JPH0638363A - 出力ドライバ回路 - Google Patents
出力ドライバ回路Info
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- JPH0638363A JPH0638363A JP21562292A JP21562292A JPH0638363A JP H0638363 A JPH0638363 A JP H0638363A JP 21562292 A JP21562292 A JP 21562292A JP 21562292 A JP21562292 A JP 21562292A JP H0638363 A JPH0638363 A JP H0638363A
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Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電源ショート時の過電流を抑えることができ
るとともに、ドロップ電圧を低く抑えても過電流検出精
度の低下がない出力ドライバ回路を得ることを目的とす
る。 【構成】 電源−接地間に直列接続されたトランジスタ
MP1 ,MN3 とからなる定電流回路を設け、過電流検
出時にドライバトランジスタMN2 のソース・ゲート間
電圧を電源電位VDDよりも低い電圧に固定して、飽和時
に電流を低く抑える。
るとともに、ドロップ電圧を低く抑えても過電流検出精
度の低下がない出力ドライバ回路を得ることを目的とす
る。 【構成】 電源−接地間に直列接続されたトランジスタ
MP1 ,MN3 とからなる定電流回路を設け、過電流検
出時にドライバトランジスタMN2 のソース・ゲート間
電圧を電源電位VDDよりも低い電圧に固定して、飽和時
に電流を低く抑える。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は出力ドライバ回路に関
し、LAN(Local Area Network)伝送路などのバスラ
インを駆動する出力ドライバ回路に関するものである。
し、LAN(Local Area Network)伝送路などのバスラ
インを駆動する出力ドライバ回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図7は単体のドライブトランジスタによ
り構成された従来の過電流保護機能付き出力ドライバ回
路の構成図であり、図において、1は負荷回路であるL
AN伝送路等のバスラインL1 (2)を駆動するための
ドライバ部である。3はドライバ部1のオン・オフ動作
を制御するためのスイッチング部、4は上記ドライバ部
1に過大な電流が流れた時に、上記スイッチング部3を
制御して上記ドライバ部1を保護する過電流保護部であ
る。
り構成された従来の過電流保護機能付き出力ドライバ回
路の構成図であり、図において、1は負荷回路であるL
AN伝送路等のバスラインL1 (2)を駆動するための
ドライバ部である。3はドライバ部1のオン・オフ動作
を制御するためのスイッチング部、4は上記ドライバ部
1に過大な電流が流れた時に、上記スイッチング部3を
制御して上記ドライバ部1を保護する過電流保護部であ
る。
【0003】さらに詳述すると、上記ドライバ部1は終
端抵抗R4 を介して電源電圧VDDにそのソースが接続さ
れたNMOSトランジスタMN5 (ドライブトランジス
タ)により構成され、終端抵抗R4 とNMOSトランジ
スタMN5 との間の出力端子T1 には負荷であるバスラ
インL1 (2)が接続されている。
端抵抗R4 を介して電源電圧VDDにそのソースが接続さ
れたNMOSトランジスタMN5 (ドライブトランジス
タ)により構成され、終端抵抗R4 とNMOSトランジ
スタMN5 との間の出力端子T1 には負荷であるバスラ
インL1 (2)が接続されている。
【0004】また、上記スイッチング部3は、一方の入
力に入力端子T1 が接続され、その出力が上記NMOS
トランジスタMN5 のゲートに接続されたNORゲート
G4によって構成されている。
力に入力端子T1 が接続され、その出力が上記NMOS
トランジスタMN5 のゲートに接続されたNORゲート
G4によって構成されている。
【0005】さらに上記過電流保護部4は、上記NMO
SトランジスタMN5 のドレインに接続され、ドレイン
電流を電圧に変換する抵抗R2 と、変換されたドレイン
電圧と、基準電圧入力端子T2 へ入力される基準電圧と
を比較するコンパレータCP1 とから構成され、コンパ
レータCP1 の出力は上記スイッチング部3のNORゲ
ートG4 の他方端子へ入力されている。
SトランジスタMN5 のドレインに接続され、ドレイン
電流を電圧に変換する抵抗R2 と、変換されたドレイン
電圧と、基準電圧入力端子T2 へ入力される基準電圧と
を比較するコンパレータCP1 とから構成され、コンパ
レータCP1 の出力は上記スイッチング部3のNORゲ
ートG4 の他方端子へ入力されている。
【0006】次に動作について説明する。入力端子T1
に“H”が入力されているとき、NORゲートG4 の出
力は“L”なのでトランジスタMN5 はオフしており、
出力端子T3 には電流が流れないため、バスラインL1
は終端抵抗R4 により“H”レベルとなる。以下、この
ようにドライブトランジスタが非導通となっている状態
をドライバ回路オフ時と言う。
に“H”が入力されているとき、NORゲートG4 の出
力は“L”なのでトランジスタMN5 はオフしており、
出力端子T3 には電流が流れないため、バスラインL1
は終端抵抗R4 により“H”レベルとなる。以下、この
ようにドライブトランジスタが非導通となっている状態
をドライバ回路オフ時と言う。
【0007】一方、入力端子T1 が“L”になると、ト
ランジスタMN5 がオン(ドライバ回路オン)して、出
力端子T3 に電流が流れ、抵抗R2 によって所定の電圧
降下が生じる。この時、コンパレータCP1 の比較入力
端子に入力されるトランジスタMN5 の出力電圧は、基
準電圧入力端子T2 に与えられている電圧より低くなる
ように設定されているため、コンパレータCP1 から
“L”レベルが出力され、従ってNORゲートG4 には
共に“L”が入力されることとなり、その出力は“H”
となりトランジスタMN5 はオンした状態に維持され
る。これによりバスラインL1 に供給されていた電流が
ドライバ回路側に流れて、バスラインL1 はドライバ回
路による電圧降下を受けて“L”レベルとなる。
ランジスタMN5 がオン(ドライバ回路オン)して、出
力端子T3 に電流が流れ、抵抗R2 によって所定の電圧
降下が生じる。この時、コンパレータCP1 の比較入力
端子に入力されるトランジスタMN5 の出力電圧は、基
準電圧入力端子T2 に与えられている電圧より低くなる
ように設定されているため、コンパレータCP1 から
“L”レベルが出力され、従ってNORゲートG4 には
共に“L”が入力されることとなり、その出力は“H”
となりトランジスタMN5 はオンした状態に維持され
る。これによりバスラインL1 に供給されていた電流が
ドライバ回路側に流れて、バスラインL1 はドライバ回
路による電圧降下を受けて“L”レベルとなる。
【0008】このとき、通常はバスラインL1 の終端抵
抗R4 による電流がトランジスタMN5 に流れ、抵抗R
2 による電圧降下はコンパレータCP2 の基準電圧を越
えないようになっているが、何らかの原因で出力端子T
3 又はバスラインL1 が電源電圧VDDとショートした
時、トランジスタMN5 には通常よりも大きな電流が流
れ、抵抗R2 にて検出される電圧がコンパレータCP2
の基準電圧を越え、コンパレータCP2 の出力が“H”
に反転してNORゲートG4 に“H”が入力するため、
該NORゲートG4 の出力は“L”となりトランジスタ
MN5をオフする。このようにして、トランジスタMN
5 に過大な電流が流れて出力ドライバ回路が破損するの
を保護している。
抗R4 による電流がトランジスタMN5 に流れ、抵抗R
2 による電圧降下はコンパレータCP2 の基準電圧を越
えないようになっているが、何らかの原因で出力端子T
3 又はバスラインL1 が電源電圧VDDとショートした
時、トランジスタMN5 には通常よりも大きな電流が流
れ、抵抗R2 にて検出される電圧がコンパレータCP2
の基準電圧を越え、コンパレータCP2 の出力が“H”
に反転してNORゲートG4 に“H”が入力するため、
該NORゲートG4 の出力は“L”となりトランジスタ
MN5をオフする。このようにして、トランジスタMN
5 に過大な電流が流れて出力ドライバ回路が破損するの
を保護している。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】従来の出力ドライバ回
路は以上のように構成されており、過電流を抵抗の電圧
降下の大きさにより検出しているので、ドライバ回路を
集積化した時、電源ショート時に、電源電圧VDDからド
ライブトランジスタまでのアルミ配線に、図3の点線に
示すような大きな電流が流れることとなる為、アルミ配
線が断線して動作不能となったり、またエレクトロマイ
グレーションによる信頼性の低下を招くという問題点が
あった。
路は以上のように構成されており、過電流を抵抗の電圧
降下の大きさにより検出しているので、ドライバ回路を
集積化した時、電源ショート時に、電源電圧VDDからド
ライブトランジスタまでのアルミ配線に、図3の点線に
示すような大きな電流が流れることとなる為、アルミ配
線が断線して動作不能となったり、またエレクトロマイ
グレーションによる信頼性の低下を招くという問題点が
あった。
【0010】また、駆動時の電位レベルの変化の小さい
バスラインを駆動する場合には、ドライバ回路による電
圧ドロップを小さくする必要があることから、過電流を
検出するために用いられている抵抗の値を数Ω以下の小
さなものとする必要があるが、このような抵抗を精度よ
く製造することは難しく、従って抵抗値のバラツキに起
因して過電流の検出精度が低下するという問題点があっ
た。
バスラインを駆動する場合には、ドライバ回路による電
圧ドロップを小さくする必要があることから、過電流を
検出するために用いられている抵抗の値を数Ω以下の小
さなものとする必要があるが、このような抵抗を精度よ
く製造することは難しく、従って抵抗値のバラツキに起
因して過電流の検出精度が低下するという問題点があっ
た。
【0011】この発明は上記のような問題点に鑑みてな
されたもので、電源ショート時の過電流を抑えることが
できるとともに、容易に精度よく過電流を検出すること
ができる出力ドライバ回路を得ることを目的とする。
されたもので、電源ショート時の過電流を抑えることが
できるとともに、容易に精度よく過電流を検出すること
ができる出力ドライバ回路を得ることを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明に係る過電流保
護機能付き出力ドライバ回路は、ドライブトランジスタ
の出力電圧を検知して、基準値を越える電流が該ドライ
ブトランジスタに流れたときに、該ドライブトランジス
タのソース・ゲート間電圧を固定して該ドライブトラン
ジスタを流れる電流を規制する第1の制御手段と、上記
ドライブトランジスタの出力電圧の変化を受けて、上記
ドライブトランジスタを非導通とする第2の制御手段と
からなる過電流保護部を備えたものである。
護機能付き出力ドライバ回路は、ドライブトランジスタ
の出力電圧を検知して、基準値を越える電流が該ドライ
ブトランジスタに流れたときに、該ドライブトランジス
タのソース・ゲート間電圧を固定して該ドライブトラン
ジスタを流れる電流を規制する第1の制御手段と、上記
ドライブトランジスタの出力電圧の変化を受けて、上記
ドライブトランジスタを非導通とする第2の制御手段と
からなる過電流保護部を備えたものである。
【0013】
【作用】この発明においては、ドライブトランジスタの
出力電圧がある値以上の時、第1の制御手段によりドラ
イブトランジスタのゲート電圧が一定に固定され、飽和
時の電流に相当する電流が低く抑えられ、電源ショート
時などの過電流時にドライブトランジスタに流れる電流
を小さくすることができる。
出力電圧がある値以上の時、第1の制御手段によりドラ
イブトランジスタのゲート電圧が一定に固定され、飽和
時の電流に相当する電流が低く抑えられ、電源ショート
時などの過電流時にドライブトランジスタに流れる電流
を小さくすることができる。
【0014】
【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。 実施例1.図1は本発明の第1の実施例による出力ドラ
イバ回路の構成図であり、図7と同一符号は同一または
相当部分を示し、図において、G1 はスイッチング部3
0を構成するNANDゲートである。MN4 はトランジ
スタMN2 のドレインと接地との間に接続されたNMO
Sトランジスタであり、そのゲートには上記NANDゲ
ートG1 の出力がインバータG2 を介して入力されてお
り、これら、トランジスタMN4 ,トランジスタMN2
,終端抵抗R4 ,電源電圧VDD,インバータG2 によ
ってドライバ部10が構成されている。また、MP1,M
N3 は電源−接地間に直列接続されたPMOS及びNM
OSトランジスタであり、上記NANDゲートG1 の出
力がPMOSトランジスタMP1 のゲートに入力されて
いる。またこれら直列接続されたトランジスタの共通接
続点であるノードN2 はコンパレータCP1 の比較電圧
入力端子に接続されるとともにドライバ部10のトラン
ジスタMN2 のゲートに接続されている。また上記トラ
ンジスタMN3 のゲートは、ドライバ部10のトランジ
スタMN2,トランジスタMN4 の共通接続点に接続され
ている。このようにしてトランジスタMP1 ,トランジ
スタMN3 ,コンパレータCP1 からなる過電流保護回
路部40が構成されている。
る。 実施例1.図1は本発明の第1の実施例による出力ドラ
イバ回路の構成図であり、図7と同一符号は同一または
相当部分を示し、図において、G1 はスイッチング部3
0を構成するNANDゲートである。MN4 はトランジ
スタMN2 のドレインと接地との間に接続されたNMO
Sトランジスタであり、そのゲートには上記NANDゲ
ートG1 の出力がインバータG2 を介して入力されてお
り、これら、トランジスタMN4 ,トランジスタMN2
,終端抵抗R4 ,電源電圧VDD,インバータG2 によ
ってドライバ部10が構成されている。また、MP1,M
N3 は電源−接地間に直列接続されたPMOS及びNM
OSトランジスタであり、上記NANDゲートG1 の出
力がPMOSトランジスタMP1 のゲートに入力されて
いる。またこれら直列接続されたトランジスタの共通接
続点であるノードN2 はコンパレータCP1 の比較電圧
入力端子に接続されるとともにドライバ部10のトラン
ジスタMN2 のゲートに接続されている。また上記トラ
ンジスタMN3 のゲートは、ドライバ部10のトランジ
スタMN2,トランジスタMN4 の共通接続点に接続され
ている。このようにしてトランジスタMP1 ,トランジ
スタMN3 ,コンパレータCP1 からなる過電流保護回
路部40が構成されている。
【0015】次に上記各構成要素の機能について説明す
る。図1において、入力端子T1 が“H”の時、出力ド
ライバ回路はオンする。すなわちコンパレータCP1 は
通常の状態において、“H”レベルが出力されているた
めNANDゲートG1 は“L”を出力し、トランジスタ
MP1 ,MN4 がオンする。これにより、トランジスタ
MP1 を介してトランジスタMN2 のゲート容量が充電
されてトランジスタMN2 がオンとなる。このとき、出
力端子T3 の出力電圧V0 が低い場合には、トランジス
タMN3 はオフ状態であるためノードN2 の電圧V2 は
電源電圧VDDとほぼ等しく、またトランジスタMN3 の
ゲート電圧は出力電圧V0 とほぼ等しくなる。
る。図1において、入力端子T1 が“H”の時、出力ド
ライバ回路はオンする。すなわちコンパレータCP1 は
通常の状態において、“H”レベルが出力されているた
めNANDゲートG1 は“L”を出力し、トランジスタ
MP1 ,MN4 がオンする。これにより、トランジスタ
MP1 を介してトランジスタMN2 のゲート容量が充電
されてトランジスタMN2 がオンとなる。このとき、出
力端子T3 の出力電圧V0 が低い場合には、トランジス
タMN3 はオフ状態であるためノードN2 の電圧V2 は
電源電圧VDDとほぼ等しく、またトランジスタMN3 の
ゲート電圧は出力電圧V0 とほぼ等しくなる。
【0016】そして出力電圧V0 がある値V0 ’以上に
なると、トランジスタMN3 がオンし、トランジスタM
P1 によってきまる電流I1 が流れる。この電流I1は
定電流であり、トランジスタMN3 のゲート電圧も一定
になる。またノードN2 の電圧V2 もトランジスタMP
1 とトランジスタMN3 のオン抵抗できまる一定電圧に
なるため、出力電圧V0 に関係なく出力電流I0 は一定
になる。以上のようにして、トランジスタMN3 とトラ
ンジスタMP1 が定電流回路として機能する。トランジ
スタMN3 がオンする出力電圧V0 ’は次式で表わせ
る。
なると、トランジスタMN3 がオンし、トランジスタM
P1 によってきまる電流I1 が流れる。この電流I1は
定電流であり、トランジスタMN3 のゲート電圧も一定
になる。またノードN2 の電圧V2 もトランジスタMP
1 とトランジスタMN3 のオン抵抗できまる一定電圧に
なるため、出力電圧V0 に関係なく出力電流I0 は一定
になる。以上のようにして、トランジスタMN3 とトラ
ンジスタMP1 が定電流回路として機能する。トランジ
スタMN3 がオンする出力電圧V0 ’は次式で表わせ
る。
【0017】V0 ’=√(2・I1 /β3)+Vt3 (β3:トランジスタMN3のコンダクタンス,Vt:
トランジスタMN3の閾値電圧)
トランジスタMN3の閾値電圧)
【0018】従って、出力電流I0 が出力電圧V0 に関
係なく一定となる電圧V0 を、トランジスタMN3 のし
きい値V0 ’程度まで低くすることができ、ノードN2
の電圧V2 は電源電圧VDDよりも低くなる(図2(a)
)。また、図3に示すように、従来のような単体トラ
ンジスタを用いてドライバ回路を構成したものに比べて
飽和時の電流を小さくすることができる。
係なく一定となる電圧V0 を、トランジスタMN3 のし
きい値V0 ’程度まで低くすることができ、ノードN2
の電圧V2 は電源電圧VDDよりも低くなる(図2(a)
)。また、図3に示すように、従来のような単体トラ
ンジスタを用いてドライバ回路を構成したものに比べて
飽和時の電流を小さくすることができる。
【0019】以下、動作ついて説明する。LAN伝送路
などでは、非飽和領域を使用する為、ノードN2 の電圧
V2 の変化を利用して過電流検出を行う。このときコン
パレータCP1 の基準電圧入力端子T2 に入力される基
準電圧VR を、電源電圧VDDと、トランジスタMN3 が
オンしたときの電圧V2 との中心付近の電圧に設定す
る。
などでは、非飽和領域を使用する為、ノードN2 の電圧
V2 の変化を利用して過電流検出を行う。このときコン
パレータCP1 の基準電圧入力端子T2 に入力される基
準電圧VR を、電源電圧VDDと、トランジスタMN3 が
オンしたときの電圧V2 との中心付近の電圧に設定す
る。
【0020】ドライバ回路オン時、通常はバスラインL
1 の終端抵抗R4 とトランジスタMN2 ,トランジスタ
MN4 のオン抵抗できまる電流が流れ、出力端子T3 に
現れる電圧は、トランジスタMN3 のオン電圧V0 ’よ
りも低いため、トランジスタMN3 はオフしておりノー
ドN2 の電圧V2 は電源電圧VDDであり、基準電圧VR
よりも高いため、コンパレータCP1 の出力は“H”で
ある。
1 の終端抵抗R4 とトランジスタMN2 ,トランジスタ
MN4 のオン抵抗できまる電流が流れ、出力端子T3 に
現れる電圧は、トランジスタMN3 のオン電圧V0 ’よ
りも低いため、トランジスタMN3 はオフしておりノー
ドN2 の電圧V2 は電源電圧VDDであり、基準電圧VR
よりも高いため、コンパレータCP1 の出力は“H”で
ある。
【0021】ところで、出力端子T3 またはバスライン
2が何らかの原因で電源VDDなどにショートし、トラン
ジスタMN3 のオンする電圧V0 ’よりも高い電圧が加
わった場合には、トランジスタMN3 がオンしてノード
N2 の電圧V2 が低下して基準電圧VR より低くなるた
め、コンパレータCP1 の出力であるノードN3 の電圧
V3 は“L”となる(図2(b) )。またこのとき、トラ
ンジスタMN2 のゲート電圧(ノードN2 の電圧V2 )
は電源電圧VDDよりも低い一定電圧となるため、出力電
圧V0 に関係なく出力電流I0 は一定になる。
2が何らかの原因で電源VDDなどにショートし、トラン
ジスタMN3 のオンする電圧V0 ’よりも高い電圧が加
わった場合には、トランジスタMN3 がオンしてノード
N2 の電圧V2 が低下して基準電圧VR より低くなるた
め、コンパレータCP1 の出力であるノードN3 の電圧
V3 は“L”となる(図2(b) )。またこのとき、トラ
ンジスタMN2 のゲート電圧(ノードN2 の電圧V2 )
は電源電圧VDDよりも低い一定電圧となるため、出力電
圧V0 に関係なく出力電流I0 は一定になる。
【0022】さらに、このコンパレータCP1 の出力は
NANDゲートG1 の他方入力に入力されており、入力
端子T1 の入力電圧に関係なくNANDゲートG1 の出
力であるノードN1 の電圧V1 は“H”となり、トラン
ジスタMP1 がオフし、さらにトランジスタMN2 がオ
フしてドライバ回路はオフする(図2(c) ,(d) 参
照)。
NANDゲートG1 の他方入力に入力されており、入力
端子T1 の入力電圧に関係なくNANDゲートG1 の出
力であるノードN1 の電圧V1 は“H”となり、トラン
ジスタMP1 がオフし、さらにトランジスタMN2 がオ
フしてドライバ回路はオフする(図2(c) ,(d) 参
照)。
【0023】このように本実施例によれば、トランジス
タMP1,トランジスタMN3 とからなる定電流回路を設
け、該回路を構成するトランジスタMN3 のゲートにト
ランジスタMN2 を介して出力端子T3 の電圧を印加す
るようにしたから、所定値以上の電流がトランジスタM
N2 に流れた場合、定電流回路が動作してトランジスタ
MN2 のゲート電圧が電源電圧VDDよりも低い値に固定
されるため、飽和時にトランジスタMN2 を流れる電流
が小さくなり、電源電圧VDDからトランジスタMN2 ま
での金属配線が断線したりエレクトロマイグレーション
により劣化したりするのを低減することができる。
タMP1,トランジスタMN3 とからなる定電流回路を設
け、該回路を構成するトランジスタMN3 のゲートにト
ランジスタMN2 を介して出力端子T3 の電圧を印加す
るようにしたから、所定値以上の電流がトランジスタM
N2 に流れた場合、定電流回路が動作してトランジスタ
MN2 のゲート電圧が電源電圧VDDよりも低い値に固定
されるため、飽和時にトランジスタMN2 を流れる電流
が小さくなり、電源電圧VDDからトランジスタMN2 ま
での金属配線が断線したりエレクトロマイグレーション
により劣化したりするのを低減することができる。
【0024】また、過電流が流れる際の電圧の変化をト
ランジスタのオン・オフ動作により検出するようにした
ので、電圧ドロップの小さいことが要求される負荷を駆
動する際に、従来のように抵抗値の低い抵抗を用いて過
電流を検出するのに比べて、小さな電圧ドロップでか
つ、検出電圧の変化が大きく、容易に精度の高い検出を
行うことができる。
ランジスタのオン・オフ動作により検出するようにした
ので、電圧ドロップの小さいことが要求される負荷を駆
動する際に、従来のように抵抗値の低い抵抗を用いて過
電流を検出するのに比べて、小さな電圧ドロップでか
つ、検出電圧の変化が大きく、容易に精度の高い検出を
行うことができる。
【0025】なお、上記実施例では過電流を検出した際
のNANDゲートG1 の出力を反転させるのに、コンパ
レータの出力を用いたが、図4に示すように、単に反転
時のしきい値を合わせたインバータGI1,GI2 を用い
てもよく、ノードN2 に相当する電圧の変化を利用し
て、インバータで過電流の検出を行なうことで、上記実
施例と同様の効果が得られる。
のNANDゲートG1 の出力を反転させるのに、コンパ
レータの出力を用いたが、図4に示すように、単に反転
時のしきい値を合わせたインバータGI1,GI2 を用い
てもよく、ノードN2 に相当する電圧の変化を利用し
て、インバータで過電流の検出を行なうことで、上記実
施例と同様の効果が得られる。
【0026】また、スイッチング部30の構成もNAN
Dゲート以外にも、電圧の変化を受けてトランジスタM
P1 をオフする論理機能を有するものであれば、他の構
成であってもよい。
Dゲート以外にも、電圧の変化を受けてトランジスタM
P1 をオフする論理機能を有するものであれば、他の構
成であってもよい。
【0027】実施例2.次に本発明の第2の実施例を図
5に基づいて説明する。上記実施例ではバスラインL1
が電源電圧にプルアップされ、出力ドライバ回路オン時
に電圧が低下する電流シンク型のものを示したが、この
実施例では、バスラインL1 が接地にプルダウンされ、
出力ドライバ回路オン時に電圧が上昇する電流フォース
型の出力ドライバ回路に本発明を適用したものである。
5に基づいて説明する。上記実施例ではバスラインL1
が電源電圧にプルアップされ、出力ドライバ回路オン時
に電圧が低下する電流シンク型のものを示したが、この
実施例では、バスラインL1 が接地にプルダウンされ、
出力ドライバ回路オン時に電圧が上昇する電流フォース
型の出力ドライバ回路に本発明を適用したものである。
【0028】図5において、MP4 ,MP2 は電源電圧
VDDと出力端子T3 との間に直列接続され、ドライバ部
11を構成するドライブトランジスタである。また出力
端子T3 にはバスラインL1 が接続されるとともに抵抗
R4 を介して接地に接続されてプルダウンされた状態と
なっている。さらに、過電流保護部41のトランジスタ
MP3 は出力端子T3 の電圧を検知し、これが所定値以
上のときにはトランジスタMP2 のソース・ゲート間の
電位を固定してドライバトランジスタMP4 ,MP2 を
過電流から保護する役割を果たしている。また、MN1
はNANDゲートG1 ,インバータG2 ,G3 とともに
スイッチング部31を構成するNMOSトランジスタで
ある。
VDDと出力端子T3 との間に直列接続され、ドライバ部
11を構成するドライブトランジスタである。また出力
端子T3 にはバスラインL1 が接続されるとともに抵抗
R4 を介して接地に接続されてプルダウンされた状態と
なっている。さらに、過電流保護部41のトランジスタ
MP3 は出力端子T3 の電圧を検知し、これが所定値以
上のときにはトランジスタMP2 のソース・ゲート間の
電位を固定してドライバトランジスタMP4 ,MP2 を
過電流から保護する役割を果たしている。また、MN1
はNANDゲートG1 ,インバータG2 ,G3 とともに
スイッチング部31を構成するNMOSトランジスタで
ある。
【0029】次に上記各構成要素の機能について説明す
る。図5において、入力端子T1 が“H”の時、出力ド
ライバ回路はオンする。すなわち、ノードN1 が“H”
となり、トランジスタMN1 がオンしてノードN2 の電
位V2 がグランド電位VSSとなり、これによりトランジ
スタMP2 ,MP4 はオンする。この時、トランジスタ
MP3 のゲート電圧は出力端子T3 の出力電圧V0 とほ
ぼ等しい。
る。図5において、入力端子T1 が“H”の時、出力ド
ライバ回路はオンする。すなわち、ノードN1 が“H”
となり、トランジスタMN1 がオンしてノードN2 の電
位V2 がグランド電位VSSとなり、これによりトランジ
スタMP2 ,MP4 はオンする。この時、トランジスタ
MP3 のゲート電圧は出力端子T3 の出力電圧V0 とほ
ぼ等しい。
【0030】そして、この出力端子T3 の出力電圧V0
が所定の値V0 ’以下になると、トランジスタMP3 が
オンし、トランジスタMN1 によって決まる電流I1 が
流れる。この電流I1 は定電流であり、トランジスタM
P3 のゲート電圧も一定になる。またノードN2 の電圧
V2 もトランジスタMN1 とトランジスタMP3 のオン
抵抗できまる一定電圧になるため、出力端子T3 の出力
電圧V0 に関係なくトランジスタMP2 を流れる出力電
流I0 は一定になる。トランジスタMP3 がオンする出
力電圧V0 ’は次式で表わせる。
が所定の値V0 ’以下になると、トランジスタMP3 が
オンし、トランジスタMN1 によって決まる電流I1 が
流れる。この電流I1 は定電流であり、トランジスタM
P3 のゲート電圧も一定になる。またノードN2 の電圧
V2 もトランジスタMN1 とトランジスタMP3 のオン
抵抗できまる一定電圧になるため、出力端子T3 の出力
電圧V0 に関係なくトランジスタMP2 を流れる出力電
流I0 は一定になる。トランジスタMP3 がオンする出
力電圧V0 ’は次式で表わせる。
【0031】 V0 ’=VDD−√(2・I1 /β3)+VT3 (β3:トランジスタMP3のコンダクタンス,Vt:
トランジスタMN3の閾値電圧)
トランジスタMN3の閾値電圧)
【0032】このように過電流発生時にトランジスタM
P2 を流れる出力電流I0 が一定となる電圧V0 をトラ
ンジスタMP3 のしきい値V0 ’程度まで低くすること
ができ、ノードN2 の電圧V2 はグランド電位VSSより
も高くなり(図6(a) )、上記実施例と同様に単体トラ
ンジスタに比べて飽和時の電流を小さくできる。
P2 を流れる出力電流I0 が一定となる電圧V0 をトラ
ンジスタMP3 のしきい値V0 ’程度まで低くすること
ができ、ノードN2 の電圧V2 はグランド電位VSSより
も高くなり(図6(a) )、上記実施例と同様に単体トラ
ンジスタに比べて飽和時の電流を小さくできる。
【0033】以下、動作ついて説明する。LAN伝送路
などでは、非飽和領域を使用する為、このノードN2 の
電圧V2の変化を利用して過電流検出を行う。このとき
コンパレータCP1 の基準入力電圧端子に入力される基
準電圧VR を、グランド電位VSSと、トランジスタMP
3がオンしたときの電圧V2 の中心付近の電圧に設定す
る。
などでは、非飽和領域を使用する為、このノードN2 の
電圧V2の変化を利用して過電流検出を行う。このとき
コンパレータCP1 の基準入力電圧端子に入力される基
準電圧VR を、グランド電位VSSと、トランジスタMP
3がオンしたときの電圧V2 の中心付近の電圧に設定す
る。
【0034】ドライバ回路オン時、通常は、バスライン
L1 の終端抵抗R4 とトランジスタMP2 ,トランジス
タMP4 のオン抵抗できまる電流が流れ、出力端子T3
に現れる電圧は、トランジスタMP3 のオン電圧V0 ’
よりも高いため、トランジスタMP3 はオフしておりノ
ードN2 の電圧V2 はグランド電位VSSであり、基準電
圧VR よりも低いため、コンパレータCP1 の出力は
“L”である。
L1 の終端抵抗R4 とトランジスタMP2 ,トランジス
タMP4 のオン抵抗できまる電流が流れ、出力端子T3
に現れる電圧は、トランジスタMP3 のオン電圧V0 ’
よりも高いため、トランジスタMP3 はオフしておりノ
ードN2 の電圧V2 はグランド電位VSSであり、基準電
圧VR よりも低いため、コンパレータCP1 の出力は
“L”である。
【0035】ところで、出力端子T3 またはバスライン
2が何らかの原因でグランドなどにショートし、トラン
ジスタMP3 がオンする電圧V0 ’よりも低い電圧が加
わった時は、トランジスタMP3 がオンしてノードN2
の電圧V2 が上がり、基準電圧VR よりも高くなるた
め、コンパレータCP1 の出力であるノードN3 の電圧
V3 は“H”となる(図6(b) )。このコンパレータC
P1 の出力はインバータG3 を介してNANDゲートG
1 に入力されており、従って入力電圧に関係なくNAN
DゲートG1 の出力は“H”となりドライバ回路の出力
はオフする(図6(c) , (d) )。
2が何らかの原因でグランドなどにショートし、トラン
ジスタMP3 がオンする電圧V0 ’よりも低い電圧が加
わった時は、トランジスタMP3 がオンしてノードN2
の電圧V2 が上がり、基準電圧VR よりも高くなるた
め、コンパレータCP1 の出力であるノードN3 の電圧
V3 は“H”となる(図6(b) )。このコンパレータC
P1 の出力はインバータG3 を介してNANDゲートG
1 に入力されており、従って入力電圧に関係なくNAN
DゲートG1 の出力は“H”となりドライバ回路の出力
はオフする(図6(c) , (d) )。
【0036】このようにすることで上記実施例と同様の
効果を奏することができる。また、この第2の実施例に
おいても、上記第1の実施例と同様に、コンパレータに
代えてインバータ反転時のしきい値を合わせたインバー
タを用いるようにしてもよい。
効果を奏することができる。また、この第2の実施例に
おいても、上記第1の実施例と同様に、コンパレータに
代えてインバータ反転時のしきい値を合わせたインバー
タを用いるようにしてもよい。
【0037】
【発明の効果】以上のように、この発明に係る出力ドラ
イバ回路によれば、ドライブトランジスタの出力がある
値以上のときに、定電流回路を用いてドライブトランジ
スタのゲート電圧を一定値に固定し、飽和時に該トラン
ジスタを流れる電流を小さくしたので、小さい飽和電流
時にて出力をオフすることができ、電源あるいはグラン
ドショート時にドライブトランジスタに流れる電流が小
さく、あるいはほとんど流れないので、素子の劣化,破
壊に至りにくく、信頼性の向上が期待できる効果があ
る。
イバ回路によれば、ドライブトランジスタの出力がある
値以上のときに、定電流回路を用いてドライブトランジ
スタのゲート電圧を一定値に固定し、飽和時に該トラン
ジスタを流れる電流を小さくしたので、小さい飽和電流
時にて出力をオフすることができ、電源あるいはグラン
ドショート時にドライブトランジスタに流れる電流が小
さく、あるいはほとんど流れないので、素子の劣化,破
壊に至りにくく、信頼性の向上が期待できる効果があ
る。
【0038】また、従来のように抵抗による電圧降下を
利用して過電流発生を検出するものに比べ、本発明では
トランジスタを用いて電圧変化を検出するため、駆動時
の電圧変化幅の小さな負荷でも精度よく、かつ容易に過
電流を検出することができる効果がある。
利用して過電流発生を検出するものに比べ、本発明では
トランジスタを用いて電圧変化を検出するため、駆動時
の電圧変化幅の小さな負荷でも精度よく、かつ容易に過
電流を検出することができる効果がある。
【図1】この発明の第1の実施例による出力ドライバ回
路の構成図。
路の構成図。
【図2】上記出力ドライバ回路の動作を説明するための
各ノードでの電圧,電流を示す図。
各ノードでの電圧,電流を示す図。
【図3】本発明及び従来の出力ドライバ回路の飽和時の
電圧,電流を示す図。
電圧,電流を示す図。
【図4】上記実施例の変形例を示す図。
【図5】この発明の第2の実施例による出力ドライバ回
路の構成図。
路の構成図。
【図6】上記出力ドライバ回路の動作を説明するための
各ノードでの電圧,電流を示す図。
各ノードでの電圧,電流を示す図。
【図7】従来の出力ドライバ回路の構成を示す図。
2 負荷回路 10 ドライバ部 11 ドライバ部 30 スイッチング部 31 スイッチング部 40 過電流保護部 41 過電流保護部 T1 入力端子 T2 基準電圧入力端子 T3 出力端子 G1 NANDゲート G2 インバータ G3 インバータ G4 NORゲート CP1 コンパレータ MP1 PMOSトランジスタ MP2 PMOSトランジスタ MN1 NMOSトランジスタ MN2 NMOSトランジスタ MN3 NMOSトランジスタ MN4 NMOSトランジスタ MN5 NMOSトランジスタ N1 ノード N2 ノード N3 ノード L1 バスライン R4 終端抵抗
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年10月5日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0017
【補正方法】変更
【補正内容】
【0017】V0 ’=√(2・I1 /β3)+Vt3 (β3:トランジスタMN3のコンダクタンス,Vt
3:トランジスタMN3の閾値電圧)
3:トランジスタMN3の閾値電圧)
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0018
【補正方法】変更
【補正内容】
【0018】従って、出力電流I0 が出力電圧V0 に関
係なく一定となる電圧V0 を、トランジスタMN3 のし
きい値Vt3程度まで低くすることができ、ノードN2
の電圧V2 は電源電圧VDDよりも低くなる(図2(a)
)。また、図3に示すように、従来のような単体トラ
ンジスタを用いてドライバ回路を構成したものに比べて
飽和時の電流を小さくすることができる。
係なく一定となる電圧V0 を、トランジスタMN3 のし
きい値Vt3程度まで低くすることができ、ノードN2
の電圧V2 は電源電圧VDDよりも低くなる(図2(a)
)。また、図3に示すように、従来のような単体トラ
ンジスタを用いてドライバ回路を構成したものに比べて
飽和時の電流を小さくすることができる。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0031
【補正方法】変更
【補正内容】
【0031】 V0 ’=VDD−√(2・I1 /β3)+VT3 (β3:トランジスタMP3のコンダクタンス,Vt
3:トランジスタMN3の閾値電圧)
3:トランジスタMN3の閾値電圧)
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0032
【補正方法】変更
【補正内容】
【0032】このように過電流発生時にトランジスタM
P2 を流れる出力電流I0 が一定となる電圧V0 をトラ
ンジスタMP3 のしきい値Vt3程度まで低くすること
ができ、ノードN2 の電圧V2 はグランド電位VSSより
も高くなり(図6(a) )、上記実施例と同様に単体トラ
ンジスタに比べて飽和時の電流を小さくできる。
P2 を流れる出力電流I0 が一定となる電圧V0 をトラ
ンジスタMP3 のしきい値Vt3程度まで低くすること
ができ、ノードN2 の電圧V2 はグランド電位VSSより
も高くなり(図6(a) )、上記実施例と同様に単体トラ
ンジスタに比べて飽和時の電流を小さくできる。
Claims (3)
- 【請求項1】 負荷回路を駆動するドライブトランジス
タと、該ドライブトランジスタの導通,非導通を制御す
るスイッチング部と、上記ドライブトランジスタに流れ
る電流を検出し、その値が所定値以上の時に上記スイッ
チング部を制御して上記ドライブトランジスタを非導通
とする過電流保護部とを備えた出力ドライバ回路におい
て、 上記過電流保護部は、 上記ドライブトランジスタの出力電圧を検知して、基準
値を越える電流が該ドライブトランジスタに流れたとき
に、該ドライブトランジスタのソース・ゲート間電圧を
固定して該ドライブトランジスタを流れる電流を規制す
る第1の制御手段と、 上記ドライブトランジスタの出力電圧の変化を受けて、
上記スイッチング部を制御することにより上記ドライブ
トランジスタを非導通とする第2の制御手段とから構成
されていることを特徴とする出力ドライバ回路。 - 【請求項2】 請求項1記載の出力ドライバ回路におい
て、 上記ドライバ部は、電源側にプルアップされた負荷回路
を駆動するものであり、 上記第1の制御手段は、電源と接地との間に直列接続さ
れた2つのトランジスタを有し、その接地側に接続され
たトランジスタのゲートに上記ドライブトランジスタの
出力電圧が印加され、過電流発生時に該トランジスタが
導通して流れる定電流により上記ドライブトランジスタ
のゲート・ソース間を電源電位よりも低い電位に固定す
る定電流回路であることを特徴とする出力ドライバ回
路。 - 【請求項3】 請求項1記載の出力ドライバ回路におい
て、 上記ドライバ部は、接地側にプルダウンされた負荷回路
を駆動するものであり、 上記第1の制御手段は、電源と接地との間に直列接続さ
れた2つのトランジスタを有し、その電源側に接続され
たトランジスタのゲートに上記ドライブトランジスタの
出力電圧が印加され、過電流発生時に該トランジスタが
導通して流れる定電流により上記ドライブトランジスタ
のゲート・ソース間を接地電位よりも高い電位に固定す
る定電流回路であることを特徴とする出力ドライバ回
路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21562292A JPH0638363A (ja) | 1992-07-20 | 1992-07-20 | 出力ドライバ回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21562292A JPH0638363A (ja) | 1992-07-20 | 1992-07-20 | 出力ドライバ回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0638363A true JPH0638363A (ja) | 1994-02-10 |
Family
ID=16675455
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21562292A Pending JPH0638363A (ja) | 1992-07-20 | 1992-07-20 | 出力ドライバ回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0638363A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4931452A (en) * | 1987-11-10 | 1990-06-05 | The Dow Chemical Company | N-cyanomethyl-2-pyridinone insecticides |
JP2003115752A (ja) * | 2001-10-05 | 2003-04-18 | Mitsubishi Electric Corp | レベルシフト回路 |
JP2013046254A (ja) * | 2011-08-24 | 2013-03-04 | Toshiba Corp | ハイサイドスイッチ回路 |
WO2013161483A1 (ja) | 2012-04-27 | 2013-10-31 | セイコーインスツル株式会社 | 出力ドライバ回路 |
-
1992
- 1992-07-20 JP JP21562292A patent/JPH0638363A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4931452A (en) * | 1987-11-10 | 1990-06-05 | The Dow Chemical Company | N-cyanomethyl-2-pyridinone insecticides |
JP2003115752A (ja) * | 2001-10-05 | 2003-04-18 | Mitsubishi Electric Corp | レベルシフト回路 |
JP2013046254A (ja) * | 2011-08-24 | 2013-03-04 | Toshiba Corp | ハイサイドスイッチ回路 |
WO2013161483A1 (ja) | 2012-04-27 | 2013-10-31 | セイコーインスツル株式会社 | 出力ドライバ回路 |
KR20150015449A (ko) | 2012-04-27 | 2015-02-10 | 세이코 인스트루 가부시키가이샤 | 출력 드라이버 회로 |
US10379565B2 (en) | 2012-04-27 | 2019-08-13 | Ablic Inc. | Output driver circuit |
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