JPH1022800A - 電流検出機能を有する負荷電流供給回路 - Google Patents

電流検出機能を有する負荷電流供給回路

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JPH1022800A
JPH1022800A JP8170163A JP17016396A JPH1022800A JP H1022800 A JPH1022800 A JP H1022800A JP 8170163 A JP8170163 A JP 8170163A JP 17016396 A JP17016396 A JP 17016396A JP H1022800 A JPH1022800 A JP H1022800A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 カレントミラー回路により電流検出を行う場
合、温度変化に対して電流検出精度を悪化させないよう
にする。 【解決手段】 電力用ＭＯＳトランジスタ３と電流検出
用ＭＯＳトランジスタ４とが並列接続されてカレントミ
ラー回路を構成しており、電流検出用ＭＯＳトランジス
タ４の配線抵抗とオン抵抗の抵抗値比率が、電力用ＭＯ
Ｓトランジスタ３の配線抵抗とオン抵抗の抵抗値比率と
ほぼ等しくなるように、第１、第２の補償抵抗５ａ、５
ｂを、電流検出用ＭＯＳトランジスタ４のソース、ドレ
イン側に設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電力用トランジス
タに流れる負荷電流を検出する、電流検出機能を有する
負荷電流供給回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電流検出機能を有する負荷電流供
給回路において、米国特許第４，５５３，０８４号公報
には、電力用ＭＯＳトランジスタ（以下、フォースＴｒ
という）に電流検出用ＭＯＳトランジスタ（以下、セン
スＴｒという）を並列接続してカレントミラー回路を構
成し、センスＴｒに流れる電流から負荷電流を検出する
ようにしたものが開示されている。この場合、センスＴ
ｒには、フォースＴｒとセンスＴｒのセル数の比に比例
した電流が流れる。例えば、フォースＴｒのセル数を１
００００、センスＴｒのセル数を１０とすると、１００
０：１のカレントミラー比で電流が流れる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記した構成において
は、フォースＴｒに電流が多く流れるため、そのオン抵
抗はセンスＴｒのオン抵抗に比べて抵抗値が非常に小さ
い。このため、配線抵抗とオン抵抗の抵抗値比率は、フ
ォースＴｒとセンスＴｒとで異なってしまう。例えば、
フォースＴｒのオン抵抗、配線抵抗の抵抗値をそれぞれ
１１０ｍΩ、４０ｍΩとし、センスＴｒのオン抵抗、配
線抵抗の抵抗値をそれぞれ１１０Ω、４０ｍΩとする
と、図４から明らかなように、フォースＴｒの方がセン
スＴｒに比べて配線抵抗の抵抗値比率が高くなる。
【０００４】配線抵抗としては、通常、金属配線、例え
ばＡｌ配線が用いられ、Ａｌ配線とＭＯＳＴｒの温度特
性は、例えば前者が約３０００ｐｐｍ／Ｔ、後者が約４
５００ｐｐｍ／Ｔと異なっていることから、上記した抵
抗値比率の相違により、カレントミラー回路の比精度は
温度によって、例えば図５に示すように変化し、これに
より電流検出精度が悪化するという問題がある。
【０００５】本発明は上記問題に鑑みたもので、温度変
化に対して電流検出精度を悪化させないようにすること
を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明においては、電力用トランジ
スタに電流検出用トランジスタを並列接続してカレント
ミラー回路を構成し、その並列接続した回路部におい
て、電流検出用トランジスタの配線抵抗とオン抵抗の抵
抗値比率が、電力用トランジスタの配線抵抗とオン抵抗
の抵抗値比率とほぼ等しくなるように設定されているこ
とを特徴としている。
【０００７】従って、温度変化により、電力用トランジ
スタおよび電流検出用トランジスタの配線抵抗とオン抵
抗の抵抗値がそれぞれ変化しても、両トランジスタでの
配線抵抗とオン抵抗の抵抗値比率がほぼ等しくなるよう
に設定されているため、カレントミラー比がほぼ一定に
なり、電流検出精度を悪化させないようにすることがで
きる。
【０００８】この場合、請求項２に記載の発明のよう
に、電流検出用トランジスタの配線に補償抵抗を挿入す
ることにより、容易に抵抗値比率の調整を図ることがで
きる。請求項３に記載の発明においては、補償抵抗を、
電力用トランジスタおよび電流検出用トランジスタの配
線と同じく金属配線としているから、製造上のばらつき
に対し抵抗値調整を精度よく行うことができる。
【０００９】請求項４に記載の発明においては、電力用
トランジスタと電流検出用トランジスタの動作点をほぼ
等しくさせるように補償抵抗の抵抗値を設定しているか
ら、補償抵抗を設けてもカレントミラー回路における電
力用トランジスタと電流検出用トランジスタの動作点を
一致させて、電流検出を精度よく行うことができる。請
求項５に記載の発明においては、電流検出用トランジス
タの両出力端子側に第１、第２の補償抵抗を設けている
から、それらの抵抗値を適当に設定することにより、電
力用トランジスタと電流検出用トランジスタの動作点を
容易に一致させることができる。
【００１０】請求項６に記載の発明においては、電力用
トランジスタと電流検出用トランジスタとで構成される
カレントミラー回路のカレントミラー比の温度特性を補
償するように構成しているから、カレントミラー比をほ
ぼ一定にし、電流検出精度を悪化させないようにするこ
とができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１に本発明の一実施形態におけ
る回路構成図を示す。電源１とグランド間には、負荷２
とＮチャンネル型のフォースＴｒ３が接続されている。
フォースＴｒ３は、後述する制御回路８からのゲート電
圧の供給を受けて負荷２に負荷電流を供給する。
【００１２】フォースＴｒ３には、Ｎチャンネル型のセ
ンスＴｒ４が並列接続されている。フォースＴｒ３とセ
ンスＴｒ４は、ゲート（制御端子）が共通接続されてカ
レントミラー回路を構成しており、フォースＴｒ３とセ
ンスＴｒ４のそれぞれのセル数に応じたカレントミラー
比、例えば１０００：１で、センスＴｒ４に負荷電流の
一部の電流が流れる。
【００１３】センスＴｒ４に流れる電流は、電流検出回
路６にて検出される。電流検出回路６は、電流検出抵抗
６ａとコンパレータ６ｂにて構成されており、コンパレ
ータ６ｂの非反転入力端子が接地されているため、図中
のＢ点を仮想グランドとして作動する。すなわち、セン
スＴｒ４に流れる電流の変化によりＢ点の電圧が変化し
ても、コンパレータ６ｂの出力電圧を変化させて、Ｂ点
の電圧をグランド電圧レベルに維持するように作動す
る。従って、負荷電流が過電流になり、センスＴｒ４に
流れる電流が増大したときには、Ｂ点の電圧が上昇する
ため、コンパレータ６ｂの出力電圧が低下して、Ｂ点の
電圧をグランド電圧レベルに戻すようにする。
【００１４】制御回路７は、フォースＴｒ３、センスＴ
ｒ４へのゲート電圧を制御する。また、電流検出回路６
からの出力電圧により、負荷電流が過電流になったこと
を検出すると、ゲート電圧を低下させて、電流制限を行
うなどの制御を行う。センスＴｒ４のソース、ドレイン
には、配線中に第１、第２の補償抵抗５ａ、５ｂが設け
られている。ここで、Ｂ点を仮想グランドとしているた
め、センスＴｒ４は、Ａ点とＢ点の間においてフォース
Ｔｒ３に並列接続されていることになる。第１、第２の
補償抵抗５ａ、５ｂを設けることにより、センスＴｒ４
とフォースＴｒ３が並列接続された回路部（Ａ点とＢ点
の間の回路部分）において、フォースＴｒ３の配線抵抗
とオン抵抗の抵抗値比率と、センスＴｒ４の配線抵抗と
オン抵抗の抵抗値比率とをほぼ等しくすることができ
る。
【００１５】例えば、第１、第２の補償抵抗５ａ、５ｂ
の抵抗値をそれぞれ２０Ωとし、センスＴｒ４のオン抵
抗の抵抗値を１１０Ω、フォースＴｒ３のオン抵抗、配
線抵抗の抵抗値をそれぞれ１１０ｍΩ、４０ｍΩとする
と、センスＴｒ４の配線抵抗は全体で約４０Ωとなるた
め、配線抵抗とオン抵抗の抵抗値比率は、図２に示すよ
うに、フォースＴｒ３とセンスＴｒ４とでほぼ等しくな
る。
【００１６】このように第１、第２の補償抵抗５ａ、５
ｂを挿入した結果、カレントミラー比精度の温度特性
は、図３に示すようになり、その比精度を±１％にする
ことができた。また、第１、第２の補償抵抗５ａ、５ｂ
の抵抗値を等しくすることにより、ゲート電圧に対して
フォースＴｒ３とセンスＴｒ４の動作点を等しくさせる
ことができる。すなわち、Ａ点とグランド間において、
フォースＴｒ３のドレイン側の配線抵抗とソース側の配
線抵抗の比率とセンスＴｒ４のドレイン側の配線抵抗
（第１の補償抵抗５ａを含む）とソース側の配線抵抗
（第２の補償抵抗５ｂを含む）の比率とを等しくするこ
とにより、フォースＴｒ３とセンスＴｒ４のそれぞれの
ゲート−ソース間電圧を等しくすることができ、それぞ
れの動作点を一致させることができる。
【００１７】なお、センスＴｒ４、フォースＴｒ３等は
半導体基板上に半導体素子として形成されており、それ
らはＡｌ配線にて電気的に接続されている。第１、第２
の補償抵抗５ａ、５ｂは、センスＴｒ４のソース、ドレ
インのＡｌ配線途中に、Ａｌ配線を櫛歯状にパターン形
成することにより構成されている。この場合、第１、第
２の補償抵抗５ａ、５ｂをＡｌ配線でなく半導体基板内
に形成した拡散抵抗を用いて構成することもできるが、
Ａｌ配線で形成した方がプロセス上のばらつきをキャン
セルして電流検出精度を高めることができる。
【００１８】また、上記実施形態では、第１、第２の補
償抵抗５ａ、５ｂを設けて、フォースＴｒ３とセンスＴ
ｒ４の配線抵抗とオン抵抗の抵抗値比率をほぼ等しくす
るものを示したが、第１、第２の補償抵抗５ａ、５ｂを
設けずに、フォースＴｒ３の配線抵抗の抵抗値を非常に
小さくして、抵抗値比率をほぼ等しくするようにしても
よい。この場合、例えば、フォースＴｒ３のＡｌ配線の
膜厚を厚くするなどして、低抵抗化を図ることができ
る。
【００１９】さらに、センスＴｒ４の電流経路にシャン
ト抵抗を設け、このシャント抵抗の端子間電圧を所定の
しきい値電圧と比較して過電流検出を行うように電流検
出回路６が構成されている場合には、シャント抵抗を含
んで、センスＴｒ４とフォースＴｒ３での配線抵抗とオ
ン抵抗の抵抗値比率がほぼ等しくなるように、第１、第
２の補償抵抗５ａ、５ｂの抵抗値を設定する。
【００２０】また、フォースＴｒ３、センスＴｒ４は、
Ｎチャンネル型のものに限らずＰチャンネル型のもので
あってもよい。さらに、ＭＯＳトランジスタに限らず、
ＩＧＢＴ等の電力用半導体素子を用いることもできる。
さらに、電流検出回路６に温度特性を持たせ、カレント
ミラー比の温度特性を補償させるようにしてもよい。
【００２１】なお、特許請求の範囲等で記載した「ほぼ
等しい」とは、完全に等しくなる場合の他、実質的に等
しくなる場合も含むものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す回路構成図である。
【図２】図１に示す構成において、フォースＴｒとセン
スＴｒそれぞれのオン抵抗と配線抵抗の抵抗値比率を示
す図である。
【図３】図１に示す構成におけるカレントミラー比精度
と温度特性の関係を示す図である。
【図４】従来の構成において、フォースＴｒとセンスＴ
ｒそれぞれのオン抵抗と配線抵抗の抵抗値比率を示す図
である。
【図５】従来の構成におけるカレントミラー比精度と温
度特性の関係を示す図である。
【符号の説明】
１…電源、２…負荷、３…フォースＴｒ、４…センスＴ
ｒ、５ａ、５ｂ…補償抵抗、６…電流検出回路、７…制
御回路。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 負荷（２）に負荷電流を供給する電力用
    トランジスタ（３）と、 前記電力用トランジスタに並列接続されてカレントミラ
    ー回路を構成する電流検出用トランジスタ（４）とを備
    え、 前記電流検出用トランジスタは、前記負荷電流に対し１
    より小さい比率の検出電流が流れるように構成されてお
    り、前記電流検出用トランジスタに流れる電流を電流検
    出回路（６）にて検出するようにした電流検出機能を有
    する負荷電流供給回路において、 前記電力用トランジスタと前記電流検出用トランジスタ
    とが並列接続された回路部において、前記電流検出用ト
    ランジスタの配線抵抗とオン抵抗の抵抗値比率が、前記
    電力用トランジスタの配線抵抗とオン抵抗の抵抗値比率
    とほぼ等しくなるように設定されていることを特徴とす
    る負荷電流供給回路。
  2. 【請求項２】 前記電流検出用トランジスタの配線に、
    前記抵抗値比率を調整するための補償抵抗（５ａ、５
    ｂ）が挿入されていることを特徴とする請求項１に記載
    の負荷電流供給回路。
  3. 【請求項３】 前記電力用トランジスタおよび前記電流
    検出用トランジスタの配線は金属配線であって、前記補
    償抵抗は金属配線により形成されていることを特徴とす
    る請求項２に記載の負荷電流供給回路。
  4. 【請求項４】 前記補償抵抗は、前記電力用トランジス
    タと前記電流検出用トランジスタの動作点をほぼ等しく
    させるようにその抵抗値が設定されていることを特徴と
    する請求項２又は３に記載の負荷電流供給回路。
  5. 【請求項５】 前記補償抵抗は、前記電流検出用トラン
    ジスタの両出力端子側にそれぞれ設けられた第１、第２
    の補償抵抗（５ａ、５ｂ）からなることを特徴とする請
    求項４に記載の負荷電流供給回路。
  6. 【請求項６】 負荷（２）に負荷電流を供給する電力用
    トランジスタ（３）と、 前記電力用トランジスタとカレントミラー回路を構成す
    る電流検出用トランジスタ（４）とを備え、 前記電流検出用トランジスタは、前記負荷電流に対し１
    より小さい比率の検出電流が流れるように構成されてお
    り、前記電流検出用トランジスタに流れる電流を電流検
    出回路（６）にて検出するようにした電流検出機能を有
    する負荷電流供給回路において、 前記カレントミラー回路のカレントミラー比の温度特性
    を補償するように構成したことを特徴とする負荷電流供
    給回路。
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