CN102270828A - 负载驱动装置及使用了负载驱动装置的电气设备 - Google Patents

Abstract

本发明所公开的负载驱动装置，具有：控制部，其基于输入信号来生成第一控制信号；第一输出晶体管，其基于所述第一控制信号来对负载提供输出电流；第一分压电路，其利用串联连接的第一晶体管和第二晶体管来对所述第一输出晶体管的第一主电极和第二主电极间的电压进行分压，并输出第一分压电压；第一电压生成电路，其输出第一基准电压；和第一比较器，其基于所述第一基准电压和所述第一分压电压来对所述控制部提供第一过电流检测信号。

Description

负载驱动装置及使用了负载驱动装置的电气设备

技术领域

本发明涉及负载驱动装置及使用了负载驱动装置的电气设备，特别涉及利用晶体管来进行过电流的检测的负载驱动装置以及利用该负载驱动装置的电气设备。

背景技术

在现有技术中，利用检测电阻作为检测流过负载驱动装置的输出晶体管的过电流的电路，并检测该检测电阻所生成的电压的方法是公知的。另外，不利用电阻而利用输出晶体管之外的晶体管来进行检测的方法也是公知的。

专利文献1(JP特开2009-11112号公报)公开了使用如下部件来进行过电流检测的构造：利用了与功率晶体管连接的金属布线的寄生电阻分量的输出电流检测用电阻；由一对双极型晶体管Q1、Q2构成，并在各自的发射极间施加输出电流检测用电阻的两端电压的第一电流镜(currentmirror)电路；将该一对晶体管的集电极电流维持为规定的镜比(mirrorratio)的第二电流镜；和按照晶体管Q2的集电极电压来导通/截止的开关元件。

专利文献2(JP特开平4-134271号公报)提出了如下技术：作为检测流过输出端子的电流的过电流电路的功能，利用虽然输出晶体管的特性等同，但晶体管尺寸不同的比较用晶体管和恒流源来生成参考电压，并使用将该参考电压与设置于输出晶体管和负载之间的输出端子的电压进行比较的比较器，来检测过电流。

专利文献3(JP特开2004-247834号公报)公开了如下构造：对输出级的PMOS晶体管的源极—漏极间电压进行A/D变换后，与过电流判定基准电压比较，来检测过电流。

专利文献4(JP特开平6-30523号公报)能够通过基于对电源和电动机驱动系统进行截断的开关的源极—漏极间的电位而进行导通控制的晶体管，来控制开关的栅极电位，由此进行过电流保护。

专利文献1，由于是通过寄生于金属布线的布线电阻分量来实现用于过电流检测的电阻，因此有芯片成本增加的问题。

专利文献2的过电流保护电路，由于对比较器的输入端施加与输出电压几乎相等的电压，因此不适合处理高电压的环境。

专利文献3通过比较源极—漏极间电压和基准电压来进行过电流检测，而为了计算源极—漏极间电压，需要用到减法电路等，因此有电路构成变复杂的问题。

专利文献4，为了检测源极—漏极间电压以及截断过电流，主要利用电阻和电容器等来构成电路，因此有电路规模变大的问题。

发明内容

本发明的课题在于，鉴于上述问题点，提供一种在不利用检测用的电阻或铝布线的布线电阻的前提下，实现电路规模的缩小，并在使用高电压的环境下，也能够以较简单的构成来使用，且具备过电流检测电路以及保护电路的负载驱动装置以及利用该负载驱动装置的电气设备。

为了实现上述目的，在本说明书中所公开的负载驱动装置，具有：控制部，其基于输入信号来生成第一控制信号；第一输出晶体管，其基于所述第一控制信号来对负载提供输出电流；第一分压电路，其利用串联连接的第一晶体管和第二晶体管来对所述第一输出晶体管的第一主电极和第二主电极间的电压进行分压，并输出第一分压电压；第一电压生成电路，其输出第一基准电压；和第一比较器，其基于所述第一基准电压和所述第一分压电压来对所述控制部提供第一过电流检测信号。

此外，关于本发明的其他的特征、要素、步骤、优点以及特性，通过以下的最佳实施方式的详细说明和与此相关的附图会更加明确。

附图说明

图1是表示本发明的负载驱动装置的第一实施方式的电路图。

图2A是本发明的负载驱动装置的电压生成电路的第一构成例。

图2B是本发明的负载驱动装置的电压生成电路的第二构成例。

图3是表示本发明的负载驱动装置的第二实施方式的电路图。

图4是表示本发明的负载驱动装置的第二实施方式的其它构成的电路图。

图5是表示本发明的电气设备的电路图。

图6是表示在电气设备中利用本发明的负载驱动装置的第一构成例的电路图。

图7是表示在电气设备中利用本发明的负载驱动装置的第二构成例的电路图。

(符号说明)

2  控制部

5  掩码电路

6  微型计算机

7  H桥电路

8  逆变器

10、12、14、16  比较器

20、22、24、26  分压电路

30、32、34、36  电压生成电路

40、42、44、46  电流源

100、101、102、103、104、105  负载驱动装置

200  电气设备

CA、CB、CC、CD  掩码信号

L  电动机线圈(负载)

M1～M8  N沟道型MOS晶体管

M10、M11  P沟道型功率MOS晶体管

M12、M13  N沟道型功率MOS晶体管

M20、M21、M22、M23  P沟道型MOS晶体管

M24、M25、M26、M27  N沟道型MOS晶体管

M30、M31、M32  P沟道型MOS晶体管

M34、M35、M36  N沟道型MOS晶体管

OUTPUT  输出端子

R  电阻器

SA、SB、SC、SD  控制信号

SI  输入信号

具体实施方式

(第一实施方式)

图1是表示本发明的利用了过电流保护电路的负载驱动装置100的实施例的电路构成。第一实施方式的负载驱动装置100由相当于输出晶体管的功率MOS晶体管M10以及M12、控制部2、分压电路20以及24、电压生成电路30以及34、和比较器10以及14构成。

控制部2基于由诸如微型计算机等外部设备生成的输入信号SI，对功率MOS晶体管M10、M12的各自的栅极提供控制信号SA、SB。并且，控制部2还对构成分压电路20的MOS晶体管M20、M21和构成电压生成电路30的MOS晶体管M30的栅极提供控制信号SA。

同样，对构成分压电路24的MOS晶体管M24、M25和构成电压生成电路34的MOS晶体管M34的栅极提供控制信号SB。

分压电路20中的MOS晶体管M20的源极以及漏极分别与功率MOS晶体管M10的源极以及MOS晶体管M21的源极连接。MOS晶体管M21的漏极与功率MOS晶体管M10的漏极连接。MOS晶体管M20、M21的连接点的电位成为：功率MOS晶体管M10的漏极—源极间产生的电压降部分被MOS晶体管M20、M21的各自的导通电阻进行分压后的分压电压V1。

同样，功率MOS晶体管M12侧的分压电路24在MOS晶体管M24、M25的连接点也产生由MOS晶体管M24、M25对功率MOS晶体管M12的漏极—源极间产生的电压降部分进行分压后的分压电压V3。

电压生成电路30具有MOS晶体管M30、和与MOS晶体管M30的漏极连接的恒流源40。根据该构成，在MOS晶体管M30与恒流源40之间的连接点，产生基准电压V2。

同样，功率MOS晶体管M12侧的电压生成电路34也具有MOS晶体管M34、和与MOS晶体管M34的漏极连接的恒流源44。根据该构成，在MOS晶体管M34与恒流源44之间的连接点，产生基准电压V4。

比较器10输入在功率MOS晶体管M10侧生成的、分压电压V1和基准电压V2。即，比较器10按照分压电压V1与基准电压V2的比较结果来输出过电流检测信号OA。例如，若为将分压电压V1低于基准电压V2的情况作为检测出了过电流的状态的电路构成，则能够将过电流检测信号OA逻辑付与为H电平(高电平)。

同样，功率MOS晶体管M12侧的比较器14也输入在功率MOS晶体管12侧生成的、分压电压V3和基准电压V4。同样，比较器14按照分压电压V3与基准电压V4的比较结果来输出过电流检测信号OB。例如，若为将分压电压V3超过基准电压V4的情况作为检测出了过电流的状态的电路构成，则能够将过电流检测信号OB逻辑付与为H电平。

在负载驱动装置100中，通过使过电流检测信号OA、OB反馈到控制部2，在功率MOS晶体管M10、M12的至少一者中检测出了过电流的情况下，不管输入信号SI如何，控制部2都控制控制信号SA、SB以使功率MOS晶体管M10、M12截止。

对图1的第一实施方式中的具体动作进行说明。控制部2接收输入信号SI，并生成提供给功率MOS晶体管M10、M12的控制信号SA、SB。在这种情况下，功率MOS晶体管M10、M12成为在任一者导通时，另一者截止的构成。例如，对使功率MOS晶体管M10导通而使功率MOS晶体管M12截止的情况进行说明。由于功率MOS晶体管M10是P沟道型MOS晶体管，因此在使其导通的情况下，所提供的控制信号SA的逻辑电平成为L电平(低电平)，另一方面，由于功率MOS晶体管M12是N沟道型MOS晶体管，因此提供的控制信号SB的逻辑电平成为L电平。另外，在使功率MOS晶体管M12导通而使功率MOS晶体管M10截止的情况下，控制信号SA的逻辑电平成为H电平，控制信号SB的逻辑电平成为H电平。

当基于从控制部2输出的控制信号SA、SB，而提供了功率MOS晶体管M10、M12导通的逻辑电平时，对比较器提供基于在功率MOS晶体管M10、M12上产生的电压的分压电压。然后，过电流保护功能基于该分压电压与基准电压的比较结果而工作。用功率MOS晶体管M10侧为例进行说明。在假设功率MOS晶体管M10的导通电阻为Rm10，且假设从功率MOS晶体管M10向着端子OUT流动的电流为IoA时，在功率MOS晶体管M10的漏极—源极间产生的电压为Rm10×IoA。

在此，根据该电压来导出分压电压V1。在假设MOS晶体管M20、M21的导通电阻分别为Rm20、Rm21，并且Rm20≈Rm21时，分压电压V1由下面的式(1)表示。

V1＝Rm10×IoA/2…(1)

另外，在假设MOS晶体管M30的导通电阻为Rm30，且假设从恒流源40流出的电流为IA时，基准电压V2由下面的式(2)表示。

V2＝Rm30×IA…(2)

图2A表示了作为实现第一实施方式的电压生成电路30中的导通电阻Rm30的机构，利用了与仅利用一个MOS晶体管M30的电路构成不同的、以串联连接多个MOS晶体管M30、M31，且能对各自的栅极提供通用的控制信号SA的方式构成的电路的电压生成电路30。在这种情况下，MOS晶体管M30、M31的导通电阻的总和相当于导通电阻Rm30。

回到图1的说明。在比较器10对分压电压V1和基准电压V2进行比较的结果是分压电压V1低于基准电压V2的情况下，由于超过了设定的过电流的阈值，因此，从比较器10输出的过电流检测信号OA的逻辑电平成为H电平。控制部2接收过电流检测信号OA，若逻辑电平是H电平，则将控制信号SA、SB的逻辑电平均设为H电平以使功率MOS晶体管M10、M12截止。此外，过电流的阈值的设定根据V1＝V2的关系如下面的式(3)、(4)这样来导出。

Rm10×IoA/2＝Rm30×IA…(3)

IoA＝(Rm30/Rm10)×2×IA…(4)

为了设定期望的过电流的阈值，分别调节MOS晶体管M30的导通电阻Rm30、功率MOS晶体管M10的导通电阻Rm10、和从恒流源40流出的电流IA即可。例如，若RM30＝6[kΩ]，Rm10＝0.8[Ω]，IA＝140[μA]，则从功率MOS晶体管M10流入到端子OUT的电流IoA成为IoA＝2.1[A]，该值成为过电流的阈值。即，在流过功率MOS晶体管M10的电流IoA超过2.1[A]的情况下，比较器10判定为过电流超过了阈值。

关于功率MOS晶体管M12侧，也表现出与功率MOS晶体管M10侧相同的特性。即，由于功率MOS晶体管M12是N沟道型晶体管，因此从控制部2提供的逻辑电平相反，且由于是低侧(low side)，因此将分压电压V3大于基准电压V4的情况作为检测出了过电流的状态，根据这种电路构成，将过电流检测信号OB的逻辑电平设为H电平，除此之外，过电流的阈值的导出与功率MOS晶体管M10侧相同。即，在假设功率MOS晶体管M12的导通电阻为Rm12，且假设从端子OUT流入的电流为IoB时，在功率MOS晶体管12产生的电压成为Rm12×IoB。关于从该电压分压的分压电压V3，在假设MOS晶体管M24、M25的导通电阻为Rm24、Rm25，并且Rm24≈Rm25时，分压电压V3由下面的式(5)表示。

V3＝Rm12×IoB/2…(5)

基准电压V4也同样，在假设MOS晶体管M34的导通电阻为Rm34，且假设从恒流源44流出的电流为IB时，分压电压V4由下面的式(6)表示。

V4＝Rm34×IB…(6)

图2B表示了作为实现第一实施方式的电压生成电路34中的导通电阻Rm34的机构，利用了与仅利用一个MOS晶体管M34的电路构成不同的、以串联连接多个MOS晶体管M34、M35且能对各自的栅极提供通用的控制信号SB的方式构成的电路的电压生成电路34。在这种情况下，MOS晶体管M34、M35的导通电阻的总和相当于导通电阻Rm34。

在此，回到图1的说明。过电流的阈值的设定也与电流IoA相同，假设分压电压V3与基准电压V4相等，即根据V3＝V4的关系而如下面的式(7)、(8)这样来导出。

Rm12×IoB/2＝Rm34×IB…(7)

IoB＝(Rm34/Rm12)×2×IB…(8)

为了将过电流检测的阈值设定为期望的大小，分别调节MOS晶体管M34的导通电阻Rm34、功率MOS晶体管M12的导通电阻Rm12、和从恒流源44流出的电流IB即可。

此外，虽然在上述中对将图2A、图2B的电压生成电路30、34分别应用于功率MOS晶体管M10侧和功率MOS晶体管12侧的情况进行了说明，但也可以将电压生成电路30应用于功率MOS晶体管M12侧，同样，也可以将电压生成电压34应用于功率MOS晶体管M10侧。

在将电压生成电路30应用于功率MOS晶体管M12侧的情况下，将与晶体管M31的漏极连接的电源VCC置换成内部电源VI，且将输入到晶体管M31、M32的栅极的控制信号SA置换成控制信号SB。然而，若直接利用控制信号SB，则逻辑电平不同，因此，可以用逆变器电路等来变换逻辑电平。并且，将基准电压V2置换成基准电压V4。

在将电压生成电路34应用于功率MOS晶体管M10侧的情况下，将与恒流源44连接的内部电源VI置换成电源VCC，且将输入到晶体管M34、M35的栅极的控制信号SB置换成控制信号SA。然而，若直接利用控制信号SA，则逻辑电平不同，因此，可以用逆变器电路等来变换逻辑电平。并且，将基准电压V4置换成基准电压V2。

(第二实施方式)

图3是表示本发明的利用了过电流保护电路的负载驱动装置101的实施例的电路构成。作为与第一实施方式的主要的变更点，主要是掩码(mask)电路5的追加、和伴随掩码电路5的追加的控制部2中的信号的输入输出关系的变更。

负载驱动装置101具有控制部2，该控制部2基于输入信号SI来对功率MOS晶体管M10、M12的各自的栅极提供控制信号SA、SB。并且，控制部2对构成分压电路20的MOS晶体管M20、M21和构成电压生成电路30的M30的栅极也提供控制信号SA。同样，对构成分压电路24的MOS晶体管M24、M25和构成电压生成电路34的M34的栅极提供控制信号SB。

在分压电路20中，MOS晶体管M20的源极以及漏极分别与功率MOS晶体管M10的源极以及MOS晶体管M21的源极连接。而且，MOS晶体管M21的漏极与功率MOS晶体管M10的漏极连接。由此，MOS晶体管M20、M21的连接点的电位成为：功率MOS晶体管M10的漏极—源极间产生的电压降部分被MOS晶体管M20、M21的导通电阻进行分压后的分压电压V1。

在功率MOS晶体管M12侧的分压电路24中可以说也是同样。即，在MOS晶体管M24、M25的连接点产生了由MOS晶体管M24、M25来对功率MOS晶体管M12的漏极—源极间产生的电压降部分进行分压后的分压电压V3。

负载驱动装置101的电压生成电路30具有MOS晶体管M30、和与MOS晶体管M30的漏极连接的恒流源40。根据该构成，在MOS晶体管M30与恒流源40之间的连接点，产生基准电压V2。

在功率MOS晶体管M12侧的电压生成电路34中，也具有MOS晶体管M34、和与MOS晶体管M34的漏极连接的恒流源44。根据该构成，在MOS晶体管M34与恒流源44之间的连接点，产生基准电压V4。

比较器10输入在功率MOS晶体管M10侧生成的、分压电压V1和基准电压V2。即，比较器10按照分压电压V1与基准电压V2的比较结果来输出过电流检测信号OA。例如，根据将分压电压V1低于基准电压V2的情况作为检测出了过电流的状态的电路构成，能够将过电流检测信号OA逻辑付与为H电平。

同样，在功率MOS晶体管M12侧，也具备输入在功率MOS晶体管M12侧生成的、分压电压V3和基准电压V4的比较器14。同样，比较器14按照分压电压V3与基准电压V4的比较结果来输出过电流检测信号OB。例如，根据将分压电压V3超过了基准电压V4的情况作为检测出了过电流的状态的电路构成，能够将过电流检测信号OB逻辑付与为H电平。

负载驱动装置101具备掩码电路5。若是通常动作，则与功率MOS晶体管M10、M12对应的过电流检测信号OA、OB分别基于对应的功率MOS晶体管M10、M12导通时的电压而被输出。但是，在功率MOS晶体管M10截止的情况下，由于输入到比较器10的分压电压V1成为不定状态，因此，有时会将过电流检测信号OA的逻辑电平设为表示检测出了过电流的状态的H电平而输出。因此，掩码电路5具有如下的功能：在功率MOS晶体管M10截止的情况下，即使从与该功率MOS晶体管M10对应的比较器10输出了表示检测出过电流的H电平的过电流检测信号OA，掩码电路5也不对控制部2输出该输出。在功率MOS晶体管M12侧也相同，掩码电路5具备如下的功能：在功率MOS晶体管M12截止的情况下，即使从比较器14输出了H电平的过电流检测信号OA，也不对控制部2传递该过电流检测信号OA。

作为掩码电路5的电路构成，功率MOS晶体管M10侧的构成由以下部件构成：电阻R，其与内部电源VI连接；MOS晶体管M1，其在漏极连接电阻R，且在栅极输入过电流检测信号OA；和MOS晶体管M3，其漏极与MOS晶体管M1的源极连接，且在栅极输入从控制部2输出的掩码信号CA。功率MOS晶体管M12侧的构成由以下部件构成：MOS晶体管M2，其在漏极连接电阻R，且在栅极输入过电流检测信号OB；和MOS晶体管M4，其漏极与MOS晶体管M2的源极连接，且在栅极输入从控制部2输出的掩码信号CB。

关于掩码电路5中的掩码信号CA、CB进行说明。各掩码信号CA、CB分别按照对应的功率MOS晶体管M10、M12的控制信号SA、SB而生成。具体而言，在控制信号SA为使功率MOS晶体管M10截止的信号的情况下，对应的掩码信号CA成为使MOS晶体管M3截止的信号。控制信号SB与掩码信号CB的关系也相同。此外，虽然各控制信号SA、SB和各掩码信号CA、CB从控制部2输出，但掩码信号CA、CB也可以不用控制部2生成，而由另外的利用控制信号SA、SB来生成掩码信号CA、CB的电路模块生成。

图4是表示第二实施方式的其他构成的电路图，表示了将控制信号SA、SB本身(或者其逻辑翻转信号)作为掩码信号来使用的电路构成。例如，在图3的掩码电路5的构成中，在使功率MOS晶体管M12截止时，控制信号SB成为L电平，从而与功率MOS晶体管M12对应的掩码电路5的MOS晶体管M4也截止，因此，掩码信号CB也成为L电平。即，掩码信号CB和控制信号SB的逻辑电平相同。也就是说，能够将控制信号SB作为掩码信号CB对待。

另外，在图3的掩码电路5的构成中，在使功率MOS晶体管M10截止时，控制信号SA成为高电平，从而与功率MOS晶体管M10对应的掩码电路5的MOS晶体管M3也截止，因此，掩码信号CA成为L电平。在这样的情况下，由于控制信号SA与掩码信号CA的逻辑电平不同，因此，为了从控制信号SA生成掩码信号CA，例如如图4所示那样设置使控制信号SA的逻辑电平翻转的逆变器电路8即可。另外，由于控制信号SA为用于驱动高耐压元件的功率MOS晶体管M10的信号电平，因此，若将控制信号SA直接用作掩码信号CA，则掩码电路5侧的晶体管M3也需要使用高耐压元件，但若将控制信号SA通过电平移动(level shift)电路来降低信号电平，则能够使用低耐压元件的晶体管。

在此，回到图3，说明第二实施方式中的具体的动作。其中，关于功率MOS晶体管M10、M12、分压电路20、24、以及电压生成电路30、34，与第一实施例没有变化，因此在此省略说明。

在功率MOS晶体管M10侧，在从控制部2输出的控制信号SA使功率MOS晶体管M10导通的情况下，成为逻辑电平为L电平的信号。在这种情况下，由于掩码电路5不需要使掩码功能有效，因此从控制部2提供给掩码电路5的掩码信号CA的逻辑电平成为H电平。

若是将在比较器10中输入的分压电压V1大于基准电压V2的情况作为未检测出过电流的状态的电路构成，则所输出的过电流检测信号OA的逻辑电平成为L电平。接下来，将过电流检测信号OA提供给掩码电路5的晶体管M1，且将掩码信号CA提供给晶体管M3的栅极。即，晶体管M1成为截止状态，具有掩码功能的晶体管M3成为导通状态。即，过电流检测信号OX的输出电平成为H电平。与第一实施方式不同，控制部2在过电流检测信号OX为H电平时，判定为未检测出过电流，因此不影响到控制信号SA、SB的生成。

若是将在比较器10中输入的分压电压V1低于基准电压V2的情况作为检测出过电流的状态的电路构成，则所输出的过电流检测信号OA的逻辑电平成为H电平。接下来，将过电流检测信号OA提供给掩码电路5的晶体管M1，且将掩码信号CA提供给晶体管M3的栅极。即，晶体管M1成为导通状态，具有掩码功能的晶体管M3成为导通状态。即，过电流检测信号OX的输出电平成为L电平，判定为检测出过电流。

说明使功率MOS晶体管M10截止的情况。首先，若假设从控制部2输出的控制信号SA的逻辑电平为H电平的信号，则在这种情况下，掩码电路5需要使掩码功能有效，因此，从控制部2提供给掩码电路5的掩码信号CA的逻辑电平成为L电平。

在使功率MOS晶体管M10截止的情况下，功率MOS晶体管M10侧的动作停止，因此输入到比较器10的分压电压V1成为不定状态，从比较器10输出的过电流检测信号OA的逻辑电平也成为不定状态。接下来，将过电流检测信号OA提供给掩码电路5的晶体管M1，将掩码信号CA提供给晶体管M3的栅极。即，晶体管M1成为不确定是导通状态还是截止状态的不定状态，具有掩码功能的晶体管M3成为截止状态。

即，在晶体管M3为截止状态时，与过电流检测信号OA的输出电平无关，晶体管M1的漏极的电位电平被维持为H电平。

在掩码电路5中，晶体管M1的漏极与对应于功率MOS晶体管M12侧的晶体管M2的漏极连接。即，虽然最终从掩码电路5输出的过电流检测信号OX的输出电平在还包含功率MOS晶体管M12侧的动作的基础上而决定，但不会受到过电流检测信号OA的输出电平的影响。

说明在功率MOS晶体管M10为截止状态的情况下的功率MOS晶体管M12侧。电路动作与功率MOS晶体管M10侧大致相同，因此在此省略详细的说明。在功率MOS晶体管M10为截止状态的情况下，若使功率MOS晶体管M12成为导通状态，则掩码电路5的晶体管M4也成为导通状态。并且，在将从功率MOS晶体管M12侧的比较器14输出的过电流检测信号OB的逻辑电平为L电平的情况作为未检测出过电流的状态的电路构成中，晶体管M2的漏极的电位成为电位VI，即成为H电平。也就是说，从掩码电路5输出的过电流检测信号OX输出H电平。此外，功率MOS晶体管M10、M12的状态也有分别为截止状态的情况。

在从比较器14输出的过电流检测信号OB的逻辑电平为表示检测出过电流的状态的H电平的情况下，晶体管M2的漏极的电位成为L电平。在这种情况下，晶体管M1、M2的漏极成为L电平，因此，从掩码电路5输出的过电流检测信号OX输出L电平。由此，控制部2将该输出判定为检测出过电流，故对控制信号SA、SB进行控制以使功率MOS晶体管M10、M12截止。

即，掩码电路5能够不受截止的功率MOS晶体管侧的误动作的影响，基于导通的功率MOS晶体管侧来生成过电流检测信号OX。

在图5～图7中，对表示本发明的电气设备以及利用了本发明的负载驱动装置的电气设备的构成进行说明。图5是本发明的电子设备，图6～图7是表示在电气设备中利用了本发明的负载驱动装置的第一构成例、第二构成例的图。

图5所示的电气设备200具有：微型计算机6，其生成输入信号SI；和负载驱动装置103，其按照输入信号SI来进行控制。而且，负载驱动装置103还具有：电动机线圈L；H桥电路7，其具有与用于驱动电动机线圈L的输出晶体管相当的功率MOS晶体管M10～M13；和控制部2，其生成按照输入信号SI来控制功率MOS晶体管M10～M13的控制信号SA～SD。

作为H桥电路7的动作状态，存在第一动作状态和第二动作状态，第一动作状态在形成H桥电路7的功率MOS晶体管M10～M13中，使功率MOS晶体管M11和M12导通，而使功率MOS晶体管M10和M13截止；第二动作状态使功率MOS晶体管M11和M12截止，而使功率MOS晶体管M10和M13导通。

例如，在利用上述负载驱动装置103来驱动步进电动机各相的线圈电流的情况下，在电动机转动时(步进脉冲输入时)，每当输入未图示的步进脉冲时，将H桥电路7在第一动作状态和第二动作状态之间交替地进行切换。另一方面，在电动机保持(hold)时(步进脉冲停止时)，将H桥电路7保持为第一动作状态和第二动作状态中的任一者。

在利用上述负载驱动装置103来驱动DC有刷电动机的线圈电流的情况下，当在第一转动方向(例如正转方向)驱动电动机时，将H桥电路7保持为第一动作状态。另一方面，当在与第一转动方向反方向的第二转动方向(例如反转方向)驱动电动机时，将H桥电路7保持为第二动作状态。

电动机线圈L是由负载驱动装置103来进行驱动控制的负载，若是如上那样具有H桥电路7的负载驱动装置103，则能够用作步进电动机或DC有刷电动机的驱动机构。此外，在电气设备200为汽车后视镜的情况下，能够应用在用于调整后视镜的角度的电动机中，在为空调的情况下，能够应用在进行外部空气和内部空气的切换、或者温度调节或送风口的切换的阻尼器(damper)驱动用电动机中。

微型计算机6对控制部2生成输入信号SI。例如，输入信号SI按照电动机的转数而生成。

图6所示的在电气设备中利用了负载驱动装置104的第一构成例表示了适合图5的电气设备200的情况。该构成是与上述负载驱动装置100的第一实施方式几乎相同的构成，是为了应用于H桥电路，而利用两个负载驱动装置100的第一实施方式，在各输出端子OUT之间连接电动机线圈L，并将控制部2作为通用的构成。即，控制部2按照输入信号SI来生成控制各功率MOS晶体管M10～M13的控制信号SA～SD。另外，从各比较器10、12、14、16输出的过电流检测信号OA～OD输入到控制部2，若各过电流检测信号OA～OD中的任一者为表示检测出过电流的信号，则控制部2不管输入信号SI如何，都停止控制信号SA～SD的生成。

功率MOS晶体管M11、M13中的进行过电流检测的动作分别与功率MOS晶体管M10、M12中的动作相同，因此省略详细的说明。

图7所示的在电气设备中利用了本发明的负载驱动装置105的第二构成例，表示了适合图5的电气设备200的情况。除了掩码电路5的追加以外，与图6为大致相同的构成。即，该构成是与上述负载驱动装置100的第二实施方式大致相同的构成，是为了应用于H桥电路，而利用两个负载驱动装置100的第二实施方式，在各输出端子OUT之间连接电动机线圈L，并将控制部2以及掩码电路5作为通用的构成。即，控制部2按照输入信号SI来生成控制各功率MOS晶体管M10～M13的控制信号SA～SD。另外，从各比较器10、12、14、16输出的过电流检测信号OA～OD和掩码信号CA～CD输入到掩码电路5，按照各过电流检测信号OA～OD和各掩码信号CA～CD来输出过电流检测信号OX。而且，若过电流检测信号OX是表示检测出过电流的信号，则控制部2不管输入信号SI如何，都停止控制信号SA～SD的生成。

功率MOS晶体管M11、M13侧的过电流检测以及对应的掩码信号CC、CD的动作分别与功率MOS晶体管M10、M12侧的动作相同，因此省略详细的说明。

在与功率MOS晶体管M11、M13相关的掩码电路5中也大致相同。对详细的构成进行说明。首先，掩码电路5具有与内部电源VI连接的电阻器R，与功率晶体管M10、M12侧相关的构成由以下部件构成：晶体管M1，其漏极与电阻器R连接，且输入过电流检测信号OA；晶体管M3，其漏极与晶体管M1的源极连接，且输入掩码信号CA；晶体管M2，其漏极与电阻器R连接，且输入过电流检测信号OB；和晶体管M4，其漏极与晶体管M2的源极连接，且输入掩码信号CB。其次，作为与功率晶体管M11、M13侧相关的构成，由以下部件构成：晶体管M5，其漏极与电阻器R连接，且输入过电流检测信号OC；晶体管M7，其漏极与晶体管M5的源极连接，且输入掩码信号CC；晶体管M6，其漏极与电阻器R连接，且输入过电流检测信号OD；和晶体管M8，其漏极与晶体管M6的源极连接，且输入掩码信号CD。例如，对晶体管M1、M2、M5、M6的任一者输入H电平的过电流检测信号，在与此晶体管的源极连接的掩码用晶体管导通的情况下，晶体管M1、M2、M5、M6的漏极电位全部成为GND电位。即，过电流检测信号OX的逻辑电平成为L电平(过电流检测时的逻辑电平)，控制部2按照过电流检测信号OX，停止控制信号的生成。

(总结)

以下，对在本说明书中所公开的技术特征进行总结。

为了实现上述课题，本发明的负载驱动装置中的第一构成采用了如下构成，具有：控制部，其基于输入信号来生成第一控制信号；第一输出晶体管，其基于所述第一控制信号来对负载提供输出电流；第一分压电路，其利用串联连接的第一晶体管和第二晶体管来对第一输出晶体管的第一主电极和第二主电极间的电压进行分压，并输出第一分压电压；第一电压生成电路，其输出第一基准电压；和第一比较器，其基于所述第一基准电压和所述第一分压电压来对所述控制部提供第一过电流检测信号。

第二构成可以采用如下构成，在由上述第一构成形成的负载驱动装置中，所述第一电压生成电路由第三晶体管和第一恒流源构成，且从所述第三晶体管与所述第一恒流源之间的连接点输出所述第一基准电压。

第三构成可以采用如下构成，在由上述第一构成形成的负载驱动装置中，所述第一分压电路基于所述第一晶体管和所述第二晶体管的导通电阻，从所述第一晶体管与所述第二晶体管之间的连接点输出所述第一分压电压。

根据第一至第三中任一者的构成，负载驱动装置不再需要使用检测电阻，从而能够实现电路规模的缩小以及电力效率的提高。

第四构成可以采用如下构成，在由上述第二构成形成的负载驱动装置中，所述控制部对所述第一晶体管、所述第二晶体管和所述第三晶体管提供所述第一控制信号。

第五构成可以采用如下构成，在由上述第一至第四构成中的任一者形成的负载驱动装置中，若所述第一过电流检测信号是表示检测出过电流的信号，则所述控制部不管所述输入信号如何，都停止所述第一控制信号的输出。

第六构成可以采用如下构成，由上述第一构成形成的负载驱动装置还具有：第二输出晶体管，其与所述第一输出晶体管串联连接，且基于第二控制信号来工作；第二分压电路，其利用串联连接的第四晶体管和第五晶体管来对所述第二输出晶体管的第一主电极和第二主电极间的电压进行分压，并输出第二分压电压；第二电压生成电路，其输出第二基准电压；和第二比较器，其基于所述第二基准电压和所述第二分压电压来对所述控制部提供第二过电流检测信号。

根据第六构成，即使在输出晶体管位于高侧和低侧那样的情况下，也能够监测各自的输出晶体管(功率MOS晶体管)的漏极—源极间电压，因此与监测输出晶体管的输出电压的电路构成相比，能够消除比较器的误动作。

第七构成可以采用如下构成，在由上述第六构成形成的负载驱动装置中，所述第二电压生成电路由第六晶体管和第二恒流源构成，且从所述第六晶体管与所述第二恒流源之间的连接点输出所述第二基准电压。

第八构成可以采用如下构成，在由上述第六构成形成的负载驱动装置中，所述第二分压电路基于所述第四晶体管和所述第五晶体管的导通电阻，从所述第四晶体管与所述第五晶体管之间的连接点输出所述第二分压电压。

第九构成可以采用如下构成，在由上述第七构成形成的负载驱动装置中，所述控制部对所述第四晶体管、所述第五晶体管和所述第六晶体管提供所述第二控制信号。

第十构成可以采用如下构成，在由上述第六至第九构成中的任一者形成的负载驱动装置中，若所述第二过电流检测信号是表示检测出过电流的信号，则所述控制部不管所述输入信号如何，都停止所述第二控制信号的输出。

本发明的负载驱动装置中的第十一构成采用了如下构成，具有：控制部，其基于输入信号来生成第一控制信号；第一输出晶体管，其基于所述第一控制信号来工作；第一分压电路，其利用串联连接的第一晶体管和第二晶体管来对所述第一输出晶体管的第一主电极和第二主电极间的电压进行分压，并输出第一分压电压；第一电压生成电路，其输出第一基准电压；第一比较器，其基于所述第一基准电压和所述第一分压电压来输出第一过电流检测信号；和掩码电路，其在第一掩码信号有效的情况下，不管所述第一过电流检测信号如何而决定输出到所述控制部的第三过电流检测信号。

第十二构成可以采用如下构成，在由上述第十一构成形成的负载驱动装置中，所述掩码电路包括：电阻器；第三晶体管，其与所述电阻器连接，且输入所述第一过电流检测信号；和第四晶体管，其输入第一掩码信号，且与所述第三晶体管连接，所述掩码电路从所述电阻器与所述第三晶体管之间的连接点输出第三过电流检测信号。

第十三构成可以采用如下构成，在由上述第十二构成形成的负载驱动装置中，还具有：第二输出晶体管，其与所述第一输出晶体管串联连接，且基于第二控制信号来工作；第二分压电路，其利用串联连接的第五晶体管和第六晶体管来对所述第二输出晶体管的第一主电极和第二主电极间的电压进行分压，并输出第二分压电压；第二电压生成电路，其输出第二基准电压；和第二比较器，其基于所述第二基准电压和所述第二分压电压来对所述掩码电路提供第二过电流检测信号。

根据第十一至第十三中任一者的构成，负载驱动装置不再需要使用检测电阻，从而能够实现电路规模的缩小以及电力效率的提高。并且通过具备掩码电路能够进一步实现可靠性的提高。

第十四构成可以采用如下构成，由上述第十三构成形成的负载驱动装置中的所述掩码电路还具有：第七晶体管，其与所述电阻器连接，且输入所述第二过电流检测信号；和第八晶体管，其输入第二掩码信号，且与所述第七晶体管连接，所述掩码电路，通过除了与所述第一掩码信号或所述第二掩码信号中的有效的掩码信号对应的过电流检测信号以外的过电流检测信号，来决定输出到所述控制部的所述第三过电流检测信号。

本发明的第十五构成是关于电气设备，也可以采用如下构成，具有：负载；由第六构成形成的负载驱动装置，其进行所述负载的驱动控制；和微型计算机，其生成用于控制所述负载驱动装置的输入信号。

第十六构成可以采用如下构成，在由上述第十五构成形成的电气设备中，还具有由上述第十四构成形成的掩码电路，该掩码电路输入从所述负载驱动装置输出的过电流检测信号和从所述控制部输出的掩码信号。

若是本发明的负载驱动装置以及利用该负载驱动装置的电气设备，则在不使用检测电阻的前提下，生成输出晶体管(功率MOS晶体管)的漏极—源极间电压的分压电压，且利用分压电压来进行过电流检测，因此，即使在电路规模的缩小以及使用高电压的环境下也能够以比较容易的构成来使用。并且，通过由掩码电路来控制进行过电流检测的比较器的输出，能够使得不受因比较器的误动作而产生的不需要的过电流检测的影响，因此能够实现过电流检测的可靠性提高。

(产业上的可利用性)

本发明的负载驱动装置能够作为例如提高使用了负载驱动装置的电气设备的可靠性以及安全性的机构来利用，因此产业上的可利用性高。

(其他变形例)

例如，虽然在说明本发明时利用了MOS晶体管，但也可以利用双极型晶体管来构成。在此情况下，虽然在MOS晶体管中，将第一主电极设为漏极，将第二主电极设为源极，且将控制电极设为栅极，但在双极型晶体管中，将第一主电极设为集电极，将第二主电极设为发射极，且将控制电极设为基极。另外，虽然从比较器输出的过电流检测信号的逻辑电平将检测出过电流的状态设为H电平，但也可以设定为以L电平为检测出过电流的状态。掩码电路中的逻辑电平的设定也只要按照掩码功能起作用的方式来设定逻辑电平即可。

此外，上述虽然关于本发明的最佳实施方式进行了说明，但所公开的发明能够以各种方法进行变形，另外，能够取得与上述具体列举的构成不同的各种实施方式，这些对本领域的技术者而言是不言自明的。因此，权利要求旨在在不脱离本发明的宗旨和技术领域的范围内，将本发明的所有变形例包含于技术范围内。

Claims (16)

1.一种负载驱动装置，具有：

控制部，其基于输入信号来生成第一控制信号；

第一输出晶体管，其基于所述第一控制信号来对负载提供输出电流；

第一分压电路，其利用串联连接的第一晶体管和第二晶体管来对所述第一输出晶体管的第一主电极和第二主电极间的电压进行分压，并输出第一分压电压；

第一电压生成电路，其输出第一基准电压；和

第一比较器，其基于所述第一基准电压和所述第一分压电压来对所述控制部提供第一过电流检测信号。

2.根据权利要求1所述的负载驱动装置，其中，

所述第一电压生成电路由第三晶体管和第一恒流源构成，且从所述第三晶体管与所述第一恒流源之间的连接点输出所述第一基准电压。

3.根据权利要求1所述的负载驱动装置，其中，

所述第一分压电路基于所述第一晶体管和所述第二晶体管的导通电阻，从所述第一晶体管与所述第二晶体管之间的连接点进行输出。

4.根据权利要求2所述的负载驱动装置，其中，

所述控制部对所述第一晶体管、所述第二晶体管和所述第三晶体管提供所述第一控制信号。

5.根据权利要求1所述的负载驱动装置，其中，

若所述第一过电流检测信号是表示检测出过电流的信号，则所述控制部与所述输入信号无关地将所述第一控制信号的输出设为使所述第一输出晶体管截止的信号。

6.根据权利要求1所述的负载驱动装置，其中，

所述负载驱动装置还具有：

第二输出晶体管，其与所述第一输出晶体管串联连接，且基于第二控制信号对所述负载提供输出电流；

第二分压电路，其利用串联连接的第四晶体管和第五晶体管来对所述第二输出晶体管的第一主电极和第二主电极间的电压进行分压，并输出第二分压电压；

第二电压生成电路，其输出第二基准电压；和

第二比较器，其基于所述第二基准电压和所述第二分压电压来对所述控制部提供第二过电流检测信号。

7.根据权利要求6所述的负载驱动装置，其中，

所述第二电压生成电路由第六晶体管和第二恒流源构成，且从所述第六晶体管与所述第二恒流源之间的连接点输出所述第二基准电压。

8.根据权利要求6所述的负载驱动装置，其中，

所述第二分压电路基于所述第四晶体管和所述第五晶体管的导通电阻，从所述第四晶体管与所述第五晶体管之间的连接点进行输出。

9.根据权利要求7所述的负载驱动装置，其中，

所述控制部对所述第四晶体管、所述第五晶体管和所述第六晶体管提供所述第二控制信号。

10.根据权利要求6所述的负载驱动装置，其中，

若所述第二过电流检测信号是表示检测出过电流的信号，则所述控制部与所述输入信号无关地将所述第二控制信号的输出设为使所述第二输出晶体管截止的信号。

11.一种负载驱动装置，具有：

控制部，其基于输入信号来生成第一控制信号；

第一输出晶体管，其基于所述第一控制信号来对负载提供输出电流；

第一分压电路，其利用串联连接的第一晶体管和第二晶体管来对所述第一输出晶体管的第一主电极和第二主电极间的电压进行分压，并输出第一分压电压；

第一电压生成电路，其输出第一基准电压；

第一比较器，其基于所述第一基准电压和所述第一分压电压来对所述控制部提供第一过电流检测信号；和

掩码电路，其在第一掩码信号有效的情况下，与所述第一过电流检测信号无关地决定输出到所述控制部的第三过电流检测信号。

12.根据权利要求11所述的负载驱动装置，其中，

所述掩码电路包括：

电阻器；

第三晶体管，其与所述电阻器连接，且输入所述第一过电流检测信号；和

第四晶体管，其输入所述第一掩码信号，且与所述第三晶体管连接，

所述掩码电路从所述电阻器与所述第三晶体管之间的连接点输出第三过电流检测信号。

13.根据权利要求12所述的负载驱动装置，其中，

所述负载驱动装置还具有：

第二输出晶体管，其与所述第一输出晶体管串联连接，且基于第二控制信号对所述负载提供输出电流；

第二分压电路，其利用串联连接的第五晶体管和第六晶体管来对所述第二输出晶体管的第一主电极和第二主电极间的电压进行分压，并输出第二分压电压；

第二电压生成电路，其输出第二基准电压；和

第二比较器，其基于所述第二基准电压和所述第二分压电压来对所述掩码电路提供第二过电流检测信号。

14.根据权利要求13所述的负载驱动装置，其中，

所述掩码电路还包括：

第七晶体管，其与所述电阻器连接，且输入所述第二过电流检测信号；和

第八晶体管，其输入第二掩码信号，且与所述第七晶体管连接，

所述掩码电路，通过除了与所述第一掩码信号或所述第二掩码信号中的有效的掩码信号对应的过电流检测信号以外的过电流检测信号，来决定输出到所述控制部的所述第三过电流检测信号。

15.一种电气设备，具有：

负载；

权利要求6所述的负载驱动装置，其进行所述负载的驱动控制；和

微型计算机，其生成用于控制所述负载驱动装置的输入信号。

16.根据权利要求15所述的电气设备，其中，

所述电气设备还具有掩码电路，该掩码电路输入从所述负载驱动装置输出的过电流检测信号和从所述控制部输出的掩码信号。

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