JP2012238693A - 保護回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】PチャネルMOSトランジスタMP1は入力電源Vinと低圧回路10との間に設けられている。第1ツェナーダイオードZ1のカソードは、入力電源VinとPチャネルMOSトランジスタMP1のソースとの間に接続されている。第1ツェナーダイオードZ1のアノードは、分岐ノードN1で分岐され、一方は抵抗R1を介して接地されている。分岐ノードN1で分岐された他方は、PチャネルMOSトランジスタMP1のゲートに接続されている。第2ツェナーダイオードZ2のカソードは、低圧回路10とチャネルMOSトランジスタMP1のドレインとの間に接続されている。第2ツェナーダイオードZ2のアノードは、接地されている。
【選択図】図1
Description
逆に、バッテリ電源1の過電圧がそれほど高く無い場合には、被保護回路Aに供給される電圧が低くなり過ぎ、被保護回路Aの駆動が停止してしまう恐れがある。
電源と被保護回路との間に設けられ、被保護回路をサージ電圧から保護する保護回路であって、
電源と被保護回路との間に設けられた電流制限手段と、
前記電流制限手段と電源との間に設けられ、前記電源からの電圧が所定電圧値以上であることを検出した場合には前記電流制限手段の通過電流を制限させる電圧検出手段と、
前記電流制限手段と前記被保護回路との間に設けられ、前記被保護回路に掛かる電圧を所定値以下に制限する電圧制限手段と、を備え、
前記電源からの電圧が前記所定電圧値以上となった場合に前記電流制限手段を通過する電流値は、前記電圧制限手段の許容電流以下になるように設定されている
ことを特徴とする。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る保護回路100を示す図である。
保護回路100は、入力電源(Vin)と被保護回路である低圧回路10との間に設けられる。そして、この保護回路100は、入力電源Vinに過電圧が発生するなどの問題が生じた場合に、低圧回路10をサージ電圧から保護する。まず、保護回路100の回路構成について説明する。
具体的には、ソースが入力電源Vin側に接続され、ドレインが低圧回路10側に接続されている。
(入力電圧が通常値である場合)
まず、図2を参照しつつ、入力電源からの入力電圧Vinが正常に制御(レギュレート)され、入力電圧Vinが通常値である場合の保護回路100の動作を説明する
入力電圧Vinが通常値である場合、入力電圧Vinの電圧レベルは第1ツェナーダイオードZ1および第2ツェナーダイオードZ2の降伏電圧より低い電圧である。したがって、これら第1ツェナーダイオードZ1および第2ツェナーダイオードZ2に電流は流れない。
次に、入力電源に生じた何らかのトラブルによって入力電圧Vinが所定電圧値以上となる過電圧が発生した場合の保護回路の動作を図3、図4を参照しながら説明する。
入力電圧Vinに過電圧が発生した場合、入力電圧Vinの電圧レベルが上昇し、第1ツェナーダイオードZ1および第2ツェナーダイオードZ2の降伏電圧を超える。
これにより、低圧回路10への入力電圧VDは第1ツェナーダイオードZ1の降伏電圧に抑えられる(図4のタイミングT1参照)。
そして、入力電圧Vinが上昇しても、PチャネルMOSトランジスタMP1のゲート−ソース間電圧Vgsは、Vgs?Vz1となってほぼ一定に保たれる。
これにより、PチャネルMOSトランジスタMP1がフルオンからハーフオンとなり、PチャネルMOSトランジスタMP1を流れる電流I3が制限される。
入力電圧Vinの上昇がさらに続くと、低圧回路10への入力電圧VDが上昇していき、過電圧である入力電圧Vinに徐々に近づいていってしまうことになる。しかしながら、低圧回路10への入力電圧VDが第2ツェナーダイオードD2の降伏電圧を超えると、第2ツェナーダイオードZ2が反応してブレークダウンする。これにより、低圧回路10への入力電圧VDは第2ツェナーダイオードZ2の降伏電圧に抑えられる(図4のタイミングT2参照)。
したがって、入力電圧Vinが上昇を続けると、低圧回路10の入力電圧VDは、第2ツェナーダイオードZ2の降伏電圧を超え、さらに、過電圧である入力電圧Vinに徐々に近づいていってしまうことになる(図4参照)。
第2実施形態としては、上記第1実施形態で説明した保護回路の適用例を簡単に紹介する。
図7は、高電圧バッテリ210からの電力を動作電源としてマイコン290を駆動させる場合を示す図である。このようなケースは、例えば、車載向けマイコン290を車に備えられたバッテリ210で動作させる場合に生じる。バッテリ210が例えば14Vと高電圧であるのに対し、マイコン290の入力電圧範囲は5V程度である。したがって、バッテリ210とマイコン290との間にマイコン290の電源を生成するための電源LSI 220が必要になる。
ここで、電源LSI 220を小型、集積化するためには、LDO1、LDO2およびLDO3を高耐圧トランジスタで構成するのではなく、低耐圧トランジスタで構成することが好ましい。
このLDO(Low Dropout)レギュレータLDO0によってトランジスタM1を制御することにより、低圧回路(LDO1、LDO2、LDO3)のための電源電圧Vinを生成するようにしている。
コンパレータX8は、入力電圧Vinと参照電圧Vrefとを比較して、入力電圧Vinが過電圧となった場合には制御信号を出力してPチャンネルMOSトランジスタMP1をOFFにする。
この場合でも本発明の保護回路を設けておくことには意味がある。
コンパレータX8の作動には時間がかかるので、過電圧が生じてからコンパレータX8がPチャンネルMOSトランジスタMP1をオフするまでに低圧回路10に過電圧が流れ込む恐れがある。
この点、本発明の保護回路100は作動が速いので、低圧回路10を確実に保護することができる。
Claims (5)
- 電源と被保護回路との間に設けられ、被保護回路をサージ電圧から保護する保護回路であって、
電源と被保護回路との間に設けられた電流制限手段と、
前記電流制限手段と電源との間に設けられ、前記電源からの電圧が所定電圧値以上であることを検出した場合には前記電流制限手段の通過電流を制限させる電圧検出手段と、
前記電流制限手段と前記被保護回路との間に設けられ、前記被保護回路に掛かる電圧を所定値以下に制限する電圧制限手段と、を備え、
前記電源からの電圧が前記所定電圧値以上となった場合に前記電流制限手段を通過する電流値は、前記電圧制限手段の許容電流以下になるように設定されている
ことを特徴とする保護回路。 - 電源と被保護回路との間に設けられ、被保護回路をサージ電圧から保護する保護回路であって、
電源と被保護回路との間に設けられた第1トランジスタと、
第1トランジスタと電源との間にカソードが接続され、アノードが前記第1トランジスタのゲートに接続されているとともに抵抗を介して接地され、前記電源からの電圧が降伏電圧以上となった場合にブレークダウンする第1ツェナーダイオードと、
前記第1トランジスタと前記被保護回路との間にカソードが接続され、アノードが接地された第2ツェナーダイオードと、を備える
ことを特徴とする保護回路。 - 請求項2に記載の保護回路において、
第1ツェナーダイオードがブレークダウンした場合、前記第1トランジスタがハーフオンになり、この第1トランジスタを流れる電流が第2ツェナーダイオードの許容電流以下になるように設定されている
ことを特徴とする保護回路。 - 請求項2または請求項3に記載の保護回路において、
前記電源は、直流電源であって、
前記第1トランジスタはPチャンネル型MOSトランジスタである
ことを特徴とする保護回路。 - 請求項2から請求項4のいずれかに記載の保護回路において、
前記電源からの電圧が所定電圧値以上となった場合には、前記第1トランジスタのゲートに電圧信号を印加してこの第1トランジスタをオフにする回路遮断手段がさらに設けられている
ことを特徴とする保護回路。
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