JP2024064085A - Overcurrent Detection Circuit - Google Patents

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Abstract

【課題】シャント抵抗を使用することなく過電流検出できるようにした過電流検出回路を提供する。【解決手段】MOSトランジスタT1は、入力端子12から入力電圧VINを入力する。MOSトランジスタT2の第1ボディダイオードD1は、出力電圧制御用のMOSトランジスタT2の第2ボディダイオードD2と互いに逆方向に直列接続されている。入力電圧VINと出力電圧VOUTを比較して出力電圧VOUTが高くなるときにはMOSトランジスタT1がオフして出力端子12から入力端子11への回り込みを防止するよう構成される。オペアンプOP2は、第1ボディダイオードD1の電圧降下に依存した電圧VN1と、第3ボディダイオードD3の電圧降下に依存した電圧VN2と、の差電圧に基づいて電源LAの出力電流IOUTの過電流を検出する。【選択図】図1[Problem] To provide an overcurrent detection circuit capable of detecting an overcurrent without using a shunt resistor. [Solution] A MOS transistor T1 inputs an input voltage VIN from an input terminal 12. A first body diode D1 of a MOS transistor T2 is connected in series with a second body diode D2 of the MOS transistor T2 for output voltage control in the opposite directions. The input voltage VIN and the output voltage VOUT are compared, and when the output voltage VOUT becomes high, the MOS transistor T1 turns off to prevent sneak current from flowing from the output terminal 12 to the input terminal 11. An operational amplifier OP2 detects an overcurrent in an output current IOUT of a power supply LA based on a difference voltage between a voltage VN1 that depends on the voltage drop of the first body diode D1 and a voltage VN2 that depends on the voltage drop of a third body diode D3. [Selected Figure] FIG.

Description

本開示は、過電流検出回路に関する。 This disclosure relates to an overcurrent detection circuit.

この種の過電流検出回路は、例えば特許文献1に開示されている。特許文献1記載の技術においては、コンパレータが、電源入力端子及び電源出力端子の間に直列に介在するシャント抵抗の端子電圧に基づいて入出力端子間に流れる電流を検出している。切替回路が、電源出力端子から電源入力端子に向けて流れる電流の検出値が第1検出判定値を超えると、第1のトランジスタをオフしている。また切替回路は、電源入力端子から電源出力端子に向けて流れる電流の検出値が第2検出判定値を超えると第2のトランジスタをオフしている。つまり、シャント抵抗の両端の電位差を検出することで過電流を検出している。 This type of overcurrent detection circuit is disclosed in, for example, Patent Document 1. In the technology described in Patent Document 1, a comparator detects the current flowing between the input/output terminals based on the terminal voltage of a shunt resistor that is connected in series between the power supply input terminal and the power supply output terminal. A switching circuit turns off a first transistor when a detected value of a current flowing from the power supply output terminal to the power supply input terminal exceeds a first detection judgment value. In addition, the switching circuit turns off a second transistor when a detected value of a current flowing from the power supply input terminal to the power supply output terminal exceeds a second detection judgment value. In other words, an overcurrent is detected by detecting the potential difference across the shunt resistor.

特開2015-090587号公報JP 2015-090587 A

特許文献1記載の技術では、少なくともシャント抵抗による電圧降下分以上、入力電圧を出力電圧から高くしなければならない。シャント抵抗に流れる電流に基づいて発熱を生じるため、電源電圧の値を極力小さくすることが望ましい。しかしシャント抵抗により電圧降下してしまうため、要求を満たす電源電圧を大きくする必要があった。 In the technology described in Patent Document 1, the input voltage must be higher than the output voltage by at least the amount of voltage drop caused by the shunt resistor. Because heat is generated based on the current flowing through the shunt resistor, it is desirable to make the value of the power supply voltage as small as possible. However, because the shunt resistor causes a voltage drop, it was necessary to increase the power supply voltage to meet the requirements.

本開示の目的は、シャント抵抗を使用することなく過電流検出できるようにした過電流検出回路を提供することにある。 The objective of this disclosure is to provide an overcurrent detection circuit that can detect overcurrent without using a shunt resistor.

請求項1記載の発明は、シリーズレギュレータ形式の電源の過電流検出回路を対象としている。第2ボディダイオード付きの出力電圧制御用MOSトランジスタは、出力端子から電源を出力する。第1ボディダイオード付きのMOSトランジスタは、入力電圧を入力端子に入力すると共に出力電圧制御用MOSトランジスタの第2ボディダイオードと互いに逆方向に直列接続している。第3ボディダイオード付きのセンスMOSトランジスタは入力電圧を入力すると共に電流が流れる。 The invention described in claim 1 is directed to an overcurrent detection circuit for a series regulator type power supply. An output voltage control MOS transistor with a second body diode outputs power from an output terminal. An input voltage is input to the input terminal of an MOS transistor with a first body diode, and the MOS transistor is connected in series with the second body diode of the output voltage control MOS transistor in the reverse direction. An input voltage is input to a sense MOS transistor with a third body diode, and a current flows through the sense MOS transistor.

このとき、入力電圧と出力電圧を比較して出力電圧が高くなる異常時には、MOSトランジスタがオフして出力端子から入力端子への回り込みを防止する。過電流検出部は、MOSトランジスタの第1ボディダイオードの電圧降下に依存した電圧と、センスMOSトランジスタの第3ボディダイオードの電圧降下に依存した電圧と、の差電圧に基づいて電源の出力電流の過電流を検出する。これにより、シャント抵抗を使用することなく過電流検出できる。 At this time, when the input voltage and output voltage are compared and the output voltage becomes higher than normal, the MOS transistor turns off to prevent leakage current from the output terminal to the input terminal. The overcurrent detection unit detects overcurrent in the output current of the power supply based on the difference voltage between the voltage that depends on the voltage drop of the first body diode of the MOS transistor and the voltage that depends on the voltage drop of the third body diode of the sense MOS transistor. This makes it possible to detect overcurrent without using a shunt resistor.

第1実施形態を概略的に示す電気的構成図FIG. 1 is an electrical configuration diagram illustrating a first embodiment. 第1実施形態において電圧、電流などの変化を示すタイムチャートA time chart showing changes in voltage, current, etc. in the first embodiment. 第2実施形態を概略的に示す電気的構成図FIG. 11 is an electrical configuration diagram illustrating a second embodiment. 第3実施形態を概略的に示す電気的構成図FIG. 13 is an electrical configuration diagram illustrating a third embodiment.

以下、幾つかの実施形態について図面を参照しながら説明する。以下に説明する各実施形態において同一又は類似の動作を行う構成については、同一又は類似の符号を付し、必要に応じて説明を省略することがある。 Below, several embodiments will be described with reference to the drawings. Configurations that perform the same or similar operations in each embodiment described below will be denoted with the same or similar reference numerals, and descriptions may be omitted as necessary.

(第1実施形態)
第1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。電源回路1は、例えば車両に搭載されるECUにて用いられる。電源回路1は、例えば車載バッテリから入力端子11を通じて与えられる入力電圧VINを降圧し、出力端子12から所望の電圧値となる出力電圧VOUTを出力するシリーズレギュレータ形式の電源LAを備える。入力電圧VINの定常値は例えば12Vであり、出力電圧VOUTの目標値は5Vに設定される。
First Embodiment
A first embodiment will be described with reference to Figures 1 and 2. A power supply circuit 1 is used, for example, in an ECU mounted on a vehicle. The power supply circuit 1 includes a series regulator type power supply LA that steps down an input voltage VIN provided through an input terminal 11 from, for example, an on-board battery, and outputs an output voltage VOUT having a desired voltage value from an output terminal 12. The steady-state value of the input voltage VIN is, for example, 12V, and the target value of the output voltage VOUT is set to 5V.

電源回路1は、トランジスタT1~T4、切替回路SW1、コンパレータCP1、オペアンプOP1、OP2、基準電圧生成回路Vref1、分圧抵抗R1及びR2、定電流源Isrc1及びIsrc2を備えて構成される。 The power supply circuit 1 is composed of transistors T1 to T4, a switching circuit SW1, a comparator CP1, operational amplifiers OP1 and OP2, a reference voltage generating circuit Vref1, voltage dividing resistors R1 and R2, and constant current sources Isrc1 and Isrc2.

トランジスタT1~T3は、何れもNチャネル型のパワーMOSトランジスタにより構成され、各ソース・ドレイン間にはソース側をアノードとしたボディダイオードD1~D3が寄生ダイオードとして構成される。トランジスタT3は、トランジスタT1よりもサイズの小さなトランジスタにより構成されトランジスタT1の通電電流に依存、比例した電流をセンシングするセンスMOSトランジスタとして構成される。トランジスタT1及びT3のサイズを調整することで、各トランジスタT1及びT3のオフ時における入力電圧VINからの電圧降下量を調整できる。 Transistors T1 to T3 are all composed of N-channel power MOS transistors, and body diodes D1 to D3 with the source side serving as the anode are formed as parasitic diodes between the source and drain of each transistor. Transistor T3 is composed of a transistor smaller in size than transistor T1, and is configured as a sense MOS transistor that senses a current that is dependent on and proportional to the current passing through transistor T1. By adjusting the sizes of transistors T1 and T3, the amount of voltage drop from the input voltage VIN when each of transistors T1 and T3 is off can be adjusted.

シリーズレギュレータ形式の電源LAは、オペアンプOP1、トランジスタT2、分圧抵抗R1及びR2により構成されている。オペアンプOP1の非反転入力端子には基準電圧生成回路GRから基準電圧Vrefが入力されている。トランジスタT2は、ゲートがオペアンプOP1の出力に接続されており出力電圧制御用MOSトランジスタとして構成される。トランジスタT2には第2ボディダイオードD2が付けられている。第2ボディダイオードD2は、出力端子12の側をアノードとすると共にドレインのノードN1をカソードとして構成されている。 The series regulator type power supply LA is composed of an operational amplifier OP1, a transistor T2, and voltage dividing resistors R1 and R2. A reference voltage Vref is input from a reference voltage generating circuit GR to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP1. The gate of the transistor T2 is connected to the output of the operational amplifier OP1 and is configured as a MOS transistor for output voltage control. A second body diode D2 is attached to the transistor T2. The second body diode D2 is configured with the output terminal 12 side as the anode and the drain node N1 as the cathode.

トランジスタT2は、そのソースが出力電圧VOUTを出力する出力端子12に接続されている。トランジスタT2のソースとグランドノードとの間には、分圧抵抗R1及びR2が接続されており、分圧抵抗R1及びR2の共通接続点の電圧をオペアンプOP1の反転入力端子にフィードバックする。トランジスタT2は、オペアンプOP1の負帰還ループを構成し出力電圧VOUTを制御する。 The source of the transistor T2 is connected to the output terminal 12 that outputs the output voltage VOUT. Voltage-dividing resistors R1 and R2 are connected between the source of the transistor T2 and the ground node, and the voltage at the common connection point of the voltage-dividing resistors R1 and R2 is fed back to the inverting input terminal of the operational amplifier OP1. The transistor T2 forms a negative feedback loop for the operational amplifier OP1 and controls the output voltage VOUT.

トランジスタT1は、第1ボディダイオードD1が付けられたMOSトランジスタにより構成され、入力端子11から入力電圧VINをソースに入力している。トランジスタT1とトランジスタT2は各ドレインが共通ノードとされている。第1ボディダイオードD1は、トランジスタT2の第2ボディダイオードD2と互いに逆方向に直列接続されている。 Transistor T1 is composed of a MOS transistor with a first body diode D1 attached, and input voltage VIN is input to its source from input terminal 11. The drains of transistors T1 and T2 are a common node. The first body diode D1 is connected in series with the second body diode D2 of transistor T2 in the opposite directions.

具体的には、トランジスタT1の第1ボディダイオードD1は入力端子11側をアノードとすると共に出力端子12側をカソードとして構成されている。また、トランジスタT2の第2ボディダイオードD2は、出力端子12側をアノードとすると共に入力端子11側をカソードとして構成されている。トランジスタT1及びT2のドレイン共通接続点はノードN1とされている。 Specifically, the first body diode D1 of the transistor T1 is configured with the input terminal 11 side as the anode and the output terminal 12 side as the cathode. The second body diode D2 of the transistor T2 is configured with the output terminal 12 side as the anode and the input terminal 11 side as the cathode. The drain common connection point of the transistors T1 and T2 is the node N1.

ノードN1は、オペアンプOP2の反転入力端子に接続されると共に定電流源Isrc1に接続されており、定電流源Isrc1はノードN1からグランドノードに一定の定電流を引くように構成される。定電流源Isrc1に代えて抵抗を用いて構成しても良い。これにより、オペアンプOP2の反転入力端子のノードN1に過電圧検出用の基準となる電圧VN1を印加している。 Node N1 is connected to the inverting input terminal of operational amplifier OP2 and to constant current source Isrc1, which is configured to draw a constant current from node N1 to the ground node. A resistor may be used in place of constant current source Isrc1. This applies a voltage VN1, which serves as a reference for overvoltage detection, to node N1, the inverting input terminal of operational amplifier OP2.

入力電圧VINを入力する入力端子11とグランドノードとの間には、トランジスタT3のソース・ドレイン間及び定電流源Isrc2が接続されている。トランジスタT3は、そのソースに入力電圧VINを入力し定電流源Isrc2の電流が流れるMOSトランジスタであり、第3ボディダイオードD3が付けられている。 The source-drain of transistor T3 and constant current source Isrc2 are connected between input terminal 11, which inputs input voltage VIN, and the ground node. Transistor T3 is a MOS transistor that inputs input voltage VIN to its source and through which the current of constant current source Isrc2 flows, and is equipped with a third body diode D3.

トランジスタT3のドレインと定電流源Isrc2との共通接続点はノードN2とされており、第3ボディダイオードD3は入力端子11側のソースをアノードとすると共にノードN2をカソードとして構成している。定電流源Isrc2はノードN2からグランドノードに一定の定電流を引くように構成される。 The common connection point between the drain of transistor T3 and the constant current source Isrc2 is node N2, and the third body diode D3 is configured with the source on the input terminal 11 side as the anode and node N2 as the cathode. The constant current source Isrc2 is configured to draw a constant current from node N2 to the ground node.

ノードN2はオペアンプOP2の非反転入力端子に接続されている。オペアンプOP2の出力はトランジスタT4のゲートに接続されている。トランジスタT4のドレインは、トランジスタT2のゲートに接続されており、ソースはグランドノードに接続されている。トランジスタT4は、Nチャネル型のMOSトランジスタにより構成されており、トランジスタT2のゲート電圧を調整する調整トランジスタとして設けられている。 Node N2 is connected to the non-inverting input terminal of operational amplifier OP2. The output of operational amplifier OP2 is connected to the gate of transistor T4. The drain of transistor T4 is connected to the gate of transistor T2, and the source is connected to the ground node. Transistor T4 is an N-channel MOS transistor, and is provided as an adjustment transistor that adjusts the gate voltage of transistor T2.

オペアンプOP2はアンプ動作することで電源LAにフィードバックして負帰還動作させる。仮にノードN2の電圧VN2がノードN1の電圧VN1より高くなりオペアンプOP2の出力が高くなると、トランジスタT4のドレイン電流を上昇させることから、トランジスタT2のゲート電圧を低下させることができる。これにより出力電流IOUTを低下させることができる。逆に、ノードN2の電圧VN2がノードN1の電圧VN1より低くなりオペアンプOP2の出力が低くなると、トランジスタT4のドレイン電流を下降させることから、トランジスタT2のゲート電圧を上昇させることができる。これにより出力電流IOUTを上昇させることができる。電源LAは、出力電流IOUTの電流値を一定に制御できる。オペアンプOP2及びトランジスタT4は異常動作保護回路として機能し、オペアンプOP2は、出力端子12から流れ出す出力電流IOUTの過電流を検出する過電流検出部として構成される。 The operational amplifier OP2 operates as an amplifier, and feedback is provided to the power supply LA to perform negative feedback operation. If the voltage VN2 at node N2 becomes higher than the voltage VN1 at node N1 and the output of the operational amplifier OP2 becomes higher, the drain current of the transistor T4 increases, and the gate voltage of the transistor T2 can be reduced. This allows the output current IOUT to be reduced. Conversely, if the voltage VN2 at node N2 becomes lower than the voltage VN1 at node N1 and the output of the operational amplifier OP2 becomes lower, the drain current of the transistor T4 decreases, and the gate voltage of the transistor T2 can be increased. This allows the output current IOUT to be increased. The power supply LA can control the current value of the output current IOUT to be constant. The operational amplifier OP2 and the transistor T4 function as an abnormal operation protection circuit, and the operational amplifier OP2 is configured as an overcurrent detection unit that detects an overcurrent of the output current IOUT flowing out from the output terminal 12.

トランジスタT1及びT3のゲートは共通接続されており、切替回路SW1が、オン電圧Von又はオフ電圧VoffをトランジスタT1及びT3のゲートに切替入力させるように構成されている。 The gates of transistors T1 and T3 are commonly connected, and switching circuit SW1 is configured to switch between inputting an on-voltage Von or an off-voltage Voff to the gates of transistors T1 and T3.

コンパレータCP1は、入力電圧VINを非反転入力端子に入力すると共に出力電圧VOUTを反転入力端子に入力して構成されている。切替回路SW1は、コンパレータCP1の出力に基づいてオン電圧Von又はオフ電圧VoffをトランジスタT1及びT3のゲートに切替入力させる。 Comparator CP1 is configured to input the input voltage VIN to the non-inverting input terminal and the output voltage VOUT to the inverting input terminal. Switching circuit SW1 switches between inputting the on voltage Von or the off voltage Voff to the gates of transistors T1 and T3 based on the output of comparator CP1.

切替回路SW1は、コンパレータCP1の出力がHレベルのときはオン電圧Vonを出力し、Lレベルのときはオフ電圧Voffを出力する。切替回路SW1が、オン電圧Vonを出力するときにはトランジスタT1がオンされる。切替回路SW1がオフ電圧Voffを出力するときにはトランジスタT1がオフに転じる。 When the output of comparator CP1 is at H level, switching circuit SW1 outputs on voltage Von, and when the output is at L level, it outputs off voltage Voff. When switching circuit SW1 outputs on voltage Von, transistor T1 is turned on. When switching circuit SW1 outputs off voltage Voff, transistor T1 is turned off.

以下、入力電圧VIN、出力電圧VOUT及び出力電流IOUTの監視動作について説明する。コンパレータCP1は、入力電圧VIN及び出力電圧VOUTを比較し、切替回路SW1がコンパレータCP1の比較結果に応じてオン電圧Von又はオフ電圧VoffをトランジスタT1及びT3のゲートに出力する。 The following describes the monitoring operation of the input voltage VIN, the output voltage VOUT, and the output current IOUT. The comparator CP1 compares the input voltage VIN and the output voltage VOUT, and the switching circuit SW1 outputs the on-voltage Von or the off-voltage Voff to the gates of the transistors T1 and T3 according to the comparison result of the comparator CP1.

電源LAの出力端子12は、例えば配線を通じてECUの外部に導かれている。このため、配線が外部に存在する高電圧部分又は低電圧部分とショートする可能性がある。通常動作中、出力電圧VOUTの目標値<入力電圧VINの定常値の関係性を満たしている。このとき、トランジスタT1はオン状態を維持する。 The output terminal 12 of the power supply LA is led to the outside of the ECU, for example, through a wire. For this reason, there is a possibility that the wire may short out to a high-voltage or low-voltage part present outside. During normal operation, the relationship of target value of output voltage VOUT < steady-state value of input voltage VIN is satisfied. At this time, transistor T1 remains in the on state.

例えば、出力端子12の配線が外部に存在する高電圧部分にショートすると、入力電圧VIN<出力電圧VOUTになる。出力電圧VOUTが入力電圧VINよりも高くなることから、切替回路SW1はオフ電圧Voffを出力しトランジスタT1はオフ状態となる。 For example, if the wiring of the output terminal 12 is shorted to an external high-voltage part, the input voltage VIN becomes smaller than the output voltage VOUT. Since the output voltage VOUT becomes higher than the input voltage VIN, the switching circuit SW1 outputs the off voltage Voff and the transistor T1 is turned off.

トランジスタT1がオフしたときにノードN1の電圧が入力端子11側よりも高くなる場合であっても、第1ボディダイオードD1を通じた通電を遮断でき、出力端子12側から入力端子11側への回り込みを防止できる。すなわち、第1ボディダイオードD1は、出力電圧VOUTが入力電圧VINよりも高いときに、トランジスタT2のドレイン側から入力電圧VINの入力端子11側への電流の回り込みを防ぐ役割を果たすために設けられる。 Even if the voltage at node N1 becomes higher than the voltage at input terminal 11 when transistor T1 is turned off, the current flow through first body diode D1 can be cut off, and leakage from output terminal 12 to input terminal 11 can be prevented. In other words, first body diode D1 is provided to prevent leakage of current from the drain side of transistor T2 to input terminal 11 of input voltage VIN when output voltage VOUT is higher than input voltage VIN.

次に、図2を参照しながら、出力端子12が外部の低電圧部分とショートしたときの出力電流IOUTの過電流検出動作を説明する。図2には過渡的な動作を拡大して模式的に示している。動作原理を説明するための図を示しているため、実際の波形は異なることがあることに留意する。 Next, referring to FIG. 2, we will explain the overcurrent detection operation of the output current IOUT when the output terminal 12 is shorted to an external low-voltage part. FIG. 2 shows an enlarged schematic diagram of the transient operation. Please note that this is a diagram for explaining the operating principle, and the actual waveforms may differ.

電源LAが出力電圧VOUTを出力している最中、オペアンプOP2は、トランジスタT1の第1ボディダイオードD1の電圧降下に依存した電圧VN1と、トランジスタT3の第3ボディダイオードD3の電圧降下に依存した電圧VN2と、を比較する。 While the power supply LA is outputting the output voltage VOUT, the operational amplifier OP2 compares a voltage VN1 that depends on the voltage drop across the first body diode D1 of the transistor T1 with a voltage VN2 that depends on the voltage drop across the third body diode D3 of the transistor T3.

トランジスタT2は定常動作しているが、何らかの影響で出力端子12が低電圧部分とショートすると入力端子11からトランジスタT1及びT2を通じて出力端子12側に過電流が流れる。 Transistor T2 operates normally, but if the output terminal 12 shorts out to the low-voltage part due to some influence, an overcurrent will flow from the input terminal 11 to the output terminal 12 through transistors T1 and T2.

電流が出力端子12の側に多く流れるに従って、ノードN1の電圧VN1は低下する。出力電流IOUTが過電流検出閾値Ithに達すると、トランジスタT1の電圧降下が大きくなるため、ノードN1の電圧VN1がノードN2の電圧VN2より小さくなる。 As more current flows toward the output terminal 12, the voltage VN1 at node N1 decreases. When the output current IOUT reaches the overcurrent detection threshold Ith, the voltage drop across transistor T1 increases, causing the voltage VN1 at node N1 to become smaller than the voltage VN2 at node N2.

その結果、図2のタイミングt2において、オペアンプOP2の出力をトランジスタT4のゲートにフィードバックすることになり、トランジスタT4のドレイン電圧が調整される。トランジスタT2のゲート入力電圧が調整されることで、出力電流IOUTを制御できる。これにより、出力電流IOUTの過電流を防止できる。 As a result, at timing t2 in FIG. 2, the output of operational amplifier OP2 is fed back to the gate of transistor T4, and the drain voltage of transistor T4 is adjusted. By adjusting the gate input voltage of transistor T2, the output current IOUT can be controlled. This makes it possible to prevent the output current IOUT from becoming an overcurrent.

<比較例と本実施形態のまとめ>
従来、過電流検出するためにシャント抵抗を挿入することで過電流を検出する方法があったが、電源電圧を高くする必要があることから好ましくない。
<Summary of Comparative Example and Present Embodiment>
Conventionally, there has been a method of detecting an overcurrent by inserting a shunt resistor, but this is not preferable because it requires a high power supply voltage.

本実施形態によれば、入力電圧VINと出力電圧VOUTを比較して出力電圧VOUTが高くなるときに出力端子12から入力端子11への回り込みを防止するためにトランジスタT1を設けている。トランジスタT1の第1ボディダイオードD1の電圧降下に依存した電圧VN1と、トランジスタT3の第3ボディダイオードD3の電圧降下に依存した電圧VN2と、の差電圧に基づいて、オペアンプOP2が電源LAの出力電流IOUTの過電流を検出する。これにより、シャント抵抗を挿入することなく過電流検出できるようになり、電源電圧を高くする必要がなくなる。 According to this embodiment, the input voltage VIN is compared with the output voltage VOUT, and a transistor T1 is provided to prevent leakage from the output terminal 12 to the input terminal 11 when the output voltage VOUT becomes high. The operational amplifier OP2 detects an overcurrent in the output current IOUT of the power supply LA based on the difference voltage between the voltage VN1 that depends on the voltage drop of the first body diode D1 of the transistor T1 and the voltage VN2 that depends on the voltage drop of the third body diode D3 of the transistor T3. This makes it possible to detect an overcurrent without inserting a shunt resistor, eliminating the need to increase the power supply voltage.

(第2実施形態)
第2実施形態について図3を参照しながら説明する。
電源回路1に代わる電源回路21は、オペアンプOP2の出力にスイッチSW2を備える。その他の電源回路21の構成は電源回路1と同様であるため説明を省略する。スイッチSW2は、オペアンプOP2の出力を制御信号として構成され、オン電圧Von2/オフ電圧Voff2をトランジスタT4に印加してトランジスタT2の通電電流を制限することで電源LAの機能を制限するようにしている。
Second Embodiment
The second embodiment will be described with reference to FIG.
The power supply circuit 21, which replaces the power supply circuit 1, includes a switch SW2 at the output of the operational amplifier OP2. Other configurations of the power supply circuit 21 are the same as those of the power supply circuit 1, so description thereof will be omitted. The switch SW2 is configured to use the output of the operational amplifier OP2 as a control signal, and applies an on-voltage Von2/off-voltage Voff2 to the transistor T4 to limit the current flowing through the transistor T2, thereby limiting the function of the power supply LA.

オペアンプOP2の出力が低いレベルの場合には通常状態となり、スイッチSW2はオフ電圧Voff2を出力し、トランジスタT4はオフ状態を維持する。逆にオペアンプOP2の出力が高いレベルの場合には、スイッチSW2はオン電圧Von2を出力し、トランジスタT4はフルオン状態となる。トランジスタT2のゲート電圧はゼロとなることからトランジスタT2はオフする。 When the output of the operational amplifier OP2 is at a low level, the normal state is established, the switch SW2 outputs the off voltage Voff2, and the transistor T4 maintains its off state. Conversely, when the output of the operational amplifier OP2 is at a high level, the switch SW2 outputs the on voltage Von2, and the transistor T4 is in the fully on state. The gate voltage of the transistor T2 becomes zero, so the transistor T2 is turned off.

これにより、出力電流IOUT、出力電圧VOUTを遮断できる。本実施形態によれば、オペアンプOP2の出力にスイッチSW2を設けており、スイッチSW2は波形成形してトランジスタT4のゲートにオン電圧Von2/オフ電圧Voff2を印加している。このため、オペアンプOP2の出力特性の影響に極力影響されることなくトランジスタT2を安定的にオフさせることができる。これにより、前述実施形態と同様の作用効果を得られる。 This allows the output current IOUT and output voltage VOUT to be cut off. According to this embodiment, a switch SW2 is provided at the output of the operational amplifier OP2, and the switch SW2 shapes the waveform and applies an on voltage Von2/off voltage Voff2 to the gate of the transistor T4. This allows the transistor T2 to be stably turned off without being affected as much as possible by the output characteristics of the operational amplifier OP2. This provides the same effects as the previous embodiment.

(第3実施形態)
第3実施形態について図4を参照しながら説明する。
電源回路1、21に代わる電源回路31は、NPN形のバイポーラトランジスタNPN1、NPN2、PNP形のバイポーラトランジスタPNP1、PNP2を備えている。
Third Embodiment
The third embodiment will be described with reference to FIG.
A power supply circuit 31 replacing the power supply circuits 1 and 21 includes NPN bipolar transistors NPN1 and NPN2 and PNP bipolar transistors PNP1 and PNP2.

バイポーラトランジスタNPN1、PNP1はそれぞれベースコレクタ間を接続することでダイオード接続されている。これらのダイオード接続されたバイポーラトランジスタNPN1、PNP1は、トランジスタT1及びT2の共通ドレインノードとノードN1との間に順方向接続されておりレベルシフト回路LV1を構成している。レベルシフト回路LV1はトランジスタT1及びT2の共通ドレインノードの電圧を順方向電圧Vfの2倍の電圧だけレベルシフトして電圧VN1としてオペアンプOP2の反転入力端子に入力させている。 The bipolar transistors NPN1 and PNP1 are diode-connected by connecting their bases and collectors. These diode-connected bipolar transistors NPN1 and PNP1 are forward-connected between the common drain node of transistors T1 and T2 and node N1 to form a level shift circuit LV1. The level shift circuit LV1 shifts the level of the voltage at the common drain node of transistors T1 and T2 by twice the forward voltage Vf, and inputs it as voltage VN1 to the inverting input terminal of the operational amplifier OP2.

バイポーラトランジスタNPN2、PNP2はそれぞれベースコレクタ間を接続することでダイオード接続されている。これらのダイオード接続されたバイポーラトランジスタNPN2、PNP2は、トランジスタT3のドレインノードとノードN2との間に順方向接続されておりレベルシフト回路LV2を構成している。レベルシフト回路LV2はトランジスタT3のドレインノードの電圧を順方向電圧Vfの2倍の電圧だけレベルシフトして電圧VN2としてオペアンプOP2の非反転入力端子に入力させている。 The bipolar transistors NPN2 and PNP2 are diode-connected by connecting their bases and collectors. These diode-connected bipolar transistors NPN2 and PNP2 are forward-connected between the drain node of transistor T3 and node N2 to form a level shift circuit LV2. The level shift circuit LV2 shifts the voltage of the drain node of transistor T3 by twice the forward voltage Vf, and inputs it as voltage VN2 to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP2.

これにより、オペアンプOP2は、レベルシフト回路LV1、LV2によりそれぞれ同一電圧だけレベルシフトした電圧VN1、VN2を比較できる。本実施形態によれば、レベルシフト回路LV1、LV2を設けることでオペアンプOP2の入力可能電圧に合わせて各電圧を調整できる。オペアンプOP2の入力ノードN1、N2に対して電流を逆流防止できるという効果を奏する。 As a result, the operational amplifier OP2 can compare voltages VN1 and VN2 that have been level-shifted by the same voltage by the level shift circuits LV1 and LV2, respectively. According to this embodiment, by providing the level shift circuits LV1 and LV2, each voltage can be adjusted to match the input voltage of the operational amplifier OP2. This has the effect of preventing backflow of current to the input nodes N1 and N2 of the operational amplifier OP2.

(他の実施形態)
本開示は、前述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。
過電流検出時にトランジスタT4がオンすることでトランジスタT2をオフする形態を示したが、必ずしもトランジスタT2をオフしなくても良い。トランジスタT2のゲート電圧を低くすることでトランジスタT2のドレインソース間の通電電流を少なくすることで過電流を少なくするように構成しても良い。定電流源Isrc1、Irc2に代えて抵抗、抵抗素子を用いても良い。これは電流を通電すればよいためである。
Other Embodiments
The present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and for example, the following modifications or extensions are possible.
Although the embodiment has been shown in which the transistor T2 is turned off by the transistor T4 being turned on when an overcurrent is detected, the transistor T2 does not necessarily have to be turned off. The gate voltage of the transistor T2 may be lowered to reduce the current flowing between the drain and source of the transistor T2, thereby reducing the overcurrent. Resistors and resistive elements may be used instead of the constant current sources Isrc1 and Irc2. This is because it is sufficient to pass a current.

本開示は、実施形態に準拠して記述されたが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。 Although the present disclosure has been described with reference to an embodiment, it is understood that the present disclosure is not limited to the embodiment or structure. The present disclosure also encompasses various modifications and modifications within the scope of equivalents. In addition, various combinations and forms, as well as other combinations and forms including only one element, more than one element, or less than one element, are also within the scope and spirit of the present disclosure.

図面中、OP2はオペアンプ(過電流検出部)、T1はトランジスタ(MOSトランジスタ)、D1は第1ボディダイオード、T2はトランジスタ(出力電圧制御用MOSトランジスタ)、D2は第2ボディダイオード、T3はトランジスタ(センスMOSトランジスタ)、D3は第3ボディダイオード、T4はトランジスタ(調整トランジスタ)、SW2はスイッチ、を示す。
In the drawing, OP2 indicates an operational amplifier (overcurrent detection unit), T1 indicates a transistor (MOS transistor), D1 indicates a first body diode, T2 indicates a transistor (MOS transistor for controlling output voltage), D2 indicates a second body diode, T3 indicates a transistor (sense MOS transistor), D3 indicates a third body diode, T4 indicates a transistor (adjustment transistor), and SW2 indicates a switch.

Claims (2)

シリーズレギュレータ形式の電源の過電流検出回路であって、
出力端子から前記電源を出力する第2ボディダイオード(D2)付きの出力電圧制御用MOSトランジスタ(T2)と、
入力端子から入力電圧を入力すると共に前記出力電圧制御用MOSトランジスタの第2ボディダイオード(D2)と互いに逆方向に直列接続した第1ボディダイオード(D1)付きのMOSトランジスタ(T1)と、
前記入力電圧を入力すると共に電流が流れる第3ボディダイオード(D3)付きのセンスMOSトランジスタ(T3)と、を備え、
前記入力電圧と出力電圧を比較して出力電圧が高くなるときには前記MOSトランジスタ(T1)がオフして前記出力端子から前記入力端子への回り込みを防止するよう構成され、
前記MOSトランジスタ(T1)の第1ボディダイオードの電圧降下に依存した電圧(VN1)と、前記センスMOSトランジスタ(T3)の第3ボディダイオードの電圧降下に依存した電圧(VN2)と、の差電圧に基づいて前記電源の出力電流の過電流を検出する過電流検出部(OP2)、を備える過電流検出回路。
An overcurrent detection circuit for a series regulator type power supply,
an output voltage control MOS transistor (T2) with a second body diode (D2) for outputting the power supply from an output terminal;
a MOS transistor (T1) which receives an input voltage from an input terminal and has a first body diode (D1) connected in series in the opposite directions to the second body diode (D2) of the output voltage control MOS transistor;
a sense MOS transistor (T3) having a third body diode (D3) through which a current flows when the input voltage is input;
The input voltage and the output voltage are compared, and when the output voltage becomes higher, the MOS transistor (T1) is turned off to prevent sneak current from the output terminal to the input terminal,
an overcurrent detection circuit comprising: an overcurrent detection unit (OP2) that detects an overcurrent in the output current of the power supply based on a differential voltage between a voltage (VN1) that depends on a voltage drop of a first body diode of the MOS transistor (T1) and a voltage (VN2) that depends on a voltage drop of a third body diode of the sense MOS transistor (T3).
前記過電流検出部がコンパレータにより構成され、
前記出力電圧制御用MOSトランジスタのゲート電圧を調整する調整トランジスタ(T4)と、
前記コンパレータの出力を制御信号としたスイッチ(SW2)と、を備え、
前記スイッチによりオン電圧/オフ電圧を前記調整トランジスタに印加して前記出力電圧制御用MOSトランジスタ(T2)の通電電流を制限することで前記電源の機能を制限する請求項1記載の過電流検出回路。
The overcurrent detection unit is configured with a comparator,
an adjustment transistor (T4) for adjusting the gate voltage of the output voltage control MOS transistor;
a switch (SW2) using the output of the comparator as a control signal;
2. The overcurrent detection circuit according to claim 1, wherein the function of the power supply is restricted by applying an on-voltage/off-voltage to the adjustment transistor by the switch to restrict a current flowing through the output voltage control MOS transistor (T2).
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