JPS63146614A - Drain current detection circuit for field effect transistor - Google Patents

Drain current detection circuit for field effect transistor

Info

Publication number
JPS63146614A
JPS63146614A JP61295412A JP29541286A JPS63146614A JP S63146614 A JPS63146614 A JP S63146614A JP 61295412 A JP61295412 A JP 61295412A JP 29541286 A JP29541286 A JP 29541286A JP S63146614 A JPS63146614 A JP S63146614A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
drain
drain current
field effect
effect transistor
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.)
Pending
Application number
JP61295412A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Uramoto
浦元 博司
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP61295412A priority Critical patent/JPS63146614A/en
Publication of JPS63146614A publication Critical patent/JPS63146614A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Electronic Switches (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve the detection accuracy through the elimination of induced noise and reduction of heat and power loss by providing a comparison means detecting a drain voltage and comparing it with a prescribed reference voltage and a drain current detection means, detecting the drain voltage and the gate voltage so as to obtain the drain current based on the detected value thereby eliminating the need for a shunt resistor. CONSTITUTION:A gate voltage VGS is detected and the turn-on state is declared by taking notice of the driven voltage VDS at turn-on changed in response to the drain current ID. Then, the drain voltage VGS is detected and the drain current ID is detected from a prescribed characteristic curve VDS-ID decided by using a gate voltage VGS and the drain voltage VDS as parameters. When the drain current ID reaches an objective drain current set based on an output voltage VOUT, the turn-off timing of a field effect TR Q1 is decided to control the drain current ID thereby varying the output voltage VOUT. Thus, a circuit insertion resistor Rs to detect the drain current ID is not required and various disadvantages caused by providing the resistor are excluded completely.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、例えばスイッチングレギュレータやモータド
ライブ電源等に電流制御素子として用いられる電界効果
トランジスタのドレイン電流検出回路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a drain current detection circuit for a field effect transistor used as a current control element in, for example, a switching regulator or a motor drive power supply.

(従来の技術) 一般に、電界効果トランジスタ(FET:Field 
Effect Transistor )の出力特性は
、ピンチオフ以前にあっては二極前特性(非飽和領域)
を示し、またピンチオフ以後にあっては五極管特性(飽
和領域)を示す。特に三極管領域では電圧制御型の抵抗
体として動作し、そのオフ抵抗とオン抵抗の比が極めて
大きいことから、優れたスイッチング素子として機能す
る。また、スイッチング 。
(Prior art) In general, field effect transistors (FETs)
The output characteristics of the Effect Transistor are pre-dipolar characteristics (non-saturation region) before pinch-off.
It also shows pentode characteristics (saturation region) after pinch-off. Particularly in the triode region, it operates as a voltage-controlled resistor, and because its off-resistance to on-resistance ratio is extremely large, it functions as an excellent switching element. Also, switching.

素子として用いられるFETのターンオフを制御するた
めに、従来からFETのドレイン電流(スイッチング電
流)をモニターし、このモニター値に基づいてゲート電
圧を制御してFETのターンオフタイミングをコントロ
ールしている。
In order to control the turn-off of an FET used as an element, conventionally the drain current (switching current) of the FET is monitored, and the gate voltage is controlled based on this monitored value to control the turn-off timing of the FET.

従来のこの種のドレイン電流を検出する回路としては、
例えば、第3図に示すようなものがある。
The conventional circuit for detecting this type of drain current is:
For example, there is one shown in FIG.

この回路では、FET (Qll)のソース(S)とG
ND間にシャント抵抗Rsを介装し、シャント抵抗Rs
の両端に生じる電圧からドレイン電流値を検出している
In this circuit, the source (S) of FET (Qll) and G
A shunt resistor Rs is interposed between ND, and the shunt resistor Rs
The drain current value is detected from the voltage generated across the .

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、このような従来の電界効果トランジスタ
のドレイン電流検出回路にあっては、スイッチング電流
(ドレイン電流ID)の流路途中に検出用のシャント抵
抗Rsを設ける構成となっていたため、以下に述べるよ
うな問題点があった。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in such a conventional drain current detection circuit of a field effect transistor, a shunt resistor Rs for detection is provided in the middle of the flow path of the switching current (drain current ID). Because of this structure, there were problems as described below.

(I)シャント抵抗Rsにはスイッチング電流に比例し
た損失電力が発生し、さらに、損失電力はシャント抵抗
Rsの温度を上昇させて周辺部品の信頼性を低下させる
(I) Power loss proportional to the switching current occurs in the shunt resistor Rs, and furthermore, the power loss increases the temperature of the shunt resistor Rs, reducing the reliability of peripheral components.

(■)シャント抵抗Rsのインダクタンス成分LXによ
り誘導ノイズが発生し、このノイズが検出レベルに重畳
されて小信号レベルの検出精度を悪化させる。
(■) Inductive noise is generated by the inductance component LX of the shunt resistor Rs, and this noise is superimposed on the detection level and deteriorates the detection accuracy of the small signal level.

(III)また、FETのスイッチング動作時に、上記
インダクタンス成分Lxによる電圧Vs(Vs=LxX
d II、/d t)がシャントを氏抗Rsに誘起して
、スイッチングスピードを低下させる。
(III) Also, during the switching operation of the FET, the voltage Vs (Vs=LxX
d II, /d t) induces a shunt to the resistance Rs, reducing the switching speed.

(発明の目的) そこで本発明は、ドレイン電圧とゲート電圧を検出し、
該検出値に基づいてドレイン電流を求めることにより、
シャント抵抗Rsを使用しない電界効果トランジスタの
ドレイン電流検出回路を提供することを目的としている
(Object of the invention) Therefore, the present invention detects the drain voltage and the gate voltage,
By determining the drain current based on the detected value,
It is an object of the present invention to provide a drain current detection circuit for a field effect transistor that does not use a shunt resistor Rs.

(発明の構成) 本発明は、上記目的を達成するため、導通時のドレイン
電流がゲート印加電圧と非辱通時のドレイン印加電圧に
よって定められ、該ドレイン電流と内部抵抗に対応した
ドレイン電圧がドレイン端子に発生する電界効果トラン
ジスタであって、前記ドレイン端子に発生するドレイン
電圧を検出し、所定の基準電圧と比較する比較手段と、
前記ゲート印加電圧を検出するゲート電圧検出手段と、
該ゲート電圧検出手段の検出結果と比較手段の比較結果
とに基づいてドレイン電流を検出する電流検出手段と、
を備えたことを特徴とするものである。
(Structure of the Invention) In order to achieve the above object, the present invention provides that the drain current during conduction is determined by the gate applied voltage and the drain applied voltage during non-abuse, and the drain voltage corresponding to the drain current and internal resistance is determined. a field effect transistor generated at a drain terminal, a comparison means for detecting a drain voltage generated at the drain terminal and comparing it with a predetermined reference voltage;
Gate voltage detection means for detecting the gate applied voltage;
current detection means for detecting a drain current based on the detection result of the gate voltage detection means and the comparison result of the comparison means;
It is characterized by having the following.

以下、本発明の実施例に基づいて具体的に説明する。Hereinafter, the present invention will be specifically explained based on examples.

第1.2図は本発明の一実施例を示す図であり、本発明
をスイッチングレギュレータに適用したものである。
FIG. 1.2 is a diagram showing an embodiment of the present invention, in which the present invention is applied to a switching regulator.

まず、構成を説明する。第1図において、Qlは電界効
果トランジスタ(F E T : Field Eff
ectTransistor )であり、この電界効果
トランジスタQ1にはゲートGとチャンネル間に所定の
静電容量を有するエンハンスメント型NチャンネルFE
Tが用いられている。電界効果トランジスタQ1のドレ
インDにはコイルL1を介して入力電圧Vinが印加さ
れ、ゲー)Gには抵抗R1を介してフリップフロップF
/Fの出力端子Qからの出力ロジソクレベルが入力され
ている。なお、電界効果トランジスタQ1のソースSは
GNDに接続されている。フリップフロップF/Fは入
力信号の立下り(以下、ネガティブエツジという)で起
動するR−Sフリップフロップであり、セント人力Sに
はクロック信号CLKが、また、リセット人 。
First, the configuration will be explained. In FIG. 1, Ql is a field effect transistor (FET: Field Eff
ectTransistor), and this field effect transistor Q1 is an enhancement type N-channel FE having a predetermined capacitance between the gate G and the channel.
T is used. The input voltage Vin is applied to the drain D of the field effect transistor Q1 via the coil L1, and the input voltage Vin is applied to the drain D of the field effect transistor Q1 via the resistor R1.
The output logic level from output terminal Q of /F is input. Note that the source S of the field effect transistor Q1 is connected to GND. The flip-flop F/F is an R-S flip-flop that is activated at the falling edge of the input signal (hereinafter referred to as a negative edge).

力RにはrD検出信号Vaが夫々入力されている。The rD detection signal Va is input to the force R, respectively.

一方、電界効果トランジスタQ1のドレインDにはダイ
オードD1のアノードが接続され、ダーイオードD1の
カソードからは出力電圧Voutが取り出されている。
On the other hand, the anode of a diode D1 is connected to the drain D of the field effect transistor Q1, and the output voltage Vout is taken out from the cathode of the diode D1.

出力電圧Voutは抵抗R2、R3で分圧され、出力電
圧サンプルvbとして差動増幅器ICIのマイナス端子
に入力されている。
The output voltage Vout is divided by resistors R2 and R3, and is input as an output voltage sample vb to the negative terminal of the differential amplifier ICI.

また、出力電圧Voutは抵抗R4を介して定電圧ダイ
オードZDIに印加され、定電圧ダイオードZDlによ
って所定の値に保持された電圧が基準電圧E2□として
差動増幅器ICIのプラス端子に入力されている。差動
増幅器ICIは上記出力電圧サンプルvbと基準電圧E
2Dlの差を反転増幅し、所定のFET特性曲線(Vn
s  ID)におけるドレイン電圧を示す目標ドレイン
電圧VcとしてコンパレータCOMP 1のマイナス端
子に出力している。コンパレータCOMP 1のプラス
端子には電界効果トランジスタQ1のドレイン電圧VO
Sが入力されており、コンパレータCOMP 1は上記
Vcと■。を比較してVDS>VCのときCH)レベル
となるドレイン比較信号Vdを2人カNAND 1に出
力する。
Further, the output voltage Vout is applied to the constant voltage diode ZDI via the resistor R4, and the voltage held at a predetermined value by the constant voltage diode ZDl is inputted as the reference voltage E2□ to the positive terminal of the differential amplifier ICI. . The differential amplifier ICI uses the output voltage sample vb and the reference voltage E.
The difference in 2Dl is inverted and amplified, and a predetermined FET characteristic curve (Vn
It is output to the negative terminal of the comparator COMP 1 as a target drain voltage Vc indicating the drain voltage at s ID). The positive terminal of the comparator COMP 1 is connected to the drain voltage VO of the field effect transistor Q1.
S is input, and the comparator COMP 1 is the above Vc and ■. A drain comparison signal Vd which becomes CH) level when VDS>VC is output to NAND1.

一方、入力電圧Vinは抵抗R5を介して定電圧ダイオ
ードZD2に印加され、定電圧ダイオードZD2によっ
て所定の値に保持された電圧が目標ゲート電圧Ezo2
としてコンパレータCOMP2のマイナス端子に入力さ
れる。目標ゲート電圧Ezaxは所定のFET特性曲線
(Vns−1o )を得るためのゲート電圧の目標値を
設定する。コンパレータCOMP2のプラス端子にはゲ
ート電圧■。、が入力され、コンパレータCOMP 2
はE2,2とVGSを比較してゲート比較信号Veを2
人力NAND 1に出力する。なお、ゲート比較信号V
eは■。S>E2D2のとき(H)レベルとなり、この
とき、上記所定のFET特性曲線を得るためのゲート電
圧の目標値に現在のゲート電圧V (、5が到達したこ
とを示している。
On the other hand, the input voltage Vin is applied to the constant voltage diode ZD2 via the resistor R5, and the voltage maintained at a predetermined value by the constant voltage diode ZD2 becomes the target gate voltage Ezo2.
The signal is input to the negative terminal of the comparator COMP2. The target gate voltage Ezax sets a target value of the gate voltage to obtain a predetermined FET characteristic curve (Vns-1o). Gate voltage ■ is applied to the positive terminal of comparator COMP2. , is input, and the comparator COMP 2
compares E2,2 and VGS and sets the gate comparison signal Ve to 2.
Output to human power NAND 1. Note that the gate comparison signal V
e is ■. When S>E2D2, it becomes the (H) level, indicating that the current gate voltage V (, 5) has reached the target value of the gate voltage for obtaining the above-mentioned predetermined FET characteristic curve.

2人力NAND 1は前記コンパレータCOMPlの出
力とコンパレータCOMP2の出力が共に(H)レベル
のときID検出信号Vaを(L)レベルにしてフリップ
フロップ(F/F)のリセット入力Tに出力し、フリッ
プフロップF/Fの出力端子Qのロジックレベルを(L
)レベルにリセットする。
When the output of the comparator COMP1 and the output of the comparator COMP2 are both at the (H) level, the two-manpower NAND 1 sets the ID detection signal Va to the (L) level and outputs it to the reset input T of the flip-flop (F/F). Set the logic level of output terminal Q of F/F to (L
) level.

上記コンパレータCOMP 1はドレイン電圧を検出し
て所定の基準電圧と比較する比較手段としての機能を有
し、またコンパレータCOMP 2はゲート電圧を検出
するゲート電圧検出手段としての機能を有する。さらに
、2人力NANDIはドレイン電流を検出する電流検出
手段としての機能を有する。
The comparator COMP 1 has a function as a comparison means for detecting a drain voltage and comparing it with a predetermined reference voltage, and the comparator COMP 2 has a function as a gate voltage detection means for detecting a gate voltage. Furthermore, the two-man powered NANDI has a function as a current detection means for detecting drain current.

次に、回路動作を第2図(a)〜(h)に示す各部の波
形図を参照しつつ説明する。
Next, the circuit operation will be explained with reference to the waveform diagrams of each part shown in FIGS. 2(a) to 2(h).

一般に、スイッチングレギュレータは直流電源を使用す
ることの多い通信装置の電源として、また、移動体や可
搬型装置のDC−DCコンパレータとして使用される。
In general, switching regulators are used as power supplies for communication devices that often use DC power supplies, and as DC-DC comparators for mobile bodies and portable devices.

その動作はインダクタンスに流れる電流をスイッチング
素子によりON10FFL、ON10 F Fタイミン
グに対応した電気エネルギーをインダクタンスに蓄積し
てこれを取り出す。したがって、スイッチング素子の0
N10FFタイミングを負荷に応じて適切に制御するこ
とにより、所望の電圧出力を得ている。本実施例では、
上記インダクタンスに流れる電流、すなわち、FETタ
ーンオン時のドレイン電流I、は、ゲート電圧VG3と
ターンオフ時のドレイン電圧■、Sをパラメータとして
定まる特性曲線(いわゆるドレイン電圧VDS−ドレイ
ン電流■。特性曲線)から求められることに着目し、上
記パラメータを検出してターンオフ時のドレイン電流■
、を求め、これに基づいてFETのターンオフタイミン
グを適切に制御している。
Its operation is to store electric energy corresponding to ON10FFL and ON10FF timings in the inductance using a switching element, and take out the current flowing through the inductance. Therefore, 0 of the switching element
A desired voltage output is obtained by appropriately controlling the N10FF timing according to the load. In this example,
The current flowing through the above inductance, that is, the drain current I when the FET is turned on, is determined from a characteristic curve (so-called drain voltage VDS - drain current ■ characteristic curve) determined using the gate voltage VG3 and the drain voltage ■ and S at turn-off as parameters. Focusing on what is required, detecting the above parameters and determining the drain current at turn-off■
, and based on this, the turn-off timing of the FET is appropriately controlled.

スイッチングレギュレータのDC入力となる入力電圧V
inは、コイルL1を介して電界効果トランジスタQ1
のドレインDに印加されるとともに、ダイオードD1を
介してコンデンサC1を充電する。このとき、まだ電界
効果トランジスタQ1はターンオンしていないのでドレ
イン電圧■。、は入力電圧Vinと同値となっている。
Input voltage V that becomes the DC input of the switching regulator
in is connected to the field effect transistor Q1 via the coil L1.
is applied to the drain D of the capacitor C1 through the diode D1. At this time, the field effect transistor Q1 has not yet been turned on, so the drain voltage is ■. , have the same value as the input voltage Vin.

このような状態で第2図(a)に示すように、クロック
信号CLKがCLI )レベルから(L)レベルに移行
すると(すなわち、ネガティブエツジ)、フリップフロ
ップF/Fの出力端子Qのロッジレベルが〔H〕レベル
にセントされる(第2図(b)参照)。この(H)レベ
ルは抵抗R1を介して電界効果トランジスタQ1のゲー
トGに印加され、電界効果トランジスタQ1の静電容量
を充電する。充電速度は抵抗R1と静電容量との時定数
により決定され、第2図(c)で示すような傾斜となっ
て立上がる。
In this state, as shown in FIG. 2(a), when the clock signal CLK transitions from the CLI) level to the (L) level (i.e., negative edge), the lodge level of the output terminal Q of the flip-flop F/F changes. is sent to the [H] level (see FIG. 2(b)). This (H) level is applied to the gate G of the field effect transistor Q1 via the resistor R1, and charges the capacitance of the field effect transistor Q1. The charging speed is determined by the time constant of the resistor R1 and the capacitance, and rises with a slope as shown in FIG. 2(c).

このような充電波形、すなわち、ゲート電圧VG9はそ
の立上がり過程において、電界効果トランジスタQ1を
ターンオンするに必要な電位(以下、 、スレシホール
ド電圧Thという)を超えて電界効果トランジスタQ1
をターンオンさせる。したがって、入力端子Vinがコ
イルL1、電界効果トランジスタQ1を介してGNDに
接続され、ドレイン電流10の閉回路が形成される。ド
レイン電流■。はコイルL1のリアクタンス成分により
、次式■に示す傾きで直線的に増加し、 但し、Ll:コイルL1のリアクタンス成分これにより
、電界効果トランジスタQ1のドレインDには、次式■
に示すように上記ドレイン電流l、と電界効果トランジ
スタQ1の内部抵抗R8、とに応じたドレイン電圧V0
が発生する。
Such a charging waveform, that is, the gate voltage VG9, in its rising process, exceeds the potential required to turn on the field effect transistor Q1 (hereinafter referred to as threshold voltage Th), and the gate voltage VG9 exceeds the potential required to turn on the field effect transistor Q1.
turn on. Therefore, the input terminal Vin is connected to GND via the coil L1 and the field effect transistor Q1, and a closed circuit for the drain current 10 is formed. Drain current■. increases linearly with the slope shown in the following equation (■) due to the reactance component of the coil L1.
As shown in FIG.
occurs.

VDS”” RONX I n  ・・・・・・■した
がって、電界効果トランジスタQ1の導通時におけるド
レイン電圧VDSは入力電圧VinからコイルL1に蓄
積されつつある電圧VLI (次式■参照)を差し引い
た電圧値となり、その傾きは上述したドレイン電流■。
VDS"" RONX I n ・・・・・・■ Therefore, the drain voltage VDS when the field effect transistor Q1 is conductive is the voltage obtained by subtracting the voltage VLI (see the following formula ■) from the input voltage Vin. value, and its slope is the drain current ■ mentioned above.

の傾きに対応したものとなる(第2図(e)参照)。(see FIG. 2(e)).

V Ll =    L I X I D” −−@一
方、ゲート電圧V G 3はその後もフリップフロップ
F/Fの出力端子Qのロジックレベル(H)に向けて充
電を続け、遂には第2図(c)に示すように、目標ゲー
ト電圧EZD2を超える。目標ゲート電圧E2D2は電
界効果トランジスタQ1のターンオン開始レベルを表す
スレシホールド電圧Thよりも若干高目に設定されてい
ることから、■GS>EZD2のときは所定のFET特
性曲線を得るためのゲート電圧の目標値に現在のゲート
電圧V。、が到達したことを示している。したがって、
コンパレータCOMP 2はゲート比較信号Veを(H
)レベルにしてターンオン状態を宣言する(第2図(d
)参照)。また、ターンオン状態のドレイン電圧VOS
はコンパレータCOMPIにおいて後述する目標ドレイ
ン電圧Vcと比較され、■。、>Vcのときドレイン比
較信号Vdが(H)レベルとなる(第2図(e)、(f
)参照)。すなわち、ドレイン電圧VDSはドレイン電
流IDと対応して変化することから、ドレイ、ン比較信
号Vdが(L)レベルのときはドレイン電流■。が増加
途中にあることを示している。また、ドレイン比較信号
Vdが(L)から〔H〕レベルに変化したときは、所定
のFET特性曲線におけるドレイン電圧に現在のドレイ
ン電圧VOSが到達したことを示している。上記ゲート
比較信号Veおよびドレイン比較信号Vdは2人力N 
A N D 1で論理積が取られ、共に(H)レベルの
とき第2図(h)で示すように所定のFET特性曲線に
対応したドレイン電流が現在FETに流れていることを
示すためID検出信号Vaを(L)レベルにしてフリッ
プフロップF/Fをリセフトし、出力端子Qのロジック
レベルを(L)レベルにする。これにより、ゲート電圧
■6.(すなわち、静電容量の充電電位)は出力端子Q
のロジックレベルに向けて放電を開始する。放電は抵抗
R1と静電容量の時定数に対応した傾きで行われ、まず
、目標ゲート電圧Ezozよりもゲート電圧V0.が低
くなったところでゲート比較信号Veを(L)レベルに
する。
V Ll = L I As shown in c), the target gate voltage EZD2 is exceeded.Since the target gate voltage E2D2 is set slightly higher than the threshold voltage Th representing the turn-on start level of the field effect transistor Q1, ■GS> EZD2 indicates that the current gate voltage V has reached the target gate voltage value for obtaining a predetermined FET characteristic curve. Therefore,
Comparator COMP 2 outputs the gate comparison signal Ve (H
) level and declare the turn-on state (Figure 2 (d)
)reference). In addition, the drain voltage VOS in the turn-on state
is compared with a target drain voltage Vc, which will be described later, in a comparator COMPI. , >Vc, the drain comparison signal Vd becomes (H) level (Fig. 2 (e), (f)
)reference). That is, since the drain voltage VDS changes in correspondence with the drain current ID, when the drain comparison signal Vd is at the (L) level, the drain current is ■. This shows that the number is on the rise. Further, when the drain comparison signal Vd changes from (L) to [H] level, it indicates that the current drain voltage VOS has reached the drain voltage in a predetermined FET characteristic curve. The above gate comparison signal Ve and drain comparison signal Vd are generated by two people N
An AND is taken with A N D 1, and when both are at the (H) level, ID The detection signal Va is set to the (L) level, the flip-flop F/F is reset, and the logic level of the output terminal Q is set to the (L) level. As a result, the gate voltage ■6. (that is, the charging potential of the capacitance) is the output terminal Q
begins discharging towards the logic level of Discharging is performed with a slope corresponding to the time constant of the resistor R1 and capacitance, and first, the gate voltage V0. When the value becomes low, the gate comparison signal Ve is set to (L) level.

さらに、継続して放電が続き、遂にはゲート電圧V6.
がスレシホールド電圧Th以下となって電界効果トラン
ジスタQ1が確実にターンオフ状態に入る。したがって
、第2図(g)に示すように、ドレイン電流■。が零に
なり、ドレイン電圧■。。
Furthermore, the discharge continues, and finally the gate voltage V6.
becomes below the threshold voltage Th, and the field effect transistor Q1 reliably enters the turn-off state. Therefore, as shown in FIG. 2(g), the drain current is . becomes zero, and the drain voltage ■. .

も入力電圧Vinに向かって復帰しようとする。ところ
が、コイルL1にはドレイン電流■。が流れたことによ
って既に前式■に示す電圧V L Iが蓄積されており
1.この電圧VLIがフライバンク電圧となって入力電
圧Vinに重畳されてドレイン電圧■。、を上昇させる
(第2図(e)参照)。このような変化を示すドレイン
電圧v、sはダイオードD1およびコンデンサCIによ
り整流され、出力電圧Voutとなって図外の負荷に供
給される。ところで、前述のドレイン電圧V。、と比較
される目標ドレイン電圧Vcは、出力電圧VouLを分
圧した出力電圧サンプルv’bと基準電圧EZDI の
差を反転増幅したものであり、目標ドレイン電圧Vcは
出力電圧Voutと反比例関係にある。すなわち、入力
電圧Vinの変動あるいは負荷の変動を原因として出力
電圧Voutが上昇すると目標ドレイン電圧Vcは減少
し、出力電圧Voutが減少すると、目標ドレイン電圧
Vcは上昇する。このような変化を示す目標ドレイン電
圧Vcは、前述したコンパレータCOMP 1において
電界効果トランジスタQ1のドレイン電圧V9.と比較
され、電界効果トランジスタQ1のターンオフタイミン
グの決定指標となる。すなわち、目標ドレイン電圧Vc
が高いときは、負荷等の変動により出力電圧Voutが
低下したときであり、この場合、ドレイン電流I、を増
大させてコイルL1に蓄積される電圧V L 1を大き
くする必要がある。したがって、電界効果トランジスタ
Q1のターンオフタイミングを遅らせてドレイン電流I
、の上昇を継続させ(すなわち、ドレイン電流I。を増
大させ)出力電圧VOLItを高めている。一方、出力
電圧Voutが高いときは、目標ドレイン電圧Vcが低
くなることから、ターンオフタイミングが早められて、
ドレイン電流I。の上昇が早目に停止され出力電圧Vo
utが低くなる。
also tries to return toward the input voltage Vin. However, the drain current ■ in the coil L1. As a result of the flow, the voltage V L I shown in the previous equation (2) has already been accumulated, and 1. This voltage VLI becomes a flybank voltage and is superimposed on the input voltage Vin, resulting in a drain voltage ■. , (see Figure 2(e)). The drain voltages v, s exhibiting such changes are rectified by the diode D1 and the capacitor CI, and are supplied to a load (not shown) as an output voltage Vout. By the way, the drain voltage V mentioned above. , the target drain voltage Vc to be compared with is obtained by inverting and amplifying the difference between the output voltage sample v'b obtained by dividing the output voltage VouL and the reference voltage EZDI, and the target drain voltage Vc is inversely proportional to the output voltage Vout. be. That is, when the output voltage Vout increases due to a variation in the input voltage Vin or a variation in the load, the target drain voltage Vc decreases, and when the output voltage Vout decreases, the target drain voltage Vc increases. The target drain voltage Vc exhibiting such a change is determined by the drain voltage V9. of the field effect transistor Q1 in the above-mentioned comparator COMP1. This becomes an index for determining the turn-off timing of the field effect transistor Q1. That is, the target drain voltage Vc
When is high, it is when the output voltage Vout has decreased due to changes in the load, etc. In this case, it is necessary to increase the drain current I to increase the voltage V L 1 accumulated in the coil L1. Therefore, by delaying the turn-off timing of the field effect transistor Q1, the drain current I
continues to rise (that is, increases the drain current I) to increase the output voltage VOLIt. On the other hand, when the output voltage Vout is high, the target drain voltage Vc is low, so the turn-off timing is advanced,
Drain current I. The rise in Vo is stopped early, and the output voltage Vo
ut becomes low.

このように本実施例では、クーンオン時のドレイン電圧
VD、はドレイン電流Inに対応して変化することに着
目し、ゲート電圧VaSを検出してターンオン状態を宣
言するとともに、ドレイン電圧Vcsを検出し、該ゲー
ト電圧V (、3とドレイン電圧VDSとをパラメータ
として定まる所定の特性曲線(Vos  In)からド
レイン電流I、を検出し、該ドレイン電流■。が出力電
圧Voutに基づいて設定される目標ドレイン電流に到
達したとき電界効果トランジスタQ1のターンオフタイ
ミングを決めドレイン電流I、を制御し、出力電圧Vo
utを可変している。したがって、ドレイン電Kt I
 nを検出するための回路挿入抵抗(従来のシャント抵
抗)が不用となり、該抵抗を設けることによって発生し
ていた種々の不具合が完全に排除される。
As described above, in this embodiment, focusing on the fact that the drain voltage VD at the time of turn-on changes in accordance with the drain current In, the gate voltage VaS is detected to declare the turn-on state, and the drain voltage Vcs is also detected. , the drain current I is detected from a predetermined characteristic curve (Vos In) determined using the gate voltage V (, 3 and the drain voltage VDS as parameters), and the drain current I is set based on the output voltage Vout. When the drain current reaches the drain current, the turn-off timing of the field effect transistor Q1 is determined and the drain current I is controlled, and the output voltage Vo
ut is variable. Therefore, the drain voltage Kt I
A circuit insertion resistor (conventional shunt resistor) for detecting n is no longer necessary, and various problems caused by providing the resistor are completely eliminated.

すなわち、上記抵抗を設けないため損失電力が生じず、
さらに、損失電力による発熱が回避されて信頼性が向上
し、問題点(1)が解決される。また、上記抵抗のイン
ダクタンス成分Lxに起因する誘導ノイズが排除され、
小レベル信号の検出精度が向上して問題点(II)が解
決される。さらに、電界効果トランジスタQ1のソース
SがGNDに接続されているのでソースSに不要電圧が
誘起せず、問題点(III)が解決される。
In other words, since the above-mentioned resistor is not provided, no power loss occurs,
Furthermore, heat generation due to power loss is avoided, reliability is improved, and problem (1) is solved. In addition, inductive noise caused by the inductance component Lx of the resistor is eliminated,
The detection accuracy of small level signals is improved and problem (II) is solved. Furthermore, since the source S of the field effect transistor Q1 is connected to GND, no unnecessary voltage is induced in the source S, and problem (III) is solved.

なお、本実施例の特有の効果として、例えば電界効果ト
ランジスタQ1のターンオフ制御を過電流保護として用
いる場合、目標ドレイン電圧Vcが電界効果トランジス
タQ1の温度特性に対して負の依存性を有しているため
、電界効果トランジスタQ1の温度上昇に対してチャン
ネル抵抗R0,lによる発熱を押さえることができ、電
界効果トランジスタQ1の熱暴走を防ぐことができる。
Note that a unique effect of this embodiment is that, for example, when the turn-off control of the field effect transistor Q1 is used as overcurrent protection, the target drain voltage Vc has a negative dependence on the temperature characteristics of the field effect transistor Q1. Therefore, heat generation due to the channel resistors R0,1 can be suppressed against the temperature rise of the field effect transistor Q1, and thermal runaway of the field effect transistor Q1 can be prevented.

(効果) 本発明によれば、ドレイン電圧とゲート電圧を検出し、
該検出値に基づいてドレイン電流を求めているので、シ
ャント抵抗を使用せずにドレイン電流を制御することが
でき、シャント抵抗を用いることによって発生していた
各種不具合を完全に排除することができる。すなわち、
損失電力および発熱を押さえることによる信頼性の向上
や、誘導ノイズの排除による検出精度の向上、さらに、
ソースSに不要電圧が誘起せずスイッチングスピードが
向上するといった優れた効果がある。
(Effects) According to the present invention, drain voltage and gate voltage are detected,
Since the drain current is determined based on the detected value, the drain current can be controlled without using a shunt resistor, and various problems that would occur due to the use of a shunt resistor can be completely eliminated. . That is,
Improved reliability by reducing power loss and heat generation, and improved detection accuracy by eliminating inductive noise.
There is an excellent effect that unnecessary voltage is not induced in the source S and switching speed is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1.2図は本発明の電界効果トランジスタのドレイン
電流検出回路の一実施例を示す図であり、第1図はその
電界効果トランジスタのドレイン電流検出回路を適用し
たスイッチングレギュレータの回路図、第2図(a)〜
(h)は第1図のスイッチングレギュレータの回路動作
を説明するだめの各部の波形を示すタイミングチャート
、第3図は従来の電界効果トランジスタのドレイン電流
検出回路を示す回路図である。 ■・・・・・・2人力NAND (電流検出手段)、C
OMP 1・・・・・・コンパレーク(比較手段)、C
OMP 2・・・・・・コンパレータ(ケー ト?JI
+ti出手段)。 Ql・・・・・・電界効果トランジスタ。
Figure 1.2 is a diagram showing an embodiment of the drain current detection circuit of a field effect transistor of the present invention, and Figure 1 is a circuit diagram of a switching regulator to which the field effect transistor drain current detection circuit is applied. Figure 2(a)~
(h) is a timing chart showing waveforms of various parts to explain the circuit operation of the switching regulator shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a circuit diagram showing a conventional drain current detection circuit of a field effect transistor. ■・・・Two-man power NAND (current detection means), C
OMP 1... Compare (comparison means), C
OMP 2...Comparator (Kate?JI
+ti output means). Ql...Field effect transistor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 導通時のドレイン電流がゲート印加電圧と非導通時のド
レイン印加電圧によって定められ、該ドレイン電流と内
部抵抗に対応したドレイン電圧がドレイン端子に発生す
る電界効果トランジスタであって、前記ドレイン端子に
発生するドレイン電圧を検出し、所定の基準電圧と比較
する比較手段と、前記ゲート印加電圧を検出するゲート
電圧検出手段と、該ゲート電圧検出手段の検出結果と比
較手段の比較結果とに基づいてドレイン電流を検出する
電流検出手段と、を備えたことを特徴とする電界効果ト
ランジスタのドレイン電流検出回路。
A field effect transistor in which a drain current when conducting is determined by a voltage applied to the gate and a voltage applied to the drain when non-conducting, and a drain voltage corresponding to the drain current and internal resistance is generated at the drain terminal. a comparison means for detecting the drain voltage applied to the gate and comparing it with a predetermined reference voltage; a gate voltage detection means for detecting the gate applied voltage; A drain current detection circuit for a field effect transistor, comprising: current detection means for detecting current.
JP61295412A 1986-12-10 1986-12-10 Drain current detection circuit for field effect transistor Pending JPS63146614A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61295412A JPS63146614A (en) 1986-12-10 1986-12-10 Drain current detection circuit for field effect transistor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61295412A JPS63146614A (en) 1986-12-10 1986-12-10 Drain current detection circuit for field effect transistor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS63146614A true JPS63146614A (en) 1988-06-18

Family

ID=17820270

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61295412A Pending JPS63146614A (en) 1986-12-10 1986-12-10 Drain current detection circuit for field effect transistor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS63146614A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03195212A (en) * 1989-12-25 1991-08-26 Nec Corp Semiconductor device
JP2004312955A (en) * 2003-04-10 2004-11-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd Overcurrent detecting circuit and motor drive
CN102122889A (en) * 2010-01-08 2011-07-13 世系动力公司 Variable current limiter and method for operating non-isolated voltage converter
JP4835856B2 (en) * 2005-01-06 2011-12-14 日本電気株式会社 Semiconductor integrated circuit device

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03195212A (en) * 1989-12-25 1991-08-26 Nec Corp Semiconductor device
JP2004312955A (en) * 2003-04-10 2004-11-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd Overcurrent detecting circuit and motor drive
JP4835856B2 (en) * 2005-01-06 2011-12-14 日本電気株式会社 Semiconductor integrated circuit device
CN102122889A (en) * 2010-01-08 2011-07-13 世系动力公司 Variable current limiter and method for operating non-isolated voltage converter
JP2011142810A (en) * 2010-01-08 2011-07-21 Lineage Power Corp Variable current limiter, power supply and point of load converter employing the limiter and method of operating non-isolated voltage converter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9391516B2 (en) Switching charger, the control circuit and the control method thereof
US7323850B2 (en) Current detection circuit and switching power supply using the same
US9214850B2 (en) Source-electrode driving control circuit and control method thereof
US20180097447A1 (en) Driver for a power field-effect transistor with a programmable drive voltage, and related systems and methods
US9215763B2 (en) Pulse current LED driving circuit
US20130271215A1 (en) Class d audio amplifier with noise suppression and the method thereof
US10164537B2 (en) Switching regulator
CN112003452A (en) Peak current estimation based on output capacitor parameters and output voltage variation
CN111799989B (en) Overcurrent detection circuit applied to current mode COT control Buck converter
US20240039384A1 (en) Current detection circuit and controller for switching converter circuit
US10381928B2 (en) Voltage regulator and method for operating a voltage regulator
KR20230042013A (en) Optimize hysteretic power converter control at low duty cycle
US6812769B1 (en) Switched charge multiplier-divider
US20220158476A1 (en) Charging management method and system for automotive electronic super capacitor
CN101582628B (en) High-voltage starting circuit with constant current control
JPS63146614A (en) Drain current detection circuit for field effect transistor
JP3402983B2 (en) Power circuit
CN117155072A (en) Switching converter and control circuit thereof
CN108429468B (en) Synchronous rectification controller capable of adaptively adjusting driving voltage and circuit using same
CN113131730B (en) Precharge control circuit and control method thereof
US10992229B2 (en) Comparator with preamplifier gain adjustment based on overdrive voltage
CN113422512A (en) Four-switch control circuit
US8395369B2 (en) Buck converter with delay circuit
Gandhimathi DC-DC converter with improved light load efficiency and transient response
CN108063609B (en) Frequency control circuit, control method and switching circuit