JP4887180B2 - Semiconductor device with short-circuit protection function - Google Patents
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Description
本発明は、半導体装置に係り、特に、出力段の短絡に対する回路の保護による信頼性の向上等を図ったものに関する。 The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device in which reliability is improved by protecting a circuit against a short circuit of an output stage.
従来、例えば、映像信号等の信号を増幅、出力する出力回路としては、例えば、図6に示されたような回路が良く知られている。
以下、同図を参照しつつ、この従来回路について説明すれば、この従来回路は、信号増幅等を行うための半導体装置であって、その出力段は、信号の緩衝増幅又は電力増幅等を行う増幅回路2Aと、プッシュプル動作するよう構成されて、増幅回路2Aからの信号を外部へ出力する出力トランジスタQ1,Q2とを具備して構成されたものとなっている。
なお、同様な半導体装置の出力回路としては、例えば、特許文献1等に開示されたものがある。
Hereinafter, the conventional circuit will be described with reference to FIG. 1. This conventional circuit is a semiconductor device for performing signal amplification and the like, and its output stage performs buffer amplification or power amplification of the signal. The
As an output circuit of a similar semiconductor device, for example, there is one disclosed in
ところで、かかる従来回路においては、出力トランジスタQ1とQ2の相互の接続点である出力端が何らかの原因によりグランドなどのある電位に短絡された場合、出力トランジスタQ1,Q2に大電流が継続的に流れる虞がある。
しかしながら、上述の従来回路においては、そのような場合に対応できる短絡保護回路が備えられていないため、最悪時には、出力トランジスタQ1,Q2の破壊、さらには、半導体装置の破壊に至る可能性があった。
By the way, in such a conventional circuit, when the output terminal which is the connection point between the output transistors Q1 and Q2 is short-circuited to a certain potential such as ground for some reason, a large current continuously flows in the output transistors Q1 and Q2. There is a fear.
However, since the above-described conventional circuit is not provided with a short-circuit protection circuit that can cope with such a case, in the worst case, there is a possibility of destruction of the output transistors Q1 and Q2 and further destruction of the semiconductor device. It was.
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、出力端の短絡などにより出力トランジスタに大電流が流れても、かかる状態を速やかに解消し、回路保護を図ると共に、外部制御なく速やかに正常動作状態に復帰できる信頼性の高い半導体装置を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and even when a large current flows through the output transistor due to a short circuit of the output end, the state is quickly eliminated, circuit protection is achieved, and normal operation is promptly performed without external control. A highly reliable semiconductor device capable of returning to an operating state is provided.
上記本発明の目的を達成するため、本発明に係る短絡保護機能付き半導体装置は、電源とグランドとの間に2つの出力トランジスタがプッシュプル動作するよう設けられて、当該2つの出力トランジスタを介して、電流源による電流供給を受けて動作する前段の回路からの信号が出力可能に構成されてなる半導体装置において、前記2つの出力トランジスタのそれぞれの制御端子における信号レベルが所定以上であることを検出するモニタ回路と、前記モニタ回路により前記制御端子における信号レベルが所定以上であることが検出されている間、発振動作を行う発振回路とを具備し、前記電流源は、前記発振回路の出力に応じてON/OFF動作可能に構成されてなり、前記2つの出力トランジスタに所定以上の電流が流れた際に、前記電流源の電流供給動作を停止せしめて前記2つの出力トランジスタの動作停止を可能としてなるものである。
かかる構成において、前記2つの出力トランジスタは、バイポーラトランジスタであって、前記モニタ回路は、前記2つの出力トランジスタのそれぞれについて、ベース電流が所定値以上となったことを検出可能に構成されてなるものが好適である。
また、上記構成において、前記2つの出力トランジスタは、MOSトランジスタであって、前記モニタ回路は、前記2つの出力トランジスタのそれぞれについて、ゲート・ソース間電圧が所定値以上となったことを検出可能に構成されてなるものとしても好適である。
In order to achieve the object of the present invention, a semiconductor device with a short-circuit protection function according to the present invention is provided so that two output transistors perform a push-pull operation between a power supply and a ground, and the two output transistors are interposed therebetween. In the semiconductor device configured to be able to output a signal from a preceding circuit that operates by receiving a current supply from a current source, a signal level at each control terminal of the two output transistors is not less than a predetermined level. A monitor circuit for detecting, and an oscillation circuit for performing an oscillation operation while the signal level at the control terminal is detected by the monitor circuit to be greater than or equal to a predetermined level, and the current source is an output of the oscillation circuit The ON / OFF operation is configured according to the current, and when a current exceeding a predetermined value flows through the two output transistors, the power And allowed stopping current supply operation of the source is made as a possible stoppage of the operation of the two output transistors.
In such a configuration, the two output transistors are bipolar transistors, and the monitor circuit is configured to be able to detect that the base current has exceeded a predetermined value for each of the two output transistors. Is preferred.
Further, in the above configuration, the two output transistors are MOS transistors, and the monitor circuit can detect that the gate-source voltage has become a predetermined value or more for each of the two output transistors. It is suitable also as what is comprised.
本発明によれば、出力トランジスタに大電流が流れた際に、前段の回路へ電流を供給する電流源の動作を停止できるようにしたので、短絡などによって出力トランジスタに大電流が流れ始めても、電流源の動作停止により出力トランジスタへ前段の回路からの信号の印加が断たれるために、出力トランジスタにおける大電流を速やかに解消し、回路の破損へ至ることが確実に回避されると共に、外部制御なく速やかに正常動作状態に復帰できる信頼性の高い半導体装置を提供することができるという効果を奏するものである。 According to the present invention, when a large current flows through the output transistor, the operation of the current source that supplies current to the circuit in the previous stage can be stopped, so even if a large current starts flowing through the output transistor due to a short circuit or the like, Since the application of the signal from the previous stage circuit to the output transistor is cut off due to the operation stop of the current source, the large current in the output transistor is quickly eliminated, and it is reliably avoided that the circuit is damaged. It is possible to provide a highly reliable semiconductor device that can quickly return to a normal operation state without control.
以下、本発明の実施の形態について、図1乃至図5を参照しつつ説明する。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
最初に、本発明の実施の形態における短絡保護機能付き半導体装置の構成例について、図1を参照しつつ説明する。
本発明の実施の形態における短絡保護機能付き半導体装置1は、その出力段が、信号の緩衝増幅や電力増幅を行う増幅回路2と、プッシュプル動作するよう構成されて、増幅回路2の信号を外部へ出力する第1及び第2の出力トランジスタ(図1においては、それぞれ「Q1」、「Q2」と表記)11,12とを具備すると共に、さらに、後述するように短絡保護のための回路が構成されたものとなっている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 5.
The members and arrangements described below do not limit the present invention and can be variously modified within the scope of the gist of the present invention.
First, a configuration example of a semiconductor device with a short circuit protection function in an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The
ここで、増幅回路2は、例えば、2つの差動出力信号が出力可能に構成された演算増幅器などを用いてなり、図示されない前段の回路からの信号(例えば、映像信号)が入力され、増幅出力されるようになっている。
また、本発明の実施の形態においては、第1の出力トランジスタ11として、pnp型トランジスタが、第2の出力トランジスタ12として、npn型トランジスタが、それぞれ用いられている。そして、第1の出力トランジスタ11のコレクタと第2の出力トランジスタ12のコレクタが相互に接続されて出力端とされ、出力端子13に接続されている。一方、第1の出力トランジスタ11のエミッタには、電源電圧V+が印加されるようになっている一方、第2の出力トランジスタ12のエミッタは、グランドに接続されたものとなっている。
Here, the
In the embodiment of the present invention, a pnp transistor is used as the
そして、本発明の実施の形態における短絡保護機能付き半導体装置1は、第1及び第2の出力トランジスタ11,12のそれぞれのベース電流の監視(モニタ)を行う電流モニタ回路(図1においては「I−MONI」と表記)3と、この電流モニタ回路3の監視結果に応じて動作する発振回路(図1においては「OSC」と表記)4と、この発振回路4の出力に応じて出力段、特に、増幅回路2への電流供給動作を行う電流源(図1においては「I−SOURCE」と表記)5とが設けられたものとなっている。
Then, the
次に、かかる構成における動作について、図2を参照しつつ説明する。
例えば、何らかの原因により、出力端子13がグランドと短絡されて、第1及び第2の出力トランジスタ11,12に大電流が流れたとすると、それに伴いそれぞれのベース電流が増大する(図2(A)及び図2(B)参照)。
電流モニタ回路3は、第1又は第2の出力トランジスタ11、12のいずれかのベース電流が所定の電流(リミット電流)値を越えると、その間、論理値Highに相当するレベルの電圧信号を出力するように構成されたものとなっている。したがって、上述のように増大したベース電流がリミット値を越えると電流モニタ回路3からは、論理値Highに相当する電圧信号が出力されることとなる(図2(B)及び図2(C)参照)。
Next, the operation in this configuration will be described with reference to FIG.
For example, if the
When the base current of either the first or
さらに、電流モニタ回路3は、論理値Highの信号を出力すると、その信号を適宜な時間保持するよう構成されており、べース電流がリミット値を下回っても、電流モニタ回路3の出力は、直ちに論理値Lowに変化せず、論理値Highの状態が維持される(図2(C)参照)。 Further, the current monitor circuit 3 is configured to hold the signal for an appropriate time when outputting a signal of the logical value High, and even if the base current falls below the limit value, the output of the current monitor circuit 3 is The state does not immediately change to the logical value Low, and the state of the logical value High is maintained (see FIG. 2C).
発振回路4は、電流モニタ回路3の出力が論理値Highの間、所定の繰り返し周期で矩形波のパルス信号を出力するよう構成されてなるものである。すなわち、本発明の実施の形態における発振回路4は、その動作を外部からの信号によって動作状態、非動作状態に切り替えることのできるスイッチ素子(図示せず)を有しており、このスイッチ素子は、電流モニタ回路3の出力が論理値Highに相当するレベルとなると、発振回路4を動作状態にする一方、電流モニタ回路3の出力が論理値Lowに相当するレベルとなると発振回路4を非動作状態とするよう作用するものとなっている。
The
また、電流源5も、発振回路4と同様に、その動作を外部からの信号によって動作状態、非動作状態に切り替えることのできるスイッチ素子(図示せず)を有したものであることを前提としている。そして、そのスイッチ素子は、発振回路4から論理値Highに相当するレベルの信号が印加されると電流源5を非動作状態にする一方、発振回路4から論理値Lowに相当するレベルの信号が印加されると電流源5を動作状態とするよう作用するものとなっている。
Further, similarly to the
したがって、第1又は第2の出力トランジスタ11、12のいずれかのベース電流がリミット値を越えると、電流モニタ回路3の出力が論理値Highとなり、発振回路4がパルス信号を出力し、それによって電流源5は電流供給動作が停止せしめられることとなる。その結果、第1及び第2の出力トランジスタ11,12に大電流は流れなくなると共に、ベース電流も流れなくなる(図2(B)乃至図2(E)参照)。
そして、発振回路4の出力が論理値Lowとなると、電流源5による電流供給動作が再開されるため、第1及び第2の出力トランジスタ11,12は、大電流が流れ、ベース電流が再びリミット値を越えると、それまで徐々に低下していた電流モニタ回路3の出力が再び論理値Highとなるため、上述した動作が繰り返されることとなる(図2(B)乃至図2(E)参照)。
Therefore, when the base current of either the first or
When the output of the
かかる動作は、出力端子13の短絡状態が解消されるまで継続されることとなる。すなわち、出力端子13の短絡状態が解消され、第1及び第2の出力トランジスタ11,12のベース電流が正常値となることで、電流モニタ回路3の出力は論理値Lowとなるため、発振回路4の発振動作が停止され、電源源5による継続的な電流供給動作が行われ、半導体装置1は、正常な動作状態に復帰することとなる。
Such an operation is continued until the short-circuit state of the
次に、電流モニタ回路3の第1の具体回路例について、図3を参照しつつ説明する。なお、図1に示された構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略し、以下、異なる点を中心に説明する。
この構成例は、第1及び第2の出力トランジスタ11,12がバイポーラトランジスタである場合に適したもので、図3においては、図を簡潔にして理解を容易にする観点から、pnp型の第1の出力トランジスタ11のベース電流のモニタを行う部分を示しており、基本的に同様の構成を有する第2の出力トランジスタ12のベース電流をモニタする回路部分については図示を省略したものとなっている。
Next, a first specific circuit example of the current monitor circuit 3 will be described with reference to FIG. The same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof will be omitted, and different points will be mainly described below.
This configuration example is suitable when the first and
図3に示された電流モニタ回路3は、第1の出力トランジスタ11のベース(制御端子)に、エミッタが接続されたpnp型の第3のトランジスタ(図3においては「Q3」と表記)13と、2つのカレントミラー回路31,32と、第2のカレントミラー回路32からの電流が流されるnpn型の第4のトランジスタ14と、定電流源(図3においては「IA」と表記)33を主たる構成要素として構成されたものとなっている。
A current monitor circuit 3 shown in FIG. 3 includes a pnp-type third transistor (denoted as “Q3” in FIG. 3) having an emitter connected to the base (control terminal) of the
まず、第3のトランジスタ13は、エミッタに定電流源33が接続されると共に、第1の出力トランジスタ11のベースが接続されている一方、コレクタは、第1のカレントミラー回路31を構成するnpn型の第6のトランジスタ6のコレクタに接続されている。なお、定電流源33は、電源電圧V+が印加されて、定電流I1を出力するようになっている。
また、第3のトランジスタ13のベースには、入力信号を増幅する前段の回路(図示せず)からの信号を増幅するドライバ回路34が接続されている。
First, the constant
The base of the
第6のトランジスタ16は、そのコレクタ及びベースが、npn型の第7のトランジスタ17のベースと接続される一方、各々のエミッタがグランドに接続されて第1のカレントミラー回路31を構成するものとなっている。
そして第7のトランジスタ17のコレクタは、第2のカレントミラー回路32を構成するpnp型の第8のトランジスタ18のコレクタに接続されている。
The
The collector of the
第8のトランジスタ18は、そのコレクタ及びベースが、pnP型の第9のトランジスタ19のベースと接続される一方、各々のエミッタには電源電圧V+が印加されるようになっており、第2のカレントミラー回路32を構成するものとなっている。
そして、第9のトランジスタ19のコレクタは、第1の抵抗器(図3においては「R1」と表記)35を介してnpn型の第4のトランジスタ14のコレクタに接続されたものとなっている。
The collector and base of the
The collector of the
第4のトランジスタ14は、エミッタがグランドに接続される一方、ベースは、npn型の第10のトランジスタ20のコレクタに接続されている。
また、先の第9のトランジスタ19のコレクタと第1の抵抗器35の接続点とグランドとの間には、第1のコンデンサ(図3においては「C1」と表記)36が接続されている。
The
A first capacitor (indicated as “C1” in FIG. 3) 36 is connected between the collector of the
上記構成の電流モニタ回路3と発振回路4及び電流源5との間には、電流モニタ回路3の出力を発振回路4へ供給すると共に、発振回路4の出力に応じて電流源5による電源供給を遮断せしめるためのインターフェイス回路が、第5のトランジスタ(図3においては「Q5」と表記)15、第10乃至第13のトランジスタ(図3においては、それぞれ「Q10」、「Q11」、「Q12」、「Q13」と表記)20〜23を主たる構成要素として次述するように構成されている。
Between the current monitor circuit 3 configured as described above, the
すなわち、第10のトランジスタ20のコレクタは、第2の抵抗器(図3においては「R2」と表記)42を介して電源電圧V+が印加されるようになっている一方、エミッタはグランドに接続されている。そして、第10のトランジスタ20のベースは、発振回路4の出力段に接続されると共に、電流源5に接続されている。ここで、発振回路4の出力段が接続される電流源5の接続箇所は、先に図1の動作で説明したように発振回路4の出力信号に応じて、電流供給動作を断続するに適した箇所(図示されないスイッチ素子)である。
That is, the power supply voltage V + is applied to the collector of the
一方、npn型の第5のトランジスタ15は、そのベースに電流モニタ回路3の第9のトランジスタ19と第1の抵抗器35の接続点が接続されている一方、コレクタには、第3の抵抗器(図3においては「R3」と表記)43を介して電源電圧V+が印加されるようになっていると共に、npn型の第11のトランジスタ21のベースが接続されている。
第11のトランジスタ21は、そのエミッタがグランドに接続される一方、コレクタは、第4の抵抗器(図3においては「R4」と表記)44を介して電源電圧V+が印加されると共に、npn型の第12のトランジスタ22のベース及び発振回路4の動作を制御できる所定の箇所に接続されている。
なお、ここで、発振回路4の動作を制御できる所定の箇所とは、先に図1で説明したように、発振回路4の動作を外部からの信号に応じて制御可能に設けられた図示されないスイッチ素子である。
On the other hand, the npn-type
The
Here, the predetermined portion where the operation of the
第12のトランジスタ22は、そのコレクタに第5の抵抗器(図3においては「R5」と表記)45を介して電源電圧V+が印加されるようになっていると共に、npn型の第13のトランジスタ23のベースに接続される一方、エミッタは、グランドに接続されたものとなっている。
The power supply voltage V + is applied to the collector of the
第13のトランジスタ23は、そのコレクタに第6の抵抗器(図3においては「R6」と表記)46を介して電源電圧V+が印加されるようになっていると共に、電流源5に接続されている。なお、電流源5への接続箇所は、先に述べた発振回路4の出力端が接続される箇所と同一箇所である。そして、第13のトランジスタ23のエミッタは、グランドに接続されたものとなっている。
The power supply voltage V + is applied to the collector of the
次に、上記構成における動作について説明する。
第1の出力トランジスタ11のベース電流ib1は、電流モニタ回路3において、第3のトランジスタ13のエミッタへ流れ込む。この第3のトランジスタ13のコレクタには、定電流源33が接続されているため、第3のトランジスタ13のエミッタには、この定電流源33から供給される定電流I1と、第1の出力トランジスタ11のベース電流ib1の和(I1+ib1)が流れ込み、ほぼ同一の電流が第3のトランジスタ13のコレクタに流れることとなる。
Next, the operation in the above configuration will be described.
The base
そして、第3のトランジスタ13のコレクタ電流(I1+ib1)は、第1のカレントミラー回路31により第2のカレントミラー回路32へミラーされ、第4のトランジスタ14のコレクタへ流れ込むこととなる。
その結果、第9のトランジスタ19のコレクタと第1の抵抗器35との接続点の電圧である電流モニタ回路3の出力電圧VAは、VA=R1×(I1+ib1)+Vce4となる。なお、ここで、R1は、第1の抵抗器35の抵抗値であり、Vce4は、第4のトランジスタ14のコレクタ・エミッタ間電圧である。
Then, the collector current (I1 + ib1) of the
As a result, the output voltage VA of the current monitor circuit 3, which is the voltage at the connection point between the collector of the
かかる出力電圧VAは、第5のトランジスタ15のベースに印加されるようになっているため、第1の出力トランジスタ11のべース電流ib1が増加し、出力電圧VAが第5のトランジスタ15のベース・エミッタ間電圧Vbe5を越えると、その電圧は、第1のコンデンサ36に保持され、それと共に第5のトランジスタ15が導通することとなる。
第5のトランジスタ15の導通に伴い、第11のトランジスタ21が非導通状態となり、先に説明した発振回路4の動作を制御する発振回路4内のスイッチ素子には、論理値Highに相当するレベルの電圧が印加されると共に、この電圧は、第12のトランジスタ22のベースに印加されることとなる。
Since the output voltage VA is applied to the base of the
As the
そのため、発振回路4は、動作状態となる。
また、第12のトランジスタ22は、導通状態となり、それによって、第13のトランジスタ23は、非導通状態となり、そのコレクタ電位は、ほぼ電源電圧V+となる。
Therefore, the
In addition, the
その結果、電流源5には、発振回路4から先に述べたように所定の繰り返しパルス信号が印加されることとなる。
かかる状態において、電流源5は、発振回路4からパルス信号が出力されている間、動作を停止する一方、パルス信号の出力が停止し、発振回路4の出力が論理値Lowに相当するレベルとなると電流供給動作を行うこととなる(図2(C)乃至図2(E)参照)。
As a result, a predetermined repetitive pulse signal is applied to the
In this state, the
そして、第1及び第2の出力トランジスタ11,12に大電流が流れなくなることで、各々のベース電流が正常となると、電流モニタ回路3の出力電圧VAは、第5のトランジスタ15のベース・エミッタ間電圧Vbe5を越えるレベルには至らなくなり、電流モニタ回路3の出力は論理値Lowに相当する状態となる(図2(C)参照)。
そのため、第5のトランジスタ15が非導通状態となる一方、第11のトランジスタ21が導通状態となり、発振回路4には、論理値Lowに相当するレベルの電圧が印加されるため、発振回路4は、発振動作を停止することとなる。
When a large current does not flow through the first and
Therefore, while the
また、第11のトランジスタ21の導通により、第12のトランジスタ22が非導通状態となり、それによって、第13のトランジスタ23は、導通状態となるため、先に述べた電流源5内に設けられた動作制御のためのスイッチ素子(図示せず)には、論理値Lowに相当するレベルの電圧が印加されるため、電流源5は、通常の電流供給動作に復帰することとなる(図2(C)乃至図2(E))。
Further, since the
次に、MOSトランジスタを用いた場合の構成例について図4を参照しつつ説明する。なお、図1に示された構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略し、以下、異なる点を中心に説明する。
この構成例は、第1及び第2の出力トランジスタ(図4においては、それぞれ「M1」、「M2」と表記)11A,12AがMOSトランジスタであることに対応して、電流モニタ回路3に代えて電圧モニタ回路(図4においては「V−MONI」と表記)6が設けられた点を除けば、図1に示された構成例と基本的に同一構成を有してなるものである。
本発明の実施の形態において、第1の出力トランジスタ11Aは、NチャンネルMOSトランジスタであり、第2の出力トランジスタ12Aは、PチャンネルMOSトランジスタである。
Next, a configuration example in the case of using a MOS transistor will be described with reference to FIG. The same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof is omitted, and different points will be mainly described below.
In this configuration example, the first and second output transistors (represented as “M1” and “M2” in FIG. 4) 11A and 12A are MOS transistors, respectively. Except for the point that the voltage monitor circuit 6 (indicated as “V-MONI” in FIG. 4) 6 is provided, it has basically the same configuration as the configuration example shown in FIG.
In the embodiment of the present invention, the
次に、MOSトランジスタを用いた第1及び第2の出力トランジスタ11A,12Aに適する電圧モニタ回路6の好適な具体回路例について、図5を参照しつつ説明する。なお、図3又は図4に示された構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略し、以下、異なる点を中心に説明する。
また、図5においては、図を簡潔にして理解を容易にする観点から、第1の出力トランジスタ11Aのゲート・ソース間電圧のモニタを行う部分を示しており、基本的に同様の構成を有する第2の出力トランジスタ12Aのゲート電流をモニタする回路部分は図示を省略したものとなっている。
Next, a preferred specific circuit example of the
FIG. 5 shows a portion for monitoring the voltage between the gate and source of the
まず、第1の出力トランジスタ11Aは、そのソースに電源電圧V+が印加されるようになっている一方、ドレインは、第2の出力トランジスタ12Aのドレインと接続されており、第2の出力ランジスタ12Aのソースは、グランドに接続されたものとなっている。
第1の出力トランジスタ11Aのゲート(制御端子)には、図示されない後段の回路から、この第1の出力トランジスタ11Aを介して外部へ出力する信号が印加されるようになっていると共に、次述するように電圧モニタ回路6との接続がなされている。
First, the power supply voltage V + is applied to the source of the
The gate (control terminal) of the
すなわち、図示されない電源とグランドとの間に、電源側から定電流源33と、Nチャンネルの第3のMOSトランジスタ(図5においては「M3」と表記)13Aと、第2の定電流源51とが直列接続されて設けられており、定電流源33と第3のMOSトランジスタ13Aとの接続点に、第1の出力トランジスタ11Aのゲートが接続されている。
また、第3のMOSトランジスタ13Aと第2の定電流源51との接続点には、第2の出力トランジスタ12Aのゲート(制御端子)が接続されている。
That is, a constant
The gate (control terminal) of the
そして、この第3のMOSトランジスタ13Aには、Pチャンネルの第4のMOSトランジスタ(図5においては「M4」と表記)24と、Nチャンネルの第6のMOSトランジスタ(図5においては「M6」と表記)26が、それぞれ並列接続されている。
The
第4のMOSトランジスタ24のゲートは、後述する電圧モニタ回路6に設けられた第5のMOSトランジスタ(図5においては「M5」と表記)25のゲートに接続されたものとなっている。
また、第6のMOSトランジスタ26のゲートは、第3のMOSトランジスタ13Aのゲートと接続されると共に、所定の基準電圧が印加されるようになっている。ここで、所定の基準電圧は、第1及び第2の出力トランジスタ11,12の無信号時におけるいわゆるアイドリング電流を所定の大きさとするために選定される電圧である。
The gate of the
The gate of the
一方、電圧モニタ回路6は、第8及び第9のトランジスタ18,19からなるカレントミラー回路32Aを中心に構成されたものとなっている。
すなわち、第8及び第9のトランジスタ18,19は、第8のトランジスタ18のコレクタ及びベースには、Pチャンネルの第5のMOSトランジスタ25のドレインが接続され、この第5のMOSトランジスタ25のソースは、上述した第3のMOSトランジスタ13Aと第2の定電流源51との接続点に接続されている。
なお、第5のMOSトランジスタ25のゲートには、先の第6のMOSトランジスタ26と同様な所定の基準電圧が印加されるようになっている。
On the other hand, the
That is, the eighth and
A predetermined reference voltage similar to that of the
一方、第9のトランジスタ19のコレクタ側には、先の図3で説明した電流モニタ回路3と同様に、第1の抵抗器35、第4のトランジスタ14及び第1のコンデンサ36が設けられている。なお、その接続は、先に図3で説明したと同一であるので、ここでの再度の説明は省略する。
On the other hand, the
次に、かかる構成における動作について説明すれば、まず、例えば、出力端子13が何らかの原因によりグランドに短絡されて、第1の出力トランジスタ11Aに大電流が流れると、そのゲート・ソース間電圧Vth1は大きくなる一方、第2の出力トランジスタ12Aのゲート・ソース間電圧Vth2は、小さくなる。
これに伴い、第3のMOSトランジスタ13Aに流れる電流が減少しゆき、第3のMOSトランジスタ13Aへ流れ込んでいた定電流源33の電流I1は、第4のMOSトランジスタ24へ徐々に流れ込むこととなり、第4のMOSトランジスタ24の電流は、徐々に電流I1に漸近してゆく。
Next, the operation in such a configuration will be described. First, for example, when the
Along with this, the current flowing through the
この第4のMOSトランジスタ24の電流は、電圧モニタ回路6の第5のMOSトランジスタ25にミラーされるようになっているため、第5のMOSトランジスタ25の電流IBも同様に徐々に電流I1に漸近してゆくこととなる。
そして、第5のMOSトランジスタ25の電流IBは、第9及び第8のトランジスタ18,19によって、第9のトランジスタ19のコレクタにミラーされて流れることとなる。
Since the current of the
Then, the current IB of the
それによって、図3の電流モニタ回路3で説明したと同様に、電圧モニタ回路6の出力電圧VAが、第5のトランジスタ15のベース・エミッタ間電圧Vbe5を越えることにより、第5のトランジスタ15が導通することとなる。
その結果、先の図3の構成例で説明したように第5のトランジスタ15の第11乃至第13のトランジスタ21〜23の動作により、発振回路4が動作し、発振回路4の出力に応じて電流源5の電流供給動作が制御されることとなる。なお、その動作の詳細は、先に図1乃至図3を参照しつつそれぞれ説明したものと基本的に同一であるので、ここでの再度の詳細な説明は省略することとする。
As a result, the output voltage VA of the
As a result, as described in the configuration example in FIG. The current supply operation of the
1…半導体装置
2…増幅回路
3…電流モニタ回路
4…発振回路
5…電流源
6…電圧モニタ回路
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記2つの出力トランジスタのそれぞれの制御端子における信号レベルが所定以上であることを検出するモニタ回路と、
前記モニタ回路により前記制御端子における信号レベルが所定以上であることが検出されている間、発振動作を行う発振回路とを具備し、
前記電流源は、前記発振回路の出力に応じてON/OFF動作可能に構成されてなり、
前記2つの出力トランジスタに所定以上の電流が流れた際に、前記電流源の電流供給動作を停止せしめて前記2つの出力トランジスタの動作停止を可能としてなることを特徴とする短絡保護機能付き半導体装置。 Two output transistors are provided between the power supply and the ground so as to perform a push-pull operation, and a signal from a previous circuit that operates by receiving a current supply from a current source can be output via the two output transistors. In the configured semiconductor device,
A monitor circuit for detecting that a signal level at each control terminal of the two output transistors is equal to or higher than a predetermined value;
An oscillation circuit that performs an oscillation operation while the monitor circuit detects that the signal level at the control terminal is equal to or higher than a predetermined level,
The current source is configured to be capable of ON / OFF operation according to the output of the oscillation circuit,
A semiconductor device with a short-circuit protection function, wherein when a current of a predetermined value or more flows through the two output transistors, the current supply operation of the current source is stopped so that the operation of the two output transistors can be stopped. .
前記モニタ回路は、前記2つの出力トランジスタのそれぞれについて、ベース電流が所定値以上となったことを検出可能に構成されてなることを特徴とする請求項1記載の短絡保護機能付き半導体装置。 The two output transistors are bipolar transistors,
2. The semiconductor device with a short circuit protection function according to claim 1, wherein the monitor circuit is configured to be able to detect that the base current has become a predetermined value or more for each of the two output transistors.
前記モニタ回路は、前記2つの出力トランジスタのそれぞれについて、ゲート・ソース間電圧が所定値以上となったことを検出可能に構成されてなることを特徴とする請求項1記載の短絡保護機能付き半導体装置。 The two output transistors are MOS transistors,
2. The semiconductor with a short circuit protection function according to claim 1, wherein the monitor circuit is configured to be able to detect that a gate-source voltage is a predetermined value or more for each of the two output transistors. apparatus.
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