JP3192437B2 - 電源用icの短絡保護回路 - Google Patents

電源用icの短絡保護回路

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、各種装置に対し所定電
圧の電源を供給するための電源用ICの短絡保護回路の
構成に関する。
【0002】
【従来の技術】電源用ICの短絡保護回路は、車両用電
源、事務機器用電源、家電製品用電源などの各種装置用
電源に用いられており、例えば図3のような構成となっ
ている。図3において、保護回路はCMOS(相補型M
OS)のFET(電解効果型トランジスタ)であってP
チャネルのFET素子P1 ,P2,P3 、Nチャネルの
FET素子N1 、抵抗R1 ,R2が設けられ、上記FE
T素子P1 はソース端子が電源(VDD)に接続されてド
ライバトランジスタとしての役目をし、また上記FET
P3 は上記ドライバFET素子P1 のゲート側の電位を
電源電圧VDDへプルアップする役目をする。このドライ
バFET素子P1 のゲート端子には、電源出力の短絡状
態を検知するエラーアンプ1の出力側が接続されると共
に、このエラーアンプ1の出力側に上記プルアップ用F
ET素子P3 のドレイン端子が接続されている。そし
て、このエラーアンプ1の負入力端子には基準電圧源2
が接続され、正入力端子には電源出力端子Vout がセン
ス抵抗R3 を介して接続されており、このエラーアンプ
1は参照基準電圧Vref と出力端子電圧の分圧値と比較
して短絡状態を検出する。更に、上記ドライバFET素
子P1 のドレイン端子には出力端子Vout が接続される
と共に、センス抵抗R3 ,R4 が接続され、このセンス
抵抗R3 ,R4 の中間点が上記エラーアンプ1の正入力
端子に接続される。
【0003】このような回路によれば、出力端子Vout
に負荷3が接続されることになるが、この負荷3が何ら
かの原因で短絡したとすると、図のA点電位がアースに
プルダウンされ、エラーアンプ1の正入力端子電圧が基
準電圧Vref よりも低下するので、このエラーアンプ1
で短絡状態を検知すると共に、出力電圧を所定電圧だけ
低下させる。一方、出力が短絡するとドライバFET素
子P1 には通常よりも大きな電流が流れるので、FET
素子N1のソース−ドレイン間の電圧が増加してFET
素子N1 がオンすると共に、プルアップ用FET素子P
3 もオン動作する。そうすると、このプルアップ用FE
T素子P3 を介して電源電圧VDDが図のB点に印加され
るので、エラーアンプ1の出力端子側の電圧が迅速に電
源電圧VDDへプルアップされ、この結果ドライバFET
素子P1 のゲート端子へ電源電圧VDDに近い電圧が供給
され、ドライバFET素子P1 はカットオフされる。こ
のようにして、ドライバFET素子P1 への過電流を防
止することができ、従ってIC回路の保護ができること
になる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の短絡保護回路では、ドライバFET素子P1 のゲー
ト電圧を電源電圧VDDに引き上げるために上記プルアッ
プ用FET素子P3 の面サイズ、すなわちW/L比を大
きくしなければならないという問題があった。すなわ
ち、短絡時には上記プルアップ用FET素子P3 と上記
エラーアンプ1内のNチャネルのFET(後述の図2の
FETN3 を参照)が同時にオン動作するが、このFE
Tとの関係で、プルアップ用FET素子P3 にて迅速に
所定のカットオフ電圧を与えるためには、プルアップ用
FET素子P3 のオン動作時のソース−ドレイン間の抵
抗値を従来より小さくする必要がある。このためには、
上記W/L比を、例えばエラーアンプ1内のNチャネル
のFET素子の4〜5倍程度に大きくしなければなら
ず、IC回路が大型化してしまうという問題があった。
【0005】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、プルアップ用のトランジスタのサ
イズを大きくすることなく、安定した短絡保護ができる
電源用ICの短絡保護回路を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、負荷に対して所定の電圧の電源を供給す
るためのドライバトランジスタと、電源出力が短絡した
ことを検知して所定のカットオフ電圧をドライバトラン
ジスタのゲート端子へ出力するエラーアンプと、を有
し、上記エラーアンプでドライバトランジスタをオフ動
作させることにより短絡を保護する電源用ICの短絡保
護回路において、上記エラーアンプが短絡を検知したと
きにエラーアンプの入力(正)端子側をドライバトラン
ジスタの電源電圧へプルアップし、これによってエラー
アンプからカットオフ電圧をドライバトランジスタへ出
力する構成としたことを特徴とする。
【0007】
【作用】上記の構成によれば、負荷が短絡した際にはエ
ラーアンプの例えば正入力端子側がプルアップ用FET
素子にて電源電圧へプルアップされることになり、これ
によってエラーアンプの出力側も電源電圧へプルアップ
されることになる。従って、上記エラーアンプの出力に
よってドライバトランジスタがカットオフされることに
なり、短絡状態から保護される。上記の場合、プルアッ
プ用のFET素子はアースとの間にエラーアンプ内のN
チャネルFET、あるいはドライバトランジスタのアー
ス側に接続されたセンス抵抗を介在させることになり、
プルアップ用のFET素子は上記センス抵抗との引っ張
り合いの形になる。通常、このセンス抵抗は500kΩ
〜1MΩ程度の大きな抵抗値となり、この大きな抵抗値
よりもプルアップ用FET素子の抵抗値が小さければよ
いので、面サイズを大きくする必要が全くない(導通時
の抵抗値を小さくする必要がない)。この結果、エラー
アンプの出力側を電源電圧へ効率よくプルアップさせる
ことができる。
【0008】
【実施例】図1には、本発明の実施例に係る電源用IC
の短絡保護回路が示されており、この電源用ICの短絡
保護回路は従来回路と同様の構成からなり、ドライバF
ET素子P1 のソース端子に電源電圧VDDが与えられ、
ドレイン端子側にはセンス抵抗R3 (例えば4MΩ),
R4 (例えば1MΩ)を配置してセンス抵抗R3 ,R4
との接続点に出力端子Vout を設けている。また、プル
アップ用FET素子P3 と共に、プルアップの関連動作
を行うFET素子P2 (Pチャネル)、N1(Nチャネ
ル)、抵抗R1 ,R2 が設けられ、またエラーアンプ1
が出力側を上記ドライバFET素子P1 のゲート端子に
接続して設けられている。そして、本発明では上記プル
アップ用FET素子P3 のドレイン端子を、エラーアン
プ1の出力端子ではなく、正入力端子(図のC点)に接
続する。
【0009】図2には、上記エラーアンプ1内の具体的
な回路が示されており、図示のようにPチャネルのFE
T素子P4 ,P5 と、NチャネルのFET素子N2 ,N
3 ,N4 から構成される。そして、FET素子N2 のゲ
ート端子が正入力端子VINとなり、FET素子N3 のゲ
ート端子が基準電圧が設定される負入力端子(Vref)
となり、このFET素子N3 のドレイン側に出力端子V
O が設けられる。
【0010】実施例は以上の構成からなり、以下にその
作用を説明する。図1の電源出力端子Vout に接続され
ている負荷3が短絡すると、図示のC点の電圧がアース
へプルダウンされると共に、駆動しているドライバFE
T素子P1 には1A程度の大きな電流が流れることにな
る。従って、エラーアンプ1では短絡状態が検知され、
出力側もアースへプルダウンされることになり、この出
力電圧の降下によってFET素子P2 がオン動作する。
一方、ドライバFET素子P1 に1A程度の電流が流れ
るので、抵抗R1 を通して流れる電流も大きくなる。従
って、FET素子N1 のゲート−ソース間の電圧が上昇
して、このFET素子N1 がオン動作し、この結果プル
アップ用FET素子P3 がオン動作する。そうすると、
電源電圧VDDがプルアップ用FET素子P3 を介し上記
C点を通ってエラーアンプ1の正入力端子側へ与えら
れ、このC点の電圧は一旦アースにプルダウンされる
が、瞬時にして電源電圧VDDへプルアップされることに
なる。この結果、エラーアンプ1からは電源電圧VDDに
近い電圧が出力されることになり、この出力によってド
ライバFET素子P1 がカットオフされて短絡状態から
保護される。
【0011】上記の場合、図2に示されるように、入力
端子VINと出力端子VO との間にFET素子N2 のゲー
トが介在することになり、このFET素子N2 で高抵抗
が得られ、他方ではセンス抵抗R3(例えば4MΩ),
R4 (例えば1MΩ)の並列抵抗に対してプルアップす
ることになる。従って、プルアップFET素子P3 の抵
抗値は、通常500kΩ〜1MΩ程度である並列センス
抵抗R3 ,R4 の値よりも小さければよく、プルアップ
FET素子P3 の導通時の抵抗値を従来よりも小さくす
る必要がない。すなわち、図2(b)に示されるよう
に、上記プルアップFET素子P3 の導通時の抵抗をR
aとし、図1及び図3でのC点及びB点とアースと間の
抵抗Rbを考えると、従来の場合(図3)は抵抗Rbが
エラーアンプ1内のFET素子N3 、FET素子N4
(ドレイン−ソース間)で決定される小さな抵抗となる
のに対し、本発明の場合はエラーアンプ1内のFET素
子N2のゲートの抵抗あるいはMΩ単位の大きなセンス
抵抗R3 (例えば4MΩ),R4 (例えば1MΩ)の並
列抵抗となるので、図のC点を比較的高い電圧に維持す
ることができる。図2の場合は、VC ={Rb/(Rb
+Ra)}VDDの電圧がC点に発生し、これによってド
ライバFET素子P1 をカットオフすることができるの
で、プルアップFET素子P3 のW/L比を大きくする
必要がない。
【0012】上記実施例では、正電圧で短絡保護を行う
タイプの回路で説明したが、負電圧タイプの回路の場合
は、図1及び図3のFET素子はPチャネルとNチャネ
ルを逆にすればよく、この場合にも本発明が適用され
る。
【0013】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
負荷に対して電源を供給するためのドライバトランジス
タと、電源出力が短絡したことを検知して所定のカット
オフ電圧をドライバトランジスタのゲート端子へ出力す
るエラーアンプとを有する電源用ICの短絡保護回路に
おいて、上記エラーアンプが短絡を検知したときにエラ
ーアンプの入力(正)端子側をドライバトランジスタの
電源電圧へプルアップし、これによってエラーアンプで
からカットオフ電圧をドライバトランジスタへ出力する
ようにしたので、プルアップ用FET素子の抵抗を小さ
くする必要がなく、従来の小さいサイズのIC回路で、
エラーアンプの特性も損ねることなく、安定した短絡保
護動作を達成することができる。この結果、過電流によ
る熱の発生によってIC回路を破壊することも防止さ
れ、有効な短絡保護が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る電源用ICの短絡保護回
路の構成を示す回路図である。
【図2】実施例の動作を説明するための図であり、図
(a)はエラーアンプ内の構成回路図、図(b)は回路
抵抗の位置関係を示す図である。
【図3】従来の電源用ICの短絡保護回路の構成を示す
回路図である。
【符号の説明】
1 … エラーアンプ、 3 … 負荷、 P1 … ドライバFET素子、 P3 … プルアップ用FET素子、 P2 ,P4 ,P5 … PチャネルFET、 N1 ,N2 ,N3 ,N4 … NチャネルFET、 R3 ,R4 … センス抵抗。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 負荷に対して所定の電圧の電源を供給す
    るためのドライバトランジスタと、電源出力が短絡した
    ことを検知して所定のカットオフ電圧をドライバトラン
    ジスタのゲート端子へ出力するエラーアンプと、を有
    し、上記エラーアンプでドライバトランジスタをオフ動
    作させることにより短絡を保護する電源用ICの短絡保
    護回路において、上記エラーアンプが短絡を検知したと
    きにエラーアンプの入力端子側をドライバトランジスタ
    の電源電圧へプルアップし、エラーアンプからカットオ
    フ電圧をドライバトランジスタへ出力する構成としたこ
    とを特徴とする電源用ICの短絡保護回路。
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