JP2012023517A - Voltage output circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、電圧出力回路に関する。 Embodiments described herein relate generally to a voltage output circuit.
従来、比較的大きな電力を供給する電圧出力回路には、電圧出力端子と接地端子の間の短絡、いわゆる地絡に対する保護回路が組み込まれている(例えば、特許文献1参照。)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a voltage output circuit that supplies a relatively large amount of power incorporates a protection circuit against a short circuit between a voltage output terminal and a ground terminal, that is, a so-called ground fault (for example, see Patent Document 1).
地絡保護回路は、電圧出力回路の出力段を構成する出力トランジスタのソース・ドレイン間電圧またはドレイン電流をモニターし、ソース・ドレイン間電圧またはドレイン電流が許容範囲を超えたときに、出力トランジスタをオフするように構成されている。これにより、地絡電流による出力トランジスタの破壊を防止している。 The ground fault protection circuit monitors the source-drain voltage or drain current of the output transistor that constitutes the output stage of the voltage output circuit, and when the source-drain voltage or drain current exceeds the allowable range, the output transistor is turned off. Configured to turn off. Thereby, destruction of the output transistor due to the ground fault current is prevented.
地絡が発生してから出力トランジスタがオフするまでの時間は、短いほど好ましい。ドレイン電流容量の少ない、即ち素子サイズの小さい出力トランジスタを用いることができるためである。 The shorter the time from when the ground fault occurs until the output transistor is turned off, the better. This is because an output transistor having a small drain current capacity, that is, a small element size can be used.
一方、電圧出力回路に接続される負荷に関しては、地絡が発生したときに直ちに電流が遮断されると好ましくない場合がある。負荷となる機器が誤動作する恐れが生じるためである。例えば負荷が記憶素子を含んでおり、記憶素子にデータを書き込み中に電流が遮断されると、記憶するデータが消失する恐れがある。 On the other hand, regarding the load connected to the voltage output circuit, it may not be preferable if the current is immediately cut off when a ground fault occurs. This is because a device that becomes a load may malfunction. For example, if the load includes a storage element and current is interrupted while data is being written to the storage element, the stored data may be lost.
そのため、地絡保護回路には、地絡が発生したときに、意図的に遅延時間を持たせて出力トランジスタをオフするように構成されているものがある。 For this reason, some ground fault protection circuits are configured to intentionally have a delay time and turn off the output transistor when a ground fault occurs.
この場合、地絡を検出してから出力トランジスタがオフするまでの間に、出力トランジスタが破壊しないように素子サイズの大きな出力トランジスタを用いる必要がある。その結果、チップサイズが増大し、製造コストの上昇を招くという問題がある。 In this case, it is necessary to use an output transistor having a large element size so that the output transistor is not destroyed after the ground fault is detected until the output transistor is turned off. As a result, there is a problem that the chip size increases and the manufacturing cost increases.
従って、地絡を検出してから出力トランジスタがオフするまでの間の遅延時間を確保するとともに、出力トランジスタの素子サイズの増大を抑制できる電圧出力回路が求められていた。 Accordingly, there has been a demand for a voltage output circuit that can secure a delay time from when a ground fault is detected until the output transistor is turned off, and can suppress an increase in the element size of the output transistor.
本発明は、地絡を検出してから出力トランジスタがオフするまでの間の地絡電流を抑制できる電圧出力回路を提供する。 The present invention provides a voltage output circuit capable of suppressing a ground fault current from when a ground fault is detected until the output transistor is turned off.
一つの実施形態によれば、電圧出力回路では、第1導電型の第1絶縁ゲート電界効果トランジスタが電圧入力端子と電圧出力端子の間に接続されている。前記第1絶縁ゲート電界効果トランジスタのゲート電極は第1ノードに接続されている。ドライブ回路は、入力ノードに供給される入力信号に応じて、前記第1絶縁ゲート電界効果トランジスタの導通を制御する制御信号を前記第1ノードに出力する。電流制限手段が前記電圧入力端子と前記電圧出力端子の間に接続されている。前記電流制限手段は、前記電圧入力端子と前記電圧出力端子間の電位差が基準値より大きいときに、前記第1絶縁ゲート電界効果トランジスタに流れる電流を低減するように前記第1ノードの電位を制御する。 According to one embodiment, in the voltage output circuit, the first conductivity type first insulated gate field effect transistor is connected between the voltage input terminal and the voltage output terminal. The gate electrode of the first insulated gate field effect transistor is connected to the first node. The drive circuit outputs a control signal for controlling conduction of the first insulated gate field effect transistor to the first node according to an input signal supplied to the input node. A current limiting means is connected between the voltage input terminal and the voltage output terminal. The current limiting unit controls the potential of the first node so as to reduce a current flowing through the first insulated gate field effect transistor when a potential difference between the voltage input terminal and the voltage output terminal is larger than a reference value. To do.
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
本実施例に係る電圧出力回路について図1および図2を用いて説明する。図1は本実施例の電圧出力回路を示す回路図、図2は電圧出力回路の動作を示すタイミングチャートである。本実施例は、電圧出力回路がPWM制御によるスッチングレギュレータである場合の例である。 The voltage output circuit according to this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a circuit diagram showing a voltage output circuit of this embodiment, and FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the voltage output circuit. In this embodiment, the voltage output circuit is a switching regulator based on PWM control.
図1に示すように、本実施例の電圧出力回路10は、電圧入力端子11と電圧出力端子12の間にPチャネル(第1導電型)の出力MOSトランジスタ(第1絶縁ゲート電界効果トランジスタ)13が接続されている。出力MOSトランジスタ13のゲート電極は、第1ノードN1に接続されている。
As shown in FIG. 1, the
電圧入力端子11は、例えば入力電圧Vinが36Vの電源(図示せず)に接続される。電圧出力端子12は、インダクタとキャパシタを有する平滑回路(図示せず)を通して負荷(図示せず)に接続される。
The
出力MOSトランジスタ13は、例えば2重拡散法により形成された高耐圧のDMOSトランジスタ(Double-Diffused MOSFET)である。出力MOSトランジスタ13のソースは高電位線14に接続され、高電位線14が電圧入力端子11に接続されている。出力MOSトランジスタ11のドレインは低電位線15に接続され、低電位線15が電圧出力端子12に接続されている。
The
出力制御回路16は、電圧出力端子12の出力電圧Voutが目的の電圧になるように、入力ノードNinに出力制御信号、例えば繰り返し周波数が20kHzから200KHz程度のPWM(Pulse Width Modulation)信号を出力する。ドライブ回路17は、PWM信号に基づいて、出力MOSトランジスタ13をオン・オフ駆動する。
The
ドライブ回路17は、ゲート電極が相互に接続されたPチャネルのMOSトランジスタ(以後、PMOSトランジスタという)18と、Nチャネル(第2導電型)のMOSトランジスタ(以後、NMOSトランジスタという)19と、PMOSトランジスタ18とNMOSトランジスタ19の間に接続された抵抗R1からなるCMOSインバータである。PMOSトランジスタ18およびNMOSトランジスタ19は、出力MOSトランジスタ13と同様に高耐圧のDMOSトランジスタである。
The
ドライブ回路17は、電圧入力端子11と、例えば中間電圧Vmが31Vの電源(図示せず)の間に接続されている。これにより、ドライブ回路17の動作電圧は、入力電圧Vinと中間電圧Vmの差の電圧5Vになるので、略Vinと略Vin−5Vの制御信号を第1ノードN1に出力する。抵抗R1は、後述するように地絡を検出したときに出力MOSトランジスタ13のゲート電圧をより低下させるために接続されている。
The
入力ノードNinの電位がLowレベルのときに、PMOSトランジスタ18がオン、NMOSトランジスタ19がオフになり、第1ノードN1の電位Vn1がHighレベル(≒Vin)になる。その結果、出力MOSトランジスタ13のゲート電圧Vgs1が0になり、出力MOSトランジスタ13はオフになる。
When the potential of the input node Nin is low level, the
入力ノードNinの電位がHighレベルのときに、PMOSトランジスタ18がオフ、NMOSトランジスタ19がオンになり、第1ノードN1の電位がLowレベル(≒Vin−5V)になる。その結果、出力MOSトランジスタ13のゲート電圧Vgs1が5Vになり、出力MOSトランジスタ13はオンになる。
When the potential of the input node Nin is at a high level, the
電圧出力回路10において、地絡保護回路は第1コンパレータ20と、第1電圧源21と、出力制御回路16により構成されている。第1コンパレータ20と第1電圧源21により、地絡を検出する。
In the
地絡が検出されると、出力制御回路16は、内部のロジック回路を介して遅延時間を持たせた後にPWM信号をLowレベルに保持する。その結果、出力MOSトランジスタ13がオフになり、出力MOSトランジスタ13に流れる地絡電流Idrが遮断される。
When a ground fault is detected, the
第1コンパレータ20は、負入力端子(第1入力端子)20aが第1基準電圧Vref1を生成する第1電圧源21を介して電圧入力端子11に接続され、正入力端子(第2入力端子)20bが電圧出力端子12に接続されている。
In the
第1コンパレータ20は、電圧入力端子11と電圧出力端子12間の電位差ΔV=Vin−Vout、即ち出力トランジスタ13のソース・ドレイン間電圧Vds1と第1基準電圧Vref1とを比較し、比較結果を出力端子20cから出力制御回路16に入力する。第1コンパレータ20は、電位差ΔV(Vds1)が第1基準電圧Vref1より大きいときに地絡が発生したと判定する。
The
電流制限手段22は、電圧入力端子11と電圧出力端子12の間に接続され、地絡が発生したときに、出力MOSトランジスタ13に流れる地絡電流Idrを低減するように第1ノードN1の電位Vn1を制御するように構成されている。
The current limiting means 22 is connected between the
電流制限手段22は、第2コンパレータ23と、第2電圧源24と、PMOSトランジスタ(第2絶縁ゲート電界効果トランジスタ)25により構成されている。
The current limiting means 22 includes a
第2コンパレータ23は、負入力端子(第1入力端子)23aが第2基準電圧Vref2を生成する第2電圧源24を介して電圧入力端子11に接続され、正入力端子(第2入力端子)23bが電圧出力端子12に接続されている。
The
PMOSトランジスタ25は電圧入力端子11と第1ノードN1の間に接続され、ゲート電極が第2コンパレータ23の出力端子23cに接続されている。
The
第2コンパレータ23は、電位差ΔV(Vds1)と第2基準電圧Vref2とを比較し、比較結果を出力端子23cからPMOSトランジスタ25のゲート電極に入力する。第2コンパレータ23は、電位差ΔV(Vds1)が第2基準電圧Vref2より大きいときに地絡が発生したと判定する。
The
地絡が検出されると、第2コンパレータ23の出力がLowレベルになるので、PMOSトランジスタ25のゲート電圧Vgs2が引き上げられ、PMOSトランジスタ25がオンする。
When a ground fault is detected, the output of the
PMOSトランジスタ25がオンすると、第1ノードN1に入力電圧VinとPMOSトランジスタ25のソース・ドレイン間電圧Vds2の差の電位(Vin−Vds2)が与えられる。
When the
PMOSトランジスタ25のソース・ドレイン間電圧Vds2を、例えば3Vとすると、第1ノードN1の電位がVin−5VからVin−3Vに引き上げられる。従って、出力MOSトランジスタ13のゲート電圧Vgs1が5Vから3Vに引き下げられるので、出力MOSトランジスタ13の地絡電流Idrを抑制することが可能である。
If the source-drain voltage Vds2 of the
換言すると、出力MOSトランジスタ13のゲート電圧Vgs1は、入力電圧Vinと中間電圧Vmの差(Vin−Vm)をPMOSトランジスタ25のオン抵抗Ron25と、NMOSトランジスタ19のオン抵抗Ron19と抵抗R1の和の抵抗で分割した値であるVgs1=(Vin−Vm)×Ron25/(Ron25+R1+Ron19)になる。
In other words, the gate voltage Vgs1 of the
例えば、Ron25=Ron19=20Ω、R1=50Ωとすると、Vin−Vm=5Vなので、Vgs1=1.11Vになる。一方、抵抗Rを有さない場合は、R=0なのでVgs1=2.5Vになる。 For example, when Ron25 = Ron19 = 20Ω and R1 = 50Ω, Vin−Vm = 5V, so Vgs1 = 1.11V. On the other hand, when the resistor R is not provided, Vgs1 = 2.5V because R = 0.
次に、電圧出力回路10の動作について詳しく説明する。図2は電圧出力回路10の動作を示すタイミングチャートである。
Next, the operation of the
図2に示すように、初期状態として、出力制御回路16の出力がHighレベルにあるとする。その結果、入力ノードNinの電位がHighレベル、第1ノードN1の電位Vn1がLowレベル(≒Vin−5V)になるので、出力MOSトランジスタ13のゲート電圧Vgs1が5Vになり、出力MOSトランジスタ13はオン状態にある。但し、無負荷状態のためドレイン電流Idrは0であり、電圧出力端子12の出力電圧Voutは入力電圧Vinに等しくなる。
As shown in FIG. 2, it is assumed that the output of the
電圧入力端子11と電圧出力端子12間の電位差ΔV(Vds1)は0であり、第1基準電圧Vref1より小さいので、第1コンパレータ20の出力はHighレベルである。第2コンパレータ23についても同様であり、その説明は省略する。
Since the potential difference ΔV (Vds1) between the
時間t1で、電圧出力端子12がGND端子と接触し、地絡が発生したとする。地絡により、電圧出力端子12の電位VoutはVinから0になる。第1ノードN1の電位Vn1はVin−5Vのままであり、出力MOSトランジスタ13はオン状態を維持している。
Assume that at time t1, the
その結果、出力MOSトランジスタ13に地絡電流Idrが流れだす。地絡電流Idrは、出力MOSトランジスタ13の応答速度に応じた遅延時間τ0をもって立ち上がる。
As a result, the ground fault current Idr flows through the
電圧入力端子11と電圧出力端子12間の電位差ΔV(Vds1)は、第1基準電圧Vref1より大きいので、第1コンパレータ20の出力は、第1コンパレータ20の応答速度に応じた遅延時間τ1をもって、HighレベルからLowレベルに反転する。第2コンパレータ23についても同様であり、その説明は省略する。
Since the potential difference ΔV (Vds1) between the
時間t2で、第1コンパレータ20の出力がLowレベルになると、出力制御回路16の出力は、意図的に設けられた遅延時間τ2をもって、HighレベルからLowレベルに変化する。この時点では、地絡保護回はまだ機能していない。
When the output of the
一方、第2コンパレータ23の出力がLowレベルになると、即PMOSトランジスタ25はゲート電圧Vgs2が引き上げられてオンになるので、第1ノードN1の電位Vn1が引き上げられる。これにより、出力MOSトランジスタ13のゲート電圧Vgs1が5Vから3Vに引き下げられる。
On the other hand, when the output of the
その結果、出力MOSトランジスタ13の地絡電流Idrの立ち上がりが抑制され、最終的な地絡電流Idr2より少ない地絡電流Idr1に抑制することができる。従って、出力MOSトランジスタ13が損傷を受け、破壊に至る恐れはなくなる。
As a result, the rise of the ground fault current Idr of the
時間t3で、出力制御回路16の出力がLowレベルになると、入力ノードNinの電位もLowレベルになり、ドライブ回路17の出力(制御信号)は、ドライブ回路17の応答速度(インバータの動作遅延)に応じた遅延時間τ3をもってHighレベルになる。
When the output of the
時間t4で、第1ノードN1の電位Vn1はVinになる。出力MOSトランジスタ13のゲート電圧Vgs1は0に引き下げられる。その結果、出力MOSトランジスタ13はオフになり、地絡電流Idrを0にすることができる。この時点で、ようやく地絡保護回が機能したことになる。
At time t4, the potential Vn1 of the first node N1 becomes Vin. The gate voltage Vgs1 of the
図3は比較例の電圧出力回路を示す図、図4は比較例の電圧出力回路の動作を示すタイミングチャートである。図3に示すように、比較例の電圧出力回路30とは、電流制限手段22を有していない電圧出力回路のことである。
FIG. 3 is a diagram showing a voltage output circuit of a comparative example, and FIG. 4 is a timing chart showing the operation of the voltage output circuit of the comparative example. As shown in FIG. 3, the
図4に示すように、比較例の電圧出力回路30では、時間t2までの動作に関しては本実施例の電圧出力回路10と同様である。一方、時間t2を超えても地絡電流Idrは立ち上がり続けることが異なっている。時間t4で出力MOSトランジスタ13がオフになり、地絡電流IdrがIdr2から0になることは本実施例の電圧出力回路10と同様である。
As shown in FIG. 4, in the
従って、比較例の電圧出力回路30では、時間t2から時間t4の間で出力MOSトランジスタ13が地絡電流Idr2による発熱により損傷を受け、破壊されるのを防止する必要がある。そのため、出力MOSトランジスタ13のチップサイズがより大きくなってしまう。
Therefore, in the
一方、本実施例の電圧出力回路10では、地絡電流IdrはIdr2より少ないIdr1に抑制されるので、出力MOSトランジスタ13のチップサイズをより小さくすることが可能である。
On the other hand, in the
以上説明したように、本実施例の電圧出力回路10は、電圧入力端子12と電圧出力端子11の間の電位差ΔV(Vds1)が基準値より大きいときに、出力MOSトランジスタ13に流れる電流を低減するように第1ノードの電位Vn1を制御する電流制限手段22を有している。
As described above, the
その結果、地絡が発生してから出力MOSトランジスタ13がオフするまでの間に、局部帰還をかけて地絡電流Idrを抑制することができる。従って、地絡を検出してから出力トランジスタがオフするまでの間の地絡電流を抑制できる電圧出力回路が得られる。
As a result, it is possible to suppress the ground fault current Idr by applying local feedback during the period from when the ground fault occurs until the
ここでは、電圧出力回路がPWM制御のスイッチングレギュレータである場合について説明したが、出力MOSトランジスタを有するその他の電圧出力回路、たとえばシリーズレギュレータでも同様に実施することができる。 Here, the case where the voltage output circuit is a PWM control switching regulator has been described, but other voltage output circuits having an output MOS transistor, for example, a series regulator, can be similarly implemented.
第1、第2導電型がそれぞれP型、N型である場合について説明したが、それぞれN型、P型とすることも可能である。 Although the case where the first and second conductivity types are P-type and N-type has been described, it may be N-type and P-type, respectively.
第1および第2基準電圧Vref1、Vref2が等しい場合について説明したが、特に等しくなくても構わない。第1および第2基準電圧Vref1、Vref2が等しくない場合は、第1および第2コンパレータ20、23が反転するタイミングにずれが生じる。然し、地絡は瞬間的な現象のため、このタイミングのずれが電圧出力回路10の動作に支障をきたす恐れはないためである。
Although the case where the first and second reference voltages Vref1 and Vref2 are equal has been described, it may not be particularly equal. When the first and second reference voltages Vref1 and Vref2 are not equal, there is a shift in the timing at which the first and
第1、第2コンパレータ20、23は基本的に同じタイミングで動作をしているので、ひとつのコンパレータにまとめることも可能である。コンパレータの出力端子に出力制御回路16とPMOSトランジスタ25を、直接またはバッファ等を介して共通接続すればよい。
Since the first and
本発明の実施例2に係る電圧出力回路について図5を用いて説明する。図5は本実施例の電圧出力回路を示す回路図である。本実施例において、上記実施例1と同一の構成部分には同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。本実施例が実施例1と異なる点は、地絡検出を電流で行うようにしたことにある。
A voltage output circuit according to
即ち、図5に示すように、本実施例の電圧出力回路40では、電流制限手段41が出力MOSトランジスタ13に流れる電流Idrを検出して、電流Idrが基準値より大きいときに、第1ノードN1の電位Vn1を制御して出力MOSトランジスタ13に流れる電流Idrを低減するように構成されている。
That is, as shown in FIG. 5, in the
電流制限手段41は電圧入力端子11と電圧出力端子12の間に接続されている。電流制限手段41は、カレントミラー回路42と、PMOSトランジスタ(第3絶縁ゲート電界効果トランジスタ)43と、抵抗R2と、PMOSトランジスタ(第4絶縁ゲート電界効果トランジスタ)44で構成されている。
The current limiting
カレントミラー回路42は、ゲート電極同士が接続された一対のNチャネル(第2導電型)のMOSトランジスタ45、46で構成されている。NMOSトランジスタ45のゲート電極はドレイン電極に接続されている。
The
PMOSトランジスタ43は、電圧入力端子12とカレントミラー回路42の電流入力端子42aとの間に接続され、ゲート電極が第1ノードN1に接続されている。PMOSトランジスタ43のしきい値は出力MOSトランジスタ13のしきい値に等しく設定されている。
The
PMOSトランジスタ43のゲート幅Wとゲート長Lの比(W/L)は、出力MOSトランジスタ13のゲート幅Wとゲート長Lの比(W/L)より小さく、例えば1:1000に設定されている。
The ratio (W / L) between the gate width W and the gate length L of the
抵抗R2は電圧入力端子11と第2ノードN2の間に接続されている。PMOSトランジスタ44は、電圧入力端子12と第1ノードN1の間に接続され、ゲート電極が第2ノードN2に接続されている。
The resistor R2 is connected between the
カレントミラー回路42は、電位差ΔV(Vds1)が、PMOSトランジスタ43の動作電圧とNMOSトランジスタ45の動作電圧の和より小さいときは、オフ状態になり、大きいときはオン状態なるので、スイッチとしての機能を有している。
The
これは、電圧出力回路40が通常動作のときは、カレントミラー回路42をオフ状態にして、電圧制限回路41で消費される電力を削減するためである。
This is to reduce the power consumed by the
カレントミラー回路42がオン状態のとき、PMOSトランジスタ43には、出力MOSトランジスタ13に流れる電流Idrに比例した電流I1が流れる。その電流比は、上述したように1:1000である。PMOSトランジスタ43により、出力MOSトランジスタ13に流れる電流Idrが検出される。PMOSトランジスタ43は、所謂電流検出トランジスタとして機能する。
When the
カレントミラー回路42のNMOSトランジスタ46には、NMOSトランジスタ45に流れる電流I1と等しい電流I2が流れる。抵抗R2に流れる電流I2による電圧降下(I2×R2)により、第2ノードN2の電位Vn2がVinからVin−I2×R2に低下する。その結果、PMOSトランジスタ44のゲート電圧Vgs2は0からI2×R2に引き上げられる。
A current I2 equal to the current I1 flowing through the NMOS transistor 45 flows through the
地絡が発生したとき、カレントミラー回路42はオン状態である。地絡電流Idrの立ち上がりに比例して電流I2が増加し、ゲート電圧Vgs2がPMOSトランジスタ44のしきい値より大きくなると、PMOSトランジスタ44がオン状態になる。PMOSトランジスタ44は、所謂出力トランジスタとして機能する。
When a ground fault occurs, the
PMOSトランジスタ44の動作電圧Vds2を、5Vより小さい値、例えば3Vになるようにすると、第1ノードN1の電位Vn1は、Vin−5VからVin−3Vに引き上げられる。その結果、出力MOSトランジスタ13のゲート電圧Vgs1が5Vから3Vに引き下げられるので、地絡電流Idrを抑制することができる。
When the operating voltage Vds2 of the
なお、電圧出力回路40の動作は、図2に示すタイミングチャートと基本的に同じであるので、その説明は省略する。
The operation of the
以上説明したように、本実施例の電圧出力回路40における電流制限手段41は、出力MOSトランジスタ13に流れる電流Idrを検出して、電流Idrが基準値より大きいときに、第1ノードN1の電位Vn1を制御して出力MOSトランジスタ13に流れる電流Idrを低減している。
As described above, the current limiting means 41 in the
電流制限手段41は、第2コンパレータ23に比べて回路構成が簡単なので、容易に実施できる利点が得られる。
Since the circuit configuration of the current limiting
本発明の実施例3に係る電圧出力回路について図6を用いて説明する。図6は本実施例の電圧出力回路の要部を示す回路図である。本実施例において、上記実施例2と同一の構成部分には同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。本実施例が実施例2と異なる点は、電流制限回路における出力トランジスタの損傷を防止するようにしたことにある。
A voltage output circuit according to
即ち、図6に示すように、本実施例の電圧出力回路50における電流制限回路51は、ツェナーダイオード52が電圧入力端子11と第2ノードN2の間に逆方向に接続されている。換言すると、ツェナーダイオード52が抵抗R2に並列接続されている。
That is, as shown in FIG. 6, in the current limiting
抵抗R2の電圧降下量I2×R2がツェナーダイオード52のツェナー電圧Vzより大きくなると、ツェナーダイオード52が降伏し、第2ノードN2の電位Vn2はツェナーダイオード52によりVin−Vzにクランプされる。
When the voltage drop amount I2 × R2 of the resistor R2 becomes larger than the Zener voltage Vz of the
その結果、PMOSトランジスタ44のゲート電圧Vgs2は最大でもツェナー電圧Vzに抑えられる。従って、地絡電流Idrにより抵抗R2の電圧降下量I2×R2が過大になっても、PMOSトランジスタ44が損傷するのを防止することができる。
As a result, the gate voltage Vgs2 of the
以上説明したように、本実施例の電圧出力回路50における電流制限回路51は、ツェナーダイオード52が抵抗R2に並列接続されているので、地絡電流Idrにより出力MOSトランジスタ13がオフされる前にPMOSトランジスタ44が損傷するのを防止できる利点がある。
As described above, in the current limiting
上述した実施形態は、単に例として示したもので、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。実際、ここにおいて述べた新規な電圧出力回路は、種々の他の形態に具体化されても良いし、さらに、本発明の主旨又はスピリットから逸脱することなくここにおいて述べた電圧出力回路の形態における種々の省略、置き換えおよび変更を行っても良い。付随する請求項およびそれらの均等物は、本発明の範囲および主旨又はスピリットに入るようにそのような形態若しくは変形を含むことを意図している。 The above-described embodiments are merely exemplary and are not intended to limit the scope of the invention. Indeed, the novel voltage output circuit described herein may be embodied in various other forms, and further in the form of the voltage output circuit described herein without departing from the spirit or spirit of the invention. Various omissions, substitutions and changes may be made. The appended claims and their equivalents are intended to include such forms or modifications as would fall within the scope and spirit or spirit of the present invention.
本発明は、以下の付記に記載されているような構成が考えられる。
(付記1)
前記ドライブ回路は、
前記電圧入力端子と前記第1ノードの間に接続され、ゲート電極が前記入力ノードに接続された第1導電型の絶縁ゲート電界効果トランジスタと、
前記第1ノードと前記電圧入力端子の電位より低い電位を有する電源の間に抵抗を介して接続され、ゲート電極が前記入力ノードに接続された第2導電型の絶縁ゲート電界効果トランジスタと、
を具備する請求項1に記載の電圧出力回路。
The present invention can be configured as described in the following supplementary notes.
(Appendix 1)
The drive circuit is
An insulated gate field effect transistor of a first conductivity type connected between the voltage input terminal and the first node and having a gate electrode connected to the input node;
An insulated gate field effect transistor of a second conductivity type, connected via a resistor between the first node and a power supply having a potential lower than that of the voltage input terminal, and having a gate electrode connected to the input node;
The voltage output circuit according to
(付記2) 前記電圧入力端子と前記中間電圧源の間の電位差が、前記第1絶縁ゲート電界効果トランジスタのしきい値より大きい付記1に記載の電圧出力回路。
(Supplementary note 2) The voltage output circuit according to
10、30、40、50 電圧出力回路
11 電圧入力端子
12 電圧出力端子
13 出力MOSトランジスタ
14 高電位線
15 低電位線
16 出力制御回路
17 ドライブ回路
18、25、43、44 PMOSトランジスタ
19、45、46 NMOSトランジスタ
20 第1コンパレータ
21 第1電圧源
22、41、51 電流制限手段
23 第2コンパレータ
24 第2電圧源
42 カレントミラー回路
42a 電流入力端子
42b 電流出力端子
42c 共通端子
52 ツェナーダイオード
N1 第1ノード
N2 第2ノード
Nin 入力ノード
R1、R2 抵抗
I1 入力電流
I2 出力電流
Vref1 第1基準電圧
Vref2 第2基準電圧
10, 30, 40, 50
Claims (5)
入力ノードに供給される入力信号に応じて、前記第1絶縁ゲート電界効果トランジスタの導通を制御する制御信号を前記第1ノードに出力するドライブ回路と、
前記電圧入力端子と前記電圧出力端子の間に接続され、前記電圧入力端子と前記電圧出力端子間の電位差が基準値より大きいときに、前記第1絶縁ゲート電界効果トランジスタに流れる電流を低減するように前記第1ノードの電位を制御する電流制限手段と、
を具備することを特徴とする電圧出力回路。 A first insulated gate field effect transistor of a first conductivity type connected between the voltage input terminal and the voltage output terminal and having a gate electrode connected to the first node;
A drive circuit that outputs to the first node a control signal that controls conduction of the first insulated gate field effect transistor in response to an input signal supplied to the input node;
The current flowing through the first insulated gate field effect transistor is reduced when the potential difference between the voltage input terminal and the voltage output terminal is greater than a reference value, and is connected between the voltage input terminal and the voltage output terminal. Current limiting means for controlling the potential of the first node;
A voltage output circuit comprising:
前記出力端子と前記入力ノードの間に接続され、前記コンパレータの比較結果に応じて、前記第1絶縁ゲート電界効果トランジスタをオフするための信号を前記入力信号として前記入力ノードに出力する出力制御回路と、
を具備することを特徴とする請求項1に記載の電圧出力回路。 A first input terminal, a second input terminal, and an output terminal, wherein the first input terminal is connected to the voltage input terminal via a first voltage source that generates a first reference voltage according to the reference value; A first comparator that connects the second input terminal to the voltage output terminal, compares a potential difference between the voltage input terminal and the voltage output terminal with the first reference voltage, and outputs a comparison result to the output terminal;
An output control circuit which is connected between the output terminal and the input node and outputs a signal for turning off the first insulated gate field effect transistor as the input signal to the input node according to a comparison result of the comparator When,
The voltage output circuit according to claim 1, further comprising:
第1入力端子と第2入力端子と出力端子を有し、前記第1入力端子が前記基準値に応じた第2基準電圧を発生する第2電圧源を介して前記電圧入力端子に接続され、前記第2入力端子が前記電圧出力端子に接続され、前記電圧入力端子と前記電圧出力端子間の電位差と前記第2基準電圧を比較し、前記出力端子に比較結果を出力する第2コンパレータと、
前記電圧入力端子と前記第1ノードの間に接続され、ゲート電極が前記出力端子に接続された第1導電型の第2絶縁ゲート電界効果トランジスタと、
を具備することを特徴とする請求項1に記載の電圧出力回路。 The current limiting means includes
A first input terminal, a second input terminal, and an output terminal, wherein the first input terminal is connected to the voltage input terminal via a second voltage source that generates a second reference voltage according to the reference value; A second comparator connected to the voltage output terminal, comparing a potential difference between the voltage input terminal and the voltage output terminal with the second reference voltage, and outputting a comparison result to the output terminal;
A second insulated gate field effect transistor of a first conductivity type connected between the voltage input terminal and the first node and having a gate electrode connected to the output terminal;
The voltage output circuit according to claim 1, further comprising:
電流入力端子と電流出力端子と共通端子を有し、前記電流出力端子が第2ノードに接続され、前記共通端子が前記電圧出力端子に接続され、ゲート電極同士が接続された第2導電型の第3および第4絶縁ゲート電界効果トランジスタで構成されたカレントミラー回路と、
前記電圧入力端子と前記第2ノードの間に接続された抵抗と、
前記電圧入力端子と前記電流入力端子の間に接続され、ゲート電極が前記第1ノードに接続された第1導電型の第5絶縁ゲート電界効果トランジスタと、
前記電圧入力端子と前記第1ノードの間に接続され、ゲート電極が前記第2ノードに接続された第1導電型の第6絶縁ゲート電界効果トランジスタと、
を具備することを特徴とする請求項1に記載の電圧出力回路。 The current limiting means includes
A second input type having a current input terminal, a current output terminal, and a common terminal, wherein the current output terminal is connected to a second node, the common terminal is connected to the voltage output terminal, and gate electrodes are connected to each other; A current mirror circuit composed of third and fourth insulated gate field effect transistors;
A resistor connected between the voltage input terminal and the second node;
A fifth insulated gate field effect transistor of a first conductivity type connected between the voltage input terminal and the current input terminal and having a gate electrode connected to the first node;
A sixth insulated gate field effect transistor of a first conductivity type connected between the voltage input terminal and the first node and having a gate electrode connected to the second node;
The voltage output circuit according to claim 1, further comprising:
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2016127421A (en) * | 2014-12-26 | 2016-07-11 | アルプス電気株式会社 | Output circuit and current sensor having the same |
-
2010
- 2010-07-14 JP JP2010159371A patent/JP2012023517A/en active Pending
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