JP3036212B2 - Protection circuit - Google Patents

Protection circuit

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JP3036212B2
JP3036212B2 JP4051188A JP5118892A JP3036212B2 JP 3036212 B2 JP3036212 B2 JP 3036212B2 JP 4051188 A JP4051188 A JP 4051188A JP 5118892 A JP5118892 A JP 5118892A JP 3036212 B2 JP3036212 B2 JP 3036212B2
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    • H03K17/08Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H03K17/081Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit
    • H03K17/0812Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit by measures taken in the control circuit
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/0063High side switches, i.e. the higher potential [DC] or life wire [AC] being directly connected to the switch and not via the load
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    • H03K2217/0081Power supply means, e.g. to the switch driver

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、保護回路に関し、特に
負荷短絡時の過電流による出力段パワートランジスタの
破損を防止するための保護回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a protection circuit, and more particularly to a protection circuit for preventing damage to an output stage power transistor due to an overcurrent when a load is short-circuited.

【0002】[0002]

【従来の技術】図3に、この種の従来の保護回路の一例
の回路図を示す。この図に示す保護回路は、自動車に搭
載されて負荷としてのソレノイドやランプをオン・オフ
させるICに用いられている保護回路である。図3を参
照すると、この回路は、高位電源端子(電位VDD)1と
グランド端子2との間に、出力用NMOSトランジスタ
1 と負荷抵抗RL とが直列に接続されている。負荷抵
抗RL は、上記のソレノイドやランプを代表して表すも
のである。出力用NMOSトランジスタN1 のゲート電
極と負荷抵抗RL との間には、保護用NMOSトランジ
スタN2 と4個のダイオードDとが直列に接続されてい
る。この保護用NMOSトランジスタN2のゲート電極
は、前述の高位電源端子1に接続されている。出力NM
OSトランジスタN1 のゲート電極には、高位電源電位
DDがチャージポンプ回路3によって昇圧されて入力さ
れる。チャージポンプ回路3が動作状態にあるか休止状
態にあるかは、前段のマイクロコンピュータ(図示せ
ず)からの入力信号Sの状態によって制御される。
2. Description of the Related Art FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of a conventional protection circuit of this kind. The protection circuit shown in this figure is a protection circuit used for an IC mounted on an automobile and for turning on / off a solenoid or a lamp as a load. Referring to FIG. 3, in this circuit, an output NMOS transistor N 1 and a load resistor RL are connected in series between a high-level power supply terminal (potential V DD ) 1 and a ground terminal 2. The load resistance RL is representative of the above-mentioned solenoid or lamp. Between the gate electrode of the output NMOS transistor N 1 and the load resistor R L, the protective NMOS transistor N 2 and the four diodes D are connected in series. The gate electrode of the protective NMOS transistor N 2 is connected to the high potential power supply terminal 1 described above. Output NM
The gate electrode of the OS transistor N 1, the high power supply potential V DD is input is boosted by the charge pump circuit 3. Whether the charge pump circuit 3 is in the operating state or in the halt state is controlled by the state of an input signal S from a preceding microcomputer (not shown).

【0003】以下に、この回路の動作について、車載用
のICの保護回路を例にして説明する。この場合、高位
電源電位VDDは、電池電圧に等しく通常12Vである
が、この電圧には変動があるので、例えばVDD=20V
であるとする。従って、チャージポンプ回路3の電源電
位も20Vである。また、前段のマイクロコンピュータ
からの入力信号Sは、振幅が0〜5Vの信号であるとす
る。尚、出力用NMOSトランジスタN1 を駆動する回
路は、チャージポンプ回路3でなくとも、20V以上の
電圧を与え得る回路が別に有れば、それを利用してもよ
いことは勿論である。
[0003] The operation of this circuit will be described below using a protection circuit for an IC mounted on a vehicle as an example. In this case, the higher power supply potential V DD is equal to the battery voltage and is usually 12 V, but since this voltage fluctuates, for example, V DD = 20 V
And Therefore, the power supply potential of the charge pump circuit 3 is also 20V. The input signal S from the preceding microcomputer is assumed to be a signal having an amplitude of 0 to 5V. The circuit for driving the output NMOS transistor N 1 is not necessarily a charge pump circuit 3, if there separate circuit capable of providing a voltage higher than 20V, it is of course possible to use it.

【0004】図3において、高位電源端子1にVDD(=
20V)が印加されている場合、信号入力端子4にオン
信号(5V)が入力されていると、出力用NMOSトラ
ンジスタN1 のゲート電極には、チャージポンプ回路3
によって高位電源電位VDDよりも昇圧された電圧(例え
ば、20+5V)が印加されるので、この出力用NMO
SトランジスタN1 はオン状態となる。従って負荷抵抗
L (例えば40Ω)に電流が流れる。このとき、保護
用NMOSトランジスタN2 のゲート電極には高位電源
電位VDDが印加されており、ソース電位は(VDD−出力
用NMOSトランジスタN1 のオン抵抗値(例えば、1
00mΩ)×出力電流IO )になっている。ところが出
力用MOSトランジスタN1 のオン抵抗が小さいので、
保護用NMOSトランジスタN2 のゲート・ソース間に
はしきい値電圧(VT2)(たとえば1V)をこえる電圧
がかからず、この保護用NMOSトランジスタN2 はオ
フ状態になっている。
In FIG. 3, V DD (=
When the ON signal (5 V) is input to the signal input terminal 4 and the gate electrode of the output NMOS transistor N 1 is charged, the charge pump circuit 3
A voltage (for example, 20 + 5 V) that is higher than the higher power supply potential V DD is applied to the output NMO.
S transistor N 1 is turned on. Therefore, a current flows through the load resistance R L (for example, 40Ω). At this time, the high power supply potential V DD is applied to the gate electrode of the protection NMOS transistor N 2 , and the source potential is (V DD −the ON resistance value of the output NMOS transistor N 1 (for example, 1
00 mΩ) × output current I O ). Since however the on-resistance is small output MOS transistor N 1,
No voltage exceeding the threshold voltage (V T2 ) (for example, 1 V) is applied between the gate and source of the protection NMOS transistor N 2 , and the protection NMOS transistor N 2 is off.

【0005】次に、上記の状態にある時に負荷抵抗RL
がショートしたとすると、保護用NMOSトランジスタ
2 は、ソース電位がグランド電位まで下り、ゲート・
ソース間に電圧VDDが印加されるので、オフからオン状
態になる。そして出力用NMOSトランジスタN1 は、
ゲート電圧が(グランド電位+4×ダイオード順方向電
圧(例えば、0.6V))に下るので、オン抵抗が増加
する。従って出力電流IO が抑えられ、出力用NMOS
トランジスタN1 の破壊が防がれる。
Next, in the above state, the load resistance R L
If but it is assumed that the short-circuit, the protective NMOS transistor N 2 is, down the source potential to the ground potential, the gate
Since the voltage V DD is applied between the sources, the state changes from off to on. The output NMOS transistor N 1 is
Since the gate voltage drops to (ground potential + 4 × diode forward voltage (eg, 0.6 V)), the on-resistance increases. Therefore, the output current IO is suppressed, and the output NMOS
Breakdown of the transistor N 1 is prevented.

【0006】次に、入力端子4への入力信号Sをオフ信
号(0V)からオン信号(5V)にした場合の過渡的な
動作について説明する。入力信号Sがオフ信号の状態で
は、チャージポンプ回路3からの出力がないので出力用
NMOSトランジスタN1 はオフしている。保護用NM
OSトランジスタN2 は、ゲート電極に高位電源電位V
DDが印加され、ソース電位がグランド電位に下っている
のでオン状態にある。入力信号Sをオン信号にするとチ
ャージポンプ回路3の出力が上昇して行く。出力用NM
OSトランジスタN1 は、ゲート電位が上って行くので
オン抵抗が徐々に小さくなっていく。このとき、保護用
NMOSトランジスタN2 がオンしているので、数10
0μA程度の電流が、この保護用NMOSトランジスタ
2 およびダイオードDを流れる。更にチャージポンプ
回路3の出力電位が上昇すると、出力用NMOSトラン
ジスタN1 のオン抵抗がより小さくなるので、保護用N
MOSトランジスタN2 は、ソース電位が上昇しゲート
・ソース間電位が小さくなりついにはオフする。従っ
て、チャージポンプ回路3の出力は、すべて出力用NM
OSトランジスタN1 のゲートに印加され、出力用NM
OSトランジスタN1が完全にオン状態になる。
Next, a transient operation when the input signal S to the input terminal 4 is changed from an OFF signal (0 V) to an ON signal (5 V) will be described. In the state of the input signal S is OFF signal, the output NMOS transistor N 1 because there is no output from the charge pump circuit 3 is turned off. NM for protection
The OS transistor N 2 has a high power supply potential V
Since DD is applied and the source potential is lowered to the ground potential, it is in the ON state. When the input signal S is turned on, the output of the charge pump circuit 3 increases. NM for output
OS transistor N 1 is, since the gate potential is going up on-resistance gradually decreases. At this time, since the NMOS transistor N 2 is turned on for protection, the number 10
A current of about 0 μA flows through the protection NMOS transistor N 2 and the diode D. Further the output voltage of the charge pump circuit 3 increases, the on-resistance of the output NMOS transistor N 1 is smaller, protective N
MOS transistor N 2 is finally reduced the source potential rises the gate-source potential is turned off. Therefore, the outputs of the charge pump circuit 3 are all output NM
It is applied to the gate of the OS transistors N 1, the output NM
OS transistor N 1 is completely turned on.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の保護回
路では、出力用NMOSトランジスタがオフからオン状
態になる間に、保護用NMOSトランジスタに電流が流
れる。即ち、出力用NMOSトランジスタのゲート容量
を充電する電流が保護用NMOSトランジスタに分流さ
れて減ってしまうので、スイッチングスピードが遅くな
るという問題点があった。
In the conventional protection circuit described above, a current flows through the protection NMOS transistor while the output NMOS transistor is turned on from off. That is, the current for charging the gate capacitance of the output NMOS transistor is shunted to the protection NMOS transistor and reduced, so that the switching speed is reduced.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の保護回路は、出
力段トランジスタの出力電流を、その出力段トランジス
タのゲート電極と出力端子との間に設けられた保護用ト
ランジスタの導通状態によって制限する型の保護回路に
おいて、出力段トランジスタ駆動信号に同期する入力信
号に、所定時間の遅延を与えて出力する遅延制御回路
と、導電型が互いに異なる二つのトランジスタが直列に
接続され、その接続点が前記保護用トランジスタのゲー
ト電極に接続されてなり、前記二つのトランジスタのそ
れぞれのゲート電極に前記遅延制御回路からの出力が入
力されて、前記出力段トランジスタがオン状態に変化し
た後に、前記保護用トランジスタのゲート電極に、この
保護用トランジスタを導通可能とする電位を与えるゲー
トバイアス回路とを有することを特徴としている。
According to the protection circuit of the present invention, the output current of the output stage transistor is limited by the conduction state of the protection transistor provided between the gate electrode of the output stage transistor and the output terminal. In the protection circuit of the type, a delay control circuit that gives a predetermined time delay to an input signal synchronized with the output stage transistor drive signal and outputs the same, and two transistors having different conductivity types are connected in series, and the connection point is After the output from the delay control circuit is input to the respective gate electrodes of the two transistors and the output stage transistor is turned on, the protection transistor is connected to the gate electrode of the protection transistor. A gate bias circuit for applying a potential that makes this protective transistor conductive to a gate electrode of the transistor; It is characterized in that.

【0009】又、出力段トランジスタの出力電流を、そ
の出力段トランジスタのゲート電極と出力端子との間に
設けられた保護用トランジスタの導通状態によって制限
する型の保護回路において、前記保護用トランジスタの
出力端子側電極の電位と電源電位とを比較する比較回路
と、出力段トランジスタ駆動信号に同期する信号と前記
比較回路の出力とを入力とし、前記出力段トランジスタ
がオン動作の定常状態に達した後、前記比較回路の出力
状態をラッチして出力する制御回路と、導電型が互いに
異なる二つのトランジスタが直列に接続され、その接続
点が前記保護用トランジスタのゲート電極に接続されて
なり、前記二つのトランジスタのそれぞれのゲート電極
に前記制御回路からの出力が入力され、前記出力段トラ
ンジスタがオン状態に変化した後に、前記保護用トラン
ジスタのゲート電極に、この保護用トランジスタを導通
可能とする電位を与えるゲートバイアス回路とを有する
ことを特徴としている。
Further, in a protection circuit of a type in which the output current of an output stage transistor is limited by the conduction state of a protection transistor provided between the gate electrode of the output stage transistor and the output terminal, A comparison circuit that compares the potential of the output terminal side electrode with the power supply potential, a signal synchronized with an output stage transistor drive signal and an output of the comparison circuit are input, and the output stage transistor reaches a steady state of an ON operation. Then, a control circuit that latches and outputs the output state of the comparison circuit, and two transistors having different conductivity types are connected in series, and the connection point is connected to the gate electrode of the protection transistor, An output from the control circuit is input to each gate electrode of the two transistors, and the output stage transistor is turned on. After changing to the gate electrode of the protection transistor, it is characterized by a gate bias circuit for applying a potential to allow conduction of this protection transistor.

【0010】[0010]

【実施例】次に、本発明の好適な実施例について、図面
を参照して説明する。図1は、本発明の第1の実施例の
回路図である。図1を参照すると、本実施例と図3に示
す従来の保護回路とが異なるのは、保護用NMOSトラ
ンジスタN2 のゲート電位の与えられ方である。本実施
例では、保護用NMOSトランジスタN2 のゲート電極
に、NMOSトランジスタN0 とPMOSトランジスタ
0 とを直列に接続したその接続点が接続され、これら
2つのMOSトランジスタのゲート電極に遅延回路5の
出力端が接続されている。NMOSトランジスタN0
他の電極は高位電源端子1に接続され、PMOSトラン
ジスタP0 の他の電極は負荷抵抗RLに接続されてい
る。又、遅延回路5の入力端には、チャージポンプ回路
3に入力される入力信号Sが同時に入力されている。遅
延回路5は、この入力信号Sに所定の時間の遅延を与え
てNMOSトランジスタN0 およびPMOSトランジス
タP0 のゲート電極に入力する。
Next, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram of a first embodiment of the present invention. Referring to FIG 1, the a conventional protective circuit shown in this embodiment and FIG. 3 are different, it is better given gate potential of the protective NMOS transistor N 2. In this embodiment, the connection point where the NMOS transistor N 0 and the PMOS transistor P 0 are connected in series is connected to the gate electrode of the protection NMOS transistor N 2 , and the delay circuit 5 is connected to the gate electrodes of these two MOS transistors. Output terminals are connected. The other electrode of the NMOS transistor N 0 is connected to the high potential power supply terminal 1, other electrode of the PMOS transistor P 0 is connected to the load resistor R L. The input signal S input to the charge pump circuit 3 is simultaneously input to the input terminal of the delay circuit 5. The delay circuit 5 delays the input signal S by a predetermined time and inputs the delayed signal to the gate electrodes of the NMOS transistor N 0 and the PMOS transistor P 0 .

【0011】以下に、本実施例の動作について説明す
る。図1において、高位電源端子1に電位VDDが与えら
れ、入力信号Sがオフ信号(0V)のとき、出力用NM
OSトランジスタN1 はオフ状態である。遅延回路5か
らはロウレベルの信号が出力されるので、NMOSトラ
ンジスタN0 はオフ状態であり、PMOSトランジスタ
0 はオン状態である。従って保護用NMOSトランジ
スタN2 はオフ状態となる。ここで、入力信号Sをオン
信号(5V)にすると、チャージポンプ回路3の出力電
位が上昇し始め、出力用NMOSトランジスタN1 はオ
ン状態に遷移していく。このとき、保護用NMOSトラ
ンジスタN2 はまだオフ状態であるのでこのトランジス
タを流れる電流は0である。従って、チャージポンプ回
路3の出力はすべて出力用NMOSトランジスタN1
無駄なく印加される。出力用NMOSトランジスタN1
が十分オン状態に移り、そのソース電位が十分上ったと
ころで、遅延回路5の出力がハイレベルになる。そして
NMOSトランジスタN0 がオン状態になりPMOSト
ランジスタP0 がオフ状態になるので、保護用NMOS
トランジスタN2 のゲートは高位電源電位VDD側にバイ
アスされる。しかし、この時には既にこの保護用NMO
SトランジスタN2 のソース電位が十分上っているの
で、このトランジスタはオフ状態のままである。即ち、
出力用NMOSトランジスタN1 がオフ状態から完全に
オン状態に移るまでチャージポンプ回路3の出力がすべ
てこの出力用NMOSトランジスタN1 に加るので、ス
イッチングスピードが高速化される。
The operation of the embodiment will be described below. In FIG. 1, when a potential V DD is applied to a high-order power supply terminal 1 and an input signal S is an off signal (0 V), the output NM
OS transistor N 1 is in the OFF state. Since a low level signal is output from the delay circuit 5, the NMOS transistor N 0 is off and the PMOS transistor P 0 is on. Protective NMOS transistor N 2 is therefore turned off. Here, when the ON signal of the input signal S (5V), the output potential of the charge pump circuit 3 begins to rise, the output NMOS transistor N 1 is going to transition to the ON state. At this time, since the protective NMOS transistor N 2 still is in the off-state current flowing through the transistor is zero. Thus, the output of the charge pump circuit 3 is applied without waste all the output NMOS transistor N 1. Output NMOS transistor N 1
Is sufficiently turned on, and the output of the delay circuit 5 goes high when the source potential has risen sufficiently. Then, the NMOS transistor N 0 is turned on and the PMOS transistor P 0 is turned off.
The gate of the transistor N 2 is biased to the high power supply potential V DD side. However, at this time, this protection NMO
Since the source potential of the S transistor N 2 is up sufficiently, the transistor remains off. That is,
Since all the output of the charge pump circuit 3 to the output NMOS transistor N 1 moves fully on from off Cal on the output NMOS transistor N 1, switching speed is faster.

【0012】以上の第1の実施例では、出力用NMOS
トランジスタN1 がオン状態に遷移してから保護用NM
OSトランジスタN2 のゲート電位を上昇させるための
回路構成として、遅延回路5を用いた例について説明し
たが、上記のような動作上のタイミングの差は、図2に
示す第2の実施例のように、コンパレータを用いた回路
構成によっても実現することができる。
In the first embodiment described above, the output NMOS
NM protective transistor N 1 is from the transition to the ON state
As a circuit configuration for raising the gate potential of the OS transistor N 2, an example is described using the delay circuit 5, the difference in timing of the operation as described above, the second embodiment shown in FIG. 2 As described above, it can also be realized by a circuit configuration using a comparator.

【0013】図2は、本発明の第2の実施例の回路図で
ある。図2を参照すると、本実施例と第1の実施例とが
異なるのは、NMOSトランジスタN0 およびPMOS
トランジスタP0 のゲート電位の制御の仕方である。本
実施例では、保護用NMOSトランジスタN2 のソース
電位と高位電源電位VDDとがコンパレータ6で比較さ
れ、両方の電位が等しくなった時に、コンパレータ6は
ハイレベル信号を出力する。コンパレータ6の出力は、
D型フリップ・フロップ7Aのクロック入力端に入力さ
れ、又、反転されてD型フリップ・フロップ7Bのクロ
ック入力端および2入力NAND回路8の一方の入力端
に入力されている。2つのD型フリップ・フロップ7
A,7Bのデータ入力端には、チャージポンプ回路3に
入される入力信号Sが同時に入力されている。入力信号
Sは又、反転されて2入力NAND回路8の他方の入力
端に入力されている。D型フリップ・フロップ7A,7
Bの出力はそれぞれ2入力OR回路9に入力され、この
2入力OR回路9の出力と上記の2入力NAND回路8
の出力とが、2入力AND回路10に入力されている。
この2入力AND回路10の出力が、MNOSトランジ
スタN0 のゲート電極およびPMOSトランジスタP0
のゲート電極にそれぞれ入力されている。
FIG. 2 is a circuit diagram of a second embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, this embodiment is different from the first embodiment in that the NMOS transistor N 0 and the PMOS transistor
It is a way of controlling the gate potential of the transistor P 0. In this embodiment, the source potential of the protective NMOS transistor N 2 and the high potential power supply potential V DD is compared by the comparator 6, when the both potentials become equal, the comparator 6 outputs a high level signal. The output of the comparator 6 is
The signal is input to the clock input terminal of the D-type flip-flop 7A, and is inverted and input to the clock input terminal of the D-type flip-flop 7B and one input terminal of the two-input NAND circuit 8. Two D-type flip-flops 7
Input signals S input to the charge pump circuit 3 are simultaneously input to the data input terminals of A and 7B. The input signal S is also inverted and input to the other input terminal of the two-input NAND circuit 8. D-type flip-flop 7A, 7
The output of B is input to a two-input OR circuit 9, and the output of the two-input OR circuit 9 and the two-input NAND circuit 8
Are input to a two-input AND circuit 10.
The output of the two-input AND circuit 10 is determined by the gate electrode of the MNOS transistor N 0 and the PMOS transistor P 0
Are input to the respective gate electrodes.

【0014】いま図2において、初期状態として入力信
号Sがオフ信号(0V)であると、チャージポンプ回路
3が休止状態にあるので、出力用NMOSトランジスタ
1がオフしており、保護用NMOSトランジスタN2
のソース電位はグランド電位にある。従って、コンパレ
ータ6はロウレベル信号を出力する。一方、2入力NA
ND回路8は、コンパレータ6のロウレベル出力信号が
反転されたハイレベル信号と入力信号Sが反転されたハ
イレベル信号が入力されるので、ロウレベル信号を出力
する。又、2つのD型フリップ・フロップ7A,7Bは
それぞれロウレベル信号を出力する。その結果、2入力
AND回路10はロウレベル信号を出力し、NMOSト
ランジスタN0 がオフ状態、PMOSトランジスタP0
はオン状態となり、保護用NMOSトランジスタN2の
ゲート電位はグランド電位になっている。
[0014] In Now Figure 2, when the input signal S as an initial state is OFF signal (0V), so the charge pump circuit 3 is at rest, the output NMOS transistor N 1 are turned off, the protective NMOS Transistor N 2
Is at the ground potential. Therefore, the comparator 6 outputs a low level signal. On the other hand, two-input NA
The ND circuit 8 outputs a low-level signal because a high-level signal obtained by inverting the low-level output signal of the comparator 6 and a high-level signal obtained by inverting the input signal S are input. Each of the two D-type flip-flops 7A and 7B outputs a low-level signal. As a result, the two-input AND circuit 10 outputs a low level signal, the NMOS transistor N 0 is turned off, and the PMOS transistor P 0
Is turned on, and the gate potential of the protection NMOS transistor N2 is at the ground potential.

【0015】次に、入力信号Sがオン信号(5V)にな
ると、チャージポンプ回路3が動作し始めその出力電位
が徐々に上って行くので、出力用NMOSトランジスタ
1が徐々にオフ状態からオン状態に移行して行き、そ
れに伴って保護用NMOSトランジスタN2 のソース電
位が上昇して行く。この場合、保護用NMOSトランジ
スタN2 のソース電位が高位電源電位VDD(20V)に
達するまでは、コンパレータ6がロウレベル信号を出力
するので、D型フリップ・フロップ7A,7B以降の論
理状態は変らず、2入力AND回路10は、初期状態の
時と同様にロウレベルの信号を出力する。従ってNMO
SトランジスタN0 はオフ状態を、PMOSトランジス
タP0 はオン状態を保つので、保護用NMOSトランジ
スタN2は、ゲート電位がグランド電位のままでありオ
フ状態を保つ。そして、出力用NMOSトランジスタN
1 は、チャージポンプ回路3からの出力がすべてゲート
電極に加えられて急速にオン状態に遷移して行く。その
後、出力用NMOSトランジスタN1 が十分にオン状態
になり、保護用NMOSトランジスタN2 のソース電位
が20Vに達すると、コンパレータ6がハイレベル信号
を出力するので、2入力AND回路10の出力がハイレ
ベルになり、NMOSトランジスタN0 がオン状態に、
PMOSトランジスタP0 がオフ状態にそれぞれ移行し
て、保護用NMOSトランジスタN2 のゲート電位がほ
ぼ高位電源電位VDDに等しくなる。この時、保護用NM
OSトランジスタN2 は、既にソース電位が十分に高く
なっているので、オフ状態を保つ。
Next, when the input signal S is turned on signals (5V), since the charge pump circuit 3 went up gradually the output voltage starts to operate, from gradually off state output NMOS transistor N 1 continue to migrate to the oN state, the source potential of the protective NMOS transistor N 2 rises with it. In this case, to the source potential of the protective NMOS transistor N 2 reaches the higher power supply potential V DD (20V), since the comparator 6 outputs a low level signal, D-type flip-flop 7A, the logic state of the subsequent 7B is Henra Instead, the two-input AND circuit 10 outputs a low-level signal as in the initial state. Therefore NMO
Since the S transistor N 0 keeps the off state and the PMOS transistor P 0 keeps the on state, the protection NMOS transistor N 2 keeps the gate potential at the ground potential and keeps the off state. The output NMOS transistor N
In the case of 1 , all the output from the charge pump circuit 3 is applied to the gate electrode, and the state rapidly changes to the ON state. Thereafter, when the output NMOS transistor N 1 is sufficiently turned on and the source potential of the protection NMOS transistor N 2 reaches 20 V, the comparator 6 outputs a high-level signal. High level, the NMOS transistor N 0 is turned on,
The PMOS transistors P 0 shift to the off state, and the gate potential of the protection NMOS transistor N 2 becomes substantially equal to the higher power supply potential V DD . At this time, NM for protection
OS transistor N 2, since the source potential already is sufficiently high, remain off.

【0016】次に、上記の定常状態にある時に負荷抵抗
L がショートしたものとすると、保護用NMOSトラ
ンジスタN2 のソース電位がほぼグランド電位に低下
し、コンパレータ6の出力がハイレベルからロウレベル
に変化する。従って、2入力NAND回路8は、一方の
入力(コンパレータ6の出力信号の反転信号)のレベル
が変化するが、他方の入力(入力信号Sの反転信号)が
ロウレベルのままであるので、その出力はハイレベルの
ままで変化しない。又、2つのD型フリップ・フロップ
のうち、D型フリップ・フロップ7Aの出力は変化せず
ハイレベルのままであるが、D型フリップ・フロップ7
Bは、クロック入力(コンパレータ6出力信号の反転信
号)がロウレベルからハイレベルに変化するので、ハイ
レベルのデータを出力する。この結果、2入力OR回路
9は2つの入力ともハイレベルであるのでハイレベル信
号を出力し、その結果、2入力AND回路10はハイレ
ベル信号を出力する。従って、NMOSトランジスタN
0 がオン状態、PMOSトランジスタP0 がオフ状態を
保つ。以上の動作の結果、保護用NMOSトランジスタ
2 は、ゲート・ソース間に約20Vの電圧が掛かりオ
ンし、チャージポンプ回路3の出力がこの保護用NMO
SトランジスタN2 を通してグランド電位に落ちるの
で、出力用NMOSトランジスタN1 はオフ状態になっ
て、過電流による破壊が防がれる。
Next, when the load resistance R L is assumed to have shorted when in the steady state of the source potential of the protective NMOS transistor N 2 is reduced to approximately ground potential, the low level output of the comparator 6 from the high level Changes to Therefore, the level of one input (an inverted signal of the output signal of the comparator 6) of the two-input NAND circuit 8 changes, but the output of the other input (an inverted signal of the input signal S) remains low. Remains unchanged at the high level. The output of the D-type flip-flop 7A of the two D-type flip-flops does not change and remains at the high level.
B outputs high-level data because the clock input (inverted signal of the output signal of the comparator 6) changes from low level to high level. As a result, the two-input OR circuit 9 outputs a high-level signal because both inputs are at a high level. As a result, the two-input AND circuit 10 outputs a high-level signal. Therefore, the NMOS transistor N
0 maintains the ON state, and the PMOS transistor P 0 maintains the OFF state. As a result of the above operation, a voltage of about 20 V is applied between the gate and the source of the protection NMOS transistor N 2 , and the protection NMOS transistor N 2 is turned on.
Since falls to the ground potential through the S transistor N 2, the output NMOS transistor N 1 is turned off, breakdown due to overcurrent can be prevented.

【0017】[0017]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の発
明の保護回路は、出力用トランジスタのゲート電極に接
続して設けられその出力用トランジスタを過電流による
破壊から保護するための保護用トランジスタに、そのゲ
ート電位を制御するゲートバイアス回路と、ゲートバイ
アス回路を構成するトランジスタの導通状態を制御する
遅延制御回路とが設けられている。そして、遅延制御回
路が、出力用トランジスタのゲート電位制御信号よりも
遅れた信号をゲートバイアス回路に入力することによっ
て、出力用トランジスタが十分オン状態になってから、
保護用トランジスタが導通可能な状態になる構成になっ
ている。
As described above, the protection circuit according to the first aspect of the present invention is provided so as to be connected to the gate electrode of an output transistor and to protect the output transistor from being damaged by overcurrent. A transistor is provided with a gate bias circuit for controlling a gate potential of the transistor and a delay control circuit for controlling a conduction state of a transistor included in the gate bias circuit. Then, the delay control circuit inputs a signal delayed from the gate potential control signal of the output transistor to the gate bias circuit, so that the output transistor is sufficiently turned on.
The protection transistor is configured to be conductive.

【0018】又、請求項2記載の発明の保護回路は、保
護用トランジスタのソース電位と電源電位とを比較する
コンパレータと、保護用トランジスタのゲート電位を制
御するゲートバイアス回路とを有している。この構成に
より、出力用トランジスタがオンする時に、そのトラン
ジスタのオン抵抗が高く従って保護用トランジスタのソ
ース電位が低い間は、保護用トランジスタのゲート電極
にロウレベルの電位を与えそのゲート・ソース間に大き
な電圧が掛からないようにして、そのトランジスタをオ
フ状態に保たせる構成になっている。
Further, the protection circuit according to the present invention has a comparator for comparing the source potential of the protection transistor with the power supply potential, and a gate bias circuit for controlling the gate potential of the protection transistor. . With this configuration, when the output transistor is turned on, while the on-resistance of the transistor is high and the source potential of the protection transistor is low, a low-level potential is applied to the gate electrode of the protection transistor to apply a large potential between the gate and the source. The voltage is not applied, and the transistor is kept off.

【0019】このことにより、本発明によれば、出力用
トランジスタがオフ状態からオン状態になる際に、出力
用トランジスタ駆動信号が、保護用トランジスタに分流
されることなく出力用トランジスタのゲート容量充電に
すべて用いられるので、スイッチング時間が従来の保護
回路よりも速くなるという効果が得られる。
Thus, according to the present invention, when the output transistor is turned on from the off state, the output transistor drive signal is not shunted to the protection transistor and the gate capacitance of the output transistor is charged. , The switching time is shorter than that of the conventional protection circuit.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施例の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of a second embodiment of the present invention.

【図3】従来の保護回路の一例の回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of an example of a conventional protection circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 高位電源端子 2 グランド端子 3 チャージポンプ回路 4 入力端子 5 遅延回路 6 コンパレータ 7A,7B D型フリップ・フロップ 8 NAND回路 9 OR回路 10 AND回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 High power supply terminal 2 Ground terminal 3 Charge pump circuit 4 Input terminal 5 Delay circuit 6 Comparator 7A, 7B D-type flip-flop 8 NAND circuit 9 OR circuit 10 AND circuit

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 出力段トランジスタの出力電流を、その
出力段トランジスタのゲート電極と出力端子との間に設
けられた保護用トランジスタの導通状態によって制限す
る型の保護回路において、 出力段トランジスタ駆動信号に同期する入力信号に、所
定時間の遅延を与えて出力する遅延制御回路と、 導電型が互いに異なる二つのトランジスタが直列に接続
され、その接続点が前記保護用トランジスタのゲート電
極に接続されてなり、前記二つのトランジスタのそれぞ
れのゲート電極に前記遅延制御回路からの出力が入力さ
れて、前記出力段トランジスタがオン状態に変化した後
に、前記保護用トランジスタのゲート電極に、この保護
用トランジスタを導通可能とする電位を与えるゲートバ
イアス回路とを有することを特徴とする保護回路。
1. A protection circuit of a type in which an output current of an output stage transistor is limited by a conduction state of a protection transistor provided between a gate electrode of the output stage transistor and an output terminal. A delay control circuit that gives a delay of a predetermined time to an input signal that is synchronized with the output signal, and two transistors having different conductivity types are connected in series, and the connection point is connected to the gate electrode of the protection transistor. After the output from the delay control circuit is input to the respective gate electrodes of the two transistors and the output stage transistor changes to the ON state, the protection transistor is connected to the gate electrode of the protection transistor. A gate bias circuit for applying a potential that enables conduction.
【請求項2】 出力段トランジスタの出力電流を、その
出力段トランジスタのゲート電極と出力端子との間に設
けられた保護用トランジスタの導通状態によって制限す
る型の保護回路において、 前記保護用トランジスタの出力端子側電極の電位と電源
電位とを比較する比較回路と、 出力段トランジスタ駆動信号に同期する信号と前記比較
回路の出力とを入力とし、前記出力段トランジスタがオ
ン動作の定常状態に達した後、前記比較回路の出力状態
をラッチして出力する制御回路と、 導電型が互いに異なる二つのトランジスタが直列に接続
され、その接続点が前記保護用トランジスタのゲート電
極に接続されてなり、前記二つのトランジスタのそれぞ
れのゲート電極に前記制御回路からの出力が入力され、
前記出力段トランジスタがオン状態に変化した後に、前
記保護用トランジスタのゲート電極に、この保護用トラ
ンジスタを導通可能とする電位を与えるゲートバイアス
回路とを有することを特徴とする保護回路。
2. A protection circuit of a type in which an output current of an output stage transistor is limited by a conduction state of a protection transistor provided between a gate electrode and an output terminal of the output stage transistor, A comparison circuit that compares the potential of the output terminal side electrode with the power supply potential, a signal synchronized with an output stage transistor drive signal and an output of the comparison circuit are input, and the output stage transistor reaches a steady state of an on operation. After that, a control circuit that latches and outputs the output state of the comparison circuit and two transistors having different conductivity types are connected in series, and the connection point is connected to the gate electrode of the protection transistor. An output from the control circuit is input to each gate electrode of the two transistors,
A protection circuit, comprising: a gate bias circuit that applies, to the gate electrode of the protection transistor, a potential that makes the protection transistor conductive after the output stage transistor changes to an on state.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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