JP2003009376A - Power semiconductor device - Google Patents

Power semiconductor device

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JP2003009376A
JP2003009376A JP2001185080A JP2001185080A JP2003009376A JP 2003009376 A JP2003009376 A JP 2003009376A JP 2001185080 A JP2001185080 A JP 2001185080A JP 2001185080 A JP2001185080 A JP 2001185080A JP 2003009376 A JP2003009376 A JP 2003009376A
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current
transistor
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resistance element
overcurrent
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Japanese (ja)
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Taiichi Noine
泰一 野稲
Hiroshi Yoshino
浩 吉野
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Toshiba Corp
Toshiba Electronic Device Solutions Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Microelectronics Corp
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  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To stably operate an overcurrent protection circuit, whereby in power ICs, the influence of VBE of an overcurrent-sensing transistor due to its temperature dependence can be compensated and the period for a main element subjected to an overcurrent can be always sensed during its operation, with the sensing point thereof becoming nearly a fixed value. SOLUTION: By making the flow through a shunting element M2 and a detection resistor R1 a small monitoring current which is proportional to the main current flowing through an output-oriented main element M1, the fact that the detection resistor has a voltage-drop which exceeds a predetermined value is sensed by a bipolar- type overcurrent detecting transistor Q1 so as to detect the time of the main element which is subjected to an overcurrent. In this case, by connectively providing a temperature-characteristic compensating resistance-element R2 between the base of the overcurrent-detecting transistor and the other end of the shunting element than its shunting point, there is provided a temperature-characteristic compensating power- supply circuit for making a current flow with the temperature-characteristic compensating resistance element R2 generate its voltage drop, having the direction which cancels the change of the VEB of the overcurrent sensing transistor, which depends on the temperature thereof.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電力用半導体装置
に係り、特に出力用の主素子に流れる主電流に比例する
小電流を流すための分流素子に流れる過電流を検出する
過電流検出回路に関するものであり、例えばモーター駆
動用の大電流出力制御集積回路(パワーIC)に適用され
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power semiconductor device, and more particularly to an overcurrent detection circuit for detecting an overcurrent flowing in a shunt element for flowing a small current proportional to a main current flowing in an output main element. The present invention is applied to a large current output control integrated circuit (power IC) for driving a motor, for example.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えばモーター駆動用パワーICでは、大
きな負荷電流(モーター駆動電流)をスイッチングする
ための出力用の主素子として絶縁ゲート型電界効果トラ
ンジスタ(MOSFET)を有し、主素子の過電流時を検出し
てICを熱破壊から保護するために過電流検出回路が内蔵
されることが多い。この場合、過電流検出回路は、主素
子に流れる主電流に比例する小電流を流すための分流素
子の過電流時を検出するように構成される。
2. Description of the Related Art For example, a motor drive power IC has an insulated gate field effect transistor (MOSFET) as an output main element for switching a large load current (motor drive current), and An overcurrent detection circuit is often built in to detect the time and protect the IC from thermal damage. In this case, the overcurrent detection circuit is configured to detect the overcurrent time of the shunt element for flowing a small current proportional to the main current flowing through the main element.

【0003】図6は、主素子および分流素子としてMOSF
ETを用いたパワーICの出力回路部の従来例を示してい
る。
FIG. 6 shows a MOSF as a main element and a shunt element.
The conventional example of the output circuit part of the power IC using ET is shown.

【0004】図6に示すパワーICは、主素子M1に流れる
主電流に比例する小さなモニター電流を分流素子M2に流
し、このモニター電流を電流検出用の抵抗素子R1に流
し、この抵抗素子R1の両端に電圧降下を発生させる。こ
の場合、分流素子M2の過電流時における抵抗素子R1の電
圧降下が、過電流検出用のバイポーラトランジスタの閾
値電圧(例えばNPN トランジスタQ1のベース・エミッタ
間電圧VBE )を越えるように予め設定しておくと、分流
素子M2の過電流時に過電流検出用トランジスタQ1がトリ
ガーされ、過電流検出用トランジスタQ1に所定の電源か
ら制御電流が流れ、この制御電流に応じた制御信号が出
力される。そして、この制御信号により前記主素子M1の
過電流時を検出し、過電流保護回路(図示せず)を動作
させて主素子M1を過電流による破壊から保護するように
制御する。
In the power IC shown in FIG. 6, a small monitor current proportional to the main current flowing in the main element M1 is made to flow in the shunt element M2, this monitor current is made to flow in the resistance element R1 for current detection, and this resistance element R1 Generate a voltage drop across both ends. In this case, it is preset so that the voltage drop of the resistance element R1 at the time of overcurrent of the shunt element M2 exceeds the threshold voltage of the bipolar transistor for overcurrent detection (for example, the base-emitter voltage VBE of the NPN transistor Q1). If so, the overcurrent detection transistor Q1 is triggered when the shunt element M2 is overcurrent, a control current flows from the predetermined power supply to the overcurrent detection transistor Q1, and a control signal corresponding to the control current is output. Then, the control signal detects the overcurrent of the main element M1 and operates an overcurrent protection circuit (not shown) to control the main element M1 so as to protect the main element M1 from damage due to the overcurrent.

【0005】前記過電流検出用のNPN トランジスタQ1の
VBE は負の温度特性(−2mV/℃)を有し、また、電
流検出用の抵抗素子R1の抵抗値はプロセスによりばらつ
くので、図6中の過電流検出回路は、パワーICの動作中
に温度上昇などの温度変化が発生すると、過電流検出用
トランジスタQ1の検出値が大きくばらつく。
The NPN transistor Q1 for detecting the overcurrent is
VBE has a negative temperature characteristic (-2 mV / ° C), and the resistance value of the resistance element R1 for current detection varies depending on the process. Therefore, the overcurrent detection circuit in FIG. When a temperature change such as a temperature rise occurs, the detection value of the overcurrent detection transistor Q1 greatly varies.

【0006】この場合、過電流検出用トランジスタQ1に
よる検出は、主素子M1の過電流時の大電流の限界を制限
することを目的とするものであり、過電流検出用トラン
ジスタQ1の検出値のばらつきの最小値で仕様が規定され
る。
In this case, the detection by the overcurrent detection transistor Q1 is intended to limit the limit of the large current at the time of overcurrent of the main element M1, and the detection value of the overcurrent detection transistor Q1 is The minimum variation value defines the specifications.

【0007】しかし、過電流検出用トランジスタQ1の検
出値のばらつきの範囲が大きい場合は、最悪の場合にIC
の熱破壊やIC内部のボンディング配線・アルミニウム配
線の断線が発生し、これはIC出力の大電流化に伴って無
視できなくなるので、それを考慮した冗長設計が要求さ
れる。
However, when the variation range of the detection value of the overcurrent detection transistor Q1 is large, the IC may be worst case.
The thermal breakdown of the IC and the disconnection of the bonding wiring / aluminum wiring inside the IC occur, which cannot be ignored with the increase in the current of the IC output, so a redundant design considering it is required.

【0008】図7は、図6中の過電流検出回路における
出力電流IOUTと過電流検出出力との関係(過電流検出特
性)がIC温度に依存してばらつく様子を示している。
FIG. 7 shows how the relationship between the output current IOUT and the overcurrent detection output (overcurrent detection characteristic) in the overcurrent detection circuit in FIG. 6 varies depending on the IC temperature.

【0009】即ち、IC温度が中温(例えば室温25℃)よ
り高くなると、検出用トランジスタQ1のVBE が小さくな
り、主素子M1の過電流時に対する検出用トランジスタQ1
の検出値が中温時の検出値より低くなる。つまり、検出
用トランジスタQ1がターンオンしてしまう検出抵抗R1の
両端の電圧降下に対応する主電流のポイントが中温時の
ポイントより低くなる。
That is, when the IC temperature becomes higher than the middle temperature (for example, room temperature 25 ° C.), the VBE of the detection transistor Q1 becomes small, and the detection transistor Q1 against the overcurrent of the main element M1 is detected.
Detection value is lower than the detection value at medium temperature. That is, the point of the main current corresponding to the voltage drop across the detection resistor R1 at which the detection transistor Q1 turns on becomes lower than the point at the middle temperature.

【0010】上記とは逆に、IC温度が中温より低くなる
と、検出用トランジスタQ1のVBE が大きくなり、主素子
M1の過電流時の検出用トランジスタQ1の検出値が中温時
の検出値より高くなる。つまり、検出用トランジスタQ1
がターンオンしてしまう検出抵抗R1の両端の電圧降下に
対応する主電流のポイントが中温時のポイントより高く
なる。
Contrary to the above, when the IC temperature becomes lower than the middle temperature, VBE of the detection transistor Q1 becomes large and the main element
The detection value of the detection transistor Q1 at the overcurrent of M1 becomes higher than the detection value at the middle temperature. That is, the detection transistor Q1
The point of the main current corresponding to the voltage drop across the detection resistor R1 that turns on becomes higher than the point at the middle temperature.

【0011】このように、過電流検出回路の過電流検出
特性がIC温度に依存してばらつくと、過電流保護回路が
安定に働かなくなる。
As described above, if the overcurrent detection characteristic of the overcurrent detection circuit varies depending on the IC temperature, the overcurrent protection circuit cannot operate stably.

【0012】なお、特開平8-111524号公報中の図8およ
び図9には、主素子および分流素子としてIGBTを用いた
過電流検出回路が開示されているが、これらの回路にも
前述したような問題がある。
8 and 9 in Japanese Patent Laid-Open No. 8-111524 disclose an overcurrent detection circuit using an IGBT as a main element and a shunt element, and these circuits are also described above. There is such a problem.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
過電流検出回路は、出力用の主素子に流れる主電流に比
例する小さなモニター電流を流すための分流素子に流れ
る電流により検出抵抗の両端に生じる電圧降下に基づい
て主素子の過電流時を検出するトランジスタのVBE の温
度依存性があり、主素子の過電流の検出値が温度依存性
を持つので、過電流保護回路を安定に働かせることがで
きないという問題があった。
As described above, in the conventional overcurrent detection circuit, the current flowing in the shunt element for flowing a small monitor current proportional to the main current flowing in the output main element causes both ends of the detection resistor. There is a temperature dependency of the VBE of the transistor that detects the overcurrent of the main element based on the voltage drop that occurs in the main element, and the detected value of the overcurrent of the main element has temperature dependency, so the overcurrent protection circuit operates stably. There was a problem that I could not.

【0014】本発明は上記の問題点を解決すべくなされ
たもので、過電流検出用トランジスタのVBE の温度依存
性による影響を補償でき、動作中に主素子の過電流時を
常にほぼ一定値の検出ポイントで検出でき、過電流保護
回路を安定に働かせることが可能になる過電流検出回路
を有する電力用半導体装置を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made to solve the above problems, and can compensate the influence of the temperature dependence of VBE of the overcurrent detection transistor, and the overcurrent of the main element during operation can always be kept at a substantially constant value. It is an object of the present invention to provide a power semiconductor device having an overcurrent detection circuit that can be detected at the detection point and can operate the overcurrent protection circuit in a stable manner.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の電力用半
導体装置は、出力端子に一端が接続され、接地端子に他
端が接続された第1のトランジスタからなる出力用の主
素子と、前記主素子と一端同士が接続されると共にゲー
ト同士が接続された第2のトランジスタからなり、前記
主素子に流れる主電流に比例した小さなモニター電流を
流すための分流素子と、前記分流素子の他端と前記接地
端子との間に接続され、前記モニター電流が流れる電流
検出用の抵抗素子と、前記電流検出用の抵抗素子の電圧
降下が所定値に達したことを検出するバイポーラ型の過
電流検出用トランジスタと、前記過電流検出用トランジ
スタのベースと前記分流素子の他端との間に接続された
温度特性補償用の抵抗素子と、前記温度特性補償用の抵
抗素子に、温度に依存した前記過電流検出用トランジス
タのベース・エミッタ間電圧VBE の変化を打ち消す方向
の電圧降下を生じさせるための電流を流す温度特性補償
用の電流源回路とを具備することを特徴とする。
A first power semiconductor device according to the present invention comprises an output main element consisting of a first transistor having one end connected to an output terminal and the other end connected to a ground terminal. A shunt element for flowing a small monitor current proportional to a main current flowing through the main element, the shunt element including a second transistor having one end connected to the main element and gates connected to each other; A bipolar type overcurrent detector connected between the other end and the ground terminal for detecting a current through which the monitor current flows and a bipolar type overcurrent detecting resistor for detecting that the voltage drop of the resistive element for current detection reaches a predetermined value. A current detection transistor, a resistance element for temperature characteristic compensation connected between the base of the overcurrent detection transistor and the other end of the shunt element, and a resistance element for temperature characteristic compensation, and Presence was the characterized by comprising a current source circuit for temperature compensation to flow a current for generating the direction of the voltage drop canceling the variation of the base-emitter voltage VBE of the overcurrent detection transistor.

【0016】本発明の第2の電力用半導体装置は、出力
端子に一端が接続され、接地端子に他端が接続された第
1のトランジスタからなる出力用の第1の主素子と、前
記第1の主素子と一端同士が接続されると共にゲート同
士が接続された第2のトランジスタからなり、前記第1
の主素子に流れる主電流に比例した小さなモニター電流
を流すための第1の分流素子と、前記第1の分流素子の
他端と前記接地端子との間に接続された第1の電流検出
用の抵抗素子と、前記第1の電流検出用の抵抗素子の電
圧降下が所定値に達したことを検出するバイポーラ型の
第1の過電流検出用トランジスタと、前記第1の過電流
検出用トランジスタのベースと前記第1の分流素子の他
端との間に接続された第1の温度特性補償用の抵抗素子
と、前記第1の温度特性補償用の抵抗素子に、温度に依
存した前記第1の過電流検出用トランジスタのベース・
エミッタ間電圧VBE1の変化を打ち消す方向の電圧降下を
生じさせるための電流を流す温度特性補償用の第1の電
流源回路と、前記出力端子に一端が接続され、電源端子
に他端が接続された第2のトランジスタからなる出力用
の第2の主素子と、前記第2の主素子と一端同士が接続
されると共にゲート同士が接続された第2のトランジス
タからなり、前記第2の主素子に流れる主電流に比例し
た小さなモニター電流を流すための第2の分流素子と、
前記第2の分流素子の他端と前記電源端子との間に接続
された第2の電流検出用の抵抗素子と、前記第2の電流
検出用の抵抗素子の電圧降下が所定値に達したことを検
出するバイポーラ型の第2の過電流検出用トランジスタ
と、前記第2の過電流検出用トランジスタのベースと前
記第2の分流素子の他端との間に接続された第2の温度
特性補償用の抵抗素子と、前記第2の温度特性補償用の
抵抗素子に、温度に依存した前記第2の過電流検出用ト
ランジスタのベース・エミッタ間電圧VBE2の変化を打ち
消す方向の電圧降下を生じさせるための電流を流す温度
特性補償用の第2の電流源回路とを具備し、前記第1の
過電流検出用トランジスタの検出出力と前記第2の過電
流検出用トランジスタの検出出力の論理和をとって制御
信号を出力することを特徴とする。
A second power semiconductor device of the present invention comprises a first main element for output, which comprises a first transistor having one end connected to an output terminal and the other end connected to a ground terminal, and the first main element for output. 1 main element and a second transistor whose one end is connected to each other and whose gates are connected to each other.
First shunt element for flowing a small monitor current proportional to the main current flowing through the main element of the first element, and a first current detecting element connected between the other end of the first shunt element and the ground terminal. Resistance element, a bipolar type first overcurrent detection transistor for detecting that the voltage drop of the first current detection resistance element has reached a predetermined value, and the first overcurrent detection transistor A first temperature characteristic compensating resistance element connected between the base of the first temperature dividing element and the other end of the first shunt element, and the first temperature characteristic compensating resistance element including the first temperature characteristic compensating resistance element. 1 base of overcurrent detection transistor
A first current source circuit for compensating temperature characteristics, which flows a current for causing a voltage drop in a direction of canceling a change in the emitter-to-emitter voltage VBE1, and one end of which is connected to the output terminal and the other end of which is connected to a power supply terminal. A second main element for output comprising a second transistor, and a second transistor having one end connected to the second main element and gates connected to each other, the second main element A second shunt element for flowing a small monitor current proportional to the main current flowing through
The voltage drop between the second current detection resistance element connected between the other end of the second current shunt element and the power supply terminal and the second current detection resistance element has reached a predetermined value. And a second temperature characteristic connected between the base of the second overcurrent detecting transistor and the other end of the second shunt element. A voltage drop is generated in the compensating resistance element and the second temperature characteristic compensating resistance element in the direction of canceling the temperature-dependent change in the base-emitter voltage VBE2 of the second overcurrent detection transistor. A second current source circuit for compensating a temperature characteristic for flowing a current for causing the current to flow, and a logical sum of the detection output of the first overcurrent detection transistor and the detection output of the second overcurrent detection transistor. To output the control signal Is characterized by.

【0017】本発明の第3の電力用半導体装置は、出力
端子に一端が接続され、接地端子に他端が接続された第
1のトランジスタからなる出力用の第1の主素子と、前
記第1の主素子と一端同士が接続されると共にゲート同
士が接続された第2のトランジスタからなり、前記第1
の主素子に流れる主電流に比例した小さなモニター電流
を流すための第1の分流素子と、前記第1の分流素子の
他端と前記接地端子との間に接続された第1の電流検出
用の抵抗素子と、前記第1の電流検出用の抵抗素子の電
圧降下が所定値に達したことを検出するバイポーラ型の
第1の過電流検出用トランジスタと、前記第1の過電流
検出用トランジスタのベースと前記第1の分流素子の他
端との間に接続された第1の温度特性補償用の抵抗素子
と、前記第1の温度特性補償用の抵抗素子に、温度に依
存した前記第1の過電流検出用トランジスタのベース・
エミッタ間電圧VBE1の変化を打ち消す方向の電圧降下を
生じさせるための電流を流す温度特性補償用の第1の電
流源回路と、前記出力端子に一端が接続され、電源端子
に他端が接続された第2のトランジスタからなる出力用
の第2の主素子と、前記第2の主素子と他端同士が接続
されると共にゲート同士が接続された第2のトランジス
タからなり、前記第2の主素子に流れる主電流に比例し
た小さなモニター電流を流すための第2の分流素子と、
前記第2の分流素子の一端と前記出力端子との間に接続
された第2の電流検出用の抵抗素子と、前記第2の電流
検出用の抵抗素子の電圧降下が所定値に達したことを検
出するバイポーラ型の第2の過電流検出用トランジスタ
と、前記第2の過電流検出用トランジスタのベースと前
記第2の分流素子の一端との間に接続された第2の温度
特性補償用の抵抗素子と、前記第2の温度特性補償用の
抵抗素子に、温度に依存した前記第2の過電流検出用ト
ランジスタのベース・エミッタ間電圧VBE2の変化を打ち
消す方向の電圧降下を生じさせるための電流を流す温度
特性補償用の第2の電流源回路とを具備し、前記第1の
過電流検出用トランジスタの検出出力と前記第2の過電
流検出用トランジスタの検出出力の論理和をとって制御
信号を出力することを特徴とする。
In a third power semiconductor device of the present invention, one end for output consisting of a first transistor having one end connected to an output terminal and the other end connected to a ground terminal, and the first main element for output. 1 main element and a second transistor whose one end is connected to each other and whose gates are connected to each other.
First shunt element for flowing a small monitor current proportional to the main current flowing through the main element of the first element, and a first current detecting element connected between the other end of the first shunt element and the ground terminal. Resistance element, a bipolar type first overcurrent detection transistor for detecting that the voltage drop of the first current detection resistance element has reached a predetermined value, and the first overcurrent detection transistor A first temperature characteristic compensating resistance element connected between the base of the first temperature dividing element and the other end of the first shunt element, and the first temperature characteristic compensating resistance element including the first temperature characteristic compensating resistance element. 1 base of overcurrent detection transistor
A first current source circuit for compensating temperature characteristics, which flows a current for causing a voltage drop in a direction of canceling a change in the emitter-to-emitter voltage VBE1, and one end of which is connected to the output terminal and the other end of which is connected to a power supply terminal. A second main element for output composed of a second transistor, and a second transistor having the other end connected to the second main element and the gates connected to each other. A second shunt element for passing a small monitor current proportional to the main current flowing through the element,
The voltage drop between the second current detecting resistance element connected between one end of the second shunt element and the output terminal and the second current detecting resistance element has reached a predetermined value. Second overcurrent detecting transistor for detecting the temperature, and a second temperature characteristic compensating device connected between the base of the second overcurrent detecting transistor and one end of the second shunt element. To cause a voltage drop in the direction of canceling the temperature-dependent change in the base-emitter voltage VBE2 of the second overcurrent detection transistor in the second resistance element and the second temperature characteristic compensation resistance element. And a second current source circuit for compensating the temperature characteristic for flowing the current of the above-mentioned current, and taking the logical sum of the detection output of the first overcurrent detection transistor and the detection output of the second overcurrent detection transistor. To output a control signal Is characterized by.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0019】<第1の実施形態>図1は、本発明の第1
の実施形態に係るパワーICの出力回路部を示す。
<First Embodiment> FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
3 shows an output circuit unit of the power IC according to the embodiment.

【0020】図1に示す出力回路部においては、出力端
子OUT に接続される外部負荷から大きな電流を流し込む
動作をスイッチングするための"L" サイド駆動用の主素
子M1を有する。そして、主素子M1に流れる主電流に比例
した小さなモニター電流を流すための分流素子M2と、こ
の分流素子M2の過電流時を検出する過電流検出回路を有
し、過電流検出出力を用いてパワーICの出力電流を絞
り、パワーICを熱破壊から保護するように制御するもの
である。
The output circuit section shown in FIG. 1 has a main element M1 for "L" side driving for switching the operation in which a large current is supplied from an external load connected to the output terminal OUT. Then, it has a shunt element M2 for flowing a small monitor current proportional to the main current flowing in the main element M1, and an overcurrent detection circuit for detecting an overcurrent time of this shunt element M2, using an overcurrent detection output. It controls the output current of the power IC so as to protect it from thermal damage.

【0021】前記主素子M1を構成する出力用トランジス
タは、エンハンスメントタイプのMOSFETからなり、分流
素子M2を構成する分流用トランジスタは、エンハンスメ
ントタイプのMOSFETからなる。
The output transistor constituting the main element M1 is an enhancement type MOSFET, and the shunt transistor constituting the shunt element M2 is an enhancement type MOSFET.

【0022】上記各トランジスタM1、M2は、それぞれの
ゲートが共通に接続された後にゲート入力抵抗を介して
パワーICの駆動用ゲート端子に接続されており、それぞ
れのドレインがパワーICの出力端子OUT に共通に接続さ
れており、出力用トランジスタM1のソースはパワーICの
GND 端子に接続され、分流用トランジスタM2のソースは
電流検出用の抵抗素子R1を介してGND 端子に接続されて
いる。なお、パワーICの出力端子OUT は、外部負荷を介
して外部直流電源に接続されている。
Each of the transistors M1 and M2 is connected to the driving gate terminal of the power IC through the gate input resistance after the gates thereof are commonly connected, and the drains of the transistors M1 and M2 are connected to the output terminal OUT of the power IC. Is commonly connected to the source of the output transistor M1
It is connected to the GND terminal, and the source of the shunt transistor M2 is connected to the GND terminal via the resistance element R1 for current detection. The output terminal OUT of the power IC is connected to the external DC power supply via the external load.

【0023】Q1は前記抵抗素子R1の両端に生じる電圧降
下を検出するための過電流検出用のバイポートランジス
タ(本例ではNPN トランジスタ)である。この検出用ト
ランジスタQ1は、エミッタがGND 端子に接続されてお
り、コレクタと制御回路系の電源電圧(VCC )ノードと
の間にコレクタ負荷(制御信号生成)となる抵抗素子RL
が接続されている。
Q1 is an overcurrent detecting bipolar transistor (NPN transistor in this example) for detecting a voltage drop occurring across the resistor element R1. The emitter of this detection transistor Q1 is connected to the GND terminal, and the resistance element RL that acts as a collector load (control signal generation) between the collector and the power supply voltage (VCC) node of the control circuit system.
Are connected.

【0024】さらに、上記検出用トランジスタQ1のベー
スと分流用トランジスタM2のソースとの間に温度特性補
償用の抵抗素子R2が接続されており、この温度特性補償
用の抵抗素子R2に、温度に依存した検出用トランジスタ
Q1のVBE の変化を打ち消す方向の電圧降下を生じさせる
ための電流を流す温度特性補償用の電流源回路が設けら
れている。
Further, a resistance element R2 for temperature characteristic compensation is connected between the base of the detection transistor Q1 and the source of the shunting transistor M2, and the resistance element R2 for temperature characteristic compensation is connected to the temperature. Dependent detection transistor
A current source circuit is provided for compensating the temperature characteristics that causes a current to flow that causes a voltage drop in the direction that cancels the change in VBE of Q1.

【0025】この温度特性補償用の電流源回路は、例え
ば制御回路系のVCC に基づいて、正の温度特性を有する
熱電圧Vtに比例する電流を供給するVt比例電流源11と、
このVt比例電流源11の電流に等しい電流を温度特性補償
用の抵抗素子R2に流すカレントミラー回路12からなる。
This temperature characteristic compensating current source circuit includes a Vt proportional current source 11 for supplying a current proportional to the thermal voltage Vt having a positive temperature characteristic based on, for example, VCC of the control circuit system,
The current mirror circuit 12 is configured to flow a current equal to the current of the Vt proportional current source 11 to the resistance element R2 for temperature characteristic compensation.

【0026】このカレントミラー回路12は、Vt比例電流
源11の出力電流が流れる入力側のNPN トランジスタQ2
と、この入力側トランジスタQ2の電流に等しい電流が流
れる出力側のNPN トランジスタQ3からなり、この出力側
トランジスタQ3の出力ノードが温度特性補償用の抵抗素
子R2の一端側および検出用のトランジスタQ1のベースに
接続されている。この場合、カレントミラー回路12のNP
N トランジスタQ2とQ3は、検出用のトランジスタQ1と同
じ極性を有する。
The current mirror circuit 12 includes an input side NPN transistor Q2 through which an output current of the Vt proportional current source 11 flows.
And an output side NPN transistor Q3 through which a current equal to the current of the input side transistor Q2 flows.The output node of this output side transistor Q3 is connected to one end side of the resistance element R2 for temperature characteristic compensation and the transistor Q1 for detection. It is connected to the base. In this case, the NP of the current mirror circuit 12
The N transistors Q2 and Q3 have the same polarity as the detecting transistor Q1.

【0027】図2は、図1中のVt比例電流源11の一例と
して、例えばバンドギャップ電圧源における電流源と同
様の構成を示す回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing, as an example of the Vt proportional current source 11 in FIG. 1, a configuration similar to that of a current source in a bandgap voltage source, for example.

【0028】このVt比例電流源は、VCC ノードとGND と
の間に、抵抗素子R3、コレクタ・ベース相互が接続され
たNPN トランジスタQ4のコレクタ・エミッタ間およびNP
N トランジスタQ5のコレクタ・エミッタ間が直列に接続
されている。また、VCC ノードと接地ノードとの間に、
抵抗素子R4、ベース・コレクタ相互が接続されたPNPト
ランジスタQ6のエミッタ・コレクタ間、2個のNPN トラ
ンジスタQ7、Q8の各コレクタ・エミッタ間および抵抗素
子R5が直列に接続されている。
This Vt proportional current source is composed of a resistor element R3, a collector and a base of which are connected to each other between the VCC node and the GND.
The collector and emitter of N-transistor Q5 are connected in series. Also, between the VCC node and the ground node,
A resistance element R4, a base-collector-connected PNP transistor Q6, an emitter and a collector, two NPN transistors Q7 and Q8, a collector and an emitter, and a resistance element R5 are connected in series.

【0029】この場合、前記コレクタ・ベース相互が接
続されたNPN トランジスタQ4とNPNトランジスタQ7のベ
ース同士が接続されている。また、NPN トランジスタQ5
とQ8とはエミッタ電流比(面積比)が1:N(正の整
数)に設定されており、この2個のNPN トランジスタQ5
とQ8は、互いのコレクタ・ベース相互が接続(交差接
続)されている。
In this case, the bases of the NPN transistor Q4 and the NPN transistor Q7, whose collectors and bases are connected to each other, are connected to each other. Also, NPN transistor Q5
And Q8 have an emitter current ratio (area ratio) set to 1: N (a positive integer). These two NPN transistors Q5
And Q8 have their collectors and bases connected (cross-connected) to each other.

【0030】さらに、VCC ノードとGND との間に、抵抗
素子R6、PNP トランジスタQ9のエミッタ・コレクタ間お
よび図1中のカレントミラー回路12の入力側のトランジ
スタQ2が直列に接続される。この場合、上記PNP トラン
ジスタQ9と前記ベース・コレクタ相互が接続されたPNP
トランジスタQ6のベース同士が接続されている。
Further, the resistor element R6, the emitter and collector of the PNP transistor Q9, and the input side transistor Q2 of the current mirror circuit 12 in FIG. 1 are connected in series between the VCC node and GND. In this case, the PNP transistor Q9 and the PNP in which the base and collector are connected to each other
The bases of the transistor Q6 are connected to each other.

【0031】上記構成のVt比例電流源によれば、その動
作はよく知られているのでその説明を省略するが、PNP
トランジスタQ9からVtに比例する電流を図1中のカレン
トミラー回路12の入力側のトランジスタQ2に供給するこ
とが可能である。
The operation of the Vt proportional current source having the above-described structure is well known, and therefore its explanation is omitted.
It is possible to supply a current proportional to Vt from the transistor Q9 to the transistor Q2 on the input side of the current mirror circuit 12 in FIG.

【0032】図1に示した出力回路部においては、駆動
用ゲート端子とGND 端子との間に正の所定のゲート電圧
が主素子駆動回路から印加されると、外部直流電源から
外部負荷を介して出力用のトランジスタM1にドレイン電
流が流れる。また、分流用トランジスタM2には、出力用
のトランジスタM1のドレイン電流に比例した小さなドレ
イン電流(モニター電流)が流れる。
In the output circuit section shown in FIG. 1, when a predetermined positive gate voltage is applied from the main element drive circuit between the drive gate terminal and the GND terminal, the external DC power supply passes through the external load. Drain current flows through the output transistor M1. In addition, a small drain current (monitor current) proportional to the drain current of the output transistor M1 flows through the shunt transistor M2.

【0033】このモニター電流が検出用の抵抗素子R1に
流れ、この抵抗素子R1の両端に電圧降下が発生する。こ
の場合、分流用トランジスタM2の過電流時における抵抗
素子R1の電圧降下が検出用のトランジスタQ1のVBE によ
って決まるある閾値電圧を越えるように予め設定してお
く。すると、分流用トランジスタM2の過電流時(つま
に、出力用のトランジスタM1の過電流時)に検出用トラ
ンジスタQ1がトリガーされ、VCC 電源から制御信号生成
用の抵抗素子RLおよび検出用トランジスタQ1に制御電流
が流れ、この制御電流に応じて制御信号生成用の抵抗素
子RLの両端間に制御信号が生成される。そして、この制
御信号を用いて出力電流を絞り(例えば出力用のトラン
ジスタM1をオフ状態にし)、過電流によるパワーICの破
壊を防止するように制御する。
This monitor current flows through the resistance element R1 for detection, and a voltage drop occurs across the resistance element R1. In this case, it is preset so that the voltage drop of the resistance element R1 at the time of overcurrent of the shunt transistor M2 exceeds a certain threshold voltage determined by the VBE of the detection transistor Q1. Then, the detection transistor Q1 is triggered when the overcurrent of the shunt transistor M2 (in other words, during the overcurrent of the output transistor M1) causes the resistance element RL for generating the control signal and the detection transistor Q1 from the VCC power supply. A control current flows, and a control signal is generated across the resistance element RL for generating a control signal according to the control current. Then, using this control signal, the output current is reduced (for example, the output transistor M1 is turned off), and control is performed so as to prevent the power IC from being destroyed due to an overcurrent.

【0034】図3は、図1中の過電流検出回路における
出力電流IOUTと過電流検出出力との関係(過電流検出特
性)がIC温度に依存してばらつく様子を示している。
FIG. 3 shows how the relationship between the output current IOUT and the overcurrent detection output (overcurrent detection characteristic) in the overcurrent detection circuit in FIG. 1 varies depending on the IC temperature.

【0035】検出用トランジスタQ1のVBE は負の温度特
性(−2mV/℃)を有し、パワーICの動作中に温度上
昇などの温度変化に依存して検出用トランジスタQ1のVB
E が変化する。
VBE of the detection transistor Q1 has a negative temperature characteristic (-2 mV / ° C.), and VB of the detection transistor Q1 depends on temperature change such as temperature rise during the operation of the power IC.
E changes.

【0036】この際、本実施形態では、検出用のトラン
ジスタQ1のベースに接続されている温度特性補償用の抵
抗素子R2に、Vt比例電流源11から熱電圧Vtに比例する電
流がカレントミラー回路12を経由して供給し、温度に依
存した検出用トランジスタQ1のVBE の変化を打ち消す方
向の電圧降下を生じさせる。これにより、検出用トラン
ジスタQ1の検出値の温度依存性をほぼ無視できるように
なり、主電流の過電流をほぼ一定のポイントで検出する
ことが可能になる。
At this time, in the present embodiment, a current proportional to the thermal voltage Vt from the Vt proportional current source 11 is applied to the resistance element R2 for temperature characteristic compensation connected to the base of the detection transistor Q1. It is supplied via 12 and causes a voltage drop in a direction to cancel the change in VBE of the detection transistor Q1 depending on the temperature. As a result, the temperature dependence of the detection value of the detection transistor Q1 can be almost ignored, and the overcurrent of the main current can be detected at a substantially constant point.

【0037】即ち、回路動作中の温度上昇に伴い、IC温
度が中温(例えば室温25℃)より高くなると、検出用ト
ランジスタQ1のVBE が小さくなる。この場合、Vt比例電
流源11からの熱電圧Vtに比例する電流が大きくなるので
温度特性補償用の抵抗素子R1に生じる電圧降下が大きく
なり、検出用トランジスタQ1のベース電圧を前記VBEの
減少分に見合うだけ下げるので、VBE の温度依存性を打
ち消す方向に作用する。
That is, when the temperature of the IC becomes higher than the middle temperature (for example, room temperature of 25 ° C.) as the temperature rises during the circuit operation, the VBE of the detection transistor Q1 becomes smaller. In this case, since the current proportional to the thermal voltage Vt from the Vt proportional current source 11 becomes large, the voltage drop that occurs in the resistance element R1 for temperature characteristic compensation becomes large, and the base voltage of the detection transistor Q1 is reduced by the reduction amount of VBE. Since it is lowered as much as, it acts to cancel the temperature dependence of VBE.

【0038】上記とは逆に、IC温度が中温より低くなる
と、検出用のトランジスタQ1のベース・エミッタ間電圧
VBE が大きくなる。この場合、Vt比例電流源11からの熱
電圧Vtに比例する電流が小さくなるので温度特性補償用
の抵抗素子R1に生じる電圧降下が小さくなり、検出用ト
ランジスタQ1のベース電圧を前記VBE の増加分に見合う
だけ上げるので、VBE の温度依存性を打ち消す方向に作
用する。
Contrary to the above, when the IC temperature becomes lower than the middle temperature, the voltage between the base and emitter of the transistor Q1 for detection is detected.
VBE increases. In this case, since the current proportional to the thermal voltage Vt from the Vt proportional current source 11 becomes small, the voltage drop generated in the resistance element R1 for temperature characteristic compensation becomes small, and the base voltage of the detection transistor Q1 is increased by the increment of VBE. Since it is raised as much as, it acts to cancel the temperature dependence of VBE.

【0039】したがって、主素子M1の過電流時における
検出用トランジスタQ1の検出値は、IC温度が変動しても
中温時の検出値からのずれが少なくなり、検出用トラン
ジスタQ1がターンオンしてしまう検出抵抗R1の両端の電
圧降下に対応する主電流の過電流検出ポイントがほぼ一
定に維持されることになる。
Therefore, the detection value of the detection transistor Q1 at the time of overcurrent of the main element M1 is less deviated from the detection value at the middle temperature even if the IC temperature fluctuates, and the detection transistor Q1 is turned on. The overcurrent detection point of the main current corresponding to the voltage drop across the detection resistor R1 is maintained substantially constant.

【0040】また、電流検出用の抵抗素子R1の抵抗値は
プロセスによりばらつくとしても、温度特性補償用の抵
抗素子R2を適当な抵抗値に設定することによって、IC温
度の変化範囲のほぼ中心において主電流の過電流検出ポ
イントが所望の最適値に設定されることになる。
Further, even if the resistance value of the resistance element R1 for current detection varies depending on the process, by setting the resistance element R2 for temperature characteristic compensation to an appropriate resistance value, the temperature range is almost at the center of the change range of the IC temperature. The overcurrent detection point of the main current is set to the desired optimum value.

【0041】この際、電流検出用の抵抗素子R1と温度特
性補償用の抵抗素子R2を同じ材質(例えばポリシリコ
ン)で構成することにより、IC温度の変化範囲のほぼ中
心における抵抗値を最適値に設定することが容易にな
る。
At this time, the resistance element R1 for current detection and the resistance element R2 for temperature characteristic compensation are made of the same material (for example, polysilicon) so that the resistance value at the approximate center of the change range of the IC temperature is an optimum value. It becomes easy to set to.

【0042】なお、検出用トランジスタQ1のVBE のばら
つきの影響を低減するために、そのエミッタとGND 端子
との間に抵抗素子を挿入してもよい。
A resistance element may be inserted between the emitter of the detection transistor Q1 and the GND terminal in order to reduce the influence of variations in VBE of the detection transistor Q1.

【0043】また、本例では、主素子M1および分流素子
M2にそれぞれMOSFETを用いているが、絶縁ゲート型バイ
ポーラトランジスタ(IGBT)を用いる場合にも同様に適
用可能である。
Further, in this example, the main element M1 and the shunt element
Although MOSFETs are used for M2, respectively, the same can be applied to the case of using an insulated gate bipolar transistor (IGBT).

【0044】<第2の実施形態>図4は、本発明の第2
の実施形態に係るパワーICの出力回路部を示す。
<Second Embodiment> FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention.
3 shows an output circuit unit of the power IC according to the embodiment.

【0045】この出力回路部は、図1を参照して前述し
た出力回路部と比べて、出力端子OUT に接続される外部
負荷に大きな電流を供給する動作をスイッチングするた
めの"H" サイド主素子M1H と、この"H" サイド主素子M1
H に流れる主電流に比例した小さなモニター電流を流
す"H" サイド分流素子M2H と、この"H" サイド分流素子
M2H の過電流を検出する"H" サイド過電流検出回路が付
加されている点が異なり、その他("L" サイド主素子M
1、"L" サイド分流素子M2および"L" サイド過電流検出
回路)は同じであるので図1中と同一符号を付してその
説明を省略する。
Compared with the output circuit section described above with reference to FIG. 1, this output circuit section has an "H" side main circuit for switching the operation of supplying a large current to the external load connected to the output terminal OUT. Element M1H and this "H" side main element M1
"H" side shunt element M2H, which sends a small monitor current proportional to the main current flowing in H, and this "H" side shunt element
The difference is that the "H" side overcurrent detection circuit that detects the overcurrent of M2H is added. Others ("L" side main element M
1, the "L" side shunt element M2 and the "L" side overcurrent detection circuit) are the same, so the same reference numerals as in FIG.

【0046】"H" サイド主素子M1H として、"H" サイド
用電源(VCCH)ノードと出力端子OUTとの間にエンハンス
メントタイプMOSFETからなる出力用トランジスタが接続
されている。"H" サイド分流素子M2H として、VCCHノー
ドと出力端子OUT との間にエンハンスメントタイプMOSF
ETからなる分流用トランジスタが接続されている。
As the "H" side main element M1H, an output transistor composed of an enhancement type MOSFET is connected between the "H" side power supply (VCCH) node and the output terminal OUT. As an "H" side shunt element M2H, an enhancement type MOSF between the VCCH node and the output terminal OUT.
A shunt transistor consisting of ET is connected.

【0047】"H" サイド過電流検出回路は、VCCHノード
と"H" サイド分流素子M2H のドレインとの間に接続され
た電流検出用の抵抗素子Rsと、この抵抗素子Rsの電圧降
下が所定値に達したことを検出するための過電流検出用
のPNP トランジスタQ11 と、このPNP トランジスタQ11
のコレクタ負荷抵抗素子R11 と、この抵抗素子R11 に生
成された信号がベースに入力し、エミッタがGND 端子に
接続された信号反転用のNPN トランジスタQ12 と、前
記"H" サイド分流用トランジスタM2H のドレインと過電
流検出用のPNP トランジスタQ11 のベースとの間に接続
された温度特性補償用の抵抗素子Rtと、この抵抗素子Rt
と過電流検出用のNPN トランジスタのベースとの接続ノ
ードに出力ノードが接続された温度特性補償用の電流源
回路とを有する。
In the "H" side overcurrent detection circuit, a resistance element Rs for current detection connected between the VCCH node and the drain of the "H" side shunt element M2H, and the voltage drop of this resistance element Rs are predetermined. PNP transistor Q11 for overcurrent detection to detect that the value has been reached, and this PNP transistor Q11
Of the collector load resistance element R11, the signal generated by this resistance element R11 is input to the base, and the emitter is connected to the GND terminal for the signal inversion NPN transistor Q12 and the "H" side shunt transistor M2H. A resistor element Rt for temperature characteristic compensation connected between the drain and the base of PNP transistor Q11 for overcurrent detection, and this resistor element Rt.
And a current source circuit for temperature characteristic compensation in which an output node is connected to a connection node between the base of the NPN transistor for overcurrent detection.

【0048】そして、"H" サイド過電流検出回路の信号
反転用のNPN トランジスタQ12 のコレクタと"L" サイド
過電流検出回路の過電流検出用のNPN トランジスタQ1の
コレクタとが共通に接続(ワイヤードオア接続)されて
いる。
The collector of the NPN transistor Q12 for signal inversion of the "H" side overcurrent detection circuit and the collector of the NPN transistor Q1 for overcurrent detection of the "L" side overcurrent detection circuit are commonly connected (wired). Or connection).

【0049】"H" サイド過電流検出回路の温度特性補償
用の電流源回路は、温度特性補償用の抵抗素子Rtに、温
度に依存した過電流検出用のPNP トランジスタQ11 のVB
E の変化を打ち消す方向の電圧降下を生じさせるため
に、"L" サイド過電流検出回路で使用されるVt比例電流
源11の電流に等しい電流を温度特性補償用の抵抗素子Rt
に流すものである。
The current source circuit for temperature characteristic compensation of the "H" side overcurrent detection circuit has a resistance element Rt for temperature characteristic compensation and a VB of the PNP transistor Q11 for temperature-dependent overcurrent detection.
In order to cause a voltage drop in the direction that cancels the change in E, a current equal to the current of the Vt proportional current source 11 used in the "L" side overcurrent detection circuit is set to a resistance element Rt for temperature characteristic compensation.
It is what is flushed to.

【0050】この構成の一例として、"L" サイド過電流
検出回路のカレントミラー回路12の入力側のNPN トラン
ジスタQ2の電流に等しい電流をNPN トランジスタQ10 に
流し、このNPN トランジスタQ10 の電流をPNP トランジ
スタQ13 、Q14 からなるPNPカレントミラー回路13で折
り返して温度特性補償用の抵抗素子Rtに流すように構成
されている。この場合、PNP カレントミラー回路13のPN
P トランジスタQ13 、Q14 は、"H" サイド過電流検出用
のPNP トランジスタQ11 と同じ極性を有する。
As an example of this configuration, a current equal to the current of the NPN transistor Q2 on the input side of the current mirror circuit 12 of the "L" side overcurrent detection circuit is passed through the NPN transistor Q10, and the current of this NPN transistor Q10 is passed through the PNP transistor Q10. The PNP current mirror circuit 13 composed of Q13 and Q14 is configured to be folded back and flow to the resistance element Rt for temperature characteristic compensation. In this case, PN of PNP current mirror circuit 13
The P transistors Q13 and Q14 have the same polarity as that of the "H" side overcurrent detection PNP transistor Q11.

【0051】<第2の実施形態の変形例>図5は、本発
明の第2の実施形態の変形例に係るパワーICの出力回路
部を示している。
<Modification of Second Embodiment> FIG. 5 shows an output circuit section of a power IC according to a modification of the second embodiment of the present invention.

【0052】このパワーICは、図4に示した出力回路部
と比べて、"H" サイド過電流検出回路の構成が異なり、
その他("L" サイド主素子M1、"L" サイド分流素子M
2、"L"サイド過電流検出回路、"H" サイド主素子M1H
、"H" サイド分流素子M2H )は同じであるので図4中
と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
This power IC differs from the output circuit section shown in FIG. 4 in the configuration of the "H" side overcurrent detection circuit.
Others ("L" side main element M1, "L" side shunt element M
2, "L" side overcurrent detection circuit, "H" side main element M1H
, "H" side shunt element M2H) are the same, so the same parts as those in FIG.

【0053】"H" サイド過電流検出回路は、"H" サイド
分流用トランジスタM1H のソースと出力端子OUT との間
に接続された電流検出用の抵抗素子R1H と、この抵抗素
子R1H の電圧降下が所定値に達したことを検出するため
の過電流検出用のトランジスタQ1H と、このトランジス
タQ1H のコレクタとVCCHノードとの間に接続された入力
側のPNP トランジスタQ51 を有するPNP カレントミラー
回路51と、このPNP カレントミラー回路51の出力側のPN
P トランジスタQ52 のコレクタとGND 端子との間に接続
された負荷抵抗素子R51 と、この負荷抵抗素子R51 に生
成された信号がベースに入力し、エミッタがGND 端子に
接続され、コレクタがVCC ノードに接続された信号反転
用のNPN トランジスタQ53 と、"H" サイド分流用トラン
ジスタM1H のソースと過電流検出用のPNP トランジスタ
Q1H との間に接続された温度特性補償用の抵抗素子R2H
と、この抵抗素子R2H と過電流検出用のトランジスタQ1
Hのベースとの接続ノードに出力ノードが接続された温
度特性補償用の電流源回路とを有する。
The "H" side overcurrent detection circuit includes a resistance element R1H for current detection connected between the source of the "H" side diversion transistor M1H and the output terminal OUT, and a voltage drop of this resistance element R1H. And a PNP current mirror circuit 51 that has an overcurrent detection transistor Q1H for detecting that it has reached a predetermined value, and an input-side PNP transistor Q51 connected between the collector of this transistor Q1H and the VCCH node. , PN on the output side of this PNP current mirror circuit 51
The load resistance element R51 connected between the collector of the P-transistor Q52 and the GND terminal and the signal generated by this load resistance element R51 are input to the base, the emitter is connected to the GND terminal, and the collector is connected to the VCC node. Connected signal inversion NPN transistor Q53, source of "H" side shunt transistor M1H and PNP transistor for overcurrent detection
Resistance element R2H connected between Q1H and temperature characteristic compensation
And this resistor element R2H and transistor Q1 for overcurrent detection.
And a current source circuit for temperature characteristic compensation, in which an output node is connected to a connection node with the base of H.

【0054】そして、"H" サイド過電流検出回路の信号
反転用のNPN トランジスタQ53 のコレクタと"L" サイド
過電流検出回路の過電流検出用のNPN トランジスタQ1の
コレクタとが共通に接続(ワイヤードオア接続)されて
いる。
Then, the collector of the NPN transistor Q53 for signal inversion of the "H" side overcurrent detection circuit and the collector of the NPN transistor Q1 for overcurrent detection of the "L" side overcurrent detection circuit are commonly connected (wired). Or connection).

【0055】"H" サイド過電流検出回路の温度特性補償
用の電流源回路は、温度特性補償用の抵抗素子R2H に、
温度に依存した過電流検出用のPNP トランジスタQ1H の
VBEの変化を打ち消す方向の電圧降下を生じさせるため
に、"L" サイド過電流検出回路で使用されるVt比例電流
源11の電流に等しい電流を温度特性補償用の抵抗素子R2
H に流すものである。
The current source circuit for compensating the temperature characteristic of the "H" side overcurrent detection circuit is composed of the resistance element R2H for compensating the temperature characteristic.
PNP transistor Q1H for temperature-dependent overcurrent detection
In order to cause a voltage drop in the direction that cancels the change in VBE, a current equal to the current of Vt proportional current source 11 used in the "L" side overcurrent detection circuit is set to the resistance element R2 for temperature characteristic compensation.
It is the one that flows to H.

【0056】この構成の一例として、"L" サイド過電流
検出回路のカレントミラー回路の電流をNPN トランジス
タQ10 により折り返してPNP トランジスタQ54 およびQ5
5 からなるPNP カレントミラー回路52に流し、このPNP
カレントミラー回路52の電流をNPN トランジスタQ56 お
よびQ57 からなるNPN カレントミラー回路53で折り返し
て温度特性補償用の抵抗素子R2H に流すように構成され
ている。この場合、NPN カレントミラー回路53のNPN ト
ランジスタQ56 およびQ57 は、"H" サイド過電流検出用
のNPN トランジスタQ1H と同じ極性を有する。
As an example of this configuration, the current of the current mirror circuit of the "L" side overcurrent detection circuit is folded back by the NPN transistor Q10 and the PNP transistors Q54 and Q5.
5 PNP current mirror circuit 52
The current of the current mirror circuit 52 is configured to be returned by the NPN current mirror circuit 53 composed of NPN transistors Q56 and Q57 and flow to the resistance element R2H for temperature characteristic compensation. In this case, the NPN transistors Q56 and Q57 of the NPN current mirror circuit 53 have the same polarity as the NPN transistor Q1H for "H" side overcurrent detection.

【0057】上記構成の"H" サイド過電流検出回路の過
電流検出動作は、第2の実施形態の"H" サイド過電流検
出回路の過電流検出動作に準じて行われる。そして、"
H" サイド過電流検出回路の過電流検出信号と"L" サイ
ド過電流検出回路の過電流検出信号の論理和がとられて
制御信号出力となる。
The overcurrent detection operation of the "H" side overcurrent detection circuit having the above configuration is performed in accordance with the overcurrent detection operation of the "H" side overcurrent detection circuit of the second embodiment. And then
The logical sum of the overcurrent detection signal of the H "side overcurrent detection circuit and the overcurrent detection signal of the" L "side overcurrent detection circuit is calculated and becomes the control signal output.

【0058】[0058]

【発明の効果】上述したように本発明の電力用半導体装
置の過電流検出回路によれば、過電流検出用トランジス
タのVBE の温度依存性による影響を補償でき、動作中に
主素子の過電流時を常にほぼ一定値の検出ポイントで検
出することができ、過電流保護回路を安定に働かせるこ
とができる。
As described above, according to the overcurrent detection circuit of the power semiconductor device of the present invention, the influence of the temperature dependence of VBE of the overcurrent detection transistor can be compensated, and the overcurrent of the main element during operation can be compensated. The time can always be detected at a detection point having a substantially constant value, and the overcurrent protection circuit can operate stably.

【0059】従って、特に大容量化のために多数のスイ
ッチング素子を並列接続してパワースイッチング素子を
形成する場合とか、主素子と分流素子とが同一基板上に
モノリシックに形成するパワー集積回路に対して本発明
を効果的に使用することができる。
Therefore, especially for the case where a large number of switching elements are connected in parallel to form a power switching element for increasing the capacity, or for a power integrated circuit in which a main element and a shunt element are monolithically formed on the same substrate. The present invention can be effectively used.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】第1の実施形態のパワーICの出力回路部を示す
回路図。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an output circuit section of a power IC according to a first embodiment.

【図2】図1中のVt比例電流源の一例を示す回路図。FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a Vt proportional current source in FIG.

【図3】図1中の過電流検出回路における過電流検出特
性がIC温度に依存してばらつく様子を示す特性図。
3 is a characteristic diagram showing how the overcurrent detection characteristic of the overcurrent detection circuit in FIG. 1 varies depending on the IC temperature.

【図4】第2の実施形態のパワーICの出力回路部を示す
回路図。
FIG. 4 is a circuit diagram showing an output circuit section of a power IC according to a second embodiment.

【図5】図4中の過電流検出回路の変形例を示す回路
図。
5 is a circuit diagram showing a modified example of the overcurrent detection circuit in FIG.

【図6】主素子および分流素子としてMOSFETを用いたパ
ワーICの出力回路部の従来例を示す回路図。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a conventional example of an output circuit section of a power IC using MOSFETs as a main element and a shunt element.

【図7】図6中の過電流検出回路における過電流検出特
性がIC温度に依存してばらつく様子を示す特性図。
7 is a characteristic diagram showing how the overcurrent detection characteristic of the overcurrent detection circuit in FIG. 6 varies depending on the IC temperature.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

M1…主素子(出力用トランジスタ)、 M2…分流素子(分流用トランジスタ)、 OUT …出力端子、 GND …接地端子、 R1…電流検出用の抵抗素子、 Q1…過電流検出用のトランジスタ、 RL…コレクタ負荷(制御信号生成)用の抵抗素子、 R2…温度特性補償用の抵抗素子、 11…温度特性補償用のVt比例電流源、 12…カレントミラー回路。 M1 ... Main element (transistor for output), M2 ... shunt element (shunt transistor), OUT… Output terminal, GND ... ground terminal, R1 ... Resistance element for current detection, Q1 ... Transistor for overcurrent detection, RL: resistance element for collector load (control signal generation), R2 ... Resistance element for temperature characteristic compensation, 11 ... Vt proportional current source for temperature characteristic compensation, 12 ... Current mirror circuit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 27/06 H01L 23/56 C H02H 3/087 H02M 1/00 (72)発明者 吉野 浩 神奈川県川崎市川崎区駅前本町25番地1 東芝マイクロエレクトロニクス株式会社内 Fターム(参考) 5F038 BH06 BH16 EZ20 5F082 AA04 BC03 BC09 BC15 FA03 FA16 FA20 5G004 AA04 AB02 BA03 BA04 DA02 DA04 DC12 EA01 5H740 AA08 BA12 BA15 BB01 BB04 KK01 KK06 MM12 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01L 27/06 H01L 23/56 C H02H 3/087 H02M 1/00 (72) Inventor Hiroshi Yoshino Kawasaki, Kanagawa Prefecture 25, 1 Honcho, Ekimae, Kawasaki-ku, Ichi F-term in Toshiba Microelectronics Corporation (reference) 5F038 BH06 BH16 EZ20 5F082 AA04 BC03 BC09 BC15 FA03 FA16 FA20 5G004 AA04 AB02 BA03 BA04 DA02 DA04 DC12 EA01 5H740 AA08 BA12 BA15 BB01 BB04 MM01 KK04

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 出力端子に一端が接続され、接地端子に
他端が接続された第1のトランジスタからなる出力用の
主素子と、 前記主素子と一端同士が接続されると共にゲート同士が
接続された第2のトランジスタからなり、前記主素子に
流れる主電流に比例した小さなモニター電流を流すため
の分流素子と、 前記分流素子の他端と前記接地端子との間に接続され、
前記モニター電流が流れる電流検出用の抵抗素子と、 前記電流検出用の抵抗素子の電圧降下が所定値に達した
ことを検出するバイポーラ型の過電流検出用トランジス
タと、 前記過電流検出用トランジスタのベースと前記分流素子
の他端との間に接続された温度特性補償用の抵抗素子
と、 前記温度特性補償用の抵抗素子に、温度に依存した前記
過電流検出用トランジスタのベース・エミッタ間電圧VB
E の変化を打ち消す方向の電圧降下を生じさせるための
電流を流す温度特性補償用の電流源回路とを具備するこ
とを特徴とする電力用半導体装置。
1. An output main element comprising a first transistor having one end connected to an output terminal and the other end connected to a ground terminal; and an output main element having one end connected to the main element and gates connected to each other. A second shunt transistor, which is configured to pass a small monitor current proportional to a main current flowing through the main element, and is connected between the other end of the shunt element and the ground terminal.
A resistance element for current detection through which the monitor current flows, a bipolar type overcurrent detection transistor for detecting that the voltage drop of the resistance element for current detection has reached a predetermined value, and the overcurrent detection transistor A temperature-compensation resistance element connected between the base and the other end of the shunt element, and a base-emitter voltage of the temperature-dependent overcurrent detection transistor in the temperature-compensation resistance element. VB
A power semiconductor device, comprising: a current source circuit for temperature characteristic compensation, in which a current for causing a voltage drop in a direction of canceling a change in E is caused to flow.
【請求項2】 前記温度特性補償用の電流源回路は、 熱電圧Vtに比例する電流を流すVt比例電流源と、 前記Vt比例電流源の電流が流れるバイポーラ型の入力側
トランジスタおよびそれに等しい電流が流れるバイポー
ラ型の出力側トランジスタからなり、前記出力側トラン
ジスタの出力ノードが前記温度特性補償用の抵抗素子の
一端側に接続されたカレントミラー回路とを具備するこ
とを特徴とする請求項1記載の電力用半導体装置。
2. The current source circuit for compensating for temperature characteristics comprises a Vt proportional current source for flowing a current proportional to a thermal voltage Vt, a bipolar type input side transistor for flowing a current of the Vt proportional current source, and a current equal to the transistor. 2. A current mirror circuit comprising a bipolar output-side transistor in which a current flows, and an output node of the output-side transistor is connected to one end of the resistance element for temperature characteristic compensation. Power semiconductor device.
【請求項3】 前記カレントミラー回路の各トランジス
タは、前記過電流検出用トランジスタと同じ極性を有す
ることを特徴とする請求項2または3記載の電力用半導
体装置。
3. The power semiconductor device according to claim 2, wherein each transistor of the current mirror circuit has the same polarity as that of the overcurrent detection transistor.
【請求項4】 前記温度特性補償用の抵抗素子と前記電
流検出用の抵抗素子は同じ材質で構成されることを特徴
とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電力用半
導体装置。
4. The power semiconductor device according to claim 1, wherein the resistance element for temperature characteristic compensation and the resistance element for current detection are made of the same material. .
【請求項5】 出力端子に一端が接続され、接地端子に
他端が接続された第1のトランジスタからなる出力用の
第1の主素子と、 前記第1の主素子と一端同士が接続されると共にゲート
同士が接続された第2のトランジスタからなり、前記第
1の主素子に流れる主電流に比例した小さなモニター電
流を流すための第1の分流素子と、 前記第1の分流素子の他端と前記接地端子との間に接続
された第1の電流検出用の抵抗素子と、 前記第1の電流検出用の抵抗素子の電圧降下が所定値に
達したことを検出するバイポーラ型の第1の過電流検出
用トランジスタと、 前記第1の過電流検出用トランジスタのベースと前記第
1の分流素子の他端との間に接続された第1の温度特性
補償用の抵抗素子と、 前記第1の温度特性補償用の抵抗素子に、温度に依存し
た前記第1の過電流検出用トランジスタのベース・エミ
ッタ間電圧VBE1の変化を打ち消す方向の電圧降下を生じ
させるための電流を流す温度特性補償用の第1の電流源
回路と、 前記出力端子に一端が接続され、電源端子に他端が接続
された第2のトランジスタからなる出力用の第2の主素
子と、 前記第2の主素子と一端同士が接続されると共にゲート
同士が接続された第2のトランジスタからなり、前記第
2の主素子に流れる主電流に比例した小さなモニター電
流を流すための第2の分流素子と、 前記第2の分流素子の他端と前記電源端子との間に接続
された第2の電流検出用の抵抗素子と、 前記第2の電流検出用の抵抗素子の電圧降下が所定値に
達したことを検出するバイポーラ型の第2の過電流検出
用トランジスタと、 前記第2の過電流検出用トランジスタのベースと前記第
2の分流素子の他端との間に接続された第2の温度特性
補償用の抵抗素子と、 前記第2の温度特性補償用の抵抗素子に、温度に依存し
た前記第2の過電流検出用トランジスタのベース・エミ
ッタ間電圧VBE2の変化を打ち消す方向の電圧降下を生じ
させるための電流を流す温度特性補償用の第2の電流源
回路とを具備し、前記第1の過電流検出用トランジスタ
の検出出力と前記第2の過電流検出用トランジスタの検
出出力の論理和をとって制御信号を出力することを特徴
とする電力用半導体装置。
5. A first main element for output composed of a first transistor having one end connected to an output terminal and the other end connected to a ground terminal, and one end connected to the first main element. A second shunt element having a second transistor whose gates are connected to each other, for passing a small monitor current proportional to the main current flowing through the first main element, and a second shunt element other than the first shunt element. A first current detecting resistance element connected between an end and the ground terminal; and a bipolar-type first resistance element for detecting that the voltage drop of the first current detecting resistance element has reached a predetermined value. A first overcurrent detection transistor; a first temperature characteristic compensation resistance element connected between the base of the first overcurrent detection transistor and the other end of the first shunt element; In the first resistance element for temperature characteristic compensation, A first current source circuit for temperature characteristic compensation, which flows a current for causing a voltage drop in a direction of canceling a change in the base-emitter voltage VBE1 of the dependent first overcurrent detection transistor, and the output terminal A second main element for output composed of a second transistor having one end connected to the power supply terminal and the other end connected to the power supply terminal, one end of the second main element and one end of the second main element connected to each other. A second shunt element for flowing a small monitor current proportional to a main current flowing through the second main element, the other end of the second shunt element and the power supply terminal. A second current detecting resistance element connected in between, and a bipolar type second overcurrent detecting transistor for detecting that the voltage drop of the second current detecting resistance element has reached a predetermined value. And the above A second resistance element for temperature characteristic compensation connected between the base of the overcurrent detection transistor and the other end of the second shunt element, and a second resistance element for temperature characteristic compensation, A second current source circuit for compensating temperature characteristics, in which a current for causing a voltage drop in a direction of canceling a change in the base-emitter voltage VBE2 of the second overcurrent detection transistor depending on temperature is flowed. Then, the control signal is output by taking the logical sum of the detection output of the first overcurrent detection transistor and the detection output of the second overcurrent detection transistor.
【請求項6】 出力端子に一端が接続され、接地端子に
他端が接続された第1のトランジスタからなる出力用の
第1の主素子と、 前記第1の主素子と一端同士が接続されると共にゲート
同士が接続された第2のトランジスタからなり、前記第
1の主素子に流れる主電流に比例した小さなモニター電
流を流すための第1の分流素子と、 前記第1の分流素子の他端と前記接地端子との間に接続
された第1の電流検出用の抵抗素子と、 前記第1の電流検出用の抵抗素子の電圧降下が所定値に
達したことを検出するバイポーラ型の第1の過電流検出
用トランジスタと、 前記第1の過電流検出用トランジスタのベースと前記第
1の分流素子の他端との間に接続された第1の温度特性
補償用の抵抗素子と、 前記第1の温度特性補償用の抵抗素子に、温度に依存し
た前記第1の過電流検出用トランジスタのベース・エミ
ッタ間電圧VBE1の変化を打ち消す方向の電圧降下を生じ
させるための電流を流す温度特性補償用の第1の電流源
回路と、 前記出力端子に一端が接続され、電源端子に他端が接続
された第2のトランジスタからなる出力用の第2の主素
子と、 前記第2の主素子と他端同士が接続されると共にゲート
同士が接続された第2のトランジスタからなり、前記第
2の主素子に流れる主電流に比例した小さなモニター電
流を流すための第2の分流素子と、 前記第2の分流素子の一端と前記出力端子との間に接続
された第2の電流検出用の抵抗素子と、 前記第2の電流検出用の抵抗素子の電圧降下が所定値に
達したことを検出するバイポーラ型の第2の過電流検出
用トランジスタと、 前記第2の過電流検出用トランジスタのベースと前記第
2の分流素子の一端との間に接続された第2の温度特性
補償用の抵抗素子と、 前記第2の温度特性補償用の抵抗素子に、温度に依存し
た前記第2の過電流検出用トランジスタのベース・エミ
ッタ間電圧VBE2の変化を打ち消す方向の電圧降下を生じ
させるための電流を流す温度特性補償用の第2の電流源
回路とを具備し、前記第1の過電流検出用トランジスタ
の検出出力と前記第2の過電流検出用トランジスタの検
出出力の論理和をとって制御信号を出力することを特徴
とする電力用半導体装置。
6. A first main element for output, which is composed of a first transistor whose one end is connected to an output terminal and whose other end is connected to a ground terminal, and one end of which is connected to the first main element. A second shunt element having a second transistor whose gates are connected to each other, for passing a small monitor current proportional to the main current flowing through the first main element, and a second shunt element other than the first shunt element. A first current detecting resistance element connected between an end and the ground terminal; and a bipolar-type first resistance element for detecting that the voltage drop of the first current detecting resistance element has reached a predetermined value. A first overcurrent detection transistor; a first temperature characteristic compensation resistance element connected between the base of the first overcurrent detection transistor and the other end of the first shunt element; In the first resistance element for temperature characteristic compensation, A first current source circuit for temperature characteristic compensation, which flows a current for causing a voltage drop in a direction of canceling a change in the base-emitter voltage VBE1 of the dependent first overcurrent detection transistor, and the output terminal A second main element for output composed of a second transistor having one end connected to the power supply terminal and the other end connected to a power supply terminal, the second main element and the other end connected to each other, and the gates connected to each other A second shunt element for flowing a small monitor current proportional to the main current flowing through the second main element, and one end of the second shunt element and the output terminal. A second current detecting resistance element connected in between, and a bipolar type second overcurrent detecting transistor for detecting that the voltage drop of the second current detecting resistance element has reached a predetermined value. And the above A second resistance element for temperature characteristic compensation connected between the base of the overcurrent detection transistor and one end of the second shunt element; And a second current source circuit for compensating temperature characteristics, which causes a current to generate a voltage drop in a direction of canceling a change in the base-emitter voltage VBE2 of the second overcurrent detection transistor depending on A power semiconductor device, wherein a control signal is output by ORing a detection output of the first overcurrent detection transistor and a detection output of the second overcurrent detection transistor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009296885A (en) * 2009-09-24 2009-12-17 Panasonic Corp Overcurrent control device

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KR100688165B1 (en) 2004-12-10 2007-03-02 엘지전자 주식회사 Power Supply System Enable of Over Current Control and the Controlling Method for the Same
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