JP2019533961A - トランジスタ電力スイッチのための電流感知及び制御 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (20)
- 装置であって、
第1の電流導通端子と第2の電流導通端子との間に第1の電流導通経路を有する第1の電力トランジスタであって、前記第1の電力トランジスタの前記第1の電流導通経路が、供給電圧を受け取るための入力とノードとの間に結合され、前記第1の電力トランジスタが、第1のゲート制御信号に結合される前記第1の電力トランジスタを制御するための第1のゲート端子を有する、前記第1の電力トランジスタ、
第3の電流導通端子と第4の電流導通端子との間に第2の電流導通経路を有する第2の電力トランジスタであって、前記第2の電力トランジスタの前記第2の電流導通経路が、前記ノードと負荷に負荷電流を供給するための出力端子との間に結合され、前記第2の電力トランジスタが第2のゲート制御信号に結合される第2のゲート端子を有する、前記第2の電力トランジスタ、
電流感知トランジスタであって、前記ノード及び前記第1の電力トランジスタに結合される1つの電流導通端子を有し、前記第1のゲート制御信号に結合される第3のゲート端子を有し、別の電流導通端子において感知電流を出力する、前記電流感知トランジスタ、
差動増幅器であって、前記第1の電力トランジスタの前記第1及び第2の電流導通端子の一方に結合される第1の入力を有し、前記第1及び第2の電流導通端子の他方に結合される第2の入力を有し、前記第1の入力と前記第2の入力との間の電圧差に応答する出力信号を有する、前記差動増幅器、
フィードバックトランジスタであって、前記電流感知トランジスタと監視ノードとの間に直列に結合される別の電流導通経路を有し、前記差動増幅器の前記出力に結合されるフィードバックトランジスタゲート端子を有する、前記フィードバックトランジスタ、及び
前記監視ノードと接地との間に結合される抵抗器であって、前記感知電流が前記抵抗器を介して流れ、前記感知電流が、前記第2の電力トランジスタを介して流れる前記負荷電流に比例する、前記抵抗器、
を含む、装置。 - 請求項1に記載の装置であって、前記電流感知トランジスタが前記第1の電力トランジスタと共に半導体基板上に形成され、前記電流感知トランジスタのデバイスエリアが前記第1の電力トランジスタのデバイスエリアより小さい、装置。
- 請求項1に記載の装置であって、前記電流感知トランジスタを介して流れる前記感知電流が前記負荷電流に比例する、装置。
- 請求項1に記載の装置であって、前記第1の電力トランジスタ、前記第2の電力トランジスタ、及び前記電流感知トランジスタが、単一の集積回路上に形成されるFETデバイスである、装置。
- 請求項4に記載の装置であって、前記FETデバイスが垂直FETデバイス及び非垂直FETデバイスから選択される、装置。
- 請求項4に記載の装置であって、前記ノードが、前記単一の集積回路の半導体基板において形成される、装置。
- 請求項1に記載の装置であって、前記負荷電流が急増するとき前記ノードにおける電圧の降下に応答して高速トリップ信号を出力するために、前記ノードと前記入力に結合される電圧ディバイダとの間に結合される高速トリップコンパレータを更に含む、装置。
- 請求項1に記載の装置であって、前記感知された電流が電流制限を超えるとき前記第2のゲート制御信号の前記電圧を制限するために、前記第2の電力トランジスタの前記第2のゲート端子に結合される電流制限回路を更に含む、装置。
- 請求項1に記載の装置であって、
前記第1の電力トランジスタの前記第1の電流導通端子が第1のソース端子であり、
前記第1の電力トランジスタの前記第2の電流導通端子が第1のドレイン端子であり、
前記第2の電力トランジスタの前記第3の電流導通端子が第2のドレイン端子であり、
前記第2の電力トランジスタの前記第4の電流導通端子が第2のソース端子であり、
前記電流感知トランジスタが、前記ノードにおける前記第1の電力トランジスタの前記第1のドレイン端子及び前記第2の電力トランジスタの前記第2のドレイン端子に結合される前記電流導通端子として、第3のドレイン端子を有する、
装置。 - 請求項1に記載の装置であって、前記差動増幅器が演算増幅器である、装置。
- 請求項10に記載の装置であって、前記演算増幅器が前記フィードバックトランジスタを備える閉ループにおいて接続される、装置。
- 回路要素であって、
第1の電界効果トランジスタであって、第1のソース端子及び第1のドレイン端子を有し、また、第1のゲート制御信号を受信するための第1のゲート端子を有し、前記第1のソース端子が、電源を受け取るための入力端子に結合され、前記第1のドレイン端子がノードに結合される、前記第1の電界効果トランジスタ、
第2の電界効果トランジスタであって、第2のドレイン端子及び第2のソース端子を有し、また、第2のゲート制御信号を受信するための第2のゲート端子を有し、前記第2のドレイン端子が前記ノードに結合され、前記第2のソース端子が、負荷電流を負荷に供給するために出力端子に結合される、前記第2の電界効果トランジスタ、
電流感知トランジスタであって、前記ノードに結合される第3のドレイン端子と感知電流を出力するために結合される第3のソース端子とを有し、また、前記第1のゲート制御信号に結合される第3のゲート制御端子を有する、前記電流感知トランジスタ、
前記入力端子に結合される第1の入力と前記ノードに結合される第2の入力とを有し、前記第2のゲート制御信号を出力する第1の電流制限増幅器、及び
フィードバックトランジスタと結合される演算増幅器であって、前記演算増幅器が、第1の入力における電圧基準と第2の入力における電流制限出力端子とを有し、前記フィードバックトランジスタの前記ゲート端子に結合される出力を有し、前記フィードバックトランジスタが、電流感知トランジスタの前記感知電流出力と前記電流制限出力端子との間に結合される電流導通経路を有する、前記演算増幅器、
を含む、回路要素。 - 請求項12に記載の回路要素であって、前記入力端子と前記電流制限増幅器の前記第1の入力との間に結合される第1の抵抗器、及び、前記第1の抵抗器と前記電流感知トランジスタの前記第3のソース端子との間に結合される第2の抵抗器を更に含む、回路要素。
- 請求項13に記載の回路要素であって、前記第2の抵抗器が、抵抗器ラダー構成における第3の抵抗器及び第4の抵抗器を更に含む、回路要素。
- 請求項14に記載の回路要素であって、前記負荷電流における急増を示す、前記ノードにおける前記電圧が降下することに応答して高速トリップ出力信号を出力するために、前記第3の抵抗器と前記第4の抵抗器との間の電圧を前記ノードにおける前記電圧と比較するために結合される高速トリップコンパレータ回路を更に含む、回路要素。
- 請求項12に記載の回路要素であって、前記電流制限出力と接地との間に結合される電流制限抵抗器を更に含む、回路要素。
- 請求項12に記載の回路要素であって、前記第1の電界効果トランジスタ、前記第2の電界効果トランジスタ、及び前記電流感知トランジスタが集積回路上にある、回路要素。
- 装置であって、
供給電圧を受け取るための電圧入力端子、
負荷に結合するための電圧出力端子、
第1の電力トランジスタであって、前記電圧入力端子と共通ノードとの間に結合される第1の電流導通経路を有し、第1のゲート制御信号に結合される第1のゲート端子を有する、前記第1の電力トランジスタ、
第2の電力トランジスタであって、前記共通ノードと前記電圧出力端子との間に結合される第2の電流導通経路を有し、第2のゲート制御信号に結合される第2のゲート端子を有する、前記第2の電力トランジスタ、
第1の電流感知トランジスタであって、前記共通ノードに結合される第3の電流導通経路を有し、前記電圧入力端子から前記電圧出力端子に流れる負荷電流に比例する第1の感知電流を出力するための前記第1のゲート制御信号に結合される第3のゲート端子を有する、第1の電流感知トランジスタ、
第2の電流感知トランジスタであって、前記共通ノードに結合される第4の電流導通経路を有し、前記第2のゲート制御信号に結合される第4のゲート端子を有し、前記出力端子から前記入力端子に流れる前記負荷電流に比例する第2の感知電流を出力する、前記第2の電流感知トランジスタ、
差動増幅器であって、第1の入力端子及び第2の入力端子を有し、前記第1の入力端子及び前記第2の入力端子における電圧間の差に対応する出力信号を有する、前記差動増幅器、及び
監視ノードにおいて監視抵抗器に結合されるフィードバックトランジスタであって、前記第1の感知電流及び前記第2の感知電流の一方に結合される電流導通経路を有し、前記差動増幅器の前記出力に結合されるゲート制御端子を有する、前記フィードバックトランジスタ、
を含む、装置。 - 請求項18に記載の装置であって、負荷電流方向を示す信号に応答して、前記入力電圧端子に結合される抵抗器と、前記第2の電流感知トランジスタとのうちの選択される一方に、前記差動増幅器の前記第1の入力端子を結合するための第1の選択回路を更に含む、装置。
- 請求項18に記載の装置であって、負荷電流方向を示す信号に応答して、前記第1の電流感知トランジスタからの前記第1の感知電流と、前記第2の電流感知トランジスタからの前記第2の感知電流との一方に、前記フィードバックトランジスタを結合するための第2の選択回路を更に含む、装置。
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