电阻134的第二端处的电压对应的第一电压。即，假设电源的电压为VB，通过第二电阻134的电流为I，并且第二电阻134的电阻值为R12，则第一电压与通过从电源电压减去参考电压获得的电压 (即，VB-IXR12)相对应。运算放大器135的反相输入端(_)连接到第一电阻133的第二端。因此，运算放大器135的反相输入端被应用与第一电阻133的第二端处的电压相对应的第二电压。艮口， 假设通过第一电阻133的电流是Iout，并且第一电阻133的电阻值是Rll，则第二电压与通过从电源电压减去第一电阻133处的压降获得的电压(S卩，VB-IoutXRll)相对应。开关元件136是由运算放大器135的输出驱动的半导体元件。例如，在本实施例中，开关元件136是P沟道MOSFET。开关元件136的栅极连接到运算放大器135的输出端，开关元件136的源极连接到第一电阻133的第二端。此外，开关元件136的漏极连接到功率元件140的驱动端141。恒定电流源137可以改变通过第二电阻134的电流的值I。恒定电流源137包括开关138、第一恒定电流源137a和第二恒定电流源137b。第一恒定电流源137a通过开关138连接到第二电阻134的第二端。第二恒定电流源137b直接连接到第二电阻134的第二端子。根据电流减小信号的导通命令或关闭命令来接通或关断开关138。第一恒定电流源137a和第二恒定电流源137b可以具有相同的载流量或者具有不同的载流量。第一恒定电流源137a和第二恒定电流源137b中的每一个的载流量是根据通过接通和关断开关131将要提供给第二电阻134的恒定电流的值(强度)来确定的。在这种结构中，当根据电流减小信号的导通命令接通开关138时，由于通过第一恒定电流源137a的电流被加到通过第二恒定电流源137b的电流，因此具有第一电流值的电流通过第二电阻134。当根据电流减小信号的关闭命令关闭开关138时，通过第一恒定电流源137a的电流从电源120和参考电压线之间的通路切断。因此，只有通过第二恒定电流源137b的电流通过第二电阻134。即，通过第二恒定电流源137b的电流的值被定义为第二电流值。因此， 当开关138关断时，具有小于第一电流值的第二电流值的电流通过第二电阻134。第一开关131a连接在电源120和运算放大器135的输出端之间。例如，在本实施例中，第一开关131a是由P沟道MOSFET提供的。因此，第一开关131a的源极连接到电源 120，第一开关131a的漏极连接到运算放大器135的输出端。第二开关131b连接在驱动端141和诸如接地等的参考电压线之间。例如，在本实施例中，第二开关131b是由N沟道MOSFET提供的。因此，第二开关131b的源极连接到驱动端141，第二开关131b的漏极连接到诸如接地等的参考电压线。此外，反相器131c连接到第一开关131a的栅极。开关信号通过反相器131c输入到第一开关131a中。此外，开关信号被直接输入到第二开关131b中。因此，输入到第一开关131a和第二开关131b中的一个的开关信号相对于输入到第一开关131a和第二开关 131b中的另一个的开关信号被反相。
负载驱动器具有上面所描述的电路结构。开关信号和电流减小信号从诸如外部 ECU等的外部设备输入到负载驱动器。接下来，将参照图31来描述负载驱动器的操作。图31是包括功率元件40的栅极波形、用于驱动功率元件40的开关信号、用于操作箝位电路50的控制信号和电流减小信号的时间图。当开关信号处于高电平时，第一开关131a接通，并且电源电压被应用于开关元件 136的栅极。因此，开关元件136处于关闭状态。此外，第二开关131b接通，并且电流从驱动端141流到参考电压线。因此，功率元件140处于关闭状态。另一方面，当开关信号处于低电平时，第一开关131a关断。因此，开关元件136由运算放大器135的输出驱动。此外，因为第二开关131b关断，所以恒定电流通过驱动端141 被提供给箝位电路150。如上文所描述的，驱动器电路130根据处于高电平的开关信号来关闭功率元件 140，并且根据处于低电平的开关信号来打开功率元件140。在关闭部分(时段)以后，在时刻T10，当开关信号从高电平变为低电平时，第一开关131a和第二开关131b关断。因此，开关元件136由运算放大器135来驱动。此外，控制信号被输入到箝位电路150中以操作箝位电路150。因此，形成了从电源120经由第一电阻 133、开关元件136和驱动端141到达箝位电路150的电流通路，并且恒定电流被提供给驱动端141。此外，根据电流减小信号接通恒定电流源137的开关138。因此，由于通过第一恒定电流源137a的电流被加到通过第二恒定电流源137b的电流，因此具有第一电流值的电流通过第二电阻134。在本实施例中，恒定电流源137的开关138根据电流减小信号被关断的状态称作电流减小模式关闭状态，可变恒定电流电路132的开关138根据电流减小信号被关断的状态称作电流减小模式导通状态。即，在时刻T110，电流减小模式关闭。当以上面所描述的方式将恒定电流提供给驱动端141时，功率元件140的栅极电压根据恒定电流的值呈梯度地上升。当栅极电压达到功率元件140的阈值电压时，功率元件140变为导通状态，并且栅极电压达到镜像电压(mirror voltage) 0镜像电压是由功率元件140的诸如IGBT的放大因子等的特性来确定的。在从时刻TllO到时刻Till的镜像部分(时段)内，镜像电压变为恒定电压。可变恒定电流电路132对通过第一电阻133的电流执行反馈控制，使得与第一电阻133的第二端对应的第一电压等于与第二电阻134的第二端对应的第二电压。具体地说，运算放大器135的输入端具有相同的电势。因此，运算放大器135控制开关元件136，使得与第一电阻133的第二端对应的第一电压(即，VB-IoutXRll)和与第二电阻134的第二端对应的第二电压(即，VB-IXR12)彼此相等。因此，通过第一电阻133 的恒定电流Iout被表示为lout = (I X R12)/Rll，并且作为具有恒定值的恒定电流被提供给功率元件140的驱动端141。如上文所表示的(即，Iout= (I XR12)/Rl 1)，通过第一电阻133的电流的值与通过第二电阻134的电流的值成正比。此外，因为通过第一恒定电流源137a的电流被加到通过第二恒定电流源137的电流，因此具有第一电流值的电流作为电流I通过第二电阻134。因此，与第一电流值成正比的电流通过第一电阻133。在经过了镜像时段以后，栅极电压从时刻Till开始再次上升。然后，当应用于驱动端141的电压(即，栅极电压)达到预定电压时，根据电流减小信号关断恒定电流源137 的开关138。S卩，电流减小模式打开。因此，具有小于第一电流值的第二电流值的电流作为电流I通过第二电阻134。 即，只有通过第二恒定电流源137b的电流作为电流I通过第二电阻134。因为与第二电流值成正比的电流通过第一电阻133，因此通过第一电阻133的电流的值减小到小于当恒定电流源137的开关138接通时的电流的值。因此，通过驱动端141 的恒定电流的值被减小到小于在电流减小模式关闭以前的恒定电流的值。因此，通过箝位电路150的恒定电流的消耗量被减小。箝位电路150从时刻TllO开始进行操作。在从镜像时段结束的时刻Till开始到时刻T113的箝位电压保持时段(箝位部分)内，操作箝位电路150以将应用于驱动端141 的电压箝位于预定电压。在箝位电压保持时段内，应用于驱动端141的电压被箝位于预定电压。因此，限制了栅极电压的脉冲跳增，并且因此保护了功率元件140。此后，在时刻T113，根据控制信号关闭箝位电路150。此外，在时刻T113，根据电流减小信号接通恒定电流源137的开关138。S卩，当电流减小模式被关闭时，与第一电流值成正比的电流通过功率元件140的驱动端141。换言之，通过驱动端141的恒定电流的值返回到原始值。在该情况下，功率元件 140的栅极电压上升，并且达到最大驱动电压。最大驱动电压等于或者基本上等于电源电压。最大驱动电压与使功率元件140的IGBT达到全导通状态的电压相对应。在下文中，最大驱动电压被简称为驱动电压。然后，在应用于驱动端141的电压达到驱动电压之后，在时刻T114，根据电流减小信号再次关断恒定电流源137的开关138。因此，电流减小模式打开。因此，减小了提供给驱动端141的恒定电流的值。在从时刻T113到时刻T115的全导通部分(时段)以后，在时刻T115，输入到驱动器电路130中的开关信号从低电平变为高电平。即，根据关闭功率元件140的关闭命令， 接通第一开关131a和第二开关131b，并且关闭开关元件136。在该情况下，通过第二开关 131b将在驱动端141处被充电的电荷释放到参考电压线。在从时刻T115开始到时刻T116的镜像时段以后，在时刻T116，驱动端141的栅极电压下降至最小值。因此，栅极电压小于功率元件140的阈值电压，并且因此关闭功率元件 140。因此，在从时刻T116开始到时刻TllO的关闭部分(时段)内，功率元件140处于关闭状态。如上所描述的，在本实施例中，在应用于驱动端141的电压增加的时刻T110、T113 关闭电流减小模式，从而增加了驱动器电路130的载流量。在该情况下，提供给功率元件 140的驱动端141的恒定电流的值增加。因此，缩短了增加栅极电压所需的时间段，并且减小了开关损失。在应用于驱动端141的电压被箝位在预定电压的时刻Τ112和Τ114，打开电流减小模式，从而减小了驱动器电路130的载流量。因此，减小了恒定电流的值。通过这种方式，因为流入箝位电路150的电流减小了，所以在功率元件140打开的时段(即，从时刻TllO到时刻T115的时段)内，用于驱动功率元件140的恒定电流的消耗值减小了。因为驱动器电路130具有可变恒定电流源137，所以通过根据电流减小信号控制恒定电流源137，来控制驱动器电路130的载流量。在栅极电压从预定电压进一步增加到最大驱动电压的情况下，可以通过增加恒定电流源的值来缩短将栅极电压从预定电压增加到最大驱动电压所需的时间段。因此，减小了功率元件140的开关损失。(第十八实施例)将参照图32来描述第十八实施例。在下文中，将主要描述与第十七实施例的结构不同的结构。在第十七实施例中，提供给功率元件140的驱动端141的恒定电流的值是通过调节驱动器电路130的恒定电流源137的载流量来控制的。在本实施例中，提供给驱动端141 的恒定电流的值是通过调节第二电阻134的电阻值来控制的。图32是根据本实施例的负载驱动器的电路图。如图32所示，可变恒定电流电路 132的第二电阻134包括电阻元件13^(R21)和电阻元件134b (R22)。电阻元件134a和电阻元件134b串联连接。电阻元件13 的第一端连接到电源120，电阻元件13 的第二端连接到电阻元件 134b的第一端。电阻元件134b的第二端连接到运算放大器135的非反相输入端。开关138与电阻元件13 并联连接。根据电流减小信号来接通和关断开关138。 当开关138接通时，第二电阻134的电阻值仅由电阻元件134b的电阻值来提供。当开关 138关断时，第二电阻134的电阻值是由电阻元件13 和电阻元件134b的组合电阻值来提供的。开关138接通时的第二电阻134的电阻值被定义为第一电阻值。开关138关断时的第二电阻134的电阻值被定义为第二电阻值。第一电阻值是由电阻元件134b的电阻值来提供的。因为第二电阻值是由电阻元件13 和电阻元件134b的组合电阻值来提供的， 所以第二电阻值大于第一电阻值。因此，第二电阻134的电阻值通过开关138的方式是可变的。在本实施例中，恒定电流源137被配置为提供具有恒定值的电流I。恒定电流源 137连接到电阻元件134b的第二端以及运算放大器135的非反相输入端。反相器131c、第一开关131a、第二开关131b、运算放大器135、开关元件136、第一电阻133、箝位电路150和功率元件140具有与第十七实施例的结构相同的结构。在该配置中，与第一电阻133的第二端对应的第一电压和与电阻元件134b的第二端对应的第二电压被应用于运算放大器135。运算放大器驱动开关元件136，使得第一电压和第二电压变为彼此相等。假设第二电阻134的电阻值是R12，并且通过第二电阻134的电流是I，则通过第一电阻133的电流Iout被表示为Iout= (IXR12)/R11。当通过第二电阻134的电流具有恒定值时，通过第一电阻133的电流与第二电阻134的电阻值成正比。
在本实施例中，通过第一电阻133的电流Iout是通过调节第二电阻134的电阻值 R12来控制的。驱动器电路130的载流量是通过控制电流Iout来控制的。具体地说，在从图31的时刻TllO到时刻T112的时段内，开关138根据电流减小信号的关闭命令处于关闭状态，在该时段内应用于驱动端141的电压达到预定电压。即，在从时刻TllO到时刻T112的时段内，电流减小模式处于关闭状态。因此，第二电阻134的电阻值是由电阻元件13 和电阻元件134b的组合电阻值提供的第二电阻值。与第二电阻值成正比的电流通过第一电阻133。此外，在从图31的时刻T113到时刻T114的时段内，开关138处于关闭状态，并且与第二电阻值成正比的电流通过第一电阻133。在应用于驱动端141的电压达到预定电压以后，根据电流减小信号的导通命令来接通开关138。即，从图31的时刻T112到时刻T113，电流减小模式处于导通状态。因此， 第二电阻134的电阻值是仅由电阻元件134b的电阻值提供的第一电阻值。通过第一电阻 133的电流与小于第二电阻值的第一电阻值成正比。因此，通过第一电阻133的电流减小到小于开关138关断时的电流。因此，通过驱动端141的恒定电流的值被减小。如上文所描述的，可以通过减小第二电阻134的电阻值来减小驱动器电路130的载流量。因此，因为通过驱动端141的恒定电流的值减小了，所以可以减小在功率元件140 处于导通状态的时段期间(即，在从图31中的时刻TllO到时刻T115的时段内)在箝位电路150中消耗的电流的量。在该情况下，包括电阻元件134a、电阻元件134b和开关138的第二电阻134构成了第二电阻单元。(第十九实施例)将参照图33和图34来描述第十九实施例。在下文中，将主要描述与第十七实施例的结构不同的结构。在第十七实施例中，从外部设备馈送用于接通和关断开关138的电流减小信号。 在本实施例中，使用现有的开关信号和控制信号来产生电流减小信号。图33是根据本实施例的负载驱动器的电路图。如图33所示，控制信号被馈送到箝位电路150中。当控制信号处于低电平时，箝位电路150打开。当控制信号处于高电平时，箝位电路150关闭。在本实施例的负载驱动器中，将电流减小信号产生电路160添加到图30中所示的结构。电流减小信号产生电路160根据开关信号和控制信号产生用于控制开关138的电流减小信号。电流减小信号产生电路160包括延迟电路161a，将开关信号输入到延迟电路 161a中；以及双稳态多谐振荡器163a，将由反相器16 反相的开关信号以及延迟电路 161的输出输入到双稳态多谐振荡器163a中。电流减小信号产生电路160包括延迟电路 161b，将控制信号输入到延迟电路161b中；以及双稳态多谐振荡器16北，将控制信号和延迟电路161b的由反相器162b反相的输出输入到双稳态多谐振荡器16 中。在本实施例中，延迟电路161a具有延迟时间TT1，延迟电路161b具有延迟时间TT2。电流减小信号产生电路160还包括输出双稳态多谐振荡器163a、16 中的每一个的NOR逻辑的NOR电路164。NOR电路164的输出作为电流减小信号被馈送到恒定电流源137的开关138中。接下来，将参照图34来描述电流减小信号产生电路160的操作。图34的时间图包括开关信号、控制信号、反相器16 的输出A、延迟电路161a的输出B、双稳态多谐振荡器163a的输出C、延迟电路161b的输出D、反相器162b的输出E、双稳态多谐振荡器16 的输出F以及电流减小信号。在时刻T120，当开关信号和控制信号分别从高电平切换到低电平时，功率元件 140打开并且操作箝位电路150。从时刻T120到时刻T125，开关信号处于低电平。从时刻 T120到时刻T123，控制信号处于低电平。因此，因为反相器16 的输出A对应于开关信号的经反相的输出，所以从时刻 T120到时刻T125，反相器16 的输出A处于高电平。因为延迟电路161a通过将开关信号延迟延迟时间TTl来产生输出B，所以延迟电路161a的输出B —直处于高电平直到时刻 T122(例如，TTl延迟)为止，并且从时刻Τ122到时刻Τ126处于低电平。双稳态多谐振荡器163a通过检测反相器16 的输出A从低电平上升到高电平的边缘而获得输入到双稳态多谐振荡器163a的输入端的高电平电压，从而产生输出C。输出 C一直维持在高电平，直到延迟电路161a的输出B变为低电平为止，并且通过重置输出来使双稳态多谐振荡器163a的输出变为低电平。因此，双稳态多谐振荡器163a从时刻T120到时刻T122输出高电平信号。延迟电路161b通过延迟延迟时间TT2来输出控制信号。因此，延迟电路161的输出一直D处于高电平，直到时刻T121(例如，TT2延迟)为止，并且延迟电路161的输出D从时刻Τ121到时亥Ij T124处于低电平。反相器162b的输出E与延迟电路161b的经反相的输出相对应。因此，从时刻T121 到时刻T124，反相器162b的输出E处于高电平。当控制信号和反相器162b的输出处于高电平时，双稳态多谐振荡器163a输出处于高电平的信号。因此，从时刻T123到时刻T124，双稳态多谐振荡器16 输出处于高电平的信号。NOR电路164的输出与双稳态多谐振荡器163a的输出C的经反相的输出和双稳态多谐振荡器16 的输出F的经反相的输出相对应。因此，在双稳态多谐振荡器163a的输出C处于高电平的、从时刻T120到时刻T122的时段内，电流减小信号处于低电平。S卩，从时刻T120到时刻T122，电流减小模式处于关闭状态。在双稳态多谐振荡器16 的输出F处于高电平的、从时刻T123到时刻TlM的时段内，电流减小信号处于低电平。即，从时刻T123到时刻T124，电流减小模式处于关闭状态。以上面的方式产生的电流减小信号具有与图31中所示的第十七实施例的波形类似的波形。应当注意的是，本实施例的时刻T120与第十七实施例的时刻TllO相对应。类似地，本实施例的时刻T122、T123和TlM分别与图31中所示的第十七实施例的T112、T113 和Tl 14相对应。当应用于驱动端141的电压达到预定电压时，电流减小信号产生电路160产生关断开关138的电流减小信号，从而减小提供给驱动端141的恒定电流的值。在通过箝位电路150将电压箝位于预定电压被释放以后，电流减小信号产生电路160输出接通开关138的电流减小信号，从而恢复提供给驱动端141的恒定电流的值。在应用于驱动端141的电压达到电源电压或者基本上与电源电压相同的最大驱动电压以后，电流减小信号产生电路160再次输出关断开关138的电流减小信号，从而减小提供给驱动端141的恒定电流的值。如上所述，可以使用开关信号和控制信号来产生用于控制开关138的电流减小信号。可以通过逻辑电路来提供电流减小信号产生电路160。因此，消耗电流将不太可能增加。(第二十实施例)将参照图35和图36来描述第二十实施例。在下文中，将描述与第十九实施例的结构不同的结构。在本实施例中，电流减小信号产生电路160通过监测应用于驱动端141的电压来产生电流减小信号，使得应用于驱动端141的电压从预定电压上升到最大驱动电压。图35是根据本实施例的负载驱动器的电路图。如图35所示，电流减小信号产生电路160包括两个比较器165a、165b、反相器166、三个AND电路167a、167b、167c以及NOR 电路164。比较器165a通过将应用于驱动端141的电压与阈值进行比较来检测箝位电压 (预定电压)。比较器16 通过将应用于驱动端141的电压与阈值进行比较来检测全导通电压(最大驱动电压)。比较器16fe、16 中的每一个通过其输出来切换阈值，使得当应用于驱动端141的电压超出阈值时输出低电平信号。反相器166对开关信号进行反相，并且将经反相的开关信号输入到AND电路167a 中。AND电路167a产生反相器166的输出和比较器165a的输出的AND逻辑。AND电路167b 产生反相器166的输出和控制信号的AND逻辑。AND电路167c产生AND电路167b的输出和比较器165b的输出的AND逻辑。NOR电路164产生AND电路167a的输出和AND电路167b 的输出的NOR逻辑，作为电流减小信号。接下来，将参照图36来描述具有上面所描述的结构的电流减小信号产生电路160 的操作。图36是包括开关信号、控制信号、反相器166的输出J、比较器16 的输出K、AND 电路167a的输出L、AND电路167b的输出M、比较器16 的输出N、AND电路167b的输出 0以及电流减小信号的时间图。如图36所示，从时刻T130到时刻T134，开关信号处于低电平，从时刻T130到时刻 T132，控制信号处于低电平。反相器166的输出J与开关信号的经反相的输出相对应。因此，从时刻T130到时刻T134，反相器166的输出J处于高电平。比较器16 的输出K 一直处于高电平，直到应用于驱动端141的电压达到预定电压为止，并且在应用于驱动端141的电压达到预定电压以后，比较器16 的输出K处于低电平。当反相器166的输出J和比较器16 的输出K处于高电平时，AND电路167a产生处于高电平的信号。因此，从时刻T130到时刻T131，AND电路167a输出处于高电平的信号。另一方面，当反相器166的输出J和控制信号处于高电平时，AND电路167b的输出 M处于高电平。从时刻T130到时刻T134，反相器166的输出J处于高电平。在时刻T132以后，控制信号处于高电平。因此，从时刻T132到时刻T134，AND电路167b的输出M处于
高电平。比较器16 的输出N—直处于高电平，直到应用于驱动端141的电压达到最大驱动电压的时刻T133为止。因此，从时刻T132到时刻T133在比较器167b的输出M和比较器16 的输出N处于高电平的的情况下，AND电路167c的输出0处于高电平。NOR电路164的输出与AND电路167a的输出L的经反相的输出和AND电路167c 的输出0的经反相的输出相对应。因此，在AND电路167a的输出L处于高电平的、从时刻 T130到时刻T131的时段内，电流减小信号处于低电平。即，在从时刻T130到时刻T131的时段内，电流减小模式处于关闭状态。在AND电路167c的输出处于高电平的、从时刻T132到时刻T133的时段内，电流减小信号处于低电平。即，在从时刻T132到时刻T133的时段内，电流减小模式处于关闭状态。本实施例的时刻T130与第十七实施例的TllO相对应。类似地，本实施例的时刻 T131、T132和T133分别与第十七实施例的时刻T112、T113和T114相对应。如上所述，可以通过经由比较器165a、165b监测应用于驱动端141的电压，根据箝位电压(预定电压)和全导通电压(最大驱动电压)来确定电流减小时刻。此外，因为对应用于驱动端141的电压(即栅极电压)进行监测，所以可以精确地确定电流减小时刻。(第二—^一实施例)将参照图37来描述第二十一实施例。在下文中，将主要描述与上面所描述的实施例的结构不同的结构。在上面所描述的实施例中，负载110连接到功率元件140的发射极。可替换地，负载110可以连接到功率元件140的集电极，如图37所示。(第二十二实施例)将参照图38来描述第二十二实施例。在下文中，将主要描述与上面所描述的实施例的结构不同的结构。在上面所描述的实施例中，驱动器电路130驱动单个功率元件140。在本实施例中，驱动器电路130被配置为驱动多个功率元件140。在驱动多个功率元件(例如，N个功率元件)140的情况下，考虑到由于多个功率元件140的栅极电容的不均勻性，多个功率元件140中的任意一个的栅极电压首先达到作为箝位电压的预定电压，并且任何其它多个功率元件的栅极电压最后达到预定电压。此外，在通过监测预定电压来产生用于减小驱动器电路130的电流的电流减小信号的情况下，如果当多个功率元件140中的任意一个的栅极电压达到预定电压时就立即减小驱动器电路130的电流，则栅极电压还未达到预定电压的其它功率元件140达到预定电压所需的时间由于用于对其它功率元件140进行充电的电流正在减小而增加。因此，功率元件140的开关损失增加。因此，在本实施例中，在多个功率元件140由驱动电路130驱动的情况下，在所有功率元件140的栅极电压达到作为箝位电压的预定电压以后，才减小驱动器电路130的恒定电流。在下文中，将参照图38来描述负载驱动器的结构。图38是根据本实施例的负载驱动器的电路图。如图38所示，负载驱动器包括驱动器电路130、连接到该驱动器电路130的多个功率元件140、箝位电路150、栅极电压监测电路170和恒定电流控制电路180。功率元件140中的每一个的驱动端141通过电阻142连接到第一开关131a。在图38中，示出了三个功率元件140以作为示例。功率元件140的数量N是两个或者两个以上。负载驱动器中的功率元件140的数量N被适当地确定。负载110连接到每个功率元件 140的发射极或集电极。驱动器电路130通过根据开关信号PR_IN向每个功率元件140的驱动端141提供恒定电流，来打开功率元件140。箝位电路150包括针对每个功率元件140的开关151和箝位部分152。开关151 连接到相应的驱动端141，箝位部分152连接在相应的开关151和诸如接地等的参考电压线之间。例如，开关151根据具有低电平Lo的控制信号CLP_IN被接通。当通过由驱动器电路130提供的恒定电流10使应用于每个功率元件140的驱动端141的电压达到预定电压时，箝位电路150根据控制信号将应用于每个驱动端141的电压箝位于预定电压。因此，经由电阻142和开关151从驱动器电路130向箝位部分152提供恒定电流I_0UT。在图38中，通过齐纳二极管提供箝位部分152。接下来将参照图39来详细描述箝位部分152的结构。栅极电压监测电路170通过箝位电路150的开关151连接到功率元件140的驱动端141。栅极电压监测电路170监测应用于功率元件140的驱动端141的栅极电压是否达到作为箝位电压的预定电压，并且当栅极电压达到预定电压时产生栅极电压监测信号。如上所述，因为负载驱动器具有多个功率元件140，所以栅极电压监测电路170监测应用于功率元件140中的每一个的驱动端141的栅极电压，并且针对每个功率元件140 产生栅极电压监测信号。栅极电压监测电路170包括用于监测功率元件140的栅极电压的比较器171。恒定电流控制电路180根据开关信号和栅极电压监测信号产生用于控制可变恒定电流电路132的开关138的电流减小信号I_IN。恒定电流控制电路180从栅极电压监测电路170接收与每个驱动端141对应的栅极电压监测信号。当所有栅极电压监测信号都指示对应的驱动端141的电压达到预定电压时，恒定电流控制电路180产生关断开关138的电流减小信号。在该情况下，提供给每个驱动端141 的恒定电流的值减小。接下来，将参照图39来描述负载驱动器的电路结构。例如，驱动器电路130具有与图30中所示的第十七实施例的结构类似的结构。如图39所示，箝位电路150的每个箝位部分152包括N沟道开关元件153和运算放大器154。开关元件153连接在开关151和诸如接地等的参考电压线之间。运算放大器154的非反相输入端(+)连接到开关151和开关元件153之间的连接点。即，运算放大器154的非反相输入端被应用驱动端141的电压。运算放大器154的反相输入端(_)连接到参考电源190。运算放大器154的反相输入端被应用参考电压。参考电源190放置在负载驱动器中。此外，运算放大器154的输出端连接到开关元件153的栅极。
在箝位电路150中，当驱动端141的电压在开关151处于导通状态的情况下上升时，运算放大器的输出增加。即，运算放大器1 产生输出使得两个输入变为彼此相等。因此，运算放大器154的输出随着驱动端141的电压的增加而增加。因此，开关元件153打开。因此，驱动端141的电压被箝位在作为箝位电压的预定电压上。针对功率元件140中的每一个，栅极电压监测电路170具有比较器171。通过箝位电路150的开关151，每个比较器171的非反相输入端(+)被应用相应的驱动端141的电压。每个比较器171的反向输入端㈠被应用参考电源190的参考电压。因此，当相应的驱动端141的电压超出参考电压并且被箝位于预定电压时，每个比较器171产生具有低电平的信号。每个比较器171的输出与栅极电压监测信号相对应。 从比较器171产生的低电平信号指示相应的驱动端141的电压已经达到预定电压。通过这种方式，栅极电压监测电路170监测每个功率元件140的驱动端141的电压，并且产生相应的功率元件140的栅极电压监测信号。恒定电流控制电路180包括第一 NOR电路181和第二 NOR电路182。第一 NOR电路181接收每个比较器171的输出(即，栅极监测信号)，并且当所有比较器171的输出都处于低电平时，产生具有高电平的信号。S卩，当所有驱动端141的电压都达到预定电压时， 第一 NOR电路181产生具有高电平的信号。第二 NOR电路182接收开关信号和第一 NOR电路181的输出，并且当所有信号具有低电平时产生具有高电平的信号。第二 NOR电路182的输出I_IN与电流减小信号相对应。因此，当第二 NOR电路182输出作为电流减小信号的具有高电平的信号时，也即是说，当所有驱动端141的电压达到预定电压时，恒定电流源137的开关138接通。从驱动器电路130向每个功率元件140的驱动端提供的电流增加。当第二 NOR电路182输出作为电流减小信号的具有低电平的信号时，开关138关断。因此，从驱动器电路130向每个功率元件140的驱动端141提供的电流减小。接下来，将参照图40中所示的时间图来描述图39中所示的负载驱动器的操作。在时刻T140，输入到驱动器130中的开关信号PR_IN和输入到箝位电路150中的控制信号CLP_IN从高电平(Hi)变为低电平(Lo)。因此，在箝位电路150中，因为开关151 接通，所以每个驱动端141的电压被应用于栅极监测电路170的相应比较器171。此时，因为每个驱动端141的电压较低，所以所有比较器171的输出都处于高电平。在该情况下，恒定电流控制电路180的第二 NOR电路182输出作为电流减小信号的低电平信号，并且因此恒定电流源137的开关138接通。因此，从驱动器电路130向每个驱动端141提供的电流I_0UT增加。在该情况下， 每个驱动端141的电压上升并且达到镜像电压。此外，每个运算放大器154的输出随着相应的驱动端141的电压的增加而增加。在时刻T141，功率元件140中的一个的驱动端141的电压首先达到箝位电压。也即是说，在箝位电路150中，因为与该功率元件140对应的运算放大器IM打开了开关元件 153，使得两个输入变为彼此相等，所以电连接到运算放大器154的非反相输入端的驱动终端141的电压被箝位到箝位电压(预定电压)上。该功率元件140被称作功率元件IGBT_ chl。此外，功率元件IGBT_chl的驱动端的电压被称作IGBT_G1。
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驱动端141的电压最后达到箝位电压(预定电压)的功率元件140被称作功率元件IGBT_chN。功率元件IGBT_chN的驱动端141的电压被称作IGBT_GN。在传统的负载驱动器中，在时刻T141，电流减小控制电路180输出关断开关138的电流减小信号，并且因此，从驱动器电路130向所有功率元件140的驱动端141提供的电流减小。因此，如图40中的IGBT_GN的虚线所示，用于对功率元件IGBT_chN的栅极进行充电的时间段较长，从而导致开关损失。此外，电流通过箝位电路150的每个开关元件153的时间段较长，从而导致电流损失。在本实施例中，另一方面，即使一个功率元件140的驱动端141的电压达到预定电压，也只有与该功率元件140对应的比较器171的输出变为低电平。也即是说，因为并不是所有比较器171的输出都处于低电平，所以恒定电流控制电路180的第一 NOR电路181的输出维持在低电平。因此，从驱动器电路130向驱动器端141中的每一个提供的电流I_0UT 维持大于第二电流值的第一电流值。当功率元件IGBT_chN的电压IGBT_GN达到预定电压时，所有比较器171的输出都处于低电平。因此，第一 NOR电路181的输出变为高电平。因为第二 NOR电路182的输出变为作为电流减小信号的低电平，所以恒定电流源 137的开关138关断。因此，从驱动器电路130向每个功率元件140的驱动端141提供的电流的值I_0UT从第二电流值减小了 Δ I。此后，所有功率元件140的驱动端141的电压维持在预定电压，直到时刻Τ143为止。在时刻Τ143，当箝位电路150关闭时，也即是说，根据控制信号关断开关151时，每个驱动端141的电压达到最大驱动电压(即，全导通部分)。如上所述，在通过驱动器电路130驱动多个功率元件140的情况下，当所有驱动端 141的电压达到预定电压时，从驱动器电路130的可变恒定电流电路132向多个功率元件 140的驱动端141提供的恒定电流减小。因此，可以在限制功率元件140的开关损失的同时减小流向箝位电路150中的电流。(第二十三实施例)将参照图41来描述第二十三实施例。在下文中，将主要描述与第二十二实施例的结构不同的结构。图41是根据本实施例的负载驱动器的电路图。如图41所示，栅极电压监测电路 170具有与第二十二实施例的结构不同的结构。具体地说，针对功率元件140中的每一个，栅极电压监测电路170包括电阻172和 N沟道开关元件173。电阻172连接到放置在负载驱动器内部的内部电源。开关元件173连接在电阻172与诸如接地等的参考电压线之间。开关元件173的栅极连接到箝位电路150的输出端。电阻172与开关元件173之间的连接点处的电压被馈送到恒定电流控制电路180中，作为栅极电压监测信号。内部电源可以具有任何电源电压。然而，开关元件173的耐受电压随着电源电压的减小而减小。因此，开关元件173的尺寸可以减小。在这种结构中，在功率元件140的驱动端141的电压达到预定电压以前，箝位电路 150的运算放大器IM的输出处于低电平，并且因此开关元件173处于关闭状态。因此，电阻172与开关元件173之间的连接点的电压等于内部电源的电压。因此，具有高电平的信号作为栅极电压监测信号而产生。当驱动端141的电压达到预定电压并且运算放大器154的输出变为高电平时，开关元件173接通。因为在开关元件173中出现电流，所以电阻172和开关元件173之间的连接点的电压减小。因此，具有低电平的信号作为栅极电压监测信号被输出。如上所述，可以使用电阻172和开关元件173来替代比较器171，从而提供栅极电压监测电路170。(第二十四实施例)将参照图42和图43来描述第二十四实施例。在下文中，将主要描述与第二十二实施例和二十三实施例的结构不同的结构。在第二十二实施例和第二十三实施例中，在所有驱动端的电压都达到预定电压以后的时刻，减小由可变恒定电流电路132产生的恒定电流的值。在本实施例中，另一方面， 在所有驱动端的电压都达到预定电压以后，逐步地减小由可变恒定电流电路132产生的恒定电流的值。例如，在本实施例中，使用三个功率元件140。图42是根据本实施例的负载驱动器的电路图。如图42所示，驱动器电路130的恒定电流源137包括多个开关138和与多个开关138对应的多个第一恒定电流源137a。电流的值在第一恒定电流源137a之间是相同的。给每个功率元件140提供一对开关138和第一恒定电流源137a。当所有开关138都接通时，具有第一电流值的电流通过恒定电流源137。当所有开关138都关断时，具有第二电流值的电流通过恒定电流源137。通过恒定电流源137的电流的值随着正处于关闭状态的开关138的数量的增加而减小。因此，电流的值从第一电流值逐步变为第二电流值。恒定电流控制电路180包括与功率元件140对应的、用于逐步接通开关138的反相器183和NOR电路184。每个反相器183连接到相应的电阻172和相应的开关元件173 之间的连接点。反相器183将连接点的电压进行反相以作为栅极电压监测信号。NOR电路184接收开关信号和从相应的反相器183输出的信号，并且当所有信号都处于低电平时产生具有高电平的信号。诸如I_IN1、I_IN2、I_IN3等的NOR电路184的输出与电流减小信号相对应。此外，在本实施例中，根据具有低电平的电流减小信号来关断开关138。每当栅极电压监测信号从栅极电压监控电路170输入到恒定电流控制电路180中时，恒定电流控制电路180输出用于关断相应开关138的电流减小信号。因此，随着开关138被逐步关断，提供给驱动端141的恒定电流的值逐步减小。因此，并不是立即减小提供给驱动端141的恒定电流。接下来，将参照图43中所示的时间图来描述图42中所示的负载驱动器的操作。从时刻T150到时刻T151的操作与第二十二实施例的从时刻T140到时刻T141的操作类似。在时刻T151，当功率元件140中的任意一个(S卩，功率元件IGBT_chl)的驱动端 141的电压首先达到作为箝位电路的预定电压时，从对应于驱动端IGBT_chl的电阻172和开关元件173之间的连接点输出具有低电平的信号。具有低电平的信号被馈送到恒定电流控制电路180中的相应的NOR电路184。因此，从相应的NOR电路184产生具有低电平的电流减小信号I_mi。因此，与功率元件IGBT_ chl相对应的开关138关断。因此，在时刻T151以后，从驱动器电路130向每个驱动端141 提供的恒定电流的值减小了 Δ 1/3。此后，当另一个功率元件140的驱动端141的电压接下来达到预定电压时，从驱动器电路130向每个驱动端141提供的恒定电流的值进一步减小Δ 1/3。通过这种方式，随着开关138逐个关断，通过恒定电流源137的电流逐步减小。在该情况下，从驱动器电路130 向每个驱动端141提供的恒定电流的值逐步减小。因此，恒定电流的波形具有阶梯形状。在时刻Τ153，当最后一个功率元件140(即，IGBT_chN，例如，IGBT_ch3)的驱动端 141的电压达到预定电压时，所有开关138都处于关闭状态。因此，从驱动器电路130向每个驱动端141提供具有第二电流值的恒定电流。此后，提供给每个驱动端141的恒定电流的值减小。时刻TlM以后的操作与第二十二实施例的时刻T143以后的操作类似。在所有驱动端141的电压都达到预定电压以后减小驱动器电路130的恒定电流的情况下，例如，在时刻T152，恒定电流的值立即从第一电流值减小到第二电流值，如图43中的虚链线所示。在本实施例中，另一方面，当驱动端141中的一个的电压首先达到预定电压时，恒定电流的值减小一步。每当驱动端141的电压达到预定电压时，就逐步减小恒定电流的值。因此，在两种情况之间将从时刻T151到时刻T153的恒定电流的波形区域进行比较，恒定电流逐步减小的情况的区域小于恒定电流立即减小的情况的区域。因此，驱动器电路130的恒定电流被进一步有效地减小。因为恒定电流的值是逐渐减小的，所以从镜像时段到箝位电压电平的过渡时间增加，从而导致开关损失的增加。然而，因为箝位电压的脉冲跳增量减小，所以短路中的功率元件的损失可以减小。在本实施例中，如上所述，在驱动端141中的任意一个的电压首先达到预定电压以后，逐步地减小恒定电流。到所有驱动端的电压都达到预定电压的时刻，恒定电流已经被逐步减小了。因此，与提供给每个驱动端141的恒定电流的值立即减小的情况相比，恒定电流可以进一步减小。(第二十五实施例)将参照图44来描述第二十五实施例。在下文中，将主要描述与第二十四实施例的结构不同的结构。在第二十四实施例中，电流的值在第一恒定电流源137a之间是相同的。在本实施例中，电流的值在第一恒定电流源137a之间是不同的。图44是根据本实施例的负载驱动器的电路图。如图44所示，恒定电流源137包括第一恒定电流源137a和第二恒定电流源137b。第一恒定电流源137a和第二恒定电流源137b具有不同的电流值。第一恒定电流源137a的电流值被分别定义为111、112和113。 第二恒定电流源137b的电流值被定义为114。电流值111、112、113和114具有关系111 > 112 > 113 > 114。因此，当所有开关138都接通时，由于电流值I11、I12、I13和114被加在一起，因此具有第一电流值的电流通过恒定电流源137。当所有开关138都关断时，具有第二电流值的电流通过恒定电流源 137中的第二恒定电流源137b。
恒定电流控制电路180包括与多个功率元件140对应的反相器183和NOR电路 184。恒定电流控制电路180还包括AND电路185、186a、186b、186c和OR电路187a、187b。 AND电路185、186a、186b、186c和OR电路187a、187b未被放置为与功率元件140中的每一个相对应。与IGBT_G3对应的栅极电压监测信号被定义为OUTl。与IGBT_G2对应的栅极电压监测信号被定义为0UT2。与IGBT_G1对应的栅极电压监测信号被定义为0UT3。反相器183连接到AND电路185的所有输入。AND电路185的输出Al被输入到与具有电流值111的开关138对应的NOR电路184中。与OUTl和0UT2对应的反相器183连接到AND电路186a的输入。AND电路186a 的输出Bl被输入到OR电路187a中。与OUTl和0UT3对应的反相器183连接到AND电路186b的输入。AND电路186b 的输出Cl被输入到OR电路187a中。与0UT2和0UT3对应的反相器183连接到AND电路186c的输入。AND电路186c 的输出Dl被输入到OR电路187a中。AND电路186a、18乩、186c连接到OR电路187a的输入。OR电路187a的输出El 被输入到与具有电流值112的开关138对应的NOR电路184中。所有反相器183连接到OR电路187b的输入。OR电路187b的输出Fl被输入到与具有电流13的开关138对应的NOR电路185中。开关138根据具有低电平(Lo)的电流减小信号而关断，并且电流值减小。因此， 在具有上面所描述的结构的恒定电流控制电路180中，当开关信号处于与导通命令对应的低电平时，电流减小信号I_INU I_IN2和I_IN3如下建立(1)当所有OUTl、0UT2和0UT3 都处于低电平时，I-INl处于低电平(Lo) ； (2)当OUTl、0UT2和0UT3中的两个或更多个处于低电平时，I_IN2处于低电平(Lo)；以及(3)当0UT1、0UT2和0UT3中的一个或多个处于低电平时，I_IN3处于低电平(Lo)。在图45的真值图表中示出了上面的情况。接下来，将参照图46中所示的时间图来描述图44中所示的负载驱动器的操作。从时刻T160到时刻T161的操作与图43中所示的第二十四实施例的从时刻T50 到时刻T51的操作类似。在时刻T161，当功率元件IGBT_chl的驱动端141的电压IGBT_G1首先达到作为箝位电压的预定电压时，只有0UT3变为低电平。因此，如图45所示，只有电流减小信号1_ IN3变为低电平。在该情况下，只有与电流值113对应的开关138关断。因此，从驱动电路 130向每个驱动端141提供的恒定电流减小Δ 113。接下来，当功率元件IGBT_ch2的驱动端141的电压IGBT_G2达到预定电压时， 0UT2和0UT3变为低电平。因此，如图45所示，电流减小信号I_IN2和I_IN3变为低电平。 在该情况下，与电流值112和113对应的开关138关断。因此，从驱动器电路130向每个驱动端141提供的恒定电流减小Δ (112+113)。在时刻Τ163，当功率元件IGBT_ch3的驱动端141的电压IGBT_G1最后达到预定电压时，所有0UT1、0UT2和0UT3都变为低电平。因此，如图45所示，所有电流减小信号1_ INl、I_IN2和I_IN3都变为低电平。在该情况下，与电流值111、112和113对应的所有开关 138都关断，从驱动器电路130向每个驱动端141提供的恒定电流减小Δ (Ι11+Ι12+Ι13)，并且变为第二电流值。在时刻T164以后的操作与时刻T143以后的操作类似。当在两种情况(一种情况是在与时刻T152对应的由虚链线所示的时刻T162立即将电流值从第一电流值减小到第二电流值，另一种情况是如从时刻T161到时刻T163的实线所示逐步地减小电流值)之间比较恒定电流波形的区域时，逐步减小恒定电流的情况下的区域小于立即减小恒定电流的情况下的区域。因此，驱动器电路130的恒定电流被进一步有效地减小。因为每个第一恒定电流源137a的电流值被优化，所以在将开关损失维持在与立即减小恒定电流的情况下的开关损失基本上类似的水平的同时，减小了负载驱动器中的消耗电流。(其它实施例)在上文中描述了各个示例性的实施例。然而，本发明不限于上面所描述的示例性实施例，而是可以在不偏离本发明的精神的情况下以各种其它方式来实现。例如，第一实施例和第三实施例中所描述的恒定电流产生器30的结构是示例，并且恒定电流产生器30可以具有任何其它结构。此外，驱动器电路40不限于上面所描述的结构，而是可以具有任何其它结构。在第一实施例到第四实施例中，开关元件50是由N沟道MOSFET提供的。可替换地，开关元件50可以由P沟道MOSFET提供。此外，在开关元件50是由P沟道MOSFET提供的情况下，在驱动器电路40的输出处于高电平的情况下，即，开关元件50的栅极的电势处于高电平的情况下，减小恒定电流。在第五实施例中，开关元件50可以由N沟道MOSFET提供。在该情况下，预驱动器单元60被配置为与N沟道开关元件50相对应。在第四实施例中，恒定电流的值(强度)是通过调节电源36的电压值和电阻43b 的电阻值二者来控制的。可替换地，恒定电流的值可以通过调节电源36的电压值和电阻 34b的电阻值中的一个来控制。例如，在电阻34b的电阻值是固定值并且调节电源36的电压值的情况下，根据电流减小信号将电源36的电压值设置为第一电压值，直到开关元件50达到导通状态的导通时刻为止，即，在开关元件50接通的导通时段期间。因此，具有第一电流值的恒定电流被提供给驱动器电路40直到导通时刻为止。在开关元件50达到导通状态的导通时刻以后，S卩，在经过了导通时刻以后，根据电流减小信号将电源36的电压值设置为小于第一电压值的第二电压值。因此，具有第二电流值的恒定电流被提供给驱动器电路40。通过这种方式，提供给驱动器电路40的恒定电流的值可以通过只调节电源36的电压值来控制。可替换地，在电源36的电压值是固定值并且调节电阻34b的电阻值的情况下，根据电流减小信号将电阻34b的电阻值设置为第一电阻值直到开关元件50达到导通状态的导通时刻为止。因此，具有第一电流值的恒定电流被提供给驱动器电路40。在导通时刻以后，将电阻34b的电阻值设置为大于第一电阻值的第二电阻值。因此，具有第二电流值的恒定电流被提供给驱动器电路40。通过这种方式，提供给驱动器电路40的恒定电流的值可以通过调节电阻34b的电阻值来控制。在第六实施例至第十六实施例的负载驱动器中，示例性地采用了第一实施例的恒定电流产生器30。可替换地，可以在第六实施例至第十六实施例的负载驱动器中使用具有不同的结构的恒定电流产生器30。例如，第十七实施例的恒定电流源137的结构是示例，并且可以被修改为任何其它结构。此外，第十八实施例的第二电阻的结构仅仅是一个示例，并且可以被修改为任何其它结构。图33或图35中所示的电流减小信号产生电路160可以被添加到这样的结构，即， 恒定电流是通过调节第十八实施例的电阻值来减小的。此外，图33和图35中所示的电流减小信号产生电路160是示例，并且可以具有任何其它结构。可替换地，电流减小信号产生电路160可以包含在驱动器电路130中。在上面所描述的实施例中，一旦达到预定电压以后，应用于驱动端141的电压就增加到最大驱动电压。这种驱动操作是一个示例。举另一个例子，可以在应用于驱动端141 的电压达到预定电压以后，以预定电压来驱动功率元件140。在第二十二实施例中，箝位部分152示例性地包括开关元件153和运算放大器 154。只要驱动端141的电压被箝位在预定电压上，就可以使用任何其它结构。在上面所描述的实施例中，例如，第二十二实施例至第二十五实施例，作为例子， 参考电源190通常用在箝位电路150和栅极电压监测电路170之间。可替换地，可以给箝位电路150和栅极电压监测电路170中的每一个提供参考电源190。在该情况下，可以更准确地设置参考电压。在上面所描述的实施例中，例如，第二十二实施例至第二十五实施例，提供给每个驱动端141的恒定电流的值是通过改变恒定电流源137的电流值来改变的。可替换地，如第十八实施例，提供给每个驱动端141的恒定电流的值可以通过改变电阻值来改变。在改变电阻值的结构中，可以给第二电阻134提供多个开关138以逐步地减小电流值。在该情况下，当所有开关138都接通时，通过最小组合电阻值，电阻值变为第一电阻值。当所有开关138都关断时，通过最大的组合电阻值，电阻值变为大于第一电阻值的第二电阻值。随着接通开关138的数量的增加，电阻值逐步地从第二电阻值变为第一电阻值。每当从栅极电压监测电路170馈送栅极电压监测信号时，恒定电流控制电路180 就产生接通一个开关137的电流减小信号。因此，因为第二电阻134的电阻值是从第二电阻值逐步减小到第一电阻值的，所以提供给每个驱动端141的恒定电流是逐步减小的。此外，可以以各种其它方式来适当地组合上面所描述的实施例。本领域技术人员将容易地想到额外的优点和修改。因此，本发明在其更宽泛的方面不限于所示和所描述的具体细节、代表性的装置以及说明性的示例。
权利要求
1.一种用于驱动负载(10)的负载驱动器，包括 开关元件(50)，其连接到所述负载(10)；恒定电流产生器(30)，其产生恒定电流；以及驱动器电路(40)，其连接到所述恒定电流产生器(30)，并且在导通时段期间打开所述开关元件(50)，所述导通时段取决于来自所述恒定电流产生器(30)的所述恒定电流的值， 打开所述开关元件(50)所需的所述导通时段随着所述恒定电流的值的增加而缩短，其中，所述恒定电流产生器(30)在所述导通时段期间向所述驱动器电路GO)提供具有第一电流值的第一恒定电流，并且在已经经过了所述导通时段并且所述开关元件(50) 达到导通状态以后提供具有小于所述第一电流值的第二电流值的第二恒定电流。
2.根据权利要求1所述的负载驱动器，其中， 所述恒定电流产生器(30)包括开关(31)，其根据指示导通命令和关闭命令中的一个的电流减小信号而被打开或关闭；第一恒定电流源(32)，其连接到所述开关(31)；以及第二恒定电流源(33)，其与所述开关(31)和所述第一恒定电流源(32)的串行线路并联连接，所述驱动器电路GO)被配置为根据开关信号来打开所述开关元件(50)， 所述开关(31)根据所述电流减小信号的所述导通命令在所述导通时段期间处于导通状态，使得通过将通过所述第一恒定电流源(3 的电流加到通过所述第二恒定电流源 (33)的电流，来产生所述第一恒定电流；以及所述开关(31)在已经经过了所述导通时段以后根据所述电流减小信号的所述关闭命令处于关闭状态，使得由通过所述第二恒定电流源(3 的电流来产生所述第二恒定电流。
3.根据权利要求1所述的负载驱动器，其中， 所述恒定电流产生器(30)包括第一恒定电流源(32)，其产生所述第一恒定电流； 第二恒定电流源(33)，其产生所述第二恒定电流；以及开关(31)，其在所述导通时段期间根据电流减小信号连接到所述第一恒定电流源 (32)，使得从所述第一恒定电流源(3 向所述驱动器电路GO)提供所述第一恒定电流，并且所述开关(31)在已经经过了所述导通时段以后根据所述电流减小信号连接到所述第二恒定电流源(33)，使得从所述第二恒定电流源(3 向所述驱动器电路GO)提供所述第二恒定电流，以及所述驱动器电路GO)被配置为根据开关信号来打开所述开关元件(50)。
4.根据权利要求1所述的负载驱动器，其中所述恒定电流产生器(30)包括能够改变电压值的可变电源(36)；所述恒定电流产生器(30)被配置为随着所述电压值的增加来增加所述恒定电流的值；所述驱动器电路G0)被配置为根据开关信号来打开所述开关元件(50)； 所述恒定电流产生器(30)在所述导通时段期间根据电流减小信号将所述可变电源 (36)的所述电压值设置为第一电压值，使得向所述驱动器电路G0)提供所述第一恒定电流；以及所述恒定电流产生器(30)在已经经过所述导通时段以后根据所述电流减小信号将所述可变电源(36)的所述电压值设置为小于所述第一电压值的第二电压值，使得向所述驱动器电路GO)提供所述第二恒定电流。
5.根据权利要求1所述的负载驱动器，其中所述恒定电流产生器(30)包括能够改变电阻值的可变电阻(34b)；所述恒定电流产生器(30)被配置为随着所述电阻值的增加来减小所述恒定电流的值；所述驱动器电路GO)被配置为根据开关信号来打开所述开关元件(50)；所述恒定电流产生器(30)在所述导通时段期间根据电流减小信号将所述可变电阻 (34b)的所述电阻值设置为第一电阻值，使得向所述驱动器电路GO)提供所述第一恒定电流；以及所述恒定电流产生器(30)在已经经过所述导通时段以后根据所述电流减小信号将所述可变电阻(34b)的所述电阻值设置为大于所述第一电阻值的第二电阻值，使得向所述驱动器电路GO)提供所述第二恒定电流。
6.根据权利要求2至5中的任意一项所述的负载驱动器，还包括电流减小控制电路(70)，其通过将所述驱动器电路00)的输出与指示所述开关元件 (50)处于导通状态的预定值进行比较，来检测所述开关元件(50)达到导通状态的导通时刻，并且在所检测的导通时刻输出用于产生所述第二恒定电流的所述电流减小信号。
7.根据权利要求2至5中的任意一项所述的负载驱动器，还包括电流减小控制电路(70)，其包括定时器电路(75)，所述定时器电路(7 测量从所述驱动器电路G0)接收到所述开关信号的时刻开始到所述开关元件(50)达到导通状态的时刻的定时器时段，其中，在已经经过所述定时器时段时，所述电流减小控制电路(70)输出用于产生所述第二恒定电流的所述电流减小信号。
8.根据权利要求2至5中的任意一项所述的负载驱动器，其中所述负载(10)是由半导体开关元件提供的功率元件；所述恒定电流产生器(30)和所述驱动器电路G0)构成预驱动器单元(60)，所述预驱动器单元(60)通过驱动所述开关元件(50)来驱动所述功率元件；所述驱动器电路G0)被配置为通过根据所述开关信号驱动所述开关元件(50)来打开所述功率元件；所述预驱动器单元(60)被配置为通过所述第一恒定电流来驱动所述开关元件(50)， 直到所述功率元件达到导通状态的时刻为止，并且在所述功率元件达到导通状态的时刻之后，通过所述第二恒定电流来驱动所述开关元件(50)。
9.根据权利要求8所述的负载驱动器，还包括电流减小控制电路(70)，其通过将所述功率元件的栅极电压与指示所述功率元件处于导通状态的预定值进行比较，来检测所述功率元件达到导通状态的时刻，并且在所检测的时刻输出用于产生所述第二恒定电流的所述电流减小信号。
10.根据权利要求8所述的负载驱动器，还包括电流减小控制电路(70)，其包括定时器电路(75)，所述定时器电路(7 测量从所述驱动器电路GO)接收到所述开关信号的时刻开始到所述功率元件达到导通状态的时刻的定时器时段，其中，在已经经过了所述定时器时段时，所述电流减小控制电路(70)输出用于产生所述第二恒定电流的所述电流减小信号。
11.根据权利要求9所述的负载驱动器，还包括第三恒定电流源(62)，所述开关元件(50)连接到所述第三恒定电流源(62)，其中， 所述功率元件是通过从所述第三恒定电流源(6 提供的恒定电流来驱动的。
12.根据权利要求9所述的负载驱动器，其中所述开关元件(50)是包括第一开关元件和第二开关元件的反相器；以及所述功率元件的栅极连接到所述第一开关元件与所述第二开关元件之间的点。
13.根据权利要求8所述的负载驱动器，还包括第三恒定电流源(62)，其连接到所述开关元件(50)，并且在所述开关元件(50)被驱动时向所述功率元件的栅极提供恒定电流，直到所述功率元件的栅极电压达到预定电压为止；电流传感器(63)，其检测通过所述第三恒定电流源(6 的电流；以及电流控制电路(80)，其在所述电流传感器(6 检测到的电流低于确定阈值时输出用于产生第二恒定电流的所述电流减小信号。
14.根据权利要求8所述的负载驱动器，还包括恒定电流电路(64)，其在所述开关元件(50)关闭时向所述功率元件的所述栅极提供所述恒定电流，直到栅极电压达到预定电压为止，从而打开所述功率元件；箝位电路(65)，其被配置为接收指示所述功率元件短路的短路检测信号，并且在接收到所述短路检测信号时将所述功率元件的所述栅极电压箝位于小于所述预定电压的箝位电压；以及电流减小控制电路(70)，其在所述开关信号被输入到所述驱动器电路00)以后，在所述功率元件达到导通状态的时刻输出用于产生所述第二恒定电流的所述电流减小信号，其中所述恒定电流电路(64)根据来自所述电流减小控制电路(70)的所述电流减小信号通过所述第一恒定电流来驱动所述功率元件，直到所述功率元件达到导通状态的时刻为止， 并且所述恒定电流电路(64)在所述功率元件达到导通状态的时刻以后，根据所述电流减小信号通过所述第二恒定电流来驱动所述功率元件；所述电流减小控制电路(70)被配置为接收所述短路检测信号；以及所述电流减小控制电路(70)在从所述短路检测信号被输入到所述电流减小控制电路 (70)的时刻开始到所述短路检测信号的所述输入被释放的时刻的时段期间输出用于产生所述第一恒定电流的所述电流减小信号。
15.一种用于驱动负载的负载驱动器，包括功率元件(140)，其连接到所述负载(110)并且是由半导体开关元件提供的，所述功率元件(140)具有驱动端(141)；驱动器电路(130)，其向所述驱动端(141)提供恒定电流以驱动所述功率元件(140)；以及箝位电路(150)，其连接到所述驱动端(141)，并且在通过从所述驱动器电路(130)提供的所述恒定电流应用到所述驱动端(141)的电压达到预定电压时，将所述电压箝位于所述预定电压，其中所述驱动器电路(130)包括可变恒定电流电路(132)，其将在所述电压达到所述预定电压以后的所述恒定电流的值减小到比在所述电压达到所述预定电压以前提供的所述恒定电流的值更小的值。
16.根据权利要求15所述的负载驱动器，其中 所述可变恒定电流电路(13 包括第一电阻(133)，其具有连接到电源00)的第一端； 第二电阻(134)，其具有连接到所述电源00)的第一端；开关元件(136)，其连接在所述第一电阻(133)的第二端与所述功率元件(140)之间； 运算放大器(135)，其被施以与所述第一电阻(13 的所述第二端相对应的第一电压和与所述第二电阻(134)的第二端相对应的第二电压，并且驱动所述开关元件(136)使得所述第一电压和所述第二电压彼此相等，从而向所述驱动端(141)提供通过所述第一电阻(133)的电流，以作为所述恒定电流；以及可变恒定电流源(137)，其连接到所述第二电阻(134)的所述第二端并且包括开关 (138)，并且所述可变恒定电流源(137)在所述开关(138)打开时允许具有第一电流值的电流，并且在所述开关(138)关闭时允许具有小于所述第一电流值的第二电流值的电流；所述开关元件(136)是通过所述运算放大器(13 的反馈控制来驱动的，其中，所述第一电压和所述第二电压彼此相等，使得具有与通过所述第二电阻(134)的电流的值成正比的值的电流通过所述第一电阻(133)；当所述开关(138)根据电流减小信号的导通命令一直处于导通状态直到应用于所述驱动端(141)的所述电压达到所述预定电压为止时，具有所述第一电流值的电流通过所述第二电阻(134)，并且具有与所述第一电流值成正比的值的电流通过所述第一电阻(133)； 以及当所述开关(138)在应用于所述驱动端(141)的所述电压达到所述预定电压以后根据所述电流减小信号的关闭命令关闭时，具有所述第二电流值的电流通过所述第二电阻(134)，并且具有与所述第二电流值成正比的值的电流通过所述第一电阻(133)，使得通过所述第一电阻(133)的电流的值减小到小于当所述开关元件(138)处于导通状态时的电流值，从而减小提供给所述驱动端(141)的所述恒定电流的值。
17.根据权利要求15所述的负载驱动器，其中 所述可变恒定电流电路(13 包括第一电阻(133)，其具有连接到电源(120)的第一端；第二电阻(134)，其具有连接到所述电源(120)的第一端，所述第二电阻(134)是在所述开关(138)处于导通状态时具有第一电阻值并且在所述开关(138)处于关闭状态时具有大于所述第一电阻值的第二电阻值的可变电阻；恒定电流源(137)，其连接到所述第二电阻(134)的第二端，并且允许具有恒定值的电流通过所述第二电阻(134)；开关元件(136)，其连接在所述第一电阻(133)的第二端与所述功率元件(140)之间；以及运算放大器(135)，其被施以与所述第一电阻(13 的所述第二端相对应的第一电压和与所述第二电阻(134)的所述第二端相对应的第二电压，并且驱动所述开关元件(136) 使得所述第一电压和所述第二电压彼此相等，从而向所述驱动端(141)提供通过所述第一电阻(133)的电流以作为所述恒定电流；所述开关元件(136)是通过所述运算放大器(13 的反馈控制来驱动的，其中，所述第一电压和所述第二电压彼此相等，使得具有与所述第二电阻(134)的电阻值成正比的值的电流通过所述第一电阻(133)；当所述开关(138)根据电流减小信号的关闭命令一直处于关闭状态直到应用于所述驱动端(141)的所述电压达到所述预定电压为止时，所述第二电阻(134)具有所述第二电阻值，并且具有与所述第二电阻值成正比的值的电流通过所述第一电阻(133)；以及当所述开关(138)在应用于所述驱动端(141)的所述电压达到所述预定电压以后根据所述电流减小信号的导通命令打开时，所述第二电阻(134)的所述电阻值从所述第二电阻值减小到所述第一电阻值，并且具有与所述第一电阻值成正比的值的电流通过所述第一电阻(133)，使得通过所述第一电阻(133)的电流的值减小到小于当所述开关元件(138)处于关闭状态时的电流值，从而减小提供给所述驱动端(141)的所述恒定电流的值。
18.根据权利要求16或17所述的负载驱动器，其中所述驱动器电路(130)根据从外部设备馈送的开关信号来驱动所述功率元件(140)；以及所述箝位电路(150)根据从外部设备馈送的控制信号来将应用于所述驱动端(141)的所述电压箝位于所述预定电压，所述负载驱动器还包括电流减小信号产生电路(160)，其基于所述开关信号和所述控制信号产生所述电流减小信号。
19.根据权利要求18所述的负载驱动器，其中所述电流减小信号产生电路(160)在应用于所述驱动端(141)的所述电压达到所述预定电压时产生指示用于关闭所述开关(138)的所述关闭命令的所述电流减小信号，从而减小提供给所述驱动端(141)的所述恒定电流的值，在通过所述箝位电路(150)对所述电压进行的箝位被释放以后，产生指示用于打开所述开关(138)的所述导通命令的所述电流减小信号，从而增加提供给所述驱动端(141)的所述恒定电流，并且在应用于所述驱动端 (141)的所述电压达到电源电压和基本上等于所述电源电压的最大驱动电压中的一个以后，产生指示用于再次关闭所述开关(138)的所述关闭命令的所述电流减小信号，从而减小提供给所述驱动端(141)的所述恒定电流。
20.根据权利要求16或17所述的负载驱动器，还包括栅极电压监测电路(170)，其连接到所述驱动端(141)，监测应用于所述驱动端(141) 的所述电压是否达到所述预定电压，并且当应用于所述驱动端(141)的所述电压达到所述预定电压时产生栅极电压监测信号；以及恒定电流控制电路(180)，其基于所述开关信号和所述栅极电压监测信号产生所述电流减小信号，其中所述功率元件(140)是多个功率元件(140)中的一个；所述驱动器电路(130)向所述多个功率元件(140)中的每一个的驱动端(141)提供所述恒定电流以驱动所述多个功率元件(140)；所述箝位电路(150)连接到所述多个功率元件(140)中的每一个的驱动端(141)； 所述箝位电路(150)在通过从所述驱动器电路(130)提供的所述恒定电流应用于所述多个功率元件(140)中的每一个的驱动端(141)的电压达到所述预定电压时，将应用于该驱动端(141)的所述电压箝位于所述预定电压；所述栅极电压监测电路(170)产生与相应的驱动端(141)有关的栅极电压监测信号；以及所述恒定电流控制电路(180)在接收到与所有驱动端(141)有关的栅极电压监测信号时，产生指示用于关闭所述开关(138)的所述关闭命令的所述电流减小信号，从而减小提供给所述驱动端(141)的所述恒定电流。
21.根据权利要求16所述的负载驱动器，还包括栅极电压监测电路(170)，其连接到所述驱动端(141)，监测应用于所述驱动端(141) 的所述电压是否达到所述预定电压，并且当应用于所述驱动端(141)的所述电压达到所述预定电压时产生栅极电压监测信号；以及恒定电流控制电路(180)，其基于所述开关信号和所述栅极电压监测信号产生所述电流减小信号，其中所述功率元件(140)是多个功率元件(140)中的一个；所述驱动器电路(130)向所述多个功率元件(140)中的每一个的驱动端(141)提供所述恒定电流以驱动所述多个功率元件(140)；所述恒定电流源(137)包括多个开关(138)，所述多个开关(138)包括所述开关 (138)；所述恒定电流源(137)被配置为使得在所有开关(138)都打开时产生具有所述第一电流值的所述恒定电流，并且在所有开关(138)都关闭时产生具有所述第二电流值的所述恒定电流，并且随着关闭的开关(138)的数量的增加，所述恒定电流的值从所述第一电流值逐步地变为所述第二电流值；所述箝位电路(150)连接到所述多个功率元件(140)中的每一个的驱动端(141)； 所述箝位电路(150)在通过从所述驱动器电路(130)提供的所述恒定电流应用于每个驱动端(141)的电压达到所述预定电压时，对应用于该驱动端(141)的所述电压进行箝位；所述栅极电压监测电路(170)产生与每个驱动端(141)有关的栅极电压监测信号；以及每当从所述栅极电压监测电路(170)馈送所述栅极电压监测信号时，所述恒定电流控制电路(180)就产生用于关闭相应开关(138)的所述电流减小信号，从而将提供给每个驱动端(141)的所述恒定电流的值从所述第一电流值逐步地减小到所述第二电流值。
22.根据权利要求17所述的负载驱动器，还包括栅极电压监测电路(170)，其连接到所述驱动端(141)，监测应用于所述驱动端(141) 的所述电压是否达到所述预定电压，并且在应用于所述驱动端(141)的所述电压达到所述预定电压时产生栅极电压监测信号；以及恒定电流控制电路(180)，其基于所述开关信号和所述栅极电压监测信号产生所述电流减小信号，其中所述功率元件(140)是多个功率元件(140)中的一个；所述驱动器电路(130)向所述多个功率元件(140)中的每一个的驱动端(141)提供所述恒定电流以驱动所述多个功率元件(140)；所述第二电阻(134)包括多个开关(138)，所述多个开关(138)包括所述开关(138)； 所述第二电阻(134)被配置为在所有开关(138)都打开时具有所述第一电阻值，在所有开关(138)都关闭时具有所述第二电阻值，随着打开的开关(138)的数量的增加，将所述第二电阻(134)的电阻值从所述第二电阻值逐步地变为所述第一电阻值；所述箝位电路(150)连接到所述多个功率元件(140)中的每一个的驱动端(141)， 所述箝位电路(150)在通过从所述驱动器电路(130)提供的所述恒定电流应用于每个驱动端(141)的电压达到所述预定电压时，对应用于该驱动端(141)的所述电压进行箝位， 所述栅极电压监测电路(170)产生与每个驱动端(141)有关的栅极电压监测信号，以及每当从所述栅极电压监测电路(170)馈送所述栅极电压监测信号时，所述恒定电流控制电路(180)就产生用于打开相应开关(138)的所述电流减小信号，使得所述第二电阻 (134)的电阻值从所述第二电阻值逐步地减小到所述第一电阻值，从而将提供给每个驱动端(141)的所述恒定电流的值从所述第一电流值逐步地减小到所述第二电流值。
全文摘要
一种负载驱动器，包括连接到负载(10)的开关元件(50)、产生恒定电流的恒定电流产生器(30)和在导通时段期间打开开关元件(50)的驱动器电路(40)，该导通时段取决于恒定电流的值并且随着恒定电流的值的增加而缩短。恒定电流产生器(30)在导通时段期间向驱动器电路(40)提供具有第一电流值的第一恒定电流，并且在已经经过了导通时段并且开关元件(50)达到导通状态以后，提供具有小于第一电流值的第二电流值的第二恒定电流。
文档编号H02M1/088GK102545555SQ201110373638
公开日2012年7月4日 申请日期2011年11月22日 优先权日2010年11月22日
发明者三浦亮太郎, 千田康隆, 川本哲平 申请人:株式会社电装