JPH0240964A - 電流センス機能付ｓｉｔ - Google Patents
電流センス機能付ｓｉｔInfo
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- JPH0240964A JPH0240964A JP19229488A JP19229488A JPH0240964A JP H0240964 A JPH0240964 A JP H0240964A JP 19229488 A JP19229488 A JP 19229488A JP 19229488 A JP19229488 A JP 19229488A JP H0240964 A JPH0240964 A JP H0240964A
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- Japan
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
本発明は電流センス機能付ＳＩＴに関し、小電流かつ殆
ど電力損失なしに容易にＳＩＴに流れる電流を検出でき
るようにすることを目的とし、電流検出用ソースと主電
流用ソースとを別設し、前記電流検出用ソースの面積を
実質的に主電流用ソースの面積の所定数分の１になるよ
うマルチソース構造の表面ゲート型ＳＩＴを構成する。
ど電力損失なしに容易にＳＩＴに流れる電流を検出でき
るようにすることを目的とし、電流検出用ソースと主電
流用ソースとを別設し、前記電流検出用ソースの面積を
実質的に主電流用ソースの面積の所定数分の１になるよ
うマルチソース構造の表面ゲート型ＳＩＴを構成する。
本発明は電流センス機能付５ＩＴ（静電誘導トランジス
タ）に関し、低電力損失で該ＳＩＴに流れる電流を検出
し該検出に基づいて該ＳＩＴ自体の過電流による損傷か
ら保護するための制御回路等へ適用し得るＳＩＴに係る
ものである。
タ）に関し、低電力損失で該ＳＩＴに流れる電流を検出
し該検出に基づいて該ＳＩＴ自体の過電流による損傷か
ら保護するための制御回路等へ適用し得るＳＩＴに係る
ものである。
トランジスタ、パワーＦＥＴ、ＳＩＴその他のパワー素
子を過大電流による損傷から保護するための過電流保護
回路が考案され、そのような保護回路が種々の機器もし
くは装置に設けられるパワー回路に適用されている。前
記過電流保護回路を構成するためには、一般にパワー素
子に過大電流が流れているのかどうかを何らかの手段で
検知すする必要がある。
子を過大電流による損傷から保護するための過電流保護
回路が考案され、そのような保護回路が種々の機器もし
くは装置に設けられるパワー回路に適用されている。前
記過電流保護回路を構成するためには、一般にパワー素
子に過大電流が流れているのかどうかを何らかの手段で
検知すする必要がある。
第５図及び第６図は前記過電流保護回路が適用されたパ
ワー回路の従来例を示したものである。
ワー回路の従来例を示したものである。
第５図において、電源ｌは負荷２を介してパワー素子３
として用いられているパイボーラバワートランジスタの
コレクタに接続され、エミッタは抵抗７を介して接地さ
れている。前記パワー素子３を駆動する駆動回路４の出
力の一方は、パワー素子３のベースに接続され、他方は
接地されている。
として用いられているパイボーラバワートランジスタの
コレクタに接続され、エミッタは抵抗７を介して接地さ
れている。前記パワー素子３を駆動する駆動回路４の出
力の一方は、パワー素子３のベースに接続され、他方は
接地されている。
前記抵抗７の両端に生ずる電圧は直流増幅器６に入力さ
れ、該直流増幅器６の出力は制御回路５を介して前記駆
動回路４の制御人力として供給されている。また、前記
制御回路５はコンパレータを有し、該コンパレータに比
較用基準電圧１０が供給されている。なお、前記電源１
のマイナス側は接地されている。
れ、該直流増幅器６の出力は制御回路５を介して前記駆
動回路４の制御人力として供給されている。また、前記
制御回路５はコンパレータを有し、該コンパレータに比
較用基準電圧１０が供給されている。なお、前記電源１
のマイナス側は接地されている。
前記構成による動作は、前記抵抗７の両端に住する電圧
降下を前記直流増幅器６で増幅し、その出力を前記制御
回路５で判断し、予定以上の電流が流れていると判断し
た際、前記駆動回路４に制御信号を出力し、前記パワー
素子３のベース電流を減するように動作させる。従って
前記パワー素子３に過大な電流が流れるのを防ぐことが
できる。
降下を前記直流増幅器６で増幅し、その出力を前記制御
回路５で判断し、予定以上の電流が流れていると判断し
た際、前記駆動回路４に制御信号を出力し、前記パワー
素子３のベース電流を減するように動作させる。従って
前記パワー素子３に過大な電流が流れるのを防ぐことが
できる。
第６図において、電源ｌは負荷２を介してパワー素子３
たるバイポーラパワートランジスタのコレクタに接続さ
れ、エミッタは変流器９を介して接地されている。前記
パワー素子３を駆動する駆動回路４の出力の一方は前記
パワー素子３のベースに接続され、他方は接地されてい
る。前記変流器９の２次巻線両端に生ずる電圧は増幅器
８に入力され、該増幅器８の出力は制御回路５を介して
前記駆動回路４の制御入力として供給されている。
たるバイポーラパワートランジスタのコレクタに接続さ
れ、エミッタは変流器９を介して接地されている。前記
パワー素子３を駆動する駆動回路４の出力の一方は前記
パワー素子３のベースに接続され、他方は接地されてい
る。前記変流器９の２次巻線両端に生ずる電圧は増幅器
８に入力され、該増幅器８の出力は制御回路５を介して
前記駆動回路４の制御入力として供給されている。
また、前記制御回路５は、コンパレータ等を有し、該コ
ンパレータに比較用基準電圧１０が供給されている。ま
た、前記電源１のマイナス側は接地されている。
ンパレータに比較用基準電圧１０が供給されている。ま
た、前記電源１のマイナス側は接地されている。
前記構成による動作は、前記変流器９の２次巻線両端に
生ずる電圧を前記増幅器８で増幅し、その出力に基づき
前記制御回路５で判断し、判断の結果前記バイポーラパ
ワートランジスタに予定以上の電流が流れている場合、
前記制御回路５より前記駆動回路４に制御信号を出力し
、前記バイポーラパワートランジスタ゛３のベース電流
を減するよう動作させる。而して、前記バイポーラパワ
ートランジスタ３に過大な電流が流れるのを防ぐことが
できる。
生ずる電圧を前記増幅器８で増幅し、その出力に基づき
前記制御回路５で判断し、判断の結果前記バイポーラパ
ワートランジスタに予定以上の電流が流れている場合、
前記制御回路５より前記駆動回路４に制御信号を出力し
、前記バイポーラパワートランジスタ゛３のベース電流
を減するよう動作させる。而して、前記バイポーラパワ
ートランジスタ３に過大な電流が流れるのを防ぐことが
できる。
前記従来の回路において、第５図に示されたものでは前
記抵抗７で消費される電力損失が大きく、またそのため
発熱するという問題があり、第６図に示されたものでは
、前記変流器９、前記増幅器８、前記制御回路５等の回
路構成が複雑になるといった問題がある。
記抵抗７で消費される電力損失が大きく、またそのため
発熱するという問題があり、第６図に示されたものでは
、前記変流器９、前記増幅器８、前記制御回路５等の回
路構成が複雑になるといった問題がある。
本発明は、そのような問題点に鑑みてなされたもので、
小電流かつ殆ど電力損失を伴わないにもかかわらず容易
にＳＩＴに流れる全電流を把握し得るセンス機能を備え
た電流センス機能付ＳＩＴを提供することを目的とし、
該ＳＩＴの使用により前記保護回路等も構成し易くなる
。
小電流かつ殆ど電力損失を伴わないにもかかわらず容易
にＳＩＴに流れる全電流を把握し得るセンス機能を備え
た電流センス機能付ＳＩＴを提供することを目的とし、
該ＳＩＴの使用により前記保護回路等も構成し易くなる
。
前記目的を達成するために、本発明の電流センス機能付
ＳＩＴはマルチソース構造の表面ゲート型ＳＩＴにおい
て、電流検出用ソースと主電流用ソースとを別設し、前
記電流検出用ソースの面積を実質的に主電流用ソースの
面積の所定数分の１になるよう形成せしめて構成する。
ＳＩＴはマルチソース構造の表面ゲート型ＳＩＴにおい
て、電流検出用ソースと主電流用ソースとを別設し、前
記電流検出用ソースの面積を実質的に主電流用ソースの
面積の所定数分の１になるよう形成せしめて構成する。
本発明の電流センス機能付ＳＩＴによれば、電流検出用
ソースには、実質的に主電流用ソースに流れる電流の整
数分の１の電流が流れるから、該電流検出用ソースに流
れる電流に基づく検出出力を得、これを定数倍すること
により、前記主電流用ソースに流れる電流を知ることが
できる。そして、その比が大きくなるよう選定すれば極
めて小電流かつ低消費電力で前記主電流用ソースに流れ
る電流を知ることができる。
ソースには、実質的に主電流用ソースに流れる電流の整
数分の１の電流が流れるから、該電流検出用ソースに流
れる電流に基づく検出出力を得、これを定数倍すること
により、前記主電流用ソースに流れる電流を知ることが
できる。そして、その比が大きくなるよう選定すれば極
めて小電流かつ低消費電力で前記主電流用ソースに流れ
る電流を知ることができる。
以下、図面を参照しながら実施例と共に説明する。
第１図は本発明に係る電流センス機能付ＳＩＴの物理的
構成を示す拡大平面図である。同図において、基板２０
上には複数の半導体素子が形成されており、該半導体素
子の単位構造は表面ゲート型ＳＩＴを形成しである。こ
れら半導体素子はｍａｎ（但しｍａｎで、図示のものは
４９９：１）に分割し、ｍ個（多数）の前記半導体素子
のソースは主電流用ソースＳとして電極に接続し、ｎ個
（少数）は電流検出用ソースＳＳとして電極に接続しで
ある。ドレインとゲートは総ての前記半導体素子に共通
に接続され、それぞれドレインＤ及びゲートＧとして電
極に接続しである。
構成を示す拡大平面図である。同図において、基板２０
上には複数の半導体素子が形成されており、該半導体素
子の単位構造は表面ゲート型ＳＩＴを形成しである。こ
れら半導体素子はｍａｎ（但しｍａｎで、図示のものは
４９９：１）に分割し、ｍ個（多数）の前記半導体素子
のソースは主電流用ソースＳとして電極に接続し、ｎ個
（少数）は電流検出用ソースＳＳとして電極に接続しで
ある。ドレインとゲートは総ての前記半導体素子に共通
に接続され、それぞれドレインＤ及びゲートＧとして電
極に接続しである。
本発明の電流センス機能付ＳＩＴは前述のように構成さ
れ、その構造上、 となる。但し、 Ｉｓ ：主電流用ソースＳを流れる電流、ｒＳＳ：電流
検出用ソースＳＳを流れる電流、Ｉｏ ニドレインＤを
流れる電流、 である。
れ、その構造上、 となる。但し、 Ｉｓ ：主電流用ソースＳを流れる電流、ｒＳＳ：電流
検出用ソースＳＳを流れる電流、Ｉｏ ニドレインＤを
流れる電流、 である。
然して、微細（前記半導体素子の単位幅は３μｍ以下）
な半導体素子を多数並列にして構成される表面ゲート型
ＳＩＴでは前記ｍ、ｎの関係をｍ）ｎ（例えばｍ ：
ｎ＝ ９９８： ２）とすることが容易に実現できる。
な半導体素子を多数並列にして構成される表面ゲート型
ＳＩＴでは前記ｍ、ｎの関係をｍ）ｎ（例えばｍ ：
ｎ＝ ９９８： ２）とすることが容易に実現できる。
このため、ｌ５ｓ（Ｉｐ例えば、Ｉｓ ｓ ＝ （２／
１０００） Ｉｎとすることができ、ドレイン電流Ｉ
Ｄのうち、わずかな部分を前記電流検出用ソースＳＳに
繋がる抵抗ＲＳに分流させることで後記するような過電
流保護回路を構成することができる。また、前記抵抗Ｒ
ｓに流れる電流が充分小さいので、該抵抗Ｒｓでの電力
損失及び発熱は小さく殆ど無視できる。従って、前記抵
抗Ｒ５を前記電流センス機能付ＳＩＴに内蔵させて形成
するようにもでき、このようにしても発熱が問題になる
ようなことはなかった。
１０００） Ｉｎとすることができ、ドレイン電流Ｉ
Ｄのうち、わずかな部分を前記電流検出用ソースＳＳに
繋がる抵抗ＲＳに分流させることで後記するような過電
流保護回路を構成することができる。また、前記抵抗Ｒ
ｓに流れる電流が充分小さいので、該抵抗Ｒｓでの電力
損失及び発熱は小さく殆ど無視できる。従って、前記抵
抗Ｒ５を前記電流センス機能付ＳＩＴに内蔵させて形成
するようにもでき、このようにしても発熱が問題になる
ようなことはなかった。
第２図は本発明に係る電流センス機能付ＳＩＴを用いて
、該ＳＩＴ自体を過電流から保護するための過電流保護
回路のブロック構成図であり、第３図は第２図のより詳
細な回路図である。第２図において、電源２１は負荷２
２を介してパワー素子２３たるＮチャンネル電流センス
機能付ＳＩＴのドレイン電極に接続され、主電流用ソー
ス電極は直接共通端子２８に接続され、電流検出用ソー
ス電極は抵抗２７を介して前記共通端子２８に接続され
ている。前記パワー素子を駆動する駆動回路２４の出力
の一方は前記パワー素子２３のゲート電極に接続され、
他方は前記共通端子２８に接続されている。前記抵抗２
７の両端に生ずる電圧は直流増幅器２６に入力され、該
直流増幅器２６の出力は判断制御回路２５を介して前記
駆動回路２４０制御入力として供給されている。また、
前記判断制御回路２５はコンパレータを存し、該コンパ
レータに比較用基準電圧２９が供給されている。また、
前記電源２１のマイナス側は前記共通端子２８に接続さ
れ、該共通端子２８は接地されている。前記直流増幅器
２６は第３図に示すように、片電源動作のオペレーショ
ナルアンプで構成されており、前記判断制御回路２５は
オープンコレクタ出力のコンパレータであり、ツェナダ
イオード、抵抗及びコンデンサから成る部分は安定な比
較用基準電圧を得る構成である。そして、前記駆動回路
２４はトランジスタＱ１による増幅回路とトランジスタ
Ｑ２及びＱ３による電流ミラー回路で構成されている。
、該ＳＩＴ自体を過電流から保護するための過電流保護
回路のブロック構成図であり、第３図は第２図のより詳
細な回路図である。第２図において、電源２１は負荷２
２を介してパワー素子２３たるＮチャンネル電流センス
機能付ＳＩＴのドレイン電極に接続され、主電流用ソー
ス電極は直接共通端子２８に接続され、電流検出用ソー
ス電極は抵抗２７を介して前記共通端子２８に接続され
ている。前記パワー素子を駆動する駆動回路２４の出力
の一方は前記パワー素子２３のゲート電極に接続され、
他方は前記共通端子２８に接続されている。前記抵抗２
７の両端に生ずる電圧は直流増幅器２６に入力され、該
直流増幅器２６の出力は判断制御回路２５を介して前記
駆動回路２４０制御入力として供給されている。また、
前記判断制御回路２５はコンパレータを存し、該コンパ
レータに比較用基準電圧２９が供給されている。また、
前記電源２１のマイナス側は前記共通端子２８に接続さ
れ、該共通端子２８は接地されている。前記直流増幅器
２６は第３図に示すように、片電源動作のオペレーショ
ナルアンプで構成されており、前記判断制御回路２５は
オープンコレクタ出力のコンパレータであり、ツェナダ
イオード、抵抗及びコンデンサから成る部分は安定な比
較用基準電圧を得る構成である。そして、前記駆動回路
２４はトランジスタＱ１による増幅回路とトランジスタ
Ｑ２及びＱ３による電流ミラー回路で構成されている。
前記構成による動作について以下説明する。
前記駆動回路２４の駆動入力端子ｄに駆動信号が入ると
、該駆動回路２４は前記パワー素子２３のゲートＧにゲ
ート電流Ｉａを供給する。その結果、前記パワー素子２
３が導通しドレイン電流Ｉｎが前記電源２１より前記負
荷２２を経て流れる。
、該駆動回路２４は前記パワー素子２３のゲートＧにゲ
ート電流Ｉａを供給する。その結果、前記パワー素子２
３が導通しドレイン電流Ｉｎが前記電源２１より前記負
荷２２を経て流れる。
前記ドレイン電流Ｉｎは、２つのソース即ち前記主電流
用ソースＳと前記電流検出用ソースｓｓに分れて流れる
。このとき前記抵抗２７の両端には、前記電流検出用ソ
ースＳＳに流れる電流ＩＳＳにより電圧が発生する。該
電圧は前記直流増幅器２６でＫ（Ｋは定数）倍に増幅さ
れる。該直流増幅器２６の出力電圧は前記判断制御回路
に供給され、前記基準電圧２９と比較される。もし、何
らかの原因により前記負荷２２が短絡して前記ドレイン
電流１ｏが過大になり、前記直流増幅器２６の出力電圧
が前記基準電圧２９よりも高くなると、前記判断制御回
路２５は前記駆動回路２４の制御入力端子に制御信号を
送る。その結果、前記駆動回路２４は、前記パワー素子
２３のゲート電流の供給量を低減し、従って、前記ドレ
イン電流Ｉｎを減らす。このような負帰還ループにより
、前記パワー素子２３、前記負荷２２及び前記電源２１
は過電流から保護される。
用ソースＳと前記電流検出用ソースｓｓに分れて流れる
。このとき前記抵抗２７の両端には、前記電流検出用ソ
ースＳＳに流れる電流ＩＳＳにより電圧が発生する。該
電圧は前記直流増幅器２６でＫ（Ｋは定数）倍に増幅さ
れる。該直流増幅器２６の出力電圧は前記判断制御回路
に供給され、前記基準電圧２９と比較される。もし、何
らかの原因により前記負荷２２が短絡して前記ドレイン
電流１ｏが過大になり、前記直流増幅器２６の出力電圧
が前記基準電圧２９よりも高くなると、前記判断制御回
路２５は前記駆動回路２４の制御入力端子に制御信号を
送る。その結果、前記駆動回路２４は、前記パワー素子
２３のゲート電流の供給量を低減し、従って、前記ドレ
イン電流Ｉｎを減らす。このような負帰還ループにより
、前記パワー素子２３、前記負荷２２及び前記電源２１
は過電流から保護される。
第４図は第２図におけるパワー素子としてＰチャンネル
電流センス機能付ＳＩＴを用いた場合の過電流保護回路
の構成例であり、第２図と同様の機能をなす部分は同一
の記号を付して示した。また、動作は前記第２図の場合
と同一である。なお、第２図及び第４図の回路は電源及
び負荷を除いてモノリシックＳＩＴパワーＩＣとして構
成することも可能である。
電流センス機能付ＳＩＴを用いた場合の過電流保護回路
の構成例であり、第２図と同様の機能をなす部分は同一
の記号を付して示した。また、動作は前記第２図の場合
と同一である。なお、第２図及び第４図の回路は電源及
び負荷を除いてモノリシックＳＩＴパワーＩＣとして構
成することも可能である。
以上詳細に説明したように、本発明によれば、微少電流
でＳＩＴに流れる全電流を検知でき、その検知のために
殆ど電力を消費することもなく、従って発熱が問題にな
るようなこともない。
でＳＩＴに流れる全電流を検知でき、その検知のために
殆ど電力を消費することもなく、従って発熱が問題にな
るようなこともない。
第１図は本発明に係る電流センス機能付ＳＩＴの物理的
構成を示す拡大図、 第２図は本発明に係る電流センス機能付ＳＩＴを用いた
過電流保護回路のブロック図、第３図は第２図のより詳
細な回路図、 第４図は過電流保護回路の他の例を示すブロック図、 第５図及び第６図は従来のパワー素子で構成された過電
流保護回路のブロック図である。
構成を示す拡大図、 第２図は本発明に係る電流センス機能付ＳＩＴを用いた
過電流保護回路のブロック図、第３図は第２図のより詳
細な回路図、 第４図は過電流保護回路の他の例を示すブロック図、 第５図及び第６図は従来のパワー素子で構成された過電
流保護回路のブロック図である。
Claims (1)
- マルチソース構造の表面ゲート型ＳＩＴにおいて、電流
検出用ソースと主電流用ソースとを別設し、前記電流検
出用ソースの面積を主電流用ソースの面積の所定数分の
１になるよう形成し前記電流検出用ソースを流れる電流
値により主電流用ソースの電流値をセンスする電流セン
ス機能付ＳＩＴ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19229488A JPH0240964A (ja) | 1988-08-01 | 1988-08-01 | 電流センス機能付ｓｉｔ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19229488A JPH0240964A (ja) | 1988-08-01 | 1988-08-01 | 電流センス機能付ｓｉｔ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0240964A true JPH0240964A (ja) | 1990-02-09 |
Family
ID=16288884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19229488A Pending JPH0240964A (ja) | 1988-08-01 | 1988-08-01 | 電流センス機能付ｓｉｔ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0240964A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5187387A (en) * | 1990-06-18 | 1993-02-16 | Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho | Overcurrent detecting apparatus |
| US6602432B2 (en) * | 2000-12-04 | 2003-08-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Electroabsorption modulator, and fabricating method of the same |
| JP2006108679A (ja) * | 2004-10-01 | 2006-04-20 | Internatl Rectifier Corp | 電流検出電極を有するｉｉｉ族窒化物半導体装置 |
| JP2009156209A (ja) * | 2007-12-27 | 2009-07-16 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の吸気管構造 |
-
1988
- 1988-08-01 JP JP19229488A patent/JPH0240964A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5187387A (en) * | 1990-06-18 | 1993-02-16 | Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho | Overcurrent detecting apparatus |
| US6602432B2 (en) * | 2000-12-04 | 2003-08-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Electroabsorption modulator, and fabricating method of the same |
| JP2006108679A (ja) * | 2004-10-01 | 2006-04-20 | Internatl Rectifier Corp | 電流検出電極を有するｉｉｉ族窒化物半導体装置 |
| US7288803B2 (en) | 2004-10-01 | 2007-10-30 | International Rectifier Corporation | III-nitride power semiconductor device with a current sense electrode |
| JP2009156209A (ja) * | 2007-12-27 | 2009-07-16 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の吸気管構造 |
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