JPH0720026B2 - 電流制限回路 - Google Patents

電流制限回路

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JPH0720026B2
JPH0720026B2 JP5014377A JP1437793A JPH0720026B2 JP H0720026 B2 JPH0720026 B2 JP H0720026B2 JP 5014377 A JP5014377 A JP 5014377A JP 1437793 A JP1437793 A JP 1437793A JP H0720026 B2 JPH0720026 B2 JP H0720026B2
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transistor
gate
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drain
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    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F3/00Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
    • G05F3/02Regulating voltage or current
    • G05F3/08Regulating voltage or current wherein the variable is DC
    • G05F3/10Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics
    • G05F3/16Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
    • G05F3/20Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
    • G05F3/24Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the field-effect type only
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  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Tone Control, Compression And Expansion, Limiting Amplitude (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電流制限回路に関し、特
に負荷短絡時の過電流防止機能を有する電流制限回路に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来の電流制限回路は、図3に示すよう
に、入力端子6にゲートを接続し、ソースを接地した出
力用のNチャネル縦型MOSトランジスタ(以下出力V
DMOSトランジスタと記す)1のドレインに負荷7を
介して電源電位VDDが供給され、ゲートを出力VDMO
Sトランジスタ1のドレインに接続し、ソースを接地し
たNチャネルMOSトランジスタ(以下NMOSトラン
ジスタと記す)3のドレインと出力VDMOSトランジ
スタ1のゲートとの間に接続されたダイオード3とを有
して構成されている。
【0003】この回路の入力端子6に入力信号が印加さ
れると、出力VDMOSトランジスタ1が導通する。こ
の状態のとき、負荷が短絡する等により出力VDMOS
トランジスタ1に過大電流が流れると、この出力VDM
OSトランジスタ1のドレイン・ソース間電圧が上昇
し、NMOSトランジスタ3が導通する。NMOSトラ
ンジスタ3が導通すると、出力VDMOSトランジスタ
1のゲート・ソース間電圧はダイオード5の順方向電圧
×3およびNMOSトランジスタ3のオン電圧の総和の
電圧(一定値)となり、出力VDMOSトランジスタ1
は飽和領域での動作となって電流値を一定に制限でき
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この従来の電流制限回
路は、出力VDMOSトランジスタのゲート・ソース間
クランプ電圧がダイオードの順方向電圧の倍数によって
設定されるため約0.6V毎のステップ電圧でしか設定
できず、制度の高いクランプ電圧の設定ができないとい
う問題点があった。また、温度特性の影響による設定電
圧のずれも大きいという問題点があった。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の電流制限
回路は、ゲートに入力信号を印加しドレインに負荷を介
して電源電位を印加しソースを接地した出力用の第1の
Nチャネル縦型MOSトランジスタと、ゲートを前記第
1のNチャネル縦型MOSトランジスタのドレインに接
続しソースを接地したNチャネルMOSトランジスタ
と、前記第1のNチャネル縦型MOSトランジスタのゲ
ートと前記NチャネルMOSトランジスタとの間にドレ
インとソースを接続し且つ各ドレインとソース間に接続
した抵抗の分圧電位をゲートに印加して定電圧回路を構
成する前記第1のNチャネル縦型MOSトランジスタと
同じ特性の第2のNチャネル縦型MOSトランジスタと
を含んで構成される。
【0006】本発明の第2の電流制限回路は、ゲートに
入力信号を印加しドレインに電源電位を印加しソースに
負荷を接続した出力用の第1のNチャネル縦型MOSト
ランジスタと、ゲートを前記第1のNチャネル縦型MO
Sトランジスタのドレインに接続しドレインを前記第1
のNチャネル縦型MOSトランジスタのゲートに接続し
たNチャネルMOSトランジスタと、前記NチャネルM
OSトランジスタのソースと前記第1のNチャネル縦型
MOSトランジスタのソースとの間にドレインとソース
を接続し且つ該ドレインとソース間に接続した抵抗の分
圧電位をゲートに印加して定電圧回路を構成する前記第
1のNチャネル縦型MOSトランジスタと同じ特性の第
2のNチャネル縦型MOSトランジスタとを含んで構成
される。
【0007】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
【0008】図1は本発明の第1の実施例を示す回路図
である。
【0009】図1に示すように、入力端子6にゲートを
接続し、ソースを接地した出力VDMOSトランジスタ
1のドレインに負荷7を介して電源電位VDDが供給さ
れ、ゲートを出力VDMOSトランジスタ1のドレンに
接続し、ソースを接地したスイッチング用のNMOSト
ランジスタ3のドレインと出力VDMOSトランジスタ
1のゲートとの間に接続し且つドレイン・ソース間に直
列接続した抵抗4a,4bの分圧電位をゲートに印加し
て定電圧回路を構成する出力VDMOSトランジスタ1
と同じ特性のNチャネル縦型MOSトランジスタ(以下
NchVDMOSトランジスタと記す)2を有して構成
される。
【0010】この回路において、まず、入力端子6に印
加された信号が低レベルの場合、出力VDMOSトラン
ジスタ1は非導通となっている。このとき、NMOSト
ランジスタ3は、入力信号が入っている状態なので導通
となっている。次に、出力VDMOSトラジスタ1のゲ
ートに高レベルの信号が入った場合NChVDMOSト
ランジスタおよび抵抗4a,4bからなる定電圧回路が
作動し入力信号レベルを一定電圧にクランプする。この
クランプされた入力電圧によって出力VDMOSトラン
ジスタ1は導通して出力VDMOSトランジスタ1のド
レイン・ソース間電圧が低下する。しかる後、このドレ
イン・ソース間電圧がNMOSトランジスタ3のV
T (しきい電圧)より小さい電圧になるとNMOSトラ
ンジスタ3が非導通となり、入力信号レベルそのものが
出力VMOSトラジスタ1のゲートに印加されることに
なる。
【0011】この状態で、もしも負荷に異常(たとえば
短絡)が発生し出力VDMOSトランジスタ1に大電流
が流れた場合、出力VDMOSトランジスタ1のドレイ
ン・ソース間電圧が上昇し、それに伴いNMOSトラン
ジスタ3が導通し、NChVDMOSトランジスタ2の
定電圧回路が作動する。これにより、出力VDMOSト
ランジスタ1のゲート・ソース間電圧は一定電圧にクラ
ンプされ、出力VDMOSトランジスタ1は非飽和動作
領域から飽和動作領域へと移行し、出力VDMOSトラ
ンジスタ1の電流は一定値に抑えられる。
【0012】図2は本発明の第2の実施例を示す回路図
である。
【0013】図2に示すように、入力端子6にゲートを
接続した出力VDMOSトランジスタ1のドレインに電
源電圧VDDが印加され、ソースに負荷7が接続されてい
る。この出力VDMOSトランジスタ1のゲートにはゲ
ートに電源電位VDDを印加するスイッチング用のNMO
Sトランジスタ3のドレインが接続され、NMOSトラ
ンジスタ3のソースと出力VDMOSトランジスタ1の
ソースとの間に抵抗4a,4bの分圧電位をゲートに印
加するNChVDMOSトランジスタ2を有する定電圧
回路が接続され、第1の実施例のローサイドスイッチ方
式の電流制限回路に対してハイサイドスイッチ方式の電
流制限回路を構成している。
【0014】この回路において、出力VDMOSトラン
ジスタ1が導通状態にあるとき、負荷7が短絡して出力
VDMOSトランジスタ1に過大電流が流れると、第1
の実施例と同様に出力VDMOSトランジスタ1のドレ
イン・ソース間電圧が上昇し、その結果NMOSトラン
ジスタ3が導通して出力VDMOSトランジスタ1のゲ
ート・ソース間電圧を一定電圧にクランプし、出力電流
を一定に制限することができる。
【0015】なお、出力VDMOSトランジスタ1と定
電圧回路用のNchVDMOSトランジスタ2とは同じ
特性を得るために同一半導体基板上に同じ工程で形成す
るのが望ましい。
【0016】また、定電圧回路としてバイポーラトラン
ジスタを使用することもできるが、Vt の相関性や温度
特性の点でばらつきが大きくなって精度の向上が得られ
ず、製造工程数や消費電力を増大させる等の欠点を有し
ており好ましくない。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、出力VD
MOSトランジスタの過電流を制限するためのゲート・
ソース間クランプ電圧を出力VDMOSトランジスタと
同じ特性を有するNchVDMOSトランジスタとその
ゲートの印加電位を抵抗の分圧電位で与える定電圧回路
により設定することにより、任意の電圧に設定でき、ク
ランプ電圧の設定値の精度を向上できるという効果を有
する。また、温度特性を同相に合わせることで温度によ
る特性変動や特性のばらつきの影響を低減できるという
効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す回路図。
【図2】本発明の第2の実施例を示す回路図。
【図3】従来の電流制限回路を示す回路図。
【符号の説明】
1 出力VDMOSトランジスタ 2 NchVDMOSトランジスタ 3 NMOSトランジスタ 4a,4b 抵抗 5 ダイオード 6 入力端子 7 負荷

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ゲートに入力信号を印加しドレインに負
    荷を介して電源電位を印加しソースを接地した出力用の
    第1のNチャネル縦型MOSトランジスタと、ゲートを
    前記第1のNチャネル縦型MOSトランジスタのドレイ
    ンに接続しソースを接地したNチャネルMOSトランジ
    スタと、前記第1のNチャネル縦型MOSトランジスタ
    のゲートと前記NチャネルMOSトランジスタとの間に
    ドレインとソースを接続し且つ該ドレインとソース間に
    接続した抵抗の分圧電位をゲートに印加して定電圧回路
    を構成する前記第1のNチャネル縦型MOSトランジス
    タと同じ特性の第2のNチャネル縦型MOSトランジス
    タとを含むことを特徴とする電流制限回路。
  2. 【請求項2】 ゲートに入力信号を印加しドレインに電
    源電位を印加しソースに負荷を接続した出力用の第1の
    Nチャネル縦型MOSトランジスタと、ゲートを前記第
    1のNチャネル縦型MOSトランジスタのドレインに接
    続しドレインを前記第1のNチャネル縦型MOSトラン
    ジスタのゲートに接続したNチャネルMOSトランジス
    タと、前記NチャネルMOSトランジスタのソースと前
    記第1のNチャネル縦型MOSトランジスタのソースと
    の間にドレインとソースを接続し且つ該ドレインとソー
    ス間に接続した抵抗の分圧電位をゲートに印加して定電
    圧回路を構成する前記第1のNチャネル縦型MOSトラ
    ンジスタと同じ特性の第2のNチャネル縦型MOSトラ
    ンジスタとを含むことを特徴とする電流制限回路。
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