JP6948232B2 - カレントミラー回路 - Google Patents
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Description
pチャネルMOSFETで構成される前段側の第1トランジスタと、pチャネルMOSFETで構成される後段側の第2トランジスタと、を有する第1カレントミラー部と、
nチャネルMOSFETで構成される前段側の第3トランジスタと、nチャネルMOSFETで構成される後段側の第4トランジスタと、を有する第2カレントミラー部と、
前記第4トランジスタのドレインの電位を所定電位とする第1バイアス部と、
を備え、
前記第2トランジスタのドレインは、前記第3トランジスタのドレインに接続され、
前記第1トランジスタのソース・ドレイン間に第1抵抗が接続され、
前記第4トランジスタのドレイン・ソース間に第2抵抗が接続され、
前記第1抵抗の抵抗値と前記第2抵抗の抵抗値は一致する構成としている(第1の構成)。
前記第1バイアス部は、nチャネルMOSFETで構成される第1MOSFETと、nチャネルMOSFETで構成される二つ以上の第2MOSFETと、を有し、
前記第1MOSFETのソースは、前記第4トランジスタのドレインに接続され、
それぞれの前記第2MOSFETは、ゲートとドレインとが接続され、
隣り合う前記第2MOSFETは、それぞれのソースとドレインとが接続され、
一端の前記第2MOSFETのドレインには、第1電流源の出力端と前記第1MOSFETのゲートが接続され、
他端の前記第2MOSFETのソースには、接地端が接続されることとしてもよい(第2の構成)。
pチャネルMOSFETで構成される前段側の第5トランジスタと、pチャネルMOSFETで構成される後段側の第6トランジスタと、を有する第3カレントミラー部をさらに備え、
前記第1MOSFETのドレインは、前記第5トランジスタのドレインに接続されることとしてもよい(第3の構成)。
nチャネルMOSFETで構成される前段側の第7トランジスタと、nチャネルMOSFETで構成される後段側の第8トランジスタと、を有する第4カレントミラー部をさらに備え、
前記第8トランジスタのドレインは、前記第1トランジスタのドレインに接続され、
前記第7トランジスタのドレインには、第2電流源の出力端が接続されることとしてもよい(第4の構成)。
pチャネルMOSFETで構成される前段側の第9トランジスタと、pチャネルMOSFETで構成される後段側の第10トランジスタと、を有する第5カレントミラー部と、
nチャネルMOSFETで構成される前段側の第11トランジスタと、nチャネルMOSFETで構成される後段側の第12トランジスタと、を有する第6カレントミラー部と、
前記第12トランジスタのドレインの電位を所定電位とする第2バイアス部と、
を備え、
前記第12トランジスタのドレインと前記第1トランジスタのドレインは、前記第2バイアス部を介して接続され、
前記第10トランジスタのドレインは、前記第11トランジスタのドレインに接続され、
前記第9トランジスタのソース・ドレイン間に第3抵抗が接続され、
前記第12トランジスタのドレイン・ソース間に第4抵抗が接続され、
前記第3抵抗の抵抗値と前記第4抵抗の抵抗値は一致することとしてもよい(第5の構成)。
前記第2バイアス部は、nチャネルMOSFETで構成される第3MOSFETと、nチャネルMOSFETで構成される二つ以上の第4MOSFETと、を有し、
前記第3MOSFETのソースは、前記第12トランジスタのドレインに接続され、
前記第3MOSFETのドレインは、前記第1トランジスタのドレインに接続され、
それぞれの前記第4MOSFETは、ゲートとドレインとが接続され、
隣り合う前記第4MOSFETは、それぞれのソースとドレインとが接続され、
一端の前記第4MOSFETのドレインには、第3電流源の出力端と前記第3MOSFETのゲートが接続され、
他端の前記第4MOSFETのソースには、接地端が接続されることとしてもよい(第6の構成)。
pチャネルMOSFETで構成される前段側の第13トランジスタと、pチャネルMOSFETで構成される後段側の第14トランジスタと、を有する第7カレントミラー部と、
nチャネルMOSFETで構成される前段側の第15トランジスタと、nチャネルMOSFETで構成される後段側の第16トランジスタと、を有する第8カレントミラー部と、
pチャネルMOSFETで構成される前段側の第17トランジスタと、pチャネルMOSFETで構成される後段側の第18トランジスタと、を有する第9カレントミラー部と、
前記第16トランジスタのドレインの電位を所定電位とする第3バイアス部と、
をさらに備え、
前記第14トランジスタのドレインは、前記第15トランジスタのドレインに接続され、
前記第16トランジスタのドレインと前記第17トランジスタのドレインは、前記第3バイアス部を介して接続され、
前記第18トランジスタのドレインは、前記第7トランジスタのドレインに接続され、
前記第13トランジスタのソース・ドレイン間に第5抵抗が接続され、
前記第16トランジスタのドレイン・ソース間に第6抵抗が接続され、
前記第5抵抗の抵抗値と前記第6抵抗の抵抗値は一致することとしてもよい(第7の構成)。
上記いずれかの構成のカレントミラー回路を有し、前記カレントミラー回路の電流出力端から出力される電流に基づき閾値電圧を生成する閾値電圧生成部と、
電流を検出するセンス電圧と、前記閾値電圧とを比較するコンパレータと、
を備える構成としている。
パワートランジスタと、
センス電圧を生成する出力電流監視部と、
制御信号に応じて前記パワートランジスタの駆動信号を生成するゲート制御部と、
前記センス電圧を監視して過電流保護信号を生成する上記構成の過電流保護回路と、
を集積化して成り、
前記ゲート制御部は、前記過電流保護信号に応じて前記出力電流を制限する機能を備えている構成としている。
図1は、半導体集積回路装置の一構成例を示すブロック図である。本実施形態の半導体集積回路装置1は、ECU[electronic control unit]2からの指示に応じて電源電圧VBBの印加端と負荷3との間を導通/遮断する車載用ハイサイドスイッチICである。当該車載用ハイサイドスイッチICは、車載IPD(インテリジェントパワーデバイス)の一種である。
図2は、過電流保護回路71の一構成例を示す回路図である。過電流保護回路71は、閾値電圧生成部71Aと、過電流検出部71Bと、を含む。閾値電圧生成部71Aは、電流源711と、カレントミラー回路712と、抵抗713と、を含む。一方、過電流検出部71Bは、コンパレータ714を含む。
図3は、カレントミラー回路712の第1実施形態の構成を示す回路図である。図3に示すカレントミラー回路7121は、第1カレントミラー部CM1と、第2カレントミラー部CM2と、第3カレントミラー部CM3と、第4カレントミラー部CM4と、抵抗R1,R2と、トランジスタM41〜M43と、を有する。
図4は、カレントミラー回路712の第2実施形態の構成を示す回路図である。図4に示すカレントミラー回路7122は、カレントミラー部CM1〜CM3と、抵抗R1,R2と、トランジスタM41〜M43に加えて、カレントミラー部CM5〜CM7と、抵抗R3,R4と、トランジスタM91〜M93と、を有する。
図5は、カレントミラー回路712の第3実施形態の構成を示す回路図である。図5に示すカレントミラー回路7123は、カレントミラー部CM1〜CM4と、抵抗R1,R2と、トランジスタM41〜M43からなる後段部Rと、カレントミラー部CM1’〜CM4 ’と、抵抗R1’,R2’と、トランジスタM41’〜M43 ’からなる前段部Fと、を有する。
図6は、カレントミラー回路712の第4実施形態の構成を示す回路図である。図6に示すカレントミラー回路7124の構成は、先述した第3実施形態(図5)において抵抗R1’と抵抗R2’を除いた構成となる。
図7は、車両の一構成例を示す外観図である。本構成例の車両Xは、バッテリ(本図では不図示)と、バッテリから電力供給を受けて動作する種々の電子機器X11〜X18とを搭載している。なお、本図における電子機器X11〜X18の搭載位置については、図示の便宜上、実際とは異なる場合がある。
また、上記の実施形態では、車載用ハイサイドスイッチICを例に挙げて説明を行ったが、本明細書中に開示されている発明の適用対象は、これに限定されるものではなく、例えば、その他の車載用IPD(車載用ローサイドスイッチICや車載用電源ICなど)はもちろん、車載用途以外の半導体集積回路装置にも広く適用することが可能である。
2 ECU
3 負荷
10 NMOSFET
20 出力電流監視部
21、21’ NMOSFET
22 センス抵抗
30 ゲート制御部
40 制御ロジック部
50 信号入力部
60 内部電源部
70 異常保護部
71 過電流保護回路
71A 閾値電圧生成部
71B 過電流検出部
711 電流源
712 カレントミラー回路
713 抵抗
714 コンパレータ
72 オープン保護回路
73 温度保護回路
74 減電圧保護回路
80 出力電流検出部
90 信号出力部
7121〜7124 カレントミラー回路
CM1〜CM7 カレントミラー部
700、701 電流源
Ti 電流出力端
F 前段部
R 後段部
X 車両
X11〜X18 電子機器
Claims (11)
- pチャネルMOSFETで構成される前段側の第1トランジスタと、pチャネルMOSFETで構成される後段側の第2トランジスタと、を有する第1カレントミラー部と、
nチャネルMOSFETで構成される前段側の第3トランジスタと、nチャネルMOSFETで構成される後段側の第4トランジスタと、を有する第2カレントミラー部と、
nチャネルMOSFETで構成される前段側の第5トランジスタと、nチャネルMOSFETで構成される後段側の第6トランジスタと、を有する第3カレントミラー部と、
前記第4トランジスタのドレインの電位を所定電位とする第1バイアス部と、
を備え、
前記第2トランジスタのドレインは、前記第3トランジスタのドレインに接続され、
前記第6トランジスタのドレインは、前記第1トランジスタのドレインに接続され、
前記第1トランジスタのソース・ドレイン間に第1抵抗が接続され、
前記第4トランジスタのドレイン・ソース間に第2抵抗が接続され、
前記第1バイアス部による前記第2抵抗の両端間電圧は、前記第1トランジスタのドレイン・ソース間電圧と等しく、
前記第1抵抗の抵抗値と前記第2抵抗の抵抗値は一致し、
前記第1抵抗の抵抗値は、スタンバイ時において、前記第6トランジスタにリーク電流が流れた場合、前記リーク電流は前記第1抵抗を流れ、前記第1トランジスタには流れないような抵抗値である、カレントミラー回路。 - 前記第1バイアス部は、nチャネルMOSFETで構成される第1MOSFETと、nチャネルMOSFETで構成される二つ以上の第2MOSFETと、を有し、
前記第1MOSFETのソースは、前記第4トランジスタのドレインに接続され、
それぞれの前記第2MOSFETは、ゲートとドレインとが接続され、
隣り合う前記第2MOSFETは、それぞれのソースとドレインとが接続され、
一端の前記第2MOSFETのドレインには、第1電流源の出力端と前記第1MOSFETのゲートが接続され、
他端の前記第2MOSFETのソースには、接地端が接続される、請求項1に記載のカレントミラー回路。 - pチャネルMOSFETで構成される前段側の第7トランジスタと、pチャネルMOSFETで構成される後段側の第8トランジスタと、を有する第4カレントミラー部をさらに備え、
前記第1MOSFETのドレインは、前記第7トランジスタのドレインに接続される、請求項2に記載のカレントミラー回路。 - 前記第5トランジスタのドレインには、第2電流源の出力端が接続される、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のカレントミラー回路。
- pチャネルMOSFETで構成される前段側の第9トランジスタと、pチャネルMOSFETで構成される後段側の第10トランジスタと、を有する第5カレントミラー部と、
前記第6トランジスタのドレインの電位を所定電位とする第2バイアス部と、
を備え、
前記第6トランジスタのドレインと前記第1トランジスタのドレインは、前記第2バイアス部を介して接続され、
前記第10トランジスタのドレインは、前記第5トランジスタのドレインに接続され、
前記第9トランジスタのソース・ドレイン間に第3抵抗が接続され、
前記第6トランジスタのドレイン・ソース間に第4抵抗が接続され、
前記第3抵抗の抵抗値と前記第4抵抗の抵抗値は一致する、請求項1から請求項3のい
ずれか1項に記載のカレントミラー回路。 - 前記第2バイアス部は、nチャネルMOSFETで構成される第3MOSFETと、nチャネルMOSFETで構成される二つ以上の第4MOSFETと、を有し、
前記第3MOSFETのソースは、前記第6トランジスタのドレインに接続され、
前記第3MOSFETのドレインは、前記第1トランジスタのドレインに接続され、
それぞれの前記第4MOSFETは、ゲートとドレインとが接続され、
隣り合う前記第4MOSFETは、それぞれのソースとドレインとが接続され、
一端の前記第4MOSFETのドレインには、第3電流源の出力端と前記第3MOSFETのゲートが接続され、
他端の前記第4MOSFETのソースには、接地端が接続される、請求項5に記載のカレントミラー回路。 - pチャネルMOSFETで構成される前段側の第11トランジスタと、pチャネルMOSFETで構成される後段側の第12トランジスタと、を有する第6カレントミラー部と、
nチャネルMOSFETで構成される前段側の第13トランジスタと、nチャネルMOSFETで構成される後段側の第14トランジスタと、を有する第7カレントミラー部と、
pチャネルMOSFETで構成される前段側の第15トランジスタと、pチャネルMOSFETで構成される後段側の第16トランジスタと、を有する第8カレントミラー部と、
前記第14トランジスタのドレインの電位を所定電位とする第3バイアス部と、
をさらに備え、
前記第12トランジスタのドレインは、前記第13トランジスタのドレインに接続され、
前記第14トランジスタのドレインと前記第15トランジスタのドレインは、前記第3バイアス部を介して接続され、
前記第16トランジスタのドレインは、前記第5トランジスタのドレインに接続され、
前記第11トランジスタのソース・ドレイン間に第5抵抗が接続され、
前記第14トランジスタのドレイン・ソース間に第6抵抗が接続され、
前記第5抵抗の抵抗値と前記第6抵抗の抵抗値は一致する、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のカレントミラー回路。 - 請求項7に記載のカレントミラー回路において、前記第5抵抗および前記第6抵抗を有さない、カレントミラー回路。
- 請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のカレントミラー回路を有し、前記カレントミラー回路の電流出力端から出力される電流に基づき閾値電圧を生成する閾値電圧生成部と、
電流を検出するセンス電圧と、前記閾値電圧とを比較するコンパレータと、
を備える過電流保護回路。 - パワートランジスタと、
センス電圧を生成する出力電流監視部と、
制御信号に応じて前記パワートランジスタの駆動信号を生成するゲート制御部と、
前記センス電圧を監視して過電流保護信号を生成する請求項9に記載の過電流保護回路と、
を集積化して成り、
前記ゲート制御部は、前記過電流保護信号に応じて前記出力電流を制限する機能を備え
ている、半導体集積回路装置。 - 請求項10に記載の半導体集積回路装置と、
前記半導体集積回路装置に接続される負荷と、
を有する、電子機器。
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