JP4984998B2 - Overcurrent detection circuit, DC-DC converter, and overcurrent detection method - Google Patents

Overcurrent detection circuit, DC-DC converter, and overcurrent detection method Download PDF

Info

Publication number
JP4984998B2
JP4984998B2 JP2007069069A JP2007069069A JP4984998B2 JP 4984998 B2 JP4984998 B2 JP 4984998B2 JP 2007069069 A JP2007069069 A JP 2007069069A JP 2007069069 A JP2007069069 A JP 2007069069A JP 4984998 B2 JP4984998 B2 JP 4984998B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
mosfet
overcurrent detection
voltage
detection circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2007069069A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2008234015A (en
Inventor
耕平 山田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP2007069069A priority Critical patent/JP4984998B2/en
Publication of JP2008234015A publication Critical patent/JP2008234015A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4984998B2 publication Critical patent/JP4984998B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Description

本発明は、電子回路の消費電流の削減技術に関する。   The present invention relates to a technique for reducing current consumption of an electronic circuit.

DC−DCコンバータのような電子回路においても、携帯機器等に用いられるようなものでは低消費電流化が強く要求される。
DC−DCコンバータ等で使用可能である従来の過電流検出回路の第一の回路例を図3に示す。なお、同図に示す回路は、特許文献1においても従来技術として挙げられているものである。
Even in an electronic circuit such as a DC-DC converter, a low current consumption is strongly demanded for an electronic circuit used for a portable device or the like.
FIG. 3 shows a first circuit example of a conventional overcurrent detection circuit that can be used in a DC-DC converter or the like. Note that the circuit shown in the figure is also cited as a prior art in Patent Document 1.

図3において、FETM0及びM1はどちらもnチャネルMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)である。ここで、FETM0はDC−DCコンバータの出力段におけるメインのFETであり、駆動負荷ZLを駆動する。FETM0のドレイン電流Id0は、電源線VDから駆動負荷ZL及びFETM0を経てグランド(接地電位)へと流れる。また、FETM1は基準負荷としての機能を有しており、定電流源である基準電流源Iref(その定電流値もIrefとする)による電源線VDDからの電流をドレイン電流Id1としてグランドへと流す。すなわち、Id1=Irefである。   In FIG. 3, FETs M0 and M1 are both n-channel MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors). Here, the FET M0 is a main FET in the output stage of the DC-DC converter, and drives the driving load ZL. The drain current Id0 of the FET M0 flows from the power supply line VD to the ground (ground potential) through the driving load ZL and the FET M0. Further, the FET M1 has a function as a reference load, and a current from the power supply line VDD by a reference current source Iref (constant current value is also referred to as Iref), which is a constant current source, flows to the ground as a drain current Id1. . That is, Id1 = Iref.

この回路においては、説明を簡単にするため、FETM0及びM1の両者でゲート電位VGを同一レベルとし、FETM0とFETM1とのミラー比を1としている。
ここで、FETM0のドレイン電流Id0とFETM1のドレイン電流Id1との関係がId0>Id1(=Iref)になった場合、すなわち、FETM0のドレイン電位Vd0とFETM1のドレイン電位Vd1との関係がVd0>Vd1になった場合に、FETM0のドレイン電流Id0を過電流と判定する。
In this circuit, for simplicity of explanation, the gate potential VG is set to the same level in both the FETs M0 and M1, and the mirror ratio between the FET M0 and the FET M1 is set to 1.
Here, when the relationship between the drain current Id0 of the FET M0 and the drain current Id1 of the FET M1 is Id0> Id1 (= Iref), that is, the relationship between the drain potential Vd0 of the FET M0 and the drain potential Vd1 of the FET M1 is Vd0> Vd1. In this case, the drain current Id0 of the FET M0 is determined as an overcurrent.

なお、比較器COMPは、FETM0のドレイン電圧Vd0とFETM1で生成される基準電圧Vd1とを比較する。ここで、Vd0<Vd1からVd0>Vd1へと変化したとき、すなわち、FETM0のドレイン電流Id0がIrefを超えたときには、その出力を「H」レベルから「L」レベルに遷移させて、この過電流状態を報知する。   The comparator COMP compares the drain voltage Vd0 of the FET M0 with the reference voltage Vd1 generated by the FET M1. Here, when Vd0 <Vd1 changes to Vd0> Vd1, that is, when the drain current Id0 of the FET M0 exceeds Iref, the output is shifted from the “H” level to the “L” level, and this overcurrent Announce the condition.

図3に示した過電流検出回路における過電流の判定閾値であるIrefの値は、FETM0とFETM1との相対的な特性によって決まるものである。ここで、FETM0とFETM1とを同一半導体基板上に形成する等して、外乱に対するこの両者の電気的特性の変動の傾向を揃えておけば、この判定閾値は温度変動等の外乱に対して安定性が高いという特徴を有している。   The value of Iref, which is the overcurrent determination threshold in the overcurrent detection circuit shown in FIG. 3, is determined by the relative characteristics of the FET M0 and the FET M1. Here, if the FETM0 and the FETM1 are formed on the same semiconductor substrate, for example, if the tendency of fluctuations in the electrical characteristics of both of them is made uniform, this determination threshold is stable against disturbances such as temperature fluctuations. It has the characteristic that it has high property.

次に図4について説明する。同図は、DC−DCコンバータ等で使用可能である従来の過電流検出回路の第二の回路例を示している。なお、同図に示す回路は、本願出願人が本願に先行して行った特許出願(特願2005−274786号)に係る発明を実施するものである。   Next, FIG. 4 will be described. This figure shows a second circuit example of a conventional overcurrent detection circuit that can be used in a DC-DC converter or the like. The circuit shown in the figure implements the invention according to a patent application (Japanese Patent Application No. 2005-274786) filed prior to the present application by the applicant of the present application.

図4において、メインMOSFETMm、基準MOSFETMr、並びにFETM01及びM02は、いずれもnチャネルMOSFETである。また、FETM03及びM04は、どちらもpチャネルMOSFETである。   In FIG. 4, the main MOSFET Mm, the reference MOSFET Mr, and the FETs M01 and M02 are all n-channel MOSFETs. Further, the FETs M03 and M04 are both p-channel MOSFETs.

なお、この回路においては、説明を簡単にするため、メインMOSFETMmと基準M
OSFETMrとの両者でゲート電位Vgを同一レベルで固定とし、メインMOSFETMmと基準MOSFETMrとのミラー比を1としている。
In this circuit, for simplicity of explanation, the main MOSFET Mm and the reference M
The gate potential Vg is fixed at the same level in both the OSFET Mr and the mirror ratio between the main MOSFET Mm and the reference MOSFET Mr is 1.

図4の回路は、メインMOSFETMmのドレイン−ソース間を流れる電流値が所定値よりも大きいかどうかを検出するものである。
図4において、コンパレータ(比較器)100は、FETM01及びM02とFETM03及びM04とからなる差動増幅部と、この差動増幅部へバイアス電流を供給する定電流源Irefとを備えて構成されている。
The circuit in FIG. 4 detects whether or not the value of the current flowing between the drain and source of the main MOSFET Mm is larger than a predetermined value.
In FIG. 4, a comparator (comparator) 100 is configured to include a differential amplifier unit including FETs M01 and M02 and FETs M03 and M04, and a constant current source Iref that supplies a bias current to the differential amplifier unit. Yes.

FETM01及びM02の両ゲート端子とFETM01のドレイン端子とが纏められてFETM03のドレイン端子に接続されている。従って、FETM01及びM02は、FETM02のドレイン電流をFETM01のドレイン電流に一致させるカレントミラーである。FETM02のドレイン端子はFETM04のドレイン端子と接続されており、この接続点が差動増幅部の出力Voutとなっている。この出力Voutからは、当該差動増幅部の2つの入力である、FETM03及びM04の各ゲート端子の電位差が増幅されて出力される。   Both gate terminals of the FETs M01 and M02 and the drain terminal of the FET M01 are collected and connected to the drain terminal of the FET M03. Therefore, the FETs M01 and M02 are current mirrors that match the drain current of the FET M02 with the drain current of the FET M01. The drain terminal of the FET M02 is connected to the drain terminal of the FET M04, and this connection point is the output Vout of the differential amplifier. From this output Vout, the potential difference between the gate terminals of the FETs M03 and M04, which are the two inputs of the differential amplifier, is amplified and output.

定電流源Irefによる電源線VDDからの電流は、2つに分けられてFETM03及びM04各々のドレイン端子に入力される。FETM01及びM02の両ソース端子は、基準負荷としての機能を有する基準MOSFETMrのドレイン端子に接続されている。   The current from the power supply line VDD by the constant current source Iref is divided into two and input to the drain terminals of the FETs M03 and M04. Both source terminals of the FETs M01 and M02 are connected to a drain terminal of a reference MOSFET Mr that functions as a reference load.

FETM03及びM04は入力差動対を構成している。当該入力差動対における反転側入力であるFETM04のゲート端子には、検出電圧Vinが印加される。この検出電圧Vinは、メインMOSFETMmのドレイン−ソース間電圧である。ここで、メインMOSFETMmのソース端子はグランド(接地電位)に接続されているので、検出電圧Vinは、メインMOSFETMmのドレイン−ソース間を流れる電流値に対応した電圧値となる。   FETs M03 and M04 constitute an input differential pair. The detection voltage Vin is applied to the gate terminal of the FET M04 that is the inverting input in the input differential pair. This detection voltage Vin is a drain-source voltage of the main MOSFET Mm. Here, since the source terminal of the main MOSFET Mm is connected to the ground (ground potential), the detection voltage Vin becomes a voltage value corresponding to the current value flowing between the drain and source of the main MOSFET Mm.

一方、当該入力差動対における非反転側入力であるFETM03のゲート端子には、基準電圧Vrが印加されている。この基準電圧Vrは、基準電流Irefに対応して得られる電圧であり、定電流源Irefが前述した差動増幅部に供給しているバイアス電流を基準MOSFETMrにドレイン電流として流したときにおける、基準MOSFETMrのドレイン−ソース間電圧である。なお、基準MOSFETMrのソース端子はグランド(接地電位)に接続されている。   On the other hand, the reference voltage Vr is applied to the gate terminal of the FET M03 which is the non-inverting side input in the input differential pair. The reference voltage Vr is a voltage obtained corresponding to the reference current Iref, and is a reference when the bias current supplied from the constant current source Iref to the above-described differential amplifier is supplied as a drain current to the reference MOSFET Mr. This is the drain-source voltage of MOSFET Mr. The source terminal of the reference MOSFET Mr is connected to the ground (ground potential).

コンパレータ100は、検出電圧Vinを、基準電圧Vrと比較する。ここで、Vin>Vrとなると、出力電圧Voutが「L」レベルになる。これは、メインMOSFETMmのドレイン−ソース間を流れる電流値が所定値よりも大きいことを示している。   The comparator 100 compares the detection voltage Vin with the reference voltage Vr. Here, when Vin> Vr, the output voltage Vout becomes the “L” level. This indicates that the current value flowing between the drain and source of the main MOSFET Mm is larger than a predetermined value.

図4の回路は以上のように動作する。ここで、メインMOSFETMmと基準MOSFETMrとを同一半導体基板上に形成する等して、外乱に対するこの両者の電気的特性の変動の傾向を揃えておくと、駆動電圧や周囲温度に対する依存性の少ない過電流判定を行うことができる。また、図4の回路は、定電流源Irefが供給している差動増幅部へのバイアス電流を基準MOSFETMrへ流すようにしたので、基準MOSFETMrのための専用の電流源が不要であり、消費電力が低減されている。
特開2004−140423号公報(段落[0005]−[0006]、図5)
The circuit of FIG. 4 operates as described above. Here, if the main MOSFET Mm and the reference MOSFET Mr are formed on the same semiconductor substrate, for example, if the tendency of fluctuations in both electrical characteristics with respect to disturbances is made uniform, the dependence on the drive voltage and ambient temperature is small. Current determination can be performed. Further, in the circuit of FIG. 4, since the bias current to the differential amplifier supplied by the constant current source Iref is supplied to the reference MOSFET Mr, a dedicated current source for the reference MOSFET Mr is unnecessary and consumed. The power is reduced.
JP 2004-140423 A (paragraphs [0005]-[0006], FIG. 5)

図3の回路において、基準電圧Vd1は、基準電流源よりの定電流Irefを基準負荷であるFETM1に流して生成しているため、負の電圧とすることができない。図4の回路においても、基準電圧Vrは、差動増幅部のバイアス電流を基準MOSFETMrに流して生成しているため、負の電圧とすることができない。従って、図3,4の回路を使用して過電流の検出が可能な電流の向きは、正方向(メインMOSFETMmをドレイン端子からソース端子へ流れる向き)に限られる。このため、例えばDC−DCコンバータにおいては、インダクタ電流のピーク値を制限する用途(ハイサイド側スイッチング素子であるMOSFETの順方向電流の検出用)やその逆流を検出する用途(ローサイド側スイッチング素子であるMOSFETの順方向電流の検出用)等には図4の回路を使用できるが、インダクタ電流のボトム値を制限する用途(ローサイド側スイッチング素子であるMOSFETの逆方向電流の検出用)等には使用できない。   In the circuit of FIG. 3, the reference voltage Vd1 cannot be a negative voltage because it is generated by flowing the constant current Iref from the reference current source to the FET M1 that is the reference load. Also in the circuit of FIG. 4, the reference voltage Vr cannot be a negative voltage because it is generated by passing the bias current of the differential amplifier through the reference MOSFET Mr. Therefore, the direction of the current that can detect the overcurrent using the circuits of FIGS. 3 and 4 is limited to the positive direction (the direction in which the main MOSFET Mm flows from the drain terminal to the source terminal). For this reason, for example, in a DC-DC converter, an application for limiting the peak value of the inductor current (for detecting a forward current of a MOSFET that is a high-side switching element) and an application for detecting the reverse current (for a low-side switching element). The circuit shown in FIG. 4 can be used for detecting the forward current of a certain MOSFET, etc., but for applications that limit the bottom value of the inductor current (for detecting the reverse current of a MOSFET that is a low-side switching element), etc. I can not use it.

また、図3の回路においては定電流源Irefを用意する必要があるので、低消費化に関する課題を有している。すなわち、上記の説明ではミラー比を1としたが、ミラー比M(=FETM0のドレイン電流/FETM1のドレイン電流)を大きくしてIrefを小さくしようとしても、ミラー比の大きさには限界があり、メインのFETであるFETM0に流れる電流が大電流であると、定電流Irefもある程度の大きさにせざるを得ない。図4の回路は、この定電流Irefに関する問題を解決するものになっていて、本発明においてもこれを解決する必要がある。   In addition, in the circuit of FIG. 3, since it is necessary to prepare the constant current source Iref, there is a problem relating to low consumption. That is, in the above description, the mirror ratio is set to 1. However, even if the mirror ratio M (= drain current of the FET M0 / drain current of the FET M1) is increased to reduce Iref, there is a limit to the size of the mirror ratio. If the current flowing through the main FET FETM0 is a large current, the constant current Iref must be set to a certain level. The circuit of FIG. 4 solves the problem related to the constant current Iref, and it is necessary to solve this also in the present invention.

本発明は上述した問題に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、低い消費電力で過電流判定を行える新たな手法を提供することである。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and a problem to be solved is to provide a new technique capable of performing overcurrent determination with low power consumption.

本発明の態様のひとつである過電流検出回路は、2つの入力の電位差を増幅する差動増幅部と、基準電流を流すと当該基準電流に対応する電圧が得られる基準負荷と、を有し、該差動増幅部に流されるバイアス電流のうちの少なくとも一部の電流を該基準負荷に流し、該基準負荷に該電流を流して得られた電圧であるレベルシフト電圧で、過電流検出の対象である電流の大きさに対応する検出電圧のレベルをシフトさせた電圧を、該差動増幅部の2つの入力のうちの一方へ入力し、所定の基準電圧を、該差動増幅部の2つの入力のうちの他方へ入力する、ことを特徴とするものであり、この特徴によって前述した課題を解決する。   An overcurrent detection circuit according to one aspect of the present invention includes a differential amplifier that amplifies a potential difference between two inputs, and a reference load that obtains a voltage corresponding to the reference current when a reference current is passed. The level shift voltage, which is a voltage obtained by flowing at least a part of the bias current flowing through the differential amplifier to the reference load and passing the current through the reference load, is used for overcurrent detection. A voltage obtained by shifting the level of the detection voltage corresponding to the magnitude of the target current is input to one of the two inputs of the differential amplifier, and a predetermined reference voltage is input to the differential amplifier. It is characterized by inputting to the other of the two inputs, and the above-described problems are solved by this feature.

なお、この本発明に係る過電流検出回路において、該基準負荷を、該レベルシフト電圧を得るときのゲート電位が固定されている第一のMOSFETとし、該過電流検出の対象である電流を、第二のMOSFETのドレイン電流とすることができる。   In the overcurrent detection circuit according to the present invention, the reference load is a first MOSFET whose gate potential when obtaining the level shift voltage is fixed, and the current that is the target of the overcurrent detection is The drain current of the second MOSFET can be used.

上記の構成によれば、検出電圧のレベルをレベルシフト電圧でシフトした電圧と、所定の基準電圧との大小比較の結果を、差動増幅部の出力から得ることができる。そして、この結果より、検出対象である電流が過電流状態にあるか否かを知ることができる。ここで、上記の構成によれば、差動増幅部に流されるバイアス電流のうちの少なくとも一部の電流を基準負荷に流すようにしたので、基準負荷に電流を流すための専用の電流源が不要である。この結果、回路全体での総消費電流が減少する。   According to the above configuration, the result of the magnitude comparison between the voltage obtained by shifting the level of the detection voltage by the level shift voltage and the predetermined reference voltage can be obtained from the output of the differential amplifier. From this result, it can be determined whether or not the current to be detected is in an overcurrent state. Here, according to the above configuration, since at least a part of the bias current flowing in the differential amplifying unit is caused to flow to the reference load, a dedicated current source for flowing current to the reference load is provided. It is unnecessary. As a result, the total current consumption in the entire circuit is reduced.

なお、前述した本発明に係る過電流検出回路において、該過電流検出の対象である該ドレイン電流を、該第二のMOSFETのソース端子からドレイン端子へと流れる電流とすることができる。つまり、本発明では、検出電圧のレベルをレベルシフト電圧でシフトした電圧と、所定の基準電圧との大小比較を行うようにしたので、第二のMOSFETの逆方向ドレイン電流に対する過電流検出を行うことができる。   In the above-described overcurrent detection circuit according to the present invention, the drain current that is the target of the overcurrent detection can be a current that flows from the source terminal to the drain terminal of the second MOSFET. That is, in the present invention, since the magnitude of the voltage obtained by shifting the level of the detection voltage by the level shift voltage and the predetermined reference voltage is compared, overcurrent detection is performed for the reverse drain current of the second MOSFET. be able to.

なお、このとき、該所定の基準電圧を、接地電位とすることができる。このようにすることにより、接地電位とは電位の異なる基準電圧を得るための構成が不要となる。
また、前述した本発明に係る過電流検出回路において、該第一のMOSFETと該第二のMOSFETとを単一の半導体基板上に形成することができる。
At this time, the predetermined reference voltage can be a ground potential. By doing so, a configuration for obtaining a reference voltage having a potential different from the ground potential becomes unnecessary.
In the above-described overcurrent detection circuit according to the present invention, the first MOSFET and the second MOSFET can be formed on a single semiconductor substrate.

このようにすることにより、第一のMOSFETと第二のMOSFETとの外乱に対する電気的特性の変動の傾向が揃うので、駆動電圧や周囲温度に対する依存性の少ない過電流判定を行うことができるようになる。   In this way, since the tendency of fluctuations in the electrical characteristics with respect to the disturbance between the first MOSFET and the second MOSFET is uniform, it is possible to perform overcurrent determination with little dependency on the drive voltage and ambient temperature. become.

また、前述した本発明に係る過電流検出回路において、該差動増幅部からの出力を増幅する増幅部を更に有し、該レベルシフト電圧を得るために、該差動増幅部に流されるバイアス電流のうちの少なくとも一部の電流と共に、該増幅部に流されるバイアス電流のうちの少なくとも一部の電流を、該基準負荷に流す、ように構成することができる。   The above-described overcurrent detection circuit according to the present invention further includes an amplifying unit that amplifies the output from the differential amplifying unit, and a bias that is supplied to the differential amplifying unit to obtain the level shift voltage. A configuration may be adopted in which at least a part of a bias current that is supplied to the amplifying unit is supplied to the reference load together with at least a part of the current.

こうすることにより、該増幅部から該基準負荷に流れる電流が該差動増幅部の出力により変化することを利用してヒステリシス特性を実現できるので、過電流の検出結果が得られた後の回路誤動作が防止される。   In this way, since the hysteresis characteristic can be realized by utilizing the fact that the current flowing from the amplifier to the reference load changes according to the output of the differential amplifier, the circuit after the overcurrent detection result is obtained Malfunction is prevented.

また、前述した本発明に係る過電流検出回路において、該レベルシフト電圧を得るために該第一のMOSFETに流す電流を、該第一のMOSFETがオフ状態である期間において、該第一のMOSFETからバイパスさせるバイパス手段を更に有するように構成することができる。   Further, in the overcurrent detection circuit according to the present invention described above, the current flowing through the first MOSFET in order to obtain the level shift voltage is applied to the first MOSFET during a period in which the first MOSFET is in an off state. Further, it can be configured to further include bypass means for bypassing.

ここで、該バイパス手段は、該第二のMOSFETがオフ状態である期間においてオン状態とされる第三のMOSFETとすることができる。
この構成によれば、第二のMOSFETがオフ状態の期間における、差動増幅部に流されるバイアス電流の流路が確保される。
Here, the bypass means may be a third MOSFET that is turned on in a period in which the second MOSFET is in an off state.
According to this configuration, a flow path for the bias current that flows in the differential amplifier section is ensured during the period in which the second MOSFET is in the off state.

なお、上述した本発明に係る過電流検出回路を用い、該過電流検出回路による過電流検出の対象が、負荷を駆動する出力段のMOSFETのドレイン電流である、ことを特徴とするDC−DCコンバータについても、本発明に係るものである。   A DC-DC using the overcurrent detection circuit according to the present invention described above, wherein the overcurrent detection target by the overcurrent detection circuit is the drain current of the MOSFET of the output stage that drives the load. The converter also relates to the present invention.

上記の構成を有するDC−DCコンバータでは、負荷を駆動する出力段のMOSFETのドレイン電流が過電流状態となったことを検出して当該MOSFETの動作を止めることができ、過電流によるDC−DCコンバータの故障が防止される。ここで、上述した本発明に係る過電流検出回路を用いることにより、回路全体での総消費電流が減少する。   In the DC-DC converter having the above-described configuration, it is possible to detect that the drain current of the MOSFET of the output stage that drives the load is in an overcurrent state, and to stop the operation of the MOSFET. Converter failure is prevented. Here, by using the above-described overcurrent detection circuit according to the present invention, the total current consumption in the entire circuit is reduced.

また、基準電流を流すと当該基準電流に対応する電圧が得られる基準負荷に、2つの入力の電位差を増幅する差動増幅部に流されるバイアス電流のうちの少なくとも一部の電流を流し、該基準負荷に該電流を流して得られた電圧であるレベルシフト電圧で、過電流検出の対象である電流の大きさに対応する検出電圧のレベルをシフトさせた電圧を、該差動増幅部の2つの入力のうちの一方へ入力し、所定の基準電圧を、該差動増幅部の2つの入力のうちの他方へ入力する、ことを特徴とする過電流検出方法も本発明に係るものであり、この方法によっても、前述した本発明に係る過電流検出回路と同様の作用効果を奏する結果、前述した課題が解決される。   Further, when a reference current is supplied, at least a part of a bias current that is supplied to a differential amplifier that amplifies a potential difference between two inputs is supplied to a reference load that obtains a voltage corresponding to the reference current. A voltage obtained by shifting the level of the detection voltage corresponding to the magnitude of the current that is the target of overcurrent detection with a level shift voltage that is a voltage obtained by flowing the current through the reference load is supplied to the differential amplification unit. An overcurrent detection method is also provided according to the present invention, wherein the input is input to one of the two inputs, and a predetermined reference voltage is input to the other of the two inputs of the differential amplifier. With this method as well, the above-described problems are solved as a result of the same effects as the above-described overcurrent detection circuit according to the present invention.

本発明によれば、以上のようにすることにより、低い消費電力で上述の逆方向電流に対しても過電流の判定が行えるという効果を奏する。   According to the present invention, it is possible to perform an overcurrent determination with respect to the above-described reverse current with low power consumption.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず図1について説明する。同図は、本発明を実施する過電流検出回路の構成を示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, FIG. 1 will be described. This figure shows the configuration of an overcurrent detection circuit embodying the present invention.

図1において、図4に示したものと同一の構成要素には同一の符号を付しており、その詳細な説明は省略する。
図4の回路は、メインMOSFETMmのドレイン−ソース間を流れる逆方向(ソース端子からドレイン端子へ流れる向き)の電流値が所定値よりも大きいかどうかを検出するものである。
1, the same components as those shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
The circuit in FIG. 4 detects whether the current value in the reverse direction (direction flowing from the source terminal to the drain terminal) flowing between the drain and source of the main MOSFET Mm is larger than a predetermined value.

図1の回路は、コンパレータ100におけるFETM03及びM04で構成されている入力差動対の反転側入力(FETM04のゲート端子)に検出電圧Vinを印加するのではなく、当該反転側入力をグランド(接地電位)に接続した点と、基準負荷としての機能を有する基準MOSFETMrのソース端子をグランド(接地電位)に接続するのではなく、当該ソース端子に検出電圧Vinを印加した(すなわち、当該ソース端子とメインMOSFETMmのドレイン端子とを接続した)点において、図4に示した回路と異なっている。   The circuit of FIG. 1 does not apply the detection voltage Vin to the inverting side input (gate terminal of the FET M04) of the input differential pair constituted by the FETs M03 and M04 in the comparator 100, but the inverting side input is grounded (grounded). The detection voltage Vin is applied to the source terminal instead of connecting the point connected to the potential) and the source terminal of the reference MOSFET Mr functioning as a reference load to the ground (ground potential). 4 is different from the circuit shown in FIG. 4 in that the drain terminal of the main MOSFET Mm is connected.

図1の回路において、定電流源IrefがFETM01及びM02とFETM03及びM04とからなる差動増幅部へ供給するバイアス電流が、基準MOSFETMrのドレイン端子からソース端子へと流れることにより、レベルシフト電圧Vlsが基準MOSFETMrのドレイン−ソース間に発生する。従って、前述した入力差動対の非反転側入力(FETM03のゲート端子)には、メインMOSFETMmのドレイン−ソース間電圧である検出電圧Vinと、前述したレベルシフト電圧Vlsとの和の電圧(検出電圧Vinのレベルをレベルシフト電圧Vlsでシフトさせた電圧)が印加される。   In the circuit of FIG. 1, the bias current supplied from the constant current source Iref to the differential amplifier unit composed of the FETs M01 and M02 and the FETs M03 and M04 flows from the drain terminal to the source terminal of the reference MOSFET Mr, thereby causing the level shift voltage Vls. Occurs between the drain and source of the reference MOSFET Mr. Accordingly, the non-inverting side input (the gate terminal of the FET M03) of the input differential pair described above is the sum of the detection voltage Vin (the drain-source voltage of the main MOSFET Mm) and the level shift voltage Vls described above (detection). A voltage obtained by shifting the level of the voltage Vin by the level shift voltage Vls) is applied.

前述したように、図1の回路では、当該入力差動対の反転側入力はグランドに接続されている。従って、コンパレータ100は、検出電圧Vinのレベルをレベルシフト電圧Vlsでシフトさせた電圧を、グランドの電位(接地電位)と比較することになる。   As described above, in the circuit of FIG. 1, the inverting side input of the input differential pair is connected to the ground. Therefore, the comparator 100 compares the voltage obtained by shifting the level of the detection voltage Vin with the level shift voltage Vls with the ground potential (ground potential).

ここで、Vin+Vls<0となると、コンパレータ100は、出力電圧Voutを「L」レベルとする。つまり、コンパレータ100は、Vin<−Vlsのときには、出力電圧Voutを「L」レベルにする。これはすなわち、Vinに対応する電流である、メインMOSFETMmを流れる逆方向の電流(メインMOSFETMmをソース端子からドレイン端子へ流れる向きの電流)が、所定値よりも大きい場合を示している。   Here, when Vin + Vls <0, the comparator 100 sets the output voltage Vout to the “L” level. That is, the comparator 100 sets the output voltage Vout to the “L” level when Vin <−Vls. In other words, this indicates a case where the reverse current flowing through the main MOSFET Mm (current flowing in the main MOSFET Mm from the source terminal to the drain terminal), which is a current corresponding to Vin, is larger than a predetermined value.

図1の回路は以上のように動作する。ここで、メインMOSFETMmと基準MOSFETMrとを同一半導体基板上に形成する等して、外乱に対するこの両者の電気的特性の変動の傾向を揃えておく。すると、駆動電圧や周囲温度に対する依存性の少ない過電流判定を行うことができる。また、図1の回路は、定電流源Irefが供給している差動増幅部へのバイアス電流を基準負荷としての機能を有する基準MOSFETMrへ流すようにしているので、基準MOSFETMrのための専用の電流源が不要であり、消費電力が低減されている。   The circuit of FIG. 1 operates as described above. Here, for example, the main MOSFET Mm and the reference MOSFET Mr are formed on the same semiconductor substrate, so that the tendency of fluctuations in the electrical characteristics of both of them with respect to the disturbance is made uniform. Then, it is possible to perform overcurrent determination with little dependency on the driving voltage and the ambient temperature. Further, since the circuit of FIG. 1 allows the bias current to the differential amplifier supplied by the constant current source Iref to flow to the reference MOSFET Mr having a function as a reference load, a dedicated circuit for the reference MOSFET Mr is provided. A current source is unnecessary and power consumption is reduced.

次に図2について説明する。同図は、本発明を実施する過電流検出回路を用いて出力の過電流検出を行うDC−DCコンバータ1の構成の一部を示している。
図2に示したDC−DCコンバータ1では、同期整流型DC−DCコンバータにおけるインダクタ電流のボトム値をローサイドMOSFETから検出し、当該ボトム値が所定値に達するかどうかを判定するために、過電流検出回路を使用している。
Next, FIG. 2 will be described. FIG. 1 shows a part of the configuration of a DC-DC converter 1 that performs output overcurrent detection using an overcurrent detection circuit that implements the present invention.
In the DC-DC converter 1 shown in FIG. 2, the overcurrent is detected in order to detect the bottom value of the inductor current in the synchronous rectification type DC-DC converter from the low-side MOSFET and determine whether the bottom value reaches a predetermined value. A detection circuit is used.

図2において、ローサイドMOSFETMn、基準負荷としての機能を有する基準MOSFETMr、バイパスMOSFETMr’、並びにFETM11、M12、及びM16はいずれもnチャネルMOSFETである。また、ハイサイドMOSFETMp並びにFETM13、M14、M15、M17、及びM18はいずれもpチャネルMOSFETである。   In FIG. 2, the low-side MOSFET Mn, the reference MOSFET Mr serving as a reference load, the bypass MOSFET Mr ′, and the FETs M11, M12, and M16 are all n-channel MOSFETs. The high side MOSFET Mp and the FETs M13, M14, M15, M17, and M18 are all p-channel MOSFETs.

まず、比較器(コンパレータ)10について説明する。コンパレータ10は、FETM11、M12、M13、M14、M15、M16、M17、及びM18と、定電流源Iref’及び出力バッファ19とを備えて構成されている。   First, the comparator (comparator) 10 will be described. The comparator 10 includes FETs M11, M12, M13, M14, M15, M16, M17, and M18, a constant current source Iref ', and an output buffer 19.

FETM18、M15、及びM17の全てのゲート端子とFETM18のドレイン端子とが接続されており、カレントミラーを構成している。ここで、FETM18、FETM15、及びFETM17の全てのソース端子が電源線VDDに接続されており、更に、定電流源Iref’がFETM18のドレイン端子とグランドとの間に接続されているので、FETM18のドレイン電流Ibは、定電流源Iref’により決定されるので、FETM15及びM17は、どちらも一定のドレイン電流を流す定電流源とみなすことができる。   All gate terminals of the FETs M18, M15, and M17 and the drain terminal of the FET M18 are connected to form a current mirror. Here, all the source terminals of the FET M18, FET M15, and FET M17 are connected to the power supply line VDD, and further, the constant current source Iref ′ is connected between the drain terminal of the FET M18 and the ground. Since the drain current Ib is determined by the constant current source Iref ′, both the FETs M15 and M17 can be regarded as constant current sources that allow a constant drain current to flow.

また、FETM11、M12、M13、及びM14により差動増幅部が構成されている。この差動増幅部には、定電流であるFETM15のドレイン電流が、バイアス電流として流される。   Further, the FET M11, M12, M13, and M14 constitute a differential amplifier. A drain current of the FET M15, which is a constant current, flows as a bias current through the differential amplifier.

FETM13及びM14は入力差動対を構成している。当該入力差動対における非反転側入力であるFETM13のゲート端子は、コンパレータ10の非反転側入力であり、ここには基準MOSFETMrのドレイン端子が接続されている。一方、当該入力差動対における反転側入力であるM14のゲート端子は、コンパレータ10の反転側入力であり、ここにはインバータINV1の出力端子が接続されている。なお、FETM15からの定電流は、2つに分けられてFETM13及びM14各々のソース端子に入力されている。   The FETs M13 and M14 constitute an input differential pair. The gate terminal of the FET M13, which is the non-inverting side input in the input differential pair, is the non-inverting side input of the comparator 10, and the drain terminal of the reference MOSFET Mr is connected thereto. On the other hand, the gate terminal of M14, which is the inverting side input in the input differential pair, is the inverting side input of the comparator 10, to which the output terminal of the inverter INV1 is connected. The constant current from the FET M15 is divided into two and input to the source terminals of the FETs M13 and M14.

FETM11及びM12の両ゲート端子とM11のドレイン端子とが纏められてFETM13のドレイン端子に接続されている。従って、FETM11及びM12はFETM12のドレイン電流をFETM13のドレイン電流に一致させるカレントミラーである。FETM12のドレイン端子はFETM14のドレイン端子と接続されており、この接続点がこの差動増幅部の出力である。この出力は、FETM16のゲート端子へと導かれている。   Both gate terminals of the FETs M11 and M12 and the drain terminal of the M11 are combined and connected to the drain terminal of the FET M13. Therefore, the FETs M11 and M12 are current mirrors that match the drain current of the FET M12 with the drain current of the FET M13. The drain terminal of the FET M12 is connected to the drain terminal of the FET M14, and this connection point is the output of this differential amplifier. This output is led to the gate terminal of the FET M16.

FETM16及びM17は、上述した差動増幅部からの出力を増幅する中間増幅部である。
FETM16は、上述した差動増幅部の出力を受け、この出力を反転する。なお、FETM16のドレイン端子には、FETM17のドレイン端子が接続されているので、FETM16がオン状態のときには定電流であるFETM17のドレイン電流がFETM16を流れることとなる。
The FETs M16 and M17 are intermediate amplification units that amplify the output from the differential amplification unit described above.
The FET M16 receives the output of the differential amplifier described above and inverts this output. Since the drain terminal of the FET M16 is connected to the drain terminal of the FET M16, the drain current of the FET M17 that is a constant current flows through the FET M16 when the FET M16 is in the ON state.

FETM16のドレイン端子は出力バッファ19の入力とも接続されている。この出力バッファ19の出力がコンパレータ10の出力Voutとなる。
次に、DC−DC変換部20について説明する。
The drain terminal of the FET M16 is also connected to the input of the output buffer 19. The output of the output buffer 19 becomes the output Vout of the comparator 10.
Next, the DC-DC converter 20 will be described.

DC−DC変換部20において、負荷を駆動する出力段のハイサイドMOSFETMpとローサイドMOSFETMnとは直列接続されており、ハイサイドMOSFETMp、
ローサイドMOSFETMnの順で、電源線Vinとグランドとの間に挿入されている。
In the DC-DC converter 20, the high-side MOSFET Mp and the low-side MOSFET Mn in the output stage that drives the load are connected in series, and the high-side MOSFET Mp,
The low-side MOSFET Mn is inserted in this order between the power supply line Vin and the ground.

ハイサイドMOSFETMp及びローサイドMOSFETMn各々のゲート端子はコントローラ21にそれぞれ接続されている。コントローラ21がこれらに印加する制御信号の電圧レベルを変化させて「H」レベル若しくは「L」レベルとすると、このレベルの変化に応じ、ハイサイドMOSFETMp及びローサイドMOSFETMnのオン・オフの状態が交互に切り替わる。   The gate terminals of the high-side MOSFET Mp and the low-side MOSFET Mn are connected to the controller 21, respectively. When the controller 21 changes the voltage level of the control signal applied thereto to “H” level or “L” level, the on / off state of the high-side MOSFET Mp and the low-side MOSFET Mn alternately according to the change of this level. Switch.

図2の回路では、このローサイドMOSFETMnの逆方向電流(ソース端子からドレイン端子へ流れる向きの電流)の状態の検出を行う。従って、ローサイドMOSFETMnのドレイン電位が、電流検出の対象である電流の大きさに対応する検出電圧(図1における検出電圧Vin)となる。   In the circuit of FIG. 2, the state of the reverse current (current flowing in the direction from the source terminal to the drain terminal) of the low-side MOSFET Mn is detected. Therefore, the drain potential of the low-side MOSFET Mn becomes a detection voltage (detection voltage Vin in FIG. 1) corresponding to the magnitude of the current that is the target of current detection.

なお、ローサイドMOSFETMnのドレイン−ソース間に並列に接続されているLCの直列接続は、DC−DCコンバータ1の出力平滑用のフィルタである。
次に、コンパレータ10とDC−DC変換部20との接続部分について説明する。
Note that a series connection of LCs connected in parallel between the drain and source of the low-side MOSFET Mn is a filter for smoothing the output of the DC-DC converter 1.
Next, a connection part between the comparator 10 and the DC-DC converter 20 will be described.

コンパレータ10におけるFETM11及びM12の両ソース端子とFETM16のソース端子とが纏められて、基準MOSFETMrのドレイン端子と接続されている。従って、FETM16がオン状態のときには、基準MOSFETMrには、ドレイン電流として、前述した差動増幅部及び中間増幅部それぞれのバイアス電流が集められて流される。また、FETM16がオフ状態のときには、基準MOSFETMrには、ドレイン電流として、差動増幅部のバイアス電流が流される。   The source terminals of the FETs M11 and M12 and the source terminal of the FET M16 in the comparator 10 are combined and connected to the drain terminal of the reference MOSFET Mr. Therefore, when the FET M16 is in the ON state, the bias currents of the differential amplification unit and the intermediate amplification unit described above are collected and flowed as the drain current in the reference MOSFET Mr. In addition, when the FET M16 is in the OFF state, the bias current of the differential amplifier is passed as the drain current to the reference MOSFET Mr.

つまり、前述した差動増幅部及び中間増幅部をそれぞれ流れるバイアス電流を回収し、基準電流Irefとして基準MOSFETMrに流すことで、レベルシフト電圧Vlsを基準MOSFETMrのドレイン−ソース間に発生させる。   That is, the bias currents flowing through the differential amplification unit and the intermediate amplification unit described above are collected and passed to the reference MOSFET Mr as the reference current Iref, thereby generating the level shift voltage Vls between the drain and source of the reference MOSFET Mr.

なお、基準MOSFETMrのゲート端子には、インバータINV1の入力端子と共に、ローサイドMOSFETMnのゲート端子に印加されているものと同一の制御信号が、コントローラ21により印加される。   The controller 21 applies the same control signal to the gate terminal of the reference MOSFET Mr as well as the input terminal of the inverter INV1 to the gate terminal of the low-side MOSFET Mn.

バイパスMOSFETMr’は、コンパレータ10から流れ出し、レベルシフト電圧Vlsを得るために基準MOSFETMrに流す基準電流Irefを、当該基準MOSFETMrがオフ状態の期間においてバイパスさせ、その流路を確保するために設けられている。   The bypass MOSFET Mr ′ flows out from the comparator 10 and is provided for bypassing the reference current Iref flowing to the reference MOSFET Mr to obtain the level shift voltage Vls during a period in which the reference MOSFET Mr is in an off state, and securing the flow path. Yes.

バイパスMOSFETMr’は、そのドレイン端子が基準MOSFETMrのドレイン端子に接続されており、そのソース端子はグランドに接続されている。また、バイパスMOSFETMr’のゲート端子はインバータINV2の出力端子と接続されており、このインバータINV2の入力端子は、基準MOSFETMrのゲート端子に接続されている。従って、バイパスMOSFETMr’のオン/オフの状態は基準MOSFETMrのオン/オフの状態と逆になるので、基準MOSFETMrがオフ状態の場合における基準電流Irefの経路が確保される。   The bypass MOSFET Mr ′ has a drain terminal connected to the drain terminal of the reference MOSFET Mr, and a source terminal connected to the ground. The gate terminal of the bypass MOSFET Mr ′ is connected to the output terminal of the inverter INV2, and the input terminal of the inverter INV2 is connected to the gate terminal of the reference MOSFET Mr. Accordingly, since the on / off state of the bypass MOSFET Mr ′ is opposite to the on / off state of the reference MOSFET Mr, a path for the reference current Iref when the reference MOSFET Mr is off is secured.

DC−DCコンバータ1は以上のように構成されている。
次に、このDC−DCコンバータ1におけるインダクタ電流のボトム値の検出動作について説明する。
The DC-DC converter 1 is configured as described above.
Next, the operation of detecting the bottom value of the inductor current in the DC-DC converter 1 will be described.

まず、ローサイドMOSFETMnがオフ状態の場合、すなわち、コントローラ21が
ローサイドMOSFETMnのゲート端子に印加する制御信号の電圧レベルが「L」レベルの場合を想定する。この場合、コンパレータ10の反転側入力には、インバータINV1の出力信号、すなわち「H」レベルの信号が印加される。
First, it is assumed that the low-side MOSFET Mn is in an off state, that is, the voltage level of the control signal applied by the controller 21 to the gate terminal of the low-side MOSFET Mn is “L” level. In this case, the output signal of the inverter INV1, that is, the “H” level signal is applied to the inverting input of the comparator 10.

なお、この場合、基準MOSFETMrはオフ状態であり、バイパスMOSFETMr’はオン状態となる。このときにコンパレータ10から流れ出す基準電流IrefによってバイパスMOSFETMr’に生成される電圧(すなわち、コンパレータ10の非反転側入力に印加される電圧)は、インバータINV1からの「H」レベルの出力信号よりも十分小さいものとなるように、バイパスMOSFETMr’を形成しておく。   In this case, the reference MOSFET Mr is in an off state, and the bypass MOSFET Mr 'is in an on state. At this time, the voltage generated in the bypass MOSFET Mr ′ by the reference current Iref flowing out from the comparator 10 (that is, the voltage applied to the non-inverting side input of the comparator 10) is higher than the “H” level output signal from the inverter INV1. A bypass MOSFET Mr ′ is formed so as to be sufficiently small.

このとき、コンパレータ10中の差動増幅部の出力は「L」レベルとなるので、コンパレータ10中の中間増幅部の出力は「H」レベルとなる。従って、コンパレータ10の出力Voutは「H」レベルとなる。   At this time, the output of the differential amplifier in the comparator 10 is at “L” level, so the output of the intermediate amplifier in the comparator 10 is at “H” level. Therefore, the output Vout of the comparator 10 becomes “H” level.

ここで、コントローラ21がローサイドMOSFETMnのゲート端子に印加する制御信号の電圧レベルが「L」レベルから「H」レベルへと遷移した場合を考える。この場合、コンパレータ10の反転側入力には、インバータINV1からの「L」レベルの出力信号(すなわち、接地電位)が、大小比較のための所定の基準電圧として印加される。   Here, consider a case where the voltage level of the control signal applied to the gate terminal of the low-side MOSFET Mn by the controller 21 transitions from the “L” level to the “H” level. In this case, an “L” level output signal (ie, ground potential) from the inverter INV1 is applied to the inverting side input of the comparator 10 as a predetermined reference voltage for size comparison.

このとき、基準MOSFETMrは、ゲート端子に「H」レベルの電圧が印加されることによりオン状態になり、バイパスMOSFETMr’は、インバータINV2の作用によりオフ状態になる。すると、コンパレータ10から流れ出す基準電流Irefが基準MOSFETMrを流れてレベルシフト電圧Vlsが生成されるので、コンパレータ10の非反転側入力には、ローサイドMOSFETMnのドレイン−ソース間電圧とレベルシフト電圧Vlsとの和の電圧(ローサイドMOSFETMnのドレイン−ソース間電圧のレベルをレベルシフト電圧Vlsでシフトさせた電圧)が印加される。従って、コンパレータ10は、この和の電圧を接地電位と比較することになる。   At this time, the reference MOSFET Mr is turned on by applying a voltage of “H” level to the gate terminal, and the bypass MOSFET Mr ′ is turned off by the action of the inverter INV2. Then, since the reference current Iref flowing out from the comparator 10 flows through the reference MOSFET Mr and the level shift voltage Vls is generated, the non-inverting side input of the comparator 10 includes the drain-source voltage of the low side MOSFET Mn and the level shift voltage Vls. A sum voltage (a voltage obtained by shifting the level of the drain-source voltage of the low-side MOSFET Mn by the level shift voltage Vls) is applied. Therefore, the comparator 10 compares this sum voltage with the ground potential.

ここで、例えばローサイドMOSFETMnがオン状態に遷移した直後において、ソース端子からドレイン端子へと流れる向きのドレイン電流Idnの電流量が大きいことにより、上述した和の電圧が接地電位よりも小さくなると、コンパレータ10中の差動増幅部の出力は「L」レベルとなる。このとき、コンパレータ10中の中間増幅部の出力は「H」レベルとなるので、コンパレータ10の出力Voutは「H」レベルとなる。   Here, for example, immediately after the low-side MOSFET Mn transitions to the ON state, if the amount of the drain current Idn flowing in the direction from the source terminal to the drain terminal is large, the above-described sum voltage becomes smaller than the ground potential. The output of the differential amplifier in FIG. At this time, the output of the intermediate amplifying unit in the comparator 10 is at the “H” level, so the output Vout of the comparator 10 is at the “H” level.

一方、上述した和の電圧が接地電位よりも大きくなった場合、すなわち、上述したドレイン電流Idnの電流量が小さくなった場合には、コンパレータ10中の差動増幅部の出力は「H」レベルとなる。このとき、コンパレータ10中の中間増幅部の出力は「L」レベルとなるので、コンパレータ10の出力Voutは「L」レベルとなる。   On the other hand, when the above-described sum voltage becomes larger than the ground potential, that is, when the amount of the drain current Idn described above becomes small, the output of the differential amplifier in the comparator 10 is at the “H” level. It becomes. At this time, since the output of the intermediate amplifying unit in the comparator 10 is at the “L” level, the output Vout of the comparator 10 is at the “L” level.

従って、コントローラ21がローサイドMOSFETMnに印加する制御信号が「H」レベルであるときに、コンパレータ10の出力Voutが「H」レベルとなれば、DC−DCコンバータ1におけるインダクタ電流のボトム値が、所定値を超えたと判定することができる。   Therefore, when the output signal Vout of the comparator 10 becomes “H” level when the control signal applied to the low-side MOSFET Mn by the controller 21 is “H” level, the bottom value of the inductor current in the DC-DC converter 1 is predetermined. It can be determined that the value has been exceeded.

なお、図2の回路において、前述した和の電圧が接地電位よりも大きくなった場合には、コンパレータ10中の差動増幅部の出力は「H」レベルとなる。すると、FETM16がオン状態となるので、コンパレータ10から出力される基準電流Irefが増加する。この基準電流Irefの増加により、レベルシフト電圧Vlsが上昇するが、これは前述した和の電圧を更に増加させることになるので、結果として、「H」レベルに切り替わったコンパレータ10の出力Voutを維持する方向に寄与することになる。すなわち、こ
れによりヒステリシス特性を実現して、回路の誤動作防止機能を持たせることができる。
In the circuit of FIG. 2, when the above-described sum voltage becomes larger than the ground potential, the output of the differential amplifying unit in the comparator 10 becomes “H” level. Then, since the FET M16 is turned on, the reference current Iref output from the comparator 10 increases. As the reference current Iref increases, the level shift voltage Vls increases, but this further increases the above-described sum voltage. As a result, the output Vout of the comparator 10 switched to the “H” level is maintained. It will contribute to the direction to do. That is, it is possible to realize a hysteresis characteristic and to have a function of preventing malfunction of the circuit.

図2に示したDC−DCコンバータ1は以上のように動作する。ここでは、メインMOSFETMnと基準MOSFETMrとを同一半導体基板上に形成する等して、外乱に対するこの両者の電気的特性の変動の傾向を揃えておく。すると、駆動電圧や周囲温度に対する依存性の少ない過電流判定を行うことができる。また、この図2の回路においても、定電流源とみなせるFETM15が供給している差動増幅部へのバイアス電流を基準MOSFETMrへ流すようにしているので、基準MOSFETMrのための専用の電流源が不要であり、消費電力が低減されている。   The DC-DC converter 1 shown in FIG. 2 operates as described above. In this case, the main MOSFET Mn and the reference MOSFET Mr are formed on the same semiconductor substrate, for example, so that the tendency of fluctuations in both electrical characteristics with respect to disturbance is made uniform. Then, it is possible to perform overcurrent determination with little dependency on the driving voltage and the ambient temperature. Also in the circuit of FIG. 2, since a bias current to the differential amplifier supplied by the FET M15 that can be regarded as a constant current source is supplied to the reference MOSFET Mr, a dedicated current source for the reference MOSFET Mr is provided. It is unnecessary and power consumption is reduced.

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上述した各実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良・変更が可能である。
例えば、上述した実施形態においてはMOSFETを使用していたが、接合型FET等を用いて同様の回路を構成することも可能である。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to each embodiment mentioned above, A various improvement and change are possible within the range which does not deviate from the summary of this invention.
For example, although the MOSFET is used in the above-described embodiment, a similar circuit can be configured using a junction FET or the like.

また、図1や図2の回路においては、コンパレータ10若しくは100から流れ出す基準電流Irefの全てを基準MOSFETMrに流しているが、基準MOSFETMrには、定電流であれば、基準電流Irefの一部を流すようにしてもよい。すなわち、図1の回路では、例えば、FETM01、M02、M03、及びM04からなる演算増幅部のバイアス電流の一部を分流した定電流を基準MOSFETMrに流すようにしてもよい。また、図2の回路では、例えば、FETM11、M12、M13、及びM14からなる演算増幅部のバイアス電流の全部若しくは一部とFETM16及びM17からなる中間増幅部のバイアス電流の全部若しくは一部とを合流させた電流を分流した定電流を基準MOSFETMrに流すようにしてもよい。   In the circuits of FIGS. 1 and 2, all of the reference current Iref flowing out from the comparator 10 or 100 is supplied to the reference MOSFET Mr. However, if the reference MOSFET Mr is a constant current, a part of the reference current Iref is supplied. You may make it flow. That is, in the circuit of FIG. 1, for example, a constant current obtained by diverting a part of the bias current of the operational amplifier unit including FETs M01, M02, M03, and M04 may be supplied to the reference MOSFET Mr. In the circuit of FIG. 2, for example, all or part of the bias current of the operational amplifier unit composed of FETs M11, M12, M13, and M14 and all or part of the bias current of the intermediate amplifier unit composed of FETs M16 and M17 are combined. A constant current obtained by dividing the combined current may be supplied to the reference MOSFET Mr.

本発明を実施する過電流検出回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the overcurrent detection circuit which implements this invention. 本発明を実施する過電流検出回路を用いて出力の過電流検出を行うDC−DCコンバータの構成の一部を示す図である。It is a figure which shows a part of structure of the DC-DC converter which performs the overcurrent detection of an output using the overcurrent detection circuit which implements this invention. 従来の過電流検出回路の第一の回路例を示す図である。It is a figure which shows the 1st circuit example of the conventional overcurrent detection circuit. 従来の過電流検出回路の第二の回路例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd circuit example of the conventional overcurrent detection circuit.

符号の説明Explanation of symbols

1 DC−DCコンバータ
10、100、COMP コンパレータ
19 出力バッファ
20 DC−DC変換部
21 コントローラ
L インダクタ
C キャパシタ
INV1、INV2 インバータ
Iref、Iref’ 電流源
M0、M1、M01、M02、M11、M12、M16、
Mm、Mn、Mr、Mr’ nチャネルMOSFET
M03、M04、M13、M14、M15、
M17、M18、Mp pチャネルMOSFET
ZL 駆動負荷
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 DC-DC converter 10,100, COMP comparator 19 Output buffer 20 DC-DC conversion part 21 Controller L Inductor C Capacitor INV1, INV2 Inverter Iref, Iref 'Current source M0, M1, M01, M02, M11, M12, M16,
Mm, Mn, Mr, Mr 'n-channel MOSFET
M03, M04, M13, M14, M15,
M17, M18, Mp p-channel MOSFET
ZL drive load

Claims (10)

2つの入力の電位差を増幅する差動増幅部と、
基準電流を流すと当該基準電流に対応する電圧が得られる基準負荷と、
を有し、
前記差動増幅部に流されるバイアス電流のうちの少なくとも一部の電流を前記基準負荷に流し、
前記基準負荷に前記電流を流して得られた電圧であるレベルシフト電圧で、過電流検出の対象である電流の大きさに対応する検出電圧のレベルをシフトさせた電圧を、前記差動増幅部の2つの入力のうちの一方へ入力し、
所定の基準電圧を、前記差動増幅部の2つの入力のうちの他方へ入力する、
ことを特徴とする過電流検出回路。
A differential amplifier for amplifying the potential difference between the two inputs;
A reference load that provides a voltage corresponding to the reference current when a reference current is passed;
Have
Flowing at least a portion of the bias current flowing through the differential amplifier through the reference load;
A voltage obtained by shifting the level of the detection voltage corresponding to the magnitude of the current that is the target of overcurrent detection with a level shift voltage that is a voltage obtained by flowing the current through the reference load, Input to one of the two inputs
A predetermined reference voltage is input to the other of the two inputs of the differential amplifier;
An overcurrent detection circuit characterized by that.
前記基準負荷は、前記レベルシフト電圧を得るときのゲート電位が固定されている第一のMOSFETであり、
前記過電流検出の対象である電流は、第二のMOSFETのドレイン電流である、
ことを特徴とする請求項1に記載の過電流検出回路。
The reference load is a first MOSFET having a fixed gate potential when obtaining the level shift voltage,
The current that is the target of overcurrent detection is the drain current of the second MOSFET.
The overcurrent detection circuit according to claim 1.
前記過電流検出の対象である前記ドレイン電流は、前記第二のMOSFETのソース端子からドレイン端子へと流れる電流であることを特徴とする請求項2に記載の過電流検出回路。   The overcurrent detection circuit according to claim 2, wherein the drain current that is a target of the overcurrent detection is a current that flows from a source terminal to a drain terminal of the second MOSFET. 前記所定の基準電圧は、接地電位であることを特徴とする請求項3に記載の過電流検出回路。   The overcurrent detection circuit according to claim 3, wherein the predetermined reference voltage is a ground potential. 前記第一のMOSFETと前記第二のMOSFETとを単一の半導体基板上に形成したことを特徴とする請求項2に記載の過電流検出回路。   The overcurrent detection circuit according to claim 2, wherein the first MOSFET and the second MOSFET are formed on a single semiconductor substrate. 前記差動増幅部からの出力を増幅する増幅部を更に有し、
前記レベルシフト電圧を得るために、前記差動増幅部に流されるバイアス電流のうちの少なくとも一部の電流と共に、前記増幅部に流されるバイアス電流のうちの少なくとも一部の電流を、前記基準負荷に流す、
ことを特徴とする請求項1に記載の過電流検出回路。
An amplifier that amplifies the output from the differential amplifier;
In order to obtain the level shift voltage, at least a part of the bias current that flows to the amplifying unit is used together with at least a part of the bias current that flows to the differential amplifying unit, Shed
The overcurrent detection circuit according to claim 1.
前記レベルシフト電圧を得るために前記第一のMOSFETに流す電流を、該第一のMOSFETがオフ状態である期間において、該第一のMOSFETからバイパスさせるバイパス手段を更に有することを特徴とする請求項2に記載の過電流検出回路。   The circuit further comprises bypass means for bypassing a current flowing through the first MOSFET to obtain the level shift voltage from the first MOSFET during a period in which the first MOSFET is off. Item 3. The overcurrent detection circuit according to Item 2. 前記バイパス手段は、前記第二のMOSFETがオフ状態である期間においてオン状態とされる第三のMOSFETであることを特徴とする請求項7に記載の過電流検出回路。   8. The overcurrent detection circuit according to claim 7, wherein the bypass means is a third MOSFET that is turned on during a period in which the second MOSFET is in an off state. 請求項1から8までのうちのいずれか1項に記載の過電流検出回路を用い、
前記過電流検出回路による過電流検出の対象が、負荷を駆動する出力段のMOSFETのドレイン電流である、
ことを特徴とするDC−DCコンバータ。
Using the overcurrent detection circuit according to any one of claims 1 to 8,
The target of overcurrent detection by the overcurrent detection circuit is the drain current of the MOSFET of the output stage that drives the load.
The DC-DC converter characterized by the above-mentioned.
基準電流を流すと当該基準電流に対応する電圧が得られる基準負荷に、2つの入力の電位差を増幅する差動増幅部に流されるバイアス電流のうちの少なくとも一部の電流を流し、
前記基準負荷に前記電流を流して得られた電圧であるレベルシフト電圧で、過電流検出
の対象である電流の大きさに対応する検出電圧のレベルをシフトさせた電圧を、前記差動増幅部の2つの入力のうちの一方へ入力し、
所定の基準電圧を、前記差動増幅部の2つの入力のうちの他方へ入力する、
ことを特徴とする過電流検出方法。
When a reference current is supplied, at least a part of a bias current that is supplied to a differential amplifier that amplifies a potential difference between two inputs is supplied to a reference load that obtains a voltage corresponding to the reference current.
A voltage obtained by shifting the level of the detection voltage corresponding to the magnitude of the current that is the target of overcurrent detection with a level shift voltage that is a voltage obtained by flowing the current through the reference load, Input to one of the two inputs
A predetermined reference voltage is input to the other of the two inputs of the differential amplifier;
An overcurrent detection method characterized by the above.
JP2007069069A 2007-03-16 2007-03-16 Overcurrent detection circuit, DC-DC converter, and overcurrent detection method Expired - Fee Related JP4984998B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007069069A JP4984998B2 (en) 2007-03-16 2007-03-16 Overcurrent detection circuit, DC-DC converter, and overcurrent detection method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007069069A JP4984998B2 (en) 2007-03-16 2007-03-16 Overcurrent detection circuit, DC-DC converter, and overcurrent detection method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008234015A JP2008234015A (en) 2008-10-02
JP4984998B2 true JP4984998B2 (en) 2012-07-25

Family

ID=39906759

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007069069A Expired - Fee Related JP4984998B2 (en) 2007-03-16 2007-03-16 Overcurrent detection circuit, DC-DC converter, and overcurrent detection method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4984998B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103604974A (en) * 2013-11-11 2014-02-26 浙江工业大学 Low-power current detection circuit for current mode DC/DC converter

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5423951B2 (en) * 2009-02-23 2014-02-19 三菱電機株式会社 Semiconductor device
US8570077B2 (en) * 2010-12-17 2013-10-29 Qualcomm Incorporated Methods and implementation of low-power power-on control circuits
US9678111B2 (en) 2015-10-07 2017-06-13 Nxp B.V. Current sensing with compensation for component variations

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58182317A (en) * 1982-04-19 1983-10-25 Sony Corp Comparison circuit
JP2646794B2 (en) * 1990-03-30 1997-08-27 日本電気株式会社 Voltage clamp circuit
JPH0438003A (en) * 1990-06-04 1992-02-07 Nec Corp Mos operational amplifier circuit
JPH0567950A (en) * 1991-09-05 1993-03-19 Seiko Instr Inc Comparator
US5672992A (en) * 1995-04-11 1997-09-30 International Rectifier Corporation Charge pump circuit for high side switch
JP3572292B2 (en) * 2002-01-29 2004-09-29 松下電器産業株式会社 Switching power supply circuit
JP4190853B2 (en) * 2002-10-15 2008-12-03 株式会社デンソー Load drive circuit with current detection function
JP2007033113A (en) * 2005-07-25 2007-02-08 Renesas Technology Corp Overcurrent detection circuit
JP4810943B2 (en) * 2005-09-21 2011-11-09 富士電機株式会社 Overcurrent detection circuit and voltage comparison circuit

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103604974A (en) * 2013-11-11 2014-02-26 浙江工业大学 Low-power current detection circuit for current mode DC/DC converter
CN103604974B (en) * 2013-11-11 2016-03-09 浙江工业大学 Current-mode DC/DC converter low-power current detection circuit

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008234015A (en) 2008-10-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5151332B2 (en) Synchronous rectification type switching regulator
CN107370340B (en) Current detection circuit and DCDC converter including the same
US7426146B2 (en) Reference voltage generating circuit and constant voltage circuit
JP4097635B2 (en) Current detection circuit and switching power supply using the same
US9812963B1 (en) Current detection and averaging circuit for switching power supplies with a half-bridge switch circuit topology
US8305059B2 (en) Voltage regulator circuit
JP4545525B2 (en) Semiconductor integrated circuit and switching power supply for DC voltage conversion
US20070139839A1 (en) Overcurrent detection circuit and switching circuit
WO2007007752A1 (en) Step-down switching regulator, its control circuit, and electronic device using same
US8686704B2 (en) Current sense circuit and switching regulator using the same
US8198875B2 (en) Voltage regulator
JP4542972B2 (en) Overcurrent detection circuit and power supply device using the same
JP2022146584A (en) Step-down dc/dc converter, controller for the same, and control method of the same, and electronic apparatus
WO2010110060A1 (en) Comparator and dc/dc converter
TW201943195A (en) Power supply circuit
JP4810943B2 (en) Overcurrent detection circuit and voltage comparison circuit
JP4984998B2 (en) Overcurrent detection circuit, DC-DC converter, and overcurrent detection method
US11209464B2 (en) Current detection circuit and power converter
JP6588634B2 (en) Switching regulator, semiconductor integrated circuit, and electronic device
JP2013247574A (en) Pwm signal generation circuit and semiconductor device
US10992229B2 (en) Comparator with preamplifier gain adjustment based on overdrive voltage
JP2013121174A (en) Oscillation circuit, and dc-dc converter
US20090153119A1 (en) Method and device for measuring current for a dc-dc converter
US7042279B2 (en) Reference voltage generating circuit
JP2022169106A (en) Dc/dc converter, control circuit thereof, and electronic device

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20091112

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20091112

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20091112

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100216

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20110422

TRDD Decision of grant or rejection written
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120328

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120403

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120416

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4984998

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150511

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees