JP5290651B2

JP5290651B2 - 多機能ドライバ回路

Info

Publication number: JP5290651B2
Application number: JP2008180988A
Authority: JP
Inventors: 琢也竹内
Original assignee: Semiconductor Components Industries LLC
Current assignee: Semiconductor Components Industries LLC
Priority date: 2008-07-11
Filing date: 2008-07-11
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2028-07-11
Also published as: JP2010021818A

Description

本発明は多機能ドライバ回路に係り、特に入力信号に対する出力信号を、オープンドレイン出力信号とインバータ出力信号の間で切替可能な多機能ドライバ回路に関する。

例えば、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｓｓｉｏｎＤｉｏｄｅ）等を点灯駆動するスイッチングドライバとしては、入力信号に対する出力信号のための出力端子をオープンドレイン出力端子とすることが行われる。ここでは、ＬＥＤを点灯させるときはドライバをオンさせて出力端子を例えば接地電位としてＬＥＤから電流をドライバに引き込み、ＬＥＤを消灯させるときはドライバをオフさせて出力端子をハイインピーダンスとする。

このように、出力端子としてのオープンドレイン出力端子は、入力信号に応じて、出力端子を電源電位または接地電位にして負荷を駆動する駆動状態と、出力端子をハイインピーダンスとして負荷を駆動しない状態に切り換えることができるので、ＬＥＤドライバ以外にも広く用いられる。

例えば、特許文献１には、オープンドレイン方式の出力バッファとして、ＮＭＯＳトランジスタで構成され、入力データ側に連結されるゲートと、接地電源に接続されるソースと、出力ノードに接続されドレインとを有するドライバが述べられ、ここで、出力ノードには、ターミネーション抵抗を通じてターミネーション電圧と呼ばれる電圧を有する電圧源に接続される構成が説明されている。

特開２００４−２５４３１２号公報

出力端子をオープンドレイン出力端子とするときは、ハイインピーダンス状態のときがあるので、ＬＥＤドライバ等のように電流を消費する負荷の駆動には適するが、これをインバータ出力デバイスとしてはそのまま用いることができない。ここでインバータ出力とは、入力がＨレベルのとき出力がＬレベルとなり、入力がＬレベルのとき出力がＨレベルとなるもので、いわゆる反転論理出力となるものである。このようなインバータ出力デバイスは汎用性があるので、汎用出力（ＧｅｎｅｒａｌＰｕｒｐｏｓｅＯｕｔｐｕｔ：ＧＰＯ）デバイスとして用いることができる。

このように、出力端子をオープンドレイン出力端子とするデバイスを、ＧＰＯデバイスとしても用いることができれば、汎用性が高いデバイスとなるが、そのためには上記のように外付抵抗を必要とする。

なお、ＧＰＯデバイスをそのままＬＥＤドライバに用いることも考えられるが、そのままでは以下のようにうまく動作しないことが生じる。例えば、代表的なＧＰＯデバイスとして相補型ＭＯＳ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭＯＳ：ＣＭＯＳ）を考えると、これはＮチャネル型トランジスタとＰチャネル型トランジスタを直列に接続し、それぞれのゲートを接続して入力端子とし、それぞれのドレインを接続して出力端子とし、Ｎチャネル型トランジスタのソースと基板とを接地し、Ｐチャネル型トランジスタのソースと基板を電源電圧Ｖ_ＤＤに接続したものである。そして、出力端子にＬＥＤのカソードを接続し、ＬＥＤのアノードをアノード電源に接続するものとする。

ここで、一般的にはＬＥＤのアノード側に接続されるアノード電圧Ｖ_ａは、論理回路に用いられる電源電圧Ｖ_ＤＤよりも高いことが多い。このような場合に、ＧＰＯデバイスの入力がＨレベルであると、Ｎチャネル型トランジスタがオンし、Ｐチャネル型トランジスタがオフするので、ＬＥＤのカソード電圧が接地電圧となり、ＬＥＤは問題なく点灯する。これに対し、ＧＰＯデバイスの入力がＬレベルのとき、Ｎチャネル型トランジスタはオフするので、ＧＰＯデバイスの出力端子には、Ｖ_ａからＬＥＤの順方向ダイオード電圧を差し引いた電圧がかかる。これによってＰチャネル型トランジスタはオフするが、ＧＰＯデバイスの出力端子の電圧が、電源電圧Ｖ_ＤＤよりもさらに高く、Ｐチャネル型トランジスタのドレインとソース・基板の間の寄生ダイオードの順方向電圧を超えると、アノード電圧Ｖ_ａからＬＥＤを介して電源電圧Ｖ_ＤＤに向かって電流が流れ、ＬＥＤが点灯したままとなる。このように、ＧＰＯデバイスをそのままＬＥＤドライバとして用いると、ＬＥＤの点灯を制御できないことが生じえる。

本発明の目的は、外付抵抗を要せずに、出力端子がオープンドレイン出力端子であるデバイスをインバータ出力デバイスとしても用いることができる多機能ドライブ回路を提供することである。

本発明に係る多機能ドライバ回路は、入力信号が供給されるドライバゲート端子と、電源第１電圧端子に接続されるドライバソース端子と、ドライバソース端子に接続されるドライバ基板端子と、出力信号を出力するドライバドレイン端子とを有する第１導電型のドライバ素子と、ドライバ素子に直列に接続される第１負荷素子であって、ドライバゲート端子に接続される第１負荷ゲート端子と、第２負荷素子を介して電源第２電圧端子と接続される第１負荷ソース端子と、第１負荷ソース端子と接続される第１負荷基板端子と、ドライバドレイン端子に接続される第１負荷ドレイン端子とを有し、第１負荷ソース端子と第１負荷基板端子の接続端子から第１負荷ドレイン端子に向かって逆方向ダイオードが形成される第２導電型の第１負荷素子と、第１負荷素子に直列に接続される第２負荷素子であって、切替信号が供給される第２負荷ゲート端子と、第１負荷ソース端子に接続される第２負荷ソース端子と、第２負荷ソース端子と接続される第２負荷基板端子と、電源第２電圧端子と接続される第２負荷ドレイン端子とを有し、第２負荷ソース端子と第２負荷基板端子の接続端子から第２負荷ドレイン端子に向かって逆方向ダイオードが形成される第２導電型の第２負荷素子と、ドライバドレイン端子からの出力信号を、入力信号に対するオープンドレイン出力信号を出力する機能と、ドライバドレイン端子からの出力信号を、入力信号に対するインバータ出力信号を出力する機能との間で切り替える切替信号を第２負荷ゲート素子に供給する切替部と、を備え、切替部は、オープンドレイン出力信号を出力する機能のときには、ドライバドレイン端子からの出力信号を切替信号として第２負荷ゲート端子に供給し、インバータ出力信号を出力する機能のときには、電源第１電圧端子の電圧信号を切替信号とし、さらに、切替部は、オープンドレイン出力信号を出力する指令またはインバータ出力信号を出力する指令が外部信号として供給される外部切替端子と、外部切替端子に接続される第１切替ゲート端子と、電源第１電圧端子に接続される第１切替ソース端子と、第１切替ソース端子に接続される第１切替基板端子と、第２負荷ゲート端子に接続される第１切替ドレイン端子とを有し第１導電型の第１切替素子と、トランスミッションゲートで構成される第２切替素子であって、外部切替端子に接続される第２切替制御端子と、ドライバドレイン端子に接続される第２切替入力端子と、第１切替ドレイン端子および第２負荷ゲート端子に接続される第２切替出力端子とを有する第２切替素子と、を含み、外部切替端子に供給される外部信号がオープンドレイン出力信号を出力する指令のときは、第１切替素子がオフし、第２切替素子がドライバドレイン端子の信号を第２負荷ゲート端子に供給し、外部切替端子に供給される外部信号がインバータ出力信号を出力する指令のときは、第１切替素子がオンし、第２切替素子がドライバドレイン端子の信号を第２負荷ゲート端子に供給しないことを特徴とする。

また、本発明に係る多機能ドライバ回路において、ドライバ素子はＮチャネル型電界効果型トランジスタであり、第１負荷素子と第２負荷素子はＰチャネル型電界効果型トランジスタであり、電源第１電圧は接地電圧であり、電源第２電圧はＶ_ＤＤで与えられる正電圧であることが好ましい。

上記構成により、多機能ドライバ回路は、電源第１電圧端子に第１導電型のドライバ素子のソース端子が接続され、ドライバ素子のドレイン端子が第２導電型の第１負荷素子のドレイン端子と接続され、第１負荷素子のソース端子と基板端子が、第２導電型の第２負荷素子のソース端子と基板端子と接続され、第２負荷素子のドレイン端子とが電源第２電圧端子に接続される。つまり、電源第２電圧端子と電源第１電圧端子との間に第２導電型の第２負荷素子と第１負荷素子と、第１導電型のドライバ素子とが直列に接続されて配置される。ここで、第１負荷素子においてそのソース・基板端子からドレイン端子に向かって逆方向ダイオードが形成され、第２負荷素子においてそのソース・基板端子からドレイン端子に向かって逆方向ダイオードが形成される。そして、ドライバ素子のゲート端子と第１負荷素子のゲート端子が相互に接続されて入力信号が入力される入力端子とされ、ドライバ素子のドレイン端子と第１負荷素子が相互に接続されて出力端子とされる。また、ドライバドレイン端子からの出力信号を、入力信号に対するオープンドレイン出力信号を出力する機能と、ドライバドレイン端子からの出力信号を、入力信号に対するインバータ出力信号を出力する機能との間で切り替える切替信号を第２負荷ゲート素子に供給する切替部を備える。

ここで、出力端子にオープンドレイン出力信号を出力する機能を有する切替信号を第２負荷ゲートに供給する場合を考える。

ここで、入力信号が電源第２電圧のときは、ドライバ素子がオンし、第１負荷素子はオフするので、切替信号は第２負荷素子をオンにするものでもオフにするものでも構わない。いずれにせよ、出力端子は、電源第１電圧となる。例えば、アノード側にアノード電圧Ｖ_ａが供給されＬＥＤのカソードが出力端子に接続されると、ＬＥＤは点灯する。

また、入力信号が電源第１電圧のとき、ドライバ素子がオフし、第１負荷素子がオンするので、出力端子にオープンドレイン出力信号を出力するためには切替信号は第２負荷素子をオフにするような信号とされることになる。そのときに、出力端子の電圧が、ＬＥＤのような外部負荷が接続される関係で電源第２電圧よりも高い電圧の場合があっても、第２負荷素子においてそのソース・基板端子からドレイン端子へ向かっては逆方向のダイオードが形成されているので、出力端子から電源第２電圧端子へ電流が流れるのを阻止する。したがって、電源第２電圧よりも高いアノード電圧Ｖ_ａがアノードに供給されるＬＥＤのカソードが出力端子に接続されるときでも、アノード電圧側から電源第２電圧側に電流が流れず、ＬＥＤは完全に消灯することができる。

次に、出力端子にインバータ出力信号を出力する機能を有する切替信号を第２負荷ゲートに供給する場合を考える。

ここで、入力信号が電源第２電圧のときは、ドライバ素子がオンし、第１負荷素子はオフするので、切替信号は第２負荷素子をオンにするものでもオフにするものでも構わない。いずれにせよ、出力端子には、電源第１電圧が出力される。

また、入力信号が電源第１電圧のとき、ドライバ素子がオフし、第１負荷素子がオンするので、出力端子にインバータ出力信号を出力するためには切替信号は第２負荷素子をオンにするような信号とされることになる。このようにして、出力端子には電源第２電圧が出力される。

したがって、第２負荷ゲート端子に供給する切替信号の内容を切り替えることで、外付抵抗を要せずに、出力端子がオープンドレイン出力端子であるデバイスをインバータ出力デバイスとしても用いることができる。

また、多機能ドライバ回路において、切替部は、オープンドレイン出力信号を出力する機能のときには、ドライバドレイン端子、すなわち出力端子からの出力信号を切替信号として第２負荷ゲート端子に供給し、インバータ出力信号を出力する機能のときには、電源第１電圧端子の電圧信号を切替信号とする。

出力端子からの出力信号が第２負荷ゲート端子に供給されるときは、ドライバ素子がオンするとき第１負荷素子はオフし、出力端子が電源第１電圧となって第２負荷素子はオンする。また、ドライバ素子がオフするとき第２負荷素子はオンするが、出力端子が例えばＬＥＤのカソード電圧となって第２負荷素子はオフする。これによって、出力端子は、オープンドレイン出力端子として機能する。

電源第１電圧端子の電圧信号が第２負荷ゲート端子に供給されるときは、第２負荷素子は常にオンする。したがって、入力信号として電源第２電圧が供給されてドライバ素子がオンするとき第１負荷素子がオフするので、第２負荷素子のオンに関わらず出力端子には電源第１電圧が出力される。また、入力信号として電源第１電圧が供給されてドライバ素子がオフするとき、第１負荷素子がオンし、第２負荷素子もオンしているので、出力端子には電源第２電圧が出力される。これによって、出力端子はインバータ出力端子として機能する。

また、多機能ドライバ回路において、切替部は、切替指令が外部信号として供給される外部切替端子と、ゲート端子が外部切替端子に接続され、ドレイン端子が第２負荷素子のゲート端子に接続され、ソース端子が電源第１電圧端子に接続される第１導電型の第１切替素子と、切替指令によって、ドライバドレイン端子である出力端子と第２負荷ゲートとの間を接続するか否かを切り替えるトランスミッションゲートとを含む。そして、外部切替端子に供給される外部信号がオープンドレイン出力信号を出力する指令のときは、第１切替素子がオフし、第２切替素子がドライバドレイン端子の信号を第２負荷ゲート端子に供給し、外部切替端子に供給される外部信号がインバータ出力信号を出力する指令のときは、第１切替素子がオンして電源第１電圧を第２負荷素子のゲート端子に供給し、第２切替素子がドライバドレイン端子の信号を第２負荷ゲート端子に供給しない。これによって、外部切替端子によって、出力端子がオープンドレイン出力端子となる場合と、インバータ出力端子となる場合との間で切り替えることができる。

また、多機能ドライバ回路において、ドライバ素子はＮチャネル型電界効果型トランジスタであり、第１負荷素子と第２負荷素子はＰチャネル型電界効果型トランジスタであり、電源第１電圧は接地電圧であり、電源第２電圧はＶ_ＤＤで与えられる正電圧である。この場合には、入力信号がＶ_ＤＤのとき、ドライバ素子がオンし、第１負荷素子はオフし、第２負荷素子は切替部の機能切り替えによってオンまたはオフし、入力信号が接地のときドライバ素子がオフし、第１負荷素子はオンし、第２負荷素子は切替部の機能切り替えによってオンまたはオフする。これによって、出力端子はオープンドレイン出力端子としての機能と、インバータ出力端子としての機能との間で切り替えを行うことができる。

以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態を詳細に説明する。以下では、オープンドレイン出力端子について、ドライバ素子のドレイン端子に他の素子が接続されずに、文字通りドレイン端子が開放端となる典型的なオープンドレイン出力端子のみならず、ドライバ素子のドレイン端子に他のトランジスタが直列に接続されるが、入力信号によってはドライバ素子のドレイン端子がハイインピーダンスとなる状態が出力される構成の場合を含む広義のものとして説明する。また、以下では、ドライバ素子はＮチャネル型電界効果型トランジスタであり、第１負荷素子と第２負荷素子はＰチャネル型電界効果型トランジスタであり、電源第１電圧は接地電圧であり、電源第２電圧はＶ_ＤＤで与えられる正電圧であるとして説明するが、電源第１電圧を接地電圧とし、電源第２電圧を−Ｖ_ＤＤの負電圧としてもよい。この場合には、ドライバ素子をＰチャネル型電界効果型トランジスタとし、第１負荷素子と第２負荷素子をＮチャネル型電界効果型トランジスタとすればよい。

以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。

図１は、多機能ドライバ回路１０の構成を説明する図である。多機能ドライバ回路１０は、１つのチップで構成される集積回路であり、正電圧の電源端子であるＶ_ＤＤ端子１２と接地電圧または適当な負電圧の電源端子であるＶ_ＳＳ端子１３と、入力信号が供給される入力端子１４と、出力信号が出力される出力端子１６と、出力端子１６をオープンドレイン出力端子としての機能とインバータ出力端子としての機能との間で切り替えを行う際の外部指令信号が供給される外部切替端子１８とを有している。２つの電源端子を区別して、Ｖ_ＳＳ端子１３を電源第１電圧端子、Ｖ_ＤＤ端子１２を電源第２電圧端子と呼ぶこともできる。

多機能ドライバ回路１０は、入力信号を適当に増幅して作動電圧範囲に調整する機能等を有する増幅器２０と、Ｖ_ＤＤ端子１２とＶ_ＳＳ端子１３との間に直列に接続されるドライバ素子２２と第１負荷素子２４と第２負荷素子２６とを含み、さらに、第２負荷素子２６のゲート端子と外部切替端子１８との間に設けられる切替部３０とを含む。

ドライバ素子２２は、Ｎチャネル型の導電型を有する電界効果型トランジスタで、増幅器２０を介して入力信号が供給されるドライバゲート端子と、電源第１電圧端子であるＶ_ＳＳ端子１３に接続されるドライバソース端子と、ドライバソース端子に接続されるドライバ基板端子と、出力端子１６に接続され出力信号を出力するドライバドレイン端子とを有する。

第１負荷素子２４は、ドライバ素子２２に直列に接続され、Ｐチャネル型の導電型を有する電界効果型トランジスタである。先ほどのドライバ素子２２のＮチャネル型の導電型を第１導電型と呼ぶことにすれば、このＰチャネル型の導電型は、第２導電型と呼ぶことができる。第１負荷素子２４は、ドライバゲート端子に接続される第１負荷ゲート端子と、第２負荷素子２６を介して電源第２電圧端子であるＶ_ＤＤ端子１２と接続される第１負荷ソース端子と、第１負荷ソース端子と接続される第１負荷基板端子と、ドライバドレイン端子に接続される第１負荷ドレイン端子とを有する。この構成においては、第１負荷ソース端子と第１負荷基板端子の接続端子から第１負荷ドレイン端子に向かって逆方向となるダイオード２５が形成されることになる。なお、ダイオードの逆方向とは、ＰＮ接合であるダイオードのＰ側に負側電圧が、Ｎ側に正側電圧が印加される状態のことである。

第２負荷素子２６は、第１負荷素子２４に直列に接続され、Ｐチャネル型の導電型を有する電界効果型トランジスタである。第２負荷素子２６は、外部切替端子１８と切替部３０を介して後述の切替信号が供給される第２負荷ゲート端子と、第１負荷ソース端子に接続される第２負荷ソース端子と、第２負荷ソース端子と接続される第２負荷基板端子と、電源第２電圧端子であるＶ_ＤＤ端子１２と接続される第２負荷ドレイン端子とを有する。この構成においては、第２負荷ソース端子と第２負荷基板端子の接続端子から第２負荷ドレイン端子に向かって逆方向となるダイオード２７が形成されることになる。

切替部３０は、ドライバ素子２２のドライバドレイン端子からの出力信号、つまり出力端子１６に出力される出力信号を、入力端子１４からの入力信号に対してオープンドレイン出力信号を出力する機能と、入力信号に対してインバータ出力信号を出力する機能との間で、外部切替端子１８の状態に応じて切り替える切替信号を第２負荷ゲート素子に供給する作用を行う回路である。

ここでは、切替信号として、出力端子１６にオープンドレイン出力信号を出力する機能のときには、ドライバドレイン端子からの出力信号、つまり出力端子１６の電圧信号を切替信号として第２負荷素子２６の第２負荷ゲート端子に供給する。一方、出力端子１６にインバータ出力信号を出力する機能のときには、電源第１電圧端子であるＶ_ＳＳ端子１３の電圧信号、つまり接地電位または適当な負電圧を切替信号として第２負荷素子２６の第２負荷ゲート端子に供給する。このような機能を有する切替部３０の具体的構成は図６を用いて後述する。

図２から図５は、上記構成の作用を説明する図である。図２、図３は、多機能ドライバ回路１０が出力端子としてオープンドレイン出力端子を有する機能として作用する場合を説明する図であり、図４、図５は、多機能ドライバ回路１０が出力端子としてインバータ出力端子を有する機能として作用する場合を説明する図である。

図２、図３においては、多機能ドライバ回路１０の出力端子に接続される外部負荷素子をＬＥＤ４０として説明する。すなわち、ＬＥＤ４０は、アノード電圧Ｖ_ａを有するアノード電源にアノード端子が接続され、カソード端子が多機能ドライバ回路１０の出力端子に接続される。ここで電源第１電圧であるＶ_ＳＳに対するアノード電圧Ｖ_ａは、Ｖ_ＳＳに対する電源第２電圧であるＶ_ＤＤよりも大きい電圧である。一例を上げると、Ｖ_ＳＳに対するＶ_ＤＤを３Ｖ程度として、Ｖ_ＳＳに対するＶ_ａは５Ｖ程度である。この電圧差は、ＬＥＤ４０のアノード端子とカソード端子との間のダイオードの順方向電圧と、第１負荷素子２４におけるダイオード２５または第２負荷素子２６におけるダイオード２７の順方向電圧とを合計した電圧よりも大きい。なお、ダイオードの順方向とは逆方向と反対の状態で、ＰＮ接合であるダイオードのＰ側に正側電圧が、Ｎ側に負側電圧が印加される状態のことである。

多機能ドライバ回路１０の出力端子がオープンドレイン出力端子として機能する図２と図３においては、ドライバ素子２２のドライバドレイン端子からの出力信号が切替信号として第２負荷素子２６の第２負荷ゲート端子に供給されるように、ドライバ素子２２のドライバドレイン端子と第２負荷素子２６の第２負荷ゲート端子に接続される。

図２は、入力信号がＨレベル、つまり電源第２電圧であるＶ_ＤＤの場合である。このとき、ドライバ素子２２がオンし、第１負荷素子２４はオフする。これにより、出力端子に接続されたＬＥＤ４０のカソード端子の電圧は、電源第１電圧であるＶ_ＳＳに引き込まれる。したがって、ＬＥＤ４０は、アノード側からカソード側に電流が引き込まれ点灯する。ＬＥＤ４０を通って流れる電流の様子が図２において矢印で示されている。なお、第２負荷素子２６の第２負荷ゲート端子にはＬＥＤ４０のカソード電圧が印加されるので、オン状態となっているが、第１負荷素子２４がオフであるので、ＬＥＤ４０の点灯には影響しない。

図３は、入力信号がＬレベル、つまり電源第１電圧であるＶ_ＳＳの場合である。このとき、第１負荷素子２４がオンするがドライバ素子２２がオフする。これによって、ドライバ素子２２のドライバドレイン端子がオープンドレイン状態となり、ＬＥＤ４０が消灯する。この際に、上記のようにＬＥＤ４０のカソード端子の電圧が電源第２電圧であるＶ_ＤＤよりも高いが、第２負荷素子２６において、そのソース・基板端子からドレイン端子へ向かっては逆方向のダイオード２７が形成されているので、ＬＥＤ４０のカソード側からＶ_ＤＤ側へ電流が流れるのを阻止する。ＬＥＤ４０を経由してＶ_ＤＤ側に電流が流れることが阻止される様子が図３において矢印が×印のところでストップすることで示されている。したがって、Ｖ_ＤＤよりも高いアノード電圧Ｖ_ａがアノードに供給されるＬＥＤ４０のカソードがドライバ素子２２のドライバドレイン端子に接続されるときでも、アノード電圧Ｖ_ａ側から電源第２電圧であるＶ_ＤＤ側に電流が流れず、ＬＥＤ４０は完全に消灯することができる。

多機能ドライバ回路１０の出力端子がインバータ出力端子として機能する図４と図５においては、ドライバ素子２２のドライバドレイン端子と電源第１電圧端子とが接続され、これによって電源第１電圧であるＶ_ＳＳが切替信号として第２負荷素子２６の第２負荷ゲート端子に供給される。この場合には、第２負荷素子２６が常にオン状態となる。

図４は、入力信号がＨレベル、つまり電源第２電圧であるＶ_ＤＤの場合である。このとき、ドライバ素子２２がオンし、第１負荷素子２４はオフするので、第２負荷素子２６がオンであっても、出力端子には、電源第１電圧であるＶ_ＳＳが出力される。

図５は、入力信号がＬレベル、つまり電源第１電圧であるＶ_ＳＳの場合である。このとき、ドライバ素子２２がオフし、第１負荷素子２４がオンし、第２負荷素子２６もオンしているので、出力端子には、電源第２電圧であるＶ_ＤＤが出力される。

このように、第２負荷ゲート端子に供給する切替信号の内容を切り替えることで、外付抵抗を要せずに、出力端子がオープンドレイン出力端子であるデバイスをインバータ出力デバイスとしても用いることができる。

図６は、切替部３０の構成の一例を説明する図である。切替部３０は、外部切替端子１８の状態に応じて、第２負荷素子２６の第２負荷ゲート端子に切替信号を供給する機能を有する回路で、外部切替端子１８の状態がオープンドレイン出力信号を出力する指令のときは、第２負荷ゲート端子に切替信号として出力端子１６の電圧信号を供給し、インバータ出力信号を出力する指令のときは、第２負荷素子２６の第２負荷ゲート端子に切替信号として電源第１電圧であるＶ_ＳＳを供給する機能を有する。

切替部３０における第１切替素子３２は、Ｎチャネル型の導電型を有する電界効果型トランジスタで、オン状態のときに電源第１電圧であるＶ_ＳＳを第２負荷素子２６の第２負荷ゲート端子に供給する機能を有する。第１切替素子３２は、外部切替端子１８に接続される第１切替ゲート端子と、電源第１電圧であるＶ_ＳＳに接続される第１切替ソース端子と、第１切替ソース端子に接続される第１切替基板端子と、第２負荷素子２６の第２負荷ゲート端子に接続される第１切替ドレイン端子とを有する。

切替部３０における第２切替素子３６は、Ｎチャネル型の導電型を有する電界効果型トランジスタとＰチャネル型の導電型を有する電界効果型トランジスタとを並列接続し、前者に対する入力信号を後者に対する入力信号をインバータ３４によって反転したものとするトランスミッションゲート回路である。第２切替素子３６は、並列接続された２つの電界効果型トランジスタがオンするとき、出力端子１６の電圧信号を第２負荷素子２６の第２負荷ゲート端子に供給する機能を有する。ここでは、外部切替端子１８に接続される制御端子と、ドライバ素子２２のドライバドレイン端子、すなわち出力端子１６に接続される第２切替入力端子と、第１切替ドレイン端子および第２負荷ゲート端子に接続される第２切替出力端子とを有する構成となっている。

上記のように、切替部３０の作用は、以下の通りである。すなわち、外部切替端子１８に供給される外部信号がオープンドレイン出力信号を出力する指令のときは、第１切替素子３２がオフし、第２切替素子３６がドライバドレイン端子の電圧信号、すなわち出力端子１６の電圧信号を第２負荷ゲート端子に供給し、外部切替端子１８に供給される外部信号がインバータ出力信号を出力する指令のときは、第１切替素子３２がオンし、第２切替部３０が出力端子１６信号電圧を第２負荷ゲート端子に供給しない。このようにして、切替部３０は、外部切替端子１８の状態に応じて、第２負荷素子２６の第２負荷ゲート端子に、それぞれの切替信号を供給することができる。

図７は、多機能ドライバ回路１０において、直列に接続されるドライバ素子２２、第１負荷素子２４、第２負荷素子２６の部分の集積回路としての構造を説明する断面図である。図７に示されるように、ドライバ素子２２は、ｐ⁻の導電型を有するｐウェルに、ソース、ドレインを構成するｎ^＋領域と、基板であるｐウェルに接続されるｐ^＋領域が作りこまれ、ゲート電極がソースとドレインの間に設けられて構成される。第１負荷素子２４と、第２負荷素子２６は、ｎ⁻の導電型を有するｎ基板に、ソース、ドレインを構成するｐ^＋領域と、ｎ⁻基板に接続されるｎ^＋領域が作りこまれ、ゲート電極がそれぞれのソースとドレインの間に設けられて構成される。

ここで特徴的なことは、第１負荷素子２４のｐ＋導電型のソースと、第２負荷素子２６のｐ＋導電型のソースと、ｎ⁻基板に接続されるｎ^＋領域とが互いに接続されることである。これによって、この接続点から第１負荷素子２４のｐ^＋導電型であるドレインに向かって、逆方向のダイオード２５が形成されることになる。同様に、この接続点から第２負荷素子２６のｐ^＋導電型であるドレインに向かって、逆方向のダイオード２７が形成されることになる。この逆方向のダイオード２７の作用によって、多機能ドライバ回路１０の出力端子がオープンドレイン出力端子として利用されるときに、例えば、ＬＥＤ４０から電源第２電圧Ｖ_ＤＤに向かって電流が流れることを阻止することができる。

本発明に係る実施の形態における多機能ドライバ回路の構成を説明する図である。本発明に係る実施の形態の多機能ドライバ回路が出力端子としてオープンドレイン出力端子を有する機能として作用する場合で、入力信号がＨレベルのときを説明する図である。本発明に係る実施の形態の多機能ドライバ回路が出力端子としてオープンドレイン出力端子を有する機能として作用する場合で、入力信号がＬレベルのときを説明する図である。本発明に係る実施の形態の多機能ドライバ回路が出力端子としてインバータ出力端子を有する機能として作用する場合で、入力信号がＨレベルのときを説明する図である。本発明に係る実施の形態の多機能ドライバ回路が出力端子としてインバータ出力端子を有する機能として作用する場合で、入力信号がＬレベルのときを説明する図である。本発明に係る実施の形態において、切替部の構成の一例を説明する図である。本発明に係る実施の形態の多機能ドライバ回路において、直列に接続されるドライバ素子、第１負荷素子、第２負荷素子の部分の集積回路としての構造を説明する断面図である。

符号の説明

１０多機能ドライバ回路、１２Ｖ_ＤＤ端子、１３Ｖ_ＳＳ端子、１４入力端子、１６出力端子、１８外部切替端子、２０増幅器、２２ドライバ素子、２４第１負荷素子、２５，２７ダイオード、２６第２負荷素子、３０切替部、３２第１切替素子、３４インバータ、３６第２切替素子。

Claims

入力信号が供給されるドライバゲート端子と、電源第１電圧端子に接続されるドライバソース端子と、ドライバソース端子に接続されるドライバ基板端子と、出力信号を出力するドライバドレイン端子とを有する第１導電型のドライバ素子と、
ドライバ素子に直列に接続される第１負荷素子であって、ドライバゲート端子に接続される第１負荷ゲート端子と、第２負荷素子を介して電源第２電圧端子と接続される第１負荷ソース端子と、第１負荷ソース端子と接続される第１負荷基板端子と、ドライバドレイン端子に接続される第１負荷ドレイン端子とを有し、第１負荷ソース端子と第１負荷基板端子の接続端子から第１負荷ドレイン端子に向かって逆方向ダイオードが形成される第２導電型の第１負荷素子と、
第１負荷素子に直列に接続される第２負荷素子であって、切替信号が供給される第２負荷ゲート端子と、第１負荷ソース端子に接続される第２負荷ソース端子と、第２負荷ソース端子と接続される第２負荷基板端子と、電源第２電圧端子と接続される第２負荷ドレイン端子とを有し、第２負荷ソース端子と第２負荷基板端子の接続端子から第２負荷ドレイン端子に向かって逆方向ダイオードが形成される第２導電型の第２負荷素子と、
ドライバドレイン端子からの出力信号を、入力信号に対するオープンドレイン出力信号を出力する機能と、ドライバドレイン端子からの出力信号を、入力信号に対するインバータ出力信号を出力する機能との間で切り替える切替信号を第２負荷ゲート素子に供給する切替部と、
を備え、
切替部は、
オープンドレイン出力信号を出力する機能のときには、ドライバドレイン端子からの出力信号を切替信号として第２負荷ゲート端子に供給し、
インバータ出力信号を出力する機能のときには、電源第１電圧端子の電圧信号を切替信号とし、
さらに、切替部は、
オープンドレイン出力信号を出力する指令またはインバータ出力信号を出力する指令が外部信号として供給される外部切替端子と、
外部切替端子に接続される第１切替ゲート端子と、電源第１電圧端子に接続される第１切替ソース端子と、第１切替ソース端子に接続される第１切替基板端子と、第２負荷ゲート端子に接続される第１切替ドレイン端子とを有し第１導電型の第１切替素子と、
トランスミッションゲートで構成される第２切替素子であって、外部切替端子に接続される第２切替制御端子と、ドライバドレイン端子に接続される第２切替入力端子と、第１切替ドレイン端子および第２負荷ゲート端子に接続される第２切替出力端子とを有する第２切替素子と、
を含み、外部切替端子に供給される外部信号がオープンドレイン出力信号を出力する指令のときは、第１切替素子がオフし、第２切替素子がドライバドレイン端子の信号を第２負荷ゲート端子に供給し、外部切替端子に供給される外部信号がインバータ出力信号を出力する指令のときは、第１切替素子がオンし、第２切替素子がドライバドレイン端子の信号を第２負荷ゲート端子に供給しないことを特徴とする多機能ドライバ回路。
請求項１に記載の多機能ドライバ回路において、
ドライバ素子はＮチャネル型電界効果型トランジスタであり、
第１負荷素子と第２負荷素子はＰチャネル型電界効果型トランジスタであり、
電源第１電圧は接地電圧であり、
電源第２電圧はＶ_DDで与えられる正電圧であることを特徴とする多機能ドライバ回路。