特開 2024-138786 カレントミラー回路、スイッチ装置、及び車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024138786

(43)【公開日】2024-10-09

(54)【発明の名称】カレントミラー回路、スイッチ装置、及び車両

(51)【国際特許分類】

   G05F 3/26 20060101AFI20241002BHJP

   H03F 3/343 20060101ALI20241002BHJP

【ＦＩ】

G05F3/26

H03F3/343 210

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023049466

(22)【出願日】2023-03-27

(71)【出願人】

【識別番号】000116024

【氏名又は名称】ローム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001933

【氏名又は名称】弁理士法人 佐野特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山田 克明

(72)【発明者】

【氏名】高橋 俊太郎

(72)【発明者】

【氏名】宅間 徹

【テーマコード（参考）】

5H420

5J500

【Ｆターム（参考）】

5H420NA16

5H420NA17

5H420NB03

5H420NB12

5H420NB25

5H420NC02

5H420NC17

5H420NC23

5H420NE15

5J500AA03

5J500AA43

5J500AA51

5J500AC65

5J500AF10

5J500AF12

5J500AF18

5J500AH10

5J500AH14

5J500AH25

5J500AH29

5J500AK02

5J500AK03

5J500AK05

5J500AK06

5J500AK10

5J500AK17

5J500AK47

5J500AM05

5J500AM13

5J500AM21

5J500AS07

(57)【要約】

【課題】ＭＯＳトランジスタによって構成されるカレントミラー回路において過渡応答時間を短縮する。
【解決手段】カレントミラー回路（ＣＭ１）は、入力電流を流す第１ＭＯＳトランジスタ（Ｑ１）と、前記第１ＭＯＳトランジスタのソースに自身のソースが接続され、前記第１ＭＯＳトランジスタのゲートに自身のゲートが接続され、前記入力電流に応じた出力電流を流す第２ＭＯＳトランジスタ（Ｑ２）と、前記第１ＭＯＳトランジスタのドレインに入力端が接続され、前記第１ＭＯＳトランジスタおよび前記第２ＭＯＳトランジスタの各ゲートに出力端が接続されるボルテージフォロワ回路（Ａ１）と、前記ボルテージフォロワ回路にバイアス電流を供給する電流源（Ｑ３、Ｑ４）と、を備える。前記電流源は、前記出力電流が増加するときに、前記出力電流が一定であるときよりも前記バイアス電流を大きくする。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

入力電流を流すように構成された第１ＭＯＳトランジスタと、
前記第１ＭＯＳトランジスタのソースに自身のソースが接続され、前記第１ＭＯＳトランジスタのゲートに自身のゲートが接続され、前記入力電流に応じた出力電流を流すように構成された第２ＭＯＳトランジスタと、
前記第１ＭＯＳトランジスタのドレインに入力端が接続され、前記第１ＭＯＳトランジスタおよび前記第２ＭＯＳトランジスタの各ゲートに出力端が接続されるボルテージフォロワ回路と、
前記ボルテージフォロワ回路にバイアス電流を供給するように構成された電流源と、
を備え、
前記電流源は、前記出力電流が増加するときに、前記出力電流が一定であるときよりも前記バイアス電流を大きくするように構成されている、カレントミラー回路。

【請求項2】

前記第１ＭＯＳトランジスタのゲート－ドレイン間に設けられるミラー補償回路を備える、請求項１に記載のカレントミラー回路。

【請求項3】

前記電流源は、第１電流源及び第２電流源を含み、
前記第１電流源は、前記出力電流が増加するとき、及び、前記出力電流が一定であるときの両方で動作するように構成され、
前記第２電流源は、前記出力電流が増加するときに動作するように構成されている、請求項１に記載のカレントミラー回路。

【請求項4】

前記ボルテージフォロワ回路は、差動アンプを含み、
前記差動アンプの非反転入力端が前記第１ＭＯＳトランジスタのドレインに接続され、
前記差動アンプの反転入力端及び出力端が前記第１ＭＯＳトランジスタ及び前記第２ＭＯＳトランジスタの各ゲートに接続される、請求項１に記載のカレントミラー回路。

【請求項5】

前記差動アンプの入力差動対が一対のデプレッション型ＭＯＳトランジスタである、請求項４に記載のカレントミラー回路。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか一項に記載のカレントミラー回路と、
前記カレントミラー回路によってゲート電圧が制御されるように構成されたパワーＭＯＳトランジスタと、を備える、スイッチ装置。

【請求項7】

前記電流源は、前記パワーＭＯＳトランジスタの電圧に基づき、前記バイアス電流の値を切り替えるように構成されている、請求項６に記載のスイッチ装置。

【請求項8】

請求項６に記載のスイッチ装置を備える、車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書中に開示されている発明は、カレントミラー回路、スイッチ装置、及び車両に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタによって構成されるカレントミラー回路が種々開発されている（例えば特許文献１を参照）。

【0003】

カレントミラー回路は、入力電流にミラー比を乗じた値の出力電流を生成して出力する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１９－９７０００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、出力電流が増加する過渡状態では、出力電流が入力電流にミラー比を乗じた値に達するまでに時間（過渡応答時間）がかかる。過渡応答時間は、ＭＯＳトランジスタによって構成されるカレントミラー回路では入力電流の値と出力電流を流すＭＯＳトランジスタのゲート容量とによって決まる。

【0006】

出力電流が増加する過渡状態の例としては、カレントミラー回路が起動して出力電流が零から設定値に増加する場合、ミラー比又は入力電流が切り替えられて出力電流が第１設定値から第２設定値（＞第１設定値）に増加する場合等が挙げられる。

【0007】

出力電流の設定値が大きい場合、出力電流を流すＭＯＳトランジスタのゲート容量が大きくなるため、過渡応答時間の短縮化が特に望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本明細書中に開示されているカレントミラー回路は、入力電流を流すように構成された第１ＭＯＳトランジスタと、前記第１ＭＯＳトランジスタのソースに自身のソースが接続され、前記第１ＭＯＳトランジスタのゲートに自身のゲートが接続され、前記入力電流に応じた出力電流を流すように構成された第２ＭＯＳトランジスタと、前記第１ＭＯＳトランジスタのドレインに入力端が接続され、前記第１ＭＯＳトランジスタおよび前記第２ＭＯＳトランジスタの各ゲートに出力端が接続されるボルテージフォロワ回路と、前記ボルテージフォロワ回路にバイアス電流を供給するように構成された電流源と、備える。前記電流源は、前記出力電流が増加するときに、前記出力電流が一定であるときよりも前記バイアス電流を大きくするように構成されている。

【0009】

本明細書中に開示されているスイッチ装置は、上記構成のカレントミラー回路と、前記カレントミラー回路によってゲート電圧が制御されるように構成されたパワーＭＯＳトランジスタと、を備える。

【0010】

本明細書中に開示されている車両は、上記構成のスイッチ装置を備える。

【発明の効果】

【0011】

本明細書中に開示されている発明によれば、ＭＯＳトランジスタによって構成されるカレントミラー回路において過渡応答時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、第１比較例に係るカレントミラー回路の構成を示す図である。

【図2】図２は、第２比較例に係るカレントミラー回路の構成を示す図である。

【図3】図３は、第１実施形態に係るスイッチ装置の構成を示す図である。

【図4】図４は、第１実施形態に係るスイッチ装置の詳細構成を示す図である。

【図5】図５は、第１実施形態に係るスイッチ装置の具体例を示す図である。

【図6】図６は、第１実施形態に係るスイッチ装置の他の詳細構成を示す図である。

【図7】図７は、第２実施形態に係るスイッチ装置の詳細構成を示す図である。

【図8】図８は、第２実施形態に係るスイッチ装置の具体例を示す図である。

【図9】図９は、第２実施形態に係るスイッチ装置の他の詳細構成を示す図である。

【図10】図１０は、車両の外観図である。

【図11】図１１は、カレントミラー回路の変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本明細書において、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタとは、ゲートの構造が、「導電体または抵抗値が小さいポリシリコン等の半導体からなる層」、「絶縁層」、及び「Ｐ型、Ｎ型、又は真性の半導体層」の少なくとも３層からなる電界効果トランジスタをいう。つまり、ＭＯＳトランジスタのゲートの構造は、金属、酸化物、及び半導体の３層構造に限定されない。

【0014】

本明細書において、一定とは、理想的な状態において変動しないことを意味しており、実際には温度変化等により僅かに変動する場合も含む。

【0015】

＜第１比較例＞
まず、本開示に係る実施形態について説明する前に、第１比較例及び第２比較例について順に説明する。第１比較例及び第２比較例との比較において、本開示に係る実施形態の有利な効果等が明らかになる。

【0016】

図１は、第１比較例に係るカレントミラー回路の構成（＝後出の実施形態と対比される一般的な構成）を示す図である。

【0017】

図１に示すカレントミラー回路ＣＭ１１は、Ｐチャネル型のＭＯＳトランジスタＱ１１及びＱ１２を備える。ＭＯＳトランジスタＱ１１及びＱ１２の各ソースには電源電圧ＶＤＤが印加される。ＭＯＳトランジスタＱ１１及びＱ１２の各ゲートは、ＭＯＳトランジスタＱ１１のドレインに接続される。

【0018】

ＭＯＳトランジスタＱ１１のドレイン電流Ｎ×Ｉｒｅｆは、カレントミラー回路ＣＭ１１の入力電流になる。ＭＯＳトランジスタＱ１１のドレイン電流に応じたＭＯＳトランジスタＱ１２のドレイン電流Ｉｏｕｔは、カレントミラー回路ＣＭ１１の出力電流になる。

【0019】

ＭＯＳトランジスタＱ１１のドレイン電流Ｎ×Ｉｒｅｆは、定電流源ＣＳ１１と、Ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタＭ１１及びＭ１２とによって生成される。定電流源ＣＳ１１は、一定の基準電流Ｉｒｅｆを出力する。ＭＯＳトランジスタＭ１１及びＭ１２によって構成されるカレントミラー回路は、基準電流Ｉｒｅｆを入力し、基準電流ＩｒｅｆのＮ倍の電流Ｎ×Ｉｒｅｆを出力する。

【0020】

図１に示すカレントミラー回路ＣＭ１１は、入力電流の値が大きいので、過渡応答時間を短縮することができる。しかしながら、図１に示すカレントミラー回路ＣＭ１１は、消費電流が大きくなるという問題点、及び、ＭＯＳトランジスタＱ１１のサイズが大きくなるという問題点を有する。

【0021】

＜第２比較例＞
図２は、第２比較例に係るカレントミラー回路の構成（＝後出の実施形態と対比される一般的な構成）を示す図である。

【0022】

図２に示すカレントミラー回路ＣＭ１２は、Ｐチャネル型のＭＯＳトランジスタＱ１１及びＱ１２と、電流源ＣＳ１２と、Ｐチャネル型のＭＯＳトランジスタＭ１３と、を備える。ＭＯＳトランジスタＱ１１及びＱ１２の各ソースと電流源ＣＳ１２の第１端とには電源電圧ＶＤＤが印加される。ＭＯＳトランジスタＱ１１及びＱ１２の各ゲートと電流源ＣＳ１２の第２端とは、ＭＯＳトランジスタＭ１３のソースに接続される。ＭＯＳトランジスタＭ１３のゲートは、ＭＯＳトランジスタＱ１１のドレインに接続される。ＭＯＳトランジスタＭ１３のドレインは、グラウンド電位に接続される。

【0023】

図２に示すカレントミラー回路ＣＭ１２は、ＭＯＳトランジスタＭ１３によって構成されるソースフォロワ回路を利用することで、過渡応答時間を短縮することができる。また、図２に示すカレントミラー回路ＣＭ１２は、ＭＯＳトランジスタＭ１３によって構成されるソースフォロワ回路を利用することで、消費電流が大きくなること及びＭＯＳトランジスタＱ１１のサイズが大きくなることを回避することができる。

【0024】

しかしながら、図２に示すカレントミラー回路ＣＭ１２は、Ｐチャネル型のＭＯＳトランジスタＱ１１のソース－ゲート間電圧及びＰチャネル型のＭＯＳトランジスタＭ１３のソース－ゲート間電圧によって、動作範囲が悪化する（動作可能な電源電圧ＶＤＤの最小値が大きくなってしまう）という問題点を有する。

【0025】

＜第１実施形態＞
（スイッチ装置の構成）
図３は、第１実施形態に係るスイッチ装置の構成を示す図である。図３に示すスイッチ装置１は、負荷ＬＤ１とグラウンド電位との間を導通／遮断するローサイドスイッチＩＣ（Integrated Circuit）である。

【0026】

スイッチ装置１は、装置外部との電気的な接続を確立するための手段として、端子Ｔ１～Ｔ４を備える。

【0027】

端子Ｔ１は、負荷ＬＤ１の第１端に接続される。負荷ＬＤ１の第２端には、直流電圧ＶＣＣが印加される。端子Ｔ２は、グラウンド電位に接続される。端子Ｔ３は、入力信号ＩＮを受け取る。

【0028】

端子Ｔ４は、直流電源ＶＳ１の正極に接続される。直流電源ＶＳ１の負極は、グラウンド電位に接続される。直流電源ＶＳ１は電圧ＶＤＤを出力する。端子Ｔ４に印加される電圧ＶＤＤは、スイッチ装置１の内部において電源電圧として用いられる。

【0029】

スイッチ装置１は、抵抗Ｚ１及びＺ２と、定電流源ＣＳ１と、Ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタＭ１～Ｍ５と、カレントミラー回路ＣＭ１と、を備える。なお、スイッチ装置１は、バイアス電圧Ｂｉａｓ１～Ｂｉａｓ３を生成する回路（図３において不図示）も備える。

【0030】

抵抗Ｚ１及びＺ２の各第１端は端子Ｔ４に接続される。抵抗Ｚ１の第２端は、カレントミラー回路ＣＭ１の電源電圧印加端に接続される。抵抗Ｚ２の第２端は、定電流源ＣＳ１の第１端に接続される。

【0031】

定電流源ＣＳ１と、ＭＯＳトランジスタＭ１及びＭ２とは、カレントミラー回路ＣＭ１の入力電流を生成する。定電流源ＣＳ１は、一定の基準電流Ｉｒｅｆを出力する。ＭＯＳトランジスタＭ１及びＭ２によって構成されるカレントミラー回路は、基準電流Ｉｒｅｆを入力し、基準電流Ｉｒｅｆと同じ値の電流Ｉｒｅｆを出力する。

【0032】

入力信号ＩＮがＨＩＧＨレベルであるときに、ＭＯＳトランジスタＭ３がオフになり、ＭＯＳトランジスタＭ１及びＭ２によって構成されるカレントミラー回路と、カレントミラー回路ＣＭ１とが動作する。

【0033】

カレントミラー回路ＣＭ１の出力電流は、パワーＭＯＳトランジスタであるＭＯＳトランジスタＭ５のゲート容量を充電する充電電流Ｉｇｃである。したがって、入力信号ＩＮがＨＩＧＨレベルであるときに、ＭＯＳトランジスタＭ５はオンになる。

【0034】

なお、ＭＯＳトランジスタＭ５のドレインは端子Ｔ１に接続され、ＭＯＳトランジスタＭ５のソースは端子Ｔ２に接続される。

【0035】

一方、入力信号ＩＮがＬＯＷレベルであるときに、ＭＯＳトランジスタＭ３がオンになり、定電流源ＣＳ１から出力される基準電流ＩｒｅｆがＭＯＳトランジスタＭ１及びＭ２によって構成されるカレントミラー回路に供給されなくなるため、ＭＯＳトランジスタＭ１及びＭ２によって構成されるカレントミラー回路と、カレントミラー回路ＣＭ１とが動作を停止する。

【0036】

ＭＯＳトランジスタＭ５のゲートに供給されるバイアス電圧Ｂｉａｓ３は、入力信号ＩＮがＨＩＧＨレベルであるときにＬＯＷレベルになり、入力信号ＩＮがＬＯＷレベルであるときにＨＩＧＨレベルになる。ＭＯＳトランジスタＭ５のドレイン電流は、ＭＯＳトランジスタＭ５のゲート容量を放電する放電電流である。したがって、入力信号ＩＮがＬＯＷレベルであるときに、ＭＯＳトランジスタＭ５はオフになる。

【0037】

（カレントミラー回路の構成）
カレントミラー回路ＣＭ１は、Ｐチャネル型のＭＯＳトランジスタＱ１及びＱ２と、差動アンプＡ１と、Ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタＱ３及びＱ４と、キャパシタＣ１と、抵抗Ｒ１と、を備える。

【0038】

ＭＯＳトランジスタＱ１及びＱ２の各ソースと差動アンプＡ１の正側電源端は、抵抗Ｚ１の第２端に接続される。

【0039】

ＭＯＳトランジスタＱ１のゲートは、ＭＯＳトランジスタＱ２のゲートと、差動アンプＡ１の反転入力端及び出力端と、抵抗Ｒ１の第１端と、に接続される。抵抗Ｒ１の第２端は、キャパシタＣ１の第１端に接続される。キャパシタＣ１の第２端は、ＭＯＳトランジスタＱ１のドレインと、差動アンプＡ１の非反転入力端とに接続される。

【0040】

キャパシタＣ１及び抵抗Ｒ１は、ＭＯＳトランジスタＱ１のゲート－ドレイン間に設けられるミラー補償回路の一例である。ミラー補償回路が設けられることによって、カレントミラー回路ＣＭ１の出力電流Ｉｇｃの波形が安定する。なお、カレントミラー回路ＣＭ１は、ミラー補償回路を無くしても動作可能である。つまり、カレントミラー回路ＣＭ１からミラー補償回路を取り除いてもよい。

【0041】

差動アンプＡ１の負側電源端は、ＭＯＳトランジスタＱ３及びＱ４の各ドレインに接続される。ＭＯＳトランジスタＱ３及びＱ４の各ソースは、端子Ｔ２に接続される。ＭＯＳトランジスタＱ３のゲートにバイアス電圧Ｂｉａｓ１が供給され、ＭＯＳトランジスタＱ４のゲートにバイアス電圧Ｂｉａｓ２が供給される。

【0042】

ＭＯＳトランジスタＱ１のドレイン電流は、カレントミラー回路ＣＭ１の入力電流となる。ＭＯＳトランジスタＱ２のドレイン電流は、カレントミラー回路ＣＭ１の出力電流Ｉｇｃとなる。

【0043】

ＭＯＳトランジスタＱ３及びＱ４は、差動アンプＡ１によって構成されるボルテージフォロワ回路にバイアス電流（差動アンプＡ１のテール電流）を供給する電流源である。ＭＯＳトランジスタＱ３及びＱ４によって構成される電流源は、カレントミラー回路ＣＭ１の出力電流Ｉｇｃが増加するときに、出力電流Ｉｇｃが一定であるときよりもバイアス電流を大きくする。具体的には、ＭＯＳトランジスタＱ３及びＱ４によって構成される電流源は、カレントミラー回路ＣＭ１の起動時に、カレントミラー回路ＣＭ１の起動完了後よりもバイアス電流を大きくする。

【0044】

差動アンプＡ１によって構成されるボルテージフォロワ回路に供給されるバイアス電流は、ＭＯＳトランジスタＱ３のドレイン電流であるバイアス電流Ｉｂｉａｓ１とＭＯＳトランジスタＱ４のドレイン電流であるバイアス電流Ｉｂｉａｓ２との合計である。

【0045】

カレントミラー回路ＣＭ１の出力電流Ｉｇｃが増加するときに、バイアス電圧Ｂｉａｓ１及びＢａｉｓ２がＨＩＧＨレベルになり、ＭＯＳトランジスタＱ３及びＱ４の両方がオンになって動作する。したがって、カレントミラー回路ＣＭ１の出力電流Ｉｇｃが増加するときに、ＭＯＳトランジスタＱ３のドレイン電流であるバイアス電流Ｉｂｉａｓ１とＭＯＳトランジスタＱ４のドレイン電流であるバイアス電流Ｉｂｉａｓ２とはそれぞれ零ではない。

【0046】

一方、カレントミラー回路ＣＭ１の出力電流Ｉｇｃが一定であるときに、バイアス電圧Ｂｉａｓ１がＨＩＧＨレベルになりＢａｉｓ２がＬＯＷレベルになり、ＭＯＳトランジスタＱ３がオンになって動作しＭＯＳトランジスタＱ４がオフになって動作しない。したがって、カレントミラー回路ＣＭ１の出力電流Ｉｇｃが一定であるときに、ＭＯＳトランジスタＱ３のドレイン電流であるバイアス電流Ｉｂｉａｓ１は零ではないが、ＭＯＳトランジスタＱ４のドレイン電流であるバイアス電流Ｉｂｉａｓ２は零になる。

【0047】

図３に示すカレントミラー回路ＣＭ１は、差動アンプＡ１によって構成されるボルテージフォロワ回路を利用することで、過渡応答時間を短縮することができる。また、図１に示すカレントミラー回路ＣＭ１は、差動アンプＡ１によって構成されるボルテージフォロワ回路に供給するバイアス電流を、出力電流Ｉｇｃが増加するときにのみ、出力電流Ｉｇｃが一定であるときよりも増加させるので、消費電流が大きくなること及びＭＯＳトランジスタＱ１１のサイズが大きくなることを回避することができる。

【0048】

さらに、図１に示すカレントミラー回路ＣＭ１は、差動アンプＡ１によって構成されるボルテージフォロワ回路を利用するので、動作範囲が悪化する（動作可能な電源電圧ＶＤＤの最小値が大きくなってしまう）ことを回避することができる。

【0049】

（差動アンプの構成例）
図４は、図３に示すスイッチ装置１の詳細構成を示す図である。図４に示すＮチャネル型のＭＯＳトランジスタＱ５及びＱ６並びにＰチャネル型のＭＯＳトランジスタＱ７及びＱ８は、図３に示す差動アンプＡ１に相当する。

【0050】

ＭＯＳトランジスタＱ５及びＱ６は、差動アンプＡ１の入力差動対である。

【0051】

ＭＯＳトランジスタＱ５のゲートは、ＭＯＳトランジスタＱ１のドレイン及びキャパシタＣ１の第２端に接続される。ＭＯＳトランジスタＱ６のゲート及びドレインは、ＭＯＳトランジスタＱ１及びＱ２の各ゲートと、抵抗Ｒ１の第１端と、ＭＯＳトランジスタＱ８のドレインに接続される。

【0052】

ＭＯＳトランジスタＱ５のドレインは、ＭＯＳトランジスタＱ７のドレインと、ＭＯＳトランジスタＱ７及びＱ８の各ゲートと、に接続される。ＭＯＳトランジスタＱ７及びＱ８の各ソースは抵抗Ｚ１の第２端に接続される。

【0053】

ＭＯＳトランジスタＱ５及びＱ６の各ソースは、ＭＯＳトランジスタＱ３及びＱ４の各ドレインに接続される。

【0054】

（スイッチ装置の具体例）
図５は、第１実施形態に係るスイッチ装置の具体例を示す図である。図５に示すＮチャネル型のＭＯＳトランジスタＭ６、直流電源ＶＳ２、及びコンパレータＣＯＭＰ１によって構成される回路は、バイアス電圧Ｂｉａｓ２を制御する回路の一例である。

【0055】

図５に示すＮチャネル型のＭＯＳトランジスタＭ６、直流電源ＶＳ２、及びコンパレータＣＯＭＰ１によって構成される回路は、ＭＯＳトランジスタＭ５の電圧に基づき、より具体的にはＭＯＳトランジスタＭ５のドレイン電圧に基づき、バイアス電圧Ｂｉａｓ２を生成する。したがって、図５に示す構成例では、ＭＯＳトランジスタＭ５の電圧に基づき、ボルテージフォロワ回路に供給されるバイアス電流の値が切り替わる。

【0056】

コンパレータＣＯＭＰ１の反転入力端は、ＭＯＳトランジスタＭ５のドレインに接続される。コンパレータＣＯＭＰ１の非反転入力端は、直流電源ＶＳ２の正極に接続される。直流電源ＶＳ２の負極は、端子Ｔ２に接続される。直流電源ＶＳ２は、基準電圧Ｖｒｅｆを出力する。コンパレータＣＯＭＰ１の出力端は、ＭＯＳトランジスタＭ６のゲートに接続される。ＭＯＳトランジスタＭ６のドレインは、ＭＯＳトランジスタＭ８のゲートに接続される。ＭＯＳトランジスタＭ６のソースは、端子Ｔ２に接続される。

【0057】

入力信号ＩＮがＬＯＷレベルからＨＩＧＨレベルに切り替わると、カレントミラー回路ＣＭ１が起動する。このとき、ＭＯＳトランジスタＭ５はまだオンになっていないため、ＭＯＳトランジスタＭ６のドレイン電圧は電圧ＶＣＣになり、コンパレータＣＯＭＰ１の出力電圧がＬＯＷレベルになるため、バイアス電圧Ｂｉａｓ２はＨＩＧＨレベルになり、バイアス電流Ｉｂｉａｓ２は零にならない。

【0058】

その後、ＭＯＳトランジスタＭ５がオンになると、ＭＯＳトランジスタＭ５のドレイン電圧はグラウンド電位になり、コンパレータＣＯＭＰ１の出力電圧がＨＩＧＨレベルになるため、バイアス電圧Ｂｉａｓ２はＬＯＷレベルになり、バイアス電流Ｉｂｉａｓ２は零になる。

【0059】

（差動アンプの他の構成例）
図６は、図３に示すスイッチ装置１の他の詳細構成を示す図である。図６に示すＮチャネル型のＭＯＳトランジスタＱ５及びＱ６並びにＰチャネル型のＭＯＳトランジスタＱ７及びＱ８は、図３に示す差動アンプＡ１に相当する。

【0060】

図６に示すＭＯＳトランジスタＱ５及びＱ６は、デプレッション型ＭＯＳトランジスタである。ＭＯＳトランジスタＱ５及びＱ６がデプレッション型ＭＯＳトランジスタである場合、ＭＯＳトランジスタＱ５及びＱ６がエンハンスメント型ＭＯＳトランジスタである場合と比較して、カレントミラー回路ＣＭ１の動作範囲を拡げることができる。

【0061】

＜第２実施形態＞
図７は、第２実施形態に係るスイッチ装置の詳細構成を示す図である。図７に示すスイッチ装置２は、図３に示すスイッチ装置１と同様に、負荷ＬＤ１とグラウンド電位との間を導通／遮断するローサイドスイッチＩＣである。

【0062】

スイッチ装置２は、抵抗Ｚ１及びＺ２と、定電流源ＣＳ１と、Ｐチャネル型のＭＯＳトランジスタＭ１、Ｍ２、Ｍ４、及びＭ５と、Ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタＭ３と、カレントミラー回路ＣＭ２と、を備える。なお、スイッチ装置１は、バイアス電圧Ｂｉａｓ１～Ｂｉａｓ３を生成する回路（図７において不図示）も備える。

【0063】

カレントミラー回路ＣＭ２の出力電流は、ＭＯＳトランジスタＭ５のゲート容量を放電する放電電流Ｉｇｄである。カレントミラー回路ＣＭ２は、カレントミラー回路ＣＭ１のＰチャネル型とＮチャネル型とを入れ替えた構成である。

【0064】

図８は、第２実施形態に係るスイッチ装置の具体例を示す図である。図８に示すＰチャネル型のＭＯＳトランジスタＭ６、直流電源ＶＳ２、及びコンパレータＣＯＭＰ１によって構成される回路は、バイアス電圧Ｂｉａｓ２を制御する回路の一例である。

【0065】

入力信号ＩＮがＨＩＧＨレベルからＬＯＷレベルに切り替わると、カレントミラー回路ＣＭ２が起動する。このとき、ＭＯＳトランジスタＭ５はまだオフになっていないため、ＭＯＳトランジスタＭ６のドレイン電圧はグラウンド電位になり、コンパレータＣＯＭＰ１の出力電圧がＨＩＧＨレベルになるため、バイアス電圧Ｂｉａｓ２はＬＯＷレベルになり、バイアス電流Ｉｂｉａｓ２は零にならない。

【0066】

その後、ＭＯＳトランジスタＭ５がオフになると、ＭＯＳトランジスタＭ５のドレイン電圧は電圧ＶＣＣになり、コンパレータＣＯＭＰ１の出力電圧がＬＯＷレベルになるため、バイアス電圧Ｂｉａｓ２はＨＩＧＨレベルになり、バイアス電流Ｉｂｉａｓ２は零になる。

【0067】

図９は、第２実施形態に係るスイッチ装置の他の詳細構成を示す図である。

【0068】

図９に示すＭＯＳトランジスタＱ５及びＱ６は、デプレッション型ＭＯＳトランジスタである。ＭＯＳトランジスタＱ５及びＱ６がデプレッション型ＭＯＳトランジスタである場合、ＭＯＳトランジスタＱ５及びＱ６がエンハンスメント型ＭＯＳトランジスタである場合と比較して、カレントミラー回路ＣＭ２の動作範囲を拡げることができる。

【0069】

＜車両への適用＞
図１０は、車両の一構成例を示す外観図である。車両Ｘは、バッテリ（本図では不図示）と、バッテリから電力供給を受けて動作する種々の電子機器Ｘ１１～Ｘ１８とを搭載している。

【0070】

車両Ｘには、エンジン車のほか、電動車（ＢＥＶ［battery electric vehicle］、ＨＥＶ［hybrid electric vehicle］、ＰＨＥＶ／ＰＨＶ（plug-in hybrid electric vehicle／plug-in hybrid vehicle］、又は、ＦＣＥＶ／ＦＣＶ（fuel cell electric vehicle／fuel cell vehicle］などのｘＥＶ）も含まれる。

【0071】

なお、図１０における電子機器Ｘ１１～Ｘ１８の搭載位置については、図示の便宜上、実際とは異なる場合がある。

【0072】

電子機器Ｘ１１は、エンジンに関連する制御（インジェクション制御、電子スロットル制御、アイドリング制御、酸素センサヒータ制御、及び、オートクルーズ制御など）、または、モータに関する制御（トルク制御、及び、電力回生制御など）を行う電子制御ユニットである。

【0073】

電子機器Ｘ１２は、ＨＩＤ［high intensity discharged lamp］及びＤＲＬ［daytime running lamp］などの点消灯制御を行うランプコントロールユニットである。

【0074】

電子機器Ｘ１３は、トランスミッションに関連する制御を行うトランスミッションコントロールユニットである。

【0075】

電子機器Ｘ１４は、車両Ｘの運動に関連する制御（ＡＢＳ［anti-lock brake system］制御、ＥＰＳ［electric power steering］制御、電子サスペンション制御など）を行うボディコントロールユニットである。

【0076】

電子機器Ｘ１５は、ドアロック及び防犯アラームなどの駆動制御を行うセキュリティコントロールユニットである。

【0077】

電子機器Ｘ１６は、ワイパー、電動ドアミラー、パワーウィンドウ、ダンパー（ショックアブソーバー）、電動サンルーフ、及び、電動シートなど、標準装備品またはメーカーオプション品として、工場出荷段階で車両Ｘに組み込まれている電子機器である。

【0078】

電子機器Ｘ１７は、車載Ａ／Ｖ［audio/visual］機器、カーナビゲーションシステム、及び、ＥＴＣ［electronic toll collection system］など、ユーザオプション品として任意で車両Ｘに装着される電子機器である。

【0079】

電子機器Ｘ１８は、車載ブロア、オイルポンプ、ウォーターポンプ、バッテリ冷却ファンなど、高耐圧系モータを備えた電子機器である。

【0080】

なお、先に説明したスイッチ装置１又は２、及び、負荷ＬＤ１は、電子機器Ｘ１１～Ｘ１８のいずれにも組み込むことが可能である。

【0081】

＜その他＞
本開示の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。これまでに説明してきた各種の実施形態は、矛盾のない範囲で適宜組み合わせて実施してもよい。以上の実施形態は、あくまでも、本開示の実施形態の例であって、本開示ないし各構成要件の用語の意義は、以上の実施形態に記載されたものに制限されるものではない。

【0082】

例えば、上記実施形態では、ローサイドスイッチＩＣへの適用例を挙げたが、ハイサイドスイッチＩＣにも上記実施形態と同様の回路構成を適用することが可能である。

【0083】

例えば、図３に示すカレントミラー回路ＣＭ１は、図１１に示すカレントミラー回路ＣＭ１’に変形することもできる。図１１に示すカレントミラー回路ＣＭ１’は、図３に示すカレントミラー回路ＣＭ１にＭＯＳトランジスタＱ２’及びスイッチＳＷ１を追加した構成である。図１１に示すカレントミラー回路ＣＭ１’では、ＭＯＳトランジスタＱ２’及びスイッチＳＷ１の直列接続体がＭＯＳトランジスタＱ２に対して並列接続され、ＭＯＳトランジスタＱ２’のゲートがＭＯＳトランジスタＱ２のゲートに接続される。図１１に示すカレントミラー回路ＣＭ１’は、ミラー比を切り替えることができる。

【0084】

図１１に示すカレントミラー回路ＣＭ１’は、スイッチＳＷ１をターンオンすることで出力電流を増加させることができる。図１１に示すカレントミラー回路ＣＭ１’では、例えばスイッチＳＷ１をターンオンしてからカレントミラー回路ＣＭ１’の出力電流がカレントミラー回路ＣＭ１’の入力電流に切り替え後のミラー比を掛けた値に達するまでの間、ＭＯＳトランジスタＱ４が電流を流すようにすればよい。なお、図１１に示すカレントミラー回路ＣＭ１’は、ミラー比が切り替えられて出力電流が第１設定値から第２設定値（＞第１設定値）に増加する構成であるが、入力電流（基準電流Ｉｒｅｆ）の設定値が切り替えられて出力電流が第１設定値から第２設定値（＞第１設定値）に増加する構成であってもよい。

【0085】

先に説明したカレントミラー回路ＣＭ１、ＣＭ２、及びＣＭ１’は、スイッチ装置以外の装置に搭載されてもよい。

【0086】

＜付記＞
上述の実施形態にて具体的構成例が示された本開示について付記を設ける。

【0087】

本開示のカレントミラー回路（ＣＭ１、ＣＭ２）は、入力電流を流すように構成された第１ＭＯＳトランジスタ（Ｑ１）と、前記第１ＭＯＳトランジスタのソースに自身のソースが接続され、前記第１ＭＯＳトランジスタのゲートに自身のゲートが接続され、前記入力電流に応じた出力電流を流すように構成された第２ＭＯＳトランジスタ（Ｑ２）と、前記第１ＭＯＳトランジスタのドレインに入力端が接続され、前記第１ＭＯＳトランジスタおよび前記第２ＭＯＳトランジスタの各ゲートに出力端が接続されるボルテージフォロワ回路（Ａ１、Ｑ５～Ｑ８）と、前記ボルテージフォロワ回路にバイアス電流を供給するように構成された電流源（Ｑ３、Ｑ４）と、を備え、前記電流源は、前記出力電流が増加するときに、前記出力電流が一定であるときよりも前記バイアス電流を大きくするように構成されている構成（第１の構成）である。

【0088】

上記第１の構成のカレントミラー回路において、前記第１ＭＯＳトランジスタのゲート－ドレイン間に設けられるミラー補償回路（Ｃ１、Ｒ１）を備える構成（第２の構成）であってもよい。

【0089】

上記第１又は第２の構成のカレントミラー回路において、前記電流源は、第１電流源及び第２電流源を含み、前記第１電流源は、前記出力電流が増加するとき、及び、前記出力電流が一定であるときの両方で動作するように構成され、前記第２電流源は、前記入力電流が増加するときに動作するように構成されている構成（第３の構成）であってもよい。

【0090】

上記第１～第３いずれかの構成のカレントミラー回路において、前記ボルテージフォロワ回路は、差動アンプ（Ａ１）を含み、前記差動アンプの非反転入力端が前記第１ＭＯＳトランジスタのドレインに接続され、前記差動アンプの反転入力端及び出力端が前記第１ＭＯＳトランジスタ及び前記第２ＭＯＳトランジスタの各ゲートに接続される構成（第４の構成）であってもよい。

【0091】

上記第４の構成のカレントミラー回路において、前記差動アンプの入力差動対が一対のデプレッション型ＭＯＳトランジスタ（Ｑ５、Ｑ６）である構成（第５の構成）であってもよい。

【0092】

本開示のスイッチ装置（１、２）は、上記第１～第５いずれかの構成のカレントミラー回路と、前記カレントミラー回路によってゲート電圧が制御されるように構成されたパワーＭＯＳトランジスタ（Ｍ５）と、を備える構成（第６の構成）である。

【0093】

上記第６の構成のスイッチ装置において、前記電流源は、前記パワーＭＯＳトランジスタの電圧に基づき、前記バイアス電流の値を切り替えるように構成されている構成（第７の構成）であってもよい。

【0094】

本開示の車両（Ｘ）は、上記第６又は第７の構成のスイッチ装置を備える構成（第８の構成）である。

【符号の説明】

【0095】

１、２ スイッチ装置
Ａ１ 差動アンプ
Ｃ１ キャパシタ
ＣＭ１、ＣＭ２、ＣＭ１１、ＣＭ１２、ＣＭ１’ カレントミラー回路
ＣＯＭＰ１ コンパレータ
ＣＳ１、ＣＳ１１ 定電流源
ＣＳ１２ 電流源
ＬＤ１ 負荷
Ｍ１～Ｍ６、Ｍ１１～Ｍ１３ ＭＯＳトランジスタ
Ｑ１～Ｑ８、Ｑ１１、Ｑ１２、Ｑ２’ ＭＯＳトランジスタ
Ｔ１～Ｔ４ 端子
Ｒ１、Ｚ１、Ｚ２ 抵抗
ＳＷ１ スイッチ
ＶＳ１、ＶＳ２ 直流電源
Ｘ 車両

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】