JPH07297699A - 低電力消費ダイオード回路 - Google Patents
低電力消費ダイオード回路Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】ダイオードの消費電力を低減する。
【構成】ダイオード（１３０）の端子間電圧を検出し順
方向導通時に該端子間をスイッチ（１２０）で短絡する
ようにした。
方向導通時に該端子間をスイッチ（１２０）で短絡する
ようにした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は電子回路の分野に関す
る。この発明は特に、低電力消費ダイオードに関する。
る。この発明は特に、低電力消費ダイオードに関する。
【０００２】
【発明の背景】コンピュータから自動車や、ロケット、
時計に及ぶ今日の電子製品は、数個から数１００万個に
も及ぶ部品を互いに接続することによって構成されてい
る。複雑な電子製品は数００万個もの部品を含んでいる
ことがあるが、これらの部品のうちで別の種類の部品と
真に異なっているものは少数である。電気技師の初心者
は、異なる種類の部品が正に、簡単なものから複雑なも
のまで、全ての電子回路の構成ブロックであるので、そ
れらの部品の全てを習得することになる。
時計に及ぶ今日の電子製品は、数個から数１００万個に
も及ぶ部品を互いに接続することによって構成されてい
る。複雑な電子製品は数００万個もの部品を含んでいる
ことがあるが、これらの部品のうちで別の種類の部品と
真に異なっているものは少数である。電気技師の初心者
は、異なる種類の部品が正に、簡単なものから複雑なも
のまで、全ての電子回路の構成ブロックであるので、そ
れらの部品の全てを習得することになる。
【０００３】以下の４種類の部品、すなわち抵抗、コン
デンサ、トランジスタ及びダイオードは、ほとんど全て
の電気回路に使用できるような不可欠な構成ブロックで
ある。ダイオードは、それによって電流が意図する方向
だけに流れ、意図しない方向には流れないことを保証す
るので、不可欠な構成ブロックであると見なされてい
る。ダイオードがなければ、ほとんどの電子製品は簡単
には動作しないであろう。
デンサ、トランジスタ及びダイオードは、ほとんど全て
の電気回路に使用できるような不可欠な構成ブロックで
ある。ダイオードは、それによって電流が意図する方向
だけに流れ、意図しない方向には流れないことを保証す
るので、不可欠な構成ブロックであると見なされてい
る。ダイオードがなければ、ほとんどの電子製品は簡単
には動作しないであろう。
【０００４】ダイオードはほとんどの電子製品の不可欠
な部品であるが、問題がない訳ではない。その一つは、
ダイオードは一般に、動作するために約０．７Ｖの順方
向電圧を必要とし、かつダイオードはこの順方向電圧に
比例して電力を散逸することである。テレビや電子レン
ジ等の家庭用電圧で給電される多くの家庭用電子製品は
回路内のダイオードの電力消費を許容できるが、計算機
やテープデッキ、携帯用ファミコン、小型コンピュータ
のようなバッテリによって給電される電子製品ではその
ような電力消費は許容されない。このような製品では、
上記の電力消費はバッテリの寿命の短縮に直接関係す
る。そしてバッテリの寿命が短くなることは製品の有用
性に直接影響する。
な部品であるが、問題がない訳ではない。その一つは、
ダイオードは一般に、動作するために約０．７Ｖの順方
向電圧を必要とし、かつダイオードはこの順方向電圧に
比例して電力を散逸することである。テレビや電子レン
ジ等の家庭用電圧で給電される多くの家庭用電子製品は
回路内のダイオードの電力消費を許容できるが、計算機
やテープデッキ、携帯用ファミコン、小型コンピュータ
のようなバッテリによって給電される電子製品ではその
ような電力消費は許容されない。このような製品では、
上記の電力消費はバッテリの寿命の短縮に直接関係す
る。そしてバッテリの寿命が短くなることは製品の有用
性に直接影響する。
【０００５】電力消費が少ない低電力消費ダイオードを
製造する試みの一つは米国特許明細書第３，５９９，３
２３号に開示されている。この特許で開示されたダイオ
ードは前処理されたＰ−型シリコン表面に気化クロムを
蒸着することによって特製されたホットキャリヤ・ダイ
オードである。通電はクロム・シリコン境界面の比較的
低い障壁への、シリコンからのホットホールのショット
キ放出によって行われる。この特許のダイオードは順方
向電圧を０．７Ｖから０．３Ｖに低減することにより電
力消費を低下できるものの、コストが高く、製造が困難
である。加えて、０．３Ｖの順方向電圧でも相当の電力
が失われバッテリ給電式の製品やその他の低消費電力製
品にとっては不都合である。
製造する試みの一つは米国特許明細書第３，５９９，３
２３号に開示されている。この特許で開示されたダイオ
ードは前処理されたＰ−型シリコン表面に気化クロムを
蒸着することによって特製されたホットキャリヤ・ダイ
オードである。通電はクロム・シリコン境界面の比較的
低い障壁への、シリコンからのホットホールのショット
キ放出によって行われる。この特許のダイオードは順方
向電圧を０．７Ｖから０．３Ｖに低減することにより電
力消費を低下できるものの、コストが高く、製造が困難
である。加えて、０．３Ｖの順方向電圧でも相当の電力
が失われバッテリ給電式の製品やその他の低消費電力製
品にとっては不都合である。
【０００６】
【発明の目的】従って本発明の目的はダイオードとスイ
ッチとを組み合わせて低電力消費のダイオード機能を有
するダイオード回路により上記の問題点を解消すること
にある。
ッチとを組み合わせて低電力消費のダイオード機能を有
するダイオード回路により上記の問題点を解消すること
にある。
【０００７】
【発明の概要】本発明のダイオード回路において低電力
消費ダイオードはダイオードの陽極と陰極の電圧を比較
する比較器を有している。比較器によって、低電力消費
ダイオードの陽極の電圧が、低電力消費ダイオードの陰
極の電圧と等しいか、所定の順方向電圧分だけ高いこと
が判定されると、信号が発生される。この信号がスイッ
チの動作を行うトランジスタをターンオンし、ひいては
低電力消費ダイオードの陽極と陰極を互いに電子的に接
続する。
消費ダイオードはダイオードの陽極と陰極の電圧を比較
する比較器を有している。比較器によって、低電力消費
ダイオードの陽極の電圧が、低電力消費ダイオードの陰
極の電圧と等しいか、所定の順方向電圧分だけ高いこと
が判定されると、信号が発生される。この信号がスイッ
チの動作を行うトランジスタをターンオンし、ひいては
低電力消費ダイオードの陽極と陰極を互いに電子的に接
続する。
【０００８】
【実施例】図１は従来のダイオードを示している。ダイ
オード１０は陽極配線１１と陰極配線１２とを有してい
る。電流が陽極配線１１から陰極配線１２へと導通する
ようにダイオード１０を起動するために必要な順方向電
圧をVFOとする。
オード１０は陽極配線１１と陰極配線１２とを有してい
る。電流が陽極配線１１から陰極配線１２へと導通する
ようにダイオード１０を起動するために必要な順方向電
圧をVFOとする。
【０００９】図２は本発明の実施例での低電力消費ダイ
オード回路１００を示している。ダイオード１０と同様
に、低電力消費ダイオード回路１００は陽極配線１０１
と陰極配線１０２とを有している。ダイオード１０とは
異なり、低電力消費ダイオード回路１００は２つの付加
的な線、すなわち電圧線１０３と１０４とを有してい
る。電流が陽極配線１０１から陰極配線１０２へと導通
するようにダイオード回路１００を起動するために必要
な順方向電圧をＶFNとする。
オード回路１００を示している。ダイオード１０と同様
に、低電力消費ダイオード回路１００は陽極配線１０１
と陰極配線１０２とを有している。ダイオード１０とは
異なり、低電力消費ダイオード回路１００は２つの付加
的な線、すなわち電圧線１０３と１０４とを有してい
る。電流が陽極配線１０１から陰極配線１０２へと導通
するようにダイオード回路１００を起動するために必要
な順方向電圧をＶFNとする。
【００１０】図３は図１の従来のダイオードの順方向電
圧の特性を図２の低電力消費ダイオード回路のそれと比
較したグラフを示している。ダイオード特性曲線５０は
従来のダイオード１０の動作に対応する曲線であり、一
方、ダイオード特性曲線５００は低電力消費ダイオード
回路１００の動作に対応した曲線である。曲線５０は、
ダイオード１０のＶFOが約０．７Ｖに達するまでは、電
流Ｉがゼロである（すなわち、僅かな漏れ電流を除いて
通電しない）ことを示している。約０．７Ｖの電圧で、
ダイオード１０はターンオンし、電流が陽極配線１１と
陰極配線１２の間を流れることができる。
圧の特性を図２の低電力消費ダイオード回路のそれと比
較したグラフを示している。ダイオード特性曲線５０は
従来のダイオード１０の動作に対応する曲線であり、一
方、ダイオード特性曲線５００は低電力消費ダイオード
回路１００の動作に対応した曲線である。曲線５０は、
ダイオード１０のＶFOが約０．７Ｖに達するまでは、電
流Ｉがゼロである（すなわち、僅かな漏れ電流を除いて
通電しない）ことを示している。約０．７Ｖの電圧で、
ダイオード１０はターンオンし、電流が陽極配線１１と
陰極配線１２の間を流れることができる。
【００１１】曲線５００は、ダイオード回路１００のＶ
FNが約０．２５ｍＶの極めて低い電圧に達するまでは、
電流Ｉがゼロである（すなわち、僅かな漏れ電流を除い
て通電しない）ことを示している。約０．２５ｍＶで、
ダイオード回路１００はターンオンし、電流が陽極配線
１０１と陰極配線１０２の間を流れることができる。
FNが約０．２５ｍＶの極めて低い電圧に達するまでは、
電流Ｉがゼロである（すなわち、僅かな漏れ電流を除い
て通電しない）ことを示している。約０．２５ｍＶで、
ダイオード回路１００はターンオンし、電流が陽極配線
１０１と陰極配線１０２の間を流れることができる。
【００１２】図４は本発明の実施例の低電力消費ダイオ
ード回路をより詳細に示している。低電力消費ダイオー
ド回路１００は比較器１１０と、スイッチ１２０と、ダ
イオード１３０とを含んでいる。比較器１１０は電圧配
線１０３及び１０４によって給電される。実施例では、
電圧配線１０３は＋Ｖの電圧レベル、代表的には＋１．
５Ｖから＋１５．０Ｖにできる。電圧配線１０４は、ア
ースされていてもよいが、−Ｖの電圧レベル（すなわち
−１．５Ｖから−１５．０Ｖ）としてもよい。
ード回路をより詳細に示している。低電力消費ダイオー
ド回路１００は比較器１１０と、スイッチ１２０と、ダ
イオード１３０とを含んでいる。比較器１１０は電圧配
線１０３及び１０４によって給電される。実施例では、
電圧配線１０３は＋Ｖの電圧レベル、代表的には＋１．
５Ｖから＋１５．０Ｖにできる。電圧配線１０４は、ア
ースされていてもよいが、−Ｖの電圧レベル（すなわち
−１．５Ｖから−１５．０Ｖ）としてもよい。
【００１３】比較器１１０は２つの入力を有している。
陽極配線１０１は一方の入力に接続され、陰極配線１０
２は他方の入力に接続されている。陽極配線１０１の電
圧が、陰極配線１０２の電圧より０．２５ｍＶ高い所定
の順方向電圧と等しいか、それ以下である場合は、比較
器１０１は出力線１１５で低論理レベル信号を出力す
る。しかし、陽極配線１０１の電圧が陰極配線１０２の
電圧より所定の順方向電圧分を超える場合は、比較器１
１０は出力線１１５に高論理レベル信号を出力する。
陽極配線１０１は一方の入力に接続され、陰極配線１０
２は他方の入力に接続されている。陽極配線１０１の電
圧が、陰極配線１０２の電圧より０．２５ｍＶ高い所定
の順方向電圧と等しいか、それ以下である場合は、比較
器１０１は出力線１１５で低論理レベル信号を出力す
る。しかし、陽極配線１０１の電圧が陰極配線１０２の
電圧より所定の順方向電圧分を超える場合は、比較器１
１０は出力線１１５に高論理レベル信号を出力する。
【００１４】この実施例では、スイッチ１２０はゲート
が出力線１１５に接続され、ソースが陽極配線１０１に
接続され、ドレンが陰極配線１０２に接続されたＮ−Ｍ
ＯＳＦＥＴトランジスタである。便宜上、“ソース”、
“ゲート”及び“ドレン”という用語は、スイッチ１２
０がＦＥＴトランジスタ、バイポーラ型トランジスタ、
又はその他の同様のトランジスタのどれであるかを問わ
ず、スイッチ１２０の３つの接合部を表すことにする。
実施例では、スイッチ１２０は米国インターナショナル
・レクチファイア・コーポレーション製のＩＲＦ１０１
０である。
が出力線１１５に接続され、ソースが陽極配線１０１に
接続され、ドレンが陰極配線１０２に接続されたＮ−Ｍ
ＯＳＦＥＴトランジスタである。便宜上、“ソース”、
“ゲート”及び“ドレン”という用語は、スイッチ１２
０がＦＥＴトランジスタ、バイポーラ型トランジスタ、
又はその他の同様のトランジスタのどれであるかを問わ
ず、スイッチ１２０の３つの接合部を表すことにする。
実施例では、スイッチ１２０は米国インターナショナル
・レクチファイア・コーポレーション製のＩＲＦ１０１
０である。
【００１５】スイッチ１２０は、比較器１１０の出力線
１１５が低論理レベルにある場合は“遮断”位置にあ
る。しかし、出力線１１５に高論理レベル信号がある場
合は、スイッチ１２０は“導通”に切換わり、陽極配線
１０１を陰極配線１０２と電子的に接続する。それによ
って低電力消費ダイオード回路１００は“導通”に切換
わる。前述のように、スイッチ１２０は、陽極配線１０
１の電圧が陰極配線１０２の電圧よりも約０．２５ｍＶ
だけ高い場合には、導通する。
１１５が低論理レベルにある場合は“遮断”位置にあ
る。しかし、出力線１１５に高論理レベル信号がある場
合は、スイッチ１２０は“導通”に切換わり、陽極配線
１０１を陰極配線１０２と電子的に接続する。それによ
って低電力消費ダイオード回路１００は“導通”に切換
わる。前述のように、スイッチ１２０は、陽極配線１０
１の電圧が陰極配線１０２の電圧よりも約０．２５ｍＶ
だけ高い場合には、導通する。
【００１６】再度図４を参照すると、クランプ・ダイオ
ード１３０は従来形のダイオードであり、比較器１１０
とスイッチ１２０との切換え速度が陽極配線１０１にあ
る入力信号の切換え速度よりも遅い場合に備えて低電力
消費ダイオード回路１００内に備えられている。例え
ば、陽極配線１０１にある入力信号が１００ｎｓの速度
で低レベルから高レベルに移行し、又、比較器１１０と
スイッチ１２０との切換え速度が１μｓである場合は、
この遅延期間中に電圧ＶFNは所望のレベルを超過するの
で、入力信号が切換わる時点と、比較器１１０とスイッ
チ１２０とが切換わる時点との間にエネルギ消費が生ず
る。クランプ・ダイオード１３０は、超過電圧量を一定
の通常のダイオード電圧、すなわち０．７Ｖにクランプ
することによって上記のエネルギ消費を最小限に抑止す
る。比較器１１０とスイッチ１２０の切換え速度が入力
信号の切換え速度よりも速いか、又は、上記の遅延期間
中に極めて僅かな電力消費が許容される場合には、クラ
ンプ・ダイオード１３０は必要ない。
ード１３０は従来形のダイオードであり、比較器１１０
とスイッチ１２０との切換え速度が陽極配線１０１にあ
る入力信号の切換え速度よりも遅い場合に備えて低電力
消費ダイオード回路１００内に備えられている。例え
ば、陽極配線１０１にある入力信号が１００ｎｓの速度
で低レベルから高レベルに移行し、又、比較器１１０と
スイッチ１２０との切換え速度が１μｓである場合は、
この遅延期間中に電圧ＶFNは所望のレベルを超過するの
で、入力信号が切換わる時点と、比較器１１０とスイッ
チ１２０とが切換わる時点との間にエネルギ消費が生ず
る。クランプ・ダイオード１３０は、超過電圧量を一定
の通常のダイオード電圧、すなわち０．７Ｖにクランプ
することによって上記のエネルギ消費を最小限に抑止す
る。比較器１１０とスイッチ１２０の切換え速度が入力
信号の切換え速度よりも速いか、又は、上記の遅延期間
中に極めて僅かな電力消費が許容される場合には、クラ
ンプ・ダイオード１３０は必要ない。
【００１７】図５Ａは図４に示した低電力消費ダイオー
ド回路の好ましい比較器をより詳細に示している。比較
器１１０はトランジスタ１０６及び１０７と、プルアッ
プ抵抗１０８とからなる非反転バッファ回路を備えた演
算増幅器１０５を含んでいる。この実施例では、演算増
幅器１０５はバーブラウン・コーポレーション製のＯＰ
Ａ３７演算増幅器である。演算増幅器１０５の出力が低
レベルになると、トランジスタ１０７が導通し、出力線
１１５が（電圧配線１０４を経て）低レベルになり、浮
動しないための固体経路を与える。演算増幅器１０５の
出力が高レベルに切換わると、トランジスタ１０６が導
通し、電流は配線１０３からトランジスタ１０６を経て
出力線１１５に通電し、それによって出力線１１５が高
レベルになり、高レベルに留まるための固体経路を付与
する。
ド回路の好ましい比較器をより詳細に示している。比較
器１１０はトランジスタ１０６及び１０７と、プルアッ
プ抵抗１０８とからなる非反転バッファ回路を備えた演
算増幅器１０５を含んでいる。この実施例では、演算増
幅器１０５はバーブラウン・コーポレーション製のＯＰ
Ａ３７演算増幅器である。演算増幅器１０５の出力が低
レベルになると、トランジスタ１０７が導通し、出力線
１１５が（電圧配線１０４を経て）低レベルになり、浮
動しないための固体経路を与える。演算増幅器１０５の
出力が高レベルに切換わると、トランジスタ１０６が導
通し、電流は配線１０３からトランジスタ１０６を経て
出力線１１５に通電し、それによって出力線１１５が高
レベルになり、高レベルに留まるための固体経路を付与
する。
【００１８】図５Ａに示した比較器を図４に示した低電
力消費ダイオード回路に使用した場合、低電力消費ダイ
オード回路はダイナミック・ダイオードと呼ばれる。こ
のダイナミック・ダイオードはゼロ電圧交叉（すなわち
負の電圧から正の電圧への移行）を経て、ダイオードが
ゼロ交叉の周囲で振動する時間がないほど急速に切換わ
る。
力消費ダイオード回路に使用した場合、低電力消費ダイ
オード回路はダイナミック・ダイオードと呼ばれる。こ
のダイナミック・ダイオードはゼロ電圧交叉（すなわち
負の電圧から正の電圧への移行）を経て、ダイオードが
ゼロ交叉の周囲で振動する時間がないほど急速に切換わ
る。
【００１９】図６Ａは、図５Ａの比較器を使用した場
合、及び演算増幅器１０５がその電圧範囲の頂点−−
０．２５ｍＶで固有オフセット電圧ＶOSを有するＯＰＡ
３７型演算増幅器である場合の、図３と同様のグラフを
より詳細に示している。図３に関して前述したように、
ダイオード特性曲線５００は、低電力消費ダイオード回
路１００のＶFNがポイント５２０で示す約０．２５ミリ
Ｖの極めて低い順方向電圧に達するまで、電流Ｉがゼロ
である（すなわち電流が流れない）ことを示している。
ポイント５２０で低電力消費ダイオード回路１００は導
通し、電流は陽極配線１０１と陰極配線１０２との間を
流れることができる。順方向電圧がダイオードのシリコ
ン接合部の物理的な半導体特性で決まる従来形のダイオ
ードにおけるとは異なり、低電力消費ダイオード回路１
００の順方向電圧はＶOS、すなわち演算増幅器１０５の
オフセット電圧によって予め定められている。
合、及び演算増幅器１０５がその電圧範囲の頂点−−
０．２５ｍＶで固有オフセット電圧ＶOSを有するＯＰＡ
３７型演算増幅器である場合の、図３と同様のグラフを
より詳細に示している。図３に関して前述したように、
ダイオード特性曲線５００は、低電力消費ダイオード回
路１００のＶFNがポイント５２０で示す約０．２５ミリ
Ｖの極めて低い順方向電圧に達するまで、電流Ｉがゼロ
である（すなわち電流が流れない）ことを示している。
ポイント５２０で低電力消費ダイオード回路１００は導
通し、電流は陽極配線１０１と陰極配線１０２との間を
流れることができる。順方向電圧がダイオードのシリコ
ン接合部の物理的な半導体特性で決まる従来形のダイオ
ードにおけるとは異なり、低電力消費ダイオード回路１
００の順方向電圧はＶOS、すなわち演算増幅器１０５の
オフセット電圧によって予め定められている。
【００２０】ポイント５２０で、ダイオード特性曲線は
ポイント５３０に跳上がり、ＶFN＝ＶDSONとなる。ＶDS
ONはスイッチ１０２が導通である場合のスイッチ１０２
のドレンとソースの間の抵抗（ＲDSON）と、スイッチ１
０２が導通である場合にスイッチ１０２のソースとドレ
ンの間を流れる電流との積に等しい。実施例で使用され
るＩＲＦ１０１０型スイッチは０．０１４Ωの指定ＲDS
ON値を有している。図６Ａのポイント５４０で示すよう
に、ＶFNがＶOSを超えると、低電力消費ダイオード回路
１００が導通になり、ＶFNは依然としてＩ＊ＲDSONと等
しい。技術が進歩し、ＲDSONの値を低下させることがで
きるので、ＶDSONの値を更に低い値にすること（すなわ
ちポイント５３０の上の傾斜がより急になる）を達成可
能であることが当業者には明らかであろう。加えて、当
業者には、スイッチ１０２の代わりに並列に接続した複
数個のスイッチを使用すれば、ＲDSONの値をさらに低減
できることが理解されよう。
ポイント５３０に跳上がり、ＶFN＝ＶDSONとなる。ＶDS
ONはスイッチ１０２が導通である場合のスイッチ１０２
のドレンとソースの間の抵抗（ＲDSON）と、スイッチ１
０２が導通である場合にスイッチ１０２のソースとドレ
ンの間を流れる電流との積に等しい。実施例で使用され
るＩＲＦ１０１０型スイッチは０．０１４Ωの指定ＲDS
ON値を有している。図６Ａのポイント５４０で示すよう
に、ＶFNがＶOSを超えると、低電力消費ダイオード回路
１００が導通になり、ＶFNは依然としてＩ＊ＲDSONと等
しい。技術が進歩し、ＲDSONの値を低下させることがで
きるので、ＶDSONの値を更に低い値にすること（すなわ
ちポイント５３０の上の傾斜がより急になる）を達成可
能であることが当業者には明らかであろう。加えて、当
業者には、スイッチ１０２の代わりに並列に接続した複
数個のスイッチを使用すれば、ＲDSONの値をさらに低減
できることが理解されよう。
【００２１】実施例ではＮ−ＭＯＳトランジスタを使用
することとしているが、その他の素子を使用することも
でき、それも本発明の趣旨と範囲に含まれる。例えば、
Ｐ−ＭＯＳ、ＪＦＥＴ、センスＦＥＴ（ソースに電流検
出用抵抗を埋めこんだＦＥＴ）、又は低飽和電圧型バイ
ポーラ・トランジスタでも使用できよう。これらの代替
素子を使用した場合は、低電力消費ダイオード回路の順
方向電圧を算定するために使用される特性と技術用語が
多少異なるであろう。例えば、センスＦＥＴを使用した
場合は、ＶDSONはＲDSONとＩSENCE との積によって算定
される。
することとしているが、その他の素子を使用することも
でき、それも本発明の趣旨と範囲に含まれる。例えば、
Ｐ−ＭＯＳ、ＪＦＥＴ、センスＦＥＴ（ソースに電流検
出用抵抗を埋めこんだＦＥＴ）、又は低飽和電圧型バイ
ポーラ・トランジスタでも使用できよう。これらの代替
素子を使用した場合は、低電力消費ダイオード回路の順
方向電圧を算定するために使用される特性と技術用語が
多少異なるであろう。例えば、センスＦＥＴを使用した
場合は、ＶDSONはＲDSONとＩSENCE との積によって算定
される。
【００２２】図５Ｂは図４の低電力消費ダイオードの別
の比較器をより詳細に示している。比較器１１０ｂは、
一対の抵抗１１１と１１２、及び調整電圧源１１３を備
えたことを除いて、図５Ａの比較器１１０と全く同様で
ある。図５Ｂに示した比較器を図４に示した低電力消費
ダイオード回路に使用した場合は、低電力消費ダイオー
ド回路は汎用ダイオードと呼ぶことができる。汎用ダイ
オードはゼロ電圧交叉を経て遅い速度で切換わることが
あるので、不都合な振動が生ずる場合がある。この振動
の問題を回避するために一対の抵抗１１１と１１２がヒ
ステリシスを生成する。演算増幅器１０５の固有オフセ
ット電圧はＶOSと呼ばれ、一般的には低い負電圧から低
い正電圧の範囲で変化する。このオフセット電圧の範囲
は、一般に比較器が安価である場合ほど大きく、演算増
幅器１０５をトリミングすればほぼゼロまで低減でき
る。調整電圧源１１３は、ＶADJ とＶOSとの組合せが正
であり、従って逆バイアス・モードでの通電を確実に回
避するように、既知の正電圧を供給するためにこの種類
の回路で使用される従来形の電圧源である。
の比較器をより詳細に示している。比較器１１０ｂは、
一対の抵抗１１１と１１２、及び調整電圧源１１３を備
えたことを除いて、図５Ａの比較器１１０と全く同様で
ある。図５Ｂに示した比較器を図４に示した低電力消費
ダイオード回路に使用した場合は、低電力消費ダイオー
ド回路は汎用ダイオードと呼ぶことができる。汎用ダイ
オードはゼロ電圧交叉を経て遅い速度で切換わることが
あるので、不都合な振動が生ずる場合がある。この振動
の問題を回避するために一対の抵抗１１１と１１２がヒ
ステリシスを生成する。演算増幅器１０５の固有オフセ
ット電圧はＶOSと呼ばれ、一般的には低い負電圧から低
い正電圧の範囲で変化する。このオフセット電圧の範囲
は、一般に比較器が安価である場合ほど大きく、演算増
幅器１０５をトリミングすればほぼゼロまで低減でき
る。調整電圧源１１３は、ＶADJ とＶOSとの組合せが正
であり、従って逆バイアス・モードでの通電を確実に回
避するように、既知の正電圧を供給するためにこの種類
の回路で使用される従来形の電圧源である。
【００２３】図６Ｂは、図５Ｂの比較器を使用した場合
の図３のグラフをより詳細に示している。図６Ａの場合
と同様に、順方向電圧はポイント５６０の上のＲDSONに
よって定められる。しかし、ダイオード回路１００は順
方向電圧がＶOS＋ＶADJ （演算増幅器１０５の固有オフ
セット＋調整電圧源１１３）＋ＶHYS （抵抗１１２及び
１１３の作用によるヒステリシス電圧）と等しいか、こ
れを超えるまでは導通しない。このことはポイント５５
０で示されている。ダイオード１１１は、順方向電圧が
ＶOS＋ＶADJ 以下であるか、これと等しい場合には導通
する。このことはポイント５８０で示されている。
の図３のグラフをより詳細に示している。図６Ａの場合
と同様に、順方向電圧はポイント５６０の上のＲDSONに
よって定められる。しかし、ダイオード回路１００は順
方向電圧がＶOS＋ＶADJ （演算増幅器１０５の固有オフ
セット＋調整電圧源１１３）＋ＶHYS （抵抗１１２及び
１１３の作用によるヒステリシス電圧）と等しいか、こ
れを超えるまでは導通しない。このことはポイント５５
０で示されている。ダイオード１１１は、順方向電圧が
ＶOS＋ＶADJ 以下であるか、これと等しい場合には導通
する。このことはポイント５８０で示されている。
【００２４】実施例では、低電力消費ダイオード回路１
００は従来の製造技術を利用して配線１０１−１０４に
対応する４本のリード線を有するＶＬＳＩとして構成さ
れているが、スペースに余裕があり、製造量の点で許容
されるならば、等価の回路を在庫の素子から構成するこ
ともできよう。加えて、適宜の異なる技術を利用して、
比較器とスイッチのの特性を別個に最適化するために、
ハイブリッド・チップと配線部品を使用することもでき
よう。以下に本発明の実施態様のいくつかをしめす。
００は従来の製造技術を利用して配線１０１−１０４に
対応する４本のリード線を有するＶＬＳＩとして構成さ
れているが、スペースに余裕があり、製造量の点で許容
されるならば、等価の回路を在庫の素子から構成するこ
ともできよう。加えて、適宜の異なる技術を利用して、
比較器とスイッチのの特性を別個に最適化するために、
ハイブリッド・チップと配線部品を使用することもでき
よう。以下に本発明の実施態様のいくつかをしめす。
【００２５】（請求項１）陽極と陰極とを有する低電力
消費ダイオード回路であって、前記陽極を陽極とし前記
陰極を陰極とするダイオードと、第１入力と第２入力、
出力とを有し、前記第１入力が前記陽極に接続され、前
記第２入力が前記陰極に接続され、前記第１入力の電圧
が前記第２入力の電圧よりも高い場合は、前記出力に信
号を出力する比較器と、第１及び第２、第３接合部を有
し、前記第１接合部が前記出力に接続され、前記第２接
合部は前記陽極に接続され、かつ前記第３接合部は前記
陰極に接続されたスイッチとを備え、前記スイッチは、
前記信号に応じて前記陽極と前記陰極とを電子的に接続
する低電力消費ダイオード回路。
消費ダイオード回路であって、前記陽極を陽極とし前記
陰極を陰極とするダイオードと、第１入力と第２入力、
出力とを有し、前記第１入力が前記陽極に接続され、前
記第２入力が前記陰極に接続され、前記第１入力の電圧
が前記第２入力の電圧よりも高い場合は、前記出力に信
号を出力する比較器と、第１及び第２、第３接合部を有
し、前記第１接合部が前記出力に接続され、前記第２接
合部は前記陽極に接続され、かつ前記第３接合部は前記
陰極に接続されたスイッチとを備え、前記スイッチは、
前記信号に応じて前記陽極と前記陰極とを電子的に接続
する低電力消費ダイオード回路。
【００２６】（実施態様２）前記スイッチは、前記第１
電圧が前記第２電圧を、前記比較器のオフセット電圧分
だけ超えたときに動作する求項１に記載の低電力消費ダ
イオード回路。 （実施態様３）前記低電力消費ダイオードの順方向電圧
が、前記第２と第３接合部の間の抵抗値と、該第２と第
３接合部の間を流れる電流値との積である構成の実施態
様１に記載の低電力消費ダイオード回路。 （実施態様４）前記比較器が演算増幅器である実施態様
１に記載の低電力消費ダイオード回路。
電圧が前記第２電圧を、前記比較器のオフセット電圧分
だけ超えたときに動作する求項１に記載の低電力消費ダ
イオード回路。 （実施態様３）前記低電力消費ダイオードの順方向電圧
が、前記第２と第３接合部の間の抵抗値と、該第２と第
３接合部の間を流れる電流値との積である構成の実施態
様１に記載の低電力消費ダイオード回路。 （実施態様４）前記比較器が演算増幅器である実施態様
１に記載の低電力消費ダイオード回路。
【００２７】（実施態様５）前記スイッチがトランジス
タである実施態様１に記載の低電力消費ダイオード回
路。 （実施態様６）前記陽極を陽極とし前記陰極を陰極とし
て有するクランプ・ダイオードを更に備える実施態様１
に記載の低電力消費ダイオード回路。 （実施態様７）前記比較器が演算増幅器である実施態様
６に記載の低電力消費ダイオード回路。 （実施態様８）前記スイッチがトランジスタである実施
態様７に記載の低電力消費ダイオード回路。
タである実施態様１に記載の低電力消費ダイオード回
路。 （実施態様６）前記陽極を陽極とし前記陰極を陰極とし
て有するクランプ・ダイオードを更に備える実施態様１
に記載の低電力消費ダイオード回路。 （実施態様７）前記比較器が演算増幅器である実施態様
６に記載の低電力消費ダイオード回路。 （実施態様８）前記スイッチがトランジスタである実施
態様７に記載の低電力消費ダイオード回路。
【００２８】（実施態様９）前記スイッチは、前記第１
電圧が前記第２電圧を、前記比較器のオフセット電圧と
スヒステリシス電圧との合計分だけ超えたときに動作す
る構成の実施態様１に記載の低電力消費ダイオード回
路。 （実施態様１０）前記低電力消費ダイオード回路が導通
である場合の順方向電圧が、前記スイッチが導通である
場合の前記第２と第３接合部の間の抵抗値と前記スイッ
チを流れる電流値との積である構成の実施態様９に記載
の低電力消費ダイオード回路。 （実施態様１１）前記第１電圧と、前記比較器の前記オ
フセット電圧との合計が前記第２電圧よりも高い場合に
は前記スイッチが動作を停止する構成の実施態様９に記
載の低電力消費ダイオード回路。
電圧が前記第２電圧を、前記比較器のオフセット電圧と
スヒステリシス電圧との合計分だけ超えたときに動作す
る構成の実施態様１に記載の低電力消費ダイオード回
路。 （実施態様１０）前記低電力消費ダイオード回路が導通
である場合の順方向電圧が、前記スイッチが導通である
場合の前記第２と第３接合部の間の抵抗値と前記スイッ
チを流れる電流値との積である構成の実施態様９に記載
の低電力消費ダイオード回路。 （実施態様１１）前記第１電圧と、前記比較器の前記オ
フセット電圧との合計が前記第２電圧よりも高い場合に
は前記スイッチが動作を停止する構成の実施態様９に記
載の低電力消費ダイオード回路。
【００２９】（実施態様１２）陽極と陰極とを有する低
電力消費ダイオード回路であって、前記陽極を陽極とし
前記陰極を陰極とするダイオード手段と、前記陽極に接
続された第１入力と、前記陰極に接続された第２入力と
出力とを有し、前記第１入力の電圧が前記第２入力の電
圧よりも高い場合は、前記出力に高論理レベル信号を出
力する比較手段と、第１と、第２、第３接合部を有し、
前記第１接合部が前記出力に接続され、前記第２接合部
が前記陽極に接続され、かつ、前記第３接合部が前記陰
極に接続されたスイッチ手段とを備え、前記スイッチ手
段は、前記陽極と前記陰極が電子的に接続されるように
前記低電力消費ダイオード回路を切換えるスイッチ手段
であり、前記切換えは前記第１接合部での前記比較器の
出力からの信号の検出に応答して行われる構成の低電力
消費ダイオード回路。
電力消費ダイオード回路であって、前記陽極を陽極とし
前記陰極を陰極とするダイオード手段と、前記陽極に接
続された第１入力と、前記陰極に接続された第２入力と
出力とを有し、前記第１入力の電圧が前記第２入力の電
圧よりも高い場合は、前記出力に高論理レベル信号を出
力する比較手段と、第１と、第２、第３接合部を有し、
前記第１接合部が前記出力に接続され、前記第２接合部
が前記陽極に接続され、かつ、前記第３接合部が前記陰
極に接続されたスイッチ手段とを備え、前記スイッチ手
段は、前記陽極と前記陰極が電子的に接続されるように
前記低電力消費ダイオード回路を切換えるスイッチ手段
であり、前記切換えは前記第１接合部での前記比較器の
出力からの信号の検出に応答して行われる構成の低電力
消費ダイオード回路。
【００３０】（実施態様１３）前記スイッチ手段は、前
記陽極の電圧が前記陰極の電圧を、前記比較器のオフセ
ット電圧分だけ超えたときに動作する実施態様１２に記
載の低電力消費ダイオード回路。 （実施態様１４）前記低電力消費ダイオード回路が導通
である場合の前記低電力消費ダイオード回路の順方向電
圧が、前記スイッチ手段が導通である場合の前記スイッ
チの前記第２と第３の接合部の間の抵抗値と、前記スイ
ッチ手段を流れる電流値との積である実施態様１２に記
載の低電力消費ダイオード回路。 （実施態様１５）陽極と陰極とを有するダイオードにソ
ースとドレンとを有するスイッチを接続してなり、前記
スイッチは、前記ダイオードが導通である場合の前記ダ
イオードの順方向電圧が、前記スイッチが導通である場
合の前記スイッチの前記ソースと前記ドレンの間の抵抗
値と、前記スイッチが導通である場合に前記スイッチを
導通する電流値との積である低電力消費ダイオード回
路。
記陽極の電圧が前記陰極の電圧を、前記比較器のオフセ
ット電圧分だけ超えたときに動作する実施態様１２に記
載の低電力消費ダイオード回路。 （実施態様１４）前記低電力消費ダイオード回路が導通
である場合の前記低電力消費ダイオード回路の順方向電
圧が、前記スイッチ手段が導通である場合の前記スイッ
チの前記第２と第３の接合部の間の抵抗値と、前記スイ
ッチ手段を流れる電流値との積である実施態様１２に記
載の低電力消費ダイオード回路。 （実施態様１５）陽極と陰極とを有するダイオードにソ
ースとドレンとを有するスイッチを接続してなり、前記
スイッチは、前記ダイオードが導通である場合の前記ダ
イオードの順方向電圧が、前記スイッチが導通である場
合の前記スイッチの前記ソースと前記ドレンの間の抵抗
値と、前記スイッチが導通である場合に前記スイッチを
導通する電流値との積である低電力消費ダイオード回
路。
【００３１】
【発明の効果】（ダイオードの物理的なシリコン接合特
性に応じて）約０．７Ｖの順方向電圧を有する従来のダ
イオードとは異なり、本発明の低電力消費ダイオード回
路はたとえば０．２５ｍＶの低い順方向電圧を有するダ
イオード機能を提供している。したがって電力消費の小
さいダイオード機能により低電力消費回路の実現が容易
となる。
性に応じて）約０．７Ｖの順方向電圧を有する従来のダ
イオードとは異なり、本発明の低電力消費ダイオード回
路はたとえば０．２５ｍＶの低い順方向電圧を有するダ
イオード機能を提供している。したがって電力消費の小
さいダイオード機能により低電力消費回路の実現が容易
となる。
【図１】従来形のダイオードを示す図である。
【図２】本発明の実施例の低電力消費ダイオード回路で
ある。
ある。
【図３】図１の従来形の順方向電圧特性と図２の低電力
消費ダイオード回路のそれとを比較したグラフである。
消費ダイオード回路のそれとを比較したグラフである。
【図４】本発明の実施例の低電力消費ダイオード回路の
詳細回路図である。
詳細回路図である。
【図５Ａ】図４に示した低電力消費ダイオードの好適な
比較器の詳細図である。
比較器の詳細図である。
【図５Ｂ】図４の低電力消費ダイオード回路の別の比較
器の詳細回路図である。
器の詳細回路図である。
【図６Ａ】図５Ａの比較器を使用した場合の、図３のグ
ラフをより詳細に示したグラフである。
ラフをより詳細に示したグラフである。
【図６Ｂ】図５Ｂの比較器を使用した場合の、図３のグ
ラフをより詳細に示したグラフである。
ラフをより詳細に示したグラフである。
Claims (15)
- 【請求項１】陽極と陰極とを有する低電力消費ダイオー
ド回路であって、 前記陽極を陽極とし前記陰極を陰極とするダイオード
と、 第１入力と第２入力、出力とを有し、前記第１入力が前
記陽極に接続され、前記第２入力が前記陰極に接続さ
れ、前記第１入力の電圧が前記第２入力の電圧よりも高
い場合は、前記出力に信号を出力する比較器と、 第１及び第２、第３接合部を有し、前記第１接合部が前
記出力に接続され、前記第２接合部は前記陽極に接続さ
れ、かつ前記第３接合部は前記陰極に接続されたスイッ
チとを備え、 前記スイッチは、前記信号に応じて前記陽極と前記陰極
とを電子的に接続する低電力消費ダイオード回路。 - 【請求項２】前記スイッチは、前記第１電圧が前記第２
電圧を、前記比較器のオフセット電圧分だけ超えたとき
に動作する求項１に記載の低電力消費ダイオード回路。 - 【請求項３】前記低電力消費ダイオードの順方向電圧
が、前記第２と第３接合部の間の抵抗値と、該第２と第
３接合部の間を流れる電流値との積である構成の請求項
１に記載の低電力消費ダイオード回路。 - 【請求項４】前記比較器が演算増幅器である請求項１に
記載の低電力消費ダイオード回路。 - 【請求項５】前記スイッチがトランジスタである請求項
１に記載の低電力消費ダイオード回路。 - 【請求項６】前記陽極を陽極とし前記陰極を陰極として
有するクランプ・ダイオードを更に備える請求項１に記
載の低電力消費ダイオード回路。 - 【請求項７】前記比較器が演算増幅器である請求項６に
記載の低電力消費ダイオード回路。 - 【請求項８】前記スイッチがトランジスタである請求項
７に記載の低電力消費ダイオード回路。 - 【請求項９】前記スイッチは、前記第１電圧が前記第２
電圧を、前記比較器のオフセット電圧とスヒステリシス
電圧との合計分だけ超えたときに動作する構成の請求項
１に記載の低電力消費ダイオード回路。 - 【請求項１０】 前記低電力消費ダイオード回路が導通
である場合の順方向電圧が、前記スイッチが導通である
場合の前記第２と第３接合部の間の抵抗値と前記スイッ
チを流れる電流値との積である構成の請求項９に記載の
低電力消費ダイオード回路。 - 【請求項１１】 前記第１電圧と、前記比較器の前記オ
フセット電圧との合計が前記第２電圧よりも高い場合に
は前記スイッチが動作を停止する構成の請求項９に記載
の低電力消費ダイオード回路。 - 【請求項１２】陽極と陰極とを有する低電力消費ダイオ
ード回路であって、 前記陽極を陽極とし前記陰極を陰極とするダイオード手
段と、 前記陽極に接続された第１入力と、前記陰極に接続され
た第２入力と出力とを有し、前記第１入力の電圧が前記
第２入力の電圧よりも高い場合は、前記出力に高論理レ
ベル信号を出力する比較手段と、 第１と、第２、第３接合部を有し、前記第１接合部が前
記出力に接続され、前記第２接合部が前記陽極に接続さ
れ、かつ、前記第３接合部が前記陰極に接続されたスイ
ッチ手段とを備え、 前記スイッチ手段は、前記陽極と前記陰極が電子的に接
続されるように前記低電力消費ダイオード回路を切換え
るスイッチ手段であり、前記切換えは前記第１接合部で
の前記比較器の出力からの信号の検出に応答して行われ
る構成の低電力消費ダイオード回路。 - 【請求項１３】前記スイッチ手段は、前記陽極の電圧が
前記陰極の電圧を、前記比較器のオフセット電圧分だけ
超えたときに動作する請求項１２に記載の低電力消費ダ
イオード回路。 - 【請求項１４】前記低電力消費ダイオード回路が導通で
ある場合の前記低電力消費ダイオード回路の順方向電圧
が、前記スイッチ手段が導通である場合の前記スイッチ
の前記第２と第３の接合部の間の抵抗値と、前記スイッ
チ手段を流れる電流値との積である請求項１２に記載の
低電力消費ダイオード回路。 - 【請求項１５】陽極と陰極とを有するダイオードにソー
スとドレンとを有するスイッチを接続してなり、 前記スイッチは、前記ダイオードが導通である場合の前
記ダイオードの順方向電圧が、前記スイッチが導通であ
る場合の前記スイッチの前記ソースと前記ドレンの間の
抵抗値と、前記スイッチが導通である場合に前記スイッ
チを導通する電流値との積である低電力消費ダイオード
回路。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US227,935 | 1994-04-15 | ||
| US08/227,935 US5506527A (en) | 1994-04-15 | 1994-04-15 | Low power diode |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07297699A true JPH07297699A (ja) | 1995-11-10 |
| JP3631529B2 JP3631529B2 (ja) | 2005-03-23 |
Family
ID=22855055
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10996295A Expired - Fee Related JP3631529B2 (ja) | 1994-04-15 | 1995-04-11 | 低電力消費ダイオード回路 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5506527A (ja) |
| JP (1) | JP3631529B2 (ja) |
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| US5736890A (en) * | 1996-04-03 | 1998-04-07 | Semi Technology Design, Inc. | Method and apparatus for controlling transistors as rectifiers |
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