JP2961900B2 - 電力用ｍｏｓ形トランジスタの電流測定回路 - Google Patents

電力用ｍｏｓ形トランジスタの電流測定回路

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は多数の平行な基本セル
により構成されている電力用トランジスタ、より詳細に
は電力用ＭＯＳ形トランジスタの電流の測定に関する。
【０００２】
【従来の技術】第１図には電力用トランジスタＭ０の電
流を測定する最も一般的な回路の１つを示す。この回路
は基準電圧（電源）に接続された電力用トランジスタの
端子とこの基準電圧の間に測定抵抗ＲS を配置すること
からなっている。電力用トランジスタの他の端子は負荷
ＲL を通して高電圧に接続されており、この負荷ＲL を
流れる電流ＩL は電力用トランジスタの電流と同じであ
る。抵抗ＲS 間の電圧ＶS を測定することにより電流値
の指示が得られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この回路には欠点がい
くつかある。１番目の欠点は、抵抗ＲS が常に電力用Ｍ
ＯＳ形トランジスタと直列であり、この抵抗により無視
できない消費電力が増加するということであり、それは
抵抗ＲS の端子間の電圧を検出できるようにするため抵
抗ＲS が十分大きな値でなければならないからである。
【０００４】この回路の他の欠点は抵抗ＲS が温度によ
り、または製造ロット毎に電力用ＭＯＳ形トランジスタ
の特性が取りうる変化と異なるような変化を生じやすい
ということである。
【０００５】１番目の欠点を避けるために、従来の技術
として第２図のような１例の回路に頼ることができる。
この図には電力用ＭＯＳ形トランジスタＭ０を再掲して
ある。トランジスタＭ０の上部端子（ドレイン）は負荷
ＲL を通して、正極電源端子に接続されており、負荷の
電源が制御されている。トランジスタＭ１と抵抗ＲSの
直列接続は電力用トランジスタＭ０と並列になってお
り、トランジスタＭ０とＭ１のゲートは電圧ＶGSに相互
に接続されている。１番目の欠点を避けることができる
ことは明らかであるが、２番目の欠点、すなわち抵抗Ｒ
S の変動を回路の他の素子の変更から独立させることは
除去できない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は、温度また
は、抵抗特性とＭＯＳ形トランジスタ特性の間の製造工
程から生ずることがありうる変更を除去できる電力用ト
ランジスタの電流測定方法を与えることである。
【０００７】この目的およびその他の目的を達成するた
め、この発明が与える電力用ＭＯＳ形トランジスタの電
流測定回路には、電力用トランジスタよりも表面が小さ
いがそれと種類が同じであり更に技術が同じものと直列
であり、しかも電力用トランジスタと並列に配置されて
いる２番目と３番目のトランジスタから構成され、これ
ら２つの直列トランジスタには電力用トランジスタのゲ
ートに接続されているゲートがあり、更に電力用トラン
ジスタの基準電極に接続されているトランジスタ内の電
流を測定するための装置から構成されている。
【０００８】この発明の実施態様によれば、電流を測定
する装置には４番目のＭＯＳ形トランジスタがあり３番
目のＭＯＳ形トランジスタに対し電流鏡として接続され
ている。
【０００９】この発明の実施態様によれば、３番目のＭ
ＯＳ形トランジスタのドレインは演算増幅器の非反転入
力に接続されており、演算増幅器の反転入力は４番目の
ＭＯＳ形トランジスタのドレインに接続されており、４
番目のＭＯＳ形トランジスタのゲートは３番目のＭＯＳ
形トランジスタのゲートに接続されており、演算増幅器
の出力は電流供給源の端子にある４番目のトランジスタ
と直列に接続された５番目のトランジスタのゲートに接
続されており、４番目のトランジスタの低圧端子は基準
電圧に接続されている。
【００１０】
【実施例】以下、図面に基づいてこの発明を更に詳しく
説明する。
【００１１】第３図の回路には、２つの直列トランジス
タＭ１とＭ２がトランジスタＭ０に並列に配置されてい
る。トランジスタＭ０、Ｍ１、Ｍ２のゲートは互いに接
続されている。トランジスタＭ０とＭ１のドレインは、
例えば接地のような基準電圧に接続されたトランジスタ
Ｍ０とＭ２のソースと同様に接続されている。
【００１２】トランジスタＭ１とＭ２は電力用トランジ
スタＭ０と種類が同じである。トランジスタがマルチセ
ルのＤＭＯＳ形トランジスタならば、トランジスタＭ１
とＭ２はトランジスタＭ０を構成しているセルの数より
少ないセルにより構成されている。実際の例では、トラ
ンジスタＭ０には３６００個のセルが含まれており、ト
ランジスタＭ１には７個のセルが、またトランジスタＭ
２には１４個のセルが含まれている場合がある。
【００１３】各トランジスタが線形領域で動作するよう
に、電圧ＶGSが十分に高いと考えられるならば、これら
の全てのトランジスタが導通状態の時有する抵抗は、そ
れらのゲート／ソース電圧が等しいとした場合のセルの
数に正確に比例する。実際には、トランジスタＭ１のソ
ース電圧が他のトランジスタのソース電圧より高いの
で、トランジスタＭ１のゲート／ソース電圧は他のトラ
ンジスタのゲート／ソース電圧より若干低いことが判る
であろう。トランジスタＭ１のソースは基準電圧（接
地）に直接接続されるかわり、トランジスタＭ２を通し
てその基準電圧に接続されている。このように、トラン
ジスタＭ１のゲート／ソース電圧は実際にはＶGS（Ｍ
０）からトランジスタＭ２の端子間のドレイン／ソース
電圧降下を差引いたものとなる。しかしながら、この電
圧降下は実際には約数１００ミリボルトであるが、電圧
ＶGSは約１０ボルトになるように選択されている。それ
故、ＭＯＳ形トランジスタが導通状態の内部抵抗の値と
セルの数との間の比例関係は１次近似であると考えられ
る。全ての場合、使用者が行うシミュレーションにより
誤りが５％未満である結果が得られ、温度がどのように
変化し、どのような技術であってもこの範囲内にあると
いう結果が示されるが、それは３つのトランジスタＭ
０、Ｍ１，Ｍ２が温度の変化および技術と同様に変化す
るからである。
【００１４】電圧ＶS が例えば負荷の短絡に対応した予
め決められたしきい値を越えるならば、上述の回路を検
出器として使用することができる。
【００１５】更には、この回路を電流測定用にも使用す
ることができる。この目的のためには、第３図の右側の
部分に示すように演算増幅器ＯＡと付加のＭＯＳ形トラ
ンジスタＭ３とＭ４から構成される付加回路を使用する
ことが好ましい。
【００１６】増幅器ＯＡにはその非反転入力に測定され
る電圧、すなわちトランジスタＭ２のドレイン電圧が入
力される。演算増幅器ＯＡの反転入力は、トランジスタ
Ｍ０，Ｍ１，Ｍ２と種類が同じ付加ＭＯＳ形トランジス
タＭ３を通して基準電圧に接続されている。増幅器ＯＡ
の出力はＭＯＳ形トランジスタＭ４のゲートに接続され
ており、そのドレインは供給電圧ＶCCに接続され、その
ソースは増幅器ＯＡの反転入力に接続されている。
【００１７】この回路により、反転入力の電圧は非反転
入力の電圧に等しくなる傾向を示し、それ故、トランジ
スタＭ３とトランジスタＭ２が等しければ、トランジス
タＭ３の電流（それはまた、トランジスタＭ４を通過す
る電流になる）はトランジスタＭ２を通過する電流に等
しくなる。これらの電流は、トランジスタが個別になっ
ているなればそれらのトランジスタを構成するセルの数
に比例している。トランジスタＭ４とＭ３を通過する電
流の測定値ＩM は次の通りになる； ＩM ／Ｉ0 ＝（Ｒ0 ／Ｒ3 ）（Ｒ2 ／Ｒ1 ＋Ｒ2 ） ここにＲ0 からＲ3 は導通状態のトランジスタＭ０から
Ｍ３の抵抗値を示している。
【００１８】このように、測定電流と電力用トランジス
タの電流の比は、同一のセルにより構成されているトラ
ンジスタの導通抵抗の比のみに依存している。それ故、
この比は一定であり、しかも各トランジスタを構成する
セルの数の比に実質上等しい。
【００１９】この発明に、当業者に明らかな種々の変形
および変更がありうるのは勿論である。特にこの発明に
よる回路は他の従来の回路、例えば演算増幅器ＯＡのオ
フセットを打消すように設計された回路と組み合わせる
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の技術を示すための説明図である。
【図２】従来の技術の説明図である。
【図３】この発明による回路の概略を示すための説明図
である。
【符号の説明】
Ｉ0 ，Ｉ1 ，ＩL ，ＩM 電流 Ｍ０，Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４ トランジスタ ＯＡ 演算増幅器 ＲL 負荷 ＲS 抵抗 ＶCC，ＶGS，ＶS 電圧
フロントページの続き (73)特許権者 591020205 シーメンス オートムーティブ エスエ イ ＳＥＩＭＥＮＳ ＡＵＴＯＭＯＴＩＶＥ ＳＯＣＩＥＴＥ ＡＮＯＮＹＭＥ フランス国，31036 トゥールーズ セ デックス アベニュ デュ ミライユ− ベーペー1149（番地なし) (72)発明者 カルロ キニ イタリー国， （ エム アイ） コル ナレド 20010カセラ ポスタレ， 176 番地 (72)発明者 ドメニコ ロッシ イタリー国， （ エム アイ） コル ナレド 20010カセラ ポスタレ， 176 番地 (72)発明者 マルク シモン フランス国， 31170 トゥルヌフュイ ール シュマン デュ ラムレ−ムーン ディ， 210番地 (56)参考文献 特開 昭58−178684（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−67473（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01R 31/26

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電力用トランジスタよりも表面が小さい
    が、それと種類が同じであり更に技術が同じものと直列
    であり、しかも電力用トランジスタと並列に配置されて
    いる２番目（Ｍ１）と３番目（Ｍ）のトランジスタから
    構成され、これら２つの直列トランジスタには電力用ト
    ランジスタのゲートに接続されているゲートがあり、更
    に電力用トランジスタの基準電極に接続されているトラ
    ンジスタ（Ｍ２）内の電流を測定するための装置から構
    成されている電力用ＭＯＳ形トランジスタ（Ｍ０）の電
    流測定回路。
  2. 【請求項２】 前記の電流を測定するための装置が、前
    記３番目のＭＯＳ形トランジスタと電流鏡となるように
    接続された４番目のＭＯＳ形トランジスタ（Ｍ３）から
    構成される請求項１に記載の電流測定回路。
  3. 【請求項３】 ３番目のＭＯＳ形トランジスタ（Ｍ２）
    のドレインが演算増幅器（ＯＡ）の非反転入力に接続さ
    れており、演算増幅器の反転入力が４番目のＭＯＳ形ト
    ランジスタ（Ｍ３）のドレインに接続されており、４番
    目のＭＯＳ形トランジスタのゲートが３番目のＭＯＳ形
    トランジストのゲートに接続されており、演算増幅器の
    出力が電源供給源の端子にある４番目のトランジスタと
    直列に接続された５番目のトランジスタ（Ｍ４）のゲー
    トに接続されており、４番目のトランジスタの低圧端が
    基準電圧に接続されている請求項２に記載の電流測定回
    路。
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