JP2013005196A - Enable signal generation circuit - Google Patents
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本発明は、電源電圧から若干低下した電圧のイネーブル信号を生成するイネーブル信号生成回路に関する。 The present invention relates to an enable signal generation circuit that generates an enable signal having a voltage slightly lower than a power supply voltage.
例えば、図2に示すように、電源電圧VDDとそれより6V程度低下した電圧との間で動作する出力回路11およびその出力回路11の動作/停止を制御するイネーブル回路12を備えたハイサイド側回路13と、6Vと接地電位GNDとの間で動作し、ハイサイド側回路13の出力回路11にも出力信号を出力する出力回路14およびその出力回路14の動作/停止を制御するイネーブル回路15を備えたローサイド側回路16とを有する回路では、電源電圧VDDが高電圧の場合は、ハイサイド側回路13に、高耐圧素子(例えば、ソース・ドレイン間電圧耐圧が40〜60V程度、ゲート・ソース間電圧は6V程度)が用いられ、ローサイド回路16に、低耐圧素子(例えば、ソース・ドレイン間電圧耐圧が6V程度)が用いられる。
For example, as shown in FIG. 2, the high-side side includes an
このような回路では、イネーブル信号生成回路(図示せず)によって生成したローサイド側用イネーブル信号によりイネーブル回路15を制御して、ローサイド側回路16のみをオン/オフできるようにすると、回路の起動や停止の順番は必ずローサイド側回路16からハイサイド側回路13の順番となる。よって、ローサイド側回路16が停止しているにも拘わらずハイサイド側回路13が動作している状態が短い時間でも存在すると、誤動作の要因となる。また、回路動作上で、ハイサイド側回路13のイネーブル制御を先に行いたい場合は、対応できない。
In such a circuit, if the enable
このような背景から、ハイサイド側回路13でのイネーブル制御も必要となり、ローサイド側回路16のイネーブル回路15と同様に、イネーブル信号生成回路で生成したハイサイド側用イネーブル信号を入力するイネーブル回路12が設けられる。
Against this background, the enable control in the high-
ところで、イネーブル信号生成回路として、特許文献1に記載がある。これは、図3に示すように、NMOSトランジスタMN21とPMOSトランジスタMP21からなるインバータ21の正電源側にPMOSトランジスタMP22を接続するとともに、NMOSトランジスタMN22,MN23、PMOSトランジスタMP23,MP24からなる2入力NAND回路22を構成し、“H”アクティブの第1の制御入力端子23と“L”アクティブの第2の制御入力端子24に入力する制御信号により、制御出力端子25に現れるイネーブル信号を切り替えるようにしたものである。このイネーブル信号生成回路では、制御入力端子23が“H”、かつ制御入力端子24が“L”のときのみ、制御出力端子25に“H”となったイネーブル信号が出力する。
Incidentally,
しかし、この図3に示したイネーブル信号生成回路では、トランジスタMN21〜MN23、MP21〜MP24に低耐圧素子を使用した場合は、図2のハイサイド側回路13をオン/オフするイネーブル回路12を制御するイネーブル信号を生成することはできない。また、図3中の素子のいくつかが高耐圧素子を用いて構成されていたとしても、その高耐圧素子のゲート・ソース間耐圧がある程度低耐圧(6V程度)で制限されていた場合は、同様である。
However, the enable signal generation circuit shown in FIG. 3 controls the enable
図4は別の従来のイネーブル信号生成回路を示す回路図である。この回路は、制御入力端子31に保護抵抗R31を介してゲートが接続される高耐圧のNMOSトランジスタMN31のソースを接地し、そのドレインを抵抗R32,R33を介し電源VDDに接続し、その抵抗R32,R33の共通接続点に高耐圧のPMOSトランジスタMP31のゲートを接続したものである。このトランジスタMP31のソースは電源VDDに接続されドレインは負荷回路33に接続され、ゲートが制御出力端子32に接続されている。D3,D4は保護用のツェナーダイオードである。
FIG. 4 is a circuit diagram showing another conventional enable signal generation circuit. In this circuit, the source of a high breakdown voltage NMOS transistor MN31 whose gate is connected to the
このイネーブル信号生成回路では、制御入力端子31が“H”になると、トランジスタMN31がオンし、抵抗R32,R33に電流が流れて、トランジスタMP31のゲート・ソース間の電圧VgsがそのトランジスタMP31の閾値電圧以上になると、そのトランジスタMP31がオンし、「VDD-Vgs」のイネーブル信号が制御出力端子32から出力する。よって、このイネーブル信号生成回路では、図2で説明したハイサイド側回路13のイネーブル回路12に必要なハイサイド用イネーブル信号を生成することができる。
In this enable signal generation circuit, when the
しかしながら、図4のイネーブル信号生成回路では、トランジスタMP32の閾値電圧、抵抗R32,R33の抵抗値のバラツキ、温度変化等によって、制御出力端子32に出力するイネーブル信号の電位が定まらず、後段のイネーブル回路を確実に制御できないことがあり、これを防ぐ回路定数選定が困難となる。また、制御出力端子32からイネーブル信号を出力している間は、トランジスタMN31がオンしており、抵抗R32,R33を経由して電流が流れ続け、この電流は電源VDDの電圧が高くなると増大し、消費電力が増大する。
However, in the enable signal generation circuit of FIG. 4, the potential of the enable signal output to the
本発明の目的は、後段のイネーブル回路を確実に制御でき、また電源電圧が高くなっても消費電流が増大しないようにしたイネーブル信号生成回路を提供することである。 An object of the present invention is to provide an enable signal generation circuit that can reliably control a subsequent stage enable circuit and that does not increase current consumption even when a power supply voltage increases.
上記目的を達成するために、請求項1にかかる発明のイネーブル信号生成回路は、ゲート(又はベース)が制御入力端子に接続されソース(又はエミッタ)が第2の電源端子に接続された第1の導電型の第1のトランジスタと、該第1のトランジスタのドレイン(又はコレクタ)と第1の電源端子との間に接続された第1の抵抗と、ソース(又はエミッタ)とドレイン(又はコレクタ)が該第1の抵抗の両端に接続された第2の導電型の第2のトランジスタと、該第2のトランジスタのゲート(又はベース)とソース(又はエミッタ)間に接続された第2の抵抗と、ソース(又はエミッタ)が前記第2のトランジスタのゲート(又はベース)に接続され、ゲート(又はベース)が前記第2のトランジスタのドレイン(又はコレクタ)が接続され、ドレイン(又はコレクタ)が負荷回路に接続された第2の導電型の第3のトランジスタとを備え、前記第3のトランジスタのゲート(又はベース)を制御出力端子に接続したことを特徴とする。
請求項2にかかる発明は、請求項1に記載のイネーブル信号生成回路において、前記第1のトランジスタの前記第2の電源端子との間に定電流源回路を接続したことを特徴とする。
請求項3にかかる発明は、請求項1又は2に記載のイネーブル信号生成回路において、前記第1のトランジスタのゲート(又はベース)と前記第2の電源端子の間に第1のツェナーダイオードを接続し、前記第2のトランジスタのソース・ドレイン(又はエミッタ・コレクタ)間に第2のツェナーダイオードを接続したことを特徴とする。
In order to achieve the above object, an enable signal generation circuit according to a first aspect of the present invention is a first circuit in which a gate (or base) is connected to a control input terminal and a source (or emitter) is connected to a second power supply terminal. A first transistor of the conductivity type, a first resistor connected between the drain (or collector) of the first transistor and the first power supply terminal, and a source (or emitter) and drain (or collector) ) Is a second transistor of the second conductivity type connected across the first resistor, and a second transistor connected between the gate (or base) and source (or emitter) of the second transistor. The resistor and the source (or emitter) are connected to the gate (or base) of the second transistor, and the gate (or base) is connected to the drain (or collector) of the second transistor. And a third transistor of the second conductivity type whose drain (or collector) is connected to a load circuit, and the gate (or base) of the third transistor is connected to the control output terminal. .
According to a second aspect of the present invention, in the enable signal generating circuit according to the first aspect, a constant current source circuit is connected between the second power supply terminal of the first transistor.
According to a third aspect of the present invention, in the enable signal generation circuit according to the first or second aspect, a first Zener diode is connected between the gate (or base) of the first transistor and the second power supply terminal. A second Zener diode is connected between the source and drain (or emitter and collector) of the second transistor.
本発明によれば、制御出力端子から出力するイネーブル信号の電圧が、第2のトランジスタと第3のトランジスタによってクランプされ、その第2、第3のトランジスタをPMOSトランジスタで構成した場合は、「VDD−2Vgs」のイネーブル信号を出力することができる。このため、このイネーブル信号を入力するハイサイド側回路のイネーブル回路をPMOSトランジスタで構成すれば、確実にそのPMOSトランジスタのオン/オフを制御できる。また、そのイネーブル回路のトランジスタを第2、第3のトランジスタと同じ素子で形成すれば、製造バラツキや温度特性も同じに推移するので、そのバラツキや温度変化の影響を受けにくくなる。また、第1のトランジスタに定電流源回路を接続すれば、第1のトランジスタに流れる電流はその定電流源によって安定化されているので、電源電圧が増大しても消費電流が増すことが防止される。 According to the present invention, when the voltage of the enable signal output from the control output terminal is clamped by the second transistor and the third transistor, and the second and third transistors are PMOS transistors, -2Vgs "enable signal can be output. For this reason, if the enable circuit of the high-side circuit to which the enable signal is input is configured by a PMOS transistor, the on / off of the PMOS transistor can be reliably controlled. Further, if the transistor of the enable circuit is formed of the same element as the second and third transistors, the manufacturing variation and the temperature characteristic are also changed, so that it is less susceptible to the variation and temperature change. Further, if a constant current source circuit is connected to the first transistor, the current flowing through the first transistor is stabilized by the constant current source, so that the current consumption is prevented from increasing even if the power supply voltage increases. Is done.
図1に本発明の実施例のイネーブル信号生成回路を示す。1は制御入力端子であり、保護抵抗R1を介してNMOSトランジスタMN1のゲートに接続されている。このトランジスタMN1のソースと接地との間には、ソースとゲートを共通接続したデプレッション型のNMOSトランジスタMN2が、定電流源回路として接続されている。また、トランジスタNM1のドレインと電源VDDとの間には、抵抗R2が接続され、その抵抗R2の両端間に、PMOSトランジスタMP1のソース、ドレインが接続されている。また、このトランジスタMMP1のゲートと電源VDDとの間には抵抗R3が接続されている。また、このトランジスタMP1のゲート、ドレインにはPMOSトランジスタMP2のソース、ゲートが接続され、そのトランジスタMP2のゲートが制御出力端子2に接続され、ドレインに負荷回路3が接続されている。ツェナーダイオードD1はトランジスタMN1,MN2の保護用、ツェナーダイオードD2はトランジスタMP1の保護用である。トランジスタMN1,MP1,MP2は高耐圧用、トランジスタMN2は低耐圧用である。
FIG. 1 shows an enable signal generation circuit according to an embodiment of the present invention.
なお、本実施例では、請求項に記載の第1のトランジスタをトランジスタMN1で、第2のトランジスタをトランジスタMP1で、第3のトランジスタをトランジスタMP2で、それぞれ実現している。また、請求項に記載の第1の抵抗を抵抗R2で、第2の抵抗を抵抗R3で、それぞれ実現している。 In this embodiment, the first transistor described in the claims is realized by the transistor MN1, the second transistor by the transistor MP1, and the third transistor by the transistor MP2. Further, the first resistor described in the claims is realized by the resistor R2, and the second resistor is realized by the resistor R3.
さて、本実施例のイネーブル信号生成回路は、トランジスタMP1,MP2と抵抗R3とによって電圧クランプ回路が構成されている。したがって、制御入力端子1が“H”にセットされたときは、トランジスタMN1,MN2がオンして、制御出力端子2の電圧が一旦低下し、トランジスタMP2がオンする。これにより抵抗R3に電流が流れることによって、トランジスタMP1のゲート電位が低下し、そのトランジスタMP1がオンする。このため、トランジスタMP1,MP2のゲート・ソース間電圧をそれぞれVgsとすると、制御出力端子2には、「VDD−2Vgs」の電圧にクランプされたイネーブル信号が現れる。
In the enable signal generation circuit of this embodiment, a voltage clamp circuit is configured by the transistors MP1 and MP2 and the resistor R3. Therefore, when the
よって、例えば図2のハイサイド側回路13のイネーブル回路12に、トランジスタMP2の閾値電圧程度の閾値電圧のPMOSトランジスタを設けておけば、そのイネーブル回路12に、このイネーブル信号の電圧「VDD−2Vgs」を入力させることで、当該閾値電圧のPMOSトランジスタを確実にオンさせ、ハイサイド側回路13をイネーブル制御することが可能となる。なお、負荷回路3に、トランジスタMP2がオンしたときにローサイド側用イネーブル信号を生成する回路を構成しておけば、その負荷回路3からローサイド側用イネーブル信号をイネーブル回路15に出力させることができる。このときは、図2のイネーブル回路12,15に同時にイネーブル信号が入力して、同時に出力回路11,14がイネーブル制御される。
Therefore, for example, if the enable
また、本実施例のイネーブル信号生成回路は、トランジスタMN1のドレイン電流をトランジスタMN2によって定電流化しているので、電源VDDの電圧が例え高くなった場合であっても、そのドレイン電流は増大せず、消費電流増大を回避することができる。 In the enable signal generation circuit of this embodiment, since the drain current of the transistor MN1 is made constant by the transistor MN2, the drain current does not increase even when the voltage of the power supply VDD becomes high. Thus, an increase in current consumption can be avoided.
なお、以上の実施例では、MOSトランジスタを使用した場合について説明したが、バイポーラトランジスタを使用した場合でも同様に実施できる。この場合は、PMOSトランジスタをNPNトランジスタにNMOSトランジスタをPNPトランジスタに置き換え、ソースをエミッタに、ドレインをコレクタに、ゲートをベースに置き換えればよい。 In the above embodiment, the case where the MOS transistor is used has been described. However, the same can be applied to the case where the bipolar transistor is used. In this case, the PMOS transistor may be replaced by an NPN transistor, the NMOS transistor may be replaced by a PNP transistor, the source may be replaced by an emitter, the drain may be replaced by a collector, and the gate may be replaced by a base.
1:制御入力端子、2:制御出力端子、3:負荷回路
11:出力回路、12:イネーブル回路、13:ハイサイド側回路、14:出力回路、15:イネーブル回路、16:ローサイド側回路
21:インバータ、22:2入力NAND回路、23:“H”アクティブの第1の制御入力端子、24:“L”アクティブの第2の制御入力端子、25:制御出力端子
31:制御入力端子、32:制御出力端子、33:負荷回路
1: control input terminal, 2: control output terminal, 3: load circuit 11: output circuit, 12: enable circuit, 13: high side circuit, 14: output circuit, 15: enable circuit, 16: low side circuit 21: Inverter, 22: 2-input NAND circuit, 23: “H” active first control input terminal, 24: “L” active second control input terminal, 25: Control output terminal 31: Control input terminal, 32: Control output terminal 33: Load circuit
Claims (3)
前記第1のトランジスタの前記第2の電源端子との間に定電流源回路を接続したことを特徴とするイネーブル信号生成回路。 The enable signal generation circuit according to claim 1,
An enable signal generating circuit, wherein a constant current source circuit is connected between the first transistor and the second power supply terminal.
前記第1のトランジスタのゲート(又はベース)と前記第2の電源端子の間に第1のツェナーダイオードを接続し、前記第2のトランジスタのソース・ドレイン(又はエミッタ・コレクタ)間に第2のツェナーダイオードを接続したことを特徴とするイネーブル信号生成回路。 The enable signal generation circuit according to claim 1 or 2,
A first Zener diode is connected between the gate (or base) of the first transistor and the second power supply terminal, and a second Zener diode is connected between the source / drain (or emitter / collector) of the second transistor. An enable signal generation circuit comprising a Zener diode connected thereto.
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