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JP2017169029A - Level shift circuit, electronic device and integrated circuit - Google Patents

Level shift circuit, electronic device and integrated circuit Download PDF

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JP2017169029A JP2016052276A JP2016052276A JP2017169029A JP 2017169029 A JP2017169029 A JP 2017169029A JP 2016052276 A JP2016052276 A JP 2016052276A JP 2016052276 A JP2016052276 A JP 2016052276A JP 2017169029 A JP2017169029 A JP 2017169029A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a level shift circuit including a transistor, in which the malfunction due to the leakage current in the use under the high-temperature environment is reduced.SOLUTION: A level shift circuit 110A used to convert the voltage level of an input signal into a level of the power source voltage and outputs the result of conversion includes an input terminal IN to receive the input signal, a transistor TR1, an output terminal OUT, and a current compensation circuit 110. The transistor includes a first electrode and a second electrode, which are electrically coupled to a power source voltage VCC2 and a ground node GND respectively, and a control electrode coupled to the input terminal. The output terminal is electrically coupled to one of the first electrode and the second electrode. The current compensation circuit includes a temperature detection unit 120 for detecting the temperature of the transistor. The current compensation circuit adjusts the current flowing in the output electrode coupled to the output terminal of the first electrode and the second electrode in accordance with the leakage current leaking out of the transistor depending on the temperature of the transistor.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、レベルシフト回路およびそれを搭載した電子機器、ならびに当該レベルシフト回路が集積された集積回路に関する。   The present invention relates to a level shift circuit, an electronic device including the level shift circuit, and an integrated circuit in which the level shift circuit is integrated.

多くの電子機器において、電圧レベルの異なる二つのデジタル回路間で、論理レベルを変換するレベルシフト回路が用いられている。レベルシフト回路は、低電圧回路から高電圧回路、あるいはその逆方向へ論理レベルを伝達する際に、各々の回路におけるしきい値電圧の違いによって論理の伝達が正しくできなくなることを防止するために用いられる。特開2007−180797号公報(特許文献1)には、レベルシフト回路の例が開示されている。   In many electronic devices, a level shift circuit that converts a logic level between two digital circuits having different voltage levels is used. The level shift circuit is designed to prevent the logic from being transmitted correctly due to the difference in threshold voltage in each circuit when the logic level is transmitted from the low voltage circuit to the high voltage circuit or vice versa. Used. Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-180797 (Patent Document 1) discloses an example of a level shift circuit.

特開2007−180797号公報JP 2007-180797 A

一般的に、レベルシフト回路においては、スイッチング素子であるトランジスタが用いられる。トランジスタにおいては、トランジスタがオフ(非導通)の状態であっても、リーク電流が漏れ出ることが知られている(オフリーク電流)。このようなリーク電流が生じると、トランジスタから出力される信号の電圧レベルが変化してしまい、結果としてトランジスタから出力される論理レベルが、本来とは逆となってしまう可能性がある。   Generally, in a level shift circuit, a transistor that is a switching element is used. In a transistor, it is known that leakage current leaks even when the transistor is off (non-conducting) (off-leakage current). When such a leakage current occurs, the voltage level of the signal output from the transistor changes, and as a result, the logic level output from the transistor may be reversed.

特に高温環境下における使用では、温度の上昇に伴ってトランジスタのリーク電流が増加する傾向があることが知られている。近年では、比較的高い温度環境下で電子回路が用いられる場合も増加しており、そのような環境下での使用においても誤動作を発生させないようにする必要がある。   In particular, it is known that the leakage current of a transistor tends to increase as the temperature rises when used in a high temperature environment. In recent years, the number of cases in which electronic circuits are used in a relatively high temperature environment has increased, and it is necessary to prevent malfunctions even when used in such an environment.

さらに、近年では、省エネのために、電子回路内のインピーダンスを高めて、消費電力(すなわち、使用電流値)を低減する改善が進められている。この場合、高インピーダンスのために、たとえばマイクロアンペアレベルの少量のリーク電流が生じても、リーク電流に伴う電圧変動が大きくなってしまうので、誤動作が生じやすくなることが懸念される。   Furthermore, in recent years, in order to save energy, improvements have been made to increase the impedance in the electronic circuit and reduce the power consumption (that is, the current value used). In this case, because of the high impedance, even if a small amount of leakage current of, for example, a microampere level occurs, voltage fluctuation associated with the leakage current increases, and there is a concern that malfunctions are likely to occur.

特に、集積回路(IC:Integrated Circuit)の小型化,微細化に伴って、トランジスタの絶縁体の厚さが薄くなるため、このようなリーク電流が生じやすくなる。   In particular, with the miniaturization and miniaturization of an integrated circuit (IC), the thickness of the insulator of the transistor is reduced, so that such a leakage current is likely to occur.

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、トランジスタを含むレベルシフト回路において、高温環境下での使用におけるリーク電流に起因する誤動作の発生を低減することである。   The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to reduce the occurrence of malfunction due to leakage current in use in a high temperature environment in a level shift circuit including a transistor. That is.

本発明におけるレベルシフト回路は、入力信号の電圧レベルを電源電圧のレベルに変換して出力するために用いられる。レベルシフト回路は、入力信号を受ける入力端子と、トランジスタと、出力端子と、電流補償回路とを備える。トランジスタは、電源電圧および接地ノードにそれぞれ電気的に結合された第1の電極および第2の電極と、入力端子に結合された制御電極とを含む。出力端子は、第1の電極および第2の電極のいずれか一方に電気的に結合される。電流補償回路は、トランジスタの温度を検出する温度検出部を含む。電流補償回路は、トランジスタの温度に応じてトランジスタから漏れ出るリーク電流に対応して、第1の電極および第2の電極のうち出力端子に結合される出力電極に流れる電流を調整する。   The level shift circuit in the present invention is used for converting the voltage level of the input signal into the level of the power supply voltage and outputting it. The level shift circuit includes an input terminal that receives an input signal, a transistor, an output terminal, and a current compensation circuit. The transistor includes a first electrode and a second electrode that are electrically coupled to a power supply voltage and a ground node, respectively, and a control electrode coupled to an input terminal. The output terminal is electrically coupled to one of the first electrode and the second electrode. The current compensation circuit includes a temperature detection unit that detects the temperature of the transistor. The current compensation circuit adjusts the current flowing through the output electrode coupled to the output terminal of the first electrode and the second electrode in response to the leakage current leaking from the transistor according to the temperature of the transistor.

このような構成とすることによって、高温環境下で生じるトランジスタのリーク電流に対応する電流を出力電極に供給したり、出力電極を流れるリーク電流を接地ノードへと引き込むことができる。これによって、リーク電流に伴う出力電極の電圧レベルの変動を抑制することができるので、出力端子から出力される出力信号の誤動作を低減することが可能となる。   With such a configuration, it is possible to supply a current corresponding to the leakage current of the transistor generated in a high temperature environment to the output electrode, or to draw the leakage current flowing through the output electrode to the ground node. As a result, fluctuations in the voltage level of the output electrode due to the leakage current can be suppressed, so that malfunction of the output signal output from the output terminal can be reduced.

本発明によれば、トランジスタを含むレベルシフト回路において、高温環境下での使用におけるリーク電流に起因する誤動作の発生を低減することができる。   According to the present invention, in a level shift circuit including a transistor, it is possible to reduce the occurrence of malfunction due to leakage current when used in a high temperature environment.

レベルシフト回路を含む電子機器の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the electronic device containing a level shift circuit. 比較例におけるレベルシフト回路の構成と、正常時の動作状態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the level shift circuit in a comparative example, and the operation state at the time of normal. トランジスタの温度とリーク電流との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the temperature of a transistor, and leakage current. 比較例におけるレベルシフト回路の高温誤動作時の動作状態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the operation state at the time of the high temperature malfunction of the level shift circuit in a comparative example. 図4の場合の動作状態の変化を説明するためのタイムチャートである。FIG. 5 is a time chart for explaining a change in an operation state in the case of FIG. 4. FIG. 本実施の形態1に従うレベルシフト回路の構成と、リーク電流発生時の動作状態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the level shift circuit according to this Embodiment 1, and the operation state at the time of leak current generation | occurrence | production. 図6の場合の動作状態の変化を説明するためのタイムチャートである。It is a time chart for demonstrating the change of the operation state in the case of FIG. 実施の形態1の変形例に従うレベルシフト回路を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a level shift circuit according to a modification of the first embodiment. 実施の形態2に従うレベルシフト回路の第1の例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a first example of a level shift circuit according to the second embodiment. 実施の形態2に従うレベルシフト回路の第2の例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a second example of the level shift circuit according to the second embodiment. 実施の形態3に従うレベルシフト回路の第1の例を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a first example of a level shift circuit according to the third embodiment. 図11における電流補償回路の詳細の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the detail of the current compensation circuit in FIG. 実施の形態3に従うレベルシフト回路の第2の例を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a second example of the level shift circuit according to the third embodiment. 図13における電流補償回路の詳細の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the detail of the current compensation circuit in FIG.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

図1は、レベルシフト回路100を含む電子機器10の一例を示す図である。図1を参照して、レベルシフト回路100は、たとえば第1の電源電圧VCC1(=3V)で駆動される反転器INV1から出力される0−3Vの論理信号を入力端子INで受け、当該論理信号を0−5Vの論理信号に変換して出力端子OUTから出力する。   FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an electronic device 10 including a level shift circuit 100. Referring to FIG. 1, level shift circuit 100 receives, for example, a 0-3V logic signal output from inverter INV1 driven by first power supply voltage VCC1 (= 3V) at input terminal IN, and The signal is converted into a logic signal of 0-5V and output from the output terminal OUT.

図2は、比較例におけるレベルシフト回路100の構成と、正常時(誤動作非発生時)の動作状態を説明するための図である。図2(a)は入力信号の論理レベルがLowの場合を示し、図2(b)は入力信号の論理レベルがHighの場合を示している。   FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration of the level shift circuit 100 in the comparative example and the operation state at the normal time (when no malfunction occurs). 2A shows a case where the logic level of the input signal is Low, and FIG. 2B shows a case where the logic level of the input signal is High.

図2(a)を参照して、レベルシフト回路100は、トランジスタTR1と、抵抗R1と、反転器INV2とを含む。トランジスタTR1は、制御電極(ゲート)と第2の電極(ソース)とが接続されたNOMSFET(N-type Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor)であり、ゲートに入力端子INが電気的に接続される。トランジスタTR1の第1の電極(ドレイン)は、抵抗R1を介して第2の電源電圧VCC2に電気的に接続される。トランジスタTR1のソースは接地ノードGNDに電気的に接続される。   Referring to FIG. 2A, the level shift circuit 100 includes a transistor TR1, a resistor R1, and an inverter INV2. The transistor TR1 is a NOMSFET (N-type Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor) in which a control electrode (gate) and a second electrode (source) are connected, and an input terminal IN is electrically connected to the gate. . The first electrode (drain) of the transistor TR1 is electrically connected to the second power supply voltage VCC2 via the resistor R1. The source of transistor TR1 is electrically connected to ground node GND.

反転器INV2は、第2の電源電圧VCC2(=5V)で駆動される。反転器INV2の入力は、抵抗R1とトランジスタTR1との接続ノードN1に電気的に接続される。反転器INV2の出力は、出力端子OUTに電気的に接続される。反転器INV2のしきい値電圧Vthは、たとえば2.5Vであり、反転器INV2は、入力される信号の電圧レベルが2.5Vを上回るとLowを出力し、入力される信号の電圧レベルが2.5Vを下回るとHighを出力する。   The inverter INV2 is driven by the second power supply voltage VCC2 (= 5V). The input of the inverter INV2 is electrically connected to a connection node N1 between the resistor R1 and the transistor TR1. The output of the inverter INV2 is electrically connected to the output terminal OUT. The threshold voltage Vth of the inverter INV2 is, for example, 2.5V. The inverter INV2 outputs Low when the voltage level of the input signal exceeds 2.5V, and the voltage level of the input signal is When the voltage falls below 2.5V, High is output.

トランジスタTR1は、入力端子INに入力される入力信号に応答して、反転器INV2へ出力する電圧をオンオフする。   The transistor TR1 turns on and off the voltage output to the inverter INV2 in response to an input signal input to the input terminal IN.

正常時において、入力端子INに論理レベルLow(=0V)の入力信号が入力された場合、トランジスタTR1はオフ(非導通状態)となり、これによって接続ノードN1の電圧レベルはHigh(=5V)となる。したがって、反転器INV2によって、出力端子OUTには論理レベルLow(=0V)の信号が出力される。   Under normal conditions, when an input signal having a logic level Low (= 0V) is input to the input terminal IN, the transistor TR1 is turned off (non-conducting state), whereby the voltage level of the connection node N1 is High (= 5V). Become. Therefore, the inverter INV2 outputs a signal having a logic level Low (= 0V) to the output terminal OUT.

図2(b)を参照して、入力端子INに論理レベルHigh(=3V)の入力信号が入力された場合、トランジスタTR1はオン(導通状態)となる、これにより、接続ノードN1の電圧レベルは接地電位すなわちLow(=0V)になる。したがって、反転器INV2によって、出力端子OUTには論理レベルHigh(=5V)の信号が出力される。   Referring to FIG. 2B, when an input signal having a logic level High (= 3V) is input to the input terminal IN, the transistor TR1 is turned on (conducting state), whereby the voltage level of the connection node N1. Becomes the ground potential, that is, Low (= 0 V). Therefore, the inverter INV2 outputs a signal of logic level High (= 5V) to the output terminal OUT.

このように、正常動作時においては、レベルシフト回路100は、0−3Vの論理レベルの入力信号を、0−5Vの論理レベルの出力信号に変換する。   Thus, during normal operation, the level shift circuit 100 converts an input signal having a logic level of 0-3V into an output signal having a logic level of 0-5V.

ここで、MOSFETのようなトランジスタのリーク電流には、図3で示すような指数関数的な温度依存関係があることが知られている。そのため、トランジスタを高温環境下(たとえば、100℃以上)で使用する場合には、リーク電流による誤動作が生じることが懸念される。   Here, it is known that the leakage current of a transistor such as a MOSFET has an exponential temperature dependency as shown in FIG. Therefore, when the transistor is used in a high temperature environment (for example, 100 ° C. or higher), there is a concern that malfunction due to leakage current may occur.

図4,5は、図2で示したレベルシフト回路100を高温環境下で使用した場合に、オフ状態でのリーク電流が生じた場合の動作状態を説明するための回路図(図4)、および当該回路においてトランジスタTR1の温度を変化させた場合をシミュレーションした結果のタイムチャートである(図5)。図5においては、横軸に時間が示されており、縦軸にはトランジスタTR1の温度Temp、入力信号レベルVin、接続ノードN1における電圧レベルV1、出力信号レベルVout、およびトランジスタTR1を流れるリーク電流Ileakが示される。   4 and 5 are circuit diagrams (FIG. 4) for explaining an operation state when a leakage current in an off state occurs when the level shift circuit 100 shown in FIG. 2 is used in a high temperature environment. And FIG. 5 is a time chart showing a result of simulating a case where the temperature of the transistor TR1 is changed in the circuit (FIG. 5). In FIG. 5, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the temperature Temp of the transistor TR1, the input signal level Vin, the voltage level V1 at the connection node N1, the output signal level Vout, and the leakage current flowing through the transistor TR1. Ileak is shown.

図4および図5を参照して、初期状態(時刻t0)においては、入力信号の論理レベルはLow(=0V)であり、リーク電流が生じていない正常時の状態である。この状態においては、図2で説明したように、接続ノードN1の電圧レベルV1はHigh(=5V)であり、出力信号の論理レベルはLow(=0V)である。   Referring to FIGS. 4 and 5, in the initial state (time t0), the logic level of the input signal is Low (= 0V), which is a normal state in which no leak current is generated. In this state, as described in FIG. 2, the voltage level V1 of the connection node N1 is High (= 5V), and the logic level of the output signal is Low (= 0V).

時刻t1までは、温度Tempが上昇してもリーク電流が生じていない、あるいは無視できる程度しか発生していない正常な状態が維持されている。   Until time t1, a normal state is maintained in which leakage current does not occur even when the temperature Temp rises, or occurs only to a negligible level.

時刻t1において、トランジスタTR1の温度Tempが所定のしきい値T0を上回ると、リーク電流Ileakが温度Tempの上昇につれて著しく増加する。リーク電流Ileakの増加に伴って、接続ノードN1の電圧レベルV1が徐々に低下し、電圧レベルV1が反転器INV2のしきい値電圧Vthを下回ってLow状態となると(時刻t2)、出力信号の電圧レベルがHigh(=5V)となる。   When the temperature Temp of the transistor TR1 exceeds a predetermined threshold value T0 at time t1, the leakage current Ileak increases remarkably as the temperature Temp increases. As the leakage current Ileak increases, the voltage level V1 of the connection node N1 gradually decreases, and when the voltage level V1 falls below the threshold voltage Vth of the inverter INV2 (time t2), the output signal The voltage level becomes High (= 5V).

このように、トランジスタTR1のリーク電流により、出力端子OUTに結合される接続ノードN1の電圧レベルが低下してしまうと、入力信号の論理レベル(Low)と出力信号の論理レベル(High)とが異なった状態となってしまう。すなわち、入力信号を正しく伝達できない状態(誤動作)となってしまう。   As described above, when the voltage level of the connection node N1 coupled to the output terminal OUT is reduced due to the leakage current of the transistor TR1, the logic level (Low) of the input signal and the logic level (High) of the output signal are changed. It will be in a different state. That is, the input signal cannot be transmitted correctly (malfunction).

特に、近年においては、回路の低消費電力化のために、抵抗R1を大きくして回路のインピーダンスを大きくし、回路に流れる電流を低減する傾向にある。そうすると、リーク電流が小さい状態であっても、抵抗R1における電圧降下が大きくなってしまうので、誤動作が生じやすくなる。   In particular, in recent years, in order to reduce the power consumption of the circuit, the resistance R1 is increased to increase the impedance of the circuit, and the current flowing through the circuit tends to be reduced. As a result, even if the leakage current is small, the voltage drop in the resistor R1 becomes large, and malfunction is likely to occur.

そこで、本実施の形態においては、トランジスタの温度上昇に伴うリーク電流に対応して、出力端子に電気的に結合されるトランジスタの電極(出力電極)に流れる電流を調整する電流補償回路を備える構成とする。これにより、出力電極における電位の変動が抑制され、トランジスタがオフ状態においてリーク電流が発生しても、反転器に入力される信号の論理レベルを維持することができる。その結果、リーク電流が生じた場合であっても、入力信号と出力信号の論理レベルが異なってしまう誤動作を防止することができる。   Therefore, in this embodiment, a configuration including a current compensation circuit that adjusts a current flowing through an electrode (output electrode) of a transistor that is electrically coupled to an output terminal in response to a leakage current accompanying a temperature rise of the transistor. And As a result, the fluctuation of the potential at the output electrode is suppressed, and the logic level of the signal input to the inverter can be maintained even if a leak current is generated when the transistor is off. As a result, even when a leakage current occurs, it is possible to prevent a malfunction in which the logic levels of the input signal and the output signal are different.

[実施の形態1]
図6は、本実施の形態1に従うレベルシフト回路100Aを説明するための回路図である。図6におけるレベルシフト回路100Aは、比較例で示した図2のレベルシフト回路100に、電流補償回路110が付加された構成となっている。なお、図6において、図2と重複する要素の説明は繰り返さない。
[Embodiment 1]
FIG. 6 is a circuit diagram for illustrating level shift circuit 100A according to the first embodiment. The level shift circuit 100A in FIG. 6 has a configuration in which a current compensation circuit 110 is added to the level shift circuit 100 in FIG. 2 shown in the comparative example. In FIG. 6, the description of the elements overlapping with those in FIG. 2 will not be repeated.

図6を参照して、電流補償回路110は、温度検出部120と、トランジスタTR2と、抵抗R2と、反転器INV3とを含む。   Referring to FIG. 6, current compensation circuit 110 includes a temperature detection unit 120, a transistor TR2, a resistor R2, and an inverter INV3.

トランジスタTR2は、ゲートとドレインとが接続されたPMOSFET(P-type Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor)であり、ドレインが第2の電源電圧VCC2に電気的に接続され、ソースが抵抗R2を介して接続ノードN1に電気的に接続される。なお、抵抗R2の抵抗値は、抵抗R1の抵抗値よりも小さい。   The transistor TR2 is a PMOSFET (P-type Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor) in which the gate and the drain are connected, the drain is electrically connected to the second power supply voltage VCC2, and the source is connected via the resistor R2. It is electrically connected to connection node N1. Note that the resistance value of the resistor R2 is smaller than the resistance value of the resistor R1.

温度検出部120は、反転器INV3を介してトランジスタTR2のゲートに電気的に接続される。温度検出部120は、トランジスタTR1の温度を検出し、当該温度が予め定められたしきい値を上回る場合にHighとなる高温検出信号HTDを出力する。反転器INV3は、温度検出部120からの高温検出信号HTDを受け、その反転信号をトランジスタTR2のゲートへ出力する。   The temperature detection unit 120 is electrically connected to the gate of the transistor TR2 through the inverter INV3. The temperature detector 120 detects the temperature of the transistor TR1 and outputs a high temperature detection signal HTD that becomes High when the temperature exceeds a predetermined threshold value. The inverter INV3 receives the high temperature detection signal HTD from the temperature detection unit 120, and outputs the inverted signal to the gate of the transistor TR2.

なお、温度検出部120におけるトランジスタTR1の温度検出は、トランジスタTR1またはその近傍に設けられた温度センサ(図示せず)からの信号に基づいて検出してもよいし、トランジスタTR1に流れるリーク電流Ileakを用いて、たとえば図3で示したようなリーク電流と温度との関係から算出するようにしてもよい。   Note that the temperature detection of the transistor TR1 in the temperature detection unit 120 may be detected based on a signal from a temperature sensor (not shown) provided in the vicinity of the transistor TR1 or a leakage current Ileak flowing through the transistor TR1. For example, it may be calculated from the relationship between the leakage current and the temperature as shown in FIG.

このような構成とすることによって、トランジスタTR1がオフの状態において、温度検出部120でトランジスタTR1が高温であることが検知されると、トランジスタTR2がオン(導通状態)とされ、接続ノードN1に補償電流I2が供給される。ここで、上述したように、抵抗R2の抵抗値は抵抗R1の抵抗値よりも小さいため、抵抗R1を流れる電流I1よりも補償電流I2の方が大きくなる。すなわち、リーク電流Ileakを補償電流I2により補うことによって、抵抗R1を流れる電流I1を小さくし、結果として接続ノードN1の電位が低下することを抑制することができる。したがって、リーク電流の発生に伴って生じる誤動作を防止することができる。   With such a configuration, when the temperature detector 120 detects that the transistor TR1 is at a high temperature in the off state of the transistor TR1, the transistor TR2 is turned on (conducting state), and the connection node N1 is connected. A compensation current I2 is supplied. Here, as described above, since the resistance value of the resistor R2 is smaller than the resistance value of the resistor R1, the compensation current I2 is larger than the current I1 flowing through the resistor R1. That is, by compensating the leakage current Ileak with the compensation current I2, the current I1 flowing through the resistor R1 can be reduced, and as a result, the potential of the connection node N1 can be prevented from decreasing. Therefore, it is possible to prevent malfunction caused by the occurrence of leakage current.

図7は、図6で示したレベルシフト回路100Aにおいて、図5と同様にトランジスタTR1の温度を変化させた場合のシミュレーション結果のタイムチャートである。図7においては、横軸に時間が示されており、縦軸にはトランジスタTR1の温度Temp、入力信号レベルVin、接続ノードN1における電圧レベルV1、出力信号レベルVout、およびトランジスタTR1を流れるリーク電流Ileak、温度検出部120からの高温検出信号HTD、抵抗R1,R2をそれぞれ流れる電流I1,I2が示される。   FIG. 7 is a time chart of a simulation result when the temperature of the transistor TR1 is changed in the level shift circuit 100A shown in FIG. 6 as in FIG. In FIG. 7, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the temperature Temp of the transistor TR1, the input signal level Vin, the voltage level V1 at the connection node N1, the output signal level Vout, and the leakage current flowing through the transistor TR1. Ileak, high temperature detection signal HTD from temperature detection unit 120, and currents I1 and I2 flowing through resistors R1 and R2, respectively.

図7を参照して、トランジスタTR1の温度Tempがしきい値T0になる時刻t11までは、リーク電流Ileakが発生していない、あるいは無視できる程度しか発生していない正常状態であるので、接続ノードN1の電圧レベルはHigh状態であり、入力信号レベルVinおよび出力信号レベルVoutはともにLow状態で一致している。   Referring to FIG. 7, until time t11 at which temperature Temp of transistor TR1 reaches threshold value T0, leakage current Ileak is not generated or is in a normal state where it can be ignored. The voltage level of N1 is in the High state, and the input signal level Vin and the output signal level Vout are both in the Low state.

時刻t11において、トランジスタTR1の温度Tempがしきい値T0を上回ると、リーク電流Ileakが温度Tempの上昇とともに増加し始める。このとき、電流補償回路110のトランジスタTR2はオフ状態であるため、リーク電流Ileakは、抵抗R1を流れる電流I1によって供給される。   When the temperature Temp of the transistor TR1 exceeds the threshold value T0 at time t11, the leakage current Ileak starts to increase as the temperature Temp increases. At this time, since the transistor TR2 of the current compensation circuit 110 is in the off state, the leakage current Ileak is supplied by the current I1 flowing through the resistor R1.

時刻t12において、電流補償回路110の温度検出部120において、リーク電流Ileak、あるいは温度センサ等に基づいてトランジスタTR1が高温であることが検出されると、高温検出信号HTDがHigh状態にされる。これによって、トランジスタTR2がオン状態(導通状態)となるので、リーク電流Ileakは、電流補償回路110から供給される補償電流I2によって供給される。また、抵抗R2の抵抗値は、抵抗R1の抵抗値よりも小さいため、分流の法則で電流I2の電流値が電流I1の電流値よりも大きくなり、抵抗R1に流れる電流I1が大幅に低減され、接続ノードの電圧レベルV1の低下が抑制される。たとえば、抵抗R2の抵抗値が抵抗R1の抵抗値の9倍の場合には、接続ノードの電圧レベルV1の低下が抵抗R1だけの場合の約1/10になる。これにより、出力信号レベルVoutがLow状態のままで維持される。   At time t12, when the temperature detection unit 120 of the current compensation circuit 110 detects that the transistor TR1 is at a high temperature based on the leak current Ileak or the temperature sensor, the high temperature detection signal HTD is set to the high state. As a result, the transistor TR2 is turned on (conductive state), so that the leak current Ileak is supplied by the compensation current I2 supplied from the current compensation circuit 110. Further, since the resistance value of the resistor R2 is smaller than the resistance value of the resistor R1, the current value of the current I2 is larger than the current value of the current I1 according to the law of shunting, and the current I1 flowing through the resistor R1 is greatly reduced. The decrease in the voltage level V1 of the connection node is suppressed. For example, when the resistance value of the resistor R2 is nine times the resistance value of the resistor R1, the decrease in the voltage level V1 at the connection node is about 1/10 that of the resistor R1 alone. As a result, the output signal level Vout is maintained in the low state.

以上のように、実施の形態1におけるレベルシフト回路100Aにおいては、トランジスタTR1がオフ状態の場合に高温であることが検出されると、リーク電流に対応する電流が電流補償回路110によって補われ、出力端子における電圧レベルの変動を抑制することができる。これによって、高温環境下における使用の際のリーク電流に起因する誤動作を防止することが可能となる。   As described above, in level shift circuit 100A in the first embodiment, when it is detected that the temperature is high when transistor TR1 is in the off state, the current corresponding to the leakage current is compensated by current compensation circuit 110, and Variations in the voltage level at the output terminal can be suppressed. As a result, it is possible to prevent malfunction caused by leakage current when used in a high temperature environment.

(実施の形態1の変形例)
図8は、実施の形態1の変形例に従うレベルシフト回路100Bを示す図である。図8のレベルシフト回路100Bにおいては、図6における抵抗R1が、定電流源CS1に置き換わった点が異なるのみであり、その他の構成については図6と同様である。
(Modification of Embodiment 1)
FIG. 8 shows a level shift circuit 100B according to a modification of the first embodiment. The level shift circuit 100B in FIG. 8 is different from the level shift circuit 100B in that the resistor R1 in FIG. 6 is replaced with the constant current source CS1, and the other configurations are the same as those in FIG.

図8の構成においても、トランジスタTR1のリーク電流が電流補償回路110によって補われるので、出力端子における電圧レベルの変動を抑制することができる。   Also in the configuration of FIG. 8, since the leakage current of the transistor TR1 is compensated by the current compensation circuit 110, the fluctuation of the voltage level at the output terminal can be suppressed.

なお、実施の形態1においては、トランジスタTR1の「ドレイン(第1の電極)」が本発明における「出力電極」に対応する。   In the first embodiment, the “drain (first electrode)” of the transistor TR1 corresponds to the “output electrode” in the present invention.

[実施の形態2]
実施の形態1におけるレベルシフト回路においては、入力信号により駆動されるトランジスタがNMOSFETである場合について説明した。実施の形態2においては、入力信号により駆動されるトランジスタがPMOSFETである場合について説明する。
[Embodiment 2]
In the level shift circuit according to the first embodiment, the case where the transistor driven by the input signal is an NMOSFET has been described. In the second embodiment, a case where a transistor driven by an input signal is a PMOSFET will be described.

図9は、実施の形態2に従うレベルシフト回路100Cを説明するための図である。図9においては、図6の抵抗R1およびトランジスタTR1に代えて、トランジスタTR3および抵抗R3が設けられ、さらに、電流補償回路110に代えて電流補償回路110Cが設けられる構成となっている。   FIG. 9 is a diagram for illustrating level shift circuit 100C according to the second embodiment. 9, a transistor TR3 and a resistor R3 are provided in place of the resistor R1 and the transistor TR1 in FIG. 6, and a current compensation circuit 110C is provided in place of the current compensation circuit 110.

図9を参照して、トランジスタTR3はゲートとドレインとが接続されたPMOSFETであり、ドレインが第2の電源電圧VCC2に電気的に接続され、ソースが抵抗R3を介して接地ノードGNDに電気的に接続される。トランジスタTR3のゲートは入力端子INに接続される。トランジスタTR3は、入力端子INに入力される入力信号に応答して、トランジスタTR3のソースと抵抗R3との接続ノードN3を経由して反転器INV2へ出力する電圧をオンオフする。   Referring to FIG. 9, transistor TR3 is a PMOSFET having a gate and a drain connected, the drain is electrically connected to second power supply voltage VCC2, and the source is electrically connected to ground node GND via resistor R3. Connected to. The gate of the transistor TR3 is connected to the input terminal IN. The transistor TR3 turns on and off the voltage output to the inverter INV2 via the connection node N3 between the source of the transistor TR3 and the resistor R3 in response to the input signal input to the input terminal IN.

電流補償回路110Cは、温度検出部130と、抵抗R4と、トランジスタTR4とを含む。   Current compensation circuit 110C includes a temperature detection unit 130, a resistor R4, and a transistor TR4.

温度検出部130は、実施の形態1の温度検出部120と同様に、トランジスタTR3の温度を検出して、高温検出信号HTDを出力する。   Similar to temperature detection unit 120 in the first embodiment, temperature detection unit 130 detects the temperature of transistor TR3 and outputs high temperature detection signal HTD.

トランジスタTR4は、ゲートとソースとが接続されたNOMOSFETであり、ゲートには温度検出部130からの高温検出信号HTDが入力される。トランジスタTR4のソースは接地ノードGNDに電気的に接続され、ドレインは抵抗R4を介して接続ノードN3に電気的に接続される。抵抗R4の抵抗値は、抵抗R3の抵抗値よりも小さい。   The transistor TR4 is a NOMOSFET in which a gate and a source are connected, and a high temperature detection signal HTD from the temperature detection unit 130 is input to the gate. The source of the transistor TR4 is electrically connected to the ground node GND, and the drain is electrically connected to the connection node N3 via the resistor R4. The resistance value of the resistor R4 is smaller than the resistance value of the resistor R3.

実施の形態2においては、入力信号の論理レベルがLow状態(=0V)である場合には、トランジスタTR3はオン(導通状態)であり、接続ノードN3の電圧レベルはHigh(=5V)となる。これにより、反転器INV2によって、出力信号の論理レベルもLowとなる。   In the second embodiment, when the logic level of the input signal is in the low state (= 0V), the transistor TR3 is on (conductive state) and the voltage level of the connection node N3 is high (= 5V). . As a result, the logic level of the output signal is also lowered by the inverter INV2.

一方、入力信号の論理レベルがHigh状態(=5V)になると、トランジスタTR3がオフ(非導通状態)となるので、抵抗R3には電流が流れず、接続ノードN3の電圧レベルはLowとなる。これにより、出力信号の論理レベルはHighとなる。   On the other hand, when the logic level of the input signal becomes a high state (= 5 V), the transistor TR3 is turned off (non-conducting state), so that no current flows through the resistor R3, and the voltage level of the connection node N3 becomes low. As a result, the logic level of the output signal becomes High.

ここで、トランジスタTR3がオフ状態(すなわち、入力信号の論理レベルがHigh)の場合に、トランジスタTR3の温度が上昇してリーク電流Ileakが発生すると、抵抗R3によって接続ノードN3の電圧レベルがプルアップされる。そして、接続ノードN3の電圧レベルが反転器INV2のしきい値電圧Vthを上回ると、出力信号の論理レベルがLowとなってしまい、入力信号の論理レベル(High)と異なった状態となり得る。   Here, when the transistor TR3 is in an off state (that is, the logic level of the input signal is high), if the temperature of the transistor TR3 rises and a leak current Ileak occurs, the voltage level of the connection node N3 is pulled up by the resistor R3. Is done. When the voltage level of the connection node N3 exceeds the threshold voltage Vth of the inverter INV2, the logic level of the output signal becomes low, which may be different from the logic level (High) of the input signal.

電流補償回路110Cの温度検出部130は、リーク電流Ileakに基づいてトランジスタTR3が高温であることを検出すると、高温検出信号HTDをHigh状態にする。これにより、トランジスタTR4がオン(導通状態)となる。抵抗R4の抵抗値は抵抗R3の抵抗値よりも低いため、接続ノードN3に流れ込むリーク電流Ileakのほとんどは、抵抗R4を介して接地ノードGNDへと流れる。そのため、抵抗R3でのプルアップ量が低減されて、接続ノードN3の電圧レベルの上昇を抑えることができる。その結果として出力信号の論理レベルをHighの状態に維持することができる。   When the temperature detection unit 130 of the current compensation circuit 110C detects that the transistor TR3 is at a high temperature based on the leak current Ileak, the temperature detection unit 130C sets the high temperature detection signal HTD to a high state. As a result, the transistor TR4 is turned on (conductive state). Since the resistance value of the resistor R4 is lower than the resistance value of the resistor R3, most of the leakage current Ileak flowing into the connection node N3 flows to the ground node GND via the resistor R4. For this reason, the pull-up amount at the resistor R3 is reduced, and an increase in the voltage level of the connection node N3 can be suppressed. As a result, the logic level of the output signal can be maintained in a high state.

以上のように、駆動用トランジスタとしてPMOSFETを用いたレベルシフト回路においても、電流補償回路によってリーク電流を接地ノードにバイパスすることによって、高温環境下での使用においてリーク電流が生じた場合であっても、出力端子に電気的に結合される接続ノードN3の電圧レベルを低い状態で維持することができる。その結果、レベルシフト回路において高温環境下における使用の際のリーク電流に起因した誤動作を防止することが可能となる。   As described above, even in the level shift circuit using the PMOSFET as the driving transistor, the leakage current is generated in use in a high temperature environment by bypassing the leakage current to the ground node by the current compensation circuit. In addition, the voltage level of connection node N3 electrically coupled to the output terminal can be maintained in a low state. As a result, it is possible to prevent malfunction caused by a leakage current when used in a high temperature environment in the level shift circuit.

(実施の形態2の変形例)
図10は、実施の形態1の変形例と同様に、図9で示したレベルシフト回路100Cにおける抵抗R3を定電流源CS2に置き換えた構成を有する第2の例のレベルシフト回路100Dを示す図である。
(Modification of Embodiment 2)
FIG. 10 is a diagram showing a level shift circuit 100D of the second example having a configuration in which the resistor R3 in the level shift circuit 100C shown in FIG. 9 is replaced with a constant current source CS2, similarly to the modification of the first embodiment. It is.

レベルシフト回路100Dにおいても、トランジスタTR3と定電流源CS2との接続ノードN4に、電流補償回路110Cが接続されている。   Also in the level shift circuit 100D, the current compensation circuit 110C is connected to the connection node N4 between the transistor TR3 and the constant current source CS2.

この場合においても、接続ノードN4に流れ込むリーク電流Ileakを電流補償回路110Dによって接地ノードGNDへと流すことができるので、高温環境下における使用の際のリーク電流に起因した誤動作を防止することができる。   Even in this case, the leakage current Ileak flowing into the connection node N4 can be made to flow to the ground node GND by the current compensation circuit 110D, so that it is possible to prevent malfunction due to the leakage current during use in a high temperature environment. .

なお、実施の形態2においては、トランジスタTR4の「ソース(第2の電極)」が本発明における「出力電極」に対応する。   In the second embodiment, the “source (second electrode)” of the transistor TR4 corresponds to the “output electrode” in the present invention.

[実施の形態3]
実施の形態1,2においては、高温環境下における使用によってトランジスタの温度が上昇してリーク電流が発生した場合に、電流補償回路におけるトランジスタをオン(導通状態)にすることによって、出力端子に電気的に結合された出力電極の電流を調整する構成について説明した。実施の形態1,2においては、トランジスタの温度が所定のしきい値を上回った場合に電流補償回路に流れる補償電流(電流補償回路から供給される電流、または、電流補償回路へ引き込まれる電流)は、基本的には電流補償回路のインピーダンスと、抵抗(あるいは定電流源)のインピーダンスとの大小関係から成り行きで決定される。
[Embodiment 3]
In the first and second embodiments, when the transistor temperature rises due to use in a high-temperature environment and a leakage current is generated, the transistor in the current compensation circuit is turned on (conductive state), whereby the output terminal is electrically connected. A configuration for adjusting the current of the output electrodes coupled to each other has been described. In the first and second embodiments, a compensation current (current supplied from the current compensation circuit or current drawn into the current compensation circuit) that flows through the current compensation circuit when the temperature of the transistor exceeds a predetermined threshold value. Is basically determined from the magnitude relationship between the impedance of the current compensation circuit and the impedance of the resistor (or constant current source).

実施の形態3における電流補償回路では、トランジスタの温度レベルに応じて補償電流を積極的かつ可変に調整する構成について説明する。   In the current compensation circuit according to the third embodiment, a configuration in which the compensation current is positively and variably adjusted according to the temperature level of the transistor will be described.

図11は、実施の形態3に従うレベルシフト回路の第1の例を示す図であり、実施の形態1のように、入力信号により駆動されるトランジスタとしてNMOSFETが用いられる場合の例を示す。   FIG. 11 is a diagram showing a first example of the level shift circuit according to the third embodiment, and shows an example in which an NMOSFET is used as a transistor driven by an input signal as in the first embodiment.

図11に記載されたレベルシフト回路100Eにおいては、図6で示した実施の形態1のレベルシフト回路100Aにおける電流補償回路110が、電流補償回路110Eに置き換わったものとなっている。図11の説明において、図6と重複する要素の説明については繰り返さない。   In the level shift circuit 100E shown in FIG. 11, the current compensation circuit 110 in the level shift circuit 100A of the first embodiment shown in FIG. 6 is replaced with a current compensation circuit 110E. In the description of FIG. 11, description of elements overlapping with those in FIG. 6 will not be repeated.

図11を参照して、電流補償回路110Eは、温度レベル検出部140と、可変電流源CS3とを含む。温度レベル検出部140は、トランジスタTR1の温度を検出し、その温度レベルによって可変に設定される高温検出信号HTD#を出力する。   Referring to FIG. 11, current compensation circuit 110E includes a temperature level detection unit 140 and a variable current source CS3. The temperature level detection unit 140 detects the temperature of the transistor TR1 and outputs a high temperature detection signal HTD # that is variably set according to the temperature level.

可変電流源CS3は、第2の電源電圧VCC2と接続ノードN1とに接続される。可変電流源CS3は、温度レベル検出部140からの高温検出信号HTD#に応答して、接続ノードN1へ供給する補償電流I2を可変に制御する。図3で示したような、トランジスタの温度とリーク電流との関係に対応して高温検出信号HTD#を設定し、補償電流I2を調整することによって、接続ノードN1の電圧レベルをより適切に調整することができる。そのため、より確実にレベルシフト回路の誤動作を防止することが可能となる。   Variable current source CS3 is connected to second power supply voltage VCC2 and connection node N1. The variable current source CS3 variably controls the compensation current I2 supplied to the connection node N1 in response to the high temperature detection signal HTD # from the temperature level detection unit 140. As shown in FIG. 3, the voltage level of the connection node N1 is adjusted more appropriately by setting the high temperature detection signal HTD # corresponding to the relationship between the transistor temperature and the leakage current and adjusting the compensation current I2. can do. Therefore, it is possible to prevent malfunction of the level shift circuit more reliably.

図12は、電流補償回路110Eの詳細な回路の一例を示す図である。図12を参照して、温度レベル検出部140は、ソースとゲートが接続されたPMOSFETのトランジスタTR5と、ソースとゲートが接続されたNMOSFETのトランジスタTR6とを含む。また、可変電流源CS3は、PMOSFETのトランジスタTR7を含む。   FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a detailed circuit of the current compensation circuit 110E. Referring to FIG. 12, temperature level detection unit 140 includes a PMOSFET transistor TR5 whose source and gate are connected, and an NMOSFET transistor TR6 whose source and gate are connected. The variable current source CS3 includes a PMOSFET transistor TR7.

トランジスタTR5のドレインは第2の電源電圧VCC2に接続され、ソースはトランジスタTR6のドレインに接続される。トランジスタTR6のソースは、接地ノードGNDに接続される。   The drain of the transistor TR5 is connected to the second power supply voltage VCC2, and the source is connected to the drain of the transistor TR6. The source of transistor TR6 is connected to ground node GND.

トランジスタTR7のドレインは第2の電源電圧VCC2に接続され、ソースは接続ノードN1に接続される。トランジスタTR7のゲートは、トランジスタTR5のゲートに接続される。トランジスタTR5とトランジスタTR7とで、カレントミラー回路が形成される。   The drain of the transistor TR7 is connected to the second power supply voltage VCC2, and the source is connected to the connection node N1. The gate of the transistor TR7 is connected to the gate of the transistor TR5. The transistor TR5 and the transistor TR7 form a current mirror circuit.

ここで、トランジスタTR6は、同じ温度においてトランジスタTR1よりも多くのリーク電流が流れる特性を有するものが用いられる。すなわち、トランジスタTR1に流れるリーク電流を補償できる電流を流すことができる構成とする。たとえば、トランジスタTR6は、トランジスタTR1と同じ特性を有する複数個(たとえば4個)のトランジスタを並列に接続した構成としてもよい。   Here, as the transistor TR6, a transistor having a characteristic that more leakage current flows than the transistor TR1 at the same temperature is used. In other words, a current that can compensate for the leakage current flowing through the transistor TR1 can be supplied. For example, the transistor TR6 may have a configuration in which a plurality of (for example, four) transistors having the same characteristics as the transistor TR1 are connected in parallel.

このような構成とすることで、温度の上昇とともにトランジスタTR1においてリーク電流Ileakが発生した場合、トランジスタTR6にもリーク電流Ileakよりも大きなリーク電流が発生し得る。そして、カレントミラー回路(TR5,TR7)により、当該リーク電流をカバー可能な補償電流I2がトランジスタTR7から接続ノードN1へ供給される。トランジスタTR6のリーク電流の温度特性が所望となるように設計することで、補償電流I2を適切に調整することができる。   With such a configuration, when a leak current Ileak occurs in the transistor TR1 as the temperature rises, a leak current larger than the leak current Ileak can also occur in the transistor TR6. Then, the compensation current I2 capable of covering the leakage current is supplied from the transistor TR7 to the connection node N1 by the current mirror circuit (TR5, TR7). The compensation current I2 can be appropriately adjusted by designing the temperature characteristics of the leakage current of the transistor TR6 to be desired.

(実施の形態3の変形例)
図13は、実施の形態3に従うレベルシフト回路の第2の例を示す図であり、実施の形態2のように、入力信号により駆動されるトランジスタとしてPMOSFETが用いられる場合の例を示す。
(Modification of Embodiment 3)
FIG. 13 is a diagram illustrating a second example of the level shift circuit according to the third embodiment, and illustrates an example in which a PMOSFET is used as a transistor driven by an input signal as in the second embodiment.

図13に記載されたレベルシフト回路100Fにおいては、図9で示した実施の形態2のレベルシフト回路100Cにおける電流補償回路110Cが、電流補償回路110Fに置き換わったものとなっている。図13の説明において、図9と重複する要素の説明については繰り返さない。   In the level shift circuit 100F shown in FIG. 13, the current compensation circuit 110C in the level shift circuit 100C of the second embodiment shown in FIG. 9 is replaced with the current compensation circuit 110F. In the description of FIG. 13, description of elements overlapping with those in FIG. 9 will not be repeated.

図13を参照して、電流補償回路110Fは、温度レベル検出部140と、可変電流源CS4とを含む。温度レベル検出部140#は、図11と同様に、トランジスタTR3の温度を検出し、その温度レベルによって可変に設定される高温検出信号HTD#を出力する。   Referring to FIG. 13, current compensation circuit 110F includes a temperature level detection unit 140 and a variable current source CS4. Similarly to FIG. 11, temperature level detection unit 140 # detects the temperature of transistor TR3 and outputs high temperature detection signal HTD # that is variably set according to the temperature level.

可変電流源CS4は、接続ノードN3と接地ノードGNDとに接続される。可変電流源CS4は、温度レベル検出部140#からの高温検出信号HTD#に応答して、接続ノードN3から接地ノードGNDへと引き込む補償電流I4を可変に制御する。図13のような構成においても、補償電流I4をより適切に制御できるため、より確実にレベルシフト回路の誤動作を防止することが可能となる。   Variable current source CS4 is connected to connection node N3 and ground node GND. Variable current source CS4 variably controls compensation current I4 drawn from connection node N3 to ground node GND in response to high temperature detection signal HTD # from temperature level detection unit 140 #. Even in the configuration as shown in FIG. 13, the compensation current I4 can be more appropriately controlled, so that the malfunction of the level shift circuit can be prevented more reliably.

図14は、電流補償回路110Fの詳細な回路の一例を示す図である。図14を参照して、温度レベル検出部140#は、ドレインとゲートが接続されたPMOSFETのトランジスタTR8と、ドレインとゲートが接続されたNMOSFETのトランジスタTR9とを含む。また、可変電流源CS4は、NMOSFETのトランジスタTR10を含む。   FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a detailed circuit of the current compensation circuit 110F. Referring to FIG. 14, temperature level detection unit 140 # includes a PMOSFET transistor TR8 having a drain and a gate connected, and an NMOSFET transistor TR9 having a drain and a gate connected. The variable current source CS4 includes an NMOSFET transistor TR10.

トランジスタTR8のドレインは第2の電源電圧VCC2に接続され、ソースはトランジスタTR9のドレインに接続される。トランジスタTR9のソースは、接地ノードGNDに接続される。   The drain of the transistor TR8 is connected to the second power supply voltage VCC2, and the source is connected to the drain of the transistor TR9. The source of transistor TR9 is connected to ground node GND.

トランジスタTR10のドレインは接続ノードN3に接続され、ソースは接地ノードGNDに接続される。トランジスタTR10のゲートは、トランジスタTR9のゲートに接続される。トランジスタTR9とトランジスタTR10とで、カレントミラー回路が形成される。   Transistor TR10 has a drain connected to connection node N3 and a source connected to ground node GND. The gate of the transistor TR10 is connected to the gate of the transistor TR9. The transistor TR9 and the transistor TR10 form a current mirror circuit.

トランジスタTR8は、実施の形態3の図12におけるトランジスタTR5と同様に、同じ温度においてトランジスタTR3よりも多くのリーク電流が流れる特性を有するものが用いられる。すなわち、リーク電流のほとんどを接続ノードN3から接地ノードGNDへと引き込むことができるように構成される。たとえば、トランジスタTR8は、トランジスタTR3と同じ特性を有する複数個(たとえば4個)のトランジスタを並列に接続した構成としてもよい。   As the transistor TR8, a transistor having a characteristic that more leakage current flows than the transistor TR3 at the same temperature is used, like the transistor TR5 in FIG. 12 of the third embodiment. That is, most of the leakage current can be drawn from connection node N3 to ground node GND. For example, the transistor TR8 may have a configuration in which a plurality of (for example, four) transistors having the same characteristics as the transistor TR3 are connected in parallel.

このような構成とすることで、温度の上昇とともにトランジスタTR3においてリーク電流Ileakが発生した場合、トランジスタTR8にもリーク電流Ileakよりも大きなリーク電流が発生し得る。そして、カレントミラー回路(TR9,TR10)により、当該リーク電流を補償電流I4として接続ノードN3からトランジスタTR10を介して接地ノードGNDへと引き込むことができる。トランジスタTR8のリーク電流の温度特性が所望となるように設計することで、補償電流I4を適切に調整することができる。   With such a configuration, when a leak current Ileak occurs in the transistor TR3 as the temperature rises, a leak current larger than the leak current Ileak can also occur in the transistor TR8. Then, the current mirror circuit (TR9, TR10) can draw the leakage current as the compensation current I4 from the connection node N3 to the ground node GND through the transistor TR10. The compensation current I4 can be appropriately adjusted by designing the temperature characteristics of the leakage current of the transistor TR8 to be desired.

実施の形態1〜3で示されたレベルシフト回路は、任意の他の回路と結合させて電子機器を構成することができる。また、上記のレベルシフト回路は集積回路として形成することも可能である。   The level shift circuit described in any of Embodiments 1 to 3 can be combined with any other circuit to constitute an electronic device. Further, the level shift circuit can be formed as an integrated circuit.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

10 電子機器、100,100A〜100F レベルシフト回路、110,110C,110E,110F 電流補償回路、120,130 温度検出部、140,140# 温度レベル検出部、CS1〜CS4 電流源、GND 接地ノード、IN 入力端子、INV1〜INV3 反転器、N1〜N4 接続ノード、OUT 出力端子、R1〜R4 抵抗、TR1〜TR10 トランジスタ。   10 electronic equipment, 100, 100A to 100F level shift circuit, 110, 110C, 110E, 110F current compensation circuit, 120, 130 temperature detection unit, 140, 140 # temperature level detection unit, CS1 to CS4 current source, GND ground node, IN input terminal, INV1 to INV3 inverter, N1 to N4 connection node, OUT output terminal, R1 to R4 resistors, TR1 to TR10 transistors.

Claims (23)

入力信号の電圧レベルを電源電圧のレベルに変換して出力するためのレベルシフト回路であって、
前記入力信号を受ける入力端子と、
前記電源電圧および接地ノードにそれぞれ電気的に結合された第1の電極および第2の電極と、前記入力端子に結合された制御電極とを含むトランジスタと、
前記第1の電極および前記第2の電極のいずれか一方に電気的に結合された出力端子と、
前記トランジスタの温度を検出する温度検出回路を含み、前記トランジスタの温度に応じて前記トランジスタから漏れ出るリーク電流に対応して、前記第1の電極および前記第2の電極のうち前記出力端子に結合される出力電極に流れる電流を調整することによって、前記出力端子の電圧レベルの変動を抑制するように構成された電流補償回路とを備える、レベルシフト回路。
A level shift circuit for converting a voltage level of an input signal into a power supply voltage level and outputting the power level,
An input terminal for receiving the input signal;
A transistor including a first electrode and a second electrode electrically coupled to the power supply voltage and a ground node, respectively, and a control electrode coupled to the input terminal;
An output terminal electrically coupled to one of the first electrode and the second electrode;
A temperature detection circuit for detecting a temperature of the transistor, coupled to the output terminal of the first electrode and the second electrode in response to a leakage current leaking from the transistor according to the temperature of the transistor; A level shift circuit comprising: a current compensation circuit configured to suppress a variation in voltage level of the output terminal by adjusting a current flowing through the output electrode.
前記電源電圧と前記第1の電極とに結合された第1の抵抗をさらに備え、
前記トランジスタは、前記制御電極と前記第2の電極とが接続されたNMOSFETであり、
前記出力端子は、前記第1の電極に電気的に結合される、請求項1に記載のレベルシフト回路。
A first resistor coupled to the power supply voltage and the first electrode;
The transistor is an NMOSFET in which the control electrode and the second electrode are connected,
The level shift circuit according to claim 1, wherein the output terminal is electrically coupled to the first electrode.
前記電流補償回路は、前記トランジスタの温度が予め定められたしきい値を上回ると、前記リーク電流に対応した電流を前記出力電極に供給する、請求項2に記載のレベルシフト回路。   The level shift circuit according to claim 2, wherein the current compensation circuit supplies a current corresponding to the leakage current to the output electrode when a temperature of the transistor exceeds a predetermined threshold value. 前記電流補償回路は、
前記電源電圧に結合され、前記温度検出回路からの信号に従って動作するスイッチと、
前記スイッチと前記出力端子とに結合された第2の抵抗とをさらに含む、請求項3に記載のレベルシフト回路。
The current compensation circuit is:
A switch coupled to the power supply voltage and operating in accordance with a signal from the temperature detection circuit;
The level shift circuit of claim 3, further comprising a second resistor coupled to the switch and the output terminal.
前記第2の抵抗の抵抗値は、前記第1の抵抗の抵抗値よりも小さい、請求項4に記載のレベルシフト回路。   The level shift circuit according to claim 4, wherein a resistance value of the second resistor is smaller than a resistance value of the first resistor. 前記電源電圧と前記第1の電極とに結合された第1の定電流源をさらに備え、
前記トランジスタは、前記制御電極と前記第2の電極とが接続されたNMOSFETであり、
前記出力端子は、前記第1の電極に電気的に結合される、請求項1に記載のレベルシフト回路。
A first constant current source coupled to the power supply voltage and the first electrode;
The transistor is an NMOSFET in which the control electrode and the second electrode are connected,
The level shift circuit according to claim 1, wherein the output terminal is electrically coupled to the first electrode.
前記電流補償回路は、前記トランジスタの温度が予め定められたしきい値を上回ると、前記リーク電流に対応した電流を前記出力電極に供給する、請求項6に記載のレベルシフト回路。   The level shift circuit according to claim 6, wherein the current compensation circuit supplies a current corresponding to the leakage current to the output electrode when a temperature of the transistor exceeds a predetermined threshold value. 前記電流補償回路は、
前記電源電圧に結合され、前記温度検出回路からの信号に従って動作するスイッチと、
前記スイッチと前記出力端子とに結合された第2の抵抗とをさらに含む、請求項7に記載のレベルシフト回路。
The current compensation circuit is:
A switch coupled to the power supply voltage and operating in accordance with a signal from the temperature detection circuit;
The level shift circuit of claim 7, further comprising a second resistor coupled to the switch and the output terminal.
前記第1の電極と前記出力端子とに結合される反転器をさらに備える、請求項2〜8のいずれか1項に記載のレベルシフト回路。   The level shift circuit according to claim 2, further comprising an inverter coupled to the first electrode and the output terminal. 前記電流補償回路は、前記トランジスタの温度が高くなるにつれて、前記出力電極に供給する電流を増加させる、請求項2〜8のいずれか1項に記載のレベルシフト回路。   The level shift circuit according to claim 2, wherein the current compensation circuit increases a current supplied to the output electrode as the temperature of the transistor increases. 前記電流補償回路は、前記温度検出回路からの温度レベル信号に応じて前記出力電極に供給する電流の大きさを変化するように構成された可変電流源をさらに含む、請求項10に記載のレベルシフト回路。   11. The level according to claim 10, wherein the current compensation circuit further includes a variable current source configured to change a magnitude of a current supplied to the output electrode in response to a temperature level signal from the temperature detection circuit. Shift circuit. 前記第2の電極と前記接地ノードとに結合された第3の抵抗をさらに備え、
前記トランジスタは、前記制御電極と前記第1の電極とが接続されたPMOSFETであり、
前記出力端子は、前記第2の電極に電気的に結合される、請求項1に記載のレベルシフト回路。
A third resistor coupled to the second electrode and the ground node;
The transistor is a PMOSFET in which the control electrode and the first electrode are connected,
The level shift circuit according to claim 1, wherein the output terminal is electrically coupled to the second electrode.
前記電流補償回路は、前記トランジスタの温度が予め定められたしきい値を上回ると、前記リーク電流に対応した電流を前記出力電極から前記接地ノードへ流す、請求項12に記載のレベルシフト回路。   13. The level shift circuit according to claim 12, wherein the current compensation circuit causes a current corresponding to the leakage current to flow from the output electrode to the ground node when a temperature of the transistor exceeds a predetermined threshold value. 前記電流補償回路は、
前記接地ノードに結合され、前記温度検出回路からの信号に従って動作するスイッチと、
前記第2の電極と前記スイッチとに結合された第4の抵抗とをさらに含む、請求項13に記載のレベルシフト回路。
The current compensation circuit is:
A switch coupled to the ground node and operating according to a signal from the temperature detection circuit;
The level shift circuit of claim 13, further comprising a fourth resistor coupled to the second electrode and the switch.
前記第4の抵抗の抵抗値は、前記第3の抵抗の抵抗値よりも小さい、請求項14に記載のレベルシフト回路。   The level shift circuit according to claim 14, wherein a resistance value of the fourth resistor is smaller than a resistance value of the third resistor. 前記第2の電極と前記接地ノードとに結合された第2の定電流源をさらに備え、
前記トランジスタは、前記制御電極と前記第1の電極とが接続されたPMOSFETであり、
前記出力端子は、前記第2の電極に電気的に結合される、請求項1に記載のレベルシフト回路。
A second constant current source coupled to the second electrode and the ground node;
The transistor is a PMOSFET in which the control electrode and the first electrode are connected,
The level shift circuit according to claim 1, wherein the output terminal is electrically coupled to the second electrode.
前記電流補償回路は、前記トランジスタの温度が予め定められたしきい値を上回ると、前記リーク電流に対応した電流を前記出力電極から前記接地ノードへ流す、請求項16に記載のレベルシフト回路。   The level shift circuit according to claim 16, wherein the current compensation circuit causes a current corresponding to the leakage current to flow from the output electrode to the ground node when a temperature of the transistor exceeds a predetermined threshold value. 前記電流補償回路は、
前記接地ノードに結合され、前記温度検出回路からの信号に従って動作するスイッチと、
前記第2の電極と前記スイッチとに結合された第4の抵抗とをさらに含む、請求項17に記載のレベルシフト回路。
The current compensation circuit is:
A switch coupled to the ground node and operating according to a signal from the temperature detection circuit;
The level shift circuit of claim 17, further comprising a fourth resistor coupled to the second electrode and the switch.
前記第2の電極と前記出力端子とに結合される反転器をさらに備える、請求項12〜18のいずれか1項に記載のレベルシフト回路。   The level shift circuit according to claim 12, further comprising an inverter coupled to the second electrode and the output terminal. 前記電流補償回路は、前記トランジスタの温度が高くなるにつれて、前記接地ノードへ流す電流を増加させる、請求項12〜18のいずれか1項に記載のレベルシフト回路。   The level shift circuit according to any one of claims 12 to 18, wherein the current compensation circuit increases a current flowing to the ground node as a temperature of the transistor increases. 前記電流補償回路は、前記温度検出回路からの温度レベル信号に応じて前記出力端子から前記接地ノードへ流す電流の大きさを変化するように構成された可変電流源をさらに含む、請求項20に記載のレベルシフト回路。   The current compensation circuit further includes a variable current source configured to change a magnitude of a current flowing from the output terminal to the ground node in accordance with a temperature level signal from the temperature detection circuit. The level shift circuit described. 請求項1〜21のいずれか1項に記載のレベルシフト回路を搭載した、電子機器。   The electronic device carrying the level shift circuit of any one of Claims 1-21. 請求項1〜21のいずれか1項に記載のレベルシフト回路が集積された、集積回路。   An integrated circuit in which the level shift circuit according to any one of claims 1 to 21 is integrated.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110022147A (en) * 2018-01-09 2019-07-16 株式会社东海理化电机制作所 Level converter and IC device
DE102023122809A1 (en) 2022-08-24 2024-02-29 Rohm Co., Ltd. LEVEL SHIFT CIRCUIT

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6083421A (en) * 1983-10-13 1985-05-11 Seiko Epson Corp Level shifting circuit
JP2005176174A (en) * 2003-12-15 2005-06-30 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device
JP2006261981A (en) * 2005-03-16 2006-09-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Level shift circuit and level shift device
JP2007180797A (en) * 2005-12-27 2007-07-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd Level shift circuit
JP2010244616A (en) * 2009-04-06 2010-10-28 Elpida Memory Inc Semiconductor device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6083421A (en) * 1983-10-13 1985-05-11 Seiko Epson Corp Level shifting circuit
JP2005176174A (en) * 2003-12-15 2005-06-30 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device
JP2006261981A (en) * 2005-03-16 2006-09-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Level shift circuit and level shift device
JP2007180797A (en) * 2005-12-27 2007-07-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd Level shift circuit
JP2010244616A (en) * 2009-04-06 2010-10-28 Elpida Memory Inc Semiconductor device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110022147A (en) * 2018-01-09 2019-07-16 株式会社东海理化电机制作所 Level converter and IC device
CN110022147B (en) * 2018-01-09 2022-11-04 株式会社东海理化电机制作所 Level conversion device and IC device
DE102023122809A1 (en) 2022-08-24 2024-02-29 Rohm Co., Ltd. LEVEL SHIFT CIRCUIT
US12388445B2 (en) 2022-08-24 2025-08-12 Rohm Co., Ltd. Level shift circuit

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