JP2014119273A - Abnormality sign determination circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、容量要素の異常の兆候を判定するための異常兆候判定回路に関する。 The present invention relates to an abnormality sign determination circuit for determining an abnormality sign of a capacitive element.
この種の技術が特許文献1に開示されている。この特許文献1記載の技術によれば、1個の電源に複数個のコンデンサを並列接続してそれぞれのコンデンサに電圧を印加し、所定時間後のリーク電流を測定している。このとき、可変入力抵抗回路がそれぞれのコンデンサに対し直列に接続され、電圧を印加してから所定時間より短い一定時間後に可変入力抵抗回路の抵抗の抵抗値を大きくしている。 This type of technology is disclosed in Patent Document 1. According to the technique described in Patent Document 1, a plurality of capacitors are connected in parallel to one power source, a voltage is applied to each capacitor, and a leakage current after a predetermined time is measured. At this time, the variable input resistance circuit is connected in series to each capacitor, and the resistance value of the resistance of the variable input resistance circuit is increased after a certain time shorter than a predetermined time after the voltage is applied.
しかしながら、この特許文献1記載の技術は、所定時間後のリーク状態をモニタする技術を示すものであり、所定時間後のリーク電流のみでしか異常の有無を検出できない。しかも、この特許文献1記載の技術は、リーク電流の検査を行うときの技術であることから、ユーザなどの使用者が回路を実使用しているときにリーク電流を測定する技術ではなく、この点で考慮がなされていない。 However, the technique described in Patent Document 1 shows a technique for monitoring a leak state after a predetermined time, and the presence or absence of abnormality can be detected only by a leak current after a predetermined time. In addition, since the technique described in Patent Document 1 is a technique for inspecting a leakage current, it is not a technique for measuring the leakage current when a user such as a user actually uses a circuit. No consideration has been given to this point.
本発明の目的は、市場における実使用中において、より適切な期間中に容量要素のリーク電流異常の兆候を監視できるようにした異常兆候判定回路を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an abnormality symptom determination circuit capable of monitoring a sign of leakage current abnormality of a capacitive element during a more appropriate period during actual use in the market.
請求項1記載の発明によれば、電流検出回路は異常検出対象回路に設けられる容量要素を通じて定電位ノード(GND)に流れる通電電流の定常目標値が零となるノードのリーク電流を検出する。このため、異常が容量要素に生じればリーク電流が大きくなるため、電流検出回路がリーク電流を検出できる。そして、判定回路が電流検出回路の検出結果に応じて容量要素の異常の徴候を判定するため、リーク電流異常の徴候を監視できる。 According to the first aspect of the present invention, the current detection circuit detects the leakage current of the node where the steady target value of the energization current flowing to the constant potential node (GND) through the capacitive element provided in the abnormality detection target circuit is zero. For this reason, if an abnormality occurs in the capacitive element, the leakage current increases, so that the current detection circuit can detect the leakage current. Since the determination circuit determines a sign of abnormality of the capacitive element according to the detection result of the current detection circuit, the sign of leakage current abnormality can be monitored.
なお、「通電電流の定常目標値が零」とは、通電電流の定常値が異常時に流れることが想定されるリーク電流値に比較して無視できる程度に小さく0に近いオーダーの電流値が定常状態で流れることを意味しており、厳密に「0A」であることを意味するものではないことに留意する。 Note that “the steady target value of the energization current is zero” means that a current value on the order of zero that is so small that it can be ignored compared to the leak current value that the steady value of the energization current is assumed to flow in an abnormal state is steady. Note that it means flowing in a state, not strictly “0A”.
請求項2記載の発明によれば、無効化回路は、電源投入後の第1所定時間経過後に抵抗を短絡することで電流検出回路の動作を無効化し、判定回路は、無効化回路により無効化される前の電流検出回路の検出結果に応じて容量要素の異常の徴候の有無を判定する。このため、より適切な期間中にリーク電流異常の徴候を監視でき、しかも、異常検出対象回路は第1所定時間経過後においては、電流検出回路の抵抗の影響を受けることなく動作できる。
According to the invention described in
請求項3記載の発明によれば、有効化回路は、電源投入後の電源過渡変動期間を除く第2所定時間経過後の第1所定時間前に抵抗の端子間を開放することで電流検出回路の動作を有効化し、判定回路は、有効化回路により有効化された後の電流検出回路の検出結果に応じて容量要素の異常の徴候の有無を判定する。すると、電源投入後の電源過渡変動期間を除く期間中にリーク電流異常の徴候を監視することができ、より正確に検出することができ、より適切な期間中にリーク電流異常の徴候を監視できる。 According to the third aspect of the present invention, the validation circuit opens the current detection circuit by opening between the terminals of the resistor before the first predetermined time after the second predetermined time excluding the power supply transient fluctuation period after the power is turned on. The determination circuit determines whether or not there is a sign of abnormality of the capacitance element according to the detection result of the current detection circuit after being enabled by the enabling circuit. Then, the signs of leakage current abnormality can be monitored during the period excluding the power supply transient fluctuation period after the power is turned on, can be detected more accurately, and the signs of leakage current abnormality can be monitored during a more appropriate period. .
請求項4記載の発明によれば、判定回路が異常検出対象回路の実使用中に異常の徴候有りと判定したとき、切換回路が異常時対処回路を動作させるため、たとえ異常検出対象回路に異常の徴候を生じたとしても、異常時対処回路により異常検出対象回路の機能を維持することができ、当該回路は正常に動作し続けることができる。 According to the fourth aspect of the present invention, when the determination circuit determines that there is a sign of abnormality during actual use of the abnormality detection target circuit, the switching circuit operates the abnormality countermeasure circuit. Even if this sign is generated, the function of the abnormality detection target circuit can be maintained by the abnormality handling circuit, and the circuit can continue to operate normally.
以下、本発明に係る幾つかの実施形態を説明する。各実施形態間における構成要素が同一又は類似部分については同一又は類似符号を付して必要に応じて説明を省略し、各実施形態の特徴部分を中心に説明する。 Hereinafter, some embodiments according to the present invention will be described. Components that are the same or similar in the embodiments are denoted by the same or similar reference numerals, description thereof will be omitted as necessary, and description will be made focusing on the characteristic portions of the embodiments.
(第1の実施形態)
以下、本発明の第1の実施形態について図1及び図2を参照しながら説明する。図1はn個(nは自然数)のコンデンサのリーク電流を検出する検出回路の詳細を示す。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 shows details of a detection circuit for detecting a leakage current of n capacitors (n is a natural number).
半導体集積回路装置100には、グランド電極パッドG1,G2が2個離間して設けられている。これらのグランド電極パッドG1,G2はグランドのインナーリードLGにそれぞれワイヤW1,W2によりボンディング接続されている。また、半導体集積回路装置100内には、グランド電極パッドG1,G2とは別に異常検出電極パッドO1が設けられている。この異常検出電極パッドO1と異常検出用のインナーリードLHとの間はワイヤW3によりボンディング接続されている。
In the semiconductor integrated
半導体集積回路装置100のチップ内には異常兆候判定回路1が構成されている。この異常兆候判定回路1は、電力供給回路2,基準電圧生成回路3などに接続される各コンデンサC1〜C3(異常検出対象回路に相当)の異常の徴候を判定するための回路を示している。これらの異常兆候判定回路1、電力供給回路2,基準電圧生成回路3、各コンデンサC1〜C3は全て半導体集積回路装置100内に構成されている。
An abnormality sign determination circuit 1 is configured in the chip of the semiconductor integrated
電力供給回路2は、例えばバッテリ電圧を逆流防止ダイオード(図示せず)など介して電源電圧Vddを入力し、電力供給対象回路4に電力を供給する。電力供給回路2は、バイアス生成回路5とコンデンサC1と電力供給用のNPNトランジスタTr1とを備え、トランジスタTr1を通じて電力供給対象回路4に電力供給する。
The
バイアス生成回路5は、電源電圧Vddの供給端子とグランド電極パッドG2との間に電流源6および1又は複数のダイオードD1を直列接続して構成される。通常時、電源電圧Vddが供給されると、バイアス生成回路5はダイオードD1により生成される一定バイアスをトランジスタTr1のベースに印加する。トランジスタTr1はこのバイアスに応じた電力を電力供給対象回路4に供給する。
The
電力供給対象回路4は、トランジスタTr1のエミッタとグランド電極パッドG2との間に接続され、バイアス生成回路5により生成される一定バイアスに応じて電源電圧VddからトランジスタTr1を通じて電力を入力すると所定の動作を行う。本実施形態の特徴に関係しないため電力供給対象回路4の詳細説明は省略する。
The power
コンデンサC1がトランジスタTr1のベースと中間ノードN1との間に接続されている。このコンデンサC1はトランジスタTr1のベースに生じるノイズを除去するために設けられる。コンデンサC1は半導体集積回路装置100に組み込まれるコンデンサを用いて構成され数[pF]〜数十[pF]程度に設定される。
A capacitor C1 is connected between the base of the transistor Tr1 and the intermediate node N1. The capacitor C1 is provided to remove noise generated at the base of the transistor Tr1. The capacitor C1 is configured using a capacitor incorporated in the semiconductor
他方、基準電圧生成回路3は、電源電圧Vddを入力し複数(例えば2つ)の直流基準電圧を生成する。電源電圧Vddの供給端子とグランド電極パッドG2との間には複数(3つ以上)の抵抗R1〜R3が直列接続され、これらの互いに隣接する共通接続ノードN2,N3にはアナログスイッチSW1,SW2がそれぞれ接続されている。これらのアナログスイッチSW1,SW2は、制御回路7から出力オン制御信号が与えられると、それぞれノードN2,N3の電圧を出力する。
On the other hand, the reference
これらのノードN2,N3と中間ノードN1との間には、それぞれコンデンサC2,C3が接続されている。これらのコンデンサC2,C3は、各アナログスイッチSW1,SW2のスイッチング時に生じる過渡的な電圧変動ノイズを抑制するためのフィルタ回路を構成する。 Capacitors C2 and C3 are connected between the nodes N2 and N3 and the intermediate node N1, respectively. These capacitors C2 and C3 constitute a filter circuit for suppressing transient voltage fluctuation noise generated when the analog switches SW1 and SW2 are switched.
中間ノードN1とグランド電極パッドG1との間には抵抗Raが接続されている。この抵抗Raは、定常的な目標電位がグランド電位となる中間ノードN1とグランド電極パッドG1との間に電気的に接続される抵抗であり、おおよそ数[kΩ]程度に設定される。この抵抗Raは、定常動作中に通電電流が零となるノード間(中間ノードN1−グランド電極パッドG1間)に接続されている。 A resistor Ra is connected between the intermediate node N1 and the ground electrode pad G1. The resistor Ra is a resistor electrically connected between the intermediate node N1 where the steady target potential becomes the ground potential and the ground electrode pad G1, and is set to about several [kΩ]. The resistor Ra is connected between nodes (between the intermediate node N1 and the ground electrode pad G1) where the energization current becomes zero during the steady operation.
本実施形態では、中間ノードN1はバイアス生成回路5の電圧安定化用コンデンサC1の電位基準ノードになると共に、コンデンサC2,C3の電位基準ノードとなるため、定常動作時において直流電位はグランド電極パッドG1と同一電位(≒0)となる。したがって、定常動作時に電流は抵抗Raにほとんど流れない。
In the present embodiment, the intermediate node N1 serves as a potential reference node for the voltage stabilizing capacitor C1 of the
この抵抗Raを設けている理由は、各コンデンサC1〜C3のリーク電流を検出するためである。抵抗Raの端子間にはコンパレータ8が接続されている。このコンパレータ8は例えばDCオフセット特性を備えたコンパレータであり、抵抗Raに所定値(例えば数[μA]程度)を超える電流が流れると、抵抗Raの端子電圧の上昇に応じて異常検出電極パッドO1に異常検出信号「H」を出力するように構成されている。
The reason why the resistor Ra is provided is to detect the leakage currents of the capacitors C1 to C3. A
前記した回路の使用方法について説明する。製造者(検査者)は、電力供給回路2,基準電圧生成回路3に接続されるコンデンサC1〜C3のリーク電流について、抵抗Raに流れる電流を検出することで当該コンデンサC1〜C3が所定の絶縁性能を発揮しているか検査し、当該リーク電流が許容量を下回っていることを確認した上で半導体集積回路装置100を市場に出荷する。
A method of using the above circuit will be described. The manufacturer (inspector) detects the current flowing in the resistor Ra with respect to the leakage current of the capacitors C1 to C3 connected to the
半導体集積回路装置100が製造者からユーザに販売された後、ユーザがこの半導体集積回路装置100を使用する。ユーザが半導体集積回路装置100を使用するときには、コンデンサC1〜C3が正常に機能している間、各コンデンサC1〜C3は直流電流をカットするため、電流は当該コンデンサC1〜C3を通じてグランド電極パッドG1側に流れない。したがって、抵抗Raの端子電圧が上昇することはなく、異常検出信号「H」は異常検出用のインナーリードLHに出力されない。
After the semiconductor integrated
コンデンサC1〜C3の何れかにショート異常を生じリーク電流が増大すると、図2に示すようにコンデンサのリーク電流(=抵抗Raの通電電流)が増加し、閾値電流値Itを上回ると異常検出電極パッドO1に異常検出信号「H」を出力する。これにより半導体集積回路装置100の外部装置(図示せず)がこの異常検出信号「H」を受信することにより異常の徴候が存在することを特定できる。
When a short circuit abnormality occurs in any of the capacitors C1 to C3 and the leakage current increases, the leakage current of the capacitor (= the current flowing through the resistor Ra) increases as shown in FIG. 2, and when the threshold current value It is exceeded, the abnormality detection electrode An abnormality detection signal “H” is output to the pad O1. As a result, an external device (not shown) of the semiconductor integrated
本実施形態によれば、ユーザが半導体集積回路装置100を実使用している間、半導体集積回路装置100内では抵抗RaがコンデンサC1〜C3のリーク電流を常時検出している。例えばショート異常がコンデンサC1〜C3の何れか少なくとも一つに生じれば、当該異常を生じたコンデンサのリーク電流が大きくなるため抵抗Raに流れる電流も大きくなる。すると、抵抗Raの端子電圧が上昇するためコンパレータ8が異常検出信号「H」を出力する。これによりリーク電流異常の徴候を常時監視できる。
According to this embodiment, while the user actually uses the semiconductor integrated
(第2の実施形態)
図3〜図5は、本発明の第2の実施形態を示すもので、前述実施形態と異なるところは、電源投入後の第1所定時間経過後に電流検出回路の動作を無効化する無効化回路を設け、無効化回路により無効化される前の電流検出回路の検出結果に応じて容量要素の異常の徴候の有無を判定しているところにある。
(Second Embodiment)
3 to 5 show a second embodiment of the present invention. The difference from the previous embodiment is that the invalidation circuit invalidates the operation of the current detection circuit after a first predetermined time has elapsed after power-on. And determining whether or not there is a sign of abnormality of the capacitance element according to the detection result of the current detection circuit before being invalidated by the invalidation circuit.
図3に示すように、抵抗Raの端子間には制御スイッチ11が接続されている。この制御スイッチ11はその制御端子がタイマ回路12に接続されている。図4及び図5に示すように、タイマ回路12は、半導体集積回路装置100の電源投入直後から時間を計数し第1所定時間T1を経過するまでオフ制御信号を制御スイッチ11に出力し、第1所定時間T1を経過するとオン制御信号を制御スイッチ11に出力する。
As shown in FIG. 3, the
制御スイッチ11はオン制御信号が与えられると抵抗Raの端子間を短絡し、抵抗Raによる電流検出回路としての機能を無効化する。コンパレータ8は、第1所定時間T1を経過する前には抵抗Raの端子電圧を検出できるため異常の徴候の有無を判定できる。
When an ON control signal is given, the
しかし、第1所定時間T1が経過すると、コンパレータ8の入力端子間電圧が0[V]となるため、コンパレータ8は異常検出信号「H」を出力しなくなり、コンパレータ8の判定回路としての機能も無効化される。
However, when the first predetermined time T1 elapses, the voltage between the input terminals of the
すなわち、タイマ回路12が制御スイッチ11をオフ制御している期間中には、コンパレータ8を用いて異常の徴候の有無を判定可能となるものの、タイマ回路12が制御スイッチ11をオン制御すると、異常の徴候の有無は判定できなくなる。
That is, while the
このような判定不能な期間中には、コンパレータ8を動作させる必要もなく、コンパレータ8に電源通電させる必要もない。そこで、本実施形態では、制御スイッチ13をコンパレータ8の電源線に接続し、タイマ回路12が制御スイッチ11をオン制御するときに、この制御スイッチ13を同時にオフ制御すると良い。このように制御すればコンパレータ8に電源電圧Vddが通電されなくなり、コンパレータ8の消費電流を抑制できる。
During such an indeterminable period, it is not necessary to operate the
本実施形態によれば、タイマ回路12が抵抗Raによる電流検出回路としての機能を無効化しているため、適切な所定期間中のみ異常の徴候の有無を判定できる。また、抵抗Raによる電流検出回路の機能を無効化しているときにコンパレータ8の電源も遮断しているため、コンパレータ8の消費電流を抑制できる。
According to the present embodiment, since the
(変形例)
なお、前述の実施形態において、電流検出回路を構成する抵抗Raは約1[kΩ]程度の値に設定されている。前述の実施形態において、抵抗Raは、回路構成上、定常電流が無視できる程度に小さい中間ノードN1に配置されているものの、例えば交流電流が定常的に流れるノードに抵抗Raを配置する場合もある。
(Modification)
In the above-described embodiment, the resistor Ra constituting the current detection circuit is set to a value of about 1 [kΩ]. In the above-described embodiment, the resistor Ra is disposed at the intermediate node N1 that is small enough to ignore the steady current in the circuit configuration. However, the resistor Ra may be disposed at a node where the alternating current steadily flows, for example. .
このようなときには、第2の実施形態に示したように、タイマ回路12が、制御スイッチ11を制御することにより、初期の所定期間中のみ抵抗Raの端子間を開放してリーク電流を検出し、その後、検査終了後に抵抗Raの端子間を短絡して電流検出回路としての機能を無効化すると良い。すると、電流が当該ノードに定常的に流れたとしても、当該抵抗Raが回路中に存在することによって回路動作が不安定となる虞を極力回避できる。
In such a case, as shown in the second embodiment, the
(第3の実施形態)
図6は、本発明の第3の実施形態を示すもので、前述実施形態と異なるところは、電源投入後の電源過渡変動期間を除く第2所定時間経過後に電流検出回路の動作を有効化する有効化回路を設け、有効化回路により有効化された後の電流検出回路の検出結果に応じて容量要素の異常の徴候の有無を判定しているところにある。
(Third embodiment)
FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention. The difference from the previous embodiment is that the operation of the current detection circuit is validated after a second predetermined time period excluding the power supply transient fluctuation period after the power is turned on. An enabling circuit is provided, and the presence or absence of a sign of abnormality of the capacitive element is determined according to the detection result of the current detecting circuit after being enabled by the enabling circuit.
電源投入直後は、電源電圧Vddが過渡的に変動しやすく、電源電圧Vddが安定化するまで時間を要する。そこで、前述実施形態に示したタイマ回路12を用いて電源電圧投入直後から第2所定時間T2の経過前に制御スイッチ11をオン制御することで、抵抗Raの電流検出機能を無効化する。すると、電源電圧Vddが非安定状態となっているときには、抵抗Raの電流検出機能、コンパレータ8の判定機能が共に無効化されることになる。
Immediately after the power is turned on, the power supply voltage Vdd is likely to fluctuate transiently, and it takes time until the power supply voltage Vdd is stabilized. Therefore, the current detection function of the resistor Ra is invalidated by turning on the
すなわち、第2の実施形態に示したように、タイマ回路12が、第1所定時間T1まで有効化し異常の徴候の有無を判定可能にするのであれば、図6に示す第2所定時間T2から第1所定時間T1にかけての間のみ異常の徴候の判定機能を有効化できる。
That is, as shown in the second embodiment, from the second predetermined time T2 shown in FIG. 6, if the
本実施形態によれば、電源過渡変動期間を除いて抵抗Raの電流検出機能、コンパレータ8の判定機能を有効化しているため、電源過度変動期間を除く期間中にコンデンサC1〜C3のリーク電流異常の徴候を監視することができ、より適切な期間中にリーク電流を検出できるようになる。
According to the present embodiment, since the current detection function of the resistor Ra and the determination function of the
(第4の実施形態)
図7は、本発明の第4の実施形態を示すもので、前述実施形態と異なるところは、グランド電極パッドに電流検出回路を通じてコンデンサを直接接続していない回路を異常検出対象回路として適用したところにある。
(Fourth embodiment)
FIG. 7 shows a fourth embodiment of the present invention. The difference from the previous embodiment is that a circuit in which a capacitor is not directly connected to a ground electrode pad through a current detection circuit is applied as an abnormality detection target circuit. It is in.
電力供給回路2aは、前述実施形態で説明した電力供給回路2について電源電圧Vddを基準として構成されている。コンデンサC1は電源電圧Vddの供給端子とトランジスタTr1aのベースとの間に接続されており、トランジスタTr1aのベースに生じるノイズを除去する。
The
また、基準電圧生成回路3aは、前述実施形態で説明した基準電圧生成回路3と同様の回路であり、コンデンサC2及びC3は、それぞれ、ノードN2と電源電圧Vddの供給端子間、ノードN3と電源電圧Vddの供給端子間、に接続されている。
The reference
このような回路構成を採用すると、例えばコンデンサC2は抵抗R3の端子と電源電圧Vddの供給端子との間に接続されているが、このコンデンサC2のリーク電流が増大すると、抵抗R3の通電電流も増加するものの抵抗Raの通電電流も増加し、コンパレータ8によりコンデンサC2の異常の徴候を判定できる。
When such a circuit configuration is adopted, for example, the capacitor C2 is connected between the terminal of the resistor R3 and the supply terminal of the power supply voltage Vdd. However, when the leakage current of the capacitor C2 increases, the energization current of the resistor R3 also increases. Although it increases, the energization current of the resistor Ra also increases, and the
(第5の実施形態)
図8および図9は、本発明の第5の実施形態を示すもので、前述実施形態と異なるところは、異常検出対象回路と同様の機能を実現するために異常検出対象回路に接続される異常時対処回路を備え、判定回路が異常検出対象回路の実使用中に異常の徴候有りと判定したとき、異常検出対象回路の機能を維持するための異常時対処回路を動作させる切換回路を設けたところにある。
(Fifth embodiment)
8 and 9 show a fifth embodiment of the present invention. The difference from the previous embodiment is that an abnormality connected to the abnormality detection target circuit in order to realize the same function as the abnormality detection target circuit. A switching circuit that operates the emergency response circuit to maintain the function of the abnormality detection target circuit is provided when the determination circuit determines that there is an abnormality sign during actual use of the abnormality detection target circuit. By the way.
異常兆候判定回路1が、電力供給回路2、基準電圧生成回路3に接続されるコンデンサC1〜C3の何れか(例えばコンデンサC1)に異常の徴候有りと判定したとき、例えばディスクリート部品などで当該コンデンサC1が構成されていれば取換えることもできる。しかし、特に半導体集積回路装置100内にコンデンサC1が構成されていると、当該コンデンサC1を取り替えることが不可能となる。このような場合、特に重大な異常を生じ他の回路動作に悪影響を及ぼしかねない場合には即座に対処することが望まれる。
When the abnormality sign determination circuit 1 determines that any of the capacitors C1 to C3 (for example, the capacitor C1) connected to the
そこで、本実施形態では、図8に示すように異常時対処回路14を設けている。この異常時対処回路14は、コンデンサC1のリーク電流の異常時に備えて設けられる。この異常時対処回路14は、コンデンサC4、MOSトランジスタTr3,Tr4、ラッチ回路15、およびNOTゲート16を備える。
Therefore, in this embodiment, an
コンデンサC1とトランジスタTr1のベースとの間にはMOSトランジスタTr3が介在する。コンデンサC4は一端を中間ノードN1に接続すると共に、他端をMOSトランジスタTr4のドレイン・ソースを介してトランジスタTr1のベースに接続して構成される。コンデンサC1及びC4は互いに同一容量値の同一諸特性のものを用いており、また、MOSトランジスタTr3,Tr4も互いに同一の諸特性のものを用いている。 A MOS transistor Tr3 is interposed between the capacitor C1 and the base of the transistor Tr1. The capacitor C4 has one end connected to the intermediate node N1 and the other end connected to the base of the transistor Tr1 via the drain / source of the MOS transistor Tr4. The capacitors C1 and C4 have the same characteristics and the same characteristics, and the MOS transistors Tr3 and Tr4 also have the same characteristics.
コンパレータ8の出力にはラッチ回路15が接続されている。このラッチ回路15は例えばSRフリップフロップなどを用いて構成され、コンパレータ8の出力が変化するとラッチ回路15の出力レベルを変化させて保持する。ラッチ回路15の出力信号は異常検出電極パッドO1に与えられている。したがって、コンパレータ8が一旦異常検出信号(「H」)を出力すると、その後、異常検出信号「H」が解除されたとしても、異常検出電極パッドO1には異常検出信号「H」が出力され続ける。
A
ラッチ回路15は、MOSトランジスタTr3,Tr4の各ゲートにNOTゲート16を用いて相補的に出力信号を印加する。したがって、MOSトランジスタTr3,Tr4はラッチ回路15の出力レベルに応じて何れか一方がオンし他方がオフする。本実施形態では、MOSトランジスタTr3,Tr4は互いにNチャネル型のものを用いている。
The
図9に示すように、コンパレータ8は、抵抗Raの検出電圧に応じて異常の徴候有りと判定しない場合には異常検出信号「H」を出力しないため、トランジスタTr3がオンすると共にトランジスタTr4がオフする。したがって、コンデンサC1は機能するもののコンデンサC4は機能しない。
As shown in FIG. 9, since the
何らかの影響で異常の徴候有りと判定されると、コンパレータ8が異常検出信号「H」を出力する(図9のCMP_OUT参照)。このため、ラッチ回路15の出力も「L」から「H」に変化し、この「H」レベルを出力し続ける。
When it is determined that there is an abnormality sign due to some influence, the
ラッチ回路15が「H」レベルを出力すると、トランジスタTr3がオフすると共にトランジスタTr4がオンする。したがってコンデンサC1に代えてコンデンサC4が機能する。すなわち、この動作によれば、異常の徴候が検出されたコンデンサC1を、コンデンサC4に自動的に切換えることができる。これにより正常動作を維持できる。
When the
本実施形態によれば、異常時対処回路14を設けているので、異常の徴候有りと判定されたとしても、異常の徴候有りと判定されたコンデンサC1を正常動作可能なコンデンサC4に切換えることができ、回路の正常動作を維持できる。
According to the present embodiment, since the
(第6の実施形態)
図10は、本発明の第6の実施形態を示すもので、前述実施形態と異なるところは、判定回路および異常時対処回路を複数設けたところにある。
(Sixth embodiment)
FIG. 10 shows a sixth embodiment of the present invention, which is different from the previous embodiment in that a plurality of determination circuits and abnormality handling circuits are provided.
図10に示す回路構成は、図8に示す回路構成に加え、第2の電流検出回路となる抵抗Rbと、第2の判定回路となるコンパレータ17と、ラッチ回路18とを主として備える。抵抗Rbは抵抗Raと並列接続されている。
The circuit configuration illustrated in FIG. 10 mainly includes a resistor Rb serving as a second current detection circuit, a
第1の判定回路となるコンパレータ8は、抵抗Raの端子電圧の大小に応じてデジタルレベルをラッチ回路15に出力し、ラッチ回路18はこのデジタルレベルをラッチし、NOTゲート16aを通じて第1切換回路となるMOSトランジスタTr3のゲートに出力する。
The
コンパレータ17は抵抗Rbの端子電圧の大小に応じてデジタルレベルをラッチ回路18に出力し、ラッチ回路18はこのデジタルレベルをラッチし、NOTゲート16bを通じて第2切換回路となるMOSトランジスタTr4のゲートに出力する。ラッチ回路15及び18の出力は共にORゲート19に与えられている。
The
通常時、MOSトランジスタTr3、Tr4は共にオンする。したがってトランジスタTr1のベースと中間ノードN1との間にはコンデンサC1及びC4の何れも接続され何れも機能する。すなわち、本実施形態では、異常検出対象回路となる電力供給回路2はコンデンサC1及びC4を含む回路を示す。
At normal times, the MOS transistors Tr3 and Tr4 are both turned on. Therefore, both the capacitors C1 and C4 are connected between the base of the transistor Tr1 and the intermediate node N1, and both function. That is, in the present embodiment, the
本実施形態では、異常時対処回路14aは、ラッチ回路15、NOTゲート16a、MOSトランジスタTr3を組み合わせて構成され、異常時対処回路14bは、ラッチ回路18、NOTゲート16b、MOSトランジスタTr4を組み合わせて構成される。
In this embodiment, the
コンデンサC1又はC4のリーク電流が増大することで異常の徴候を示し、何れかのコンパレータ8又は17が異常検出信号「H」を出力すると、この異常検出信号がORゲート19を通じて異常検出電極パッドO1から出力されることになり、外部から異常の徴候を検知できる。
When the leakage current of the capacitor C1 or C4 increases to indicate an abnormality, and any one of the
コンデンサC1が異常の徴候を示したときには、ラッチ回路15がNOTゲート16aを通じてトランジスタTr3にオフ制御信号を印加する。他方、コンデンサC4が異常の徴候を示したときには、ラッチ回路18がNOTゲート16bを通じてトランジスタTr4にオフ制御信号を印加する。すると、当該異常の徴候を生じたコンデンサC1又はC4に対応したトランジスタTr3又はTr4がオフに切換えられ、異常の徴候を示したコンデンサC1又はC4が使用されることがなくなる。これにより、異常の徴候を示したコンデンサC1又はC4を動作中の回路から切り離すことができる。
When the capacitor C1 shows an abnormality sign, the
本実施形態によれば、複数のコンデンサC1及びC4を用いて回路を動作させ、何れか一方に異常の徴候が検知されたときに当該異常の徴候を生じたコンデンサC1又はC4を動作中の回路から切離すことができる。これにより正常動作を維持できる。 According to the present embodiment, a circuit is operated using a plurality of capacitors C1 and C4, and a circuit in which the capacitor C1 or C4 in which the abnormality sign is generated is detected when an abnormality sign is detected in any one of the circuits. Can be separated from. Thereby, normal operation can be maintained.
(第7の実施形態)
図11および図12は、本発明の第7の実施形態を示すもので、前述実施形態と異なるところは、異常検出対象回路を三角波発生回路に適用し、コンデンサを充放電用途に適用したところにある。
(Seventh embodiment)
11 and 12 show a seventh embodiment of the present invention. The difference from the previous embodiment is that the abnormality detection target circuit is applied to a triangular wave generation circuit and the capacitor is applied to charge / discharge applications. is there.
図11に示す三角波発生回路20は、コンデンサC1又はC4の充放電に応じて三角波を生成出力する回路であり、コンパレータ21、NOTゲート22、アナログスイッチSW1,SW2、NMOSトランジスタTr5、電流源I2、コンデンサC1又はC4を組み合わせて構成されている。なお、コンデンサC1が正常動作するときには、トランジスタTr3,Tr4をそれぞれオン,オフし、コンデンサC1を回路動作に用いている。
A triangular
図12には、定常状態における動作をタイミングチャートにより示している。初期状態におけるアナログスイッチSW1をオン状態、アナログスイッチSW2をオフ状態、コンパレータ21の出力を「L」レベル、NMOSトランジスタTr5をオフ状態、と仮定する。アナログスイッチSW1がオンであるため、コンパレータ21の比較対象電圧としては高閾値VTHが与えられる。図11に示すように、コンパレータ21の入力電圧が当該回路の出力電圧Voutとして設定されている。
FIG. 12 is a timing chart showing the operation in the steady state. Assume that the analog switch SW1 in the initial state is on, the analog switch SW2 is off, the output of the
定常状態において、電流源I2がコンデンサC1を充電すると、コンパレータ21の入力電圧が徐々にほぼ線形的に上昇する。このコンパレータ21の入力電圧が高閾値VTHを上回ると、コンパレータ21の出力が「H」レベルに変化する。
In the steady state, when the current source I2 charges the capacitor C1, the input voltage of the
すると、アナログスイッチSW1がオンからオフ状態に変化すると共に、アナログスイッチSW2がオフからオン状態に変化し、コンパレータ21の比較対象電圧として低閾値VTLが与えられる。
Then, the analog switch SW1 changes from the on state to the off state, and the analog switch SW2 changes from the off state to the on state, and the low threshold VTL is given as the comparison target voltage of the
また同時に、NMOSトランジスタTr5のゲートには「H」レベルが印加されNMOSトランジスタTr5がオンする。すると、コンデンサC1の充電電荷がNMOSトランジスタTr5を通じて放電されると共に電流源I2の定電流もNMOSトランジスタTr5を通じて流れ、コンパレータ21の入力電圧が徐々にほぼ線形的に下降する。
At the same time, the “H” level is applied to the gate of the NMOS transistor Tr5, and the NMOS transistor Tr5 is turned on. Then, the charge of the capacitor C1 is discharged through the NMOS transistor Tr5, and the constant current of the current source I2 also flows through the NMOS transistor Tr5, so that the input voltage of the
この端子電圧が低閾値VTLまで達すると、コンパレータ21の出力が「L」レベルに変化し、コンパレータ21の比較対象電圧として高閾値VTHが印加されると共に、NMOSトランジスタTr5がオフする。すると、電流源I2の電流はコンデンサC1を再度充電し、コンパレータ21の入力電圧は徐々にほぼ線形的に上昇する。このような回路動作が例えば1[kHz]程度の周波数で繰り返される。
When this terminal voltage reaches the low threshold VTL, the output of the
半導体集積回路装置100内にコンデンサC1を構成すると、その容量値は数[pF]程度で構成できるため、その1[kHz]程度の動作周波数における電流値は数[nA]程度となる。
When the capacitor C1 is configured in the semiconductor integrated
前述実施形態に示したように、抵抗Raによる電流検出回路、コンパレータ8による判定回路は、抵抗Raの通電電流が数[μA]程度以上になることで異常の徴候を検知可能に構成されているため、定常動作時に抵抗Raに流れる電流値は異常検出時に抵抗Raに流れる電流値に比較して無視できる程度に小さい。
As shown in the above-described embodiment, the current detection circuit using the resistor Ra and the determination circuit using the
したがって、何らかの影響でコンデンサC1のリーク電流が増加し、抵抗Raの通電電流が数[μA]オーダーで上昇すると、コンパレータ8がこの電流上昇を検知することで異常の徴候を検知できる。そして、ラッチ回路15が出力を切換えることでコンデンサC1をコンデンサC4に切換えることができる。
Therefore, if the leakage current of the capacitor C1 increases due to some influence and the energization current of the resistor Ra increases on the order of several [μA], the
本実施形態では、異常検出対象回路を三角波発生回路20に適用しコンデンサC1を充放電用途に適用したとしても、前述実施形態とほぼ同様の作用効果を奏する。本実施形態では、三角波発生回路20に適用した形態を示したが、定常的に、電流が変化して動作(電流動作)するような回路ではなく、電圧が変化して動作(電圧動作)するような回路であれば、各種回路に接続されるコンデンサの異常の徴候を検知できる。
In the present embodiment, even when the abnormality detection target circuit is applied to the triangular
(第8の実施形態)
図13は、本発明の第8の実施形態を示すもので、前述実施形態と異なるところは、半導体素子間をトレンチ分離する素子分離部を容量要素として当該素子分離部に生じるリーク電流を検出しているところにある。
(Eighth embodiment)
FIG. 13 shows an eighth embodiment of the present invention. The difference from the previous embodiment is that a leak current generated in the element isolation portion is detected using the element isolation portion for trench isolation between semiconductor elements as a capacitive element. There is.
図13に示すように、半導体集積回路装置100が形成される支持基板31には、トランジスタなどの複数の半導体素子32が形成されており、複数の半導体素子32間にはトレンチ33が形成されると共に当該トレンチ33内に絶縁膜34が埋込まれ、これにより素子分離部が設けられる。
As shown in FIG. 13, a plurality of
この絶縁膜34は支持基板31中に素子絶縁用の容量要素を構成する。したがって、絶縁膜34による素子分離部が中間ノードN1に接続されることによりこの絶縁膜34を通じた容量性能を逐次検出できる。
The insulating
したがって、リーク電流が絶縁膜34に増大すれば、当該リーク電流が抵抗Raに流れ、コンパレータ8がこのリーク電流の増大を検知し異常の徴候の存在を検知できる。図13に示すように、前述した各コンデンサC1〜C3と並列に接続しても良い。本実施形態によれば、絶縁膜34に生じる異常の徴候を検知できる。
Therefore, if the leakage current increases in the insulating
(他の実施形態)
本発明は、前述の実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に示す変形又は拡張が可能である。
グランド電極パッドG1,G2のグランドノードを定電位ノードとして適用した形態を示したが、この形態に限られることなく、他の定電位ノード(例えば一定のバイアス電圧が印加されるノード)に電流検出回路を設けた形態に適用できる。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and for example, the following modifications or expansions are possible.
Although the configuration in which the ground node of the ground electrode pads G1 and G2 is applied as the constant potential node has been shown, the current detection is not limited to this configuration, and other constant potential nodes (for example, nodes to which a constant bias voltage is applied) are detected. The present invention can be applied to a form in which a circuit is provided.
図面中、Ra,Rbは抵抗(電流検出回路)、2は電力供給回路(異常検出対象回路)、3は基準電圧生成回路(異常検出対象回路)、14,14a,14bは異常時対処回路、8,17はコンパレータ(判定回路)、12はタイマ回路(無効化回路、有効化回路)、20は三角波発生回路(異常検出対象回路)、32〜35は異常検出対象回路、34は絶縁膜(容量要素)、C1〜C3はコンデンサ(容量要素)、Tr3,Tr4はMOSトランジスタ(切換回路)を示す。 In the drawings, Ra and Rb are resistors (current detection circuits), 2 is a power supply circuit (abnormality detection target circuit), 3 is a reference voltage generation circuit (abnormality detection target circuit), 14, 14a and 14b are circuits for dealing with abnormalities, 8 and 17 are comparators (determination circuits), 12 is a timer circuit (invalidation circuit, validation circuit), 20 is a triangular wave generation circuit (abnormality detection target circuit), 32 to 35 are abnormality detection target circuits, and 34 is an insulating film ( Capacitance elements), C1 to C3 indicate capacitors (capacitance elements), and Tr3 and Tr4 indicate MOS transistors (switching circuits).
Claims (6)
前記異常検出対象回路の実使用中における前記電流検出回路の検出結果に応じて前記容量要素の異常の兆候を判定する判定回路(8,17)と、
を備えることを特徴とする異常兆候判定回路。 Leakage at a node where the steady target value of the energization current flowing to the constant potential node (GND) through the capacitance elements (C1 to C3, 34) provided in the abnormality detection target circuit (2, 3, 20, 32 to 35) becomes zero Current detection circuits (Ra, Rb) for detecting current;
A determination circuit (8, 17) for determining a sign of abnormality of the capacitance element according to a detection result of the current detection circuit during actual use of the abnormality detection target circuit;
An abnormal sign determination circuit comprising:
前記電流検出回路は、通電電流の定常目標値が零となるノードに接続される抵抗(Ra)を備え、
電源投入後の第1所定時間(T1)経過後に前記抵抗(Ra)を短絡することで前記電流検出回路の動作を無効化する無効化回路(12)と、を備え
前記判定回路(8)は、前記無効化回路(12)により無効化される前の前記電流検出回路(Ra)の検出結果に応じて前記容量要素(C1〜C3,34)の異常の兆候の有無を判定することを特徴とする異常兆候判定回路。 In the abnormality sign determination circuit according to claim 1,
The current detection circuit includes a resistor (Ra) connected to a node where the steady target value of the energization current is zero,
An invalidation circuit (12) for invalidating the operation of the current detection circuit by short-circuiting the resistor (Ra) after the elapse of a first predetermined time (T1) after power-on. The determination circuit (8) includes: The presence or absence of a sign of abnormality of the capacitance elements (C1 to C3, 34) is determined according to the detection result of the current detection circuit (Ra) before being invalidated by the invalidation circuit (12). An abnormal sign determination circuit.
前記電流検出回路は、通電電流の定常目標値が零となるノードに接続される抵抗(Ra)を備え、
電源投入後の電源過渡変動期間を除く第2所定時間(T2)の経過後に前記抵抗(Ra)の端子間を開放することで前記電流検出回路(Ra)の動作を有効化する有効化回路(12)と、を備え、
前記判定回路(8)は、前記有効化回路(12)により有効化された後の前記電流検出回路(Ra)の検出結果に応じて前記容量要素(C1〜C3,34)の異常の兆候の有無を判定することを特徴とする異常兆候判定回路。 In the abnormal sign determination circuit according to claim 1 or 2,
The current detection circuit includes a resistor (Ra) connected to a node where the steady target value of the energization current is zero,
An enabling circuit that validates the operation of the current detection circuit (Ra) by opening the terminals of the resistor (Ra) after the elapse of a second predetermined time (T2) excluding the power supply transient fluctuation period after power-on. 12)
The determination circuit (8) indicates an indication of an abnormality of the capacitance elements (C1 to C3, 34) according to a detection result of the current detection circuit (Ra) after being enabled by the enabling circuit (12). An abnormality sign determination circuit, characterized by determining presence or absence.
前記異常検出対象回路(2)と同様の機能を実現するための回路であり前記異常検出対象回路(2)に接続される異常時対処回路(14)を備え、
前記異常時対処回路(14)は、前記判定回路(8)が前記異常検出対象回路(2)の実使用中に異常の兆候有りと判定したとき、前記異常検出対象回路(2)の機能を維持するように動作させる切換回路(Tr4)を備えることを特徴とする異常兆候判定回路。 In the abnormality symptom determination circuit according to any one of claims 1 to 3,
A circuit for realizing a function similar to that of the abnormality detection target circuit (2), and including an abnormality handling circuit (14) connected to the abnormality detection target circuit (2),
When the determination circuit (8) determines that there is a sign of abnormality during the actual use of the abnormality detection target circuit (2), the abnormality handling circuit (14) activates the function of the abnormality detection target circuit (2). An abnormality sign determination circuit comprising a switching circuit (Tr4) that operates so as to maintain.
前記判定回路(8,17)は複数設けられ、
前記異常検出対象回路(2)と同様の機能を実現するための回路であり前記異常検出対象回路(2)に接続される第1および第2の異常時対処回路(14a,14b)を備え、
前記第1の異常時対処回路(14a)は、第1の前記判定回路(8)が前記異常検出対象回路(2)の実使用中に異常の徴候有りと判定したとき、前記異常検出対象回路(2)の機能を維持するように動作させる第1切換回路(Tr3)を備え、
前記第2の異常時対処回路(14b)は、第2の前記判定回路(17)が前記異常検出対象回路(2)の実使用中に異常の徴候有りと判定したとき、前記異常検出対象回路(2)の機能を維持するように動作させる第2切換回路(Tr4)を備えることを特徴とする異常兆候判定回路。 In the abnormality symptom determination circuit according to any one of claims 1 to 3,
A plurality of the determination circuits (8, 17) are provided,
A circuit for realizing a function similar to that of the abnormality detection target circuit (2), including first and second abnormality coping circuits (14a, 14b) connected to the abnormality detection target circuit (2);
When the first determination circuit (8) determines that there is a sign of abnormality during the actual use of the abnormality detection target circuit (2), the first abnormality handling circuit (14a) A first switching circuit (Tr3) that operates to maintain the function of (2);
When the second determination circuit (17) determines that there is a sign of abnormality during actual use of the abnormality detection target circuit (2), the second abnormality handling circuit (14b) An abnormal sign determination circuit comprising a second switching circuit (Tr4) that operates to maintain the function of (2).
前記電流検出回路(Ra)は、前記異常検出対象回路(32〜35)を構成する半導体素子(32)間のトレンチ(33)に埋め込まれた絶縁膜(34)を前記容量要素とし当該絶縁膜(34)に生じるリーク電流を検出することを特徴とする異常兆候判定回路。 In the abnormality symptom determination circuit according to any one of claims 1 to 5,
The current detection circuit (Ra) includes the insulating film (34) embedded in the trench (33) between the semiconductor elements (32) constituting the abnormality detection target circuit (32 to 35) as the capacitive element. An abnormality sign determination circuit characterized by detecting a leakage current generated in (34).
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