JP2000253565A - 漏電検知装置 - Google Patents

漏電検知装置

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JP2000253565A
JP2000253565A JP11049687A JP4968799A JP2000253565A JP 2000253565 A JP2000253565 A JP 2000253565A JP 11049687 A JP11049687 A JP 11049687A JP 4968799 A JP4968799 A JP 4968799A JP 2000253565 A JP2000253565 A JP 2000253565A
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JP
Japan
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voltage
semiconductor element
electrode
resistor
leakage
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JP11049687A
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Masaki Oishi
正樹 大石
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Yazaki Corp
Original Assignee
Yazaki Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成の漏電検知装置を提供する。 【解決手段】 電源に接続された第1電極、制御電極、
および第2電極を有する第1半導体素子および第2半導
体素子と、第1電極、制御電極、およびアースと接続さ
れた第2電極を有する第3半導体素子および第4半導体
素子と、第1半導体素子の第2電極と第3半導体素子の
第1電極間に負荷を接続し、第2半導体素子の第2電極
とアース間に接続された第1抵抗と、第4半導体素子の
第1電極と電源間に接続された第2抵抗と、第1および
第2半導体素子の第2電極間の電圧差を出力する第1差
電圧検出手段と、第3および第4半導体素子の第1電極
間の電圧差を出力する第2差電圧検出手段と、第1およ
び第2差電圧検出手段より出力される電圧の差より漏電
を判定する判定手段と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は負荷や負荷に電力を
供給する電源線に漏電が発生したとき、該漏電の発生を
検知する漏電検知装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、車両等においては多くの電子機
器が装備されており、これらの電子機器にはバッテリよ
りワイヤハーネスを介して電力が供給されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】これらの電子機器やワ
イヤハーネス等で絶縁が低下し、漏電が発生すると電子
機器を誤動作させると共にバッテリより漏電点を通して
漏電電流が流れ、バッテリの電圧を低下させる。
【0004】しかし、従来車両等においては簡易な構成
の漏電検知装置が無かったために、電子機器の不動作や
バッテリの電圧低下によって漏電の発生を検知させてい
た。
【0005】本発明は簡易な構成で漏電を検知できるよ
うにした漏電検知装置を提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明において
は、共通の電源に接続された第1の電極、また共通の駆
動回路に接続された制御電極、および第2の電極を有す
る第1の半導体素子および第2の半導体素子と、第1の
電極、共通の駆動回路に接続された制御電極、およびア
ースと接続された第2の電極を有する第3の半導体素子
および第4の半導体素子と、前記第1の半導体素子の前
記第2の電極と前記第3の半導体素子の前記第1の電極
間に負荷を接続し、前記第2の半導体素子の前記第2の
電極とアース間に接続された第1の抵抗と、前記第4の
半導体素子の前記第1の電極と前記電源間に接続された
第2の抵抗と、前記第1および第2の半導体素子の前記
第2の電極間の電圧差を出力する第1の差電圧検出手段
と、前記第3および第4の半導体素子の前記第1の電極
間の電圧差を出力する第2の差電圧検出手段と、前記第
1および第2の差電圧検出手段より出力される電圧の差
を検出し、該電圧の差が所定値以上となったとき漏電が
発生と判定する判定手段と、を備える。
【0007】請求項2の発明においては、前記判定手段
で漏電が発生したと判定されたとき前記駆動回路より出
力させる制御電圧をオフする。
【0008】請求項3の発明においては、前記負荷に漏
電が発生していない状態において、前記第1および第2
の半導体素子の前記第2の電極の電圧が等しくなるよう
前記第1の抵抗の抵抗値が設定され、また、前記第3お
よび第4の半導体素子の前記第1の電極の電圧が等しく
なるよう前記第2の抵抗の抵抗値が設定される。
【0009】請求項4の発明においては、前記負荷に漏
電が発生していない状態において、前記第1の差電圧検
出手段より出力される電圧が前記第2の差電圧検出手段
より出力される電圧と等しくなるよう前記第1の抵抗お
よび前記第2の抵抗の抵抗値が設定される。
【0010】請求項5の発明においては、前記第1の抵
抗に代えて前記第2の半導体素子の前記第2の電極と前
記アース間に第1の可変分圧回路を接続し、該第1の可
変分圧回路で分圧された電圧を前記第1の差電圧検出手
段に入力させ、また前記第2の抵抗に代えて前記第4の
半導体素子の前記第1の電極と前記電源間に第2の可変
分圧回路を接続し、該第2の可変分圧回路で分圧された
電圧を前記第2の差電圧検出手段に入力する。
【0011】請求項6の発明においては、前記第1の抵
抗および前記第2の抵抗が抵抗値を変化できる可変抵抗
とする。
【0012】また、請求項7の発明においては、同一電
気的条件のもとにおいて、前記第2の半導体素子が前記
第1の半導体素子より前記第1および第2の電極間に流
れる電流値が小さく、また第4の半導体素子が前記第3
の半導体素子より前記第1および第2の電極間に流れる
電流値が小さいものとする。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図1を参照
して説明する。図1は本発明の第1の実施例の構成図で
ある。
【0014】図1において、1,2,3および4はFE
T、5は負荷、6および8は駆動回路、12,13およ
び14は差動増幅器、15は判定部、16はAND回路
である。
【0015】FET1および2のドレインDは電源と接
続され、電圧VB が印加される。また、FET1のソー
スSはワイヤハーネスW1 を介して負荷5に、FET2
のソースSは抵抗10を介してアースに接続される。
【0016】またFET3および4のソースSは共にア
ースに接続され、FET3のドレインDはワイヤハーネ
スW2 を介して負荷5に、FET4のドレインDは抵抗
11を介して電源に接続される。
【0017】またFET1および2のゲートGは抵抗7
を介して駆動回路6に、FET3および4のゲートGは
抵抗9を介して駆動回路8に接続されている。
【0018】駆動回路6および8は、それぞれトランジ
スタQ1とQ2およびQ3とQ4の直列回路で構成さ
れ、図示しないチャージポンプによって電源電圧VB
り高い電圧VP が供給されている。
【0019】AND回路16より“1”が入力される
と、駆動回路6ではトランジスタQ1がオンQ2がオフ
となってFET1および2のゲートGに制御電圧VP
出力し、FET1および2をオンにする。また同様に駆
動回路8からも制御電圧VP が出力されFET3および
4をオンにし、負荷5に電源よりの電圧VB が印加され
て電流が流れる。
【0020】AND回路16より“0”が出力される
と、駆動回路6のトランジスタQ1がオフQ2がオンと
なりFET1および2のゲートGの電圧は0となり、F
ET1および2はオフ状態となる。また同様に駆動回路
8からの制御電圧も0となりFET3および4はオフ状
態となる。
【0021】いまFET3のドレインDおよびソースS
間が短絡され、負荷が直接続アースに接続されている場
合のFET1を考える。
【0022】制御回路6よりVp なる制御電圧が出力さ
れると、FET1のドレインよりソースに電流が流れ
る。
【0023】いまFET1に流れる電流をID、ソース
に接続される負荷抵抗をRとすると、ドレイン・ソース
間電圧VDSおよびゲート・ソース間電圧VGSは、 VDS=VB −ID・R …(1) VGS=Vp −ID・R …(2) となる。
【0024】図3はFETのドレイン・ソース間電圧に
対するドレイン電流の特性を示しており、ドレイン電流
IDはゲート・ソース間電圧VGSによって左右される。
【0025】したがって、式(1)および(2)および
図3のFET特性により、図3の負荷抵抗線に示される
ように、負荷抵抗Rが小になるとドレイン電流IDは増
大し、ドレイン・ソース間電圧VDSは小となり、逆に負
荷抵抗Rが大になるとドレイン電流IDは減少し、ドレ
イン・ソース間電圧VDSは大となる。
【0026】すなわち、FETに流れる電流が大になる
とドレイン・ソース間電圧VDSは小となり、FETに流
れる電流が小となるとドレイン・ソース間電圧VDSは大
となる。
【0027】この関係は、図1に示すように、FET1
および3が負荷5を介して直列に接続されている状態に
おいても両FET1およびFET3に対して成立し、ま
たFET2およびFET4に対しても成立する。
【0028】そこで、駆動回路6および8がオン状態と
し、FET1,2,3および4の全てに電流が流れてい
る状態で、FET1とFET2のソースSの電圧が等し
くなるよう、予め抵抗10の抵抗値を設定する。
【0029】また同様に、抵抗11の抵抗値もFET3
とFET4のドレインDの電圧が等しくなるよう予め設
定する。
【0030】このように抵抗10および抵抗11の値を
設定すると、差動増幅12および13から出力される電
圧は0となり、また差動増幅器14の出力も0となる。
【0031】いま図4ので示すように、FET1と負
荷5とを接続するワイヤハーネスW 1 に絶縁低下を生じ
アース間にIP なる漏電電流が流れた場合を考える。
【0032】このような状態でのFET1に流れる電流
をI1 、FET3に流れる電流をI 2 とすると、 I1 =I2 +IP …(1) なる関係が成立し、FET1に流れる電流が増大し、ド
レイン・ソース間電圧V DSは小となる。
【0033】したがってFET1のソースSの電圧は高
くなり差動増幅器12からは正の電圧が出力され、差動
増幅器14の出力からも正の電圧が出力される。
【0034】判定部15は差動増幅器14から出力され
る電圧が第1の所定値以上になると警告を発し、更に差
動増幅器14の出力が第1の所定値以上の第2の所定値
に達すると判定部15より“0”を出力し、AND回路
16の出力を“0”にし、駆動回路6および8をオフに
する。
【0035】また図4ので示すようにワイヤハーネス
2 に絶縁低下が発生し、ワイヤハーネスW2 よりアー
スに漏電電流IP が流れた場合も、前述した式(1)の
関係となり、駆動回路6および8はオフされる。
【0036】また図4のおよびで示すように、ワイ
ヤハーネスに絶縁低下が発生し、他の電源よりIQ なる
漏電電流が流れ込んだ場合は、 I2 =I1 +IQ …(2) となり、FET3に流れる電流が増大する。
【0037】したがって、FET3のドレイン・ソース
間電圧が低下し、差動増幅器13からは正の電圧が出力
され、したがって差動増幅器14の出力からは正の電圧
が出力される。
【0038】判定部15は、前述したと同様に、差動増
幅器14の出力電圧が第1の所定値以上になると警告を
発し、更に第2の所定値以上になると“0”を出力し、
駆動回路6および8をオフさせる。
【0039】なお実施例では差動増幅器12および13
の出力が0になるよう抵抗10および11の抵抗値を設
定していたが、差動増幅器12および13の出力が等し
くなるよう抵抗10および11の抵抗値を設定するよう
にしてもよい。このように差動増幅器12および13の
出力電圧が同じである時は差動増幅器14の出力は0と
なり前述したと同様の結果が得られる。
【0040】つぎに、図2を参照して、本発明の第2の
実施例を説明する。図2は本発明の第2の実施例の構成
図である。
【0041】第1の実施例ではFET1のソースSとF
ET3のドレインD間に接続される負荷5の負荷抵抗が
変化した場合は、FET2のソースSに接続されている
抵抗10およびFET4のドレインDに接続されている
抵抗11を取替える必要があった。
【0042】第2の実施例では負荷5の負荷抵抗が変化
しても直ちに対処できるようにしたもので、図2に示さ
れるように、図1の抵抗10および11に代えて、スラ
イド抵抗17および18を接続する。
【0043】このように抵抗10および11をスライド
抵抗17および18にすることによって、負荷5の負荷
抵抗が変化してもスライド抵抗17および18を変化さ
せ、分圧された電圧を差動増幅器12および13に入力
させることにより直に対処することができる。
【0044】なおスライド抵抗17および18に代えて
可変抵抗を接続するようにしてもよい。
【0045】なお実施例ではFET1,2,3および4
は同じものを使用するものとして説明したが、同じもの
を使用した場合はFET2および4にはFET1および
3と同じ電流が流れ、電力が消費される。したがって、
この消費を無くするためにはFET2および4のチャネ
ル幅をFET1および3のチャネル幅より小のものを使
用することによって、同一ゲート電圧が印加されてもド
レインよりソースに流れる電流IDが少なくなり、効率
を上げることができる。
【0046】
【発明の効果】第1および第2の半導体素子の第1の電
極を電源に、また制御電極を駆動回路に接続し、第1の
半導体素子の第2の電極を負荷の一方の端子に、また第
2の半導体素子の第2の電極に抵抗を接続して接地し、
また第3および第4の半導体素子の第2の電極をアース
に、制御電極を駆動回路に、第3の半導体素子の第1の
電極を負荷の他方端子に接続し、第4の半導体素子の第
1の電極に抵抗を介して電源と接続し、第1および第2
の半導体素子の第2の電極の電圧の差を検出し、また第
3および第4の半導体素子の第1の電極の電圧の差を検
出し、検出された両電圧の差より漏電を検出させるよう
にしたので、簡単な構成で漏電を検知することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の構成図である。
【図2】本発明の第2の実施例の構成図である。
【図3】FETの特性説明図である。
【図4】漏電発生時の動作を説明するための図である。
【符号の説明】
1,2,3,4 FET 5 負荷 6,8 駆動回路 7,9,10,11 抵抗 12,13,14 差動増幅器 15 判定部 16 AND回路 17,18 スライド抵抗

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 共通の電源に接続された第1の電極、ま
    た共通の駆動回路に接続された制御電極、および第2の
    電極を有する第1の半導体素子および第2の半導体素子
    と、 第1の電極、共通の駆動回路に接続された制御電極、お
    よびアースと接続された第2の電極を有する第3の半導
    体素子および第4の半導体素子と、 前記第1の半導体素子の前記第2の電極と前記第3の半
    導体素子の前記第1の電極間に負荷を接続し、 前記第2の半導体素子の前記第2の電極とアース間に接
    続された第1の抵抗と、 前記第4の半導体素子の前記第1の電極と前記電源間に
    接続された第2の抵抗と、 前記第1および第2の半導体素子の前記第2の電極間の
    電圧差を出力する第1の差電圧検出手段と、 前記第3および第4の半導体素子の前記第1の電極間の
    電圧差を出力する第2の差電圧検出手段と、 前記第1および第2の差電圧検出手段より出力される電
    圧の差を検出し、該電圧の差が所定値以上となったとき
    漏電が発生と判定する判定手段と、を備えたことを特徴
    とする漏電検知装置。
  2. 【請求項2】 前記判定手段で漏電が発生したと判定さ
    れたとき前記駆動回路より出力させる制御電圧をオフす
    るようにしたことを特徴とする請求項1記載の漏電検知
    装置。
  3. 【請求項3】 前記負荷に漏電が発生していない状態に
    おいて、前記第1および第2の半導体素子の前記第2の
    電極の電圧が等しくなるよう前記第1の抵抗の抵抗値が
    設定され、また、前記第3および第4の半導体素子の前
    記第1の電極の電圧が等しくなるよう前記第2の抵抗の
    抵抗値が設定されていることを特徴とする請求項1また
    は2記載の漏電検知装置。
  4. 【請求項4】 前記負荷に漏電が発生していない状態に
    おいて、前記第1の差電圧検出手段より出力される電圧
    が前記第2の差電圧検出手段より出力される電圧と等し
    くなるよう前記第1の抵抗および前記第2の抵抗の抵抗
    値が設定されていることを特徴とする請求項1または2
    記載の漏電検知装置。
  5. 【請求項5】 前記第1の抵抗に代えて前記第2の半導
    体素子の前記第2の電極と前記アース間に第1の可変分
    圧回路を接続し、該第1の可変分圧回路で分圧された電
    圧を前記第1の差電圧検出手段に入力させ、また前記第
    2の抵抗に代えて前記第4の半導体素子の前記第1の電
    極と前記電源間に第2の可変分圧回路を接続し、該第3
    の可変分圧回路で分圧された電圧を前記第2の差電圧検
    出手段に入力させるようにしたことを特徴とする請求項
    1または2記載の漏電検知装置。
  6. 【請求項6】 前記第1の抵抗および前記第2の抵抗が
    抵抗値を変化できる可変抵抗であることを特徴とする請
    求項1または2記載の漏電検知装置。
  7. 【請求項7】 同一電気的条件のもとにおいて、前記第
    2の半導体素子が前記第1の半導体素子より前記第1お
    よび第2の電極間に流れる電流値が小さく、また第4の
    半導体素子が前記第3の半導体素子より前記第1および
    第2の電極間に流れる電流値が小さいものであることを
    特徴とする請求項1,2,3,4,5または6記載の漏
    電検知装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130293241A1 (en) * 2012-05-07 2013-11-07 Bristol, Inc. d/b/a Remote Automated Solutions Methods and apparatus to detect leakage current in a resistance temperature detector

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