JP2000101403A - 比較増幅検出回路 - Google Patents

比較増幅検出回路

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JP2000101403A JP10263836A JP26383698A JP2000101403A JP 2000101403 A JP2000101403 A JP 2000101403A JP 10263836 A JP10263836 A JP 10263836A JP 26383698 A JP26383698 A JP 26383698A JP 2000101403 A JP2000101403 A JP 2000101403A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】入力電圧にかかわらず動作可能とする比較検出
回路の提供。 【解決手段】第1、第2の入力信号電圧を入力としバッ
ファとして機能する第1のトランジスタ対2、5と、第
1のトランジスタ対にそれぞれ第1、第2の抵抗3、4
を介して入力端及び出力端を接続してなるカレントミラ
ー回路をなす第2のトランジスタ対4、7と、カレント
ミラー回路の出力端電位を入力とする出力段トランジス
タ9と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、比較検出回路に関
し、特に、電圧比較・増幅や温度検出を行なう比較増幅
検出回路に関する。本発明は、保護機能内蔵パワーMO
SFETに用いて好適とされる比較増幅検出回路に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来の比較増幅検出回路として、例えば
特開平5−14073号公報には、差動増幅器を用いた
比較器において増幅用素子としてデプレション型MOS
トランジスタを用い、低レベル領域の入力電圧でもディ
ジタル信号出力を得るようにした比較器が提案されてい
る。図10は、同公報に提案される比較器の回路構成を
示す図であり、ドレインが電源に接続されゲートとソー
スが接続されたデプレション型トランジスタ201によ
り得た定電流は、カレントミラー回路を構成するエンハ
ンスメント型トランジスタ202、207の入力側に基
準電流として入力され、カレントミラー回路の出力電流
は、ソースが共通接続されゲートに入力端子10、11
が接続されており、ドレインが負荷素子(ドレインが電
源に接続され、ゲートとソースが共通接続されたデプレ
ション型トランジスタ)203、205に接続され差動
対をなすトランジスタ204、206に対して駆動電流
として供給され、トラジスタ206のドレインは、デプ
レション型トランジスタ208とエンハンスメント型ト
ランジスタ209よりなるインバータの入力、すなわち
トランジスタ209ゲートに接続され、インバータで反
転増幅されて出力端子12に出力される。
【0003】また、自動車電装用途で用いられている比
較器として、図12に示すような回路が知られている。
制御GND16上に構成された電源1、制御IC13、
CMOS標準ロジック210と、パワーGND18上に
構成されたバッテリー222、ローサイドIPD(イン
テリジェント・パワー・デバイス)220、負荷221
と、インターフェイスのための抵抗211、212、2
14、215、217、218、トランジスタ213、
216、定電圧ダイオード219と、を備えて構成され
ている。
【0004】図12に示した回路の動作は、制御IC1
3の出力電圧を、抵抗211、212で分圧した電圧
を、NPN型トランジスタ213のベースに与え、トラ
ンジスタ213をオン・オフすることにより、PNP型
トランジスタ216をオン・オフし、バッテリー222
の電圧を、定電圧ダイオード219でクランプして、ロ
ーサイドIPD220の入力に信号を与える。
【0005】また特開平6−244414号公報には、
温度検出回路として、図13(A)に示すように、デプ
レション型トランジスタ223により得た定電流を、直
列接続されたダイオード群224に流し、デプレション
型トランジスタ223とダイオード群224との接続点
電位をエンハンスメント型トランジスタ226のゲート
に入力し、トランジスタ226のスレショルド電圧VT
と比較することにより、図13(B)に示す温度依存性
を利用して、温度検出をおこなう構成が開示されてい
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の回路は下記記載の問題点を有している。
【0007】図10に示した比較器では、使用する入力
電圧に合わせてトランジスタ209のスレショルド電圧
VTを変える必要がある。したがって、半導体集積回路
装置とする場合には、トランジスタ209のスレショル
ド電圧VTを変える工程の追加となり、極めて汎用性の
少ないものとなる。
【0008】その理由は、デプレション型トランジスタ
203、205も定電流源であるため、 (トランジスタ203、205の電流)<(トランジス
タ207の電流)<(トランジスタ203と205の和
電流) が、入力10、11に対して、トランジスタ209のゲ
ート電圧が変化できる条件であり、そのため、図11に
示すように、 入力10の電圧≦入力11の電圧 の範囲では、デプレション型トランジスタ206がトラ
ンジスタ205の電流を制限するため、トランジスタ2
07のドレイン電圧は、(入力10の電圧)−(トラン
ジスタ206のスレショルド電圧VT)となり、トラン
ジスタ209のゲート電圧は、ほぼ電源1の電圧とな
り、また、入力10の電圧≧入力11の電圧の範囲で
は、デプレション型トランジスタ204がトランジスタ
203の電流を制限するため、トランジスタ207のド
レイン電圧は、 (入力11の電圧)−(トランジスタ204のVT) となり、トランジスタ204のドレイン電圧はほぼ電源
1の電圧となり、トランジスタ209のゲート電圧は、
ほぼトランジスタ207のドレイン電圧の電圧となる。
【0009】トランジスタ209のゲート電圧は、電源
1から、{(入力11の電圧)−(トランジスタ204
のスレショルド電圧VT)}までの範囲となるためであ
る。
【0010】また図12に示した回路では、制御IC1
3とローサイドIPD220との間に、抵抗211、2
12とトランジスタ213とで構成される抵抗内蔵トラ
ンジスタと、抵抗214、215とトランジスタ216
とで構成される抵抗内蔵トランジスタとが必要とされて
おり、装置の小型化を困難としている。
【0011】その理由は、一般的な制御IC13の出力
電圧が、 VOH≧VDD×0.7、 VOL≦0.3×VDD 但し、VOHは出力電圧のハイレベル、VOLは出力電
圧のロウレベルである。またVDDは、電源1の電圧
で、例えば5±0.5Vであり、GND間変動電圧17
(たとえば、±1.5V)を考えると、ローサイドIP
D220からは制御IC13のハイレベル・ロウレベル
を識別できないことにある。
【0012】そして図13(A)に示した回路において
は、検出温度のバラツキ範囲が広い、という問題点を有
している。
【0013】その理由は、ダイオード群224のVFの
温度依存性を、例えば2mV/℃×5段=10mV/℃
とし、トランジスタ226のスレショルド電圧VTのバ
ラツキを±300mVとすると、検出温度のバラツキ範
囲は、±300mV÷10mV/℃=±30℃程度とな
るためである。
【0014】したがって、本発明は、上記問題点に鑑み
てなされたもにであって、その目的は、入力電圧に関わ
らず、動作可能とした比較回路を提供することにある。
【0015】本発明の他の目的は、抵抗内蔵トランジス
タが不要とし、装置の小型化を図る比較検出回路を提供
することにある。
【0016】本発明のさらに別の目的は、検出のバラツ
キを縮減し、精度を向上する検出回路を提供することに
ある。
【0017】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明の電圧比較回路は、第1、第2の入力信号電圧を入力
としバッファとして機能する第1のトランジスタ対と、
前記第1のトランジスタ対にそれぞれ第1、第2の抵抗
を介して入力端及び出力端を接続してなるカレントミラ
ー回路を構成する第2のトランジスタ対と、前記カレン
トミラー回路の出力端電位を入力とする出力段トランジ
スタと、を備える。
【0018】本発明の比較検出増幅回路は、電位の異な
る第1、第2のグランドを有する回路において、第1の
グランド上の第1の電源と、第2のグランド上の第2の
電源とを接続し、前記第1の電源電位と、前記第1のグ
ランドと前記第1の電源間に接続された第1の制御回路
の出力電位とを抵抗で分圧した電位と、前記第1の電源
電位と前記第1のグランド電位とを抵抗で分圧した電位
を電圧比較器に入力する。
【0019】本発明の温度検出回路は、直列接続された
第1のダイオード群と、直列接続された第2のダイオー
ド群と、前記第1、第2のダイオード群に流れる電流の
負荷をなす第1、第2の負荷素子と、前記第1、第2の
ダイオード群と前記第1、第2の負荷素子との接続点電
位を入力とする電圧比較器と、を備え、前記第1、第2
のダイオード群のダイオードの段数が異なる。
【0020】また本発明の温度検出回路は、カレントミ
ラー回路の入力側を構成する第1のトランジスタがダイ
オードを介してグランドに接続されるとともに、能動負
荷をなす第3のトランジスタと第1の抵抗を介して電源
に接続され、前記カレントミラー回路の出力側を構成す
る第2のトランジスタは第2の抵抗を介して電源に接続
され、前記第1、第2の抵抗の端子電位を入力とする電
圧比較器と、を備える。
【0021】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について説明
する。本発明は、(第1、第2の入力電圧の差電圧)+
(トランジスタ(図1の4)のスレショルド電圧VT)
を、スレショルド電圧VTをもつ出力トランジスタ(図
1の9)のゲートに印加することにより、入力電圧の差
電圧を、そのままスレショルド電圧VTに重畳させ、入
力電圧の絶対値に関わらず、出力をオン・オフあるいは
入力電圧差を増幅させる。
【0022】入力電圧を入力するバッファ回路(ソース
フォロワ回路)をなすトランジスタ(図1の2、5)
と、カレントミラー回路を構成するトランジスタ(図1
の4、7)と、バッファ回路の出力(トランジスタのソ
ース)とカレントミラー回路の入力端と出力端との間に
接続された抵抗素子(図1の3、6)と、出力をオン・
オフ、あるいは入力電圧差を増幅するトランジスタ(図
1の9)と、を有する。
【0023】{(入力(図1の10)電圧)−(トラン
ジスタ(図1の2)のスレショルドVT)−(トランジ
スタ(図1の4)のスレショルドVT)}÷(抵抗(図
1の3)) なる電流I0が、カレントミラー回路の入力側のトラン
ジスタ(図1の4)に流れ、同一電流値の電流がカレン
トミラー回路の出力側トランジスタ(図1の7)に流れ
る。
【0024】{(入力(図1の11)電圧)−(トラン
ジスタ(図1の5)のスレショルドVT)−(抵抗(図
1の6)×I0)} なる電圧が、トランジスタ(図1の9)にゲート電圧と
して印加され、トランジスタ(図1の4)とトランジス
タ(図1の5)、抵抗(図1の3)と抵抗(図1の
6)、トランジスタ(図1の4)とトランジスタ(図1
の7)を、同じ特性(トランジスはチャネル幅W、チャ
ネル長L、又はW/L比を合わせる、抵抗は例えば同一
サイズ)のものにすることにより、トランジスタ(図1
の9)のゲート電圧が、 {(入力(図1の10)電圧)−(入力(図1の11)
電圧)+(トランジスタ(図1の4)のスレショルド電
圧VT)} となり、入力電圧の絶対値に関わらず、出力をオン・オ
フあるいは入力電圧差を増幅させることができる。
【0025】また本発明は、制御ICの出力および制御
GNDの電圧を引き上げ、その電圧をコンパレータで比
較する。より具体的には、制御ICの出力電圧(図2の
15)を電源方向へ引き上げるための、抵抗あるいはト
ランジスタ(図2の19)と、抵抗(図2の20)と、
制御GNDの電圧を引き上げるための、抵抗あるいはト
ランジスタ(図2の21)と、抵抗(図2の22)と、
コンパレータ(図2の24)とを有する。
【0026】制御出力端子(図2の15)の電圧と、制
御GND(図2の16)との関係は、GND間変動電圧
(図2の17)に関わらないため、その両者の電圧を、
抵抗(図2の19、20、21、22)を用いて、電源
端子(図2の14)との間に分圧した電圧、あるいは抵
抗(図2の19、21)の代わりに、デプレション型ト
ランジスタ等による定電流源を構成し、その両者の電圧
を、一定電圧引き上げた電圧をコンパレータ(図2の2
4)で比較する。
【0027】半導体集積回路装置においては、絶対値バ
ラツキよりも相対値バラツキのほうが格段に小さく、ま
たダイオードの絶対値バラツキは小さいことより、トラ
ンジスタのスレショルド電圧VT絶対値の依存性が少な
い回路を構成している。より具体的には、相対的な電流
値、すなわち電流比、を供給するトランジスタ(図3の
101、103)と、温度により端子間電圧を変化させ
るダイオード群(図3の102、104)と、電圧変化
の差を検出するコンパレータ(図3の24)と、を有す
る。
【0028】あるいは、温度により端子間電圧を変化さ
せるダイオード(図6、図7の111)と、その電圧変
化を電流増幅させるカレントミラー回路(図6、図7の
110、113)と、電流変化を電圧に変える抵抗(図
6の101、103、図7の115、116)と、コン
パレータ(図6、図7の24)とを有する。
【0029】デプレション型トランジスタ(図3の10
1)による大きい定電流を、段数の少ないダイオード群
(図3の102)に与え、デプレション型トランジスタ
(図3の103)による小さい定電流を、段数の多いダ
イオード群(図3の104)に与えることにより、図5
のように、電流による温度依存性の違いを利用して、温
度検出をおこなう。
【0030】あるいは、同じ定電流を段数の少ないダイ
オード群(図3の102)と、段数が多く接合面積の大
きいダイオード群(図3の104)に与えることによ
り、電流による温度依存性の違いを利用して、温度検出
をおこなう。
【0031】あるいは、温度により端子間電圧が変化す
るダイオード(図6、図7の111)により、カレント
ミラー回路(図6、図7の110、113)の電流増幅
を変化させ、電流変化を電圧に変える抵抗(図6の10
1、103および図7の115、116)の電圧変化
を、コンパレータ(図6、図7の24)で検出する。
【0032】
【実施例】本発明の実施例について図面を参照して詳細
に説明する。
【0033】図1は、本発明の一実施例をなす電圧比較
器の構成を示す図である。図1を参照すると、本発明の
一実施例は、ドレインが電源に接続されゲートがそれぞ
れ入力端子10、11に接続されたトランジスタ2、5
と、トランジスタ2、5のソースに一端をそれぞれ接続
した抵抗3、6と、抵抗3の他端にドレインとゲートを
接続しソースを接地したトランジスタ4と、抵抗6の他
端にドレインを接続し、ゲートをトランジスタ4のゲー
トに共通接続しソースを接地したトランジスタ7と、ソ
ースが接地され、ゲートが、トランジスタ7のドレイン
と抵抗6との接続点に接続されたトランジスタ9と、ゲ
ートとソースを接続してトランジスタ9のドレインに接
続しドレインを電源に接続したトランジスタ8とを備
え、トランジスタ9のドレインを出力端子12に接続し
て構成されている。トランジスタ4、7はカレントミラ
ー回路を構成し、トランジスタ8はトランジスタ9の負
荷を構成している。
【0034】入力端子10の入力電圧をVIN10、ト
ランジスタ2、4のスレショルド電圧をVT2、VT
4、抵抗3の抵抗値をR3とすると、 I0=(VIN10−VT2−VT4)/R3 …(1) なる電流I0が、カレントミラー回路の入力側トランジ
スタ4に流れ、同じ電流値の電流が、カレントミラー回
路の出力側トランジスタ7に流れる。そして、入力端子
11の入力電圧をVIN11、トランジスタ5のスレシ
ョルド電圧をVT5、抵抗6の抵抗値をR6とすると、 VG9=VIN11−VT5−R6×I0 …(2) なる電圧が、トランジスタ9のゲート電圧として印加さ
れる。
【0035】トランジスタ2とトランジスタ5、抵抗3
と抵抗6、トランジスタ4とトランジスタ7を同じ特性
(幅、長さを合わせる等)とにしておくことにより、ト
ランジスタ2とトランジスタ5のスレショルド電圧は等
しく(VT2=VT5=VT)、抵抗3と抵抗6の抵抗
値が等しく(R3=R6=R)、トランジスタ9のゲー
ト電圧は、次式(3)を表される。
【0036】 VG9=VIN11−VT−R×(VIN10−VT−VT4)/R =VIN10−VIN11+VT4 …(3)
【0037】したがって、トランジスタ9のスレショル
ド電圧VTを、トランジスタ4とトランジスタ7を同じ
特性(幅、長さを合わせる等)のものにしておくことに
より、入力電圧の絶対値にかかわらず、トランジスタ9
は、出力12をオン・オフあるいは入力電圧差(VIN
10−VIN11)を増幅出力することができる。
【0038】なお、抵抗3、6は、同じ特性のものであ
れば、抵抗素子に限定されるものでなく、トランジスタ
2、5は、エンハンスメント型でもデプレション型で
も、バイポーラ型トランジスタでもよい。
【0039】またトランジスタ4、7、9は、MOSF
ET型でもバイポーラ型でもよいし、トランジスタ8
は、デプレション型でも抵抗体でもよい。
【0040】さらに、抵抗3と抵抗6の電圧降下が同じ
であれば、たとえば抵抗3と抵抗6との抵抗比が、ほぼ
カレントミラー回路のミラー比(出力側トランジスタ7
と入力側トランジスタ4の電流駆動能力の比、バイポー
ラトランジスタの場合、エミッタ面積比、MOSトラン
ジスタと場合、W/L比の比)の逆数であればよい。
【0041】例えばトランジスタ7のトランスコンダク
タンスパラメータが、トランジスタ4のトランスコンダ
クタンスパラメータのN倍の場合、抵抗6の抵抗値R6
と抵抗R3の抵抗値R3は、R6/R3=1/Nとされ
る。
【0042】図2は、本発明の第2の実施例の構成を示
す図である。図2を参照すると、本発明の第2の実施例
は、制御GND16上に構成された電源1、制御IC1
3、CMOS標準ロジック210と、電源端子14と制
御IC13の制御出力端子15間に接続された抵抗1
9、20と、電源端子14と制御GND間に接続された
抵抗21、22と、パワーGND18と電源端子14を
電源とし、抵抗19、20による分圧電位、抵抗21、
22による分圧電位を入力とするコンパレータ24と、
を備え、コンパレータ24は、図1に示した前記実施例
と同一のものである。
【0043】電源1の電圧をVDD、制御出力端子15
の電圧をVO、抵抗19、20、21、22の抵抗値を
それぞれR19、R20、R21、R22とすると、電
源端子14と制御出力端子15を、抵抗19、20で分
圧した電圧は、制御GND16基準で、 VDD×R20/(R19+R20)+VO×R19/
(R19+R20) となり、電源端子14と制御GND16を、抵抗21、
22で分圧した電圧は、 VDD×R22/(R21+R22) となるため、GND間変動電圧17に無関係な両電圧差
を、コンパレータ24で検出することになる。
【0044】なお、抵抗19および抵抗21の代わり
に、デプレション型トランジスタ等による定電流源を構
成し、制御出力端子15および制御GND16の電圧
を、抵抗20、あるいは、抵抗22×各定電流値によ
り、一定電圧を引き上げたものを、コンパレータ24で
比較してもよい。
【0045】抵抗を使用する場合には、コンパレータの
両入力差は、制御出力端子15と制御GND16との電
圧差よりも小さくなるが、定電流源を使用する場合に
は、制御出力端子15と制御GND16との電圧差その
ままとなり、コンパレータ24の性能の影響を受けにく
い。
【0046】ただし、デプレション型トランジスタを作
るためには、製造工程の追加が必要であるため、半導体
集積回路装置全体の構成により、選択できる。
【0047】なお、コンパレータ24は、上記した構成
に限定されず、別の電圧比較器で構成してもよい。
【0048】図3は、本発明の第3の実施例をなす温度
検出器の構成を示す図である。図3を参照すると、本発
明の第3の実施例は、電源のドレインを接続し、ゲート
とソースを接続したデプレション型トランジスタ10
1、103と、デプレション型トランジスタ101、1
03のソースに接続したダイオード群102、104
と、デプレション型トランジスタ101、103とダイ
オード群102、104との接続点電位を入力して比較
するコンパレータ24と、を備えて構成されている。ダ
イオード群102のダイオードの段数はダイオード群1
04のダイオードの段数よりも少ない。コンパレータ2
4は、図1に示した前記実施例と同一の構成とされる。
【0049】デプレション型トランジスタ101による
大きい定電流を、段数の少ないダイオード群102に与
え、デプレション型トランジスタ103による小さい定
電流を、段数の多いダイオード群104に与えることに
より、図5に示すように、電流による温度依存性の違い
を利用して、温度検出をおこなう。
【0050】あるいは、同一の定電流を、段数の少ない
ダイオード群102と、段数が多く接合面積の大きいダ
イオード群104に与えることにより、電流による温度
依存性の違いを利用して、温度検出をおこなう。
【0051】また、ダイオード群102、ダイオード群
104の代わりに、図4に示すように、トランジスタ1
07のエミッタ・ベース間、およびベース・コレクタ間
に、それぞれ抵抗105、106を接続し、トランジス
タ107のエミッタ・ベータ間の電圧をVBE、抵抗1
05、106の抵抗値R105、R106とし、ダイオ
ードの順電圧降下をVFとして、 VBE=VF×(R105+R106)/R105 とすることにより、図3では、ダイオードの順電圧降下
VFの整数倍にしか設定できなかったものを、任意の値
に設定することができる。
【0052】このように、半導体集積回路装置において
は、絶対値バラツキよりも相対値バラツキのほうが格段
に小さいこと、およびダイオードの絶対値バラツキは小
さいことを考慮し、トランジスタのスレショルド電圧V
Tの絶対値の依存性が少ない回路とすることにより、図
13(A)に示した従来の温度検出回路では、スレショ
ルド電圧VT絶対値のバラツキ以外を含めて、検出温度
のバラツキ範囲が±32℃程度であったものが、例えば
±9℃程度となる。
【0053】図6は、本発明の第4の実施例の構成を示
す図である。図6を参照すると、本発明の第4の実施例
は、カソードが接地されたダイオード111と、ソース
をダイオード111のアノードに接続し、ドレインとゲ
ートを接続したエンハンスメント型トランジスタ110
と、トランジスタ110のドレインにソースとゲートを
接続したデプレション型トランジスタ109と、トラン
ジスタ109のドレインと電源間に接続された抵抗10
8と、ソースを接地し、ゲートをトランジスタ110の
ゲートに共通接続したエンハンスメント型トランジスタ
113と、トランジスタ113のドレインと電源間に接
続された抵抗113と、抵抗108とトランジスタ10
9の接続点、抵抗112とトランジスタ113の接続点
電位を入力とするコンパレータ24を備えて構成されて
いる。
【0054】デプレション型トランジスタ109の定電
流を、抵抗108、エンハンスメント型トランジスタ1
10、ダイオード111に供給し、エンハンスメント型
トランジスタ113のゲートに、トランジスタ110の
スレショルド電圧VTとダイオード111のVFの和を
印加し、そのゲート電圧に則したトランジスタ113の
ドレイン電流を抵抗112に与え、抵抗108、112
の端子電圧をコンパレータ24で比較する。
【0055】温度が変化すると、図8に示すように、ト
ランジスタ113のゲートにかかる電圧が、主としてダ
イオード111のVFの温度変化により変わり、トラン
ジスタ110の電流と、トランジスタ113の電流の比
が変化する。検出したい温度での電流比を、抵抗11
2:抵抗108とすることにより、コンパレータ24で
温度検出する。
【0056】図7は、本発明の第4の実施例の構成の変
形を示す図である。図7を参照すると、デプレション型
トランジスタ114による定電流を、抵抗115、トラ
ンジスタ110、ダイオード111とからなるパスと、
抵抗116、トランジスタ113とからなるパスに分流
する。図6に示した構成と同様に、温度が変化すると、
図8に示すように、トランジスタ113のゲートにかか
る電圧が、主としてダイオード111の順方向電圧降下
VFの温度変化により変わり、トランジスタ110の電
流と、トランジスタ113の電流の比が変化する。
【0057】検出したい温度での電流比を、抵抗11
6:抵抗115とすることにより、コンパレータ24で
温度検出する。
【0058】本実施例によれば、従来(図13(A)参
照)、スレショルド電圧VTの絶対値バラツキ以外を含
めて、検出温度のバラツキ範囲が±32℃程度であった
ものが、例えば±24℃程度となる。図3と比べて、検
出温度のバラツキ範囲は広いが、ダイオード数をすくな
くできるため、半導体集積回路装置の小型化を図ること
ができる。
【0059】図9は、本発明の第5の実施例の構成を示
す図であり、図1、図2、図3、図6に示した回路をチ
ップ上に作成した場合の半導体基板断面の一例を示す図
である。図9を参照すると、N−層152、Pウエル5
3、Nウエル154、N+層157、電極158、ポリ
シリコン層159、絶縁層160、P+層161、P型
ポリシリコン層162、N型ポリシリコン層163から
なる、図に示すように、NchMOSFET、ポリシリ
コン抵抗、PNPトランジスタ、ポリシリコンダイオー
ド、パワーMOSFETが構成されている。
【0060】図9に示す構成は、トランジスタをNチャ
ネルMOSFETで、抵抗をポリシリコン抵抗で、ダイ
オードをポリシリコンダイオードで構成したものであ、
保護機能内蔵パワーMOSFETの一例として示す。な
お、図9において、N型をP型に、P型をN型にするこ
とにより、PチャネルパワーMOSFETの場合で使用
するPchMOSFET、NPNトランジスタで構成し
てもよい。またパワーMOSFETを同一基板上に備え
る構成としなくてもよい。また、各デバイスは、絶縁層
上に構成してもよいし、絶縁層下の単結晶中に構成して
もよい。
【0061】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
下記記載の効果を奏する。
【0062】本発明の第1の効果は、入力電圧の絶対値
に関わらず、出力をオンオフあるいは入力電圧差を増幅
させることができる、ということである。
【0063】その理由は、本発明においては、両入力電
圧の差電圧+トランジスタ(図1の4)のスレショルド
電圧VTを、VTなるスレショルド電圧をもつ出力トラ
ンジスタ(図1の9)のゲートに印加することにより、
入力電圧の差電圧をそのままVTに重畳させ、入力電圧
の絶対値に関わらず、出力をオンオフあるいは入力電圧
差を増幅させることができるからである。
【0064】本発明の第2の効果は、抵抗内蔵トランジ
スタを不要としており、装置の小型化を図ることができ
る、ということである。
【0065】その理由は、本発明においては、制御IC
の出力および制御GNDの電圧を引き上げ、その電圧を
コンパレータで比較することにより、抵抗内蔵トランジ
スタを用いずに、パワーGND側から、制御ICのハイ
レベル・ロウレベルを識別できる、ためである。
【0066】本発明の第3の効果は、検出温度のバラツ
キ範囲を狭くすることができる、ということである。
【0067】その理由は、絶対値バラツキよりも相対値
バラツキのほうが格段に小さいこと、およびダイオード
の絶対値バラツキは小さく、本発明においては、トラン
ジスタのVT絶対値の影響を受けにくい回路構成とした
ためである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の構成を示す図である。
【図2】本発明の第2の実施例の構成を示す図である。
【図3】本発明の第3の実施例の構成を示す図である。
【図4】本発明の第3の実施例の構成の別の例を示す図
である。
【図5】本発明の第3の実施例の動作を説明するための
特性図である。
【図6】本発明の第4の実施例の構成を示す図である。
【図7】本発明の第4の実施例の構成の別の例を示す図
である。
【図8】本発明の第4の実施例の動作を説明するための
特性図である。
【図9】本発明を半導体装置に作成した場合の構成の一
例を示す断面図である。
【図10】従来の比較増幅検出回路を示す図である。
【図11】図10に示した回路の動作を説明するための
特性図である。
【図12】従来の別の比較増幅検出回路の構成を示す図
である。
【図13】従来の別の比較増幅検出回路の構成を示す図
であり、(A)は回路構成、(B)は動作を説明するた
めの図である。
【符号の説明】
1 電源 2、4、5、7、8、9、101、103、107、1
09、110、113、114、201、202、20
3、204、205、206、207、208、20
9、213、216、223、225、226 トラン
ジスタ 3、6、19、20、21、22、23、105、10
6、108、112、115、116、211、21
2、214、215、217、218 抵抗 10、11 入力 12 出力 13 制御IC 14 電源端子 15 制御出力端子 16 制御GND 17 GND間変動電圧 18 パワーGND 24 コンパレータ 102、104、111、224 ダイオード群 151 N+基板 152 N−層 153 Pwell 154 Nwell 155 P層 156 パワーMOSFETドレイン電極 157 N+層 158 電極 159 ポリシリコン層 160 絶縁層 161 P+層 162 P型ポリシリコン層 163 N型ポリシリコン層 219 定電圧ダイオード 220 ローサイドIPD 221 負荷 222 バッテリー
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成11年9月13日(1999.9.1
3)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項6
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項9
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項10
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項14
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0003
【補正方法】変更
【補正内容】
【0003】また、自動車電装用途で用いられている比
較器として、図12に示すような回路が知られている。
制御GND16上に構成された電源1、制御IC13、
パワーGND18上に構成されたバッテリー222、ロ
ーサイドIPD(インテリジェント・パワー・デバイ
ス)220、負荷221と、インターフェイスのための
抵抗211、212、214、215、217、21
8、トランジスタ213、216、定電圧ダイオード2
19と、を備えて構成されている。
【手続補正6】
【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】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明の第1の視点による電圧比較回路は、第1、第2の入
力信号電圧を入力としバッファとして機能する第1のト
ランジスタ対と、前記第1のトランジスタ対にそれぞれ
第1、第2の抵抗を介して入力端及び出力端を接続して
なるカレントミラー回路を構成する第2のトランジスタ
対と、前記カレントミラー回路の出力端電位を入力とす
る出力段トランジスタと、を備える。
【手続補正7】
【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】本発明の第2の視点による比較増幅検出回
は、電位の異なる第1、第2のグランドを有する回路
において、第1のグランド上の第1の電源と、第2のグ
ランド上の第2の電源とを接続し、前記第1の電源電位
と、前記第1のグランドと前記第1の電源間に接続され
た第1の制御回路の出力電位とを抵抗で分圧した電位
と、前記第1の電源電位と前記第1のグランド電位とを
抵抗で分圧した電位を電圧比較器に入力する。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0019
【補正方法】変更
【補正内容】
【0019】本発明の第3の視点による温度検出回路
は、直列接続された第1のダイオード群と、直列接続さ
れた第2のダイオード群と、前記第1、第2のダイオー
ド群に流れる電流の負荷をなす第1、第2の負荷素子
と、前記第1、第2のダイオード群と前記第1、第2の
負荷素子との接続点電位を入力とする電圧比較器と、を
備え、前記第1、第2のダイオード群のダイオードの段
数が異なる。
【手続補正9】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0020
【補正方法】変更
【補正内容】
【0020】また本発明の第4の視点による温度検出回
路は、カレントミラー回路の入力側を構成する第1のト
ランジスタがダイオードを介してグランドに接続される
とともに、能動負荷をなす第3のトランジスタと第1の
抵抗を介して電源に接続され、前記カレントミラー回路
の出力側を構成する第2のトランジスタは第2の抵抗を
介して電源に接続され、前記第1、第2の抵抗の端子電
位を入力とする電圧比較器と、を備える。
【手続補正10】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0024
【補正方法】変更
【補正内容】
【0024】{(入力(図1の11)電圧)−(トラン
ジスタ(図1の5)のスレショルドVT)−(抵抗(図
1の6)×I0)} なる電圧が、トランジスタ(図1の9)にゲート電圧と
して印加され、トランジスタ(図1の)とトランジス
タ(図1の5)、抵抗(図1の3)と抵抗(図1の
6)、トランジスタ(図1の4)とトランジスタ(図1
の7)を、同じ特性(トランジスはチャネル幅W、チャ
ネル長L、又はW/L比を合わせる、抵抗は例えば同一
サイズ)のものにすることにより、トランジスタ(図1
の9)のゲート電圧が、 {(入力(図1の10)電圧)−(入力(図1の11)
電圧)+(トランジスタ(図1の4)のスレショルド電
圧VT)} となり、入力電圧の絶対値に関わらず、出力をオン・オ
フあるいは入力電圧差を増幅させることができる。
【手続補正11】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0025
【補正方法】変更
【補正内容】
【0025】また本発明の他の視点によれば、制御IC
の出力および制御GNDの電圧を引き上げ、その電圧を
コンパレータで比較する。より具体的には、制御ICの
出力電圧(図2の15)を電源方向へ引き上げるため
の、抵抗あるいはトランジスタ(図2の19)と、抵抗
(図2の20)と;制御GNDの電圧を引き上げるため
の、抵抗あるいはトランジスタ(図2の21)と、抵抗
(図2の22)と;コンパレータ(図2の24)とを有
する。
【手続補正12】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0026
【補正方法】変更
【補正内容】
【0026】制御出力端子(図2の15)の電圧と、制
御GND(図2の16)との関係は、GND間変動電圧
(図2の17)に関わらないため、その両者の電圧を
ンパレータ(図2の24)で比較する。即ち、その両者
の電圧を、抵抗(図2の19、20、21、22)を用
いて、電源端子(図2の14)との間に分圧して得られ
電圧とし、あるいは抵抗(図2の19、21)の代わ
りに、デプレション型トランジスタ等による定電流源を
構成し、その両者の電圧を、夫々一定電圧引き上げた電
圧をコンパレータ(図2の24)で比較する。
【手続補正13】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0028
【補正方法】変更
【補正内容】
【0028】あるいは、温度により端子間電圧を変化さ
せるダイオード(図6、図7の111)と、その電圧変
化を電流増幅させるカレントミラー回路(図6、図7の
110、113)と、電流変化を電圧に変える抵抗(図
6の108112、図7の115、116)と、コン
パレータ(図6、図7の24)とを有する。
【手続補正14】
【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】あるいは、温度により端子間電圧が変化す
るダイオード(図6、図7の111)により、カレント
ミラー回路(図6、図7の110、113)の電流増幅
を変化させ、電流変化を電圧に変える抵抗(図6の10
112および図7の115、116)の電圧変化
を、コンパレータ(図6、図7の24)で検出する。
【手続補正15】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0035
【補正方法】変更
【補正内容】
【0035】トランジスタ2とトランジスタ5、抵抗3
と抵抗6、トランジスタ4とトランジスタ7を同じ特性
(幅、長さを合わせる等)とにしておくことにより、ト
ランジスタ2とトランジスタ5のスレショルド電圧は等
しく(VT2=VT5=VT)、抵抗3と抵抗6の抵抗
値が等しく(R3=R6=R)、トランジスタ9のゲー
ト電圧は、次式(3)表される。
【手続補正16】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0042
【補正方法】変更
【補正内容】
【0042】図2は、本発明の第2の実施例の構成を示
す図である。図2を参照すると、本発明の第2の実施例
は、制御GND16上に構成された電源1、制御IC1
3、電源端子14と制御IC13の制御出力端子15間
に接続された抵抗19、20と、電源端子14と制御G
ND間に接続された抵抗21、22と、パワーGND1
8と電源端子14を電源とし、抵抗19、20による分
圧電位、抵抗21、22による分圧電位を入力とするコ
ンパレータ24と、を備え、コンパレータ24は、図1
に示した前記実施例と同一のものである。
【手続補正17】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0044
【補正方法】変更
【補正内容】
【0044】なお、抵抗19および抵抗21の代わり
に、デプレション型トランジスタ等による定電流源を構
成し、制御出力端子15および制御GND16の電圧
を、抵抗20、あるいは、抵抗22×各定電流値によ
り、夫々一定電圧だけ引き上げたものを、コンパレータ
24で比較してもよい。
【手続補正18】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0051
【補正方法】変更
【補正内容】
【0051】また、ダイオード群102、ダイオード群
104の代わりに、図4に示すように、トランジスタ1
07のエミッタ・ベース間、およびベース・コレクタ間
に、それぞれ抵抗105、106を接続し、トランジス
タ107のエミッタ・ベータ間の電圧をVBE、抵抗1
05、106の抵抗値R105、R106とし、ダイオ
ード(群)の順電圧降下をVFとして、 VBE=VF×(R105+R106)/R105 とすることにより、図3では、ダイオードの順電圧降下
VFの整数倍にしか設定できなかったものを、任意の値
に設定することができる。
【手続補正19】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0053
【補正方法】変更
【補正内容】
【0053】図6は、本発明の第4の実施例の構成を示
す図である。図6を参照すると、本発明の第4の実施例
は、カソードが接地されたダイオード111と、ソース
をダイオード111のアノードに接続し、ドレインとゲ
ートを接続したエンハンスメント型トランジスタ110
と、トランジスタ110のドレインにソースとゲートを
接続したデプレション型トランジスタ109と、トラン
ジスタ109のドレインと電源間に接続された抵抗10
8と、ソースを接地し、ゲートをトランジスタ110の
ゲートに共通接続したエンハンスメント型トランジスタ
113と、トランジスタ113のドレインと電源間に接
続された抵抗112と、抵抗108とトランジスタ10
9の接続点、抵抗112とトランジスタ113の接続点
電位を入力とするコンパレータ24を備えて構成されて
いる。
【手続補正20】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0059
【補正方法】変更
【補正内容】
【0059】図9は、本発明の第5の実施例の構成を示
す図であり、図1、図2、図3、図6に示した回路をチ
ップ上に作成した場合の半導体基板断面の一例を示す図
である。図9を参照すると、N−層152、Pウエル
53、Nウエル154、P層155、N+層157、電
極158、ポリシリコン層159、絶縁層160、P+
層161、P型ポリシリコン層162、N型ポリシリコ
ン層163からなる、図に示すように、NchMOSF
ET、ポリシリコン抵抗、PNPトランジスタ、ポリシ
リコンダイオード、パワーMOSFETが構成されてい
る。
【手続補正21】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図2
【補正方法】変更
【補正内容】
【図2】
【手続補正22】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図12
【補正方法】変更
【補正内容】
【図12】

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1、第2の入力信号電圧を入力としバッ
    ファとして機能する第1のトランジスタ対と、 前記第1のトランジスタ対にそれぞれ第1及び第2の抵
    抗を介して入力端及び出力端を接続してなるカレントミ
    ラー回路をなす第2のトランジスタ対と、 前記カレントミラー回路の出力端電位を入力とする出力
    段トランジスタと、 を備えたことを特徴とする電圧比較回路。
  2. 【請求項2】電源・グランド間に第1、第2の電流路を
    備え、前記第1の電流路が、第1の入力信号を入力する
    第1のトランジスタと第1の抵抗とを含み、前記第2の
    電流路が、第2の入力信号を入力する第2のトランジス
    タと第2の抵抗とを含み、前記第1の電流路をなす前記
    第1の抵抗に入力端が接続され、前記第2の電流路をな
    す前記第2の抵抗に出力端が接続したカレントミラー回
    路を備え、 前記カレントミラー回路の出力端電位を入力とする出力
    段トランジスタと、 を備えたことを特徴とする電圧比較回路。
  3. 【請求項3】前記出力段トランジスタの出力が出力端子
    に接続するとともに負荷素子に接続され、反転増幅型出
    力回路を構成してなることを特徴とする請求項1又は2
    記載の電圧比較回路。
  4. 【請求項4】第1、第2の入力信号電圧をゲート入力し
    ドレインが電源に接続されてなるソースフォロワ構成の
    第1、第2のトランジスタと、 前記第1、第2のトランジスタのソースに一端がそれぞ
    れ接続された第1、第2の抵抗と、 カレントミラー回路を構成し、ソースが接地されドレイ
    ンとゲートとを接続して前記第1の抵抗の他端に接続し
    た第3のトランジスタと、ソースが接地されドレインを
    前記第2の抵抗の他端に接続しゲートを前記第3のトラ
    ンスジスタのゲートと共通接続した第4のトランジスタ
    と、 ソースが接地され前記第4のトランジスタのドレイン電
    位をゲート入力としドレインが出力端子に接続された第
    5のトランジスタと、 前記電源と前記第5のトランジスタのドレイン間に接続
    された負荷素子と、 を備えたことを特徴とする電圧比較回路。
  5. 【請求項5】第1、第2の入力信号電圧をベース入力し
    コレクタが電源に接続されエミッタフォロワ構成の第
    1、第2のトランジスタと、 前記第1、第2のトランジスタのエミッタに一端がそれ
    ぞれ接続された第1、第2の抵抗と、 カレントミラー回路を構成し、エミッタが接地されコレ
    クタとベースを接続して前記第1の抵抗の他端に接続し
    た第3のトランジスタと、エミッタが接地されコレクタ
    を前記第2の抵抗の他端に接続しベースを前記第3のト
    ランスジスタのベースと共通接続した第4のトランジス
    タと、 エミッタが接地され前記第4のトランジスタのコレクタ
    電位をベース入力としコレクタを出力端子に接続した第
    5のトランジスタと、 前記電源と前記第5のトランジスタのコレクタ間に接続
    された負荷素子と、 を備えたことを特徴とする電圧比較回路。
  6. 【請求項6】電位の異なる第1、第2のグランドを有す
    る回路において、 前記第1のグランド上の第1の電源と、前記第2のグラ
    ンド上の第2の電源とを接続し、前記第1の電源電位
    と、前記第1のグランドと前記第1の電源間に接続され
    た第1の制御回路の出力電位との間の電位を、第1、第
    2の抵抗素子で分圧した電位と、前記第1の電源電位と
    前記第1のグランド電位との間の電位を、第3、第4の
    抵抗素子で分圧した電位を、電圧比較器に入力する、こ
    とを特徴とする比較増幅検出回路。
  7. 【請求項7】請求項6記載の比較増幅検出回路におい
    て、前記電圧比較器が、請求項1乃至5のいずれか一に
    記載の電圧比較回路からなる比較増幅検出回路。
  8. 【請求項8】前記第2、第3の抵抗素子をデプレション
    型トランジスタで構成したことを特徴とする請求項6記
    載の比較増幅検出回路。
  9. 【請求項9】直列接続された第1のダイオード群と、直
    列接続された第2のダイオード群と、前記第1、第2の
    ダイオード群にそれぞれ流れる電流の負荷をなす第1、
    第2の負荷素子と、前記第1、第2のダイオード群と前
    記第1、第2の負荷素子との接続点電位を入力とする電
    圧比較器と、を備え、 前記第1、第2のダイオード群のダイオードの段数が異
    なる、ことを特徴とする温度検出回路。
  10. 【請求項10】直列接続された第1のトランジスタ群
    と、直列接続された第2のトランジスタ群と、前記第
    1、第2のダイオード群に電流をそれぞれ供給する第
    1、第2の電流源と、前記第1、第2のダイオード群と
    前記第1、第2の電流源との接続点電位を入力とする電
    圧比較器と、を備え、 前記第1、第2のダイオード群のダイオードの段数が異
    なる、ことを特徴とする温度検出回路。
  11. 【請求項11】前記ダイオード群の代わりに、エミッタ
    ・ベース間、およびベース・コレクタ間に、それぞれ第
    1、第2の抵抗を接続したトランジスタを備えた、こと
    を特徴とする請求項9又は10記載の温度検出回路。
  12. 【請求項12】前記第1、第2の電流源がともにデプレ
    ション型トランジスタよりなることを特徴とする請求項
    9記載の温度検出回路。
  13. 【請求項13】カレントミラー回路の入力側を構成する
    第1のトランジスタが、ダイオードを介してグランドに
    接続されるとともに、電流源をなす第3のトランジスタ
    と第1の抵抗を介して電源に接続され、前記カレントミ
    ラー回路の出力側を構成する第2のトランジスタは第2
    の抵抗を介して電源に接続され、前記第1、第2の抵抗
    の端子電位を入力とする電圧比較器と、 を備えたことを特徴とする温度検出回路。
  14. 【請求項14】カレントミラー回路の入力側を構成する
    第1のトランジスタがダイオードを介してグランドに接
    続され、 第1、第2の抵抗の共通接続点と電源との間に電流源を
    なす第3のトランジスタが接続され、 前記カレントミラー回路の入力側、出力側を構成する第
    1、第2のトランジスタが前記第1、第2の抵抗にそれ
    ぞれ接続し、前記第1、第2のトランジスタと前記第
    1、第2の抵抗との接続点電位を入力とする電位比較器
    と、を備えたことを特徴とする温度検出回路。
  15. 【請求項15】請求項9、10、13、14のいずれか
    一に記載の温度検出回路において、前記電圧比較器が請
    求項1乃至5のいずれか一に記載の電圧比較器からなる
    温度検出回路。
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