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公開番号2025078381
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-20
出願番号2023190903
出願日2023-11-08
発明の名称電流検出回路および電源用半導体集積回路
出願人ミツミ電機株式会社
代理人個人,個人
主分類G05F 1/56 20060101AFI20250513BHJP(制御;調整)
要約【課題】検出対象が電流である異常検出用コンパレータの比較動作にヒステリシスを付与することができる電流検出回路を提供する。
【解決手段】検出対象電流を電圧に変換する電流-電圧変換素子と、変換された検出電圧が一方の入力端子に入力され他方の入力端子に比較基準電圧が入力されるコンパレータと、該コンパレータの比較動作にヒステリシスを付与するためのヒステリシス付与回路とを備えた電流検出回路において、ヒステリシス付与回路は、検出対象の電流に加算もしくは減算される所定の大きさの電流を生成する電流源回路と、電流源回路と直列に接続されたスイッチ素子とを備え、該スイッチ素子がコンパレータの出力によってオンまたはオフ状態に切り替えられることにより電流-電圧変換素子に流される電流が増加もしくは減少されて比較基準電圧に対して検出電圧が相対的に変化することでコンパレータの比較動作にヒステリシスを付与するようにした。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
検出対象電流または基準電流を電圧に変換する電流－電圧変換素子と、該電流－電圧変換素子により電流－電圧変換された電圧が一方の入力端子に入力され他方の入力端子に比較の基準となる電圧または前記検出対象電流を変換した電圧が入力されるコンパレータと、該コンパレータの比較動作にヒステリシスを付与するためのヒステリシス付与回路と、を備えた電流検出回路であって、
前記ヒステリシス付与回路は、
所定の大きさの電流を生成する電流源回路と、該電流源回路と直列に接続されたスイッチ素子と、を備え、
前記スイッチ素子が、前記コンパレータの出力によってオン状態またはオフ状態に切り替えられることにより、前記電流－電圧変換素子に流される電流が前記電流源回路の電流分だけ増加もしくは減少されて、前記検出対象電流を変換した電圧または前記基準電流を変換した電圧が変化することで前記コンパレータの比較動作にヒステリシスを付与することを特徴とする電流検出回路。
続きを表示（約 2,100 文字）【請求項２】
前記検出対象電流または前記基準電流は、第１トランジスタによって前記電流－電圧変換素子に流されるように構成されており、
前記ヒステリシス付与回路は、
前記第１トランジスタの制御端子に印加される電圧と同一の電圧が制御端子に印加され前記第１トランジスタの電流に比例した電流を流す第２トランジスタおよび第３トランジスタと、
前記第２トランジスタおよび第３トランジスタとそれぞれ直列に接続された第４トランジスタおよび第５トランジスタと、
を備え、前記第４トランジスタと第５トランジスタは制御端子同士が結合されてカレントミラー回路を構成しており、前記第４トランジスタと第５トランジスタの制御端子の結合ノードと基準電位点との間に前記スイッチ素子が接続されていることを特徴とする請求項１に記載の電流検出回路。
【請求項３】
前記第１～第５トランジスタはバイポーラ・トランジスタにより構成されており、
前記スイッチ素子と前記基準電位点との間には、前記基準電位点に向かって順方向となるようにＰＮ接合整流素子が接続されていることを特徴とする請求項２に記載の電流検出回路。
【請求項４】
１つの入力端子および複数の出力端子と、前記入力端子と前記複数の出力端子との間にそれぞれ接続された複数の電流制御用トランジスタと、前記複数の電流制御用トランジスタを制御する制御回路と、を備えた電源用半導体集積回路であって、
前記複数の電流制御用トランジスタにより前記複数の出力端子へ流される電流に比例した電流と所定の基準電流をそれぞれ電圧に変換して比較し、前記複数の出力端子それぞれのオープン状態またはショート状態を検出する複数の電流検出回路と、
外付け抵抗を接続するための外部端子と、
前記外付け抵抗に電流を流すことにより生じる前記外部端子の電圧に応じて前記基準電流を生成する基準電流生成回路と、を備え、
前記複数の電流検出回路は、
前記電流制御用トランジスタの制御端子に印加される電圧と同一の電圧が制御端子に印加された第１トランジスタと、
前記第１トランジスタに流れる電流を電圧に変換する第１電流－電圧変換素子と、
前記第１電流－電圧変換素子により変換された検出電圧が一方の入力端子に入力され、他方の入力端子に、前記基準電流を電流－電圧変換した電圧が比較基準電圧として入力されるコンパレータと、
前記コンパレータの比較動作にヒステリシスを付与するためのヒステリシス付与回路と、をそれぞれ備え、
前記ヒステリシス付与回路は、
前記第１トランジスタに流れる電流に加算もしくは減算される所定の大きさの電流を生成する電流源回路と、前記電流源回路と直列に接続されたスイッチ素子と、を備え、
前記スイッチ素子が、対応する前記コンパレータの出力によってオン状態またはオフ状態に切り替えられることにより、前記第１電流－電圧変換素子に流される電流が前記電流源回路の電流分だけ増加もしくは減少され、前記比較基準電圧に対して前記検出電圧が相対的に変化することで前記コンパレータの比較動作にヒステリシスを付与するように構成されていることを特徴とする電源用半導体集積回路。
【請求項５】
前記ヒステリシス付与回路は、
前記第１トランジスタの制御端子に印加される電圧と同一の電圧が制御端子に印加され前記第１トランジスタの電流に比例した電流を流す第２トランジスタおよび第３トランジスタと、
前記第２トランジスタおよび第３トランジスタとそれぞれ直列に接続された第４トランジスタおよび第５トランジスタと、
を備え、前記第４トランジスタと第５トランジスタは制御端子同士が結合されてカレントミラー回路を構成しており、前記第４トランジスタと第５トランジスタの制御端子の結合ノードと基準電位点との間に前記スイッチ素子が接続されていることを特徴とする請求項４に記載の電源用半導体集積回路。
【請求項６】
前記第１～第５トランジスタはバイポーラ・トランジスタにより構成されており、
前記複数の電流検出回路が備える前記第１電流－電圧変換素子と前記基準電位点との間には、前記基準電位点に向かって順方向となるようにＰＮ接合整流素子が接続されていることを特徴とする請求項５に記載の電源用半導体集積回路。
【請求項７】
前記外部端子の電圧または前記外部端子に接続された外付け抵抗に応じた電流を生成する電圧－電流変換回路と、該電圧－電流変換回路により生成された電流を転写するカレントミラー回路と、該カレントミラー回路の出力電流を電圧に変換する第２電流－電圧変換素子と、を備え、該第２電流－電圧変換素子により変換された電圧が前記複数の電流検出回路に比較基準電圧として供給され、
前記第１電流－電圧変換素子および前記第２電流－電圧変換素子と前記基準電位点との間に、前記基準電位点に向かって順方向となるように共通のＰＮ接合整流素子が接続されていることを特徴とする請求項６に記載の電源用半導体集積回路。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンパレータを用いて電流の大小を検出する電流検出回路およびそれを内蔵した電源用半導体集積回路（電源用ＩＣ）に関し、例えば負荷が接続される複数の出力端子を備え電流検出回路を用いて複数の出力端子もしくは負荷のオープン異常またはショート異常を検知する機能を有する電源用半導体集積回路に利用して有効な技術に関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
地デジ（地上デジタルテレビ放送）チューナが搭載された自動車では、車載のレギュレータによって地デジ用アンテナなどの車載電子機器に電源が供給される。また、フルセグ対応の車載用の地デジチューナにおいては、受信感度の調整やフルセグ／ワンセグの切替えをチューナで行い、受信状況を最適化するために、地デジ用アンテナとして、４ｃｈ（チャンネル）の同等アンテナであるダイバーシティアンテナが一般に使用されている。
【０００３】
一方、車載用のチューナやアンテナは、コネクタを介して車載レギュレータに接続されるため、車体の振動でコネクタが外れて電源の出力端子がオープンになったり、負荷の内部で断線やショートが発生したりすることがある。そのため、車載用のレギュレータには、そのような異常状態を検出する機能を備えたものがある。
従来、出力端子のオープン状態やショート状態を検出して異常検出信号を生成して出力端子より出力するように構成したレギュレータ用半導体集積回路（レギュレータ用ＩＣ）に関する発明として特許文献１や２に記載されているものがある。
【０００４】
上記特許文献１および２のいずれの発明も、２チャンネル（以下、２ｃｈと記す）に対応して電源を供給可能なレギュレータとして構成されている。このうち、特許文献１の発明は、２ｃｈに対応して設けた２つの外部端子より別々に異常検出用のしきい値を設定することができるようにしたものである。また、特許文献２の発明は、２ｃｈに対して共通の異常検出用しきい値を用いることで、しきい値を設定するための外部端子数を低減するようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１７－４５０９６号公報
特開２０２３－４３０４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１および２のいずれの発明も、出力端子のオープン状態やショート状態の検出に、出力電流に比例した電圧と外部より設定したしきい値電圧とを比較して判定するコンパレータを使用している。そのため、出力電流がノイズによりしきい値の近傍で増減した場合に、コンパレータの出力がハイ／ロウに変化するのを繰り返してしまうという課題がある。このようなノイズによる誤動作を防止するためには、コンパレータの比較動作にヒステリシスを持たせる必要がある。
なお、特許文献２には、コンパレータにはヒステリシス特性を有するものを使用すると良いとの記載があるが、ヒステリシスを付与するための具体的な構成については開示していない。また、特許文献１および２においては、ＭＯＳトランジスタで構成されたレギュレータの実施例を開示しており、バイポーラ・トランジスタで構成されたレギュレータの具体的な実施例については開示されていない。
【０００７】
この発明の目的とするところは、検出対象が電流であるコンパレータの比較動作にヒステリシスを付与することができる電流検出回路およびそれを内蔵した電源用半導体集積回路を提供することにある。
本発明の他の目的は、コンパレータを用いて出力端子のオープン状態やショート状態を検出する電流検出回路を備えバイポーラ・トランジスタで構成された電源用半導体集積回路において、電流検出回路のヒステリシス付与回路を構成するトランジスタが飽和領域で動作するのを防止できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、
検出対象電流または基準電流を電圧に変換する電流－電圧変換素子と、該電流－電圧変換素子により電流－電圧変換された電圧が一方の入力端子に入力され他方の入力端子に比較の基準となる電圧または前記検出対象電流を変換した電圧が入力されるコンパレータと、該コンパレータの比較動作にヒステリシスを付与するためのヒステリシス付与回路と、を備えた電流検出回路において、
前記ヒステリシス付与回路は、
所定の大きさの電流を生成する電流源回路と、該電流源回路と直列に接続されたスイッチ素子と、を備え、
前記スイッチ素子が、前記コンパレータの出力によってオン状態またはオフ状態に切り替えられることにより、前記電流－電圧変換素子に流される電流が前記電流源回路の電流分だけ増加もしくは減少されて、前記検出対象電流を変換した電圧または前記基準電流を変換した電圧が変化することで前記コンパレータの比較動作にヒステリシスを付与するように構成したものである。
上記構成を有する電流検出回路によれば、検出対象が電流であるコンパレータの比較動作にヒステリシスを付与することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、検出対象が電流であるコンパレータの比較動作にヒステリシスを付与することができる電流検出回路およびそれを内蔵した電源用半導体集積回路を提供することができる。また、コンパレータを用いて出力端子のオープン状態やショート状態の検出する電流検出回路を備えバイポーラ・トランジスタで構成された電源用半導体集積回路において、電流検出回路のヒステリシス付与回路を構成するトランジスタが飽和領域で動作するのを防止することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明を適用した第１実施形態のレギュレータＩＣの第１実施例を示す回路構成図である。
本発明を適用した第１実施形態のレギュレータＩＣの第２実施例を示す回路構成図である。
本発明を適用した第１実施形態のレギュレータＩＣの第３実施例を示す回路構成図である。
本発明を適用した第２実施形態のレギュレータＩＣの基本となる構成を示す回路構成図である。
本発明を適用した第２実施形態のレギュレータＩＣの第１実施例を示す回路構成図である。
本発明を適用した第２実施形態のレギュレータＩＣの第２実施例を示す回路構成図である。
本発明を適用した第２実施形態のレギュレータＩＣの第３実施例を示す回路構成図である。
（Ａ）,（Ｂ）は、本発明に先立って本発明者ら考えた電流検出回路におけるヒステリシス付与回路の構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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