JP2016213981A - 過熱保護回路並びにこれを用いた半導体集積回路装置及び車両 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】過熱保護回路は、NPNトランジスタQ1と、電源電圧VDDが印加される電源端子1と、電源端子1から電流源を経由せずにNPNトランジスタQ1のコレクタに電源電圧VDDを伝送する伝送経路と、NPNトランジスタQ1のベース−エミッタ間電圧に応じた出力電圧VTSDを生成する出力電圧生成部(オペアンプ3、バッファ4)と、を有する。
【選択図】図1
Description
図1は、過熱保護回路の一構成例を示す図である。図1に示す過熱保護回路は、電源端子1と、基準電圧端子2と、オペアンプ3と、バッファ4と、出力端子5と、NPNトランジスタQ1と、MOSトランジスタQ2と、抵抗R1〜R4と、を備える。
上述した効果を確認するための測定を図3に示す半導体集積回路装置を用いて行った。図3に示す半導体集積回路装置は、8ch出力の半導体集積回路装置であって、パワーMOSトランジスタ12_1〜12_8のオン/オフ制御信号を生成する制御部10と、パワーMOSトランジスタ12_nのオン/オフ制御信号の入力を受けてパワーMOSトランジスタ12_nのゲート電圧を生成するプリドライバ11_n(nは1以上8以下の自然数)と、パワーMOSトランジスタ12_nのドレインと電気的に接続されている出力ピン13_n(nは1以上8以下の自然数)と、パワーMOSトランジスタ12_nの過熱を監視する過熱保護回路14_n(nは1以上8以下の自然数)と、を備えている。また、図3に示す半導体集積回路装置は、基準電圧VREFを生成するバンドギャップ基準電圧源、第1ch〜第8chの過電流保護回路、第1ch〜第8chのオープンロード検出回路なども備えている。
図6は、半導体チップの端部周辺の回路レイアウトを示す図である。当該半導体チップは、過熱保護回路14_1〜14_8それぞれを図1に示す過熱保護回路とした構成の図3に示す半導体集積回路装置の内部に設けられている。
図7は、図6に示す半導体チップ20のパワーMOSトランジスタ、ガードリング領域22、及び過熱保護回路内の温度検出用NPNトランジスタが形成されている領域における半導体基板の縦断面構造を示す図である。P型半導体基板30上にN型エピタキシャル成長層31が形成されている。
上述した半導体集積回路装置は、例えば、図8で示す車両X10に搭載される各種ECU(Electronic Control Unit)、民生機器、産業機器などで使用されるリレー、ソレノイド、DCモーターなどの誘導負荷を駆動するローサイドスイッチとして好適に用いることができる。
なお、本明細書中に開示されている種々の技術的特徴は、上記実施形態のほか、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。例えば、過熱保護回路の出力信号における論理レベルを反転させることができる。すなわち、上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。
2 基準電圧端子
3 オペアンプ
4 バッファ
5 出力端子
10 制御部
11_1〜11_8 プリドライバ
12_1〜12_8 パワーMOSトランジスタ
13_1〜13_8 出力ピン
14_1〜14_8 過熱保護回路
20 半導体チップ
21_1〜21_8 出力パッド
22 ガードリング領域
23_1〜23_8 過電流保護回路等
30 P型半導体基板
31 N型エピタキシャル成長層
32 コレクタウォール
33、36、39、41 高濃度N型領域
34、37 P型ウェル
35、38、42 高濃度P型領域
37 P型ウェル
40 低濃度P型ウェル
Q1 NPNトランジスタ
Q2 MOSトランジスタ
R1〜R4 抵抗
X10 車両
Claims (10)
- NPNトランジスタと、
電源電圧が印加される電源端子と、
前記電源端子から電流源を経由せずに前記NPNトランジスタのコレクタに前記電源電圧を伝送する伝送経路と、
前記NPNトランジスタのベース−エミッタ間電圧に応じた出力電圧を生成する出力電圧生成部と、
を有することを特徴とする過熱保護回路。 - 前記NPNトランジスタのエミッタに接続される電流源を有することを特徴とする請求項1に記載の過熱保護回路。
- 基準電圧を分圧する分圧部を有し、
前記NPNトランジスタのベースに前記基準電圧が印加され、
前記出力電圧生成部が前記NPNトランジスタのエミッタ電圧と前記分圧部から出力される前記基準電圧の分圧とを比較する比較部を含むことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の過熱保護回路。 - パワー素子と、
請求項1〜3のいずれか一項に記載の過熱保護回路と、
を有することを特徴とする半導体集積回路装置。 - 前記NPNトランジスタと前記パワー素子とが同一の半導体基板に形成されることを特徴とする請求項4に記載の半導体集積回路装置。
- 前記NPNトランジスタと前記パワー素子とが互いに隣接するように配置されていることを特徴とする請求項5に記載の半導体集積回路装置。
- 前記パワー素子の周囲を囲むガードリング領域が前記半導体基板に形成されていることを特徴とする請求項6に記載の半導体集積回路装置。
- 前記パワー素子がMOSトランジスタであり、
前記MOSトランジスタのオン/オフ制御信号を生成する制御部と、
前記オン/オフ制御信号の入力を受けて前記MOSトランジスタのゲート電圧を生成するプリドライバと、を有し、
前記過熱保護回路が前記MOSトランジスタと前記制御部及び前記プリドライバとの間の位置に配置されていることを特徴とする請求項4〜請求項7のいずれか一項に記載の半導体集積回路装置。 - 前記電源電圧が前記半導体集積回路装置の外部から前記半導体集積回路装置に供給され、
前記基準電圧が前記半導体集積回路装置の内部で生成されることを特徴とする請求項4〜8のいずれか一項に記載の半導体集積回路装置。 - 請求項4〜9のいずれか一項に記載の半導体集積回路装置を有することを特徴とする車両。
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