(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から供給される電源電圧よりも低い耐圧を持つ集積回路へ電源を供給する集積回路用電源保護回路において、
上記集積回路内に集積化されて配置され、上記集積回路の電源端子に印加される電圧を分割する電圧分割手段と、上記集積回路の電源端子から電源供給され、上記電圧分割手段の出力と基準電圧との差分を増幅する誤差増幅器とを有する誤差増幅回路と、
上記集積回路外に配置され、上記誤差増幅器の出力に応じてベース電圧が制御され、外部電源からの電圧を調整して上記集積回路の電源電圧を供給するＮＰＮ型の電圧制御用トランジスタと、
上記ＮＰＮ型の電圧制御用トランジスタのコレクタとベースとの間に接続される起動用抵抗と、
上記誤差増幅器の出力端子に印加される電圧を上記集積回路の耐圧以下に制限する出力端子保護電圧制限手段と、
を備えることを特徴とする集積回路用電源保護回路。
【請求項２】
請求項１記載の集積回路用電源保護回路において、
上記出力端子保護電圧制限手段は、複数の抵抗素子であることを特徴とする集積回路用電源保護回路。
【請求項３】
請求項１記載の集積回路用電源保護回路において、
上記出力端子保護電圧制限手段は、ツェナーダイオードであることを特徴とする集積回路用電源保護回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源回路に係り、特に、外部から供給される電源電圧よりも低い耐圧を持つ集積回路へ電源を供給する集積回路用電源保護回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路の電源回路としては、特許文献１に記載された車載電子制御装置の電源回路がある。この特許文献1には、電源スイッチが遮断された状態で、車載電子制御装置の制御電源を有効にするための電源回路が記載されている。
【０００３】
そして、この特許文献1に記載された電源回路のように、バッテリーから供給された電源を、定電圧電源回路（レギュレータ）を介してＣＰＵ（外部から供給される電源電圧よりも低い耐圧を持つ集積回路）に供給するもの等がある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−８３２２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、高集積度の集積回路を、例えば、車載用に使用しようとした場合、車両のバッテリー電圧は、集積回路の耐圧よりも高くなることが多い。例えば、自動車用のバッテリーの電圧は１２Ｖあるいは２４Ｖであることが多く、集積度の高い集積回路の耐圧は７Ｖ以下である。
【０００６】
このため、バッテリー電圧を、レギュレ−タ等で集積回路が動作する電圧まで電圧を低下させて使用していた。
【０００７】
しかし、例えば、車載用に使用する電子機器には、サージ耐性（バッテリー電圧にサージが生じても壊れないこと）や逆接耐性（バッテリー端子を逆に接続しても壊れないこと）などが要求される。
【０００８】
ここで、レギュレータは基準電圧源や誤差増幅器等を集積化しているため耐圧は４０Ｖ程度で制限される。サージ耐性、逆接耐性は４０Vよりも大である必要があることを考えると、レギュレータの前に、サージ保護回路や逆接保護回路など配置する必要がある。
【０００９】
このため、従来技術にあっては、サージ保護回路や逆接保護回路のコスト分だけ、集積回路用電源保護回路のコストアップの原因となっていた。
【００１０】
本発明の目的は、サージ保護回路や逆接保護回路と同様な機能を維持したまま、コストダウンが可能な集積回路用電源保護回路を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の集積回路用電源保護回路は、外部から供給される電源電圧よりも低い耐圧を持つ集積回路へ電源を供給する保護回路である。
【００１２】
そして、本発明の集積回路用電源保護回路は、集積回路内に集積化されて配置され、集積回路の電源端子に印加される電圧を分割する電圧分割手段と、上記集積回路の電源端子から電源供給され、上記電圧分割手段の出力と基準電圧との差分を増幅する誤差増幅器とを有する誤差増幅回路と、上記集積回路外に配置され、上記誤差増幅器の出力に応じてベース電圧が制御され、外部電源からの電圧を調整して上記集積回路の電源電圧を供給するＮＰＮ型トランジスタと、上記ＮＰＮ型の電圧制御用トランジスタのコレクタとベースとの間に接続される起動用抵抗と、誤差増幅器の出力端子に印加される電圧を集積回路の耐圧以下に制限する出力端子保護電圧制限手段とを備える。
【００１３】
本発明によれば、レギュレータの構成素子のうち、誤差増幅器と、この誤差増幅器を、保護すべき集積回路の内部に集積化して配置し、レギュレータの構成素子のうち、電圧制御用トラジスタを単体素子として耐電圧を大としている。
【００１４】
これにより、サージ保護回路や逆接保護回路と同様な機能を維持したまま、コストダウンが可能な集積回路用電源保護回路を実現することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、サージ保護回路や逆接保護回路と同様な機能を維持したまま、コストダウンが可能な集積回路用電源保護回路を実現することができる。
【００１６】
これにより、車載用電子機器に使用できる高信頼度な集積回路用電源保護回路を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１８】
まず、本発明の第１の実施形態である集積回路用電源保護回路を、図１を参照して説明する。
【００１９】
図１において、集積回路用電源保護回路の一部である誤差増幅回路２が、集積回路１の内部に配置され、集積化されている。この集積回路１は、センサ１６の信号を処理し出力端子１８にセンサ出力を出力するセンサ信号処理回路１７を含んでいる。
【００２０】
また、集積回路用電源保護回路は、集積回路１の電源端子７に過大な電圧が印加されることを保護するためこの電源端子７に接続されたツェナーダイオード９と、電源端子７に接続され、集積回路１の電源のインピーダンスを小さくするコンデンサ１０と、バッテリーから電源の供給を受けるバッテリー端子１５と、グランド端子１９と、バッテリー端子１５から供給される電圧を制御するため、コレクタがバッテリー端子１５に接続され、エミッタがコンデンサ１０に接続されるトランジスタ１１とを備える。
【００２１】
さらに、集積回路用電源保護回路は、トランジスタ１１のベース電圧を誤差増幅回路２で制御できるように、このトランジスタ１１のコレクタとベース間に接続された抵抗１４と、トランジスタ１１のベースと集積回路１の出力端子との間に接続される抵抗１３と、この抵抗１３と出力端子８との接続点とグランドとの間に接続される抵抗１２とを備えている。
【００２２】
また、集積回路１の内部に配置された誤差増幅回路２は、集積回路１の電源端子７へ印加された電源電圧を分割する電圧分割手段であり電源端子７とグランドと間に接続された抵抗３、４と、基準電圧を発生する基準電圧源５と、基準電圧源５と電圧分割手段の出力の差分を増幅し出力端子８へ出力する誤差増幅器６とを備える。
【００２３】
抵抗３と４との接続点は誤差増幅器６の一方の入力端子に接続され、基準電圧源５は誤差増幅器６の一方の入力端子に接続される。この誤差増幅器６の出力信号により、トランジスタの導通、非導通が制御され、バッテリ端子１５から供給される電圧が調整されて、集積回路１に供給される。
【００２４】
なお、基準電圧源５及び誤差増幅器６の電源は集積回路１へ供給される電源から供給される。
【００２５】
本発明の第１の実施形態である集積回路用電源保護回路においては、この集積回路用電源保護回路の一部である基準電源５及び誤差増幅器６を集積回路１の内部に集積化して配置し、集積回路用電源保護回路のさらにその一部であるトランジスタ１１を集積回路１とは個別の素子として配置した。これにより、以下の利点が得られる。
【００２６】
まず、第１の実施形態の第1の利点は、トランジスタ１１が単体素子であることからトランジスタ１１自身の耐圧を９０Ｖ以上にすることが容易に可能である。これにより、車載用電子機器に求められるバッテリー端子１５へのサージからの保護をトランジスタ１１により実施でき、別個のサージ保護回路は不要である。
【００２７】
従来技術のようなレギュレータを使用した場合では、レギュレータの内部に基準電源５や誤差増幅器６も集積化しているために、レギュレータ自身の耐圧は４０Ｖ程度に制限されてしまう。このため、レギュレータに、Ａサージ（バッテリーサージの一種で７０Ｖの電圧サージ）が印加された場合にはレギュレータが破壊する。
【００２８】
したがって、別個のサージ保護回路が必要となる。レギュレータを集積化せず、レギュレータ自身の耐圧を７０Ｖにしたとすると、そのための大幅なコストアップを招いてしまう。
【００２９】
第１の実施形態の第２の利点は、トランジスタ１１が単体素子であるために逆接保護をトランジスタ１１により実施でき、別個の逆接保護回路は不要となることである。
【００３０】
従来技術のようなレギュレータを使用した場合では、レギュレータの内部に基準電源５や誤差増幅器６を持つためにレギュレータは集積回路として構成される。このため、レギュレータの電源に逆電圧が印加された場合には、レギュレータ自身が破壊してしまうので逆接に対する保護回路が必要である。
【００３１】
第１の実施形態の第３の利点は、基準電圧源５及び誤差増幅器６を、例えば、センサ信号処理回路１７を有する集積回路１内に集積化することで部品点数を削減できることである。基準電源５や誤差増幅器６は低耐圧の集積回路への集積化が可能である。特に、微細化して集積化するほど小さくなるので、高耐圧を必要とするレギュレータに集積化するよりも、微細化可能な低耐圧の集積回路へ集積化した方が有利である。
【００３２】
なお、本利点を実現するために基準電源５及び誤差増幅器６の電源は集積回路１の電源から供給している。
【００３３】
しかし、誤差増幅器６を低耐圧の集積回路１へ集積化するには幾つかの問題がある。
【００３４】
まず、第1の問題は逆接保護である。すなわち、バッテリーが逆に接続されても破壊しないことが要求される。第１の実施形態の場合、集積回路１の電源端子７はトランジスタ１１で保護されるが、誤差増幅器６の出力端子８を直接トランジスタ１１のベース端子に接続したのでは過大電流が流れてしまう。このため、第１の実施形態では、抵抗１３を誤差増幅器６の出力端子８とトランジスタ１１のベース端子の間に配置し、逆接保護用抵抗としている。
【００３５】
第２の問題はサージ保護である。第１の実施形態の場合、集積回路１の電源端子７はトランジスタ１１で保護されるが、誤差増幅器６の出力端子８を直接トランジスタ１１のベース端子に接続したのでは過大電圧が印加されてしまう。このため、第１の実施形態では、抵抗１２、１３を過大電圧印加防止用抵抗として配置している。
【００３６】
これら過大電圧印加防止用抵抗１２、１３により、バッテリー端子１５に印加されたサージ電圧を抵抗分割することで、誤差増幅器６の出力端子８に過大電圧が印加されないようにした。
【００３７】
第３の問題は起動の確実性である。第１の実施形態において、バッテリー端子１５の電圧が、０Vから１４Vになった時にトランジスタ１１がオフ状態で集積回路１に電源が供給されなかった場合、集積回路１の電源から電源を供給される誤差増幅器６も動作せず、トランジスタ１１をオフにしたままにする可能性がある。
【００３８】
これを防ぐために、抵抗１４を起動用抵抗としてトランジスタ１１のベースとコレクタとの間に配置した。この起動用抵抗１４を配置することで誤差増幅器６からの出力が０であったとしても、トランジスタ１１をオン状態として集積回路１にある程度の電源電圧を印加することが可能になる。そして、この電源電圧で動作するように基準電源５と誤差増幅器６を設計することで安定した起動性を確保することができる。
【００３９】
以上のように、本発明の第１の実施形態によれば、レギュレータの構成素子のうち、誤差増幅器６と、この誤差増幅器６の基準電圧源５とを、保護すべき集積回路１の内部に集積化して配置し、レギュレータの構成素子のうち、電圧制御用トラジスタ１１を単体素子として耐電圧を大としている。
【００４０】
これにより、サージ保護回路や逆接保護回路と同様な機能を維持したまま、コストダウンが可能な集積回路用電源保護回路を実現することができる。
【００４１】
次に、本発明の第２の実施形態である集積回路用電源保護回路を図２を参照して説明する。
【００４２】
この第２の実施形態における集積回路用電源保護回路は、第１の実施形態における過大電圧印加防止用抵抗１２を、ツェナーダイオード２０に置き換えたものである。
【００４３】
本発明の第２の実施形態においても第1の実施形態と同様の効果がある。さらに、この第２の実施形態においては、誤差増幅器６の出力端子８のバッテリーサージに対する保護をツェナーダイオード２０により行なうことができる。こうすることでより大きなサージ電圧まで保護することができる。
【００４４】
次に、本発明の第３の実施形態である集積回路用電源保護回路を、図３を参照して説明する。
【００４５】
図３において、第３の実施形態である集積回路用電源保護回路は、第１の実施形態におけるツェナーダイオード９と抵抗１２の機能を、トランジスタ１１のベースとグランドとの間に接続したツェナーダイオード２１により置き換え、ツェナーダイオード９と抵抗１２とを省略したものである。
【００４６】
この第３の実施形態においても、第1の実施形態と同様の利点があるが、集積回路１の電源へ過電圧が印加されることの保護と、誤差増幅器６の出力端子に過電圧が印加されることの保護とをツェナーダイオード２１により行なうこととしている。こうすることで、部品点数の削減を可能にした。
【００４７】
第３の実施形態では、集積回路１に過電圧が印加されることの保護は、ツェナーダイオード２１によりトランジスタ１１のベース電圧を制限してトランジスタ１１のエミッタ電圧を制限することで、集積回路１に過電圧が印加されることを防止している。
【００４８】
また、誤差増幅器６の出力端子８へ過電圧が印加されることの保護も、ツェナーダイオード２１で電圧を制限することで行なわれる。
【００４９】
次に、本発明の第４の実施形態である集積回路用電源保護回路を図４を参照して説明する。
【００５０】
この第４の実施形態における集積回路用電源保護回路は、第３の実施形態の集積回路の誤差増幅回路２における基準電圧源５を、集積回路１の外部に配置した抵抗２２とツェナーダイオード２３に置き換えたものである。
【００５１】
つまり、電源端子７とグランドとの間に抵抗２２とツェナーダイオード２３とが互いに直列に接続され、これら抵抗２２とツェナーダイオード２３との接続点が、誤差増幅器６の一方の入力端子に接続されており、基準電圧源５は省略されている。
【００５２】
この第４の実施形態においても、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。なお、この第４の実施形態は、集積回路１がＣＭＯＳプロセスのＬＳＩであっても、本発明を実施することができるとように、基準電圧源５を外部素子で置き換えたものである。
【００５３】
つまり、ＣＭＯＳプロセスのＬＳＩは非常に微細化できるが、基準電圧源５を集積化することは難しいことから、基準電圧源を外部素子（抵抗２２とツェナーダイオード２３）で構成している。
【００５４】
次に、本発明の第５の実施形態である集積回路用電源保護回路を図５を参照して説明する。
【００５５】
この第５の実施形態における集積回路用電源保護回路は、第４の実施形態におけるツェナーダイオード２１をダイオード２４、２５とツェナーダイオード２３に置き換えたものである（ツェナーダイオード２３は、基準電圧源としても機能する）。
【００５６】
つまり、抵抗１４とトランジスタ１１のベースとの接続点にダイオード２５のアノードが接続され、このダイオード２５のカソードは、ダイオード２４のアノードに接続される。
【００５７】
そして、ダイオード２４のカソードは、ツェナーダイオード２３のカソードに接続され、このツェナーダイオード２３のアノードは、グランドに接続されている。
【００５８】
この第５の実施形態においては、基準電圧の発生に使用するツェナーダイオード２３とダイオード２４、２５を用いてトランジスタ１１のベース電圧を制限する。これにより、集積回路１の電源端子７へ過電圧が印加されることの保護と誤差増幅器６の出力端子８へ過電圧が印加されることの保護を行なっている。
【００５９】
本発明の第５の実施形態においても、第４の実施形態と同様な効果を得ることができる他、第４の実施形態におけるツェナーダイオード２１をダイオード２４、２５に置き換えることができ、部品コストを低減することができる。
【００６０】
次に、本発明の第６の実施形態である集積回路用電源保護回路を図６を参照して説明する。
【００６１】
この第６の実施形態における集積回路用電源保護回路の基本構成は、第３の実施形態の集積回路の電源回路と同じであるが、その他に、トランジスタ２６、抵抗２７、２８、ツェナーダイオード２９を有する外部センサ電圧供給手段を追加している。
【００６２】
つまり、バッテリ端子１５は、トランジスタ２６のコレクタ、エミッタを介してセンサ１６に接続されている。また、トランジスタ２６のコレクタは、抵抗２８、ツェナーダイオード２９を介してグランドに接続されている。そして、抵抗２８とツェナーダイオード２９との接続点は、トランジスタ２６のベースに接続されるとともに、抵抗２７を介して、センサ信号処理回路３０に接続されている。
【００６３】
上記構成により、センサ信号処理回路３０からセンサ１６にバッテリ１５から電圧を印加することができる。このセンサ１６に印加する電圧は、集積回路１の耐圧以上の電圧とすることができる。
【００６４】
つまり、エアフローセンサのように高い電圧と大きな電流が必要なセンサに対して、センサ信号処理回路３０の制御によりトランジスタ２６を介してセンサ１６にバッテリー端子１５から直接電圧を供給することができる。
【００６５】
また、センサ信号処理回路３０からトランジスタ２６のベースに出力し、制御するための電圧出力端子（集積回路１の出力端子）は、先に説明した誤差増幅器６の出力端子８と同様に、抵抗２７とツェナーダイオード２９とで、過電圧、逆接電圧から保護されている。
【００６６】
この第６の実施形態においても、第３の実施形態と同様な効果を得ることができる他、上述したように、センサ信号処理回路３０の制御によりトランジスタ２６を介してセンサ１６にバッテリー端子１５から直接電圧を供給することができる。
【００６７】
この第６の実施形態は、基準電圧源５を集積回路１の内部に配置する例において、センサ信号処理回路３０の制御によりトランジスタ２６を介してセンサ１６にバッテリー端子１５から直接電圧を供給することができる例であるが、図４、図５に示した例のように、基準電圧源５を集積回路１の外部に配置する例においても適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第１の実施形態である集積回路用電源保護回路の構成図である。
【図２】本発明の第２の実施形態である集積回路用電源保護回路の構成図である。
【図３】本発明の第３の実施形態である集積回路用電源保護回路の構成図である。
【図４】本発明の第４の実施形態である集積回路用電源保護回路の構成図である。
【図５】本発明の第５の実施形態である集積回路用電源保護回路の構成図である。
【図６】本発明の第６の実施形態である集積回路用電源保護回路の構成図である。
【符号の説明】
【００６９】
１                  集積回路
２                  誤差増幅回路（誤差増幅部）
３、４              抵抗
５                  基準電圧源
６                  誤差増幅器
７                  電源端子
８                  出力端子
９                  ツェナーダイオード
１０                コンデンサ
１１、２６          トランジスタ
１２、１３、１４    抵抗
１５                バッテリー端子
１６                センサ
１７                センサ信号処理回路
１８                出力端子
１９                グランド端子
２０、２１、２３    ツェナーダイオード
２２、２７、２８    抵抗
２４、２５          ダイオード、
２９                ツェナーダイオード
３０                センサ信号処理回路
【図１】
0004690915.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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