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公開番号2025160822
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-23
出願番号2024063628
出願日2024-04-10
発明の名称半導体スイッチ
出願人株式会社東芝,東芝デバイス&ストレージ株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H03K 17/08 20060101AFI20251016BHJP(基本電子回路)
要約【課題】微弱な電流を利用して負荷を精度よく駆動する。
【解決手段】半導体スイッチは、受光による起電力を発生する起電力発生回路と、第1出力端子と基準電圧ノードとの間に接続され、前記起電力が発生したときに負荷を駆動する第1スイッチングトランジスタと、第2出力端子と前記基準電圧ノードとの間に接続され、前記起電力が発生したときに負荷を駆動する第2スイッチングトランジスタと、前記起電力を電源電圧として利用して、過電流及び過熱から前記第1スイッチングトランジスタ及び前記第2スイッチングトランジスタを保護する保護回路と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
受光による起電力を発生する起電力発生回路と、
第１出力端子と基準電圧ノードとの間に接続され、前記起電力が発生したときに負荷を駆動する第１スイッチングトランジスタと、
第２出力端子と前記基準電圧ノードとの間に接続され、前記起電力が発生したときに負荷を駆動する第２スイッチングトランジスタと、
前記起電力を電源電圧として利用して、過電流及び過熱から前記第１スイッチングトランジスタ及び前記第２スイッチングトランジスタを保護する保護回路と、を備える、
半導体スイッチ。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
前記第１スイッチングトランジスタのドレイン－ソース間に流れる電流に応じた第１過電流検出信号を出力する第１過電流検出回路と、
前記第２スイッチングトランジスタのドレイン－ソース間に流れる電流に応じた第２過電流検出信号を出力する第２過電流検出回路と、を備え、
前記保護回路は、前記第１過電流検出信号及び前記第２過電流検出信号の信号レベルに基づいて、前記第１スイッチングトランジスタ及び前記第２スイッチングトランジスタをオフするか否かを決定する、
請求項１に記載の半導体スイッチ。
【請求項３】
前記第１過電流検出回路は、前記第１スイッチングトランジスタのボディとソースとの間に接続される第１抵抗を有し、前記第１抵抗の両端電圧に応じた信号レベルの前記第１過電流検出信号を出力し、
前記第２過電流検出回路は、前記第２スイッチングトランジスタのボディとソースとの間に接続される第２抵抗を有し、前記第２抵抗の両端電圧に応じた信号レベルの前記第２過電流検出信号を出力する、
請求項２に記載の半導体スイッチ。
【請求項４】
前記保護回路は、過電流判定回路を有し、
前記過電流判定回路は、
前記第１過電流検出信号の信号レベルを所定の第１基準電圧と比較する第１比較器と、
前記第２過電流検出信号の信号レベルを前記第１基準電圧と比較する第２比較器と、を有する、
請求項２に記載の半導体スイッチ。
【請求項５】
前記第１比較器の出力ノードに繋がる第１配線と、
前記第２比較器の出力ノードに繋がる第２配線と、を備え、
前記第１配線及び前記第２配線との接続ノードは、前記第１比較器の出力信号及び前記第２比較器の出力信号をワイヤードオアした過電流検出信号を生成する、
請求項４に記載の半導体スイッチ。
【請求項６】
前記保護回路は、過熱検出回路を有し、
前記過熱検出回路は、
過熱検出用のダイオードと、
前記ダイオードの順方向電圧を第２基準電圧と比較する第３比較器と、を有する、
請求項４に記載の半導体スイッチ。
【請求項７】
前記保護回路は、前記起電力を電源電圧として用いて微小電流を生成する微小電流源を有し、
前記第１比較器、前記第２比較器、及び前記第３比較器には、前記微小電流源からの微小電流がそれぞれ供給される、
請求項６に記載の半導体スイッチ。
【請求項８】
前記保護回路は、前記第１比較器、前記第２比較器、及び前記第３比較器にて過電流又は過熱の少なくとも一方が検出された場合に前記第１スイッチングトランジスタ及び前記第２スイッチングトランジスタを強制的にオフする保護制御回路を有する、
請求項６に記載の半導体スイッチ。
【請求項９】
前記保護回路は、前記第１比較器、前記第２比較器、及び前記第３比較器にて過電流又は過熱の少なくとも一方が検出されてから所定の期間待機するタイマを有し、
前記保護制御回路は、前記タイマで前記所定の期間待機した後に前記第１スイッチングトランジスタ及び前記第２スイッチングトランジスタを強制的にオフする、
請求項８に記載の半導体スイッチ。
【請求項１０】
前記起電力発生回路は、
発光素子と、
前記発光素子で発光された光を受光して起電力を発生させる、直列に接続される２以上のフォトダイオードを有する第１フォトダイオード列と、
前記発光素子で発光された光を受光して起電力を発生させる、直列に接続される２以上のフォトダイオードを有する第２フォトダイオード列と、
前記発光素子で発光された光を受光して起電力を発生させる、直列に接続される２以上のフォトダイオードを有する第３フォトダイオード列と、
前記第２フォトダイオード列の受光による起電力と前記第３フォトダイオード列の受光による起電力とに基づいて、前記第１スイッチングトランジスタのゲート及び前記第２スイッチングトランジスタのゲートに繋がる配線の電圧を制御する電圧制御回路と、を備え、
前記第１フォトダイオード列の起電力は、前記保護回路の電源電圧として用いられる、
請求項１乃至９に記載の半導体スイッチ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体スイッチに関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
フォトリレーは、いくつかの動作モードを持っており、その一つに太陽電池モードがある。太陽電池モードでは、フォトリレー内のＬＥＤの発光により生成するわずかな起電力を利用して、スイッチングトランジスタをオンして負荷を駆動する。
【０００３】
スイッチングトランジスタのオン／オフを制御するには、オン／オフのタイミングを決めるためのタイマが必要である。タイマはデジタル回路又はアナログ回路で構成できるが、上述した太陽電池モードでは、フォトリレーの受光側に流せる電流がわずかであり、その微弱な電流を使ってタイマを動作させるのは容易ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００１－１０２９１１号公報
特開平１０－２１４９３９号公報
特開平０９－１８６５７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の実施形態では、微弱な電流を利用して負荷を精度よく駆動できる半導体スイッチを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明の一実施形態によれば、受光による起電力を発生する起電力発生回路と、
第１出力端子と基準電圧ノードとの間に接続され、前記起電力が発生したときに負荷を駆動する第１スイッチングトランジスタと、
第２出力端子と前記基準電圧ノードとの間に接続され、前記起電力が発生したときに負荷を駆動する第２スイッチングトランジスタと、
前記起電力を電源電圧として利用して、過電流及び過熱から前記第１スイッチングトランジスタ及び前記第２スイッチングトランジスタを保護する保護回路と、を備える、
半導体スイッチが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
一実施形態に係る半導体スイッチの全体構成を示すブロック図。
起電力発生回路の詳細な回路図。
図２の電流生成回路の等価回路図。
図１の保護回路の具体的な回路構成の一例を示す回路図。
図４の微小電流源の具体的な回路構成の一例を示す回路図。
図５Ａに続く回路図。
図４の過電流過熱検出回路の具体的な回路構成の一例を示す回路図。
図４の保護制御回路内のＲＳ－Ｆ／Ｆの具体的な回路構成の一例を示す回路図。
ＲＳ－Ｆ／Ｆの真理値表を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、半導体スイッチの実施形態について説明する。以下では、半導体スイッチの主要な構成部分を中心に説明するが、半導体スイッチには、図示又は説明されていない構成部分や機能が存在しうる。以下の説明は、図示又は説明されていない構成部分や機能を除外するものではない。
【０００９】
図１は一実施形態に係る半導体スイッチ１の全体構成を示すブロック図である。図１に示すように、一実施形態に係る半導体スイッチ１は、起電力発生回路２と、第１スイッチングトランジスタＱ１と、第２スイッチングトランジスタＱ２と、保護回路３とを備える。
【００１０】
起電力発生回路２は、発光素子と受光素子を有し、発光素子の発光光を受光素子で受光し、受光による起電力を発生する。発光素子は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）である。受光素子は、例えばフォトダイオードである。以下では、受光素子としてフォトダイオードを用いる例を説明する。フォトダイオードは、複数の動作モードを持っており、複数の動作モードの一つは太陽電池モードと呼ばれる。フォトダイオードは、太陽電池モードでは、光を受光すると起電力を発生する。本実施形態に係る起電力発生回路２は、例えばフォトダイオードを太陽電池モードで動作させる。
（【００１１】以降は省略されています）

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