JP6641913B2 - Delay circuit with temperature compensation - Google Patents
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Description
本発明は、半導体スイッチのデッドタイム時間、ドライブ回路の保護ブランキング時間やアラーム信号のパルス幅等を生成する際の時間調整機能に使用される遅延回路に関する。 The present invention relates to a delay circuit used for a time adjustment function when generating a dead time of a semiconductor switch, a protection blanking time of a drive circuit, a pulse width of an alarm signal, and the like.
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)に代表される半導体スイッチのドライブ回路では、例えば、以下の用途などで遅延回路が用いられる場合がある。
(1)高電圧側および低電圧側のIGBTの同時オンにより短絡電流が流れないように、高電圧側および低電圧側のIGBTを同時にオフにする期間(デッドタイム)を生成する。
(2)保護回路(電源電圧低下保護、短絡保護など)へのノイズ混入による誤動作防止のためのブランキング時間を生成する。
(3)保護動作時のアラーム種類を通信する際に、異なるパルス幅で種類を表す場合のパルス幅を設定する。
In a drive circuit of a semiconductor switch represented by an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), for example, a delay circuit may be used for the following applications.
(1) A period (dead time) for simultaneously turning off the IGBTs on the high voltage side and the low voltage side is generated so that a short-circuit current does not flow when the IGBTs on the high voltage side and the low voltage side are simultaneously turned on.
(2) Generate a blanking time for preventing malfunction due to noise in protection circuits (power supply voltage drop protection, short-circuit protection, etc.).
(3) When communicating the alarm type at the time of the protection operation, a pulse width is set when the type is represented by a different pulse width.
上記(1)〜(3)に適用可能な遅延回路として、例えば特許文献1に記載されている遅延回路が提案されている。
この遅延回路は、高電位側及び低電位側間に2つのMOS電界効果トランジスタを直列に接続し、両MOS電界効果トランジスタの接続点が論理回路を介して出力端子に接続され、両MOS電界効果トランジスタの接続点および論理回路の接続点と低電位側との間にコンデンサを接続している。この遅延回路は、高電位側のMOS電界効果トランジスタを通じてコンデンサを充電するとともに、低電位側のMOS電界効果トランジスタを通じてコンデンサを放電するようにしている。
As a delay circuit applicable to the above (1) to (3), for example, a delay circuit described in
In this delay circuit, two MOS field-effect transistors are connected in series between a high potential side and a low potential side, and a connection point of both MOS field-effect transistors is connected to an output terminal via a logic circuit. A capacitor is connected between the connection point of the transistor and the connection point of the logic circuit and the low potential side. This delay circuit charges the capacitor through the high-potential-side MOS field-effect transistor and discharges the capacitor through the low-potential-side MOS field-effect transistor.
特許文献1には、高電位側のMOS電界効果トランジスタをカレントミラー回路で直流バイアスして立ち下がりを遅延させるオフディレー構成とする場合と、低電位側のMOS電界効果トランジスタをカレントミラー回路で直流バイアスして立ち上がりを遅延させるオンディレー構成とする場合とが開示されている。
また、特許文献2には、カレントミラー回路による直流バイアスに代えて差動増幅を行う演算増幅器による直流バイアスを適用したものが提唱されている。
前述した特許文献1に記載された従来例において高電位側のMOS電界効果トランジスタのゲートに対する直流バイアスをカレントミラー回路で行う場合を検討する。コンデンサに流れる電流には、温度上昇に対して正の温度特性がある。具体的には図5に示すように横軸に温度を、縦軸にバイアス電流Ib2をそれぞれとる。そして例えば−40℃〜150℃の範囲において、温度が−40℃であるときバイアス電流Ib2は、0Aに近い値Ib2minとなる。そして、温度が上昇するにつれてバイアス電流Ib2が増加する右上がりの特性線L31となる。
In the conventional example described in
また、遅延回路で生成する遅延時間td1は、コンデンサの容量をC1とし、高電位をVinm1とすると、
td1=C1・Vinm1/Ib2
で表される。したがって、遅延時間td1には、負の温度特性がある。具体的に図6に示すように横軸に温度を、縦軸に遅延時間td1をそれぞれとる。この図において温度が−40℃であるときには遅延時間td1が比較的大きな値td1maxとなる。そして温度が上昇するにつれて遅延時間td1が減少する右下がりの特性線L41となる。
Further, the delay time td1 generated by the delay circuit is as follows, assuming that the capacitance of the capacitor is C1 and the high potential is Vinm1.
td1 = C1 · Vinm1 / Ib2
It is represented by Therefore, the delay time td1 has a negative temperature characteristic. Specifically, as shown in FIG. 6, the horizontal axis represents the temperature, and the vertical axis represents the delay time td1. In this figure, when the temperature is −40 ° C., the delay time td1 has a relatively large value td1max. Then, the characteristic line L41 becomes lower right, in which the delay time td1 decreases as the temperature rises.
一方、特許文献2に記載された従来例において、高電位側のMOS電界効果トランジスタのゲートに対する直流バイアスを演算増幅器で行う場合を検討する。図8にその一例としてコンデンサに流れる電流Ic2の温度特性を示す。この図に示されるように特許文献1に記載の従来例とは逆に温度が増加するにつれて電流が減少している。すなわちコンデンサに流れる電流Ic2には、右下がりの特性線L32で表される負の温度特性がある。
また、遅延時間td2の温度特性は、コンデンサの容量をC1とし、高電位をVinm1とすると、
td2=C1・Vinm1/Ic2
となる。したがって、図9に示すように、温度の増加につれて遅延時間td2が増加する右上がりの特性線L42で表される正の温度特性がある。
On the other hand, in the conventional example described in
The temperature characteristics of the delay time td2 are as follows, assuming that the capacitance of the capacitor is C1 and the high potential is Vinm1.
td2 = C1 · Vinm1 / Ic2
Becomes Therefore, as shown in FIG. 9, there is a positive temperature characteristic represented by a characteristic line L42 rising to the right where the delay time td2 increases as the temperature increases.
したがって、特許文献1及び2に記載された従来例にあっては、温度変化に対する遅延時間の変動幅が大きくなるという問題点がある。
そこで、本発明は、上記従来例の問題点に着目してなされたものであり、温度変化による遅延時間の変動幅を低減することができる温度補償付遅延回路を提供することを目的としている。
Therefore, in the conventional examples described in
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems of the conventional example, and has as its object to provide a temperature-compensated delay circuit that can reduce a fluctuation width of a delay time due to a temperature change.
上記目的を達成するために、本発明に係る温度補償付遅延回路の一態様は、遅延時間を生成する容量素子と、入力信号が入力される高電位側半導体スイッチと、容量素子と並列に接続され、かつ、高電位側半導体スイッチと直列に接続される低電位側半導体スイッチと、高電位側半導体スイッチを通る電流を制御する電流制御回路と、容量素子の端子間電圧が設定電圧以上であるときに出力信号を出力する出力回路とを備えている。特に電流制御回路は、カレントミラー回路で構成される第1電流制御回路と、オペアンプを有する第2電流制御回路とで構成される。 In order to achieve the above object, an embodiment of a delay circuit with temperature compensation according to the present invention includes a capacitor for generating a delay time, a high-potential-side semiconductor switch to which an input signal is input, and a parallel connection with the capacitor. A low-potential-side semiconductor switch connected in series with the high-potential-side semiconductor switch; a current control circuit for controlling a current passing through the high-potential-side semiconductor switch; and a voltage between terminals of the capacitor element is equal to or higher than a set voltage. And an output circuit for outputting an output signal. In particular, the current control circuit includes a first current control circuit including a current mirror circuit and a second current control circuit including an operational amplifier.
本発明の一態様によれば、温度変化に対する遅延時間の変動幅を低減できる温度補償付遅延回路を提供することができる。 According to one embodiment of the present invention, it is possible to provide a temperature-compensated delay circuit that can reduce a variation width of a delay time with respect to a temperature change.
次に、図面を参照して、本発明の一実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、従来例と同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。
また、以下に示す実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
まず、本発明の一実施形態を表す半導体スイッチのデッドタイム時間、ドライブ回路の保護ブランキング時間やアラーム信号のパルス幅等を生成する際の時間調整機能に使用される温度補償付遅延回路の一実施形態について説明する。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar portions as those of the conventional example are denoted by the same or similar reference numerals.
Further, the embodiments described below exemplify an apparatus and a method for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention is based on the material, shape, structure, The arrangement is not specified below. The technical concept of the present invention can be variously modified within the technical scope defined by the claims described in the claims.
First, a delay circuit with temperature compensation used for a time adjustment function in generating a dead time time of a semiconductor switch, a protection blanking time of a drive circuit, a pulse width of an alarm signal, and the like, which represents an embodiment of the present invention, is described. An embodiment will be described.
本発明の一実施形態に係る温度補償付遅延回路は、図1に示すように、遅延時間を生成する容量素子1と、入力回路2と、充放電回路3と、第1電流制御回路4と、第2電流制御回路5と、出力回路6とを備えている。
入力回路2は、遅延対象となるパルス信号が入力される入力端子INと、この入力端子INに接続された入力されたパルス信号を論理反転するインバータ21とを備える。また、インバータ21の出力信号は、充放電回路3の高電位側半導体スイッチ31及び低電位側半導体スイッチ32の制御端子に出力される。
As shown in FIG. 1, the delay circuit with temperature compensation according to one embodiment of the present invention includes a
The
充放電回路3は電源端子VSに接続された第1電源線L1及びグランド端子GNDに接続された第2電源線L2間に接続されている。充放電回路3には、入力回路2のインバータ21の出力信号が入力される。この充放電回路3は、直列に接続された高電位側半導体スイッチ31及び低電位側半導体スイッチ32を有する。また、低電位側半導体スイッチ32には、並列に容量素子1が接続されている。
ここで、高電位側半導体スイッチ31は例えばPチャネルのMOSFETで構成される。低電位側半導体スイッチ32はNチャネルのMOSFETで構成される。高電位側半導体スイッチ31は、制御端子となるゲートが入力回路2のインバータ21の出力側に接続されている。高電位側半導体スイッチ31のソースが後述する第1カレントミラー回路41を介して第1電源線L1に接続されている。高電位半導体スイッチ31のドレインが第1抵抗R1を介して容量素子1及び低電位側半導体スイッチ32のドレインに接続されている。
The charging / discharging circuit 3 is connected between a first power supply line L1 connected to the power supply terminal VS and a second power supply line L2 connected to the ground terminal GND. The output signal of the
Here, the high-potential-
低電位側半導体スイッチ32は制御端子となるゲートが入力回路2のインバータ21の出力側に接続されている。低電位側半導体スイッチ32のドレインが容量素子1に接続されているとともに、第1抵抗R1を介して高電位側半導体スイッチ31のドレインに接続されている。低電位側半導体スイッチ32のソースが第2電源線L2に接続されている。
第1電流制御回路4は、第1電源線L1と充放電回路3の高電位側半導体スイッチ31との間に接続された第1カレントミラー回路41と、この第1カレントミラー回路41のバイアス電流を制御する第2カレントミラー回路42とを備えている。
The low-potential-
The first
第1カレントミラー回路41は、それぞれ例えばPチャネルMOSFETで構成される第1トランジスタ41a及び第2トランジスタ41bを有する。第1トランジスタ41aは、ゲート及びドレインが第2カレントミラー回路42に接続されているとともに、第2トランジスタ41bのゲートに接続されている。第1トランジスタ41aのソースが第1電源線L1に接続されている。
第2トランジスタ41bは、ゲートが第1トランジスタ41aのゲート及びドレインに接続されている。第2トランジスタ41bのソースが第1電源線L1に接続されている。第2トランジスタ41bのドレインが充放電回路3の高電位側半導体スイッチ31のソースに接続されている。
The first
The gate of the
ここで、第1トランジスタ41aのゲート長をLg1、ゲート幅をWg1とし、第2トランジスタ41bのゲート長をLg2、ゲート幅をWg2とする。そして、比a=(Wg2/Lg2)/(Wg1/Lg1)を定義する。バイアス電流Ib2は、第1トランジスタ41aに流れるバイアス電流Ib1によって、比a倍される。すなわち、バイアス電流Ib2=a×Ib1が第2トランジスタ41bから出力される。
第2カレントミラー回路42は、並列に接続された2つのカレントミラー回路43及び44で構成されている。
カレントミラー回路43は、例えばNチャネルMOSFETで構成される第3トランジスタ43a及び第4トランジスタ43bで構成されている。
Here, the gate length of the
The second
The
第3トランジスタ43aはゲート及びドレインが、バイアス電流が入力されるバイアス電流端子BIASに接続されているとともに第4トランジスタ43bのゲートに接続されている。第3トランジスタ43aのソースがカレントミラー回路44に接続されている。
第4トランジスタ43bはゲートが第3トランジスタ43aのゲート及びドレインとバイアス電流端子BIASとに接続されている。第4トランジスタ43bのドレインが第1カレントミラー回路41の第1トランジスタ41aのドレインに接続されている。第4トランジスタ43bのソースがカレントミラー回路44に接続されている。
カレントミラー回路44は、例えばNチャネルMOSFETで構成される第5トランジスタ44a及び第6トランジスタ44bで構成されている。
The
The
The
第5トランジスタ44aはゲート及びドレインが第3トランジスタのソース及び第6トランジスタ44bのゲートに接続されている。第5トランジスタ44aのソースが第2電源線L2に接続されている。第6トランジスタ44bはゲートが第5トランジスタ44aのゲート及びドレインに接続されている。第6トランジスタ44bのドレインが第4トランジスタ43bのソースに接続されている。第6トランジスタ44bのソースが第2電源線L2に接続されている。
ここで、第3トランジスタ43a及び第5トランジスタ44aのゲート長を同じLg3、ゲート幅を同じWg3とし、第4トランジスタ43b及び第6トランジスタ44bのゲート長を同じLg4、ゲート幅を同じWg4とする。そして、比b=(Wg4/Lg4)/(Wg3/Lg3)を定義する。第2カレントミラー回路44では、バイアス電流端子BIASに入力されるバイアス電流Ib0が比b倍されてバイアス電流Ib1が流れる。すなわち第2カレントミラー回路44は、バイアス電流Ib0が比b倍増幅されたバイアス電流Ib1=b×Ib0を生成する。このバイアス電流Ib1が第3トランジスタ43b及び第5トランジスタ44bを通じて流れる。
The
Here, the
第2電流制御回路5は、オペアンプ51を有する。このオペアンプ51の非反転入力端子は充放電回路3に介挿された第1抵抗R1と高電位側半導体スイッチ31との接続点に接続されている。また、オペアンプ51の反転入力端子は、電圧源52を介して第1抵抗R1及び低電位側半導体スイッチ32の接続点と容量素子1との接続点に接続されている。
第2電流制御回路5は、高電位側半導体スイッチ31及び第1抵抗R1との接続点と第2電源線L2との間に直列に接続された例えばNチャネルMOSFETで構成される第7トランジスタ53及び第2抵抗R2を備える。第7トランジスタ53はゲートがオペアンプ51の出力端子に接続されている。第7トランジスタ53のドレインが高電位側半導体スイッチ31及び第1抵抗R1の接続点に接続されている。第7トランジスタ53のソースが第2抵抗R2に接続されている。
The second
The second
したがって、第2電流制御回路5では、高電位側半導体スイッチ31及び第1抵抗R1の接続点の電圧が電圧源52の電圧Vref未満であるときにはオペアンプ51から低レベルの出力信号が出力される。この出力信号が第7トランジスタ53のゲートに入力されて第7トランジスタ53がオフ状態となる。逆に、前記接続点の電圧が電圧源52の電圧Vref以上であるときにはオペアンプ51から高レベルの出力信号が出力される。この出力信号が第7トランジスタ53のゲートに入力されて第7トランジスタ53がオン状態となる。
Therefore, in the second
出力回路6は、分圧回路61と、コンパレータ62と、ナンド回路63と、インバータ64と,出力端子OUTとを有する。分圧回路61は、第1電源線L1及び第2電源線L2間に直列に接続された第3抵抗R3及び第4抵抗R4を有する。コンパレータ62の非反転入力端子は、第1抵抗R1及び低電位側半導体スイッチ32の接続点と容量素子1との接続点に接続されている。コンパレータ62の反転入力端子は、分圧回路61の第3抵抗R3及び第4抵抗R4の接続点に接続されている。コンパレータ62は、容量素子1の端子電圧Vc1が分圧回路61の分圧電圧Vdin未満であるとき、低レベルの比較信号をナンド回路63出力する。一方、コンパレータ62は、端子電圧Vc1が分圧電圧Vdin以上であるとき、高レベルの比較信号をナンド回路63に出力する。
The
ナンド回路63には、コンパレータ62の比較信号と入力端子INに入力される入力パルス信号が入力される。このナンド回路63は、比較信号及び入力パルス信号が高レベルであるときに低レベルの出力信号をインバータ64に出力する。一方、ナンド回路63は、比較信号及び入力パルス信号の何れかが低レベルであるときに高レベルの出力信号をインバータ64に出力する。
インバータ64は入力されるナンド回路63の出力を論理反転して出力端子OUTに出力する。
The comparison signal of the
The
次に、上記構成を有する温度補償付遅延回路の動作を説明する。
今、入力端子INに入力されるパルス信号SPが低レベルであるものとする。このとき、入力回路2では、インバータ21から出力される出力信号が高レベルとなる。この高レベルの出力信号は充放電回路3の高電位側半導体スイッチ31及び低電位側半導体スイッチ32のゲートに出力される。このため、高電位側半導体スイッチ31がオフ状態となり、低電位側半導体スイッチ32がオン状態となる。すると容量素子1に充電されている充電電圧が低電位側半導体スイッチ32と第2電源線L2を介してグランド端子GNDに放電される。
Next, the operation of the temperature compensated delay circuit having the above configuration will be described.
Now, it is assumed that the pulse signal SP input to the input terminal IN is at a low level. At this time, in the
このため、出力回路6のコンパレータ62から出力される比較信号は低レベルとなる。このとき入力パルス信号SPも低レベルであるので、ナンド回路63の出力信号は高レベルになる。これがインバータ64で反転されて出力端子OUTから低レベルの出力信号が出力される。
この状態から、入力パルス信号SPが高レベルに反転すると、入力回路2のインバータ21の出力信号が低レベルに反転する。これに応じて充放電回路3の高電位側半導体スイッチ31はオン状態になる。このため、低電位側半導体スイッチ32はオフ状態となり、容量素子1への充電路が形成される。
Therefore, the comparison signal output from the
From this state, when the input pulse signal SP is inverted to a high level, the output signal of the
このとき、高電位側半導体スイッチ31を流れる電流は第1電流制御回路4及び第2電流制御回路5で制御される。すなわち、バイアス電流端子BIASに入力されるバイアス電流Ib0が第2カレントミラー回路42の第3トランジスタ43a及び第5トランジスタ44aを通じて流れる。このバイアス電流Ib0に対応するバイアス電流Ib1が第1電源線L1から第1カレントミラー回路41の第1トランジスタ41a、第2カレントミラー回路42の第4トランジスタ43b及び第5トランジスタ44bを通じて第2電源線L2に流れる。
At this time, the current flowing through the high potential
このため、第1カレントミラー回路41の第2トランジスタ41bにバイアス電流Ib1に対応した充電電流Ib2が流れる。この電流が高電位側半導体スイッチ31、第1抵抗R1を介して容量素子1に供給されて、容量素子1が充電される。このときの容量素子1の端子間電圧Vcが分圧回路61で設定した設定電圧Vinmに達しない間では、コンパレータ62の出力電圧は低レベルとなり、入力パルス信号SPが高レベルである。一方、ナンド回路63の出力信号は高レベルになるため、インバータ64で反転されて低レベルの出力信号が出力端子OUTに出力される。
Therefore, the charging current Ib2 corresponding to the bias current Ib1 flows through the
その後、容量素子1の充電が進み、端子間電圧Vcが設定電圧Vinm以上となると、コンパレータ62から出力される比較信号が高レベルとなる。これに応じてナンド回路63の出力信号は低レベルに反転し、インバータ64から高レベルの出力信号が遅延信号として出力端子OUTを介して出力される。
なお、第1電流制御回路4を構成する第1カレントミラー回路41及び第2カレントミラー回路42には、それぞれ正の温度特性がある。具体的にこの温度特性を検討するに際し、図1に示す構成から第2電流制御回路5を除いた図4に示す構成とする。例えば図5に示すように横軸に温度をとり、縦軸に充電電流Icをとった特性線図で考える。温度範囲を−40℃〜150℃とすれば、温度が−40℃であるときにゼロに近い電圧Ib2minとなり、これから温度が上昇するにつれて充電電流Ib2が増加する右上がりの特性線L31で表される。この特性線L31は温度が150℃となるまで直線的に右上がり傾向を維持する。したがって、第1カレントミラー回路41の第2トランジスタ41bを流れるバイアス電流Ib2は、正の温度特性を有している。
Thereafter, when the charging of the
It should be noted that the first
このため、第1電流制御回路4による遅延時間td1は、容量素子1の静電容量をC1とし、分圧回路61の中間電圧をVinmとすると、td1=C1・Vinm/Ib2で表される。つまり、遅延時間td1はバイアス電流Ib2に反比例する。したがって、遅延時間td1は、図6に示すように負の温度特性であることが示される。すなわち、温度が−40℃であるときに最大値td1maxとなり、その後、温度が増加するにつれて遅延時間td1が減少する右下がりの特性線L41となる。この減少傾向は温度150℃に達するまで継続する。
Therefore, the delay time td1 by the first
一方、図4の構成において、第1電流制御回路4に代えて第2電流制御回路5を適用した場合を検討する。この場合、図7に示すように、第1電源線L1に第1抵抗R1を介して例えばPチャネルMOSFETで構成される第8トランジスタ71を接続する。そして、この第8トランジスタ71のゲートをオペアンプ72の出力端子に接続する。また第8トランジスタ71のソースを第1抵抗R1に、ドレインを高電位側半導体スイッチ31にそれぞれ接続する。そして、オペアンプの非反転入力端子を電圧源73を介して第1電源線L1に接続する。また、オペアンプの反転入力端子を第1抵抗R1及び第8トランジスタ71のソース間の接続点に接続する。
On the other hand, the case where the second
このような構成とすると、容量素子1に流れる電流Ic2は、負の温度特性となる。すなわち、図8に示すように横軸に温度をとり、縦軸に電流Ic2をとったときに、温度特性は、温度が−40℃であるときに電流Ic2が最大値Ic2maxとなり、この状態から温度が上昇するにつれて電流Ic2が減少する右下がりの特性線L32で表される。
また、遅延時間td2は、容量素子1の静電容量をC1とし、容量素子1に流れる電流をIc2とし、電圧分圧回路61の中間電圧をVinmとすると、td2=C1・Vinm/Ic2で表される。つまり、遅延時間td2は電流Ic2に逆比例する。したがって、遅延時間td2の温度特性は、正の温度特性となる。すなわち、図9に示すように横軸に温度をとり、縦軸に遅延時間td2をとったときに、温度が−40℃であるときに最小値td2minとなる。この状態から温度が上昇するにつれて遅延時間td2は増加して右上がりの特性線L42となる。
With such a configuration, the current Ic2 flowing through the
The delay time td2 is expressed as td2 = C1 · Vinm / Ic2, where C1 is the capacitance of the
このように、第1電流制御回路4では遅延時間td1が負の温度特性を有し、第2電流制御回路5では遅延時間td2が正の温度特性を有することになる。
このため、図1の回路構成において、第2電流制御回路5が動作していないとき、第1電源線L1から高電位側半導体スイッチ31を介して第1抵抗R1に供給される充電電流Ib2は、第1電流制御回路4によって決定される。この第1電流制御回路4はカレントミラー回路による定電流回路ではあるが、前述した図4〜図6に示すように、充電電流Ib2には正の温度特性がある。
Thus, in the first
For this reason, in the circuit configuration of FIG. 1, when the second
そして、温度が−40℃〜150℃の例えば中間温度である55℃付近の設定温度Taとなったときに、高電位側半導体スイッチ31と第1抵抗R1との接続点の電圧Vrが第2電流制御回路5のオペアンプ51の反転入力端子に供給される基準電圧Vrefに到達するように電圧源52の電圧を設定する。このように設定することにより、温度がTa未満であるときには第2電流制御回路5のオペアンプ51の出力信号が低レベルとなる。このため第7トランジスタ53がオフ状態を維持しバイパス電流Ibpは流れない。温度がTa以上となると第2電流制御回路5のオペアンプ51の出力信号が高レベルとなる。このため、第7トランジスタ53はオン状態となり、第2抵抗R2を通じてバイパス電流Ibpが流れるようになる。
When the temperature reaches a set temperature Ta around -40 ° C. to 150 ° C., for example, around 55 ° C., which is an intermediate temperature, the voltage Vr at the connection point between the high-potential-
そして、第1電源線L1及び第2電源線L2間に、第1電流制御回路4の第1カレントミラー回路41の第2トランジスタ41bと第2電流制御回路4の第7トランジスタ53とが直列に接続されることになる。
したがって、容量素子1に流れる充電電流Ic1は、第1カレントミラー回路41との第2トランジスタ41bを流れるバイアス電流Ib2と、オペアンプ51が制御可能なバイパス電流Ibpとの大小関係により、バイアス電流Ib2またはバイパス電流Ibpの何れか小さい方が支配的となる。
The
Therefore, the charging current Ic1 flowing through the
以上のことから、温度が−40℃から設定温度Taまでの間では、第1電流制御回路4のバイアス電流ib2で充電電流Ic1が決定されることになり、充電電流Ic1は正の温度特性となる。一方、設定温度Ta以上となると第2電流制御回路4のバイパス電流Ibpで充電電流Ic1が決定されることになり、負の温度特性に切り換わる。
したがって、温度が−40℃から設定温度Taまでの範囲では図5の特性線L31が示すように温度上昇に伴い充電電流Ic1が増加する。一方、温度が設定温度Taから150℃の範囲では図8の特性線L32が示すように温度上昇に伴い充電電流Ic1が減少する。
From the above, when the temperature is between −40 ° C. and the set temperature Ta, the charging current Ic1 is determined by the bias current ib2 of the first
Therefore, when the temperature is in the range from −40 ° C. to the set temperature Ta, the charging current Ic1 increases as the temperature rises, as indicated by the characteristic line L31 in FIG. On the other hand, when the temperature is in the range of 150 ° C. from the set temperature Ta, the charging current Ic1 decreases as the temperature rises, as indicated by the characteristic line L32 in FIG.
このため、遅延時間tdの温度特性は、温度が−40℃から設定温度Taまでの範囲では図3の特性線L41が示すように温度上昇によって遅延時間tdが低下するが、温度が設定温度Taから150℃の範囲では図9の特性線L42が示すように温度上昇によって遅延時間Tdが増加する。
よって、温度が−40℃から150℃までの範囲では、遅延時間tdの温度変化による変動幅を、第1電流制御回路4及び第2電流制御回路5の何れかを単独で使用する場合の半分に減少させることができる。
For this reason, the temperature characteristic of the delay time td is such that when the temperature is in the range from −40 ° C. to the set temperature Ta, the delay time td decreases as the temperature rises as shown by the characteristic line L41 in FIG. In the range from to 150 ° C., the delay time Td increases due to the temperature rise, as indicated by the characteristic line L42 in FIG.
Therefore, when the temperature is in the range of −40 ° C. to 150 ° C., the variation width of the delay time td due to the temperature change is half that in the case where either the first
このように、上記実施形態は、第1電源線L1及び第2電源線L2間に、カレントミラー回路を有する第1電流制御回路4とオペアンプを有する第2電流制御回路5とを直列に接続し、両回路の接続点から第1抵抗R1を介して容量素子1に充電電流Ic1を供給している。このため上記実施形態は、遅延時間tdの温度特性による変動幅を従来例の半分に減少させて温度補償を行うことができ、温度変化の影響が少ない温度補償付遅延回路を提供することができる。
また、上記実施形態は、第1電流制御回路4の第1カレントミラー回路41のバイアス電流Id1を第2カレントミラー回路42でバイアスIb0から生成している。このため上記実施形態は、第2カレントミラー回路42を構成する第3トランジスタ43a〜第6トランジスタ44bのゲート長及びゲート幅を調整するだけで、入力されるバイアス電流Ib0から第1カレントミラー回路41の基準電流となるバイアス電流Ib1を生成することができる。すなわち、上記実施形態は、抵抗素子を使用することなくバイアス電流を生成することができる。
As described above, in the embodiment, the first
In the above embodiment, the bias current Id1 of the first
なお、上記実施形態においては、第2電流制御回路5のオペアンプ51を設定電圧Vrefと第1抵抗R1の端子電圧とを比較することにより、第7トランジスタ53を駆動する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、温度補償付遅延回路の温度を検出して電圧信号を出力する温度センサ81を設け、この温度センサ81で検出した温度に応じた電圧信号をオペアンプで構成されるコンパレータ82の非反転入力端子に供給し、コンパレータ82の反転入力端子に設定温度Taに相当する基準電圧Vref1を出力する基準電源83を接続し、コンパレータ82から出力される比較信号を第7トランジスタ53に供給するようにしてもよい。
In the above embodiment, the case where the
この場合には、充電電流Ic1及び遅延時間tdの温度特性を、設定温度Taで正確に切り換えることができるため、温度変換による変動幅を正確に設定することができる。
また、上記実施形態においては、充放電回路3を構成するトランジスタ、第1電流制御回路4を構成する各トランジスタ及び第2電流制御回路を構成するトランジスタのチャネル形式は任意に設定することができるとともに、MOSFETに限らずIGBT等の他の電圧制御形半導体素子を適用することができる。
In this case, since the temperature characteristics of the charging current Ic1 and the delay time td can be accurately switched at the set temperature Ta, the fluctuation width due to the temperature conversion can be set accurately.
In the above embodiment, the channel types of the transistors constituting the charge / discharge circuit 3, the transistors constituting the first
1…容量素子、2…入力回路、3…充放電回路、4…第1電流制御回路、5…第2電流制御回路、6…出力回路、31…高電位側半導体スイッチ、32…低電位側半導体スイッチ、41…第1カレントミラー回路、41a…第1トランジスタ、41b…第2トランジスタ、42…第2カレントミラー回路、43…カレントミラー回路、43a…第3トランジスタ、43b…第4トランジスタ、44…カレントミラー回路、44a…第5トランジスタ、44b…第6トランジスタ、51…オペアンプ、52…電圧源、53…第7トランジスタ、61…分圧回路、62…コンパレータ、63…アンド回路、64…インバータ、81…温度センサ、82…基準電圧源、83…コンパレータ(オペアンプ)
DESCRIPTION OF
Claims (7)
入力信号が入力される高電位側半導体スイッチと、
前記容量素子と並列に接続され、かつ、前記高電位側半導体スイッチと直列に接続される低電位側半導体スイッチと、
前記高電位側半導体スイッチを流れる電流を制御する電流制御回路と、
前記容量素子の端子間電圧が設定電圧以上であるときに出力信号を出力する出力回路とを備え、
前記電流制御回路は、カレントミラー回路で構成される第1電流制御回路と、
オペアンプを有する第2電流制御回路と
を具備することを特徴とする温度補償付遅延回路。 A capacitive element for generating a delay time;
A high-potential-side semiconductor switch to which an input signal is input;
A low-potential-side semiconductor switch connected in parallel with the capacitive element, and connected in series with the high-potential-side semiconductor switch;
A current control circuit for controlling a current flowing through the high potential side semiconductor switch;
An output circuit that outputs an output signal when a voltage between terminals of the capacitive element is equal to or higher than a set voltage,
A first current control circuit including a current mirror circuit;
A delay circuit with temperature compensation, comprising: a second current control circuit having an operational amplifier.
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