CN102484470B

CN102484470B - 负载控制设备

Info

Publication number: CN102484470B
Application number: CN201180003624.3A
Authority: CN
Inventors: 大岛俊藏; 青野宽子
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2010-08-05
Filing date: 2011-08-03
Publication date: 2015-05-20
Anticipated expiration: 2031-08-03
Also published as: JP5406802B2; EP2461481A4; US20120153914A1; US9018925B2; CN102484470A; EP2461481B1; JP2012039289A; WO2012018044A1; EP2461481A1

Abstract

本发明公开一种负载控制设备，在该设备中即便设置用于噪声对策的第一电容器(C1)，检测过电流的电路也能够正确地工作。由于第二电容器(C2)设置FET(T1)的门极和漏极之间，当点(P1)的电压(V1)减小时，FET(T1)的一部分门极电流绕过该FET(T1)并且流向电容器(C2)，并施加在FET(T1)的门极的电荷量减少。因此，能够抑制FET(T1)的漏极电流的增加并且能够防止电压(V1)的突然变化。结果，能够防止电压(V1)减少到使比较器(CMP1)不能工作的程度，并且能够防止比较器(CMP1)不正常工作。

Description

负载控制设备

技术领域

本发明涉及一种通过控制设置在DC电源和负载之间的场效应晶体管来控制负载的驱动(drive)和停止的负载控制设备。

背景技术

例如，用于控制安装在车辆中的诸如照明器和电机这样的负载的负载控制设备在蓄电池(DC电源)和该负载之间设置有场效应晶体管(以下称之为“FET”)，并且通过接通和断开该FET来控制该负载的驱动和停止。而且，为了在过电流通过负载时，通过快速检测该过电流而切断负载连接在其中的电路，装有保护电路，当检测到FET的漏极和源极之间的电压Vds增加时，该保护电路断开该FET。

图3是示出传统负载控制设备安装在其中的负载驱动电路。如图所示，在该负载驱动电路中，FET(T1：场效应晶体管)设置在DC电源VB(用和输出电压相同的附图标记VB示出)和负载RL(该负载所具有的负载电阻以及该负载统称为RL)之间，并且该负载RL的驱动和停止通过接通和断开该FET(T1)来控制。

FET(T1)的漏极(漏电极)通过电源线连接于DC电源VB的正电极，而FET(T1)的源极(源电极)通过负载线连接于负载RL的一端，并且负载RL的另一端接地。

该电源线是从DC电源VB的正电极延伸到FET(T1)的漏极的电线，而该负载线是从FET(T1)的源极延伸到负载RL的电线。

FET(T1)的漏极(点P1)通过电阻R1和R2的串联电路而接地，并且电阻R1和R2的连接点(P4，电压V4)连接于比较器CMP1的正(同相)输入端。

而且，比较器CMP1的负(反相)输入端连接于FET(T1)的源极(点P2，电压V2)。因此，当FET(T1)接通并且负载RL被驱动时，由于电压V2高于电压V4，所以比较器CMP1的输出信号变成电平L。而且，当过电流流向FET(T1)并且FET(T1)的漏极和源极之间的电压Vds例如由于负载线接地而升高时，源极的电压V2降低。因此，电压V2低于电压V4，并且比较器CMP1的输出信号变成电平H。该输出信号作为用于判断过电流的输出信号Sout被到供给驱动器11。

FET(T1)的门极(门电极)通过门极电阻R3连接于驱动器11，并且电荷泵12连接于驱动器11。还有，驱动器11通过电阻R4而连接于DC电源VB并且通过输入开关SW1而接地。因此，当输入开关SW1断开(开路)时，电平H的信号输入到驱动器11并且FET(T1)被断开，另一方面，当输入开关SW1接通(开路)时，电平L的信号输入到驱动器11，并且FET(T1)被接通。而且，当从比较器CMP1供给了电平H的信号(用于判断过电流的输出信号Sout)时，FET(T1)被断开。

还有，在FET(T1)的门极和源极之间设置齐纳二极管(Zener diode)ZD1，该齐纳二极管的正向是从门极到源极的方向。通过齐纳二极管ZD1防止门极和源极之间的电压超过预定的电压。

图3所示的电源线(从DC电源VB延伸到FET(T1)的漏极的电线)具有电感成分，并且假定该电感为Lw1。同样，负载线(从FET(T1)的源极延伸到负载RL的电线)具有电感分量，并且假定该电感为Lw2。因为电源线和负载线的电阻非常小，所以忽略该电源线和负载线的电阻。

在这里，电容器C1设置在点P1和地(VB的负极)之间，以防止负载控制设备由于强电波或各种电器元件所产生的电磁噪声而引起不正常工作(例如，参考专利文献1)。

引用列表

专利文献

专利文献1：JP 6-38368 A

发明内容

技术问题

下面，描述如上构造的负载控制设备的运行。如果输入开关SW1接通，则驱动器11从电荷泵12输出电压。由于该电压施加于FET(T1)的门极，所以FET(T1)被接通。换句话说，通过接通和断开输入开关SW1，该FET(T1)被接通和断开，因此控制了从DC电源VB到负载RL的电力供应。

在输入开关SW1被接通并且FET(T1)从断开到接通的过渡状态中，电流I1(如图中实线所示)沿着从VB的正电极→电源线(Lw1)→P1→T1→P2→负载线(Lw2)→P3→RL→地→VB的负极的路线流动。

当FET(T 1)接通时，电流I1从零开始增加，并且升高至等于电源VB的电压除以负载RL的电阻值的电流值。在这个过程中，在电感Lw1和Lw2中产生与电流I1的增加梯度成正比的反电动势。由于漏极的电压V1被电感Lw1中产生的反电动势向下推，所以电压V1下降。因此，电容器C1的电压使该电容器C1放电。

电容器C1的放电电流I2(在图中用虚线表示)沿着从C1的正端子→P1→T1→P2→负载线(Lw2)→P3→RL→地→C1的负端子的路线流动。并且在负载线的电感Lw2中产生反电动势。在这种情况下，由于电容器C1的放电电流I2并未流过电源线，因此电容器C1的放电电流I2在电感Lw1中并不产生反电动势。

当电容器C1的放电电流I2增加时，点P2的电压V2被放电电流I2向上推，但是当放电电流I2停止增加并且变成减小时，通过该放电电流I2产生了向下推电压V2的反电动势。

如果没有电容器C1(即，如果没有因放电电流I2而产生的反电动势)，则当电压V1等于V2时该电压V1变成最小，于是电压V1是电源电压VB和点P3之间的由电感Lw1和Lw2所确定的电压。换句话说，如果没有电容器C1，则电压V1的最小值在下面的公式(1)中示出。

(V1的最小电压)＝(VB-V3)*Lw2/(Lw1+Lw2)+V3...(1)

当电感Lw2小于电感Lw1，或当负载线的长度短于电源线的长度时，公式(1)的V1的最小电压减小。

相反，当存在电容器C1时，由于即便在电压V1等于电压V2之后电容器C1的放电电流I2仍然继续，所以电压V1的减小继续，并且电压V1的最小电压进一步小于公式(1)所示的电压。如果电压V1的下降量增加，则出现下面的问题。

换句话说，由于比较器CMP1的输入端子电压取决于电压V1的大小，所以当电压V1减小时，比较器CMP1的输入端子电压相应地减小。比较器CMP1的输入端子电压的同相输入范围的下限大约是2V，并且当输入电压变成低于该下限时比较器CMP1不起作用。在这种情况下，比较器CMP1的输出变得不稳定，并且即便没有任何过电流状态，但是由于比较器CMP1的不稳定，也可能存在输出表示过电流状况的输出的异常状态。结果，当不存在过电流时，可能存在FET(T1) 被错误地切断的现象。

下面，参考图4、5(a)和5(b)所示的特性图描述关于电压和电流的特定变化的模拟结果。图4是当图3所示的电路不设置用于噪声对策的电容器C1时，示出各电压和电流波形的变化的特性图。在这里，图3所示的每个电路常数设置如下。换句话说，假定电源VB的电压＝12V，Lw1＝2.5μH(相当于2.5m电源线)，FET(T1)的导通电阻(饱和值)＝3.5mΩ，Lw2＝2μH(相当于2m负载线)，负载电阻RL＝2Ω，电荷泵的电压＝VB+15V，门极电阻R3＝1.5kΩ，C1＝0.1μF。

在图4中，横轴(X轴线)表示时间轴线，三个纵轴(Y1，Y2，Y3)表示电压坐标和两种电流坐标。纵轴Y1对应于电压坐标，并且表示V1、FET(T1)的门极电压VG、V2、V3和VB的坐标。纵轴Y2对应于电流坐标，并且表示作为大电流的电源线电流I1和FET(T1)的漏极电流ID的坐标。纵轴Y3表示作为小电流的FET(T1)的门极电流IG的坐标。而且，在纵轴Y1中，向上表示正电压，在纵轴Y2中，向下表示正电流，而在纵轴Y3中，向上表示正电流。

当输入开关SW1在横轴的时间2.200(ms)时被接通时，FET(T1)的门极电压VG上升，并且门极电流IG快速增加。电压V1从时间2.2009(ms)开始减小，并且电压V2开始上升。电源线电流I1和FET(T1)的漏极电流ID同时开始流动。漏极电流ID等于电源线电流I1。电压V2在时间2.2015(ms)时等于电压V1，并且该电压V1变成最小值(6.47V)。然后，电压V1和V2一起上升。下文中，将在电压V1和电压V2的波形中电压V1等于电压V2的点称作为“点A”。

而且，由于电压V3是当FET(T1)的漏极电流ID流过负载RL时产生的电压降，所以该电压V3的大小与漏极电流ID成比例增加。在点A之后的电压V1和电压V2的波形对应于电源VB的电压与电压V3之间的差电压被电感Lw1和Lw2分压(divide)的电压。并且发现，在电压V1刚刚开始下降之后，电压V1与电压V2之间差的减小是使电压V1下降的主要因素，电压V3的增加是向上推所述V1的主要因素。而且，点A变成电压V1的最小值，因为当电压V1和电压V2到达点A时使电压V1下降的因素已经失效。

从上面可以看到，当不设置用于噪声对策的电容器C1时，由于电压V1在点A处变成最小值并且在这点之后升高，因此电压V1将不会减小至比较器CMP1的同相输入电压的下限以下，并且将不发生比较器CMP1不正常工作的现象。

下面将参考图5(a)和5(b)描述关于电路(其中设置有电容器C1的电路)中的特定电压和电流的变化的模拟结果。图5(a)是示出图3所示电路的各电压波形的变化的特性图，而图5(b)是示出图3所示电路的各电流波形的变化的特性图。

在图5(b)中，纵轴Y1对应于电流坐标，并且表示作为大电流的电源线电流I1、电容器C1的放电电流I2和FET(T1)的漏极电流ID的坐标。纵轴Y2表示作为小电流的FET(T1)的门极电流IG的坐标。而且，在轴线Y1中向下示出正电流，在轴线Y2中向上示出正电流。

因此，在图5(a)和5(b)中所示的特性图中，由于设置了电容器C1，所以流过电容器C1的放电电流I2、电源线电流I1和FET(T1)的漏极电流ID与不设置C1的特性图图4中的不同(参考图5(b))。这是由于下面的原因：电容器C1的放电电流流过负载线(Lw2)但是不流过电源线(Lw2)，电容器C1的充电电流流过电源线但是不流过负载线，并且电容器C1的放电电流和充电电流不同时流动。

换句话说，这是由于下述原因：在电容器C1放电时，电流沿着图3的放电电流I2的路线(如虚线所示)流动，而在电容器C1充电时，电流沿着VB的正电极→Lw1→C1→GND→VB的负电极的路线流动。

当FET(T1)的漏极电流ID的增加梯度大时，电源线电流的增加梯度变小，相反，当电源线的电流的增加梯度增加时，漏极电流ID的增加梯度变小。

因此，由于存在电容器C1，电压V1波动(参考图5(a))。这是由以下事实所致：由于电容器C1的电容(静电电容)和电容器C1的充电和放电电流所流过的路线的电感引起电流的固有振荡。在图5(a)和5(b)所示的例子中周期是大约3μm。电压V1的最小值变成小于在FET(T1)接通之后的初始电压V1(参考图5(a))。这是因为，在FET(T1)接通之后，随着时间过去，电压V1的下降量受到电压V3的增加的限制。

下面详细描述各电压和电流的变化。如图5(a)和5(b)所示，当在时间2.200(ms)时输入开关SW1接通并且FET(T1)接通时，电压V1由于反电动势而减小，并且对该电压充电的电容器C1放电。该放电电流I2受到FET(T1)的漏极和源极之间的电压Vds的限制。当漏极和源极之间的电压Vds减小时，该限制变弱，并且因此放电电流增加。当随着漏极和源极之间的电压Vds减小而到达电压V2等于电压V1的点A时，放电电流I2由于所述限制不再变弱而停止增加，并且然后放电电流I2变成减小。换句话说，放电电流I2的峰值(图5(b)中的向下的振幅峰值)(参考图5(b))几乎对应于电压V1等于电压V2的点(点A)。

在图4所示的例子(即，当不设置电容器C1时)中，电压V1停止减小并且在点A之后变成增加，但是在图5(a)和5(b)所示的例子中，电压V1将不变成增加而是进一步减小。当电容器C1的放电电流I2变成近似于零(A)时，电压V1变成最小值。

已经发现，电压V1的最小值为3.48V，其比不设置电容器C1时所提供的6.47V低了2.99V。

在这里，点A之后电压V1进一步减小的理由如下。虽然在点A之前一直增加的电容器C1的放电电流I2在该点A之后变成减小，但是为了使放电电流I2变成零，放电电流的减少时段必须是与放电电流I2的增加时段相同，因为电容器C1的电流振荡是与电容器C1的充电和放电电流所流过的路线的电感成分进行交换能量而引起的，并且此时遵循能量转换定律。在这个时段，电压V1必需减小以便电容器C1放电。这是即便在点A之后电压V1也继续减小的原因。

因此，从该模拟结果能够证实由于设置了用于噪声对策的电容器C1，电压V1的下降量增加。

正如上面所提到的，通过设置具有用于噪声对策的电容器C1的传统负载控制设备，能够防止强电波和电磁噪声的影响。但是另一方面，当FET(T1)接通时电压V1的下降量增加，并且发生比较器CMP1不正常工作的现象。因此，以某种形式来平衡这些要求的需要与日俱增。

完成本发明以解决这些传统的问题，并且本发的目的是提供一种负载控制设备，其中即便设置了用于噪声对策的第一电容器，检测过电流的电路也能够正常工作。

问题的解决方案

为了实现该目的，本发明的第一方面描述一种负载控制设备，该负载控制设备通过接通和断开设置在DC电源和负载之间的场效应晶体管来控制负载的驱动和停止，其中该场效应晶体管的漏极经由电源线连接于DC电源的正电极，并且该场效应晶体管的源极经由负载线连接于该负载的一端，并且该负载的另一端连接于DC电源的负电极，该负载控制设备包括：比较单元，其构造成通过比较基于场效应晶体管漏极电压的参考电压和场效应晶体管的源极电压来压检测过电流；控制单元，其构造成当负载被驱动时对场效应晶体管的门极输出驱动信号，并且当比较单元检测到过电流时停止所述驱动信号的输出；第一电容器，其设置在该场效应晶体管的漏极和DC电源的负电极之间；以及第二电容器，其设置在该场效应晶体管的门极和漏极之间。

本发明的第二方面描述该负载控制设备，其包括：设置在门极和第二电容器之间的二极管，该二极管的正向是从门极到第二电容器的方向；和设置在源极与第二电容器之间的齐纳二极管，该齐纳二极管的正向是从源极到第二电容器的方向。

本发明的有益效果

由于在根据本发明的负载控制设备中，第二电容器设置在场效应晶体管的门极和漏极之间，所以该场效应晶体管的漏极的电压变化能够被抑制，并且能够防止基于漏极电压工作的比较单元的不正常工作。

而且，由于二极管设置在门极和第二电容器之间，该场效应晶体管的门极电压能够保持在地电平，并且即便在场效应晶体管的门极电压的电压升高到第二电容器的负端子的电压，也能够防止场效应晶体管产生热。

附图说明

图1是示出根据本发明的一个实施例的负载控制设备的结构的电路图。

图2(a)和(b)是示出根据本发明实施例的负载控制设备的各电压和电流的变化的特性图。

图3是示出传统负载控制设备的结构的电路图。

图4是示出不设置电容器C1的传统负载控制设备的各电压和电流的变化的特性图。

图5(a)和(b)是示出设置电容器C1的传统负载控制设备的各电压和电流的变化的特性图。

附图标记列表

11驱动器

12：电荷泵

VB：DC电源

T1：场效应晶体管

RL：负载

CMP1：比较器

C1：第一电容器

C2：第二电容器

D1：二极管

Lw1：电源线的电感

Lw2：负载线的电感

具体实施方式

下面根据附图描述本发明的实施例。图1是示出根据本发明一个实施例的其中安装有负载控制设备的负载驱动电路的示意图。如图所示，该负载驱动电路在DC电源VB(用与输出电压相同的附图记号VB示出)与负载RL之间具有FET(T1：场效应晶体管)，并且通过接通和断开该FET(T1)来控制该负载RL的驱动和停止。

FET(T1)的漏极(漏电极)经由电源线连接于DC电源VB的正电极，FET(T1)的源极(缘电极)经由负载线连接于负载RL的一端，并且负载RL的另一端连接于地。

电源线是从DC电源VB的正电极延伸到FET(T1)的漏极的电线，并且负载线是从FET(T1)的源极延伸到负载RL的电线。电源线具有示为Lw1的电感成分。

负载线也具有示为Lw2的电感分量。电源线和负载线的电阻成分被忽略，因为它们非常小。

FET(T1)的漏极(电压V1)通过电阻R1和R2的串联电路而连接于地，并且连接电阻R1和R2的点P4连接于比较器CMP1的正输入端子。而且，比较器CMP1的负输入端子连接于FET(T1)的源极(点P2)。因此，当FET(T1)被接通并且负载RL被驱动时，由于点P2的电压V2高于点P4的电压V4，所以比较器CMP1的输出信号变成电平L。而且，当过电流流向FET(T1)并且FET(T1)的漏极和源极之间的电压Vds例如由于负载线接地而升高时，源极的电压V2减小并且低于电压V4，并且比较器CMP1的输出信号变成电平H。该输出信号作为用于判断过电流的输出信号Sout提供到驱动器11。

FET(T1)的门极(门电极)通过门极电阻R3连接于驱动器11，并且电荷泵12连接于驱动器11。而且驱动器11通过电阻R4连接于DC电源VB并且通过输入开关SW1连接于地。因此，当输入开关SW1断开(开路)时，电平H的信号输入到驱动器11中并且FET(T1)被断开，另一方面，当输入开关SW1接通(闭路)时，电平L的信号输入到驱动器11中并且FET(T1)被接通。而且，当从比较器CMP1提供电平H的信号(用于判断过电流的输出信号Sout)时，FET(T1)断开。

还有，二极管D1的阳极连接于FET(T1)的门极(点P6)，并且其为二极管D1的阴极的点P5连接于齐纳二极管ZD1的阴极，而齐纳二极管ZD1的阳极连接于点P2。而且，点P5通过电容器C2(第二电容器)连接于FET(T1)的漏极。

在点P1和地(VB的负电极)之间设置电容器C1(第一电容器)，以防止由于强电波和各种电气元件导致的电磁噪声而引起的不正常工作。

换句话说，根据本实施例的负载控制电路与传统实施例中所示的图3的电路的不同之处在于：二极管D1与将FET(T1)的门极和源极之间的电压钳制(clamp)在低于预定值的齐纳二极管ZD1串联地设置，以及电容器C2设置在点P5和FET(T1)的漏极之间。

下面描述根据本实施例的负载控制设备的运行。在图1所示的电路中，当输入开关SW1接通时，从驱动器11输出电荷泵12的电压，并且该电压(驱动信号)施加于FET(T1)的门极。换句话说，驱动器11通过门极电阻R3向FET(T1)的门极施加电流。

当电流施加到FET(T1)的门极时，FET(T1)的漏极和源极之间的电压Vds减小，并漏极电流ID流过FET(T1)。换句话说，图1所示的电源线电流I1开始流动，并且该电流I1变成漏极电流ID。当电源线电流I1流动时，在电源线的电感Lw1和负载线的电感Lw2每一者上产生反电动势，并且漏极的电压V1减小。由于当电压V1减小时电容器C1的充电电压高于电压V1，所以充电的电容器C1开始放电并且放电电流I2叠加在电源线电流I1上并且流过FET(T1)、负载线的电感Lw2和负载RL。

在这里，正如前面所述，当漏极和源极之间的电压Vds减小时电压V1减小，直到电压V2等于电压V1(直到到达前面所述的点A)为止。当电压V1减小随着漏极和源极之间的电压Vds减小而降低时，流过门极电阻R3的一部分电流沿着R3→P6→D1→P5→C2→T1的漏极→T1的源极的路线流动。

如果认为流过电容器C2的电流为IC2，施加于FET(T1)门极的电流为IG，并且流过门极电阻R3的电流为IR3，则建立下面的公式。

IG＝IR3-IC2......(2)

换句话说，由于从驱动器11输出一部分输出电流IR3绕过(bypass)FET(T1)的门极并流过电容器C2(电流IC2)，因此施加在FET(T1)门极中的门极电流IG减少对应的量。

旁路电流IC2的大小取决于漏极和源极之间的电压Vds的减小速度，并且如果漏极和源极之间的电压Vds的减小速度增加，则电流IC2增加。当电流IC2增加时，门极电流IG减小。因此，在FET(T1)的门极积累的电荷量的增加减速，并且漏极和源极之间的电压Vds的减小速度下降。相反，当漏极和源极之间的电压Vds的减小速度下降时，电流IC2减小，并且门极电流IG增加。因此，在FET(T1)的门极积累的电荷量的增加加速，并且漏极和源极之间的电压Vds的减小速度上升。

换句话说，作为V1和V2之间的电压的漏极和源极之间的电压Vds的变化被电流IC2的流动抑制，并且将变成接近于单调减小。

因此，即便随着电压V1减小电容器C1的积累的电压使电容器C1放电，也能够抑制由于电容器C1的放电电流I2的增加和减少引起的电压V1的变化。换句话说，能够抑制电压V1如图5(a)所示上下振荡。

这是因为C1的放电电流的增加和减少取决于漏极和源极之间的电压Vds的减小速度，直到电压V1等于电压V2(直到到达点A)为止。而且，因为门极电流IG由于电流IC2的流动而减少，并且门极电荷的积累变慢，所以到达点A所需要的时间变成比没有电容器C2时更长。因此，抑制并衰减了在到达点A之前由于电容器C1的充电和放电而引起的固有振荡。同时，因为FET(T1)漏极电流ID增加并且在负载电阻中的电压降V3增加，V1的下降量被限制，并且电压V1被电压 V3提升，并且在点A之后升高。因此能够抑制电压V1的下降量。

下面参考图2(a)和2(b)所示的特性图描述关于电压和电流的特定变化的模拟结果。图2(a)和(b)是示出图1所示电路的各电压和电流的变化的特性图。而且，如下设置图1所示的电路常数。换句话说，假定电源VB的电压＝12V，Lw1＝2.5μH(相当于2.5m电源线)，(T1)的导通电阻(饱和值)＝3.5mΩ，Lw2＝2μH(相当于2m负载线)，负载电阻RL＝2Ω，电荷泵的电压＝VB+15V，门极电阻R3＝1.5kΩ，C1＝0.1μF，以及C2＝5nF。

在图2(a)和图2(b)中，横轴(X轴线)表示时间轴。而且图2(a)中的纵轴对应于电压坐标，并且正电压向上示出。在图2(b)中两种电流坐标用两个纵轴(Y1，Y2)示出。纵轴Y1对应于电流坐标，并且表示作为大电流的电源线电流I1和FET(T 1)的漏极电流ID的坐标。纵轴Y2表示作为小电流的FET(T1)的门极电流的坐标。而且，在纵轴Y1中正电流向下示出，在纵轴Y2中正电流向上示出。

在图2(a)和图2(b)中，当输入开关SW1在时间2.200(ms)时被接通时，驱动器11的输出电流IR3迅速上升，并且然后单调地减少。在这种情况下，门极电流IG和电流IC2流动，同时保持IR3＝IG+IC2的关系。在图2(b)中，表示门极电流IG和电流IC2的大小的坐标对应于Y2。

当漏极和源极之间(V1和V2之间)的电压Vds开始减小时，FET(T1)的漏极电流ID开始流动。同时，电流IC2增加并且门极电流IG被抑制。由于门极电流IG被抑制，FET(T1)的门极电荷的积累速度变低，并且到达电压V1等于电压V2的点A所需要的时间变长(比用于图5(a)中所述的点A的时间更迟)。同时，在漏极和源极之间的电压Vds的变化被抑制的同时，电流IC2减小。于是，当到达点A时，电流IC2和门极电流IG突然变得接近，并且然后电流IC2和IG一起单调地减小。

另一方面，由于当到达点A的时间已经延迟，所以电压V3充分地增加，并且电压V1在点A之后被向上推。而且，漏极和源极之间的电压Vds的减小被电流IC2抑制，并且电压Vds近似于单调减小。因此，电容器C1的放电电流I2减小并且其变化变慢。已经发现，放电电流I2的峰值变成175.5mA，这远远小于当没有电容器C2(图5(a)和5(b)中所示的例子)时的943mA的峰值。由于电容器C1的放电电流和充电电流变小并且其变化变慢，因此电压V1的减小被抑制，并且电压V1的变化变慢。

结果，电压V1的最小值比变成9.624V，这远远地大于图5(a)所示的3.48V。而且，已经发现，这甚至大于在不设置电容器C1时(图4所示的例子)所提供的6.45V。

下面描述设置图1所示的二级管D1的理由。在图1所示的电路中，当FET(T1)处于断开状态中时，FET(T1)的源极经由负载RL的电阻接地，并且变成地电平。因为从齐纳二极管ZD1的阴极到阳极的漏电流导致电容器C2的负端子变成地电平，所以电容器C2端子间电压变成等于电压V1。

在这里，当点P1的电压V1由于某种理由下降并且从当前电压V1下降到V1x时，电容器C2的电压使该电容器C2沿着C2的正端子→P1→干扰(V1x)→地→RL→负载线(Lw2)→P2→ZD1→C2的负端子的路线放电，并且电容器C2的端子间电压变成“V1x+VfZD”。但是，VfZD是齐纳二极管ZD1的正向电压。此后，当点P1的电压V1以陡梯度返回到起始电压V1时，由于电容器C2保持在放电状态，因此电容器C2的负端子的电压相对于地电平升高，并且这时电压在下面的公式(3)中示出。

电容器C2的负端子的电压＝V1-(V1x+VfZD)＝V1-V1x-VfZD......(3)

从公式(3)可以看到，当电压V1x随着点P1的电压降增加而减小时，电容器C2的负端子的电的升高增加。

此时，当不设置二极管D1时，FET(T1)的门极电压VG等于公式(3)所示的电压。当公式(3)所示的电压高于FET(T1)的门限电压时，FET(T1)被接通。在这时，由于FET(T1)作为将公式(3)所示的电压认为是门极电压VG的源极跟随器而工作，漏极电流ID流动，并且源极电压升高。

虽然漏极电流ID小于FET(T1)完全接通时的电流，但是由于漏极和源极之间的电压高，因此FET(T1)的功率消耗增加，并且FET(T1)产生热。公式(3)所示的电压按指数规律减小，并且此时在图1所示的电路中的时间常数变成下一个公式(4)。

C2*R3＝5*10^-9*1.5*10³＝7.5μs......(4)

从公式(4)得到的时间常数示出当FET(T1)被断开时门极接地电阻为1.5kΩ的情况，但是如果门极接地电阻变成比这个电阻大，则FET(T1)的门极电压升高的时间段变长。

相反，当设置图1所示的二极管D1时，FET(T1)的门极电压变成地电平附近。即便发生电容器C2的负端子的升高，FET(T1)也将不被接通。这就是设置二极管D1的目的。

在这里，使电压V1下降的理由对应于下述情况。在图3所示的传统电路中，设置在点P1和地之间的负载驱动电路被示出为1个通道(channel)，但是，在点P1和地之间并联设置多个负载驱动电路(通道)并非是不常见的。在如此结构的电路中，当在多个负载驱动电路中任何一个负载线短路并且过电流流动时，对每个负载驱动电路共用的点P1的电压V1突然减小。

因此，在发生短路的负载驱动电路中，过电流保护电路被启动并且过电流被切断。结果，当点P1的电压V1升高并且高于点P1的稳定电压时，电压过调节(overshoot)并且趋近于稳定电压。这种电压变化是V1在多个负载驱动电路(通道)中不发生短路接地这些电路中下降的原因。因此，可以说，在设置多个负载驱动电路(通道)的电路中，二极管D1特别有效。

以这种方式，在根据本实施例的负载控制设备中，由于电容器C2设置在FET(T1)的门极和漏极之间，一部分输出电流IR3绕过该门极并流过电容器C2，并且当从驱动器11输出该输出电流IR3时，FET(T1)的门极电流IG减小。因此，能够延迟直到电压V1等于电压V2所需要的时间，并且能够抑制电压V1的下降量。因此，能够解决电压V1突然减小和比较器CMP1不工作的传统问题。

而且，通过设置二极管D1，能够避免由于干扰引起的FET(T1)被接通并且产生热的问题。

虽然上面已经根据附图所示的实施例描述了本发明的负载控制设备，但是本发明不限于此。而是，各零部件的结构能够用具有类似功能的任何结构代替。

例如，虽然在上面所述的实施例中，将安装在驱动车载负载的负载驱动电路中的负载控制设备用作一个例子并且被描述，但是本发明不限于此，而是能够应用于其他负载驱动电路。

虽然已经参考具体实施例描述了本发明，但是应当明白，在不脱离本发明精神实质和范围的情况下本领域的技术人员能够进行各种修改。

本申请基于2010年8月5日提交的日本专利申请(No.2010-176268)，其内容结合于此供参考。

工业实用性

即使当将用于噪声对策的电容器设置在负载驱动电路中时，本发明在防止场效应晶体管的漏极电压突然下降方面也是有用的。

Claims

1.一种负载控制设备，该负载控制设备通过接通和断开设置在DC电源与负载之间的场效应晶体管来控制负载的驱动和停止，其中

所述场效应晶体管的漏极经由电源线连接于DC电源的正电极，并且该场效应晶体管的源极经由负载线连接于该负载的一端，并且该负载的另一端连接于DC电源的负电极，

所述负载控制设备包括：

比较单元，该比较单元被构造成通过比较基于场效应晶体管漏极电压的参考电压和该场效应晶体管的源极电压来压检测过电流；

控制单元，该控制单元被构造成当负载被驱动时向所述场效应晶体管的门极输出驱动信号，并且当比较单元检测到过电流时停止输出所述驱动信号；

第一电容器，该第一电容器设置在所述场效应晶体管的漏极和DC电源的负电极之间；以及

第二电容器，该第二电容器设置在所述场效应晶体管的门极和漏极之间，

所述负载控制设备还包括：

设置在所述门极与所述第二电容器之间的二极管，该二极管的正向是从该门极到第二电容器的方向；和

设置在所述源极与所述第二电容器之间的齐纳二极管，该齐纳二极管的正向是从该源极到第二电容器的方向。