JP2007241411A - 電流検出回路および該電流検出回路を利用した電流モードdc−dcコンバータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1導電体Rs1および負荷1を直列接続した第1の直列回路と、前記第1導電体Rs1の抵抗の温度特性と同じ温度特性を備えた第2導電体Rs1と抵抗R1を直列接続した第2の直列回路と、第1の直列回路と第2の直列回路に電圧を供給する電源Vinと、第2導電体Rs2の電圧降下を、前記第1導電体Rs1の電圧降下と同電圧に制御する制御回路(演算増幅回路2、PMOSトランジスタ5からなる)を備え、第2導電体Rs2に流れる電流に基づき負荷電流に対応する電流検出信号Vsenseを生成する。第1導電体Rs1と第2導電体Rs2はオン抵抗の温度特性が等しいPMOSトランジスタに置き換えることも可能である。
【選択図】図1
Description
Vsense=IL・Rm1on・Rs/(Rm1on+Rm2on+Rs) ・・・(式1)
となる。
Vsense=IL・Rm1on(1+Δt・γ)・Rs/(Rm1on(1+Δt・γ)+Rm2on(1+Δt・γ)+Rs) ・・・(式2)
Vsense=IL・Rm1on・Rs/(Rm1on+Rm2on+Rs/(1+Δt・γ)) ・・・(式3)
となり、式中に温度依存を示す項(1+Δt・γ)が残ってしまい、電流検出信号Vsenseは温度依存性を持つことが分かる。そのため、上記のような回路構成の電流検出回路では、温度補償が必要となる。
a)請求項1記載の発明は、負荷を流れる負荷電流を検出する電流検出回路において、第1導電体および負荷を直列接続した第1の直列回路と、前記第1導電体の抵抗の温度特性と同じ温度特性を備えた第2導電体と抵抗を直列接続した第2の直列回路と、前記第1の直列回路と前記第2の直列回路に電圧を供給する電源と、前記第2導電体の電圧降下を、前記第1導電体の電圧降下と同電圧に制御する制御回路を備え、前記第2導電体に流れる電流に基づき負荷電流に対応する電流検出信号を生成することを特徴としている。
a)請求項1記載の発明では、負荷電流を検出する電流検出回路の構成を、負荷電流が流れる第1導電体と、該第1導電体の抵抗の温度特性と同じ温度特性を備えた第2導電体と、該第2導電体に電流を供給する電源と、第2導電体の電圧降下を、第1導電体の電圧降下と同電圧に制御する制御回路を備え、第2導電体に流れる電流を電流検出信号としたため、第1導電体の温度特性を同じ温度特性を持つ第2導電体によってキャンセルすることができるようになり、温度依存性をなくすことができた。
図1は、本発明の第1の実施例に係る電流検出回路を示す図である。
Isense =IL・Rs1(1+Δt・γ)/Rs2(1+Δt・γ) ・・・(式4)
となる。分子と分母を(1+Δt・γ)で割ると、検出電流Isenseは、
Isense =IL・Rs1/Rs2 ・・・(式5)
となり、検出電流Isenseは温度特性を持たないことが分かる。
Vsense=R1・IL・Rs1/Rs2=R1・Isense ・・・(式6)
となり、電流検出信号Vsenseも温度特性を持たないことが分かる。
本実施例に係る電流検出回路は、同図に示すように、第1の実施例(図1参照)に示した電流検出回路の第1導電体Rs1と並列に、第3導電体Rs3と第4導電体Rs4を直列接続した回路を接続し、演算増幅回路2の非反転入力には、第3導電体Rs3と第4導電体Rs4の接続ノードを接続したものである。なお、第3導電体Rs3と第4導電体Rs4の抵抗の温度度特性は第1導電体Rs1と同じにしてある。第1導電体Rs1〜第4導電体Rs4を同一の半導体基板に同一プロセスで製造することにより温度特性を全て同一にすることができる。
Isense=IL・Rs1・Rs3・α2/Rs2・α2(Rs1+Rs3+Rs4) ・・・(式7)
となる。分子・分母をα2で割ると、検出電流Isenseは、
Isense=IL・Rs1・Rs3/Rs2(Rs1+Rs3+Rs4) ・・・(式8)
となり、検出電流Isenseは温度特性を持たないことが分かる。
Vsense=R1・IL・Rs1・Rs3/Rs2(Rs1+Rs3+Rs4)=R1・Isense ・・・(式9)
となり、電流検出信号Vsenseとして温度特性を持たない電圧が得られる。
分子・分母を(1+Δt・γ)で割ると、
ILlimit=Ilimit・Rs2/Rs1 ・・・(式10)
となり、リミット検出電流値ILlimitは温度依存性を持たないことが分かる。
本実施例に係る電流検出回路は、同図に示すように、第2の実施例(図2参照)の抵抗R1を定電流源4に置き換えたものである。定電流源4の出力電流は所定のリミット電流Ilimitである。
ただし、α=(1+Δt・γ)
分子・分母をα2で割ると、
ILlimit=Ilimit・Rs2(Rs1+Rs3+Rs4)/Rs1・Rs3 ・・・(式12)
となり、リミット検出電流値ILlimitは温度依存性を持たないことが分かる。
本実施例に係る電流検出回路は、同図に示すように、第1の実施例(図1参照)の第1導電体Rs1をPMOSトランジスタM1、第2導電体Rs2をPMOSトランジスタM2に置き換えたものである。
本実施例に係る電流検出回路は、同図に示すように、第2の実施例(図2参照)の第1導電体Rs1〜第4導電体Rs4を、それぞれPMOSトランジスタM1〜PMOSトランジスタM4に置き換えたものである。
本実施例に係る電流検出回路は、同図に示すように、第4の実施例(図4)の第1導電体Rs1〜第4導電体Rs4を、それぞれPMOSトランジスタM1〜PMOSトランジスタM4に置き換えたものである。
本実施例に係る電流検出回路が第7の実施例(図7参照)の電流検出回路と異なる部分は、PMOSトランジスタM2の電圧降下を制御する代わりに、PMOSトランジスタM2のドレインに定電流源4を接続し、PMOSトランジスタM2のドレインとPMOSトランジスタM3のドレインの電圧を比較するコンパレータ3を設けた点である。
2:演算増幅回路
3:コンパレータ
4:定電流源
10:誤差増幅回路
11:PWMコンパレータ
12:フリップフロップ
13:ゲート制御回路
14:PMOSトランジシタ直列回路
15:スロープ形成回路
20:負荷素子
30:半導体チップ
31:演算増幅回路
32:第1の定電圧回路
34:コンパレータ回路
50:ゲートドライブ回路
60:電源
Rs1〜Rs4:第1〜第4導電体
R1〜r,Rs:抵抗
M1〜M5:PMOSトランジスタ
M6:NMOSトランジスタ
M11〜M12:PMOSトランジスタ
M16,M21,M22,M31,M32:NMOSトランジスタ
Claims (13)
- 負荷を流れる負荷電流を検出する電流検出回路において、
第1導電体および負荷を直列接続した第1の直列回路と、
前記第1導電体の抵抗の温度特性と同じ温度特性を備えた第2導電体と抵抗を直列接続した第2の直列回路と、
前記第1の直列回路と前記第2の直列回路に電圧を供給する電源と、
前記第2導電体の電圧降下を、前記第1導電体の電圧降下と同電圧に制御する制御回路を備え、
前記第2導電体に流れる電流に基づき負荷電流に対応する電流検出信号を生成することを特徴とする電流検出回路。 - 負荷を流れる負荷電流を検出する電流検出回路において、
第1導電体および負荷を直列接続した第1の直列回路と、
前記第1導電体の抵抗の温度特性と同じ温度特性を備えた第2導電体と抵抗を直列接続した第2の直列回路と、
前記第1導電体に並列接続された、前記第1導電体の抵抗の温度特性と同じ温度特性を備えた第3導電体と第4導電体を直列接続した第3の直列回路と、
前記第1の直列回路と前記第2の直列回路と前記第3の直列回路に電圧を供給する電源と、
前記第2導電体の電圧降下を、前記第3導電体もしくは前記第4導電体の電圧降下と同電圧に制御する制御回路を備え、
前記第2導電体に流れる電流に基づき負荷電流に対応する電流検出信号を生成することを特徴とする電流検出回路。 - 負荷を流れる負荷電流を検出する電流検出回路において、
第1導電体および負荷を直列接続した第1の直列回路と、
前記第1導電体の抵抗の温度特性と同じ温度特性を備えた第2導電体およびリミット電流を供給する定電流源を直列接続した第2の直列回路と、
前記第1の直列回路と前記第2の直列回路に電圧を供給する電源と、
前記第2導電体の電圧降下を、前記第1導電体の電圧降下と同電圧に制御する制御回路を備え、
前記第1導電体の電圧降下が前記第2導電体の電圧降下より大きくなった場合に、前記定電流回路の一端からリミット信号を出力することを特徴とする電流検出回路。 - 負荷を流れる負荷電流を検出する電流検出回路において、
第1導電体および負荷を直列接続した第1の直列回路と、
前記第1導電体の抵抗の温度特性と同じ温度特性を備えた第2導電体およびリミット電流を供給する定電流源を直列接続した第2の直列回路と、
前記第1の直列回路と前記第2の直列回路に電圧を供給する電源と、
前記第1導電体に並列接続された、前記第1導電体の抵抗の温度特性と同じ温度特性を備えた第3導電体と第4導電体を直列接続した第3の直列回路と、
前記第1の直列回路と前記第2の直列回路と前記第3の直列回路に電圧を供給する電源と、
前記第2導電体の電圧降下を、前記第3導電体もしくは前記第4導電体の電圧降下と同電圧に制御する制御回路を備え、
前記第1導電体の電圧降下が前記第2導電体の電圧降下より大きくなった場合に、前記定電流回路の一端からリミット信号を出力することを特徴とする電流検出回路。 - 請求項1または3に記載の電流検出回路において、
前記制御回路は、前記第2導電体の電圧降下と前記第1導電体の電圧降下を入力する演算増幅回路と、前記第2の直列回路中に挿入され、前記演算増幅回路の出力により制御されるPMOSトランジスタとからなることを特徴とする電流検出回路。 - 請求項2または4に記載の電流検出回路において、
前記制御回路は、前記第2導電体の電圧降下と、前記第3導電体あるいは第4導電体の電圧降下を入力する演算増幅回路と、前記第2の直列回路中に挿入され、前記演算増幅回路の出力により制御されるPMOSトランジスタとからなることを特徴とする電流検出回路。 - 請求項1,3,または5に記載の電流検出回路において、
前記第1導電体に第1MOSトランジスタのオン抵抗を用い、前記第2導電体に第2MOSトランジスタのオン抵抗を用い、少なくとも、前記第1MOSトランジスタがオン状態の場合は前記第2MOSトランジスタがオンするようにしたことを特徴とする電流検出回路。 - 請求項2,4,または6のいずれかに記載の電流検出回路おいて、
前記第1導電体に第1MOSトランジスタのオン抵抗を用い、前記第2導電体に第2MOSトランジスタのオン抵抗を用い、前記第3導電体に第3MOSトランジスタのオン抵抗を用い、前記第4導電体に第4MOSトランジスタのオン抵抗を用い、すくなくとも、前記第1MOSトランジスタがオン状態の場合は前記第2から前記第4MOSトランジスタがオンするようにしたことを特徴とする電流検出回路。 - 請求項8に記載の電流検出回路において、
前記第1MOSトランジスタがオフ状態の場合は、少なくとも、前記第3MOSトランジスタと前記第4MOSトランジスタはオフするようにしたことを特徴とする電流検出回路。 - 負荷電流のリミット電流を検出する電流検出回路において、
前記負荷電流が流れる第1MOSトランジスタと、
該第1MOSトランジスタの抵抗の温度特性と同じ温度特性を備えた第3MOSトランジスタおよび第4MOSトランジスタを直列接続し、
該直列接続を前記第1MOSトランジスタに並列接続し、前記第1MOSトランジスタの抵抗の温度特性と同じ温度特性を備えた第2MOSトランジスタと、
該第2MOSトランジスタにリミット電流を供給する定電流源と、
前記第2MOSトランジスタの電圧降下と前記第3MOSトランジスタもしくは前記第4MOSトランジスタの電圧降下を比較する比較回路を備え、
前記第3MOSトランジスタもしくは前記第4MOSトランジスタの電圧降下が前記第2MOSトランジスタの電圧降下より大きくなった場合に、前記比較回路の出力からリミット信号を出力することを特徴とする電流検出回路。 - 請求項1,3,または5における第1導電体および第2導電体、あるいは、請求項2または4における第1導電体,第2導電体,第3導電体,および第4導電体、あるいは、請求項(新5)における第1MOSトランジスタおよび第2MOSトランジスタ、あるいは、請求項8または9における第1MOSトランジスタ,第2MOSトランジスタ,第3MOSトランジスタ,および第4MOSトランジスタは、1チップの半導体基板に集積されたものであることを特徴とする電流検出回路。
- 請求項1,2,5,6,7,8,9,または11に記載の電流検出回路を、電流モードDC−DCコンバータのインダクタ電流検出用に用いたことを特徴とする電流モードDC−DCコンバータ。
- 請求項8または9に記載の電流検出回路における前記第1MOSトランジスタと、前記第3MOSトランジスタおよび前記第4MOSトランジスタの直並列回路を、電流モードDC−DCコンバータのスイッチング素子として用いたことを特徴とする電流モードDC−DCコンバータ。
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