JP2018014577A - 負荷電流検出回路 - Google Patents
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Abstract
Description
図1に本発明の第1実施例の負荷電流検出回路10Aを示す。1は電圧生成用のチャージポンプ回路、2はチャージポンプ回路1から電源を供給される負荷駆動制御回路、3は電圧がVDD1の第1電源端子、4は電圧がVDD2(VDD2>VDD1)の第2電源端子、5は接地端子、6は出力端子、7は負荷、8は判定回路(図示せず)等が接続される負荷電流検出端子である。また、M1,M2はエンハンスメント型のNMOSトランジスタ、M3,M4はデプレッション型のNMOSトランジスタ、M5,M6はエンハンスメント型のPMOSトランジスタである。R1は検出抵抗である。
Id3=(β/2)・Vt・Vt (1)
と表せる。ここでβは、トランジスタM3のチャネル長をL、チャネル幅をW、電子の移動度をμ、単位面積当たりの酸化膜容量Cを用いて、β=(W/L)・μ・Cと表せる係数である。トランジスタM4のドレイン電流Id4は、
Id4=(β/2)・(Vr−Vt)・(Vr−Vt) (2)
と表せる。
Id4−Id3=(β/2)・Vr・(Vr−2Vt) (3)
となる。式3で表される電流Id4とId3の差分の電流が、トランジスタM5のドレイン電流としてトランジスタM4のドレインに流入し、トランジスタM5とカレントミラーを構成しているトランジスタM6にも、トランジスタM5,M6のカレントミラー比が1:Nとすれば、トランジスタM5のN倍のドレイン電流Id6
Id6=(Id4−Id3)・N (4)
が流れる。
Id6=(β/2)・R1・Id2・(R1・Id2−2Vt)・N (5)
となり、検出電流Id6として、検出トランジスタM2に流れた電流Id2の2次式に比例した電流が得られる。
−Vt>>(R1・Id2) (6)
の場合は、
R1・Id2−2Vt≒−2Vt (7)
と近似できるので、式(5)は、
Id6≒−β・R1・Id2・Vt・N (8)
に変形できる。
図2に本発明の第2の実施形態に係る負荷電流検出回路10Bを示す。図2は、図1における第2電源端子4の電圧VDD2を、負荷駆動制御回路2に電圧を供給するチャージポンプ回路1から供給できるように、第2電源端子4をチャージポンプ回路1に接続したものである。
図3に本発明の第3実施例の負荷電流検出回路10Cを示す。図3は図1におけるトランジスタM5のドレインとトランジスタM4のドレインとの間に、ドレインとゲートを短絡してダイオード接続したエンハンスメント型のPMOSトランジスタM7,M8,M9の直列接続回路を挿入したものである。図3では3個のトランジスタを直列接続して挿入しているが、挿入するトランジスタの数に制限はない。
Vgs=√{2・(Id4−Id3)/β2}+Vt2 (9)
で表され、トランジスタM7〜M9の挿入によりトランジスタM4のドレイン電圧Vd4が決まる。これにより、トランジスタM3,M4のドレイン・ソース間電圧の差を小さくすることができるので、チャネル長変調の効果による影響を減らすことができ、負荷電流検出の精度を高めることができる。
Vd4=(VDD2+VDD1)/2 (10)
なるように設定することが望ましい。
図4に本発明の第4実施例の負荷電流検出回路10Dを示す。本実施例は図1の負荷電流検出回路10AにおけるトランジスタM5のドレインとトランジスタM4のドレインとの間にドレインとゲートを短絡したエンハンスメント型のPMOSトランジスタM10を挿入し、さらにトランジスタM6のドレインに、バッファとなるエンハンスメント型のPMOSトランジスタM11のソースを接続し、そのトランジスタM11のゲートをトランジスタM4のドレインに接続して、トランジスタM11のドレインを負荷電流検出端子8に接続したものである。
1:チャージポンプ回路、2:負荷駆動制御回路、3:第1電源端子、4:第2電源端子、5:接地端子、6:出力端子、7:負荷、8:負荷電流検出端子
21:負荷駆動制御回路、22:電源端子、23:接地端子、24:出力端子、25:負荷、26:負荷電流検出端子、27:電流源、28:オペアンプ
Claims (6)
- 第1電源端子にドレインが接続され出力端子にソースが接続された第1導電型のトランジスタによって前記出力端子と接地端子との間に接続された負荷を駆動する負荷駆動回路の負荷電流を検出する負荷電流検出回路であって、
前記第1トランジスタと同一制御電圧で制御されドレインが前記第1電源端子に接続される第1導電型の第2トランジスタと、前記第1トランジスタのソースと前記第2トランジスタのソース間に接続された検出抵抗と、第2電源端子にドレインが接続されゲートとソースが共通接続されたデプレッション型で第1導電型の第3トランジスタと、前記検出抵抗がゲート・ソース間に接続され前記第3トランジスタのソースにドレインが接続されたデプレッション型で第1導電型の第4トランジスタと、前記第3トランジスタのソースと前記第4トランジスタのドレインの共通接続点にゲートとドレインが接続されソースが前記第2電源端子に接続された第2導電型の第5トランジスタと、該第5トランジスタのゲートにゲートが接続されソースが前記第2電源端子に接続されドレインが負荷電流検出端子に接続された第2導電型の第6トランジスタとを備え、
前記第2トランジスタは前記第1トランジスタよりサイズ比が小さく設定され、前記第3及び第4トランジスタは同一構造同一サイズ比に設定され、前記第2電源端子の電圧は前記第1電源端子の電圧より高い電圧に設定されていることを特徴とする負荷電流検出回路。 - 請求項1に記載の負荷電流検出回路において、
前記第2電源端子の電圧は、前記第3トランジスタ及び前記第4トランジスタが飽和状態で動作する電圧に設定されていることを特徴とする負荷電流検出回路。 - 請求項1又は2に記載の負荷電流検出回路において、
前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタを同時駆動する負荷駆動制御回路が設けられ、該負荷駆動制御回路がチャージポンプ回路で生成された電圧で動作し、前記第2電源端子に前記チャージポンプ回路で生成された別の電圧が印加されるようにしたことを特徴とする負荷電流検出回路。 - 請求項1、2又は3に記載の負荷電流検出回路において、
前記第4トランジスタのドレインと前記第5トランジスタのドレインとの間に、ダイオードまたはダイオード接続したトランジスタを、1又は2以上直列に接続して挿入したことを特徴とする負荷電流検出回路。 - 請求項4に記載の負荷電流検出回路において、
前記ダイオード又は前記ダイオード接続したトランジスタの数は、第4トランジスタのドレイン電圧が、前記第1電源端子の電圧と前記第2電源端子の電圧の中間電位になる数に設定されていることを特徴とする負荷電流検出回路。 - 請求項1、2又は3に記載の負荷電流検出回路において、
前記第4トランジスタのドレインと前記第5トランジスタのドレインの間にドレインとゲートを短絡した第1導電型又は第2導電型の第10トランジスタを挿入し、前記第6トランジスタのドレインに第2導電型の第11トランジスタのソースを接続し、該第11トランジスタのゲートを前記第4トランジスタのドレインに接続し、ドレインを前記負荷電流検出端子に接続したことを特徴とする負荷電流検出回路。
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