JPH10224196A - 過電流保護回路 - Google Patents

過電流保護回路

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JPH10224196A
JPH10224196A JP9028059A JP2805997A JPH10224196A JP H10224196 A JPH10224196 A JP H10224196A JP 9028059 A JP9028059 A JP 9028059A JP 2805997 A JP2805997 A JP 2805997A JP H10224196 A JPH10224196 A JP H10224196A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】出力夕一ンオンスイッチ時間を増大をすること
なく過電流を制限することにより出力トランジスタや負
荷を保護する。 【解決手段】一端をトランジスタ1のソースに接続し電
圧V1の定電圧素子22とソースを定電圧素子22の他
端にドレインをトランジスタ1のゲートにそれぞれ接続
したトランジスタ21とを含む定電圧回路2と、一端を
トランジスタ1のソースに接続した電圧V2の定電圧素
子31とドレインを定電圧素子31の他端にゲートをト
ランジスタ21のゲートにそれぞれ接続したP型トラン
ジスタ32とを含む定電圧回路3と、正入力端をトラン
ジスタ1のゲートに反転入力端をトランジスタ21のド
レインに出力端をトランジスタ21のゲートにそれぞれ
接続した比較器4とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は過電流保護回路に関
し、特に負荷短絡時等の過電流による出力トランジスタ
の破壊を防止する過電流保護回路に関する。
【0002】
【従来の技術】一般にMOSトランジスタを出力トラン
ジスタとして使用し、チャージポンプ回路等の駆動回路
によりこの出力トランジスタのゲート電圧を供給するい
わゆる流し出し型(ソースタイプ)の出力回路では、負
荷短絡時等の異常に起因する出力過電流を制限して出力
トランジスタを保護する過電流保護回路を設けている。
【0003】特開平1−196913号公報記載の従来
の第1の過電流保護回路をブロックで示す図4を参照す
ると、この従来の第1の過電流保護回路は、ドレインを
電源VDにソースを出力端子TOにそれぞれ接続しゲー
トに駆動信号Sの供給を受ける出力用のNチャネルMO
S型のトランジスタ1と、トランジスタ1のゲートとソ
ースすなわち出力端子TO間に接続しこのゲートソース
間電圧Vgsが一定値を超えると電流が流れこの電圧を
保持する定電圧回路2と、駆動信号Sを供給する制御回
路7と、出力端子TOと接地間に接続した負荷5とを備
える。
【0004】定電圧回路2は、ドレインをトランジスタ
1のゲートにそのゲートを電源VDにそれぞれ接続した
制御用のNチャネルMOS型のトランジスタ21と、ト
ランジスタ21のソースと出力端子TO問に電圧V1の
定電庄素子22を備える。
【0005】次に、図4を参照して、従来の第1の過電
流保護回路の動作について説明すると、正常時には入力
信号ISの供給に応答して制御回路7は駆動信号Sを出
力する。駆動信号Sの供給に応答してトランジスタ1が
導通し出力端子TOを経由して負荷5に出力電流を供給
する。出力電流の供給中に負荷5の短絡等により過電流
が流れ過負荷状態となると、出力端子TOの電位VOが
降下する。電位VOの電圧降下Vdが電源電圧VDから
トランジスタ21のしきい値電圧Vtと定電圧素子7の
定電圧V1を加えた分すなわちVd=V1+Vtとなっ
た時に、トランジスタ1のゲートソース間電圧Vgsを
電圧Vdでクランプし、出力電流を制限することでトラ
ンジスタ1を保護する。
【0006】この来の第1の過電流保護回路は定電圧回
路2のトランジスタ21が常時導通状態のため、出力用
のトランジスタ1のターンオン時に、制御回路7からト
ランジスタ1のゲートに供給する駆動信号Sの一部がト
ランジスタ21を経由して出力端子TOへ流出し、トラ
ンジスタ1の駆動信号電荷レベルを低下させてしまうの
でターンオンスイッチ時間を延長してしまうという課題
があった。
【0007】次に上記課題の解決を図った特開平5−2
59852号公報記載の従来の第2の過電流保護回路を
図4と共通の構成要素には共通の参照文字/数字を付し
て同様にブロックで示す図5を参照すると、この図に示
す従来の第2の過電流保護回路の従来の第1の回路との
相違点は、従来の第1の過電流保護回路の出力電流制限
動作の起動のタイミングに、出力用のトランジスタ1の
ターンオン時の入力信号ISを所定時間遅延し遅延信号
を出力する遅延回路8と、上記遅延信号を整形し定電圧
回路2のトランジスタ21のゲートに整形遅延信号を供
給するインバータ12とを備え、従来の第1の過電流保
護回路の出力電流制限動作の起動のタイミングをトラン
ジスタ1のターンオンスイッチ時点に対し一定時間遅延
させるようにしたことである。
【0008】動作について説明すると、まず、トランジ
スタ1の遮断時には、トランジスタ21も遮断し、トラ
ンジスタ1のターンオン時には、一定遅延時間後にトラ
ンジスタ21を導通させる。したがって、トランジスタ
1のゲートに十分駆動信号電荷が供給されてからトラン
ジスタ21を導通させる。そのため、出力ターンオンス
イッチ時問を延長することはない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の第1の
過電流保護回路は、定電圧回路の制御用トランジスタが
常時導通状態のため、出力用のトランジスタのターンオ
ン時に、出力用トランジスタのゲートに供給する駆動信
号の一部が上記制御用トランジスタを経由して出力端子
へ流出し、出力用トランジスタの駆動信号電荷レベルを
低下させてしまうのでターンオンスイッチ時間を延長し
てしまうという欠点があった。
【0010】この欠点の解決を図った従来の第2の過電
流保護回路は、出力ターンオン時に過電流制限回路を非
動作状態としているため、その非動作期間での出力負荷
ショート時には過大電流が流れ、出力用トランジスタ又
は、負荷の破壊を生じるという欠点があった。
【0011】本発明の目的は、出力夕一ンオンスイッチ
時間の増大をすることなく過電流を制限することにより
出力トランジスタや負荷を保護する過電流制限回路を提
供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の過電流保護回路
は、第1の導電型の出力段トランジスタのソースと第1
の電源との間にに接続した負荷への出力電流をこの出力
段トランジスタのゲートとソースとの間に設けた第1の
導電型の保護用トランジスタの導通状態により制限する
型の過電流保護回路において、一端を前記出力段トラン
ジスタのソースに接続した第1の電圧の第1の定電圧素
子とソースを前記第1の定電圧素子の他端にドレインを
前記出力段トランジスタのゲートにそれぞれ接続した前
記保護用トランジスタとを含む第1の定電圧回路と、一
端を前記出力段トランジスタのソースに接続した第2の
電圧の第2の定電圧素子とドレインを前記第2の定電圧
素子の他端にゲートを前記保護用トランジスタのゲート
にそれぞれ接続した第2の導電型の制御用トランジスタ
と一端を第2の電源に他端を前記制御用トランジスタの
ソースに接続した定電流源とを含む第2の定電圧回路
と、非反転入力端を前記出力段トランジスタのゲートに
反転入力端を前記制御用トランジスタのドレインに出力
端を前記制御用トランジスタのゲートにそれぞれ接続し
た比較器とを備えて構成されている。
【0013】
【発明の実施の形態】次に、本発明の第1の実施の形態
を図4と共通の構成要素には共通の参照文字/数字を付
して同様にブロックで示す図1を参照すると、この図に
示す本実施の形態の過電流保護回路は、従来と共通のト
ランジスタ1と、定電圧回路2と、制御回路7とに加え
て、電圧V2の定電圧素子31を含む定電圧回路3と、
非反転入力端を駆動信号Sに反転入力端を電圧V2にそ
れぞれ接続し駆動信号Sと電圧V2とを比較し比較信号
Cを出力して定電圧回路2のトランジスタ21のゲート
に供給する比較器4とを備える。
【0014】定電圧回路3は、一端を出力端子TOに他
端を比較器4の一方の入力端にそれぞれ接続した定電圧
素子31と、ドレインを定電圧素子31の他端にゲート
を比較器4の出力端にそれぞれ接続したPチャネルMO
S型のトランジスタ32と、一端を電源VDに他端をト
ランジスタ32のソースにそれぞれ接続した定電流源3
3とを備える。
【0015】次に、図1を参照して本実施の形態の動作
について説明すると、まず、トランジスタ1の出力過電
流制限時のゲートソース間のクランプ電圧をVdとし、
定電圧回路3の出力電圧をV2として、トランジスタ1
の特性から、電圧Vdでそのゲートをクランプした時の
出力電流制限値から一定値例えば10%電流値が増加す
るときのゲート電圧を求め、V2を設定する。
【0016】まず、出力ターンオン時、正常の出力負荷
では、トランジスタ1のゲートソース電圧Vgsは電圧
V2を越えることはないので比較器4の比較信号CはL
レベルであり、したがってトランジスタ21は遮断状態
である。次に、出力端子TOの電位が上昇して電源電位
VDに近ずくと電圧V2は低下し、比較信号CはHレベ
ルとなる。しかし、電源VDと出力端子TOとの間の電
圧が小さいので、トランジスタ21のゲートソース間電
圧がしきい値Vt以下となるため、トランジスタ21へ
の駆動信号電荷の流出はない。したがって、トランジス
タ1の駆動信号Sの電荷の低下はなく、ターンオンスイ
ッチ時間の増大は生じない。
【0017】一方、出力遮断時で出力負荷ショートの後
の出力ターンオンでは、トランジスタ1のゲートソース
電圧Vgsが電圧V2を越えた時点、すなわち出力端子
TOに電流制限値×1.lの電流が流れた時点で、比較
信号CはHレベルとなるので、定電圧回路3を非動作と
し、また、トランジスタ21を導通させて出力過電流を
制限し出力用のトランジスタ1及び負荷5を保護する。
【0018】次に、本実施の形態の各部動作波形を従来
の第1及び第2の回路と比較してタイムチャートで示す
図2を参照すると、従来の第lの回路はターンオン時問
が増大し、従来の第2の回路では出力負荷ショート状態
からのターンオン時に無制限なショート電流が出力に流
れるのに対し、本実施の形態の回路ではターンオン時問
は小さく、出力負荷ショート状態からのターンオン時の
電流増加も極めて少ない。
【0019】次に、本発明の第2の実施の形態を図1と
共通の構成要素には共通の参照文字/数字を付して同様
にブロックで示す図3を参照すると、この図に示す本実
施の形態の前述の第1の実施の形態との相違点は、負荷
5を電源VDとトランジスタ1のドレインとの間に接続
しトランジスタ1のソースを端子TGを経由して接地に
接続し、定電圧回路2,3の低電位側を接地し定電圧回
路3の高電位側を内部電源VCに接続するとともに、入
力端に比較信号Cの供給を受けるインバータ6と、ソー
スを接地にゲートをインバータ5の出力端にドレインを
トランジスタ21のゲートにそれぞれ接続したNチャネ
ルMOS型のトランジスタ23と、一端を出力端子TO
に他端をトランジスタ23のドレインにそれぞれ接続し
た抵抗24とを備えることである。
【0020】次に、図3を参照して本実施の形態の動作
について説明すると、第1の実施の形態と同様の条件で
過負荷時の制限電流の10%電流値が増加するときのゲ
ート電圧対応する電圧V2を設定する。
【0021】まず、出力ターンオン時、正常の出力負荷
では、トランジスタ1のゲートソース電圧Vgsが電圧
V2以下の場合は比較器4の比較信号CはLレベルであ
り、したがってトランジスタ21は遮断状態である。次
に、トランジスタ1のゲート電圧が上昇し電圧V2以上
となったとき、このトランジスタ1は十分導通状態とな
っているので出力端子TOの電位は接地電位付近まで降
下し、またゲートソース間電圧VgsがVt以下のた
め、トランジスタ21への駆動ソースSの電荷流出はな
い。したがって、トランジスタ1のターンオンスイッチ
時間の増大は生じない。
【0022】一方、出力遮断時で出力負荷ショートの後
の出力ターンオンでは、トランジスタ1のゲートソース
電圧Vgsが電圧V2を越えた時点、すなわち出力端子
TOに電流制限値×1.lの電流が流れた時点で、比較
信号CはHレベルとなるので、トランジスタ1のゲート
ソース電圧Vgsを電圧Vdにクランプして出力過電流
を制限し出力用のトランジスタ1及び負荷5を保護す
る。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の過電流保
護回路は、保護用トランジスタを含む第1の定電圧回路
と、第2の定電圧を出力する第2の定電圧回路と、出力
段トランジスタのゲート電圧と第2の定電圧と比較する
比較器とを備えることにより、過電流保護能力を低下さ
せることなく出力ターンオンスイッチ時間の延長を防止
できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の過電流保護回路の第1の実施の形態を
示すブロック図である。
【図2】本発明の過電流保護回路の第2の実施の形態を
示すブロック図である。
【図3】本実施の形態の過電流保護回路における動作の
一例を示すタイムチャートである。
【図4】従来の第1の過電流保護回路の一例を示すブロ
ック図である。
【図5】従来の第2の過電流保護回路の一例を示すブロ
ック図である。
【符号の説明】
1,21,23,32 トランジスタ 2,3 定電圧回路 4 比較器 6,12 インバータ 7 制御回路 8 遅延回路 22,31 定電圧素子 24 抵抗 33 定電流源

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の導電型の出力段トランジスタのソ
    ースと第1の電源との間にに接続した負荷への出力電流
    をこの出力段トランジスタのゲートとソースとの間に設
    けた第1の導電型の保護用トランジスタの導通状態によ
    り制限する型の過電流保護回路において、 一端を前記出力段トランジスタのソースに接続した第1
    の電圧の第1の定電圧素子とソースを前記第1の定電圧
    素子の他端にドレインを前記出力段トランジスタのゲー
    トにそれぞれ接続した前記保護用トランジスタとを含む
    第1の定電圧回路と、 一端を前記出力段トランジスタのソースに接続した第2
    の電圧の第2の定電圧素子とドレインを前記第2の定電
    圧素子の他端にゲートを前記保護用トランジスタのゲー
    トにそれぞれ接続した第2の導電型の制御用トランジス
    タと一端を第2の電源に他端を前記制御用トランジスタ
    のソースに接続した定電流源とを含む第2の定電圧回路
    と、 非反転入力端を前記出力段トランジスタのゲートに反転
    入力端を前記制御用トランジスタのドレインに出力端を
    前記制御用トランジスタのゲートにそれぞれ接続した比
    較器とを備えることを特徴とする過電流保護回路。
  2. 【請求項2】 第1の導電型の出力段トランジスタのド
    レインと第2の電源との間にに接続した負荷への出力電
    流をこの出力段トランジスタのゲートとソースとの間に
    設けた第1の導電型の保護用トランジスタの導通状態に
    より制限する型の過電流保護回路において、 一端を接地と前記出力段トランジスタのソースに接続し
    た第1の電圧の第1の定電圧素子とソースを前記第1の
    定電圧素子の他端にドレインを前記出力段トランジスタ
    のゲートにドレインを前記出力段トランジスタのゲート
    にそれぞれ接続した前記保護用トランジスタとを含む第
    1の定電圧回路と、 一端を前記出力段トランジスタのソースに接続した第2
    の電圧の第2の定電圧素子とドレインを前記第2の定電
    圧素子の他端にゲートを前記保護用トランジスタのゲー
    トにそれぞれ接続した第2の導電型の制御用トランジス
    タと一端を第3の電源に他端を前記制御用トランジスタ
    のソースに接続した定電流源とを含む第2の定電圧回路
    と、 非反転入力端を前記出力段トランジスタのゲートに反転
    入力端を前記制御用トランジスタのドレインに出力端を
    前記制御用トランジスタのゲートにそれぞれ接続した比
    較器と、 入力端を前記比較器の出力端に接続したインバータと、
    ドレインを前記保護用トランジスタのゲートにソースを
    前記第1の定電圧素子の他端にゲートを前記インバータ
    の出力端にそれぞれ接続した第1の導電型のバッフア用
    トランジスタとを備えることを特徴とする過電流保護回
    路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009284370A (ja) * 2008-05-26 2009-12-03 Rohm Co Ltd ゲート駆動装置
JP2012114586A (ja) * 2010-11-22 2012-06-14 Denso Corp 負荷駆動装置
JP2013183277A (ja) * 2012-03-01 2013-09-12 Asahi Kasei Electronics Co Ltd 電源接続回路
CN111277253A (zh) * 2019-12-31 2020-06-12 启攀微电子(上海)有限公司 一种具备恒流功能的高压负载开关电路

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