JP3011727B2 - 過電流検出回路 - Google Patents
過電流検出回路Info
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- JP3011727B2 JP3011727B2 JP1277276A JP27727689A JP3011727B2 JP 3011727 B2 JP3011727 B2 JP 3011727B2 JP 1277276 A JP1277276 A JP 1277276A JP 27727689 A JP27727689 A JP 27727689A JP 3011727 B2 JP3011727 B2 JP 3011727B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は電流検出回路に関するもので、特にパワー
出力素子と保護機能回路等とを１チップに集積したスマ
ートパワーIC等に有効な電流検出回路に関する。
出力素子と保護機能回路等とを１チップに集積したスマ
ートパワーIC等に有効な電流検出回路に関する。
［従来の技術］ 第２図にモトローラ社のRandallらによる従来技術の
電流検出回路（Randall,et.al.,Electro.Mini/Micro No
rtheast Conf.Rec.,13/5（1986））の例を示す。
電流検出回路（Randall,et.al.,Electro.Mini/Micro No
rtheast Conf.Rec.,13/5（1986））の例を示す。
第２図において、ＮチャネルMOSFETからなる出力素子
１は、ドレイン11が電源に、ソース12が負荷３に、ゲー
ト13がドライブ回路７につながっており、制御回路６の
信号によりドライブ回路７が出力素子１のゲート13をバ
イアスし、オンオフが制御される。
１は、ドレイン11が電源に、ソース12が負荷３に、ゲー
ト13がドライブ回路７につながっており、制御回路６の
信号によりドライブ回路７が出力素子１のゲート13をバ
イアスし、オンオフが制御される。
分流素子２は出力素子１と同種の素子であり、ゲート
23とドレイン21が出力素子１のゲート13,ドレイン11に
それぞれつながれて並列となり、ソース22が検出抵抗40
につながれている。そして、抵抗40の他端は出力素子１
のソース12に接続されている。
23とドレイン21が出力素子１のゲート13,ドレイン11に
それぞれつながれて並列となり、ソース22が検出抵抗40
につながれている。そして、抵抗40の他端は出力素子１
のソース12に接続されている。
この構成において、出力素子１と分流素子２のセル数
やチャネル幅の比を、例えばn:1としたとき、出力素子
１のオン時の抵抗Ron1は分流素子２のオン時の抵抗Ron2
の1/nとなっている（Ron1＝Ron2/n・・・）。したが
って検出抵抗40（抵抗値をRsとする）の両端には、理想
的には で表される主電流I1に比例する電圧Vsが発生するので、
これを比較器５により検知し、例えば制御回路６に入力
する過電流検知の信号とする。
やチャネル幅の比を、例えばn:1としたとき、出力素子
１のオン時の抵抗Ron1は分流素子２のオン時の抵抗Ron2
の1/nとなっている（Ron1＝Ron2/n・・・）。したが
って検出抵抗40（抵抗値をRsとする）の両端には、理想
的には で表される主電流I1に比例する電圧Vsが発生するので、
これを比較器５により検知し、例えば制御回路６に入力
する過電流検知の信号とする。
［発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術の場合、電圧Vsは理想的には式で表さ
れるが、Ron2に対してRsが十分に小さくないと、分流素
子２のソース22の電位が出力素子１のソース12の電位か
らずれてきてしまうので、これを避けるため、Rsの値が
非常に小さい値に制限されてしまう。したがってRsの値
が小さいということは検出電圧Vsの値も非常に小さい値
となるので、比較器５による正確な検出が難しくなり、
結果として過電流検出の電流値が大きくばらつくことに
なるという問題があった。
れるが、Ron2に対してRsが十分に小さくないと、分流素
子２のソース22の電位が出力素子１のソース12の電位か
らずれてきてしまうので、これを避けるため、Rsの値が
非常に小さい値に制限されてしまう。したがってRsの値
が小さいということは検出電圧Vsの値も非常に小さい値
となるので、比較器５による正確な検出が難しくなり、
結果として過電流検出の電流値が大きくばらつくことに
なるという問題があった。
また、前記Rsの値が非常に小さい値であっても電圧Vs
の分だけ分流素子２のゲート−ソース間電圧V2が出力素
子１のゲート−ソース間電圧V1より低下（V2＜V1）して
おり、オン時の抵抗はゲート−ソース間電圧に依存して
いるので、前記式の関係が成立せずにずれが生じ、過
電流検出の精度が低いという問題もあった。
の分だけ分流素子２のゲート−ソース間電圧V2が出力素
子１のゲート−ソース間電圧V1より低下（V2＜V1）して
おり、オン時の抵抗はゲート−ソース間電圧に依存して
いるので、前記式の関係が成立せずにずれが生じ、過
電流検出の精度が低いという問題もあった。
本発明の目的は以上のような問題を解決した電流検出
回路を提供することにある。
回路を提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明は、負荷に直列に接
続されて、該負荷へ供給される電流を断・続する出力素
子を備え、該出力素子は入力端子，出力端子および制御
端子を備え、同じく入力端子，出力端子および制御端子
を備えた同じ形態の素子である分流素子の入力端子およ
び制御端子が前記出力素子の入力端子および制御端子に
各接続されている半導体装置において、前記分流素子の
出力端子から定電流を流すための定電流源が該分流素子
の出力端子に接続され、前記出力素子の出力端子の電位
と前記分流素子の出力端子の電位とを比較することによ
って前記出力素子の所定電流状態を検出する検出手段が
前記出力素子の出力端子と前記分流素子の出力端子のそ
れぞれに接続されている。また、前記定電流源はゲート
・ソース間を短絡したＮチャネルデプレッション型MOSF
ETであることとする。
続されて、該負荷へ供給される電流を断・続する出力素
子を備え、該出力素子は入力端子，出力端子および制御
端子を備え、同じく入力端子，出力端子および制御端子
を備えた同じ形態の素子である分流素子の入力端子およ
び制御端子が前記出力素子の入力端子および制御端子に
各接続されている半導体装置において、前記分流素子の
出力端子から定電流を流すための定電流源が該分流素子
の出力端子に接続され、前記出力素子の出力端子の電位
と前記分流素子の出力端子の電位とを比較することによ
って前記出力素子の所定電流状態を検出する検出手段が
前記出力素子の出力端子と前記分流素子の出力端子のそ
れぞれに接続されている。また、前記定電流源はゲート
・ソース間を短絡したＮチャネルデプレッション型MOSF
ETであることとする。
［作用］ 本発明によれば、上記構成によって、出力素子の出力
端子の電位と分流素子の出力端子の電位とが比較され、
過電流検出の時点ではV2＝V1となっているので、きわめ
て高精度な電流検出が行われる。
端子の電位と分流素子の出力端子の電位とが比較され、
過電流検出の時点ではV2＝V1となっているので、きわめ
て高精度な電流検出が行われる。
［実施例］ 第１図は本発明の実施例を示す回路図である。
第１図に示すように、分流素子２のソース22にゲート
・ソース間を短絡したＮチャネルデプレッション型MOSF
ETからなる定電流源４を直列に接続し、出力素子１のソ
ース12の電位と分流素子２のソース22の電位とを比較器
５により比較することによって過電流検出を行う。他の
構成は第２図と同様である。
・ソース間を短絡したＮチャネルデプレッション型MOSF
ETからなる定電流源４を直列に接続し、出力素子１のソ
ース12の電位と分流素子２のソース22の電位とを比較器
５により比較することによって過電流検出を行う。他の
構成は第２図と同様である。
上記構成においては、出力素子１と分流素子２のセル
数の比をn:1とした場合、例えば主電流I1＝I1MAXで過電
流検出を行うには定電流源４の電流値I2を I2＝I1MAX/n ・・・ に設定しておくだけで良い。
数の比をn:1とした場合、例えば主電流I1＝I1MAXで過電
流検出を行うには定電流源４の電流値I2を I2＝I1MAX/n ・・・ に設定しておくだけで良い。
負荷３の正常時は出力素子１のソースの電位が分流素
子２のソースの電位よりも常に高くなっているが、負荷
３に異常が発生し、主電流I1が大きくなってくると、出
力素子１のソース電位は次第に低下して、I1＝I1MAXの
とき分流素子２のソースの電位と等しくなり、さらに電
流が増えようとすると、比較器５がこれを検出し、過電
流検出の信号を発生する。
子２のソースの電位よりも常に高くなっているが、負荷
３に異常が発生し、主電流I1が大きくなってくると、出
力素子１のソース電位は次第に低下して、I1＝I1MAXの
とき分流素子２のソースの電位と等しくなり、さらに電
流が増えようとすると、比較器５がこれを検出し、過電
流検出の信号を発生する。
ここで、式のように設定して主電流I1の種々の条件
における出力素子１のオン電圧V1と分流素子２のオン電
圧V2との関係を説明する。
における出力素子１のオン電圧V1と分流素子２のオン電
圧V2との関係を説明する。
（１）主電流I1がI1＜I1MAXの時、 出力素子１のオン電圧V1は、分流素子２のオン電圧V2
より小さくなる（V1＜V2）。
より小さくなる（V1＜V2）。
なぜならば、出力素子１のオン時の抵抗Ron1と分流素
子２のオン時の抵抗Ron2の関係は、略Ron2＝ｎ×Ron1と
なっており、 V1＝I1×R1＝I1×R2/n ・・・ V2＝I2×R2＝I1MAX×R2/n ・・・ となるからである。
子２のオン時の抵抗Ron2の関係は、略Ron2＝ｎ×Ron1と
なっており、 V1＝I1×R1＝I1×R2/n ・・・ V2＝I2×R2＝I1MAX×R2/n ・・・ となるからである。
（２）主電流I1がI1＞I1MAXの時、 出力素子１のオン電圧V1は、分流素子２のオン電圧V2
より大きくなる（V1＞V2）。
より大きくなる（V1＞V2）。
（３）主電流I1がI1＝I1MAXの時、 出力素子１のオン電圧V1は、分流素子２のオン電圧V2
と等しくなる（V1＝V2）。
と等しくなる（V1＝V2）。
よって、出力素子１と分流素子２の各出力端子の電圧
を比較すれば、I1とI1MAXの大小関係を検出することが
できる。
を比較すれば、I1とI1MAXの大小関係を検出することが
できる。
ここで、前記（１）で略Ron2＝ｎ×Ron1としたのは、
V1＜V2およびV1＞V2の時には厳密にはRon2＝ｎ×Ron1と
はなっていないからである。つまり、オン時の抵抗がゲ
ート−ソース間電圧に依存するため、出力素子１と分流
素子２においてゲート−ソース間電圧のV1とV2とが相違
するということは、その差の分だけオン時の抵抗も相違
するわけである。よって、V1＜V2およびV1＞V2の時には
Ron2≒ｎ×Ron1となっている。
V1＜V2およびV1＞V2の時には厳密にはRon2＝ｎ×Ron1と
はなっていないからである。つまり、オン時の抵抗がゲ
ート−ソース間電圧に依存するため、出力素子１と分流
素子２においてゲート−ソース間電圧のV1とV2とが相違
するということは、その差の分だけオン時の抵抗も相違
するわけである。よって、V1＜V2およびV1＞V2の時には
Ron2≒ｎ×Ron1となっている。
しかし、本発明においては、定電流源４を用いた構成
としているため、過電流検出の瞬間にはV1＝V2となるの
で、出力素子１と分流素子２のゲート−ソース間電圧が
等しくなり、したがって、Ron2＝ｎ×Ron1が成立するこ
とになる。ここで、本発明においても、過電流検出の瞬
間以外ではV1≠V2であり、Ron2＝ｎ×Ron1が成立してい
ない。しかしながら、過電流を検出する瞬間さえV1＝V2
が成立していれば、過電流検出の精度を高めることがで
きているのである。また、この過電流検出の瞬間にカレ
ントミラー回路が成立している。
としているため、過電流検出の瞬間にはV1＝V2となるの
で、出力素子１と分流素子２のゲート−ソース間電圧が
等しくなり、したがって、Ron2＝ｎ×Ron1が成立するこ
とになる。ここで、本発明においても、過電流検出の瞬
間以外ではV1≠V2であり、Ron2＝ｎ×Ron1が成立してい
ない。しかしながら、過電流を検出する瞬間さえV1＝V2
が成立していれば、過電流検出の精度を高めることがで
きているのである。また、この過電流検出の瞬間にカレ
ントミラー回路が成立している。
例えば、本発明を60V−3Aのスマートパワーハイサイ
ドスイッチに適用した結果、過電流検出の検出電流値の
ばらつきを従来型の回路の場合と比較して約1/3にまで
小さくすることができた。
ドスイッチに適用した結果、過電流検出の検出電流値の
ばらつきを従来型の回路の場合と比較して約1/3にまで
小さくすることができた。
本実施例では過電流検出の実施例について説明した
が、所定電流であれば過電流でなくとも良いことは容易
に理解できる。
が、所定電流であれば過電流でなくとも良いことは容易
に理解できる。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、分流素子の出力
側に定電流源を設けた上で出力素子の出力端子の電位と
分流素子の出力端子の電位とを比較することによってき
わめて高精度に所定の電流を検出することができる。
側に定電流源を設けた上で出力素子の出力端子の電位と
分流素子の出力端子の電位とを比較することによってき
わめて高精度に所定の電流を検出することができる。
第１図は本発明の実施例を示す回路図、 第２図は従来の過電流検出回路図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−193909（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−165413（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−146111（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−133831（ＪＰ，Ａ) 米国特許4553084（ＵＳ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】負荷に直列に接続されて、該負荷へ供給さ
れる電流を断・続する出力素子を備え、該出力素子は入
力端子，出力端子および制御端子を備え、同じく入力端
子，出力端子および制御端子を備えた同じ形態の素子で
ある分流素子の入力端子および制御端子が前記出力素子
の入力端子および制御端子に各接続されている半導体装
置において、前記分流素子の出力端子から定電流を流す
ための定電流源が該分流素子の出力端子に接続され、前
記出力素子の出力端子の電位と前記分流素子の出力端子
の電位とを比較することによって前記出力素子の所定電
流状態を検出する検出手段が前記出力素子の出力端子と
前記分流素子の出力端子のそれぞれに接続されているこ
とを特徴とする電流検出回路。 - 【請求項２】請求項１記載の電流検出回路において、前
記定電流源はゲート・ソース間を短絡したＮチャネルデ
プレッション型MOSFETであることを特徴とする電流検出
回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1277276A JP3011727B2 (ja) | 1989-10-26 | 1989-10-26 | 過電流検出回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1277276A JP3011727B2 (ja) | 1989-10-26 | 1989-10-26 | 過電流検出回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03143221A JPH03143221A (ja) | 1991-06-18 |
| JP3011727B2 true JP3011727B2 (ja) | 2000-02-21 |
Family
ID=17581272
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1277276A Expired - Lifetime JP3011727B2 (ja) | 1989-10-26 | 1989-10-26 | 過電流検出回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3011727B2 (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05315852A (ja) * | 1992-05-12 | 1993-11-26 | Fuji Electric Co Ltd | 電流制限回路および電流制限回路用定電圧源 |
| JPH1014099A (ja) * | 1996-06-21 | 1998-01-16 | Nec Corp | 過電流検出回路 |
| JP2001216033A (ja) | 2000-02-02 | 2001-08-10 | Yazaki Corp | 電源供給制御装置および電源供給制御方法 |
| JP2003264455A (ja) | 2002-03-07 | 2003-09-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 出力回路装置 |
| JP2005333691A (ja) * | 2004-05-18 | 2005-12-02 | Rohm Co Ltd | 過電流検出回路及びこれを有する電源装置 |
| JP2006173720A (ja) * | 2004-12-13 | 2006-06-29 | Toshiba Microelectronics Corp | 過電流検出装置 |
| JP4996203B2 (ja) * | 2006-11-07 | 2012-08-08 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 電源電圧回路 |
| JP2009130660A (ja) * | 2007-11-26 | 2009-06-11 | Rohm Co Ltd | 短絡検出回路 |
| JP2010239832A (ja) | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Panasonic Corp | 電流制限回路 |
| JP5849585B2 (ja) * | 2011-10-06 | 2016-01-27 | 富士電機株式会社 | 過電流検出回路 |
| JP6763716B2 (ja) * | 2016-07-20 | 2020-09-30 | 新日本無線株式会社 | 負荷電流検出回路 |
| WO2020032213A1 (ja) | 2018-08-09 | 2020-02-13 | 富士電機株式会社 | 半導体装置 |
| CN113300426A (zh) * | 2021-04-27 | 2021-08-24 | 珠海迈巨微电子有限责任公司 | 功率器件、电池管理系统及检测电路 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4553084A (en) | 1984-04-02 | 1985-11-12 | Motorola, Inc. | Current sensing circuit |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58146111A (ja) * | 1982-02-24 | 1983-08-31 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | 定電流回路 |
| JP2594911B2 (ja) * | 1986-01-17 | 1997-03-26 | 株式会社日立製作所 | カレントミラー回路 |
| JPS6315127U (ja) * | 1986-07-11 | 1988-02-01 | ||
| JPS63316113A (ja) * | 1987-06-18 | 1988-12-23 | Seiko Instr & Electronics Ltd | 定電圧回路 |
| JPH07113861B2 (ja) * | 1988-01-29 | 1995-12-06 | 株式会社日立製作所 | 半導体素子の状態検出及び保護回路とそれを用いたインバータ回路 |
-
1989
- 1989-10-26 JP JP1277276A patent/JP3011727B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4553084A (en) | 1984-04-02 | 1985-11-12 | Motorola, Inc. | Current sensing circuit |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03143221A (ja) | 1991-06-18 |
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