JP2011191192A - Semiconductor device and testing device of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、過電流保護回路を備えた半導体装置及びその試験装置に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device provided with an overcurrent protection circuit and a test apparatus therefor.
図9は、過電流保護回路を備えた半導体装置の一従来例を示す回路ブロック図である。本従来例の半導体装置100において、過電流保護回路70は、メイントランジスタ11及び12とゲートが各々共通化されたサブトランジスタ21及び22に各々流れる微小なサブ電流I21及びI22をセンス抵抗31及び32を用いて検出することにより、メイントランジスタ11及び12に各々流れる大きなメイン電流I11及びI12(ただし、I11=α×I21、I12=β×I22、α及びβはミラー比(例えば1,000))を間接的に検出する構成とされていた。
FIG. 9 is a circuit block diagram showing a conventional example of a semiconductor device provided with an overcurrent protection circuit. In the
つまり、過電流保護回路70は、上側サブ電流I21が上側サブ電流用閾値Ith1’を上回ったときに、上側メイン電流I11も上側メイン電流用閾値Ith1(=α×Ith1’)を上回ったと判断し、過電流保護信号Socpを正常時の論理レベルから異常時の論理レベルに変遷させる構成とされていた。また、過電流保護回路70は、下側サブ電流I22が下側サブ電流用閾値Ith2’を上回ったときに、下側メイン電流I12も下側メイン電流用閾値Ith2(=β×Ith2’)を上回ったと判断し、過電流保護信号Socpを正常時の論理レベルから異常時の論理レベルに変遷させる構成とされていた。
That is, the
このような半導体装置100の出荷時テストについては、(1)サブ電流用閾値Ith1’及びIth2’を測定するか、(2)メイン電流用閾値Ith1及びIth2を測定するか、或いは、(3)出荷時テストを行わない、という選択肢があった。
Regarding the shipping test of such a
なお、選択肢(1)を選んだ場合には、図9に示した通り、センス抵抗31及び32の各一端(サブトランジスタ21及び22との接続端)に接続されたテスト用パッドTP1及びTP2(EDS[Electrical Die Sorting]パッド)を用意しておく必要がある。そして、上側サブ電流用閾値Ith1’を測定する際には、メイントランジスタ11及び12、並びに、サブトランジスタ21及び22をいずれもオフとした状態で、外部端子T1からテスト用パッドTP1に向けた任意のテスト電流Itestを流し込み、過電流保護動作が発動したときのテスト電流Itestの電流値を上側サブ電流用閾値Ith1’として測定すればよい。また、下側サブ電流用閾値Ith2’を測定する際には、先述と同様、メイントランジスタ11及び12、並びに、サブトランジスタ21及び22をいずれもオフとした状態で、テスト用パッドTP2から外部端子T3に向けた任意のテスト電流Itestを流し込み、過電流保護動作が発動したときのテスト電流Itestの電流値を下側サブ電流用閾値Ith2’として測定すればよい。
If option (1) is selected, as shown in FIG. 9, test pads TP1 and TP2 (connected to one end of each of the
一方、選択肢(2)を選んだ場合には、先述のテスト用パッドTP1及びTP2が不要となる。そして、上側メイン電流用閾値Ith1を測定する際には、メイントランジスタ11とサブトランジスタ21をいずれもオンとし、メイントランジスタ12とサブトランジスタ22をいずれもオフとした状態で、外部端子T1から外部端子T2に向けた任意のテスト電流Itestを流し込み、過電流保護動作が発動したときのテスト電流Itestの電流値を上側メイン電流用閾値Ith1として測定すればよい。また、下側メイン電流用閾値Ith2を測定する際には、メイントランジスタ11とサブトランジスタ21をいずれもオフとし、メイントランジスタ12とサブトランジスタ22をいずれもオンとした状態で、外部端子T2から外部端子T3に向けた任意のテスト電流Itestを流し込み、過電流保護動作が発動したときのテスト電流Itestの電流値を下側メイン電流用閾値Ith2として測定すればよい。
On the other hand, when the option (2) is selected, the above-described test pads TP1 and TP2 are not necessary. When measuring the upper main current threshold Ith1, the
なお、上記に関連する従来技術の一例としては、特許文献1を挙げることができる。
As an example of the related art related to the above,
しかしながら、上記従来例の半導体装置100では、その出荷時テストについて、先の選択肢(1)〜(3)いずれを選んだ場合にも各々課題があった。
However, the
選択肢(1)を選んだ場合には、出力毎に先述のテスト用パッドTP1及びTP2が必要となるため、チップ面積の増大を招き、延いては、チップコストの上昇につながっていた。また、テスト用パッドTP1及びTP2は、リードフレームにワイヤボンディングされない隠しパッドであるため、半導体装置100のパッケージング後には、サブ電流用閾値Ith1’及びIth2’の測定ができなくなっていた。また、サブ電流用閾値Ith1’及びIth2’を測定しても、メイン電流用閾値Ith1及びIth2を直接測定したわけではないため、メイントランジスタ11及び12とサブトランジスタ21及び22とのミラー比α及びβが製品毎にばらついていた場合には、メイン電流用閾値Ith1及びIth2を保証することができなかった。
When the option (1) is selected, the test pads TP1 and TP2 described above are required for each output, leading to an increase in the chip area, leading to an increase in chip cost. Further, since the test pads TP1 and TP2 are hidden pads that are not wire-bonded to the lead frame, the sub-current thresholds Ith1 'and Ith2' cannot be measured after the
また、選択肢(2)を選んだ場合には、メイン電流用閾値Ith1及びIth2を直接測定することが可能である反面、意図的な過電流保護動作を発動させるために、非常に大きなテスト電流Itestを流さなければならないので、大電流の測定にも耐え得るテスト設備が必要となり、延いては、出荷時テストのコストアップが招かれていた。 When the option (2) is selected, the main current thresholds Ith1 and Ith2 can be directly measured. However, in order to activate the intentional overcurrent protection operation, a very large test current Itest is used. Therefore, a test facility that can withstand the measurement of a large current is required, which in turn increases the cost of testing at the time of shipment.
また、選択肢(3)を選んだ場合には、半導体装置100の出荷時テストを実施していないので、製品のコストダウンには貢献し得るものの、品質の低下(初期不良率の増大)は免れ得なかった。
In addition, when option (3) is selected, the
本発明は、上記の問題点に鑑み、特殊なテスト設備を要することなく、メイントランジスタに流れるメイン電流の過電流保護値が正常範囲に収まっているか否かを判定することが可能な半導体装置及びその試験装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention provides a semiconductor device capable of determining whether an overcurrent protection value of a main current flowing through a main transistor is within a normal range without requiring a special test facility, and An object is to provide the test apparatus.
上記目的を達成するために、本発明に係る半導体装置は、第1外部端子と;第2外部端子と;前記第1外部端子と前記第2外部端子との間に接続され、メイン電流を流すためのメイントランジスタと;前記第1外部端子と前記第2外部端子との間に接続され、前記メイン電流と同様の挙動を示すサブ電流を流すためのサブトランジスタと;前記メイントランジスタと前記サブトランジスタの双方に共通の駆動信号を生成する制御回路と;前記サブ電流と所定のサブ電流用閾値とを比較して過電流保護信号を生成し、これを前記制御回路に出力する過電流保護回路と;前記メイントランジスタと前記サブトランジスタの双方を前記駆動信号に応じてオン/オフさせるか、前記メイントランジスタを前記駆動信号に依らずオフとし、前記サブトランジスタのみを前記駆動信号に応じてオン/オフさせるかを、所定の切替信号に基づいて決定する駆動回路と;を有する構成(第1の構成)とされている。 In order to achieve the above object, a semiconductor device according to the present invention is connected between a first external terminal; a second external terminal; the first external terminal and the second external terminal, and allows a main current to flow. A main transistor for connecting; a sub-transistor connected between the first external terminal and the second external terminal for flowing a sub-current exhibiting the same behavior as the main current; the main transistor and the sub-transistor A control circuit that generates a drive signal common to both of them; an overcurrent protection circuit that compares the subcurrent with a predetermined threshold for subcurrent to generate an overcurrent protection signal and outputs the signal to the control circuit; Both the main transistor and the sub transistor are turned on / off according to the drive signal, or the main transistor is turned off regardless of the drive signal, and the sub transistor It has a configuration having a (first configuration); or registers only turns on / off according to the drive signal, a drive circuit for determining based on a predetermined switching signal.
なお、上記第1の構成から成る半導体装置において、前記駆動回路は、前記切替信号に基づいて、前記駆動信号と、前記メイントランジスタをオフとする論理信号の一方を出力するセレクタと;前記セレクタの出力に応じて前記メイントランジスタを駆動するメインドライバと;前記駆動信号に応じて前記サブトランジスタを駆動するサブドライバと;を有する構成(第2の構成)にするとよい。 In the semiconductor device having the first structure, the drive circuit outputs, based on the switching signal, one of the drive signal and a logic signal for turning off the main transistor; A configuration (second configuration) including: a main driver that drives the main transistor according to an output; and a sub-driver that drives the sub-transistor according to the drive signal.
また、上記第2の構成から成る半導体装置において、前記駆動回路は、前記駆動信号の電圧レベルを前記メインドライバ及び前記サブドライバへの入力に適した電圧レベルに変換するレベルシフタを有する構成(第3の構成)にするとよい。 In the semiconductor device having the second configuration, the drive circuit includes a level shifter that converts the voltage level of the drive signal into a voltage level suitable for input to the main driver and the sub driver (third (Configuration).
また、上記第2または第3の構成から成る半導体装置において、前記駆動回路は、前記サブドライバに入力される前記駆動信号に対して、前記セレクタで生じる信号遅延と同等の信号遅延を与える遅延回路を有する構成(第4の構成)にするとよい。 In the semiconductor device having the second or third configuration, the drive circuit gives a signal delay equivalent to a signal delay generated by the selector to the drive signal input to the sub-driver. (4th configuration).
また、上記第2〜第4いずれかの構成から成る半導体装置において、前記メインドライバは、その入力信号が前記メイントランジスタをオンとする論理レベルとなったときには遅滞なく前記メイントランジスタをオンさせる一方、その入力信号が前記メイントランジスタをオフとする論理レベルとなったときには、その時点から所定時間の経過後に前記メイントランジスタをオフさせ、前記サブドライバは、その入力信号が前記サブトランジスタをオンとする論理レベルとなったときには、その時点から所定時間の経過後に前記サブトランジスタをオンさせる一方、その入力信号が前記サブトランジスタをオフとする論理レベルとなったときには遅滞なく前記サブトランジスタをオフさせる構成(第5の構成)にするとよい。 In the semiconductor device having any one of the second to fourth configurations, the main driver turns on the main transistor without delay when the input signal becomes a logic level for turning on the main transistor. When the input signal becomes a logic level for turning off the main transistor, the main transistor is turned off after a lapse of a predetermined time from that point, and the sub-driver is configured to turn on the sub transistor. When the level is reached, the sub-transistor is turned on after a lapse of a predetermined time from that point, while the sub-transistor is turned off without delay when the input signal becomes a logic level that turns off the sub-transistor 5 configuration).
また、上記第1〜第5いずれかの構成から成る半導体装置において、前記制御回路から前記メイントランジスタに至る信号経路と、前記制御回路から前記サブトランジスタに至る信号経路は、互いに対称性を持って敷設されている構成(第6の構成)にするとよい。 In the semiconductor device having any one of the first to fifth configurations, a signal path from the control circuit to the main transistor and a signal path from the control circuit to the sub-transistor are symmetrical to each other. It is good to use the structure (6th structure) currently laid.
また、上記第1〜第6いずれかの構成から成る半導体装置において、前記駆動回路は、前記メイントランジスタと前記サブトランジスタの双方を前記駆動信号に応じてオン/オフさせる際に、前記メイントランジスタをオンさせてから前記サブトランジスタをオンさせ、また、前記サブトランジスタをオフさせてから前記メイントランジスタをオフさせる構成(第7の構成)にするとよい。 In the semiconductor device having any one of the first to sixth configurations, the drive circuit turns on the main transistor when turning on / off both the main transistor and the sub-transistor according to the drive signal. It is preferable that the sub-transistor is turned on after being turned on, and the main transistor is turned off after the sub-transistor is turned off (seventh configuration).
また、上記第1〜第7いずれかの構成から成る半導体装置において、前記切替信号は、前記制御回路から出力される構成(第8の構成)にするとよい。 In the semiconductor device having any one of the first to seventh configurations, the switching signal may be output from the control circuit (eighth configuration).
また、上記第8の構成から成る半導体装置において、前記制御回路は、前記半導体装置の外部から入力されるテスト命令に基づいて、前記メイントランジスタと前記サブトランジスタの双方を前記駆動信号に応じてオンさせる第1ステップと;前記メイントランジスタを前記駆動信号に依らずオフとし、前記サブトランジスタのみを前記駆動信号に応じてオンさせる第2ステップと;を順不同で実行するように、前記駆動信号及び前記切替信号を生成する構成(第9の構成)にするとよい。 In the semiconductor device having the eighth configuration, the control circuit turns on both the main transistor and the sub-transistor according to the drive signal based on a test command input from the outside of the semiconductor device. And the second step of turning off only the sub-transistor in response to the drive signal, and the second step of turning on only the sub-transistor in response to the drive signal. A configuration for generating a switching signal (a ninth configuration) is preferable.
また、本発明に係る試験装置は、上記第1〜第9いずれかの構成から成る半導体装置に対して前記テスト命令を出力し、前記過電流保護回路の閾値が正常範囲に収まっているか否かを判定する構成(第10の構成)とされている。 Further, the test apparatus according to the present invention outputs the test command to the semiconductor device having any one of the first to ninth configurations, and whether or not the threshold value of the overcurrent protection circuit is within a normal range. It is set as the structure (10th structure) which determines this.
なお、上記第10の構成から成る試験装置は、前記第1外部端子と前記第2外部端子との間に任意のテスト電流を流し込む電流源と;前記第1外部端子と前記第2外部端子との間の電位差を測定する電圧計と;前記テスト命令の生成、前記電流源の駆動制御、前記電圧計の測定値取得、及び、前記過電流保護回路の閾値算出を行うテストシーケンサと;を有する構成(第11の構成)にするとよい。 The test apparatus having the tenth configuration includes a current source for supplying an arbitrary test current between the first external terminal and the second external terminal; the first external terminal and the second external terminal; A test sequencer for generating the test command, driving control of the current source, obtaining a measurement value of the voltmeter, and calculating a threshold value of the overcurrent protection circuit. A configuration (eleventh configuration) is preferable.
また、上記第11の構成から成る試験装置において、前記テストシーケンサは、前記制御回路で前記第1ステップを実行させている間には、前記テスト電流を任意の電流値に設定した状態で前記電圧計の測定値を取得することにより、前記メイン電流が流れるメイン電流経路の抵抗値を算出し;前記制御回路で前記第2ステップを実行させている間には、前記テスト電流を任意の電流値に設定した状態で前記電圧計の測定値を取得することにより、前記サブ電流が流れるサブ電流経路の抵抗値を算出する一方、前記テスト電流を徐々に高めていき、過電流保護動作が発動したときの前記テスト電流の電流値を前記サブ電流用閾値として取得し;最終的には、前記メイン電流経路の抵抗値、前記サブ電流経路の抵抗値、及び、前記サブ電流用閾値に基づいて、前記メイン電流用閾値を算出し、これが正常範囲に収まっているか否かを判定する構成(第12の構成)にするとよい。 In the test apparatus having the eleventh configuration, the test sequencer sets the test current to an arbitrary current value while the control circuit is executing the first step. A resistance value of a main current path through which the main current flows is calculated by obtaining a measurement value of the meter; while the second step is executed by the control circuit, the test current is set to an arbitrary current value. The resistance value of the sub current path through which the sub current flows is calculated by acquiring the measured value of the voltmeter in the state set to, while the test current is gradually increased, and the overcurrent protection operation is activated. Current value of the test current at the time is obtained as the threshold value for the sub current; finally, the resistance value of the main current path, the resistance value of the sub current path, and the threshold value for the sub current Based on, or when the calculated main current threshold, which is to determine configure whether falls within the normal range (12 configuration).
本発明に係る半導体装置及びその試験装置であれば、特殊なテスト設備を要することなく、メイントランジスタに流れるメイン電流の過電流保護値が正常範囲に収まっているか否かを判定することが可能となる。 With the semiconductor device and its test device according to the present invention, it is possible to determine whether or not the overcurrent protection value of the main current flowing through the main transistor is within the normal range without requiring special test equipment. Become.
図1は、本発明に係る半導体装置の一構成例を示す図である。図1に示されているように、本構成例の半導体装置1は、トランジスタ11及び12と、トランジスタ21及び22と、センス抵抗31及び32と、ドライバ41a及び42aと、ドライバ41b及び42bと、レベルシフタ50と、制御回路60と、過電流保護回路70と、セレクタ81及び82と、遅延回路91及び92と、を有する。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a semiconductor device according to the present invention. As shown in FIG. 1, the
また、半導体装置1は、外部との電気的接続を確立するための手段として、外部端子T1〜T5を有しており、その出荷テスト時などには試験装置2が接続され(図2A及び図2Bを参照、詳細については後述)、また、その使用時には用途に応じて適切なディスクリート部品が接続される(図8A〜図8Dを参照、詳細については後述)。
Further, the
トランジスタ11は、外部端子T1と外部端子T2との間に接続されたPチャネル型MOSFET[Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor]であり、上側メイン電流I11を流すための上側メイントランジスタとして機能する。トランジスタ11のソースは、外部端子T1に接続されている。トランジスタ11のドレインは、外部端子T2に接続されている。トランジスタ11のゲートは、ゲート信号G11の印加端(ドライバ41aの出力端)に接続されている。
The
トランジスタ12は、外部端子T2と外部端子T3との間に接続されたNチャネル型MOSFETであり、下側メイン電流I12を流すための下側メイントランジスタとして機能する。トランジスタ12のソースは、外部端子T3に接続されている。トランジスタ12のドレインは、外部端子T2に接続されている。トランジスタ12のゲートは、ゲート信号G12の印加端(ドライバ42aの出力端)に接続されている。
The
このように、トランジスタ11及び12は、いわゆるトーテムポール型の出力段を形成する一対のスイッチ素子であって、半導体装置1の通常動作時には、トランジスタ11及び12が相補的(排他的)にオン/オフ制御される。
Thus, the
なお、本明細書中で用いている「相補的(排他的)に」という表現は、トランジスタ11及び12のオン/オフが完全に逆転している場合のほか、貫通電流防止の観点からトランジスタ11及び12のオン/オフ遷移タイミングに所定の遅延を与えている場合をも含むものとする。
Note that the expression “complementary (exclusively)” used in this specification is not only when the
トランジスタ21は、外部端子T1と外部端子T2との間に接続されたPチャネル型MOSFETであり、上側メイン電流I11と同様の挙動を示す上側サブ電流I21を流すための上側サブトランジスタとして機能する。トランジスタ21のソースは、センス抵抗31を介して外部端子T1に接続されている。トランジスタ21のドレインは、外部端子T2に接続されている。トランジスタ21のゲートは、ゲート信号G21の印加端(ドライバ41bの出力端)に接続されている。
The
トランジスタ22は、外部端子T2と外部端子T3との間に接続されたNチャネル型MOSFETであり、下側メイン電流I12と同様の挙動を示す下側サブ電流I22を流すための下側サブトランジスタとして機能する。トランジスタ22のソースは、センス抵抗32を介して外部端子T3に接続されている。トランジスタ22のドレインは、外部端子T2に接続されている。トランジスタ22のゲートは、ゲート信号G22の印加端(ドライバ42bの出力端)に接続されている。
The
なお、上側サブ電流I21に対する上側メイン電流I11のミラー比α(すなわちI11=α×I21)、並びに、下側サブ電流I22に対する下側メイン電流I12のミラー比β(すなわちI12=β×I22)は、それぞれ、1,000程度に設定すればよい。そのためには、例えば、トランジスタ21及び22のゲート面積をトランジスタ11及び12のゲート面積の1000分の1程度に設計すればよい。
The mirror ratio α of the upper main current I11 with respect to the upper subcurrent I21 (ie, I11 = α × I21) and the mirror ratio β of the lower main current I12 with respect to the lower subcurrent I22 (ie, I12 = β × I22) are Each may be set to about 1,000. For this purpose, for example, the gate areas of the
センス抵抗31及び32は、それぞれ、上側サブ電流I21及び下側サブ電流I22を電圧信号に変換して過電流保護回路70に出力する。
The sense resistors 31 and 32 convert the upper subcurrent I21 and the lower subcurrent I22 into voltage signals and output the voltage signals to the
ドライバ41aは、セレクタ81の出力に応じてトランジスタ11を駆動するためのゲート信号G11を生成する上側メインドライバとして機能する。
The
ドライバ42aは、セレクタ82の出力に応じてトランジスタ12を駆動するためのゲート信号G12を生成する下側メインドライバとして機能する。
The
ドライバ41bは、遅延回路91の出力に応じてトランジスタ21を駆動するためのゲート信号G21を生成する上側サブドライバとして機能する。
The
ドライバ42bは、遅延回路92の出力に応じてトランジスタ22を駆動するためのゲート信号G22を生成する下側サブドライバとして機能する。
The
レベルシフタ50は、制御回路80から出力される上側駆動信号IN_H、下側駆動信号IN_L、及び、切替信号TESTの各電圧レベルをセレクタ81及び82(延いてはドライバ41a及び42a)、並びに、遅延回路91及び92(延いてはドライバ41b及び42b)への入力に適した電圧レベルに変換する。
The
制御回路60は、トランジスタ11及び21の双方に共通の上側駆動信号IN_H、トランジスタ12及び22の双方に共通の下側駆動信号IN_L、及び、セレクタ81及び82の双方に共通の切替信号TESTを生成するロジック回路である。
The
なお、制御回路60は、半導体装置1の通常動作時には、切替信号TESTをローレベルに維持しながら、必要に応じて上側駆動信号IN_Hと下側駆動信号IN_Lを相補的(排他的)にパルス駆動する。
Note that the
一方、制御回路60は、半導体装置1の出荷テスト時などには、外部端子T5を介して半導体装置1の外部から入力される上側テスト命令ないしは下側テスト命令(図2Aないし図2Bを参照)に基づいて、所定のテスト動作を実行するように、予めプログラミングされているテストシーケンスに沿って、上側駆動信号IN_H、下側駆動信号IN_L、及び、切替信号TESTの適宜生成を行う。これについては、後ほど詳細に説明する。
On the other hand, the
また、制御回路60は、過電流保護回路70から入力される過電流保護信号Socpに基づいて、トランジスタ11及び12、並びに、トランジスタ21及び22を強制的にオフするか否かを決定する。より具体的に述べると、制御回路60は、過電流保護信号Socpがハイレベル(異常時の論理レベル)であるときには、トランジスタ11及び12、並びに、トランジスタ21及び22を強制的にオフする。このような構成とすることにより、マイコンなどからのシャットダウン制御を待つことなく、半導体装置1単独で過電流保護動作を行うことが可能となる。
The
過電流保護回路70は、上側サブ電流I21と所定の上側サブ電流用閾値Ith1’、及び、下側サブ電流I22と所定の下側サブ電流用閾値Ith2’を各々比較して過電流保護信号Socpを生成し、これを制御回路60に出力する。
The
より具体的に述べると、過電流保護回路70は、上側サブ電流I21と下側サブ電流I22のいずれか一方でも所定の上限値(上側サブ電流用閾値Ith1’ないしは下側サブ電流用閾値Ith2’)を越えていれば、過電流状態が生じていると判断して、過電流保護信号Socpをハイレベル(異常時の論理レベル)とする。
More specifically, the
つまり、過電流保護回路70は、上側サブ電流I21が上側サブ電流用閾値Ith1’を上回ったときに、上側メイン電流I11も上側メイン電流用閾値Ith1(=α×Ith1’)を上回ったと判断し、過電流保護信号Socpを正常時の論理レベルから異常時の論理レベルに変遷させる構成とされている。また、過電流保護回路70は、下側サブ電流I22が下側サブ電流用閾値Ith2’を上回ったときに、下側メイン電流I12も下側メイン電流用閾値Ith2(=β×Ith2’)を上回ったと判断し、過電流保護信号Socpを正常時の論理レベルから異常時の論理レベルに変遷させる構成とされている。
That is, the
また、過電流保護回路70は、外部端子T4を介して過電流保護信号Socpを半導体装置1の外部に出力する構成とされている。このような構成とすることにより、過電流保護信号Socpの入力を受け付けたマイコンでは、半導体装置1に異常が生じたことをユーザに報知したり、半導体装置1の動作を強制的にシャットダウンすることができる。
Further, the
セレクタ81は、切替信号TESTに基づいて、上側駆動信号IN_Hと、トランジスタ11をオフとするための論理信号(ハイレベル信号)の一方を出力する。より具体的に述べると、セレクタ81は、切替信号TESTがローレベルであるときに、上側駆動信号IN_Hを出力し、切替信号TESTがハイレベルであるときに、トランジスタ11をオフとするための論理信号(ハイレベル信号)を出力する。
The
セレクタ82は、切替信号TESTに基づいて、下側駆動信号IN_Lと、トランジスタ12をオフとするための論理信号(ローレベル信号)の一方を出力する。より具体的に述べると、セレクタ82は、切替信号TESTがローレベルであるときに、下側駆動信号IN_Lを出力し、切替信号TESTがハイレベルであるときに、トランジスタ12をオフとするための論理信号(ローレベル信号)を出力する。
The
遅延回路91は、ドライバ41bに入力される上側駆動信号IN_Hに対して、セレクタ81で生じる信号遅延と同等の信号遅延を与える。
The
遅延回路92は、ドライバ42bに入力される下側駆動信号IN_Lに対して、セレクタ82で生じる信号遅延と同等の信号遅延を与える。
The
なお、上記構成から成る半導体装置1において、ドライバ41a及び41b、レベルシフタ50、セレクタ81、並びに、遅延回路91は、トランジスタ11及び21の双方を上側駆動信号IN_Hに応じてオン/オフさせるか、それとも、トランジスタ11を上側駆動信号IN_Hに依らずオフとし、トランジスタ21のみを上側駆動信号IN_Hに応じてオン/オフさせるかを切替信号TESTに基づいて決定する上側駆動回路の構成要素に相当する。
In the
また、上記構成から成る半導体装置1において、ドライバ42a及び42b、レベルシフタ50、セレクタ82、並びに、遅延回路92は、トランジスタ12及び22の双方を下側駆動信号IN_Lに応じてオン/オフさせるか、それとも、トランジスタ12を下側駆動信号IN_Lに依らずオフとし、トランジスタ22のみを下側駆動信号IN_Lに応じてオン/オフさせるかを切替信号TESTに基づいて決定する下側駆動回路の構成要素に相当する。
In the
図2Aは、半導体装置1の上側テスト(上側メイン電流用閾値Ith1を算出し、これが正常範囲に収まっているか否かを判定するテスト)時の外部接続例を示す図であり、図2Bは、半導体装置1の下側テスト(下側メイン電流用閾値Ith2を算出し、これが正常範囲に収まっているか否かを判定するテスト)時の外部接続例を示す図である。 FIG. 2A is a diagram illustrating an example of an external connection during an upper test of the semiconductor device 1 (a test for calculating an upper main current threshold Ith1 and determining whether or not this is within a normal range). FIG. 6 is a diagram illustrating an example of external connection during a lower test of a semiconductor device 1 (a test for calculating a lower main current threshold Ith2 and determining whether or not this is within a normal range).
図2A及び図2Bに示すように、半導体装置1の上側テストないし下側テストを実施する際には、半導体装置1に試験装置2が外部接続される。試験装置2は、半導体装置1に対して上側テスト命令及び下側テスト命令をシリアル形式のロジック信号として出力し、過電流保護回路70の閾値(上側メイン電流用閾値Ith1及び下側メイン電流用閾値Ith2)が正常範囲に収まっているか否かを判定する装置であり、電流源X1と、電圧計X2と、テストシーケンサX3と、を有する。
As shown in FIGS. 2A and 2B, when performing an upper test or a lower test of the
電流源X1は、テストシーケンサX3の指示に基づいて、第1外部端子と第2外部端子との間に任意のテスト電流Itestを流し込む。なお、半導体装置1の上側テスト時には、図2Aに示すように、上記の第1外部端子として外部端子T1が選択され、上記の第2外部端子として外部端子T2が選択される。従って、テスト電流Itestは、トランジスタ11ないしトランジスタ21に流し込まれる。一方、半導体装置1の下側テスト時には、図2Bに示すように、上記の第1外部端子として外部端子T2が選択され、上記の第2外部端子として外部端子T3が選択される。従って、テスト電流Itestは、トランジスタ12ないしトランジスタ22に流し込まれる。
The current source X1 flows an arbitrary test current Itest between the first external terminal and the second external terminal based on an instruction from the test sequencer X3. In the upper test of the
電圧計X2は、上記の第1外部端子と第2外部端子との間の電位差を測定し、その測定電圧VtestをテストシーケンサX3に出力する。なお、半導体装置1の上側テスト時には、先にも述べたように、上記の第1外部端子として外部端子T1が選択され、上記の第2外部端子として外部端子T2が選択される。従って、電圧計X2では、外部端子T1と外部端子T2との間の電位差が測定される。一方、半導体装置1の下側テスト時には、先にも述べたように、上記の第1外部端子として外部端子T2が選択され、上記の第2外部端子として外部端子T3が選択される。従って、電圧計X2では、外部端子T2と外部端子T3との間の電位差が測定される。
The voltmeter X2 measures the potential difference between the first external terminal and the second external terminal, and outputs the measured voltage Vtest to the test sequencer X3. In the upper test of the
テストシーケンサX3は、半導体装置1の外部端子T5に出力する上側テスト命令及び下側テスト命令の生成、電流源X1の駆動制御、電圧計X2の測定値取得、及び、過電流保護回路70の閾値算出(上側メイン電流用閾値Ith1及び下側メイン電流用閾値Ith2の算出)を行うロジック回路である。
The test sequencer X3 generates an upper test command and a lower test command to be output to the external terminal T5 of the
図3は、上側テスト動作を説明するためのタイミングチャートであり、上から順に、切替信号TEST、上側駆動信号IN_H、ゲート信号G11、ゲート信号G21、下側駆動信号IN_L、ゲート信号G21、ゲート信号G22、テスト電流Itest、測定電圧Vtest、及び、過電流保護信号Socpが示されている。 FIG. 3 is a timing chart for explaining the upper side test operation. In order from the top, the switching signal TEST, the upper side drive signal IN_H, the gate signal G11, the gate signal G21, the lower side drive signal IN_L, the gate signal G21, and the gate signal. G22, test current Itest, measurement voltage Vtest, and overcurrent protection signal Socp are shown.
試験装置2から上側テスト命令を受けた制御回路60は、まず、上側テスト動作の第1ステップを実行すべく、切替信号TESTをローレベルとした状態で、上側駆動信号IN_Hを所定期間にわたってローレベルに立ち下げる。これにより、制御回路60は、トランジスタ11及び21の双方を上側駆動信号IN_Hに応じてオンさせる。従って、電流源X1から流し込まれるテスト電流Itestは、ほとんど全てが上側メイン電流I11として流れることになる。なお、上側テスト動作時には、下側駆動信号IN_Lが常にローレベルに維持されており、トランジスタ12及び22はいずれもオフとされている。
Upon receiving the upper test command from the
一方、テストシーケンサX3は、制御回路60で上側テスト動作の第1ステップを実行させている間に、テスト電流Itestを任意の電流値I(0)に設定した状態で、測定電圧Vtestの電圧値V(0)を取得することにより、上側メイン電流I11が流れる上側メイン電流経路(外部端子T1からトランジスタ11を介して外部端子T2に至る電流経路)の抵抗値R11を算出する。抵抗値R11の算出式は、下記(1)式となる。なお、抵抗値R11は、トランジスタ11のオン抵抗値にほぼ等しくなる。
このとき、テスト電流Itestの電流値I(0)は、過電流保護動作が発動しない電流値であって、かつ、抵抗値R11を正しく算出するために必要十分な大きさの電流値に設定することが望ましい。 At this time, the current value I (0) of the test current Itest is a current value that does not activate the overcurrent protection operation, and is set to a current value that is large enough to correctly calculate the resistance value R11. It is desirable.
次に、制御回路60は、上側テスト動作に第2ステップを実行すべく、切替信号TESTをハイレベルに立ち上げた状態で、上側駆動信号IN_Hを所定期間にわたってローレベルに立ち下げる。これにより、制御回路60は、トランジスタ11を上側駆動信号IN_Hに依らずオフとし、トランジスタ21のみを上側駆動信号IN_Hに応じてオンさせる。従って、電流源X1から流し込まれるテスト電流Itestは、全て上側サブ電流I21として流れることになる。なお、先にも述べた通り、上側テスト動作時には、下側駆動信号IN_Lが常にローレベルに維持されており、トランジスタ12及び22はいずれもオフとされている。
Next, the
一方、テストシーケンサX3は、制御回路60で上側テスト動作の第2ステップを実行させている間に、テスト電流Itestを任意の電流値I(k)に設定した状態で、測定電圧Vtestの電圧値V(k)を取得することにより、上側サブ電流I21が流れる上側サブ電流経路(外部端子T1からセンス抵抗31とトランジスタ21を介して外部端子T2に至る電流経路)の抵抗値R21を算出する。抵抗値R21の算出式は、下記(2)式となる。なお、抵抗値R21は、トランジスタ21のオン抵抗値とセンス抵抗31の抵抗値を足し合わせた値にほぼ等しくなる。
このとき、テスト電流Itestの電流値I(k)は、過電流保護動作が発動しない電流値であって、かつ、抵抗値R21を正しく算出するために必要十分な大きさの電流値に設定することが望ましい。例えば、後ほど説明するように、テスト電流Itestの電流値I(k)を徐々に高めていくような電流可変制御が行われる場合には、その途中の適切なタイミング(例えば、過電流保護動作が発動する直前、すなわち、テスト電流Itestが電流値I(n−1)に設定されている状態)で、抵抗値R21の算出を行えばよい。 At this time, the current value I (k) of the test current Itest is a current value that does not activate the overcurrent protection operation, and is set to a current value that is large enough to correctly calculate the resistance value R21. It is desirable. For example, as will be described later, when current variable control is performed in which the current value I (k) of the test current Itest is gradually increased, an appropriate timing (for example, overcurrent protection operation is performed). The resistance value R21 may be calculated immediately before activation, that is, in a state where the test current Itest is set to the current value I (n-1).
また、テストシーケンサX3は、制御回路60で上側テスト動作の第2ステップを実行させている間に、テスト電流Itestの電流値I(k)を徐々に高めていき、過電流保護動作が発動したときのテスト電流Itestの電流値I(n)を上側サブ電流用閾値Ith1’として取得する。
The test sequencer X3 gradually increased the current value I (k) of the test current Itest while the
そして、テストシーケンサX3は、最終的に、上記の第1ステップと第2ステップで取得された上側メイン電流経路の抵抗値R11、上側サブ電流経路の抵抗値R21、及び、上側サブ電流用閾値Ith1’に基づいて、上側メイン電流用閾値Ith1を算出し、これが正常範囲に収まっているか否かを判定する。なお、上側メイン電流用閾値Ith1の算出式は、下記(3)式となる。 Then, the test sequencer X3 finally has the upper main current path resistance value R11, the upper sub current path resistance value R21, and the upper sub current threshold value Ith1 acquired in the first step and the second step. Based on ', the upper main current threshold Ith1 is calculated, and it is determined whether or not it is within the normal range. The calculation formula for the upper main current threshold Ith1 is the following formula (3).
図4は、下側テスト動作を説明するためのタイミングチャートであり、上から順に、切替信号TEST、上側駆動信号IN_H、ゲート信号G11、ゲート信号G21、下側駆動信号IN_L、ゲート信号G21、ゲート信号G22、テスト電流Itest、測定電圧Vtest、及び、過電流保護信号Socpが示されている。 FIG. 4 is a timing chart for explaining the lower side test operation. In order from the top, the switching signal TEST, the upper side drive signal IN_H, the gate signal G11, the gate signal G21, the lower side drive signal IN_L, the gate signal G21, and the gate A signal G22, a test current Itest, a measurement voltage Vtest, and an overcurrent protection signal Socp are shown.
試験装置2から下側テスト命令を受けた制御回路60は、まず、下側テスト動作の第1ステップを実行すべく、切替信号TESTをローレベルとした状態で、下側駆動信号IN_Lを所定期間にわたってハイレベルに立ち上げる。これにより、制御回路60は、トランジスタ12及び22の双方を下側駆動信号IN_Lに応じてオンさせる。従って、電流源X1から流し込まれるテスト電流Itestは、ほとんど全てが下側メイン電流I12として流れることになる。なお、下側テスト動作時には、上側駆動信号IN_Hが常にハイレベルに維持されており、トランジスタ11及び21はいずれもオフとされている。
The
一方、テストシーケンサX3は、制御回路60で下側テスト動作の第1ステップを実行させている間に、テスト電流Itestを任意の電流値I(0)に設定した状態で、測定電圧Vtestの電圧値V(0)を取得することにより、下側メイン電流I12が流れる下側メイン電流経路(外部端子T2からトランジスタ12を介して外部端子T3に至る電流経路)の抵抗値R12を算出する。抵抗値R12の算出式は、下記(4)式となる。なお、抵抗値R12は、トランジスタ12のオン抵抗値にほぼ等しくなる。
このとき、テスト電流Itestの電流値I(0)は、過電流保護動作が発動しない電流値であって、かつ、抵抗値R12を正しく算出するために必要十分な大きさの電流値に設定することが望ましい。 At this time, the current value I (0) of the test current Itest is a current value that does not activate the overcurrent protection operation, and is set to a current value that is large enough to correctly calculate the resistance value R12. It is desirable.
次に、制御回路60は、下側テスト動作に第2ステップを実行すべく、切替信号TESTをハイレベルに立ち上げた状態で、下側駆動信号IN_Lを所定期間にわたってハイレベルに立ち上げる。これにより、制御回路60は、トランジスタ12を下側駆動信号IN_Lに依らずオフとし、トランジスタ22のみを下側駆動信号IN_Lに応じてオンさせる。従って、電流源X1から流し込まれるテスト電流Itestは、全て下側サブ電流I22として流れることになる。なお、先にも述べた通り、下側テスト動作時には、上側駆動信号IN_Hが常にハイレベルに維持されており、トランジスタ11及び21はいずれもオフとされている。
Next, the
一方、テストシーケンサX3は、制御回路60で下側テスト動作の第2ステップを実行させている間に、テスト電流Itestを任意の電流値I(k)に設定した状態で、測定電圧Vtestの電圧値V(k)を取得することにより、下側サブ電流I22が流れる下側サブ電流経路(外部端子T2からトランジスタ22とセンス抵抗32を介して外部端子T3に至る電流経路)の抵抗値R22を算出する。抵抗値R22の算出式は、下記(5)式となる。なお、抵抗値R22は、トランジスタ22のオン抵抗値とセンス抵抗32の抵抗値を足し合わせた値にほぼ等しくなる。
このとき、テスト電流Itestの電流値I(k)は、過電流保護動作が発動しない電流値であって、かつ、抵抗値R22を正しく算出するために必要十分な大きさの電流値に設定することが望ましい。例えば、後ほど説明するように、テスト電流Itestの電流値I(k)を徐々に高めていくような電流可変制御が行われる場合には、その途中の適切なタイミング(例えば、過電流保護動作が発動する直前、すなわち、テスト電流Itestが電流値I(n−1)に設定されている状態)で、抵抗値R22の算出を行えばよい。 At this time, the current value I (k) of the test current Itest is a current value that does not activate the overcurrent protection operation, and is set to a current value that is large enough to correctly calculate the resistance value R22. It is desirable. For example, as will be described later, when current variable control is performed in which the current value I (k) of the test current Itest is gradually increased, an appropriate timing (for example, overcurrent protection operation is performed). The resistance value R22 may be calculated immediately before activation, that is, in a state where the test current Itest is set to the current value I (n-1).
また、テストシーケンサX3は、制御回路60で下側テスト動作の第2ステップを実行させている間に、テスト電流Itestの電流値I(k)を徐々に高めていき、過電流保護動作が発動したときのテスト電流Itestの電流値I(n)を下側サブ電流用閾値Ith2’として取得する。
The test sequencer X3 gradually increases the current value I (k) of the test current Itest while the
そして、テストシーケンサX3は、最終的に、上記の第1ステップと第2ステップで取得された下側メイン電流経路の抵抗値R12、下側サブ電流経路の抵抗値R22、及び、下側サブ電流用閾値Ith2’に基づいて、下側メイン電流用閾値Ith2を算出し、これが正常範囲に収まっているか否かを判定する。なお、下側メイン電流用閾値Ith2の算出式は、下記(6)式となる。 Then, the test sequencer X3 finally obtains the resistance value R12 of the lower main current path, the resistance value R22 of the lower sub current path, and the lower sub current acquired in the first step and the second step. Based on the threshold value Ith2 ′, the lower main current threshold value Ith2 is calculated, and it is determined whether or not this is within the normal range. The formula for calculating the lower main current threshold Ith2 is the following formula (6).
このように、本構成例の半導体装置1は、トランジスタ21ないし22をトランジスタ11ないし12とは独立に駆動可能な構成とされているので、半導体装置1のテスト時には、トランジスタ21ないし22のみをオンさせて、上側サブ電流経路の抵抗値R21と上側サブ電流用閾値Ith1’、ないし、下側サブ電流経路の抵抗値R22と下側サブ電流用閾値Ith2’を測定することができる。
As described above, the
従って、本構成例の半導体装置1であれば、メイン電流用閾値Ith1及びIth2を上回るような過大なテスト電流Itestを流すことなく、先出の(3)式及び(6)式に基づいて、メイン電流用閾値Ith1及びIth2を算出し、これが正常範囲に収まっているか否かを判定することが可能となる。その結果、大電流の測定にも耐え得る特殊なテスト設備が必要なくなるので、出荷時テストのコストダウンを実現することが可能となり、延いては、半導体装置1の全数に対して出荷時テストを実施して、品質の向上(初期不良率の低減)を図ることが可能となる。
Therefore, in the case of the
また、本構成例の半導体装置1であれば、サブ電流用閾値Ith1’及びIth2’の測定結果だけではなく、メイン電流経路の抵抗値R11及びR12と、サブ電流経路の抵抗値R21及びR22を別途取得し、先述の(3)式及び(6)式に基づいて、メイン電流用閾値Ith1及びIth2を算出する構成とされているので、トランジスタ11及び12とトランジスタ21及び22とのミラー比α及びβが製品毎にばらついていた場合であっても、メイン電流用閾値Ith1及びIth2を正しく算出し、その設定値が正常範囲に収まっていることを保証することが可能となる。
In the
また、本構成例の半導体装置1であれば、先出の図9で示したテスト用パッドTP1及びTP2を要することなく、サブ電流経路の抵抗値R21及びR22とサブ電流用閾値Ith1’及びIth2’を測定することができるので、チップ面積を縮小することが可能となり、延いては、チップコストの低減を実現することが可能となる。
Further, in the
また、本構成例の半導体装置1であれば、外部端子T5から制御回路60にテスト命令を入力することにより、一連のテストシーケンスを実行させることができるので、半導体装置1のパッケージング後に出荷時テストを実施することが可能となる。
In the
なお、図3及び図4では、メイン電流経路の抵抗値R11及びR12を算出(第1ステップ)を先に実行し、これに続いて、サブ電流経路の抵抗値R21及びR22の算出と、サブ電流用閾値Ith1’及びIth2’の測定(第2ステップ)を実行するテストシーケンスを例示したが、第1ステップと第2ステップの順序は逆であっても構わない。 3 and 4, the resistance values R11 and R12 of the main current path are calculated (first step) first, followed by the calculation of the resistance values R21 and R22 of the sub current path, Although the test sequence for executing the measurement of the current threshold values Ith1 ′ and Ith2 ′ (second step) is illustrated, the order of the first step and the second step may be reversed.
次に、半導体装置1の通常動作時において、トランジスタ11及び21の双方を上側駆動信号IN_Hに応じて同時にオン/オフさせ、また、トランジスタ12及び22の双方を下側駆動信号IN_Lに応じて同時にオン/オフさせるための工夫について説明する。
Next, during normal operation of the
先出の図9に示した従来構成の半導体装置100では、トランジスタ11とトランジスタ21のゲートが互いに共通とされていたので、トランジスタ11及び21の双方は、上側駆動信号IN_Hに応じて必ず同時にオン/オフされていた。同様に、従来構成の半導体装置100では、トランジスタ12とトランジスタ22のゲートも互いに共通とされていたので、トランジスタ12及び22の双方は、下側駆動信号IN_Lに応じて必ず同時にオン/オフされていた。
In the
一方、本構成例の半導体装置1では、トランジスタ21をトランジスタ11と独立に駆動可能とするために、トランジスタ11とトランジスタ21のゲートが互いに分離されている。そのため、ゲート信号G11とゲート信号G21との間に意図しない位相差が生じた場合には、一の上側駆動信号IN_Hに対するトランジスタ11及び21のオン/オフタイミングがずれてしまうおそれがあった。同様に、本構成例の半導体装置1では、トランジスタ22をトランジスタ12と独立に駆動可能とするために、トランジスタ12とトランジスタ22のゲートが互いに分離されている。そのため、ゲート信号G12とゲート信号G22との間に意図しない位相差が生じた場合には、一の下側駆動信号IN_Lに対するトランジスタ12及び22のオン/オフタイミングがずれてしまうおそれがあった。
On the other hand, in the
そこで、本構成例の半導体装置1では、上記の不具合を解消すべく、制御回路60からトランジスタ11ないし12に至る信号経路と、制御回路60からトランジスタ21ないし22に至る信号経路は、図5(素子レイアウトの一例を示す模式図)に示すように、互いに対称性を持って敷設されている。
Therefore, in the
このような素子レイアウトを採用することにより、制御回路60からトランジスタ11ないし12に至る信号経路と、制御回路60からトランジスタ21ないし22に至る信号経路の配線長をできる限り一致させることができるので、ゲート信号G11とゲート信号G21との間に生じる位相差、ないしは、ゲート信号G12とゲート信号G22との間に生じる位相差を低減することが可能となり、延いては、一の上側駆動信号IN_Hに対するトランジスタ11及び21のオン/オフタイミングのずれ、ないしは、一の下側駆動信号IN_Lに対するトランジスタ12及び22のオン/オフタイミングのずれを低減することが可能となる。
By adopting such an element layout, the wiring length of the signal path from the
また、先にも述べたように、本構成例の半導体装置1は、ドライバ41b及び42bに各々入力される上側駆動信号IN_H及び下側駆動信号IN_Lに対して、セレクタ81及び82で各々生じる信号遅延と同等の信号遅延を与える遅延回路91及び92を有する構成とされている。このような構成とすることにより、セレクタ81及び82で各々生じる信号遅延を、遅延回路91及び92で各々生じる信号遅延によって相殺することができるので、ゲート信号G11とゲート信号G21との間に生じる位相差、ないしは、ゲート信号G12とゲート信号G22との間に生じる位相差を低減することが可能となり、延いては、一の上側駆動信号IN_Hに対するトランジスタ11及び21のオン/オフタイミングのずれ、ないしは、一の下側駆動信号IN_Lに対するトランジスタ12及び22のオン/オフタイミングのずれを低減することが可能となる。
In addition, as described above, the
ただし、上記の工夫を凝らしても、一の上側駆動信号IN_Hに対するトランジスタ11及び21のオン/オフタイミングのずれ、ないしは、一の下側駆動信号IN_Lに対するトランジスタ12及び22のオン/オフタイミングのずれが完全に解消されない場合も考えられる。特に、トランジスタ11がオフされた状態でトランジスタ21がオンされた場合には、メイン電流I11としてトランジスタ11に流れるはずの電流がセンス抵抗31に流れ込んでしまい、過電流保護回路70が誤動作を生じるおそれがある。また、トランジスタ12がオフされた状態でトランジスタ22がオンされた場合には、メイン電流I12としてトランジスタ12に流れるはずの電流がセンス抵抗32に流れ込んでしまい、過電流保護回路70が誤動作を生じるおそれがある。
However, even if the above-described device is elaborated, the on / off timing shift of the
そこで、本構成例の半導体装置1では、上記の不具合を解消するために、ドライバ41aは、その入力信号がトランジスタ11をオンとする論理レベル(ローレベル)となったときには遅滞なくトランジスタ11をオンさせる一方、その入力信号がトランジスタ11をオフとする論理レベル(ハイレベル)となったときには、その時点から所定時間d11の経過後にトランジスタ11をオフさせるように、ゲート信号G11を生成する構成とされている。また、ドライバ41bは、その入力信号がトランジスタ21をオンとする論理レベル(ローレベル)となったときには、その時点から所定時間d21の経過後にトランジスタ21をオンさせる一方、その入力信号がトランジスタ21をオフとする論理レベル(ハイレベル)となったときには遅滞なくトランジスタ21をオフさせるように、ゲート信号G21を生成する構成とされている。
Therefore, in the
同様に、ドライバ42aは、その入力信号がトランジスタ12をオンとする論理レベル(ハイレベル)となったときには遅滞なくトランジスタ12をオンさせる一方、その入力信号がトランジスタ12をオフとする論理レベル(ローレベル)となったときには、その時点から所定時間d12の経過後にトランジスタ12をオフさせるように、ゲート信号G12を生成する構成とされている。また、ドライバ42bは、その入力信号がトランジスタ22をオンとする論理レベル(ハイレベル)となったときには、その時点から所定時間d22の経過後にトランジスタ22をオンさせる一方、その入力信号がトランジスタ22をオフとする論理レベル(ローレベル)となったときには遅滞なくトランジスタ22をオフさせるように、ゲート信号G22を生成する構成とされている。
Similarly, the
図6は、ドライバ41a、41b、42a、42bの一構成例を示す回路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration example of the
ドライバ41aは、Pチャネル型MOS電界効果トランジスタP1aと、Nチャネル型MOS電界効果トランジスタN1aと、抵抗R1aと、インバータINV1aと、を有する。トランジスタP1aのソースは、電源端に接続されている。トランジスタP1aのドレインは、インバータINV1aの入力端に接続されている。トランジスタP1aのゲートは、セレクタ81の出力端に接続されている。トランジスタN1aのソースは、接地端に接続されている。トランジスタN1aのドレインは、抵抗R1aを介してインバータINV1aの入力端に接続されている。トランジスタN1aのゲートは、セレクタ81の出力端に接続されている。インバータINV1aの出力端は、トランジスタ11のゲートに接続されている。
The
ドライバ41bは、Pチャネル型MOS電界効果トランジスタP1bと、Nチャネル型MOS電界効果トランジスタN1bと、抵抗R1bと、インバータINV1bと、を有する。トランジスタP1bのソースは、電源端に接続されている。トランジスタP1bのドレインは、抵抗R1bを介してインバータINV1bの入力端に接続されている。トランジスタP1bのゲートは、遅延回路91の出力端に接続されている。トランジスタN1bのソースは、接地端に接続されている。トランジスタN1bのドレインは、インバータINV1bの入力端に接続されている。トランジスタN1bのゲートは、遅延回路91の出力端に接続されている。インバータINV1bの出力端は、トランジスタ21のゲートに接続されている。
The
ドライバ42aは、Pチャネル型MOS電界効果トランジスタP2aと、Nチャネル型MOS電界効果トランジスタN2aと、抵抗R2aと、インバータINV2aと、を有する。トランジスタP2aのソースは、電源端に接続されている。トランジスタP2aのドレインは、抵抗R2aを介してインバータINV2aの入力端に接続されている。トランジスタP2aのゲートは、セレクタ82の出力端に接続されている。トランジスタN2aのソースは、接地端に接続されている。トランジスタN2aのドレインは、インバータINV2aの入力端に接続されている。トランジスタN2aのゲートは、セレクタ82の出力端に接続されている。インバータINV2aの出力端は、トランジスタ12のゲートに接続されている。
The
ドライバ42bは、Pチャネル型MOS電界効果トランジスタP2bと、Nチャネル型MOS電界効果トランジスタN2bと、抵抗R2bと、インバータINV2bと、を有する。トランジスタP2bのソースは、電源端に接続されている。トランジスタP2bのドレインは、インバータINV2bの入力端に接続されている。トランジスタP2bのゲートは、遅延回路92の出力端に接続されている。トランジスタN2bのソースは、接地端に接続されている。トランジスタN2bのドレインは、抵抗R2bを介してインバータINV2bの入力端に接続されている。トランジスタN2bのゲートは、遅延回路92の出力端に接続されている。インバータINV2bの出力端は、トランジスタ22のゲートに接続されている。
The
上記構成から成るドライバ41aにおいて、セレクタ81からの入力信号(上側駆動信号IN_H)がローレベルとなった場合には、トランジスタP1aがオンし、トランジスタN1aがオフする。このとき、インバータINV1aの入力端に印加される電圧は、トランジスタP1aを介して即座にハイレベルとなり、インバータINV1aの出力端から出力されるゲート信号G11は、即座にローレベルとなる。従って、セレクタ81からの入力信号がローレベルとなったときには、遅滞なくトランジスタ11がオンされる。
In the
一方、上記構成から成るドライバ41aにおいて、セレクタ81からの入力信号がハイレベルとなった場合には、トランジスタP1aがオフされ、トランジスタN1aがオンされる。このとき、インバータINV1aの入力端に印加される電圧は、抵抗R1aとトランジスタN1aを介して緩やかにローレベルに立ち下がり、インバータINV1aの出力端から出力されるゲート信号G11は、所定の遅延を持ってハイレベルとなる。従って、セレクタ81からの入力信号がハイレベルとなったときには、その時点から所定時間d11の経過後にトランジスタ11がオフされる。
On the other hand, in the
また、上記構成から成るドライバ41bにおいて、遅延回路91からの入力信号(上側駆動信号IN_H)がローレベルとなった場合には、トランジスタP1bがオンし、トランジスタN1bがオフする。このとき、インバータINV1bの入力端に印加される電圧は、抵抗R1bとトランジスタP1bを介して緩やかにハイレベルに立ち上がり、インバータINV1bの出力端から出力されるゲート信号G21は、所定の遅延を持ってローレベルとなる。従って、遅延回路91からの入力信号がローレベルとなったときには、その時点から所定時間d21の経過後にトランジスタ21がオンされる。
In the
一方、上記構成から成るドライバ41bにおいて、遅延回路91からの入力信号がハイレベルとなった場合には、トランジスタP1bがオフされ、トランジスタN1bがオンされる。このとき、インバータINV1bの入力端に印加される電圧は、トランジスタN1bを介して即座にローレベルとなり、インバータINV1bの出力端から出力されるゲート信号G11は、即座にハイレベルとなる。従って、遅延回路91からの入力信号がハイレベルとなったときには、遅滞なくトランジスタ21がオフされる。
On the other hand, in the
また、上記構成から成るドライバ42aにおいて、セレクタ82からの入力信号(下側駆動信号IN_L)がローレベルとなった場合には、トランジスタP2aがオンし、トランジスタN2aがオフする。このとき、インバータINV2aの入力端に印加される電圧は、抵抗R2aとトランジスタP2aを介して緩やかにハイレベルに立ち上がり、インバータINV2aの出力端から出力されるゲート信号G12は、所定の遅延を持ってローレベルとなる。従って、セレクタ82からの入力信号がローレベルとなったときには、その時点から所定時間d12の経過後にトランジスタ12がオフされる。
Further, in the
一方、上記構成から成るドライバ42aにおいて、セレクタ82からの入力信号がハイレベルとなった場合には、トランジスタP2aがオフされ、トランジスタN2aがオンされる。このとき、インバータINV2aの入力端に印加される電圧は、トランジスタN2aを介して即座にローレベルとなり、インバータINV2aの出力端から出力されるゲート信号G12は、即座にハイレベルとなる。従って、セレクタ82からの入力信号がハイレベルとなったときには、遅滞なくトランジスタ12がオンされる。
On the other hand, in the
また、上記構成から成るドライバ42bにおいて、遅延回路92からの入力信号(下側駆動信号IN_H)がローレベルとなった場合には、トランジスタP2bがオンし、トランジスタN2bがオフする。このとき、インバータINV2bの入力端に印加される電圧は、トランジスタP2bを介して即座にハイレベルとなり、インバータINV2bの出力端から出力されるゲート信号G22は即座にローレベルとなる。従って、遅延回路92からの入力信号がローレベルとなったときには、遅滞なくトランジスタ22がオフされる。
In the
一方、上記構成から成るドライバ42bにおいて、遅延回路92からの入力信号がハイレベルとなった場合には、トランジスタP2bがオフされ、トランジスタN2bがオンされる。このとき、インバータINV2bの入力端に印加される電圧は、抵抗R2bとトランジスタN2bを介して緩やかにローレベルに立ち下がり、インバータINV2bの出力端から出力されるゲート信号G22は、所定の遅延を持ってハイレベルとなる。従って、遅延回路92からの入力信号がハイレベルとなったときには、その時点から所定時間d22の経過後にトランジスタ22がオンされる。
On the other hand, in the
図7は、上記で説明したドライバ41a、41b、42a、42bの各出力動作を示すタイミングチャートであり、上から順に、上側駆動信号IN_H、ゲート信号G11、ゲート信号G21、下側駆動信号IN_L、ゲート信号G12、及び、ゲート信号G22が示されている。
FIG. 7 is a timing chart showing the output operations of the
図7のタイミングチャートでも明示されているように、本構成例の半導体装置1において、ドライバ41a及び42aを含む上側駆動回路は、トランジスタ11とトランジスタ21の双方を上側駆動信号IN_Hに応じてオン/オフさせる際に、トランジスタ11をオンさせてからトランジスタ21をオンさせ、また、トランジスタ21をオフさせてからトランジスタ11をオフさせる構成とされている。また、ドライバ41b及び42bを含む下側駆動回路は、トランジスタ12とトランジスタ22の双方を下側駆動信号IN_Lに応じてオン/オフさせる際に、トランジスタ12をオンさせてからトランジスタ22をオンさせ、また、トランジスタ22をオフさせてからトランジスタ12をオフさせる構成とされている。
As clearly shown in the timing chart of FIG. 7, in the
このような構成とすることにより、一の上側駆動信号IN_Hに対するトランジスタ11及び21のオン/オフタイミングのずれ、ないしは、一の下側駆動信号IN_Lに対するトランジスタ12及び22のオン/オフタイミングのずれが完全に解消されない場合であっても、トランジスタ11ないしがオフされた状態でトランジスタ21ないし22がオンされる状況は生じ得ないので、過電流保護回路70の誤動作を回避することができる。
With such a configuration, a shift in the on / off timing of the
最後に、半導体装置1の使用例について、図8A〜図8Dを参照して説明する。
Finally, usage examples of the
図8Aは、半導体装置1の第1使用例(同期整流型降圧DC/DCコントローラとしての使用例)を示す図である。この第1使用例において、外部端子T1は、入力電圧Vinの入力端に接続される。外部端子T2は、コイルL1の第1端に接続される。外部端子T3は、接地端に接続される。コイルL1の第2端は、出力電圧Voutの出力端に接続される。コンデンサC1の第1端は、出力電圧Voutの出力端に接続される。コンデンサC1の第2端は、接地端に接続される。なお、本図には示されていないが、出力電圧Voutを所定の目標値に維持するためには、制御回路60を用いた出力帰還制御を行う必要があるが、これについては周知技術を適用すれば足りるため、詳細な説明は割愛する。
FIG. 8A is a diagram illustrating a first usage example (usage example as a synchronous rectification step-down DC / DC controller) of the
図8Bは、半導体装置1の第2使用例(非同期整流型降圧DC/DCコントローラとしての使用例)を示す図である。この第2使用例において、外部端子T1は、入力電圧Vinの入力端に接続される。外部端子T2は、コイルL2の第1端とダイオードD1のカソードに接続される。外部端子T3は、接地端とダイオードD1のアノードに接続される。コイルL2の第2端は、出力電圧Voutの出力端に接続される。コンデンサC2の第1端は、出力電圧Voutの出力端に接続される。コンデンサC2の第2端は、接地端に接続される。なお、半導体装置1の第2使用例では、トランジスタ12とこれに関連する回路要素(トランジスタ22、ドライバ42a及び42b、セレクタ82、並びに、遅延回路92)が不要となる。また、先述の第1使用例と同じく、出力電圧Voutを所定の目標値に維持するためには、制御回路60を用いた出力帰還制御を行う必要があるが、これについては周知技術を適用すれば足りるため、詳細な説明は割愛する。
FIG. 8B is a diagram illustrating a second usage example (usage example as an asynchronous rectification step-down DC / DC controller) of the
図8Cは、半導体装置1の第3使用例(非同期整流型昇圧DC/DCコントローラとしての使用例)を示す図である。この第3使用例において、外部端子T1は、入力電圧Vinの入力端とコイルL3の第1端に接続される。外部端子T2は、コイルL3の第2端とダイオードD2のアノードに接続される。外部端子T3は、接地端に接続される。ダイオードD2のカソードは、出力電圧Voutの出力端に接続される。コンデンサC3の第1端は、出力電圧Voutの出力端に接続される。コンデンサC3の第2端は、接地端に接続される。なお、半導体装置1の第3使用例では、トランジスタ11とこれに関連する回路要素(トランジスタ21、ドライバ41a及び41b、セレクタ81、並びに、遅延回路91)が不要となる。また、先述の第1使用例及び第2使用例と同じく、出力電圧Voutを所定の目標値に維持するためには、制御回路60を用いた出力帰還制御を行う必要があるが、これについては周知技術を適用すれば足りるため、詳細な説明は割愛する。
FIG. 8C is a diagram illustrating a third usage example of the semiconductor device 1 (usage example as an asynchronous rectification step-up DC / DC controller). In the third usage example, the external terminal T1 is connected to the input end of the input voltage Vin and the first end of the coil L3. The external terminal T2 is connected to the second end of the coil L3 and the anode of the diode D2. The external terminal T3 is connected to the ground terminal. The cathode of the diode D2 is connected to the output terminal of the output voltage Vout. A first terminal of the capacitor C3 is connected to an output terminal of the output voltage Vout. The second end of the capacitor C3 is connected to the ground end. In the third usage example of the
図8Dは、半導体装置1の第4使用例(DCモータドライバとしての使用例)を示す図である。なお、DCモータドライバとして半導体装置1を用いる場合には、本図に示すように、半導体装置1にモータコイルL4の両端が各々接続される2つの外部端子T2x及びT2yを用意しておき、さらに、半導体装置1の内部には、モータコイルL4に対してHブリッジ型に接続される出力段(トランジスタ11x及び12xと、トランジスタ11y及び12y)を内蔵しておけばよい。すなわち、半導体装置1の第4使用例では、2系統の外部端子T2x及びT2yが設けられたことに伴い、先出の図1で示した回路要素も基本的に2系統分必要となる。ただし、センス抵抗31及び32、レベルシフタ50、制御回路60、及び、過電流保護回路70については、両系統で共通に設けてもよい。
FIG. 8D is a diagram illustrating a fourth usage example (usage example as a DC motor driver) of the
なお、上記の第1使用例から第4使用例は、あくまでも例示であって、半導体装置1の用途は上記に限定されるものではなく、その用途に応じて、半導体装置1の回路構成に種々の変形を加えることができることは言うまでもない。
The first to fourth usage examples described above are merely examples, and the use of the
すなわち、本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。このように、上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。 That is, the configuration of the present invention can be variously modified in addition to the above-described embodiment without departing from the spirit of the invention. As described above, the above embodiments are examples in all respects and should not be considered to be restrictive, and the technical scope of the present invention is not the description of the above embodiments, but the claims. It is to be understood that all changes that come within the scope of the claims, are equivalent in meaning to the claims, and fall within the scope of the claims.
本発明は、例えば、過電流保護回路を備えた半導体装置(スイッチングレギュレータICやモータドライバICなど)に利用することが可能である。 The present invention can be used, for example, in a semiconductor device (such as a switching regulator IC or a motor driver IC) provided with an overcurrent protection circuit.
1 半導体装置
11、11x、11y 上側メイントランジスタ(PMOSFET)
12、12x、12y 下側メイントランジスタ(NMOSFET)
21 上側サブトランジスタ(PMOSFET)
22 下側サブトランジスタ(NMOSFET)
31、32 センス抵抗
41a 上側メインドライバ
41b 下側メインドライバ
42a 上側サブドライバ
42b 下側サブドライバ
50 レベルシフタ
60 制御回路(ロジック回路)
70 過電流保護回路
81、82 セレクタ
91、92 遅延回路
T1〜T5、T2x、T2y 外部端子
2 試験装置
X1 電流源
X2 電圧計
X3 テストシーケンサ
P1a、P1b、P2a、P2b PMOSFET
N1a、N1b、N2a、N2b NMOSFET
R1a、R1b、R2a、R2b 抵抗
INV1a、INV1b、INV2a、INV2b インバータ
L1、L2、L3、L4 コイル
C1、C2、C3 コンデンサ
D1、D2 ダイオード
12, 12x, 12y Lower main transistor (NMOSFET)
21 Upper sub-transistor (PMOSFET)
22 Lower sub-transistor (NMOSFET)
31, 32
70
N1a, N1b, N2a, N2b NMOSFET
R1a, R1b, R2a, R2b Resistor INV1a, INV1b, INV2a, INV2b Inverter L1, L2, L3, L4 Coil C1, C2, C3 Capacitor D1, D2 Diode
Claims (12)
第2外部端子と;
前記第1外部端子と前記第2外部端子との間に接続され、メイン電流を流すためのメイントランジスタと;
前記第1外部端子と前記第2外部端子との間に接続され、前記メイン電流と同様の挙動を示すサブ電流を流すためのサブトランジスタと;
前記メイントランジスタと前記サブトランジスタの双方に共通の駆動信号を生成する制御回路と;
前記サブ電流と所定のサブ電流用閾値とを比較して過電流保護信号を生成し、これを前記制御回路に出力する過電流保護回路と;
前記メイントランジスタと前記サブトランジスタの双方を前記駆動信号に応じてオン/オフさせるか、前記メイントランジスタを前記駆動信号に依らずオフとし、前記サブトランジスタのみを前記駆動信号に応じてオン/オフさせるかを、所定の切替信号に基づいて決定する駆動回路と;
を有することを特徴とする半導体装置。 A first external terminal;
A second external terminal;
A main transistor connected between the first external terminal and the second external terminal for flowing a main current;
A sub-transistor connected between the first external terminal and the second external terminal for passing a sub-current that exhibits the same behavior as the main current;
A control circuit for generating a drive signal common to both the main transistor and the sub-transistor;
An overcurrent protection circuit that compares the subcurrent with a predetermined threshold for subcurrent to generate an overcurrent protection signal and outputs the signal to the control circuit;
Both the main transistor and the sub-transistor are turned on / off according to the drive signal, or the main transistor is turned off regardless of the drive signal, and only the sub-transistor is turned on / off according to the drive signal. A driving circuit for determining whether or not based on a predetermined switching signal;
A semiconductor device comprising:
前記切替信号に基づいて、前記駆動信号と、前記メイントランジスタをオフとする論理信号の一方を出力するセレクタと;
前記セレクタの出力に応じて前記メイントランジスタを駆動するメインドライバと;
前記駆動信号に応じて前記サブトランジスタを駆動するサブドライバと;
を有することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 The drive circuit is
A selector that outputs one of the drive signal and a logic signal for turning off the main transistor based on the switching signal;
A main driver for driving the main transistor in accordance with the output of the selector;
A sub-driver for driving the sub-transistor in response to the drive signal;
The semiconductor device according to claim 1, comprising:
前記サブドライバは、その入力信号が前記サブトランジスタをオンとする論理レベルとなったときには、その時点から所定時間の経過後に前記サブトランジスタをオンさせる一方、その入力信号が前記サブトランジスタをオフとする論理レベルとなったときには、遅滞なく前記サブトランジスタをオフさせる、
ことを特徴とする請求項2〜請求項4のいずれかに記載の半導体装置。 The main driver turns on the main transistor without delay when the input signal becomes a logic level for turning on the main transistor, while the input signal becomes a logic level for turning off the main transistor. The main transistor is turned off after a lapse of a predetermined time from that point,
When the input signal becomes a logic level for turning on the sub-transistor, the sub-driver turns on the sub-transistor after a lapse of a predetermined time from that point, while the input signal turns off the sub-transistor. When the logic level is reached, the sub-transistor is turned off without delay.
The semiconductor device according to claim 2, wherein:
前記半導体装置の外部から入力されるテスト命令に基づいて、
前記メイントランジスタと前記サブトランジスタの双方を前記駆動信号に応じてオンさせる第1ステップと;
前記メイントランジスタを前記駆動信号に依らずオフとし、前記サブトランジスタのみを前記駆動信号に応じてオンさせる第2ステップと;
を順不同で実行するように、前記駆動信号及び前記切替信号を生成することを特徴とする請求項8に記載の半導体装置。 The control circuit includes:
Based on a test command input from the outside of the semiconductor device,
A first step of turning on both the main transistor and the sub-transistor according to the drive signal;
A second step of turning off the main transistor regardless of the drive signal and turning on only the sub-transistor according to the drive signal;
The semiconductor device according to claim 8, wherein the drive signal and the switching signal are generated so as to be executed in any order.
前記第1外部端子と前記第2外部端子との間の電位差を測定する電圧計と;
前記テスト命令の生成、前記電流源の駆動制御、前記電圧計の測定値取得、及び、前記過電流保護回路の閾値算出を行うテストシーケンサと;
を有することを特徴とする請求項10に記載の試験装置。 A current source for supplying an arbitrary test current between the first external terminal and the second external terminal;
A voltmeter for measuring a potential difference between the first external terminal and the second external terminal;
A test sequencer for generating the test command, driving control of the current source, obtaining a measurement value of the voltmeter, and calculating a threshold value of the overcurrent protection circuit;
The test apparatus according to claim 10, further comprising:
前記制御回路で前記第1ステップを実行させている間には、前記テスト電流を任意の電流値に設定した状態で前記電圧計の測定値を取得することにより、前記メイン電流が流れるメイン電流経路の抵抗値を算出し;
前記制御回路で前記第2ステップを実行させている間には、前記テスト電流を任意の電流値に設定した状態で前記電圧計の測定値を取得することにより、前記サブ電流が流れるサブ電流経路の抵抗値を算出する一方、前記テスト電流を徐々に高めていき、過電流保護動作が発動したときの前記テスト電流の電流値を前記サブ電流用閾値として取得し;
最終的には、前記メイン電流経路の抵抗値、前記サブ電流経路の抵抗値、及び、前記サブ電流用閾値に基づいて、前記メイン電流用閾値を算出し、これが正常範囲に収まっているか否かを判定することを特徴とする請求項11に記載の試験装置。 The test sequencer
While the first step is executed by the control circuit, a main current path through which the main current flows is obtained by acquiring a measurement value of the voltmeter in a state where the test current is set to an arbitrary current value. Calculate the resistance value of
While the second step is executed by the control circuit, a sub current path through which the sub current flows is obtained by acquiring a measurement value of the voltmeter in a state where the test current is set to an arbitrary current value. While gradually increasing the test current to obtain the current value of the test current when the overcurrent protection operation is activated as the sub-current threshold value;
Finally, the main current threshold value is calculated based on the resistance value of the main current path, the resistance value of the sub current path, and the threshold value for the sub current, and whether or not this is within the normal range. The test apparatus according to claim 11, wherein:
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