DE112007001292B4

DE112007001292B4 - Energieversorgungssteuerung

Info

Publication number: DE112007001292B4
Application number: DE112007001292.7T
Authority: DE
Inventors: Masahiko Furuichi; Seiji Takahashi
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: 2006-05-29
Filing date: 2007-05-22
Publication date: 2015-06-25
Anticipated expiration: 2027-05-23
Also published as: DE112007001292T5; DE112007001292B8; JPWO2007138929A1; US8598859B2; JP4755197B2; WO2007138929A1; DE112007001292T8; US20090167272A1

Abstract

Energieversorgungssteuerung (10) aufweisend: ein Halbleiterschaltelement (14), das in einer Stromversorgungsleitung (13) von einer Energiequelle (12) zu einer Last (11) angeordnet ist; ein Stromerkennungselement (18), das einen Laststrom zu erkennen vermag, der durch das Halbleiterschaltelement (14) fließt; einen Anomaliestromerkennungsschaltkreis (53), der ein Anomaliesignal auszugeben vermag, wenn basierend auf einem Erkennungssignal von dem Stromerkennungselement (18) bestimmt wird, dass ein durch das Halbleiterschaltelement (14) fließender Laststrom einen Schwellenwert übersteigt; einen Konstantspannungsschaltkreis (114); und einen Schwellenwerteinstellschaltkreis (52), der den Schwellenwert basierend auf einer Konstantspannung von dem Konstantspannungsschaltkreis (114) und einer Eingangs-zu-Ausgangs-Spannung des Halbleiterschaltelements (14) zu ändern vermag, wobei der Schwellenwerteinstellschaltkreis (52) einen ersten Stromausgabeschaltkreis (111, 112, 113) zur Ausgabe eines ersten Stromes entsprechend der Eingangs-zu-Ausgangs-Spannung, einen zweiten Stromausgabeschaltkreis (115, 116, 117) zur Ausgabe eines zweiten Stromes entsprechend der Konstantspannung von dem Konstantspannungsschaltkreis (114) und einen dritten Stromausgabeschaltkreis (118, 119) zur Ausgabe eines dritten Stromes entsprechend einer Differenz, bestimmt durch Subtraktion des ersten Stroms vom zweiten Strom und einen Schwellenwertsetzwiderstand (60), durch welchen der dritte Strom fließt, aufweist; und der Anomaliestromerkennungsschaltkreis (53) das Anomaliesignal ausgibt, wenn basierend auf dem Erkennungssignal und einer Anschlussspannung des Schwellenwertsetzwiderstandes (60) bestimmt wird, dass der Laststrom einen Schwellenwert entsprechend der Anschlussspannung übersteigt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energieversorgungssteuerung und betrifft insbesondere die Erkennung einer Stromanomalie aufgrund eines Kurzschlusses in einer Last oder dergleichen.
STAND DER TECHNIK
Es ist eine Energieversorgungssteuerung bekannt, bei der ein Hochleistungs-Halbleiterschaltelement, beispielsweise ein Leistungs-MOSFET in einer Stromversorgungsleitung angeordnet ist, die zwischen eine Energieversorgung und eine Last geschaltet ist, wobei der Aufbau so ist, dass die Energieversorgung zu der Last durch Schalten des Halbleiterelementes zwischen EIN und AUS gesteuert wird. Es ist bekannt, dass einige derartige Energieversorgungssteuerung eine Selbstschutzfunktion haben. Wenn ein Überstrom (d. h. ein anormaler Strom) aufgrund beispielsweise eines Kurzschlusses in der Last in der Energieversorgungsleitung auftritt, schaltet die Selbstschutzfunktion das Halbleiterschaltelement durch Steuern des Potentials am Steueranschluss (zum Beispiel am Gate im Falle eines MOSFET) des Halbleiterschaltelements ab, um das Halbleiterschaltelement zu schützen. Insbesondere ist gemäß der JP-A-2001-217696 ein Stromerkennungswiderstand (Shunt-Widerstand) in Serienschaltung mit einem Lastausschluss (zum Beispiel Source oder Drain im Fall eines MOSFET) des Halbleiterschaltelementes vorgesehen und der Wert eines Laststromes, der durch das Halbleiterschaltelement fließt, wird somit aufgrund der Zwischenanschlussspannung des Widerstandes erkannt. Wenn der Laststromwert größer als ein bestimmter Schwellenwert ist, wird das Auftreten einer Überstromanomalie bestimmt, um das Halbleiterschaltelement auszuschalten, so dass ein Abschaltzustand erhalten wird.
Ein durch das Halbleiterschaltelement laufender Strom ändert sich entlang einer bestimmten Lastleitung nach dem Einschalten des Halbleiterschaltelements, bis ein stabiler Zustand erreicht ist. In einem Fall, in dem eine Überstromanomalie basierend auf einem Vergleich des Laststromwertes des Halbleiterschaltelementes mit dem Schwellenstrom erkannt wird, ergibt sich somit das Problem, dass vor der Erkennung eine Zeit benötigt wird, wenn eine Überstromanomalie aufgetreten ist, wenn der Schwellenwert auf einen festen Wert gelegt ist. Beispielsweise zeigt 17 eine Drain-Source-Spannung Vds eines Leistungs-MOSFET als das obige Halbleiterschaltelement und den hierdurch fließenden Strom Id. Wenn sich die Last in einem normalen Zustand befindet, ändern sich, nachdem der Leistungs-MOSEFT eingeschaltet ist, die Werte der Drain-Source-Spannung Vds und des Stroms Id entlang der Lastlinie L0, ausgehend vom Punkt B0, was zu einer Festlegung am Stabilisierungspunkt A0 führt.
In dem Fall, in dem eine Anomalie wie ein Kurzschluss in der Last aufgetreten ist, wird jedoch die Source-Spannung des Leistungs-MOSFET danach geringfügig ansteigen, da der Spannungsabfall in der Last extrem langsam ist, obgleich die Werte der Drain-Source-Spannung Vds und des Stroms Id ausgehend vom Punkt B0 beim Start beginnen können. D. h., der Strom Id, der durch den Leistungs-MOSFET fließt, steigt steil an, während die Drain-Source-Spannung Vds des Leistungs-MOSFET sich wenig ändert. Wenn der Schwellenwert auf einen festen Wert gesetzt ist, d. h., wenn ein Schwellenwert zur Erkennung jeglicher Überstromanomalie verwendet wird, die möglicherweise an irgendeinem Punkt zwischen dem Start des Leistungs-MOSFET und einem zu erreichenden stabilen Zustand auftreten kann, sollte der Schwellenwert auf einen festen Wert höher als der Stromwert Id des Stabilisierungspunktes A0 gesetzt werden (wie durch die Linie L7 in der Figur gezeigt), so dass eine Überstromanomalie erkannt werden kann, auch nach dem der Stabilisierungspunkt A0 erreicht wurde. Wenn in diesem Fall ein Kurzschluss unmittelbar nach dem Einschalten des Leistungs-MOSFET auftritt, wird eine erhebliche Zeit benötigt, bevor der Schwellenwert erreicht wird, wie durch die Linie L6 gezeigt wird. Dies führt zu einem starken Leistungsverlust im Leistungs-MOSFET und kann eine Schutzverzögerung verursachen.
Aus der DE 11 2006 001 377 B4 sowie der DE 11 2005 002 954 B4 ist jeweils eine Energieversorgungssteuerung bekannt, welche aufweist: ein Halbleiterschaltelement, das in einer Stromversorgungsleitung von einer Energiequelle zu einer Last angeordnet ist; ein Stromerkennungselement, das einen Laststrom zu erkennen vermag, der durch das Halbleiterschaltelement fließt; einen Anomaliestromerkennungsschaltkreis, der ein Anomaliesignal auszugeben vermag, wenn basierend auf einem Erkennungssignal von dem Stromerkennungselement bestimmt wird, das ein durch das Halbleiterschaltelement fließender Laststrom einen Schwellenwert übersteigt; einen Konstantspannungsschaltkreis; und einen Schwellenwerteinstellschaltkreis, der den Schwellenwert basierend auf einer Konstantspannung von dem Konstantspannungsschaltkreis und einer Eingangs-zu-Ausgangs-Spannung des Halbleiterschaltelements zu ändern vermag.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
(von der Erfindung zu lösendes Problem)
Angesichts des Obigen hatte die vorliegende Anmelderin eine Erfindung entwickelt und bereits zum Patent angemeldet ( japanische Patentanmeldung Nr. 2005-163967 ), bei der eine Spannung entsprechend der ausgangsseitigen Spannung (zum Beispiel im Fall eines MOSFET die Source-Spannung oder die Drain-Spannung) eines Halbleiterschaltelementes so erzeugt wird, dass eine Überstromanomalie basierend darauf erkannt werden kann, ob ein durch das Halbleiterschaltelement fließender Strom einen Schwellenwert entsprechend der erzeugten Spannung übersteigt. Bei diesem Aufbau kann der Schwellenwert so gesetzt werden, dass er mit der ausgangsseitigen Spannung des Halbleiterelements ansteigt oder abfällt. Für den Fall, dass ein Kurzschluss in beispielsweise der Last aufgetreten ist, wird er Laststrom unmittelbar den Schwellenwert erreichen, so dass ein rascher Schutz im Vergleich zu einem Aufbau erreicht werden kann, mit dem der Schwellenwert auf einen festen Wert gesetzt ist.
Jedoch wird folglich bei obigem Aufbau der Schwellenwert auf einen niedrigen Wert gesetzt, wenn das Halbleiterschaltelement sich nach dem Start in einem stabilen Zustand befindet, jedoch die Energieversorgungsspannung niedrig ist, da der Schwellenwert gemäß der ausgangsseitigen Spannung des Halbleiterschaltelements geändert wird. In diesem Fall kann eine Überstromanomalie bestimmt werden, was zu einem Abschalten des Halbleiterschaltelements führt, auch dann, wenn der Leistungsverlust im Halbleiterschaltelement viel niedriger als der erlaubte Wert für das Halbleiterschaltelement ist. Es ergibt sich somit das Problem, dass der Energieversorgungsbetrieb des Halbleiterschaltelementes unter bestimmten Umständen nicht ausreichend sein kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Energieversorgungssteuerung bereitzustellen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1 oder 3.
(Mittel zur Lösung des Problems)
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung schafft eine Energieversorgungssteuerung zur Steuerung der Energiezufuhr an eine Last durch EIN-/AUS-Schalten eines Halbleiterschaltelements, welches in einer Stromversorgungsleitung angeordnet ist, die zwischen einer Energieversorgung und der Last geschaltet ist, und welche ein Anomaliesignal auszugeben vermag, wenn ein durch das Halbleiterschaltelement fließender Laststrom einen Schwellenwert übersteigt. Bei der Energieversorgungssteuerung nimmt der Schwellenwert mit einem Anstieg der Eingangs-zu-Ausgangs-Spannung des Halbleiterschaltelements ab und nimmt mit einer Abnahme der Eingangs-zu-Ausgangs-Spannung zu.
(Effekt der Erfindung)
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Schwellenwert für eine Überstromanomalie so geändert, dass er mit einem Anstieg der Eingangs-zu-Ausgangs-Spannung des Halbleiterschaltelementes abnimmt und mit einer Abnahme der Eingangs-zu-Ausgangs-Spannung zunimmt. Wenn daher das Halbleiterschaltelement beispielsweise während eines Kurzschlusses in der Last eingeschaltet wird, kann zu diesem Zeitpunkt der Laststrom unmittelbar einen Schwellenwert erreichen. Somit kann im Vergleich zu einem Aufbau, bei dem ein fester Schwellenwert vorhanden ist, eine rasche Erkennung einer Überstromanomalie erreicht werden. Weiterhin hängt der Schwellenwert von der Eingangs-zu-Ausgangs-Spannung des Halbleiterschaltelements und nicht von dessen ausgangsseitiger Spannung ab. Eine Leistungsverschlechterung im Leistungsversorgungsbetrieb des Halbleiterschaltelements aufgrund von Schwankungen in der Energieversorgungsspannung kann unterdrückt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
[1] ist ein Blockdiagramm, das den allgemeinen Aufbau einer Energieversorgungssteuerung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
[2] ist ein Schaltkreisdiagramm eines internen Massegenerators;
[3] ist ein Schaltkreisdiagramm eines Stromspiegelabschnittes, eines Schwellenwertgenerators und eines Überstromanomaliedetektors;
[4] ist ein Schaltkreisdiagramm, das die Elemente des Schwellenwertspannungsgenerators zeigt;
[5] ist eine Grafik zur Erläuterung von Konfigurationswerten eines ersten Anomalieschwellenwertstromes und eines zweiten Anomalieschwellenwertstromes;
[6] ist ein Schaltkreisdiagramm eines Steuerlogikabschnittes;
[7] ist eine Tabelle, die eine Korrespondenzbeziehung zwischen einem Zählwert und einem Bitsignal eines FUSE-Zeitzählers zeigt;
[8] ist ein Zeitdiagramm, wann die Energieversorgungssteuerung ein Konstantspannungssignal niedrigen Pegels als Steuersignal empfängt;
[9] ist ein Zeitdiagramm, wann ein Einschaltstoßstrom, der den ersten Anomalieschwellenwertstrom übersteigt, aufgetreten ist;
[10] ist ein Zeitdiagramm, wann ein Einschaltstoßstrom, der den ersten Anomalieschwellenwertstrom nicht übersteigt und sich extrem graduell ändert, aufgetreten ist;
[11A] ist eine Grafik, die eine Beziehung zwischen der Drain-zu-Source-Spannung eines Leistungs-MOSFET, den ersten Anomalieschwellenwertstrom und einem Laststrom IL (erstes Beispiel) zeigt;
[11B] ist eine Grafik, die eine Beziehung zwischen der Drain-zu-Source-Spannung eines Leistungs-MOSFET, den ersten Anomalieschwellenwertstrom und einem Laststrom IL (zweites Beispiel) zeigt;
[12A] ist eine Grafik, die eine Beziehung zwischen der Drain-zu-Source-Spannung eines Leistungs-MOSFET, den ersten Anomalieschwellenwertstrom und einem Laststrom IL (drittes Beispiel) zeigt;
[12B] ist eine Grafik, die eine Beziehung zwischen der Drain-zu-Source-Spannung eines Leistungs-MOSFET, den ersten Anomalieschwellenwertstrom und einem Laststrom IL (viertes Beispiel) zeigt;
[13] ist eine Grafik, die eine Änderung des Laststroms und des ersten Anomalieschwellenwertstroms zeigt, wenn die Last eine Lampe ist (erstes Beispiel);
[14] ist eine Grafik, die eine Änderung des Laststroms und des ersten Anomalieschwellenwertstroms zeigt, wenn die Last eine Lampe ist (zweites Beispiel);
[15] ist eine erläuternde Darstellung, die eine Beziehung zwischen dem ersten Anomalieschwellenwertstrom, ersten und zweiten Strömen und einer Temperatur zeigt;
[16] ist ein Schaltkreisdiagramm, das Elemente eines Schwellenwertspannungsgenerators gemäß einer anderen Ausführungsform zeigt; und
[17] ist eine erläuternde Darstellung, die das Problem zeigt, das sich ergibt, wenn ein Schwellenwert konstant gesetzt wird.
Bezugszeichenliste

10: Energieversorgungssteuerung
11: Last
12: Energiequelle
13: Energieversorgungsleitung
14: Leistungs-MOSFET (Halbleiterschaltelement)
18: Erfassungs-MOSFET (Stromerkennungselement)
52, 130: Schwellenspannungsgenerator (Schwellenwerteinstellschaltung)
53: Überstromanomaliedetektor (Anormal-Strom-Erkennungsschaltkreis)
60: Schwellenwertsetzwiderstand
113: Erster Widerstand
117: Zweiter Widerstand
139: Konstantspannungsschaltkreis
114: Diode (Konstantspannungsschaltkreis, Konstantspannungselement)
OC: Niedrigpegeliges Ausgangssignal (Anomaliesignal)
FC: Niedrigpegeliges Ausgangssignal (Anomaliesignal)
IL: Laststrom
ILoc: Erster Anomalieschwellenwertstrom (Schwellenwert)
ILfc: Zweiter Anomalieschwellenwertstrom (Schwellenwert)
Ib: Zweiter Strom
Ic: Dritter Strom
Ids: Erster Strom
Is: Erfassungsstrom (Erkennungssignal)
Vb: Konstantspannung
Vds: Drain-zu-Source-Spannung (Eingangs-zu-Ausgangs-Spannung)
V1: Erste Spannung
V2: Zweite Spannung
V3: Dritte Spannung

BESTE WEISE ZUR DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG
<Ausführungsform>
Eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 15 erläutert.
1. Aufbau der Energieversorgungssteuerung
1 ist ein Blockdiagramm, das den allgemeinen Aufbau einer Energieversorgungssteuerung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Die Energieversorgungssteuerung 10 kann in ein nicht gezeigtes Fahrzeug eingebaut werden und dient zur Steuerung der Energieversorgung von einer Energieversorgungsquelle (nachfolgend als „Energiequelle 12” bezeichnet) zu einer Last 11. Die Last 11 kann ein Heizer zur Scheibenenteisung (als lineare resistive Last), eine Fahrzeuglampe oder ein Motor (als L-Last (oder induktive Last)) für ein Kühlgebläse oder einen Scheibenwischer sein, um Beispiele zu nennen. Nachfolgend bedeutet „Last” eine von der Energieversorgungssteuerung 10 zu steuernde Vorrichtung und enthält nicht einen elektrischen Draht 30, der zwischen die Energieversorgungssteuerung 10 und die gesteuerte Vorrichtung gesetzt ist. Die Last 11 und der elektrische Draht 30 werden gemeinsam als „externer Schaltkreis” bezeichnet.
Genauer gesagt, die Energieversorgungssteuerung 10 enthält einen Leistungs-MOSFET 14 (d. h. ein Beispiel für ein „Halbleiterschaltelement”) als einen Leistungs-FET auf einer Stromversorgungsleitung 13, die zwischen der Energiequelle 12 und der Last 11 verläuft. In der Energieversorgungssteuerung 10 wird ein Steuersignal S1, beispielsweise ein Konstantspannungssignal oder ein PWM-Steuersignal (pulsbreitenmoduliertes Signal) dem Gate des Leistungs-MOSFET 14 angelegt, um den Leistungs-MOSFET zwischen EIN und AUS zu schalten. Damit wird die Energiezufuhr an die Last 11, die mit der Ausgangsseite des Leistungs-MOSFET 14 verbunden ist, gesteuert. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist ein Eingangsanschluss P1 der Energieversorgungssteuerung 10 mit einem externen Betätigungsschalter 15 verbunden und die Energieversorgungssteuerung arbeitet, wenn der Betätigungsschalter 15 EIN ist. Genauer gesagt, der Eingangsanschluss P1 ist über einen Widerstand 15a mit dem Betätigungsschalter 15 verbunden und der Verbindungspunkt zwischen dem Betätigungsschalter 15 und dem Widerstand 15a ist über einen Widerstand 15b mit der Energiequelle 12 verbunden. Somit wird der Eingangsanschluss P1 auf die Seite der Energieversorgungsspannung Vcc hochgezogen, wenn der Betätigungsschalter 15 AUS ist.
Wie in 1 gezeigt, ist die Energieversorgungssteuerung 10 als eine Halbleitervorrichtung 17 (Halbleitervorrichtung) ausgebildet, auf der der Eingangsanschluss P1, ein Energieversorgungsanschluss P2 (Vcc) und ein Abgriffanschluss P3 zur Verwendung mit der Energiequelle 12, ein Lastverbindungsanschluss P4 zur Verbindung mit der Last 11, ein externen Anschluss P5 zur Verbindung mit Masse (GND) über einemn externen Widerstand 16 als Strom-Spannungs-Wandlerschaltkreis, ein Masseanschluss P6 zur Direktverbindung mit Masse (GND) und ein Diagnoseausgangsanschluss P7 vorhanden sind. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind der Leistungs-MOSFET 14, ein Erfassungs-MOSFET 18 (als ein Beispiel eines „Stromerkennungselements”), der ein Erfassungs-FET gemäß nachfolgender Beschreibung ist und ein Temperatursensor 19 (beispielsweise eine Diode in der vorliegenden Ausführungsform) als Temperaturerkennungselement auf einem einzelnen Chip als Leistungschip 20 konfiguriert, der auf einem Steuerchip 21 angeordnet ist.
Eine Mehrzahl von n-Kanal-MOSFETs ist auf dem Leistungschip 20 angeordnet. Die Drains der MOSFETs sind gemeinsam miteinander verbunden und sind weiterhin mit dem Abgriffanschluss P3 verbunden. Die Sources der meisten MOSFETs sind gemeinsam mit einem Leistungs-FET-Eingang 51a eines später zu beschreibenden Stromspiegelabschnittes 51 und dem Lastverbindungsanschluss P4 verbunden, so dass die MOSFETs den Leistungs-MOSFET 14 gemäß 3 bilden. Die Sources der restlichen MOSFETs sind gemeinsam mit einem Erfassungs-FET-Eingang 51b des Stromspiegelabschnittes 51 verbunden, so dass die MOSFETs den Erfassungs-MOSFET 18 bilden. Das Verhältnis der Anzahl von MOSFETs, die den Erfassungs-MOSFET 18 bilden, zur Anzahl der MOSFETs, die den Leistungs-MOSFET 14 bilden, entspricht annähernd einem Erfassungsverhältnis k.
Der Steuerchip 21 weist im Wesentlichen eine Eingangsschnittstelle 22, einen internen Massegenerator 23, einen Stromdetektor 24, einen Überhitzungsdetektor 25, einen Diagnoseausgangsabschnitt 26, einen Steuerlogikabschnitt 27 und einen Gatter-Treiber 28 auf. Eine Diode 36, deren Kathodenseite mit der Seite höheren Potentials verbunden ist und ein Widerstand 37 sind seriell zwischen den Energieversorgungsanschluss P2 und dem Masseanschluss P6 geschaltet, wie in 1 gezeigt. Der Verbindungspunkt dazwischen ist als interne Masse GND1 vorgesehen. Wenn bei diesem Aufbau fälschlicherweise die Seite des Masseanschluss P6 mit der Seite der Energieversorgungsspannung Vcc verbunden wird, wird ein durch die Schaltkreise der Energieversorgungssteuerung 10 fließender Strom aufgrund der Diode 36 auf gleich oder kleiner als einen bestimmten Wert unterdrückt.
(Eingangsschnittstelle)
Die Eingangsseite der Eingangsschnittstelle 22 ist mit dem Eingansanschluss P1 verbunden. Damit wird ein hochpegeliges Steuersignal S1 eingegeben, wenn der Betätigungsschalter 15 AUS ist, während ein niedrig pegeliges Steuersignal S1 eingegeben wird, wenn der Betätigungsschalter EIN ist. Das Steuersignal S1 wird dann dem internen Massegenerator 23 und dem Steuerlogikabschnitt 27 zugeführt. In einem normalen Zustand, d. h., wenn weder eine Stromanomalie noch eine Temperaturanomalie vorliegen, wie noch beschrieben wird, schaltet die Energieversorgungssteuerung 10 den Leistungs-MOSFET 14 EIN, was zu einem leitfähigen Zustand führt, was durch den Gatter-Treiber 28 in Antwort auf das obige niedrigpegelige Steuersignal S1 erfolgt. Andererseits schaltet in Antwort auf ein hochpegeliges Steuersignal S1 die Energieversorgungssteuerung den Leistungs-MOSFET 14 durch den Gatter-Treiber 28 AUS, was zu einem Abschaltzustand führt. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht ein niedrigpegeliges Steuersignal S1 dem EIN-Signal (Last-EIN-Signal) während ein hochpegeliges Steuersignal S1 einem AUS-Signal entspricht. Der Gatter-Treiber 28 arbeitet als Schaltsteuerschaltkreis.
(Interner Massegenerator)
Der interne Massegenerator 23 als interner Leistungsschaltkreis arbeitet, wenn er ein niedrigpegeliges Steuersignal S1 (EIN-Signal) von der Eingangsschnittstelle 22 oder ein niedrigpegeliges Ausgangssignal S2 (was anzeigt, dass ein Löschzähler 72 nicht im Overflow ist) vom Löschzähler 72 gemäß nachfolgender Beschreibung empfängt, um ein interne Masse GND2 zu erzeugen, die um eine bestimmte Konstantspannung Vb niedriger als die Energieversorgungsspannung Vcc ist. D. h., der interne Massegenerator 23 wird im Betriebszustand gehalten, um die Erzeugung der internen Masse GND2 aufrechtzuerhalten, solange ein niedrigpegeliges Ausgangssignal S2 vom Löschzähler 72 empfangen wird, auch wenn hochpegeliges Steuersignal S1 (AUS-Signal) nach dem Einschalten von der Eingangsschnittstelle 22 empfangen wird. Somit wird die Konstantspannung Vb entsprechend der Differenz, die bestimmt wird durch Subtraktion der internen Masse GND2 von der Energieversorgungsspannung Vcc für den Steuerlogikabschnitt 27 vorgesehen, so dass der Steuerlogikabschnitt 27 arbeiten kann.
Genauer gesagt, gemäß 2 enthält der interne Massegenerator 23 einen FET 41 als Schaltelement, das in Antwort auf ein niedrigpegeliges Steuersignal S1 (EIN-Signal) einzuschalten ist, und einen FET 42 als ein Schaltelement, das in Antwort auf ein niedrigpegeliges Ausgangssignal S2 einzuschalten ist. Die Ausgangsseiten der FETs 41 und 42 sind beide mit dem Steueranschluss eines FET 43 als Schaltelement verbunden. Die Eingangsseite (d. h. die Drain-Seite) des FET 43 ist über eine Zener-Diode 44 mit dem Energieversorgungsanschluss P2 verbunden, während die Ausgangsseite (d. h. die Source-Seite) hiervon über den obigen Widerstand 37 mit dem Masseanschluss P6 verbunden ist.
Im internen Massegenerator 23 wird der FET 43 in Antwort auf ein niedrigpegeliges Steuersignal S1 oder ein niedrigpegeliges Ausgangssignal S2 gemäß obiger Beschreibung eingeschaltet. Damit arbeitet der interne Massegenerator, um die interne Masse GND2 zu erzeugen, die niedriger als die Energieversorgungsspannung Vcc um eine Spannung ist, die der Zener-Spannung der Zener-Diode 44 entspricht. Die erzeugte interne Masse wird über einen Operationsverstärker 45 als Spannungsfolger dem Steuerlogikabschnitt 27 bereitgestellt. In der vorliegenden Ausführungsform ist ein FET 46, in welchem eine Kurzschlussverbindung zwischen Source und Gate (d. h. eine Diodenverbindung) ausgebildet ist, auf einer Stromversorgungsleitung angeordnet, die zwischen der Zener-Diode und dem FET 43 verläuft. Somit läuft ein Konstantstrom durch die Zener-Diode 44, wenn der FET 43 eingeschaltet ist, und folglich kann eine stabilere interne Masse GND2 erzeugt werden.
(Stromdetektor)
Der Stromdetektor 24 enthält einen Stromspiegelabschnitt 51, einen Schwellenwertspannungsgenerator 52 und einen Überstromanomaliedetektor 53, wie in 1 gezeigt. 3 ist ein Schaltkreisdiagramm, das im Wesentlichen den Stromspiegelabschnitt 51, den Schwellenwertspannungsgenerator 52 und den Überstromanomaliedetektor 53 zeigt, wobei der Rest des Schaltungsaufbaus teilweise weggelassen ist.
a. Stromspiegelabschnitt
Der Stromspiegelabschnitt 51 enthält eine Potentialsteuerung 54 zur Aufrechterhaltung der ausgangsseitigen Potentiale (d. h. der Source-Potentiale) des Leistungs-MOSFET 14 und des Erfassungs-MOSFET 18 auf gleichen Werten und enthält weiterhin ein Paar von Stromspiegelschaltkreisen 55 und 55.
Die Potentialsteuerung 54 enthält einen Operationsverstärker 56 und einen FET 57 als ein Schaltelement. Das Paar von Eingangsanschlüssen des Operationsverstärkers ist mit dem Leistungs-FET-Eingang 51a (d. h. der Source des Leistungs-MOSFET 14) und dem Erfassungs-MOSFET-Eingang 51b (d. h. der Source des Erfassungs-MOSFET 18) entsprechend verbunden. Der FET 57 ist zwischen den Erfassungs-FET-Eingang 51b und dem externen Anschluss P5 geschaltet, und der Ausgang des Operationsverstärkers 56 wird an den Steueranschluss hiervon angelegt. Genauer gesagt, der negative Eingang des Operationsverstärkers 56 ist mit dem Leistungs-FET-Eingang 51a verbunden, während der positive Eingang des Operationsverstärkers 56 mit dem Erfassungs-FET-Eingang 51b verbunden ist. Der Differentialausgang des Operationsverstärkers 56 ist durch Gate und Drain des FET 57 auf den positiven Eingang zurückgekoppelt.
Der Operationsverstärker 56 wird aufgrund der Rückkoppelung des Differentialausgangs vom Operationsverstärker 56 in einem imaginären Kurzschlusszustand gehalten, d. h. die Potentiale vom positiven Eingang und negativem Eingang sind annähernd gleich zueinander gehalten. Damit sind die Potentiale der Drain von Leistungs-MOSFET 14 und Erfassungs-MOSFET 18 gleich zueinander gehalten und die Potentiale der Sources hiervon sind ebenfalls gleich zu einander gehalten. Folglich kann ein Erfassungsstrom Is (d. h. ein Beispiel eines „Erkennungssignals von einem Stromerkennungselement”), der durch den Erfassungs-MOSFET 18 fließt, stabil auf einem konstanten Verhältnis (d. h. im obigen Erfassungsverhältnis k) zu einem Laststrom IL gehalten werden, der durch den Leistungs-MOSFET 14 fließt.
Der Erfassungsstrom Is von der Potentialsteuerung 54 läuft über das Paar von Stromspiegelschaltkreisen 55, 55 und den externen Anschluss P5 in den externen Widerstand 16 und damit ändert sich die Anschlussspannung Vo des externen Anschlusses P5 mit dem Erfassungsstrom Is.
b. Überstromanomaliedetektor
Der Überstromanomaliedetektor 53 enthält einen Komparator oder eine Mehrzahl (zum Beispiel zwei bei der vorliegenden Ausführungsform) von Komparatoren 58, 59 (zum Beispiel Hysteresekomparatoren bei der vorliegenden Ausführungsform). Die Anschlussspannung Vo des externen Anschlusses P5 wird an einem Eingang des Komparators 58 und einen Eingang des Komparators 59 angelegt.
Der Komparator 58 empfängt eine erste Anomalieschwellenwertspannung Voc am anderen Eingang hiervon von dem Schwellenwertspannungsgenerator 52 und gibt ein niedrigpegeliges Ausgangssignal OC (d. h. als Beispiel eines „Anomaliesignals”) an den Steuerlogikabschnitt 27 aus, wenn die Anschlussspannung Vo die erste Anomalieschwellung der Spannung Voc übersteigt. Nachfolgend sei ein Laststrom IL, der durch den Leistungs-MOSFET 14 fließt, wenn die Anschlussspannung Vo die erste Anomalieschwellenwertspannung Voc erreicht, d. h. während einer Stromanomalie „erster Anomalieschwellenwertstrom ILoc” genannt (als ein Beispiel eines „Schwellenwertes”) und diese Stromanomalie wird „Überstrom” genannt.
Der Komparator 59 empfängt eine zweite Anomalieschwellenwertspannung Vfc (< Voc) am anderen Eingang hiervon vom Schwellenwertgenerator 52 und gibt ein tiefpegeliges Ausgangssignal FC, d. h. ein Beispiel eines „Anomaliesignals” an den Steuerlogikabschnitt 27 aus, wenn die Anschlussspannung Vo die zweite Anomalieschwellenwertspannung Vfc übersteigt. Nachfolgend wird ein Laststrom IL, der durch den Leistungs-MOSFET 14 läuft, wenn die Anschlussspannung Vo die zweite Anomalieschwellenwertspannung Vfc erreicht, d. h. während einer Stromanomalie ein „zweiter Anomalieschwellenwertstrom ILfc” genannt (d. h. ein Beispiel eines „Schwellenwertes”) und diese Stromanomalie wird als „Ansprechstrom” bezeichnet.
c. Schwellenwertspannungsgenerator
Gemäß 4 enthält der Schwellenwertspannungsgenerator 52 (d. h. ein Beispiel eines „Schwellenwerteinstellschaltkreises”) einen Stromausgabeschaltkreis 110, der einen Strom ausgibt, welcher die Differenz anzeigt, die durch Subtraktion eines Stromes entsprechend der Drain-zu-Source-Spannung Vds des Leistungs-MOSFETs 14 (d. h. eines Beispiels einer „Eingangs-zu-Ausgangs-Spannung eines Halbleiterschaltelements”) von einem Strom entsprechend einer bestimmten Konstantspannung entspricht und enthält weiterhin einen Schwellenwertsetzwiderstand 60, durch welchen der Ausgangsstrom vom Stromausgabeschaltkreis 110 läuft.
Der Stromausgabeschaltkreis 110 enthält ein Paar von FETs 111, 112, welche miteinander einen Stromspiegelschaltkreis bilden und enthält weiterhin einen ersten Widerstand 113, der zwischen Drain und Source des Leistungs-MOSFET 14 liegt und in Serie mit der stromabwärtigen Seite des FET 111 verbunden ist (d. h. eines FET, an welchem die Diodenverbindung ausgebildet ist). Damit kann ein erster Strom Ids (= Vds – Vt)/Rds fließen, wobei Vt eine Drain-zu-Source-Spannung des FET 111 ist und Rds ein Widerstandswert des ersten Widerstandes 113 ist durch den FET 112 fließen). Die FETs 111, 112 und der erste Widerstand 113 arbeiten als „erster Stromausgabeschaltkreis”.
Der Stromausgabeschaltkreis 110 enthält weiterhin Dioden 114 (d. h. ein Beispiel eines „Konstantspannungselements mit Temperaturcharakteristik”), die zwischen dem Energieversorgungsanschluss P2 und dem internen Massegenerator 23 angeordnet sind, und an welche eine Konstantspannung Vb entsprechend der Differenz, bestimmt durch Subtraktion der internen Masse GND2 von der Energieversorgungsspannung Vcc angelegt wird. Weiterhin enthalten sind ein Konstantstromschaltkreis 120, ein paar von FETs 115, 116, die einen Stromspiegelschaltkreis bilden und ein zweiter Widerstand 117, der zwischen den Enden der Dioden 114 liegt und seriell mit der stromabwärtigen Seite des FET 115 verbunden ist (d. h. eines FET, an welchem eine Diodenverbindung ausgebildet ist). Damit kann ein zweiter Strom Ib (= Vb – Vt)/Rb, wobei Vt die Drain-zu-Source-Spannung des FET 115 ist und Rb ein Widerstandswert des zweiten Widerstands 117 ist) entsprechend der Konstantspannung Vb durch den FET 116 fließen. Die FETs 115, 116 und der zweite Widerstand 117 arbeiten als „zweiter Stromausgabeschaltkreis”, wobei die Mehrzahl von seriell verbundenen Dioden 114 als ein „Konstantspannungsschaltkreis” arbeitet.
Der Stromausgabeschaltkreis 110 enthält weiterhin ein Paar von FETs 118, 119, die einen Stromspiegelschaltkreis bilden. Die Drain des FET 118, an dem die Diodenverbindung ausgebildet ist, ist mit der Drain des FET 112 verbunden, so dass der erste Strom Ids in den FET 118 fließen kann. Die Drain des FET 119 ist mit der Drain des FET 116 verbunden. Somit kann ein dritter Strom Ic (= Ib – Ids) entsprechend der Differenz, der bestimmt durch Subtraktion des ersten Stroms Ids vom zweiten Strom Ib vom Verbindungspunkt X zwischen den FETs 116, 119 ausgegeben werden. Die FETs 118, 119 arbeiten als „dritter Stromausgabeschaltkreis”.
Eine Mehrzahl von Schwellenwertsetzwiderständen (zum Beispiel sieben Schwellenwertsetzwiderstände 60b–60h bei der vorliegenden Ausführungsform) ist seriell zwischen den Verbindungspunkt X zwischen der FETs 116, 119 und dem Masseanschluss P6 geschaltet, so dass der dritte Strom Ic durch die Schwellenwertsetzwiderstände 60b–60h fließen kann. Abgeteilte Spannungen an den jeweiligen Verbindungspunkten B–G zwischen den Schwellenwertsetzwiderständen 60b bis 60h ändern sich direkt mit dem dritten Strom Ic (= Ib – Ids), d. h. proportional zu einer Spannung entsprechend der Differenz, bestimmt durch Subtraktion der Drain-zu-Source-Spannung Vds des Leistungs-MOSFET 14 von der Konstantspannung Vb. Bei diesem Aufbau nimmt der erste Anomalieschwellenwertstrom ILoc bei einem Anstieg der Drain-zu-Source-Spannung Vds des Leistungs-MOSFET 14 ab und nimmt einer Abnahme zu.
Der Schwellenwertspannungsgenerator 52 enthält weiterhin eine Mehrzahl von FETs 61a–61f als Schaltelemente zur Verbindung des anderen Eingangsanschlusses des Komparators 58 selektiv mit dem Verbindungspunkten B–G zwischen den Widerständen 60b–60h. Damit kann die erste Anomalieschwellenwertspannung Voc stufenweise durch selektives und sequentielles Einschalten FETs 61a–61f verringert werden. Das EIN-AUS-Schalten der FETs 61a–61f wird durch den Steuerlogikabschnitt 27 gesteuert, wie nachfolgend beschrieben.
Andererseits ändert sich die zweite Anomalieschwellenwertspannung Vfc mit der Soure-Spannung Vs des Leistungs-MOSFET 14. Insbesondere ist eine Mehrzahl von spannungsteilenden Widerständen (drei spannungsteilenden Widerständen 60a, 60i, 60j bei der vorliegenden Ausführungsform) seriell zwischen die Source des Leistungs-MOSFET 14 und dem Masseanschluss P6 geschaltet. Die geteilte Spannung am Verbindungspunkt A zwischen den spannungsteilenden Widerständen 60a und 60i wird als zweite Anomalieschwellenwertspannung Vfc ausgegeben.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist damit der zweite Anomalieschwellenwertstrom ILfc so vorgespannt, dass er bei Schwankungen des Lastwiderstandes der Last 11 nicht auf ein negativen Wert absinkt. Ein FET 62, der ein Schaltelement ist, welches in Antwort auf ein Vorspannungssignal Bias von dem Steuerlogikabschnitt 27 einschaltet, ist vorgesehen, durch welchen ein Strom von der Energiequelle 12 in die Spannungsteilerwiderstände 60a, 60i über den Widerstand 63 fließt. Das Vorspannungssignal Bias wird vom Steuerlogikabschnitt 27 zum Einschalten des FET 62 ausgegeben, wenn ein niedrigpegeliges Steuersignal S1 oder ein niedrigpegeliges Ausgangssignal S2 ausgegeben werden. Insbesondere ist ein UND-Schaltkreis 69, dem ein Steuersignal S1 und ein Ausgangssignal S2 des Löschzählers 72 eingegeben werden, im Steuerlogikabschnitt 27 angeordnet, wie nachfolgend unter Bezug auf 6 beschrieben, und der UND-Schaltkreis 69 kann das Vorspannungssignal Bias ausgeben. Weiterhin kann eine Vorspannung des ersten Anomalieschwellenwertstroms ILoc erreicht werden, indem die Auslegung so gemacht wird, dass ,Ib – Ids > O' erfüllt ist. Damit kann der zweite Strom Ib zur Vorspannung herangezogen werden.
5 ist eine Grafik zur Erläuterung von Konfigurationswerten des ersten Anomalieschwellenwertstromes ILoc und des zweiten Anomalieschwellenwertstroms ILfc. Die Grafik bezieht sich auf die Rauchemissionscharakteristik eines elektrischen Drahtes 30 (zum Beispiel eines Überzugmaterials des elektrischen Drahts), der mit der Energieversorgungssteuerung 10 verbindbar ist, wobei die Rauchemissionscharakteristikkurve L1 die Beziehung zwischen einem ersten Konstantstromwert und einer Stromanlegezeit (d. h. eine Zeit nötig zum Durchschmelzen) gezeigt ist. D. h. die Rauchemissionscharakteristikkurve L1 stellt die Beziehung zwischen einem beliebigem Konstantstrom (Stoßstrom) und einer Zeit dar, die das Überzugsmaterial des elektrischen Drahtes 30 benötigt, um zu brennen zu beginnen, während der Konstantstrom an den elektrischen Draht 30 angelegt wird. In der Grafik ist auch eine Selbstzerstörungscharakteristikkurve L2 gezeigt, welche die Beziehung zwischen einem beliebigen konstanten Strom (Stoßstrom) und einer Zeit darstellt, die der Leistungs-MOSFET 14 benötigt, durchzubrechen, während der Konstantstrom am MOSFET 14 anliegt. Der zweite Anomalieschwellenwertstrom ILfc wird auf einen Wert innerhalb des Bereiches gesetzt, wo ein Stromwert niedriger als die Rauchemissionscharakteristikkurve L1 und die Selbstzerstörungscharakteristikkurve L2 ist. Der erste Anomalieschwellenwertstrom ILoc wird auf einen Wert innerhalb des Bereichs gesetzt, wo ein Stromwert niedriger als die Rauchemissionscharakteristikkurve L1 und die Selbstzerstörungscharakteristikkurve L2 ist, und zwar für ein Zeitfenster entsprechend einer Referenz-Ansprech-Zeit gemäß nachfolgender Beschreibung, beginnend mit dem Start einer Zählung vom Ausgangswert durch einen FUSE-Zeitzähler 73.
Es sei festzuhalten, dass die Rauchemissionscharakteristik, die in der Grafik gezeigt ist, auf einen elektrischen Draht 30 zutrifft, der aus elektrischen Drähten 30 gewählt wurde, die auf ähnliche Weise mit der Energieversorgungssteuerung 10 verbunden sind. Die Rauchemissionscharakteristik hängt vom externen Schaltkreis (zum Beispiel einem Verdrahtungsteil, wie einem elektrischen Draht oder einer Last) ab, der mit der Energieversorgungssteuerung 10 zu verbinden ist. Daher sollten Werte des Laststroms IL und des Erfassungsstrom Is, auf der Basis die obigen niedrigpegeligen Ausgangssignale FC, OC ausgegeben werden, und auch in Abhängigkeit hiervon geändert werden. Dies kann jedoch problemlos erreicht werden, indem der Widerstandswert des oben beschriebenen externen Widerstands 16 eingestellt wird.
In der Grafik bezeichnet ILmax den Nennstrom der Last 11 (d. h. einen Stromwert entsprechend der Gebrauchsgrenze der Vorrichtung, bis zu der der die Ausführung garantiert ist). Io stellt den kritischen Gleichgewichtsstrom dar, der angelegt werden kann, während ein thermischer Gleichgewichtszustand beibehalten wird, bei dem Wärmeerzeugung- und Abstrahlung im elektrischen Draht sich die Waage halten. Wenn ein Strom eines höheren Wertes als der kritische Gleichgewichtsstrom Io angelegt wird, betrifft dieser einen überthermischen Widerstandsbereich, in welchem ein Stromwert und eine Zeit zum Durchbrennen im Wesentlichen umgekehrt proportional zueinander sind. Der zweite Anomalieschwellenwertstrom ILfc wird auf einen Wert etwas höher als der Grenzstrom ILmax der Last 11 gesetzt, wie in 5 gezeigt. Der Komparator 59 erkennt einen Schmelzstrom, bei dem der Laststrom IL den zweiten Anomalieschwellenwertstrom ILfc erreicht und gibt ein niedrigpegeliges Ausgangssignal FC aus. Wenn der Laststrom IL um den zweiten Anomalieschwellenwertstrom ILfc herum liegt, muss der Leistungs-MOSFET 14 nicht sofort ausgeschaltet werden. Er sollte nur dann ausgeschaltet werden, wenn der Schmelzstromzustand über eine längere Zeit hinweg andauert, wie nachfolgend beschrieben.
Im Gegensatz hierzu wird der erste Anomalieschwellenwertstrom ILoc auf einen höheren Wert als der zweite Anomalieschwellenwertstrom ILfc gesetzt. Der Komparator 58 erkennt einen Überstrom, wenn der Laststrom IL den ersten Anomalieschwellenwert ILoc erreicht und gibt ein niedrigpegeliges Ausgangssignal OC aus. Wenn der Laststrom IL einen derart hohen Wert hat, dass der erste Anomalieschwellenwerstrom ILoc überstiegen wird, sollte der Leistungs-MOSFET 14 sofort ausgeschaltet werden, wie nachfolgend beschrieben wird. In Vorbereitung des Einschaltstoßstroms setzt der Schwellenwertgenerator 52 zuerst den ersten Anomalieschwellenwertstrom ILoc auf einen Anfangswert, der höher als der Einschaltstoßstrom ist, wie in 5 gezeigt. Wenn danach ein Schmelzstrom erkannt wird, wie nachfolgend beschrieben wird, wird der erste Anomalieschwellenwertstrom stufenweise über die Zeit hinweg verringert.
(Überhitzungsdetektor)
Der Überhitzungsdetektor 25 empfängt ein Temperatursignal S4 entsprechend einer Temperatur des Leistungschips 20 von dem Temperatursensor 19, der an dem Leistungschip 20 angebracht ist. Der Überhitzungsdetektor 25 erkennt eine Temperaturanomalie, wenn das empfangene Temperatursignal S4 eine bestimmte Schwellenwerttemperatur übersteigt und liefert ein niedrigpegeliges Ausgangssignal OT an den Steuerlogikabschnitt 27.
Während eines ersten oder zweiten Zwangsabschaltvorgangs, der für den Leistungs-MOSFET 14 durch den Steuerlogikabschnitt 27 in Antwort auf das Auftreten einer Stromanomalie oder einer Temperaturanomalie durchgeführt wird, wie nachfolgend beschrieben wird, liefert der Diagnoseausgangsabschnitt 26 einen Diagnoseausgang durch Herunterziehen des Diagnoseausgabeanschlusses P7 auf einen niedrigen Pegel in Antwort auf ein hochpegeliges Diagnosesignal Diag vom Steuerlogikabschnitt 27. Damit kann eine Mitteilung des Zwangsabschaltezustands des Leistungs-MOSFET 14 aufgrund des Auftretens einer Stromanomalie oder einer Temperaturanomalie oder aufgrund der durchgeführten Schmelzfunktion nach außen hin bereitgestellt werden.
(Steuerlogikabschnitt)
6 ist ein Schaltkreisdiagramm des Steuerlogikabschnitts 27. Der Steuerlogikabschnitt 27 enthält im Wesentlichen einen Abschaltdauerzähler 71, den Löschzähler 72, den FUSE-Zeitzähler 73, einen Oszillator 74, einen Reset-Signalgenerator 75, einen Nummerzähler 88 etc. Der Steuerlogikabschnitt 27 empfängt das Steuersignal S1 von der Eingangsschnittstelle 22, die Ausgangssignale OC, FC vom Stromdetektor 24 und das Ausgangssignal OT vom Überhitzungsdetektor 25 gemäß obiger Beschreibung.
a. Oszillator und Reset-Signalgenerator
Der Oszillator 24 erzeugt und gibt zwei Taktsignale mit unterschiedlichen Perioden aus, d. h. ein Taktsignal CLK1 (mit beispielsweise einer Periode von 125 Mikrosekunden) und ein Taktsignal CLK2 (mit einer Periode von beispielsweise 4 Millisekunden). Der Reset-Signalgenerator 75 erzeugt eine Konstantspannung, die für den internen Massegenerator 23 und den vorhandenen Steuerlogikabschnitt 27 ausreichend ist, zu arbeiten. Weiterhin gibt er ein tiefpegeliges Ausgangssignal RST (d. h. ein Reset-Signal) aus, solange nicht und bis die Takterzeugung vom Oszillator 74 stabilisiert ist. Wenn die Takterzeugung stabilisiert ist, wird ein hochpegeliges Ausgangssignal RST ausgegeben.
b. Abschaltdauerzähler
Wenn wenigstens entweder das niedrigpegelige Ausgangssignal OC vom Stromdetektor 24 oder das niedrigpegelige Ausgangssignal OT vom Überhitzungsdetektor 25 empfangen wird, erzeugt der Abschaltdauerzähler 71 als ein Überstromschutzschaltkreis zwangsweise einen Abschaltvorgang für den Leistungs-MOSFET 14 für eine bestimmte Referenz-AUS-Dauer (d. h. eine Dauer entsprechend dem Countdown vom Zählwert „n” auf „0” und insbesondere 32 Millisekunden lang) und gibt danach den Zwangsausschaltzustand frei. Bei der vorliegenden Ausführungsform bedeutet „Zwangsabschaltung”, dass der Leistungs-MOSFET 14 zwangsweise AUS geschaltet wird, obgleich die Energieversorgungsteuerung 10 ein niedrigpegeliges Steuersignal S1 (EIN-Signal) empfängt.
Genauer gesagt, der Abschaltdauerzähler 71 zählt vom Anfangswert n auf Null synchron mit dem Takt vom Taktsignal CLK2 herunter. Das Ausgangssignal RST vom Reset-Signalgenerator 75 wird invertiert und dem Reset-Anschluss des Abschaltdauerzählers 71 eingegeben. Alle n-Zähler hiervon werden auf „0” zurückgesetzt (so dass der Zählwert auf den Anfangswert „n” gesetzt wird), während das Ausgangssignal RST auf niedrigem Pegel ist. Der Reset-Zustand wird freigegeben, wenn das Ausgangssignal RST auf hohem Pegel geht. Der Abschaltdauerzähler 71 gibt ein niedrigpegeliges Ausgangssignal S5 aus, wenn alle n-Zähler „0” sind (d. h. während des Reset-Zustandes oder wenn der Zählwert einen Overflow hat). Ansonsten wird das hochpegelige Ausgangssignal S5 zur Durchführung eines Zwangsabschaltvorgangs für den Leistungs-MOSFET 14 ausgegeben.
Ein Ausgangssignal von einem UND-Schaltkreis 76, dem ein Ausgangssignal OC und ein Ausgangssignal OT eingegeben werden, wird durch einen ODER-Schaltkreis 66 gültig gemacht, und dann invertiert und dem Set-Anschluss des Abschaltdauerzählers 71 eingegeben. Der Abschaltdauerzähler 71 setzt alle n-Zähler auf „1” wenn ein niedrigpegeliges Ausgangssignal OC aufgrund eines Überstromauftritts oder ein Ausgangssignal OT von niedrigem Pegel aufgrund einer Temperaturanomalie empfangen werden. Dann gibt der Abschaltdauerzähler 71 ein hochpegeliges Ausgangssignal S5 aus und damit macht ein UND-Schaltkreis 77 das Taktsignal CLK2 vom Oszillator 74 gültig, so dass ein Herunterzählvorgang synchron mit der Taktung beginnt. Der Abschaltdauerzähler 71 führt den Herunterzählvorgang gemäß den fallenden Flanken der Taktung durch.
Nach dem Beginn des Herunterzählens gibt der Abschaltdauerzähler 71 ein hochpegeliges Ausgangssignal S5 aus, solange nicht und bis das Herunterzählen auf „0” abgeschlossen ist, was zu einem Overflow führt. Damit wird das Taktsignal CLK2 vom UND-Schaltkreis 77 gültig gemacht, um dem Taktanschluss des Abschaltdauerzählers 71 eingegeben zu werden. Zu diesem Zeitpunkt liefert ein NICHT-ODER-Schaltkreis 78 ein niedrigpegeliges Ausgangssignal Inhibit für den Gatter-Treiber 28 in Antwort auf das hochpegelige Ausgangssignal S5, so dass ein Zwangsabschaltvorgang für den Leistungs-MOSFET 14 durchgeführt wird.
Im Gegensatz hierzu gibt der Abschaltdauerzähler 71 ein niedrigpegeliges Ausgangssignal S5 aus, wenn das Herunterzählen auf „0” abgeschlossen ist, was zu Overflow führt. Dann wird die Eingabe des Taktsignals CLK2 vom UND-Schaltkreis 77 unterbunden. Zu dieser Zeit liefert der NICHT-ODER-Schaltkreis 78 ein hochpegeliges Ausgangssignal Inhibit für den Gatter-Treiber 28 in Antwort auf das niedrigpegelige Ausgangssignal S5, so dass der Zwangsabschaltzustand des Leistungs-MOSFET 14 aufgehoben wird. Damit wird der Leistungs-MOSFET 14 in den leitfähigen Zustand zurückversetzt, wenn die Energieversorgungssteuerung 10 ein niedrigpegeliges Steuersignal S1 (EIN-Signal) empfängt.
Wie oben beschrieben, löst der Abschaltdauerzähler 71 sofort einen Zwangsabschaltvorgang für den Leistungs-MOSFET 14 aus, wann immer der Stromdetektor 24 ein niedrigpegeliges Ausgangssignal OC beispielsweise in Antwort auf einen Überstromzustand ausgibt und gibt den Zwangsabschaltvorgang frei, wenn das Herunterzählen von n abgeschlossen ist, wie in 8 gezeigt (siehe „OC Zerhackerstufe”). Nachfolgend wird diese Zwangsabschaltung, aus der der Leistungs-MOSFET 14 durch den Abschaltdauerzähler 71 in den leitfähigen Zustand zurückversetzt wird, wenn eine bestimmte Referenz-AUS-Dauer verstrichen ist, als „erste Zwangsabschaltung” bezeichnet.
c. FUSE-Zeitzähler
Der FUSE-Zeitzähler 73 hat einen Anomaliezeitsammlerschaltkreis, der eine Anomaliezeit sammelt (nachfolgend als „FUSE-Zeit” bezeichnet), während ein niedrigpegeliges Ausgangssignal FC vom Stromdetektor 24 empfangen wird oder die erste Zwangsabschaltung für den Leistungs-MOSFET 14 durch den Abschaltdauerzähler 71 durchgeführt wird. Ein Zwangsabschaltvorgang wird für den Leistungs-MOSFET 14 durchgeführt, wenn die gesammelte Zeit eine bestimmte Referenz-FUSE-Zeit erreicht (die größer als die Referenz-AUS-Dauer ist und dem Zählwert „0” auf „m (> n)” und insbesondere 1024 Millisekunden entspricht).
Genauer gesagt, der FUSE-Zeitzähler 73 zählt von dem Anfangswert 0 auf m synchron mit der Taktung vom Taktsignal CLK1. Der FUSE-Zeitzähler 73 führt die Zählung gemäß den fallenden Flanken der Taktung durch. Noch genauer gesagt, der FUSE-Zeitzähler 73 gibt ein niedrigpegeliges Ausgangssignal S6 während des Hochzählvorgangs aus und gibt ein hochpegeliges Ausgangssignal S6 (d. h. ein Abschaltsignal) aus, wenn die Zählung auf „m” abgeschlossen ist, was zu Overflow führt. Das pegelinvertierte Signal eines Ausgangssignals S6 vom FUSE-Zeitzähler 73 und ein Ausgangssignal von einem NICHT-UND-Schaltkreis 80 werden in einen UND-Schaltkreis 79 eingegeben, der zur Gültigmachung des Taktessignals CLK1 vom Oszillator 74 vorgesehen ist. Der NICHT-UND-Schaltkreis 80 gibt ein hochpegeliges Signal aus, wenn ein niedrigpegeliges Ausgangssignal FC oder ein niedrigpegeliges Signal, erzeugt durch eine Pegelumkehr eines hochpegeligen Ausgangsignals S5, das ausgegeben wird, wenn der Abschaltdauerzähler 71 den Herunterzählvorgang durchführt, empfangen werden. Der NICHT-UND-Schaltkreis 80 empfängt das Ausgangssignal FC über einen ODER-Schaltkreis 67.
Wenn daher ein niedrigpegeliges Ausgangssignal FC ausgegeben wird oder der Abschaltdauerzähler 71 den Herunterzählvorgang durchführt, macht der UND-Schaltkreis 79 das Taktsignal CLK1 gültig, so dass der FUSE-Zeitzähler 73 mit dem Hochzählvorgang fortfährt, bis Overflow erfolgt. Wenn der FUSE-Zeitzähler 73 das Zählen auf „m” abgeschlossen hat, was zu Overflow führt, gibt er danach ein hochpegeliges Ausgangssignal S6 aus. Zu dieser Zeit liefert der NICHT-ODER-Schaltkreis 78 ein niedrigpegeliges Ausgangssignal Inhibit für den Gatter-Treiber 28 in Antwort auf das hochpegelige Ausgangssignal S6, so dass ein Zwangsabschaltvorgang für den Leistungs-MOSFET 14 durchgeführt wird. Diese Zwangsabschaltung aufgrund des Overflows vom FUSE-Zeitzähler 73 wird nachfolgend als „zweite Zwangsabschaltung” bezeichnet. Dann wird der Overflow-Zustand vom FUSE-Zeitzähler 73 aufrechterhalten, da der Eingang vom Taktsignal CLK1 aufgrund des hochpegeligen Ausgangssignals S6 unterbunden ist. Damit wirkt der FUSE-Zeitzähler 73 auch als Ausgangsverriegelungsschaltkreis.
Der Zählwert vom FUSE-Zeitzähler 73 wird in einem der folgenden Fälle (1) bis (3) auf den Anfangswert „0” zurückgesetzt:

(1) Ein niedrigpegeliges Ausgangssignal RST wird vom Reset-Signalgenerator 75 (für einen Reset-Zustand) ausgegeben;
(2) (Außer, wenn der FUSE-Zeitzähler 73 Overflow hat) ein hochpegeliges Ausgangssignal S2 (d. h. ein Löschsignal) wurde vom Löschzähler 72 ausgegeben (d. h., der Löschzähler 72 hat Overflow); und
(3) (Außer, wenn die akkumulierte Zeit als die FUSE-Zeit eine Reset-Ermöglichungszeit erreicht) ein Schmelzstrom wird beseitigt ohne Overflow des Nummernzählers 88 gemäß folgender Beschreibung, so dass ein hochpegeliges Ausgangssignal FC empfangen wird. Dieser Reset-Zustand (3) wird nachfolgend noch beschrieben.

Genauer gesagt, das pegelinvertierte Signal eines Ausgangssignals S2 vom Löschzähler 72 und ein Ausgangssignal S6 vom FUSE-Zeitzähler 73 werden einen ODER-Schaltkreis 81 eingegeben. Ein Ausgangssignal vom ODER-Schaltkreis 81 und ein Ausgangssignal RST vom Reset-Signalgenerator 75 werden einem UND-Schaltkreis 82 eingegeben und ein Ausgangssignal RST vom Reset-Signalgenerator 75 werden einem UND-Schaltkreis 82 eingegeben. Ein Ausgangssignal hiervon wird pegelinvertiert und dem Reset-Anschluss des FUSE-Zeitzählers 73 eingegeben. Folglich wird der Zählwert vom FUSE-Zeitzähler 73 auf den Anfangswert „0” zurückgesetzt, wenn ein niedrigpegeliges Ausgangssignal RST vom Reset-Signalgenerator 75 ausgegeben wird. Ein Ausgangssignal von einem NICHT-UND-Schaltkreis 102 wird ebenfalls dem UND-Schaltkreis 82 eingegeben, wie nachfolgend noch beschrieben wird.
Wenn andererseits ein hochpegeliges Ausgangssignal RST vom Reset-Signalgenerator 75 ausgegeben wird, wird der Zählwert auf den Anfangswert „0” in Antwort auf einen hochpegeligen Ausgang S2 vom Löschzähler 72 zurückgesetzt, solange nicht der FUSE-Zeitzähler 73 Overflow hat. Im Gegensatz hierzu, wenn der FUSE-Zeitzähler 73 Overflow hat, wird sein Zählwert nicht zurückgesetzt, selbst wenn ein hochpegeliges Ausgangssignal S2 vom Löschzähler 72 ausgegeben wird, so dass der zweite Zwangsabschaltzustand beibehalten wird.
Wie in 7 gezeigt, gibt der FUSE-Zeitzähler 73 ein Signal gemäß der gesammelten Zeit (d. h. des Zählwertes) aus, die vom Hochzählvorgang gesammelt wurde oder genauer gesagt, gibt niedrigpegelige Bitsignale „Bit 0” bis „Bit 5” sequentiell aus. Damit werden die FETs 61a bis 61f sequentiell und selektiv eingeschaltet, so dass der Schwellenspannungsgenerator 52 die erste Anomalieschwelle der Spannung Voc (und den ersten Anomalieschwellenwertstrom ILoc) stufenweise über die Zeit hinweg gemäß der gesammelten Zeit senkt. Die gesammelte Zeit zu einem Zeitpunkt, zu der das niedrigpegelige Bitsignal mit fünf ausgegeben wird, entspricht der Reset-Ermöglichungszeit (die kürzer als die Referenz-FUSE-Zeit ist und im vorliegenden Ausführungsbeispiel zum Beispiel 60 Millisekunden beträgt). Gemäß 5 wird die Reset-Ermöglichungszeit basierend auf der Zeit gesetzt, um welche herum die Selbstzerstörungscharakteristikkurve L2 sich ändert, um einen stetigen Verlauf zu haben.
d. Löschzähler
Der Löschzähler 72 als ein normaler Dauersammlerschaltkreis setzt im Wesentlichen die gesammelte Zeit (d. h. den Zählwert) des FUSE-Zeitzählers 73 auf den Anfangswert „0” zurück, wenn ein normaler Zustand, in welchem weder eine Stromanomalie noch eine Temperaturanomalie erkannt wird (d. h. der Laststrom IL ist ein normaler Wert niedriger als der zweite Anomalieschwellenwertstrom ILfc und der erste Anomalieschwellenwertstrom ILoc), eine bestimmte Referenz-NORMAL-Dauer (entsprechend dem Herunterzählen von „0” auf „q” oder insbesondere entsprechend 512 Millisekunden) fortdauert, ohne dass ein Overflow erreicht wird, nachdem der FUSE-Zeitzähler 73 mit dem Zählen begonnen hat. Insbesondere zählt der Löschzähler 72 vom Anfangswert „0” auf „q (< n)” synchron mit der Taktung des Taktsignals CLK2. Der Löschzähler 72 führt den Zählvorgang an den steigenden Flanken der Taktung durch. Die Referenz-NORMAL-Dauer wird basierend auf der Zeit bestimmt, die benötigt wird, um den Überhitzungszustand der Last zu beseitigen etc., nachdem ein Schmelzstrom oder Überstromzustand beseitigt wurde, ohne ein Beispiel zu nennen.
Der Zählwert vom Löschzähler 72 wird auf den Anfangswert „0” zurückgesetzt, wenn der Reset-Signalgenerator 75 ein niedrigpegeliges Ausgangssignal RST (für einen Reset-Zustand) ausgibt. Er wird jedoch auch zurückgesetzt, wenn ein niedrigpegeliges Ausgangssignal FC vom Stromdetektor 24 empfangen wird oder für den Leistungs-MOSFET 14 vom Abschaltdauerzähler 71 ein Zwangsabstandvorgang durchgeführt wird, solange nicht der FUSE-Zeitzähler 73 nach Beginn seines Hochzählvorgangs einen Overflow hat. Andererseits wird, nachdem Overflow des FUSE-Zeitzählers erfolgt ist, ein Reset in Antwort auf ein niedrigpegeliges Steuersignal S1 (EIN-Signal) durchgeführt.
Der Löschzähler 72 empfängt direkt das Taktsignal CLK2 vom Oszillator 74 und gibt normalerweise ein niedrigpegeliges Ausgangssignal S2 aus. Wenn der Zählvorgang nach „q” abgeschlossen ist, was zu Overflow führt, wird ein hochpegeliges Ausgangssignal S2 beispielsweise für eine Taktperiode ausgegeben. Ein Ausgangssignal RST vom Reset-Signalgenerator 75 wird einem UND-Schaltkreis 83 eingegeben und ein Ausgangssignal hiervon wird pegelinvertiert und dem Reset-Anschluss des Löschzählers 72 eingegeben. Damit wird der Zählwert auf den Anfangswert „0” zurückgesetzt, wenn der Reset-Signalgenerator 75 ein niedrigpegeliges Ausgangssignal RST ausgibt.
Ein Ausgangssignal von einem UND-Schaltkreis 84 wird dem UND-Schaltkreis 83 eingegeben. Ein Ausgangssignal von einem ODER-Schaltkreis 85 und einem Ausgangssignal von einem NICHT-UND-Schaltkreis 86 werden dem UND-Schaltkreis 84 eingegeben. Ein Ausgangssignal von einem UND-Schaltkreis 87 und einem Ausgangssignal S6 vom FUSE-Zeitzähler 73 werden dem ODER-Schaltkreis 85 eingegeben. Ein Ausgangssignal FC und das pegelinvertierte Signal des Ausgangssignals S5 vom Abschaltdauerzähler 71 werden dem UND-Schaltkreis 87 eingegeben. Bei diesem Aufbau wird, solange nicht der FUSE-Zeitzähler 73 nach Beginn seines Hochzählvorgangs im Overflow ist, der Zählwert des Löschzählers 72 zurückgesetzt, wenn ein niedrigpegeliges Ausgangssignal FC aufgrund eines Schmelzstroms empfangen wird oder wenn die erste Zwangsabschaltung für den Leistungs-MOSFET 14 vom Abschaltdauerzähler 71 durchgeführt wird, wie oben beschrieben.
Ein Ausgangssignal S6 vom FUSE-Zeitzähler 73 und das pegelinvertierte Signal eines Steuersignals S1 werden dem NICHT-UND-Schaltkreis 86 eingegeben. Dadurch wird der Löschzähler 72 zurückgesetzt, wenn ein niedrigpegeliges Steuersignal S1 (EIN-Signal) empfangen worden ist, nachdem der Overflow des FUSE-Zeitzählers 73 gemäß obiger Beschreibung erfolgt ist.
e. Nummernzähler
Der Nummernzähler 88 ist ein Schwellenwertinitialisierungsschaltkreis, der hauptsächlich einen Initialisierungsvorgang zum Zurücksetzen der ersten Anomalieschwellenwertspannung Voc (und des ersten Anomalieschwellenwertstroms ILoc), die stufenweise über die Zeit hin verringert wurden, auf den Anfangswert zurück durchführt, wenn ein hochpegeliges Ausgangssignal FC aufgrund einer Beseitigung eines Schmelzstroms empfangen wurde, nachdem ein niedrigpegeliges Ausgangssignal FC aufgrund des Schmelzstroms empfangen wurde. Der Initialisierungsvorgang wird maximal x-mal durchgeführt (zum Beispiel in der vorliegenden Ausführungsform siebenmal).
Genauer gesagt, der Nummernzähler 88 zählt die Anzahl von Zeiten, zu denen ein niedrigpegeliges Ausgangssignal FC dem Steuerlogikabschnitt 27 eingegeben wurde, beispielsweise hoch bis y (= X + 1). Der Nummernzähler gibt ein niedrigpegeliges Ausgangssignal S7 aus, solange nicht und bis Overflow erreicht wurde, und gibt ein hochpegeliges Ausgangssignal S7 aus, wenn Overflow erreicht wurde. Eine Ausgabe einer UND-Schaltung 89 wird pegelinvertiert und dem Nummernzähler 88 eingegeben. Ein Ausgangssignal FC und das pegelinvertierte Signal eines Ausgangssignals S7 vom Nummernzähler 88 werden dem UND-Schaltkreis 89 eingegeben. Ein Ausgangssignal FC, das pegelinvertierte Signal eines Ausgangssignals S7 vom Nummernzähler 88 und ein Bitsignal Bit5 gemäß obiger Beschreibung werden dem NICHT-UND-Schaltkreis 102 eingegeben. Ein Ausgangssignal vom NICHT-UND-Schaltkreis 102 wird dem UND-Schaltkreis 82 eingegeben, wie oben beschrieben.
Wenn bei diesem Aufbau das hochpegelige Bitsignal Bit5 vom FUSE-Zeitzähler 73 empfangen wird (d. h. solange nicht und bis die gesammelte Zeit vom FUSE-Zeitzähler 73 die Reset-Ermöglichungszeit erreicht), inkrementiert der Nummernzähler 88 sein Zählwert jeweils um eins zu Zeiten, zu denen ein niedrigpegeliges Ausgangssignal FC dem UND-Schaltkreis 89 eingegeben wird, bis der Zählwert Overflow hat. Zu dieser Zeit werden ein niedrigpegeliges Ausgangssignal FC, ein hochpegeliges Signal, erzeugt durch Pegelinvertierung eines Ausgangssignals S7 vom Nummernzähler 88 und das hochpegelige Bitsignal „Bit5” dem NICHT-UND-Schaltkreis 102 eingegeben.
Wenn ein hochpegeliges Ausgangssignal FC aufgrund einer Beseitigung des Schmelzstroms eingegeben wird, wird ein Ausgangssignal mit niedrigem Pegel vom NICHT-UND-Schaltkreis 102 dem UND-Schaltkreis 82 eingegeben, so dass die gesamte Zeit (d. h. der Zählwert) vom FUSE-Zeitzähler 72 auf den Anfangswert „0” zurückgesetzt wird (aufgrund der obigen Reset-Kondition (3), beschrieben in „c. FUSE-Zeitzähler”). Somit wird der Initialisierungsvorgang zum Zurückstellen der ersten Anomalieschwellenwertspannung Voc (und des ersten Anomalieschwellenwertes ILoc) auf den Anfangswert durchgeführt.
Wenn andererseits der Zählwert des Nummernzählers 88 Overflow hat, wird ein niedrigpegeliges Signal, erzeugt durch Pegelinvertierung eines Ausgangssignals S7 vom Nummernzähler 88 dem NICHT-UND-Schaltkreis 102 eingegeben. Damit wird ein hochpegeliges Ausgangssignal vom NICHT-UND-Schaltkreis 102 dem UND-Schaltkreis eingegeben, ungeachtet, ob das Ausgangssignal FC und das Bitsignal „Bit5” hohen Pegel oder niedrigen Pegel haben. Dann wird die gesammelte Zeit des FUSE-Zeitzählers 73 vom Nummernzähler 88 zurückgesetzt, d. h., der Initialisierungsvorgang kann nicht durchgeführt werden.
Wenn weiterhin ein niedrigpegeliges Bitsignal Bit5 vom FUSE-Zeitzähler 73 empfangen wird (d. h., wenn die gesammelte Zeit im FUSE-Zeitzähler 73 die Reset-Ermöglichungszeit erreicht), wird ein hochpegeliges Ausgangssignal vom NICHT-UND-Schaltkreis 102 gegenüber dem UND-Schaltkreis 82 eingegeben, ungeachtet, ob das Ausgangssignal FC und das pegelinvertierte Signal vom Ausgangssignal S7 des Nummernzählers 88 hohen Pegel oder niedrigen Pegel haben. Dann wird die gesammelte Zeit vom FUSE-Zeitzähler 73 vom Nummernzähler 88 zurückgesetzt, d. h., der Initialisierungsvorgang kann nicht durchgeführt werden, auch wenn der Zählwert vom Nummernzähler 88 keinen Overflow hat. Somit arbeiten der Nummernzähler 88 und der NICHT-UND-Schaltkreis 102 als ein „Reset-Sperrschaltkreis”.
Das pegelinvertierte Signal eines Ausgangssignal von einem UND-Schaltkreis 103 wird dem Reset-Anschluss des Nummernzählers 88 eingegeben. Das pegelinvertierte Signal eines Ausgangssignals S2 vom Löschzähler 72 und ein Ausgangssignal RST vom Reset-Signalgenerator 75 werden dem UND-Schaltkreis 103 eingegeben. Bei diesem Aufbau wird der Zählwert des Nummernzählers 88 auf Null zurückgesetzt, während der Reset-Signalgenerator 75 ein niedrigpegeliges Ausgangssignal RST (d. h. ein Reset-Signal) ausgibt. Andererseits wird während der Ausgabe eines hochpegeligen Ausgangssignals RST vom Reset-Signalgenerator 75 der Zählwert vom Nummernzähler 88 auf Null zurückgesetzt, wenn der Löschzähler 72 ein hochpegeliges Ausgangssignal S2 (d. h. ein Löschsignal) aufgrund seines Overflows ausgibt. Somit arbeitet der Löschzähler 72 als ein „Nummern-Reset-Schaltkreis”.
f. Ungültigkeitsschaltkreis
Gemäß 6 enthält der Steuerlogikabschnitt 27 einen ODER-Schaltkreis 68, dem ein Steuersignal S1 und das pegelinvertierte Signal des Ausgangssignals Inhibit eingegeben werden. Das Ausgangssignal hiervon wird den ODER-Schaltkreisen 66 und 67 gemäß obiger Beschreibung eingegeben. Bei diesem Aufbau gibt der ODER-Schaltkreis 68 ein hochpegeliges Ausgangssignal aus, wenn ein hochpegeliges Steuersignal S1 (AUS-Signal) eingegeben wird. Damit werden die Ausgänge der ODER-Schaltkreise 66 und 67 auf einem hohen Pegel gehalten, auch wenn der Überstromanomaliedetektor 53 ein niedrigpegeliges Ausgangssignal OC oder der Überhitzungsdetektor 25 ein niedrigpegeliges Ausgangssignal OT ausgibt. D. h., das niedrigpegelige Ausgangssignal OC und das niedrigpegelige Ausgangssignal OT werden ungültig gemacht (d. h. maskiert). Damit arbeiten die ODER-Schaltkreise 66 und 68 als Ungültigkeitsschaltkreise.
(Gatter-Treiber)
Dem Gatter-Treiber 28 werden das Steuersignal S1, das Ausgangssignal FC und das Ausgangssignal Inhibit vom Steuerlogikabschnitt 27 eingegeben. Der Gatter-Treiber 28 enthält eine Ladungspumpe (nicht gezeigt), die zwischen dem Energieversorgungsanschluss P2 und die Gates des Leistungs-MOSFET 14 und des Erfassungs-MOSFET 18 geschaltet sind und enthält weiterhin einen Entladungs-FET (nicht gezeigt), der zwischen die Gates und Sources des Leistungs-MOSFET 14 und des Erfassungs-MOSFET 18 geschaltet ist.
Wenn der Gatter-Treiber 28 ein niedrigpegeliges Steuersignal S1 (EIN-Signal) vom Steuerlogikabschnitt 27 empfängt, arbeitet die Ladungspumpe 90 ausschließlich so, dass eine höhere Spannung, erzeugt aus der Energieversorgungsspannung Vcc zwischen Gate und Source eines jeden von Leistungs-MOSFET 14 und Erfassungs-MOSFET 14 angelegt wird. Somit erfolgt ein Ladungsvorgang, um den Leistungs-MOSFET und den Erfassungs-MOSFET einzuschalten, was zu einem leitfähigen Zustand führt. Wenn andererseits der Gatter-Treiber 28 ein hochpegeliges Steuersignal S1 (AUS-Signal) vom Steuerlogikabschnitt 27 empfängt oder wenn er ein niedrigpegeliges Ausgangssignal Inhibit empfängt (d. h., wenn der erste und der zweite Zwangsabschaltvorgang durchzuführen sind), unterbricht die Ladungspumpe 90 die Erzeugung einer höheren Spannung, während alleine der Entladungs-FET eingeschaltet wird, so dass die Ladung zwischen Gate und Source sowohl vom Leistungs-MOSFET 14 als auch vom Erfassungs-MOSFET 18 aufgehoben wird. Somit wird ein Entladungsvorgang, d. h. ein Abschaltvorgang durchgeführt.
2. Arbeitsweise der vorliegenden Ausführungsform
(Für den Fall, dass ein Einschaltstoßstrom nicht den sich zeitlich ändernden ersten Anomalieschwellenwertstrom ILoc übersteigt)
8 ist ein Zeitdiagramm betreffend den Fall, das die Energieversorgungssteuerung 10 ein Konstantspannungssignal von niedrigem Pegel als Steuersignal S1 empfängt. In Antwort auf das niedrigpegelige Steuersignal S1 erzeugt der interne Massegenerator 22 die interne Masse GND2. Wenn die interne Masse GND2 stabilisiert ist, gibt der Reset-Signalgenerator 75 ein hochpegeliges Ausgangssignal RST aus, so dass der Reset-Zustand eines jeden der Zähler 71 bis 73 und 88 aufgehoben wird.
Das niedrigpegelige Steuersignal S1 wird dem Gatter-Treiber 28 zugeführt und damit werden der Leistungs-MOSFET 14 etc. eingeschaltet, was zu einem leitfähigen Zustand führt. Dann läuft ein Einschaltstroßstrom, der höher als der zweite Anomalieschwellenwertstrom ILfc ist, in den Leistungs-MOSFET 14. Jedoch kann ein erster Zwangsabschaltvorgang (aufgrund des Einschaltstoßstroms) an einer Durchführung am Leistungs-MOSFET 14 etc. verhindert werden, da der Anfangswert des ersten Anomalieschwellenwertstroms ILoc höher als der Einschaltstoßstrom ist.
Der FUSE-Zeitzähler 73 beginnt einen Hochzählvorgang, da der Laststrom IL den zweiten Anomalieschwellenwertstrom ILfc aufgrund des Auftretens des Einschaltstoßstroms übersteigt. Der Zählwert wird inkrementiert, bis der Laststrom IL unter den zweiten Anomalieschwellenwertstrom ILfc fällt und während dieser Zeit wird der erste Anomalieschwellenwertstrom ILoc mit der Zeit verringert. In der vorliegenden Ausführungsform inkrementiert der Nummernzähler 88 seinen Zählwert zu der Zeit um eins, zu der der Laststrom IL den zweiten Anomalieschwellenwertstrom ILfc übersteigt.
Danach wird die gesammelte Zeit vom FUSE-Zeitzähler 73 zurückgesetzt, wenn der Laststrom IL unter den zweiten Anomalieschwellenwertstrom ILfc fällt, so dass der Initialisierungsvorgang zum Zurücksetzen des zweiten Anomalieschwellenwertstroms ILfc auf den Anfangswert durchgeführt wird. Wenn ein normaler Zustand (vgl. „normaler Zustand” in 8), bei dem der Laststrom IL niedriger als der zweite Anomalieschwellenwertstrom ILfc ist, während einer Reference-NORMAL-Dauer andauert, fließt der Löschzähler 72 über und der Zählwert vom Nummernzähler 88 wird zurückgesetzt.
Im Fall des Aufbaues, bei dem ein anderes Halbleiterschaltelement auf der Stromversorgungsleitung 13 an der stromabwärtigen Seite (der Seite der Last 11) des Leistungs-MOSFET 14 angeordnet ist und wiederholt zwischen EIN und AUS in bestimmten Zeitintervallen geschaltet wird (die gleich oder länger als die Referenz-NORMAL-Dauer sind), während der Leistungs-MOSFET 14 eingeschaltet bleibt, um ein Beispiel zu nennen, kann ein Einschaltstoßstrom wiederholt auftreten. Auch in diesem Fall wird ein erster Zwangsabschaltvorgang aufgrund des Einschaltstoßstroms am Leistungs-MOSFET 14 etc. verhindert, da der erste Anomalieschwellenwertstrom ILoc auf den Anfangswert zurückgestellt wird, wann immer der Einschaltstoßstrom auftritt.
Für den Fall, dass eine Stromanomalie aufgrund eines Kurzschlusses in der Last 11 oder dergleichen auftritt, beginnt der Hochzählvorgang vom FUSE-Zeitzähler 73 ausgehend vom Anfangswert, wenn der Laststrom IL den zweiten Anomalieschwellenwertstrom ILfc übersteigt. Dann wird der erste Anomalieschwellenwertstrom ILoc wieder über die Zeit hinweg verringert und der Zählwert des Nummernzählers 88 wird um eins inkrementiert. Wenn der Laststrom IL während dieser Anomalie den ersten Anomalieschwellenwertstrom ILoc übersteigt, wird ein erster Zwangsabschaltvorgang für den Leistungs-MOSFET 14 durchgeführt. Damit fällt der Laststrom IL unter den zweiten Anomalieschwellenwertstrom ILfc und zu diesem Zeitpunkt wird der Initialisierungsvorgang durchgeführt.
Wenn der Abschaltdauerzähler 71 Overflow hat (d. h., wenn eine Referenz-AUS-Dauer verstrichen ist) nachdem der erste Zwangsabschaltvorgang ausgelöst wurde, werden der Leistungs-MOSFET 14 etc. in den leitfähigen Zustand zurückversetzt. Solange der Stromanomaliezustand andauert, werden der erste Zwangsabschaltvorgang und die Zurückstellung in dem leitfähigen Zustand wiederholt (siehe „OC-Zerhackerstufe” in 8”). An dieser Stufe wird, bis der wiederholte Zählvorgang der Initialisierung sieben erreicht (d. h., bis der Nummernzähler 88 das Hochzählen bis acht abgeschlossen ist), die gesammelte Zeit vom FUSE-Zeitzähler 73 zurückgesetzt und der erste Anomalieschwellenwertstrom ILoc wird auf den Anfangswert zurückgesetzt, wann immer der Initialisierungsvorgang durchgeführt wird.
Nachdem die wiederholte Zählung des Initialisierungsvorgangs sieben erreicht (d. h., nachdem der Nummernzähler 88 das Hochzählen bis acht abgeschlossen hat), wird der Initialisierungsvorgang gesperrt, so dass die OC-Zerhackung gemäß dem ersten Anomalieschwellenwertstrom ILoc des niedrigsten Pegels durchgeführt werden kann, der durch Verringerung über die Zeit erhalten wurde. Dann kann ein Überstrom basierend auf dem ersten Schwellenwertstrom ILoc des niedrigsten Pegels erkannt werden. Wenn der Überstrom oder der Schmelzstromzustand fortdauern, was zu einem Overflow des FUSE-Zeitzählers 73 führt, wird für den Leistungs-MOSFET 14 etc. ein zweiter Zwangsabschaltvorgang durchgeführt.
Es sei festzuhalten, dass der zweite Anomalieschwellenwertstrom ILfc auf ein etwas höheren Wert als der Nennstrom ILmax der Last 11 gesetzt wird. Die Referenz-FUSE-Zeit wird auf eine Zeit kürzer als die Zeit gesetzt, die der elektrische Draht 30 braucht, um Rauch abzugeben, wenn ein Schmelzstrom, d. h. ein Strom höher als der zweite Anomalieschwellenwertstrom ILfc intermittierend in Intervallen erkannt wird, die kürzer als die Referenz-Normal-Dauer ist. Damit kann ein Streukurzschluss, d. h. ein anormaler Strom, der in einem Teil der verlitzten Drähte des elektrischen Drahtes 30 in Intervallen auftritt, die kürzer als die Referenz-NORMAL-Dauer sind und auf Kurzschlüsse in einem Teil der verlitzten Drähte zurückzuführen ist, erkannt werden, ohne dass der elektrische Draht 30 die Rauchemission erreicht, so dass der zweite Zwangsabschaltvorgang am Leistungs-MOSFET 14 durchgeführt werden kann.
In einem Haltezustand, wo die zweite Zwangsabschaltung beibehalten wird, wird der Löschzähler 72 zurückgesetzt, während ein niedrigpegeliges Steuersignal S1 empfangen wird, um ein niedrigpegeliges Ausgangssignal S2 auszugeben. Somit kann der Zählwert vom FUSE-Zeitzähler 73 nicht zurückgesetzt werden, solange das niedrigpegelige Steuersignal S1 eingegeben wird (siehe „Abschalthaltezustand (Verriegelungszustand)” in der Figur). Wenn die Energieversorgungssteuerung 10 ein hochpegeliges Steuersignal S1 (AUS-Signal) empfängt, beginnt der Löschzähler 72 mit einem Hochzählvorgang.
Dann schaltet im internen Massegenerator 23 der FET 41 in Antwort auf das hochpegelige Steuersignal S1 aus, während der FET 42 aufgrund des niedrigpegeligen Ausgangssignals S2 eingeschaltet bleibt, so dass der leitfähige Zustand beibehalten wird. Selbst in einem Fall, in welchem ein Fahrzeugfahrer einen Vorgang nach Auslösung des zweiten Zwangsabschaltens durchführt, so dass ein hochpegeliges Steuersignal S1 (AUS-Signal) eingegeben wird und unmittelbar danach ein niedrigpegeliges Steuersignal S1 (EIN-Signal) eingegeben wird, um ein Beispiel zu nennen, kann der zweite Zwangsabschaltzustand beibehalten werden, wenn das Zeitintervall dazwischen kürzer als die Referenz-NORMAL-Dauer ist.
Wenn andererseits ein hochpegeliges Steuersignal S1 (AUS-Signal) dem Eingangsanschluss P1 kontinuierlich während der Referenz-NORMAL-Dauer eingegeben wird, zeigt der Löschzähler 72 Overflow, so dass ein hochpegeliges Ausgangssignal S2 dem internen Massegenerator 23 zugeführt wird. Dann endet die Funktion. Damit kann eine Verringerung der Ladungsmenge in der Energiequelle 12 (zum Beispiel einer Fahrzeugbatterie) aufgrund eines Dunkelstroms, der von der Energiequelle 12 über den internen Massegenerator 23 auf Masse abfließt, verhindert werden. Zu diesem Zeitpunkt gibt der Reset-Signalgenerator 75 ein niedrigpegeliges Ausgangssignal RST aus, so dass der Zählwert eines jeden der Zähler 71 bis 73–88 zurückgesetzt wird. In Antwort auf das niedrigpegelige Ausgangssignal RST schaltet ein FET 101 aus, so dass ein hochpegeliger Halteschaltkreis 100 arbeitet. Damit wird das Ausgangssignal S2 auf hohem Pegel festgehalten und damit wird die Erzeugung der internen Masse GND2 durch den internen Massegenerator 23 abgeschaltet gehalten, obgleich der Zählerwert des Löschzählers 72 zurückgesetzt wird.
(Für den Fall, dass der Einschaltstoßstrom den sich zeitlich ändernden ersten Anomalieschwellenwertstrom ILoc übersteigt)
Um eine Selbstzerstörung des Leistungs-MOSFET 14 zu verhindern, sollte der Wert des ersten Anomalieschwellenwertstroms ILoc, der sich mit der Zeit ändert, auf Werte innerhalb des Bereichs gesetzt werden, wo ein Stromwert niedriger als die Selbstzerstörungscharakteristikkurve L2 ist, die zwar in einem Zeitbereich entsprechend der Referenz-FUSE-Zeit, wie oben beschrieben. Weiterhin sollte der Anfangswert des ersten Anomalieschwellenwertstroms ILoc so hoch wie möglich gesetzt werden, so dass eine Zwangsabschaltung aufgrund eines Einschaltstoßstroms des höchsten Pegels verhinden wird. Ohne diese Anforderungen zu erfüllen, wird bei der vorliegenden Ausführungsform der erste Anomalieschwellenwertstrom ILoc auf einen Wert so nahe an die Selbstzerstörungscharakteristikkurve L2 wie möglich während eines Zeitfensters gesetzt, dass der Referenz-FUSE-Zeit entspricht, um sich entlang der Selbstzerstörungscharakteristikkurve L2 über die Zeit hinweg zu ändern, wie in 5 gezeigt.
Es kann jedoch ein Einschaltstoßstrom auftreten, der sich gradueller als in der Gestaltungsphase geplant ändert, beispielsweise gradueller als in 5, wenn der Lastwiderstand während des Hochfahrens der Last aus bestimmten Gründen hoch ist oder wenn die Teile aufgrund von beispielsweise Herstellungsgründen Schwankungen zeigen. Insbesondere dann, wenn die Last 11 ein Motor für ein Kühlgebläse oder einen Scheibenwischer ist, um Beispiele zu nennen, kann sich der Einschaltstoßstrom graduell über die Zeit hinweg ändern (d. h., die Zeitkonstante kann groß sein), wenn sich Schnee ansammelt oder Eis auf dem Kühlgebläse oder dem Wischer ansammelt, was zu einem hohen Lastwiderstand führt.
In diesem Fall kann beispielsweise gemäß 9 der auftretende Einschaltstoßstrom den ersten Anomalieschwellenwertstrom ILoc übersteigen, der stufenweise über die Zeit hinweg verhindert wurde. Dann wird ein erster Zwangsabschaltvorgang am Leistungs-MOSFET 14 durchgeführt, auch bei der Energieversorgungssteuerung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Der Initialisierungsvorgang wird durchgeführt, um den ersten Anomalieschwellenwertstrom ILoc auf den Anfangswert zurückzubringen. Wenn wieder ein Einschaltstoßstrom auftritt, wenn der Leistungs-MOSFET 14 nach dem ersten Zwangsabschaltvorgang wieder in den leitfähigen Zustand zurückgebracht wird, wird der Initialisierungsvorgang erneut durchgeführt. Der Initialisierungsvorgang wird somit mehrfach wiederholt und während dieser Zeit wird der Lastwiderstand der Last 11 aufgrund der intermittierenden Stromzufuhr allmählich verringert. Dann enden die Wiederholung der Stromzufuhr und des sofortigen Zwangsabschaltens, so dass die normale Steuerung zur Energieversorgung an die Last 11 begonnen werden kann.
Weiterhin kann ein Einschaltstoßstrom auftreten, wie beispielsweise in 10 gezeigt, der fortfährt, nicht höher als der erste Anomalieschwellenwertstrom ILoc zu sein, sondern über längere Zeit hinweg höher als der zweite Anomalieschwellenwertstrom ILfc ist. Wenn in diesem Fall der Einschaltstoßstrom oder der Laststrom IL danach unter den zweiten Anomalieschwellenwertstrom ILfc fallen, was zu einem normalen Zustand führt, kann der Initialisierungsvorgang nicht durchgeführt werden, wenn die gesammelte Zeit des FUSE-Zeitzählers 73 zu der Zeit gleich oder nicht länger als die Reset-Ermöglichungszeit ist. D. h., die gesammelte Zeit des FUSE-Zeitzählers 73, die sich angesammelt hat, kann nicht zurückgestellt werden. Während weiterhin die FUSE-Zeit gesammelt wird, kann eine Erkennung eines Überstroms basierend auf den ersten Anomalieschwellenwertstrom ILoc durchgeführt werden, der als Ergebnis der Verringerung auf dem niedrigsten Wert ist. Dies deshalb, als es bevorzugt ist, die Erreichung der Schmelzfunktion (d. h. eine Schutzfunktion für einen externen Schaltkreis) zu priorisieren, wenn FUSE-Zeit, die vom FUSE-Zeitzähler 73 gesammelt wurde, einen merklichen Wert erreicht hat. Wenn der normale Zustand für eine Referenz-NORMAL-Dauer fortfährt, nachdem der Einschaltstoßstrom abgeklungen ist, schießt der Löschzähler 72 über, wie in 10 gezeigt. Dann wird die gesammelte Zeit des FUSE-Zeitzählers 73 zurückgesetzt und damit wird der erste Anomalieschwellenwertstrom ILoc auf den Anfangswert zurückgebracht.
(Maßnahme gegen Stoßströme zum Zeitpunkt des AUS-Signaleingangs)
Beispielsweise in dem Fall, dass die Last 11 eine L-Last ist, kann die Source-Spannung Vs des Leistungs-MOSFET 14 aufgrund der Stoßspannung der Last 11 auf die negative Seite gezogen werden, was dazu führt, dass die Drain-zu-Source-Spannung Vds höher als die Energieversorgungsspannung Vcc wird, wenn der Leistungs-MOSFET 14 in Antwort auf ein hochpegeliges Steuersignal S1 (AUS-Signal) ausgeschaltet wird. Daher können dann auch die erste Anomalieschwellenwertspannung Voc, die basierend auf der Drain-zu-Source-Spannung Vds des Leistungs-MOSFET 14 erzeugt wird und die zweite Anomalieschwellenwertspannung Vfc, die basierend auf der Source-Spannung Vs erzeugt wird, negativ sein. Dann kann ein niedrigpegeliges Ausgangssignal OC oder FC als Anomaliesignal vom Überstromanomaliedetektor 53 ausgegeben werden, selbst wenn ein Überstrom oder Schmelzstrom nicht aufgetreten ist.
Im Fall eines Aufbaues, bei dem ein Ungültigkeitsschaltkreis gemäß obiger Beschreibung nicht vorhanden ist, kann daher ein erster Zwangsabschaltvorgang durchgeführt werden, so dass der Abschaltdauerzähler 71 das Abschalten des Leistungs-MOSFET 14 während einer Referenz-AUS-Dauer verursacht. Folglich ergibt sich das Problem, dass der Leistungs-MOSFET 14 während der Referenz-AUS-Dauer nicht eingeschaltet werden kann, selbst wenn ein niedrigpegeliges Steuersignal S1 (EIN-Signal) eingegeben wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform machen jedoch die ODER-Schaltkreise 66, 68 den Eingang des niedrigpegeligen Ausgangssignals OC ungültig, so dass der Eingang eines hochpegeligen Signals an den Setzanschluss des Abschaltdauerzählers 71 beibehalten wird. Damit kann die Durchführung eines ersten Zwangsabschaltvorgangs verhindert werden.
Weiterhin beginnt bei einem Aufbau, der keinen Ungültigkeitsschaltkreis wie oben beschrieben enthält, der FUSE-Zeitzähler 73 mit einem Zählvorgang, wenn ein niedrigpegeliges Ausgangssignal OC oder FC als Anomaliesignal vom Überstromanomaliedetektor 53 ausgegeben wird. Danach kann ein niedrigpegeliges Signal OC oder FC wiederholt fehlerhaft ausgegeben werden, wenn der Leistungs-MOSFET 14 in Antwort auf ein niedrigpegeliges Steuersignal S1 eingeschaltet wird, das eingegeben werden kann, während eine Referenz-NORMAL-Dauer gezählt wird. Dies kann zur einem Overflow des FUSE-Zeitzählers 73 führen und dann kann eine zweite Zwangsabschaltung gemäß obiger Beschreibung durchgeführt werden, selbst obgleich ein Schmelzstrom nicht aufgetreten ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform machen jedoch die ODER-Schaltkreise 67, 68 die Eingabe eines niedrigpegeligen Ausgangssignals FC ungültig, so dass die Eingabe des Taktsignals CLK1 durch den FUSE-Zeitzähler 73 aufgehoben wird. Damit wird verhindert, dass der Zählzustand inkrementiert wird und folglich kann die Durchführung eines zweiten Zwangsabschaltvorgangs verhindert werden.
Alternativ können als Maßnahme gegen Stoßspannungen zum Zeitpunkt der Eingabe des AUS-Signals extrem hohe Vorspannungen als die obigen Vorspannungen zur Erzeugung der ersten Anomalieschwellenwertspannung Voc und der zweien Anomalieschwellenwertspannung Vfc durch den Schwellenwertspannungsgenerator 52 verwendet werden. In diesem Fall kann jedoch die erste Anomalieschwellenwertspannung Voc oder die zweite Anomalieschwellenwertspannung Vfc sich nicht direkt mit der Source-Spannung Vs des Leistungs-MOSFET 14 aufgrund der Vorspannung ändern. Weiterhin kann die Erkennung einer Stromanomalie verzögert werden. Aus diesen Gründen ist der Aufbau gemäß der vorliegenden Ausführungsform bevorzugt.
(Beschleunigung der Stromanomalie erkennen unmittelbar nach Einschalten des Leistungs-MOSFET)
Die 11A, 11B, 12A und 12B zeigen Beziehungen zwischen der Drain-zu-Source-Spannung Vds des Leistungs-MOSFET 14, des ersten Anomalieschwellenwertstroms ILoc und des Laststroms IL (= k·Is), welche durch den Leistungs-MOSFET 14 fließen. Die horizontale Achse ist eine Skala für die Drain-zu-Source-Spannung Vds des Leistungs-MOSFET 14, während die vertikale Achse eine Skala für den ersten Anomalieschwellenwertstrom ILoc und dem Laststrom IL ist, die sich mit der Drain-zu-Source-Spannung Vds ändern. In den Figuren ist eine Linie L9 eine sich ändernde Schwellenwertlinie, welche Änderungen des ersten Anomalieschwellenwertstroms ILoc gemä0 der Drain-zu-Source-Spannung Vds des Leistungs-MOSFET 14 zeigt. Die Linie L9 ist eine EIN-Widerstandslinie, die Änderungen des Laststroms IL abhängig vom EIN-Widerstand des Leistungs-MOSFET 14 zeigt. In den Figuren zeigen die zweiten und vierten Graphen Fälle, wo die Energieversorgungsspannung Vcc um die Hälfte im Vergleich zu den Fällen verringert ist, die in den ersten und dritten Graphen dargestellt sind. Der Erfassungsstrom Is ändert sich direkt mit dem Laststrom IL und daher richtet sich die folgende Erläuterung auf den Laststrom IL als repräsentatives Beispiel.
Wenn ein Kurzschluss beispielsweise in der Last 11 unmittelbar nach Einschalten des Leistungs-MOSFET 14 auftritt, steigt die Source-Spannung Vs des Leistungs-MOSFET 14 danach geringfügig an. D. h., die Drain-zu-Source-Spannung Vds ändert sich geringfügig, so dass sie hoch bleibt. Wenn in diesem Fall der Schwellenwertstrom auf einen festen Wert gesetzt ist (wie in 17 gezeigt), um die gesamte oben beschriebene Lastlinie abzudecken, wird Zeit benötigt, bevor der Laststrom den Schwellenwertstrom erreicht. Dies könnte zu einem starken Leistungsverlust im Leistungs-MOSFET 14 führen und eine Schutzverzögerung verursachen.
Im Gegensatz hierzu wird bei der vorliegenden Ausführungsform der erste Anomalieschwellenwertstrom ILoc vom Schwellenwertspannungsgenerator 52 gesetzt, um sich linear gemäß der Drain-zu-Source-Spannung Vds des Leistungs-MOSFET 14 zu ändern, wie in den 11A und 11B gezeigt, während der zweite Anomalieschwellenwertstrom ILfc so gesetzt wird, dass er sich linear gemäß der Source-Spannung Vs des Leistungs-MOSFET 14 ändert. D. h., sie werden in einem Bereich der höheren Spannung Vds niedriger gesetzt und in einem Bereich niedriger Spannung Vds höher gesetzt. Selbst wenn damit ein Kurzschluss in der Last 11 unmittelbar nach Einschalten des Leistungs-MOSFET 14 auftritt, kann der Laststrom 11 den ersten Anomalieschwellenwertstrom ILoc etc. erreichen (wie durch die Lastlinie L10 in 11A gezeigt), ohne einen hohen Wert zu erreichen, d. h., wenn er relativ niedrig ist, da der erste Anomalieschwellenwertstrom ILoc etc. dann auf einen relativ niedrigen Wert gemäß der Drain-zu-Source-Spannung Vds gesetzt sind, die relativ hoch ist. Somit kann ein niedrigpegeliges Ausgangssignal OC, FC früh vom Stromdetektor 24 ausgegeben werden.
Eine rasche Erkennung einer Stromanomalie, wenn ein Kurzschluss in der Last unmittelbar nach Einschalten des Leistungs-MOSFET 14 aufgetreten ist, kann durch einen Aufbau erreicht werden, bei dem der erste Anomalieschwellenwertstrom ILoc und der zweite Anomalieschwellenwertstrom ILfc so gesetzt werden, dass sie sich direkt mit der Source-Spannung Vs des Leistungs-MOSFET 14 ändern. D. h., eine Spannung proportional zur Source-Spannung Vs des Leistungs-MOSFET 14 kann als Schwellenwertspannung dem Eingangsanschluss des Komparatorschaltkreises 58 bereitgestellt werden, der dann ein Anomaliesignal ausgeben kann, in den die Anschlussspannung Vo des externen Widerstands 16 mit der Schwellenwertspannung verglichen wird (Nachfolgend sei dieser Aufbau als „Aufbau A” bezeichnet.) Wenn beim Aufbau A die Energieversorgungsspannung Vcc beispielsweise um die Hälfte abnimmt, wie in den 12A und 12B gezeigt, während der Leistungs-MOSFET 14 eingeschaltet bleibt, nimmt die Source-Spannung Vs des Leistungs-MOSFET 14 ebenfalls um die Hälfte ab und damit nimmt der Schwellenwertstrom um die Hälfte ab (wie durch die Punkte P in den Graphen der 12A und 12B gezeigt). In diesem Fall kann eine Stromanomalie bestimmt werden, was zum ersten Zwangsabschalten führt, das am Leistungs-MOSFET 14 unmittelbar durchgeführt wird, auch wenn der Leistungsverlust im Leistungs-MOSFET 14 viel kleiner als der erlaubte Wert für den Leistungs-MOSFET 14 ist. Somit kann unter gewissen Umständen die Energieversorgung des Leistungs-MOSFET 14 nicht geeignet erreicht werden.
Im Gegensatz hierzu wird bei der vorliegenden Ausführungsform der erste Anomalieschwellenwertstrom ILoc nicht basierend auf der Source-Spannung Vs des Leistungs-MOSFET 14 geändert, sondern basierend auf der Drain-zu-Source-Spannung Vds hiervon. Wenn bei diesem Aufbau die Energieversorgungsspannung Vcc abgenommen hat, ändert sich die Drain-zu-Source-Spannung Vds geringfügig (wie in der Grafik von 11B gezeigt), solange der Leistungs-MOSFET 14 EIN-geschaltet bleibt. Selbst wenn daher die Energieversorgungsspannung Vcc abgenommen hat, wird der erste Anomalieschwellenwertstrom ILoc auf annähernd den gleichen Wert wie vor der Abnahme der Energieversorgungsspannung Vcc gehalten (wie durch die Punkte P in den Graphen der 11A und 11B gezeigt). Somit kann der Energieversorgungsvorgang durch den Leistungs-MOSFET 14 geeignet erhalten werden. Wenn der Laststrom IL den zweiten Anomalieschwellenwertstrom ILfc übersteigt, wird ein Abschaltvorgang (d. h. der obige zweite Zwangsabschaltvorgang) für den Leistungs-MOSFET 14 durchgeführt, wenn der Zustand eine bestimmte Zeit lang andauert. Damit muss das obige Problem, das sich in Verbindung mit der ersten Zwangsabschaltung, die unmittelbar durchgeführt wird, ergibt, nicht berücksichtigt werden. Aus diesem Grund wird der zweite Anomalieschwellenwertstrom ILfc so gesetzt, dass er sich abhängig von der Source-Spannung Vs des Leistungs-MOSFET 14 beim vorhandenen Aufbau ändert.
Die 13 und 14 sind Graphen, die Änderungen des Laststroms IL und des ersten Anomalieschwellenwertstroms ILoc zeigen, wenn die Last 11 eine Lampe im Aufbau A gemäß obiger Beschreibung ist. 14 zeigt einen Fall, wenn die Energieversorgungsspannung Vcc im Vergleich zum Fall in 13 um die Hälfte abgenommen hat. Für den Fall, dass die Last 11 eine lineare resistive Last ist (durch welche ein Laststrom proportional zur Lastspannung durchgängig fließt), nimmt der Laststrom IL, der durch die Last 11 fließt, um die Hälfte ab, wenn die Energieversorgungsspannung Vcc und damit die Source-Spannung Vs des Leistungs-MOSFET 14 um die Hälfte abgenommen haben. Somit kann eine Stromanomalie normalerweise erkannt werden, wenn ein Kurzschluss in der Last oder dergleichen unmittelbar nach Einschalten des Leistungs-MOSFET 14 aufgetreten ist. Für den Fall, dass die Last 11 eine Lampe ist, ändert sich jedoch der Laststrom IL gemäß der Zeitkonstante, die von der Erhitzung der Wendel abhängt, nachdem der Leistungs-MOSFET 14 eingeschaltet wurde. Insbesondere ist der Widerstandswert der Lampe 11 unmittelbar nach Einschalten des Leistungs-MOSFET 14 niedrig, so dass ein Einschaltstoßstrom fließen kann. Die Wendel erwärmt sich mit der Zeit, und damit wird der Widerstandswert höher, was zur Einspielung des Laststroms IL auf einen stabilen Zustand führt. Die Abnahme des Laststroms IL ist allmählicher, wenn die Energieversorgungsspannung Vcc (und damit die Source-Spannung Vs des Leistungs-MOSFET 14) niedriger sind.
Es sei angenommen, dass die Ausgestaltung beabsichtigt, eine fehlerhafte Erkennung zu verhindern, die von einem Einschaltstoßstrom zum Zeitpunkt des Einschaltens des Leistungs-MOSFET 14 unter der Bedingung auftreten kann, dass die Energieversorgungsspannung Vcc ausreichend hoch ist, wie in 13 gezeigt. Wenn die Energieversorgungsspannung Vcc um die Hälfte abgenommen hat, wie in 14 gezeigt, nimmt der erste Anomalieschwellenwertstrom ILoc um die Hälfte ab, während der Laststrom IL langsamer abfällt im Vergleich zum Fall in 13. Selbst wenn daher eine Anomalie wie ein Kurzschluss in der Last nicht aufgetreten ist, kann der Laststrom IL den ersten Anomalieschwellenwertstrom ILoc erreichen, der um die Hälfte abgenommen hat, was dazu führt, dass ein niedrigpegeliges Ausgangssignal OC aufgrund einer fehlerhaften Erkennung vom Stromdetektor 24 ausgegeben wird. Um dieses Problem zu verhindern, kann der erste Anomalieschwellenwertstrom IL durchgängig erhöht werden. Jedoch ist der erste Anomalieschwellenwertstrom ILoc momentan auf einen Wert so nahe als möglich an die Selbstzerstörungscharakteristik L2 gesetzt, um sich entlang der Selbstzerstörungscharakteristikkurve L2 über die Zeit hinweg zu ändern, wie oben beschrieben. Daher sollte der Schwellenwertstrom daran gehindert werden, angehoben zu werden.
Im Gegensatz hierzu wird bei der vorliegenden Ausführungsform der erste Anomalieschwellenwertstrom ILoc auf annähernd den gleichen Wert wie vor der Abnahme der Energieversorgungsspannung Vcc gehalten. Auch in einem Fall, bei dem die Last 11 eine nicht lineare Last ist, wie eine Lampe, kann, wenn die Energieversorgungsspannung Vcc um die Hälfte abgenommen hat, eine fehlerhafte Erkennung verhindert werden.
Weiterhin hängen bei der vorliegenden Ausführungsform die Beträge des ersten Stroms Ids, des zweiten Stroms Ib und des dritten Stroms Ic vom ersten Widerstand 113, dem zweiten Widerstand 117 und dem Schwellenwertsetzwiderstand 60 ab. Die Widerstände 113, 117, 60 liegen in der Halbleitervorrichtung 17, um die gleiche Temperaturcharakteristik zu haben. Zusätzlich können die Widerstandswerte hiervon in die gleiche Richtung ändern (d. h. in Erhöhungsrichtung oder Verringerungsrichtung der Widerstandswerte), und zwar aus Herstellungsgründen der Halbleitervorrichtung 17 und damit unterliegt das Widerstandsverhältnis zwischen ihnen keinen Änderungen. Folglich kann der erste Anomalieschwellenwertstrom ILoc präzise, wie gewünscht, festgesetzt werden, wobei der Effekt von Herstellungsschwankungen unterdrückt ist. Weiterhin hängt der zweite Anomalieschwellenwertstrom ILfc von den spannungsteilenden Widerständen 60a, 60i, 60j ab. Somit kann auch der zweite Anomalieschwellenwertstrom ILfc wie gewünscht präzise eingestellt werden.
(Maßnahme gegen Änderungen im erlaubten Leistungsverlust für den Leistungs-MOSFET 14 aufgrund von Schwankungen der Umgebungstemperatur)
Der erlaubte Leistungsverlust für den Leistungs-MOSFET 14 ist niedriger (d. h. die Selbstzerstörungscharakteristikkurve L2 wird gesenkt), wenn die Umgebungstemperatur höher ist. Der erlaubte Leistungsverlust ist höher (d. h. die Selbstzerstörungscharakteristikkurve L2 ist angehoben), wenn die Umgebungstemperatur niedriger ist. Angesichts hiervon wird die Diode 114, welche eine Temperaturcharakteristik hat (d. h., durch welche bei höherer Temperatur ein geringerer Strom fließt) verwendet, um die obige Konstantspannung Vb bei der vorliegenden Ausführungsform zu erzeugen, wie oben beschrieben. Mit diesem Aufbau ist die Konstantspannung Vb und damit der zweite Strom Ib bei einer höheren Temperatur HT niedriger, wie in 15 gezeigt. Dadurch wird die sich ändernde Schwellenwertlinie, welche den ersten Anomalieschwellenwert ILoc zeigt, der sich mit der Drain-zu-Source-Spannung Vds des Leistungs-MOSFET 14 ändert (oder den ersten Strom Ids) unter einer Hochtemperaturbedingung HT abgesenkt, während sie unter einer Niedrigtemperaturbedingung LT angehoben wird. D. h., ein hoher Laststrom IL, der durch den Leistungs-MOSFET 14 fließen kann, ist beständig gegenüber einer Erkennung als Stromanomalie bei einer niedrigen Temperatur und folglich sind höhere Leistungsverluste erlaubt im Vergleich zu einer höheren Temperatur. Damit kann die Energieversorgungsleistung des Leistungs-MOSFET 14 maximal gemäß dem erlaubten Leistungsverlust erhalten werden, der sich mit der Temperatur verändert.
(Andere Ausführungsform)
16 zeigt eine weitere Ausführungsform. Der Unterschied zur obigen Ausführungsform liegt im Aufbau des Schwellenwerteinstellschaltkreises. Die verbleibenden Aufbauten sind ähnlich zur obigen Ausführungsform und sind damit mit gleichen Bezugszeichen, wie in obiger Ausführungsform bezeichnet. Nochmalige Erläuterungen erfolgen nicht und die nachfolgende Erläuterung konzentriert sich auf die Unterschiede.
Gemäß 16 enthält ein Schwellenwertspannungsgenerator 130 als Schwellenwerteinstellschaltkreis einen Spannungsausgangsschaltkreis 131 zur Ausgabe einer Spannung entsprechend der Differenz, bestimmt durch Subtraktion einer Spannung entsprechend der Drain-zu-Source-Spannung Vds des Leistungs-MOSFET 14 von einer Spannung entsprechend einer bestimmten Konstantspannung und enthält weiterhin einen Schwellenwertsetzwiderstand 60 zum Teilen der Ausgangsspannung des Spannungsausgangsschaltkreises 131.
Der Spannungsausgangsschaltkreis 131 enthält einen Operationsverstärker 136. Der positive Eingang hiervon ist mit der Drain des Leistungs-MOSFET 14 über einen Widerstand 132 und mit Masse über einen Widerstand 133 verbunden. Der negative Eingang hiervon ist mit der Source des Leistungs-MOSFET 14 über einen Widerstand 134 und mit seinem eigenen Ausgangsanschluss über einen Widerstand 135 verbunden. Die Widerstandswerte (R1) der Widerstände 132, 134 werden gleich zueinander gesetzt und die Widerstandswerte (R2) der Widerstände 133, 135 werden gleich zueinander gesetzt. Damit kann die Ausgangsspannung vom Operationsverstärker 136 eine erste Spannung V1 (= (R2/R1)·Vds) entsprechend der Drain-zu-Source-Spannung Vds des Leistungs-MOSFET 14 angeben. Somit arbeiten die Widerstände 132–135 und der Operationsverstärker 136 als „erster Spannungsausgabeschaltkreis”.
Der Spannungsausgabeschaltkreis 131 enthält einen Konstantspannungsschaltkreis 139, der zwischen dem Leistungsversorgungsanschluss P2 und dem Masseanschluss P6 angeordnet ist und einen Konstantstromschaltkreis 137 und eine Zener-Diode 138 enthält, um eine zweite Spannung V2 (als Konstantspannung) auszugeben. Der Konstantspannungsschaltkreis 139 arbeitet somit als „zweiter Spannungsausgabeschaltkreis”.
Der Spannungsausgabeschaltkreis 131 enthält weiterhin einen Operationsverstärker 144. Der positive Eingangsanschluss hiervon ist mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Konstantstromschalter 137 und der Zener-Diode 138 über einen Widerstand 140 und über einen Widerstand 141 mit Masse verbunden. Der negative Eingangsanschluss hiervon ist mit dem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers 136 Ober einen Widerstand 142 und mit seinem eigenen Ausgangsanschluss über einen Widerstand 143 verbunden. Die Widerstandswerte (R3) der Widerstände 140, 142 werden gleich zueinander gesetzt, während die Widerstandswerte (R4) der Widerstände 141, 143 gleich zueinander gesetzt werden. Damit zeigt die Ausgangsspannung vom Operationsverstärker 144 eine dritte Spannung V3 (= (R4/R3)·(V2 – V1)) entsprechend der Differenz an, die bestimmt wird durch Subtraktion der ersten Spannung V1 von der zweiten Spannung V2. Somit arbeiten die Widerstände 140–143 und der Operationsverstärker 144 als „dritter Spannungsausgabeschaltkreis”. Die dritte Spannung V3 wird von den Schwellenwertsetzwiderständen 60b–60h geteilt und die geteilte Spannung wird als erste Anomalieschwellenwertspannung Voc bereitgestellt. Der Aufbau des Schwellenwertsetzwiderstandes 60 ist ähnlich wie denjenigen der obigen Ausführungsform.
Wenn bei diesem Aufbau die Drain-zu-Source-Spannung Vds des Leistungs-MOSFET 14 höher ist, ist die erste Spannung V1 höher, während die dritte Spannung V3 niedriger ist. Somit ändert sich, wie bei der obigen Ausführungsform, der erste Anomalieschwellenwertstrom ILoc linear gemäß der Drain-zu-Source-Spannung Vds des Leistungs-MOSFET 14, um im Bereich niedriger zu sein, wo die Spannung Vds höher ist und um im Bereich höher zu sein, wo die Spannung Vds niedriger ist. Folglich kann ein ähnlicher Effekt, wie bei der obigen Ausführungsform erhalten werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform kann die Energieversorgungsspannung Vcc maximal 16 V betragen, während die zweite Spannung V2 auf 8 V gesetzt ist. Das Widerstandsverhältnis R1:R2 zwischen dem Widerstand 132 oder 134 und dem Widerstand 133 oder 135 kann auf 2:1 gesetzt werden. Das Widerstandsverhältnis R3:R4 zwischen dem Widerstand 140 oder 142 und dem Widerstand 141 oder 143 kann auf 1:1 gesetzt werden. Wenn jedoch das Widerstandsverhältnis (R2/R1) auf kleiner als 1/2 geändert wird, um ein Beispiel zu nennen, können die dritte Spannung V3 und damit die ersten und zweiten Anomalieschwellenwertströme ILoc, ILfc auf positiven Werten gehalten werden (oder so vorgespannt werden, dass sie es sind), auch wenn die Drain-zu-Source-Spannung Vds des Leistungs-MOSFET 14 auf einen Wert entsprechend dem maximalen Wert 16 V der Energieversorgungsspannung Vcc ist. D. h., verschiedene Werte können so gesetzt werden, dass V2 – V1 = V2 – ((R2/R1)·Vds) > 0 erfüllt ist, wobei Vds auf seinem maximalen Wert während eines Einschaltzustandes des Leistungs-MOSFET 14 ist, zum Beispiel bei einem Wert gleich der Energieversorgungsspannung Vcc.
<Weitere Ausführungsformen>
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsformen begrenzt, die in der obigen Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert wurden. Die nachfolgenden Ausführungsformen können im technischen Umfang der vorliegenden Erfindung als Beispiele aufgenommen werden.

(1) In den obigen Ausführungsformen ist der Leistungs-MOSFET 14 als Halbleiterschaltelement enthalten. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Aufbau beschränkt. Ein unipolarer Transistor, anders als der obige oder Alternativ ein bipolarer Transistor können anstelle hiervon enthalten sein.
(2) In den obigen Ausführungsformen wird als Stromerkennungselement der Erfassungs-MOSFET 18 verwendet. D. h., eine Stromerkennung erfolgt durch ein Erfassungsverfahren. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diesen Aufbau beschränkt. Die Stromerkennung kann durch ein Shunt-Verfahren durchgeführt werden. Beispielsweise ist ein Shunt-Widerstand in einer Stromversorgungsleitung angeordnet, so dass er Laststrom basierend auf dem Spannungsabfall hieran erkannt werden kann.
(3) In der obigen Ausführungsform gemäß 3 etc. wird die Diode 114 als ein Konstantspannungselement mit Temperaturcharakteristik verwendet. Jedoch kann anstelle hiervon ein FET verwendet werden, in welchem eine Diodenverbindung ausgebildet ist. Alternativ kann ein Konstantspannungselement, das keine Temperaturcharakteristik hat verwendet werden, beispielsweise eine Zener-Diode.
(4) In der obigen Ausführungsform gemäß 16 kann anstelle der Zener-Diode 138 ein Konstantspannungselement mit Temperaturcharakteristik (zum Beispiel eine Diode oder ein FET mit einer Diodenverbindung hierin) anstelle des Konstantspannungsschaltkreises 139 verwendet werden, so dass der Schwellenwertstrom sich mit der Umgebungstemperatur um den Leistungs-MOSFET 14 herum ändert.
(5) In den obigen Ausführungsformen werden verschiedene Stromanomalien durch einen Spannungsvergleich erkannt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Aufbau beschränkt. Die Stromanomalien können auch durch Stromvergleich erkannt werden. Beispielsweise ist ein FET so vorgesehen, dass das Ausgangsende des Erfassungsstrom Is (d. h. die Ausgangsseite des Stromspiegelschalters 55) mit der Eingangsseite (zum Beispiel Drain im Beispiel eines n-Kanal-Typs) des FET verbunden ist. Die Schwellenwertspannung Voc (oder Vfc) wird an das Gate des FET angelegt, so dass ein Strom (Schwellenwertstrom) entsprechend der Schwellenwertspannung Voc (oder Vfc) hier durchfließen kann. Mit diesem Aufbau wird ein Strom als Anomaliesignal vom Verbindungspunkt zwischen der eingangsseitigen FET und dem Ausgangsende des Erfassungsstroms Is ausgegeben, wenn der Erfassungsstrom Is den Schwellenwertstrom übersteigt.

Claims

Energieversorgungssteuerung (10) aufweisend: ein Halbleiterschaltelement (14), das in einer Stromversorgungsleitung (13) von einer Energiequelle (12) zu einer Last (11) angeordnet ist; ein Stromerkennungselement (18), das einen Laststrom zu erkennen vermag, der durch das Halbleiterschaltelement (14) fließt; einen Anomaliestromerkennungsschaltkreis (53), der ein Anomaliesignal auszugeben vermag, wenn basierend auf einem Erkennungssignal von dem Stromerkennungselement (18) bestimmt wird, dass ein durch das Halbleiterschaltelement (14) fließender Laststrom einen Schwellenwert übersteigt; einen Konstantspannungsschaltkreis (114); und einen Schwellenwerteinstellschaltkreis (52), der den Schwellenwert basierend auf einer Konstantspannung von dem Konstantspannungsschaltkreis (114) und einer Eingangs-zu-Ausgangs-Spannung des Halbleiterschaltelements (14) zu ändern vermag, wobei der Schwellenwerteinstellschaltkreis (52) einen ersten Stromausgabeschaltkreis (111, 112, 113) zur Ausgabe eines ersten Stromes entsprechend der Eingangs-zu-Ausgangs-Spannung, einen zweiten Stromausgabeschaltkreis (115, 116, 117) zur Ausgabe eines zweiten Stromes entsprechend der Konstantspannung von dem Konstantspannungsschaltkreis (114) und einen dritten Stromausgabeschaltkreis (118, 119) zur Ausgabe eines dritten Stromes entsprechend einer Differenz, bestimmt durch Subtraktion des ersten Stroms vom zweiten Strom und einen Schwellenwertsetzwiderstand (60), durch welchen der dritte Strom fließt, aufweist; und der Anomaliestromerkennungsschaltkreis (53) das Anomaliesignal ausgibt, wenn basierend auf dem Erkennungssignal und einer Anschlussspannung des Schwellenwertsetzwiderstandes (60) bestimmt wird, dass der Laststrom einen Schwellenwert entsprechend der Anschlussspannung übersteigt.
Energieversorgungssteuerung (10) nach Anspruch 1, wobei: der erste Stromausgabeschaltkreis (111, 112, 113) einen ersten Widerstand (113) aufweist, dem die Eingangs-zu-Ausgangs-Spannung angelegt wird, und einen Strom, der durch den ersten Widerstand (113) fließt, als ersten Strom ausgibt; der zweite Stromausgabeschaltkreis (115, 116, 117) einen zweiten Widerstand (117) enthält, an den die Konstantspannung angelegt wird und einen Strom, der durch den zweiten Widerstand (117) fließt, als den zweiten Strom ausgibt.
Energieversorgungssteuerung (10) aufweisend: ein Halbleiterschaltelement (14), das in einer Stromversorgungsleitung (13) von einer Energiequelle (12) zu einer Last (11) angeordnet ist; ein Stromerkennungselement (18), das einen Laststrom zu erkennen vermag, der durch das Halbleiterschaltelement (14) fließt; einen Anomaliestromerkennungsschaltkreis (53), der ein Anomaliesignal auszugeben vermag, wenn basierend auf einem Erkennungssignal von dem Stromerkennungselement (18) bestimmt wird, dass ein durch das Halbleiterschaltelement (14) fließender Laststrom einen Schwellenwert übersteigt; einen Konstantspannungsschaltkreis (139); und einen Schwellenwerteinstellschaltkreis (130), der den Schwellenwert basierend auf einer Konstantspannung von dem Konstantspannungsschaltkreis (139) und einer Eingangs-zu-Ausgangs-Spannung des Halbleiterschaltelements (14) zu ändern vermag, wobei der Schwellenwerteinstellschaltkreis (130) einen ersten Spannungsausgabeschaltkreis (132–135, 136) zur Ausgabe einer ersten Spannung entsprechend der Eingangs-zu-Ausgangs-Spannung, einen zweiten Spannungsausgabeschaltkreis (139) zur Ausgabe einer zweiten Spannung entsprechend der Konstantspannung von dem Konstantspannungsschaltkreis (139) und einen dritten Spannungsausgabeschaltkreis (140–143, 144) zur Ausgabe einer dritten Spannung basierend auf einer Spannung entsprechend einer Differenz, bestimmt durch Subtraktion der ersten Spannung von der zweiten Spannung aufweist; und der Anomaliestromerkennungsschaltkreis (53) das Anomaliesignal ausgibt, wenn basierend auf dem Erkennungssignal und der dritten Spannung bestimmt wird, dass der Laststrom einen Schwellenwert entsprechend der dritten Spannung übersteigt.
Energieversorgungssteuerung (10) nach Anspruch 1 oder 3, wobei der Konstantspannungsschaltkreis (114, 139) ein Konstantspannungselement (114) mit einer Temperaturcharakteristik aufweist und eine Konstantspannung entsprechend einer Anschlussspannung des Konstantspannungselements (114) erzeugt.