WO2021124719A1 - 車載用半導体回路および半導体回路 - Google Patents

車載用半導体回路および半導体回路 Download PDF

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WO2021124719A1
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power supply
line
voltage
status notification
semiconductor circuit
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睦雄 西川
加藤　博文
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富士電機株式会社
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    • H02H3/202—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess voltage for dc systems
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    • H02H3/18—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to reversal of direct current

Definitions

  • the present invention relates to an in-vehicle semiconductor circuit having an overvoltage protection function and a failure detection function.
  • Patent Document 1 A semiconductor circuit having an overvoltage protection function that protects the circuit when an overvoltage is applied is known (see, for example, Patent Document 1). Further, a semiconductor circuit having a failure detection function for notifying the outside of a failure state has also been devised (see, for example, Patent Document 2). Patent No. 3899984 Patent No. 3918614
  • the in-vehicle semiconductor circuit can notify the outside that the overvoltage is applied even when the overvoltage is applied.
  • an in-vehicle semiconductor circuit may be connected to the load circuit.
  • the vehicle-mounted semiconductor circuit may control the power supply to the load circuit.
  • the vehicle-mounted semiconductor circuit may include a power supply line.
  • a power supply voltage may be applied to the power supply line.
  • the vehicle-mounted semiconductor circuit may include an overvoltage protection unit.
  • the overvoltage protection unit may have an output unit.
  • the output unit may cut off the power supply from the power supply line to the load circuit when the power supply voltage in the power supply line is overvoltage.
  • the vehicle-mounted semiconductor circuit may include a status notification unit.
  • the status notification unit may notify the outside of a status signal indicating whether or not the output unit cuts off the power supply.
  • the status notification unit may generate a status signal based on the voltage of the detection node.
  • the voltage of the detection node may have different potentials depending on whether the power supply is cut off or the power supply is not cut off in the overvoltage protection unit.
  • the vehicle-mounted semiconductor circuit may include a reference potential line.
  • a reference potential may be applied to the reference potential line.
  • the status notification unit may have a status notification line.
  • the status notification line may transmit a status signal to the outside.
  • the status notification unit may have a status notification switch.
  • the status notification switch may switch whether or not to connect the status notification line to the reference potential line according to the voltage of the detection node.
  • the status notification switch may switch whether or not to connect the status notification line to the power supply line according to the voltage of the detection node.
  • the status notification switch may switch whether or not to connect the status notification line to the load circuit according to the voltage of the detection node.
  • the in-vehicle semiconductor circuit may be provided with an output line.
  • the output line may be connected to the load circuit.
  • the output unit may be an output transistor.
  • the output transistor may switch whether or not the power supply line is connected to the output line.
  • the status notification unit may detect the voltage of the gate terminal of the output transistor as the voltage of the detection node.
  • the overvoltage protection unit may have a protection transistor.
  • the protection transistor may be provided between the power supply line and the reference potential line.
  • the protection transistor may be applied to the gate terminal of the output transistor by selecting either a voltage corresponding to the power supply voltage or a voltage corresponding to the reference potential according to the magnitude of the power supply voltage.
  • the status notification unit may detect the voltage output by the protection transistor to the gate terminal as the voltage of the detection node.
  • the overvoltage protection unit may have a Zener diode.
  • the overvoltage protection unit may have a first resistance element.
  • the first resistance element may be connected in series with the Zener diode.
  • a voltage at the connection point between the Zener diode and the first resistance element may be applied to the gate terminal.
  • the state notification unit may detect the voltage at the connection point between the Zener diode and the first resistance element as the voltage of the detection node.
  • the status notification unit may detect the voltage of the output line as the voltage of the detection node.
  • the in-vehicle semiconductor circuit may be provided with a disconnection detection unit.
  • the disconnection detection unit may be connected to a power supply line, a reference potential line, and a status notification line.
  • the disconnection detection unit may notify the outside of a disconnection signal indicating whether or not the vehicle-mounted semiconductor circuit is disconnected.
  • the disconnection detection unit may have a second resistance element connected between the power supply line and the status notification line.
  • the disconnection detection unit may have a third resistance element connected between the state notification line and the reference potential line.
  • the disconnection detection unit may have a fourth resistance element connected between the power supply line and the reference potential line.
  • the status notification line may transmit a disconnection signal to the outside.
  • the status notification line may transmit the status signal and the disconnection signal to the outside in different voltage ranges.
  • a semiconductor circuit in the second aspect of the present invention, is provided.
  • the semiconductor circuit may be connected to the load circuit.
  • the semiconductor circuit may control the power supply to the load circuit.
  • the semiconductor circuit may include a power supply line.
  • a power supply voltage may be applied to the power supply line.
  • the semiconductor circuit may include an overvoltage protection section.
  • the overvoltage protection unit may have an output unit.
  • the output unit may cut off the power supply from the power supply line to the load circuit when the power supply voltage in the power supply line is overvoltage.
  • the semiconductor circuit may include a status notification unit.
  • the status notification unit may notify the outside of a status signal indicating whether or not the output unit cuts off the power supply.
  • the semiconductor circuit may include a disconnection detection unit.
  • the disconnection detection unit may notify the outside of a disconnection signal indicating whether or not the semiconductor circuit is disconnected.
  • the semiconductor circuit may include a status notification line.
  • the status notification line may transmit a status signal and a disconnection signal to the outside.
  • the load circuit may be a pressure sensor.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of the semiconductor circuit 100 according to one embodiment of the present invention.
  • the semiconductor circuit 100 of this example may be an in-vehicle semiconductor circuit.
  • the semiconductor circuit 100 of this example includes an overvoltage protection unit 1, a disconnection detection unit 2, a status notification unit 3, a reverse connection protection unit 4, and a load circuit 5.
  • the semiconductor circuit 100 of this example has a power supply terminal 61, an output terminal 62, and a reference potential in order to operate the overvoltage protection unit 1, the disconnection detection unit 2, the status notification unit 3, the reverse connection protection unit 4, and the load circuit 5. It includes a terminal 63, an internal power supply line 71, an internal state notification line 72, an internal reference potential line 73, and an output line 74.
  • the power supply terminal 61 is a terminal to which a power supply voltage Vcc is supplied from an external power supply.
  • the output terminal 62 is a terminal that outputs an output voltage Vout to the outside.
  • the reference potential terminal 63 is a terminal to which the ground voltage GND is supplied from the outside.
  • the power supply terminal 61, the output terminal 62, and the reference potential terminal 63 are connected to the internal power supply line 71, the internal state notification line 72, and the internal reference potential line 73, respectively.
  • the internal power supply line 71 is an example of a power supply line.
  • the internal status notification line 72 is an example of a status notification line.
  • the internal reference potential line 73 is an example of the reference potential line.
  • the external power supply voltage Vcc is supplied to the overvoltage protection unit 1, the disconnection detection unit 2, and the reverse connection protection unit 4 via the internal power supply line 71.
  • the power supply voltage Vcc may be applied to the internal power supply line 71.
  • the output voltage Vout is output to the outside from the disconnection detection unit 2, the status notification unit 3, and the load circuit 5 via the internal state notification line 72.
  • An external ground voltage GND (reference potential) is supplied to the overvoltage protection unit 1, the disconnection detection unit 2, the status notification unit 3, the reverse connection protection unit 4, and the load circuit 5 via the internal reference potential line 73.
  • the ground voltage GND reference potential
  • the ground voltage GND may be applied to the internal reference potential line 73.
  • the ground voltage GND may be expressed as a reference potential.
  • the overvoltage protection unit 1 is connected to the internal power supply line 71, the internal reference potential line 73, and the output line 74.
  • the overvoltage protection unit 1 supplies the supply voltage Vdd to the load circuit 5 via the output line 74 when the external power supply voltage Vcc is steady.
  • the overvoltage protection unit 1 may have a function of cutting off the voltage supply from the power supply line to the load circuit 5 when the external power supply voltage Vcc is overvoltage. In this specification, supplying a voltage may be referred to as a power supply.
  • the semiconductor circuit 100 may control the power supply to the load circuit 5.
  • the overvoltage protection unit 1 includes a first resistance element 11, a Zener diode 12, a protection transistor 13, a resistance element 14, and an output transistor 15.
  • the first resistance element 11 may be connected in series with the Zener diode 12. One end of the first resistance element 11 may be connected to the Zener diode 12, and the other end may be connected to the internal power supply line 71.
  • the cathode may be connected to the first resistance element 11, and the anode may be connected to the internal reference potential line 73.
  • the connection point between the first resistance element 11 and the Zener diode 12 may be connected to the gate terminal of the protection transistor 13.
  • the connection point between the first resistance element 11 and the Zener diode 12 is defined as the connection point N1.
  • the voltage Va at the connection point N1 may be applied to the gate terminal of the protection transistor 13.
  • the protection transistor 13 may be a P-type high voltage MOS transistor.
  • the source terminal of the protection transistor 13 may be connected to the internal power supply line 71.
  • the drain terminal of the protection transistor 13 may be connected to the gate terminal of the resistance element 14 and the output transistor 15.
  • the connection point between the drain terminal of the protection transistor 13 and the resistance element 14 is defined as the connection point N2.
  • the voltage Vb at the connection point N2 may be applied to the gate terminal of the output transistor 15.
  • One end of the resistance element 14 may be connected to the drain terminal of the protection transistor 13 and the gate terminal of the output transistor 15, and the other end may be connected to the internal reference potential line 73.
  • the protection transistor 13 may be provided between the internal power supply line 71 and the internal reference potential line 73.
  • the output transistor 15 may be a P-type high voltage MOS transistor.
  • the source terminal of the output transistor 15 may be connected to the internal power supply line 71.
  • the drain terminal of the output transistor 15 may be connected to the load circuit 5.
  • the output transistor 15 may output the supply voltage Vdd to the load circuit 5.
  • the output transistor 15 is an example of an output unit.
  • the overvoltage protection unit 1 When the external power supply voltage Vcc is equal to or lower than the breakdown voltage of the Zener diode 12, the absolute value of the difference between the power supply voltage Vcc and the voltage Va at the connection point N1 becomes small, and the protection transistor 13 is turned off. When the protection transistor 13 is turned off, the voltage Vb at the connection point N2 becomes approximately the external ground voltage GND. Therefore, since the output transistor 15 is turned on, the power supply voltage Vcc is supplied to the load circuit 5.
  • the protection transistor 13 When the protection transistor 13 is turned on, the voltage Vb at the connection point N2 becomes approximately the power supply voltage Vcc. Therefore, since the output transistor 15 is turned off, the power supply to the load circuit 5 is cut off. That is, the output transistor 15 may cut off the power supply from the internal power supply line 71 to the load circuit 5 when the power supply voltage Vcc in the internal power supply line 71 is overvoltage. The output transistor 15 may switch whether or not to connect the internal power supply line 71 to the output line 74. The protection transistor 13 may select either a voltage corresponding to the power supply voltage Vcc or a voltage corresponding to the reference potential according to the magnitude of the power supply voltage Vcc and apply the voltage to the gate terminal of the output transistor 15.
  • the overvoltage protection unit 1 supplies the supply voltage Vdd to the load circuit 5 when the power supply voltage Vcc is steady. Further, the overvoltage protection unit 1 cuts off the power supply to the load circuit 5 when the power supply voltage Vcc is overvoltage. Since the overvoltage protection unit 1 has a function of cutting off the voltage supply at the time of overvoltage, there is a risk that the load circuit 5 will fail when an overvoltage is applied to the internal power supply line 71 as in the case where the wiring of the power supply voltage Vcc is mistaken. Can be reduced.
  • the disconnection detection unit 2 is connected to the internal power supply line 71, the internal status notification line 72, and the internal reference potential line 73.
  • the disconnection detection unit 2 may detect whether or not the semiconductor circuit 100 is disconnected, and notify the outside of a disconnection signal indicating whether or not the semiconductor circuit 100 is disconnected via the internal state notification line 72.
  • the internal state notification line 72 may transmit a disconnection signal to the outside.
  • the status notification unit 3 may generate a status signal based on the voltage of the detection node.
  • the detection node is a node that can detect the on / off state of the overvoltage protection unit 1. That is, the voltage of the detection node is a potential different between the case where the power supply is cut off and the case where the power supply is not cut off in the overvoltage protection unit 1.
  • the state notification unit 3 since the state notification unit 3 is connected to the connection point N2, the voltage of the detection node is the voltage Vb at the connection point N2. Further, the voltage of the detection node may be the voltage Va at the connection point N1.
  • the voltage of the detection node may be the supply voltage Vdd.
  • the status notification unit 3 can be realized by a simple circuit configuration.
  • the state notification unit 3 may detect the voltage of the gate terminal of the output transistor 15 as the voltage of the detection node.
  • the state notification unit 3 may detect the voltage output by the protection transistor 13 to the gate terminal as the voltage of the detection node.
  • the status notification unit 3 may have a status notification switch 31.
  • the status notification switch 31 may be an N-type high voltage MOS transistor.
  • the source terminal of the status notification switch 31 may be connected to the internal reference potential line 73.
  • the drain terminal of the status notification switch 31 may be connected to the internal status notification line 72.
  • the gate terminal of the status notification switch 31 may be connected to the connection point N2.
  • the status notification unit 3 may have a configuration having an internal status notification line 72.
  • the internal status notification line 72 transmits the status signal generated by the status notification unit 3 to the outside.
  • the status notification switch 31 is turned on, the impedance from the output terminal 62 to the reference potential terminal 63 is lowered, and the output voltage Vout is forcibly set to the ground voltage GND.
  • the state notification switch 31 may switch whether or not to connect the internal state notification line 72 to the internal reference potential line 73 according to the voltage of the detection node (voltage Vb at the connection point N2).
  • the status notification switch 31 connects the internal status notification line 72 to the internal reference potential line 73 when the voltage of the detection node (voltage Vb at the connection point N2) becomes approximately the power supply voltage Vcc. This makes it possible to notify the outside that the overvoltage state is present.
  • the source terminal of the status notification switch 31 is connected to the internal reference potential line 73, there is no risk of outputting an overvoltage to the output terminal 62, and the external circuit can be operated safely.
  • the reverse connection protection unit 4 is connected to the internal power supply line 71 and the internal reference potential line 73.
  • the reverse connection protection unit 4 protects the semiconductor circuit 100 when the reverse connection is made.
  • the reverse connection is, for example, a case where the battery of an automobile is reversely connected, a case where an external ground voltage GND is supplied to the power supply terminal 61, and a case where an external power supply voltage Vcc is supplied to the reference potential terminal 63.
  • the reverse connection protection unit 4 has a plurality of Zener diodes connected in series between the internal power supply line 71 and the internal reference potential line 73 (in this example, it has a Zener diode 41, a Zener diode 42, and a Zener diode 43). ..
  • the Zener diode 41 may have a cathode connected to the internal power supply line 71 and an anode connected to the Zener diode 42.
  • the Zener diode 42 may have a cathode connected to the Zener diode 41 and an anode connected to the Zener diode 43.
  • the Zener diode 43 may have a cathode connected to the Zener diode 42 and an anode connected to the internal reference potential line 73. Since it has a plurality of Zener diodes, it is possible to protect the semiconductor circuit 100 when it is reversely connected. As an example, the semiconductor circuit 100 can be protected when a voltage of 2 V or more is supplied. Further, the reverse connection protection unit 4 does not have to be provided.
  • the load circuit 5 is connected to the internal state notification line 72, the internal reference potential line 73, and the output line 74.
  • the output transistor 15 outputs the supply voltage Vdd to the load circuit 5 via the output line 74. Since the output transistor 15 cuts off the power supply to the load circuit 5 when the power supply voltage Vcc is overvoltage, the overvoltage is not applied to the output transistor 15. Further, the load circuit 5 outputs a voltage to the output terminal 62 via the internal state notification line 72.
  • the load circuit 5 is, for example, a pressure sensor.
  • the load circuit 5 may be a vehicle-mounted semiconductor pressure sensor. The semiconductor pressure sensor can measure the pressure in the intake manifold, for example.
  • the semiconductor circuit 100 has an overvoltage protection having an output unit (output transistor 15) that cuts off the power supply from the internal power supply line 71 to the load circuit 5 when the power supply voltage Vcc in the internal power supply line 71 is overvoltage.
  • the unit 1 and the output unit (output transistor 15) include a status notification unit 3 that notifies the outside of a status signal indicating whether or not the power supply is cut off.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the output voltage Vout characteristic of the load circuit 5 of the semiconductor circuit 100 of FIG.
  • the load circuit 5 is a pressure sensor.
  • the output voltage Vout of the load circuit 5 changes in the range of the steady output region according to the applied pressure as shown by the output line a.
  • the range of the steady output region is the range from V12 to V13.
  • the range from V12 to V13 is the range from 0.2V to 4.8V.
  • the saturation voltage (clamp voltage) of the load circuit 5 is set so that the output of the load circuit 5 does not enter the upper limit failure detection region and the lower limit failure detection region.
  • the output voltage Vout falls within the range of the upper failure detection area or the lower failure detection area.
  • the range of the upper failure detection region is a range from V13 to V14.
  • the range from V13 to V14 is the range from 4.8V to 5.0V.
  • the range of the lower failure detection area is the range from V11 to V12.
  • the range from V11 to V12 is the range from 0.0V to 0.2V.
  • the status notification switch 31 When the power supply voltage Vcc is overvoltage, the status notification switch 31 is turned on, and the output voltage Vout is forcibly set to the ground voltage GND. Therefore, the output voltage Vout enters the lower failure detection region from V11 to V12. As described above, since it is possible to detect that the output voltage Vout has entered the lower failure detection region outside, it is possible to detect that the upper system is in a failure state.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the configuration of the semiconductor circuit 200 according to another embodiment of the present invention.
  • the semiconductor circuit 200 of this example includes an overvoltage protection unit 1, a disconnection detection unit 2, a status notification unit 3, a reverse connection protection unit 4, and a load circuit 5.
  • the semiconductor circuit 200 of this example is different from the semiconductor circuit 100 of FIG. 1 in that the overvoltage protection unit 1, the disconnection detection unit 2, and the state notification unit 3 further have a protection circuit.
  • Other configurations of the semiconductor circuit 200 may be similar to those of the semiconductor circuit 100.
  • the status notification switch 31 when the power supply voltage Vcc is steady, the status notification switch 31 is in a high impedance state and does not affect the output voltage Vout.
  • the power supply voltage Vcc when the power supply voltage Vcc is overvoltage, the impedance from the output terminal 62 to the reference potential terminal 63 becomes low, and the output voltage Vout is forcibly set to the power supply voltage Vcc.
  • the output voltage Vout becomes the power supply voltage Vcc, it enters the upper failure detection region of FIG. Therefore, since it is possible to detect that the output voltage Vout has entered the upper failure detection region on the outside, it is possible to detect that the failure state is on the upper system side.
  • the status notification switch 31 may be an N-type high-voltage MOS transistor.
  • a booster circuit may be provided on the gate terminal side of the status notification switch 31.
  • the voltage Va at the connection point N1 is such that the status notification switch 31 is turned off when the output transistor 15 is on and the status notification switch 31 is turned on when the output transistor 15 is off. May be boosted.
  • the booster circuit may be realized by any known configuration.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the configuration of the semiconductor circuit 500 according to another embodiment of the present invention.
  • the semiconductor circuit 500 of this example includes an overvoltage protection unit 1, a disconnection detection unit 2, a status notification unit 3, a reverse connection protection unit 4, and a load circuit 5.
  • the semiconductor circuit 500 of this example is different from the semiconductor circuit 400 of FIG. 6 in that the state notification unit 3 is connected to the output line 74.
  • Other configurations of the semiconductor circuit 500 may be similar to those of the semiconductor circuit 400.
  • the status notification switch 31 is a P-type high-voltage MOS transistor, and the gate terminal is connected to the output line 74. That is, the supply voltage Vdd supplied by the output transistor 15 to the load circuit 5 may be used as the voltage of the detection node.
  • the status notification switch 31 When the output transistor 15 is in the on state (power supply voltage Vcc is steady), the status notification switch 31 is in the off state, and when the output transistor 15 is in the off state (power supply voltage Vcc is overvoltage), the status notification switch 31 is in the on state. It becomes.
  • the state notification switch 31 is in a high impedance state and does not affect the output voltage Vout.
  • the status notification switch 31 may switch whether or not to connect the internal status notification line 72 to the internal power supply line 71 according to the supply voltage Vdd of the detection node.
  • the output voltage Vout becomes the power supply voltage Vcc, it enters the upper failure detection region of FIG. Therefore, since it is possible to detect that the output voltage Vout has entered the upper failure detection region on the outside, it is possible to detect that the upper system is in a failure state with a simple circuit configuration.
  • the status notification unit 3 may detect the supply voltage Vdd of the output line 74 as the voltage of the detection node.
  • the status notification unit 3 may include a status notification switch 31, a Zener diode 32, and a resistance element 33.
  • the status notification switch 31 may be an N-type high voltage MOS transistor.
  • the source terminal of the status notification switch 31 may be connected to the load circuit 5.
  • the drain terminal of the status notification switch 31 may be connected to the internal status notification line 72.
  • the gate terminal of the status notification switch 31 may be connected to the connection point N2.
  • the Zener diode 32 the cathode may be connected to the gate terminal of the state notification switch 31, and the anode may be connected to the internal reference potential line 73.
  • One end of the resistance element 33 may be connected to the connection point N2, and the other end may be connected to the gate terminal of the status notification switch 31.
  • the Zener diode 32 and the resistance element 33 are protection circuits that protect internal circuits when an overvoltage is applied.
  • the status notification switch 31 is an N-type high-voltage MOS transistor, and the gate terminal is connected to the connection point N2. That is, the voltage Vb at the connection point N2 may be the voltage of the detection node.
  • the status notification switch 31 is in the off state, and when the output transistor 15 is in the off state (power supply voltage Vcc is overvoltage), the status notification switch 31 is in the on state. It becomes.
  • the state notification switch 31 is in a high impedance state and does not affect the output voltage Vout.
  • the status notification switch 31 may switch whether or not to connect the internal status notification line 72 to the load circuit 5 according to the voltage of the detection node (voltage Vb at the connection point N2).
  • the output voltage Vout becomes the ground voltage GND, it enters the lower failure detection region of FIG. Therefore, since it is possible to detect that the output voltage Vout has entered the lower failure detection region on the outside, it is possible to detect that the upper system is in a failure state with a simple circuit configuration.
  • the disconnection detection unit 2 is the same as the disconnection detection unit 2 of the semiconductor circuit 100 shown in FIG.
  • the synthesis circuit 8 is a synthesis circuit of the overvoltage protection unit 1, the state notification unit 3, the reverse connection protection unit 4, and the load circuit 5 of the semiconductor circuit 100 shown in FIG. 1, and a part thereof is omitted.
  • the external circuit 9 is an external circuit that connects to the power supply terminal 61, the output terminal 62, and the reference potential terminal 63.
  • the configuration of the disconnection detection unit 2 is the same as that of the semiconductor circuit 100 shown in FIG.
  • the disconnection detection unit 2 includes a second resistance element 21, a third resistance element 22, and a fourth resistance element 23.
  • the synthesis circuit 8 includes a resistance element 81, a resistance element 82, a resistance element 83, and an output stage amplifier 84.
  • One end of the resistance element 81 may be connected to the internal power supply line 71, and the other end may be connected to the internal state notification line 72.
  • One end of the resistance element 82 may be connected to the internal state notification line 72, and the other end may be connected to the internal reference potential line 73.
  • One end of the resistance element 83 may be connected to the internal power supply line 71, and the other end may be connected to the internal reference potential line 73.
  • the output stage amplifier 84 is connected to the internal state notification line 72 and outputs a signal to the internal state notification line 72.
  • the external circuit 9 has a resistance element 91, a resistance element 92, a power supply terminal 93, an output terminal 94, and a reference potential terminal 95.
  • One end of the resistance element 91 may be connected to the external power supply line 75, and the other end may be connected to the external state notification line 76.
  • One end of the resistance element 92 may be connected to the external state notification line 76, and the other end may be connected to the external reference potential line 77.
  • the power supply terminal 93 is a terminal to which the power supply voltage Vcc is supplied.
  • the output terminal 94 is a terminal that outputs an output voltage Vout to the outside.
  • the reference potential terminal 95 is a terminal to which the ground voltage GND is supplied.
  • the power supply terminal 93, the output terminal 94, and the reference potential terminal 95 are connected to the power supply terminal 61, the output terminal 62, and the reference potential terminal 63, respectively, via the external power supply line 75, the external status notification line 76, and the external reference potential line 77, respectively. ..
  • the output voltage Vout changes in the range of the steady output region according to the applied pressure.
  • the fourth resistance element 23 Since the fourth resistance element 23 has nothing to do with the output of the output stage amplifier 84, it does not affect the voltage value of the output signal when there is no disconnection. Further, by changing the resistance value of the fourth resistance element 23, the output voltage Vout at the time of disconnection can be changed. In other words, the output voltage Vout at the time of disconnection can be adjusted by adjusting the resistance value of the fourth resistance element 23.
  • the fourth resistance element 23 When the external power supply line 75 is disconnected, the fourth resistance element 23 may be set so as to fall within the range of the lower failure detection region of FIG. The resistance value may be adjusted by a known method such as using a variable resistor.
  • FIG. 11 is a diagram showing a state in which the external reference potential line 77 of the semiconductor circuit 700 of FIG. 9 is disconnected.
  • the output voltage Vout when the external reference potential line 77 is disconnected is expressed as the following equation 2.
  • the output voltage Vout at the time of disconnection can be changed.
  • the output voltage Vout at the time of disconnection can be adjusted by adjusting the resistance value of the fourth resistance element 23.
  • the fourth resistance element 23 may be set so as to fall within the range of the upper failure detection region of FIG.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of the output voltage Vout characteristic of the output stage amplifier 84 of the semiconductor circuit 700 of FIG. Similar to FIG. 2, when neither overvoltage nor disconnection failure has occurred, the output voltage Vout of the output stage amplifier 84 changes in the range of the steady output region according to the applied pressure as shown by the output line b.
  • the range of the steady output region is the range from V12 to V13.
  • the range from V12 to V13 is the range from 0.2V to 4.8V.
  • the saturation voltage (clamp voltage) of the output stage amplifier 84 is set so that the output of the output stage amplifier 84 does not enter the upper limit failure detection region and the lower limit failure detection region.
  • the resistance value of the fourth resistance element 23 may be adjusted so that the output voltage Vout falls within the range of the upper failure detection region.
  • the range of the upper failure detection region is a range from V13 to V14.
  • the range from V13 to V14 is the range from 4.8V to 5.0V.
  • the resistance value of the fourth resistance element 23 may be adjusted so that the output voltage Vout falls within the range of the lower failure detection region.
  • the range of the upper failure detection region is a range from V13 to V14.
  • the range from V13 to V14 is the range from 0.0V to 0.2V.
  • the output voltage Vout becomes a value close to 0.0V.
  • the resistance value of the fourth resistance element 23 may be adjusted so that the output voltage Vout enters the second lower failure detection region.
  • the range of the first lower failure detection area is the range from V11 to V15. As an example, the range from V11 to V15 is the range from 0.0V to 0.1V.
  • the range of the second lower failure detection region is the range from V15 to V12.
  • the range from V15 to V12 is the range from 0.1V to 0.2V.
  • the internal state notification line 72 may transmit the state signal and the disconnection signal to the outside in different voltage ranges.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of the configuration of the semiconductor circuit 800 according to the comparative example.
  • the semiconductor circuit 800 of this example includes an overvoltage protection unit 1, a disconnection detection unit 2, a reverse connection protection unit 4, and a load circuit 5.
  • the semiconductor circuit 800 of this example is different from the semiconductor circuit 200 of FIG. 4 in that it does not have the state notification unit 3.
  • Other configurations of FIG. 13 may be similar to those of FIG.
  • the semiconductor circuit 800 according to this example has an overvoltage protection unit 1 like the semiconductor circuit 200 of FIG. Therefore, the voltage supply can be cut off when the power supply voltage Vcc is overvoltage.
  • the semiconductor circuit 800 according to this example does not have the state notification unit 3. Therefore, the semiconductor circuit 800 according to this example cannot notify the outside that it is in an overvoltage state.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a current path of the semiconductor circuit 800 of FIG.
  • the thick line in FIG. 14 is the current path that flows from the disconnection detection unit 2 to the load circuit 5.
  • the thick dotted line in FIG. 14 is the current path flowing from the third resistance element 22 to the fourth resistance element 23.
  • the output voltage Vout is the current path flowing from the connection point AA to the load circuit 5 and the fourth resistance element from the connection point AA. It is the voltage at the voltage dividing point between the combined resistance of the current path flowing to 23 and the third resistance element 22.
  • the output voltage Vout at this time does not become lower than the voltage at which the active element used inside the load circuit 5 operates.
  • the semiconductor circuit 800 is formed on a silicon substrate, the output voltage Vout is 0.6 V or more. Therefore, the output voltage Vout is fixed in the steady output region. Therefore, the semiconductor circuit 800 according to this example cannot notify the outside that it is in an overvoltage state when the power supply voltage Vcc is overvoltage.
  • booster circuit 41 ... Zener diode, 42 ... Zener diode, 43 ... Zener diode, 61 ... power supply terminal, 62 ... output terminal, 63 ... reference potential terminal , 71 ... Internal power supply line, 72 ... Internal status notification line, 73 ... Internal reference potential line, 74 ... Output line, 75 ... External power supply line, 76 ... External status notification line, 77 ... External reference Potential line, 81 ... resistance element, 82 ... resistance element, 83 ... resistance element, 84 ... output stage amplifier, 91 ... resistance element, 92 ... resistance element, 93 ... power supply terminal, 94 ... output Terminal, 95 ... Reference potential terminal, 100 ... Semiconductor circuit, 200 ... Semiconductor circuit, 300 ... Semiconductor circuit, 400 ... Semiconductor circuit, 500 ... Semiconductor circuit, 600 ... Semiconductor circuit, 700 ... Semiconductor circuit , 800 ... Semiconductor circuit

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Abstract

負荷回路に接続し、負荷回路への電力供給を制御する半導体回路は、電源電圧が印加される電源線と、電源線における電源電圧が過電圧の時に、電源線から負荷回路への電力供給を遮断する出力部を有する過電圧保護部と、出力部が電力供給を遮断しているか否かを示す状態信号を外部に通知する状態通知部とを備える。

Description

車載用半導体回路および半導体回路
　本発明は、過電圧保護機能および故障検知機能を備える車載用半導体回路に関する。
　過電圧が印加された場合、回路を保護する過電圧保護機能を備えた半導体回路が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、外部へ故障状態であることを伝える故障検知機能を備えた半導体回路も考案されている（例えば、特許文献２参照）。
特許第３８９９９８４号 特許第３９１８６１４号
解決しようとする課題
　車載用半導体回路は、過電圧が印加された場合においても、過電圧印加状態であることを外部へ通知できることが好ましい。
一般的開示
　本発明の第１の態様においては、車載用半導体回路を提供する。車載用半導体回路は、負荷回路に接続してよい。車載用半導体回路は、負荷回路への電力供給を制御してよい。車載用半導体回路は、電源線を備えてよい。電源線は、電源電圧が印加されてよい。車載用半導体回路は、過電圧保護部を備えてよい。過電圧保護部は、出力部を有してよい。出力部は、電源線における電源電圧が過電圧の時に、電源線から負荷回路への電力供給を遮断してよい。車載用半導体回路は、状態通知部を備えてよい。状態通知部は、出力部が電力供給を遮断しているか否かを示す状態信号を外部に通知してよい。
　状態通知部は、検知ノードの電圧に基づいて、状態信号を生成してよい。検知ノードの電圧は、過電圧保護部において、電力供給を遮断している場合と、電力供給を遮断していない場合とで異なる電位になってよい。
　車載用半導体回路は、基準電位線を備えてよい。基準電位線は、基準電位が印加されてよい。状態通知部は、状態通知線を有してよい。状態通知線は、状態信号を外部に伝送してよい。状態通知部は、状態通知スイッチを有してよい。状態通知スイッチは、検知ノードの電圧に応じて、状態通知線を基準電位線に接続するか否かを切り替えてよい。状態通知スイッチは、検知ノードの電圧に応じて、状態通知線を電源線に接続するか否かを切り替えてよい。状態通知スイッチは、検知ノードの電圧に応じて、状態通知線を負荷回路に接続するか否かを切り替えてよい。
　車載用半導体回路は、出力線を備えてよい。出力線は、負荷回路に接続されてよい。出力部は、出力トランジスタであってよい。出力トランジスタは、電源線を出力線に接続するか否かを切り替えてよい。状態通知部は、出力トランジスタのゲート端子の電圧を、検知ノードの電圧として検知してよい。
　過電圧保護部は、保護トランジスタを有してよい。保護トランジスタは、電源線および基準電位線の間に設けられてよい。保護トランジスタは、電源電圧の大きさに応じて、電源電圧に応じた電圧と、基準電位に応じた電圧のいずれかを選択して出力トランジスタのゲート端子に印加してよい。状態通知部は、保護トランジスタがゲート端子に出力する電圧を、検知ノードの電圧として検知してよい。
　過電圧保護部は、ツェナーダイオードを有してよい。過電圧保護部は、第１抵抗素子を有してよい。第１抵抗素子は、ツェナーダイオードと直列に接続されてよい。保護トランジスタは、ツェナーダイオードと第１抵抗素子との接続点における電圧がゲート端子に印加されてよい。状態通知部は、ツェナーダイオードと第１抵抗素子との接続点における電圧を、検知ノードの電圧として検知してよい。状態通知部は、出力線の電圧を、検知ノードの電圧として検知してよい。
　車載用半導体回路は、断線検知部を備えてよい。断線検知部は、電源線、基準電位線および状態通知線に接続してよい。断線検知部は、車載用半導体回路が断線しているか否かを示す断線信号を外部に通知してよい。
　断線検知部は、電源線と状態通知線との間に接続された第２抵抗素子を有してよい。断線検知部は、状態通知線と基準電位線との間に接続された第３抵抗素子を有してよい。断線検知部は、電源線と基準電位線との間に接続された第４抵抗素子を有してよい。
　状態通知線は、断線信号を外部に伝送してよい。状態通知線は、異なる電圧範囲で、状態信号および断線信号を外部に伝送してよい。
　本発明の第２の態様においては、半導体回路を提供する。半導体回路は、負荷回路に接続してよい。半導体回路は、負荷回路への電力供給を制御してよい。半導体回路は、電源線を備えてよい。電源線は、電源電圧が印加されてよい。半導体回路は、過電圧保護部を備えてよい。過電圧保護部は、出力部を有してよい。出力部は、電源線における電源電圧が過電圧の時に、電源線から負荷回路への電力供給を遮断してよい。半導体回路は、状態通知部を備えてよい。状態通知部は、出力部が電力供給を遮断しているか否かを示す状態信号を外部に通知してよい。半導体回路は、断線検知部を備えてよい。断線検知部は、半導体回路が断線しているか否かを示す断線信号を外部に通知してよい。半導体回路は、状態通知線を備えてよい。状態通知線は、状態信号および断線信号を外部に伝送してよい。
　負荷回路は、圧力センサであってよい。
本発明の一つの実施形態に係る半導体回路１００の構成の一例を示す図である。 図１の半導体回路１００の負荷回路５の出力電圧Ｖｏｕｔ特性の一例を示す図である。 半導体回路１００の電源電圧Ｖｃｃと出力電圧Ｖｏｕｔの関係を示す図である。 本発明の他の実施形態に係る半導体回路２００の構成の一例を示す図である。 本発明の他の実施形態に係る半導体回路３００の構成の一例を示す図である。 本発明の他の実施形態に係る半導体回路４００の構成の一例を示す図である。 本発明の他の実施形態に係る半導体回路５００の構成の一例を示す図である。 本発明の他の実施形態に係る半導体回路６００の構成の一例を示す図である。 断線検知部２の動作を説明するための半導体回路７００の構成を示す図である。 図９の半導体回路７００の外部電源線７５が断線した状態を示す図である。 図９の半導体回路７００の外部基準電位線７７が断線した状態を示す図である。 図９の半導体回路７００の出力段アンプ８４の出力電圧Ｖｏｕｔ特性の例を示す図である。 比較例に係る半導体回路８００の構成の一例を示す図である。 図１３の半導体回路８００の電流経路を説明する図である。 比較例に係る半導体回路８００の電源電圧Ｖｃｃと出力電圧Ｖｏｕｔの関係を示す図である。
　以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
　図１は、本発明の一つの実施形態に係る半導体回路１００の構成の一例を示す図である。本例の半導体回路１００は、車載用半導体回路であってよい。本例の半導体回路１００は、過電圧保護部１、断線検知部２、状態通知部３、逆接続保護部４および負荷回路５を備える。また、本例の半導体回路１００は、過電圧保護部１、断線検知部２、状態通知部３、逆接続保護部４および負荷回路５を動作させるために、電源端子６１、出力端子６２、基準電位端子６３、内部電源線７１、内部状態通知線７２、内部基準電位線７３および出力線７４を備える。過電圧保護部１、断線検知部２、状態通知部３、逆接続保護部４および負荷回路５は、同一半導体基板上に形成されてよい。また、本例では、半導体回路１００は、負荷回路５を備えるが、半導体回路１００は、負荷回路５は備えなくてもよい。つまり、半導体回路１００は、外部の負荷回路５に接続する構成でもよい。
　電源端子６１は、外部の電源から電源電圧Ｖｃｃが供給される端子である。出力端子６２は、外部へ出力電圧Ｖｏｕｔを出力する端子である。基準電位端子６３は、外部から接地電圧ＧＮＤが供給される端子である。電源端子６１、出力端子６２および基準電位端子６３は、それぞれ、内部電源線７１、内部状態通知線７２および内部基準電位線７３と接続する。内部電源線７１は、電源線の例である。内部状態通知線７２は、状態通知線の例である。内部基準電位線７３は、基準電位線の例である。内部電源線７１を介して、過電圧保護部１、断線検知部２、および逆接続保護部４に、外部の電源電圧Ｖｃｃが供給される。換言すれば、内部電源線７１は、電源電圧Ｖｃｃが印加されてよい。内部状態通知線７２を介して、断線検知部２、状態通知部３および負荷回路５から、外部へ出力電圧Ｖｏｕｔを出力する。内部基準電位線７３を介して、過電圧保護部１、断線検知部２、状態通知部３、逆接続保護部４および負荷回路５に、外部の接地電圧ＧＮＤ（基準電位）が供給される。換言すれば、内部基準電位線７３は、接地電圧ＧＮＤ（基準電位）が印加されてよい。なお、本明細書では、接地電圧ＧＮＤを基準電位と表現する場合がある。
　過電圧保護部１は、内部電源線７１、内部基準電位線７３および出力線７４と接続する。過電圧保護部１は、出力線７４を介して、外部の電源電圧Ｖｃｃが定常の時、負荷回路５に供給電圧Ｖｄｄを供給する。過電圧保護部１は、外部の電源電圧Ｖｃｃが過電圧の時に、電源線から負荷回路５への電圧供給を遮断する機能を有してよい。なお、本明細書では、電圧を供給することを電力供給と表現する場合がある。半導体回路１００は、負荷回路５への電力供給を制御してよい。
　過電圧保護部１は、第１抵抗素子１１、ツェナーダイオード１２、保護トランジスタ１３、抵抗素子１４および出力トランジスタ１５を有する。第１抵抗素子１１は、ツェナーダイオード１２と直列に接続されてよい。第１抵抗素子１１は、一端がツェナーダイオード１２と接続し、他の一端が内部電源線７１と接続してよい。ツェナーダイオード１２は、カソードが第１抵抗素子１１と接続し、アノードが内部基準電位線７３と接続してよい。第１抵抗素子１１とツェナーダイオード１２との接続点は、保護トランジスタ１３のゲート端子と接続してよい。第１抵抗素子１１とツェナーダイオード１２との接続点を接続点Ｎ１とする。保護トランジスタ１３のゲート端子には、接続点Ｎ１における電圧Ｖａが印加されてよい。
　保護トランジスタ１３は、Ｐ型高圧ＭＯＳトランジスタであってよい。保護トランジスタ１３のソース端子は、内部電源線７１と接続してよい。保護トランジスタ１３のドレイン端子は、抵抗素子１４および出力トランジスタ１５のゲート端子と接続してよい。保護トランジスタ１３のドレイン端子と抵抗素子１４との接続点を接続点Ｎ２とする。出力トランジスタ１５のゲート端子には、接続点Ｎ２における電圧Ｖｂが印加されてよい。抵抗素子１４は、一端が保護トランジスタ１３のドレイン端子および出力トランジスタ１５のゲート端子と接続し、他の一端が内部基準電位線７３と接続してよい。保護トランジスタ１３は、内部電源線７１および内部基準電位線７３の間に設けられてよい。
　出力トランジスタ１５は、Ｐ型高圧ＭＯＳトランジスタであってよい。出力トランジスタ１５のソース端子は、内部電源線７１と接続してよい。出力トランジスタ１５のドレイン端子は、負荷回路５と接続してよい。換言すれば、出力トランジスタ１５は、負荷回路５へ供給電圧Ｖｄｄを出力してよい。出力トランジスタ１５は出力部の例である。
　過電圧保護部１の動作について説明する。外部の電源電圧Ｖｃｃがツェナーダイオード１２のブレークダウン電圧以下の場合、電源電圧Ｖｃｃと接続点Ｎ１における電圧Ｖａの差の絶対値が小さくなり、保護トランジスタ１３はオフ状態となる。保護トランジスタ１３がオフ状態になると、接続点Ｎ２における電圧Ｖｂはおおよそ外部の接地電圧ＧＮＤとなる。したがって、出力トランジスタ１５はオン状態となるため、負荷回路５へ電源電圧Ｖｃｃが供給される。
　一方で、外部の電源電圧Ｖｃｃがツェナーダイオード１２のブレークダウン電圧以上の場合、接続点Ｎ１における電圧Ｖａは、ツェナーダイオード１２のブレークダウン電圧にクランプされる。ブレークダウン電圧にクランプされた状態でさらに外部の電源電圧Ｖｃｃがツェナーダイオード１２のブレークダウン電圧と保護トランジスタ１３の閾値電圧の和を超えた場合、電源電圧Ｖｃｃと接続点Ｎ１における電圧Ｖａの差の絶対値が大きくなり、保護トランジスタ１３はオン状態となる。外部の電源電圧Ｖｃｃがツェナーダイオード１２のブレークダウン電圧と保護トランジスタ１３の閾値電圧の和を超えた場合とは、電源電圧Ｖｃｃが過電圧の時であるとしてよい。また、外部の電源電圧Ｖｃｃがツェナーダイオード１２のブレークダウン電圧と保護トランジスタ１３の閾値電圧の和以下の場合とは、電源電圧Ｖｃｃが定常の時であるとしてよい。
　保護トランジスタ１３がオン状態になると、接続点Ｎ２における電圧Ｖｂはおおよそ電源電圧Ｖｃｃとなる。したがって、出力トランジスタ１５はオフ状態となるため、負荷回路５への電力供給は遮断される。つまり、出力トランジスタ１５は、内部電源線７１における電源電圧Ｖｃｃが過電圧の時に、内部電源線７１から負荷回路５への電力供給を遮断してよい。出力トランジスタ１５は、内部電源線７１を出力線７４に接続するか否かを切り替えてよい。保護トランジスタ１３は、電源電圧Ｖｃｃの大きさに応じて、電源電圧Ｖｃｃに応じた電圧と、基準電位に応じた電圧のいずれかを選択して出力トランジスタ１５のゲート端子に印加してよい。
　以上の動作により、過電圧保護部１は、電源電圧Ｖｃｃが定常の時は、負荷回路５に供給電圧Ｖｄｄを供給する。また、過電圧保護部１は、電源電圧Ｖｃｃが過電圧の時は、負荷回路５への電力供給は遮断する。過電圧保護部１が、過電圧時に電圧供給を遮断する機能を有するため、電源電圧Ｖｃｃの配線を取り違えた場合のように内部電源線７１に過電圧が印加された時、負荷回路５が故障するリスクを減らすことができる。
　断線検知部２は、内部電源線７１、内部状態通知線７２および内部基準電位線７３と接続する。断線検知部２は、半導体回路１００が断線しているか否かを検知し、内部状態通知線７２を介して、断線しているか否かを示す断線信号を外部に通知してよい。内部状態通知線７２は、断線信号を外部に伝送してよい。
　断線検知部２は、第２抵抗素子２１、第３抵抗素子２２、および第４抵抗素子２３を有する。第２抵抗素子２１は、一端が内部電源線７１と接続し、他の一端が内部状態通知線７２と接続してよい。第３抵抗素子２２は、一端が内部状態通知線７２と接続し、他の一端が内部基準電位線７３と接続してよい。第４抵抗素子２３は、一端が内部電源線７１と接続し、他の一端が内部基準電位線７３と接続してよい。断線検知部２の断線検知の詳細な動作については後述する。
　状態通知部３は、内部状態通知線７２および内部基準電位線７３と接続する。状態通知部３は、出力トランジスタ１５が電力供給を遮断しているか否かを示す状態信号を検知し、内部状態通知線７２を介して、出力トランジスタ１５が電力供給を遮断しているか否かを示す状態信号を外部に通知してよい。また、状態通知部３は、断線検知部２と内部状態通知線７２を共用してもよい。換言すれば、内部状態通知線７２は、状態信号および断線信号を外部に伝送してよい。
　状態通知部３は、検知ノードの電圧に基づいて、状態信号を生成してよい。検知ノードとは、過電圧保護部１のオンオフ状態を検知することができるノードである。つまり、検知ノードの電圧とは、過電圧保護部１において、電力供給を遮断している場合と、電力供給を遮断していない場合とで異なる電位である。本例において、状態通知部３は、接続点Ｎ２と接続しているため、検知ノードの電圧は接続点Ｎ２における電圧Ｖｂである。また、検知ノードの電圧は接続点Ｎ１における電圧Ｖａであってよい。検知ノードの電圧は供給電圧Ｖｄｄであってよい。検知ノードの電圧を接続点Ｎ２における電圧Ｖｂとすることで、簡単な回路構成により状態通知部３を実現することができる。換言すれば、状態通知部３は、出力トランジスタ１５のゲート端子の電圧を、検知ノードの電圧として検知してよい。換言すれば、状態通知部３は、保護トランジスタ１３がゲート端子に出力する電圧を、検知ノードの電圧として検知してよい。
　状態通知部３の回路構成について説明する。状態通知部３は、状態通知スイッチ３１を有してよい。状態通知スイッチ３１は、Ｎ型高圧ＭＯＳトランジスタであってよい。状態通知スイッチ３１のソース端子は、内部基準電位線７３と接続してよい。状態通知スイッチ３１のドレイン端子は、内部状態通知線７２と接続してよい。状態通知スイッチ３１のゲート端子は、接続点Ｎ２と接続してよい。また、状態通知部３は、内部状態通知線７２を有する構成でもよい。内部状態通知線７２は、状態通知部３が生成した状態信号を外部に伝送する。
　状態通知部３は、接続点Ｎ２と接続しているため、接続点Ｎ２における電圧Ｖｂに応じて、スイッチング動作を実施する。電源電圧Ｖｃｃが定常の場合（外部の電源電圧Ｖｃｃがツェナーダイオード１２のブレークダウン電圧と保護トランジスタ１３の閾値電圧の和以下の場合）において、接続点Ｎ２における電圧Ｖｂはおおよそ外部の接地電圧ＧＮＤとなる。接続点Ｎ２における電圧Ｖｂが接地電圧ＧＮＤになると、状態通知スイッチ３１は、Ｎ型高圧ＭＯＳトランジスタであるため、オフ状態となる。したがって、状態通知スイッチ３１はハイインピーダンス状態となり、出力電圧Ｖｏｕｔに影響を及ぼさない。一方、電源電圧Ｖｃｃが過電圧の場合（外部の電源電圧Ｖｃｃがツェナーダイオード１２のブレークダウン電圧と保護トランジスタ１３の閾値電圧の和を超えた場合）において、接続点Ｎ２における電圧Ｖｂはおおよそ電源電圧Ｖｃｃとなる。したがって、状態通知スイッチ３１は、オン状態となり、出力端子６２から基準電位端子６３までのインピーダンスが低くなり、出力電圧Ｖｏｕｔは強制的に接地電圧ＧＮＤとなる。状態通知スイッチ３１は、検知ノードの電圧（接続点Ｎ２における電圧Ｖｂ）に応じて、内部状態通知線７２を内部基準電位線７３に接続するか否かを切り替えてよい。状態通知スイッチ３１は、検知ノードの電圧（接続点Ｎ２における電圧Ｖｂ）がおおよそ電源電圧Ｖｃｃとなった場合に、内部状態通知線７２を内部基準電位線７３に接続する。これにより、外部へ過電圧状態であることを通知することが可能となる。
　また、状態通知スイッチ３１のソース端子は、内部基準電位線７３と接続しているため、出力端子６２に過電圧を出力する危険性がなく、外部回路を安全に動作させることが可能である。
　逆接続保護部４は、内部電源線７１および内部基準電位線７３と接続する。逆接続保護部４は、逆接続した際に半導体回路１００を保護する。逆接続とは、例えば、自動車のバッテリーが逆接続される場合であり、電源端子６１に外部の接地電圧ＧＮＤが供給され、基準電位端子６３に外部の電源電圧Ｖｃｃが供給される場合である。逆接続保護部４は、内部電源線７１と内部基準電位線７３の間に直列に接続された複数のツェナーダイオードを有する（本例では、ツェナーダイオード４１、ツェナーダイオード４２およびツェナーダイオード４３を有する）。ツェナーダイオード４１は、カソードが内部電源線７１と接続し、アノードがツェナーダイオード４２と接続してよい。ツェナーダイオード４２は、カソードがツェナーダイオード４１と接続し、アノードがツェナーダイオード４３と接続してよい。ツェナーダイオード４３は、カソードがツェナーダイオード４２と接続し、アノードが内部基準電位線７３と接続してよい。複数のツェナーダイオードを有するため、逆接続した際に半導体回路１００を保護することができる。一例として、２Ｖ以上の電圧が供給された時、半導体回路１００を保護することができる。また、逆接続保護部４は、設けなくてもよい。
　負荷回路５は、内部状態通知線７２、内部基準電位線７３および出力線７４と接続する。出力トランジスタ１５は、出力線７４を介して、負荷回路５へ供給電圧Ｖｄｄを出力する。出力トランジスタ１５は、電源電圧Ｖｃｃが過電圧の時、負荷回路５への電力供給を遮断するため、出力トランジスタ１５に過電圧が印加されることはない。また、内部状態通知線７２を介して、負荷回路５は、出力端子６２に電圧を出力する。負荷回路５は、例として、圧力センサである。負荷回路５は車載用の半導体圧力センサであってよい。半導体圧力センサは、例えば、インテークマニホールド内の圧力を計測することができる。
　以上で説明した通り、半導体回路１００は、内部電源線７１における電源電圧Ｖｃｃが過電圧の時に、内部電源線７１から負荷回路５への電力供給を遮断する出力部（出力トランジスタ１５）を有する過電圧保護部１および出力部（出力トランジスタ１５）が電力供給を遮断しているか否かを示す状態信号を外部に通知する状態通知部３を備える。過電圧保護部１および状態通知部３を備えることにより、外部へ過電圧状態であることを通知でき、上位システム側で故障状態であることを検知することが可能となる。
　図２は、図１の半導体回路１００の負荷回路５の出力電圧Ｖｏｕｔ特性の一例を示す図である。なお、図２において、負荷回路５は圧力センサである。図２に示すように、過電圧も断線故障も生じていない場合には、負荷回路５の出力電圧Ｖｏｕｔは、出力線ａで示すように印加圧力に応じて定常出力領域の範囲で変化する。定常出力領域の範囲とは、Ｖ１２からＶ１３までの範囲である。例として、Ｖ１２からＶ１３までの範囲は、０．２Ｖから４．８Ｖまでの範囲である。負荷回路５の出力が上限故障検知領域および下限故障検知領域に入らないように、負荷回路５の飽和電圧（クランプ電圧）を設定する。断線故障した場合には、上側故障検知領域の範囲または下側故障検知領域の範囲に出力電圧Ｖｏｕｔが入ることになる。上側故障検知領域の範囲とは、Ｖ１３からＶ１４までの範囲である。例として、Ｖ１３からＶ１４までの範囲は、４．８Ｖから５．０Ｖまでの範囲である。下側故障検知領域の範囲とは、Ｖ１１からＶ１２までの範囲である。例として、Ｖ１１からＶ１２までの範囲は、０．０Ｖから０．２Ｖまでの範囲である。
　電源電圧Ｖｃｃが過電圧の時は、状態通知スイッチ３１は、オン状態となり、出力電圧Ｖｏｕｔは強制的に接地電圧ＧＮＤとなる。したがって、出力電圧Ｖｏｕｔは、Ｖ１１からＶ１２までの下側故障検知領域に入ることになる。以上で説明した通り、外部において、出力電圧Ｖｏｕｔが下側故障検知領域に入ったことを検知することができるため、上位システム側で故障状態であること検知することが可能となる。
　図３は、半導体回路１００の電源電圧Ｖｃｃと出力電圧Ｖｏｕｔの関係を示す図である。電源電圧Ｖｃｃが定常の場合（電源電圧ＶｃｃがＶ２１以下の場合）において、出力電圧Ｖｏｕｔは図２で示したＶ１２とＶ１３との間で変化する。Ｖ２１は、ツェナーダイオード１２のブレークダウン電圧と保護トランジスタ１３の閾値電圧の和である。
　一方で、電源電圧Ｖｃｃが過電圧の場合（電源電圧ＶｃｃがＶ２１を超える場合）において、出力電圧Ｖｏｕｔはおよそ０Ｖになる。出力電圧Ｖｏｕｔがおよそ０Ｖになるのは、状態通知スイッチ３１がオン状態となり、出力電圧Ｖｏｕｔが強制的に接地電圧ＧＮＤとなるためである。電源電圧Ｖｃｃが過電圧になった際に、出力電圧Ｖｏｕｔがおよそ０Ｖで一定となる。
　図４は、本発明の他の実施形態に係る半導体回路２００の構成の一例を示す図である。本例の半導体回路２００は、過電圧保護部１、断線検知部２、状態通知部３、逆接続保護部４および負荷回路５を備える。本例の半導体回路２００は、過電圧保護部１、断線検知部２および状態通知部３が保護回路を更に有する点で、図１の半導体回路１００とは異なる。半導体回路２００の他の構成は、半導体回路１００と同様であってよい。
　過電圧保護部１は、図１の構成に加え、抵抗素子１６、ツェナーダイオード１７、抵抗素子１８、ツェナーダイオード１９およびツェナーダイオード２０を有する。抵抗素子１６は、一端が接続点Ｎ１と接続し、他の一端が保護トランジスタ１３のゲート端子と接続してよい。換言すれば、抵抗素子１６は、接続点Ｎ１と保護トランジスタ１３のゲート端子との間に設けられてよい。抵抗素子１６を設けることで、電源端子６１から基準電位端子６３までに流れる電流を絞り、保護トランジスタ１３のゲート端子を保護することができる。なお、保護トランジスタ１３のゲート膜厚が十分に厚い場合は、抵抗素子１６は設けられなくてもよい。
　ツェナーダイオード１７は、カソードが内部電源線７１と接続し、アノードが保護トランジスタ１３のゲート端子と接続してよい。ツェナーダイオード１７を設けることで、保護トランジスタ１３のソースゲート間に過電圧が印加されることを防ぐことができる。
　抵抗素子１８は、一端が接続点Ｎ２と接続し、他の一端が出力トランジスタ１５のゲート端子と接続してよい。換言すれば、抵抗素子１８は、接続点Ｎ２および出力トランジスタ１５のゲート端子との間に設けられてよい。抵抗素子１８を設けることで、電源端子６１から基準電位端子６３までに流れる電流を絞り、出力トランジスタ１５のゲート端子を保護することができる。なお、出力トランジスタ１５のゲート膜厚が十分に厚い場合は、抵抗素子１８は設けられなくてもよい。
　ツェナーダイオード１９は、カソードが内部電源線７１と接続し、アノードが出力トランジスタ１５のゲート端子と接続してよい。ツェナーダイオード１９を設けることで、出力トランジスタ１５のソースゲート間に過電圧が印加されることを防ぐことができる。
　ツェナーダイオード２０は、アノードが内部基準電位線７３と接続し、カソードが出力線７４と接続してよい。ツェナーダイオード２０を設けることで、負荷回路５を保護することができる。
　断線検知部２は、図１の構成に加え、ツェナーダイオード２４を有する。ツェナーダイオード２４は、カソードが内部状態通知線７２と接続し、アノードが内部基準電位線７３と接続してよい。ツェナーダイオード２４を設けることで、出力端子６２に接続した外部の回路を保護することができる。
　状態通知部３は、図１の構成に加え、ツェナーダイオード３２および抵抗素子３３を有する。ツェナーダイオード３２は、カソードが状態通知スイッチ３１のゲート端子と接続し、アノードが内部基準電位線７３と接続してよい。ツェナーダイオード３２を設けることで、状態通知スイッチ３１のソースゲート間に過電圧が印加されることを防ぐことができる。
　抵抗素子３３は、一端が接続点Ｎ２と接続し、他の一端が状態通知スイッチ３１のゲート端子と接続してよい。換言すれば、抵抗素子３３は、接続点Ｎ２および状態通知スイッチ３１のゲート端子との間に設けられてよい。抵抗素子３３を設けることで、電源端子６１から基準電位端子６３までに流れる電流を絞り、状態通知スイッチ３１のゲート端子を保護することができる。なお、状態通知スイッチ３１のゲート膜厚が十分に厚い場合は、抵抗素子３３は設けられなくてもよい。
　図４の半導体回路２００は、図１の構成に加え、保護回路を更に備える。したがって、電源電圧Ｖｃｃが過電圧の際に、回路が故障するリスクを更に減らすことができる。
　図５は、本発明の他の実施形態に係る半導体回路３００の構成の一例を示す図である。本例の半導体回路３００は、過電圧保護部１、断線検知部２、状態通知部３、逆接続保護部４および負荷回路５を備える。本例の半導体回路３００は、状態通知部３の構成および状態通知部３が状態通知スイッチ３１のソース端子が内部電源線７１と接続する点で、図４の半導体回路２００とは異なる。半導体回路３００の他の構成は、半導体回路２００と同様であってよい。
　状態通知部３は、状態通知スイッチ３１、ツェナーダイオード３２、抵抗素子３３および昇圧回路３４を有してよい。状態通知スイッチ３１は、Ｎ型高圧ＭＯＳトランジスタであってよい。また、状態通知スイッチ３１は、Ｐ型高圧ＭＯＳトランジスタであってよい。状態通知スイッチ３１のソース端子は、内部電源線７１と接続してよい。状態通知スイッチ３１のドレイン端子は、内部状態通知線７２と接続してよい。状態通知スイッチ３１のゲート端子は、接続点Ｎ２と接続してよい。ツェナーダイオード３２は、アノードが状態通知スイッチ３１のゲート端子と接続し、カソードが内部電源線７１と接続してよい。抵抗素子３３は、一端が接続点Ｎ２と接続し、他の一端が状態通知スイッチ３１のゲート端子と接続してよい。ツェナーダイオード３２および抵抗素子３３は、過電圧が印加された場合、内部の回路を保護する保護回路である。
　昇圧回路３４は、接続点Ｎ２の電圧を昇圧する回路である。昇圧方法として、出力トランジスタ１５がオン状態の際に、状態通知スイッチ３１がオフ状態となり、出力トランジスタ１５がオフ状態の際に、状態通知スイッチ３１がオン状態となるように接続点Ｎ２における電圧Ｖｂを昇圧してよい。昇圧回路３４は、任意の公知の構成によって実現されてよい。
　昇圧回路３４を設けることにより、電源電圧Ｖｃｃが定常の場合、状態通知スイッチ３１は、ハイインピーダンス状態となり、出力電圧Ｖｏｕｔに影響を及ぼさない。一方、電源電圧Ｖｃｃが過電圧の場合、出力端子６２から基準電位端子６３までのインピーダンスが低くなり、出力電圧Ｖｏｕｔは強制的に電源電圧Ｖｃｃとなる。出力電圧Ｖｏｕｔが電源電圧Ｖｃｃになると、図２の上側故障検知領域に入ることになる。したがって、外部において、出力電圧Ｖｏｕｔが上側故障検知領域に入ったことを検知することができるため、上位システム側で故障状態であること検知することが可能となる。
　図６は、本発明の他の実施形態に係る半導体回路４００の構成の一例を示す図である。本例の半導体回路４００は、過電圧保護部１、断線検知部２、状態通知部３、逆接続保護部４および負荷回路５を備える。本例の半導体回路４００は、状態通知部３の構成および状態通知部３が接続点Ｎ１と接続する点で、図５の半導体回路３００とは異なる。半導体回路４００の他の構成は、半導体回路３００と同様であってよい。
　状態通知部３は、状態通知スイッチ３１、ツェナーダイオード３２および抵抗素子３３を有してよい。状態通知スイッチ３１は、Ｐ型高圧ＭＯＳトランジスタであってよい。状態通知スイッチ３１のソース端子は、内部電源線７１と接続してよい。状態通知スイッチ３１のドレイン端子は、内部状態通知線７２と接続してよい。状態通知スイッチ３１のゲート端子は、接続点Ｎ１と接続してよい。ツェナーダイオード３２は、アノードが状態通知スイッチ３１のゲート端子と接続し、カソードが内部電源線７１と接続してよい。抵抗素子３３は、一端が接続点Ｎ１と接続し、他の一端が状態通知スイッチ３１のゲート端子と接続してよい。ツェナーダイオード３２および抵抗素子３３は、過電圧が印加された場合、内部の回路を保護する保護回路である。
　状態通知スイッチ３１は、Ｐ型高圧ＭＯＳトランジスタであり、ゲート端子が接続点Ｎ１と接続している。つまり、接続点Ｎ１における電圧Ｖａを、検知ノードの電圧としてよい。出力トランジスタ１５がオン状態（電源電圧Ｖｃｃが定常）の際に、状態通知スイッチ３１がオフ状態となり、出力トランジスタ１５がオフ状態（電源電圧Ｖｃｃが過電圧）の際に、状態通知スイッチ３１がオン状態となる。電源電圧Ｖｃｃが定常の場合、状態通知スイッチ３１は、ハイインピーダンス状態となり、出力電圧Ｖｏｕｔに影響を及ぼさない。一方、電源電圧Ｖｃｃが過電圧の場合、出力端子６２から基準電位端子６３までのインピーダンスが低くなり、出力電圧Ｖｏｕｔは強制的に電源電圧Ｖｃｃとなる。状態通知スイッチ３１は、検知ノードの電圧（接続点Ｎ１における電圧Ｖａ）に応じて、内部状態通知線７２を内部電源線７１に接続するか否かを切り替えてよい。出力電圧Ｖｏｕｔが電源電圧Ｖｃｃになると、図２の上側故障検知領域に入ることになる。したがって、外部において、出力電圧Ｖｏｕｔが上側故障検知領域に入ったことを検知することができるため、簡単な回路構成により上位システム側で故障状態であること検知することが可能となる。接続点Ｎ１における電圧Ｖａを、検知ノードの電圧として検知してよい。
　また、状態通知スイッチ３１は、Ｎ型高圧ＭＯＳトランジスタであってよい。状態通知スイッチ３１が、Ｎ型高圧ＭＯＳトランジスタである場合、状態通知スイッチ３１のゲート端子側に昇圧回路が設けられてよい。昇圧回路は、出力トランジスタ１５がオン状態の際に、状態通知スイッチ３１がオフ状態となり、出力トランジスタ１５がオフ状態の際に、状態通知スイッチ３１がオン状態となるように接続点Ｎ１における電圧Ｖａを昇圧してよい。昇圧回路は、任意の公知の構成によって実現されてよい。
　図７は、本発明の他の実施形態に係る半導体回路５００の構成の一例を示す図である。本例の半導体回路５００は、過電圧保護部１、断線検知部２、状態通知部３、逆接続保護部４および負荷回路５を備える。本例の半導体回路５００は、状態通知部３が出力線７４と接続する点で、図６の半導体回路４００とは異なる。半導体回路５００の他の構成は、半導体回路４００と同様であってよい。
　状態通知部３は、状態通知スイッチ３１、ツェナーダイオード３２および抵抗素子３３を有してよい。状態通知スイッチ３１は、Ｐ型高圧ＭＯＳトランジスタであってよい。状態通知スイッチ３１のゲート端子は、出力線７４と接続してよい。
　状態通知スイッチ３１は、Ｐ型高圧ＭＯＳトランジスタであり、ゲート端子が出力線７４と接続している。つまり、出力トランジスタ１５が負荷回路５へ供給する供給電圧Ｖｄｄを、検知ノードの電圧としてよい。出力トランジスタ１５がオン状態（電源電圧Ｖｃｃが定常）の際に、状態通知スイッチ３１がオフ状態となり、出力トランジスタ１５がオフ状態（電源電圧Ｖｃｃが過電圧）の際に、状態通知スイッチ３１がオン状態となる。電源電圧Ｖｃｃが定常の場合、状態通知スイッチ３１は、ハイインピーダンス状態となり、出力電圧Ｖｏｕｔに影響を及ぼさない。一方、電源電圧Ｖｃｃが過電圧の場合、出力端子６２から基準電位端子６３までのインピーダンスが低くなり、出力電圧Ｖｏｕｔは強制的に電源電圧Ｖｃｃとなる。状態通知スイッチ３１は、検知ノードの供給電圧Ｖｄｄに応じて、内部状態通知線７２を内部電源線７１に接続するか否かを切り替えてよい。出力電圧Ｖｏｕｔが電源電圧Ｖｃｃになると、図２の上側故障検知領域に入ることになる。したがって、外部において、出力電圧Ｖｏｕｔが上側故障検知領域に入ったことを検知することができるため、簡単な回路構成により上位システム側で故障状態であること検知することが可能となる。状態通知部３は、出力線７４の供給電圧Ｖｄｄを、検知ノードの電圧として検知してよい。
　また、状態通知スイッチ３１は、Ｎ型高圧ＭＯＳトランジスタであってよい。状態通知スイッチ３１が、Ｎ型高圧ＭＯＳトランジスタである場合、状態通知スイッチ３１のゲート端子側に昇圧回路が設けられてよい。昇圧回路は、出力トランジスタ１５がオン状態の際に、状態通知スイッチ３１がオフ状態となり、出力トランジスタ１５がオフ状態の際に、状態通知スイッチ３１がオン状態となるように供給電圧Ｖｄｄを昇圧してよい。昇圧回路は、任意の公知の構成によって実現されてよい。
　図８は、本発明の他の実施形態に係る半導体回路６００の構成の一例を示す図である。本例の半導体回路６００は、過電圧保護部１、断線検知部２、状態通知部３、逆接続保護部４および負荷回路５を備える。本例の半導体回路６００は、状態通知部３の構成および状態通知スイッチ３１のソース端子が負荷回路５と接続する点で、図４の半導体回路２００とは異なる。半導体回路６００の他の構成は、半導体回路２００と同様であってよい。
　状態通知部３は、状態通知スイッチ３１、ツェナーダイオード３２および抵抗素子３３を有してよい。状態通知スイッチ３１は、Ｎ型高圧ＭＯＳトランジスタであってよい。状態通知スイッチ３１のソース端子は、負荷回路５と接続してよい。状態通知スイッチ３１のドレイン端子は、内部状態通知線７２と接続してよい。状態通知スイッチ３１のゲート端子は、接続点Ｎ２と接続してよい。ツェナーダイオード３２は、カソードが状態通知スイッチ３１のゲート端子と接続し、アノードが内部基準電位線７３と接続してよい。抵抗素子３３は、一端が接続点Ｎ２と接続し、他の一端が状態通知スイッチ３１のゲート端子と接続してよい。ツェナーダイオード３２および抵抗素子３３は、過電圧が印加された場合、内部の回路を保護する保護回路である。
　状態通知スイッチ３１は、Ｎ型高圧ＭＯＳトランジスタであり、ゲート端子が接続点Ｎ２と接続している。つまり、接続点Ｎ２における電圧Ｖｂを、検知ノードの電圧としてよい。出力トランジスタ１５がオン状態（電源電圧Ｖｃｃが定常）の際に、状態通知スイッチ３１がオフ状態となり、出力トランジスタ１５がオフ状態（電源電圧Ｖｃｃが過電圧）の際に、状態通知スイッチ３１がオン状態となる。電源電圧Ｖｃｃが定常の場合、状態通知スイッチ３１は、ハイインピーダンス状態となり、出力電圧Ｖｏｕｔに影響を及ぼさない。一方、電源電圧Ｖｃｃが過電圧の場合、出力端子６２から基準電位端子６３までのインピーダンスが低くなり、出力電圧Ｖｏｕｔは強制的に負荷回路５の出力電圧となる。負荷回路５の出力電圧は、過電圧時にはほぼ接地電圧ＧＮＤとなるため、出力電圧Ｖｏｕｔは強制的に接地電圧ＧＮＤとなる。状態通知スイッチ３１は、検知ノードの電圧（接続点Ｎ２における電圧Ｖｂ）に応じて、内部状態通知線７２を負荷回路５に接続するか否かを切り替えてよい。出力電圧Ｖｏｕｔが接地電圧ＧＮＤになると、図２の下側故障検知領域に入ることになる。したがって、外部において、出力電圧Ｖｏｕｔが下側故障検知領域に入ったことを検知することができるため、簡単な回路構成により上位システム側で故障状態であること検知することが可能となる。
　図９は、断線検知部２の動作を説明するための半導体回路７００の構成を示す図である。半導体回路７００は、図１に示した半導体回路１００に外部回路９を接続した回路である。本例の半導体回路７００は、断線検知部２、合成回路８および外部回路９を備える。また、本例の半導体回路７００は、断線検知部２、合成回路８および外部回路９を動作させるために、電源端子６１、出力端子６２、基準電位端子６３、内部電源線７１、内部状態通知線７２、内部基準電位線７３、外部電源線７５、外部状態通知線７６および外部基準電位線７７を備える。断線検知部２は、図１に示した半導体回路１００の断線検知部２と同様である。合成回路８は、図１に示した半導体回路１００の過電圧保護部１、状態通知部３、逆接続保護部４および負荷回路５の合成回路であり、一部を省略している。外部回路９は、電源端子６１、出力端子６２および基準電位端子６３と接続する外部回路である。
　断線検知部２の構成は図１に示した半導体回路１００と同様である。断線検知部２は、第２抵抗素子２１、第３抵抗素子２２、および第４抵抗素子２３を有する。
　合成回路８は、抵抗素子８１、抵抗素子８２、抵抗素子８３および出力段アンプ８４を有する。抵抗素子８１は、一端が内部電源線７１と接続し、他の一端が内部状態通知線７２と接続してよい。抵抗素子８２は、一端が内部状態通知線７２と接続し、他の一端が内部基準電位線７３と接続してよい。抵抗素子８３は、一端が内部電源線７１と接続し、他の一端が内部基準電位線７３と接続してよい。出力段アンプ８４は、内部状態通知線７２と接続し、内部状態通知線７２に信号を出力する。
　外部回路９は、抵抗素子９１、抵抗素子９２、電源端子９３、出力端子９４および基準電位端子９５を有する。抵抗素子９１は、一端が外部電源線７５と接続し、他の一端が外部状態通知線７６と接続してよい。抵抗素子９２は、一端が外部状態通知線７６と接続し、他の一端が外部基準電位線７７と接続してよい。電源端子９３は、電源電圧Ｖｃｃが供給される端子である。出力端子９４は、外部へ出力電圧Ｖｏｕｔを出力する端子である。基準電位端子９５は、接地電圧ＧＮＤが供給される端子である。電源端子９３、出力端子９４および基準電位端子９５は、外部電源線７５、外部状態通知線７６および外部基準電位線７７を介して、それぞれ電源端子６１、出力端子６２および基準電位端子６３と接続する。図２で説明した通り、過電圧も断線故障も生じていない場合には、出力電圧Ｖｏｕｔは、印加圧力に応じて定常出力領域の範囲で変化する。
　図１０は、図９の半導体回路７００の外部電源線７５が断線した状態を示す図である。外部電源線７５が断線した場合の出力電圧Ｖｏｕｔは、下記数１のように表される。数１において、第２抵抗素子２１の抵抗値をＲ１、第３抵抗素子２２の抵抗値をＲ２、第４抵抗素子２３の抵抗値をＲ３、抵抗素子８１の抵抗値をＲ０１、抵抗素子８２の抵抗値をＲ０２、抵抗素子８３の抵抗値をＲ０３、抵抗素子９１の抵抗値をＲ４、抵抗素子９２の抵抗値をＲ５とする。また、Ｒ１／／Ｒ２と表す場合、抵抗値Ｒ１の抵抗素子と抵抗値Ｒ２の抵抗素子を並列に接続した場合の合成抵抗値を表す。また、Ｒ１／／Ｒ２／／Ｒ３と表す場合、抵抗値Ｒ１の抵抗素子と抵抗値Ｒ２の抵抗素子と抵抗値Ｒ３の抵抗素子を並列に接続した場合の合成抵抗値を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　第４抵抗素子２３は、出力段アンプ８４の出力と無関係であるため、断線がない場合の出力信号の電圧値に影響を与えない。また、第４抵抗素子２３の抵抗値を変化させることで、断線時の出力電圧Ｖｏｕｔを変化させることができる。換言すれば、第４抵抗素子２３の抵抗値を調整することで、断線時の出力電圧Ｖｏｕｔを調整することができる。外部電源線７５が断線した場合、図２の下側故障検知領域の範囲に入るように第４抵抗素子２３を設定してよい。抵抗値の調整は、可変抵抗を用いる等、公知の方法で行ってよい。
　図１１は、図９の半導体回路７００の外部基準電位線７７が断線した状態を示す図である。外部基準電位線７７が断線した場合の出力電圧Ｖｏｕｔは、下記数２のように表される。第４抵抗素子２３の抵抗値を変化させることで、断線時の出力電圧Ｖｏｕｔを変化させることができる。換言すれば、第４抵抗素子２３の抵抗値を調整することで、断線時の出力電圧Ｖｏｕｔを調整することができる。外部基準電位線７７が断線した場合、図２の上側故障検知領域の範囲に入るように第４抵抗素子２３を設定してよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　図１２は、図９の半導体回路７００の出力段アンプ８４の出力電圧Ｖｏｕｔ特性の例を示す図である。図２と同様に、過電圧も断線故障も生じていない場合には、出力段アンプ８４の出力電圧Ｖｏｕｔは、出力線ｂで示すように印加圧力に応じて定常出力領域の範囲で変化する。定常出力領域の範囲とは、Ｖ１２からＶ１３までの範囲である。例として、Ｖ１２からＶ１３までの範囲は、０．２Ｖから４．８Ｖまでの範囲である。出力段アンプ８４の出力が上限故障検知領域および下限故障検知領域に入らないように、出力段アンプ８４の飽和電圧（クランプ電圧）を設定する。
　外部基準電位線７７が断線した場合、上側故障検知領域の範囲に出力電圧Ｖｏｕｔが入るように、第４抵抗素子２３の抵抗値を調整してよい。上側故障検知領域の範囲とは、Ｖ１３からＶ１４までの範囲である。例として、Ｖ１３からＶ１４までの範囲は、４．８Ｖから５．０Ｖまでの範囲である。
　外部電源線７５が断線した場合、下側故障検知領域の範囲に出力電圧Ｖｏｕｔが入るように、第４抵抗素子２３の抵抗値を調整してよい。上側故障検知領域の範囲とは、Ｖ１３からＶ１４までの範囲である。例として、Ｖ１３からＶ１４までの範囲は、０．０Ｖから０．２Ｖまでの範囲である。また、外部基準電位線７７が断線した場合、上側故障検知領域の範囲に出力電圧Ｖｏｕｔが入り、外部電源線７５が断線した場合、下側故障検知領域の範囲に出力電圧Ｖｏｕｔが入るように第４抵抗素子２３の抵抗値を調整することで、容易に断線箇所を特定することが可能である。
　上記のように、電源電圧Ｖｃｃが過電圧である場合は、出力電圧Ｖｏｕｔは０．０Ｖに近い値となる。電源電圧Ｖｃｃが過電圧である場合と外部電源線７５が断線した場合を区別するため、電源電圧Ｖｃｃが過電圧である場合には出力電圧Ｖｏｕｔが第１下側故障検知領域に、外部電源線７５が断線した場合には出力電圧Ｖｏｕｔが第２下側故障検知領域に、それぞれ入るように、第４抵抗素子２３の抵抗値を調整してよい。第１下側故障検知領域の範囲とは、Ｖ１１からＶ１５までの範囲である。例として、Ｖ１１からＶ１５までの範囲は、０．０Ｖから０．１Ｖまでの範囲である。第２下側故障検知領域の範囲とは、Ｖ１５からＶ１２での範囲である。例として、Ｖ１５からＶ１２までの範囲は、０．１Ｖから０．２Ｖまでの範囲である。換言すれば、内部状態通知線７２は、異なる電圧範囲で、状態信号および断線信号を外部に伝送してよい。第１下側故障検知領域および第２下側故障検知領域を設けることで、電源電圧Ｖｃｃが過電圧である場合と断線した場合を区別することができる。
　図１３は比較例に係る半導体回路８００の構成の一例を示す図である。本例の半導体回路８００は、過電圧保護部１、断線検知部２、逆接続保護部４および負荷回路５を備える。本例の半導体回路８００は、状態通知部３を有さない点で、図４の半導体回路２００とは異なる。図１３の他の構成は、図４と同様であってよい。
　本例に係る半導体回路８００は、図４の半導体回路２００と同様に、過電圧保護部１を有する。したがって、電源電圧Ｖｃｃが過電圧の時に電圧供給を遮断することができる。一方で、本例に係る半導体回路８００は、図４の半導体回路２００とは異なり、状態通知部３を有さない。そのため、本例に係る半導体回路８００は、外部へ過電圧状態であることを通知できない。
　図１４は、図１３の半導体回路８００の電流経路を説明する図である。電源電圧Ｖｃｃが過電圧になると、断線検知部２から負荷回路５へ回り込む形で流れる電流経路および第３抵抗素子２２から第４抵抗素子２３へ流れる経路が生じる。図１４の太線が、断線検知部２から負荷回路５へ回り込む形で流れる電流経路である。図１４の太い点線が、第３抵抗素子２２から第４抵抗素子２３へ流れる電流経路である。第３抵抗素子２２と第４抵抗素子２３との接続点ＡＡから負荷回路５へ回り込む形で流れる電流経路および接続点ＡＡから第４抵抗素子２３へ流れる電流経路の合成抵抗と第３抵抗素子２２との分圧点（接続点ＡＡの電圧）が、出力電圧Ｖｏｕｔとして出力される。
　図１５は、比較例に係る半導体回路８００の電源電圧Ｖｃｃと出力電圧Ｖｏｕｔの関係を示す図である。電源電圧Ｖｃｃが定常の場合（電源電圧ＶｃｃがＶ２１以下の場合）において、出力電圧Ｖｏｕｔは図２で示したＶ１２とＶ１３との間で変化する。Ｖ２１は、ツェナーダイオード１２のブレークダウン電圧と保護トランジスタ１３の閾値電圧の和である。
　一方で、電源電圧Ｖｃｃが過電圧の場合（電源電圧ＶｃｃがＶ２１を超える場合）において、出力電圧Ｖｏｕｔは、接続点ＡＡから負荷回路５へ回り込む形で流れる電流経路および接続点ＡＡから第４抵抗素子２３へ流れる電流経路の合成抵抗と第３抵抗素子２２との分圧点の電圧となる。この際の出力電圧Ｖｏｕｔは、負荷回路５の内部で用いられる能動素子が動作する電圧以下にはならない。例えば、半導体回路８００がシリコン基板上に形成された場合、出力電圧Ｖｏｕｔは０．６Ｖ以上となる。このため、出力電圧Ｖｏｕｔが定常出力領域に固定化されてしまう。したがって、本例に係る半導体回路８００は、電源電圧Ｖｃｃが過電圧の時に、外部へ過電圧状態であることを通知することができない。
　以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
　請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順序で実施することが必須であることを意味するものではない。
１・・過電圧保護部、２・・断線検知部、３・・状態通知部、４・・逆接続保護部、５・・負荷回路、８・・合成回路、９・・外部回路、１１・・第１抵抗素子、１２・・ツェナーダイオード、１３・・保護トランジスタ、１４・・抵抗素子、１５・・出力トランジスタ、１６・・抵抗素子、１７・・ツェナーダイオード、１８・・抵抗素子、１９・・ツェナーダイオード、２０・・ツェナーダイオード、２１・・第２抵抗素子、２２・・第３抵抗素子、２３・・第４抵抗素子、２４・・ツェナーダイオード、３１・・状態通知スイッチ、３２・・ツェナーダイオード、３３・・抵抗素子、３４・・昇圧回路、４１・・ツェナーダイオード、４２・・ツェナーダイオード、４３・・ツェナーダイオード、６１・・電源端子、６２・・出力端子、６３・・基準電位端子、７１・・内部電源線、７２・・内部状態通知線、７３・・内部基準電位線、７４・・出力線、７５・・外部電源線、７６・・外部状態通知線、７７・・外部基準電位線、８１・・抵抗素子、８２・・抵抗素子、８３・・抵抗素子、８４・・出力段アンプ、９１・・抵抗素子、９２・・抵抗素子、９３・・電源端子、９４・・出力端子、９５・・基準電位端子、１００・・半導体回路、２００・・半導体回路、３００・・半導体回路、４００・・半導体回路、５００・・半導体回路、６００・・半導体回路、７００・・半導体回路、８００・・半導体回路

Claims (16)

  1. 　負荷回路に接続し、前記負荷回路への電力供給を制御する車載用半導体回路であって、
    　電源電圧が印加される電源線と、
    　前記電源線における前記電源電圧が過電圧の時に、前記電源線から前記負荷回路への電力供給を遮断する出力部を有する過電圧保護部と、
    　前記出力部が前記電力供給を遮断しているか否かを示す状態信号を外部に通知する状態通知部と
    　を備える車載用半導体回路。
  2. 　前記状態通知部は、前記過電圧保護部において、前記電力供給を遮断している場合と、前記電力供給を遮断していない場合とで異なる電位になる検知ノードの電圧に基づいて、前記状態信号を生成する
    　請求項１に記載の車載用半導体回路。
  3. 　基準電位が印加される基準電位線を更に備え、
    　前記状態通知部は、
    　前記状態信号を外部に伝送する状態通知線と、
    　前記検知ノードの電圧に応じて、前記状態通知線を前記基準電位線に接続するか否かを切り替える状態通知スイッチと
    　を有する請求項２に記載の車載用半導体回路。
  4. 　前記状態通知部は、
    　前記状態信号を外部に伝送する状態通知線と、
    　前記検知ノードの電圧に応じて、前記状態通知線を前記電源線に接続するか否かを切り替える状態通知スイッチと
    　を有する請求項２に記載の車載用半導体回路。
  5. 　前記状態通知部は、
    　前記状態信号を外部に伝送する状態通知線と、
    　前記検知ノードの電圧に応じて、前記状態通知線を前記負荷回路に接続するか否かを切り替える状態通知スイッチと
    　を有する請求項２に記載の車載用半導体回路。
  6. 　前記負荷回路に接続される出力線を更に備え、
    　前記出力部は、前記電源線を前記出力線に接続するか否かを切り替える出力トランジスタであり、
    　前記状態通知部は、前記出力トランジスタのゲート端子の電圧を、前記検知ノードの電圧として検知する
    　請求項３から５いずれか一項に記載の車載用半導体回路。
  7. 　基準電位が印加される基準電位線を更に備え、
    　前記過電圧保護部は、前記電源線および前記基準電位線の間に設けられ、前記電源電圧の大きさに応じて、前記電源電圧に応じた電圧と、前記基準電位に応じた電圧のいずれかを選択して前記出力トランジスタのゲート端子に印加する保護トランジスタを更に有し、
    　前記状態通知部は、前記保護トランジスタが前記ゲート端子に出力する電圧を、前記検知ノードの電圧として検知する
    　請求項６に記載の車載用半導体回路。
  8. 　基準電位が印加される基準電位線と、
    　前記負荷回路に接続される出力線と
    　を更に備え、
    　前記出力部は、前記電源線を前記出力線に接続するか否かを切り替える出力トランジスタであり、
    　前記過電圧保護部は、
    　ツェナーダイオードと、
    　前記ツェナーダイオードと直列に接続された第１抵抗素子と、
    　前記電源線および前記基準電位線の間に設けられ、前記ツェナーダイオードと前記第１抵抗素子との接続点における電圧がゲート端子に印加され、前記電源電圧に応じた電圧と、前記基準電位に応じた電圧のいずれかを選択して前記出力トランジスタのゲート端子に印加する保護トランジスタと
    　を更に有し、
    　前記状態通知部は、前記ツェナーダイオードと前記第１抵抗素子との接続点における電圧を、前記検知ノードの電圧として検知する
    　請求項３から５のいずれか一項に記載の車載用半導体回路。
  9. 　前記負荷回路に接続される出力線を更に備え、
    　前記出力部は、前記電源線を前記出力線に接続するか否かを切り替える出力トランジスタであり、
    　前記状態通知部は、前記出力線の電圧を、前記検知ノードの電圧として検知する
    　請求項３から５のいずれか一項に記載の車載用半導体回路。
  10. 　基準電位が印加される基準電位線と、
    　前記電源線、前記基準電位線および前記状態通知線に接続する断線検知部と
    　を更に備え、
    　前記断線検知部は、前記車載用半導体回路が断線しているか否かを示す断線信号を外部に通知する
    　請求項３から９のいずれか一項に記載の車載用半導体回路。
  11. 　前記断線検知部は、
    　前記電源線と前記状態通知線との間に接続された第２抵抗素子と、
    　前記状態通知線と前記基準電位線との間に接続された第３抵抗素子と、
    　前記電源線と前記基準電位線との間に接続された第４抵抗素子と
    を有する
    　請求項１０に記載の車載用半導体回路。
  12. 　前記状態通知線は、前記断線信号を外部に伝送する
    　請求項１０または１１に記載の車載用半導体回路。
  13. 　前記状態通知線は、異なる電圧範囲で、前記状態信号および前記断線信号を外部に伝送する
    　請求項１２に記載の車載用半導体回路。
  14. 　前記負荷回路は、圧力センサである
    　請求項１から１３のいずれか一項に記載の車載用半導体回路。
  15. 　負荷回路に接続し、前記負荷回路への電力供給を制御する半導体回路であって、
    　電源電圧が印加される電源線と、
    　前記電源線における前記電源電圧が過電圧の時に、前記電源線から前記負荷回路への電力供給を遮断する出力部を有する過電圧保護部と、
    　前記出力部が前記電力供給を遮断しているか否かを示す状態信号を外部に通知する状態通知部と、
    　前記半導体回路が断線しているか否かを示す断線信号を外部に通知する断線検知部と、
    　前記状態信号および前記断線信号を外部に伝送する状態通知線と、
    　を備える半導体回路。
  16. 　前記負荷回路は、圧力センサである
    　請求項１５に記載の半導体回路。
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