JPH0847168A - トランジスタ制御回路および方法 - Google Patents
トランジスタ制御回路および方法Info
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- JPH0847168A JPH0847168A JP7211300A JP21130095A JPH0847168A JP H0847168 A JPH0847168 A JP H0847168A JP 7211300 A JP7211300 A JP 7211300A JP 21130095 A JP21130095 A JP 21130095A JP H0847168 A JPH0847168 A JP H0847168A
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- power transistor
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- coupled
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
- H03K17/082—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit
- H03K17/0822—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit in field-effect transistor switches
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- Electronic Switches (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 パワー・トランジスタ(12)を流れる大き
なピークのオーバーシュート電流を制限するように、パ
ワー・トランジスタ(12)を制御するための電流制限
回路(10,40)を提供する。 【解決手段】 電流制限回路(10,40)は、パワー
・トランジスタ(12)のドレインおよびソース電極間
に現れる電圧に応答して、負荷がパワー・トランジスタ
(12)から切断されたときに、パワー・トランジスタ
(12)のゲート電極に適切な電圧を供給する回路を含
む。これによって、後に負荷(16)をパワー・トラン
ジスタ(12)に結合するときに、過剰な過渡電流を防
止するという効果が得られる。加えて、電流制限回路
(10,40)は、負荷(16)がパワー・トランジス
タ(12)に結合されたときに、検出回路(14)を介
してパワー・トランジスタ(12)に流れる電流を制限
する回路も含む。
なピークのオーバーシュート電流を制限するように、パ
ワー・トランジスタ(12)を制御するための電流制限
回路(10,40)を提供する。 【解決手段】 電流制限回路(10,40)は、パワー
・トランジスタ(12)のドレインおよびソース電極間
に現れる電圧に応答して、負荷がパワー・トランジスタ
(12)から切断されたときに、パワー・トランジスタ
(12)のゲート電極に適切な電圧を供給する回路を含
む。これによって、後に負荷(16)をパワー・トラン
ジスタ(12)に結合するときに、過剰な過渡電流を防
止するという効果が得られる。加えて、電流制限回路
(10,40)は、負荷(16)がパワー・トランジス
タ(12)に結合されたときに、検出回路(14)を介
してパワー・トランジスタ(12)に流れる電流を制限
する回路も含む。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はパワー・トランジスタ(p
ower transistors)に関し、特にパワー・トランジスタ
用電流制限回路に関するものである。
ower transistors)に関し、特にパワー・トランジスタ
用電流制限回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】パワー・トランジスタは、自動車業界に
おけるように、様々な用途に利用されている。自動車業
界における用途では、パワー・トランジスタの通電電極
の1つが点火用電圧に結合され、パワー・トランジスタ
の他の通電電極が点火用電圧に結合される負荷に結合さ
れ、更にパワー・トランジスタの他の通電電極が間欠的
にそれに接続される負荷に結合されている場合がある。
おけるように、様々な用途に利用されている。自動車業
界における用途では、パワー・トランジスタの通電電極
の1つが点火用電圧に結合され、パワー・トランジスタ
の他の通電電極が点火用電圧に結合される負荷に結合さ
れ、更にパワー・トランジスタの他の通電電極が間欠的
にそれに接続される負荷に結合されている場合がある。
【0003】負荷がパワー・トランジスタに接続される
と、当該パワー・トランジスタに直列結合されている検
出抵抗(sense resistor)間の電圧を検出することによっ
て、パワー・トランジスタを通過する電流を感知するこ
とができる。これに応じてパワー・トランジスタのゲー
ト電極への駆動を調節し、電流を制御することができ
る。例えば、検出抵抗間の電圧が所定電圧を超過した場
合、パワー・トランジスタのゲート電極への駆動を減少
させればよい。
と、当該パワー・トランジスタに直列結合されている検
出抵抗(sense resistor)間の電圧を検出することによっ
て、パワー・トランジスタを通過する電流を感知するこ
とができる。これに応じてパワー・トランジスタのゲー
ト電極への駆動を調節し、電流を制御することができ
る。例えば、検出抵抗間の電圧が所定電圧を超過した場
合、パワー・トランジスタのゲート電極への駆動を減少
させればよい。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、負荷が
パワー・トランジスタから切断されると、従来技術の回
路では、パワー・トランジスタのゲート電極に現れる電
圧を、供給電圧にまで上昇させてしまう。結果として、
その後負荷を接続すると、パワー・トランジスタは最大
にエンハンスされ(enhance)、大きなピークのオーバー
シュート電流(overshoot current)がパワー・トランジ
スタを流れることになる。これは、典型的に、過渡性能
(transient performance)を低下させることになり、受
け入れ難いものである。
パワー・トランジスタから切断されると、従来技術の回
路では、パワー・トランジスタのゲート電極に現れる電
圧を、供給電圧にまで上昇させてしまう。結果として、
その後負荷を接続すると、パワー・トランジスタは最大
にエンハンスされ(enhance)、大きなピークのオーバー
シュート電流(overshoot current)がパワー・トランジ
スタを流れることになる。これは、典型的に、過渡性能
(transient performance)を低下させることになり、受
け入れ難いものである。
【0005】しがたって、パワー・トランジスタを流れ
る大きなピークのオーバーシュート電流を制限するため
に、改良された制限回路が必要とされている。
る大きなピークのオーバーシュート電流を制限するため
に、改良された制限回路が必要とされている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、パワー・トラ
ンジスタを流れる大きなピークのオーバーシュート電流
を制限するように、パワー・トランジスタを制御するた
めの電流制限回路を提供する。電流制限回路は、パワー
・トランジスタのドレインおよびソース電極間に現れる
電圧に応答して、負荷がパワー・トランジスタから切断
されたときに、パワー・トランジスタのゲート電極に適
切な電圧を供給する回路を含む。これによって、後に負
荷をパワー・トランジスタに結合するときに、過剰な過
渡電流を防止するという効果が得られる。加えて、電流
制限回路は、負荷がパワー・トランジスタに結合された
ときに、検出回路を介してパワー・トランジスタに流れ
る電流を制限する回路も含む。
ンジスタを流れる大きなピークのオーバーシュート電流
を制限するように、パワー・トランジスタを制御するた
めの電流制限回路を提供する。電流制限回路は、パワー
・トランジスタのドレインおよびソース電極間に現れる
電圧に応答して、負荷がパワー・トランジスタから切断
されたときに、パワー・トランジスタのゲート電極に適
切な電圧を供給する回路を含む。これによって、後に負
荷をパワー・トランジスタに結合するときに、過剰な過
渡電流を防止するという効果が得られる。加えて、電流
制限回路は、負荷がパワー・トランジスタに結合された
ときに、検出回路を介してパワー・トランジスタに流れ
る電流を制限する回路も含む。
【0007】
【実施例】図1を参照すると、パワー・トランジスタ1
2を制御する電流制限回路10が示されている。パワー
・トランジスタ12は、ドレイン電極が点火電圧VIGN
を受けるように結合されている。更に、パワー・トラン
ジスタ12のソース電極は、検出抵抗14を介して、抵
抗16(R LOAD)と表記されている負荷に結合されてい
る。加えて、負荷抵抗16が、スイッチ18を介して結
合され、接地基準に戻されている。スイッチ18は負荷
16のパワー・トランジスタ12との結合および切断を
交互に行う。
2を制御する電流制限回路10が示されている。パワー
・トランジスタ12は、ドレイン電極が点火電圧VIGN
を受けるように結合されている。更に、パワー・トラン
ジスタ12のソース電極は、検出抵抗14を介して、抵
抗16(R LOAD)と表記されている負荷に結合されてい
る。加えて、負荷抵抗16が、スイッチ18を介して結
合され、接地基準に戻されている。スイッチ18は負荷
16のパワー・トランジスタ12との結合および切断を
交互に行う。
【0008】電流制限回路10は、トランジスタ22,
24で構成されたカレント・ミラー(current mirror)2
0を含む。トランジスタ22のコレクタは、電流源26
を介して電圧、例えば、電圧VQPと表記されているチャ
ージ・ポンプ電圧を受ける端子25に結合されている。
同様に、トランジスタ24のコレクタは、電流源28を
介して端子25に結合されている。トランジスタ22の
ベースは、トランジスタ22のコレクタおよびトランジ
スタ24のベースに結合されている。トランジスタ2
2,24のエミッタは、検出抵抗14の両側に結合され
ている。
24で構成されたカレント・ミラー(current mirror)2
0を含む。トランジスタ22のコレクタは、電流源26
を介して電圧、例えば、電圧VQPと表記されているチャ
ージ・ポンプ電圧を受ける端子25に結合されている。
同様に、トランジスタ24のコレクタは、電流源28を
介して端子25に結合されている。トランジスタ22の
ベースは、トランジスタ22のコレクタおよびトランジ
スタ24のベースに結合されている。トランジスタ2
2,24のエミッタは、検出抵抗14の両側に結合され
ている。
【0009】トランジスタ30のコレクタは、トランジ
スタ24のコレクタおよびパワー・トランジスタ12の
ゲート電極に結合されている。トランジスタ30のベー
スは、トランジスタ24のベースに結合され、一方トラ
ンジスタ30のエミッタはパワー・トランジスタ12の
ドレイン電極に結合されている。
スタ24のコレクタおよびパワー・トランジスタ12の
ゲート電極に結合されている。トランジスタ30のベー
スは、トランジスタ24のベースに結合され、一方トラ
ンジスタ30のエミッタはパワー・トランジスタ12の
ドレイン電極に結合されている。
【0010】図1の回路を、3つの動作段階、即ち、ゲ
ートをオフに保持した段階、ゲートに充電しスイッチ1
8を閉じた段階、およびゲートに充電しスイッチ18を
開いた段階について、各々説明する。自動車のモータが
回転すると、点火電圧VIGNが12ないし16ボルトの
電位に結合される。チャージ・ポンプ供給電圧VQPをゼ
ロ・ボルトに低下させ、更に電流源28を介して電流を
ノード25に吸収する(sink)してパワー・トランジスタ
12のゲート電圧を放電することによって、ゲートをオ
フに保持する。パワー・トランジスタ12のゲートを、
接地より高いスレシホールド電圧未満に保持すると、ス
イッチ18を閉じてもパワー・トランジスタは電流を導
通させない。
ートをオフに保持した段階、ゲートに充電しスイッチ1
8を閉じた段階、およびゲートに充電しスイッチ18を
開いた段階について、各々説明する。自動車のモータが
回転すると、点火電圧VIGNが12ないし16ボルトの
電位に結合される。チャージ・ポンプ供給電圧VQPをゼ
ロ・ボルトに低下させ、更に電流源28を介して電流を
ノード25に吸収する(sink)してパワー・トランジスタ
12のゲート電圧を放電することによって、ゲートをオ
フに保持する。パワー・トランジスタ12のゲートを、
接地より高いスレシホールド電圧未満に保持すると、ス
イッチ18を閉じてもパワー・トランジスタは電流を導
通させない。
【0011】チャージ・ポンプ電圧を高にし、電流源2
6,28がノード25からの電流を供給すればいつで
も、ゲートはイネーブル(enable)される。チャージ・ポ
ンプ電圧は、通常点火電圧VIGNよりも10ないし15
ボルト高められ(pumped)、ゲート・ソース間のブレーク
ダウンを防止するために、パワー・トランジスタ12の
ゲートにおける電圧はそのソース端子よりも10ないし
15ボルト高く固定される(clamp)。ゲートをそのソー
スより10ボルト高くすると、トランジスタは最大にエ
ンハンスされ、スイッチとして作動する(閉じて完全短
絡(dead short)となる)。電流源26,28はオンおよ
びオフに切り替え可能であり、更に電流源28は電流を
吸収することも供給することも可能であることに注意さ
れたい。
6,28がノード25からの電流を供給すればいつで
も、ゲートはイネーブル(enable)される。チャージ・ポ
ンプ電圧は、通常点火電圧VIGNよりも10ないし15
ボルト高められ(pumped)、ゲート・ソース間のブレーク
ダウンを防止するために、パワー・トランジスタ12の
ゲートにおける電圧はそのソース端子よりも10ないし
15ボルト高く固定される(clamp)。ゲートをそのソー
スより10ボルト高くすると、トランジスタは最大にエ
ンハンスされ、スイッチとして作動する(閉じて完全短
絡(dead short)となる)。電流源26,28はオンおよ
びオフに切り替え可能であり、更に電流源28は電流を
吸収することも供給することも可能であることに注意さ
れたい。
【0012】スイッチ18が閉じ、ゲートがイネーブル
されると、ゲートは電流源28を介して充電し始め、電
流がパワー・トランジスタ12を通過し始める。通常、
電流源28は電流源26よりも8ないし10倍大きく、
トランジスタ24,22はサイズおよび性能が等しくな
るように整合されている。パワー・トランジスタ内の電
流が上昇するに連れて、負荷抵抗16および検出抵抗1
4を通過する電流は上昇し、トランジスタ22のエミッ
タ間の電圧はトランジスタ24のエミッタの電圧よりも
高くなる。検出抵抗を通過する電流によって、トランジ
スタ22,24のエミッタ間に十分な差電圧が生じる
と、トランジスタ24は電流を導通し始めるため、これ
によってパワー・トランジスタ12のゲート電圧が規制
される。典型的な場合、負荷電流は、負荷抵抗16とは
無関係に、54mVと27mΩの検出抵抗との比によっ
て、即ち、約2アンペアに規制される。以上、ゲートを
充電する手段、電流源28、ならびに負荷抵抗16、電
流源26およびトランジスタ22,24を通過する電流
を規制する手段について説明した。
されると、ゲートは電流源28を介して充電し始め、電
流がパワー・トランジスタ12を通過し始める。通常、
電流源28は電流源26よりも8ないし10倍大きく、
トランジスタ24,22はサイズおよび性能が等しくな
るように整合されている。パワー・トランジスタ内の電
流が上昇するに連れて、負荷抵抗16および検出抵抗1
4を通過する電流は上昇し、トランジスタ22のエミッ
タ間の電圧はトランジスタ24のエミッタの電圧よりも
高くなる。検出抵抗を通過する電流によって、トランジ
スタ22,24のエミッタ間に十分な差電圧が生じる
と、トランジスタ24は電流を導通し始めるため、これ
によってパワー・トランジスタ12のゲート電圧が規制
される。典型的な場合、負荷電流は、負荷抵抗16とは
無関係に、54mVと27mΩの検出抵抗との比によっ
て、即ち、約2アンペアに規制される。以上、ゲートを
充電する手段、電流源28、ならびに負荷抵抗16、電
流源26およびトランジスタ22,24を通過する電流
を規制する手段について説明した。
【0013】ゲートが充電され、負荷16またはスイッ
チ18が一時的に開かれると、検出抵抗14間の電圧は
ゼロに低下し、トランジスタ24はもはやパワー・トラ
ンジスタのゲートを規制しない。パワー・トランジスタ
のゲートがソースよりも10ないし15ボルト高くなる
と、パワー・トランジスタは最大にエンハンスされる。
パワー・トランジスタが最大にエンハンスされ、スイッ
チ18が閉じていると、トランジスタ24がゲート電圧
を適当な規制電圧に放電できるまで、大きな過渡電流が
負荷16を通過する。本発明では、パワー・トランジス
タが最大にエンハンスされるのをトランジスタ30が妨
げるので、過渡電流は流れない。
チ18が一時的に開かれると、検出抵抗14間の電圧は
ゼロに低下し、トランジスタ24はもはやパワー・トラ
ンジスタのゲートを規制しない。パワー・トランジスタ
のゲートがソースよりも10ないし15ボルト高くなる
と、パワー・トランジスタは最大にエンハンスされる。
パワー・トランジスタが最大にエンハンスされ、スイッ
チ18が閉じていると、トランジスタ24がゲート電圧
を適当な規制電圧に放電できるまで、大きな過渡電流が
負荷16を通過する。本発明では、パワー・トランジス
タが最大にエンハンスされるのをトランジスタ30が妨
げるので、過渡電流は流れない。
【0014】ゲートが充電され、スイッチ18が一時的
に開くと、パワー・トランジスタ12のソースにおける
電圧が、ドレイン電圧にほぼ等しくなるまで上昇し、パ
ワー・トランジスタは飽和状態となる。通常、トランジ
スタ30は、トランジスタ22よりも16倍大きい。パ
ワー・トランジスタ12のソースにおける電圧がそのド
レイン電圧(通常22mV以内)近くに上昇すると、ト
ランジスタ30はパワー・トランジスタ12のゲート電
圧を規制し始める。パワー・トランジスタ12のゲート
電圧は、そのソース電圧より高いスレシホールド電圧に
規制されるので、ほぼオフ状態のままとなる。スイッチ
18が再び閉じられ、ゲートが充電されると、負荷を通
過する電流は急激に規制値にまで上昇するが、電流制限
を超過することはない。以上、パワー・トランジスタの
ソースおよびドレイン間の電圧を規制する手段、即ちト
ランジスタ30について示した。
に開くと、パワー・トランジスタ12のソースにおける
電圧が、ドレイン電圧にほぼ等しくなるまで上昇し、パ
ワー・トランジスタは飽和状態となる。通常、トランジ
スタ30は、トランジスタ22よりも16倍大きい。パ
ワー・トランジスタ12のソースにおける電圧がそのド
レイン電圧(通常22mV以内)近くに上昇すると、ト
ランジスタ30はパワー・トランジスタ12のゲート電
圧を規制し始める。パワー・トランジスタ12のゲート
電圧は、そのソース電圧より高いスレシホールド電圧に
規制されるので、ほぼオフ状態のままとなる。スイッチ
18が再び閉じられ、ゲートが充電されると、負荷を通
過する電流は急激に規制値にまで上昇するが、電流制限
を超過することはない。以上、パワー・トランジスタの
ソースおよびドレイン間の電圧を規制する手段、即ちト
ランジスタ30について示した。
【0015】感知トランジスタおよび/またはパワー・
トランジスタは、電流制御回路と一体化することがで
き、通常検出抵抗は一体化されていることに注意された
い。
トランジスタは、電流制御回路と一体化することがで
き、通常検出抵抗は一体化されていることに注意された
い。
【0016】図2を参照すると、パワー・トランジスタ
12を制御する電流制限回路40が示されている。パワ
ー・トランジスタ12のドレイン電極は、検出抵抗42
を介して、点火電圧VIGNを受けるように結合されてい
る。パワー・トランジスタ12のソース電極は、負荷4
4に結合され、負荷44はスイッチ46を介して接地に
戻されている。
12を制御する電流制限回路40が示されている。パワ
ー・トランジスタ12のドレイン電極は、検出抵抗42
を介して、点火電圧VIGNを受けるように結合されてい
る。パワー・トランジスタ12のソース電極は、負荷4
4に結合され、負荷44はスイッチ46を介して接地に
戻されている。
【0017】電流検出回路40は、トランジスタ50,
52から成るカレント・ミラー48を含む。トランジス
タ50のコレクタは、抵抗54を介して回路ノード55
に結合されている。回路ノード55は、電流源56を介
して結合され、接地に戻されている。トランジスタ52
のコレクタは、カレント・ミラー58を介して、回路ノ
ード59に結合されている。回路ノード59は、電流源
60を介して、チャージ電圧VQPが印加される端子62
に結合されている。カレント・ミラー58の出力である
回路ノード59は、パワー・トランジスタ12のゲート
電極に結合されている。
52から成るカレント・ミラー48を含む。トランジス
タ50のコレクタは、抵抗54を介して回路ノード55
に結合されている。回路ノード55は、電流源56を介
して結合され、接地に戻されている。トランジスタ52
のコレクタは、カレント・ミラー58を介して、回路ノ
ード59に結合されている。回路ノード59は、電流源
60を介して、チャージ電圧VQPが印加される端子62
に結合されている。カレント・ミラー58の出力である
回路ノード59は、パワー・トランジスタ12のゲート
電極に結合されている。
【0018】トランジスタ50のベースは、トランジス
タ50のコレクタおよびトランジスタ52のベースに結
合されている。トランジスタ50,52のエミッタは、
検出抵抗42の両側に結合されている。
タ50のコレクタおよびトランジスタ52のベースに結
合されている。トランジスタ50,52のエミッタは、
検出抵抗42の両側に結合されている。
【0019】カレント・ミラー58は、各々ソース電極
が接地に戻されているトランジスタ64,66を含む。
トランジスタ64のゲート電極(カレント・ミラー58
の入力を表わす)は、トランジスタ52のコレクタに結
合されている.加えて、トランジスタ64のゲート電極
は、トランジスタ64のドレイン電極およびトランジス
タ66のゲート電極に結合されている。トランジスタ6
6のドレイン電極は回路ノード59に結合されている。
が接地に戻されているトランジスタ64,66を含む。
トランジスタ64のゲート電極(カレント・ミラー58
の入力を表わす)は、トランジスタ52のコレクタに結
合されている.加えて、トランジスタ64のゲート電極
は、トランジスタ64のドレイン電極およびトランジス
タ66のゲート電極に結合されている。トランジスタ6
6のドレイン電極は回路ノード59に結合されている。
【0020】トランジスタ68のコレクタはトランジス
タ64のゲート電極に結合され、ベースは回路ノード5
5に結合されている。また、トランジスタ68のエミッ
タは、パワー・トランジスタ12のソース電極に結合さ
れている。
タ64のゲート電極に結合され、ベースは回路ノード5
5に結合されている。また、トランジスタ68のエミッ
タは、パワー・トランジスタ12のソース電極に結合さ
れている。
【0021】図2において、検出抵抗42はパワー・ト
ランジスタ12のドレイン側に配置されていることに注
意されたい。図2のトランジスタ50,52,68は、
それぞれ図1のトランジスタ22,24,30と同様に
動作する。電流源56,60は、それぞれ電流源26,
28と同様に動作する。検出抵抗42、負荷抵抗44お
よび連続スイッチ46は、それぞれ14,16,18と
同様に動作する。
ランジスタ12のドレイン側に配置されていることに注
意されたい。図2のトランジスタ50,52,68は、
それぞれ図1のトランジスタ22,24,30と同様に
動作する。電流源56,60は、それぞれ電流源26,
28と同様に動作する。検出抵抗42、負荷抵抗44お
よび連続スイッチ46は、それぞれ14,16,18と
同様に動作する。
【0022】ゲートを放電するには、チャージ・ポンプ
電圧VQPを低下させ、電流源60を通じてノード62に
電流を吸収することによって、ゲートにおける電圧をほ
ぼゼロに等しくする。
電圧VQPを低下させ、電流源60を通じてノード62に
電流を吸収することによって、ゲートにおける電圧をほ
ぼゼロに等しくする。
【0023】ゲートがイネーブルされると、チャージ・
ポンプ電圧VQPが高となり、ゲートは電流源60を介し
て充電される。電流源56,60はオンおよびオフに切
り替え可能であり、更に電流源60は電流を吸収するこ
とも供給することも可能であることに注意されたい。こ
のように、前述と同様、ゲートを充電する手段が提供さ
れた。
ポンプ電圧VQPが高となり、ゲートは電流源60を介し
て充電される。電流源56,60はオンおよびオフに切
り替え可能であり、更に電流源60は電流を吸収するこ
とも供給することも可能であることに注意されたい。こ
のように、前述と同様、ゲートを充電する手段が提供さ
れた。
【0024】ゲートがイネーブルされ、スイッチ46が
閉じると、パワー・トランジスタ12のゲート電圧が上
昇し、負荷44および検出抵抗42を通過する電流が上
昇する。検出抵抗42内の電流が上昇するに連れて、ト
ランジスタ52のエミッタにおける電圧が、トランジス
タ50のエミッタ電圧よりも高く上昇する。トランジス
タ50,52のエミッタ間の差電圧が十分大きくなる
と、トランジスタ52は、カレント・ミラー58を通過
する電流を、電流源60を通過する電流に等しくなるま
で低下させる(pull down)のに十分な電流を導通し始
め、パワー・トランジスタ12のゲート電圧を規制す
る。このようにして、負荷電流が規制される。電流源5
6,60とカレント・ミラー58との比率の自然対数に
定数kt/qを乗算し、検出抵抗の抵抗値で除算するこ
とによって、電流規制値が決定される。このようにし
て、電流規制手段が提供される。
閉じると、パワー・トランジスタ12のゲート電圧が上
昇し、負荷44および検出抵抗42を通過する電流が上
昇する。検出抵抗42内の電流が上昇するに連れて、ト
ランジスタ52のエミッタにおける電圧が、トランジス
タ50のエミッタ電圧よりも高く上昇する。トランジス
タ50,52のエミッタ間の差電圧が十分大きくなる
と、トランジスタ52は、カレント・ミラー58を通過
する電流を、電流源60を通過する電流に等しくなるま
で低下させる(pull down)のに十分な電流を導通し始
め、パワー・トランジスタ12のゲート電圧を規制す
る。このようにして、負荷電流が規制される。電流源5
6,60とカレント・ミラー58との比率の自然対数に
定数kt/qを乗算し、検出抵抗の抵抗値で除算するこ
とによって、電流規制値が決定される。このようにし
て、電流規制手段が提供される。
【0025】ゲートがイネーブルされスイッチ46が開
くと、トランジスタ68がパワー・トランジスタ12の
ドレイン−ソース間電圧を規制するまで、ゲートが充電
される。負荷が切断されゲートがイネーブルされると、
トランジスタ68のエミッタにおける電圧が上昇する。
トランジスタ68が導通し始め、ミラー58を通過する
電流を、電流源60の電流に等しくなるまで低下させ
る。パワー・トランジスタのゲート電圧は、そのソース
より高いスレシホールド電圧に規制され、パワー・トラ
ンジスタは殆どオフとなる。前述のように、スイッチ4
6が閉じると、電流は急速に制限値まで上昇するが、過
渡的な切り替え(transient switching)の間オーバーシ
ュートは生じない。抵抗54を通過する電流によって、
トランジスタ68のベースにおける電圧は、トランジス
タ50のベースにおける電圧からずれることに注意され
たい。したがって、トランジスタ68がいつオンになる
かを判定することによって、パワー・トランジスタの飽
和電圧を調節することができる。また、トランジスタ6
8は、トランジスタ50,52と等しいサイズでもよい
ことにも注意されたい。更に、抵抗54は、ダイオード
または電圧降下を判定する他の同様の手段と置き換えて
もよいことにも注意されたい。以上、パワー・トランジ
スタのソースおよびドレイン間の電圧を規制する手段を
示した。トランジスタ68のエミッタにおける電圧レベ
ルを設定する他の手段があるとすれば、抵抗54を短絡
に低下させ、カレント・ミラー58とは全く異なる比率
の別個のカレント・ミラー78をノード59に接続し、
これにトランジスタ68のコレクタを接続する(hookin
g)というものであろう。
くと、トランジスタ68がパワー・トランジスタ12の
ドレイン−ソース間電圧を規制するまで、ゲートが充電
される。負荷が切断されゲートがイネーブルされると、
トランジスタ68のエミッタにおける電圧が上昇する。
トランジスタ68が導通し始め、ミラー58を通過する
電流を、電流源60の電流に等しくなるまで低下させ
る。パワー・トランジスタのゲート電圧は、そのソース
より高いスレシホールド電圧に規制され、パワー・トラ
ンジスタは殆どオフとなる。前述のように、スイッチ4
6が閉じると、電流は急速に制限値まで上昇するが、過
渡的な切り替え(transient switching)の間オーバーシ
ュートは生じない。抵抗54を通過する電流によって、
トランジスタ68のベースにおける電圧は、トランジス
タ50のベースにおける電圧からずれることに注意され
たい。したがって、トランジスタ68がいつオンになる
かを判定することによって、パワー・トランジスタの飽
和電圧を調節することができる。また、トランジスタ6
8は、トランジスタ50,52と等しいサイズでもよい
ことにも注意されたい。更に、抵抗54は、ダイオード
または電圧降下を判定する他の同様の手段と置き換えて
もよいことにも注意されたい。以上、パワー・トランジ
スタのソースおよびドレイン間の電圧を規制する手段を
示した。トランジスタ68のエミッタにおける電圧レベ
ルを設定する他の手段があるとすれば、抵抗54を短絡
に低下させ、カレント・ミラー58とは全く異なる比率
の別個のカレント・ミラー78をノード59に接続し、
これにトランジスタ68のコレクタを接続する(hookin
g)というものであろう。
【0026】カレント・ミラー58は、標準的なMOS
で実施されたカレント・ミラーである。トランジスタ6
4のドレインに電流が流れ込むことによって、64,6
6にゲート電圧が生成される。トランジスタ64,66
に等しいサイズのトランジスタを用いた場合、ミラーへ
入る電流は、ミラーから出る電流に等しくなる。ミラー
に入る電流とは異なる電流分がミラーから発生するの
は、トランジスタ64,66を異なるサイズにした場合
である。バイポーラ・ミラーでも同一の機能を実行でき
ることに注意されたい。
で実施されたカレント・ミラーである。トランジスタ6
4のドレインに電流が流れ込むことによって、64,6
6にゲート電圧が生成される。トランジスタ64,66
に等しいサイズのトランジスタを用いた場合、ミラーへ
入る電流は、ミラーから出る電流に等しくなる。ミラー
に入る電流とは異なる電流分がミラーから発生するの
は、トランジスタ64,66を異なるサイズにした場合
である。バイポーラ・ミラーでも同一の機能を実行でき
ることに注意されたい。
【0027】上述の説明から、パワー・トランジスタを
制御するための新規な電流制限回路が提供されたこと
が、現時点では明白になったはずである。電流制限回路
は、パワー・トランジスタのドレインおよびソース電極
間に現れる電圧に応答し、負荷がパワー・トランジスタ
から切断されたとき、パワー・トランジスタのゲート電
極に適切な電圧を供給する回路を含む。このため、後に
負荷をパワー・トランジスタに結合するときに、過剰な
過渡電流を防止できるという効果がある。加えて、電流
制限回路は、負荷がパワー・トランジスタに結合された
とき、検出回路を介して、パワー・トランジスタを流れ
る電流を制限する回路も含む。
制御するための新規な電流制限回路が提供されたこと
が、現時点では明白になったはずである。電流制限回路
は、パワー・トランジスタのドレインおよびソース電極
間に現れる電圧に応答し、負荷がパワー・トランジスタ
から切断されたとき、パワー・トランジスタのゲート電
極に適切な電圧を供給する回路を含む。このため、後に
負荷をパワー・トランジスタに結合するときに、過剰な
過渡電流を防止できるという効果がある。加えて、電流
制限回路は、負荷がパワー・トランジスタに結合された
とき、検出回路を介して、パワー・トランジスタを流れ
る電流を制限する回路も含む。
【0028】本発明をその具体的実施例について説明し
たが、当業者には多くの変化、変更および変容が明白で
あることは明らかである。したがって、かかる変化、変
更および変容は全て本願特許請求の範囲に包含されるこ
とを意図するものである。
たが、当業者には多くの変化、変更および変容が明白で
あることは明らかである。したがって、かかる変化、変
更および変容は全て本願特許請求の範囲に包含されるこ
とを意図するものである。
【図1】本発明によるパワー・トランジスタを制御する
ための電流制限回路を示す詳細回路図。
ための電流制限回路を示す詳細回路図。
【図2】本発明によるパワー・トランジスタを制御する
電流制限回路の他の実施例を示す詳細回路図。
電流制限回路の他の実施例を示す詳細回路図。
10 電流制限回路 12 パワー・トランジスタ 14 検出抵抗 16 負荷抵抗 18 スイッチ 20 カレント・ミラー 22,24,30 トランジスタ 25 端子 26,28 電流源 40 電流検出回路 44 負荷 46 スイッチ 48 カレント・ミラー 50,52,64,66,68 トランジスタ 54 抵抗 56,60 電流源 59 回路ノード
Claims (4)
- 【請求項1】第1、第2および制御電極を有するパワー
・トランジスタ(12)を制御するための電流制限検出
回路(10)であって、前記パワートランジスタ(1
2)は、当該パワー・トランジスタ(12)を通過する
電流を検出するための検出回路(14)に結合され、前
記パワー・トランジスタ(12)は、交互に負荷(1
6)に結合および切断されるものであり、前記電流制限
検出回路(10)は:前記パワー・トランジスタ(1
2)にゲート駆動を供給する第1回路(28)であっ
て、前記パワー・トランジスタ(12)の制御電極に結
合されている前記第1回路(28);前記検出回路(1
4)の両側に結合され、前記パワー・トランジスタ(1
2)を通過する電流を制限する第2回路(20)であっ
て、前記パワー・トランジスタ(12)の制御電極に結
合されている前記第2回路(20);および前記負荷
(16)が前記パワー・トランジスタ(12)から切断
されているとき、前記パワー・トランジスタ(12)の
第1および第2電極間の電圧を規制する第3回路(3
0)であって、前記第2回路(20)および前記パワー
・トランジスタ(12)に結合されている前記第3回路
(30);から成ることを特徴とする電流制限検出回路
(10)。 - 【請求項2】第1、第2および制御電極を有するパワー
・トランジスタ(12)を制御するための電流制限検出
回路(10)であって、前記パワートランジスタ(1
2)は、当該パワー・トランジスタ(12)を通過する
電流を検出するための検出回路(14)に結合され、前
記パワー・トランジスタ(12)は、交互に負荷(1
6)に結合および切断されるものであり、前記電流制限
検出回路(10)は:コレクタ、ベースおよびエミッタ
を有する第1トランジスタ(22)であって、前記第1
トランジスタ(22)のコレクタは前記第1トランジス
タ(22)のベースに結合されている前記第1トランジ
スタ(22);コレクタ、ベースおよびエミッタを有す
る第2トランジスタ(24)であって、前記第2トラン
ジスタ(24)のコレクタは前記パワー・トランジスタ
(12)の制御電極に結合され、前記第2トランジスタ
(24)のベースは前記第1トランジスタ(22)のベ
ースに結合され、前記第1(22)および第2(24)
トランジスタのエミッタは前記検出回路(14)の両側
に結合されている前記第2トランジスタ(24);コレ
クタ、ベースおよびエミッタを有する第3トランジスタ
(30)であって、前記第3トランジスタ(30)のコ
レクタは前記パワー・トランジスタ(12)の制御電極
に結合され、前記第3トランジスタ(30)のベースは
前記第1トランジスタ(22)のベースに結合され、前
記第3トランジスタ(30)のエミッタは前記パワー・
トランジスタ(12)の第1電極に結合されている前記
第3トランジスタ(30);第1端子(25)と前記第
2トランジスタ(24)のコレクタとの間に結合された
第1電流源(28);および前記第1端子(25)と前
記第1トランジスタ(22)のコレクタとの間に結合さ
れた第2電流源(26);から成ることを特徴とする電
流制限検出回路。 - 【請求項3】第1、第2および制御電極を有するパワー
・トランジスタ(12)を制御するための電流制限検出
回路(40)であって、前記パワートランジスタ(1
2)は、当該パワー・トランジスタ(12)を通過する
電流を検出するための検出回路(42)に結合され、前
記パワー・トランジスタ(12)は、交互に負荷(4
4)に結合および切断されるものであり、前記電流制限
検出回路(40)は:コレクタ、ベースおよびエミッタ
を有する第1トランジスタ(50)であって、前記第1
トランジスタ(50)のコレクタは前記第1トランジス
タ(50)のベースに結合されている前記第1トランジ
スタ(50);コレクタ、ベースおよびエミッタを有す
る第2トランジスタ(52)であって、前記第2トラン
ジスタ(52)のベースは前記第1トランジスタ(5
0)のベースに結合され、前記第1(50)および第2
(52)トランジスタのエミッタは前記検出回路(4
2)の両側に結合されている、前記第2トランジスタ
(52);コレクタ、ベースおよびエミッタを有する第
3トランジスタ(68)であって、前記第3トランジス
タ(68)のコレクタは前記第2トランジスタ(52)
のコレクタに結合され、前記第3トランジスタ(68)
のベースは前記第1トランジスタ(50)のコレクタに
結合され、前記第3トランジスタ(68)のエミッタは
前記パワー・トランジスタ(12)に結合されている前
記第3トランジスタ;入力と出力とを有するカレント・
ミラー回路(58)であって、前記カレント・ミラー回
路(58)の入力は前記第2トランジスタ(52)のコ
レクタに結合され、前記カレント・ミラー(58)の出
力は前記パワー・トランジスタ(12)の制御電極に結
合されている前記カレント・ミラー回路(58);第1
端子(62)と前記パワー・トランジスタ(12)の制
御電極との間に結合された第1電流源(60);および
前記第3トランジスタ(68)のベースと第2端子との
間に結合された第2電流源(56);から成ることを特
徴とする電流制限検出回路。 - 【請求項4】第1、第2および制御電極を有するパワー
・トランジスタ(12)であって、負荷(16,44)
に交互に接続および切断される前記パワー・トランジス
タ(12)を制御する方法であって:前記パワー・トラ
ンジスタ(12)をオンにするための駆動を前記パワー
・トランジスタ(12)の制御電極に供給する段階;前
記負荷が前記パワー・トランジスタ(12)に結合され
るとき前記パワー・トランジスタ(12)を通過する電
流を制限する段階;および前記負荷(16,44)を前
記パワー・トランジスタ(12)から切断するとき、前
記パワートランジスタ(12)の第1および第2電極間
に現れる電圧に応答して、前記パワー・トランジスタ
(12)の制御電極における電圧を制御することによっ
て、前記負荷(16,44)が後に前記パワー・トラン
ジスタ(12)に結合されるときに、過剰な過渡電流を
防止する段階;から成ることを特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US283929 | 1994-08-01 | ||
US08/283,929 US5504448A (en) | 1994-08-01 | 1994-08-01 | Current limit sense circuit and method for controlling a transistor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0847168A true JPH0847168A (ja) | 1996-02-16 |
Family
ID=23088178
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7211300A Pending JPH0847168A (ja) | 1994-08-01 | 1995-07-28 | トランジスタ制御回路および方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5504448A (ja) |
EP (1) | EP0696105B1 (ja) |
JP (1) | JPH0847168A (ja) |
DE (1) | DE69520178T2 (ja) |
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US6396249B1 (en) | 1999-09-30 | 2002-05-28 | Denso Corporation | Load actuation circuit |
JP2012235683A (ja) * | 2011-04-28 | 2012-11-29 | Freescale Semiconductor Inc | 負荷制御および保護システム、並びにその動作および使用方法 |
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DE10110140C1 (de) | 2001-03-02 | 2003-02-06 | Infineon Technologies Ag | Überlastschutzschaltung für Leitungstreiber |
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US9839083B2 (en) | 2011-06-03 | 2017-12-05 | Cree, Inc. | Solid state lighting apparatus and circuits including LED segments configured for targeted spectral power distribution and methods of operating the same |
US9510413B2 (en) | 2011-07-28 | 2016-11-29 | Cree, Inc. | Solid state lighting apparatus and methods of forming |
US9277605B2 (en) | 2011-09-16 | 2016-03-01 | Cree, Inc. | Solid-state lighting apparatus and methods using current diversion controlled by lighting device bias states |
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US8791641B2 (en) | 2011-09-16 | 2014-07-29 | Cree, Inc. | Solid-state lighting apparatus and methods using energy storage |
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- 1994-08-01 US US08/283,929 patent/US5504448A/en not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-07-28 JP JP7211300A patent/JPH0847168A/ja active Pending
- 1995-07-31 EP EP95112020A patent/EP0696105B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-07-31 DE DE69520178T patent/DE69520178T2/de not_active Expired - Fee Related
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---|---|
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DE69520178T2 (de) | 2001-06-21 |
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