输出晶体管的限流器制造技术

一种输出晶体管的限流器包括：输出晶体管；电流检测晶体管，监控流过输出晶体管的电流；电流镜电路；保护晶体管，输出已通过电流镜电路的电流，该电流与监控的电流成比例，并且取决于输出晶体管的漏极与源极之间或者集电极与发射极之间的电压；以及连接到保护晶体管的输出的输入引脚。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及功率半导体器件，并且具体涉及具有输出晶体管的限流器的器件。
技术介绍
功率半导体器件包括输入电路、输出金属氧化物半导体(MOS)晶体管、输出MOS晶体管控制电路等等。如果大电流流动并且能量增加，则功率输出MOS晶体管变热。这样，过载电流导致输出MOS晶体管的热损坏。为了避免热击穿，一些输出MOS晶体管控制电路具有限流器。限流器监控输出MOS晶体管的电流，并且控制栅极电压以限定输出电流。因此，限流器防止由于高能量导致的输出MOS晶体管自毁。由于输出MOS晶体管中较高的漏源极电压导致较高的能量，因此当漏源极电压增加时必需减少限流值。这样，需要发展使电流控制能够与漏源极电压成比例的限流器。图6与图7示出了限流器的例子。在图7中，与图6相同的参考标记表示相同的元件，并且省略了多余的说明。限流器包括Nch源极跟随器，其中在第一电源61与第二电源62之间串联连接输出MOS晶体管64与负载68。输出引脚69连接到输出MOS晶体管64与负载68的连接节点。根据输入到输出MOS晶体管64栅极引脚的控制信号63，输出MOS晶体管64导通或者截止。限流器还具有电流检测MOS晶体管65。电流检测MOS晶体管65与输出MOS晶体管64之间存在给定比率。采用此电流比率，电流检测MOS晶体管65监控输出MOS晶体管64的电流。在电流检测MOS晶体管65的源极与输出引脚69之间连接控制电阻67或者漏极与栅极短路的控制MOS晶体管611。在节点A与输出引脚69之间连接保护MOS晶体管66。保护MOS晶体管66的栅极连接到电流检测MOS晶体管65的源极。以下说明电路操作。当输出MOS晶体管64导通时的操作如下。控制信号63通过升压器设定为高于第一电源电压，从而减少输出MOS晶体管64的导通电阻。如果节点A的电压高于第一电源61的电压并且输出MOS晶体管64的漏源极电压为高，则输出MOS晶体管64的漏极电流增加。此时，与漏极电流成比例的电流流入电流检测MOS晶体管65。这样，控制电阻67的电压或者控制MOS晶体管611的漏源极电压为保护MOS晶体管66的栅极电压。因此，电流流过保护MOS晶体管66以减少输出MOS晶体管64的栅极处或者节点A处的电压。由于节点A的电压减少，因此输出MOS晶体管64的电流随着减少。这样，图6与图7的电路作为限流器工作。日本未决专利公开No.02-226808公开了此类技术。如果功率输出MOS晶体管的漏源极电压增加，则输出MOS晶体管的能量由此增加，其最终可导致输出MOS晶体管的自毁。为了避免这种情况，需要减少输出MOS晶体管的栅极电压以限制输出电流。然而，仅仅减少输出电流导致得到的输出电流的减少，阻碍了功率输出MOS晶体管满意地工作。为了得到最大的输出电流而不损坏输出MOS晶体管，当输出MOS晶体管的漏源极电压为低时优选地增加限流值，并且当该电压为高时减少限流值。这样，得到依靠漏源极电压控制电流的限流器。流过输出MOS晶体管64与电流检测MOS晶体管65的电流的比率是恒定的。然而，精确地说，由于当输出MOS晶体管64的电流增加时，电流检测MOS晶体管65的源极电压增加，因此电流检测MOS晶体管65的漏源极电压相对于输出MOS晶体管64的漏源极电压变小。这样，当输出MOS晶体管64的漏源极电压增加时，流过电流检测MOS晶体管65的电流由此减少，从而减少流入保护MOS晶体管66的电流。这导致输入引脚63电压的增加，其减少了限流值。图8中示出了关于第一电源61与输出引脚69之间电压的输出MOS晶体管64的电流特性。当输出MOS晶体管64漏极与源极之间的电压增加时，输出MOS晶体管64中的能量增加。这样，高限流导致输出MOS晶体管64的损坏。因此，当输出MOS晶体管64的漏源极电压增加时，优选地减少限流值。图9示出了在使用逐步控制等情况下的限流波形。然而，此技术需要大尺寸电路，并且无法得到限制电流的平滑波形。
技术实现思路
本专利技术的一个方面的输出晶体管的限流器描述如下。一种输出晶体管的限流器包括输出晶体管；电流检测晶体管，监控流过输出晶体管的电流；电流镜电路；保护晶体管，输出已通过电流镜电路的电流，该电流与监控的电流成比例，并且取决于输出晶体管的漏极与源极之间或者集电极与发射极之间的电压；以及连接到保护晶体管的输出的输入引脚。另一方面，上述输出晶体管的限流器可描述如下。输出晶体管与负载串联连接。输出晶体管的栅极或者基极连接到输入引脚。输出晶体管与负载之间的连接节点连接到输出引脚。电流检测晶体管的栅极或者基极，以及漏极或者集电极各自连接到输出晶体管。在电流检测晶体管的源极或者发射极与输出引脚之间连接控制元件。在控制元件中产生的电压或者电流通过电流镜电路，流入输出晶体管输入引脚与输出引脚之间连接的保护晶体管。另一方面，在上述限流器中，在第一电源与输出引脚之间可连接电流镜电路。输出晶体管的漏极或者集电极可连接到第一电源，并且输出晶体管的源极或者发射极可连接到输出引脚。另一方面，在上述限流器中，控制元件可为电阻。或者，该控制元件为漏极与栅极短路的金属氧化物半导体晶体管，或者集电极与基极短路的双极晶体管。再一方面，输出晶体管的上述限流器可描述如下。第一晶体管与第二晶体管组成电流镜结构。在第二晶体管的漏极或者集电极与输出引脚之间连接第四晶体管。第四晶体管与保护晶体管组成电流镜结构。在第一晶体管的漏极或者集电极与输出引脚之间连接第三晶体管。将控制元件的电压提供到第三晶体管的栅极或者基极。再一方面，输出晶体管的上述限流器可描述如下。第一晶体管与第二晶体管组成电流镜结构。在第二晶体管的漏极或者集电极与输出引脚之间连接第四晶体管。第四晶体管与保护晶体管组成电流镜结构。在第一晶体管的漏极或者集电极与输出引脚之间连接第三晶体管。将控制元件的漏极与源极之间的电压或者集电极与发射极之间的电压提供到第三晶体管的栅极或者基极。第三晶体管与控制元件组成电流镜结构。本专利技术在电流检测电路与保护晶体管之间放置电流镜电路，从而得到最大输出电流，同时防止了输出MOS晶体管的热损坏。附图说明结合附图，通过以下描述，本专利技术的上述与其它目的、优点与特征将更加明显，其中图1是根据本专利技术实施例的限流器的电路图；图2是根据本专利技术另一实施例的限流器的电路图；图3是根据本专利技术再一实施例的限流器的电路图；图4是示出了关于第一电源与输出引脚之间电压的输出MOS晶体管的电流特性的曲线图；图5是示出了MOS晶体管的VDS-ID特性的曲线图；图6是根据现有技术的限流器的电路图；图7是根据另一现有技术的限流器的电路图；图8是示出了关于图6与图7的限流器中第一电源与输出引脚之间电压的输出MOS晶体管的电流特性的曲线图；以及图9是现有技术的限流器中采用逐步控制的限制电流的波形图。具体实施例方式现在，将参照示意性实施例在此描述本专利技术。本领域的普通技术人员知道参照本专利技术的讲授，可完成许多可选实施例，并且本专利技术不限于用于示范目的示出的实施例。在下文中，将参照附图详细说明本专利技术的实施例。首先参照附图1与图2，限流器包括Nch源极跟随器，其中在第一电源1与第二电源2之间串联连接输出MOS晶体管4与负载8。输出引脚9连接到输出MOS晶体管4与负载8的连接节点。根据输入到栅极引脚的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种输出晶体管的限流器，包括：输出晶体管；电流检测晶体管，监控流过输出晶体管的电流；电流镜电路；保护晶体管，输出已通过电流镜电路的电流，所述电流与监控的电流成比例，并且取决于输出晶体管的漏极与源极之间或者集电 极与发射极之间的电压；以及连接到保护晶体管的输出的输入引脚。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：田边刚，
申请(专利权)人：恩益禧电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]