半导体器件、系统及控制方法、电荷泵电路、车辆技术方案

本发明专利技术提供一种能够防止由过电流流动导致的晶体管退化的半导体器件。根据一种实施方式，半导体器件包括第一晶体管，其设置在高电位侧电压端和输出端之间，通过降低电源电压而产生的恒定电压提供至所述高电位侧电压端；第二晶体管，其设置在低电位侧电压端和所述输出端之间，接地电压提供至所述低电位侧电压端；控制电路，其控制所述第一晶体管和第二晶体管的导通/断开；升压电路，其通过使用所述输出端的电压来升高电源电压从而产生输出电压；及过电压检测电路，其检测使所述高电位侧电压端与所述第一晶体管相互连接的电源线路的过电压。所述控制电路，在检测出所述过电压时，控制断开所述第二晶体管。

Semiconductor device, system and control method, charge pump circuit, vehicle

The present invention provides a semiconductor device capable of preventing transistor degradation caused by overcurrent flow. According to one embodiment, a semiconductor device includes a first transistor, which is arranged between the high potential side voltage terminal and the output terminal of the constant voltage generated by lowering the supply voltage provided to the high potential side voltage; the second transistor, the output set at the low potential side voltage between the terminal and the ground. The voltage provided to the low potential side voltage control circuit, the control end; the first transistor and the second transistor on / off; boost circuit, the voltage by using the output to increase the power supply voltage to generate the output voltage; and a voltage detecting circuit, the detection voltage power lines the high potential side voltage and the first transistor connected. The control circuit controls the disconnection of the second transistor when the overvoltage is detected.

【技术实现步骤摘要】
半导体器件、系统及控制方法、电荷泵电路、车辆相关申请的交叉引用在此通过引用并入2016年3月9日提交的日本专利申请第2016-045322号公布内容的全部，包括说明书、附图和摘要。
本专利技术涉及半导体器件、电荷泵电路、半导体系统、车辆及半导体器件的控制方法,例如，涉及适用于防止由过电流流动导致晶体管及配线退化的半导体器件、电荷泵电路、半导体系统、车辆及半导体器件的控制方法。
技术介绍
日本未审查专利申请公布文献第2007-82364号公开了电荷泵电路的结构。所述电荷泵电路包括输出恒定电压的恒压输出电路、控制电路及由所述控制电路控制的升压电路，该升压电路具有输入单元，所述恒压输出电路的输出被提供至所述输入单元。进一步地，所述恒压输出电路包括过电流检测电路及过电流保护电路，所述过电流检测电路在等于或大于预定值的电流流动持续预定的时间段或更长的时间段的情况下检测出过电流，所述过电流保护电路基于所述过电流检测电路的检测结果执行保护所述恒压输出电路的操作。
技术实现思路
在日本未审查专利申请公布文献第2007-82364号公开的电荷泵电路的结构中，仅仅提供检测过电流在恒压输出电路中流动的电路而不考虑所述过电流是否在对升压电路进行开关控制的控制电路中流动。因此，在所述控制电路的输出端与电源电压线短路(即，发生电源故障)的情况下，就不可能检测到所述过电流在控制电路中流动。那么，就会存在控制电路中设置的晶体管及配线退化的问题。根据本申请说明书的描述以及附图，其他问题及新颖性特征将变得明显。根据一种实施方式，半导体器件包括：第一晶体管，其设置在高电位侧电压端和第一输出端之间，通过降低电源电压而产生的恒定电压提供至所述高电位侧电压端；第二晶体管，其设置在低电位侧电压端和所述第一输出端之间，参考电压提供至所述低电位侧电压端；控制电路，控制所述第一晶体管和所述第二晶体管的导通/断开；升压电路，通过使用所述第一输出端的电压来升高电源电压从而产生输出电压；及过电压检测电路，所述过电压检测电路检测使所述高电位侧电压端与所述第一晶体管相互连接的电源线路的过电压。所述控制电路，在所述过电压检测电路检测出所述过电压时，至少以断开所述第二晶体管这样的方式来控制所述第二晶体管。根据另一实施方式，半导体器件的控制方法包括如下步骤：控制第一晶体管和第二晶体管中的每一个的导通/断开，从而定期地将第一输出端的电压切换为恒定电压或者参考电压，其中，所述第一晶体管设置在高电位侧电压端和第一输出端之间，通过降低电源电压而产生的恒定电压提供至所述高电位侧电压端，所述第二晶体管设置在低电位侧电压端和所述第一输出端之间，所述参考电压提供至所述低电位侧电压端；通过使用所述第一输出端的电压升高所述电源电压，从而产生输出电压；及至少以下述方式控制所述第二晶体管：当检测到使所述高电位侧电压端与所述第一晶体管相互连接的电源线路的过电压时，使所述第二晶体管断开。根据所述实施方式，可提供可防止由过电流流动导致晶体管及配线退化或损坏的半导体器件、电荷泵电路、半导体系统、车辆及半导体器件的控制方法。附图说明图1示出了根据第一实施方式的包括电荷泵电路的半导体系统的结构示例。图2示出了设置在图1所示的电荷泵电路中的过电压检测电路的具体的结构示例。图3示出了图1中所示的半导体系统的变形例。图4示出了根据第二实施方式的包括电荷泵电路的半导体系统的结构示例。图5示出了图4中所示的半导体系统的变形例。具体实施方式以下结合附图对实施方式进行描述。由于附图是简化的，因此，实施方式的技术范围不应根据对附图的描述进行狭窄解释。相同的元件采用相同的附图标记，并且省略冗余的描述。为了方便起见，根据需要，下文的实施方式可分为多个部分或多个实施方式进行描述。然而，除非另有说明，这些部分或实施方式不是彼此独立的，而是彼此关联的，其中一个部分或一种实施方式可以是另一部分或另一实施方式的一部分或整体的变形例、应用实例、具体描述、补充描述等。并且，在下面的实施方式中，当提及元件的数字(包括数目、数值、数量、范围等)时，该数字并不限于特定的数量，而是可以等于、多于或少于该特定的数量，除非另有特别说明或原理上显然该数字应限定为特定数量，或其它情形。而且，在接下来的实施方式中，组成元件(包括操作步骤等)不总是必需的，除非另有特别说明或者原理上显然是必需的或其它情形。类似地，在接下来的实施方式中，当提及组成元件的形状、位置关系等时，可理解的是，与其形状等基本近似或类似的也包括在内，除非另有特别说明或者原理上显然不是，或其它别的情形。这也适用于上面的数字(包括数目、数值、数量、范围等)。第一实施方式图1示出了根据第一实施方式的包括电荷泵电路1的半导体系统SYS1的结构示例。根据本实施方式的电荷泵电路1及包含所述电荷泵电路1的半导体系统SYS1包括过电压检测电路，所述过电压检测电路用于检测由驱动控制电路的输出端的电源故障产生的过电压，所述驱动控制电路定期切换施加于升压电路的电容器元件C1的电压。当所述过电压检测电路检测到电源线路W1的过电压时，就迅速控制设置在驱动控制电路中输出级的晶体管Tr1和Tr2以使晶体管Tr1和Tr2断开。通过这种操作，根据本实施方式的电荷泵电路1及包含所述电荷泵电路1的半导体系统SYS1可防止由于过电流流动导致晶体管及配线退化。以下进行具体描述。如图1所示，所述半导体系统SYS1包括电荷泵电路1及恒压产生电路CVG1。例如，所述半导体系统SYS1安装在车辆上。<恒压产生电路CVG1>恒压产生电路CVG1降低电池的电源电压VBAT以产生恒定电压Vin。当电池安装在车辆上时，在多数情况下，电池的电源电压VBAT通常是12V或者24V。在本实施方式中，作为例子，描述了恒定电压Vin为7V，充分低于电源电压VBAT的情况。电源电压VBAT由电荷泵电路1和除了电荷泵电路1之外的周边电路(安装在车辆上的另外的电子器件)这两者使用，因此，电源电压VBAT可处在高电压水平(例如，12V)或者电源电压可在较宽的范围内变化(例如，最大值为40V)。因此，通过使用恒压产生电路CVG1，例如，处在非常高的电压水平的电源电压VBAT下降至电荷泵电路1中使用的电压水平，或者，例如，电压水平可在宽范围内变化的电源电压VBAT稳定在可在电荷泵电路1中使用的电压水平。<电荷泵电路1>电荷泵电路1升高电源电压VBAT以产生输出电压Vout。具体而言，电荷泵电路1包括位于半导体芯片(半导体器件)CHP1上的二极管D1和D2、驱动控制电路10及过电压检测电路DT1，还包括位于所述半导体芯片CHP1外部的电容器元件C1和C2。所述驱动控制电路10包括控制电路CTL1、栅极驱动电路DR1和DR2、晶体管Tr1和Tr2、电阻器元件R1和R2。进一步地，在所述半导体芯片CHP1上，沿所述芯片的外周设有外部连接端子T1～T6。所述二极管D1、D2及电容器元件C1、C2形成升压电路。向作为所述外部连接端子之一的高电位侧电压端T2提供由恒压产生电路CVG1产生的恒压电压Vin。向作为所述外部连接端子之一的低电位侧电压端T6提供参考电压(本实施例中的接地电压GND)。晶体管Tr1为P沟道MOS晶体管，并且设置在所述高电位侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，其包括：第一晶体管，所述第一晶体管设置在高电位侧电压端和第一输出端之间，通过降低电源电压而产生的恒定电压提供至所述高电位侧电压端；第二晶体管，所述第二晶体管设置在低电位侧电压端和所述第一输出端之间，参考电压提供至所述低电位侧电压端；控制电路，所述控制电路控制所述第一晶体管和第二晶体管的导通/断开；升压电路，所述升压电路通过使用所述第一输出端的电压来升高所述电源电压以产生输出电压；及过电压检测电路，所述过电压检测电路检测将所述高电位侧电压端与所述第一晶体管相连接的电源线路的过电压，其中，所述控制电路至少以在所述过电压检测电路检测到所述过电压时断开所述第二晶体管的方式控制所述第二晶体管。

【技术特征摘要】
2016.03.09 JP 2016-0453221.一种半导体器件，其包括：第一晶体管，所述第一晶体管设置在高电位侧电压端和第一输出端之间，通过降低电源电压而产生的恒定电压提供至所述高电位侧电压端；第二晶体管，所述第二晶体管设置在低电位侧电压端和所述第一输出端之间，参考电压提供至所述低电位侧电压端；控制电路，所述控制电路控制所述第一晶体管和第二晶体管的导通/断开；升压电路，所述升压电路通过使用所述第一输出端的电压来升高所述电源电压以产生输出电压；及过电压检测电路，所述过电压检测电路检测将所述高电位侧电压端与所述第一晶体管相连接的电源线路的过电压，其中，所述控制电路至少以在所述过电压检测电路检测到所述过电压时断开所述第二晶体管的方式控制所述第二晶体管。2.根据权利要求1所述的半导体器件，其进一步包括：第三晶体管，所述第三晶体管设置在所述第二晶体管的控制端与第一端之间，所述第一端设置在接近所述低电位侧电压端的一侧，其中，所述控制电路进一步以在所述过电压检测电路检测到所述过电压时导通所述第三晶体管的方式控制所述第三晶体管。3.根据权利要求1所述的半导体器件，其进一步包括：电阻器元件，所述电阻器元件设置在所述第二晶体管的控制端和第一端之间，所述第一端设置在接近所述低电位侧电压端的一侧；及第三晶体管，所述第三晶体管与所述电阻器元件并联设置，其中，所述控制电路将输出至所述第二晶体管的控制端的输出设置成高阻抗状态，并以在所述过电压检测电路检测到所述过电压时导通所述第三晶体管的方式控制所述第三晶体管。4.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述控制电路以在所述过电压检测电路检测到所述过电压时断开所述第二晶体管和所述第一晶体管的方式执行控制。5.根据权利要求1所述的半导体器件，其进一...

【专利技术属性】
技术研发人员：小山慎一，楠武志，周伟，铃木宏昌，
申请(专利权)人：瑞萨电子株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP