JP2547104Y2 - 電流検出回路 - Google Patents

電流検出回路

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JP2547104Y2
JP2547104Y2 JP1509991U JP1509991U JP2547104Y2 JP 2547104 Y2 JP2547104 Y2 JP 2547104Y2 JP 1509991 U JP1509991 U JP 1509991U JP 1509991 U JP1509991 U JP 1509991U JP 2547104 Y2 JP2547104 Y2 JP 2547104Y2
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忠司 能勢
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関西日本電気株式会社
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は、電子装置の過電流保護
回路等に用いるためのカレントミラー方式による電流検
出回路に関する。
【0002】
【従来の技術】電子装置の過電流保護回路では、カレン
トミラー方式による電流検出回路が用いられる場合が多
い。
【0003】このカレントミラー方式による従来の電流
検出回路は、図4に示すように、特性の等しい複数のM
OSFET・Q1 〜Qn の並列回路を負荷RL に直列に
接続すると共に、これらMOSFET・Q1 〜Qn のゲ
ート端子Gを共通として、カレントミラー回路を構成し
たものである。そして、これらMOSFET・Q1 〜Q
n の中で検出用に設定されたMOSFET・Q1 のソー
ス端子Sに直列に検出用抵抗rを接続し、この検出用抵
抗rでの電圧降下に基づいて負荷電流を検出するように
なっている。即ち、各MOSFET・Q1 〜Qn は、カ
レントミラー回路によってゲート電圧が共通となるた
め、ドレイン電流も互いに等しくなる。従って、検出用
のMOSFET・Q1 に接続された検出用抵抗rでの電
圧降下によってドレイン電流を測定すれば、これをn倍
することにより負荷RL に流れる負荷電流を検出するこ
とができる。しかも、MOSFET・Q1 〜Qn は、例
えば数千〜数万個が並列接続されるので、数千〜数万分
の1の小さな電流による電圧降下によって大電流を検出
することができるようになり、低電力でロスの少ない電
流検出が可能となる。
【0004】
【考案が解決しようとする課題】ところが、検出用のM
OSFET・Q1 とその他のMOSFET・Q2 〜Qn
との特性を完全に一致させることは容易ではなく、実際
には閾値電圧VT が微妙に相違する。従って、検出用の
MOSFET・Q1 のONへの切り換えが他よりも若干
でも早くなる場合には、図5に示すように、ゲート端子
Gに入力されるゲート電圧Vi の立ち上がり時に、この
MOSFET・Q1 にのみ過渡的に電流が流れて検出用
抵抗rでの検出電圧Vd が一瞬高電圧となる。
【0005】このため、従来の電流検出回路では、閾値
電圧VT の僅かな相違によって検出用のMOSFET・
Q1 にのみ瞬間的に流れた電流を、負荷RL に過大な電
流が流れたものとして誤検出し、過電流検出回路を誤動
作されるおそれが生じるという問題が生じていた。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1にかかる考案は、並列接続した複数のトラ
ンジスタとこれらのトランジスタに検出用抵抗を介して
並列接続した検出用のトランジスタとを有する並列回路
を負荷に直列に接続すると共に、複数のトランジスタと
検出用のトランジスタとの制御端子を共通としてカレン
トミラー回路を構成し、検出用抵抗の電圧降下に基づい
て負荷電流を検出する電流検出回路において、上記検出
用のトランジスタの制御端子を遅延回路を介して複数の
トランジスタの制御端子に接続したことを特徴としてい
る。
【0007】また、請求項2の考案は、並列接続した複
数のMOSFETとこれらのMOSFETに検出用抵抗
を介して並列接続した検出用のMOSFETとを有する
並列回路を負荷に直列に接続すると共に、複数のMOS
FETと検出用のMOSFETとのゲート端子を共通と
してカレントミラー回路を構成し、検出用抵抗の電圧降
下に基づいて負荷電流を検出する電流検出回路におい
て、上記検出用のMOSFETのゲート端子を抵抗を介
して複数のMOSFETのゲート端子に接続すると共
に、この抵抗と検出用のMOSFETのゲート端子との
コンデンサを介して電源に接続したことを特徴とし
ている。
【0008】
【作用】上記構成により、検出用のトランジスタには、
遅延回路を介して制御電圧が印加され(FET[電界効
果トランジスタ]の場合)又は制御電流が流れ込む(バ
イポーラトランジスタの場合)。すると、この検出用の
トランジスタは、カレントミラー回路を構成する他のト
ランジスタに比べ、動作が確実に遅れることになる。従
って、たとえこの検出用のトランジスタが他に比べ閾値
電圧VT が若干低い場合であっても、制御電圧や制御電
流の立ち上がり時に、このトランジスタにのみ先に電流
が流れて検出用抵抗で大きな電圧降下を生じるというこ
とがなくなる。
【0009】請求項2の考案は、トランジスタとしてM
OSFETを使用し、遅延回路として抵抗とコンデンサ
からなる積分回路(充放電回路,ローパスフィルタ)を
用いた場合を示す。この場合、ゲート端子の電圧変化
は、検出用のMOSFETについては、抵抗を介してコ
ンデンサに充電又は放電が行われるために遅延して伝わ
る。このコンデンサは、電源VDDとの間と接地電源GN
Dとの間のいずれに接続されていてもよい。従って、検
出用のMOSFETは、ゲート電圧の立ち上がり時に他
のMOSFETよりも確実に動作が遅れるので、過電流
を誤検出するようなことがなくなる。
【0010】なお、本考案によって検出用のMOSFE
Tへのゲート電圧の印加を遅延させると、このゲート電
圧の立ち下がり時にもOFF動作が遅れるおそれがあ
る。そこで、このような場合には、コンデンサから抵抗
を介することなく電流を引き抜くためのダイオードを接
続しておいて、ゲート電圧の立ち下がり時の動作が遅延
しないようにしてもよい。
【0011】
【実施例】以下、図面を参照しながら、本考案の実施例
を詳述する。
【0012】図1及び図2は本考案の一実施例を示すも
のであって、図1は電流検出回路の回路図、図2はゲー
ト電圧の立ち上がり及び立ち下がり時における検出電圧
Vdの変化を示すタイムチャートである。
【0013】本実施例の電流検出回路は、nチャンネル
のMOSFET・Q1 ,Q2 によってカレントミラー回
路を構成したものを示す。MOSFET・Q2 は、実際
には数千乃至数万個のMOSFETのドレイン端子Gと
ソース端子Sとを並列に接続し、ゲート端子を共通とし
たものであり、互いに特性の等しいものが使用されてい
る。
【0014】検出用のMOSFET・Q1 も、これらM
OSFET・Q2 に並列に接続され、特性も等しいもの
が使用される。ただし、検出用のMOSFET・Q1 の
ソース端子Sは、検出用抵抗rを介してMOSFET・
Q2 側のソース端子Sに接続されている。このMOSF
ET・Q1 のゲート端子Gとドレイン端子Dとの間に
は、コンデンサCが接続されている。このコンデンサC
は、図3に示すように、MOSFET・Q1 のゲート端
子Gと接地電源GNDとの間に接続してもよいし、MO
SFET・Q2 のソースに接続してもよい。また、この
MOSFET・Q1 のゲート端子Gは、抵抗Rとダイオ
ードDの並列回路を介してMOSFET・Q2 側のゲー
ト端子Gと接続されている。
【0015】上記並列接続されたMOSFET・Q1 ,
Q2 のドレイン端子Dは、共に電源VDDに接続されてい
る。また、これらのソース端子Sは、負荷RL を介して
接地電源GNDに接続されている。ただし、検出用のM
OSFET・Q1 のソース端子Sに関しては、上記のよ
うに検出用抵抗rを介して負荷RL に接続されることに
なる。さらに、抵抗R及びダイオードDの並列回路を介
したMOSFET・Q1 のゲート端子GとMOSFET
・Q2 のゲート端子Gとは、共に接続されてゲート電圧
Vi が入力されるようになっている。従って、上記コン
デンサCとこの抵抗Rは、MOSFET・Q1 に印加さ
れるゲート電圧Vi の変化を遅延させる積分回路とな
る。また、ダイオードDは、このコンデンサCから急速
に電流を引き抜くためのものである。
【0016】上記構成の電流検出回路は、ゲート電圧V
i を印加すると、各MOSFET・Q1 ,Q2 がONと
なって電源VDDから負荷RL に負荷電流を供給すること
ができる。そして、数千乃至数万個のMOSFETから
なるMOSFET・Q2 と検出用のMOSFET・Q1
は、ゲート端子Gが共通のカレントミラー回路を構成す
るため、それぞれのドレイン電流が等しくなる。従っ
て、MOSFET・Q1のソース端子Sに接続された検
出用抵抗rでの電圧降下を検出電圧Vd として検出すれ
ば、負荷電流を測定することができるようになる。即
ち、検出電圧Vd を検出用抵抗rの抵抗値で除してMO
SFET・Q1 のドレイン電流を求め、これにMOSF
ET・Q2 でのMOSFETの個数に1を加えた数を乗
ずれば、負荷RL に流れる負荷電流を算出することがで
きる。しかも、この負荷電流は、検出用のMOSFET
・Q1 を流れるドレイン電流のみによって検出すること
ができるので、低電力でロスの少ない検出が可能とな
る。
【0017】また、ゲート電圧Vi の立ち上げ時には、
MOSFET・Q2 のゲート端子Gに直接このゲート電
圧Vi が印加されるので、多数のMOSFETは、一斉
にONとなる。しかし、検出用のMOSFET・Q1 に
ついては、まず抵抗Rを介してコンデンサCに電流が流
れ込むことになる。即ち、図1の場合には、コンデンサ
Cの放電が行われることによって端子電圧が徐々に低下
し、これに伴ってMOSFET・Q1 のゲート端子Gの
電圧が上昇する。また、図3の場合には、コンデンサC
に充電が行われることによって端子電圧が徐々に上昇
し、これに伴ってMOSFET・Q1 のゲート端子Gの
電圧も上昇することになる。従って、このMOSFET
・Q1 については、ドレイン端子Dとソース端子Sとの
間が導通してONとなるタイミングがMOSFET・Q
2 の各MOSFETよりも確実に遅くなる。すると、図
2に示すように、ゲート電圧Vi の立ち上げ時に検出電
圧Vd が異常な高電圧になるということがなくなる。な
お、このMOSFET・Q1での遅延時間は、コンデン
サCと抵抗Rの時定数によって任意に設定することがで
きるが、電流検出回路の検出感度が不必要に低下するこ
とがないように、MOSFET・Q1 とMOSFET・
Q2 の各MOSFETにおける特性の誤差の範囲よりも
僅かに長い程度に留めるべきである。
【0018】ゲート電圧Vi の立ち下げ時には、MOS
FET・Q2 の各MOSFETが直ちにOFFとなる。
また、MOSFET・Q1 でも、ダイオードDによって
コンデンサCから電流が引き抜かれるために、ゲート端
子Gの電圧が速やかに低下して、MOSFET・Q2 に
遅れることなくOFFとなることができる。従って、こ
のゲート電圧Vi 立ち下げ時にも、図3に示すように、
検出電圧Vd が高電圧になるというおそれは生じない。
【0019】なお、上記実施例において、検出用抵抗r
は、MOSFET・Q1 のドレイン端子Dと電源VDDと
の間に挿入してもよく、負荷RL も、MOSFET・Q
1 ,Q2 のカレントミラー回路と電源VDDとの間に挿入
することができる。また、上記実施例では、カレントミ
ラー回路のトランジスタをnチャンネルのMOSFET
・Q1 ,Q2 によって構成したが、pチャンネルのMO
SFETを使用することは勿論、他のFETやバイポー
ラトランジスタによって構成することも可能である。
【0020】
【考案の効果】以上の説明から明らかなように、本考案
の電流検出回路は、検出用のトランジスタの動作を遅延
回路によって遅らせることにより、この検出用のトラン
ジスタの閾値電圧VT がカレントミラー回路を構成する
他のトランジスタよりも低い場合であっても、過電流を
誤検出することがないようにすることができるという効
果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案の一実施例を示すものであって、電流検
出回路の回路図である。
【図2】本考案の一実施例を示すものであって、ゲート
電圧Vi の立ち上がり及び立ち下がり時における検出電
圧Vd の変化を示すタイムチャートである。
【図3】本考案の他の実施例を示すものであって、電流
検出回路の回路図である。
【図4】従来例を示すものであって、電流検出回路の回
路図である。
【図5】従来例を示すものであって、ゲート電圧Vi の
立ち上がり時における検出電圧Vd の変化を示すタイム
チャートである。
【符号の説明】
Q1 検出用のMOSFET Q2 MOSFET G ゲート端子 C コンデンサ R 抵抗 RL 負荷 VDD 電源 GND 接地電源実用新案登録出願人関西日本電気株式
会社

Claims (2)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 並列接続した複数のトランジスタとこれ
    らのトランジスタに検出用抵抗を介して並列接続した検
    出用のトランジスタとを有する並列回路を負荷に直列に
    接続すると共に、前記複数のトランジスタと検出用のト
    ランジスタとの制御端子を共通としてカレントミラー回
    路を構成し、前記検出用抵抗の電圧降下に基づいて負荷
    電流を検出する電流検出回路において、 上記検出用のトランジスタの制御端子を遅延回路を介し
    て前記複数のトランジスタの制御端子に接続したことを
    特徴とする電流検出回路。
  2. 【請求項2】 並列接続した複数のMOSFETとこれ
    らのMOSFETに検出用抵抗を介して並列接続した検
    出用のMOSFETとを有する並列回路を負荷に直列に
    接続すると共に、前記複数のMOSFETと検出用のM
    OSFETとのゲート端子を共通としてカレントミラー
    回路を構成し、前記検出用抵抗の電圧降下に基づいて負
    荷電流を検出する電流検出回路において、 上記検出用のMOSFETのゲート端子を抵抗を介して
    前記複数のMOSFETのゲート端子に接続すると共
    に、この抵抗と前記検出用のMOSFETのゲート端子
    との間コンデンサを介して電源に接続したことを特徴
    とする電流検出回路。
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JP4278572B2 (ja) 2004-06-16 2009-06-17 矢崎総業株式会社 半導体スイッチの制御装置
JP4398312B2 (ja) 2004-07-06 2010-01-13 矢崎総業株式会社 半導体スイッチの制御装置
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