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JPH0151091B2 - - Google Patents
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JPH0151091B2 - - Google Patents

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JPH0151091B2
JPH0151091B2 JP57178785A JP17878582A JPH0151091B2 JP H0151091 B2 JPH0151091 B2 JP H0151091B2 JP 57178785 A JP57178785 A JP 57178785A JP 17878582 A JP17878582 A JP 17878582A JP H0151091 B2 JPH0151091 B2 JP H0151091B2
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transistor
potential
circuit
load
drain
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JP57178785A
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Koichi Murakami
Takeshi Ooguro
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H03K17/082Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit
    • H03K17/0822Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit in field-effect transistor switches

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  • Electronic Switches (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、負荷に流れる電流をパワーMOS
トランジスタでスイツチングするようにした半導
体スイツチ回路に係り、特に、負荷シヨート時等
において、前記パワーMOSトランジスタを流れ
る電流を遮断し、これにより当該トランジスタを
保護する機能を備えた半導体スイツチ回路に関す
る。
[Detailed Description of the Invention] This invention utilizes a power MOS to convert current flowing into a load into a power MOS
The present invention relates to a semiconductor switch circuit in which switching is performed using a transistor, and particularly to a semiconductor switch circuit having a function of blocking the current flowing through the power MOS transistor and thereby protecting the transistor during a load shot or the like.

近年、駆動回路を簡単かつ集積化し、その電源
電圧を低電圧化しようとする要望から、パワー
MOSトランジスタ、中でもオン抵抗が低くパワ
ースイツチングに適する縦型パワーMOSトラン
ジスタをスイツチングに応用する動きがある。
(1970年7月10日発行MOS−ICとFET発行所産
報参照) しかしながら、このようなパワーMOSトラン
ジスタを使用した半導体スイツチ回路にあつて
は、ドレイン側に接続される負荷が短絡した状態
においてゲート電位が“H”になると、ドレイン
電位の上昇に加えてドレイン電流も増加するた
め、両者の積により定まるパワー損失は急増し、
遂にはパワーMOSトランジスタが破壊されてし
まうという問題があつた。
In recent years, there has been a desire to simplify and integrate drive circuits and reduce the power supply voltage.
There is a movement to apply MOS transistors, especially vertical power MOS transistors, which have low on-resistance and are suitable for power switching.
(Refer to the MOS-IC and FET issue report issued on July 10, 1970.) However, in semiconductor switch circuits using such power MOS transistors, the gate cannot be connected when the load connected to the drain side is short-circuited. When the potential becomes "H", the drain current increases in addition to the drain potential, so the power loss determined by the product of the two rapidly increases.
Eventually, there was a problem that the power MOS transistor was destroyed.

このため、その対策として従来第1図に示す如
く、パワーMOSトランジスタ1のソースS側に
直列接続された微小抵抗3によりドレイン電流ID
の変化を電圧に変換して検出し、この検出電圧を
コンパレータ4において所定の基準電圧Vrefと
比較し、その比較出力によつてゲートGと入力端
子INとの間に介挿されたドライブ回路5を駆動
させ、負荷シヨート時はゲートGの電位を強制的
に“L”に引き下げて、パワーMOSトランジス
タ1を保護する試みもなされている。
Therefore, as a countermeasure against this problem, conventionally, as shown in FIG .
The detected voltage is compared with a predetermined reference voltage Vref in a comparator 4, and the drive circuit 5 inserted between the gate G and the input terminal IN uses the comparison output to detect the change in voltage. Attempts have also been made to protect the power MOS transistor 1 by driving the power MOS transistor 1 and forcibly lowering the potential of the gate G to "L" during load shot.

ところが、このような回路構成によると、微少
抵抗3によつて常時無駄な電力が消費されるため
スイツチ回路全体の低損失化の妨げとなり、また
半導体基板上に集積化するに際して、一般に微少
抵抗は占有面積が大きいため高集積化の妨げとな
るという問題があつた。
However, with such a circuit configuration, unnecessary power is constantly consumed by the microresistance 3, which hinders the reduction of loss in the entire switch circuit.Furthermore, when integrating on a semiconductor substrate, the microresistance is generally There was a problem in that the occupied area was large, which hindered high integration.

更に、パワーMOSトランジスタ1としてオン
抵抗の小さい縦型パワーMOSトランジスタを使
用し、かつ回路全体を同一半導体基板上に集積形
成しようとすると、縦型パワーMOSトランジス
タの場合、基板自体がドレインとして動作するた
め、基板電位が安定せず、このため基板内に他の
回路構成部分(例えば、コンパレータ4、ドライ
ブ回路5等)を集積形成することが難しくコスト
的に不利な外付部品によつて対処せねばならない
という問題があつた。
Furthermore, if a vertical power MOS transistor with low on-resistance is used as the power MOS transistor 1, and the entire circuit is integrated on the same semiconductor substrate, in the case of a vertical power MOS transistor, the substrate itself acts as a drain. Therefore, the substrate potential is unstable, making it difficult to integrate other circuit components (e.g., comparator 4, drive circuit 5, etc.) within the substrate and using external components, which is disadvantageous in terms of cost. There was a problem that I had to do it.

この発明は、このような従来の問題点に着目し
てなされたもので、その目的とするところは、ス
イツチ駆動電流およびパワー損失が小さく、かつ
集積可能な保護回路を備えた半導体スイツチ回路
を提供することにある。
The present invention was made in view of these conventional problems, and its purpose is to provide a semiconductor switch circuit that has a small switch drive current and power loss, and is equipped with a protection circuit that can be integrated. It's about doing.

この発明は、上記の目的を達成するために、前
記負荷をスイツチングするパワーMOSトランジ
スタのドレイン電位によつて、負荷のシヨートを
判断して当該トランジスタを保護する保護回路
を、MOSトランジスタと、MOS抵抗と、MOS
キヤパシタと、酸化珪素上に形成される抵抗とに
より構成したことを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a protection circuit that protects the transistor by determining the shorting of the load based on the drain potential of the power MOS transistor that switches the load. and M.O.S.
This device is characterized by being composed of a capacitor and a resistor formed on silicon oxide.

以下、第2図〜第7図に示される実施例に基づ
き本発明を詳細に説明する。
Hereinafter, the present invention will be explained in detail based on the embodiments shown in FIGS. 2 to 7.

第2図は、この発明に係る半導体スイツチ回路
の一実施例を示す回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of the semiconductor switch circuit according to the present invention.

第2図において、6はnチヤンネルの縦型パワ
ーMOSトランジスタであり、このトランジスタ
6のソースS6は設置され、かつドレインD6は負
荷7を介して電源VDDに接続されており、またゲ
ートG6は抵抗8を介して制御入力端子INに接続
されている。
In FIG. 2, 6 is an n-channel vertical power MOS transistor, the source S 6 of this transistor 6 is installed, the drain D 6 is connected to the power supply V DD via a load 7, and the gate G6 is connected to the control input terminal IN via a resistor 8.

このため、制御入力端子INの電位VINが、“L”
から“H”あるいは“H”から“L”へと瞬時変
化すると、ゲートG6の電位は抵抗8とゲート容
量CGとにより定まる時定数カーブを描きつつ上
昇または下降し、これによりトランジスタ6はオ
ンまたはオフして負荷7に流れる電流IDをスイツ
チングするように構成されている。
Therefore, the potential V IN of the control input terminal IN is “L”
When the potential of the gate G6 changes instantaneously from "H" to "L" or from "H" to "L", the potential of the gate G6 rises or falls while drawing a time constant curve determined by the resistor 8 and the gate capacitance C G. It is configured to switch the current ID flowing through the load 7 by turning it on or off.

9はnチヤンネルの横型MOSトランジスタで
あり、このトランジスタ9のソースS9は接地さ
れ、かつドレインD9は前記トランジスタ6のゲ
ートG6へと接続されている。
9 is an n-channel lateral MOS transistor, the source S 9 of this transistor 9 is grounded, and the drain D 9 is connected to the gate G 6 of the transistor 6.

従つて、トランジスタ9のゲート電位VG9がそ
のスレシヨルド電圧VT9に達すると、トランジス
タ9はオンし、これによりトランジスタ6のゲー
ト電位VG6をアース電位に引き下げるように構成
されている。
Therefore, when the gate potential V G9 of the transistor 9 reaches its threshold voltage V T9 , the transistor 9 is turned on, thereby lowering the gate potential V G6 of the transistor 6 to ground potential.

トランジスタ6のドレインD6とアースとの間
には、MOS抵抗10とMOSキヤパシタ11とを
直列接続してなる積分回路12が設けられてお
り、特にこの例ではMOS抵抗10としてゲー
ト・ドレイン間を短絡してなるnチヤンネルの横
型MOSトランジスタが使用されているため、
MOS抵抗10は定電流源としても機能すること
となる。また、積分回路12の出力は、トランジ
スタ9のゲートG9へと供給されており、このた
め積分回路12の出力が上昇してトランジスタ9
のスレシヨルド電圧VT9を越えると同時に、トラ
ンジスタ9はオンすることとなる。
An integrating circuit 12 consisting of a MOS resistor 10 and a MOS capacitor 11 connected in series is provided between the drain D 6 of the transistor 6 and the ground. Because a short-circuited n-channel lateral MOS transistor is used,
The MOS resistor 10 also functions as a constant current source. Further, the output of the integrating circuit 12 is supplied to the gate G 9 of the transistor 9, so that the output of the integrating circuit 12 increases and the gate G 9 of the transistor 9 increases.
As soon as the threshold voltage V T9 is exceeded, the transistor 9 turns on.

13は、積分回路12のキヤパシタ11の放電
路を形成するnチヤンネル横型MOSトランジス
タであり、そのソースS13は接地され、またドレ
インD13は積分回路12の出力端子へと接続され
ている。このため、トランジスタ13のゲート電
位VG13が上昇してスレシヨルド電圧VT13を越える
と、トランジスタ13はオンして、キヤパシタ1
1の電荷は急速に放電され、積分回路12の出力
は略零電位に立ち下がることとなる。
Reference numeral 13 denotes an n-channel lateral MOS transistor that forms a discharge path for the capacitor 11 of the integrating circuit 12. Its source S 13 is grounded, and its drain D 13 is connected to the output terminal of the integrating circuit 12. Therefore, when the gate potential V G13 of the transistor 13 rises and exceeds the threshold voltage V T13 , the transistor 13 is turned on and the capacitor 1
The charge of 1 is rapidly discharged, and the output of the integrating circuit 12 falls to approximately zero potential.

14は、抵抗15とnチヤンネルの横型MOS
トランジスタ16とを直列接続してなるインバー
タ回路であり、このインバータ回路14にはトラ
ンジスタ6のドレイン電位VD6が電源として供給
されており、またトランジスタ16のゲートG16
は制御入力端子INに接続されている。
14 is a resistor 15 and an n-channel horizontal MOS
This is an inverter circuit formed by connecting a transistor 16 in series, and this inverter circuit 14 is supplied with the drain potential V D6 of the transistor 6 as a power supply, and the gate potential G 16 of the transistor 16 is supplied as a power supply.
is connected to the control input terminal IN.

従つて、インバータ回路14は、制御入力端子
INに供給されるスイツチング入力を反転して出
力し、この反転出力によりトランジスタ13がオ
ン、オフ制御されることになる。
Therefore, the inverter circuit 14 has a control input terminal
The switching input supplied to IN is inverted and output, and the transistor 13 is controlled to be turned on or off by this inverted output.

次に、以上説明した半導体スイツチ回路の動作
を、第3図のタイムチヤートを参照しつつ、負荷
正常時、シヨート時に分けて説明する。
Next, the operation of the semiconductor switch circuit described above will be explained separately, with reference to the time chart of FIG. 3, when the load is normal and when the load is short.

負荷正常時の動作タイムチヤートを第3図aに
示す。同図に示す如く、トランジスタ6をオンす
べく、入力電位VINが“L”から“H”に立ち上
がると、トランジスタ6のゲート電位VG6は抵抗
8の抵抗値Rとトランジスタ6のゲート容量CG
とで定まる時定数τ(=CG・R)をもつて緩かに
上昇し始める。
The operating time chart under normal load conditions is shown in Figure 3a. As shown in the figure, when the input potential V IN rises from "L" to "H" to turn on the transistor 6, the gate potential V G6 of the transistor 6 is the resistance value R of the resistor 8 and the gate capacitance C of the transistor 6. G
It begins to rise slowly with a time constant τ (=C G · R) determined by .

次いで、入力電位VINの立ち上がりからt1時間
が経過して、トランジスタ6のゲート電位VG6
そのスレシヨルド電圧VT6を越えると、トランジ
スタ6はオン状態に移行し、負荷7にはドレイン
電流IDが流れ始め、同時に負荷7による電圧降下
によつてトランジスタ6のドレイン電位VD6は低
下し始める。
Next, when t 1 time has elapsed since the rise of the input potential V IN and the gate potential V G6 of the transistor 6 exceeds its threshold voltage V T6 , the transistor 6 turns on and the drain current I flows into the load 7. D begins to flow, and at the same time, the drain potential V D6 of the transistor 6 begins to decrease due to the voltage drop caused by the load 7.

一方、入力電位VINが“L”から“H”へと立
ち上がると同時に、インバータ回路14の出力は
“H”から“L”へと転じ、これによりトランジ
スタ13はオフ状態となり、積分回路12のキヤ
パシタ11に対する充電が開始されて、積分回路
12の出力電位V1の値は、トランジスタ6のゲ
ート電位VG6よりも更に緩かに上昇する。
On the other hand, at the same time that the input potential V IN rises from "L" to "H", the output of the inverter circuit 14 changes from "H" to "L", thereby turning off the transistor 13 and turning off the integrator circuit 12. Charging of the capacitor 11 is started, and the value of the output potential V 1 of the integrating circuit 12 rises more slowly than the gate potential V G6 of the transistor 6.

このため、積分回路12の出力電位V1がトラ
ンジスタ9のスレシヨルド電圧VT9に到達する以
前に、すなわち入力電位VINの立ち上がりからt2
時間が経過した時点において、トランジスタ6の
ドレイン電位VD6はトランジスタ9のスレシヨル
ド電圧VT9以下に低下してしまい、この結果積分
回路12の出力電位V1は、 V1=VD6−VT10−VBG VD6;V1の上昇が止まつたときの値 VT10;MOS抵抗10のスレシヨルド電圧 VBG;バツクゲート効果 で与えられる値にクリツプされる。
Therefore, before the output potential V 1 of the integrating circuit 12 reaches the threshold voltage V T9 of the transistor 9, that is, from the rise of the input potential V IN , t 2
As time passes, the drain potential V D6 of the transistor 6 drops below the threshold voltage V T9 of the transistor 9, and as a result, the output potential V 1 of the integrating circuit 12 becomes V 1 = V D6 − V T10 − V BG V D6 ; Value when V 1 stops rising V T10 ; Threshold voltage of MOS resistor 10 V BG ; Clipped to the value given by the back gate effect.

ここで、V1<VT9となるように設定しておけ
ば、積分出力V1の値はVT9まで上昇しないため、
トランジスタ6のゲート電位VG6は“H”状態に
維持され、トランジスタ6には電流IDが流れ続け
ることとなる。
Here, if it is set so that V 1 <V T9 , the value of the integral output V 1 will not rise to V T9 , so
The gate potential V G6 of the transistor 6 is maintained at the "H" state, and the current ID continues to flow through the transistor 6.

次に、トランジスタ6をオフすべく、入力電位
VINを“H”から“L”に瞬時立ち下げると、ト
ランジスタ6のゲート容量CGに充電された電荷
は抵抗8を介して放電され、次いでVG6<VT6
なつた時点において、トランジスタ6は完全にオ
フし、ドレイン電流IDも流れなくなる。
Next, in order to turn off transistor 6, the input potential
When V IN instantaneously falls from "H" to "L", the electric charge charged in the gate capacitance C G of transistor 6 is discharged through resistor 8, and then when V G6 < V T6 , the transistor 6 is completely turned off, and the drain current ID no longer flows.

また、キヤパシタ11に充電された電荷もトラ
ンジスタ13を介して急速に放電され、これによ
り積分回路12の出力電位V1は略零ボルトに低
下する。
Further, the charge stored in the capacitor 11 is also rapidly discharged through the transistor 13, and as a result, the output potential V1 of the integrating circuit 12 decreases to approximately zero volts.

このように、負荷7が正常である限り、トラン
ジスタ6は入力電位VINの“H”、“L”に応じて
正常にスイツチングされることとなる。
In this way, as long as the load 7 is normal, the transistor 6 will be normally switched depending on the "H" or "L" level of the input potential V IN .

次に、負荷シヨート時における動作タイムチヤ
ートを第3図bに示す。同図において、トランジ
スタ6をオンさせるべく、入力電位VINを“L”
から“H”に立ち上げると、前述の負荷正常時と
同様にしてトランジスタ6のゲート電位VG6は所
定の時定数カーブを描いて上昇し始め、t1時間が
経過してVG6=VT6となつた時点において、トラ
ンジスタ6はオン状態へと移行し、ドレイン電流
IDが流れ始める。
Next, an operation time chart during load shot is shown in FIG. 3b. In the same figure, in order to turn on transistor 6, input potential V IN is set to “L”.
When the voltage is raised to "H" from t, the gate potential V G6 of the transistor 6 starts to rise along a predetermined time constant curve in the same manner as when the load is normal as described above, and after t 1 hour has passed, V G6 = V T6 At the point in time, the transistor 6 shifts to the on state, and the drain current
ID begins to flow.

また、負荷7はシヨートしているため、トラン
ジスタ6のドレインD6には電源電圧VDDがそのま
ま印加され、そのためドレイン電位VD6はVDD
維持される。
Further, since the load 7 is shorted, the power supply voltage V DD is directly applied to the drain D 6 of the transistor 6, and therefore the drain potential V D6 is maintained at V DD .

一方、積分回路12の出力電位V1も、入力電
位VINの立ち上がりに応答して徐々に上昇を開始
するが、トランジスタ6がオンしてもドレイン電
位VD6は電源電圧VDDに維持されているため、前
述した負荷が正常な場合とは異なり、積分回路1
2の出力電位V1の上昇は更に続き、やがてt3時間
経過後トランジスタ9のスレシヨルド電圧VT9
越えることとなる。
On the other hand, the output potential V1 of the integrating circuit 12 also starts to rise gradually in response to the rise of the input potential VIN , but even when the transistor 6 is turned on, the drain potential VD6 is maintained at the power supply voltage VDD . Therefore, unlike the case where the load is normal as described above, the integration circuit 1
The rise in the output potential V 1 of the transistor 2 continues further, and eventually exceeds the threshold voltage V T9 of the transistor 9 after the elapse of time t 3 .

すると、トランジスタ9がオンしてトランジス
タ6のゲート電位VG6は下がり始め、これにより
ドレイン電流IDも徐々に減少し始める。そして、
t4時間が経過してVG6<VT6となると、ドレイン電
流IDは完全に流れなくなる。
Then, the transistor 9 is turned on and the gate potential V G6 of the transistor 6 starts to decrease, and the drain current ID also starts to decrease gradually. and,
When 4 hours have passed and V G6 < V T6 , the drain current I D stops flowing completely.

従つて、ドレイン電流IDは入力電位VINが“L”
から“H”に立ち上がつた時点より(t4−t1)の
極めて短時間しか流れないため、従来のスイツチ
ング回路のようにパワー損失によつてスイツチン
グ素子が破壊されることを未然に防止することが
できる。
Therefore, the drain current I D is low when the input potential V IN is “L”.
Since the current only flows for an extremely short period of time (t 4t 1 ) from the time when the voltage rises to “H” from the current level, it prevents the switching element from being destroyed due to power loss as in conventional switching circuits. can do.

ここで、前記時間t1、t2、t4の値はMOS抵抗1
0のゲート幅/ゲート長、MOSキヤパシタ11
の容量、抵抗8の抵抗値を変えることによつて適
宜に設定が可能である。
Here, the values of the times t 1 , t 2 , and t 4 are MOS resistance 1
Gate width/gate length of 0, MOS capacitor 11
It can be set appropriately by changing the capacitance of the resistor 8 and the resistance value of the resistor 8.

次に、入力電位VINが“H”から“L”に立ち
下がつた場合には、前述の負荷正常時と同様にし
てキヤパシタ11の電荷はトランジスタ13を介
して急速に放電され、積分回路はリセツト状態と
なる。
Next, when the input potential V IN falls from "H" to "L", the charge in the capacitor 11 is rapidly discharged through the transistor 13 in the same way as when the load is normal, and the integrator circuit is in a reset state.

なお、負荷7が正常でかつトランジスタ6がオ
ンしている状態において、突然負荷7がシヨート
したような場合には、第3図aにおいて、積分回
路12の出力電位V1がそれまでのレベルより直
ちに上昇を開始し、微少時間の経後後、第3図b
に示す如くトランジスタ9のスレシヨルド電圧
VT9を越えることとなり、以後トランジスタ6の
ゲート電位は同図bの如く低下し、ドレイン電流
IDは遮断されることになる。
Note that if the load 7 is suddenly shunted while the load 7 is normal and the transistor 6 is on, the output potential V 1 of the integrating circuit 12 will be lower than the previous level as shown in FIG. 3a. Immediately it started to rise, and after a short period of time, Fig. 3b
The threshold voltage of transistor 9 as shown in
V T9 is exceeded, and from then on the gate potential of transistor 6 decreases as shown in figure b, and the drain current
ID will be blocked.

かくして、この実施例に示される保護回路にあ
つては、負荷7がシヨートしたことを、トランジ
スタ6のドレイン電位VD6の値に基づいて検出し
ているため、トランジスタ6のソース側に微少抵
抗を介挿して負荷電流の変化に基づいて負荷7の
シヨートを検出するようにした従来例のように、
トランジスタ7がオンしている間に、微少抵抗に
よつて無駄な電力が消費されることもない。
Thus, in the protection circuit shown in this embodiment, since the shot of the load 7 is detected based on the value of the drain potential V D6 of the transistor 6, a small resistance is connected to the source side of the transistor 6. As in the conventional example in which the short of the load 7 is detected based on the change in the load current by inserting the
While the transistor 7 is on, no power is wasted due to the minute resistance.

また、この実施例によれば、積分回路12を構
成するMOSキヤパシタ11と並列に、放電用ト
ランジスタ13を接続するとともに、このトラン
ジスタ13をインバータ回路14を介して、スイ
ツチング入力の反転信号によつてオン、オフ制御
しているため、入力電位VINが“H”から“L”
に立ち下がつた場合に、積分回路12の出力V1
は直ちに“L”となり、入力端子INに微少間隔
で“H”を繰り返し供給した場合にも、積分回路
12の遅延時間にバラツキが生じることが少く、
またMOS抵抗10としてドレイン・ゲート間を
短絡してなる定電流源を使用しているため、積分
回路12の出力電位V1は時間の関数として一時
的に増加し、単なるリニア抵抗を使用した場合に
比べ、遅延時間の設定がその製作上容易となり、
高精度な積分回路を構成することができる。
Further, according to this embodiment, the discharging transistor 13 is connected in parallel with the MOS capacitor 11 constituting the integrating circuit 12, and the transistor 13 is connected via the inverter circuit 14 by an inverted signal of the switching input. Due to on/off control, the input potential V IN changes from “H” to “L”
When V 1 falls, the output V 1 of the integrating circuit 12
becomes "L" immediately, and even if "H" is repeatedly supplied to the input terminal IN at minute intervals, there will be little variation in the delay time of the integrating circuit 12.
In addition, since a constant current source with the drain and gate shorted is used as the MOS resistor 10, the output potential V 1 of the integrating circuit 12 increases temporarily as a function of time, and when a simple linear resistor is used. Compared to , it is easier to set the delay time,
A highly accurate integration circuit can be constructed.

また、この実施例では、パワースイツチング用
素子としてnチヤンネルのソース接地パワー
MOSトランジスタ6を使用するとともに、その
ゲート短絡用素子としてnチヤンネルのソース接
地MOSトランジスタ9、積分回路として、MOS
抵抗10とMOSキヤパシタ11、放電用素子1
3およびインバータ素子16として、それぞれn
チヤンネルのソース接地MOSトランジスタを使
用しているため、パワーMOSトランジスタとし
て極めてオン抵抗の小さい縦型素子を使用した場
合にも、何等特別なアイソレーシヨンを施さずと
もこれを同一半導体基板内に容易に集積化するこ
とができる。
In addition, in this embodiment, an n-channel source common power source is used as a power switching element.
In addition to using a MOS transistor 6, an n-channel source-grounded MOS transistor 9 is used as a gate shorting element, and a MOS transistor 9 is used as an integrating circuit.
Resistor 10, MOS capacitor 11, discharge element 1
3 and inverter element 16, respectively.
Since channel source-grounded MOS transistors are used, even if a vertical element with extremely low on-resistance is used as a power MOS transistor, it can be easily installed on the same semiconductor substrate without any special isolation. can be integrated into

また、パワートランジスタのゲートに接続され
る入力抵抗8およびインバータ回路の負荷抵抗1
5については、何れも比較的抵抗値の大きなもの
で済むため、その占有面積も小さくて済み、よつ
て高密度集積化が可能となる。
Also, an input resistor 8 connected to the gate of the power transistor and a load resistor 1 of the inverter circuit
Regarding No. 5, since all of them require a relatively large resistance value, their occupied area is also small, and high-density integration is therefore possible.

また、この実施例にあつては、トランジスタ9
を駆動する積分回路12の電源およびMOS抵抗
10のゲート電圧として、パワーMOSトランジ
スタ6のドレイン電位VD6を使用しているため、
トランジスタ6がオンした後、ゆつくりとドレイ
ン電位VD6が低下する大容量ランプ負荷等の場合
でも、積分回路12の出力比(シヨート時/正常
時)を大きく取ることができ、このためシヨート
か否かの判断時間を短縮することができるという
効果がある。
Further, in this embodiment, the transistor 9
Since the drain potential V D6 of the power MOS transistor 6 is used as the power supply of the integrating circuit 12 that drives the integrator circuit 12 and the gate voltage of the MOS resistor 10,
Even in the case of a large-capacity lamp load where the drain potential V D6 slowly decreases after the transistor 6 is turned on, the output ratio of the integrating circuit 12 (when shot/normally) can be set to a large value. This has the effect of shortening the time required to decide whether or not to use it.

この効果をパワーMOSトランジスタ6のドレ
イン電位VD6を直接に検出してシヨートか否かの
判断を行なう場合、すなわち入力電位が“L”か
ら“H”に立ち上がつた後、一定時間が経過して
も、ドレイン電位VD6が“H”であることに基づ
いて、シヨートを検出する場合と比較して、第4
図を参照しながら説明する。
This effect can be observed when directly detecting the drain potential V D6 of the power MOS transistor 6 to determine whether or not there is a short, that is, after the input potential rises from "L" to "H", a certain period of time has elapsed. Even if the drain potential V D6 is “H”, the fourth
This will be explained with reference to the figures.

第4図aは負荷正常時におけるドレイン電位
VD6および積分出力V1の変化を示し、また第4図
bは、負荷シヨート時におけるドレイン電位VD6
および積部出力V1の変化を示す。第4図aに示
す如く、電源電圧VDD=12ボルト、入力電位VIN
の“H”を5ボルトとした状態において、負荷7
として大容量ランプを使用すると、負荷7が正常
な場合には、ドレイン電位VD6がMOSトランジス
タのスレシヨルド電圧VT(≒1〜2ボルト)まで
低下するには少くともT1時間が必要である。
Figure 4a shows the drain potential under normal load.
Figure 4b shows the changes in V D6 and the integral output V 1 , and Figure 4b shows the drain potential V D6 during load shoot.
and shows the change in product output V 1 . As shown in Figure 4a, power supply voltage V DD = 12 volts, input potential V IN
When “H” is 5 volts, load 7
When a large-capacity lamp is used as the load 7, if the load 7 is normal, at least T 1 hour is required for the drain potential V D6 to drop to the threshold voltage V T (≒1 to 2 volts) of the MOS transistor. .

従つて、仮にMOSトランジスタのスレシヨル
ド電圧VTを利用して、かつドレイン電位VD6がVT
に低下するか否かに基づいて、負荷7の短絡を判
定しようとすれば、少くともスイツチング入力
VINが“H”となつてからT1時間を必要とする。
ここで、T1時間の間は、トランジスタ6に電流
が流れ続けるため、負荷7が大容量なものである
場合には、時間T1の長大化(10ms)により
トランジスタ6を破損させる虞れがある。
Therefore, if the threshold voltage V T of the MOS transistor is used and the drain potential V D6 is V T
If you want to determine whether the load 7 is short-circuited based on whether or not the switching input
It takes T 1 hour after V IN becomes “H”.
Here, the current continues to flow through the transistor 6 during the time T1 , so if the load 7 has a large capacity, there is a risk of damaging the transistor 6 due to the lengthening of the time T1 (10ms). be.

しかしながら、この実施例では積分回路12の
入力として、ドレイン電位VD6が使用されている
ため、負荷7が正常でドレイン電位VD6が低下し
つつある状態における積分出力V1の上昇カーブ
と、負荷がシヨートしてドレイン電位VD6が一定
に維持されている状態における積分出力V1の上
昇カーブとでは著しい相違が生じる。すなわち、
負荷が正常な場合、積分出力V1はトランジスタ
9のスレシヨルド電圧VT9を越えることはないの
に対して、負荷がシヨートしている場合、VIN
立ち上がり後、僅かT2時間でV1はVT9を越えるか
ら、T1よりも短時間であるT2時間以内に負荷の
正常、シヨートを判定することができ、トランジ
スタ6の破損を未然に防止することができる。
However, in this embodiment, since the drain potential V D6 is used as the input of the integrating circuit 12, the rise curve of the integral output V 1 in a state where the load 7 is normal and the drain potential V D6 is decreasing, and the load There is a significant difference between the rise curve of the integral output V 1 and the rise curve of the integral output V 1 in a state where the drain potential V D6 is maintained constant by shortening the drain potential V D6 . That is,
When the load is normal, the integrated output V 1 does not exceed the threshold voltage V T9 of transistor 9, whereas when the load is shunting, V 1 rises in only T 2 hours after V IN rises. Since V T9 is exceeded, it is possible to determine whether the load is normal or short within T 2 hours, which is shorter than T 1 , and damage to the transistor 6 can be prevented.

次に、以上説明した半導体スイツチ回路を同一
チツプ上に集積化したときの各部の構造を、第5
図〜第7図を参照して説明する。
Next, the structure of each part when the semiconductor switch circuit explained above is integrated on the same chip is shown in the fifth section.
This will be explained with reference to FIGS.

第5図はトランジスタ6の構造を、第6図は
MOS抵抗10とMOSキヤパシタ11の構造を、
第7図は抵抗8と他のMOSトランジスタ9の構
造をそれぞれ示す。
Fig. 5 shows the structure of the transistor 6, and Fig. 6 shows the structure of the transistor 6.
The structure of MOS resistor 10 and MOS capacitor 11 is
FIG. 7 shows the structure of the resistor 8 and another MOS transistor 9, respectively.

第5図は、公知の縦型MOSトランジスタの構
造を示すもので、61はソース電極、62はゲー
ト電極、63はドレイン電極、64はソース領
域、65はチヤンネル形成領域、66はドレイン
領域、67は高濃度領域、68は基板である。
FIG. 5 shows the structure of a known vertical MOS transistor, in which 61 is a source electrode, 62 is a gate electrode, 63 is a drain electrode, 64 is a source region, 65 is a channel forming region, 66 is a drain region, 67 is a high concentration region, and 68 is a substrate.

そして、電流はn型のドレイン領域66からp
型のチヤンネル形成領域65のゲート電極下に形
成されるチヤンネルを通つてn型のソース領域6
4へ流れる。この構造によれば、電流を略縦方向
に流すことができるためオン抵抗を小さくでき、
パワースイツチングに適したものとなる。
Then, the current flows from the n-type drain region 66 to the p
The n-type source region 6 passes through a channel formed under the gate electrode of the type channel formation region 65.
Flows to 4. According to this structure, since current can flow approximately vertically, on-resistance can be reduced,
This makes it suitable for power switching.

第6図は、第5図に示した縦型MOSトランジ
スタのドレイン領域66中に、チヤンネル形成領
域105を形成し、その中に横型MOSトランジ
スタで形成したMOS抵抗10とMOSキヤパシタ
11を示している。同図において、101はソー
ス電極、102はゲート電極、103はドレイン
電極、104はソース領域、105はチヤンネル
形成領域、106はドレイン領域、107は高濃
度領域、11はMOSキヤパシタである。
FIG. 6 shows a channel formation region 105 formed in the drain region 66 of the vertical MOS transistor shown in FIG. . In the figure, 101 is a source electrode, 102 is a gate electrode, 103 is a drain electrode, 104 is a source region, 105 is a channel forming region, 106 is a drain region, 107 is a high concentration region, and 11 is a MOS capacitor.

同図に示す如く、キヤパシタ11は接地された
n型不純物の高濃度領域を下面電極、Alを上面
電極として、ゲートSiO2膜を挾んで形成されて
いる。また、MOS抵抗10およびMOSキヤパシ
タ11は、接地されたチヤンネル形成領域105
中に形成されているため、縦型パワーMOSトラ
ンジスタ6がオンしてドレイン領域66の電位が
変動してもその特性に変化は生じない。
As shown in the figure, the capacitor 11 is formed by sandwiching a gate SiO 2 film between a grounded n-type impurity high concentration region as a lower surface electrode and Al as an upper surface electrode. Further, the MOS resistor 10 and the MOS capacitor 11 are connected to a grounded channel forming region 105.
Since the vertical power MOS transistor 6 is turned on and the potential of the drain region 66 fluctuates, its characteristics do not change.

第7図も、第6図同様に縦型パワーMOSトラ
ンジスタ6のドレイン領域66中にp型のチヤン
ネル形成領域95を形成し、その中に横型MOS
トランジスタ9を形成したものを示す。また、同
図には、poly−Siで形成した入力抵抗8も同時に
示す。
7, similarly to FIG. 6, a p-type channel forming region 95 is formed in the drain region 66 of the vertical power MOS transistor 6, and a horizontal MOS
A transistor 9 is shown. The figure also shows an input resistor 8 made of poly-Si.

図において、8はpoly−Si抵抗、91はソース
電極、92はゲート電極、93はドレイン電極、
94はソース領域、95はチヤンネル形成領域、
96はドレイン領域、97は高濃度領域である。
In the figure, 8 is a poly-Si resistor, 91 is a source electrode, 92 is a gate electrode, 93 is a drain electrode,
94 is a source region, 95 is a channel forming region,
96 is a drain region, and 97 is a high concentration region.

ソース領域94とチヤンネル形成領域95とは
共にソース電極91により接地されているため、
縦型パワーMOSトランジスタ6のスイツチング
によりそのドレイン領域66の電位が変動して
も、チヤンネル形成領域95の電位は影響され
ず、これにより横型MOSトランジスタ9は正常
に動作することになるのである。また、poly−Si
抵抗8は、フイールドSiO2上にpoly−Siで形成
されているため、ドレイン領域66とは完全に絶
縁されており、ドレイン領域66の電位変動の影
響を受けない。
Since both the source region 94 and the channel forming region 95 are grounded by the source electrode 91,
Even if the potential of the drain region 66 changes due to switching of the vertical power MOS transistor 6, the potential of the channel forming region 95 is not affected, so that the horizontal MOS transistor 9 operates normally. Also, poly−Si
Since the resistor 8 is formed of poly-Si on the field SiO 2 , it is completely insulated from the drain region 66 and is not affected by potential fluctuations in the drain region 66 .

かくして、第5図〜第7図の構造とすれば、第
2図に示す半導体スイツチ回路は縦型MOSトラ
ンジスタ6と同一チツプに集積することができ
る。
Thus, with the structure shown in FIGS. 5 to 7, the semiconductor switch circuit shown in FIG. 2 can be integrated on the same chip as the vertical MOS transistor 6.

なお、前記実施例では各回路素子を同一チツプ
に集積形成したが、勿論各回路素子をデイスクリ
ート部品で構成しても、所期の回路的効果を得る
ことができる。
In the above embodiment, each circuit element is integrated on the same chip, but it is of course possible to obtain the desired circuit effect even if each circuit element is formed from discrete components.

以上の実施例の説明でも明らかなように、この
発明によればスイツチ駆動電流およびパワー損失
が小さく、かつ集積可能なシヨート保護回路を備
えた半導体スイツチ回路を提供することができ、
特にこのシヨート保護回路はシヨート検出応答性
が高いという効果がある。
As is clear from the above description of the embodiments, according to the present invention, it is possible to provide a semiconductor switch circuit with a short switch protection circuit that has a small switch drive current and power loss and can be integrated.
In particular, this shot protection circuit has the advantage of high shot detection responsiveness.

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

第1図は従来の半導体スイツチ回路を示す回路
図、第2図は本発明に係る半導体スイツチ回路を
示す回路図、第3図は負荷正常時と負荷シヨート
時に分けて、本発明回路の動作を示す波形図、第
4図は本発明回路の動作を他の回路の動作と比較
して示す図、第5図は縦型パワーMOSトランジ
スタの構造を示す図、第6図はMOS抵抗とMOS
キヤパシタの構造を示す図、第7図はpoly−Si抵
抗と横型MOSトランジスタの構造を示す図であ
る。 6……第1のMOSトランジスタ、7……負荷、
8……入力抵抗、9……第2のMOSトランジス
タ、10……集積回路、13……第3のMOSト
ランジスタ、14……インバータ回路。
Fig. 1 is a circuit diagram showing a conventional semiconductor switch circuit, Fig. 2 is a circuit diagram showing a semiconductor switch circuit according to the present invention, and Fig. 3 shows the operation of the inventive circuit divided into normal load and load shot conditions. 4 is a diagram showing the operation of the circuit of the present invention in comparison with the operation of other circuits, FIG. 5 is a diagram showing the structure of a vertical power MOS transistor, and FIG. 6 is a diagram showing the MOS resistor and MOS
FIG. 7 is a diagram showing the structure of a capacitor, and FIG. 7 is a diagram showing the structure of a poly-Si resistor and a lateral MOS transistor. 6...First MOS transistor, 7...Load,
8...Input resistance, 9...Second MOS transistor, 10...Integrated circuit, 13...Third MOS transistor, 14...Inverter circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 負荷に流れる電流をスイツチングする第1の
MOSトランジスタと、 前記第1のMOSトランジスタのゲートと入力
端子間に接続された入力抵抗と、 前記第1のMOSトランジスタのドレイン電位
で充電される積分回路と、 ソース接地されるとともに、ドレインを前記第
1のMOSトランジスタのゲートに接続され、か
つ前記積分回路の出力でスイツチング動作する第
2のMOSトランジスタと、 前記入力端子におけるスイツチング入力を反転
するインバータ回路と、 ソース接地されるとともに、ドレインを前記積
分回路の出力端子に接続され、かつ前記インバー
タ回路の出力でスイツチング動作する第3の
MOSトランジスタとからなることを特徴とする
半導体スイツチ回路。
[Claims] 1. A first switch that switches the current flowing through the load.
a MOS transistor; an input resistor connected between the gate of the first MOS transistor and an input terminal; an integration circuit charged with the drain potential of the first MOS transistor; a second MOS transistor that is connected to the gate of the first MOS transistor and performs a switching operation based on the output of the integrating circuit; an inverter circuit that inverts the switching input at the input terminal; a third circuit connected to the output terminal of the integrator circuit and operated by the output of the inverter circuit;
A semiconductor switch circuit characterized by consisting of a MOS transistor.
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GB2183853B (en) * 1985-12-02 1989-12-20 Trw Inc Power supply switch circuit for wafer scale applications
JP4729877B2 (en) * 2004-07-14 2011-07-20 ソニー株式会社 Current output type drive circuit
US7242560B2 (en) * 2004-09-14 2007-07-10 Delphi Technologies, Inc Discrete circuit for driving field effect transistors
TWI485947B (en) * 2011-07-27 2015-05-21 Giga Byte Tech Co Ltd Circuit protection device and protection method thereof

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