JP2013175908A - Gate monitor circuit - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a through current from appearing and both MOS transistors from turning off without using delay circuits.SOLUTION: A PMOS transistor M3 is disposed to configure a current mirror circuit together with a PMOS transistor M1, and a size ratio is n:1. The PMOS transistor M3 and a PMOS transistor M4 are connected to a current source Cs1. A PMOS transistor M5 is disposed to configure a current mirror circuit together with the PMOS transistor M4 and is connected to a gate terminal of an NMOS transistor M2. An NMOS transistor M3' is disposed to configure a current mirror circuit together with the NMOS transistor M2, and a size ratio is n:1. The NMOS transistor M3' and an NMOS transistor M4' are connected to a current source Cs2. An NMOS transistor M5' is disposed to configure a current mirror circuit together with the NMOS transistor M4' and is connected to a gate terminal of the PMOS transistor M1.

Description

本発明は、D級増幅回路などにおけるゲートモニタ回路の技術に関する。   The present invention relates to a technique of a gate monitor circuit in a class D amplifier circuit or the like.

D級増幅回路は、入力信号を振幅が一定なパルス幅変調信号に変換して、電力増幅するものであり、例えばオーディオ信号の電力増幅に用いられる。D級増幅回路は、2値で動作するため、トランジスタの損失を大幅に下げることができる。さらに、入力信号の振幅の大小に係わらずリニア増幅器より効率が高いといった利点がある。
この種のD級増幅回路は、入力信号を積分する積分回路と、積分回路の出力信号と所定の三角波信号とを比較する比較回路と、比較回路に基づいてパルス幅変調したパルス幅変調信号を出力するパルス幅増幅器とを備え、パルス幅増幅器の出力信号が、積分回路の入力側にフィードバックされる。そして、パルス幅増幅器の出力信号は、出力バッファ回路を介してスピーカなどの負荷を駆動するアナログ信号となる。
The class D amplifier circuit converts an input signal into a pulse width modulation signal having a constant amplitude and amplifies the power, and is used for power amplification of an audio signal, for example. Since the class D amplifier circuit operates with two values, the loss of the transistor can be significantly reduced. Furthermore, there is an advantage that the efficiency is higher than that of the linear amplifier regardless of the amplitude of the input signal.
This type of class D amplifier circuit includes an integration circuit that integrates an input signal, a comparison circuit that compares the output signal of the integration circuit with a predetermined triangular wave signal, and a pulse width modulation signal that is pulse width modulated based on the comparison circuit. A pulse width amplifier for outputting, and an output signal of the pulse width amplifier is fed back to the input side of the integrating circuit. The output signal of the pulse width amplifier becomes an analog signal for driving a load such as a speaker via the output buffer circuit.

出力バッファ回路には、PMOSトランジスタとNMOSトランジスタが備えられており、PMOSトランジスタとNMOSトランジスタの両方がオン状態となって貫通電流が流れてしまうことを防ぐ必要がある。
そこで、従来は、遅延回路を用いて、PMOSトランジスタに対する入力信号とNMOSトランジスタに対する入力信号との間にズレを生じさせている(例えば、特許文献1参照)。
The output buffer circuit includes a PMOS transistor and an NMOS transistor, and it is necessary to prevent both the PMOS transistor and the NMOS transistor from being turned on and causing a through current to flow.
Therefore, conventionally, a delay circuit is used to cause a deviation between the input signal to the PMOS transistor and the input signal to the NMOS transistor (see, for example, Patent Document 1).

図2は、このような従来のゲートモニタ回路の一例を示す図である。図2において、PMOSトランジスタ50のゲート端子PGには、NAND回路52の出力端子が接続されている。NAND回路52の入力端子には、入力端子INと、ディレイ回路56の出力端子が接続されている。ディレイ回路56の入力端子には、NOT回路57を介してNMOSトランジスタ51のゲート端子NGが接続されている。
一方、NMOSトランジスタ51のゲート端子NGには、NOR回路53の出力端子が接続されている。NOR回路53の入力端子には、入力端子INと、ディレイ回路54の出力端子が接続されている。ディレイ回路54の入力端子には、NOT回路55を介してPMOSトランジスタ50のゲート端子PGが接続されている。
FIG. 2 is a diagram showing an example of such a conventional gate monitor circuit. In FIG. 2, the output terminal of the NAND circuit 52 is connected to the gate terminal PG of the PMOS transistor 50. An input terminal IN and an output terminal of the delay circuit 56 are connected to the input terminal of the NAND circuit 52. The gate terminal NG of the NMOS transistor 51 is connected to the input terminal of the delay circuit 56 via the NOT circuit 57.
On the other hand, the output terminal of the NOR circuit 53 is connected to the gate terminal NG of the NMOS transistor 51. An input terminal IN and an output terminal of the delay circuit 54 are connected to the input terminal of the NOR circuit 53. The gate terminal PG of the PMOS transistor 50 is connected to the input terminal of the delay circuit 54 via the NOT circuit 55.

図3は、図2の従来のゲートモニタ回路の動作を示すタイミングチャートである。図3に示すように、入力端子INに、LからHに立上る信号Vinが入力されると、NAND回路52の入力端子にもLからHに立上る信号Vinが入力されるが、NAND回路52のもう一方の入力端子には、ディレイ回路56によって期間Tdだけ遅延された信号56aが入力される。
従って、入力端子INにLからHに立上る信号Vinが入力されてから、期間Td後に、NAND回路52の両方の入力端子にHレベルの信号が入力されることになる。その結果、NAND回路52の出力は、HからLに立下る信号となり、PMOSトランジスタ50がオン状態になる。なお、この時、入力端子INと接続されたNOR回路53の入力端子には、Hレベルの信号が入力されているため、NOR回路53の出力はLレベルとなり、NMOSトランジスタ51はオフ状態になっている。
FIG. 3 is a timing chart showing the operation of the conventional gate monitor circuit of FIG. As shown in FIG. 3, when the signal Vin rising from L to H is input to the input terminal IN, the signal Vin rising from L to H is also input to the input terminal of the NAND circuit 52. The other input terminal 52 receives the signal 56 a delayed by the delay circuit 56 for the period Td.
Therefore, after the signal Vin rising from L to H is input to the input terminal IN, the H level signal is input to both input terminals of the NAND circuit 52 after the period Td. As a result, the output of the NAND circuit 52 becomes a signal falling from H to L, and the PMOS transistor 50 is turned on. At this time, since an H level signal is inputted to the input terminal of the NOR circuit 53 connected to the input terminal IN, the output of the NOR circuit 53 becomes L level, and the NMOS transistor 51 is turned off. ing.

次に、入力端子INにHからLに立下る信号Vinが入力されると、NAND回路52の出力がHレベルになり、PMOSトランジスタ50のゲート端子PGがHレベルになるので、PMOSトランジスタ50はオフ状態になる。そして、ゲート端子PGのHレベルの信号は、NOT回路55を介して、ディレイ回路54によって期間Tdだけ遅延された信号54aとしてNOR回路53に入力される。
その結果、NOR回路53には、入力端子INに接続された入力端子と、ディレイ回路54に接続された入力端子の両方にLレベルの信号が入力されることになる。従って、NOR回路53の出力は、入力端子INにHからLに立下る信号Vinが入力されてから期間Td後に、Hレベルの信号となり、NMOSトランジスタ51がオン状態になる。なお、この時、NAND回路52の入力端子INと接続された端子には、Lレベルの信号が入力されているので、NAND回路52の出力はHレベルの信号となり、PMOSトランジスタ50はオフ状態になっている。
Next, when the signal Vin falling from H to L is input to the input terminal IN, the output of the NAND circuit 52 becomes H level and the gate terminal PG of the PMOS transistor 50 becomes H level. Turns off. The H level signal at the gate terminal PG is input to the NOR circuit 53 through the NOT circuit 55 as a signal 54a delayed by the delay circuit 54 by the period Td.
As a result, the NOR circuit 53 receives an L level signal at both the input terminal connected to the input terminal IN and the input terminal connected to the delay circuit 54. Accordingly, the output of the NOR circuit 53 becomes an H level signal after a period Td after the signal Vin falling from H to L is input to the input terminal IN, and the NMOS transistor 51 is turned on. At this time, since an L level signal is input to the terminal connected to the input terminal IN of the NAND circuit 52, the output of the NAND circuit 52 becomes an H level signal, and the PMOS transistor 50 is turned off. It has become.

このように、従来は、それぞれのトランジスタのゲート端子にディレイ回路を接続することにより、両方のトランジスタが同時にオン状態になることを防止し、貫通電流が流れることが無いように工夫されている。   As described above, conventionally, a delay circuit is connected to the gate terminal of each transistor to prevent both transistors from being turned on at the same time and to prevent a through current from flowing.

特開2009−21903号公報JP 2009-21903 A

しかしながら、従来のゲートモニタ回路では、ディレイ回路54,56の遅延時間Tdが、電源電圧や、MOSトランジスタの特性等によりばらついてしまう。その結果、遅延時間Tdが小さくなってしまう場合には、両方のMOSトランジスタがオン状態になり、貫通電流が流れるという問題がある。また、遅延時間Tdがばらついた場合でも、貫通電流が流れないように、遅延時間Tdを大きく設定してしまうと、両方のMOSトランジスタがオフ状態になっている時間が増えるという問題がある。
本発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであり、ディレイ回路を用いることなく、貫通電流の発生と、両方のMOSトランジスタがオフ状態になることを防止する課題の解決を目的としている。
However, in the conventional gate monitor circuit, the delay time Td of the delay circuits 54 and 56 varies depending on the power supply voltage, the characteristics of the MOS transistor, and the like. As a result, when the delay time Td becomes small, there is a problem that both MOS transistors are turned on and a through current flows. Even when the delay time Td varies, if the delay time Td is set large so that no through current flows, there is a problem that the time during which both MOS transistors are off increases.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to solve the problem of preventing the generation of a through current and the both MOS transistors from being turned off without using a delay circuit.

以上の課題を解決するために、本発明に係るゲートモニタ回路は、出力端子から電流を吐き出す第1トランジスタと、出力端子から電流を吸い込む第2トランジスタと、前記第1トランジスタのレプリカ回路として設けられた第3トランジスタと、前記第2トランジスタのレプリカ回路として設けられた第4トランジスタと、第3トランジスタに流れる電流に基づいて、前記第1トランジスタに流れる電流を検出する第1電流検出手段と、第4トランジスタに流れる電流に基づいて、前記第2トランジスタに流れる電流を検出する第2電流検出手段と、前記第1電流検出手段により検出した前記第1トランジスタの電流が一定値以下になった場合に、前記第2トランジスタのゲート端子を充電する第1ゲート充電手段と、前記第2電流検出手段により検出した前記第2トランジスタの電流が一定値以下になった場合に、前記第1トランジスタのゲート端子を充電する第2ゲート充電手段と、を備える。   In order to solve the above problems, a gate monitor circuit according to the present invention is provided as a first transistor that discharges current from an output terminal, a second transistor that sinks current from an output terminal, and a replica circuit of the first transistor. A third transistor, a fourth transistor provided as a replica circuit of the second transistor, a first current detecting means for detecting a current flowing through the first transistor based on a current flowing through the third transistor, A second current detecting means for detecting a current flowing through the second transistor based on a current flowing through the four transistors; and when the current of the first transistor detected by the first current detecting means falls below a predetermined value. First gate charging means for charging the gate terminal of the second transistor, and the second current detecting means When the current of the second transistor detected is below a predetermined value by, and a second gate charging means for charging the gate terminal of the first transistor.

この発明によれば、第1トランジスタがオン状態からオフ状態に移行し、第1トランジスタのゲート電圧がしきい値以下になると、第1トランジスタのソース−ドレイン間にながれる電流が減少する。従って、レプリカ回路として設けられた第3トランジスタのソース−ドレイン間にも、この電流に基づく電流が流れる。第1電流検出手段は、この第3トランジスタのソース−ドレイン間に流れる電流に基づいて第1トランジスタに流れる電流を検出し、第1電流検出手段と共通化された第1ゲート充電手段は、検出した電流が一定値以下になった場合に、第2トランジスタのゲート端子を充電する。従って、一定値を調節することにより、許容する貫通電流を設定することができる。また、第1トランジスタが完全にオフ状態になる前に第2トランジスタをオン状態にするので、第1トランジスタと第2トランジスタの両方が同時にオフ状態になることがない。   According to the present invention, when the first transistor shifts from the on state to the off state and the gate voltage of the first transistor becomes lower than the threshold value, the current flowing between the source and the drain of the first transistor decreases. Therefore, a current based on this current also flows between the source and drain of the third transistor provided as a replica circuit. The first current detection means detects the current flowing in the first transistor based on the current flowing between the source and drain of the third transistor, and the first gate charging means shared with the first current detection means When the measured current becomes a certain value or less, the gate terminal of the second transistor is charged. Therefore, an allowable through current can be set by adjusting a constant value. In addition, since the second transistor is turned on before the first transistor is completely turned off, both the first transistor and the second transistor are not turned off at the same time.

また、第2トランジスタがオン状態からオフ状態に移行し、第2トランジスタのゲート電圧がしきい値以下になると、第2トランジスタのドレイン−ソース間に流れる電流が減少する。レプリカ回路として設けられた第4トランジスタのドレイン−ソース間にも、この電流に基づく電流が流れる。第2電流検出手段は、この第4トランジスタのドレイン−ソース間に流れる電流に基づいて第2トランジスタに流れる電流を検出し、第2電流検出手段と共通化された第2ゲート充電手段は、検出した電流が一定値以下になった場合に、第1トランジスタのゲート端子を充電する。従って、前記一定値を調節することにより、許容する貫通電流を設定することができる。また、第2トランジスタが完全にオフ状態になる前に第1トランジスタをオン状態にするので、第1トランジスタと第2トランジスタの両方が同時にオフ状態になることがない。   Further, when the second transistor shifts from the on state to the off state and the gate voltage of the second transistor becomes lower than the threshold value, the current flowing between the drain and source of the second transistor decreases. A current based on this current also flows between the drain and source of the fourth transistor provided as a replica circuit. The second current detection means detects the current flowing in the second transistor based on the current flowing between the drain and source of the fourth transistor, and the second gate charging means shared with the second current detection means When the measured current becomes a certain value or less, the gate terminal of the first transistor is charged. Therefore, an allowable through current can be set by adjusting the constant value. In addition, since the first transistor is turned on before the second transistor is completely turned off, both the first transistor and the second transistor are not turned off at the same time.

この発明の好適な態様において、前記レプリカ回路はカレントミラー回路であり、第1トランジスタと第3トランジスタのサイズ比、および、第2トランジスタと第4トランジスタのサイズ比は、ともにn:1に設定されている。この場合は、第3トランジスタおよび第4トランジスタのドレイン−ソース間には、飽和電流の1/nの電流が流れることになる。従って、nの値を適宜設定することにより、第1トランジスタと第2トランジスタのうち一方のトランジスタが完全にオフ状態になるタイミングと、他方のトランジスタがオン状態になるタイミングを調節できるので、許容する貫通電流を設定することができる。   In a preferred aspect of the present invention, the replica circuit is a current mirror circuit, and the size ratio between the first transistor and the third transistor and the size ratio between the second transistor and the fourth transistor are both set to n: 1. ing. In this case, a current 1 / n of the saturation current flows between the drain and source of the third transistor and the fourth transistor. Therefore, by appropriately setting the value of n, the timing at which one of the first transistor and the second transistor is completely turned off and the timing at which the other transistor is turned on can be adjusted. A through current can be set.

また、他の態様としては、前記第3トランジスタと前記第1電流検出手段、および、前記第4トランジスタと前記第2電流検出手段は、それぞれ電流源に接続されている。この場合には、第1電流検出手段または第2電流検出手段により検出される電流は、電流源の電流値から、第3トランジスタまたは第4トランジスタのドレイン-ソース間に流れる電流を差し引いた値となる。従って、電流源の電流値を適宜設定することにより、第1トランジスタと第2トランジスタのうち一方のトランジスタが完全にオフ状態になるタイミングと、他方のトランジスタがオン状態になるタイミングを調節できるので、許容する貫通電流を設定することができる。   As another aspect, the third transistor and the first current detection means, and the fourth transistor and the second current detection means are each connected to a current source. In this case, the current detected by the first current detection means or the second current detection means is a value obtained by subtracting the current flowing between the drain and source of the third transistor or the fourth transistor from the current value of the current source. Become. Therefore, by appropriately setting the current value of the current source, the timing at which one of the first transistor and the second transistor is completely turned off and the timing at which the other transistor is turned on can be adjusted. Allowable through current can be set.

また、前記第1ゲート充電手段および前記第1電流検出手段は、カレントミラー回路からなり、 前記第2ゲート充電手段および前記第2電流検出手段は、カレントミラー回路からなるように構成してもよい。この発明によれば、第1電流検出手段または第2電流検出手段により検出される電流が、第1ゲート充電手段または第2ゲート充電手段に流れる電流となり、簡易な構成で、第1トランジスタと第2トランジスタのうち一方のトランジスタに流れる飽和電流により、他方のトランジスタがオン状態になるタイミングを調整することができる。   The first gate charging unit and the first current detection unit may be configured by a current mirror circuit, and the second gate charging unit and the second current detection unit may be configured by a current mirror circuit. . According to the present invention, the current detected by the first current detection means or the second current detection means becomes the current flowing through the first gate charging means or the second gate charging means, and the first transistor and the second transistor can be configured with a simple configuration. The timing at which the other transistor is turned on can be adjusted by the saturation current flowing through one of the two transistors.

本発明の一実施形態に係るゲートモニタ回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the gate monitor circuit which concerns on one Embodiment of this invention. 従来のゲートモニタ回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the conventional gate monitor circuit. 従来のゲートモニタ回路の動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows operation | movement of the conventional gate monitor circuit.

図1を参照して、本発明の一実施形態に係るゲートモニタ回路の構成を説明する。ゲートモニタ回路100は、PMOSトランジスタM1とNMOSトランジスタM2のそれぞれのゲートに流れる飽和電流をモニターしてPMOSトランジスタM1とNMOSトランジスタM2のオン状態およびオフ状態を制御する回路である。PMOSトランジスタM1は出力端子OUTへ電流を吐き出し、NMOSトランジスタM2は出力端子OUTから電流を吸い込むトランジスタである。   With reference to FIG. 1, the configuration of a gate monitor circuit according to an embodiment of the present invention will be described. The gate monitor circuit 100 is a circuit that controls the ON state and the OFF state of the PMOS transistor M1 and the NMOS transistor M2 by monitoring the saturation currents flowing through the gates of the PMOS transistor M1 and the NMOS transistor M2. The PMOS transistor M1 discharges current to the output terminal OUT, and the NMOS transistor M2 is a transistor that sucks current from the output terminal OUT.

ゲートモニタ回路100は、PMOSトランジスタM1に対するレプリカ回路として、PMOSトランジスタM3を備えている。レプリカ回路とは、対象とするトランジスタ(この例では、M1)の動作と同じように動作するトラジスタである。PMOSトランジスタM1とPMOSトランジスタM3とは同一の製造プロセスで形成され、電気的特性が等しい。但し、消費電流を削減する観点からトランジスタサイズを異ならせてある。PMOSトランジスタM3とPMOSトランジスタM1は、カレントミラー回路を構成している。本実施形態では、PMOSトランジスタM1とPMOSトランジスタM3のサイズ比は、n:1に設定されている。   The gate monitor circuit 100 includes a PMOS transistor M3 as a replica circuit for the PMOS transistor M1. The replica circuit is a transistor that operates in the same manner as the operation of a target transistor (M1 in this example). The PMOS transistor M1 and the PMOS transistor M3 are formed by the same manufacturing process and have the same electrical characteristics. However, the transistor sizes are different from the viewpoint of reducing current consumption. The PMOS transistor M3 and the PMOS transistor M1 constitute a current mirror circuit. In the present embodiment, the size ratio of the PMOS transistor M1 and the PMOS transistor M3 is set to n: 1.

PMOSトランジスタM3のドレイン端子は、PMOSトランジスタM4のドレイン端子と電流源Cs1とに接続されている。電流源Cs1には電流Ibpが流れるようになっているので、PMOSトランジスタM3のソース−ドレイン間に流れる電流をIdsとすると、PMOSトランジスタM4のソース−ドレイン間に流れる電流は、Ibp−Idsとなる。   The drain terminal of the PMOS transistor M3 is connected to the drain terminal of the PMOS transistor M4 and the current source Cs1. Since the current Ibp flows through the current source Cs1, if the current flowing between the source and drain of the PMOS transistor M3 is Ids, the current flowing between the source and drain of the PMOS transistor M4 is Ibp-Ids. .

PMOSトランジスタM4のゲート端子は、PMOSトランジスタM4のドレイン端子およびPMOSトランジスタM5のゲート端子と接続されており、PMOSトランジスタM4およびM5はカレントミラー回路を構成する。また、PMOSトランジスタM5のドレイン端子は、NMOSトランジスタM2のゲート端子NGと接続されている。従って、PMOSトランジスタM4のソース−ドレイン間に電流が流れると、PMOSトランジスタM5のソース−ドレイン間にも電流が流れ、NMOSトランジスタM2のゲート端子NGを充電するようになっている。すなわち、PMOSトランジスタM4は、PMOSトランジスタM3のソース−ドレイン間に流れる電流に基づいて、PMOSトランジスタM1の飽和電流を検出する第1電流検出手段として機能し、PMOSトランジスタM5は、検出したPMOSトランジスタM1の飽和電流が一定値以下になった場合に、NMOSトランジスタM2のゲート端子を充電する第1ゲート充電手段として機能する。   The gate terminal of the PMOS transistor M4 is connected to the drain terminal of the PMOS transistor M4 and the gate terminal of the PMOS transistor M5, and the PMOS transistors M4 and M5 constitute a current mirror circuit. The drain terminal of the PMOS transistor M5 is connected to the gate terminal NG of the NMOS transistor M2. Therefore, when a current flows between the source and drain of the PMOS transistor M4, a current also flows between the source and drain of the PMOS transistor M5, and the gate terminal NG of the NMOS transistor M2 is charged. That is, the PMOS transistor M4 functions as first current detection means for detecting the saturation current of the PMOS transistor M1 based on the current flowing between the source and drain of the PMOS transistor M3, and the PMOS transistor M5 is the detected PMOS transistor M1. Functions as first gate charging means for charging the gate terminal of the NMOS transistor M2 when the saturation current of the NMOS transistor M2 becomes equal to or less than a predetermined value.

また、PMOSトランジスタM5のドレイン端子は、NMOSトランジスタM7のドレイン端子とNMOSトランジスタM2のゲート端子NGとに接続されている。NMOSトランジスタM7のゲート端子には、PWM入力端子INが接続されているので、PWM入力端子INにLからHに立上るPWM入力が入力されると、NMOSトランジスタM7がオン状態となり、NMOSトランジスタM2をオフ状態にする。   The drain terminal of the PMOS transistor M5 is connected to the drain terminal of the NMOS transistor M7 and the gate terminal NG of the NMOS transistor M2. Since the PWM input terminal IN is connected to the gate terminal of the NMOS transistor M7, when the PWM input rising from L to H is input to the PWM input terminal IN, the NMOS transistor M7 is turned on, and the NMOS transistor M2 Is turned off.

また、PMOSトランジスタM4とPMOSトランジスタM5のゲート端子には、PMOSトランジスタM6のドレイン端子が接続されている。PMOSトランジスタM6のゲート端子は、NOT回路10を介してPWM入力端子INと接続されている。
従って、PWM入力端子INにLからHに立上るPWM入力が入力されると、PMOSトランジスタM6はオン状態となり、PMOSトランジスタM6のドレイン端子に接続されたPMOSトランジスタM4とPMOSトランジスタM5のゲート端子の端子Aの電位は、Vddに等しくなる。
なお、PMOSトランジスタM3、M4、M5、M6、M7のサイズは適宜設定することができるが、すべて等しくてもよい。
Further, the drain terminal of the PMOS transistor M6 is connected to the gate terminals of the PMOS transistor M4 and the PMOS transistor M5. The gate terminal of the PMOS transistor M6 is connected to the PWM input terminal IN through the NOT circuit 10.
Accordingly, when a PWM input rising from L to H is input to the PWM input terminal IN, the PMOS transistor M6 is turned on, and the PMOS transistor M4 connected to the drain terminal of the PMOS transistor M6 and the gate terminals of the PMOS transistor M5 are connected. The potential at the terminal A is equal to Vdd.
The sizes of the PMOS transistors M3, M4, M5, M6, and M7 can be set as appropriate, but they may all be equal.

一方、ゲートモニタ回路100は、NMOSトランジスタM2に対するレプリカ回路として、NMOSトランジスタM3’を備える。NMOSトランジスタM3’とNMOSトランジスタM2は、カレントミラー回路を構成している。本実施形態では、NMOSトランジスタM2とNMOSトランジスタM3’のサイズ比は、n:1に設定されている。   On the other hand, the gate monitor circuit 100 includes an NMOS transistor M3 'as a replica circuit for the NMOS transistor M2. The NMOS transistor M3 'and the NMOS transistor M2 constitute a current mirror circuit. In the present embodiment, the size ratio between the NMOS transistor M2 and the NMOS transistor M3 'is set to n: 1.

NMOSトランジスタM3’のドレイン端子は、NMOSトランジスタM4’のドレイン端子と電流源Cs2とに接続されている。電流源Cs2には電流Ibnが流れるようになっているので、NMOSトランジスタM3’のドレイン−ソース間に流れる電流をIdsとすると、NMOSトランジスタM4’のドレイン−ソース間に流れる電流は、Ibn−Idsとなる。   The drain terminal of the NMOS transistor M3 'is connected to the drain terminal of the NMOS transistor M4' and the current source Cs2. Since the current Ibn flows through the current source Cs2, if the current flowing between the drain and source of the NMOS transistor M3 ′ is Ids, the current flowing between the drain and source of the NMOS transistor M4 ′ is Ibn−Ids. It becomes.

NMOSトランジスタM4’のゲート端子は、NMOSトランジスタM4’のドレイン端子およびNMOSトランジスタM5’のゲート端子と接続されており、NMOSトランジスタM4’およびM5’はカレントミラー回路を構成する。また、NMOSトランジスタM5’のドレイン端子は、PMOSトランジスタM1のゲート端子PGと接続されている。従って、NMOSトランジスタM4’のドレイン−ソース間に電流が流れると、NMOSトランジスタM5’のドレイン−ソース間にも電流が流れ、PMOSトランジスタM1のゲート端子を充電するようになっている。すなわち、NMOSトランジスタM4’は、NMOSトランジスタM4’のドレイン−ソース間に流れる電流に基づいて、NMOSトランジスタM2の飽和電流を検出する第2電流検出手段として機能し、NMOSトランジスタM5’は、検出したNMOSトランジスタM2の飽和電流が一定値以下になった場合に、PMOSトランジスタM1のゲート端子を充電する第2ゲート充電手段として機能する。   The gate terminal of the NMOS transistor M4 'is connected to the drain terminal of the NMOS transistor M4' and the gate terminal of the NMOS transistor M5 ', and the NMOS transistors M4' and M5 'constitute a current mirror circuit. The drain terminal of the NMOS transistor M5 'is connected to the gate terminal PG of the PMOS transistor M1. Accordingly, when a current flows between the drain and source of the NMOS transistor M4 ', a current also flows between the drain and source of the NMOS transistor M5', and the gate terminal of the PMOS transistor M1 is charged. That is, the NMOS transistor M4 ′ functions as a second current detection unit that detects the saturation current of the NMOS transistor M2 based on the current flowing between the drain and source of the NMOS transistor M4 ′, and the NMOS transistor M5 ′ detects When the saturation current of the NMOS transistor M2 becomes a certain value or less, it functions as a second gate charging means for charging the gate terminal of the PMOS transistor M1.

また、NMOSトランジスタM5’のドレイン端子には、PMOSトランジスタM7’のドレイン端子とPMOSトランジスタM1のゲート端子PGとが接続されている。PMOSトランジスタM7’のゲート端子には、PWM入力端子INが接続されているので、PWM入力端子INにHからLに立下るPWM入力が入力されると、PMOSトランジスタM7’がオン状態となり、PMOSトランジスタM1をオフ状態にする。   The drain terminal of the NMOS transistor M5 'is connected to the drain terminal of the PMOS transistor M7' and the gate terminal PG of the PMOS transistor M1. Since the PWM input terminal IN is connected to the gate terminal of the PMOS transistor M7 ′, when the PWM input falling from H to L is input to the PWM input terminal IN, the PMOS transistor M7 ′ is turned on and the PMOS transistor M7 ′ is turned on. The transistor M1 is turned off.

また、NMOSトランジスタM4’とNMOSトランジスタM5’とのゲート端子には、NMOSトランジスタM6’のドレイン端子が接続されている。NMOSトランジスタM6’のゲート端子は、NOT回路20を介してPWM入力端子INと接続されている。
従って、PWM入力端子INにHからLに立下るPWM入力が入力されると、NMOSトランジスタM6’はオン状態となり、NMOSトランジスタM6’のドレイン端子に接続されたNMOSトランジスタM4’とPMOSトランジスタM5’のゲート端子との接続点Bの電位は、GNDに等しくなる。なお、NMOSトランジスタM3’、M4’、M5’、M6’、M7’のサイズは適宜設定することができるが、すべて等しくてもよい。
The drain terminal of the NMOS transistor M6 ′ is connected to the gate terminals of the NMOS transistor M4 ′ and the NMOS transistor M5 ′. The gate terminal of the NMOS transistor M6 ′ is connected to the PWM input terminal IN via the NOT circuit 20.
Accordingly, when a PWM input falling from H to L is input to the PWM input terminal IN, the NMOS transistor M6 ′ is turned on, and the NMOS transistor M4 ′ and the PMOS transistor M5 ′ connected to the drain terminal of the NMOS transistor M6 ′. The potential at the connection point B with the gate terminal is equal to GND. The sizes of the NMOS transistors M3 ′, M4 ′, M5 ′, M6 ′, and M7 ′ can be set as appropriate, but they may all be equal.

以下、図1に基づいて、本実施形態のゲートモニタ回路100の動作を説明する。まず、PWM入力端子INにLレベルのPWM入力が供給されている状態を初期状態として想定する。この場合には、NMOSトランジスタM7はオフ状態であり、PMOSトランジスタM7’はオン状態である。また、後述するようにNMOSトランジスタM5’はオフ状態である。このため、ゲート端子PGの電位は略Vddとなり、PMOSトランジスタM1はオフ状態となる。   Hereinafter, the operation of the gate monitor circuit 100 of this embodiment will be described with reference to FIG. First, a state where an L level PWM input is supplied to the PWM input terminal IN is assumed as an initial state. In this case, the NMOS transistor M7 is off and the PMOS transistor M7 'is on. As will be described later, the NMOS transistor M5 'is in an off state. For this reason, the potential of the gate terminal PG is substantially Vdd, and the PMOS transistor M1 is turned off.

次に、PMOSトランジスタM6のゲート端子には、NOT回路10を介してHレベルの信号が入力されるので、PMOSトランジスタM6はオフ状態である。PMOSトランジスタM1とPMOSトランジスタM3とはカレントミラー回路を構成するが、PMOSトランジスタM1はオフ状態であるから、PMOSトランジスタM3には電流が流れない。この場合、PMOSトランジスタM4には、電流源Cs1の電流値Ibpと同じ大きさの電流が流れる。従って、接続点Aの電位はGNDと略等しくなり、PMOSトランジスタM5はオン状態となる。   Next, since an H level signal is input to the gate terminal of the PMOS transistor M6 via the NOT circuit 10, the PMOS transistor M6 is in an OFF state. The PMOS transistor M1 and the PMOS transistor M3 constitute a current mirror circuit. However, since the PMOS transistor M1 is in an off state, no current flows through the PMOS transistor M3. In this case, a current having the same magnitude as the current value Ibp of the current source Cs1 flows through the PMOS transistor M4. Accordingly, the potential at the connection point A is substantially equal to GND, and the PMOS transistor M5 is turned on.

一方、NMOSトランジスタM6’のゲート端子には、NOT回路20を介してHレベルの信号が入力されるので、NMOSトランジスタM6’はオン状態である。従って、接続点Bの電位はGNDと略等しくなり、NMOSトランジスタM5’はオフ状態となる。
NMOSトランジスタM7はオフ状態、且つPMOSトランジスタM5はオン状態であるからNMOSトランジスタM2のゲート端子NGの電位は略Vddとなり、NMOSトランジスタM2はオン状態となっている。
On the other hand, since an H level signal is input to the gate terminal of the NMOS transistor M6 ′ via the NOT circuit 20, the NMOS transistor M6 ′ is in an ON state. Accordingly, the potential at the connection point B becomes substantially equal to GND, and the NMOS transistor M5 ′ is turned off.
Since the NMOS transistor M7 is in the off state and the PMOS transistor M5 is in the on state, the potential of the gate terminal NG of the NMOS transistor M2 is approximately Vdd, and the NMOS transistor M2 is in the on state.

次に、PWM入力端子INにLからHに立上るPWM入力が入力され、PMOSトランジスタM1がオフ状態からオン状態に遷移し、NMOSトランジスタM2がオン状態からオフ状態に遷移する場合について説明する。
PWM入力端子INにLからHに立上るPWM入力が入力されると、NMOSトランジスタM7のゲート端子にはHレベルの信号が入力されるので、NMOSトランジスタM7はオフ状態からオン状態に遷移する。また、PMOSトランジスタM6のゲート端子には、NOT回路10を介してLレベルの信号が入力され、PMOSトランジスタM6がオン状態になる。従って、接続点Aの電位は、Vddに略等しくなり、PMOSトランジスタM5はオン状態からオフ状態に遷移する。すると、PMOSトランジスタM5からNMOSトランジスタM2のゲート端子NGに向けて流れる電流が減少するとともに、ゲート端子NGからNMOSトランジスタM7に向けて流れる電流が増加する。これにより、ゲート端子NGの電位が次第に低下し、NMOSトランジスタM2はオン状態からオフ状態に遷移する。
Next, a case where a PWM input rising from L to H is input to the PWM input terminal IN, the PMOS transistor M1 transitions from the off state to the on state, and the NMOS transistor M2 transitions from the on state to the off state will be described.
When a PWM input rising from L to H is input to the PWM input terminal IN, an H level signal is input to the gate terminal of the NMOS transistor M7, so that the NMOS transistor M7 transitions from the off state to the on state. Further, an L level signal is input to the gate terminal of the PMOS transistor M6 via the NOT circuit 10, and the PMOS transistor M6 is turned on. Therefore, the potential at the connection point A becomes substantially equal to Vdd, and the PMOS transistor M5 transitions from the on state to the off state. Then, the current flowing from the PMOS transistor M5 toward the gate terminal NG of the NMOS transistor M2 decreases and the current flowing from the gate terminal NG toward the NMOS transistor M7 increases. As a result, the potential of the gate terminal NG gradually decreases, and the NMOS transistor M2 transitions from the on state to the off state.

本実施形態では、NMOSトランジスタM2とNMOSトランジスタM3’とはカレントミラー回路を構成しており、NMOSトランジスタM2とNMOSトランジスタM3’のサイズ比は、n:1に設定されている。従って、NMOSトランジスタM2のドレイン−ソース間に電流Inmosが流れると、NMOSトランジスタM3’のドレイン−ソース間には、Inmos/nの電流が流れることになる。   In the present embodiment, the NMOS transistor M2 and the NMOS transistor M3 'constitute a current mirror circuit, and the size ratio of the NMOS transistor M2 and the NMOS transistor M3' is set to n: 1. Therefore, when the current Inmos flows between the drain and the source of the NMOS transistor M2, a current Imos / n flows between the drain and the source of the NMOS transistor M3 '.

NMOSトランジスタM3’のドレイン端子は、NMOSトランジスタM4’のドレイン端子および電流源Cs2に接続されているので、Inmos/n>Ibnの場合には、NMOSトランジスタM4’のドレイン−ソース間には電流は流れない。この場合には、NMOSトランジスタM4’とカレントミラー回路を構成しているNMOSトランジスタM5’のドレイン−ソース間にも電流は流れないことになる。   Since the drain terminal of the NMOS transistor M3 ′ is connected to the drain terminal of the NMOS transistor M4 ′ and the current source Cs2, if Imos / n> Ibn, no current is generated between the drain and source of the NMOS transistor M4 ′. Not flowing. In this case, no current flows between the drain and source of the NMOS transistor M5 'that forms a current mirror circuit with the NMOS transistor M4'.

ここで、電流InmosがNMOSトランジスタM2の飽和電流値Insatである場合、電流源Cs2の出力電流値Ibnは、Insat/n=Ibnとなるように設定されている。従って、NMOSトランジスタM2が完全にオンしている場合には、NMOSトランジスタM4’のドレイン−ソース間には電流は流れない。しかしながら、PWM入力がLからHに遷移して、NMOSトランジスタM7がオン状態からオフ状態に変化する過程では、ゲート端子NGの電位がGNDに向けて低下し、これに伴って、電流Inmosの大きさが飽和電流値Insatから減少していく。この過程では、Inmos/n<Ibnとなり、NMOSトランジスタM4’とNMOSトランジスタM5’には電流Ibn−Inmos/nが流れる。これにより、PMOSトランジスタM1のゲート端子PGの電位がVddから次第に低下し、PMOSトランジスタM1はオフ状態からオン状態に遷移する。   Here, when the current Inmos is the saturation current value Insat of the NMOS transistor M2, the output current value Ibn of the current source Cs2 is set to be Insat / n = Ibn. Therefore, when the NMOS transistor M2 is completely turned on, no current flows between the drain and source of the NMOS transistor M4 '. However, in the process in which the PWM input transitions from L to H and the NMOS transistor M7 changes from the on state to the off state, the potential of the gate terminal NG decreases toward GND, and accordingly, the current Imos increases. Decreases from the saturation current value Insat. In this process, Inmos / n <Ibn, and the current Ibn-Inmos / n flows through the NMOS transistor M4 'and the NMOS transistor M5'. As a result, the potential of the gate terminal PG of the PMOS transistor M1 gradually decreases from Vdd, and the PMOS transistor M1 transitions from the off state to the on state.

一方、PMOSトランジスタM1とPMOSトランジスタM3とはカレントミラー回路を構成しており、PMOSトランジスタM1とPMOSトランジスタM3とのサイズ比は、n:1に設定されている。従って、PMOSトランジスタM1のソース−ドレイン間に電流Ipmosが流れると、PMOSトランジスタM3のソース−ドレイン間には、Ipmos/nの電流が流れることになる。   On the other hand, the PMOS transistor M1 and the PMOS transistor M3 form a current mirror circuit, and the size ratio between the PMOS transistor M1 and the PMOS transistor M3 is set to n: 1. Therefore, when the current Ipmos flows between the source and drain of the PMOS transistor M1, a current of Ipmos / n flows between the source and drain of the PMOS transistor M3.

PMOSトランジスタM3のドレイン端子は、PMOSトランジスタM4のドレイン端子および電流源Cs1に接続されているので、Ipmos/n>Ibpの場合には、PMOSトランジスタM4のソース−ドレイン間には電流は流れない。この場合には、PMOSトランジスタM4とカレントミラー回路を構成しているPMOSトランジスタM5のソース−ドレイン間にも電流は流れないことになる。   Since the drain terminal of the PMOS transistor M3 is connected to the drain terminal of the PMOS transistor M4 and the current source Cs1, no current flows between the source and drain of the PMOS transistor M4 when Ipmos / n> Ibp. In this case, no current flows between the PMOS transistor M4 and the source and drain of the PMOS transistor M5 constituting the current mirror circuit.

ここで、電流IpmosがPMOSトランジスタM1の飽和電流値Ipsatである場合、電流源Cs1の出力電流値Ibpは、Ipsat/n=Ibpとなるように設定されている。従って、PMOSトランジスタM1が完全にオンしている場合には、PMOSトランジスタM4のソース−ドレイン間には電流は流れない。しかしながら、PWM入力がLからHに遷移して、PMOSトランジスタM1がオフ状態からオン状態に変化する過程では、ゲート端子PGの電位がGNDに向けて低下し、これに伴って、電流Ipmosの大きさがゼロから飽和電流値Ipsatに向かって増加していく。この過程では、Ipmos/n<Ibpとなり、PMOSトランジスタM4とPMOSトランジスタM5には電流Ibp−Ipmos/nが流れる。これにより、MMOSトランジスタM1のゲート端子NGの電位がGNDから次第に上昇し、NMOSトランジスタM2はオフ状態からオン状態に遷移する。すなわち、PMOSトランジスタM4は、PMOSトランジスタM3のソース−ドレイン間に流れる電流に基づいて、PMOSトランジスタM1に流れる電流を検出する第1電流検出手段として機能し、PMOSトランジスタM5はPMOSトランジスタM1のゲート−ソース間電圧がしきい値電圧を下回って、検出したPMOSトランジスタM1の電流が一定値以下になった場合に、NMOSトランジスタM2のゲート端子を充電する第1ゲート充電手段として機能する。   Here, when the current Ipmos is the saturation current value Ipsat of the PMOS transistor M1, the output current value Ibp of the current source Cs1 is set to be Ipsat / n = Ibp. Therefore, when the PMOS transistor M1 is completely turned on, no current flows between the source and drain of the PMOS transistor M4. However, in the process in which the PWM input changes from L to H and the PMOS transistor M1 changes from the OFF state to the ON state, the potential of the gate terminal PG decreases toward GND, and accordingly, the current Ipmos increases. Increases from zero toward the saturation current value Ipsat. In this process, Ipmos / n <Ibp, and the current Ibp-Ipmos / n flows through the PMOS transistor M4 and the PMOS transistor M5. As a result, the potential of the gate terminal NG of the MMOS transistor M1 gradually increases from GND, and the NMOS transistor M2 transitions from the off state to the on state. That is, the PMOS transistor M4 functions as first current detection means for detecting the current flowing through the PMOS transistor M1 based on the current flowing between the source and drain of the PMOS transistor M3, and the PMOS transistor M5 is connected to the gate − of the PMOS transistor M1. It functions as a first gate charging means for charging the gate terminal of the NMOS transistor M2 when the source-to-source voltage falls below the threshold voltage and the detected current of the PMOS transistor M1 becomes a certain value or less.

PWM入力端子INにLからHに立上るPWM入力が供給される場合には、PMOSトランジスタM1のゲート端子PGの電位を下げるようにNMOSトランジスタM5’に流れる電流が次第に増加するとともに、NMOSトランジスタM2のゲート端子NGの電位を下げるようにPMOSトランジスタM5に流れる電流が次第に減少する。このように、ゲート端子PG及びゲート端子NGの各々に供給される充電電流は増加と減少が逆方向に作用するので、PMOSトランジスタM1のオフ状態からオン状態への遷移と同期してNMOSトランジスタM2がオン状態からオフ状態へ遷移する。この結果、貫通電流を防止しつつ、PMOSトランジスタM1とNMOSトランジスタM2とが同時にオフする期間を短くすることが可能となる。   When the PWM input rising from L to H is supplied to the PWM input terminal IN, the current flowing through the NMOS transistor M5 ′ gradually increases so as to lower the potential of the gate terminal PG of the PMOS transistor M1, and the NMOS transistor M2 The current flowing through the PMOS transistor M5 gradually decreases so as to lower the potential of the gate terminal NG. As described above, since the charging current supplied to each of the gate terminal PG and the gate terminal NG increases and decreases in the reverse direction, the NMOS transistor M2 is synchronized with the transition of the PMOS transistor M1 from the OFF state to the ON state. Transitions from the on state to the off state. As a result, it is possible to shorten the period in which the PMOS transistor M1 and the NMOS transistor M2 are simultaneously turned off while preventing the through current.

次に、PWM入力端子INにHからLに立下るPWM入力が入力され、PMOSトランジスタM1がオン状態からオフ状態に移行し、NMOSトランジスタM2がオフ状態からオン状態に移行する場合について説明する。
PWM入力端子INにHからLに立下るPWM入力が入力されると、NMOSトランジスタM7のゲート端子にはLレべルの信号が入力されるので、NMOSトランジスタM7はオン状態からオフ状態に、またPMOSトランジスタM7’はオフ状態からオン状態に遷移する。また、NMOSトランジスタM6’のゲート端子には、NOT回路20を介してHレベルの信号が入力され、NMOSトランジスタM6’はオン状態になる。従って、NMOSトランジスタM6’のドレイン端子と、NMOSトランジスタM5’およびNMOSトランジスタM4’のゲート端子との接続点Bの電位は、GNDと略等しくなり、NMOSトランジスタM5’はオン状態からオフ状態に遷移する。すると、PMOSトランジスタM1のゲート端子PGからNMOSトランジスタM5’に向けて流れる電流が減少するとともに、PMOSトランジスタM7’からゲート端子PGからに向けて流れる電流が増加する。これにより、ゲート端子PGの電位が次第に上昇し、PMOSトランジスタM1はオン状態からオフ状態に遷移する。
Next, a case where a PWM input falling from H to L is input to the PWM input terminal IN, the PMOS transistor M1 shifts from the on state to the off state, and the NMOS transistor M2 shifts from the off state to the on state will be described.
When a PWM input falling from H to L is input to the PWM input terminal IN, an L level signal is input to the gate terminal of the NMOS transistor M7, so that the NMOS transistor M7 changes from the on state to the off state. Further, the PMOS transistor M7 ′ transits from the off state to the on state. Further, an H level signal is input to the gate terminal of the NMOS transistor M6 ′ via the NOT circuit 20, and the NMOS transistor M6 ′ is turned on. Therefore, the potential at the connection point B between the drain terminal of the NMOS transistor M6 ′ and the gate terminals of the NMOS transistor M5 ′ and the NMOS transistor M4 ′ is substantially equal to GND, and the NMOS transistor M5 ′ transitions from the on state to the off state. To do. Then, the current flowing from the gate terminal PG of the PMOS transistor M1 toward the NMOS transistor M5 ′ decreases, and the current flowing from the PMOS transistor M7 ′ toward the gate terminal PG increases. As a result, the potential of the gate terminal PG gradually increases, and the PMOS transistor M1 transitions from the on state to the off state.

本実施形態では、PMOSトランジスタM1とPMOSトランジスタM3とはカレントミラー回路を構成しており、PMOSトランジスタM1とPMOSトランジスタM3のサイズ比は、n:1に設定されている。従って、PMOSトランジスタM1のソース−ドレイン間に電流Ipmosが流れると、PMOSトランジスタM3のソース−ドレイン間には、Ipmos/nの電流が流れることになる。   In the present embodiment, the PMOS transistor M1 and the PMOS transistor M3 constitute a current mirror circuit, and the size ratio of the PMOS transistor M1 and the PMOS transistor M3 is set to n: 1. Therefore, when the current Ipmos flows between the source and drain of the PMOS transistor M1, a current of Ipmos / n flows between the source and drain of the PMOS transistor M3.

PMOSトランジスタM3のドレイン端子は、PMOSトランジスタM4のドレイン端子および電流源Cs1に接続されているので、Ipmos/n>Ibpの場合には、PMOSトランジスタM4のソース−ドレイン間には電流は流れない。この場合には、PMOSトランジスタM4とカレントミラー回路を構成しているPMOSトランジスタM5のソース−ドレイン間にも電流は流れないことになる。   Since the drain terminal of the PMOS transistor M3 is connected to the drain terminal of the PMOS transistor M4 and the current source Cs1, no current flows between the source and drain of the PMOS transistor M4 when Ipmos / n> Ibp. In this case, no current flows between the PMOS transistor M4 and the source and drain of the PMOS transistor M5 constituting the current mirror circuit.

ここで、電流IpmosがPMOSトランジスタM2の飽和電流値Ipsatである場合、電流源Cs1の出力電流値Ibpは、Ipsat/n=Ibpとなるように設定されている。従って、PMOSトランジスタM1が完全にオンしている場合には、PMOSトランジスタM4のソース−ドレイン間には電流は流れない。しかしながら、PWM入力がHからLに遷移して、PMOSトランジスタM7’がオフ状態からオン状態に変化する過程では、ゲート端子PGの電位がVddに向けて上昇し、これに伴って、電流Ipmosの大きさが飽和電流値Ipsatから減少していく。この過程では、Ipmos/n<Ibnとなり、PMOSトランジスタM4とPMOSトランジスタM5には電流Ibp−Ipmos/nが流れる。これにより、NMOSトランジスタM2のゲート端子NGの電位がGNDから次第に上昇し、NMOSトランジスタM2はオフ状態からオン状態に遷移する。   Here, when the current Ipmos is the saturation current value Ipsat of the PMOS transistor M2, the output current value Ibp of the current source Cs1 is set to be Ipsat / n = Ibp. Therefore, when the PMOS transistor M1 is completely turned on, no current flows between the source and drain of the PMOS transistor M4. However, in the process in which the PWM input changes from H to L and the PMOS transistor M7 ′ changes from the OFF state to the ON state, the potential of the gate terminal PG rises toward Vdd, and accordingly, the current Ipmos The magnitude decreases from the saturation current value Ipsat. In this process, Ipmos / n <Ibn, and the current Ibp-Ipmos / n flows through the PMOS transistor M4 and the PMOS transistor M5. As a result, the potential of the gate terminal NG of the NMOS transistor M2 gradually rises from GND, and the NMOS transistor M2 transitions from the off state to the on state.

上述したようにNMOSトランジスタM2とNMOSトランジスタM3’とはカレントミラー回路を構成しており、NMOSトランジスタM2とNMOSトランジスタM3’とのサイズ比は、n:1に設定されている。従って、NMOSトランジスタM2のドレイン−ソース間に電流Inmosが流れると、NMOSトランジスタM3’のドレイン−ソース間には、Inmos/nの電流が流れることになる。   As described above, the NMOS transistor M2 and the NMOS transistor M3 'constitute a current mirror circuit, and the size ratio between the NMOS transistor M2 and the NMOS transistor M3' is set to n: 1. Therefore, when the current Inmos flows between the drain and the source of the NMOS transistor M2, a current Imos / n flows between the drain and the source of the NMOS transistor M3 '.

NMOSトランジスタM3’のドレイン端子は、NMOSトランジスタM4’のドレイン端子および電流源Cs2に接続されているので、Inmos/n>Ibnの場合には、NMOSトランジスタM4’のドレイン−ソース間には電流は流れない。この場合には、NMOSトランジスタM4’とカレントミラー回路を構成しているNMOSトランジスタM5’のドレイン−ソース間にも電流は流れないことになる。   Since the drain terminal of the NMOS transistor M3 ′ is connected to the drain terminal of the NMOS transistor M4 ′ and the current source Cs2, if Imos / n> Ibn, no current is generated between the drain and source of the NMOS transistor M4 ′. Not flowing. In this case, no current flows between the drain and source of the NMOS transistor M5 'that forms a current mirror circuit with the NMOS transistor M4'.

ここで、電流InmosがNMOSトランジスタM2の飽和電流値Insatである場合、電流源Cs2の出力電流値Ibnは、Insat/n=Ibnとなるように設定されている。従って、NMOSトランジスタM2が完全にオンしている場合には、NMOSトランジスタM4’のドレイン−ソース間には電流は流れない。しかしながら、PWM入力がHからLに遷移して、NMOSトランジスタM2がオフ状態からオン状態に変化する過程では、ゲート端子NGの電位がVddに向けて上昇し、これに伴って、電流Inmosの大きさがゼロから飽和電流値Insatに向かって増加していく。この過程では、Inmos/n<Ibnとなり、NMOSトランジスタM4’とNMOSトランジスタM5’には電流Ibn−Inmos/nが流れる。これにより、PMOSトランジスタM1のゲート端子PGの電位がVddから次第に低下し、PMOSトランジスタM1はオフ状態からオン状態に遷移する。すなわち、NMOSトランジスタM4’は、NMOSトランジスタM3’のドレイン−ソース間に流れる電流に基づいて、NMOSトランジスタM2に流れる電流を検出する第2電流検出手段として機能し、NMOSトランジスタM5’はNMOSトランジスタM2のゲート−ソース間電圧がしきい値電圧を下回って、検出したNMOSトランジスタM2の電流が一定値以下になった場合に、PMOSトランジスタM1のゲート端子を充電する第2ゲート充電手段として機能する。   Here, when the current Inmos is the saturation current value Insat of the NMOS transistor M2, the output current value Ibn of the current source Cs2 is set to be Insat / n = Ibn. Therefore, when the NMOS transistor M2 is completely turned on, no current flows between the drain and source of the NMOS transistor M4 '. However, in the process in which the PWM input changes from H to L and the NMOS transistor M2 changes from the off state to the on state, the potential of the gate terminal NG rises toward Vdd, and accordingly, the current Imos increases. Increases from zero toward the saturation current value Insat. In this process, Inmos / n <Ibn, and the current Ibn-Inmos / n flows through the NMOS transistor M4 'and the NMOS transistor M5'. As a result, the potential of the gate terminal PG of the PMOS transistor M1 gradually decreases from Vdd, and the PMOS transistor M1 transitions from the off state to the on state. That is, the NMOS transistor M4 ′ functions as second current detection means for detecting the current flowing through the NMOS transistor M2 based on the current flowing between the drain and source of the NMOS transistor M3 ′, and the NMOS transistor M5 ′ is the NMOS transistor M2 When the gate-source voltage of the NMOS transistor M2 falls below the threshold voltage and the detected current of the NMOS transistor M2 becomes a certain value or less, it functions as a second gate charging means for charging the gate terminal of the PMOS transistor M1.

PWM入力端子INにHからLに立下るPWM入力が供給される場合には、PMOSトランジスタM1のゲート端子PGの電位を上げるようにNMOSトランジスタM5’に流れる電流が次第に減少するとともに、NMOSトランジスタM2のゲート端子NGの電位を上げるようにPMOSトランジスタM5に流れる電流が次第に増加する。このように、ゲート端子NG及びゲート端子PGの各々に供給される充電電流は減少と増加が逆方向に作用するので、NMOSトランジスタM2のオフ状態からオン状態への遷移と同期してPMOSトランジスタM1がオン状態からオフ状態へ遷移する。この結果、貫通電流を防止しつつ、PMOSトランジスタM1とNMOSトランジスタM2とが同時にオフする期間を短くすることが可能となる。   When the PWM input falling from H to L is supplied to the PWM input terminal IN, the current flowing through the NMOS transistor M5 ′ gradually decreases so as to increase the potential of the gate terminal PG of the PMOS transistor M1, and the NMOS transistor M2 The current flowing through the PMOS transistor M5 gradually increases so as to increase the potential of the gate terminal NG. As described above, since the charging current supplied to each of the gate terminal NG and the gate terminal PG decreases and increases in the opposite direction, the PMOS transistor M1 is synchronized with the transition of the NMOS transistor M2 from the OFF state to the ON state. Transitions from the on state to the off state. As a result, it is possible to shorten the period in which the PMOS transistor M1 and the NMOS transistor M2 are simultaneously turned off while preventing the through current.

以上のように、本実施形態によれば、電流源Cs1の電流値Ibp、電流源Cs2の電流値Ibn、PMOSトランジスタM1のサイズ、NMOSゲートM2のサイズを適切に選ぶことにより、許容する貫通電流を自由に設定することができる。
また、PMOSトランジスタM1が完全にオフ状態になる前に、NMOSトランジスタM2をオン状態にして、NMOSトランジスタM2が完全にオフ状態になる前に、PMOSトランジスタM1をオン状態にするので、NMOSトランジスタM2とPMOSトランジスタM1が同時にオフ状態になる時間を殆ど無くすことができる。
さらに、本実施形態は、ディレイ回路を用いる必要がないので、遅延時間のばらつきによる貫通電流の発生およびNMOSトランジスタM2とPMOSトランジスタM1のオフ時間の増加といった不都合もない。
As described above, according to the present embodiment, the through current allowed by appropriately selecting the current value Ibp of the current source Cs1, the current value Ibn of the current source Cs2, the size of the PMOS transistor M1, and the size of the NMOS gate M2. Can be set freely.
Since the NMOS transistor M2 is turned on before the PMOS transistor M1 is completely turned off, and the PMOS transistor M1 is turned on before the NMOS transistor M2 is completely turned off, the NMOS transistor M2 is turned on. And the time for which the PMOS transistor M1 is simultaneously turned off can be almost eliminated.
Furthermore, since this embodiment does not require the use of a delay circuit, there are no inconveniences such as generation of a through current due to variations in delay time and an increase in OFF time of the NMOS transistor M2 and the PMOS transistor M1.

10……NOT回路、20……NOT回路、100……ゲートモニタ回路、Cs1……電流源、Cs2……電流源、M1……PMOSトランジスタ(第1トランジスタ)、M2……NMOSトランジスタ(第2トランジスタ)、M3……PMOSトランジスタ(レプリカ回路)、M3’……NMOSトランジスタ(レプリカ回路)、M4……PMOSトランジスタ(第1電流検出手段)、M4’……NMOSトランジスタ(第2電流検出手段)、M5……PMOSトランジスタ(第1ゲート充電手段)、M5’……NMOSトランジスタ(第2ゲート充電手段)、M6……PMOSトランジスタ、M6’……NMOSトランジスタ、M7……PMOSトランジスタ、M7’……NMOSトランジスタ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... NOT circuit, 20 ... NOT circuit, 100 ... Gate monitor circuit, Cs1 ... Current source, Cs2 ... Current source, M1 ... PMOS transistor (first transistor), M2 ... NMOS transistor (second transistor) Transistor), M3... PMOS transistor (replica circuit), M3 ′... NMOS transistor (replica circuit), M4... PMOS transistor (first current detection means), M4 ′... NMOS transistor (second current detection means) M5... PMOS transistor (first gate charging means), M5 ′... NMOS transistor (second gate charging means), M6... PMOS transistor, M6 ′... NMOS transistor, M7. ... NMOS transistors.

Claims (4)

出力端子から電流を吐き出す第1トランジスタと、
出力端子から電流を吸い込む第2トランジスタと、
前記第1トランジスタのレプリカ回路として設けられた第3トランジスタと、
前記第2トランジスタのレプリカ回路として設けられた第4トランジスタと、
第3トランジスタに流れる電流に基づいて、前記第1トランジスタに流れる電流を検出する第1電流検出手段と、
第4トランジスタに流れる電流に基づいて、前記第2トランジスタに流れる電流を検出する第2電流検出手段と、
前記第1電流検出手段により検出した前記第1トランジスタの電流が一定値以下になった場合に、前記第2トランジスタのゲート端子を充電する第1ゲート充電手段と、
前記第2電流検出手段により検出した前記第2トランジスタの電流が一定値以下になった場合に、前記第1トランジスタのゲート端子を充電する第2ゲート充電手段と、
を備えることを特徴とするゲートモニタ回路。
A first transistor for discharging current from the output terminal;
A second transistor that draws current from the output terminal;
A third transistor provided as a replica circuit of the first transistor;
A fourth transistor provided as a replica circuit of the second transistor;
First current detecting means for detecting a current flowing through the first transistor based on a current flowing through the third transistor;
Second current detection means for detecting a current flowing through the second transistor based on a current flowing through the fourth transistor;
First gate charging means for charging the gate terminal of the second transistor when the current of the first transistor detected by the first current detection means becomes a predetermined value or less;
Second gate charging means for charging the gate terminal of the first transistor when the current of the second transistor detected by the second current detection means becomes a predetermined value or less;
A gate monitor circuit comprising:
前記レプリカ回路はカレントミラー回路であり、第1トランジスタと第3トランジスタのサイズ比、および、第2トランジスタと第4トランジスタのサイズ比は、ともにn:1に設定されている、
ことを特徴とする請求項1に記載のゲートモニタ回路。
The replica circuit is a current mirror circuit, and the size ratio between the first transistor and the third transistor and the size ratio between the second transistor and the fourth transistor are both set to n: 1.
The gate monitor circuit according to claim 1.
前記第3トランジスタと前記第1電流検出手段、および、前記第4トランジスタと前記第2電流検出手段は、それぞれ電流源に接続されている、
ことを特徴とする請求項1または2に記載のゲートモニタ回路。
The third transistor and the first current detection means, and the fourth transistor and the second current detection means are each connected to a current source,
The gate monitor circuit according to claim 1, wherein the gate monitor circuit is a gate monitor circuit.
前記第1ゲート充電手段および前記第1電流検出手段は、カレントミラー回路からなり、
前記第2ゲート充電手段および前記第2電流検出手段は、カレントミラー回路からなる、
ことを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか1項に記載のゲートモニタ回路。
The first gate charging unit and the first current detection unit are formed of a current mirror circuit,
The second gate charging unit and the second current detection unit are formed of a current mirror circuit.
The gate monitor circuit according to claim 1, wherein the gate monitor circuit is a gate monitor circuit.
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