DE112006003482B4

DE112006003482B4 - Energieversorgungssteuerung

Info

Publication number: DE112006003482B4
Application number: DE112006003482T
Authority: DE
Inventors: Seiji Yokkaichi Takahashi; Masayuki Yokkaichi Kato; Masahiko Yokkaichi Furuichi
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd; AutoNetworks Technologies Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd; AutoNetworks Technologies Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2005-12-26
Filing date: 2006-12-26
Publication date: 2011-04-14
Anticipated expiration: 2026-12-27
Also published as: US7813096B2; JPWO2007074837A1; WO2007074837A1; DE112006003482T5; US20100134939A1; JP4579293B2

Abstract

Energieversorgungssteuerung (10) zum Steuern einer Energiezufuhr von einer Energiequelle (61) zu einer Last (50), die aufweist:
ein Halbleiterschaltelement (15), das an einer Energieversorgungsleitung (L) von der Energiequelle (61) zu der Last (50) angeordnet ist;
ein Stromerfassungselement (16), das ausgelegt ist, einen Laststrom (Ip), der durch das Halbleiterschaltelement (15) fließt, zu erfassen;
eine erste Abnorm-Stromerfassungsschaltung (13), die ausgelegt ist, auf der Grundlage eines Erfassungssignals von dem Stromerfassungselement (16) zu bestimmen, ob ein Laststrom (Ip), der durch das Halbleiterschaltelement (15) fließt, einen ersten Schwellenwert (Ia) überschreitet, und außerdem ausgelegt ist, ein erstes Abnorm-Stromsignal (FC) auszugeben, wenn der Laststrom (Ip) den ersten Schwellenwert (Ia) überschreitet;
eine Anomaliezeitakkumulationsschaltung (71), die ausgelegt ist, eine Akkumulation einer Anomaliezeit zu beginnen, wenn die erste Abnorm-Stromerfassungsschaltung (13) das erste Abnorm-Stromsignal (FC) ausgibt, und außerdem ausgelegt ist, einen ersten Ausschaltbetrieb für das Halbleiterschaltelement (15) zu...

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energieversorgungssteuerung und insbesondere eine Überstromschutztechnologie für eine externe Schaltung (beispielsweise eine Last oder einen elektrischen Draht), die mit einem Halbleiterschaltelement verbunden ist.
STAND DER TECHNIK
Herkömmlicherweise ist eine Energieversorgungssteuerung vorgesehen, bei der ein Hochleistungshalbleiterschaltelement wie z. B. ein Leistungs-MOSFET an einer Energieversorgungsleitung, die zwischen eine Energiequelle und eine Last geschaltet ist, angeordnet ist und die ausgelegt ist, die Energiezufuhr zu der Last durch Schalten des Halbleiterschaltelements zwischen EIN und AUS zu steuern. Einige derartige Energieversorgungssteuerungen weisen eine Selbstschutzfunktion auf. Die Selbstschutzfunktion schaltet das Halbleiterschaltelement als Reaktion auf ein Auftreten eines Überstroms durch Steuern des Potenzials des Steueranschlusses des Halbleiterschaltelements derart, dass die Stromzufuhr ausgeschaltet wird, aus und schützt dadurch das Halbleiterschaltelement. Insbesondere ist beispielsweise ein Stromerfassungswiderstand seriell mit einem Stromleitungsanschluss (z. B. der Source oder dem Drain in dem Fall eines MOSFET) des Halbleiterschaltelements verbunden. Der Spannungsabfall an dem Widerstand wird erfasst, und das Auftreten eines Überstroms wird bestimmt, wenn der Spannungsabfall größer als ein vorbestimmter Pegel ist.
Das Dokument DE 10245098 A1 beschreibt eine Energieversorgungssteuerung zum Steuern einer Energieversorgung von einer Energiequelle zu einer Last, die aufweist:
ein Halbleiterschaltelement, das an einer Energieversorgungsleitung von der Energiequelle zu der Last angeordnet ist; ein Stromerfassungselement, das aus ausgelegt ist, einen Laststrom, der durch das Halbleiterschaltelement fließt, zu erfassen; eine Strombeschränkungsschaltung, die ausgelegt ist, auf der Grundlage eines Erfassungssignals von dem Stromerfassungselement zu bestimmen, ob ein Laststrom, der durch das Halbleiterschaltelement fließt, einen ersten Schwellenwert, der von einer Schwellenwertbestimmungsschaltung ausgegeben wird, überschreitet, und außerdem ausgelegt ist, ein Abnorm-Stromsignal auszugeben, wenn der Laststrom den ersten Schwellenwert überschreitet; eine Anomaliezeitakkumulationsschaltung, die ausgelegt ist, eine Akkumulation einer Anomaliezeit zu starten, wenn die Strombeschränkungsschaltung das Abnorm-Stromsignal ausgibt, und außerdem ausgelegt ist, einen ersten Ausschaltbetrieb des Halbleiterschaltelementes zu initiieren, wenn die Anomaliezeit eine erste Bezugszeit erreicht; eine zweite Zeitgeberschaltung, die ausgelegt ist, ein Rücksetzsignal auszugeben, wenn eine Normaldauer, während der der Laststrom kontinuierlich auf unterhalb des ersten Schwellenwertes gehalten wird, eine zweite Bezugszeit erreicht, nachdem die Anomaliezeitakkumulationsschaltung die Akkumulation gestartet hat. Außerdem gibt die Schwellenwertbestimmungsschaltung einen zweiten Schwellenwert zum Vergleich mit dem Laststrom aus.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
(Von der Erfindung zu lösendes Problem)
Sogar in dem Fall, in dem die Energieversorgungssteuerung, die eine wie oben beschriebene Selbstschutzfunktion aufweist, verwendet wird, kann jedoch eine externe Schaltung (beispielsweise ein Verdrahtungselement (wie z. B. ein Draht)) aufgrund der Energiezufuhr Wärme erzeugen, was zu einem Durchbrennen führt, wenn die Selbstschutzfunktion erzwungene EIN-AUS-Betriebe aufeinanderfolgend durchführt, so dass das Halbleiterschaltelement intermittierend in einen leitenden Zustand oder einen Ausschaltzustand gebracht wird. Aus diesem Grund ist herkömmlicherweise ein zusätzliches Sicherungselement an der Energieversorgungsleitung unter Berücksichtigung des Lastwiderstands der externen Schaltung oder Ähnlichem vorgesehen.
Man beachte, dass ein Verdrahtungselement typischerweise eine Konstruktion aufweist, bei der beispielsweise mehrere verdrillte Drähte zusammengebündelt und mit einer Beschichtung beschichtet sind. Der Sicherungswert des Sicherungselements wird unter Berücksichtigung von Wärme, die erzeugt wird, wenn ein Überstrom durch sämtliche verdrillten Drähte fließt, bestimmt. Die Konstruktion, die ein Sicherungselement verwendet, kann jedoch beim Schützen des Verdrahtungselements fehlschlagen. Das heißt, es kann ein Flatterkurzschluss auftreten, wenn ein Teil der verdrillten Drähte aufgrund einer teilweisen Beschädigung der Beschichtung des Verdrahtungselements zur Außenseite der Beschichtung freigelegt ist, und dadurch bildet der Teil der verdrillten Drähte intermittierend einen Kurzschluss mit einem umgebenden leitenden Element (z. B. einer Fahrzeugkarosserie) aufgrund beispielsweise einer Vibration des Fahrzeugs, an dem die Energieversorgungssteuerung installiert ist. Wenn ein Flatterkurzschluss einer bestimmten Zeitdauer in einigen Perioden auftritt, wird der Betrag eines Überstroms, der in das Sicherungselement fließt, nicht das Ausmaß des Schmelzens erreichen. Ein Überstrom kann jedoch durch den Kurzschlussteil der verdrillten Drähte fließen, und dadurch kann Wärme lokal erzeugt werden, so dass die Beschichtung in der Umgebung Rauch erzeugt. Um diesem Problem zu begegnen, kann der Sicherungswert des Sicherungselements auf der Grundlage des Betrags eines Überstroms, der durch den obigen Teil der verdrillten Drähte fließt, bestimmt werden. Diese Lösung ist jedoch nicht wünschenswert, da das Sicherungselement aufgrund eines Einschaltstromstoßes schmelzen kann, d. h. beispielsweise aufgrund eines hohen Stroms, der auftritt, wenn eine Energiezufuhr zu der Last beginnt.
In einigen Fällen wird ein FET, der eine Überhitzungsschutzfunktion aufweist, als ein Halbleiterschaltelement verwendet. Der FET, der eine Überhitzungsschutzfunktion aufweist, enthält einen Temperatursensor zum Erfassen der Temperatur des FETs, wobei der FET in einen Ausschaltzustand geschaltet wird, wenn sich die Temperatur aufgrund eines Überstroms, der zwischen dem Drain und der Source fließt, wenn beispielsweise ein Kurzschluss in einer externen Schaltung auftritt, auf eine vorbestimmte Temperatur erhöht hat. In dem Fall, in dem ein derartiger FET, der eine Überhitzungsschutzfunktion aufweist, verwendet wird, basiert die obige vorbestimmte Temperatur ebenfalls auf einem Überstrom, der durch sämtliche verdrillten Drähte des Verdrahtungselements fließt, und daher entsteht das Problem, dass ein Verdrahtungselement in einigen Fällen ähnlich wie bei der oben beschriebenen Konstruktion, die ein Sicherungselement verwendet, nicht geschützt werden kann.
Die vorliegende Erfindung entstand im Hinblick auf die vorhergehenden Umstände, und es ist ihre Aufgabe, eine externe Schaltung sogar dann zu schützen, wenn ein intermittierender Überstrom wie z. B. ein Flatterkurzschluss auftritt.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie des Anspruchs 2 gelöst. Die abhängigen Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.
Eine Energieversorgungssteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung ist zum Steuern der Energiezufuhr von einer Energiequelle zu einer Last vorgesehen. Die Energieversorgungssteuerung enthält ein Halbleiterschaltelement, das an einer Energieversorgungsleitung von der Energiequelle zu der Last angeordnet ist; ein Stromerfassungselement, das ausgelegt ist, einen Laststrom, der durch das Halbleiterschaltelement fließt, zu erfassen; und eine erste Abnorm-Stromerfassungsschaltung, die ausgelegt ist, auf der Grundlage eines Erfassungssignals von dem Stromerfassungselement zu bestimmen, ob ein Laststrom, der durch das Halbleiterschaltelement fließt, einen ersten Schwellenwert überschreitet, und außerdem ausgelegt ist, ein erstes Abnorm-Stromsignal auszugeben, wenn der Laststrom den ersten Schwellenwert überschreitet. Außerdem sind eine Anomaliezeitakkumulationsschaltung, die ausgelegt, eine Akkumulation einer Anomaliezeit zu starten, wenn die erste Abnorm-Stromerfassungsschaltung das erste Abnorm-Stromsignal ausgibt, und außerdem ausgelegt ist, einen ersten Ausschaltbetrieb des Halbleiterschaltelements zu initiieren, wenn die Anomaliezeit eine erste Bezugszeit erreicht; eine Normaldauerakkumulationsschaltung, die ausgelegt ist, ein Löschsignal auszugeben, wenn eine Normaldauer, während der der Laststrom kontinuierlich niedriger als der erste Schwellenwert gehalten wird, eine zweite Bezugszeit erreicht, nachdem die Anomaliezeitakkumulationsschaltung die Akkumulation beginnt; und eine Anomaliezeitlöschschaltung enthalten, die ausgelegt ist, die Anomaliezeit der Anomaliezeitakkumulationsschaltung auf der Grundlage einer Ausgabe des Löschsignals zu löschen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Akkumulation einer Anomaliezeit begonnen, wenn der Laststrom, der auf der Energieversorgungsleitung fließt, den ersten Schwellenwert überschreitet (das heißt, wenn eine erste Stromanomalie auftritt), und ein Ausschaltbetrieb für das Halbleiterschaltelement wird initiiert, wenn die Anomaliezeit die erste Bezugszeit erreicht. Wenn andererseits ein normaler Zustand, in dem der Laststrom gleich wie oder kleiner als ein normaler Pegel ist, der kleiner als der erste Schwellenwert ist, eine zweite Bezugszeit andauert, ohne dass die erste Bezugszeit erreicht ist, wird die Anomaliezeit, die durch die Anomaliezeitakkumulationsschaltung akkumuliert wurde, gelöscht (das heißt, die akkumulierte Zeit des Stroms wird auf die Anfangszeit geändert (vollständig gelöscht) oder auf eine Zeit geändert, die näher bei der Anfangszeit liegt (teilweise gelöscht)), so dass ein Ausschaltbetrieb des Halbleiterschaltelements nicht durchgeführt wird. Dadurch kann ebenso wie ein Kurzschluss aufgrund eines kontinuierlich abnormen Stroms ein Flatterkurzschluss aufgrund eines intermittierenden abnormen Stroms, der in Intervallen auftritt, die kürzer als die zweite Bezugszeit sind, erfasst werden, um einen Schutz einer externen Schaltung oder Ähnlichem zu erzielen.
Die obige Erfindung enthält vorzugsweise eine Freischwingungszählerschaltung, die ausgelegt ist, das Zählen einer vorbestimmten Zeit zu wiederholen und ein Aufwärtszählsignal auszugeben, wann immer ein jeweiliges Zählen der vorbestimmten Zeit beendet ist. Die Anomaliezeitakkumulationsschaltung enthält eine Schmelzzählerschaltung, die ausgelegt, ihren Zählwert zu inkrementieren, wann immer die Freischwingungszählerschaltung das Aufwärtszählsignal ausgibt, wenn die erste Abnorm-Stromerfassungsschaltung das erste Abnorm-Stromsignal ausgibt, und die weiter ausgelegt ist, den ersten Ausschaltbetrieb des Halbleiterschaltelements zu initiieren, wenn ihr Zählwert einen Bezugsanomaliezählwert erreicht. Die Normaldauerakkumulationsschaltung enthält eine Löschzählerschaltung, die ausgelegt ist, ihren Zählwert zu inkrementieren, wann immer die Freischwingungszählerschaltung das Aufwärtszählsignal ausgibt, und die außerdem ausgelegt ist, das Löschsignal auszugeben, wenn ihr Zählwert einen Bezugslöschzählwert erreicht, und enthält außerdem eine Normaldauerrücksetzschaltung, die ausgelegt ist, einen Zählwert der Löschzählerschaltung auf der Grundlage einer Ausgabe des ersten Abnorm-Stromsignals von der ersten Abnorm-Stromerfassungsschaltung zurückzusetzen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Zählen der Anomaliezeit durch die Anomaliezeitakkumulationsschaltung und das Zählen der Normaldauer durch die Normaldauerakkumulationsschaltung auf der Grundlage des Zählens durch die allgemeine bzw. gemeinsame Freischwingungszählerschaltung durchgeführt. Dadurch kann die Schaltungskonstruktion im Vergleich zu einer Konstruktion vereinfacht werden, bei der der Akkumulationsbetrieb der Anomaliezeitakkumulationsschaltung und der Akkumulationsbetrieb der Normaldauerakkumulationsschaltung vollständig unabhängig voneinander durchgeführt werden.
Vorzugsweise ist weiterhin eine Latch-Schaltung, die ausgelegt ist, einen Ausschaltzustand des Halbleiterschaltelements, der durch die Anomaliezeitakkumulationsschaltung bewirkt wird, aufrechtzuerhalten, enthalten. Dadurch kann der Ausschaltzustand des Halbleiterschaltelements aufgrund der Anomaliezeit der Anomaliezeitakkumulationsschaltung, die die erste Bezugszeit erreicht, aufrechterhalten werden. Das heißt, das Halbleiterschaltelement kann in einem selbst nicht wiederherstellbaren Zustand gehalten werden, in dem ein leitender Zustand nicht wiederhergestellt werden kann, wenn nicht beispielsweise eine externe Eingabe zum Anfordern eines leitenden Zustands des Halbleiterschaltelements während eines normalen Zustands ausgeschaltet wird oder die Energiequelle ausgeschaltet wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm, das die allgemeine Konstruktion einer Energieversorgungssteuerung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist ein Schaltungsdiagramm, das hauptsächlich eine Überstromerfassungsschaltung zeigt;
3 ist ein erläuterndes Diagramm, das eine Rauchemissionskennlinie darstellt;
4 ist ein Schaltungsdiagramm, das die Konstruktion einer Ausgangssteuerschaltung zeigt;
5 ist ein schematisches Diagramm, das die Konstruktion einer Ladungspump-/Gatetreiber-Schaltung zeigt;
6A ist eine Grafik, die die Beziehung zwischen der Gatespannung und der Ladezeit zeigt;
6B ist eine Grafik, die die Beziehung zwischen der Gatespannung und der Entladezeit zeigt;
7 ist ein Zeitdiagramm, das einen Betrieb der Ausgangssteuerschaltung darstellt;
8 ist ein Schaltungsdiagramm, das die Konstruktion einer Ausgangssteuerschaltung gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt;
9 ist ein Zeitdiagramm, das einen Betrieb der Ausgangssteuerschaltung darstellt;
10 ist ein Blockdiagramm, das schematisch eine Energieversorgungssteuerung gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt;
11 ist ein schematisches Diagramm, das die Energieversorgungssteuerung und einen Betriebsschalter (ein Beispiel) zeigt;
12 ist ein schematisches Diagramm, das die Energieversorgungssteuerung und den Betriebsschalter (ein anderes Beispiel) zeigt;
13 ist ein Blockdiagramm, das schematisch eine Energieversorgungssteuerung gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt;
14 ist ein Diagramm, das schematisch die äußere Konstruktion einer Halbleitervorrichtung zeigt;
15 ist ein Blockdiagramm, das die allgemeine Konstruktion der Energieversorgungssteuerung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
16 ist ein Schaltungsdiagramm eines internen Massegenerators;
17 ist ein Schaltungsdiagramm einer Sourcepotenzialsteuerung, eines Schwellenspannungsgenerators und eines Stromanomaliedetektors;
18 ist eine Grafik zur Erläuterung von Einstellpegeln eines ersten Anomalieschwellenstroms und eines zweiten Anomalieschwellenstroms;
19 ist ein Schaltungsdiagramm eines Steuerlogikabschnitts;
20 ist eine Tabelle, die eine Entsprechung zwischen Zählwerten eines Schmelzzählers und eines FR-Zählers und einem Schwellenwertbestimmungssignal zeigt;
21 ist ein Zeitdiagramm verschiedener Signale zum Darstellen eines Betriebs der Energieversorgungssteuerung (während eines normalen Zustands);
22 ist ein Zeitdiagramm verschiedener Signale zum Darstellen eines Betriebs der Energieversorgungssteuerung (während eines Überstroms); und
23 ist ein Zeitdiagramm verschiedener Signale zum Darstellen eines Betriebs der Energieversorgungssteuerung (während eines Schmelzstroms).
Bezugszeichenliste

10, 210: Energieversorgungssteuerung
11, 217: Halbleitervorrichtung
13: Überstromerfassungsschaltung (erste und zweite Abnorm-Stromerfassungsschaltung)
15, 214: Leistungs-MOSFET (Halbleiterschaltelement, Leistungs-FET)
16, 218: Erfassungs-MOSFET (Erfassungs-FET)
41: Ladungspump-/Gatetreiber-Schaltung (Ladungsratenänderungsschaltung, Entladungsratenänderungsschaltung)
50, 211: Last
61, 212: Energiequelle
70: Ausschaltdauerzähler (Ausschaltdauerakkumulationsschaltung)
71: Schmelzzeitzähler (Anomaliezeitakkumulationsschaltung)
72: Löschzähler (Normaldauerakkumulationsschaltung)
81: UND-Schaltung (Anomaliezeitlöschschaltung)
101: Latch-Schaltung
110: Halbleiterchip
117: Schaltanschlussfläche (Bond-Anschlussfläche)
119: Drahtverbindung
228: Gatetreiber(Ladungsratenänderungsschaltung, Entladungsratenänderungsschaltung)
258, 259: Komparator (erste und zweite Abnorm-Stromerfassungsschaltung)
271: FR-Zähler (Freischwingungszählerschaltung)
272: Löschzähler (Löschzählerschaltung)
273: Schmelzzähler (Schmelzzählerschaltung)
276: OC-Speicher (Ausschaltschaltung)
286: FCC-Rücksetzgenerator (Anomaliezeitlöschschaltung)
292: CLC-Rücksetzgenerator (Normalzeitrücksetzschaltung)
CLR: Löschsignal
FC: Anomaliesignal, Schmelzstromsignal (erstes Abnorm-Stromsignal)
OC: Anomaliesignal, Überstromsignal (zweites Abnorm-Stromsignal)
OvF7: Zählsignal(Aufwärtszählsignal)
Ia: ersterSchwellenstrom (erster Schwellenwert)
Ib: zweiter Schwellenstrom (zweiter Schwellenwert)
Ip: Strom (Laststrom)
IL: Laststrom
ILoc: erster Anomalieschwellenstrom (zweiter Schwellenwert)
ILfc: zweiter Anomalieschwellenstrom (erster Schwellenwert)
Is: Erfassungsstrom
L, 213: Leitung (Energieversorgungsleitung)
P1: Eingangsanschluss (externer Eingangsanschluss)
S1, Ein: Steuersignal
S5: Löschsignal

BESTER MODUS ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
<Erste Ausführungsform>
Eine erste Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die 1 bis 7 erläutert.
(1) Allgemeine Konstruktion
1 ist ein Blockdiagramm, das die allgemeine Konstruktion einer Energieversorgungssteuerung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Wie es in der Figur gezeigt ist, stellt die Energieversorgungssteuerung 10 der vorliegenden Ausführungsform ein Steuersignal S1 wie z. B. ein konstantes Spannungssignal oder ein PWM-Steuersignal (Pulsbreitenmodulationssteuersignal) direkt oder indirekt dem Steuereingangsanschluss (d. h. dem Gateanschluss G) eines Leistungs-MOSFET 15 (d. h. einem Beispiel eines ”Halbleiterschaltelements” und eines ”Leistungs-FET”) bereit, um die Energiezufuhr von einer Fahrzeugenergiequelle 61 (im Folgenden als eine ”Energiequelle 61” bezeichnet), die mit der Ausgangsseite des Leistungs-MOSFET 15 verbunden ist, zu einer Last 50 zu steuern. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Energieversorgungssteuerung 10 an einem nicht gezeigten Fahrzeug installiert und wird für die Antriebssteuerung der Last 50 wie z. B. einer Fahrzeugleuchte, eines Lüftermotors oder eines Entfeuchtungsheizgeräts verwendet. Ein Betriebsschalter 52 ist mit einem Eingangsanschluss P1 der Energieversorgungssteuerung 10 verbunden, die betrieben wird, wenn der Betriebsschalter 52 eingeschaltet ist. Im Folgenden meint ”eine Last” eine Vorrichtung, die durch die Energieversorgungssteuerung 10 zu steuern ist, und beinhaltet nicht einen elektrischen Draht 51, der zwischen die Energieversorgungssteuerung 10 und die gesteuerte Vorrichtung geschaltet ist. Die Last 50 und der elektrische Draht 51 werden in der folgenden Erläuterung gemeinsam als eine ”externe Schaltung” bezeichnet.
Wie es in 1 gezeigt ist, wird das Steuersignal S1 in eine Eingangsschnittstelle 45, die mit dem Eingangsanschluss P1 verbunden ist, eingegeben. Als Reaktion auf ein Steuersignal S1 (eines niedrigen Pegels) schaltet sich ein FET 47 ein, so dass eine Ausgangssteuerschaltung 40 betrieben wird. Die Ausgangssteuerschaltung 40 enthält eine Ladungspump-/Gatetreiber-Schaltung 41 (siehe 2 und 4), und eine Überstromerfassungsschaltung 13 ist mit dieser verbunden. Ein dynamischer Begrenzer 44 ist zwischen den Drainanschluss D und den Gateanschluss G des Leistungs-MOSFET 15 geschaltet.
Die Ladungspump-/Gatetreiber-Schaltung 41 der Ausgangssteuerschaltung 40 ist mit dem Gateanschluss G des Leistungs-MOSFET 15 und dem Gateanschluss G eines Erfassungs-MOSFET 16, der unten beschrieben wird (siehe 2), der Überstromerfassungsschaltung 13 verbunden. Die Ladungspump-/Gatetreiber-Schaltung 41 ist ebenfalls mit dem Sourceanschluss S des Leistungs-MOSFET 15 verbunden. Ein externer Widerstand 64, der in 1 weggelassen ist, ist mit einem externen Anschluss P4 einer Halbleitervorrichtung 11 (einer halbleitenden Vorrichtung) verbunden, und ein Erfassungsstrom Is (d. h. ein Beispiel eines ”Erfassungssignals”), der unten beschrieben wird, von dem Erfassungs-MOSFET 16 fließt in die Masse durch den externen Widerstand 64.
Wie es in 1 gezeigt ist, sind der Leistungs-MOSFET 15, die Überstromerfassungsschaltung 13, die Ausgangssteuerschaltung 40 und Ähnliches, d. h. die Schaltungskonstruktionen innerhalb des gestrichelten Rahmens in der Figur der Energieversorgungssteuerung 10 auf einem einzelnen Chip oder auf mehreren Chips, die in einem Gehäuse untergebracht sind, um die Halbleitervorrichtung 11 auszubilden, konfiguriert.
(2) Überstromerfassungsschaltung
2 ist ein Schaltungsdiagramm, das hauptsächlich die Überstromerfassungsschaltung 13, d. h. ein Beispiel einer ”ersten und zweiten Abnorm-Stromerfassungsschaltung”) zum Erfassen einer Anomalie eines Stroms, der durch den Leistungs-MOSFET 15 fließt, zeigt. In der Figur entsprechen die Konstruktionen innerhalb des Strich-Punkt-Rahmens der Überstromerfassungsschaltung 13. Die Überstromerfassungsschaltung 13 enthält den Erfassungs-MOSFET 16 (d. h. ein Beispiel eines ”Erfassungs-FET” und eines ”Stromerfassungselements”), durch den ein Erfassungsstrom Is, der dem Betrag eines Stroms des Leistungs-MOSFET 15 entspricht, fließt.
Insbesondere sind mehrere MOSFETs auf der Halbleitervorrichtung 11 angeordnet. Die Drainanschlüsse D der MOSFETs sind gemeinsam miteinander und mit einem Energieversorgungsanschluss P2 verbunden. Die Sourceanschlüsse S der meisten der MOSFETs sind gemeinsam mit einem Ausgangsanschluss P3 verbunden, so dass die MOSFETs den Leistungs-MOSFET 15 ausbilden. Die Sourceanschlüsse S der verbleibenden MOSFETs sind mit einem FET 20 verbunden, so dass die MOSFETs den Erfassungs-MOSFET 16 ausbilden. Das Verhältnis der Anzahl der MOSFETs, die den Erfassungs-MOSFET 16 bilden, zu der Anzahl der MOSFETs, die den Leistungs-MOSFET 15 bilden, entspricht näherungsweise einem Erfassungsverhältnis.
Der Sourceanschluss S des Leistungs-MOSFET 15 und der Sourceanschluss S des Erfassungs-MOSFET 16 sind mit den jeweiligen Eingangsanschlüssen eines Operationsverstärkers 18 verbunden. Der Gateanschluss des FET 20 ist mit der Ausgangsseite des Operationsverstärkers 18 verbunden
Somit werden die Potenziale der Drainanschlüsse D des Leistungs-MOSFET 15 und des Erfassungs-MOSFET 16 einander gleich gehalten, und die Potenziale der Sourceanschlüsse S von diesen werden ebenfalls einander gleich gehalten. Dadurch wird der Erfassungsstrom Is, der durch den Erfassungs-MOSFET 16 fließt, stabil auf einem konstanten Verhältnis (d. h. dem obigen Erfassungsverhältnis) zu dem Laststrom Ip gehalten, der durch den Leistungs-MOSFET 15 fließt. Der Leistungs-MOSFET 15 und der Erfassungs-MOSFET 16 werden bei der Bedingung, dass ein Steuersignal S1 (eines niedrigen Pegels) in den Eingangsanschluss P1 als Reaktion auf das Einschalten des Betriebsschalters 52 eingegeben wird, eingeschaltet (d. h. von einem Ausschaltzustand in einen leitenden Zustand geschaltet). Eine Leitung L, die zwischen die Energiequelle 61 und die Last 50 geschaltet ist, ist ein Beispiel einer ”Energieversorgungsleitung”.
Ein FET 24 und ein FET 26 bilden eine Stromspiegelschaltung, und dadurch fließt ein Spiegelstrom Is' desselben Pegels wie der Erfassungsstrom Is von dem Erfassungs-MOSFET 16 auf der Verbindungsleitung zwischen dem FET 26 und einem FET 28. Außerdem bilden der FET 28 und ein FET 30 eine Stromspiegelschaltung, und dadurch fließt ein Spiegelstrom Is'' desselben Pegels wie der Erfassungsstrom Is durch den FET 30 und den externen Anschluss P4.
Ein Eingangsanschluss eines Komparators 32 ist mit der Verbindungsleitung zwischen dem FET 30 und dem externen Anschluss P4 verbunden. Drei Widerstände 34, 35, 36 sind beispielsweise seriell zwischen eine Energieleitung, die mit der Energiequelle 61 verbunden ist, und die Masse geschaltet. Der andere Eingangsanschluss des Komparators 32 ist mit einem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 35 und dem Widerstand 36 verbunden. Ein Eingangsanschluss eines Komparators 37 ist mit der Verbindungsleitung zwischen dem FET 30 und dem externen Anschluss P4 verbunden. Der andere Eingangsanschluss des Komparators 37 ist mit einem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 34 und dem Widerstand 35 verbunden.
Wenn die Spannung Vo an dem externen Anschluss P4, mit dem der externe Widerstand 64 verbunden ist, eine erste Schwellenspannung Vr1 an dem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 35 und dem Widerstand 36 überschreitet, schaltet sich der Komparator 32 ein, um ein Anomaliesignal FC eines hohen Pegels (d. h. ein Beispiel eines ”ersten Abnorm-Stromsignals”) auszugeben. Andererseits schaltet sich der Komparator 37 ein, um ein Anomaliesignal OC eines hohen Pegels (d. h. ein Beispiel eines ”zweiten Abnorm-Stromsignals”) auszugeben, wenn die Spannung Vo an dem externen Anschluss P4, mit dem der externe Widerstand 64 verbunden ist, eine zweite Schwellenspannung Vr2 (die größer als die erste Schwellenspannung Vr1 ist) an dem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 34 und dem Widerstand 35 überschreitet. Im Folgenden wird ein Laststrom Ip während einer Stromanomalie, der durch den Leistungs-MOSFET 15 fließt, wenn die Spannung Vo an dem externen Anschluss P4 die erste Schwellenspannung Vr1 erreicht, als ein ”erster Schwellenstrom Ia” bezeichnet. Ein Laststrom Ip während einer Stromanomalie, der durch den Leistungs-MOSFET 15 fließt, wenn die Spannung Vo an dem externen Anschluss P4 die zweite Schwellenspannung Vr3 erreicht, wird als ein ”zweiter Schwellenstrom Ib” bezeichnet.
3 ist eine Grafik, die eine Rauchemissionskennlinie einer externen Schaltung wie z. B. eines elektrischen Drahtes 51 (z. B. des Beschichtungsmaterials des elektrischen Drahtes), der mit der Energieversorgungssteuerung 10 der vorliegenden Ausführungsform verbindbar ist, zeigt, die die Beziehung zwischen einem Strompegel und einer Stromanwendungszeit (d. h. einer Zeit bis zum Schmelzen) repräsentiert.
Das heißt, es ist eine Zeit gezeigt, die es dauert, bis das Beschichtungsmaterial des elektrischen Drahtes 51 zu schmoren beginnt, während ein beliebiger konstanter Strom (d. h. ein Ein-Schuss-Strom) an den elektrischen Draht 51 angelegt ist. Die Grafik zeigt eine Rauchemissionskennlinie des elektrischen Drahtes 51, der mit der Energieversorgungssteuerung 10 zu verbinden ist. Die Rauchemissionskennlinie hängt von einer externen Schaltung (beispielsweise einem Verdrahtungselement wie z. B. einem elektrischen Draht oder einer Last) ab, die tatsächlich mit der Energieversorgungssteuerung 10 zu verbinden ist, und daher sollten die Pegel des Erfassungsstroms Is, auf der Grundlage dessen die obigen Anomaliesignale FC, OC ausgegeben werden, in Abhängigkeit davon geändert werden. Dieses kann auf einfache Weise durch Einstellen des Widerstandswerts des oben beschriebenen externen Widerstands 64 erzielt werden.
In der Grafik repräsentiert ILmax den Nennstrom der Last 50 (d. h. eine Grenze der Verwendung, für die der Entwurf eine Garantie abgibt). Io repräsentiert den kritischen Gleichgewichtsstrom, der angelegt werden kann, während ein thermischer Gleichgewichtszustand aufrechterhalten wird, bei dem eine Wärmeerzeugung und -abstrahlung in dem elektrischen Draht 51 ausgeglichen sind. Wenn ein Strom eines größeren Pegels als der kritische Gleichgewichtsstrom Io angelegt wird, betrifft dieses den überthermischen Widerstandsbereich, in dem ein Strompegel und eine Zeit bis zur Rauchemission im Wesentlichen umgekehrt proportional zueinander sind. Der Komparator 32 erfasst eine erste Stromanomalie (im Folgenden als ein ”Schmelzstrom” bezeichnet), das heißt, wenn der Laststrom Ip, der durch den Leistungs-MOSFET 15 fließt, den ersten Schwellenstrom Ia erreicht, der etwas höher als der Nennstrom ILmax der Last 50 ist, und gibt ein Anomaliesignal FC (eines hohen Pegels) aus. Wenn der Laststrom um diesen Pegel liegt, muss der Leistungs-MOSFET 15 nicht unmittelbar ausgeschaltet werden, wie es unten beschrieben ist. Er sollte ausgeschaltet werden, wenn der Schmelzstromzustand eine beachtliche Zeit andauert.
Im Gegensatz dazu erfasst der Komparator 37 eine zweite Stromanomalie (im Folgenden als ein ”Überstrom” bezeichnet), das heißt, wenn der Laststrom Ip, der durch den Leistungs-MOSFET 15 fließt, den zweiten Schwellenstrom Ib erreicht, der größer als der erste Schwellenstrom Ia ist, und gibt ein Anomaliesignal OC (eines hohen Pegels) aus. Wenn der Laststrom Ip einen derartig hohen Pegel aufweist, dass er den zweiten Anomalieschwellenstrom Ib überschreitet, sollte der Leistungs-MOSFET 15 unmittelbar ausgeschaltet werden, wie es unten beschrieben ist.
(3) Ausgangssteuerschaltung
4 ist ein Schaltungsdiagramm, das die Konstruktion der Ausgangssteuerschaltung 40 zeigt. Wie es in der Figur gezeigt ist, enthält die Ausgangssteuerschaltung 40 hauptsächlich die Ladungspump-/Gatetreiber-Schaltung 41, einen Ausschaltdauerzähler 70, einen Schmelzzeitzähler 71 und einen Löschzähler 72. Die Ausgangssteuerschaltung 40 enthält außerdem den obigen Eingangsanschluss P1 zum Empfangen des Steuersignals S1, einen Eingang P5 zum Empfangen des Anomaliesignals OC, einen Eingang P6 zum Empfangen des Anomaliesignals FC, einen Eingang P7 zum Empfangen eines Taktsignals CLK und einen Eingang P8 zum Empfangen eines Rücksetzsignals RST.
a. Ladungspump-/Gatetreiber-Schaltung
5 ist ein schematisches Diagramm, das die Konstruktion der Ladungspump-/Gatetreiber-Schaltung 41 zeigt. Die Ladungspump-/Gatetreiber-Schaltung 41 enthält eine Ladungspumpe 130, die zwischen den Energieversorgungsanschluss P2 und die Gateanschlüsse des Leistungs-MOSFET 15 und des Erfassungs-MOSFET 16 (in der Figur weggelassen) geschaltet ist, und enthält außerdem einen Normal-Entladungs-FET 131, der zwischen die Gateanschlüsse und Sourceanschlüsse des Leistungs-MOSFET 15 und des Erfassungs-MOSFET 16 geschaltet ist. Weiterhin enthält die Ladungspump-/Gatetreiber-Schaltung 41 einen Eil-Ladungs-FET 132 und eine Diode 133, die zwischen den Energieversorgungsanschluss P2 und die Gateanschlüsse des Leistungs-MOSFET 15 und des Erfassungs-MOSFET 16 geschaltet sind, und enthält außerdem einen Eil-Entladungs-FET 134, der zwischen die Gateanschlüsse und Sourceanschlüsse des Leistungs-MOSFET 15 und des Erfassungs-MOSFET 16 geschaltet ist.
In einem normalen Zustand (bei dem weder ein Schmelzstrom noch ein Überstrom aufgetreten ist) wird die Ladungspumpe 130 allein als Reaktion auf ein Steuersignal S1 eines niedrigen Pegels angesteuert, so dass eine höhere Spannung von der Energieversorgungsspannung Vcc erzeugt und zwischen die Gateanschlüsse und Sourceanschlüsse des Leistungs-MOSFET 15 und des Erfassungs-MOSFET 16 zum Einschalten oder Wechseln in einen leitenden Zustand angelegt wird. Somit wird ein normaler Ladungsbetrieb durchgeführt (siehe 6A). Andererseits wird als Reaktion auf ein Steuersignal S1 eines hohen Pegels die Erzeugung einer höheren Spannung durch die Ladungspumpe 130 unterbrochen, und der Normal-Entladungs-FET 131 wird alleine eingeschaltet, so dass ein Entladen zwischen den Gateanschlüssen und Sourceanschlüssen des Leistungs-MOSFET 15 und des Erfassungs-MOSFET 16 durchgeführt wird, um in einen Ausschaltzustand zu wechseln. Somit wird ein normaler Entladebetrieb durchgeführt (siehe 68).
Die Ladungspump-/Gatetreiber-Schaltung 41 ist ebenfalls mit dem Ausgangsanschluss einer ODER-Schaltung 74, die unten beschrieben ist, verbunden. Als Reaktion auf ein Zwangsausschaltsignal S2 (eines hohen Pegels) von dieser wird die Erzeugung einer höheren Spannung ebenfalls unterbrochen, während die Ladung zwischen den Gateanschlüssen und Sourceanschlüssen (d. h. die Gateladung) des Leistungs-MOSFET 15 und des Erfassungs-MOSFET 16 freigesetzt wird. Somit wird ein erzwungener Ausschaltbetrieb durchgeführt (im Folgenden wird ein Ausschaltbetrieb, der auf der Grundlage des Zwangsausschaltsignals S2 durchgeführt wird, als ein ”erzwungener Ausschaltbetrieb” bezeichnet).
Während des erzwungenen Ausschaltbetriebs, der auf der Grundlage des Zwangsausschaltsignals S2 durchgeführt wird, setzt die Ladungspump-/Gatetreiber-Schaltung 41 die Gateladung mit einer höheren Rate als während eines normalen Ausschaltbetriebs, der auf der Grundlage eines Steuersignals S1 (eines hohen Pegels) durchgeführt wird, frei. Dadurch wird der erzwungene Ausschaltbetrieb schneller als ein normaler Ausschaltbetrieb durchgeführt. Somit dient die Ladungspump-/Gatetreiber-Schaltung 41 auch als eine ”Entladungsratenänderungsschaltung” der vorliegenden Erfindung. Insbesondere schaltet die Ladungspump-/Gatetreiber-Schaltung 41 den Normal-Entladungs-FET 131 und außerdem den Eil-Entladungs-FET 134 als Reaktion auf ein Zwangsausschaltsignal S2 (eines hohen Pegels) ein, so dass das Entladen zwischen den Gateanschlüssen und Sourceanschlüssen des Leistungs-MOSFET 15 und des Erfassungs-MOSFET 16 für einen Ausschaltbetrieb schnell durchgeführt wird. Somit wird ein schneller Entladebetrieb durchgeführt (siehe 6B).
Außerdem empfängt die Ladungspump-/Gatetreiber-Schaltung 41 ein Anomaliesignal FC (eines hohen Pegels) von dem Eingang P6 und erhöht eine Spannungserhöhungsrate als Reaktion auf das Anomaliesignal FC (eines hohen Pegels). Das heißt, es wird eine Ladungsrate zum Laden zwischen den Gateanschlüssen und Sourceanschlüssen des Leistungs-MOSFET 15 und des Erfassungs-MOSFET 16 (d. h. für eine Gateladung) auf eine höhere Rate als für einen normalen Zustand geändert, so dass sich der Laststrom Ip und der Erfassungsstrom Is steil erhöhen (siehe die Grafik des Erfassungsstroms Is in 7). Dadurch kann die Überstromerfassungsschaltung 13 einen Überstrom noch früher erfassen. Somit dient die Ladungspump-/Gatetreiber-Schaltung 41 als eine ”Ladungsratenänderungsschaltung” der vorliegenden Erfindung. Insbesondere schaltet die Ladungspump-/Gatetreiber-Schaltung 41 die Ladungspumpe 130 und außerdem den Eil-Ladungs-FET 132 als Reaktion auf ein Anomaliesignal FC (eines hohen Pegels) ein, so dass sich die Spannung schnell auf die Energieversorgungsspannung Vcc erhöht. Somit wird ein schneller Ladebetrieb durchgeführt (siehe 6A).
b. Ausschaltdauerzähler
Der Ausschaltdauerzähler 70 (d. h. ein Beispiel einer ”Ausschaltdauerakkumulationsschaltung” der vorliegenden Erfindung) zählt von dem Anfangswert n auf Null synchron zur Taktung des obigen Taktsignals CLK abwärts. Insbesondere ist der Eingang P5 mit dem Setzanschluss des Ausschaltdauerzählers 70 verbunden, so dass ein Anomaliesignal OC (eines hohen Pegels) eingegeben werden kann. Der Eingang P8 ist mit dessen Rücksetzanschluss verbunden, so dass ein Rücksetzsignal RST (eines hohen Pegels) im Pegel invertiert und eingegeben wird.
Außerdem sind n Ausgangsanschlüsse, die den jeweiligen Zählwerten des Ausschaltdauerzählers 70 entsprechen, mit den jeweiligen Eingangsanschlüssen einer ODER-Schaltung 73 verbunden. Ein Ausgangssignal von der ODER-Schaltung 73 wird an einen der Eingangsanschlüsse der ODER-Schaltung 74 angelegt. Ein Ausgangssignal einer UND-Schaltung 75 wird an den Takteingangsanschluss des Ausschaltdauerzählers 70 angelegt. Das Taktsignal CLK von dem Eingang P7 und das Ausgangssignal S3 der ODER-Schaltung 73 werden in die UND-Schaltung 75 eingegeben.
Gemäß dieser Konstruktion führt der Ausschaltdauerzähler 70 das Abwärtszählen synchron zur Taktung des Taktsignals CLK beginnend mit dem Anfangszustand, bei dem sämtliche n Zähler auf ”1” liegen und daher sämtliche n Ausgangsanschlüsse einen hohen Pegel aufweisen, durch, wenn ein Anomaliesignal OC in dessen Setzanschluss eingegeben wird.
Wenn nicht und bis der Ausschaltdauerzähler 70 das Abwärtszählen auf ”0” beendet, liegt der Ausgangsanschluss S3 der ODER-Schaltung 73 auf einem hohen Pegel, und daher wird das Taktsignal CLK durch die UND-Schaltung 75 validiert, so dass es in den Taktanschluss des Ausschaltdauerzählers 70 eingegeben wird. Während dieser Zeit wird ein Ausgangssignal S3 eines hohen Pegels als das obige Zwangsausschaltsignal S3 über die ODER-Schaltung 74 an die Ladungspump-/Gatetreiber-Schaltung 41 angelegt. Im Gegensatz dazu wechselt der Ausgangsanschluss S3 der ODER-Schaltung 73 auf einen niedrigen Pegel, wenn der Ausschaltdauerzähler 70 das Abwärtszählen auf ”0” beendet und dadurch sämtliche n Ausgangsanschlüsse auf einen niedrigen Pegel invertiert werden. Dann wird das Taktsignal CLK durch die UND-Schaltung 75 invalidiert, so dass der Abwärtszählbetrieb des Ausschaltdauerzählers 70 anhält. Zu diesem Zeitpunkt wird das Ausgangssignal S3 eines niedrigen Pegels an die ODER-Schaltung 74 angelegt.
Das heißt, wie es 7 (siehe Zeitdiagramme des Ausschaltdauerzählers und der MOS-Sperrung [2]) gezeigt ist, der Ausschaltdauerzähler 70 initiiert unmittelbar den obigen erzwungenen Ausschaltbetrieb des Leistungs-MOSFET 15, wann immer die Überstromerfassungsschaltung 13 ein Anomaliesignal OC als Reaktion auf einen Überstromzustand ausgibt, und gibt den erzwungenen Ausschaltbetrieb nach dem Abwärtszählen von n frei (im Folgenden wird dieser erzwungene Ausschaltbetrieb (d. h. ein Beispiel eines ”zweiten Ausschaltens”) als ein ”zweiter erzwungener Ausschaltbetrieb” bezeichnet). Eine Zeit, die durch den Abwärtszählbetrieb des Ausschaltdauerzählers 70 gezählt wurde, entspricht einer ”Ausschaltdauer” der vorliegenden Erfindung, und eine Zeit, die durch das gesamte Abwärtszählen von n gemessen wird, ist ein Beispiel einer ”dritten Bezugszeit” der vorliegenden Erfindung. Die dritte Bezugszeit wird auf eine Zeit eingestellt, die kürzer als die Zeit t2 ist, die dem zweiten Schwellenstrom Ib auf der Rauchemissionskennlinie in der 3 entspricht.
c. Löschzähler
Der Löschzähler 72 (d. h. ein Beispiel einer ”Normaldauerakkumulationsschaltung” und einer ”Löschzählerschaltung”) zählt von dem Anfangswert 0 bis q (q > n) synchron zur Taktung des Taktsignals CLK aufwärts. Insbesondere ist der Rücksetzanschluss des Löschzählers 72 mit dem Ausgangsanschluss einer UND-Schaltung 76 verbunden, um das im Pegel invertierte Signal eines Ausgangssignals von der UND-Schaltung 76 zu empfangen. Eine Zeit, die durch den Aufwärtszählbetrieb des Löschzählers 72 gemessen wurde, entspricht einer ”Normaldauer” der vorliegenden Erfindung, und eine Zeit, die durch das gesamte Zählen bis q gemessen wird, ist ein Beispiel einer ”zweiten Bezugszeit”. Die zweite Bezugszeit wird auf der Grundlage der Zeit bestimmt, die es dauert, bis beispielsweise ein Überhitzungszustand der Last oder Ähnliches nach dem Beseitigen eines Schmelzstroms oder eines Überstromzustands beseitigt ist.
Ein Rücksetzsignal RST wird in die UND-Schaltung 76 über den Eingang P8 eingegeben, und ein Ausgangssignal von einer NICHT-ODER-Schaltung 77 wird ebenfalls eingegeben. Ein Anomaliesignal FC wird in die NICHT-ODER-Schaltung 77 über den Eingang P6 eingegeben, und ein Ausgangssignal S3 der ODER-Schaltung 73 wird ebenfalls eingegeben.
Gemäß dieser Konstruktion wird, wie es in dem Zeitdiagramm des Löschzählers in 7 gezeigt ist, der Zählwert des Löschzählers 72 auf den Anfangswert ”0” zurückgesetzt, wenn die Überstromerfassungsschaltung 13 ein Anomaliesignal FC als Reaktion auf einen Schmelzstromzustand ausgibt oder während der Ausschaltdauerzähler 70 den Abwärtszählbetrieb aufgrund eines Überstromzustands durchführt. Der Ausgangsanschluss einer UND-Schaltung 78 ist mit dem Taktanschluss des Löschzählers 72 verbunden. Die UND-Schaltung 78 empfängt das Taktsignal CLK über den Eingang P7. Außerdem wird ein Ausgangssignal S4 von einer UND-Schaltung 79, die unten beschrieben wird, durch eine Invertierungsschaltung im Pegel invertiert und von der UND-Schaltung 78 empfangen. Gemäß dieser Konstruktion wird, wenn nicht und bis der Schmelzzeitzähler 71 überfließt, das Taktsignal CLK durch die UND-Schaltung 78 validiert, und daher führt der Löschzähler 72 den Aufwärtszählbetrieb synchron zur Taktung des Taktsignals CLK durch. Wenn im Gegensatz dazu der Schmelzzeitzähler 71 übergeflossen ist, wird das Taktsignal CLK durch die UND-Schaltung 78 invalidiert, so dass der Aufwärtszählbetrieb anhält.
Außerdem ist einer der Eingangsanschlüsse einer UND-Schaltung 81 (d. h. ein Beispiel einer ”Anomaliezeitlöschschaltung”) mit dem Q-Invertierungsanschluss des Löschzählers 72 verbunden. Der Eingang P8 ist mit dem anderen Eingangsanschluss der UND-Schaltung 81 verbunden, so dass ein Rücksetzsignal RST (eines hohen Pegels) empfangen wird.
d. Schmelzzeitzähler
Der Schmelzzeitzähler 71 (d. h. ein Beispiel einer ”Anomaliezeitakkumulationsschaltung”) zählt von dem Anfangswert 0 bis m (m > n) synchron zur Taktung des Taktsignals CLK aufwärts. Insbesondere wird das Ausgangssignal der UND-Schaltung 81 im Pegel invertiert und in den Rücksetzanschluss des Schmelzzeitzählers 71 eingegeben. Dadurch wird der Schmelzzeitzähler 71 gelöscht (d. h. auf den Anfangswert ”0” zurückgesetzt), wenn der Löschzähler 72 das Zählen bis ”q” beendet und überfließt. Eine Zeit (d. h. eine Schmelzzeit), die durch den Aufwärtszählbetrieb des Schmelzzeitzählers 71 gemessen wurde, ist ein Beispiel einer ”Anomaliezeit” der vorliegenden Erfindung, und eine Zeit, die durch das gesamte Zählen bis m gemessen wird, ist ein Beispiel einer ”ersten Bezugszeit”. In der vorliegenden Ausführungsform wird der erste Schwellenstrom Ia auf einen Pegel eingestellt, der etwas höher als der Nennstrom ILmax der Last 50 ist. Die erste Bezugszeit wird auf eine Zeit eingestellt, die kürzer als die Zeit bis zur Rauchemission des elektrischen Drahtes 51 in dem Fall ist, in dem ein Strom, der dem ersten Schwellenstrom Ia entspricht, intermittierend in Intervallen erfasst wird, die kürzer als die zweite Bezugszeit sind. Daher kann ein Flatterkurzschluss, d. h. ein abnormer Strom, der durch einen Teil der verdrillten Drähte des elektrischen Drahtes 51 aufgrund eines Kurzschlusses in dem Teil der verdrillten Drähte in Intervallen fließt, die kürzer als die zweite Bezugszeit sind, erfasst werden, so dass das erzwungene Ausschalten des Leistungs-MOSFET 15 durchgeführt wird, ohne dass der elektrische Draht 51 den Rauchemissionszustand erreicht.
M Ausgangsanschlüsse, die dem jeweiligen Zählwert des Schmelzzeitzählers 71 entsprechen, sind mit den Eingangsanschlüssen der UND-Schaltung 79 verbunden. Das Ausgangssignal S4 von der UND-Schaltung 79 wird an die ODER-Schaltung 74 angelegt. Außerdem ist der Ausgangsanschluss einer UND-Schaltung 82 mit dem Taktsignal des Schmelzzeitzählers 71 verbunden. Die UND-Schaltung 82 empfängt das Taktsignal CLK, das im Pegel invertierte Signal des Ausgangssignals S4 der UND-Schaltung 79 und ein Ausgangssignal einer ODER-Schaltung 83. Die ODER-Schaltung 83 empfängt ein Anomaliesignal FC und das Ausgangssignal S3 der ODER-Schaltung 73.
Gemäß dieser Konstruktion führt der Schmelzzeitzähler 71 den Aufwärtszählbetrieb synchron zur Taktung des Taktsignals CLK durch, wenn die Überstromerfassungsschaltung 13 ein Anomaliesignal FC ausgibt oder während der Ausschaltdauerzähler 70 den Abwärtszählbetrieb durchführt, wie es in dem Zeitdiagramm des Akkumulationszählers in 7 gezeigt ist. Wenn im Gegensatz dazu ein Anomaliesignal FC nicht ausgegeben wird und der Ausschaltdauerzähler 70 den Abwärtszählbetrieb nicht durchführt, hält der Schmelzzeitzähler 71 den Aufwärtszählbetrieb an, da das Taktsignal CLK nicht empfangen wird. Wenn der Schmelzzeitzähler 71 einmal das Zählen bis ”m” beendet hat und überfließt, wird er das Taktsignal CLK nicht empfangen, und daher wird ein Ausgangssignal S4 eines hohen Pegels von der UND-Schaltung 79 kontinuierlich an die ODER-Schaltung 74 angelegt. Dann wird das Zwangsausschaltsignal S2 von der ODER-Schaltung 74 kontinuierlich an die Ladungspump-/Gatetreiber-Schaltung 41 angelegt.
Das heißt, wenn der Schmelzzeitzähler 71 einmal ein Anomaliesignal FC empfängt, führt er den Aufwärtszählbetrieb durch, während das Anomaliesignal FC kontinuierlich empfangen wird oder der Ausschaltdauerzähler 70 den Abwärtszählbetrieb durchführt. Wenn das Zählen bis ”m” beendet ist, ohne dass ein Rücksetzsignal (d. h. ein Ausgangssignal eines niedrigen Pegels von der UND-Schaltung 81) aufgrund eines Löschsignals S5 von dem Löschzähler 72 empfangen wird, was zu einem Überfließen führt, wird der erzwungene Ausschaltbetrieb des Leistungs-MOSFET 15 durchgeführt (siehe das Zeitdiagramm von MOS-Sperrung [1] in 7. Im Folgenden wird dieser erzwungene Ausschaltbetrieb (d. h. ein Beispiel eines ”ersten Ausschaltens”) als ein ”erster erzwungener Ausschaltbetrieb” bezeichnet. Dadurch kann ein Schmelzstrom- oder ein Überstromzustand beseitigt werden. Der Löschzähler 72 wird jedoch nicht überfließen, da das Taktsignal CLK nicht empfangen wird. Daher wird der Schmelzzeitzähler 71 nicht zurückgesetzt werden, und der erste erzwungene Ausschaltbetrieb wird aufrechterhalten. Somit dienen der Löschzähler 72, die UND-Schaltung 78 und Ähnliches als eine ”Latch-Schaltung” der vorliegenden Erfindung.
2. Betrieb und Wirkung der Energieversorgungssteuerung
Der Betrieb und die Wirkung der Energieversorgungssteuerung 10 während einer Stromanomalie wird mit Bezug auf die Zeitdiagramme, die in 7 gezeigt sind, erläutert.
Wenn ein Steuersignal S1 in den Eingangsanschluss P1 eingegeben wird, schaltet die Ladungspump-/Gatetreiber-Schaltung 41 den Leistungs-MOSFET 15 und den Erfassungs-MOSFET 16 ein, das heißt, sie schaltet diese in einen leitenden Zustand, und dadurch beginnt die Energiezufuhr zu der Last 50. Wenn der Erfassungsstrom Is den ersten Schwellenstrom Ia überschreitet, das heißt, wenn ein Schmelzstromzustand auftritt (zu einem Zeitpunkt (A) in 7), gibt die Überstromerfassungsschaltung 13 ein Anomaliesignal FC (eines hohen Pegels) aus und der Schmelzzeitzähler 71 beginnt einen Aufwärtszählbetrieb von dem Zählwert ”0” ausgehend. Zu diesem Zeitpunkt wird der Löschzähler 72 als Reaktion auf das Anomaliesignal FC gelöscht, so dass dessen Zählwert gleich ”0” ist.
Wenn der Erfassungsstrom Is sich weiter erhöht und den zweiten Schwellenstrom Ib überschreitet, das heißt, wenn ein Überstromzustand auftritt (zu einem Zeitpunkt (B) in 7), gibt die Überstromerfassungsschaltung 13 ein Anomaliesignal OC (eines hohen Pegels) aus. Dadurch beginnt der Ausschaltdauerzähler 70 einen Abwärtszählbetrieb von dem Anfangswert ”n” ausgehend, und es wird ein Zwangsausschaltsignal S2 an die Ladungspump-/Gatetreiber-Schaltung 41 angelegt, so dass ein zweiter erzwungener Ausschaltbetrieb des Leistungs-MOSFET 15 und Ähnlichem durchgeführt wird (siehe das Zeitdiagramm bei MOS-Sperrung in 7). Zu diesem Zeitpunkt fährt der Schmelzzeitzähler 71 mit dem Aufwärtszählbetrieb fort. Der Löschzähler 72 hält jedoch einen Zustand aufrecht, bei dem sein Zählwert auf der Grundlage eines Ausgangssignals S3 (eines hohen Pegels) von der ODER-Schaltung 73 zu ”0” gelöscht wird.
Danach wird das Ausgangssignal S3 der ODER-Schaltung 73 auf einen niedrigen Pegel invertiert, wenn der Ausschaltdauerzähler 70 das Abwärtszählen auf den Zählwert ”0” beendet (das heißt, wenn eine dritte Bezugszeit verstrichen ist). Dann wird das Zwangsausschaltsignal S2 nicht an die Ladungspump-/Gatetreiber-Schaltung 41 angelegt, und daher wird der zweite erzwungene Ausschaltbetrieb des Leistungs-MOSFET 15 und Ähnlichem freigegeben, so dass der leitende Zustand wiederhergestellt wird. Zu diesem Zeitpunkt beginnt der Löschzähler 72, der zu ”0” gelöscht wurde, mit einem Aufwärtszählbetrieb, da der Erfassungsstrom Is auf unterhalb des ersten Schwellenstroms Ia abfällt. Danach unterbricht, solange wie der Erfassungsstrom Is kleiner als der erste Schwellenstrom Ia ist, der Schmelzzeitzähler 71 den Aufwärtszählbetrieb, während sein Zählwert auf [a] (0 < a < m) gehalten wird. Wenn der Erfassungsstrom Is den ersten Schwellenstrom Ia erneut überschreitet (zu einem Zeitpunkt (D) in 7), nimmt der Schmelzzeitzähler 71 den Aufwärtszählbetrieb von dem Zählwert [a] wieder auf, und der Löschzähler 72 wird auf ”0” gelöscht, ohne den Zählwert ”q” zu erreichen.
Wenn danach der Erfassungsstrom Is kontinuierlich während einer beachtlichen Zeitdauer kleiner als der erste Schwellenstrom Ia gehalten wird und der Löschzähler 72 den Aufwärtszählbetrieb bis zum Zählwert ”q” beendet (zu einem Zeitpunkt (E) in 7), ohne gelöscht zu werden, wird der akkumulierte Zählwert ”b” (a < b < m) des Schmelzzeitzählers 71 als Reaktion auf ein Löschsignal S5 von dem Löschzähler 72 zu ”0” gelöscht, ohne den Zählwert ”m” zu erreichen.
Wenn der Erfassungsstrom Is danach den ersten Schwellenstrom Ia erneut überschreitet (zu einem Zeitpunkt (F) in 7), beginnt der Schmelzzeitzähler 71 erneut mit dem Aufwärtszählbetrieb. Das Ausgangssignal S4 von der UND-Schaltung 79 wird zu einem hohen Pegel invertiert, wenn der Schmelzzeitzähler 71 den Aufwärtszählbetrieb bis zu dem Zählwert ”m” beendet (zu einem Zeitpunkt (G) in 7), ohne dass ein Löschsignal S5 aufgrund des Überfließens des Löschzählers 72 empfangen wird. Als Reaktion darauf wird ein Zwangsausschaltsignal S2 an die Ladungspump-/Gatetreiber-Schaltung 41 angelegt, so dass der erste erzwungene Ausschaltbetrieb des Leistungs-MOSFET 15 und Ähnlichem durchgeführt wird. Dann wird der Löschzähler 72 das Taktsignal CLK nicht empfangen, und daher wird kein Überfließen auftreten. Dieses bedeutet, dass ein Löschen des Schmelzzeitzählers 71 aufgrund eines Löschsignals S5 von dem Löschzähler 72 nicht durchgeführt werden wird und daher der zweite erzwungene Ausschaltbetrieb (d. h. ein selbst nicht wiederherstellbarer erzwungener Ausschaltbetrieb) aufrechterhalten wird. Somit wird eine Latch-Funktion in der vorliegenden Ausführungsform erzielt. Der zweite erzwungene Ausschaltbetrieb wird nicht freigegeben, wenn nicht beispielsweise ein Rücksetzsignal RST extern in die Energieversorgungssteuerung 10 erneut eingegeben wird.
Wie es oben beschrieben ist, wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein zweiter erzwungener Ausschaltbetrieb des Leistungs-MOSFET 15 und Ähnlichem durchgeführt, wenn der Laststrom (oder der Erfassungsstrom Is), der auf der Energieversorgungsleitung L fließt, kontinuierlich den ersten Schwellenstrom Ia (der etwas höher als der Nennstrom ILmax der Last 50 ist) für die Dauer einer ersten Bezugszeit überschreitet. Wenn andererseits ein normaler Zustand, bei dem ein Überstrom oder ein Schmelzstrom nicht aufgetreten ist, für die Dauer einer zweiten Bezugszeit andauert, ohne dass die erste Bezugszeit erreicht wird, wird der Zählwert des Schmelzzeitzählers 71 auf ”0” gelöscht, so dass ein Ausschaltbetrieb des Leistungs-MOSFET 15 und Ähnlichem nicht durchgeführt wird. Dadurch kann ein Schutz der externen Schaltung gegenüber einer Stromanomalie erzielt werden, wenn ein Flatterkurzschluss auftritt, das heißt, wenn ein intermittierender Strom in Intervallen auftritt, die kürzer als die zweite Bezugszeit sind, ebenso wie wenn ein abnormer Strom Io (d. h. ein Erfassungsstrom, der Ia oder Ib entspricht) kontinuierlich auftritt, während ein Ausschaltbetrieb des Leistungs-MOSFET 15 und Ähnlichem aufgrund eines Einschaltstromstoßes verhindert wird, wenn die Energiezufuhr zu der Last 50 startet.
<Zweite Ausführungsform>
Die 8 und 9 zeigen eine zweite Ausführungsform. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der obigen Ausführungsform in der Schaltungskonstruktion eines Teils einer Ausgabesteuerschaltung. Die anderen Abschnitte ähneln derjenigen der ersten Ausführungsform, und daher werden diese mit denselben Bezugszeichen wie in der ersten Ausführungsform bezeichnet. Redundante Erläuterungen werden weggelassen, und die folgende Erläuterung konzentriert sich auf den Unterschied.
1. Konstruktion der vorliegenden Ausführungsform
Die Ausgangssteuerschaltung 40 der ersten Ausführungsform weist ein Latch-Funktion auf, und dadurch wird ein zweiter erzwungener Ausschaltbetrieb, der einmal durchgeführt wurde, nicht freigegeben, wenn nicht ein Rücksetzsignal RST eines hohen Pegels erneut eingegeben wird. Im Gegensatz dazu weist die Ausgangssteuerschaltung 100 der vorliegenden Ausführungsform keine Latch-Funktion auf, und es wird ein zweiter erzwungener Ausschaltbetrieb, der durchgeführt wird, freigegeben bzw. unterbrochen, wenn eine Haltezeit abgelaufen ist.
Insbesondere ist, wie es in 8 gezeigt ist, der Eingang P7 direkt mit dem Taktanschluss des Löschzählers 72 verbunden, so dass das Taktsignal CLK konsistent empfangen wird. Ein Ausgangssignal von dem Q-Invertierungsanschluss des Löschzählers 72 wird an eine ODER-Schaltung 90 angelegt, während ein Ausgangssignal von dem Q-Anschluss an eine NICHT-UND-Schaltung 91 angelegt wird. Die ODER-Schaltung 90 empfängt ein Ausgangssignal von der UND-Schaltung 79 über eine Verzögerungsschaltung 92, und ein Ausgangssignal von dieser wird an die UND-Schaltung 93 angelegt. Die UND-Schaltung 93 empfängt ebenfalls ein Rücksetzsignal RST, und ein Ausgangssignal S6 von dieser wird im Pegel invertiert und an einen ersten Rücksetzanschluss des Schmelzzeitzählers 71 angelegt. Die NICHT-UND-Schaltung 91 empfängt ein Ausgangssignal der UND-Schaltung 79 über die Verzögerungsschaltung 92, und ein Ausgangssignal S7 von dieser wird im Pegel invertiert und an einen zweiten Rücksetzanschluss des Schmelzzeitzählers 71 angelegt.
Der Schmelzzeitzähler 71 löscht sämtliche der ”m” Zähler auf den Anfangswert ”0”, wenn ein Ausgangssignal S6 an dem ersten Rücksetzanschluss empfangen wird. Wenn andererseits ein Ausgangssignal S7 an dem zweiten Rücksetzanschluss empfangen wird, werden einige der Zähler gelöscht, so dass der Zählwert gleich ”k” (0 < k < m) ist. Somit dienen der Löschzähler 72, die NICHT-UND-Schaltung 91, die UND-Schaltung 93 und Ähnliches als eine ”Freigabeschaltung” der vorliegenden Erfindung.
2. Betrieb und Wirkung der vorliegenden Ausführungsform
Der Betrieb der vorliegenden Ausführungsform während einer Stromanomalie und deren Wirkung wird mit Bezug auf die Zeitdiagramme, die in 9 gezeigt sind, erläutert. 9 betrifft einen Betrieb, nachdem der Schmelzzeitzähler 71 einmal den Zählwert ”m” erreicht hat und übergeflossen ist. Der Betrieb vor dem Überfließen ähnelt im Wesentlichen demjenigen, der in 7 gezeigt ist.
Wenn der Schmelzzeitzähler 71 zunächst das Zählen bis ”m” beendet (zu einem Zeitpunkt (H) in 9), nachdem die Ausgangssteuerschaltung 100 mit ihrem Betrieb beginnt, wird ein erster erzwungener Ausschaltbetrieb des Leistungs-MOSFET 15 und Ähnlichem durchgeführt (siehe das Zeitdiagramm bei MOS-Sperrung in der Figur). Dann verringert sich der Erfassungsstrom Is, was zu einem Abfall auf unterhalb des ersten Schwellenstroms Ia führt. Das Taktsignal CLK wird kontinuierlich in den Löschzähler 72 eingegeben, und daher wird dann der Aufwärtszählbetrieb synchron zur Taktung des Taktsignals CLK gestartet.
Wenn der Löschzähler 72 das Zählen bis ”q” beendet (zu einem Zeitpunkt (I) in 9), wird der Zählwert des Schmelzzeitzählers 71 auf der Grundlage des Ausgangssignals S7 teilweise auf ”k” gelöscht. Dadurch wird das Ausgangssignal S4 der ODER-Schaltung 79 auf einen niedrigen Pegel invertiert, so dass der erste erzwungene Ausschaltbetrieb freigegeben wird. Eine Zeit, die durch den Zählbetrieb des Löschzählers 72 von ”0” bis ”q” gemessen wird, ist ein Beispiel einer ”Haltezeit” der vorliegenden Erfindung. Daher nimmt der Schmelzzeitzähler 71 den Aufwärtszählbetrieb von dem Zählwert ”k” an wieder auf, wenn der Erfassungsstrom Is den ersten Schwellenstrom Ia erneut überschreitet. Wenn der Zählwert ”m” erreicht ist (zu einem Zeitpunkt ”J” in 9), wird der erste erzwungene Ausschaltbetrieb erneut durchgeführt, und der Löschzähler 72 wird zu ”0” gelöscht.
Somit ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine erste Bezugszeit, die durch den Schmelzzeitzähler 71 für einen ersten erzwungenen Ausschaltbetrieb gezählt wird, der das zweite Mal oder mehr durchzuführen ist (d. h. eine Zeit, die durch das Zählen von ”k” bis ”m” gemessen wird), kürzer als eine erste Bezugszeit, die durch den Schmelzzeitzähler 71 für einen ersten erzwungenen Ausschaltbetrieb gezählt wird, der das erste Mal (d. h. eine Zeit, die durch das Zählen von ”0” bis ”m” gemessen wird) durchzuführen ist.
Gemäß dieser Konstruktion kann, nachdem der Schmelzzeitzähler 71 einen ersten erzwungenen Ausschaltbetrieb für den Leistungs-MOSFET 15 und Ähnlichem initiiert, der erste erzwungene Ausschaltbetrieb freigegeben werden, wenn eine Haltezeit einer bestimmten Länge abgelaufen ist, das heißt, wenn die Wärme des Leistungs-MOSFET 15, der Last und Ähnlichem abgeleitet ist, so dass der leitende Zustand wieder aufgenommen werden kann. Außerdem ist eine erste Bezugszeit, die für einen ersten erzwungenen Ausschaltbetrieb gezählt wird, der das zweite Mal oder mehr (d. h. eine Zeit, die durch das Zählen von ”k” bis ”m” gemessen wird) durchzuführen ist, kürzer als eine erste Bezugszeit, die für einen ersten erzwungenen Ausschaltbetrieb gezählt wird, der das erste Mal (d. h. eine Zeit, die durch das Zählen von ”0” bis ”m” gemessen wird) durchzuführen ist. Dadurch wird in dem Fall, in dem die Last 50 beispielsweise ein Motorsystem ist, verhindert, dass ein erster Ausschaltbetrieb des Leistungs-MOSFET 15 und Ähnlichem unnötigerweise aufgrund eines hohen Stroms, der einem hohen Drehmoment während des Startens entspricht, durchgeführt wird.
Außerdem wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wenn der Löschzähler 72 einmal überfließt, während eines ersten erzwungenen Ausschaltbetriebs, der das n-te Mal (beispielsweise das zweite Mal in der vorliegenden Ausführungsform) oder mehr durchgeführt wird, nachdem ein erster erzwungener Ausschaltbetrieb das erste Mal durchgeführt wurde, so dass der Zählwert des Schmelzzeitzählers 71 auf ”k” gelöscht wird (zu einem Zeitpunkt (K) in 9) und danach der Löschzähler 72 in Folge überfließt (zu einem Zeitpunkt (L) in 9), der Zählwert des Schmelzzeitzählers zu ”Null” unter der Annahme gelöscht, dass ein normaler Zustand tatsächlich erzielt ist.
<Dritte Ausführungsform>
10 ist ein Blockdiagramm, das schematisch die Energieversorgungssteuerung 10 der obigen ersten Ausführungsform zeigt. In der Ausführungsform ist eine Eingangsspannungspegeldetektorschaltung 102 zum Erfassen eines Potenzialpegels an dem Eingangsanschluss P1 (d. h. ein Beispiel eines ”externen Eingangsanschlusses”) für die Latch-Schaltung 101 vorgesehen, die den ersten erzwungenen Ausschaltbetrieb aufrechterhält. Ob die Latch-Funktion der Latch-Schaltung 101 validiert oder invalidiert wird, wird in Abhängigkeit von dem Potenzialpegel eines Steuersignals S1, das an den Eingangsanschluss P1 angelegt wird, ausgewählt.
Die 11 und 12 sind schematische Diagramme, die eine Energieversorgungssteuerung 10 und einen Betriebsschalter 52 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigen. In dem Fall einer Schaltungskonstruktion, bei der ein Steuersignal S1 eines geteilten Spannungspegels, der von der Energieversorgungsspannung Vcc unter Verwendung von Widerständen 103 und 104 erhalten wird (beispielsweise weisen deren Widerstandswerte ein Verhältnis von 1:1 auf), an den Eingangsanschluss P1 der Halbleitervorrichtung 11 angelegt wird, wenn der Betriebsschalter 52 eingeschaltet ist, wie es beispielsweise in 11 gezeigt ist, wird die Latch-Funktion der Latch-Schaltung 101 validiert.
Andererseits wird in dem Fall einer Schaltungskonstruktion, bei der ein Steuersignal S1 eines niedrigen Spannungspegels, der von der Energieversorgungsspannung Vcc durch einen Spannungsabfall, der einem einzigen Widerstand 103 entspricht, erhalten wird, an den Eingangsanschluss P1 der Halbleitervorrichtung 11 angelegt wird, wenn der Betätigungsschalter 52 eingeschaltet ist, wie es in 12 gezeigt ist, die Latch-Funktion der Latch-Schaltung 101 invalidiert. Wenn die Latch-Funktion invalidiert wird, wird das Taktsignal CLK direkt beispielsweise ohne Zwischenschaltung der UND-Schaltung 78 an den Löschzähler 72 angelegt, so dass der Aufwärtszählbetrieb des Löschzählers 72 fortgesetzt wird, nachdem ein erster erzwungener Ausschaltbetrieb initiiert ist. Dadurch kann der erste erzwungene Ausschaltbetrieb freigegeben werden, wenn der Löschzähler 72 überfließt, nachdem der erste erzwungene Ausschaltbetrieb initiiert ist.
Somit kann gemäß der vorliegenden Erfindung auf einfache Weise durch Ändern des Potenzialpegels eines Steuersignals S1, das an den Eingangsanschluss P1 angelegt wird, bestimmt werden, ob die Latch-Schaltung 101 validiert wird.
<Vierte Ausführungsform>
Grundlegend ist 13 ein Blockdiagramm, das schematisch die Energieversorgungssteuerung 10 der obigen zweiten Ausführungsform zeigt, und die Latch-Schaltung 101 der ersten Ausführungsform ist diesem hinzugefügt. 14 ist ein Diagramm, das schematisch die äußere Konstruktion der Halbleitervorrichtung 11 zeigt. Wie es in der Figur gezeigt ist, sind die Ausgangssteuerschaltung 100 und Ähnliches auf einem Halbleiterchip 110 der Halbleitervorrichtung 11 montiert. Außerdem sind eine Leistungsverbindungsanschlussfläche 113, die mittels Drahtverbindung 112 mit dem Energieversorgungsanschluss 111, der mit der Energiequelle 61 verbunden ist, elektrisch verbunden ist, und eine Masseverbindungsanschlussfläche 116, die mittels Drahtverbindung 115 mit dem Masseverbindungsanschluss 114, der mit der Masse verbunden ist, elektrisch verbunden ist, darauf angeordnet.
Eine Schaltanschlussfläche 117 (d. h. ein Beispiel einer ”Verbindungs- bzw. Bond-Anschlussfläche”) ist mit der Ausgangssteuerschaltung 100 über ein Schaltungsmuster verbunden. Eine andere Verbindungs- bzw. Bond-Anschlussfläche 118 ist elektrisch mit der Leistungsverbindungsanschlussfläche 113 über ein Schaltungsmuster verbunden. Der Potenzialpegel der Schaltanschlussfläche 117 kann in Abhängigkeit davon geändert werden, ob die Schaltanschlussfläche 117 mit der Verbindungsanschlussfläche 118 über eine Drahtverbindung 119 (d. h. ein Beispiel einer ”Drahtverbindung”) verbunden ist oder nicht.
In der Ausgangssteuerschaltung 100 erfasst, wie es in 13 gezeigt ist, eine Eingangsspannungspegeldetektorschaltung 120, die mit der Latch-Schaltung 101 und dem Schmelzzeitzähler 71 verbunden ist, die Schaltanschlussfläche 117. Wenn beispielsweise die Schaltanschlussfläche 117 mit der Verbindungsanschlussfläche 118 verbunden ist, wird die Latch-Funktion der Latch-Schaltung 101 validiert. Wenn andererseits die Schaltanschlussfläche 117 nicht mit der Verbindungsanschlussfläche 118 verbunden ist, wird die Latch-Funktion der Latch-Schaltung 101 invalidiert, und der Betrieb wird derart bestimmt, dass der gelöschte Betrag des Zählwerts des Schmelzzeitzählers 71 für einen ersten erzwungenen Ausschaltbetrieb für die Durchführung das zweite Mal oder mehr verringert wird, ähnlich der zweiten Ausführungsform.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann, ob die Latch-Funktion validiert oder invalidiert ist und ob der gelöschte Betrag des Zählwerts des Schmelzzeitzählers 71 für einen ersten erzwungenen Ausschaltbetrieb, der das zweite Mal oder mehr durchzuführen ist, verringert wird, auf einfache Weise, sogar nachdem die Halbleitervorrichtung 11 hergestellt wurde, durch Ändern dessen, womit die Schaltanschlussfläche 117 verbunden ist, über die Drahtverbindung 119 bestimmt werden.
<Fünfte Ausführungsform>
Eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die 15 bis 23 erläutert. In den Zeichnungen gibt ein Überstrich, der für ein jeweiliges Symbol vorgesehen ist, an, dass das jeweilige Signal ein Signal ist, das aktiv ist, wenn es niedrig ist.
1. Konstruktion der Energieversorgungssteuerung
15 ist ein Blockdiagramm der allgemeinen Konstruktion einer Energieversorgungssteuerung 210 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Die Energieversorgungssteuerung 210 kann an einem Fahrzeug, das nicht gezeigt ist, installiert sein und für die Steuerung der Energiezufuhr von einer Fahrzeugenergiequelle (im Folgenden als eine ”Energiequelle 212” bezeichnet) zu einer Last 211 wie z. B. einem Entfeuchtungsheizgerät (d. h. einer linearen Widerstandslast), einer Fahrzeugleuchte oder einem Motor für einen Kühler oder einen Wischer (d. h. eine L-Last (oder induktive Last)) verwendet werden. Im Folgenden meint die ”Last” eine Vorrichtung, die durch die Energieversorgungssteuerung 210 zu steuern ist, und enthält nicht einen elektrischen Draht 230, der zwischen die Energieversorgungssteuerung 210 und die gesteuerte Vorrichtung geschaltet ist. Die Last 211 und der elektrische Draht 230 werden gemeinsam als eine ”externe Schaltung” bezeichnet.
Insbesondere enthält die Energieversorgungssteuerung 210 einen Leistungs-MOSFET 214 (d. h. ein Beispiel eines ”Halbleiterschaltelements”) als einen Leistungs-FET, der an einer Energieversorgungsleitung 213, die zwischen die Energiequelle 212 und die Last 211 geschaltet ist, angeordnet ist. In der Energieversorgungssteuerung 210 wird ein Steuersignal Ein wie z. B. ein konstantes Spannungssignal oder ein PWM-Steuersignal (Pulsbreitenmodulationssteuersignal) an das Gate des Leistungs-MOSFET 214 angelegt, um den Leistungs-MOSFET zwischen EIN und AUS zu schalten. Dadurch wird die Energiezufuhr zu der Last 211, die mit der Ausgangsseite des Leistungs-MOSFET 214 verbunden ist, gesteuert. In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Eingangsanschluss P1 der Energieversorgungssteuerung 210 mit einem externen Betriebsschalter 215 verbunden, und die Energieversorgungssteuerung wird betrieben, wenn der Betriebsschalter 215 eingeschaltet ist. Insbesondere ist der Eingangsanschluss P1 mit dem Betriebsschalter 215 über einen Widerstand 215a verbunden, und der Verbindungspunkt zwischen dem Betriebsschalter 215 und dem Widerstand 215a ist mit der Energiequelle 212 über einen Widerstand 215b verbunden. Somit wird der Eingangsanschluss P1 auf die Seite der Energieversorgungsspannung Vcc heraufgezogen, wenn der Betriebsschalter 215 ausgeschaltet (AUS) ist.
Wie es in 15 gezeigt ist, ist die Energieversorgungssteuerung 210 als eine Halbleitervorrichtung 217 (halbleitende Vorrichtung) ausgebildet, auf der der Eingangsanschluss P1, ein Energieversorgungsanschluss P2 (Vcc), ein Abgriffsanschluss P3, der mit der Energiequelle 212 zu verbinden ist, ein Lastverbindungsanschluss P4, der mit der Last 211 zu verbinden ist, ein externer Anschluss P5, der mit der Masse (GND) über einen externen Widerstand 216 als eine Strom-Spannungs-Wandlerschaltung zu verbinden ist, ein Masseanschluss P6, der direkt mit der Masse (GND) zu verbinden ist, und ein Diagnoseausgangsanschluss P7 vorgesehen sind. In der vorliegenden Ausführungsform sind der Leistungs-MOSFET 214, ein Erfassungs-MOSFET 218 (d. h. ein Beispiel eines ”Stromerfassungselements”) als ein Erfassungs-FET, der unten beschrieben wird, und ein Temperatursensor 219 (beispielsweise in der vorliegenden Ausführungsform eine Diode) als ein Temperaturerfassungselement auf einem einzigen Chip als ein Leistungs-Chip 220 konfiguriert, der auf einem Steuerchip 221, der die anderen Schaltungen enthält, montiert ist.
Mehrere n-Kanal-MOSFETs sind auf dem Leistungs-Chip 220 angeordnet. Die Drainanschlüsse der MOSFETs sind gemeinsam miteinander und außerdem mit dem Abgriffsanschluss P3 verbunden. Wie es in 17 gezeigt ist, sind die Sourceanschlüsse der meisten der MOSFETs gemeinsam mit einem Leistungs-FET-Eingang 251a einer Sourcepotenzialsteuerung 251, die unten beschrieben wird, und dem Lastverbindungsanschluss P4 verbunden, so dass die MOSFETs den Leistungs-MOSFET 214 bilden. Die Sourceanschlüsse der verbleibenden MOSFETs sind gemeinsam mit einem Erfassungs-FET-Eingang 251b der Sourcepotenzialsteuerung 251 verbunden, so dass die MOSFETs den Erfassungs-MOSFET 218 bilden. Das Verhältnis der Anzahl der MOSFETs, die den Erfassungs-MOSFET 218 bilden, zu der Anzahl der MOSFETs, die den Leistungs-MOSFET 214 bilden, entspricht näherungsweise einem Erfassungsverhältnis k.
Der Steuerchip 221 enthält hauptsächlich eine Eingangsschnittstelle 222, einen internen Massegenerator 223, einen Stromdetektor 224, einen Überhitzungsdetektor 225, einen Diagnoseausgangsabschnitt 226, einen Steuerlogikabschnitt 227 und einen Gatetreiber 228. Eine Diode 236, deren Kathodenseite mit der Seite höheren Potenzials verbunden ist, und ein Widerstand 237 sind seriell zwischen den Energieversorgungsanschluss P2 und den Masseanschluss P6 geschaltet, wie es in 15 gezeigt ist. Der Verbindungspunkt dazwischen ist als eine interne Masse GND1 vorgesehen. Gemäß dieser Konstruktion wird, wenn die Seite des Masseanschlusses P6 mit der Seite der Energieversorgungsspannung Vcc fehlerhafterweise verbunden wird, ein Strom, der in die Schaltungen der Energieversorgungssteuerung 210 fließt, aufgrund der Diode 236 unterdrückt, so dass er gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Pegel ist.
(Eingangsschnittstelle)
Die Eingangsseite der Eingangsschnittstelle 222 ist mit dem Eingangsanschluss P1 verbunden. Dadurch wird ein Steuersignal Ein eines hohen Pegels eingegeben, wenn der Betriebsschalter 215 ausgeschaltet ist, während ein Steuersignal Ein eines niedrigen Pegels (aktiv, wenn niedrig) eingegeben wird, wenn der Betriebsschalter eingeschaltet (EIN) ist. Das Steuersignal Ein wird dann an den internen Massegenerator 223 und den Steuerlogikabschnitt 227 angelegt. In einem normalen Zustand, das heißt, wenn weder eine Stromanomalie noch eine Temperaturanomalie aufgetreten ist, wie es später beschrieben wird, schaltet die Energieversorgungssteuerung 210 den Leistungs-MOSFET 214 durch den Gatetreiber 228 als Reaktion auf ein aktives (d. h. niedriger Pegel) Steuersignal Ein ein, was zu einem leitenden Zustand führt. Andererseits schaltet die Energieversorgungssteuerung 210 als Reaktion auf ein nicht aktives (d. h. hoher Pegel) Steuersignal Ein den Leistungs-MOSFET 214 durch den Gatetreiber 228 aus, was zu einem ausgeschalteten Zustand führt. Ein Steuersignal Ein eines niedrigen Pegels der vorliegenden Ausführungsform entspricht einem EIN-Signal (d. h. einem Last-EIN-Signal). Ein nicht aktives Steuersignal Ein entspricht einem AUS-Signal. Der Gatetreiber 228 dient als eine ”Schaltsteuerschaltung”. Außerdem weist der Gatetreiber 228 ähnliche Funktionen (d. h. eine Ladungsratenänderungsschaltung und eine Entladungsratenänderungsschaltung) wie diejenigen der oben beschriebenen Ladungspump-/Gatetreiber-Schaltung 41 der ersten Ausführungsform auf.
(Interner Massegenerator)
Der interne Massegenerator 223 als ein Konstantzufuhrspannungsgenerator wird betrieben, wenn er ein aktives Steuersignal Ein (EIN-Signal) von der Eingangsschnittstelle 222 oder ein Ausgangssignal Aus eines niedrigen Pegels (das angibt, dass ein Löschzähler 272 nicht übergeflossen ist) von dem Steuerlogikabschnitt 227, der unten beschrieben wird, empfängt, um eine interne Masse GND2 zu erzeugen, die um eine vorbestimmte konstante Spannung Vb niedriger als die Energieversorgungsspannung Vcc ist. Das heißt, wenn der interne Massegenerator 223 einmal mit seinem Betrieb begonnen hat, wird er in dem Betriebszustand gehalten, um die Erzeugung der internen Masse GND2 so lange fortzusetzen, wie ein Ausgangssignal Aus eines niedrigen Pegels von dem Steuerlogikabschnitt 227 empfangen wird (das heißt, wenn nicht der Löschzähler 272 überfließt), und zwar sogar dann, wenn ein nicht aktives Steuersignal Ein (AUS-Signal) von der Eingangsschnittstelle 222 empfangen wird. Somit wird die konstante Spannung Vb, die der Differenz entspricht, die durch Subtrahieren der internen Masse GND2 von der Energieversorgungsspannung Vcc bestimmt wird, dem Steuerlogikabschnitt 227 bereitgestellt, und dadurch kann der Steuerlogikabschnitt 227 betrieben werden.
Insbesondere enthält, wie es in 16 gezeigt ist, der interne Massegenerator 223 einen FET 241 als ein Schaltelement, das als Reaktion auf ein aktives Steuersignal Ein einzuschalten ist, und einen FET 242 als ein Schaltelement, das als Reaktion auf ein Ausgangssignal Aus eines niedrigen Pegels einzuschalten ist. Die Ausgangsseiten der FETs 241, 242 sind mit dem Steueranschluss eines FET 243 als ein Steuerelement verbunden. Die Eingangsseite (d. h. die Drainseite) des FET 243 ist mit dem Energieversorgungsanschluss P2 über eine Zenerdiode 244 verbunden, während dessen Ausgangsseite (d. h. die Sourceseite) mit dem Masseanschluss P6 über den obigen Widerstand 237 verbunden ist.
In dem internen Massegenerator 223 wird der FET 243 als Reaktion auf ein aktives Steuersignal Ein oder ein Ausgangssignal Aus eines niedrigen Pegels eingeschaltet. Dadurch wird der interne Massegenerator derart betrieben, dass er die interne Masse GND2 erzeugt, die um eine Spannung, die der Zenerspannung der Zenerdiode 244 entspricht, niedriger als die Energieversorgungsspannung Vcc ist. Die erzeugte interne Masse wird dem Steuerlogikabschnitt 227 über einen Operationsverstärker 245 als einen Spannungsfolger bereitgestellt. In der vorliegenden Ausführungsform ist ein FET 246, in dem eine Kurzschlussverbindung zwischen der Source und dem Gate (d. h. eine Diodenverbindung) ausgebildet ist, an einer Energieversorgungsleitung, die zwischen die Zenerdiode 244 und den FET 243 geschaltet ist, angeordnet. Dadurch fließt ein konstanter Strom durch die Zenerdiode 244, wenn der FET 243 eingeschaltet ist, und demzufolge kann eine stabilere interne Masse GND2 erzeugt werden.
(Stromdetektor)
Der Stromdetektor 224 enthält eine Sourcepotenzialsteuerung 251, einen Schwellenspannungsgenerator 252 und einen Stromanomaliedetektor 253, wie es in 15 gezeigt ist. 17 ist ein Schaltungsdiagramm, das hauptsächlich die Sourcepotenzialsteuerung 251, den Schwellenspannungsgenerator 252 und den Stromanomaliedetektor 253 zeigt, und der Rest der Schaltungskonstruktion ist teilweise weggelassen.
a. Sourcepotenzialsteuerung
Die Sourcepotenzialsteuerung 251 ist zum Aufrechterhalten der ausgangsseitigen Potenziale (d. h. der Sourcepotenziale) des Leistungs-MOSFET 214 und des Erfassungs-MOSFET 218 auf einander gleiche Potenziale vorgesehen.
Die Sourcepotenzialsteuerung 251 enthält einen Operationsverstärker 256 und einen FET 257 als ein Schaltelement. Die beiden Eingangsanschlüsse des Operationsverstärkers 256 sind jeweils mit dem Leistungs-FET-Eingang 251a (d. h. mit der Source des Leistungs-MOSFET 214) und dem Erfassungs-FET-Eingang 251b (d. h. mit der Source des Erfassungs-MOSFET 218) verbunden. Der FET 257 ist zwischen den Erfassungs-FET-Eingang 251b und den externen Anschluss P5 geschaltet, und der Ausgang des Operationsverstärkers 256 wird an dessen Steueranschluss angelegt. Genauer gesagt ist der negative Eingang des Operationsverstärkers 256 mit dem Leistungs-FET-Eingang 251a verbunden, während der positive Eingang des Operationsverstärkers 256 mit dem Erfassungs-FET-Eingang 251b verbunden ist. Der Differenzausgang des Operationsverstärkers 256 wird durch das Gate und den Drain des FET 257 in den positiven Eingang zurückgeführt
Der Operationsverstärker 256 wird aufgrund der Rückführung des Differenzausgangs des Operationsverstärkers 256 in einem imaginären Kurzschlusszustand gehalten, das heißt, die Potenziale des positiven Eingangs und des negativen Eingangs werden auf fast einander gleich gehalten. Dadurch werden die Potenziale der Drainanschlüsse des Leistungs-MOSFET 214 und des Erfassungs-MOSFET 218 auf einander gleich gehalten, und die Potenziale von dessen Sourceanschlüssen werden ebenfalls auf einander gleich gehalten. Demzufolge kann ein Erfassungsstrom Is (d. h. ein Beispiel eines ”Erfassungssignals”), der durch den Erfassungs-MOSFET 218 fließt, stabil auf einem konstanten Verhältnis (d. h. dem Erfassungsverhältnis k) zu einem Laststrom IL, der durch den Leistungs-MOSFET 215 fließt, gehalten werden. Der Erfassungsstrom Is von der Sourcepotenzialsteuerung 251 fließt in den externen Widerstand 216 über den externen Anschluss P5, und daher ändert sich die Anschlussspannung Vo des externen Anschlusses P5 mit dem Erfassungsstrom Is.
b. Stromanomaliedetektor
Der Stromanomaliedetektor 253 enthält einen Komparator oder mehrere (beispielsweise in der vorliegenden Ausführungsform drei) Komparatoren 254, 258, 259 (in der vorliegenden Ausführungsform beispielsweise Hysterese-Komparatoren). Die Anschlussspannung Vo des externen Anschlusses P5 wird an einen Eingang eines jeweiligen Komparators 254, 258, 259 angelegt.
Der Komparator 258 (d. h. ein Beispiel einer ”zweiten Abnorm-Stromerfassungsschaltung”) empfängt eine erste Anomalieschwellenspannung Voc an seinem anderen Eingang von dem Schwellenspannungsgenerator 252 und gibt ein Überstromsignal OC eines niedrigen Pegels (d. h. ein aktives niedriges Signal, ein Beispiel eines ”zweiten Abnorm-Stromsignals”) an den Steuerlogikabschnitt 227 aus, wenn die Anschlussspannung Vo die erste Anomalieschwellenspannung Voc überschreitet. Im Folgenden wird ein Laststrom IL, der durch den Leistungs-MOSFET 214 fließt, wenn die Anschlussspannung Vo die erste Anomalieschwellenspannung Voc erreicht, d. h. während einer Stromanomalie, als ein ”erster Anomalieschwellenstrom ILoc” bezeichnet (d. h. ein Beispiel eines ”zweiten Schwellenwerts”), und diese Stromanomalie wird als ”Überstrom” bezeichnet.
Der Komparator 259 (d. h. ein Beispiel einer ”ersten Abnorm-Stromerfassungsschaltung”) empfängt eine zweite Anomalieschwellenspannung Vfc (< Voc) an seinem anderen Eingang von dem Schwellenspannungsgenerator 252 und gibt ein Schmelzstromsignal FC eines niedrigen Pegels (d. h. ein aktives niedriges Signal), ein Beispiel eines ”ersten Abnorm-Stromsignals”) an den Steuerlogikabschnitt 227 aus, wenn die Anschlussspannung Vo die zweite Anomalieschwellenspannung Vfc überschreitet. Im Folgenden wird ein Laststrom IL, der durch den Leistungs-MOSFET 214 fließt, wenn die Anschlussspannung Vo die zweite Anomalieschwellenspannung Vfc erreicht, d. h. während einer Stromanomalie, als ein ”zweiter Anomalieschwellenstrom ILfc” bezeichnet (d. h. ein Beispiel eines ”ersten Schwellenwerts”), und diese Stromanomalie wird als ”Schmelzstrom” bezeichnet.
Der Komparator 254 empfängt eine dritte Anomalieschwellenspannung Vop an seinem anderen Eingang von dem Schwellenspannungsgenerator 252 und gibt ein Durchbruchanzeigesignal OP eines niedrigen Pegels (aktiv, wenn niedrig) an den Steuerlogikabschnitt 227 aus, wenn die Anschlussspannung Vo niedriger als die dritte Anomalieschwellenspannung Vop ist. Im Folgenden wird ein Laststrom IL, der durch den Leistungs-MOSFET 214 fließt, wenn die Anschlussspannung Vo die dritte Anomalieschwellenspannung Vop erreicht, als ein ”dritter Anomalieschwellenstrom ILop” bezeichnet, und diese Anomalie wird als ”Drahtdurchbruchanomalie” bezeichnet.
c. Schwellenspannungsgenerator
Wie es in 17 gezeigt ist, enthält der Schwellenspannungsgenerator 252 hauptsächlich eine Stromausgangsschaltung 310, die einen Strom Ic, der die Differenz angibt, die durch Subtrahieren eines Stroms Ids (< Ib), der der Drain-Source-Spannung Vds des Leistungs-MOSFET 214 entspricht (d. h. einer Eingangs-Ausgangs-Spannung eines Halbleiterschaltelements), von einem Strom Ib, der einer vorbestimmten konstanten Spannung entspricht, bestimmt wird, ausgibt, und einen Schwellenwerteinstellwiderstand 260, durch den der Ausgangsstrom Ic von der Stromausgangsschaltung 310 fließt.
Insbesondere ist die Stromausgangsschaltung 310 zwischen den Drain und die Source des Leistungs-MOSFET 214 geschaltet und bewirkt dadurch, dass ein Strom Ids, der der Drain-Source-Spannung Vds desselben entspricht, in den Masseanschluss P6 fließt. Außerdem sind ein FET 262, der sich als Reaktion auf ein Vorspannungssignal Bias wie unten beschrieben einschaltet, und eine Konstantstromschaltung 265, die den Strom Ib verursacht, zwischen den Eingangsanschluss, der bei der Stromausgangsschaltung 310 zum Empfangen des Stroms Ids vorgesehen ist, und den Energieversorgungsanschluss P2 geschaltet. Mehrere Schwellenwerteinstellwiderstände (in der vorliegenden Ausführungsform beispielsweise sieben Schwellenwerteinstellwiderstände 260a–260g) sind seriell zwischen den Verbindungspunkt X zwischen dem obigen Eingangsanschluss und der Konstantstromschaltung 265 und den Masseanschluss P6 geschaltet, so dass der obige dritte Strom Ic durch die Schwellenwerteinstellwiderstände 260a–260g fließt. Geteilte Spannungen an den jeweiligen Verbindungspunkten A–F zwischen den Schwellenwerteinstellwiderständen 260a–260g ändern sich proportional zu dem dritten Strom Ic (= Ib – Ids), d. h. proportional zu einer Spannung, die der Differenz entspricht, die durch Subtrahieren der Drain-Source-Spannung Vds des Leistungs-MOSFET 214 von der konstanten Spannung bestimmt wird. Gemäß dieser Konstruktion verringert sich der erste Anomalieschwellenstrom ILoc mit einer Erhöhung der Drain-Source-Spannung Vds des Leistungs-MOSFET 214 und erhöht sich mit deren Verringerung.
Wenn daher ein Kurzschluss in der Last 211 unmittelbar nach dem Einschalten des Leistungs-MOSFET 214 auftritt, wird der erste Anomalieschwellenstrom ILoc auf einen relativ niedrigen Pegel eingestellt, da die Drain-Source-Spannung Vds relativ hoch ist. Demzufolge kann der Laststrom IL den ersten Anomalieschwellenstrom ILoc früh erreichen, ohne einen hohen Pegel zu erreichen, das heißt, wenn er einen relativ niedrigen Pegel aufweist, und dadurch kann der Stromdetektor 224 früh ein aktives Signal OC ausgeben. Außerdem wird in dem Fall, in dem sich die Energieversorgungsspannung Vcc beispielsweise verringert, der erste Anomalieschwellenstrom ILoc im Wesentlichen auf gleich dem Pegel vor der Verringerung der Energieversorgungsspannung Vcc gehalten. Dieses kommt daher, dass sogar dann, wenn sich die Energieversorgungsspannung Vcc verringert, die Drain-Source-Spannung Vds fast aufrechterhalten wird, solange der Leistungs-MOSFET 214 eingeschaltet (EIN) ist. Daher kann der Energieversorgungsbetrieb des Leistungs-MOSFET 214 in diesem Fall ausreichend erzielt werden.
Der Schwellenspannungsgenerator 252 enthält außerdem mehrere FETs 261a–261f als Schaltelemente zum Verbinden des anderen Eingangsanschlusses des Komparators 258 wahlweise mit den Verbindungspunkten A–F zwischen den Schwellenwerteinstellwiderständen 260a–260g. Dadurch kann die erste Anomalieschwellenspannung Voc stufenweise durch wahlweises und aufeinanderfolgendes Einschalten der FETs 261a–261f verringert werden. Das EIN-AUS-Schalten der FETs 261a–261f wird durch den Steuerlogikabschnitt 227 gesteuert, wie es unten beschrieben wird.
Andererseits ändern sich die zweite und dritte Anomalieschwellenspannung Vfc und Vop mit der Sourcespannung Vs (d. h. einer ausgangsseitigen Spannung eines Halbleiterschaltelements) des Leistungs-MOSFET 214. Insbesondere sind mehrere Spannungsteilerwiderstände (beispielsweise in der vorliegenden Ausführungsform drei Schwellenwerteinstellwiderstände 264a–264c) seriell zwischen die Source des Leistungs-MOSFET 214 und den Masseanschluss P6 geschaltet. Die geteilte Spannung an dem Verbindungspunkt Y zwischen den Schwellenwerteinstellwiderständen 264a und 264b wird als die dritte Anomalieschwellenspannung Vop ausgegeben, während die geteilte Spannung an dem Verbindungspunkt Z zwischen den Schwellenwerteinstellwiderständen 264b und 264c als die zweite Anomalieschwellenspannung Vfc ausgegeben wird.
Daher wird in dem Fall, in dem ein Schmelzstrom unmittelbar nach dem Einschalten des Leistungs-MOSFET 214 auftritt, der zweite Anomalieschwellenstrom ILfc auf einen relativ niedrigen Pegel eingestellt, da die Drain-Source-Spannung Vds relativ hoch ist. Demzufolge kann der Laststrom IL den zweiten Anomalieschwellenstrom ILfc früh erreichen, ohne einen hohen Pegel zu erreichen, das heißt, wenn er einen relativ niedrigen Pegel aufweist, und dadurch kann der Stromdetektor 224 früh ein aktives Schmelzstromsignal FC ausgeben.
In der vorliegenden Ausführungsform sind der FET 262, der ein Schaltelement ist, das sich als Reaktion auf ein Vorspannungssignal Bias eines niedrigen Pegels (aktiv wenn niedrig) von dem Steuerlogikabschnitt 227 einschaltet, und ein Widerstand 263 zwischen dem Energieversorgungsanschluss P2 und dem Verbindungspunkt Z vorgesehen, und dadurch werden der zweite und dritte Anomalieschwellenstrom ILfc und ILop derart vorgespannt, dass sie sich mit einer Änderung des Lastwiderstands der Last 211 nicht auf einen negativen Pegel verringern. Wenn sich der FET 262 einschaltet, fließt ein Strom durch den Widerstand 263, und dadurch werden die zweite und dritte Anomalieschwellenspannung Vfc und Vop auf die Seite der Energieversorgungsspannung Vcc um eine Spannung, die einem Spannungsabfall über dem Widerstand 263 entspricht, heraufgezogen. Das Vorspannungssignal Bias eines niedrigen Pegels wird von dem Steuerlogikabschnitt 227 zum Einschalten des FET 262 ausgegeben, wenn das Steuersignal Ein aktiv ist oder das Löschsignal CLR nicht aktiv ist. Insbesondere ist, wie es unten beschrieben ist, eine NICHT-ODER-Schaltung 269, in die ein im Pegel invertiertes Signal des Steuersignals Ein und ein Löschsignal CLR von dem Löschzähler 272 eingegeben werden, in dem Steuerlogikabschnitt 227 vorgesehen, wie es in 19 gezeigt ist, und die NICHT-ODER-Schaltung 269 kann ein Vorspannungssignal Bias eines niedrigen Pegels (aktiv, wenn niedrig) ausgeben. Andererseits kann der erste Anomalieschwellenstrom ILoc durch Vorgeben, dass ”Ib – Ids > 0” erfüllt ist, vorgespannt werden. Somit kann der zweite Strom Ib als eine Vorspannung dienen.
18 ist eine Grafik zur Erläuterung von Einstellpegeln des ersten, zweiten und dritten Anomalieschwellenstroms ILoc, ILfc und ILop. Die Grafik betrifft die Rauchemissionskennlinie eines elektrischen Drahtes 230 (beispielsweise eines Beschichtungsmaterials eines elektrischen Drahtes), der mit der Energieversorgungssteuerung 210 verbindbar ist, wobei die Rauchemissionskennlinie L1, welche die Beziehung zwischen einem konstanten Strompegel und einer Stromanwendungszeit (d. h. einer Zeit bis zum Schmelzen) repräsentiert, gezeigt ist. Das heißt, die Rauchemissionskennlinie L1 repräsentiert die Beziehung zwischen einem beliebigen konstanten Strom (Ein-Schuss-Strom) und einer Zeit, bis das Beschichtungsmaterial eines elektrischen Drahtes 230 zu schmoren beginnt, während der konstante Strom an den elektrischen Draht 230 angelegt ist. In der Grafik ist ebenfalls eine Selbstzerstörungskennlinie 12 gezeigt, die die Beziehung zwischen einem beliebigen konstanten Strom (Ein-Schuss-Strom) und einer Zeit bis zum Durchbruch des Leistungs-MOSFET 214, während der konstante Strom an dem MOSFET 214 anliegt, repräsentiert. Der zweite Anomalieschwellenstrom ILfc wird auf einen Wert innerhalb eines Bereiches eingestellt, in dem ein Strompegel niedriger als die Rauchemissionskennlinie L1 und die Selbstzerstörungskennlinie 12 ist. Der erste Anomalieschwellenstrom ILoc wird auf einen Wert innerhalb eines Bereiches eingestellt, in dem ein Strompegel niedriger als die Rauchemissionskennlinie L1 und die Selbstzerstörungskennlinie L2 ist, und zwar für einen Zeitbereich, der einer Bezugsschmelzzeit entspricht, die unten beschrieben ist und mit dem Start des Zählens von dem Anfangswert an durch einen Schmelzzeitzähler 273 beginnt.
Man beachte, dass die Rauchemissionskennlinie, die in der Grafik gezeigt ist, einen elektrischen Draht 230 betrifft, der aus elektrischen Drähten 230 ausgewählt ist, die wahrscheinlich mit der Energieversorgungssteuerung 210 verbunden werden. Die Rauchemissionskennlinie hängt von einer externen Schaltung (beispielsweise einem Verdrahtungselement wie z. B. einem elektrischen Draht oder einer Last), die mit der Energieversorgungssteuerung 210 zu verbinden ist, ab. Daher sollten die Werte des Laststroms IL und des Erfassungsstroms Is, auf der Grundlage derer aktive Signale FC, OC ausgegeben werden, ebenfalls in Abhängigkeit davon geändert werden. Dieses kann jedoch auf einfache Weise durch Einstellen des Widerstandswertes des obigen externen Widerstands 216 erzielt werden.
In der Grafik repräsentiert ILmax den Nennstrom der Last 211 (d. h. eine Grenze für die Verwendung, bis zu der der Entwurf eine Garantie abgibt). Io repräsentiert den kritischen Gleichgewichtsstrom, der angelegt werden kann, während ein thermischer Gleichgewichtszustand, bei dem eine Wärmeerzeugung und -abstrahlung in dem elektrischen Draht 230 ausgeglichen sind, aufrechterhalten wird. Wenn ein Strom eines höheren Pegels als der kritische Gleichgewichtsstrom Io angelegt wird, betrifft dieses den überthermischen Widerstandsbereich, in dem ein Strompegel und eine Zeit bis zum Schmoren im Wesentlichen eine umgekehrte Beziehung zueinander aufweisen. Der zweite Anomalieschwellenstrom ILfc wird auf einen Wert eingestellt, der etwas größer als der Nennstrom ILmax der Last 211 ist, wie es in 18 gezeigt ist. Der Komparator 259 erfasst einen Schmelzstrom, wenn der Laststrom IL den zweiten Anomalieschwellenstrom ILfc erreicht, und gibt ein aktives Schmelzstromsignal FC aus. Wenn der Laststrom IL um den zweiten Anomalieschwellenstrom ILfc liegt, muss der Leistungs-MOSFET 214 nicht unmittelbar ausgeschaltet werden. Er sollte nur ausgeschaltet werden, wenn der Schmelzstromzustand eine beachtliche Zeit lang andauert, wie es unten beschrieben ist.
Der dritte Anomalieschwellenstrom ILop wird auf einen noch niedrigeren Pegel als der Nennstrom ILmax eingestellt. Der Komparator 254 erfasst eine Drahtdurchbruchanomalie, wenn der Laststrom IL den dritten Anomalieschwellenstrom ILop erreicht, und gibt ein aktives Durchbruchanzeigesignal OP aus.
Im Gegensatz dazu wird der erste Anomalieschwellenstrom ILoc auf einen Pegel eingestellt, der größer als der zweite Anomalieschwellenstrom ILfc ist. Der Komparator 258 erfasst einen Überstrom, wenn der Laststrom IL den ersten Anomalieschwellenstrom ILoc erreicht, und gibt ein aktives Überstromsignal OC aus. Wenn der Laststrom IL somit einen hohen Pegel jenseits des ersten Anomalieschwellenstroms ILoc aufweist, sollte der Leistungs-MOSFET 214 unmittelbar ausgeschaltet werden, wie es unten beschrieben ist. In Vorbereitung für einen Einschaltstromstoß stellt der Schwellenspannungsgenerator 252 zunächst den ersten Anomalieschwellenstrom ILoc auf einen Anfangspegel ein, der größer als der Einschaltstromstoß ist, wie es in 18 gezeigt ist. Wenn beispielsweise danach ein Schmelzstrom erfasst wird, wird der erste Anomalieschwellenstrom ILoc stufenweise im Verlaufe der Zeit verringert, wie es unten beschrieben ist.
(Überhitzungsdetektor)
Der Überhitzungsdetektor 225 empfängt ein Temperatursignal S1, das einer Temperatur des Leistungs-Chips 220 entspricht, von dem Temperatursensor 219, der auf dem Leistungs-Chip 220 vorgesehen ist. Der Überhitzungsdetektor 225 erfasst eine Temperaturanomalie, wenn das empfangene Temperatursignal S1 eine vorbestimmte Schwellentemperatur überschreitet, und stellt dem Steuerlogikabschnitt 227 ein Temperaturanomaliesignal OT eines niedrigen Pegels (aktiv, wenn niedrig) bereit.
(Steuerlogikabschnitt)
19 ist ein Schaltungsdiagramm des Steuerlogikabschnitts 227. Der Steuerlogikabschnitt 227 enthält hauptsächlich einen FR-Zähler (d. h. einen Freischwingungszähler und ein Beispiel einer ”Freischwingungszählerschaltung”) 271, den Löschzähler 272, den Schmelzzähler (FC-Zähler) 273, einen Oszillator 274, einen Rücksetzsignalgenerator 275 und Ähnliches. Der Steuerlogikabschnitt 227 empfängt das Steuersignal Ein von der Eingangsschnittstelle 222, die Signale OC, FC, OP von dem Stromdetektor 224 und das Temperaturanomaliesignal OT von dem Überhitzungsdetektor 225, wie es oben beschrieben ist.
a. Oszillator und Rücksetzsignalgenerator
Der Oszillator 274 erzeugt ein Taktsignal CLK (beispielsweise in einer Periode von 125 Mikrosekunden) und gibt dieses aus. Der Rücksetzsignalgenerator 275 erzeugt eine konstante Spannung, die für den Betrieb des internen Massegenerators 223 und den vorliegenden Steuerlogikabschnitt 227 ausreichend ist. Außerdem gibt er ein Rücksetzsignal RST eines niedrigen Pegels (aktiv, wenn niedrig) aus, wenn nicht und bis die Takterzeugung des Oszillators 274 stabilisiert ist. Wenn die Takterzeugung stabilisiert ist, wird ein Rücksetzsignal RST eines hohen Pegels ausgegeben.
b. Überstromschutzschaltung
Wenn mindestens ein aktives Überstromsignal OC von dem Stromdetektor 224 oder ein aktives Temperaturanomaliesignal OT von dem Überhitzungsdetektor 225 empfangen wird, führt die Überstromschutzschaltung (d. h. ein Beispiel einer ”Ausschaltdauerakkumulationsschaltung”) hauptsächlich einen erzwungenen Ausschaltbetrieb des Leistungs-MOSFET 214 während einer vorbestimmten dritten Bezugszeit durch und gibt danach den erzwungenen Ausschaltzustand frei. Insbesondere enthält die Überstromschutzschaltung den FR-Zähler 271, einen OC-Speicher 276, einen FRC-Rücksetzgenerator 277, einen FC-Speicher 278 und Ähnliches. In der vorliegenden Ausführungsform meint ”erzwungenes Ausschalten”, dass der Leistungs-MOSFET 214 erzwungenermaßen ausgeschaltet wird, obwohl die Energieversorgungssteuerung 210 ein aktives Steuersignal Ein (EIN-Signal) empfängt.
Der Steuerlogikabschnitt 227 enthält eine NICHT-ODER-Schaltung 279, die die im Pegel invertierten Signale der Signale OC, OT empfängt, und enthält weiterhin eine NICHT-UND-Schaltung 280, die das im Pegel invertierte Signal eines Ausgangssignals von der NICHT-ODER-Schaltung 279 empfängt. Das im Pegel invertierte Signal eines Setzsignals OC1 von der NICHT-UND-Schaltung 280 wird in den Setzanschluss des OC-Speichers 276 (d. h. eines RS-Flip-Flops) eingegeben. Das im Pegel invertierte Signal eines Ausgangssignals einer NICHT-UND-Schaltung 281 wird ebenfalls in die NICHT-UND-Schaltung 280 eingegeben. Das im Pegel invertierte Signal eines Steuersignals Ein und ein Zwangsausschaltsignal Inhibit (das einen niedrigen Pegel aufweist, wenn das erzwungene Ausschalten des Leistungs-MOSFET 214 durchgeführt werden sollte), das unten beschrieben wird, werden in die NICHT-UND-Schaltung 281 eingegeben.
Gemäß dieser Konstruktion gibt, während ein aktives Steuersignal Ein eingegeben wird, die NICHT-UND-Schaltung 280 ein Setzsignal OC1 eines niedrigen Pegels (aktiv, wenn niedrig) aus, wenn mindestens ein aktives Überstromsignal OC von dem Stromdetektor 224 oder ein aktives Temperaturanomaliesignal OT von dem Überhitzungsdetektor 225 in den Steuerlogikabschnitt 227 eingegeben wird und das Zwangsausschaltsignal Inhibit einen hohen Pegel aufweist. Das heißt, während ein EIN-Signal eingegeben wird, gibt die NICHT-UND-Schaltung 280 ein aktives Setzsignal OC1 aus, so dass der OC-Speicher 276 in den Setzzustand versetzt wird, wenn ein Überstrom oder eine Temperaturanomalie erfasst wird und sich der Leistungs-MOSFET 214 nicht in dem erzwungenen Ausschaltzustand befindet.
Der Steuerlogikabschnitt 227 enthält außerdem eine NICHT-UND-Schaltung 282, in die das im Pegel invertierte Signal eines Ausgangssignals der NICHT-UND-Schaltung 281 und das im Pegel invertierte Signal eines Schmelzstromsignals FC eingegeben werden. Das im Pegel invertierte Signal eines Setzsignals FC1 (aktiv, wenn niedrig) von der NICHT-UND-Schaltung 282 wird in den Setzanschluss des FC-Speichers 278 (d. h. eines RS-Flip-Flops) eingegeben. Gemäß dieser Konstruktion gibt, während ein Steuersignal Ein eines niedrigen Pegels eingegeben wird, die NICHT-UND-Schaltung 282 ein Setzsignal FC1 eines niedrigen Pegels (aktiv, wenn niedrig) aus, wenn ein aktives Schmelzstromsignal FC von dem Stromdetektor 224 in den Steuerlogikabschnitt 227 eingegeben wird und das Zwangsausschaltsignal Inhibit einen hohen Pegel aufweist. Das heißt, während ein EIN-Signal eingegeben wird, gibt die NICHT-UND-Schaltung 282 ein aktives Setzsignal FC1 aus, so dass der FC-Speicher 278 in den Setzzustand versetzt wird, wenn ein Schmelzstrom erfasst wird und sich der Leistungs-MOSFET 214 nicht in dem erzwungenen Ausschaltzustand befindet.
Der FR-Zähler 271 zählt normalerweise wiederholt eine vorbestimmte Zeit und wird auf ”1” zurückgesetzt (das heißt, das am geringsten signifikante Bit wird auf ”1” gesetzt und die anderen Bits werden auf ”0” gesetzt), wenn irgendeine der folgenden Rücksetzbedingungen 1–3 erfüllt ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist der FR-Zähler 271 beispielsweise ein 8-Bit-Freischwingungszähler und inkrementiert seinen Zählwert um eins zu Zeiten, die abfallenden Flanken des Taktsignals CLK von dem Oszillator 274 entsprechen (d. h. in Perioden von 125 Mikrosekunden). Der FR-Zähler fließt alle 32 Millisekunden über, wenn er nicht zurückgesetzt wird.
Rücksetzbedingung 1: Der Rücksetzsignalgenerator 275 gibt ein aktives Rücksetzsignal RST aus;
Rücksetzbedingung 2: Die NICHT-UND-Schaltung 280 gibt ein aktives Setzsignal OC1 aus (das heißt, es wird ein Überstrom oder eine Temperaturanomalie erfasst und der Leistungs-MOSFET 214 befindet sich nicht in dem erzwungenen Ausschaltzustand); und
Rücksetzbedingung 3: das Ausgangssignal FCM des FC-Speichers 278 wird von einem hohen Pegel auf einen niedrigen Pegel geschaltet (das heißt, der FRC-Rücksetzgenerator 227 erfasst eine abfallende Flanke des Ausgangssignals FCM, oder ein Schmelzstrom wird erfasst, wenn sich der Leistungs-MOSFET 214 nicht in dem erzwungenen Ausschaltzustand befindet).
Wenn irgendeine der obigen Rücksetzbedingungen 1–3 erfüllt ist, gibt der FRC-Rücksetzgenerator 277 ein Rücksetzsignal res eines niedrigen Pegels (aktiv, wenn niedrig) aus, so dass der FR-Zähler 271 zeitweilig in den Rücksetzzustand versetzt wird. Der FR-Zähler 271 gibt ein Zählsignal OvF7 eines niedrigen Pegels aus (d. h. ein aktives niedriges Signal und ein Beispiel eines ”Aufwärtszählsignals”), wenn die sieben unteren Bits des FR-Zählers 271 überfließen (das heißt, sämtliche Bits sind gleich ”1”). Außerdem gibt er ein Ausschaltfreigabesignal MCL eines niedrigen Pegels (aktiv, wenn niedrig) aus, wenn sämtliche sieben unteren Bits gleich ”0” sind. Das heißt, der FR-Zähler 271 gibt ein aktives Zählsignal OvF7 in einem vorbestimmten Zeitintervall (beispielsweise in einem Intervall von 16 Millisekunden) aus, wenn er nicht zurückgesetzt wird. Außerdem gibt er ein aktives Ausschaltfreigabesignal MCL mit dem obigen vorbestimmten Zeitintervall aus, oder genauer gesagt eine vorbestimmte Zeit (einen Zählwert in der vorliegenden Ausführungsform) später als die Ausgabe eines Zählsignals OvF7.
Das im Pegel invertierte Signal eines Ausgangssignals von einer NICHT-ODER-Schaltung 283 wird in den Rücksetzanschluss des OC-Speichers 276 eingegeben (d. h. ein Beispiel einer ”Ausschaltschaltung”). Das im Pegel invertierte Signal eines Rücksetzsignals RST von dem Rücksetzsignalgenerator 275 und das im Pegel invertierte Signal eines Ausschaltfreigabesignals MCL von dem FR-Zähler 271 werden in die NICHT-ODER-Schaltung 283 eingegeben. Gemäß dieser Konstruktion wechselt der OC-Speicher 276 in den Setzzustand als Reaktion auf ein aktives Setzsignal OC1, wie es oben beschrieben ist, um ein zweites Zwangsausschaltsignal OCM eines niedrigen Pegels (aktiv, wenn niedrig) auszugeben. Er gibt ein zweites Zwangsausschaltsignal OCM eines hohen Pegels aus, wenn das Rücksetzsignal RST oder das Ausschaltfreigabesignal MCL aktiv ist.
Eine NICHT-ODER-Schaltung 284 empfängt das im Pegel invertierte Signal eines zweiten Zwangsausschaltsignals OCM und das im Pegel invertierte Signal eines ersten Zwangsausschaltsignals Fuse von dem Schmelzzähler 273, wie es unten beschrieben ist, und gibt ein Zwangsausschaltsignal Inhibit eines niedrigen Pegels (aktiv, wenn niedrig) aus, wenn das zweite Zwangsausschaltsignal OCM oder das erste Zwangsausschaltsignal Fuse aktiv ist.
Gemäß dieser Konstruktion gibt die Überstromschutzschaltung ein aktives zweites Zwangsausschaltsignal OCM von dem OC-Speicher 276 aus, wenn das Überstromsignal OC oder das Temperaturanomaliesignal OT aktiv ist, so dass ein erzwungenes Ausschalten des Leistungs-MOSFET 214 unmittelbar durchgeführt wird. Zu demselben Zeitpunkt wird der FR-Zähler 271 zurückgesetzt, um das Zählen erneut zu starten, und danach, d. h. 16 Millisekunden (d. h. ein Beispiel einer ”dritten Bezugszeit”) später, gibt er ein aktives Ausschaltfreigabesignal MCL aus, so dass der OC-Speicher 276 ein zweites Zwangsausschaltsignal OCM eines hohen Pegels ausgibt und dadurch der erzwungene Ausschaltzustand (zweites erzwungenes Ausschalten) des Leistungs-MOSFET 214 freigegeben wird. Der Leistungs-MOSFET 214 kann somit wieder in den leitenden Zustand gebracht werden, solange die Energieversorgungssteuerung 210 ein aktives Steuersignal Ein empfängt. Ein derartiges erzwungenes Ausschalten (d. h. ein Beispiel eines ”zweiten Ausschaltens”), das unmittelbar für den Leistungs-MOSFET 214 durch die Überstromschutzschaltung durchgeführt und bei dem der leitende Zustand eine vorbestimmte dritte Bezugszeit später wiederhergestellt wird, wird im Folgenden als ”zweites erzwungenes Ausschalten” bezeichnet.
Das im Pegel invertierte Signal eines Ausgangssignals von einer NICHT-ODER-Schaltung 285 wird in den Rücksetzanschluss des FC-Speichers 278 eingegeben. Das im Pegel invertierte Signal eines Rücksetzsignals RST von dem Rücksetzsignalgenerator 275 und das im Pegel invertierte Signal eines Ausschaltfreigabesignals MCL von dem FR-Zähler 271 werden in die NICHT-ODER-Schaltung 285 eingeben. Gemäß dieser Konstruktion wechselt der FC-Speicher 278 in den Setzzustand als Reaktion auf ein aktives Setzsignal FC1, wie es oben beschrieben ist, um ein Ausgangssignal FCM eines niedrigen Pegels (aktiv, wenn niedrig) auszugeben. Außerdem gibt er ein Ausgangssignal FCM eines hohen Pegels aus, wenn das Rücksetzsignal RST oder das Ausschaltfreigabesignal MCL aktiv ist. Der FC-Speicher 278 fährt fort, ein aktives Ausgangssignal FCM auszugeben, solange das Setzsignal FC1 aktiv ist, und zwar sogar dann, wenn das Rücksetzsignal RST aktiv ist.
c. Schmelzanomalieschutzschaltung
Eine Schmelzanomalieschutzschaltung (d. h. ein Beispiel einer ”Anomaliezeitakkumulationsschaltung”) akkumuliert hauptsächlich eine Anomaliezeit (im Folgenden als eine ”Schmelzzeit” bezeichnet), während der ein aktives Schmelzstromsignal FC von dem Stromdetektor 224 empfangen wird oder ein zweites erzwungenes Ausschalten des Leistungs-MOSFET 214 durch die Überstromschutzschaltung durchgeführt wird. Die Schmelzanomalieschutzschaltung bewirkt einen erzwungenen Ausschaltbetrieb für den Leistungs-MOSFET 214, wenn die akkumulierte Zeit eine vorbestimmte Bezugsschmelzzeit (d. h. ein Beispiel einer ”ersten Bezugszeit”, die länger als die dritte Bezugszeit ist) erreicht. Im Folgenden wird ein derartiges erzwungenes Ausschalten (d. h. ein Beispiel eines ”ersten Ausschaltens”), das durch die Schmelzanomalieschutzschaltung bewirkt wird, als ein ”erstes erzwungenes Ausschalten” bezeichnet. Insbesondere enthält die Schmelzanomalieschutzschaltung den Schmelzzähler 273, einen FCC-Rücksetzgenerator 286 und Ähnliches.
Der Schmelzzähler 273 (d. h. ein Beispiel einer ”Schmelzzählerschaltung”) ist beispielsweise ein 6-Bit-Zähler und inkrementiert seinen Zählwert um eins zu Zeiten, die beispielsweise abfallenden Flanken des Zählsignals OvF7 von dem FR-Zähler 271 entsprechen. Wenn der Schmelzzähler nicht zurückgesetzt wird, fließt er über, wenn 1024 Millisekunden erreicht sind, und gibt ein erstes Zwangsausschaltsignal Fuse eines niedrigen Pegels (aktiv, wenn niedrig) aus. Der Zählwert des Schmelzzählers 273, wenn dieser überfließt, ist ein Beispiel eines ”Bezugsanomaliezählwerts”. Genauer gesagt wird das im Pegel invertierte Signal eines Ausgangssignals einer UND-Schaltung 289 in den Takteingangsanschluss des Schmelzzählers 273 eingegeben. Das erste Zwangsausschaltsignal Fuse von dem Schmelzzähler 273 und ein Ausgangssignal von einer NICHT-UND-Schaltung 290 werden in die UND-Schaltung 289 eingegeben. Das im Pegel invertierte Signal eines Zählsignals OvF7 von dem FR-Zähler 271 und das im Pegel invertierte Signal eines Anomaliemeldesignals Fail von einer NICHT-ODER-Schaltung 291 werden in die NICHT-UND-Schaltung 290 eingegeben.
Das im Pegel invertierte Signal eines zweiten Zwangsausschaltsignals OCM und das im Pegel invertierte Signal eines Ausgangssignals FCM werden in die NICHT-ODER-Schaltung 291 eingegeben, die ein Anomaliemeldesignal Fail eines niedrigen Pegels (aktiv, wenn niedrig) ausgibt, wenn das zweite Zwangsausschaltsignal OCM oder das Ausgangssignal FCM aktiv ist. Das heißt, die NICHT-ODER-Schaltung 291 ist zum Benachrichtigen des Schmelzzählers 273 oder eines CLC-Rücksetzgenerators 292, der unten beschrieben wird, vorgesehen, dass ein zweites erzwungenes Ausschalten aufgrund eines Überstroms oder einer Temperaturanomalie durchgeführt wird oder dass ein Schmelzstrom aufgetreten ist (das heißt, ein erstes erzwungenes Ausschalten könnte später durchgeführt werden).
Wenn das Anomaliemeldesignal Fail aktiv ist, inkrementiert der Schmelzzähler 273 seinen Zählwert um eins zu Zeiten, die abfallenden Flanken des Zählsignals OvF7 entsprechen, solange das erste Zwangsausschaltsignal Fuse nicht aktiv ist (das heißt, wenn nicht und bis dieser überfließt). Wenn der Zähler überfließt, gibt er ein aktives erstes Zwangsausschaltsignal Fuse aus, so dass ein erzwungener Ausschaltbetrieb für den Leistungs-MOSFET 214 durchgeführt wird. Zu demselben Zeitpunkt wird der Zählbetrieb gemäß dem Zählsignal OvF7 beendet und der erzwungene Ausschaltzustand wird aufrechterhalten (dieses ist das erste erzwungene Ausschalten).
Andererseits setzt der FCC-Rücksetzgenerator 286 (d. h. ein Beispiel einer ”Anomaliezeitlöschschaltung”) den Zählwert des Schmelzzählers 273 auf ”0” zurück, wenn die folgende Rücksetzbedingung 4 oder 5 erfüllt ist.
Rücksetzbedingung 4: Der Rücksetzsignalgenerator 275 gibt ein aktives Rücksetzsignal RST aus; und
Rücksetzbedingung 5: Das erste Zwangsausschaltsignal Fuse ist nicht aktiv (d. h. weist einen hohen Pegel auf) und das Löschsignal CLR ist aktiv (das heißt, der Löschzähler 272 ist übergeflossen).
Ein OC-Schwellenwertbestimmungsgenerator 293 erhält die Zählwerte des Schmelzzählers 273 und des FR-Zählers 271 und gibt aufeinanderfolgend Schwellenwertbestimmungssignale OCL0–OCL5 eines niedrigen Pegels (aktiv, wenn niedrig) auf der Grundlage des Zählwerts der höheren 5 Bits des FR-Zählers 271 aus (d. h. der Zeit, die durch den FR-Zähler 271 gezählt wird), wie es in 20 gezeigt ist. Dadurch werden die FETs 261a–261f des Schwellenspannungsgenerators 252 wahlweise und aufeinanderfolgend eingeschaltet, so dass die erste Anomalieschwellenspannung Voc (und ebenfalls der erste Anomalieschwellenstrom ILoc) stufenweise im Verlaufe der Zeit verringert wird, d. h. entsprechend der gezählten Zeit. Wenn der Zählwert des Schmelzzählers 273 gleich oder größer als acht ist, gibt der OC-Schwellenwertbestimmungsgenerator 293 gleichbleibend ein aktives Schwellenwertbestimmungssignal OCL5 aus, so dass die erste Anomalieschwellenspannung Voc (und ebenfalls der erste Anomalieschwellenstrom ILoc) auf dem niedrigsten Pegel gehalten wird.
d. Löschzähler
Wenn ein normaler Zustand, in dem weder eine Stromanomalie noch eine Temperaturanomalie erfasst wird (das heißt, der Laststrom IL befindet sich auf einem normalen Pegel, der niedriger als der zweite Anomalieschwellenstrom ILfc und der erste Anomalieschwellenstrom ILoc ist), eine vorbestimmte zweite Bezugszeit andauert, ohne dass ein Überfließen erreicht wird, nachdem der Schmelzzähler 273 mit dem Zählen beginnt, gibt der Löschzähler 272 als eine Normaldauerakkumulationsschaltung hauptsächlich ein Löschsignal CLR eines niedrigen Pegels (aktiv, wenn niedrig) aus, so dass die Schmelzzeit (d. h. der Zählwert) des Schmelzzählers 273 auf den Anfangswert ”0” zurückgesetzt wird. Die zweite Bezugszeit wird auf der Grundlage der Zeit bestimmt, die es dauert, bis beispielsweise der Überhitzungszustand einer externen Schaltung nach der Beseitigung eines Schmelzstrom- oder eines Überstromzustandes beseitigt ist. Der Zählwert des Löschzählers 272, wenn ein normaler Zustand die zweite Bezugszeit andauert, ist ein Beispiel eines ”Bezugslöschzählwerts”.
Insbesondere ist der Löschzähler 272 beispielsweise ein 5-Bit-Zähler und inkrementiert seinen Zählwert um eins zu Zeiten, die beispielsweise abfallenden Flanken des Zählsignals OvF7 von dem FR-Zähler 271 entsprechen. Wenn der Löschzähler nicht zurückgesetzt wird, fließt er über und gibt ein aktives Löschsignal CLR aus, wenn 512 Millisekunden (d. h. ein Beispiel einer zweiten Bezugszeit) erreicht sind. Der CLC-Rücksetzgenerator 292 (d. h. ein Beispiel einer ”Normaldauerrücksetzschaltung”) setzt den Zählwert des Löschzählers 272 auf ”0” zurück, wenn irgendeine der folgenden Rücksetzbedingungen 6–8 erfüllt ist.
Rücksetzbedingung 6: Der Rücksetzsignalgenerator 275 gibt ein aktives Rücksetzsignal RST aus;
Rücksetzbedingung 7: Das erste Zwangsausschaltsignal Fuse ist nicht aktiv (das heißt, das erste erzwungene Ausschalten wurde noch nicht durchgeführt) und das Anomaliemeldesignal Fail ist aktiv; und
Rücksetzbedingung 8: Das erste Zwangsausschaltsignal Fuse ist aktiv (das heißt, das erste erzwungene Ausschalten wird durchgeführt) und das Steuersignal Ein ist aktiv.
Der Steuerlogikabschnitt 227 enthält außerdem eine ODER-Schaltung 287 zum Ausgeben des Ausgangssignals Aus, in die das im Pegel invertierte Signal eines Löschsignals CLR und das im Pegel invertierte Signal eines Rücksetzsignals RST eingegeben werden. Die ODER-Schaltung 287 gibt ein Ausgangssignal Aus eines hohen Pegels aus, so dass der interne Massegenerator 223 seinen Betrieb beendet, wenn das Löschsignal CLR oder das Rücksetzsignal RST aktiv ist.
f. Invalidierungsschaltung
Wie es oben beschrieben ist, empfängt die NICHT-UND-Schaltung 281 das im Pegel invertierte Signal eines Steuersignals Ein und das unten beschriebene Zwangsausschaltsignal Inhibit (das einen niedrigen Pegel aufweist, wenn ein erzwungenes Ausschalten für den Leistungs-MOSFET 214 durchgeführt werden sollte). Deren Ausgangssignal wird im Pegel invertiert und in die NICHT-UND-Schaltungen 280 und 282 eingegeben. Gemäß dieser Konstruktion gibt die NICHT-UND-Schaltung 281 ein Ausgangssignal eines hohen Pegels aus, wenn ein nicht aktives Steuersignal Ein (AUS-Signal) empfangen wird. Dadurch werden die Ausgänge der NICHT-UND-Schaltungen 280, 282 auf einem hohen Pegel gehalten, so dass der OC-Speicher 276 oder FC-Speicher 278 sogar dann nicht in den Setzzustand wechseln würde, wenn der Stromanomaliedetektor 253 ein aktives Überstromsignal OC oder ein aktives Schmelzstromsignal FC ausgibt oder der Überhitzungsdetektor 225 ein aktives Temperaturanomaliesignal OT ausgibt. Das heißt, das aktive Überstromsignal OC, das Schmelzstromsignal FC und das Temperaturanomaliesignal OT werden invalidiert (oder maskiert).
In dem Fall beispielsweise, in dem die Last 211 eine L-Last ist, kann die Sourcespannung des Leistungs-MOSFET 214 aufgrund der Stoßspannung der Last 211 auf die negative Seite gezogen werden, wenn der Leistungs-MOSFET 214 als Reaktion auf ein nicht aktives Steuersignal Ein (AUS-Signal) ausgeschaltet wird. Daher können die zweite und dritte Anomalieschwellenspannung Vfc und Vop, die auf der Grundlage der Sourcespannung erzeugt werden, ebenfalls negativ sein. Dann kann ein aktives Schmelzstromsignal FC oder ein Durchbruchanzeigesignal OP als ein Anomaliesignal von dem Stromanomaliedetektor 253 sogar dann ausgegeben werden, wenn ein Schmelzstrom oder eine Drahtdurchbruchanomalie nicht aufgetreten ist. In der vorliegenden Ausführungsform invalidiert jedoch die Invalidierungsschaltung ein aktives Schmelzstromsignal FC, wenn ein nicht aktives Steuersignal Ein eingegeben wird. Dadurch wird verhindert, dass der Schmelzzähler 273 den Zählwert inkrementiert, und demzufolge kann ein erster erzwungener Ausschaltbetrieb verhindert werden.
g. Filterschaltung
Eine Filterschaltung enthält eine Zählerschaltung, die mehrere Speicherschaltungen (in der vorliegenden Ausführungsform beispielsweise zwei Speicherschaltungen 300, 301 (beispielsweise D-Flip-Flops) aufweist, die seriell miteinander verbunden sind. Die interne Masse GND2 wird an den D-Anschluss der Speicherschaltung 300 angelegt, und deren Q-Anschluss ist mit dem D-Anschluss der nächsten Speicherschaltung 301 verbunden. Das Löschsignal CLR wird in die Setzanschlüsse beider Speicherschaltungen 300, 301 eingegeben, und ein Ausgangssignal von einer NICHT-ODER-Schaltung 302 wird in die Rücksetzanschlüsse eingegeben. Das im Pegel invertierte Signal eines Rücksetzsignals RST von dem Rücksetzsignalgenerator 275 und das Durchbruchanzeigesignal OP werden in die NICHT-ODER-Schaltung 302 eingegeben.
Gemäß dieser Konstruktion gibt, während das Rücksetzsignal RST nicht aktiv und das Durchbruchanzeigesignal OP aktiv ist, die Filterschaltung ein Durchbruchanomaliesignal OPF eines niedrigen Pegels (aktiv, wenn niedrig) von dem Q-Anschluss der Speicherschaltung 301 aus, wenn sie ein aktives Löschsignal CLR zwei oder mehrere Male empfangen hat (beispielsweise in der vorliegenden Ausführungsform zweimal). Andererseits wird die Filterschaltung zurückgesetzt, wenn die folgende Rücksetzbedingung 9 oder 10 erfüllt ist.
Rücksetzbedingung 9: Der Rücksetzsignalgenerator 275 gibt ein aktives Rücksetzsignal RST aus; und
Rücksetzbedingung 10: Das Durchbruchanomaliesignal OPF ist nicht aktiv (d. h. weist einen hohen Pegel auf).
Das heißt, das Durchbruchanomaliesignal OPF wird nicht unmittelbar auf aktiv geschaltet, wenn der Stromdetektor 224 ein aktives Durchbruchanzeigesignal OP ausgibt. Es wird auf aktiv geschaltet, wenn ein aktives Löschsignal CLR zweimal von dem Löschzähler 272 empfangen wurde (das heißt, wenn mindestens die zweite Bezugszeit seit der Ausgabe des aktiven Durchbruchanzeigesignals OP verstrichen ist).
Das Durchbruchanomaliesignal OPF, das von dem Q-Anschluss der Speicherschaltung 301 ausgegeben wird, wird im Pegel invertiert und in eine NICHT-UND-Schaltung 303 eingegeben. Ein Bit-Signal, das einem Bit des FR-Zählers 271 entspricht, wird in die NICHT-UND-Schaltung 303 eingegeben, so dass die NICHT-UND-Schaltung 303 ein gepulstes Durchbruchanomaliesignal OPFP ausgibt, das entsprechend dem invertierten Pegel des Bit-Signals gepulst ist, wenn das Durchbruchanomaliesignal OPF aktiv ist. In der vorliegenden Ausführungsform wird das Bit-Signal FRC7, das dem signifikantesten Bit entspricht, in die NICHT-UND-Schaltung 303 eingegeben, und dadurch wird das gepulste Durchbruchanomaliesignal OPFP in Perioden von 32 Millisekunden mit einem Tastverhältnis von 50% ausgegeben.
Wenn andererseits das Durchbruchanomaliesignal OPFP auf nicht aktiv schaltet, gibt die Filterschaltung unmittelbar ein nicht aktives (hoher Pegel) Durchbruchanomaliesignal OPFP (als ein normales Signal), das einen normalen Zustand angibt, aus. Das im Pegel invertierte Signal des Durchbruchanomaliesignals OPFP und das im Pegel invertierte Signal eines Zwangsausschaltsignals Inhibit von der NICHT-ODER-Schaltung 284 werden als ein Diagnosesignal Diag über eine NICHT-ODER-Schaltung 304 ausgegeben und dem Diagnoseausgangsabschnitt 226 bereitgestellt. Der Diagnoseausgangsabschnitt 226 stellt einen gepulsten Diagnoseausgang an dem Diagnoseausgangsanschluss P7 bereit, wenn das Durchbruchanomaliesignal OPF aktiv ist. Er stellt einen stufenweisen Diagnoseausgang bereit, wenn das Zwangsausschaltsignal Inhibit aktiv ist. Gemäß dieser Konstruktion kann eine Durchbruchanomalie von anderen Anomalien (d. h. einem Überstrom, einem Schmelzstrom und einer Temperaturanomalie) durch den Diagnoseausgang unterschieden werden.
Wie es oben beschrieben ist, werden in dem Steuerlogikabschnitt 227 das Zählen einer Anomaliezeit durch die Schmelzanomalieschutzschaltung und das Zählen einer Normaldauer durch die Normaldauerakkumulationsschaltung unter Verwendung der unteren Bits des Zählwerts des allgemeinen bzw. gemeinsamen Freischwingungszählers 271 durchgeführt. Dadurch können die Schaltelemente des Steuerlogikabschnitts 227 im Vergleich zu einer Konstruktion, bei der die Schmelzanomalieschutzschaltung und die Normaldauerakkumulationsschaltung das Zählen durch individuelles Verwenden der unteren Bits getrennter Zählerschaltungen durchführen, verringert werden. Außerdem verwendet die Überstromschutzschaltung ebenfalls den obigen Freischwingungszähler 271 zum Zählen der dritten Bezugszeit, und dadurch können die Schaltungselemente weiter verringert werden.
(Gatetreiber)
In den Gatetreiber 228 werden das Steuersignal Ein, das Ausgangssignal FCM und das Zwangsausschaltsignal Inhibit von dem Steuerlogikabschnitt 227 eingegeben. Der Gatetreiber 228 enthält eine Ladungspumpe (nicht gezeigt), die zwischen den Energieversorgungsanschluss P2 und die Gateanschlüsse des Leistungs-MOSFET 214 und des Erfassungs-MOSFET 218 geschaltet ist, und enthält außerdem einen Entladungs-FET (nicht gezeigt), der zwischen die Gateanschlüsse und Sourceanschlüsse des Leistungs-MOSFET 214 und des Erfassungs-MOSFET 218 geschaltet ist.
Wenn der Gatetreiber 228 ein aktives Steuersignal Ein (EIN-Signal) von dem Steuerlogikabschnitt 227 empfängt, wird die Ladungspumpe allein betrieben, um eine höhere Spannung, die von der Energieversorgungsspannung Vcc erzeugt wird, zwischen das Gate und die Source jeweils des Leistungs-MOSFET 214 und des Erfassungs-MOSFET 218 anzulegen. Somit wird ein Ladebetrieb zum Einschalten des Leistungs-MOSFET und des Erfassungs-MOSFET durchgeführt, was zu einem leitenden Zustand führt. Wenn andererseits der Gatetreiber 228 ein nicht aktives Steuersignal Ein (AUS-Signal) von dem Steuerlogikabschnitt 227 oder ein aktives Zwangsausschaltsignal Inhibit (das angibt, dass ein erstes oder zweites erzwungenes Ausschalten durchgeführt werden sollte) empfängt, unterbricht die Ladungspumpe die Erzeugung einer höheren Spannung, während der Entladungs-FET allein eingeschaltet ist, so dass die Ladung zwischen dem Gate und der Source jeweils des Leistungs-MOSFET 214 und Erfassungs-MOSFET 218 freigesetzt wird. Somit wird ein Entladebetrieb oder ein Ausschaltbetrieb durchgeführt.
2. Betrieb gemäß der vorliegenden Ausführungsform
Die 21 bis 23 sind Zeitdiagramme verschiedener Signale zum Darstellen des Betriebs der Energieversorgungssteuerung 210. 21 betrifft einen Betrieb während eines normalen Zustands. 22 betrifft einen Betrieb während des Auftretens eines Überstroms. 23 betrifft einen Betrieb während des Auftretens eines Schmelzstroms. In den Zeichnungen stellt [FRC] den Zählwert der höheren 5 Bits des FR-Zählers 271 dar. [FCC] stellt den Zählwert des Schmelzzählers 273 dar. [CLC] stellt den Zählwert des Löschzählers 272 dar. Die Zählwerte sind hexadezimal gezeigt (beispielsweise A = 10, B = 11, C = 12 usw.). Außerdem stellt FRC7 das signifikanteste Bit des FR-Zählers 271 dar, und es ist gezeigt, wie das signifikanteste Bit zwischen hohen und niedrigen Pegeln wechselt. FRC6 repräsentiert das zweitsignifikanteste Bit des FR-Zählers 271, und es ist gezeigt, wie das zweitsignifikanteste Bit zwischen hohen und niedrigen Pegeln wechselt ”R” in den Zeichnungen meint ”Rücksetzen”.
(Normaler Betrieb)
Wenn die Energieversorgungssteuerung 210 ein aktives Steuersignal Ein empfängt, erzeugt der interne Massegenerator 223 eine interne Masse GND2. Wenn sich die interne Masse GND2 stabilisiert, wechselt das Rücksetzsignal RST, das von dem Rücksetzsignalgenerator 275 ausgegeben wird, von aktiv nach nicht aktiv, so dass die Rücksetzzustände der Zähler 71–73 freigegeben werden.
Das aktive Steuersignal Ein wird dem Gatetreiber 228 über den Steuerlogikabschnitt 227 bereitgestellt. Dann schaltet sich der Leistungs-MOSFET 214 und Ähnliches ein, was zu einem leitenden Zustand führt. Der FR-Zähler 271 beginnt mit dem Zählen entsprechend dem Taktsignal CLK von dem Oszillator 274. Während des normalen Betriebs wird ein aktives Setzsignal OC1 von der NICHT-UND-Schaltung 280 nicht ausgegeben (das heißt, die Rücksetzbedingung 2 ist nicht erfüllt), und das Ausgangssignal FCM des FC-Speichers 278 wird nicht im Pegel von hoch nach niedrig invertiert (das heißt, die Rücksetzbedingung 3 ist nicht erfüllt). Daher zählt der FR-Zähler 271 wiederholt bis 32 Millisekunden, ohne im Verlaufe des Zählens zurückgesetzt zu werden (siehe [FRC] in 21). Zu demselben Zeitpunkt gibt der OC-Schwellenwertbestimmungsgenerator 93 aufeinanderfolgend aktive Schwellenwertbestimmungssignale OCL0–OCL5 in Abhängigkeit von dem Zählwert der höheren 5 Bits des FR-Zählers 271 aus. Dadurch wird ein Betrieb, der den ersten Anomalieschwellenstrom ILoc stufenweise im Verlaufe der Zeit beginnend mit dem Anfangspegel, der höher als der Einschaltstrom ist, verringert, iterativ in Perioden von 32 Millisekunden durchgeführt.
Wenn ein aktives Steuersignal Ein eingegeben wird, kann ein Einschaltstromstoß, der größer als der zweite Anomalieschwellenstrom ILfc ist, in den Leistungs-MOSFET 214 fließen. Der erste Anomalieschwellenstrom ILoc ist dann jedoch auf den Pegel eingestellt, der größer als der Einschaltstromstoß ist, und dadurch kann ein zweiter erzwungener Ausschaltbetrieb aufgrund des Einschaltstromstoßes für den Leistungs-MOSFET 214 und Ähnlichem verhindert werden.
Während des normalen Betriebs ist das Anomaliemeldesignal Fail nicht aktiv, und daher beginnt der Schmelzzähler 273 nicht mit dem Zählen (siehe [FCC] in 21). Andererseits inkrementiert der Löschzähler 272 seinen Zählwert um eins zu Zeiten der Eingabe des Zählsignals OvF7 von dem FR-Zähler 271. Er wird während des Zählens nicht zurückgesetzt, da das Anomaliemeldesignal Fail nicht aktiv gehalten wird. Wenn 512 Millisekunden (d. h. die zweite Bezugszeit) erreicht sind, fließt der Zähler über und gibt ein aktives Löschsignal CLR aus (siehe [CLC] und [CLR] in 21.
Wenn das Steuersignal Ein von aktiv nach nicht aktiv wechselt, wartet der interne Massegenerator 223 auf ein Überfließen des Löschzählers 272, wie es oben beschrieben ist, wenn der Zähler zu diesem Zeitpunkt nicht übergeflossen ist. Dann wird die Erzeugung der internen Masse GND2 beendet.
(Betrieb während des Auftretens eines Überstroms oder eines Schmelzstroms)
Wenn ein Kurzschluss in der Last 211 auftritt, kann der Laststrom IL den zweiten Anomalieschwellenstrom ILfc überschreiten, wie es in 22 gezeigt ist. Zu dem Zeitpunkt schaltet das Schmelzstromsignal FC auf aktiv, so dass das Ausgangssignal FCM des FC-Speichers 278 im Pegel von hoch nach niedrig invertiert wird und der Zählwert des FR-Zählers 271 zurückgesetzt wird. Dadurch wird der erste Anomalieschwellenstrom ILoc wieder auf den Anfangspegel eingestellt und danach erneut stufenweise im Verlaufe der Zeit entsprechend dem Zählwert des FR-Zählers 271, der nach dem Rücksetzen mit dem Zählen beginnt, verringert.
Wenn der Laststrom IL danach den ersten Anomalieschwellenstrom ILoc überschreitet, schaltet das Überstromsignal OC auf aktiv und das Setzsignal OC1 von der NICHT-UND-Schaltung 280 schaltet auf aktiv. Dadurch schaltet das zweite Zwangsausschaltsignal OCM von dem OC-Speicher 276 auf aktiv. Dann wird ein zweiter erzwungener Ausschaltbetrieb des Leistungs-MOSFET 214 als Reaktion auf ein aktives Zwangsausschaltsignal Inhibit durchgeführt. Außerdem wird der Zählwert des FR-Zählers 271 als Reaktion auf das aktive Setzsignal OC1 zurückgesetzt. Danach wird ein aktives Zählsignal OvF7 ausgegeben, wenn eine Zeit, die etwas kürzer als 16 Millisekunden ist, verstrichen ist. Als Reaktion darauf inkrementiert der Schmelzzähler 273 seinen Zählwert um eins (siehe [FCC] in 22). Ein aktives Ausschaltfreigabesignal MCL wird ausgegeben, wenn der FR-Zähler 271 16 Millisekunden gezählt hat. Dann gibt der OC-Speicher 276 ein nicht aktives zweites Zwangsausschaltsignal OCM aus, so dass der Leistungs-MOSFET 214 wieder eingeschaltet wird und der erzwungene Ausschaltzustand freigegeben wird.
Wenn der Kurzschluss in der Last 211 danach nicht beseitigt ist, wird der Löschzähler 272 nicht mit dem Zählen beginnen, und das zweite erzwungene Ausschalten wird wiederholt durchgeführt. Während dieser Zeit inkrementiert der Schmelzzähler 273 seinen Zählwert um eins. Wenn der Zählwert [FCC] sieben erreicht (das heißt, wenn das zweite erzwungene Ausschalten sieben Mal durchgeführt wurde), behält der OC-Schwellenwertbestimmungsgenerator 293 danach das Ausgeben eines aktiven Schwellenwertbestimmungssignals OCL5 bei, so dass der erste Anomalieschwellenstrom ILoc auf dem niedrigsten Pegel gehalten wird.
Wenn der Schmelzzähler 273 übergeflossen ist, gibt er ein aktives erstes Zwangsausschaltsignal Fuse aus, so dass der erzwungene Ausschaltbetrieb des Leistungs-MOSFET 214 durchgeführt wird. Zu dieser Zeit wird der Zählbetrieb entsprechend dem Zählsignal OvF7 unterbrochen, so dass der erzwungene Ausschaltzustand (aufgrund des ersten erzwungenen Ausschaltens) aufrechterhalten wird. Man beachte, dass der zweite Anomalieschwellenstrom ILfc auf einen Pegel eingestellt wird, der etwas größer als der Nennstrom ILmax der Last 211 ist. Die Bezugsschmelzzeit wird auf eine Zeit eingestellt, die kürzer als die Zeit ist, die es dauert, bis der elektrische Draht 230 Rauch abgibt, wenn ein Schmelzstrom, d. h. ein Strom, der größer als der zweite Anomalieschwellenstrom ILfc ist, intermittierend in Intervallen erfasst wird, die kürzer als die zweite Bezugszeit sind. Daher kann ein Flatterkurzschluss, d. h. ein abnormer Strom, der in einem Teil der verdrillten Drähte des elektrischen Drahtes 230 aufgrund eines Kurzschlusses in dem Teil der verdrillten Drähte in Intervallen auftritt, die kürzer als die zweite Bezugszeit sind, erfasst werden, ohne dass der elektrische Draht 230 die Rauchemission erreicht, so dass das zweite erzwungene Ausschalten für den Leistungs-MOSFET 214 durchgeführt werden kann.
Wenn danach das Steuersignal Ein von aktiv nach nicht aktiv wechselt, wie es in 23 gezeigt ist, wird der Rücksetzzustand des Löschzählers 272 freigegeben. Der Löschzähler fährt fort, ein nicht aktives Löschsignal CLR auszugeben, bis er überfließt, so dass die Erzeugung der internen Masse GND2 aufrechterhalten wird. Wenn der Löschzähler übergeflossen ist, wird die Erzeugung der internen Masse GND2 beendet. Daher wird der erste erzwungene Ausschaltzustand aufrechterhalten, und zwar sogar dann, wenn das Steuersignal Ein wieder aktiv wird, bevor der Löschzähler 272 überfließt.
(Betrieb während des Auftretens einer Drahtdurchbruchanomalie)
Wenn der dritte Anomalieschwellenstrom ILop auf einen festen Wert eingestellt wird, ändert sich ein Lastwiderstandswert (d. h. ein Widerstandswert der externen Schaltung), auf der Grundlage dessen ein aktives Durchbruchanzeigesignal OP ausgegeben wird, mit einer Änderung der Energieversorgungsspannung Vcc. Eine Drahtdurchbruchanomalie sollte jedoch konsistent auf der Grundlage desselben Lastwiderstandswertes unabhängig von einer Änderung der Energieversorgungsspannung Vcc bestimmt werden, um die Drahtdurchbruchanomalie genau zu erfassen.
Daher wird in der vorliegenden Ausführungsform der dritte Anomalieschwellenstrom ILop (und auch die dritte Anomalieschwellenspannung Vop) derart eingestellt, dass er sich proportional zu der Sourcespannung Vs des (oder der Energieversorgungsspannung Vcc für den) Leistungs-MOSFET 214 in dem eingeschalteten Zustand ändert, wie es oben beschrieben ist. Gemäß dieser Konstruktion verringert sich der dritte Anomalieschwellenstrom ILop beispielsweise um die Hälfte, wenn sich die Energieversorgungsspannung um die Hälfte verringert. Das heißt, der Lastwiderstandswert, auf der Grundlage dessen eine Drahtdurchbruchanomalie erfasst wird (und der gleich einem Wert ist, der durch Teilen der Energieversorgungsspannung Vcc durch den dritten Anomalieschwellenstrom ILop bestimmt wird), ist unabhängig von einer Änderung der Energieversorgungsspannung Vcc derselbe. Dadurch kann eine Drahtdurchbruchanomalie genau erfasst werden. Außerdem wird ein Mikrocomputer oder Ähnliches nicht benötigt.
<Weitere Ausführungsformen>
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die in der obigen Beschreibung mit Bezug auf die Zeichnungen erläuterten Ausführungsformen beschränkt. Die folgenden Ausführungsformen können beispielsweise innerhalb des technischen Bereiches der vorliegenden Erfindung enthalten sein, und außerdem kann die vorliegende Erfindung in verschiedenen Formen ausgeführt sein, ohne von dem Bereich der Erfindung abzuweichen.

(1) Der obige Ausschaltdauerzähler 70, Schmelzzeitzähler 71 und Löschzähler 72 ist jeweils aus einer Zählerschaltung ausgebildet, die digital eine Zeit akkumuliert, ist jedoch nicht auf diese Konstruktion beschränkt. Es kann beispielsweise ein Kondensator verwendet werden, so dass eine Zeit analog akkumuliert wird.
(2) In der in 10 der dritten Ausführungsform gezeigten Konstruktion kann auf der Grundlage des Potenzialpegels, der sich in Abhängigkeit davon ändert, womit eine Schaltanschlussfläche 117 verbunden ist, wie es in 14 gezeigt ist, bestimmt werden, ob die Latch-Funktion der Latch-Schaltung 101 validiert oder invalidiert wird.
(3) In der in 13 der vierten Ausführungsform gezeigten Konstruktion kann auf der Grundlage des Eingangspegels eines Steuersignals S1, wie es in den 11 und 12 gezeigt ist, bestimmt werden, ob die Latch-Funktion der Latch-Schaltung 101 validiert oder invalidiert wird.
(4) In den obigen Ausführungsformen sind die Normaldauerakkumulationsschaltung, die Anomaliezeitakkumulationsschaltung und die Ausschaltdauerakkumulationsschaltung als Zählerschaltungen ausgebildet, sind aber nicht auf diese Konstruktion beschränkt. Beispielsweise kann jede von ihnen als eine Zeitgeberschaltung ausgebildet sein, die eine Konstantstromschaltung, einen Kondensator, in den ein konstanter Strom von der Konstantstromschaltung fließt, und eine Entladungsschaltung zum Entladen des Kondensators enthält.

Claims

Energieversorgungssteuerung (10) zum Steuern einer Energiezufuhr von einer Energiequelle (61) zu einer Last (50), die aufweist: ein Halbleiterschaltelement (15), das an einer Energieversorgungsleitung (L) von der Energiequelle (61) zu der Last (50) angeordnet ist; ein Stromerfassungselement (16), das ausgelegt ist, einen Laststrom (Ip), der durch das Halbleiterschaltelement (15) fließt, zu erfassen; eine erste Abnorm-Stromerfassungsschaltung (13), die ausgelegt ist, auf der Grundlage eines Erfassungssignals von dem Stromerfassungselement (16) zu bestimmen, ob ein Laststrom (Ip), der durch das Halbleiterschaltelement (15) fließt, einen ersten Schwellenwert (Ia) überschreitet, und außerdem ausgelegt ist, ein erstes Abnorm-Stromsignal (FC) auszugeben, wenn der Laststrom (Ip) den ersten Schwellenwert (Ia) überschreitet; eine Anomaliezeitakkumulationsschaltung (71), die ausgelegt ist, eine Akkumulation einer Anomaliezeit zu beginnen, wenn die erste Abnorm-Stromerfassungsschaltung (13) das erste Abnorm-Stromsignal (FC) ausgibt, und außerdem ausgelegt ist, einen ersten Ausschaltbetrieb für das Halbleiterschaltelement (15) zu initiieren, wenn die Anomaliezeit eine erste Bezugszeit erreicht; eine Normaldauerakkumulationsschaltung (72), die ausgelegt ist, ein Löschsignal (S5) auszugeben, wenn eine Normaldauer, während der der Laststrom (Ip) kontinuierlich niedriger als der erste Schwellenwert (Ia) gehalten wird, eine zweite Bezugszeit erreicht, nachdem die Anomaliezeitakkumulationsschaltung (71) die Akkumulation begonnen hat; eine Anomaliezeitlöschschaltung (81), die ausgelegt ist, die Anomaliezeit der Anomaliezeitakkumulationsschaltung (71) auf der Grundlage einer Ausgabe des Löschsignals (S5) zu löschen; und eine zweite Abnorm-Stromerfassungsschaltung (13), die ausgelegt ist, auf der Grundlage eines Erfassungssignals von dem Stromerfassungselement (16) zu bestimmen, ob ein Laststrom (Ip), der durch das Halbleiterschaltelement (15) fließt, einen zweiten Schwellenwert (Ib), der größer als der erste Schwellenwert (Ia) ist, überschreitet, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Abnorm-Stromerfassungsschaltung (13) außerdem ausgelegt ist, ein zweites Abnorm-Stromsignal (OC) auszugeben, wenn der Laststrom (Ip) den zweiten Schwellenwert (Ib) überschreitet; und eine Ausschaltdauerakkumulationsschaltung (70) vorgesehen ist, die ausgelegt ist, einen zweiten Ausschaltbetrieb für das Halbleiterschaltelement (15) zu initiieren, wenn die zweite Abnorm-Stromerfassungsschaltung (13) das zweite Abnorm-Stromsignal (OC) ausgibt, und außerdem ausgelegt ist, einen Zustand des Halbleiterschaltelements (15) unter dem zweiten Ausschalten freizugeben, wenn eine dritte Bezugszeit, die kürzer als die zweite Bezugszeit ist, seit der Initiierung verstrichen ist; wobei, während der Zustand des Halbleiterschaltelements (15) unter dem zweiten Ausschalten aufgrund der Ausschaltdauerakkumulationsschaltung (70) andauert, die Normaldauerakkumulationsschaltung (72) die Normaldauer in einem Rücksetzzustand hält und die Anomaliezeitakkumulationsschaltung (71) das Akkumulieren der Anomaliezeit fortsetzt.
Energieversorgungssteuerung (210) zum Steuern einer Energiezufuhr von einer Energiequelle (212) zu einer Last (211), die aufweist: ein Halbleiterschaltelement (214), das an einer Energieversorgungsleitung (213) von der Energiequelle (212) zu der Last (211) angeordnet ist; ein Stromerfassungselement (218), das ausgelegt ist, einen Laststrom (IL), der durch das Halbleiterschaltelement (214) fließt, zu erfassen; eine erste Abnorm-Stromerfassungsschaltung (259), die ausgelegt ist, auf der Grundlage eines Erfassungssignals von dem Stromerfassungselement (218) zu bestimmen, ob ein Laststrom (IL), der durch das Halbleiterschaltelement (214) fließt, einen ersten Schwellenwert (ILfc) überschreitet, und außerdem ausgelegt ist, ein erstes Abnorm-Stromsignal (FC) auszugeben, wenn der Laststrom (IL) den ersten Schwellenwert (ILfc) überschreitet; eine Anomaliezeitakkumulationsschaltung, die ausgelegt ist, eine Akkumulation einer Anomaliezeit zu beginnen, wenn die erste Abnorm-Stromerfassungsschaltung (259) das erste Abnorm-Stromsignal (FC) ausgibt, und außerdem ausgelegt ist, einen ersten Ausschaltbetrieb für das Halbleiterschaltelement (214) zu initiieren, wenn die Anomaliezeit eine erste Bezugszeit erreicht; eine Normaldauerakkumulationsschaltung, die ausgelegt ist, ein Löschsignal (CLR) auszugeben, wenn eine Normaldauer, während der der Laststrom (IL) kontinuierlich niedriger als der erste Schwellenwert (ILfc) gehalten wird, eine zweite Bezugszeit erreicht, nachdem die Anomaliezeitakkumulationsschaltung die Akkumulation begonnen hat; und eine Anomaliezeitlöschschaltung (286), die ausgelegt ist, die Anomaliezeit der Anomaliezeitakkumulationsschaltung auf der Grundlage einer Ausgabe des Löschsignals (CLR) zu löschen; gekennzeichnet durch eine Freischwingungszählerschaltung (271), die ausgelegt ist, ein Zählen einer vorbestimmten Zeit zu wiederholen und ein Aufwärtszählsignal (OvF7) auszugeben, wann immer ein jeweiliges Zählen der vorbestimmten Zeit beendet ist, wobei die Anomaliezeitakkumulationsschaltung eine Schmelzzählerschaltung (273) enthält, die ausgelegt ist, ihren Zählwert zu inkrementieren, wann immer die Freischwingungszählerschaltung (271) das Aufwärtszählsignal (OvF7) ausgibt, wenn die erste Abnorm-Stromerfassungsschaltung (259) das erste Abnorm-Stromsignal (FC) ausgibt, und außerdem ausgelegt ist, den ersten Ausschaltbetrieb für das Halbleiterschaltelement (214) zu initiieren, wenn ihr Zählwert einen Bezugsanomaliezählwert erreicht; und die Normaldauerakkumulationsschaltung eine Löschzählerschaltung (272) enthält, die ausgelegt ist, ihren Zählwert zu inkrementieren, wann immer die Freischwingungszählerschaltung (271) das Aufwärtszählsignal (OvF7) ausgibt, und außerdem ausgelegt ist, das Löschsignal (CLR) auszugeben, wenn ihr Zählwert einen Bezugslöschzählwert erreicht, und außerdem eine Normaldauerrücksetzschaltung (292) enthält, die ausgelegt ist, einen Zählwert der Löschzählerschaltung (272) auf der Grundlage einer Ausgabe des ersten Abnorm-Stromsignals (FC) von der ersten Abnorm-Stromerfassungsschaltung (259) zurückzusetzen.
Energieversorgungssteuerung (210) nach Anspruch 2, die außerdem aufweist: eine zweite Abnorm-Stromerfassungsschaltung (258), die ausgelegt ist, auf der Grundlage eines Erfassungssignals von dem Stromerfassungselement (218) zu bestimmen, ob ein Laststrom (IL), der durch das Halbleiterschaltelement (214) fließt, einen zweiten Schwellenwert (ILoc), der größer als der erste Schwellenwert (ILfc) ist, überschreitet, und außerdem. ausgelegt ist, ein zweites Abnorm-Stromsignal (OC) auszugeben, wenn der Laststrom (IL) den zweiten Schwellenwert (ILoc) überschreitet; und eine Ausschaltschaltung (276), die ausgelegt ist, einen zweiten Ausschaltbetrieb für das Halbleiterschaltelement (214) zu initiieren, wenn die zweite Abnorm-Stromerfassungsschaltung (258) das zweite Abnorm-Stromsignal (OC) ausgibt, und außerdem ausgelegt ist, einen Zustand des Halbleiterschaltelements (214) unter dem zweiten Ausschalten auf der Grundlage einer dritten Bezugszeit, die kürzer als die zweite Bezugszeit ist, die durch die Freischwingungszählerschaltung (271) gezählt wurde, freizugeben.
Energieversorgungssteuerung (210) nach Anspruch 3, wobei, während der Zustand des Halbleiterschaltelements (214) unter dem zweiten Ausschalten andauert, die Normaldauerrücksetzschaltung (292) den Zählwert der Löschzählerschaltung (272) in einem Rücksetzzustand hält und die Schmelzzählerschaltung (273) mit dem Zählen entsprechend dem Aufwärtszählsignal (OvF7) fortfährt.
Energieversorgungssteuerung (10) nach Anspruch 1, die außerdem eine Latch-Schaltung (101) aufweist, die ausgelegt ist, einen Ausschaltzustand des Halbleiterschaltelements (15), der durch die Anomaliezeitakkumulationsschaltung (71) bewirkt wird, aufrechtzuerhalten.
Energieversorgungssteuerung (10) nach Anspruch 5, wobei die Latch-Schaltung (101) ausgelegt ist, den Ausschaltzustand des Halbleiterschaltelements (15) durch Anhalten des Akkumulationsbetriebs der Normaldauerakkumulationsschaltung (72) aufrechtzuerhalten, wenn die Anomaliezeit der Anomaliezeitakkumulationsschaltung (71) die erste Bezugszeit erreicht.
Energieversorgungssteuerung (10) nach Anspruch 5, wobei die Latch-Schaltung (101) ausgelegt ist, den Ausschaltzustand des Halbleiterschaltelements (15) durch Invalidieren des Löschsignals (S5) von der Normaldauerakkumulationsschaltung (72), so dass das Löschsignal (S5) nicht empfangen wird, aufrechtzuerhalten, wenn die Anomaliezeit der Anomaliezeitakkumulationsschaltung (71) die erste Bezugszeit erreicht.
Energieversorgungssteuerung (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei mindestens die Normaldauerakkumulationsschaltung (72) und die Anomaliezeitakkumulationsschaltung (71) auf einem einzelnen Chip oder mehreren Chips, die in einem Gehäuse untergebracht sind, um eine Halbleitervorrichtung (11) auszubilden, konfiguriert sind; und die Halbleitervorrichtung (11) einen externen Eingangsanschluss (P1) enthält, wobei in Abhängigkeit von einem Eingangspegel an dem externen Eingangsanschluss (P1) ausgewählt wird, ob das Aufrechterhalten des Ausschaltzustands des Halbleiterschaltelements (15) vorgesehen ist.
Energieversorgungssteuerung (10) nach Anspruch 8, wobei ein Steuersignal (S1) zum Anfordern eines Leitungsbetriebs für das Halbleiterschaltelement (15) während eines normalen Zustands, bei dem das Abnorm-Stromsignal nicht ausgegeben wird, in den externen Eingangsanschluss (P1) eingegeben wird.
Energieversorgungssteuerung (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei mindestens die Normaldauerakkumulationsschaltung (72) und die Anomaliezeitakkumulationsschaltung (71) auf einem einzelnen Chip oder mehreren Chips, die in einem Gehäuse untergebracht sind, um eine Halbleitervorrichtung (11) auszubilden, konfiguriert sind; und in Abhängigkeit von einem Eingangspegel an einer Verbindungsanschlussfläche (117) auf einem Halbleiterchip der Halbleitervorrichtung (11) ausgewählt wird, ob das Aufrechterhalten des Ausschaltzustands des Halbleiterschaltelements (15) vorgesehen ist, wobei sich der Eingangspegel entsprechend dessen ändert, womit die Verbindungsanschlussfläche (117) über eine Drahtverbindung (119) verbunden ist.
Energieversorgungssteuerung (10) nach Anspruch 1, die außerdem eine Freigabeschaltung (72, 91, 93) aufweist, die ausgelegt ist, den Ausschaltzustand des Halbleiterschaltelements (15), der durch die Anomaliezeitakkumulationsschaltung (71) bewirkt wird, freizugeben, wenn eine Haltezeit verstrichen ist.
Energieversorgungssteuerung (10) nach Anspruch 11, wobei die Freigabeschaltung den Ausschaltzustand durch Löschen der Anomaliezeit als Reaktion auf ein Löschsignal (S5), das von der Normaldauerakkumulationsschaltung (72) ausgegeben wird, nachdem ein Ausschaltbetrieb für das Halbleiterschaltelement (15) aufgrund der Anomaliezeitakkumulationsschaltung (71) initiiert wurde, freigibt.
Energieversorgungssteuerung (10) nach Anspruch 11 oder 12, wobei eine Zeit, bis ein Ausschaltbetrieb für das Halbleiterschaltelement (15) aufgrund der Anomaliezeitakkumulationsschaltung (71) das zweite Mal oder mehr initiiert wird, auf kürzer als diejenige für ein vorheriges Mal eingestellt wird.
Energieversorgungssteuerung (10) nach Anspruch 13, wobei die Freigabeschaltung ausgelegt ist, den Ausschaltzustand durch Löschen der Anomaliezeit als Reaktion auf ein Löschsignal (S5), das von der Normaldauerakkumulationsschaltung (72) ausgegeben wird, nachdem ein Ausschaltbetrieb für das Halbleiterschaltelement (15) aufgrund der Anomaliezeitakkumulationsschaltung (71) initiiert wurde, freizugeben; und die Anomaliezeit der Anomaliezeitakkumulationsschaltung (71) teilweise als Reaktion auf das Löschsignal (S5), das ausgegeben wird, nachdem der Ausschaltbetrieb für das Halbleiterschaltelement (15) initiiert wurde, gelöscht wird, wenn der Ausschaltbetrieb für das Halbleiterschaltelement (15) ein zweites Mal oder mehr durchgeführt wird.
Energieversorgungssteuerung (10) nach Anspruch 14, wobei mindestens die Normaldauerakkumulationsschaltung (72) und die Anomaliezeitakkumulationsschaltung (71) auf einem einzelnen Chip oder mehreren Chips, die in einem Gehäuse untergebracht sind, um eine Halbleitervorrichtung (11) auszubilden, konfiguriert sind; und die Halbleitervorrichtung (11) einen externen Eingangsanschluss (P1) enthält, wobei in Abhängigkeit von einem Eingangspegel an dem externen Eingangsanschluss (P1) ausgewählt wird, ob die Anomaliezeit der Anomaliezeitakkumulationsschaltung (71) teilweise oder vollständig gelöscht wird, wenn der Ausschaltbetrieb ein zweites Mal oder mehr durchgeführt wird.
Energieversorgungssteuerung (10) nach Anspruch 15, wobei ein Steuersignal (S1) zum Anfordern eines Leitungsbetriebs für das Halbleiterschaltelement (15) während eines normalen Zustands, bei dem das Abnorm-Stromsignal nicht ausgegeben wird, in den externen Eingangsanschluss (P1) eingegeben wird.
Energieversorgungssteuerung (10) nach Anspruch 14, wobei mindestens die Normaldauerakkumulationsschaltung (72) und die Anomaliezeitakkumulationsschaltung (71) auf einem einzelnen Chip oder mehreren Chips, die in einem Gehäuse untergebracht sind, um eine Halbleitervorrichtung (11) auszubilden, konfiguriert sind; und in Abhängigkeit von einem Eingangspegel an einer Verbindungsanschlussfläche (117) auf einem Halbleiterchip der Halbleitervorrichtung (11) ausgewählt wird, ob die Anomaliezeit der Anomaliezeitakkumulationsschaltung (71) teilweise oder vollständig gelöscht wird, wenn der Ausschaltbetrieb ein zweites Mal oder mehr durchgeführt wird, wobei sich der Eingangspegel entsprechend dessen ändert, womit die Verbindungsanschlussfläche (117) über eine Drahtverbindung (119) verbunden ist.
Energieversorgungssteuerung (10, 210) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei das Halbleiterschaltelement (15, 214) ein Leistungs-FET ist; das Stromerfassungselement (16, 218) ein Erfassungs-FET ist, durch den ein Erfassungsstrom (Is), der eine vorbestimmte Beziehung zu einem Laststrom (Ip, IL), der durch den Leistungs-FET fließt, aufweist, fließt; und der Erfassungsstrom (Is) als das Erfassungssignal ausgegeben wird.
Energieversorgungssteuerung (10, 210) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei das Halbleiterschaltelement (15, 214) ein Leistungs-FET ist; und eine Entladungsratenänderungsschaltung (41, 228) zum Freigeben einer Gateladung des Leistungs-FET während des Ausschaltbetriebs, der für den Leistungs-FET auf der Grundlage des Abnorm-Stromsignals durchgeführt wird, mit einer Entladungsrate, die größer als diejenige ist, wenn ein Ausschaltbetrieb während eines normalen Zustands durchgeführt wird, bei dem das Abnorm-Stromsignal nicht ausgegeben wird, vorgesehen ist.
Energieversorgungssteuerung (10, 210) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei das Halbleiterschaltelement (15, 214) ein Leistungs-FET ist; und eine Ladungsratenänderungsschaltung (41, 228) zum Zuführen einer Gateladung des Leistungs-FET während einer Ausgabe des Abnorm-Stromsignals mit einer Ladungsrate, die größer als diejenige ist, wenn ein Leitungsbetrieb während eines normalen Zustands durchgeführt wird, bei dem das Abnorm-Stromsignal nicht ausgegeben wird, vorgesehen ist.