JP6198442B2 - Constant current protection circuit - Google Patents
Constant current protection circuit Download PDFInfo
- Publication number
- JP6198442B2 JP6198442B2 JP2013091044A JP2013091044A JP6198442B2 JP 6198442 B2 JP6198442 B2 JP 6198442B2 JP 2013091044 A JP2013091044 A JP 2013091044A JP 2013091044 A JP2013091044 A JP 2013091044A JP 6198442 B2 JP6198442 B2 JP 6198442B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- constant current
- circuit
- voltage
- transistor
- current
- 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.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)
- Amplifiers (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
Description
本発明は、定電流保護回路に係り、特に、応答速度の向上等を図ったものに関する。 The present invention relates to a constant current protection circuit, and more particularly to a circuit for improving response speed.
定電流回路と、その出力電流保護回路として、従来から良く知られている回路構成としては、例えば、図7に示されたようなものがある。
以下、同図を参照しつつ、この従来回路について説明する。
まず、定電流回路20Aは、定電圧源22A、定電流駆動用エラーアンプ21A、定電流駆動トランジスタQd、電流設定抵抗器R1とを主たる構成要素として構成されてなるものである。
かかる定電流回路20Aは、定電圧源22Aによって設定された基準電圧VREF1と、出力電流に応じたフィードバック電圧VREF2とが同一となるように定電流駆動トランジスタQdが制御されるようになっている。
As a constant current circuit and an output current protection circuit thereof, a circuit configuration well known in the art includes, for example, that shown in FIG.
The conventional circuit will be described below with reference to FIG.
First, the constant
In the constant
この定電流回路20Aの出力電流は、フィードバック電圧VREF2を電流設定抵抗器R1で除した値として設定されるもので、その出力電流は、例えば、複数直列接続されたLED11Aから構成された負荷回路10Aに供給されるものとなっている。
The output current of the constant
この定電流回路20Aには、次述するような過電流保護回路30Aが付加されている。
過電流回路30Aは、電流センストランジスタQs、電流センス抵抗器R2、コンパレータ31Aを主たる構成要素として構成されてなるものである。
かかる過電流回路30Aにおいて、電流センストランジスタQsは、定電流回路20Aの定電流駆動トランジスタQdとカレントミラーを構成しており、定電流駆動トランジスタQdの電流がカレントミラーされて電流センストランジスタQsを介して電流センス抵抗器R2には、トランジスタのサイズ比(Qdのサイズ:Qsのサイズ)倍の電流が流されるようになっている。
An
The
In the
電流センス抵抗器R2に生ずる電圧降下分の電圧VREF5は、コンパレータ31Aの非反転入力端子に入力され、この電圧VREF5が、反転入力端子に接続された定電圧源32Aにより設定された基準電圧VREF3を超えると(図13(B)参照)、コンパレータ31Aにより定電流駆動用エラーアンプ21Aの動作が制限される。その結果、同様に定電流駆動トランジスタQdの動作も制限され、図13(A)に示されたように、出力電流ILEDが所定の設定値に制限されるものとなっている。
なお、この種の保護回路としては、例えば、特許文献1等に開示されたもの等がある。
The voltage VREF5 corresponding to the voltage drop generated in the current sense resistor R2 is input to the non-inverting input terminal of the
Examples of this type of protection circuit include those disclosed in
しかしながら、上述の従来回路にあっては、出力電流が閾値以上の電流値となってから、コンパレータ31Aが動作を開始し、出力電流が制限されるようになっている。このように出力電流を制限するには、コンパレータ31Aを介することに起因する遅延時間の発生のみならず、定電流回路20A内部における位相補償容量などの要因により、過電流が検出されてから、定電流回路20Aの電流制限動作における遅延時間の発生などもある。
However, in the above-described conventional circuit, the
そのため、遅延時間中は過電流保護回路30Aによる電流制限が行われないため、出力電流は増加してゆくこととなる。
このような場合に、出力端子電圧Voutが何らかの原因により急峻に変動すると、図14のタイミングチャートに示されたように、負荷に設定値以上の出力電流(図14(B)参照)が流れてしまうという問題を招くこととなる。
For this reason, since the current limitation by the
In such a case, if the output terminal voltage Vout fluctuates abruptly for some reason, as shown in the timing chart of FIG. 14, an output current (see FIG. 14B) greater than the set value flows to the load. Will lead to problems.
上述のように出力端子電圧Voutが急峻に変動する要因としては、例えば、電源をバッテリ電源からACアダプタへ切り換えるようにして、電源電圧が切り換わった場合や、ノイズの重畳により急峻に電圧変動を生ずる場合等がある。
また、図8に示されたような従来回路においても、次述するように出力電圧の変動と、出力電流の過電流の問題が生ずる。
図8に示された回路は、負荷のLED灯数が切り替え可能に構成されたもので、かかる点を除けば、他の構成は、図7に示された従来回路と同様のものである。
As described above, the cause of the steep fluctuation of the output terminal voltage Vout is, for example, when the power supply is switched from the battery power supply to the AC adapter and the power supply voltage is switched, or when the power supply voltage is switched sharply due to noise superposition. It may occur.
Also in the conventional circuit as shown in FIG. 8, problems of output voltage fluctuation and output current overcurrent occur as described below.
The circuit shown in FIG. 8 is configured so that the number of LED lamps of the load can be switched. Except for this point, the other configuration is the same as the conventional circuit shown in FIG.
この従来回路において、例えば、白色LEDが用いられているとすると、その順方向電圧VFは3〜4V程度であり、何らかの原因によりLEDの電源電圧が低下し、LEDに印加される電圧がVFを下回ってしまうと、出力端子電圧Voutは0Vとなり、電流を流すことができなくなってしまう。
そこで、この従来回路においては、LEDの全灯消灯を回避するため、電源電圧の低下を検知する入力電圧監視回路12が設けられ、これによって、LED灯数を切り替えて出力端子電圧Voutを確保できるようにしている。
しかし、切り替えたLED灯数のVF分だけ出力端子電圧Voutが変動してしまうため、図7の従来回路同様、過電流の問題が生ずる。
In this conventional circuit, for example, when a white LED is used, the forward voltage VF is about 3 to 4 V, the power supply voltage of the LED is lowered for some reason, and the voltage applied to the LED is VF. If it falls below, the output terminal voltage Vout becomes 0 V, and current cannot flow.
Therefore, in this conventional circuit, in order to avoid turning off all the LEDs, an input
However, since the output terminal voltage Vout varies by VF corresponding to the number of switched LED lamps, an overcurrent problem occurs as in the conventional circuit of FIG.
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、速い応答速度での出力電流の制限を可能とする定電流保護回路を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a constant current protection circuit capable of limiting an output current at a high response speed.
上記本発明の目的を達成するため、本発明に係る定電流回路の保護回路は、
ゲート電圧の制御により定電流出力をドレインを介して負荷へ供給可能に設けられた定電流駆動トランジスタを有してなる定電流回路の保護回路であって、
前記定電流駆動トランジスタとゲート端子を共通とすると共に、前記定電流駆動トランジスタとのサイズ比によって電流値が決定される電流センストランジスタと、
前記定電流駆動トランジスタのドレイン端子の過渡応答による急峻な電圧変動を容量結合を介して検出する電圧変動監視回路とを有し、
前記定電流駆動トランジスタの定常的な過電流を前記電流センストランジスタによって検出する一方、
前記定電流駆動トランジスタのドレイン端子の急峻な電圧上昇によって発生する過渡的な過電流を前記電圧変動監視回路によって検出し、その検出結果に応じて、前記定電流駆動トランジスタのゲート電圧の引き下げ、又は、前記定電流駆動トランジスタのゲート電圧の上昇を制限可能に構成されてなるものである。
In order to achieve the above object of the present invention, a protection circuit for a constant current circuit according to the present invention comprises:
A protection circuit for a constant current circuit having a constant current driving transistor provided so that a constant current output can be supplied to a load via a drain by controlling a gate voltage ,
A current sense transistor having a gate terminal in common with the constant current driving transistor and having a current value determined by a size ratio with the constant current driving transistor;
A voltage fluctuation monitoring circuit that detects a steep voltage fluctuation due to a transient response of the drain terminal of the constant current driving transistor through capacitive coupling ;
While detecting a steady overcurrent of the constant current drive transistor by the current sense transistor,
The voltage fluctuation monitoring circuit detects a transient overcurrent generated by a sudden voltage increase at the drain terminal of the constant current drive transistor, and depending on the detection result, the gate voltage of the constant current drive transistor is reduced, or The gate voltage of the constant current driving transistor can be limited.
本発明によれば、出力電圧の急峻な上昇が検出された時点で、出力電流の制限が行われるように構成したので、従来に比して、より速い応答速度で出力電流の停止、又は、制限が可能となり、より確実、的確な回路保護ができるという効果を奏するものである。
また、従来と異なり、定電流回路に電源電圧が印加されていない状態にあって、出力端子電圧が急峻に上昇した場合であっても、定電流保護回路が動作し回路保護を図ることができる。
また、容量結合にトランジスタの寄生容量を用いる構成とすることで、キャパシタを用いることなく回路構成でき、レイアウト面積の削減を図ることができる。
さらに、定電流回路が出力電流に応じた帰還信号に応じて回路動作が制御される構成にあっては、定電流駆動トランジスタのドレイン電圧の変動が検知された場合に、帰還信号に応じた定電流回路の回路動作を停止するようにすることで、出力電流停止状態からの復帰時における出力電流のオーバーシュート発生を防止し、安定した回路動作が確保可能となる。
またさらに、定電流駆動トランジスタのドレイン電圧の変動が容量結合を介して検出されるノードにクランプ回路を接続する構成とすることにより、ノードの電圧が一定電圧以下にクランプされるため、回路素子の低耐圧化が容易となるという効果を奏するものである。
According to the present invention, since the output current is limited when a steep rise in the output voltage is detected, the output current is stopped at a faster response speed than in the past, or The restriction can be made, and the effect of more reliable and accurate circuit protection can be obtained.
Also, unlike the conventional case, even when the power supply voltage is not applied to the constant current circuit and the output terminal voltage rises sharply, the constant current protection circuit operates and circuit protection can be achieved. .
In addition, by using a parasitic capacitance of a transistor for capacitive coupling, a circuit can be configured without using a capacitor, and a layout area can be reduced.
Further, in the configuration in which the circuit operation is controlled in accordance with the feedback signal corresponding to the output current, the constant current circuit is configured so that when the fluctuation of the drain voltage of the constant current driving transistor is detected, the constant current circuit corresponds to the feedback signal. By stopping the circuit operation of the current circuit, it is possible to prevent an overshoot of the output current when returning from the output current stop state, and to secure a stable circuit operation.
In addition, since the clamp circuit is connected to a node where the fluctuation of the drain voltage of the constant current drive transistor is detected through capacitive coupling, the voltage of the node is clamped to a certain voltage or less, so that There is an effect that the low withstand voltage can be easily reduced.
以下、本発明の実施の形態について、図1乃至図6、及び、図9乃至図12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定電流保護回路の基本回路構成例について、図1を参照しつつ説明する。
図1には、本発明の実施の形態における定電流保護回路40の基本回路構成例が、保護される定電流回路20と、その過電流保護回路30と共に示されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6 and FIGS. 9 to 12.
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, an example of a basic circuit configuration of a constant current protection circuit according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 1 shows a basic circuit configuration example of a constant
まず、定電流回路20は、負荷回路10に一定電流を供給可能に構成されたもので、定電流駆動用エラーアンプ21と、定電流駆動トランジスタ(図1においては「Qd」と表記)1と、電流設定抵抗器(図1においては「R1」と表記)15と、定電圧源22とを有して構成されてなり、その基本的構成は、従来回路と同様のものである。
以下、具体的な回路構成について説明すれば、まず、演算増幅器等を用いてなる定電流駆動用エラーアンプ21の非反転入力端子には、定電圧源22の正極側が接続され、定電圧源22の負極側はグランドに接続されたものとなっている。
First, the constant
Hereinafter, a specific circuit configuration will be described. First, the positive side of the
また、定電流駆動用エラーアンプ21の出力端子は、定電流駆動トランジスタ1のゲートに接続されている。本発明の実施の形態において、定電流駆動トランジスタ1にはNチャンネルMOS FETが用いられており、そのドレインに負荷回路10が接続される一方、ソースは、電流設定抵抗器15を介してグランドに接続されると共に、定電流駆動用エラーアンプ21の反転入力端子に接続されている。
The output terminal of the constant current
負荷回路10は、複数のLED11が直列接続されてなるもので、直列接続された複数のLED11の内、一方の端部のアノードは図示されない電源に、他方の端部となるカソードが定電流駆動トランジスタ1ドレインに、それぞれ接続されたものとなっている。
The
過電流保護回路30は、定電流回路20の出力電流が所定の電流を超えないよう電流制限を行うもので、電流センストランジスタ(図1においては「Qs」と表記)2と、電流センス抵抗器(図1においては「R2」と表記)16と、コンパレータ31と、過電流保護用定電圧源32とを有して構成されてなり、その基本的構成は、従来回路と同様のものである。
以下、具体的な回路構成について説明すれば、まず、電流センストランジスタ2には、NチャンネルMOS FETが用いられており、そのドレインは、定電流回路20を構成する定電流駆動トランジスタ1のドレインに接続され、ゲートは同じく定電流駆動トランジスタ1のゲートに接続されている。
The
Hereinafter, a specific circuit configuration will be described. First, an N-channel MOS FET is used for the
また、電流センストランジスタ2のソースは、電流センス抵抗器16を介して定電流駆動トランジスタ1のソースに接続されると共に、コンパレータ31の非反転入力端子に接続されている。
コンパレータ31は、その反転入力端子に過電流保護用定電圧源32の正極側が接続され、この過電流保護用定電圧源32の負極側はグランドに接続されている。
さらに、コンパレータ31の出力端子は定電流駆動用エラーアンプ21の制御用の端子に接続され、コンパレータ31の出力に応じて、定電流駆動用エラーアンプ21の動作が制御可能とされている。
The source of the
The
Further, the output terminal of the
上述の定電流回路20及び過電流保護回路30の動作は、基本的に従来回路と同様であるので、以下、概略的に説明する。
まず、定電流回路20においては、定電圧源22によって設定された基準電圧VREF1と、出力電流に応じたフィードバック電圧VREF2とが同一となるように定電流駆動トランジスタ1が定電流駆動用エラーアンプ21により制御されるようになっている。
定電流回路20の出力電流は、フィードバック電圧VREF2を電流設定抵抗器15で除した値として設定されるもので、その出力電流は、負荷回路10に供給されるものとなっている。
The operations of the constant
First, in the constant
The output current of the constant
一方、過電流保護回路30においては、電流センストランジスタ2の電圧が、過電流保護用定電圧源32により設定された基準電圧VREF3を超えると、コンパレータ31により定電流駆動用エラーアンプ21の動作が制限される。その結果、同様に定電流駆動トランジスタQdの動作も制限され、出力電流ILEDが所定の設定値に制限されるものとなっている。
On the other hand, in the
次に、定電流保護回路40は、過電流保護回路30よりも速い応答速度で定電流回路20の出力電流の制限を行うもので、電圧変動監視回路(図1においては「V−MON」と表記)41と出力電流制御回路(図1においては「I−CON」と表記)42とを具備して構成されたものとなっている。
かかる構成において、定電流回路20の出力端子電圧Voutが急峻に上昇すると、電圧監視回路41によって出力端子電圧Voutの上昇が検出され、その検出信号が出力電流制御回路42に入力され、その結果、出力電流制御回路42により出力電流が制限されるようになっている。
Next, the constant
In such a configuration, when the output terminal voltage Vout of the constant
図2には、より具体的な第1の具体回路構成例が示されており、以下、同図を参照しつつ、この第1の具体回路構成例について説明する。
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ととする。
この第1の具体回路構成例は、電圧変動監視回路41と出力電流制御回路42の具体的な回路構成例を示したもので、定電流回路20、過電流保護回路30、及び、負荷回路10は、図1に示された構成例と同一である。
FIG. 2 shows a more specific first specific circuit configuration example. Hereinafter, the first specific circuit configuration example 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.
This first specific circuit configuration example shows a specific circuit configuration example of the voltage
具体的には、出力端子電圧監視用容量素子(図2においては「C1」と表記)18と出力端子電圧監視用抵抗器(図2においては「R3」と表記)17により電圧変動監視回路41が構成され、出力電流制御用トランジスタ(図2においては「Q1」と表記)5により出力電流制御回路42が構成されたものとなっている。
出力端子電圧監視用容量素子18は、その一端が定電流駆動トランジスタ1及び電流センストランジスタ2のドレインに接続される一方、他端は出力端子電圧監視用抵抗器17を介してグランドに接続されたものとなっている。
More specifically, the output terminal voltage monitoring capacitance element (indicated as “C1” in FIG. 2) 18 and the output terminal voltage monitoring resistor (indicated as “R3” in FIG. 2) 17 are used to provide a voltage
The output terminal voltage
そして、出力端子電圧監視用容量素子18と出力端子電圧監視用抵抗器17の相互の接続点は、出力電流制御用トランジスタ5のゲートに接続されている。
なお、この回路構成例において、出力電流制御用トランジスタ5には、NチャンネルMOS FETが用いられている。
さらに、出力電流制御用トランジスタ5のドレインは、電流センストランジスタ2のゲートと共に、定電流駆動トランジスタ1のゲートに接続されている一方、ソースはグランドに接続されたものとなっている。
なお、出力端子電圧監視用容量素子18の容量値は、例えば、4pF、出力端子電圧監視用抵抗器17の抵抗値は、100kΩ程度である。
The connection point between the output terminal
In this circuit configuration example, an N-channel MOS FET is used as the output
Further, the drain of the output
The capacitance value of the output terminal
次に、かかる構成における動作について説明する。
例えば、定電流回路20において、出力端子電圧Voutが数10μs以下の立ち上がり速度で、出力電流制御用トランジスタ5の閾値電圧以上の電圧変化を示したとすると、容量結合された出力端子電圧監視用容量素子18によって、出力電流制御用トランジスタ5のゲート電圧VREF4が上昇し、その結果、出力電流制御用トランジスタ5が動作状態となる。
出力電流制御用トランジスタ5が動作状態となると、定電流駆動トランジスタ1のゲート電圧VGATEが引き下げられて、定電流駆動トランジスタ1による負荷回路10への出力電流の供給が停止されることとなる。
Next, the operation in this configuration will be described.
For example, in the constant
When the output
この回路構成例にあっては、図9のタイミングチャートに示されたように、出力端子電圧Voutが上昇した時点(図9(A)参照)で回路が動作し(図9(B)及び図9(C)参照)、従来回路に比してより早急の保護動作がなされることとなる。
また、例えば、図7に示されたような構成の従来回路にあっては、定電流回路20Aに電源電圧が印加されていない状態で出力端子電圧Voutが急峻に上昇した場合、過電流保護回路30Aは動作せず、定電流駆動トランジスタQdのドレイン・ゲート間容量を介してゲート電圧が上昇し、負荷回路10Aに意図しない電流が流れてしまうことがある。
In this circuit configuration example, as shown in the timing chart of FIG. 9, the circuit operates when the output terminal voltage Vout rises (see FIG. 9A) (FIG. 9B and FIG. 9). 9 (C)), the protection operation is performed more quickly than the conventional circuit.
Further, for example, in the conventional circuit having the configuration as shown in FIG. 7, when the output terminal voltage Vout rises sharply when the power supply voltage is not applied to the constant
それに対して、本発明の実施の形態における回路にあっては、定電流回路20に電源電圧が印加されていない場合であっても、出力電流制御用トランジスタ5の動作によって定電流駆動トランジスタ1のゲート電圧VGATEが引き下げられるため、確実に出力電流の停止が確保されるものとなっている。
On the other hand, in the circuit according to the embodiment of the present invention, even when the power supply voltage is not applied to the constant
次に、第2の具体回路構成例について、図3を参照しつつ説明する。
なお、図1、図2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ととする。
この第2の具体回路構成例は、図2に示された構成における出力端子電圧監視用容量素子18に代えて、出力端子電圧監視用トランジスタ(図3においては「Q2」と表記)6を用いた構成としたものである。
Next, a second specific circuit configuration example will be described with reference to FIG.
The same components as those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof will be omitted, and different points will be mainly described below.
This second specific circuit configuration example uses an output terminal voltage monitoring transistor (indicated as “Q2” in FIG. 3) 6 instead of the output terminal voltage
すなわち、NチャンネルMOS FETを用いた出力端子電圧監視用トランジスタ6は、そのゲートとソースが相互に接続されて、その接続点は出力端子電圧監視用抵抗器17を介してグランドに接続される一方、ドレインは、定電流駆動トランジスタ1及び電流センストランジスタ2のドレインに接続されたものとなっている。そして、出力端子電圧監視用トランジスタ6の寄生容量を介して、定電流駆動トランジスタ1のドレインが出力電流制御用トランジスタ5のゲートと接続されるようになっており、図2における出力端子電圧監視用容量素子18と同様の機能を果たすものとなっている。
That is, the output terminal
また、NチャンネルMOS FETを用いた電圧調整用トランジスタ7がダイオード接続されて用いられている。
すなわち、電圧調整用トランジスタ7は、ゲートとドレインが相互に接続されると共に、その接続点は、電流センストランジスタ2のゲートに接続される一方、ソースは、出力電流制御用トランジスタ5のドレインに接続されたものとなっている。
A voltage adjusting transistor 7 using an N-channel MOS FET is diode-connected.
That is, the voltage adjusting transistor 7 has its gate and drain connected to each other, and its connection point is connected to the gate of the
次に、かかる構成における動作について説明する。
例えば、定電流回路20において、出力端子電圧Voutが数10μs以下の立ち上がり速度で、出力電流制御用トランジスタ5の閾値電圧以上の電圧変化を示したとすると、出力端子電圧監視用トランジスタ6の寄生容量によって、出力電流制御用トランジスタ5のゲート電圧VREF4が上昇し、その結果、出力電流制御用トランジスタ5が動作状態となる。
出力電流制御用トランジスタ5が動作状態となると、定電流駆動トランジスタ1のゲート電圧VGATEが引き下げられて、定電流駆動トランジスタ1による負荷回路10への出力電流の供給が制限されることとなる。
Next, the operation in this configuration will be described.
For example, in the constant
When the output
この第2の具体回路構成例は、トランジスタの寄生容量を用いることで、容量素子を用いる必要がなくなり、その分、レイアウト面積を削減することが可能となる。また、出力端子電圧Voutが高電圧となる場合、容量素子を用いる構成であると、容量素子の耐圧確保のため、物理的に大きくする必要があるが、寄生容量を用いることで、そのような容量素子が不要となる分、レイアウト面積を削減することが可能となる。 In the second specific circuit configuration example, by using the parasitic capacitance of the transistor, it is not necessary to use a capacitive element, and the layout area can be reduced correspondingly. Further, when the output terminal voltage Vout is a high voltage, the configuration using the capacitive element needs to be physically increased in order to secure the withstand voltage of the capacitive element. The layout area can be reduced by the amount that the capacitive element is unnecessary.
また、ダイオード接続状態とされた電圧調整用トランジスタ7が用いられているので、電圧調整用トランジスタ7の閾値電圧Vtだけ、定電流駆動トランジスタ1のゲート電圧VGATEに印加されることとなる。そのため、図2に示された第1の具体回路構成例と異なり、図10に示されたように、出力端子電圧Voutの急峻な上昇が生じた際に、出力電流の停止ではなく、出力電流が一定の大きさに制限されることとなる(図10(A)及び図10(B)参照)。
Further, since the voltage adjusting transistor 7 in the diode connection state is used, only the threshold voltage Vt of the voltage adjusting transistor 7 is applied to the gate voltage VGATE of the constant
次に、第3の具体回路構成例について、図4を参照しつつ説明する。
なお、図1、図2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ととする。
この第3の具体回路構成例は、定電流回路20の具体回路構成が次述するように異なると共に、過電流保護回路30(図2参照)を用いることなく、定電流保護回路40のみを用いるように構成されたものである。
Next, a third specific circuit configuration example will be described with reference to FIG.
The same components as those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof will be omitted, and different points will be mainly described below.
In this third specific circuit configuration example, the specific circuit configuration of the constant
定電流回路20は、定電流駆動トランジスタ1を有してなる点は、これまでの具体回路構成例と同一であるが、出力フィードバックを用いない構成とされた点が異なるものである。
すなわち、定電流回路20においては、NチャンネルMOS FETを用いたカレントミラー用トランジスタ(図4においては「Q4」と表記)8が設けられており、そのゲートとドレインとが相互に接続されると共に、その接続点は定電流駆動トランジスタ1のゲートと接続されたものとなっている。
The constant
That is, the constant
そして、カレントミラー用トランジスタ8のドレインには、図示されない電源に接続された定電流源23からの電流が供給されるようになっている一方、ソースはグランドに接続されたものとなっている。
カレントミラー用トランジスタ8と定電流駆動トランジスタ1とはカレントミラーを構成するものとなっている。
なお、定電流保護回路40は、先に図2に示された回路構成と同一であるので、ここでの詳細な説明は省略することとする。
The drain of the
The
The constant
次に、かかる構成における動作について説明する。
この回路構成例における定電流回路20において、出力端子電圧Voutが急峻に上昇した場合、定電流駆動トランジスタ1のドレイン・ゲート間の寄生容量C2(図4参照)を介して、ゲート電圧が上昇して、出力電流の増加を招くが、定電流保護回路40により、次述するように回路保護が図られるようになっている。
Next, the operation in this configuration will be described.
In the constant
すなわち、定電流回路20において、出力端子電圧Voutが数10μs以下の立ち上がり速度で、定電流駆動トランジスタ1の閾値電圧以上の電圧変化を示したとすると(図9(A)参照)、容量結合された出力端子電圧監視用容量素子18によって、出力電流制御用トランジスタ5のゲート電圧VREF4が上昇し(図9(C)参照)、その結果、出力電流制御用トランジスタ5が動作状態となる。
出力電流制御用トランジスタ5が動作状態となると、定電流駆動トランジスタ1のゲート電圧VGATEが引き下げられて、定電流駆動トランジスタ1による負荷回路10への出力電流の供給が停止されることとなる(図9(B))。
That is, in the constant
When the output
次に、第4の具体回路構成例について、図5を参照しつつ説明する。
なお、図1、図2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ととする。
この第4の具体回路構成例は、先に、図2に示された第1の具体回路構成例において、定電流保護回路40に、電流制限ホールド回路(図5においては「I−HOL」と表記)43を設けたものである。
Next, a fourth specific circuit configuration example will be described with reference to FIG.
The same components as those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof will be omitted, and different points will be mainly described below.
The fourth specific circuit configuration example is the same as the first specific circuit configuration example shown in FIG. 2, except that the constant
すなわち、電流制限ホールド回路43は、その入力段が出力端子電圧監視用容量素子18と出力端子電圧監視用抵抗器17の相互の接続点に接続される一方、出力段は、出力電流制御用トランジスタ5のゲートに接続されると共に、定電流駆動エラーアンプ21の動作を制御する信号を入力するための端子に接続されたものとなっている。
That is, the current
次に、かかる構成における動作について説明する。
例えば、定電流回路20において、出力端子電圧Voutが数10μs以下の立ち上がり速度で電圧変化した場合、容量結合された出力端子電圧監視用容量素子18によって電圧VREF4が上昇する。
電圧VREF4の上昇が生ずると、電流制限ホールド回路43が論理値Highに相当するレベルの信号を出力し、その結果、出力電流制御用トランジスタ5が動作状態となると共に、定電流駆動エラーアンプ21が停止状態となる。
一方、出力電流制御用トランジスタ5の動作状態となることで、定電流駆動トランジスタ1のゲート電圧VGATEが引き下げられて、定電流駆動トランジスタ1による負荷回路10への出力電流の供給が停止されることとなる。
Next, the operation in this configuration will be described.
For example, in the constant
When the voltage VREF4 rises, the current
On the other hand, when the output
例えば、先に図2に示されたように帰還信号によって、定電流回路20の動作を制御する構成の場合、定電流駆動トランジスタ1のゲート電圧のみを引き下げて出力電流を停止させると、定電流駆動エラーアンプ21は、定電流駆動トランジスタ1のゲートを定常状態よりも高い電圧に引き上げるように動作する。そのため、保護動作からの復帰時に、定電流回路20の制御が安定するまでにゲート電圧を引き上げすぎてオーバーシュートを出力させてしまう可能性がある。
For example, in the case where the operation of the constant
この第4の具体回路構成例においては、定電流駆動エラーアンプ21と定電流駆動トランジスタ1とを停止させ、定電流回路20の帰還信号のループを一度リセットさせることで、出力電流停止状態から復帰時に、出力電流のオーバーシュートが生ずることが防止されるようになっている。
また、電流制限ホールド回路43により、図11(B)に示されたように、一定時間以上の出力停止時間を確保できるため、定電流駆動エラーアンプ21が確実に停止されるものとなっている。
これは、出力端子電圧Voutが急峻に変化し、例えば、100ns以下の間、定電流保護回路40が動作した場合、定電流駆動エラーアンプ21から完全に電荷をひききる前に保護動作が解除される可能性があるため、このような事態を確実に回避するために有効である。
In the fourth specific circuit configuration example, the constant current
Further, as shown in FIG. 11B, the current
This is because, when the output terminal voltage Vout changes sharply, for example, when the constant
電流制限ホールド回路43を用いることなく出力停止時間を設ける方法としては、例えば、出力端子電圧監視用容量素子18と出力端子電圧監視用抵抗器17の時定数を大きくすることが考えられるが、この方法では、特に、出力端子電圧監視用容量素子18が高耐圧の場合、素子サイズやレイアウト面積が大きくなることが懸念される。
これに対して、この第4の具体回路構成例にあっては、電流制限ホールド回路43を用いることで、小面積で回路で出力停止時間を生成でき、かつ、電流制限ホールド回路43により、定電流回路20のリセット時間を調整することが可能となる。
As a method of providing the output stop time without using the current
On the other hand, in the fourth specific circuit configuration example, by using the current
次に、第5の具体回路構成例について、図6を参照しつつ説明する。
なお、図1、図2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ととする。
この第5の具体回路構成例は、先に、図2に示された第1の具体回路構成例において、定電流保護回路40に、クランプ回路(図6においては「CLAM」と表記)44を設けたものである。
すなわち、クランプ回路44は、出力端子電圧監視用容量素子18と出力端子電圧監視用抵抗器17の相互の接続点(ノード)に接続されたものとなっている。すなわち、クランプ回路44は、定電流駆動トランジスタ1のドレイン電圧の変動が容量結合を介して検出されるノードに接続されたものとなっている。
Next, a fifth specific circuit configuration example will be described with reference to FIG.
The same components as those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof will be omitted, and different points will be mainly described below.
In the fifth specific circuit configuration example, a clamp circuit (indicated as “CLAM” in FIG. 6) 44 is added to the constant
That is, the
次に、かかる構成における動作について説明する。
例えば、定電流回路20において、出力端子電圧Voutが数10μs以下の立ち上がり速度で、出力電流制御用トランジスタ5の閾値電圧以上の電圧変化を示したとすると、容量結合された出力端子電圧監視用容量素子18によって、出力電流制御用トランジスタ5のゲート電圧VREF4が上昇し、その結果、出力電流制御用トランジスタ5が動作状態となる。
出力電流制御用トランジスタ5が動作状態となると、定電流駆動トランジスタ1のゲート電圧VGATEが引き下げられて、定電流駆動トランジスタ1による負荷回路10への出力電流の供給が停止されることとなる。
Next, the operation in this configuration will be described.
For example, in the constant
When the output
この第5の具体回路構成例の場合、クランプ回路44により、出力電流制御用トランジスタ5のゲート電圧VREF4は、一定電圧以下にクランプされる(図12(C)参照)。
そのため、定電流保護回路40において、例えば、出力電流制御用トランジスタなどに、低耐圧の素子を用いることが可能となり、素子サイズの小さなものを用いて回路構成することが可能となる。
In the case of the fifth specific circuit configuration example, the
Therefore, in the constant
より速い応答速度での出力電流の制限が所望される定電流源回路に適用できる。 It can be applied to a constant current source circuit in which output current limitation with a faster response speed is desired.
1…定電流駆動トランジスタ
2…電流センストランジスタ
5…出力制御用トランジスタ
6…出力端子電圧監視用トランジスタ
7…電圧調整用トランジスタ
8…カレントミラー用トランジスタ
18…出力端子電圧監視用容量素子
20…定電流回路
40…定電流保護回路
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記定電流駆動トランジスタとゲート端子を共通とすると共に、前記定電流駆動トランジスタとのサイズ比によって電流値が決定される電流センストランジスタと、
前記定電流駆動トランジスタのドレイン端子の過渡応答による急峻な電圧変動を容量結合を介して検出する電圧変動監視回路とを有し、
前記定電流駆動トランジスタの定常的な過電流を前記電流センストランジスタによって検出する一方、
前記定電流駆動トランジスタのドレイン端子の急峻な電圧上昇によって発生する過渡的な過電流を前記電圧変動監視回路によって検出し、その検出結果に応じて、前記定電流駆動トランジスタのゲート電圧の引き下げ、又は、前記定電流駆動トランジスタのゲート電圧の上昇を制限可能に構成されてなることを特徴とする定電流回路の保護回路。 A protection circuit for a constant current circuit having a constant current driving transistor provided so that a constant current output can be supplied to a load via a drain by controlling a gate voltage ,
A current sense transistor having a gate terminal in common with the constant current driving transistor and having a current value determined by a size ratio with the constant current driving transistor;
A voltage fluctuation monitoring circuit that detects a steep voltage fluctuation due to a transient response of the drain terminal of the constant current driving transistor through capacitive coupling ;
While detecting a steady overcurrent of the constant current drive transistor by the current sense transistor,
The voltage fluctuation monitoring circuit detects a transient overcurrent generated by a sudden voltage increase at the drain terminal of the constant current drive transistor, and depending on the detection result, the gate voltage of the constant current drive transistor is reduced, or A protection circuit for a constant current circuit, characterized in that the increase in the gate voltage of the constant current drive transistor can be limited.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013091044A JP6198442B2 (en) | 2013-04-24 | 2013-04-24 | Constant current protection circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013091044A JP6198442B2 (en) | 2013-04-24 | 2013-04-24 | Constant current protection circuit |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014215733A JP2014215733A (en) | 2014-11-17 |
JP6198442B2 true JP6198442B2 (en) | 2017-09-20 |
Family
ID=51941461
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013091044A Active JP6198442B2 (en) | 2013-04-24 | 2013-04-24 | Constant current protection circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6198442B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6445878B2 (en) * | 2015-01-27 | 2018-12-26 | 新日本無線株式会社 | Constant current drive circuit |
US11438981B2 (en) | 2017-07-04 | 2022-09-06 | Rohm Co., Ltd. | Load drive device |
CN112667018B (en) * | 2020-12-14 | 2022-12-02 | 思瑞浦微电子科技(苏州)股份有限公司 | Power supply electrifying overshoot-prevention circuit based on LDO (Low dropout regulator) |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR0172850B1 (en) * | 1995-11-23 | 1999-03-30 | 문정환 | High efficient charge pumping circuit |
JP2001327166A (en) * | 2000-05-16 | 2001-11-22 | Fuji Electric Co Ltd | Switching power circuit |
JP4169670B2 (en) * | 2003-09-19 | 2008-10-22 | 株式会社リコー | Output control circuit, constant voltage source IC and electronic device |
JP4308158B2 (en) * | 2004-03-30 | 2009-08-05 | ローム株式会社 | Boost control device and electronic device using the same |
JP2006053898A (en) * | 2004-07-15 | 2006-02-23 | Rohm Co Ltd | Overcurrent protection circuit and voltage generation circuit and electronic equipment using it |
JP4400880B2 (en) * | 2004-10-05 | 2010-01-20 | 株式会社小糸製作所 | Lighting control circuit for vehicular lamp |
JP4509731B2 (en) * | 2004-10-13 | 2010-07-21 | 株式会社小糸製作所 | Lighting control circuit for vehicular lamp |
JP3904579B2 (en) * | 2004-12-03 | 2007-04-11 | ローム株式会社 | Power supply device, light emitting device using the same, and electronic device |
JP4546320B2 (en) * | 2005-04-19 | 2010-09-15 | 株式会社リコー | Constant voltage power supply circuit and control method of constant voltage power supply circuit |
-
2013
- 2013-04-24 JP JP2013091044A patent/JP6198442B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2014215733A (en) | 2014-11-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8648578B2 (en) | Capless low drop-out voltage regulator having discharge circuit compensating for on-chip output capacitance and response time | |
JP6070841B2 (en) | Overcurrent detection circuit | |
JP6257323B2 (en) | Voltage regulator | |
KR102110109B1 (en) | Switching regulator and electronic device | |
KR101586525B1 (en) | Voltage regulator | |
US9063558B2 (en) | Current limiting circuit configured to limit output current of driver circuit | |
JP6180815B2 (en) | Voltage regulator | |
KR102225712B1 (en) | Voltage regulator | |
JP2013156926A (en) | Voltage regulator | |
JP2017523530A (en) | Short circuit protection for voltage regulator | |
KR101972604B1 (en) | Semiconductor device | |
KR102446022B1 (en) | Operational amplifier circuit and its overcurrent protection method | |
JP2005333691A (en) | Overcurrent detection circuit and power supply having it | |
JP2008131776A (en) | Dc-dc converter | |
JP2012159870A (en) | Voltage regulator | |
US9740222B2 (en) | Overcurrent protection circuit for controlling a gate of an output transistor based on an output current | |
JP2009277930A (en) | Semiconductor device | |
JP2013153597A (en) | Protection circuit | |
JP2006139673A (en) | Voltage regulator | |
JP6198442B2 (en) | Constant current protection circuit | |
JP2021039596A (en) | Power supply circuit | |
CN110121685B (en) | Power supply circuit | |
JP2008011585A (en) | Switching regulator | |
CN112558679A (en) | Current-limiting protection circuit | |
JP4550506B2 (en) | DC stabilized power supply circuit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160229 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170126 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170214 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170306 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170801 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170822 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6198442 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
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 |