CN110463039A - 负载驱动装置 - Google Patents

Abstract

一种负载驱动装置，其中，用于接通/断开连接到负载的开关元件的逻辑单元30包括：开关信号生成电路31，用于生成开关信号S3，使得开关元件在从接通电源时起直到微型计算机执行外部复位解除的持续时间内(即，当S10＝H并且XRST＝L时)默认地保持接通；过电流保护电路32，用于在外部复位解除之后执行开关信号S3的输出限制，以便响应于过电流检测信号S60强制地断开开关元件；以及闩锁电路33，用于在从接通电源时起直到微型计算机执行外部复位解除的持续时间内执行开关信号S3的输出限制，以便以过电流检测信号S60作为闩锁触发来强制断开开关元件。

Description

负载驱动装置

技术领域

本发明涉及一种负载驱动装置。

背景技术

通常，通过接通/断开开关元件来驱动负载的负载驱动装置具有当过电流流过开关元件时强制断开开关元件的功能(＝过电流保护功能)。

在下面的专利文献1中公开了与此相关的传统技术的示例。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-039761号公报

发明内容

发明解决的课题

然而，传统的负载驱动装置存在一个缺点，即在电源刚接通后的复位时段内，过电流保护功能不起作用。因此，当应用于需要在复位时段中将开关元件保持在接通状态的情况时，传统的负载驱动装置仍然具有提高安全性的空间。

鉴于本发明的发明人发现的上述问题作出本文中公开的发明，其目的在于提供一种即使在复位期间也能够进行过电流保护操作的负载驱动装置。

解决问题的手段

根据本公开的一个方面，负载驱动装置包括驱动器部、逻辑部和过电流检测部，该驱动器部包括连接到负载的开关元件，该逻辑部被配置为接通/断开所述开关元件，该过电流检测部被配置为监测流过所述开关元件的电流并生成过电流检测信号。这里，所述逻辑部包括开关信号生成电路、过电流保护电路和闩锁电路，该开关信号生成电路被配置为生成开关信号，以便从接通电源时起直到微型计算机解除外部复位为止将所述开关元件默认保持在接通状态，该过电流保护电路被配置为执行所述开关信号的输出限制，以便在解除所述外部复位之后响应于所述过电流检测信号强制断开所述开关元件，该闩锁电路被配置为执行所述开关信号的输出限制，以便从接通电源时起直到微型计算机解除所述外部复位为止，利用用作闩锁触发的所述过电流检测信号强制断开所述开关元件(第一配置)。

在具有第一配置的所述负载驱动装置中，优选地，所述闩锁电路包括D触发器和逻辑门，该D触发器的数据端子固定到处于闩锁输出时间的逻辑电平，该D触发器的时钟端子接收所述过电流检测信号，该D触发器的复位端子从所述微型计算机接收外部复位信号，并且该D触发器的输出端子输出闩锁信号，该逻辑门被配置为当所述外部复位信号位于处于复位时间的逻辑电平并且所述闩锁信号位于处于所述闩锁输出时间的逻辑电平时，将所述开关信号固定到处于断开时间的逻辑电平(第二配置)。

在具有第一或第二配置的所述负载驱动装置中，优选地，所述过电流保护电路被配置为当过电流检测信号在检测到过电流时的逻辑电平处维持达预定屏蔽时间时，开始对所述开关信号的输出限制(第三配置)。

在具有第一至第三配置中任何一种配置的所述负载驱动装置中，优选地，当从所述开关信号的所述输出限制开始起经过预定强制断开时间时，所述过电流保护电路解除所述开关信号的所述输出限制(第四配置)。

在具有第一至第四配置中的任何一种配置的所述负载驱动装置中，优选地，所述驱动器部被配置为H桥式布置，该H桥式布置包括与所述负载的第一端子连接的第一上开关元件和第一下开关元件、以及与所述负载的第二端子连接的第二上开关元件和第二下开关元件作为所述开关元件，并且从所述电源接通时起直到所述微型计算机解除所述外部复位为止，所述逻辑部将所述第一上开关元件和所述第二上开关元件都保持在断开状态，并且将所述第一下开关元件和所述第二下开关元件都保持在接通状态(第五配置)。

在具有第五配置的所述负载驱动装置中，优选地，从所述电源接通时起直到所述微型计算机解除所述外部复位为止，所述闩锁电路执行所述开关信号的所述输出限制，以便以所述过电流检测信号作为闩锁触发来强制断开所述第一下开关元件和所述第二下开关元件(第六配置)。

在具有第五或第六配置的所述负载驱动装置中，优选地，所述过电流检测部包括多个检测电路，每个检测电路被配置为监测流过所述第一上开关元件、所述第二上开关元件、所述第一下开关元件和所述第二下开关元件中的相应一个开关元件的电流(第七配置)。

根据本公开的另一方面，一种电子设备包括：负载；具有第一至第七配置中的任何一种配置的所述负载驱动装置，所述负载驱动装置被配置为驱动所述负载；以及微型计算机，该微型计算机被配置为将外部复位信号馈送到所述负载驱动装置(第八配置)。

在具有第八配置的所述电子设备中，优选地，所述负载是电机(第九配置)。

根据本公开的另一方面，车辆包括具有第九配置的所述电子设备和被配置为向所述电子设备供电的电池(第十配置)。

发明的效果

根据本文公开的本发明，能够提供一种即使在复位期间也能够进行过电流保护操作的负载驱动装置。

附图说明

图1是示出电子设备的整体配置的框图。

图2是用于说明各操作模式下的栅极信号生成操作的波形图。

图3A是示出正向旋转模式下的驱动电流路径的示意图。

图3B是示出反向旋转模式下的驱动电流路径的示意图。

图3C是示出制动模式下的驱动电流路径的示意图。

图3D是示出空闲模式下的驱动电流路径的示意图。

图4是示出过电流检测部的配置示例的电路图。

图5是示出逻辑部的第一实施方式的框图。

图6是示出在稳定时段中执行的过电流保护操作的示例的时序图。

图7是示出在启动时执行的过电流保护操作的示例的时序图。

图8是示出逻辑部的第二实施方式的框图。

图9是示出在启动时执行的过电流保护操作的改进示例的时序图。

图10是车辆的外部视图，示出了车辆的配置示例。

具体实施方式

<电子设备>

图1是示出电子设备的整体配置的框图。本配置示例的电子设备100包括电机驱动装置1、微型计算机2、电机3和电源装置4。

电机驱动装置1通过被提供输入电压Vin和电源电压Vcc而运转，电机驱动装置1是负载驱动装置的示例，该负载驱动装置被配置为根据都从微型计算机2接收的外部控制信号XCTRL和外部复位信号XRST来驱动电机3。

微型计算机2通过被提供电源电压Vcc来运行，并且通常控制电子设备100的操作。例如，在控制电机3的驱动时，微型计算机2将外部控制信号XCTRL和外部复位信号XRST馈送到电机驱动装置1。外部控制信号XCTRL包括用于指定电机3的操作模式(正向旋转模式FWD、反向旋转模式REV、制动模式BRK、空闲模式IDL)、电机3的转速等的控制指令。另一方面，外部复位信号XRST是用于将电机驱动装置1复位到初始状态的二进制信号。

电机3是由电机驱动装置1驱动的负载。在图中所示的示例中，用作电机3的是单相有刷DC电机，该单相有刷DC电机在根据流过电机线圈的电流的方向上旋转。

电源装置4是半导体器件(称为调节器IC)，其从输入电压Vin生成期望的电源电压Vcc，以将所得到的电源电压Vcc提供给电机驱动装置1和微型计算机2。

<电机驱动装置>

以下，参照图1对电机驱动装置1的结构和操作进行详细说明。本配置示例的电机驱动装置1是其中集成有上电复位部10、振荡部20、逻辑部30、预驱动器部40、驱动器部50和过电流检测部60的半导体器件(称为电机驱动器IC)。

上电复位部10监测电源电压Vcc，并生成上电复位信号S10。上电复位信号S10在电源电压Vcc低于阈值电压Vth时为低电平(＝上电复位时的逻辑电平)，在电源电压Vcc高于阈值电压Vth时为高电平(＝上电复位解除时的逻辑电平)。

振荡部20生成具有振荡频率fc的时钟信号S20，并将时钟信号S20馈送到逻辑部20。时钟信号S20被用作逻辑部20的驱动时钟。这里，振荡部20根据外部复位信号XRST被复位控制。具体地，当外部复位信号XRST处于低电平(＝外部复位时的逻辑电平)时，振荡部20停止时钟生成操作，并且当外部复位信号XRST处于高电平(＝外部复位被解除时的逻辑电平)时，振荡部20执行时钟生成操作。

逻辑部30是被布置为通过被供给电源电压Vcc来控制包括在驱动器部50中的晶体管51至54的导通/断开的电路部，并且根据外部控制信号XCTRL来生成开关信号S1至S4。这里，根据上电复位信号S10和外部复位信号XRST两者对逻辑部30进行复位控制。此外，逻辑部30还设置有响应于过电流检测信号S60来限制开关信号S1至S4的输出的功能(＝称为过电流保护功能)。稍后将给出对逻辑部30的配置和操作的描述。

预驱动器部40是用于根据开关信号S1至S4来实际驱动晶体管51至54的电路部，并且包括预驱动器41至44。预驱动器41至44在接收到开关信号S1至S4时分别生成栅极信号G1至G4，并将开关信号S1至S4分别输出到晶体管51至54。

驱动器部50包括四个晶体管51至54(PMOSFET 51和52以及NMOSFET 53和54)，它们以H桥式布置连接到电机3。这里，晶体管51对应于与电机3的第一端子(＝施加输出电压VP的施加端子)连接的第一上开关元件。晶体管52对应于与电机3的第二端子(＝施加输出电压VN的施加端子)连接的第二上开关元件。晶体管53对应于与电机3的第一端子连接的第一下开关元件。晶体管54对应于与电机3的第二端子连接的第二下开关元件。

各元件之间的具体连接关系如下。晶体管51和52的源极和背栅连接到输入端子(＝施加输入电压Vin的施加端子)。晶体管53和54的源极和背栅连接到接地端子(＝施加接地电压GND的施加端子)。晶体管51和53的漏极连接到第一输出端子，电机3的第一端子从外部连接到该第一输出端子。晶体管52和54的漏极连接到第二输出端子，电机3的第二端子从外部连接到该第二输出端子。

晶体管51至54的栅极分别与预驱动器41至44的输出端子(＝分别施加栅极信号G1至G4的施加端子)连接。这里，当栅极信号G1和G2处于高电平时，晶体管51和52分别处于断开状态，而当栅极信号G1和G2处于低电平时，晶体管51和52分别处于导通状态。另一方面，当栅极信号G3和G4处于高电平时，晶体管53和54分别处于导通状态，而当栅极信号G3和G4处于低电平时，晶体管53和54分别处于断开状态。

过电流检测部60包括检测电路61至64，检测电路61至64分别单独地监测分别流过晶体管51至54的输出电流I1至I4，并根据各自的检测结果来输出过电流检测信号S60。当在检测电路61至64中的任一个中都没有检测到过电流时，过电流检测信号S60处于低电平(＝没有检测到过电流时的逻辑电平)，并且当在检测电路61至64中的至少一个中检测到过电流时，过电流检测信号S60处于高电平(＝检测到过电流时的逻辑电平)。然而，这并不意味着限制用于检测过电流的方法；例如，可以监测从驱动器部50流到接地端子的汇(sink)电流，从而以统一的方式检测过电流。此外，在本图中，为了便于说明，将来自检测电路61至64的检测信号集成到馈送到逻辑部30的过电流检测信号S60的一个系统中，但是替代地，可以将分别由检测电路61至64生成的四个系统的检测信号单独地馈送到逻辑部30。注意，为了防止归因于噪声等的故障，期望的是，当输出处于断开状态时，即使检测到过电流，逻辑部30也不执行过电流保护操作。

<操作模式>

图2是用于说明在各种操作模式(正向旋转模式FWD、反向旋转模式REV、制动模式BRK、空闲模式IDL)下的栅极信号生成操作的波形图。图3A至图3D是示出各个操作模式(正向旋转模式、反向旋转模式、制动模式和空闲模式)下的驱动电流路径的示意图。

在正向旋转模式(FWD)下，生成栅极信号G1至G4以导通晶体管51和54并断开晶体管52和53。通过这样的栅极驱动，驱动电流在由图3A中的虚线箭头指示的路径中流动，以引起电机3的正向旋转。

在反向旋转模式(REV)下，生成栅极信号G1至G4以断开晶体管51和54并导通晶体管52和53。通过这样的栅极驱动，驱动电流在由图3B中的虚线箭头指示的路径中流动，以引起电机3的反向旋转。

在制动旋转模式(BRK)，生成栅极信号G1至G4以断开晶体管51和52并导通晶体管53和54。通过这样的栅极驱动，电机3的两个端子通过图3C中的虚线箭头所示的路径与接地端子发生短路，来制动电机3。

在空闲模式(IDL)下，生成栅极信号G1至G4以断开所有晶体管51至54。通过这样的栅极驱动，反电动势电流在图3D中的虚线箭头所示的路径(＝经由晶体管51至54的体二极管的路径)中流动，以引起电机3的空转，随着电机3的空转执行电力再生。这里，在不进行电力再生的情况下，简单地使电机3进入自由状态。

<过电流检测部>

图4是示出过电流检测部60的配置示例的电路图。除了上述检测电路61至64之外，本配置示例的过电流检测部60还包括OR(或)门65。在该图中，为了便于描述，OR门65被示出为过电流检测部60的组件，但是这并不意味着限制电机驱动装置1的配置，并且OR门65可以是逻辑部30的组件。

检测电路61至64分别监测输出电流I1至I4，并分别生成检测信号S61至S64。当输出电流I*小于阈值电流Ith*时，检测信号S6*(其中*＝1至4，这在本段中的下文中适用)分别处于低电平(＝没有检测到过电流时的逻辑电平)，并且当输出电流I*低于阈值电流Ith*时，检测信号S6*分别处于高电平(＝检测到过电流时的逻辑电平)。

OR门65对检测信号S61至S64执行OR运算，生成过电流检测信号S60。因此，当检测信号S61至S64全部处于低电平时，过电流检测信号S60处于低电平(没有检测到过电流时的逻辑电平)，并且当检测信号S61至S64中的至少一个处于高电平时，过电流检测信号S60处于高电平(＝检测到过电流时的逻辑电平)。这里，在OR门65是逻辑部30的组件的情况下，检测信号S61到S64可以被单独地馈送到逻辑部30。

接下来，具体以与晶体管51、53连接的检测电路61、63为例，详细说明检测电路61至64的配置和操作。

检测电路61包括比较器61a、电压源61b、晶体管61c和电阻器61d。

电压源61b的正极端子和电阻器61d的第一端子都连接到晶体管51的源极。作为施加阈值电压Vth1(<Vin)的施加端子，电压源61b的负极端子与比较器61a的非反相输入端子(+)连接。电阻器61d的第二端子被连接到比较器61a的反相输入端子(-)和晶体管61c的源极中的每一个。晶体管61c的漏极与晶体管51的漏极连接。晶体管61c的栅极与施加栅极信号G1的施加端子连接。比较器61a的输出端子对应于输出检测信号S61的输出端子。

在本配置示例的检测电路61中，晶体管61c在栅极信号G1的高电平时段处于断开状态，在栅极信号G1的低电平时段处于导通状态。即，晶体管61c与晶体管51同步地导通/断开。因此，当晶体管51处于导通状态时，施加到比较器61a的反相输入端子(-)的监测电压Vm1等于输出电压VP，并且当晶体管51处于断开状态时，监测电压Vm1经由电阻器61d上拉到输入电压Vin。

这里，当晶体管51处于导通状态时获得的监测电压Vm1具有比输入电压Vin低出晶体管51两端的电压的电压值(＝Vin-I1×Ron1，其中Ron1是晶体管51的导通电阻)。即，假设晶体管51的导通电阻Ron1具有恒定值，则当晶体管51处于导通状态时获得的监测电压Vm1随着输出电流I1增大而减小。

因此，通过使用比较器61a将监测电压Vm1与阈值电压Vth1进行比较，可以确定输出电流I1是否处于过电流状态。

更具体地，当监测电压Vm1低于阈值电压Vth1时，检测信号S61处于高电平(＝检测到过电流时的逻辑电平)，并且当监测电压Vm1高于阈值电压Vth1时，检测信号S61处于低电平(＝没有检测到过电流时的逻辑电平)。即，当输出电流I1大于阈值电流Ith1(＝(Vin-Vth1)/Ron1)时，检测信号S61处于高电平，并且当输出电流I1小于阈值电流Ith1时，检测信号S61处于低电平。

本配置示例的检测电路63包括比较器63a、电压源63b、晶体管63c和电阻器63d。

电压源63b的负极端子和电阻63d的第一端子都与晶体管53的源极连接。作为施加阈值电压Vth3(>GND)的施加端子，电压源63b的正极端子与比较器63a的反相输入端子(-)连接。电阻器63d的第二端子与比较器63a的非反相输入端子(+)和晶体管63c的源极连接。晶体管63c的漏极与晶体管53的漏极连接。晶体管63c的栅极与施加栅极信号G3的施加端子连接。比较器63a的输出端子对应于输出检测信号S63的输出端子。

在本配置示例的检测电路63中，晶体管63c在栅极信号G3的高电平时段处于导通状态，在栅极信号G3的低电平时段处于断开状态。即，晶体管63c与晶体管53同步地导通/断开。因此，当晶体管53处于导通状态时，施加到比较器63a的非反相输入端子(+)的监测电压Vm3等于输出电压VP，并且当晶体管53处于断开状态时，监测电压Vm3经由电阻器63d下拉到接地电压GND(＝0V)。

这里，当晶体管53处于导通状态时获得的监测电压Vm3具有比接地电压GND高出晶体管53两端的电压的电压值(＝I3×Ron3，其中Ron3是晶体管53的导通电阻)。即，假设晶体管53的导通电阻Ron3具有恒定值，则当晶体管53处于导通状态时获得的监测电压Vm3随着输出电流I3增大而增大。

因此，通过使用比较器63a将监测电压Vm3与阈值电压Vth3进行比较，可以确定输出电流I3是否处于过电流状态。

更具体地，当监测电压Vm3高于阈值电压Vth3时，检测信号S63处于高电平(＝检测到过电流时的逻辑电平)，并且当监测电压Vm3低于阈值电压Vth3时，检测信号S63处于低电平(＝没有检测到过电流时的逻辑电平)。即，当输出电流I3大于阈值电流Ith3(＝Vth3/Ron3)时，检测信号S63处于高电平，并且当输出电流I3小于阈值电流Ith3时，检测信号S63处于低电平。

因此，在通过使用晶体管51和53的导通电阻来检测过电流的配置中，不需要在输出电流I1和I3流动的电流路径中插入感测电阻器，这有助于降低成本并降低功耗。

注意，在分别连接到晶体管52和54的检测电路62和64中，可以采用与检测电路61和63相同的配置。即，检测电路62和64的配置和操作可以通过以下方式理解：关于以上描述中的附图标记和数字，分别将数字“1”和“3”替换为“2”和“4”，并且将输出电压“VP”替换为输出电压“VN”。因此，将省略重叠的描述。

<逻辑部(第一实施方式)>

图5是示出逻辑部30的第一实施方式(具体地，围绕开关信号S3输出级)的框图。本实施方式的逻辑部30包括开关信号生成电路31和过电流保护电路32。

开关信号生成电路31包括D触发器31A、以及AND(与)门31B和31C。

D触发器31A的数据端子(D)接收内部控制信号Sctrl。内部控制信号Sctrl是用于根据外部控制信号XCTRL确定开关信号S3的逻辑电平的二进制信号，并且在未示出的内部电路中生成内部控制信号Sctrl。D触发器31A的时钟端子接收时钟信号S20。D触发器31A的置位端子接收AND信号SB。D触发器31A的输出端子(Q)输出闩锁信号SA。

如此连接的D触发器31A闩锁并输出内部控制信号Sctrl，其中时钟信号S20的脉冲边沿用作闩锁触发器，从而生成闩锁信号SA。然而，在AND信号SB的低电平时段中，闩锁信号SA被设置为高电平，而不依赖于内部控制信号Sctrl的逻辑电平。

AND门31B对上电复位信号S10和外部复位信号XRST执行AND运算，从而生成AND信号SB。因此，当上电复位信号S10和外部复位信号XRST中的至少一个处于低电平时，AND信号SB处于低电平(＝复位时的逻辑电平)，并且当上电复位信号S10和外部复位信号XRST均处于高电平时，AND信号SB处于高电平(＝解除复位时的逻辑电平)。

AND门31C对上电复位信号S10、闩锁信号SA和过电流保护信号S32执行AND运算，从而生成开关信号S3。因此，当这三个信号中的至少一个处于低电平时，开关信号S3处于低电平，并且当这三个信号都处于高电平时，开关信号S3处于高电平。

过电流保护电路32包括第一计时器32a、AND门32b、第二计时器32c和RS触发器32d。

当过电流检测信号S60上升到高电平(＝检测到过电流时的逻辑电平)时，第一计时器32a开始对屏蔽时间T1(例如10μs)进行计数的计数操作，并且当计数操作完成时，第一计时器32a将第一计时器信号Sa上升到高电平。这里，第一计时器32a的复位端子接收AND信号SB，并且在AND信号SB处于低电平的低电平时段中，第一计时器信号Sa被复位到低电平。

AND门32b对过电流检测信号S60和第一定时器信号Sa执行AND运算，从而生成AND信号Sb。因此，当过电流检测信号S60和第一计时器信号Sa中的至少一个处于低电平时，AND信号Sb处于低电平(＝没有检测到过电流时的逻辑电平)，并且当过电流检测信号S60和第一计时器信号Sa都处于高电平时，AND信号Sb处于高电平(＝检测到过电流时的逻辑电平)。

当第一计时器信号Sa上升到高电平时，第二计时器32c开始对强制断开时间T2(例如255μs)进行计数的计数操作，并且当计数操作完成时，第二计时器信号Sc上升到高电平。这里，第二计时器32c的复位端子接收AND信号SB，并且在AND信号SB的低电平时段中，第二计时器信号Sc被复位到低电平。

RS触发器32d的置位端子(S)接收AND信号Sb。RS触发器32d的复位端子(R)接收第二计时器信号Sc。RS触发器32d的反相输出端子(QB)输出过电流保护信号S32。

如此连接的RS触发器32d响应于AND信号Sb的上升边沿将过电流保护信号S32设置为低电平，并且响应于第二定时器信号Sc的上升边沿将过电流保护信号S32复位为高电平。这里，在AND信号SB的低电平时段中，AND信号Sb和第二定时器信号Sc都处于低电平。因此，过电流保护信号S32处于被复位到高电平的状态。

在该图中，为了便于说明，只描述了开关信号S3的输出级，其他输出级也可以采用该图所示的配置。即，关于以上描述中的附图标记和数字，可以通过将开关信号S3中的“S3”替换为“S1”、“S2”或“S4”来理解其他输出级的配置和操作。因此，将省略重叠的描述。

图6是示出在稳定时段(S10＝H、XRST＝H)中执行的过电流保护操作的示例的时序图。图中从上到下示出了开关信号S3(因此栅极信号G3)、监测电压Vm3、过电流检测信号S60、第一计时器信号Sa、AND信号Sb、第二计时器信号Sc和过电流保护信号S32。

在时刻t11，当开关信号S3上升为高电平时，晶体管53导通，输出电流I3开始流动，监测电压Vm3开始上升。此时，监测电压Vm3低于阈值电压Vth3，因此过电流检测信号S60处于低电平，并且第一计时器信号Sa、AND信号Sb和第二计时器信号Sc都处于低电平。因此，过电流保护信号S32被保持在高电平，从而不执行开关信号S3的输出限制(＝固定到低电平)。

然后，输出电流I3增加，并且当在时间t12，监测电压Vm3变得高于阈值电压Vth3时，过电流检测信号S60上升到高电平。然而，在该时间点，第一计时器信号Sa保持在低电平，因此AND信号Sb和第二计时器信号Sc都保持在低电平。因此，过电流保护信号S32保持在高电平。

当从过电流检测信号S60保持高电平的时间t12起经过屏蔽时间T1时，然后在时间t13，第一计时器信号Sa上升到高电平。结果，AND信号Sb上升到高电平，因此过电流保护信号S32被复位到低电平。此时，在不依赖闩锁信号SA的逻辑电平的情况下使得开关信号S3下降到低电平，并且使晶体管53强制断开(参见开关信号S3的虚线)。结果，输出电流I3的电流路径被切断，从而防止输出电流I3(＝过电流)的进一步增加。

因此，当过电流检测信号S60已保持在高电平达屏蔽时间T1时，过电流保护电路32开始开关信号S3的输出限制。通过这种配置，即使将小于屏蔽时间T1的噪声叠加在过电流检测信号S60上，也不开始开关信号S3的输出限制。这有助于使过电流保护电路32更耐噪声。

在此，在时刻t13，随着输出电流I3的切断，监测电压Vm3变得低于阈值电压Vth3，过电流检测信号S60降为低电平，因此第一计时器信号Sa和AND信号Sb也降为低电平。另一方面，过电流保护信号S32保持在低电平，直到第二计时器信号Sc上升到高电平为止，从而继续执行过电流保护操作。

当从时刻t13起经过强制断开时间T2时，第二计时器信号Sb在时刻t14上升到高电平，因此过电流保护信号S32被复位到高电平。结果，开关信号S3的输出限制被解除，从而重新开始晶体管53的导通/断开驱动。

因此，当从开关信号S3的输出限制开始起经过强制断开时间T2时，过电流保护电路32自动解除开关信号S3的输出限制。利用这样的配置，即使在一旦开始过电流保护之后，也有规律地尝试重新开始电机3的驱动，因此，例如，即使在电机3的驱动已经由于临时过电流而被停止的情况下，如果过电流不再流动，也可以允许电机3的驱动自身快速恢复。这有助于提高电机3的驱动稳定性。

图7是示出在电子设备100的启动时执行的过电流保护操作的示例的时序图。图中从上到下示出了输入电压Vin、电源电压Vcc、上电复位信号S10、外部复位信号XRST、开关信号S1和S2、开关信号S3和S4、操作模式MODE、过电流检测信号S60和过电流保护信号S32。

在时刻t21，当输入电压Vin被馈送到电子设备100时，电源装置4起动，在时刻t22，电源电压Vcc开始上升。然后，当在时间t23处电源电压Vcc变得高于阈值电压Vth时，在上电复位电路10内经过信号延迟时间T3直到时间t24，在时间t24处上电复位信号S10上升到高电平(＝解除上电复位时的逻辑电平)。

这里，在时间t24之前，电机驱动装置1处于非工作状态。因此，电机驱动装置1的内部信号(开关信号S1至S4、过电流检测信号S60、过电流保护信号S32)都处于逻辑不稳定状态，因此电机3的两个端子处于高阻抗状态(Hi-Z)(参见图中的阴影区域)。

此外，在电源装置4于时间t22起动后，在时间t25，完成微型计算机2的初始设定等需要预定的起动时间T4(几十毫秒至几百毫秒)。同时，外部复位信号XRST保持在低电平(＝外部复位时的逻辑电平)。

因此，即使在上电复位信号S10在时间t24上升到高电平之后，电机驱动装置1也保持在外部复位状态，直到外部复位信号XRST在时间t25上升到高电平为止。

在此，从电源接通直到微型计算机2解除外部复位为止，逻辑部30(具体而言，开关信号生成电路31)将开关信号S1至S4全部维持为高电平，从而将晶体管51和52默认保持为断开状态，将晶体管53和54默认保持为导通状态。

将参照图5具体描述上述默认输出操作，这在上面已经提到过。从电源接通直到微型计算机2解除外部复位为止(即，在上电复位信号S10为高电平并且外部复位信号XRST为低电平的同时)，AND信号SB为低电平，闩锁信号SA和过电流保护信号S32均为高电平。因此，AND门31C接收的三个信号(S10、SA、S32)都处于高电平，因此开关信号S3处于高电平。这适用于其他开关信号S1、S2和S4。

在这种默认输出操作下，可以使电机3进入制动模式(参见图2和图3C)以在电机驱动装置1处于外部复位状态时将电机3安全地保持在静止状态。这有助于增强电子设备100的安全性。

然而，如上所述，在电机驱动装置1的外部复位时段(XRST＝L)中，逻辑部30的过电流保护电路32处于外部复位状态，因此不能开始过电流保护操作。换句话说，过电流保护电路32是被配置为仅在外部复位被解除之后执行过电流保护操作的电路，因此不能减少在外部复位时段中过电流的产生。

例如，假设在电机驱动装置1的外部复位时段中的情况(参见图7中的时间tx)，在电机3的第一端子发生电源故障异常(＝与输入电压Vin的施加端子或与其相当的高电位端子短路)。在这种情况下，经由晶体管53流动的输出电流I3过大，晶体管53已被导通以使电机3进入制动模式(BRK)。在这种状态下，过电流检测信号S60上升到高电平，但是逻辑部30(更具体地，过电流保护电路32)仍然保持在外部复位状态。因此，在时间tx，不可能开始适当的过电流保护。

然后，当在时间t25外部复位信号XRST上升到高电平时，逻辑部30的外部复位被解除，从而最终可以开始过电流保护。具体地，通过强制断开晶体管53和54，开始空闲模式(参见图2和图3D)，其中电机3的端子都为开路。为了便于说明，该图描述了在时间t25处解除外部复位之后如何无延迟地启动过电流保护，但是实际上，如上文已经提到图6中所示，在从时间t25起经过屏蔽时间T1的时间点处开始过电流保护，过电流保护以更延迟的定时开始。

因此，对于该实施方式的逻辑部30，由于过电流保护功能在紧接在电源接通之后的外部复位时段中不激活，因此在启动过电流保护时出现延迟。特别地，在电源接通之前已经发生电源故障异常的情况下，过电流在长时间段内持续流动而完全没有限制，因此存在电机驱动装置1损坏、电机驱动装置1中异常发热等的可能性。

因此，可以说，为了增强电子设备100的安全性，在外部复位时段中需要将晶体管53和54保持在导通状态，在电机驱动装置1的逻辑部30中仍然存在改进的空间。

<逻辑部(第二实施方式)>

图8是示出逻辑部30的第二实施方式的框图。该实施方式的逻辑部30基于上述第一实施方式(图5)，其特征在于还包括闩锁电路33。因此，通过将与图5中的附图标记相同的附图标记赋予到与第一实施方式中的部件相同的部件，将省略掉重叠的描述，并且下面的描述将主要集中在第二实施方式的独特特征上。

闩锁电路33包括反相器33x、D触发器33y和NAND(与非)门33z。

反相器33x使外部复位信号XRST的逻辑反转，从而生成反相信号Sx。因此，当外部复位信号XRST处于高电平时，反相信号Sx处于低电平，并且当外部复位信号XRST处于低电平时，反相信号Sx处于高电平。

D触发器33y的数据端子(D)固定于电源电压Vcc(闩锁输出时的逻辑电平)。D触发器33y的时钟端子接收过电流检测信号S60。D触发器33y的复位端子接收反相信号Sx。D触发器33y的输出端子(Q)输出闩锁信号Sy。

这样连接的D触发器33y将闩锁信号Sy升高到高电平，过电流检测信号S60的上升边沿用作闩锁触发。然而，在反相信号Sx的低电平时段中(即，在外部复位被解除并且因此外部复位信号XRST处于高电平时)，闩锁信号Sy被复位到低电平。

NAND门33z执行反相信号Sx和闩锁信号Sy的NAND运算，从而生成第二过电流保护信号S33。因此，当反相信号Sx和闩锁信号Sy中的至少一个处于低电平时，第二过电流保护信号S33处于高电平，并且当反相信号Sx和闩锁信号Sy均处于高电平时，第二过电流保护信号S33处于低电平。

第二过电流保护信号S33被馈送到AND门31C，以及上电复位信号S10、闩锁信号SA和过电流保护信号S32。AND门31C对这四个信号(S1、SA、S32、S33)执行AND运算，从而生成开关信号S3。因此，当这四个信号中的至少一个处于低电平时，开关信号S3处于低电平，并且当这四个信号都处于高电平时，开关信号S3处于高电平。

在该图中，为了便于说明，仅描述了开关信号S3的输出级，但在开关信号S4的输出级中可以采用该图所示的配置。在这种情况下，关于以上描述中的附图标记和数字，通过将开关信号S3中的“S3”替换为“S4”，可以理解开关信号S4的输出级的配置和操作。因此，将省略重叠的描述。另一方面，在开关信号S1和S2的输出级中，可以采用图5中所示的配置。即，对于在外部复位时段中保持为导通状态的晶体管53和54(＝对应于驱动器部50的下开关)中的每一个，各提供一个闩锁电路33就足够了。

图9是示出在电子设备100的启动时执行的过电流保护操作的改进示例的时序图。图中从上到下示出了输入电压Vin、电源电压Vcc、上电复位信号S10、外部复位信号XRST、开关信号S1和S2、开关信号S3和S4、操作模式MODE、过电流检测信号S60、过电流保护信号S32和第二过电流保护信号S33。

这里，过电流保护操作与图7中所示的过电流保护操作有很多共同之处，因此，将尽可能地省略重叠描述，使得在以下描述中，将关注于描述闩锁电路33的操作，同时关注第二过电流保护信号S33。

假设一种情况，如图7所示，在电机驱动装置1的外部复位时段(参照图9中的时间tx)，在电机3的第一端子发生了电源故障异常。在这种情况下，流过晶体管53的输出电流I3过大，因此过电流检测信号S60上升到高电平。

此时，在闩锁电路33中，闩锁信号Sy上升到高电平，过电流检测信号S60用作闩锁触发，因此第二过电流保护信号S33无延迟地下降到低电平。因此，在不依赖闩锁信号SA的逻辑电平的情况下使得开关信号S3下降到低电平，并且使晶体管53强制断开(参见开关信号S3的虚线)。结果，输出电流I3的电流路径被切断，从而防止输出电流I3(＝过电流)的进一步增加。

因此，在闩锁电路33中，从接通电源起到微型计算机2解除外部复位为止，在不等待解除外部复位的情况下，以过电流检测信号S60为触发，进行开关信号S3的输出限制，以强制断开晶体管53。

在针对晶体管54设置的闩锁电路中，也执行如上所述的开关信号S4的输出限制。因此，在时间tx之后，通过将晶体管53和54都强制断开，开始空闲模式(参见图2和图3D)，其中电机3的端子都为开路。

然后，当在时刻t25外部复位信号XRST上升到高电平时，闩锁电路33的D触发器33y复位，从而第二过电流保护信号S33上升到高电平，并且闩锁电路33的过电流保护操作结束。

另一方面，当外部复位解除时，过电流保护电路32可以开始过电流保护。因此，在即使在时间t25之后过电流继续流动的情况下，过电流保护电路32(而不是闩锁电路33)执行开关信号S3的输出限制，以使电机3进入空闲模式。即，在时间t25之后，逻辑部30转换到稳定状态，在该稳定状态下执行图6中所示的过电流保护操作。这里，优选地，在闩锁电路33的过电流保护操作已经在外部复位时段中开始的情况下，过电流保护电路32跳过对屏蔽时间T1的计数并且开始对强制断开时间T2的计数，以便保持过电流保护状态而不中断，并且在从时间t25起已经过去强制断开时间T2的时间点处，过电流保护电路32取消其过电流保护操作。

因此，通过该实施方式的逻辑部30，即使在紧接在接通电源之后的外部复位时段也能够开始适当的过电流保护，能够防止电机驱动装置1的损坏、电机驱动装置1的异常发热等，从而能够提高电子设备100的安全性。

<针对车辆的应用>

图10车辆X的外部视图，示出了其配置示例。该配置示例的车辆X在其中安装有各种电子设备X11至X18，这些电子设备X11至X18利用从电池(未示出)提供的电源电压Vin进行运转。这里，为了便于说明，图10中的电子设备X11至X18的安装位置可以不同于其实际安装位置。

电子设备X11是执行发动机相关控制(喷射控制、电子节气门控制、怠速控制、氧传感器加热器控制、自动巡航控制等)的发动机控制单元。

电子设备X12是控制HID(高强度放电灯)、DRL(日间行车灯)等的打开/关闭的灯控制单元。

电子设备X13是进行变速器相关控制的变速器控制单元。

电子设备X14是进行与车辆X的运动相关的控制(ABS(防抱死制动系统)控制、EPS(电动助力转向)控制、电子悬架控制等)的车身控制单元。

电子设备X15是控制门锁的驱动、安全报警等的安全控制单元。

电子设备X16是在出厂前作为标准设备或工厂安装选项安装在车辆X上的电子设备，如空调、雨刷、电动后视镜、电动车窗、阻尼器(减震器)、电动天窗、电动座椅等。

电子设备X17是作为用户安装选项可选地安装在车辆X中的电子设备，例如车内A/V(音频/视频)仪器、汽车导航系统、ETC(自动收费)系统等。

电子设备X18是包括诸如车载鼓风机、油泵、水泵、电池冷却风扇等高耐压电机构成的电子设备。

注意，上述电机驱动装置1可以安装在电子设备X11至X18中的任何一个中。

<其他变型示例>

以上描述作为示例涉及驱动单相DC电机的电机驱动装置，但是这并不意味着限制本发明的应用目标，并且本发明还广泛地适用于用于驱动其他类型的电机的电机驱动装置，并且进一步适用于用于驱动除电机之外的负载的负载驱动装置(特别地，结合在开关元件需要在复位时段中处于接通状态的应用中的负载驱动装置)。

此外，除了上述实施方式之外，在不脱离技术创造的精神的情况下，可以对本文公开的各种技术特征添加各种变型。换句话说，应当理解，上述实施方式在所有方面都是示例，而不是限制性的；本发明的技术范围不是通过以上对实施方式的描述来指示的，而是通过权利要求来指示的；并且覆盖了权利要求范围内的所有变型以及等同于权利要求的含义。

工业实用性

本申请所公开的发明例如适用于搭载于车载空调的电机驱动装置。

附图标记列表

1 电机驱动装置(负载驱动装置)

2 微型计算机

3 电机

4 电源装置

10 上电复位部

20 振荡部

30 逻辑部

31 开关信号生成电路

31A D触发器

31B、31C AND门

32 过电流保护电路

32a 第一计时器

32b AND门

32c 第二计时器

32d RS触发器

33 闩锁电路

33x 反相器

33y D触发器

33z NAND门

40 预驱动器部

41至44 预驱动器

50 驱动器部

51至54 晶体管(开关元件)

60 过电流检测部

61至64 检测电路

61a至64a 比较器

61b至64b 电压源

61c至64c 晶体管(开关元件)

61d至64d 电阻器

65 OR门

100 电子设备

X 车辆

X11至X18 电子设备

Claims (10)

1.一种负载驱动装置，其包括：

驱动器部，该驱动器部包括连接到负载的开关元件；

逻辑部，该逻辑部被配置为接通/断开所述开关元件；以及

过电流检测部，该过电流检测部被配置为监测流过所述开关元件的电流并生成过电流检测信号，

其中，所述逻辑部包括：

开关信号生成电路，该开关信号生成电路被配置为生成开关信号，以便从接通电源时起直到通过微型计算机解除外部复位为止，将所述开关元件默认保持为接通状态，

过电流保护电路，该过电流保护电路被配置为执行所述开关信号的输出限制，以便在解除所述外部复位之后响应于所述过电流检测信号强制断开所述开关元件，以及

闩锁电路，该闩锁电路被配置为执行所述开关信号的输出限制，以便从接通所述电源时起直到所述微型计算机解除所述外部复位为止，以所述过电流检测信号作为闩锁触发来强制断开所述开关元件。

2.根据权利要求1所述的负载驱动装置，

其中，所述闩锁电路包括：

D触发器，所述D触发器的数据端子被固定到闩锁输出时间的逻辑电平，所述D触发器的时钟端子接收所述过电流检测信号，所述D触发器的复位端子从所述微型计算机接收外部复位信号，并且所述D触发器的输出端子输出闩锁信号，以及

逻辑门，该逻辑门被配置为当所述外部复位信号位于处于复位时间的逻辑电平并且所述闩锁信号位于处于所述闩锁输出时间的逻辑电平时，将所述开关信号固定到处于断开时间的逻辑电平。

3.根据权利要求1或2所述的负载驱动装置，

其中，所述过电流保护电路被配置为当所述过电流检测信号已经维持在检测到过电流时的逻辑电平处达到预定屏蔽时间时，开始对所述开关信号的输出限制。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的负载驱动装置，

其中，当从所述开关信号的所述输出限制开始起经过预定强制断开时间时，所述过电流保护电路解除所述开关信号的所述输出限制。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的负载驱动装置，

其中，所述驱动器部被配置为H桥式布置，该H桥式布置包括以下元件作为所述开关元件：

与所述负载的第一端子连接的第一上开关元件和第一下开关元件，以及

与所述负载的第二端子连接的第二上开关元件和第二下开关元件，并且

从所述电源接通起直到所述微型计算机解除所述外部复位为止，所述逻辑部将所述第一上开关元件和所述第二上开关元件都保持在断开状态，并且将所述第一下开关元件和所述第二下开关元件都保持在接通状态。

6.根据权利要求5所述的负载驱动装置，

其中，从所述电源接通时起直到所述微型计算机解除所述外部复位为止，所述闩锁电路执行所述开关信号的所述输出限制，以便以所述过电流检测信号作为闩锁触发来强制断开所述第一下开关元件和所述第二下开关元件。

7.根据权利要求5或6所述的负载驱动装置，

其中，所述过电流检测部包括多个检测电路，每个检测电路被配置为监测流过所述第一上开关元件、所述第二上开关元件、所述第一下开关元件和所述第二下开关元件中的相应一个开关元件的电流。

8.一种电子设备，其包括：

负载；

根据权利要求1至7中任一项所述的负载驱动装置，该负载驱动装置被配置为驱动所述负载；以及

微型计算机，该微型计算机被配置为将外部复位信号馈送到所述负载驱动装置。

9.根据权利要求8所述的电子设备，其中，所述负载是电机。

10.一种车辆，其包括：

根据权利要求9所述的电子设备；以及

电池，该电池被配置为向所述电子设备供电。