JP2008098817A - Overcurrent protection circuit - Google Patents

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Kazuhiro Shimomura
和寛 下村
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an overcurrent protection circuit of a semiconductor integrated circuit for preventing an overcurrent generated at abnormal time such as the case that an output terminal is erroneously short-circuited to the GND and preventing the heat generation and destruction of a semiconductor element in an output drive circuit. <P>SOLUTION: By the overcurrent protection circuit comprising a current detection circuit 111 for detecting the current of a PchMOS transistor Q1 for output drive and a control circuit 121 for interrupting the operation of the output drive circuit 101 when a value detected in the current detection circuit 111 exceeds a prescribed threshold, the overcurrent of the PchMOS transistor Q1 for the output drive is prevented. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明はスピーカー等を備えた情報通信機器の出力駆動回路において、出力端子がショートされる場合等の異常時に発生する過電流のために、半導体集積回路の半導体素子が発熱、破壊することを防止する過電流保護回路に関する。   The present invention prevents the semiconductor element of a semiconductor integrated circuit from being heated and destroyed due to an overcurrent that occurs when an output terminal is short-circuited in an output drive circuit of an information communication device equipped with a speaker or the like. The present invention relates to an overcurrent protection circuit.

図6は、特許文献1に示されており、従来の過電流保護回路の一例を示す。以下、図6を参照しながら、従来の過電流保護回路について説明する。   FIG. 6 is shown in Patent Document 1 and shows an example of a conventional overcurrent protection circuit. Hereinafter, a conventional overcurrent protection circuit will be described with reference to FIG.

出力駆動回路101は、出力駆動用のPchMOSトランジスタQ1、増幅器4、電流源I1、スイッチ回路6、7から構成され、入力端子1から入力される信号を出力端子2へ出力し、出力負荷3を駆動する。電流検出回路115は、出力駆動回路101と接続し、PchMOSトランジスタQ1とゲート−ソースが共通でカレントミラーを構成する電流検出用のPchMOSトランジスタQ2と、PchMOSトランジスタQ2のドレインとGND間に接続する電流検出用の抵抗R1とで構成される。制御回路121は、電流検出用の抵抗R1で発生する電位差が所定の閾値を超える場合、出力駆動回路101のスイッチ回路6、7を制御して、PchMOSトランジスタQ1の動作をオフすると共に増幅器4への電流供給を遮断することによって、出力駆動回路101の動作を遮断する。電流検出回路115と制御回路121で過電流保護回路を構成している。   The output drive circuit 101 includes an output drive PchMOS transistor Q1, an amplifier 4, a current source I1, and switch circuits 6 and 7. The output drive circuit 101 outputs a signal input from the input terminal 1 to the output terminal 2, and outputs an output load 3. To drive. The current detection circuit 115 is connected to the output drive circuit 101, and a current detection PchMOS transistor Q2 having a gate-source common to the PchMOS transistor Q1 and forming a current mirror, and a current connected between the drain of the PchMOS transistor Q2 and GND. It is comprised with resistance R1 for a detection. When the potential difference generated in the current detection resistor R1 exceeds a predetermined threshold value, the control circuit 121 controls the switch circuits 6 and 7 of the output drive circuit 101 to turn off the operation of the PchMOS transistor Q1 and to the amplifier 4. The operation of the output drive circuit 101 is cut off by cutting off the current supply. The current detection circuit 115 and the control circuit 121 constitute an overcurrent protection circuit.

以上で構成された過電流保護回路について、以下その動作を説明する。   The operation of the overcurrent protection circuit configured as described above will be described below.

図6において、出力駆動用のPchMOSトランジスタQ1と電流検出用のPchMOSトランジスタQ2はゲート−ソースが共通に接続されているため、PchMOSトランジスタQ1とPchMOSトランジスタQ2の大きさに比例する電流が電流検出用のPchMOSトランジスタQ2に検出される。この検出された電流は、電流検出用の抵抗R1を介してGNDに流れ、抵抗R1の両端に電位差が発生する。出力端子2がGNDにショートされる等の異常時に、出力駆動用のPchMOSトランジスタQ1の電流が増大し、この抵抗R1の電位差が制御回路121の所定の閾値を越えると、制御回路121によって、出力駆動回路101の動作が遮断され、過電流が防止される。このように、過電流保護が動作する。
特開平8−154022号公報
In FIG. 6, the output driving PchMOS transistor Q1 and the current detecting PchMOS transistor Q2 have a common gate-source connection, so that a current proportional to the size of the PchMOS transistor Q1 and the PchMOS transistor Q2 is used for current detection. Is detected by the PchMOS transistor Q2. The detected current flows to the GND through the current detection resistor R1, and a potential difference is generated between both ends of the resistor R1. When the output terminal 2 is short-circuited to GND or the like, the current of the output driving PchMOS transistor Q1 increases, and when the potential difference of the resistor R1 exceeds a predetermined threshold value of the control circuit 121, the control circuit 121 The operation of the drive circuit 101 is cut off and overcurrent is prevented. In this way, overcurrent protection operates.
JP-A-8-154022

しかしながら、このような従来の構成では、出力駆動用のPchMOSトランジスタQ1のドレイン電圧と電流検出用のPchMOSトランジスタQ2のドレイン電圧が異なるため、PchMOSトランジスタQ1とQ2の電流比が一定でないという問題がある。   However, such a conventional configuration has a problem that the current ratio between the Pch MOS transistors Q1 and Q2 is not constant because the drain voltage of the output driving PchMOS transistor Q1 is different from the drain voltage of the current detecting PchMOS transistor Q2. .

図9にPchMOSトランジスタQ1とQ2のドレイン電圧及びドレイン電流のタイミングチャートを示す。同図に示すように、出力駆動用のPchMOSトランジスタQ1は、出力端子2の出力電圧が低いとき飽和領域で動作し、出力電圧が高いとき非飽和領域で動作する。また、電流検出用のPchMOSトランジスタQ2は、出力端子2の出力電圧の大きさに関わらず、飽和領域で動作する。このため、PchMOSトランジスタQ1が非飽和領域で動作するt1からt2の時間では、PchMOSトランジスタQ1とQ2の電流比が一定でなくなり、出力駆動用のPchMOSトランジスタQ1の電流に対する電流検出用のPchMOSトランジスタQ2の電流比が増大する。ここで、例えば、出力駆動用のPchMOSトランジスタQ1が飽和領域で動作して1Aの電流が流れるときに、電流検出用の抵抗R1に発生する電位差の値を制御回路121の閾値に設定するとする。このとき、PchMOSトランジスタQ1が飽和領域で動作していれば、1A以上の電流が流れた場合に過電流保護が動作するが、PchMOSトランジスタQ1が非飽和領域で動作する場合に、電流検出用のPchMOSトランジスタQ2への電流比が増大するため、PchMOSトランジスタQ1に1A以上の電流が流れていないにも関わらず、電流検出用の抵抗R1に発生する電位差が制御回路121の閾値を越え、過電流保護が動作してしまう。このように、出力駆動用のPchMOSトランジスタQ1と電流検出用のPchMOSトランジスタQ2の電流比が一定でないため、出力駆動用のPchMOSトランジスタQ1に流れる電流が過電流の設定値以下で、出力駆動回路101が通常に動作しているときに、過電流保護が動作し、出力駆動回路101の動作が遮断される場合がある。   FIG. 9 shows a timing chart of the drain voltage and drain current of the Pch MOS transistors Q1 and Q2. As shown in the figure, the output driving PchMOS transistor Q1 operates in the saturation region when the output voltage of the output terminal 2 is low, and operates in the non-saturation region when the output voltage is high. The current detecting PchMOS transistor Q2 operates in the saturation region regardless of the magnitude of the output voltage at the output terminal 2. For this reason, the current ratio between the PchMOS transistors Q1 and Q2 is not constant during the time from t1 to t2 when the PchMOS transistor Q1 operates in the non-saturated region, and the current detection PchMOS transistor Q2 with respect to the current of the output driving PchMOS transistor Q1. Current ratio increases. Here, for example, it is assumed that the value of the potential difference generated in the current detection resistor R1 is set as the threshold value of the control circuit 121 when the output drive PchMOS transistor Q1 operates in the saturation region and a current of 1A flows. At this time, if the PchMOS transistor Q1 operates in the saturation region, the overcurrent protection operates when a current of 1 A or more flows. However, if the PchMOS transistor Q1 operates in the nonsaturation region, Since the current ratio to the PchMOS transistor Q2 increases, the potential difference generated in the current detection resistor R1 exceeds the threshold value of the control circuit 121 even though a current of 1 A or more does not flow through the PchMOS transistor Q1. Protection will work. As described above, since the current ratio between the output drive PchMOS transistor Q1 and the current detection PchMOS transistor Q2 is not constant, the current flowing through the output drive PchMOS transistor Q1 is equal to or less than the set value of the overcurrent. Is operating normally, the overcurrent protection is activated, and the operation of the output drive circuit 101 may be interrupted.

以上のように、出力端子2の出力電圧の状態によって、出力駆動用トランジスタと電流検出用トランジスタの電流比が定まらないので、出力駆動回路101が通常動作しているときに、誤って過電流保護が動作する問題が起きる。また、通常動作時に過電流保護が動作しないように過電流の設定値を高くすると、過電流保護が動作する前に、出力駆動用トランジスタの発熱や破壊が発生する。   As described above, since the current ratio between the output driving transistor and the current detection transistor is not determined depending on the state of the output voltage at the output terminal 2, overcurrent protection is erroneously performed when the output driving circuit 101 is operating normally. Problems occur. Also, if the overcurrent set value is increased so that overcurrent protection does not operate during normal operation, the output drive transistor will generate heat or be destroyed before the overcurrent protection operates.

次に、従来の過電流保護回路の他の一例を図7に示す。同図において、出力駆動回路105は、出力駆動回路101の構成から、出力駆動用のPchMOSトランジスタQ1のソースとVCC間に電流検出用の抵抗R3を付加して構成されており、PchMOSトランジスタQ1の電流を抵抗R3の両端の電位差として検出する。この電位差が制御回路121の所定の閾値を超える場合、出力駆動回路105のスイッチ回路6、7が制御され、出力駆動回路105の動作が遮断される。このように過電流保護が動作する。しかしながら、この回路では、出力駆動用のPchMOSトランジスタQ1の電流を抵抗R3で検出しているため、電流検出比は一定であるが、出力負荷に供給する電流と同じ電流が電流検出用の抵抗R3にも流れる。このため、電流検出用の抵抗R3の両端に発生する電圧分の出力電圧範囲が狭くなるという問題が発生する。   Next, another example of a conventional overcurrent protection circuit is shown in FIG. In the figure, the output drive circuit 105 is configured by adding a current detection resistor R3 between the source of the output drive PchMOS transistor Q1 and VCC from the configuration of the output drive circuit 101. The current is detected as a potential difference across the resistor R3. When this potential difference exceeds a predetermined threshold value of the control circuit 121, the switch circuits 6 and 7 of the output drive circuit 105 are controlled, and the operation of the output drive circuit 105 is shut off. In this way, overcurrent protection operates. However, in this circuit, since the current of the output drive PchMOS transistor Q1 is detected by the resistor R3, the current detection ratio is constant, but the same current as that supplied to the output load is the current detection resistor R3. Also flows. For this reason, there arises a problem that the output voltage range corresponding to the voltage generated at both ends of the current detection resistor R3 is narrowed.

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、スピーカー等を備えた情報通信機器の出力駆動回路において、出力端子の短絡等の異常時に発生する過電流を防止し、半導体素子の発熱、破壊を防止する半導体集積回路の過電流保護回路を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a conventional problem, and prevents an overcurrent that occurs at the time of an abnormality such as a short circuit of an output terminal in an output drive circuit of an information communication device including a speaker or the like. Another object of the present invention is to provide an overcurrent protection circuit for a semiconductor integrated circuit that prevents heat generation and destruction of a semiconductor element.

前記の目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、ソースがVCCに接続して流出電流で出力を駆動する第1のPchMOSトランジスタを備えた第1の出力駆動回路において、前記第1のPchMOSトランジスタとゲート及びソースが共通に接続され前記第1のPchMOSトランジスタの電流を検出する第2のPchMOSトランジスタを備える第1の電流検出回路と、前記第1の電流検出回路の電流検出値が所定の値を超えたとき、前記第1の出力駆動回路の動作を遮断する第1の制御回路を備える構成の過電流保護回路であって、前記第2のPchMOSトランジスタのドレインを前記第1のPchMOSトランジスタのドレインとほぼ同電位にすることを特徴としている。   In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided a first output drive circuit including a first PchMOS transistor having a source connected to VCC and driving an output with an outflow current. A first current detection circuit including a second PchMOS transistor having a gate and a source connected in common to the PchMOS transistor and detecting a current of the first PchMOS transistor; and a current detection value of the first current detection circuit is An overcurrent protection circuit comprising a first control circuit that cuts off the operation of the first output drive circuit when a predetermined value is exceeded, wherein the drain of the second PchMOS transistor is connected to the first control circuit. It is characterized by having substantially the same potential as the drain of the Pch MOS transistor.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の過電流保護回路において、前記第1の電流検出回路は、ベースが前記第1のPchMOSトランジスタのドレインに接続され、エミッタに定電流源が接続される第1のNPNトランジスタと、ベースが前記第1のNPNトランジスタのエミッタに接続され、エミッタが前記第2のPchMOSトランジスタのドレインに接続する第1のPNPトランジスタを備えることを特徴としている。   According to a second aspect of the present invention, in the overcurrent protection circuit according to the first aspect, the first current detection circuit has a base connected to the drain of the first PchMOS transistor and a constant current source at the emitter. A first NPN transistor to be connected, a base is connected to an emitter of the first NPN transistor, and an emitter is connected to a drain of the second PchMOS transistor.

請求項3に記載の発明は、ソースがGNDに接続して流入電流で出力を駆動する第1のNchMOSトランジスタを備えた第2の出力駆動回路において、前記第1のNchMOSトランジスタとゲート及びソースが共通に接続され前記第1のNchMOSトランジスタの電流を検出する第2のNchMOSトランジスタを備える第2の電流検出回路と、前記第2の電流検出回路の電流検出値が所定の値を超えたとき、前記第2の出力駆動回路の動作を遮断する第2の制御回路を備える構成の過電流保護回路であって、前記第2のNchMOSトランジスタのドレインを前記第1のNchMOSトランジスタのドレインとほぼ同電位にすることを特徴としている。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a second output drive circuit including a first NchMOS transistor having a source connected to GND and driving an output with an inflow current. A second current detection circuit including a second NchMOS transistor connected in common and detecting a current of the first NchMOS transistor; and a current detection value of the second current detection circuit exceeding a predetermined value; An overcurrent protection circuit having a second control circuit configured to cut off the operation of the second output drive circuit, wherein the drain of the second NchMOS transistor has substantially the same potential as the drain of the first NchMOS transistor. It is characterized by.

請求項4に記載の発明は、エミッタがVCCに接続して流出電流で出力を駆動する第2のPNPトランジスタを備えた第3の出力駆動回路において、前記第2のPNPトランジスタとベース及びエミッタが共通に接続され前記第2のPNPトランジスタの電流を検出する第3のPNPトランジスタを備える第3の電流検出回路と、前記第3の電流検出回路の電流検出値が所定の値を超えたとき、前記第3の出力駆動回路の動作を遮断する第3の制御回路を備える構成の過電流保護回路であって、前記第3のPNPトランジスタのコレクタを前記第2のPNPトランジスタのコレクタとほぼ同電位にすることを特徴としている。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a third output driving circuit including a second PNP transistor having an emitter connected to VCC and driving an output with an outflow current, wherein the second PNP transistor, the base and the emitter are connected to each other. A third current detection circuit including a third PNP transistor connected in common and detecting a current of the second PNP transistor; and when a current detection value of the third current detection circuit exceeds a predetermined value, An overcurrent protection circuit comprising a third control circuit that cuts off the operation of the third output drive circuit, wherein the collector of the third PNP transistor has substantially the same potential as the collector of the second PNP transistor. It is characterized by.

請求項5に記載の発明は、請求項1に記載の過電流保護回路において、前記第1の制御回路は、前記第1の出力駆動回路の動作を遮断した状態を所定の時間保持するとともに、所定の時間経過した後、その保持状態から復帰する機能を有することを特徴としている。   According to a fifth aspect of the present invention, in the overcurrent protection circuit according to the first aspect, the first control circuit holds a state in which the operation of the first output drive circuit is cut off for a predetermined time, It has a function of returning from the holding state after a predetermined time has elapsed.

請求項6に記載の発明は、前記第1のPchMOSトランジスタと前記第1のNchMOSトランジスタを備え、前記第1のPchMOSトランジスタの流出電流と前記第2のNchMOSトランジスタの流入電流で第1の出力端子を駆動する第4の出力駆動回路と、前記第1のPchMOSトランジスタと前記第1のNchMOSトランジスタとを備え、前記第1のPchMOSトランジスタの流出電流と前記第1のNchMOSトランジスタの流入電流で第2の出力端子を駆動する第5の出力駆動回路とを備え、前記第1の出力端子と前記第2の出力端子との間に負荷が接続され、第4の出力駆動回路と第5の出力駆動回路が電流を流入及び流出して前記負荷を駆動するBTL出力回路において、前記第1のPchMOSトランジスタとゲート及びソースが共通に接続され前記第1のPchMOSトランジスタの電流を検出する前記第2のPchMOSトランジスタを備える前記第1の電流検出回路と前記第1の電流検出回路の電流検出値が所定の値を超えたとき、前記第4の出力駆動回路と前記第5の出力駆動回路の両方の動作を遮断する第4の制御回路を備える構成の過電流保護回路であって、前記第2のPchMOSトランジスタのドレインを前記第1のPchMOSトランジスタのドレインとほぼ同電位にすることを特徴とする第1の過電流保護回路と、前記第1のNchMOSトランジスタとゲート及びソースが共通に接続され前記第1のNchMOSトランジスタの電流を検出する第2のNchMOSトランジスタを備える前記第2の電流検出回路と前記第2の電流検出回路の電流検出値が所定の値を超えたとき、前記第4の出力駆動回路と前記第5の出力駆動回路の両方の動作を遮断する第5の制御回路を備える構成の過電流保護回路であって、前記第2のNchMOSトランジスタのドレインを前記第1のNchMOSトランジスタのドレインとほぼ同電位にすることを特徴とする第2の過電流保護回路とを、前記第4の出力駆動回路と前記第5の出力駆動回路の両方にそれぞれ備える構成の過電流保護回路であって、前記第4の出力駆動回路と前記第5の出力駆動回路のそれぞれの過電流に伴い、前記第4の出力駆動回路と前記第5の出力駆動回路の両方の動作を遮断することを特徴としている。   The invention according to claim 6 includes the first PchMOS transistor and the first NchMOS transistor, and the first output terminal is determined by the outflow current of the first PchMOS transistor and the inflow current of the second NchMOS transistor. , A first PchMOS transistor and a first NchMOS transistor, and a second output current of the first PchMOS transistor and an inflow current of the first NchMOS transistor. A fifth output drive circuit for driving the output terminals of the first output terminal, a load connected between the first output terminal and the second output terminal, and a fourth output drive circuit and a fifth output drive. In the BTL output circuit in which the circuit drives the load by flowing current in and out, the first PchMOS transistor and And a current detection value of the first current detection circuit and the first current detection circuit each having a second PchMOS transistor for detecting a current of the first PchMOS transistor having a gate and a source connected in common. An overcurrent protection circuit comprising a fourth control circuit that cuts off the operation of both the fourth output drive circuit and the fifth output drive circuit when the value exceeds the value, wherein the second PchMOS A first overcurrent protection circuit, wherein the drain of the transistor is set to substantially the same potential as the drain of the first PchMOS transistor; and the first NchMOS transistor has a gate and a source commonly connected to the first overcurrent protection circuit. The second current detection circuit including the second NchMOS transistor for detecting the current of the NchMOS transistor and the second current detection circuit An overcurrent protection circuit comprising a fifth control circuit that cuts off the operations of both the fourth output drive circuit and the fifth output drive circuit when the current detection value of the detection circuit exceeds a predetermined value. A second overcurrent protection circuit, characterized in that the drain of the second NchMOS transistor has substantially the same potential as the drain of the first NchMOS transistor, and the fourth output drive circuit, An overcurrent protection circuit configured to be provided in both of the fifth output drive circuits, wherein the fourth output is generated in accordance with respective overcurrents of the fourth output drive circuit and the fifth output drive circuit. The operation of both the drive circuit and the fifth output drive circuit is cut off.

本発明に係る過電流保護回路によれば、出力駆動回路において、出力電圧範囲が制限されることなく、出力電圧がどのような状態であっても一定の電流比で出力駆動用トランジスタの電流を検出することが出来るため、通常動作時における過電流保護の誤動作が防止され、過電流によって半導体素子が発熱すること及び破壊することを防止できる効果が得られる。   According to the overcurrent protection circuit of the present invention, in the output drive circuit, the output voltage range is not limited, and the output drive transistor current is supplied at a constant current ratio regardless of the output voltage. Since it can be detected, malfunction of overcurrent protection during normal operation can be prevented, and an effect of preventing the semiconductor element from generating heat and being destroyed by the overcurrent can be obtained.

(第1の実施形態)
以下、本発明の第1の実施形態に係る過電流保護回路について、図面を参照しながら説明する。図1は本発明の第1の実施形態を適用した過電流保護回路の一実施例を示す。
(First embodiment)
Hereinafter, an overcurrent protection circuit according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an example of an overcurrent protection circuit to which the first embodiment of the present invention is applied.

本実施例において、出力駆動回路101は、増幅器4、出力駆動用のPchMOSトランジスタQ1、電流源I1、スイッチ回路6、7とで構成されており、入力端子1から入力される信号を出力端子2へ出力する。電流検出回路111は、出力駆動回路101と接続し、出力駆動用のPchMOSトランジスタQ1とゲート−ソースが共通でカレントミラーを構成する電流検出用のPchMOSトランジスタQ2と、ベースがPchMOSトランジスタQ1のドレインに接続され、エミッタに電流源が接続されるNPNトランジスタQ3と、ベースがNPNトランジスタQ3のエミッタに接続され、エミッタがPchMOSトランジスタQ2のドレインに接続するPNPトランジスタQ4とPNPトランジスタQ4のコレクタとGND間に接続する電流検出用の抵抗R1とで構成され、PchMOSトランジスタQ1のドレイン電圧がNPNトランジスタQ3、PNPトランジスタQ4を介してPchMOSトランジスタQ2のドレインに供給されており、出力駆動用PchMOSトランジスタQ1と電流検出用PchMOSトランジスタQ2のドレイン電圧がほぼ同電位に保たれる。制御回路121は、電流検出回路111の電流検出用の抵抗R1の両端に発生する電圧が所定の閾値を超える場合、出力駆動回路101のスイッチ回路6、7を制御して、PchMOSトランジスタQ1の動作をオフすると共に増幅器4への電流供給を遮断することによって、出力駆動回路101の動作を遮断する。電流検出回路111と制御回路121とで過電流保護回路を構成している。   In this embodiment, the output drive circuit 101 includes an amplifier 4, an output drive PchMOS transistor Q 1, a current source I 1, and switch circuits 6 and 7, and a signal input from the input terminal 1 is output to the output terminal 2. Output to. The current detection circuit 111 is connected to the output drive circuit 101, and the output drive PchMOS transistor Q1 and the gate-source have a common current mirror, and the base is connected to the drain of the PchMOS transistor Q1. NPN transistor Q3 connected with a current source connected to the emitter, a base connected to the emitter of NPN transistor Q3, and an emitter connected to the drain of PchMOS transistor Q2 between the collector of PNP transistor Q4 and PNP transistor Q4 and GND The drain voltage of the PchMOS transistor Q1 is supplied to the drain of the PchMOS transistor Q2 via the NPN transistor Q3 and the PNP transistor Q4. Drain voltage of the output driving PchMOS transistor Q1 and the current detection PchMOS transistor Q2 is maintained at substantially the same potential. When the voltage generated across the current detection resistor R1 of the current detection circuit 111 exceeds a predetermined threshold, the control circuit 121 controls the switch circuits 6 and 7 of the output drive circuit 101 to operate the PchMOS transistor Q1. Is turned off and the current supply to the amplifier 4 is cut off, whereby the operation of the output drive circuit 101 is cut off. The current detection circuit 111 and the control circuit 121 constitute an overcurrent protection circuit.

以上で構成された過電流保護回路について、以下その動作を説明する。   The operation of the overcurrent protection circuit configured as described above will be described below.

図1において、出力駆動用のPchMOSトランジスタQ1と電流検出用のPchMOSトランジスタQ2はゲート−ソースが共通に接続され、PchMOSトランジスタQ1とPchMOSトランジスタQ2の大きさに比例する電流が、電流検出用のPchMOSトランジスタQ2に検出される。ここで、PchMOSトランジスタQ1とPchMOSトランジスタQ2のドレイン電圧がほぼ同電位になるため、出力端子2の電圧がどのような状態であっても、この検出される電流の比例関係は保たれる。さらに、電流検出用のPchMOSトランジスタQ2で検出された電流は、PNPトランジスタQ4を介して電流検出用の抵抗R1に流れ、抵抗R1の両端に電位差が発生する。出力端子2がGNDにショートされる等の異常時に、出力駆動用のPchMOSトランジスタQ1の電流が増大し、この抵抗R1の電位差が制御回路121の所定の閾値を越えると、制御回路121によって、出力駆動回路101の動作が遮断され、過電流が防止される。このように、過電流保護が動作する。   In FIG. 1, an output driving PchMOS transistor Q1 and a current detecting PchMOS transistor Q2 have their gates and sources connected in common, and a current proportional to the size of the PchMOS transistor Q1 and the PchMOS transistor Q2 is a current detecting PchMOS. Detected by transistor Q2. Here, since the drain voltages of the Pch MOS transistor Q1 and the Pch MOS transistor Q2 are substantially the same potential, the proportional relationship of the detected current is maintained regardless of the voltage of the output terminal 2. Further, the current detected by the current detection PchMOS transistor Q2 flows to the current detection resistor R1 via the PNP transistor Q4, and a potential difference is generated between both ends of the resistor R1. When the output terminal 2 is short-circuited to GND or the like, the current of the output driving PchMOS transistor Q1 increases, and when the potential difference of the resistor R1 exceeds a predetermined threshold value of the control circuit 121, the control circuit 121 The operation of the drive circuit 101 is cut off and overcurrent is prevented. In this way, overcurrent protection operates.

次に、図10にPchMOSトランジスタQ1、Q2のドレイン電圧及びドレイン電流、PNPトランジスタQ4のコレクタ電圧及びコレクタ電流のタイミングチャートを示す。同図に示すように、出力駆動用のPchMOSトランジスタQ1のドレイン電圧と電流検出用のPchMOSトランジスタQ2のドレイン電圧はほぼ同電位になるので、PchMOSトランジスタQ1が非飽和領域で動作するとき、PchMOSトランジスタQ2も同様に非飽和領域で動作する。従って、PchMOSトランジスタQ1の動作領域に関わらず、出力駆動用のPchMOSトランジスタQ1と電流検出用のPchMOSトランジスタQ2の電流比が一定になる。このため、例えば、出力駆動用のPchMOSトランジスタQ1に1Aの電流が流れるとき、電流検出用の抵抗R1に発生する電位差の値を制御回路121の閾値に設定すると、出力端子2の電圧がどのような状態であっても、出力駆動用のPchMOSトランジスタQ1に1A以上の電流が流れた場合に限って、過電流保護が動作する。このように、出力駆動用のPchMOSトランジスタQ1に所定の電流値以上の過電流が流れた場合に過電流保護が動作するので、通常動作時に誤って過電流保護が動作することを防止できる。また、図7のように、出力駆動用トランジスタとVCC間の抵抗を必要としないため、出力電圧範囲が制限される問題も発生しない。   Next, FIG. 10 shows a timing chart of the drain voltage and drain current of the Pch MOS transistors Q1 and Q2, and the collector voltage and collector current of the PNP transistor Q4. As shown in the figure, since the drain voltage of the output driving PchMOS transistor Q1 and the drain voltage of the current detecting PchMOS transistor Q2 are substantially the same potential, when the PchMOS transistor Q1 operates in the non-saturated region, the PchMOS transistor Q2 similarly operates in the non-saturated region. Accordingly, the current ratio between the output drive PchMOS transistor Q1 and the current detection PchMOS transistor Q2 is constant regardless of the operating region of the PchMOS transistor Q1. For this reason, for example, when a current of 1 A flows through the output driving PchMOS transistor Q1, the value of the potential difference generated in the current detection resistor R1 is set as the threshold value of the control circuit 121. Even in such a state, the overcurrent protection operates only when a current of 1 A or more flows through the output driving PchMOS transistor Q1. As described above, the overcurrent protection operates when an overcurrent of a predetermined current value or more flows through the output driving PchMOS transistor Q1, and therefore it is possible to prevent the overcurrent protection from being erroneously operated during the normal operation. Further, as shown in FIG. 7, since a resistance between the output driving transistor and VCC is not required, there is no problem that the output voltage range is limited.

(第2の実施形態)
以下、本発明の第2の実施形態に係る過電流保護回路について、図面を参照しながら説明する。図2は本発明の第2の実施形態を適用した過電流保護回路の一実施例を示す。図2において図1と同一部分には同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, an overcurrent protection circuit according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 shows an example of an overcurrent protection circuit to which the second embodiment of the present invention is applied. 2, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

本実施例において、出力駆動回路102は出力駆動用トランジスタをNchMOSトランジスタQ5として、出力駆動回路101と同様に構成され、入力端子1から入力される信号を出力端子2へ出力し、VCCと出力端子2間に接続される出力負荷3を駆動する。電流検出回路112は、出力駆動回路102と接続し、出力駆動用のNchMOSトランジスタQ5とゲート−ソースが共通でカレントミラーを構成する電流検出用のNchMOSトランジスタQ6と、ベースがNchMOSトランジスタQ5のドレインに接続され、エミッタに電流源I3が接続されるPNPトランジスタQ7と、ベースがPNPトランジスタQ7のエミッタに接続され、エミッタがNchMOSトランジスタQ6のドレインに接続するNPNトランジスタQ8とNPNトランジスタQ8のコレクタとVCC間に接続する電流検出用の抵抗R2とで構成され、NchMOSトランジスタQ5のドレイン電圧がPNPトランジスタQ7、NPNトランジスタQ8を介してNchMOSトランジスタQ6のドレインに供給されており、出力駆動用NchMOSトランジスタQ5と電流検出用NchMOSトランジスタQ6のドレイン電圧がほぼ同電位に保たれる。電流検出回路112と制御回路121とで過電流保護回路を構成している。   In this embodiment, the output drive circuit 102 is configured in the same manner as the output drive circuit 101 using an NchMOS transistor Q5 as an output drive transistor, outputs a signal input from the input terminal 1 to the output terminal 2, and supplies the VCC and output terminal. The output load 3 connected between the two is driven. The current detection circuit 112 is connected to the output drive circuit 102, and the output drive NchMOS transistor Q5 and the current-detection NchMOS transistor Q6 that form a current mirror in common with the NchMOS transistor Q5 and the base are connected to the drain of the NchMOS transistor Q5. PNP transistor Q7 connected with current source I3 connected to the emitter, and the base connected to the emitter of PNP transistor Q7, and the emitter connected to the drain of NchMOS transistor Q6 between the collector of NPN transistor Q8 and NPN transistor Q8 and VCC The drain voltage of the NchMOS transistor Q5 is supplied to the drain of the NchMOS transistor Q6 via the PNP transistor Q7 and the NPN transistor Q8. Ri, the drain voltage of the output driving NchMOS transistor Q5 and the current detection NchMOS transistor Q6 is kept substantially the same potential. The current detection circuit 112 and the control circuit 121 constitute an overcurrent protection circuit.

次に本実施例の動作について、説明する。なお、過電流保護回路の動作については、第1の実施形態と同様のため詳細な説明を省略する。   Next, the operation of this embodiment will be described. Since the operation of the overcurrent protection circuit is the same as that of the first embodiment, detailed description thereof is omitted.

図2において、出力駆動用のNchMOSトランジスタQ5のドレイン電圧と電流検出用のNchMOSトランジスタQ6のドレイン電圧はほぼ同電位になるので、NchMOSトランジスタQ5が非飽和領域で動作するとき、NchMOSトランジスタQ6も同様に非飽和領域で動作する。従って、動作領域に関わらず、出力駆動用のNchMOSトランジスタQ5と電流検出用のNchMOSトランジスタQ6の電流比が一定になる。このため、出力駆動用のNchMOSトランジスタQ5に所定の電流値以上の過電流が流れた場合に限って、過電流保護が動作するので、通常動作時に誤って過電流保護が動作することを防止できる。また、出力電圧範囲が制限される問題も発生しない。   In FIG. 2, since the drain voltage of the output driving NchMOS transistor Q5 and the drain voltage of the current detecting NchMOS transistor Q6 are substantially the same potential, when the NchMOS transistor Q5 operates in the non-saturated region, the same applies to the NchMOS transistor Q6. Operates in the non-saturated region. Therefore, the current ratio between the output drive NchMOS transistor Q5 and the current detection NchMOS transistor Q6 is constant regardless of the operation region. For this reason, since the overcurrent protection operates only when an overcurrent of a predetermined current value or more flows through the output driving NchMOS transistor Q5, it is possible to prevent the overcurrent protection from being erroneously operated during the normal operation. . Further, the problem that the output voltage range is limited does not occur.

(第3の実施形態)
以下、本発明の第3の実施形態に係る過電流保護回路について、図面を参照しながら説明する。図3は本発明の第3の実施形態を適用した過電流保護回路の一実施例を示す。図3において図1と同一部分には同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
(Third embodiment)
Hereinafter, an overcurrent protection circuit according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 shows an example of an overcurrent protection circuit to which the third embodiment of the present invention is applied. 3, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

本実施例において、出力駆動回路103は出力駆動用のトランジスタをPNPトランジスタQ9として、出力駆動回路101と同様に構成される。電流検出回路113は電流検出用のトランジスタをPNPトランジスタQ10として、電流検出回路111と同様に構成され、PNPトランジスタQ9のコレクタ電圧がNPNトランジスタQ3、PNPトランジスタQ4を介してPNPトランジスタQ10のコレクタに供給されており、出力駆動用のPNPトランジスタQ9と電流検出用のPNPトランジスタQ10のコレクタ電圧がほぼ同電位に保たれる。電流検出回路113と制御回路121とで過電流保護回路を構成している。   In this embodiment, the output drive circuit 103 is configured in the same manner as the output drive circuit 101, with the output drive transistor being a PNP transistor Q9. The current detection circuit 113 is configured in the same manner as the current detection circuit 111 with the current detection transistor being a PNP transistor Q10, and the collector voltage of the PNP transistor Q9 is supplied to the collector of the PNP transistor Q10 via the NPN transistor Q3 and the PNP transistor Q4. Thus, the collector voltages of the PNP transistor Q9 for driving the output and the PNP transistor Q10 for detecting the current are maintained at substantially the same potential. The current detection circuit 113 and the control circuit 121 constitute an overcurrent protection circuit.

次に本実施例の動作について、説明する。なお、第1の実施形態と同様の過電流保護回路の動作については、詳細な説明を省略する。   Next, the operation of this embodiment will be described. Note that detailed description of the operation of the overcurrent protection circuit similar to that of the first embodiment is omitted.

図3において、出力駆動用のPNPトランジスタQ9のコレクタ電圧と電流検出用のPNPトランジスタQ10のコレクタ電圧はほぼ同電位になるので、PNPトランジスタQ9が非飽和領域で動作するとき、PNPトランジスタQ10も同様に非飽和領域で動作する。従って、動作領域に関わらず、出力駆動用のPNPトランジスタQ9と電流検出用のPNPトランジスタQ10の電流比が一定になる。このため、出力駆動用のPNPトランジスタQ9に所定の電流値以上の過電流が流れた場合に限って、過電流保護が動作するので、通常動作時に誤って過電流保護が動作することを防止できる。また、出力電圧範囲が制限される問題も発生しない。   In FIG. 3, the collector voltage of the PNP transistor Q9 for driving the output and the collector voltage of the PNP transistor Q10 for detecting the current are substantially the same. Therefore, when the PNP transistor Q9 operates in the non-saturated region, the PNP transistor Q10 is also the same. Operates in the non-saturated region. Therefore, the current ratio between the output driving PNP transistor Q9 and the current detection PNP transistor Q10 is constant regardless of the operating region. For this reason, the overcurrent protection operates only when an overcurrent of a predetermined current value or more flows through the PNP transistor Q9 for driving the output, so that it is possible to prevent the overcurrent protection from being erroneously operated during the normal operation. . Further, the problem that the output voltage range is limited does not occur.

なお、第3の実施形態において、出力駆動用のPNPトランジスタQ9はNPNトランジスタとしても、同様の過電流保護回路を構成することができ、同様の効果が得られる。   In the third embodiment, the output driving PNP transistor Q9 can be configured as an NPN transistor to form a similar overcurrent protection circuit, and the same effect can be obtained.

(第4の実施形態)
以下、本発明の第4の実施形態に係る過電流保護回路について、図面を参照しながら説明する。図4は本発明の第4の実施形態を適用した過電流保護回路の一実施例を示す。図4において図1と同一部分には同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
(Fourth embodiment)
Hereinafter, an overcurrent protection circuit according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 4 shows an example of an overcurrent protection circuit to which the fourth embodiment of the present invention is applied. 4, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

本実施例において、電流検出回路111、制御回路121、状態保持回路131とで過電流保護回路を構成している。なお、図8に状態保持回路131の一例を示す。この回路は、NPNトランジスタQ31〜34、抵抗R31〜33、容量C31で構成され、入力にHIGH電圧が入力されるとHIGH電圧を出力し、LOW電圧が入力されるとLOW電圧を出力するが、NPNトランジスタQ32と容量C31は、NPNトランジスタQ32のオン時間を制御するフィルターを構成しているので、入力がHIGH電圧からLOW電圧に切換った後の一定時間は出力がHIGH電圧に保持され、その後、LOW電圧に切換る状態保持機能を有している。保持する時間は、NPNトランジスタQ32のベース電流による容量C31の放電時間によって決まる。   In this embodiment, the current detection circuit 111, the control circuit 121, and the state holding circuit 131 constitute an overcurrent protection circuit. An example of the state holding circuit 131 is shown in FIG. This circuit is composed of NPN transistors Q31 to 34, resistors R31 to 33, and a capacitor C31, and outputs a HIGH voltage when a HIGH voltage is input to the input, and outputs a LOW voltage when a LOW voltage is input. Since the NPN transistor Q32 and the capacitor C31 constitute a filter that controls the ON time of the NPN transistor Q32, the output is held at the HIGH voltage for a certain time after the input is switched from the HIGH voltage to the LOW voltage. , Has a state holding function for switching to the LOW voltage. The holding time is determined by the discharge time of the capacitor C31 due to the base current of the NPN transistor Q32.

次に本実施例の動作について、説明する。なお、第1の実施形態と同様の過電流保護回路の動作については、詳細な説明を省略する。   Next, the operation of this embodiment will be described. Note that detailed description of the operation of the overcurrent protection circuit similar to that of the first embodiment is omitted.

図4において、出力駆動用のPchMOSトランジスタQ1に過電流が発生すると、電流検出用の抵抗R1の両端の電位差が制御回路121の所定の閾値を越え、出力駆動回路101の動作が遮断される。このとき、状態保持回路131によって、出力駆動回路101の動作遮断状態が一定時間保持される。その後、出力駆動回路101の動作が復帰するが、PchMOSトランジスタQ1に過電流が発生する状態が継続していれば、再び出力駆動回路101の動作が遮断され、状態が保持される。以後同様の動作を繰り返し、過電流が発生する異常状態が継続しても、出力駆動回路101の平均電流が殆ど増加しない。このため、半導体素子は全く発熱することがない。   In FIG. 4, when an overcurrent is generated in the output driving PchMOS transistor Q1, the potential difference between both ends of the current detection resistor R1 exceeds a predetermined threshold value of the control circuit 121, and the operation of the output driving circuit 101 is shut off. At this time, the operation holding state of the output drive circuit 101 is held for a certain time by the state holding circuit 131. Thereafter, the operation of the output drive circuit 101 is restored. However, if the state in which an overcurrent is generated in the PchMOS transistor Q1 continues, the operation of the output drive circuit 101 is interrupted again and the state is maintained. Thereafter, the same operation is repeated, and the average current of the output drive circuit 101 hardly increases even if an abnormal state in which an overcurrent occurs continues. For this reason, the semiconductor element does not generate heat at all.

以上のように第4の実施形態によると、第1の実施形態と同様に通常動作時に誤って過電流保護が動作することが防止され、また、出力駆動用トランジスタの過電流をフィルターで状態を保持して防止するので、出力駆動回路の半導体素子及び半導体集積回路のパッケージが全く発熱することがなく、半導体素子の破壊を防止することができる。   As described above, according to the fourth embodiment, it is possible to prevent the overcurrent protection from being erroneously operated during the normal operation as in the first embodiment, and to filter the state of the overcurrent of the output driving transistor with the filter. Since it is held and prevented, the semiconductor element of the output drive circuit and the package of the semiconductor integrated circuit do not generate heat at all, and the destruction of the semiconductor element can be prevented.

(第5の実施形態)
以下、本発明の第5の実施形態に係る過電流保護回路について、図面を参照しながら説明する。図5は本発明の第5の実施形態を適用した過電流保護回路の一実施例を示す。図5において図1〜4と同一部分には同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
(Fifth embodiment)
Hereinafter, an overcurrent protection circuit according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 5 shows an example of an overcurrent protection circuit to which the fifth embodiment of the present invention is applied. 5, the same parts as those in FIGS. 1 to 4 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

本実施例において、出力駆動回路104は、増幅器4、5、出力駆動用のPchMOSトランジスタQ1、NchMOSトランジスタQ5、電流源I1、スイッチ回路6〜8とで構成されており、出力段はPchMOSトランジスタQ1の流出電流とNchMOSトランジスタQ5の流入電流で出力を駆動するレールTOレール出力の構成で、入力端子1から入力された信号を出力端子2に出力する。出力駆動回路204は、出力駆動回路104と同様に構成され、入力端子1から反転増幅器21を介して入力された信号を出力端子22に出力する。出力端子2と出力端子22間には出力負荷3が接続され、出力駆動回路104と出力駆動回路204が互いに位相が反転された信号を出力し、出力負荷3が駆動される。このように、出力駆動回路104、204でBTL出力回路を構成している。電流検出回路114は、PchMOSトランジスタQ2、NchMOSトランジスタQ6、NPNトランジスタQ3、Q8、PNPトランジスタQ4、Q7、電流検出用の抵抗R1、R2、電流源I2、I3とで構成され、出力駆動用のPchMOSトランジスタQ1と電流検出用のPchMOSトランジスタQ2及び出力駆動用のNchMOSトランジスタQ5と電流検出用のNchMOSトランジスタQ6のドレイン電圧がほぼ同電位に保たれる。また、電流検出回路214は、電流検出回路114と同様に構成されている。制御回路122は、PNPトランジスタQ13〜16、NPNトランジスタQ11〜12で構成されており、トランジスタQ11〜14のいずれかがオンすれば、HIGH電圧を出力し、出力駆動回路104、204の両方の動作を遮断する。電流検出回路114、214、制御回路122、状態保持回路131で過電流保護回路が構成されている。   In this embodiment, the output drive circuit 104 includes amplifiers 4 and 5, an output drive PchMOS transistor Q1, an NchMOS transistor Q5, a current source I1, and switch circuits 6 to 8, and the output stage is a PchMOS transistor Q1. The signal input from the input terminal 1 is output to the output terminal 2 with the configuration of rail-to-rail output that drives the output by the current flowing out of the NchMOS transistor Q5 and the inflow current of the NchMOS transistor Q5. The output drive circuit 204 is configured similarly to the output drive circuit 104, and outputs a signal input from the input terminal 1 via the inverting amplifier 21 to the output terminal 22. The output load 3 is connected between the output terminal 2 and the output terminal 22, and the output drive circuit 104 and the output drive circuit 204 output signals whose phases are inverted with each other, and the output load 3 is driven. As described above, the output drive circuits 104 and 204 constitute a BTL output circuit. The current detection circuit 114 includes a Pch MOS transistor Q2, an Nch MOS transistor Q6, NPN transistors Q3 and Q8, PNP transistors Q4 and Q7, current detection resistors R1 and R2, and current sources I2 and I3. The drain voltages of the transistor Q1, the current detecting PchMOS transistor Q2, the output driving NchMOS transistor Q5, and the current detecting NchMOS transistor Q6 are maintained at substantially the same potential. The current detection circuit 214 is configured in the same manner as the current detection circuit 114. The control circuit 122 is composed of PNP transistors Q13 to 16 and NPN transistors Q11 to Q12. When any of the transistors Q11 to Q14 is turned on, the control circuit 122 outputs a HIGH voltage and operates both the output drive circuits 104 and 204. Shut off. The current detection circuits 114 and 214, the control circuit 122, and the state holding circuit 131 constitute an overcurrent protection circuit.

次に本実施例の動作について、説明する。なお、第1〜第4の実施形態と同様の過電流保護回路の動作については、詳細な説明を省略する。   Next, the operation of this embodiment will be described. The detailed description of the operation of the overcurrent protection circuit similar to those in the first to fourth embodiments is omitted.

図5において、出力端子2と出力端子22が誤ってショートした場合、入力端子1から例えば正弦波信号の正の半波が入力されると、出力端子2からは正弦波の正の半波が、出力端子22からは正弦波の負の半波が出力する状態になり、VCCから出力駆動回路104のPchMOSトランジスタQ1及びショートされた出力端子2と出力端子22間、さらに出力駆動回路204のNchMOSトランジスタQ25を介してGNDへ流れる過電流が発生する。このため、電流検出用のPchMOSトランジスタQ2及びNchMOSトランジスタQ26に流れる電流が増加するので、電圧検出用の抵抗R1及びR22で発生する電位差がそれぞれ上昇する。この電位差が、制御回路122のNPNトランジスタQ11、及びPNPトランジスタQ14における各々のVbeで設定されるどちらかの閾値を越えると、NPNトランジスタQ11、またはPNPトランジスタQ14のどちらかがオンし、制御回路122の出力がLOW電圧からHIGH電圧に切換ることによって、出力駆動回路104、204の両方の動作が遮断される。このとき、状態保持回路131によって、この状態が一定時間保持されるため、出力駆動回路104、204の両方の平均電流は増加しない。このように、出力駆動回路104、204に発生する過電流を防止することが出来る。入力端子1から正弦波信号の負の半波が入力され、出力端子2から正弦波の負の半波が、出力端子22から正弦波の正の半波が出力する場合においても、過電流保護の動作は同様である。   In FIG. 5, when the output terminal 2 and the output terminal 22 are accidentally shorted, for example, when a positive half wave of a sine wave signal is input from the input terminal 1, a positive half wave of a sine wave is output from the output terminal 2. The negative half wave of the sine wave is output from the output terminal 22, and the VCC is connected to the PchMOS transistor Q 1 of the output drive circuit 104, between the shorted output terminal 2 and the output terminal 22, and further to the NchMOS of the output drive circuit 204. Overcurrent that flows to GND via transistor Q25 is generated. For this reason, the current flowing through the current detecting PchMOS transistor Q2 and the NchMOS transistor Q26 increases, and the potential difference generated in the voltage detecting resistors R1 and R22 increases. When this potential difference exceeds one of the threshold values set by each Vbe in the NPN transistor Q11 and the PNP transistor Q14 of the control circuit 122, either the NPN transistor Q11 or the PNP transistor Q14 is turned on, and the control circuit 122 Is switched from the LOW voltage to the HIGH voltage, the operations of both the output drive circuits 104 and 204 are cut off. At this time, since this state is held for a certain period of time by the state holding circuit 131, the average current of both the output drive circuits 104 and 204 does not increase. Thus, overcurrent generated in the output drive circuits 104 and 204 can be prevented. Even when a negative half wave of a sine wave signal is input from the input terminal 1, a negative half wave of a sine wave is output from the output terminal 2, and a positive half wave of a sine wave is output from the output terminal 22, overcurrent protection is provided. The operation of is the same.

なお、出力端子2または出力端子22がGNDにショートされた場合やVCCにショートされた場合など出力駆動回路104、204に過電流が発生する場合においては、前記の出力端子2と出力端子22がショートした場合と同様の過電流保護の動作によって、出力駆動回路104、204の両方の動作を遮断し、どのような出力端子の異常状態においても過電流が防止できる。   When the output terminal 2 or the output terminal 22 is short-circuited to GND or when an overcurrent is generated in the output drive circuits 104 and 204, such as when short-circuited to VCC, the output terminal 2 and the output terminal 22 are connected to each other. The operation of both the output drive circuits 104 and 204 is shut off by the same overcurrent protection operation as when a short circuit occurs, and overcurrent can be prevented in any output terminal abnormal state.

以上のように第5の実施形態によると、BTL出力回路において、4つの出力駆動用トランジスタ各々に過電流保護機能が付加されるので、どのような出力端子の異常状態においても過電流が防止され、半導体素子の発熱及び破壊を防ぐことが出来る。また、出力電圧がどのような状態であっても一定の電流値以上の過電流が流れない限り、過電流保護が動作しないため、通常動作時において過電流保護の誤動作が防止される。さらに、出力電圧範囲が制限されることもない。従って、出力電圧範囲を電源電圧とほぼ同等まで広くするため、出力段をレールTOレール出力の構成にするBTL出力回路において、特に有用である。   As described above, according to the fifth embodiment, since the overcurrent protection function is added to each of the four output driving transistors in the BTL output circuit, overcurrent is prevented in any output terminal abnormal state. Heat generation and destruction of the semiconductor element can be prevented. Moreover, since overcurrent protection does not operate unless an overcurrent of a certain current value or more flows in any state of the output voltage, malfunction of overcurrent protection is prevented during normal operation. Furthermore, the output voltage range is not limited. Therefore, it is particularly useful in a BTL output circuit in which the output stage has a rail-to-rail output configuration in order to widen the output voltage range to almost the same as the power supply voltage.

なお、第5の実施形態において、出力駆動用のトランジスタはバイポーラトランジスタとしても、同様の過電流保護回路を構成することができ、同様の効果が得られる。また、第1〜5の実施形態において、出力負荷3は、他のスピーカー、コイル等としても、同様の効果が得られる。   In the fifth embodiment, the same overcurrent protection circuit can be configured even if the output driving transistor is a bipolar transistor, and the same effect can be obtained. In the first to fifth embodiments, the same effect can be obtained when the output load 3 is another speaker, coil, or the like.

以上説明したように、本発明はスピーカー等を備えた情報通信機器の出力駆動回路おいて、出力端子がショートされる場合等の異常時に発生する過電流のために、半導体素子が発熱、破壊することを防止する過電流保護回路に有用である。   As described above, according to the present invention, in an output drive circuit of an information communication device equipped with a speaker or the like, a semiconductor element generates heat and breaks down due to an overcurrent that occurs when an output terminal is short-circuited. This is useful for an overcurrent protection circuit that prevents this.

本発明の第1の実施形態における過電流保護回路の構成図1 is a configuration diagram of an overcurrent protection circuit according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態における過電流保護回路の構成図The block diagram of the overcurrent protection circuit in the 2nd Embodiment of this invention 本発明の第3の実施形態における過電流保護回路の構成図Configuration diagram of an overcurrent protection circuit according to a third embodiment of the present invention 本発明の第4の実施形態における過電流保護回路の構成図The block diagram of the overcurrent protection circuit in the 4th Embodiment of this invention 本発明の第5の実施形態における過電流保護回路の構成図The block diagram of the overcurrent protection circuit in the 5th Embodiment of this invention 従来例における過電流保護回路の構成図Configuration diagram of the overcurrent protection circuit in the conventional example 従来例における他の過電流保護回路の構成図Configuration diagram of another overcurrent protection circuit in the conventional example 図4及び図5の状態保持回路131の一例を示す構成図Configuration diagram showing an example of the state holding circuit 131 of FIGS. 図6の従来例における過電流保護回路のタイミングチャートTiming chart of the overcurrent protection circuit in the conventional example of FIG. 本発明の第1の実施形態における過電流保護回路のタイミングチャートTiming chart of overcurrent protection circuit in first embodiment of the present invention

符号の説明Explanation of symbols

1、31 入力端子
2、22、32 出力端子
3 出力負荷
4、5 増幅器
6〜8 スイッチ回路
21 反転増幅器
Q1〜2、Q21〜22 PchMOSトランジスタ
Q5〜6、Q25〜26 NchMOSトランジスタ
Q3、Q8、Q11〜Q12、Q23、Q28、Q31〜34 NPNトランジスタ
Q4、Q7、Q13〜16 PNPトランジスタ
R1〜3、R11、R21〜22、R31〜33 抵抗
C1 コンデンサ
I1〜3、I21〜23 電流源
101〜105、204 出力駆動回路
111〜114、214 電流検出回路
121〜122 制御回路
131 状態保持回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 31 Input terminal 2, 22, 32 Output terminal 3 Output load 4, 5 Amplifier 6-8 Switch circuit 21 Inverting amplifier Q1-2, Q21-22 PchMOS transistor Q5-6, Q25-26 NchMOS transistor Q3, Q8, Q11 Q12, Q23, Q28, Q31-34 NPN transistors Q4, Q7, Q13-16 PNP transistors R1-3, R11, R21-22, R31-33 Resistor C1 Capacitors I1-3, I21-23 Current sources 101-105, 204 Output drive circuit 111-114, 214 Current detection circuit 121-122 Control circuit 131 State holding circuit

Claims (6)

ソースがVCCに接続して流出電流で出力を駆動する第1のPchMOSトランジスタを備えた第1の出力駆動回路において、前記第1のPchMOSトランジスタとゲート及びソースが共通に接続され前記第1のPchMOSトランジスタの電流を検出する第2のPchMOSトランジスタを備える第1の電流検出回路と、前記第1の電流検出回路の電流検出値が所定の値を超えたとき、前記第1の出力駆動回路の動作を遮断する第1の制御回路を備える構成の過電流保護回路であって、前記第2のPchMOSトランジスタのドレインを前記第1のPchMOSトランジスタのドレインとほぼ同電位にすることを特徴とする過電流保護回路。 In the first output driving circuit including a first PchMOS transistor having a source connected to VCC and driving an output with an outflow current, the first PchMOS is connected in common to the first PchMOS transistor and the gate and the source. A first current detection circuit including a second PchMOS transistor for detecting a current of the transistor, and an operation of the first output drive circuit when a current detection value of the first current detection circuit exceeds a predetermined value; An overcurrent protection circuit having a first control circuit that cuts off the current, wherein the drain of the second PchMOS transistor has substantially the same potential as the drain of the first PchMOS transistor. Protection circuit. 前記第1の電流検出回路は、ベースが前記第1のPchMOSトランジスタのドレインに接続され、エミッタに定電流源が接続される第1のNPNトランジスタと、ベースが前記第1のNPNトランジスタのエミッタに接続され、エミッタが前記第2のPchMOSトランジスタのドレインに接続する第1のPNPトランジスタを備えることを特徴とする請求項1に記載の過電流保護回路。 The first current detection circuit includes a first NPN transistor having a base connected to a drain of the first PchMOS transistor and a constant current source connected to an emitter, and a base connected to an emitter of the first NPN transistor. 2. The overcurrent protection circuit according to claim 1, further comprising a first PNP transistor connected and having an emitter connected to a drain of the second PchMOS transistor. ソースがGNDに接続して流入電流で出力を駆動する第1のNchMOSトランジスタを備えた第2の出力駆動回路において、前記第1のNchMOSトランジスタとゲート及びソースが共通に接続され前記第1のNchMOSトランジスタの電流を検出する第2のNchMOSトランジスタを備える第2の電流検出回路と、前記第2の電流検出回路の電流検出値が所定の値を超えたとき、前記第2の出力駆動回路の動作を遮断する第2の制御回路を備える構成の過電流保護回路であって、前記第2のNchMOSトランジスタのドレインを前記第1のNchMOSトランジスタのドレインとほぼ同電位にすることを特徴とする過電流保護回路。 In a second output drive circuit having a first NchMOS transistor having a source connected to GND and driving an output with an inflow current, the first NchMOS is connected in common to the first NchMOS transistor and the first NchMOS. A second current detection circuit including a second NchMOS transistor for detecting a current of the transistor; and an operation of the second output drive circuit when a current detection value of the second current detection circuit exceeds a predetermined value. An overcurrent protection circuit configured to include a second control circuit that shuts off the overcurrent, wherein the drain of the second NchMOS transistor has substantially the same potential as the drain of the first NchMOS transistor. Protection circuit. エミッタがVCCに接続して流出電流で出力を駆動する第2のPNPトランジスタを備えた第3の出力駆動回路において、前記第2のPNPトランジスタとベース及びエミッタが共通に接続され前記第2のPNPトランジスタの電流を検出する第3のPNPトランジスタを備える第3の電流検出回路と、前記第3の電流検出回路の電流検出値が所定の値を超えたとき、前記第3の出力駆動回路の動作を遮断する第3の制御回路を備える構成の過電流保護回路であって、前記第3のPNPトランジスタのコレクタを前記第2のPNPトランジスタのコレクタとほぼ同電位にすることを特徴とする過電流保護回路。 In a third output drive circuit comprising a second PNP transistor whose emitter is connected to VCC and drives an output with an outflow current, the second PNP transistor, the base and the emitter are connected in common, and the second PNP transistor A third current detection circuit including a third PNP transistor for detecting a current of the transistor; and an operation of the third output drive circuit when a current detection value of the third current detection circuit exceeds a predetermined value. An overcurrent protection circuit comprising a third control circuit for shutting off the overcurrent, wherein the collector of the third PNP transistor has substantially the same potential as the collector of the second PNP transistor. Protection circuit. 前記第1の制御回路は、前記第1の出力駆動回路の動作を遮断した状態を所定の時間保持するとともに、所定の時間経過した後、その保持状態から復帰する機能を有することを特徴とする請求項1に記載の過電流保護回路。 The first control circuit has a function of holding a state where the operation of the first output driving circuit is cut off for a predetermined time, and returning from the holding state after a predetermined time has elapsed. The overcurrent protection circuit according to claim 1. 前記第1のPchMOSトランジスタと前記第1のNchMOSトランジスタを備え、前記第1のPchMOSトランジスタの流出電流と前記第2のNchMOSトランジスタの流入電流で第1の出力端子を駆動する第4の出力駆動回路と、前記第1のPchMOSトランジスタと前記第1のNchMOSトランジスタとを備え、前記第1のPchMOSトランジスタの流出電流と前記第1のNchMOSトランジスタの流入電流で第2の出力端子を駆動する第5の出力駆動回路とを備え、前記第1の出力端子と前記第2の出力端子との間に負荷が接続され、第4の出力駆動回路と第5の出力駆動回路が電流を流入及び流出して前記負荷を駆動するBTL出力回路において、前記第1のPchMOSトランジスタとゲート及びソースが共通に接続され前記第1のPchMOSトランジスタの電流を検出する前記第2のPchMOSトランジスタを備える前記第1の電流検出回路と前記第1の電流検出回路の電流検出値が所定の値を超えたとき、前記第4の出力駆動回路と前記第5の出力駆動回路の両方の動作を遮断する第4の制御回路を備える構成の過電流保護回路であって、前記第2のPchMOSトランジスタのドレインを前記第1のPchMOSトランジスタのドレインとほぼ同電位にすることを特徴とする第1の過電流保護回路と、前記第1のNchMOSトランジスタとゲート及びソースが共通に接続され前記第1のNchMOSトランジスタの電流を検出する第2のNchMOSトランジスタを備える前記第2の電流検出回路と前記第2の電流検出回路の電流検出値が所定の値を超えたとき、前記第4の出力駆動回路と前記第5の出力駆動回路の両方の動作を遮断する第5の制御回路を備える構成の過電流保護回路であって、前記第2のNchMOSトランジスタのドレインを前記第1のNchMOSトランジスタのドレインとほぼ同電位にすることを特徴とする第2の過電流保護回路とを、前記第4の出力駆動回路と前記第5の出力駆動回路の両方にそれぞれ備える構成の過電流保護回路であって、前記第4の出力駆動回路と前記第5の出力駆動回路のそれぞれの過電流に伴い、前記第4の出力駆動回路と前記第5の出力駆動回路の両方の動作を遮断することを特徴とする過電流保護回路。 A fourth output drive circuit including the first PchMOS transistor and the first NchMOS transistor, and driving a first output terminal by an outflow current of the first PchMOS transistor and an inflow current of the second NchMOS transistor; And a first PchMOS transistor and a first NchMOS transistor, and a second output terminal is driven by the outflow current of the first PchMOS transistor and the inflow current of the first NchMOS transistor. An output drive circuit, a load is connected between the first output terminal and the second output terminal, and the fourth output drive circuit and the fifth output drive circuit flow current in and out. In the BTL output circuit for driving the load, the gate and the source are shared with the first PchMOS transistor. When the current detection value of the first current detection circuit and the first current detection circuit including the second PchMOS transistor connected to detect the current of the first PchMOS transistor exceeds a predetermined value, An overcurrent protection circuit having a fourth control circuit configured to block operations of both the fourth output drive circuit and the fifth output drive circuit, wherein the drain of the second PchMOS transistor is connected to the first control circuit. A first overcurrent protection circuit characterized by having substantially the same potential as the drain of the PchMOS transistor, and the current of the first NchMOS transistor is detected by connecting the gate and source in common with the first NchMOS transistor Current detection values of the second current detection circuit including the second NchMOS transistor and the second current detection circuit are An overcurrent protection circuit having a fifth control circuit configured to cut off the operation of both the fourth output drive circuit and the fifth output drive circuit when a predetermined value is exceeded, A second overcurrent protection circuit characterized in that the drain of the NchMOS transistor has substantially the same potential as the drain of the first NchMOS transistor, the fourth output drive circuit and the fifth output drive circuit Both of the fourth output drive circuit and the fifth output drive circuit in accordance with respective overcurrents of the fourth output drive circuit and the fifth output drive circuit. An overcurrent protection circuit characterized by shutting off both operations of the output drive circuit.
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