CN110098597B - 具备过电流保护功能的驱动电路 - Google Patents

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Abstract

一种具备过电流保护功能的驱动电路,在输出晶体管的电流值超过阈值时输出使上述输出晶体管关断的切断信号。在控制信号为使上述输出晶体管导通的状态的情况下,在从输出上述切断信号起经过预定时间后输出使上述输出晶体管导通的间隔信号。在上述间隔信号和上述切断信号中的任一个为使上述输出晶体管关断的状态时,使上述输出晶体管关断。

Description

具备过电流保护功能的驱动电路
本申请享有2018年1月29日提出申请的日本国专利申请号2018-12744的优先权的权益,该日本国专利申请的全部内容都在本申请中援引。
技术领域
本实施方式通常涉及具备过电流保护功能的驱动电路。
背景技术
以往,公开有保护驱动电路的输出晶体管免受过电流影响的各种技术。过电流的状态并不限于对电源短路或者对地短路这样的过电流状态持续存在的情况,也会因噪声等而产生。
以往,为了避免因过电流而导致的误动作,尝试过如下的结构:在检测到表示过电流状态的过电流检测信号后,设置在一定期间不对过电流检测信号作出响应的屏蔽时间。然而,当在该屏蔽时间流过有因对地短路等而产生的过电流的情况下,在输出晶体管持续流过有过电流,存在输出晶体管破坏的顾虑。并且,驱动电路例如对输出晶体管的工作进行控制而调整输出电压、输出电流。因而,期望形成为如下的结构:在产生过电流状态的情况下,需要瞬时地保护输出晶体管,另一方面,在过电流状态被解除的情况下,能够在短时间内从保护状态恢复至稳态的控制状态,抑制对通过工作来调整输出电压的控制的影响。
发明内容
一个实施方式提供一种驱动电路,具备如下的过电流保护功能:在检测到过电流状态的情况下能够瞬时地保护输出晶体管,且在过电流状态被解除的情况下能够在短时间恢复稳态的控制。
根据一个实施方式,具备过电流保护功能的驱动电路具有对负载供给输出电流的输出晶体管。具有输出对上述输出晶体管的导通/关断进行控制的控制信号的控制电路。具有检测流过上述输出晶体管的电流的电流检测电路。具有在上述电流检测电路检测到的电流的值超过预先设定的阈值时输出使上述输出晶体管关断的切断信号的过电流检测电路。具有间隔设定电路,该间隔设定电路响应于上述控制信号和上述切断信号,当上述控制信号为使上述输出晶体管导通的控制的状态的情况下,在从输出上述切断信号的定时起经过预定的时间后,输出使上述输出晶体管导通的输出信号。具有栅极电路,该栅极电路响应于上述间隔设定电路的输出信号和上述过电流检测电路的切断信号,当上述间隔设定电路的输出信号和上述切断信号中的任一方处于使上述输出晶体管关断的状态的情况下,对上述输出晶体管供给使上述输出晶体管关断的驱动信号。
附图说明
图1是示出第1实施方式的具备过电流保护功能的驱动电路的图。
图2是用于说明针对对地短路的过电流保护的动作的图。
图3是用于说明对地短路解除的情况下的过电流保护的动作的图。
图4是用于说明针对对电源短路的过电流保护的动作的图。
具体实施方式
以下,参照附图对实施方式所涉及的具备过电流保护功能的驱动电路详细地进行说明。另外,并非利用该实施方式来限定本发明。
(第1实施方式)
图1是示出第1实施方式的具备过电流保护功能的驱动电路的图。本实施方式的驱动电路10具有对负载1供给输出电流IOUT的PMOS输出晶体管11。PMOS输出晶体管11的源极连接于电源供给端子3,漏极连接于输出端子4。即、PMOS输出晶体管11的主电流路即源极、漏极路连接在电源供给端子3与输出端子4之间。PMOS输出晶体管11设置在电源供给端子3侧,因此有时被称为高电位侧的输出晶体管。
在电源供给端子3连接有供给输入电压VIN的电源2。输出端子4连接于负载1。负载1例如为马达、螺线管、DCDC转换器等的电阻、线圈、电容器。通过对它们供给电流来进行电力转换。
本实施方式具备检测流过PMOS输出晶体管11的电流的电流检测电路20。电流检测电路20具有PMOS晶体管21和电阻22。PMOS晶体管21将漏极连接于PMOS晶体管11的漏极,且将源极经由电阻值为RsH的电阻22而连接于电源供给端子3。
PMOS输出晶体管11和PMOS晶体管21的漏极以及栅极分别连在一起。因而,PMOS输出晶体管11和PMOS晶体管21构成电流反射镜电路。
通过将PMOS晶体管21与PMOS输出晶体管11的尺寸比设定为1比Np(Np为任意的正数),PMOS输出晶体管11的1/Np的漏极电流在PMOS晶体管21流过。因而,通过检测PMOS晶体管21的漏极电流能够检测流过PMOS输出晶体管11的电流。
例如,若将Np的值设为1000,则在PMOS输出晶体管11流过有与输出电流IOUT大致相等的电流。因而,通过检测PMOS晶体管21的漏极电流能够监视输出电流IOUT。
通过使流过PMOS晶体管21的电流为流过PMOS输出晶体管11的漏极电流的1/Np,能够减轻因电流检测电路20而造成的电力消耗。
本实施方式具备过电流检测电路23。过电流检测电路23具有输入端连接在电阻22的两端的比较电路24。比较电路24的非反转输入端(+)连接于电阻22的电源供给端子3侧,反转输入端(-)连接于电阻22的PMOS晶体管21侧。比较电路24在电阻22中的压降超过比较电路24的阈值时输出H电平的过电流检测信号OCPH。过电流检测信号OCPH被供给至栅极电路80。
栅极电路80通过被供给H电平的过电流检测信号OCPH而将H电平的驱动信号DH供给至输出晶体管11的栅极。即、进行使PMOS输出晶体管11关断的控制。通过该控制,无需设置屏蔽时间,而是在过电流检测电路23检测到超过预定的阈值的输出电流IOUT时瞬时地将PMOS输出晶体管11关断。由此,能够避免过电流持续流过PMOS输出晶体管11而导致输出晶体管或负载等破坏的情形。
过电流检测信号OCPH被供给至间隔设定电路40。间隔设定电路40具有对栅极供给过电流检测信号OCPH的NMOS晶体管44。在NMOS晶体管44的源极、漏极间连接有电容器42。并且,间隔设定电路40具有对电容器42充电的恒流源41和与(AND)电路43。
与电路43的一方的输入端连接于电容器42与恒流源41的连接点,另一方的输入端被供给来自控制电路100的控制信号CH。与电路43的输出信号被供给至逆变器电路45,逆变器电路45的输出信号被供给至栅极电路80。
与电路43在控制信号CH和电容器42的电压均为H电平时输出H电平的信号。与电路43的H电平的输出信号由逆变器电路45反转为L电平的信号,并经由栅极电路80被输出。即、在逆变器电路45的输出信号为L电平时,从栅极电路80输出的驱动信号DH为L电平,使PMOS输出晶体管11导通。
另一方面,过电流检测电路23检测过电流,若过电流检测信号OCPH变为H电平,则NMOS晶体管44导通,将电容器42的电荷放电。由此,电容器42的电压成为L电平,因此,与电路43的输出信号成为L电平,逆变器电路45输出H电平的信号。通过从逆变器电路45被供给H电平的信号,栅极电路80将H电平的驱动信号DH供给至PMOS输出晶体管11的栅极。由此,PMOS输出晶体管11关断。即、栅极电路80接受来自比较电路23的H电平的过电流检测信号OCPH或者来自逆变器电路45的H电平的信号的供给,由此将H电平的驱动信号DH供给至PMOS输出晶体管11的栅极。
电容器42由恒流源41充电,由此,连接于与电路43的电极侧的电压与时间成比例地直线上升。若电容器42的电压上升而达到H电平,则与电路43输出H电平的信号。此时,从逆变器电路45对栅极电路80供给L电平的信号,L电平的驱动信号DH被供给至PMOS输出晶体管11的栅极。由此,PMOS输出晶体管11导通。
即、当过电流检测电路23检测过电流状态而输出H电平的过电流检测信号OCPH的情况下,则进行以由恒流源41的电流值、电容器42的电容值、以及与电路43的阈值决定的预定的时间间隔使PMOS输出晶体管11导通的控制。
在从过电流检测电路23并未输出H电平的过电流检测信号OCPH的情况下、即并非过电流状态的情况下,电容器42的电压维持H电平。因而,进行当控制信号CH为H电平时使PMOS输出晶体管11导通、为L电平时使PMOS输出晶体管11关断的控制,即、成为根据控制信号CH的电平而使PMOS输出晶体管11导通/关断的稳态的控制状态。
过电流检测信号OCPH被供给至计数电路60。计数电路60具有对H电平的过电流检测信号OCPH的数量进行计数的计数器62。在过电流检测信号OCPH的计数值变为预定的数量例如4时,计数器62输出H电平的信号,与电路61输出H电平的过电流检测标志FH。因而,过电流检测标志FH表示在PMOS输出晶体管11流过有过电流的状态持续。
过电流检测标志FH被供给至控制电路100。控制电路100在接受过电流检测标志FH的供给的情况下,例如对控制信号CH进行控制,进行将PMOS输出晶体管11关断的控制。即、使控制信号CH变为L电平。通过该控制,能够避免在PMOS输出晶体管11持续流过有过电流的状态。
当在预定的时间内并未计数到预定数量的H电平的过电流检测信号OCPH的情况下,控制电路100对计数器62供给将计数值复位的复位信号Reset1。例如,能够形成为如下的结构:在控制电路100设置响应于过电流检测信号OCPH而对预定时间内的H电平的过电流检测信号OCPH的数量进行计数的计数器电路(未图示),当其计数值未达到预定数的情况下,对计数器62供给复位信号Reset1。
在PMOS输出晶体管11流过有过电流的状态例如在输出端子4处于接地状态的状态、即对地短路的情况下产生。在该情况下,PMOS输出晶体管11的源极、漏极间被直接施加输入电压VIN,由此产生流过有过电流的状态。在图1中,为了示出对地短路的状态,示出了开关7。开关7导通的情况对应于对地短路。
本实施方式具备主电流路即源极、漏极路被连接在输出端子4与接地端子5之间的NMOS输出晶体管12。当PMOS输出晶体管11导通、NMOS输出晶体管12关断时,通过PMOS输出晶体管11的漏极电流,例如在线圈即负载1蓄积能量。NMOS输出晶体管12在PMOS输出晶体管11关断时导通,将蓄积在负载1的能量放出。即、NMOS输出晶体管12是与PMOS输出晶体管11交替地导通/关断的输出晶体管。NMOS输出晶体管12设置在接地端子侧,因此,有时被称为低电压侧的输出晶体管。
本实施方式具备保护NMOS输出晶体管12以使其不会成为流过有过电流的状态的结构。例如,在输出端子4与电源供给端子3接触的状态、即对电源短路的情况下,产生在NMOS输出晶体管12流过有过电流的状态。本实施方式具备检测流过NMOS输出晶体管12的电流的电流检测电路30。电流检测电路30具有NMOS晶体管31和电阻32。NMOS晶体管31将漏极连接于NMOS输出晶体管12的漏极、将源极经由电阻值RsL的电阻32连接于接地端子5。
NMOS输出晶体管12和NMOS晶体管31的漏极和栅极分别连在一起。因而,NMOS输出晶体管12和NMOS晶体管31构成电流反射镜电路。
通过将NMOS晶体管31和NMOS输出晶体管12的尺寸比设定为1比Nn(Nn为任意的正数),由此NMOS输出晶体管12的1/Nn的漏极电流流过NMOS晶体管31。因而,能够通过检测NMOS晶体管31的漏极电流来检测流过NMOS输出晶体管12的电流。
例如,若将Nn的值设为1000,则在NMOS输出晶体管12流过有与输出电流IOUT大致相等的电流。因而,能够通过检测NMOS晶体管31的漏极电流来监视输出电流IOUT。
通过使流过NMOS晶体管31的电流为流过NMOS输出晶体管12的漏极电流的1/Nn,能够减轻电流检测电路30所造成的电力消耗。
本实施方式具备过电流检测电路33。过电流检测电路33具有输入端连接在电阻32的两端的比较电路34。比较电路34的非反转输入端(+)连接于NMOS晶体管31侧,反转输入端(-)连接于接地端子5侧。比较电路34在电阻32中的压降超过比较电路34的阈值时输出H电平的过电流检测信号OCPL。过电流检测信号OCPL被供给至栅极电路90。
栅极电路90通过被供给H电平的过电流检测信号OCPL而将L电平的驱动信号DL供给至NMOS输出晶体管12的栅极。即、进行使NMOS输出晶体管12关断的控制。无需设置屏蔽时间,当过电流检测电路33检测到超过预定的阈值的输出电流IOUT时,瞬时地将NMOS输出晶体管12关断。由此,能够避免因过电流持续流过NMOS输出晶体管12而导致破坏的情形。
过电流检测信号OCPL被供给至间隔设定电路50。间隔设定电路50具有栅极被供给过电流检测信号OCPL的NMOS晶体管54。NMOS晶体管54的源极、漏极间连接有电容器52。并且,间隔设定电路50具有对电容器52充电的恒流源51和与电路53。
与电路53的一方的输入端连接于电容器52与恒流源51的连接点,另一方的输入端被供给来自控制电路100的控制信号CL。与电路53的输出信号被供给至栅极电路90。
与电路53在控制信号CL和电容器52的电压均为H电平时输出H电平的信号。与电路53的H电平的输出信号经由栅极电路90输出。即、在与电路53的输出信号为H电平时,从栅极电路90输出的驱动信号DL为H电平,使NMOS输出晶体管12导通。
另一方面,若过电流检测电路33检测到过电流,过电流检测信号OCPL变为H电平,则NMOS晶体管54导通,将电容器52的电荷放电。由此,电容器52的电压变为L电平,因此与电路53的输出信号变为L电平。通过从与电路53供给L电平的信号,栅极电路90对NMOS输出晶体管12的栅极供给L电平的驱动信号DL。由此,NMOS输出晶体管12关断。
电容器52由恒流源51充电,由此,连接于与电路53的电极侧的电压与时间成比例地直线上升。若电容器52的电压上升而达到H电平,则与电路53输出H电平的信号,并被供给至栅极电路90。由此,NMOS输出晶体管12的栅极被供给H电平的驱动信号DL。由此,NMOS输出晶体管12导通。
即、当过电流检测电路33检测到过电流状态而输出H电平的过电流检测信号OCPL的情况下,进行以由恒流源51的电流值、电容器52的电容值以及与电路53的阈值决定的预定的时间间隔使NMOS输出晶体管12导通的控制。
在并未从过电流检测电路33输出H电平的过电流检测信号OCPL的情况下、即并非过电流状态的情况下,电容器52的电压维持H电平。因而,进行当控制信号CL为H电平时使NMOS输出晶体管12导通、当控制信号CL为L电平时使NMOS输出晶体管12关断的控制,即、成为根据控制信号CL的电平而使NMOS输出晶体管12导通/关断的稳态的控制状态。
过电流检测信号OCPL被供给至计数电路70。计数电路70具有对H电平的过电流检测信号OCPL的数量进行计数的计数器72。当过电流检测信号OCPL的计数值变为预定的数量例如4时,计数器72输出H电平的信号,与电路71输出H电平的过电流检测标志FL。因而,过电流检测标志FL表示在NMOS输出晶体管12流过有过电流的状态持续。
过电流检测标志FL被供给至控制电路100。控制电路100在接受过电流检测标志FL的供给的情况下,例如对控制信号CL进行控制,进行将NMOS输出晶体管12关断的控制。即、使控制信号CL变为L电平。通过该控制,能够避免在NMOS输出晶体管12持续流过有过电流的状态。
当在预定的时间内并未计数到预定数量的H电平的过电流检测信号OCPL的情况下,控制电路100对计数器72供给将计数值复位的复位信号Reset2。例如,能够形成为如下的结构:在控制电路100设置响应于过电流检测信号OCPL而对预定时间内的H电平的过电流检测信号OCPL的数量进行计数的计数电路(未图示),当其计数值未达到预定数的情况下,对计数器72供给复位信号Reset2。
在NMOS输出晶体管12流过有过电流的状态例如在输出端子4处于与电源供给端子3接触的状态、即对电源短路的情况下产生。在该情况下,NMOS输出晶体管12的源极、漏极间被直接施加输入电压VIN,由此产生流过有过电流的状态。在图1中,为了示出对电源短路的状态,示出了开关6。开关6导通的情况对应于对电源短路。
根据本实施方式,当过电流检测电路23、33检测到输出晶体管11、12的过电流状态的情况下,进行瞬时地使输出晶体管11、12关断的控制。当在预先设定的时间内表示过电流的状态的过电流检测信号OCPH、OCPL计数达到预定的数量的情况下、即过电流状态持续的情况下,输出告知异常的过电流检测标志FH、FL,并且对控制信号CH、CL进行控制而进行将输出晶体管11、12例如关断预定时间的控制。
另一方面,当在预先设定的时间内过电流检测信号OCPH、OCPL并未计数达到预定次数的情况下,恢复稳态的控制动作。例如,在产生因噪声导致的过电流那样的情况下,在间隔设定电路40、50的间隔时间内过电流状态被解除。在这样的情况下,能够在经过由间隔设定电路40、50设定的预定的时间后恢复稳态的控制。
在间隔时间的期间,即便过电流状态未被解除输出晶体管11、12也被强制地关断,但是,通过将间隔时间适当地设定为短时间,能够抑制因控制信号CH、CL造成的对输出晶体管11、12的工作的影响。
在本实施方式的驱动电路中,通过在高电位侧的PMOS输出晶体管11和低电位侧的NMOS输出晶体管12分别设置上述的保护电路,能够保护输出晶体管11、12免受因对电源短路或者对地短路而流过有过电流的状态影响。
图2是用于说明针对对地短路的过电流保护的动作的图。图2示出控制信号CH、输出电压VOUT、驱动信号DH、输出电流IOUT、过电流检测信号OCPH以及过电流检测标志FH的信号波形。
在控制信号CH为H电平的状态下,当在定时T1产生对地短路的情况下,输出电压VOUT变为接地电位,流过PMOS输出晶体管11的输出电流IOUT成为过电流。
电流检测电路20检测PMOS输出晶体管11的漏极电流。过电流检测电路23通过检测超过预先设定的阈值IocpH的电流而输出H电平的过电流检测信号OCPH。若输出有H电平的过电流检测信号OCPH,则驱动信号DH变为H电平,并被施加在PMOS输出晶体管12的栅极。
H电平的过电流检测信号OCPH被施加在NMOS晶体管44的栅极,电容器42的电荷被放电。进而,从间隔设定电路40将H电平的信号供给至栅极电路80。栅极电路80接受来自比较电路23的H电平的过电流检测信号OCPH、或者来自逆变器电路45的H电平的信号的供给,由此将H电平的驱动信号DH供给至PMOS输出晶体管11的栅极,使PMOS输出晶体管11关断。
在通过PMOS输出晶体管11的关断而输出电流IOUT低于阈值IocpH后,电容器42由恒流源41充电,在预定的间隔时间TintH后,电容器42的电压成为H电平。此时,从间隔设定电路40输出L电平的信号,且被供给至栅极电路80。因此,驱动信号DH的电平下降,使PMOS输出晶体管11导通。通过PMOS输出晶体管11导通,输出电压VOUT上升。
在PMOS输出晶体管11导通时流过PMOS输出晶体管11的电流再次由电流检测电路20检测到。此时,当所检测到的电流超过阈值IocpH的情况下,输出H电平的过电流检测信号OCPH,反复进行上述的控制。
计数电路60对H电平的过电流检测信号OCPH进行计数。例如,当预定时间内的H电平的过电流检测信号OCPH达到预定的次数的情况下,输出过电流检测标志FH。在图2的情况下,在预定的时间内计数到4个H电平的过电流检测信号OCPH,在定时T2输出过电流检测标志FH。
通过过电流检测标志FH,控制电路100使控制信号CH变为L电平。即、进行将PMOS输出晶体管11关断的控制。
当检测到在PMOS输出晶体管11流过有过电流的情况下,进行根据过电流检测信号OCPH而瞬时地将PMOS输出晶体管11关断的控制,并且,当因对地短路而导致流过有过电流的状态持续的情况下,根据表示该状态的过电流检测标志FH,能够对控制信号CH自身进行控制而将PMOS输出晶体管11关断从而保护其免受过电流的影响。
图3是用于说明对地短路解除的情况下的过电流保护的动作的图。省略与图2的说明对应的重复的说明。是在定时T3对地短路,在间隔时间TintH中的定时T4对地短路解除的情况。在定时T4对地短路解除,由此,在定时T5,在PMOS输出晶体管11并未流过有过电流。因而,并不输出H电平的过电流检测信号OCPH。因此,NMOS晶体管44并不导通,在定时T5恢复至基于控制信号DH的稳态的控制状态。
即、在因噪声等而在短时间产生过电流状态的情况下,能够在间隔时间TintH后过渡至稳态的控制状态。换言之,通过设置预定的间隔时间TintH,能够在短时间恢复稳态的控制状态。
图4是用于说明针对对电源短路的过电流保护的动作的图。示出当在NMOS输出晶体管12处于导通状态时产生对电源短路的情况下产生的过电流保护动作。图4示出控制信号CL、输出电压VOUT、驱动信号DL、输出电流IOUT、过电流检测信号OCPL以及过电流检测标志FL的信号波形。
在控制信号CL为H电平的状态下,当在定时T6产生对电源短路的情况下,输出电压VOUT成为输入电压VIN,在NMOS输出晶体管12流动的输出电流IOUT成为过电流。另外,由于将输出电流IOUT从输出端子4流出的方向设为正,因此图中作为负的电流示出。
电流检测电路30检测NMOS输出晶体管12的漏极电流。过电流检测电路33通过检测超过预先设定的阈值IocpL的电流而输出H电平的过电流检测信号OCPL。若输出有H电平的过电流检测信号OCPL,则驱动信号DL变为L电平,且被施加于NMOS输出晶体管12的栅极。
H电平的过电流检测信号OCPL被施加于NMOS晶体管54的栅极,电容器52的电荷被放电。从间隔设定电路50输出有L电平的输出信号,且被供给至栅极电路90。
在因NMOS输出晶体管12的关断而输出电流IOUT低于阈值IocpL后,电容器52由恒流源51充电,在预定的间隔时间TintL后,电容器52的电压变为H电平。此时,从间隔设定电路50对栅极电路90供给H电平的输出信号。由此,驱动信号DL的电平上升,使NMOS输出晶体管12导通。通过NMOS输出晶体管12导通,输出电压VOUT下降。
在NMOS输出晶体管12导通时流过NMOS输出晶体管12的电流再次由电流检测电路30检测。当由电流检测电路30检测到的电流超过阈值IocpL的情况下,输出H电平的过电流检测信号OCPL,反复进行上述的控制。
计数电路70对H电平的过电流检测信号OCPL的数量进行计数。例如,当预定时间内的H电平的过电流检测信号OCPL的计数值达到预定的次数的情况下,输出过电流检测标志FL。在图4的情况下,在预定的时间内计数到4个H电平的过电流检测信号OCPL,在定时T7输出过电流检测标志FL。
通过过电流检测标志FL,控制电路100使控制信号CL变为L电平。即、进行将NMOS输出晶体管12关断的控制。
当检测到在NMOS输出晶体管12流过有过电流的情况下,进行根据过电流检测电路33的输出信号而瞬时地将NMOS输出晶体管12关断的控制,同时,当因对电源短路而导致流过有过电流的状态持续的情况下,根据表示该状态的过电流检测标志FL,能够对控制信号CL自身进行控制而将NMOS输出晶体管12关断从而保护其免受过电流的影响。
当在间隔时间TintL之间对电源短路解除的情况下,并不输出过电流检测信号OCPL,因此,恢复至响应于控制信号CL而控制NMOS输出晶体管12的导通/关断的稳态的控制。
即、当成为在NMOS输出晶体管12流过有过电流的状态的情况下,通过进行根据过电流检测信号OCPL而将NMOS输出晶体管12瞬时地关断的控制,保护NMOS输出晶体管12免受过电流状态的影响。
并且,能够根据计数电路70在预定的期间内计数到的H电平的过电流检测信号OCPL的次数来判断过电流状态是否持续。在过电流状态持续的情况下输出过电流检测标志FL,因此,能够响应于该过电流检测标志FL而对控制信号CL进行控制,进行将NMOS输出晶体管12关断的控制。
此外,当在间隔时间TintL内过电流状态被解除的情况下、或者预定期间内的过电流检测信号OCPL的计数值并未达到预先确定的数量的情况下等、过电流状态为短时间的情况下,在间隔时间TintL后或者预先设定的时间后恢复稳态的控制。因而,能够抑制针对根据控制信号CH、CL设定PMOS输出晶体管11、NMOS输出晶体管12的工作的控制的影响。
间隔时间TintH、TintL例如能够根据PMOS输出晶体管11、NMOS输出晶体管12的容量适当设定。例如能够设定为5μ秒~10μ秒。在将计数电路60、70输出过电流检测标志FH、FL时的预定的计数值例如设为4的情况下,将间隔时间TintH、TintL的4倍的时间设定为用于判断计数电路60、70是否计数了预定次数的过电流检测信号OCPH、OCPL的时间。
另外,通过形成为在输出晶体管11、12的源极分别连接电阻(未图示),并检测在该电阻产生的压降的结构,也能够形成为进行在各输出晶体管11、12流过的电流的检测和过电流状态的检测的结构。
并且,无需在高电位侧的PMOS输出晶体管11和低电位侧的NMOS输出晶体管12设置上述的保护电路,也可以形成为在任一方设置的结构。
并且,也能够形成为在仅在高电位侧设置PMOS输出晶体管11而对负载1供给电流的结构的驱动电路,设置上述的高电位侧的保护电路的结构的结构。
并且,代替当被供给过电流检测标志FH、FL时改变控制信号CH、CL的信号电平的控制,也可以形成为控制信号CH、CL的信号电平不变、另行供给使PMOS输出晶体管11、NMOS输出晶体管12关断的信号的结构。
虽然对本发明的几个实施方式进行了说明,但这些实施方式只不过是作为例子加以提示,并非意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种各样的方式实施,能够在不脱离发明的主旨的范围进行各种省略、置换、变更。上述实施方式及其变形包含于发明的范围或主旨中,且包含于技术方案中记载的发明及其等同的范围中。

Claims (10)

1.一种具备过电流保护功能的驱动电路,具备:
输出晶体管,对负载供给输出电流;
控制电路,输出对上述输出晶体管的导通/关断进行控制的控制信号;
电流检测电路,检测流过上述输出晶体管的电流;
过电流检测电路,在上述电流检测电路检测到的电流的值超过预先设定的阈值时,输出使上述输出晶体管关断的切断信号;
间隔设定电路,响应于上述控制信号和上述切断信号,当上述控制信号为使上述输出晶体管关断的控制的状态的情况下,输出使上述输出晶体管关断的输出信号,每当在上述控制信号为使上述输出晶体管导通的控制的状态的期间输出上述切断信号时,在从输出上述切断信号的定时起经过预定的时间后,输出使上述输出晶体管导通的输出信号;
栅极电路,响应于上述输出信号和上述切断信号,当上述输出信号和上述切断信号中的任一方处于使上述输出晶体管关断的状态的情况下,对上述输出晶体管供给使上述输出晶体管关断的驱动信号;以及
计数电路,在每当输入上述切断信号时递增其计数,并且当在预先确定的时间内计数预定个数的上述切断信号的情况下,对上述控制电路供给识别信号,上述识别信号控制上述控制电路以将上述控制信号设定为用于关断上述输出晶体管的控制状态。
2.根据权利要求1所述的具备过电流保护功能的驱动电路,其中,
上述电流检测电路具备第2晶体管,该第2晶体管与上述输出晶体管并联连接,与上述输出晶体管一起构成电流反射镜电路。
3.根据权利要求1所述的具备过电流保护功能的驱动电路,其中,
上述间隔设定电路具备:
电容器,由恒定电流充电;以及
开关,响应于上述切断信号而将充电至上述电容器的电荷放电。
4.根据权利要求1所述的具备过电流保护功能的驱动电路,其中,
当在上述预先确定的时间内并未计数预定个数的上述切断信号的情况下,上述控制电路对上述计数电路供给将计数值复位的复位信号。
5.根据权利要求1所述的具备过电流保护功能的驱动电路,其中,
上述输出晶体管的主电流路连接在电源供给端子与输出端子之间,
上述控制电路输出对主电流路连接在上述输出端子与接地端子之间的第2输出晶体管的导通/关断进行控制的第2控制信号,
上述驱动电路具备:
第2电流检测电路,检测流过上述第2输出晶体管的电流;
第2过电流检测电路,在上述第2电流检测电路检测到的电流的值超过预先设定的阈值时,输出使上述第2输出晶体管关断的第2切断信号;
第2间隔设定电路,响应于上述第2控制信号和上述第2切断信号,当上述第2控制信号为使上述第2输出晶体管导通的控制的状态的情况下,在从输出上述第2切断信号的定时起经过预定的时间后,输出使上述第2输出晶体管导通的第2输出信号;以及
第2栅极电路,响应于上述第2输出信号和上述第2切断信号,当上述第2输出信号和上述第2切断信号中的任一方处于使上述第2输出晶体管关断的状态的情况下,对上述第2输出晶体管供给使上述第2输出晶体管关断的第2驱动信号。
6.根据权利要求5所述的具备过电流保护功能的驱动电路,其中,
上述第2电流检测电路具备第2晶体管,该第2晶体管与上述第2输出晶体管并联连接,与上述第2输出晶体管一起构成电流反射镜电路。
7.根据权利要求5所述的具备过电流保护功能的驱动电路,其中,
上述第2间隔设定电路具备:
第2电容器,由恒定电流充电;以及
第2开关,响应于上述第2切断信号而将充电至上述第2电容器的电荷放电。
8.根据权利要求5所述的具备过电流保护功能的驱动电路,其中,
具备第2计数电路,对上述第2切断信号进行计数,当在预先确定的时间内计数预定个数的上述第2切断信号的情况下,对上述控制电路供给第2识别信号。
9.根据权利要求8所述的具备过电流保护功能的驱动电路,其中,
上述控制电路响应于上述第2识别信号而输出使上述第2输出晶体管关断的第2控制信号。
10.根据权利要求8所述的具备过电流保护功能的驱动电路,其中,
当在上述预先确定的时间内并未计数预定个数的上述第2切断信号的情况下,上述控制电路对上述第2计数电路供给将计数值复位的复位信号。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7274965B2 (ja) 2019-07-26 2023-05-17 東芝デバイス&ストレージ株式会社 過電流保護機能を備えたドライバ回路および過電流保護機能を備えたドライバ回路の制御方法
JP2022032277A (ja) * 2020-08-11 2022-02-25 富士電機株式会社 スイッチング装置および判定装置
CN112103920A (zh) * 2020-09-10 2020-12-18 安徽鸿创新能源动力有限公司 一种dc/dc转换器过流保护电路
CN112260216A (zh) * 2020-11-06 2021-01-22 北京奕斯伟计算技术有限公司 过流保护电路、方法、时钟信号生成电路和显示装置
US11722053B2 (en) * 2021-12-23 2023-08-08 Infineon Technologies Austria Ag Over current protection concept for negative load current of power device gate drivers

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003169418A (ja) * 2001-12-03 2003-06-13 Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk 負荷保護回路
EP1601104A1 (en) * 2004-05-25 2005-11-30 Yazaki Corporation Overcurrent detecting apparatus
CN1862909A (zh) * 2005-04-04 2006-11-15 日立工机株式会社 带过流保护电路的无绳电动工具
CN107342680A (zh) * 2016-04-28 2017-11-10 精工半导体有限公司 Dcdc转换器

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3684866B2 (ja) * 1998-10-16 2005-08-17 株式会社日立製作所 導通,遮断制御装置
US7813096B2 (en) * 2005-12-26 2010-10-12 Autonetworks Technologies, Ltd. Power supply controller
JP5307660B2 (ja) * 2009-07-30 2013-10-02 新日本無線株式会社 スイッチング駆動回路の短絡保護回路
JP2012227845A (ja) * 2011-04-21 2012-11-15 Shunzo Oshima 過電流保護電源装置
JP2014090357A (ja) 2012-10-31 2014-05-15 Renesas Electronics Corp 半導体装置、電子回路、及びエアバック制御システム
CN105379086B (zh) * 2013-07-10 2018-11-20 株式会社电装 驱动控制装置
JP6302639B2 (ja) 2013-10-08 2018-03-28 ローム株式会社 電流監視回路
JP2016218639A (ja) 2015-05-18 2016-12-22 ローム株式会社 出力回路、それを用いたリニアレギュレータ、オーディオアンプ、半導体装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003169418A (ja) * 2001-12-03 2003-06-13 Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk 負荷保護回路
EP1601104A1 (en) * 2004-05-25 2005-11-30 Yazaki Corporation Overcurrent detecting apparatus
CN1862909A (zh) * 2005-04-04 2006-11-15 日立工机株式会社 带过流保护电路的无绳电动工具
CN107342680A (zh) * 2016-04-28 2017-11-10 精工半导体有限公司 Dcdc转换器

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