JPH09222458A

JPH09222458A - パワートランジスタの電流監視回路の動作を試験する回路配置

Info

Publication number: JPH09222458A
Application number: JP8231246A
Authority: JP
Inventors: Kevin Scoones; スクーネスケビン; Erich Bayer; ベイヤーエーリッヒ
Original assignee: Texas Instruments Deutschland GmbH
Current assignee: Texas Instruments Deutschland GmbH
Priority date: 1995-07-27
Filing date: 1996-07-29
Publication date: 1997-08-26
Anticipated expiration: 2016-07-29
Also published as: DE19527487C1; US5892450A; JP4117917B2

Abstract

(57)【要約】【課題】パワートランジスタの電流監視回路の動作を、
集積回路内で、試験プローブを用いて試験する回路配置
を提供する。【解決手段】パワートランジスタは並列に接続された数
個の単一トランジスタから成り、各単一トランジスタに
はパワートランジスタに与える全電流の一部が流れる。
単一トランジスタの１つ（Ｔ_ｓ）を流れる電流に比例す
る監視信号を電流監視回路（Ｋ）に与え、この監視信号
が所定のしきい値を超えると警報信号を出す。前記単一
トランジスタを、並列に接続された少数の単一トランジ
スタ（Ｔ_１．１−Ｔ_１．９）を含むグループと並列に接
続された多数の単一トランジスタ（Ｔ_{２．１．１}−Ｔ
_{２．９．９}）を含むグループに分割する。制御回路を
（ＳＴ）を設けることにより、監視モードでは前記２つ
のグループ内の単一トランジスタの数に関して減少させ
た電流だけをパワートランジスタに与え、単一トランジ
スタの前記大きいグループをオフの状態にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、パワートランジ
スタの電流監視回路の動作を試験する回路配置に関する
もので、パワートランジスタは並列に接続された数個の
単一トランジスタから成り、各トランジスタにはパワー
トランジスタに与える全電流の一部が流れ、単一トラン
ジスタの１つを流れる電流に比例する監視信号を電流監
視回路に与え、この信号が所定のしきい値を超えると電
流監視回路は警報信号を出す。

【０００２】

【従来の技術】テキサス・インスツルメンツ社は、ＴＲ
ＩＣＯ１０６という型名の上記の種類の集積回路を製作
し販売している。これには、モータを流れる電流を制御
するパワートランジスタを内蔵している。モータを流れ
る電流を監視するために電流監視回路を用いている。監
視回路は比較器を備え、パワートランジスタを流れる電
流すなわちモータを流れる電流が、所定の値を超えると
必ず監視信号を出す。この回路内のこの集積回路、特に
電流監視機能を監視するのは、これを完成してモータに
高電流を実際に流して初めて可能になる。しかし半導体
集積回路を製作する場合、製作のできるだけ初期の段階
に、好ましくはボンディングや接触を行う前に、回路の
少なくとも一部の動作をチェックすることが望ましい。
このチェックには試験プローブを用い、これを半導体集
積回路の、後の段階で接触させるボンド接触面に当て、
試験中にこの接触面を通して電流と制御信号を与える。
上に述べた既知の回路の場合は、試験プローブを用いて
パワートランジスタの電流監視回路をチェックすること
ができない。その理由は試験プローブを用いると、接触
面が小さいので１Ａ以上の電流を与えることができない
からである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】したがってこの発明の
目的は、パワートランジスタの電流監視回路の動作を、
ボンディングや接触を行う前でも半導体集積回路内でチ
ェックすることができる、上記の回路配置を作ることで
ある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この問題を解決するため
の、上記の回路配置の特徴は、単一トランジスタ群を、
並列に接続された少数の単一トランジスタを含むグルー
プと並列に接続された多数の単一トランジスタを含むグ
ループに分割して互いに独立に駆動できるようにし、監
視信号を与える単一トランジスタを前記少数のグループ
に属させ、また制御回路を設けることにより、チェック
モードでは前記２つのグループ内の単一トランジスタの
数に関して減少させた電流だけをパワートランジスタに
与え、単一トランジスタの前記大きいグループをオフの
状態にすることである。

【０００５】この発明の回路配置の機能を用いる際に、
あるチェックモードでは電流監視回路には完成した回路
の通常の動作の場合と全く同じ電流が流れるので、チェ
ックモードと通常の動作では、監視回路の動作は同じで
ある。これが可能なのは、チェックモードでもパワート
ランジスタを流れる電流はかなり小さいので、普通の試
験プローブと手持ちの試験装置を用いてチェックするこ
とができるからである。この発明の別の展開の利点はサ
ブクレームに示す。

【０００６】

【発明の実施の形態】

【実施例】図１に示す回路配置はパワートランジスタを
備える。以下に詳細に説明するように、このパワートラ
ンジスタは並列に接続された多数の個々の単一トランジ
スタから成るが、説明の都合上ここでは３個の単一トラ
ンジスタＴ_１，Ｔ_２，Ｔ_Ｓだけで構成する。トランジス
タＴ_２の活生面はトランジスタＴ_１の活生面より数倍大
きく、またトランジスタＴ_１の活生面はトランジスタＴ
_Ｓの活生面より数倍大きい。

【０００７】また図１の回路配置は、入力ＮとＴを持つ
制御回路ＳＴを備える。制御回路内には入力Ｔの信号に
従って開状態と閉状態に切り替わるスイッチがあり、こ
のスイッチにより、制御回路の入力Ｎに入る制御信号
を、線ＧＬ１を通してトランジスタＴ_ＳとＴ_１のゲート
端子だけに送り（スイッチＳＷが開状態のとき）、また
は更に線ＧＬ２を通して３個のトランジスタＴ_Ｓ，
Ｔ_１，Ｔ_２全てのゲート端子に同時に送る（スイッチＳ
Ｗが閉状態のとき）ことができる。

【０００８】この回路配置により、たとえば端子Ａに接
続する負荷（図示せず）を流れる電流Ｉを、制御回路Ｓ
Ｔの入力Ｎに与える信号を用いてオンまたはオフに切り
替えることができる。このスイッチＳＷは以下に詳細に
述べる動作モードを行うためだけに用いられる。

【０００９】図に示すように、抵抗Ｒ_Ｓをトランジスタ
Ｔ_Ｓのソース線に挿入してトランジスタＴ_Ｓのソース端
子の接合部に接続する。抵抗Ｒ_Ｓは比較器Ｋの一方の入
力に接続され、比較器Ｋの他方の入力は基準電圧Ｖ
_ｒｅｆを受ける。この回路配置では、抵抗Ｒ_Ｓの電圧降
下が基準電圧Ｖ_ｒｅｆを超える（それは同時にトランジ
スタＴ_Ｓと抵抗Ｒ_Ｓを流れる電流は所定のしきい値より
高くなることを意味する）と、比較器は必ず警報信号を
その出力Ｂに出す。

【００１０】すでに述べたように、通常の動作では制御
回路ＳＴ内のスイッチＳＷは入力Ｔへの対応する信号に
より閉じているので、３個のトランジスタＴ_Ｓ，Ｔ_１，
Ｔ_２は並列に接続されている。制御回路ＳＴの入力Ｎに
信号が入ると３個のトランジスタは導通し、端子Ａに接
続する負荷（図示せず）を通って、電流Ｉ_Ｎがトランジ
スタを経て接地に流れる。負荷電流の大部分、すなわち
電流Ｉ_１ＮとＩ_２Ｎ、は２個のトランジスタＴ_１とＴ_２
を流れ、電流のごく一部Ｉ_ＳＮがトランジスタＴ_Ｓを流
れる。それは、Ｔ_Ｓの活生面が他の２個のトランジスタ
Ｔ_１とＴ_２の活生面よりかなり小さいからである。トラ
ンジスタＴ_Ｓは電流センサとしてだけ働き、これにより
比較器Ｋは、流れる電流Ｉ_ＳＮが所定のしきい値を超え
ると警報信号を出す。各トランジスタは並列に接続され
ているので、トランジスタＴ_Ｓを流れる電流は他の２個
のトランジスタを流れる電流に常に比例し、したがって
パワートランジスタを流れる全電流に関する情報を、Ｔ
_Ｓを流れる電流から得ることができる。

【００１１】上に説明した回路配置を半導体集積回路の
構成部分として製作する際に、トランジスタＴ_Ｓと抵抗
Ｒ_Ｓと比較器Ｋから成る電流監視回路が、トランジスタ
Ｔ_Ｓと抵抗Ｒ_Ｓを流れる電流が所望のしきい値になると
警報信号を実際に出すかどうかを、製作のできるだけ早
い段階でチェックできることが望ましい。集積回路のボ
ンディングと接触がまだ終わっていない場合は、集積回
路のボンディング面に試験プローブを置き、対応する電
流と電圧を与えてチェックを行うしかない。与える電流
は１Ａ以下の値に制限しなければならない。それは、電
流が１Ａより大きいと試験プローブおよび／またはボン
ド接触面で誤動作を起こすからである。図１に示す回路
配置を用いると、端子Ａに与える電流が、回路配置が正
常に動作しているときにパワートランジスタに流れる電
流よりかなり小さいときでも、電流監視回路の動作を試
験することができる。

【００１２】チェックを行うには、制御回路ＳＴの入力
Ｔに制御信号を与えてスイッチＳＷを開状態にする。こ
うするとトランジスタＴ_２は非導通になるので、Ｔ_２に
は電流が流れなくなる。ここでトランジスタＴ_２，
Ｔ_１，Ｔ_Ｓの活生面の比を９０：９：１と仮定する。試
験プローブを経て端子Ａに与える電流を減少させて、全
ての活生面の和とトランジスタＴ_ＳとＴ_１の活生面の和
との比になるようにすると、すなわち一般に次式になる
ようにすると、

【数１】ただし、Ｆ_ＳはトランジスタＴ_Ｓの活生面Ｆ_１はトランジスタＴ_１の活生面Ｆ_２はトランジスタＴ_２の活生面Ｉ_Ｎは通常の動作中に流れる電流Ｉ_Ｔはチェック動作中に流れる電流電流センサとして働くトランジスタＴ_Ｓを流れる電流Ｉ
_ＳＴの大きさは、通常の動作中に流れる電流Ｉ_ＳＮと同
じである。トランジスタＴ_１を流れる電流Ｉ_１Ｎ、Ｉ
_１Ｔも、両動作モードで同じである。

【００１３】端子Ａに与える電流を少し変えることによ
り、トランジスタＴ_Ｓを流れる電流が所定のしきい値を
超えたときに警報信号が比較器Ｋの出力Ｂに出るか、ま
たはしきい値に達しなければ警報が出ないかを試験する
ことができる。

【００１４】チェックモードでは、図１にトランジスタ
Ｔ_１で示すパワートランジスタの一部も活生化される。
トランジスタＴ_１により、比較器でのチェックの精度が
向上する。それは、パワートランジスタへの影響はチェ
ック工程に含まれているからである。この影響の詳細に
ついて、図２を用いて説明する。

【００１５】図２において、パワートランジスタは大き
さが等しい多数の単一トランジスタＴ_Ｓ、Ｔ_１．１から
Ｔ_１．９、Ｔ_{２．１．１}からＴ_{２．９，９}、から成る。
各トランジスタのソース端子とドレン端子は、それぞれ
共通のソース線Ｓと共通のドレン線Ｄに接続する。図２
に太線で示す第１グループの単一トランジスタＴ_１．１
からＴ_１．９のゲート端子は共通のゲート線ＧＬ１に接
続し、第２グループの単一トランジスタＴ_{２．２．１}か
らＴ_{２．９，９}のゲート端子は共通のゲート線ＧＬ２に
接続する。対応する線は図１にも示されている。

【００１６】パワートランジスタは、実際は等しい活生
面を持つ例えば１００個の単一トランジスタから成り、
これを分割して、たとえば９０個の単一トランジスタを
並列に接続して図１にＴ_２で示すトランジスタとし、１
０個の単一トランジスタを並列に接続してグループ化
し、その中の９個を図１に示すトランジスタＴ_１とし、
１個を電流センサ用トランジスタＴ_Ｓとする。

【００１７】図２に略図で示すように、小グループを形
成する単一トランジスタＴ_１．１からＴ_１．９は、でき
ればパワートランジスタが形成される半導体基板の表面
上にトランジスタを均一に分配したものにする。このよ
うにすれば、単一トランジスタの活生ゾーンのドーピン
グに関しても、これらの単一トランジスタの大きさに関
しても、ばらつきを最もよく補償することができる。

【００１８】具体的に、通常の動作でパワートランジス
タを流れる電流Ｉ_Ｎが１０Ａであれば、各単一トランジ
スタを流れる電流Ｉ_ＴはＩ_Ｎの１００分の１、すなわち
１００ｍＡである。比較器Ｋは基準電圧Ｖ_ｒｅｆを受
け、トランジスタＴ_Ｓを流れる電流Ｉ_ＳＴが１００ｍＡ
を超えると必ず警報信号を出すようにする。図１で説明
したように比較器Ｋをチェックする場合は、単一トラン
ジスタの大きいグループＴ２は制御回路ＳＴにより非導
通にされる。従って１Ａの電流が試験プローブから与え
るとこの電流はそれぞれ１００ｍＡに分割され、チェッ
クモードで導通しているトランジスタを流れる。試験す
る回路の試験プローブに問題が生じないようにするため
には１Ａに減少させた電流を試験プローブを介して与え
なければならないが、このようにすれば、通常の動作中
と同じ電流値Ｉ_ＳＴで比較器Ｋの応答をチェックするこ
とができる。

【００１９】ここに説明した回路配置は多数の単一ＤＭ
ＯＳ電界効果トランジスタから成るパワートランジスタ
を備えるが、他の種類のトランジスタを用いて製作する
こともできる。

【００２０】以上の説明に関して更に以下の項を開示す
る。１．パワートランジスタの電流監視回路の動作を試験
する回路配置であって、前記パワートランジスタは並列
に接続された数個の単一トランジスタから成り、各トラ
ンジスタには前記パワートランジスタに与える全電流の
一部が流れ、前記単一トランジスタの１つを流れる電流
に比例する監視信号を電流監視回路に与え、この監視信
号が所定のしきい値を超えると前記電流監視回路は警報
信号を出すものであって、前記単一トランジスタ群は、
並列に接続された少数の単一トランジスタ（Ｔ_１．１−
Ｔ_１．９）を含むグループと並列に接続された多数の単
一トランジスタ（Ｔ_{２．１，１}−Ｔ_{２．９，９}）を含む
グループに分割されて互いに独立に駆動され、前記監視
信号を与える単一トランジスタ（Ｔ_Ｓ）は前記小グルー
プに属し、更に、制御回路（ＳＴ）を設けることによ
り、監視モードでは前記２つのグループ内の単一トラン
ジスタの数に関して減少させた電流（Ｉ_Ｔ）だけをパワ
ートランジスタ（Ｔ_Ｓ，Ｔ_１，Ｔ_２）に与え、単一トラ
ンジスタの前記大きいグループをオフの状態にするよう
にした、回路配置。

【００２１】２．前記パワートランジスタの単一トラ
ンジスタは半導体基板の表面上に形成し、また前記両グ
ループの単一トランジスタを前記パワートランジスタが
形成されている表面上に均一に分配することを特徴とす
る、第１項記載の回路配置。

【００２２】３．前記電流監視回路は比較器（Ｋ）を
備え、前記比較器（Ｋ）は、第１入力に前記単一トラン
ジスタの１つを流れる電流に比例する監視信号を受け、
第２入力に基準信号（Ｖ_ｒｅｆ）を受けて、前記監視信
号と前記基準信号とを比べて警報信号を出すことを特徴
とする、第１項または第２項記載の回路配置。

【００２３】４．前記単一トランジスタのリード線に
抵抗（Ｒ_Ｓ）を挿入し、これを用いて監視信号を出すこ
と、及び、前記監視信号はこの抵抗での電圧降下である
ことを特徴とする、前記各項の１つに記載の回路配置。

【００２４】５．この発明は、パワートランジスタの
電流監視回路の動作を試験する回路配置に関する。前記
パワートランジスタは並列に接続された同じ大きさの数
個の単一トランジスタから成り、各トランジスタには前
記パワートランジスタに与える全電流の一部が流れる。
前記単一トランジスタ群の１つを流れる電流に比例する
監視信号を電流監視回路に与え、この監視信号が所定の
しきい値を超えると電流監視回路は警報信号を出す。前
記単一トランジスタを、並列に接続された少数の単一ト
ランジスタ（Ｔ_１．１−Ｔ_１．９）を含むグループと並
列に接続された多数の単一トランジスタ（Ｔ_{２．１，１}
⁻Ｔ_{２．９，９}）を含むグループに分割して互いに独立
に駆動できるようにする。ただし前記監視信号を与える
単一トランジスタ（Ｔ_Ｓ）は前記小グループに属してい
る。制御回路（ＳＴ）を設けることにより、監視モード
では前記２つのグループ内の単一トランジスタの数に関
して減少させた電流だけをパワートランジスタ（Ｔ_Ｓ，
Ｔ_１，Ｔ_２）に与え、単一トランジスタの前記大きいグ
ループをオフの状態にする。

【図面の簡単な説明】

この発明の実例を、以下の図を参照して詳細に説明す
る。

【図１】この発明を実施する好ましい形態の、回路配置
の簡単な回路図。

【図２】図１の回路配置の、パワートランジスタの詳細
を示す回路図。

【符号の説明】

ＳＴ制御回路Ｔ_Ｓ電流センサ用トランジスタＴ_１，Ｔ_２単一トランジスタから成るトランジスタグ
ループＲ_Ｓ抵抗Ｋ比較器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パワートランジスタの電流監視回路の動
作を試験する回路配置であって、前記パワートランジス
タは並列に接続された数個の単一トランジスタから成
り、各トランジスタには前記パワートランジスタに与え
る全電流の一部が流れ、前記単一トランジスタの１つを
流れる電流に比例する監視信号を電流監視回路に与え、
この監視信号が所定のしきい値を超えると前記電流監視
回路は警報信号を出すものであって、前記単一トランジ
スタ群は、並列に接続された少数の単一トランジスタ
（Ｔ_１．_１−Ｔ_１．_９）を含むグループと並列に接続さ
れた多数の単一トランジスタ（Ｔ_２．_１，_１−
Ｔ_２．_９，_９）を含むグループに分割されて互いに独立
に駆動され、前記監視信号を与える単一トランジスタ
（Ｔ_Ｓ）は前記小グループに属し、更に、監視モードで
は前記２つのグループ内の単一トランジスタの数に関し
て減少させた電流（Ｉ_Ｔ）だけをパワートランジスタ
（Ｔ_Ｓ，Ｔ_１，Ｔ_２）に与え、単一トランジスタの前記
大きいグループをオフの状態にする制御回路（ＳＴ）を
設けたことを特徴とする回路配置。