JP2002095159A - 保護回路 - Google Patents

保護回路

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JP2002095159A
JP2002095159A JP2000278792A JP2000278792A JP2002095159A JP 2002095159 A JP2002095159 A JP 2002095159A JP 2000278792 A JP2000278792 A JP 2000278792A JP 2000278792 A JP2000278792 A JP 2000278792A JP 2002095159 A JP2002095159 A JP 2002095159A
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JP2000278792A
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Hidefumi Abe
秀文 阿部
Yoshinobu Matsumoto
栄伸 松本
Tsukasa Naganuma
司 永沼
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Keihin Corp
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Keihin Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 バッテリーの電極が逆接続された状態から電
子機器を保護するための保護回路を提供する。 【解決手段】 バッテリー1の負極が接続されるべき電
子機器3のグランド端子TGと、この電子機器3のグラ
ンドラインLG(グランド)との間に、n型MOS電界
効果トランジスタMT1を接続する。このn型MOS電
界効果トランジスタMT1の基板は、グランドラインL
Gに接続される。また、この電子機器3の電源端子TV
とグランドラインLGとの間には、抵抗R1,R2が直
列接続され、これにより分圧された電圧がn型MOS電
界効果トランジスタMT1のゲートに印加される。この
構成によれば、バッテリー1が正しく接続された場合の
み、グランドラインLGとグランド端子TGとが電気的
に接続され、この電子機器3の電源が確立される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、バッテリーによ
り給電されて動作する車載用の電子機器を、バッテリー
の電極が逆に接続された状態から保護するための保護回
路に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、電子機器は電源端子とグランド
端子を有し、グランド端子に対して電源端子に所定の正
の直流電圧を印加することにより、電子機器が電力の供
給を受けて動作するようになっている。仮に、電源端子
とグランド端子の電位関係を逆にすると、電子機器の内
部を異常電流が流れ、電子機器の故障の原因となる。と
ころで、車載用の電子機器では、例えばバッテリーの交
換時に作業者が誤ってバッテリーの正極と負極を逆に接
続することがあり、このような事態から電子機器を有効
に保護する必要がある。
【0003】図5に、この種の車載用の電子機器を保護
するための従来技術として、リレー41とダイオード4
2とを組み合わせた保護回路の例を示す。この例は、電
子機器30の外部に保護回路を設置したものである。す
なわち、同図において、保護対象の電子機器30の電源
端子TVとバッテリ1の正極との間には、イグニッショ
ンキー2と、可動接点および励磁コイルを含んで構成さ
れたリレー41とが接続され、バッテリー1の負極は電
子機器30のグランド端子TGに接続される。リレー4
1の励磁コイルの一端側はイグニッションキー2を介し
てバッテリー1の正極に接続され、この励磁コイルの他
端はダイオード42を介して接地される。
【0004】ここで、電子機器30は、図示しないアク
チュエータなどの外部の負荷に給電すると共に、この負
荷に流れる電流の異常が検出された場合に給電を遮断す
る機能を有する。図5において、電子機器30を構成す
るレギュレータ31は、電源端子TVを介してバッテリ
ー側から供給される電圧を所定の内部電圧まで降圧する
ものであり、CPU(中央演算処理装置)32は、レギ
ュレータ31で降圧された電圧を電源として、上述した
異常電流が検出された場合に給電を遮断するための一連
の制御を実行するものである。
【0005】バイポーラトランジスタ33は、CPU3
2により導通制御されるものであり、抵抗34,35
は、電源端子TVとグランド端子TGとの間に現れる電
圧を分圧するものである。上述のバイポーラトランジス
タ33のコレクタはこれら抵抗34,35の間に接続さ
れ、そのエミッタはグランド端子TGに接続される。出
力部36には、電子機器30により駆動されるアクチュ
エータなどの外部の負荷が接続され、バッテリー1の電
力が負荷に供給される。n型MOS電界効果型トランジ
スタ37は、出力部36に流れる電流を遮断するための
もので、そのゲートは抵抗34と抵抗35との間に接続
される。
【0006】図5に示すリレー41およびダイオード4
2からなる保護回路によれば、電源端子TVおよびグラ
ンド端子TGに対しバッテリー1の正極および負極が正
しく接続された場合、イグニッションキー2が投入され
ると、ダイオード42が順バイアスされてリレー41に
励磁電流が流れ、リレー41の接点が閉じる。これによ
り、電子機器30は、バッテリー1から給電されて動作
する。
【0007】ここで、負荷の異常電流が検出されない場
合、CPU32は、バイポーラトランジスタ33をオフ
状態に制御することにより、n型MOS電界効果トラン
ジスタ37のゲートにハイレベルを印加し、このn型M
OSトランジスタ37をオン状態とする。これにより、
出力部6に接続された外部の負荷に対する給電が行われ
る。また、給電中に負荷の異常電流が検出された場合、
CPU32は、n型MOS電界効果トランジスタ33を
オン状態に制御することにより、n型MOS電界効果ト
ランジスタ37のゲートにロウレベルを印加し、このn
型MOS電界効果トランジスタ37をオフ状態とする。
これにより、出力部36に接続された負荷に流れる電流
が遮断され、この負荷に対する給電が中止される。
【0008】これに対し、バッテリー1の正極および負
極が電子機器30の電源端子TVおよびグランド端子T
Gに対して逆に接続された場合、ダイオード42が逆バ
イアスされる結果、リレー41に励磁電流は流れず、こ
のリレー41の接点は開いた状態とされる。このため、
電子機器30にはバッテリー1から給電が行われず、し
たがってバッテリー1の正極と負極とが逆接続された状
態から電子機器30が保護される。
【0009】次に、図6を参照して、他の従来技術に係
る保護回路を説明する。この例は、電子機器300の内
部に保護回路としてダイオード401とリレー402を
備える。すなわち、電源端子TVとレギュレータ31の
電源入力部との間にダイオード401が接続され、出力
部36と電源端子TVとの間にリレー402が接続され
る。ダイオード401は、電源端子TVからレギュレー
タ31に向けて順方向電流が流れるように接続される。
また、リレー402の励磁コイルの一端は、上述のダイ
オード401のカソードに接続され、その他端はバイポ
ーラトランジスタ33を介して接地される。このバイポ
ーラトランジスタ33の導通状態は、CPU32により
制御される。
【0010】この従来技術によれば、バッテリー1の電
極が正しく電子機器300に接続されていれば、ダイオ
ード401を介してレギュレータ31が給電され、この
レギュレータ31により降圧された電圧を電源としてC
PU32が正常に動作する。そして、負荷の異常電流が
検出されない場合、CPU32による制御の下に、バイ
ポーラトランジスタ33がオン状態とされる。この結
果、リレー402が励磁されてリレー402の接点が閉
じ、出力部36に接続された負荷が給電される。
【0011】また、バッテリー1の電極が電子機器30
0に逆に接続された場合、ダイオード401が逆バイア
スされるので、レギュレータ31及びCPU32は給電
されず、これらは動作しない。この結果、バイポーラト
ランジスタ33はオフ状態とされ、リレー402は励磁
されず、このリレー402の接点が開いた状態に維持さ
れる。すなわちこの場合、電子機器300の内部回路を
構成するレギュレータ31やCPU32に対して給電が
行われず、バッテリーの電極が逆に接続された状態から
電子機器300が保護される。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た図5に示す従来技術によれば、電子機器30の外部に
リレーやダイオードなどの保護回路を設けるため、車両
側からみた部品点数が増加し、部品コストや組み付け費
が増加するという問題がある。また、図6に示す従来技
術によれば、電子機器300の内部にリレーやダイオー
ドなどの保護回路を設けるため、これらの部品を搭載す
る回路基板のパターンを増強する必要が生じ、電子機器
の回路基板の面積やコスト等が増加するという問題があ
る。
【0013】この発明は、上記事情に鑑みてなされたも
ので、バッテリーの電極が逆に接続された状態から車載
用の電子機器を保護するための機能を安価かつ小型に実
現することができる保護回路を提供することを目的とす
る。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決達成する
ため、本発明は以下の構成を有する。すなわち、本発明
は、バッテリーにより給電されて動作する電子機器を、
前記バッテリーの正極と負極とが逆に接続された状態か
ら保護する保護回路であって、前記バッテリーの一方の
電極が接続されるべき前記電子機器の第1の端子(例え
ば後述するグランド端子TGに相当する構成要素)と該
バッテリーの一方の電極の電位が供給されるべき前記電
子機器の内部ライン(例えば後述するグランドラインL
Gに相当する構成要素)との間に接続されたスイッチ手
段(例えば後述するn型MOS電界効果トランジスタM
T1に相当する構成要素)と、前記バッテリーの他方の
電極が接続されるべき前記電子機器の第2の端子と前記
電子機器の内部ラインとの間の電位関係に応じて前記ス
イッチ手段の導通状態を制御する制御手段(例えば後述
する抵抗R1,R2に相当する構成要素)と、前記バッ
テリーの各電極が前記電子機器の第1および第2の端子
に対して正しく接続された状態において順方向電流を流
し得るように前記スイッチ手段と並列接続された整流手
段(例えば後述するダイオードDに相当する構成要素)
と、を備えたことを特徴とする。
【0015】前記保護回路において、前記スイッチ手段
は、電流経路の一端が基板と共に前記内部ラインに接続
され、前記電流経路の他端が前記第1の端子に接続さ
れ、ゲート電圧が前記制御手段により制御されるMOS
電界効果トランジスタから構成され、前記整流手段は、
前記MOS電界効果トランジスタの前記電流経路の他端
と基板との間に寄生するpn接合から構成されたことを
特徴とする。
【0016】前記保護回路において、前記制御手段は、
前記第2の端子と前記内部ラインとの間に直列接続され
た第1および第2の抵抗からなり、これら第1の抵抗と
第2の抵抗との接続点に現れる電圧を前記MOS電界効
果トランジスタのゲートに供給するように構成されたこ
とを特徴とする。前記保護回路において、前記制御手段
は、前記内部ラインに対する前記第2の端子の電位を判
断し、該判断の結果に応じた電圧信号を前記MOS電界
効果トランジスタのゲートに供給するように構成された
ことを特徴とする。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、この
発明の実施の形態について説明する。 <実施の形態1>まず、この発明の実施の形態1を説明
する。図1に、本実施の形態1による保護回路を備えた
車載用の電子機器3の構成を示す。図1において、符号
1は、車両に搭載されたバッテリーであり、エンジンの
スターターモータや各種の電子機器の電源として使用さ
れるものである。符号2は、イグニッションスイッチで
あり、車両の利用者の操作により閉じてバッテリー1の
正極と電子機器3の電源端子TVを電気的に接続する。
符号3は、バッテリー1により給電されて動作する車載
用の電子機器であり、その電源端子TVがイグニッショ
ンスイッチ2を介してバッテリー1の正極に接続され、
そのグランド端子TGがバッテリー1の負極に直接接続
されている。
【0018】電源端子TVには、電子機器3の内部ライ
ンである電源ラインLVが接続され、グランド端子TG
には、後述のn型MOS電界効果トランジスタMT1を
介してグランドラインLGが接続される。このグランド
端子TGは、電子機器3の内部で接地されている。ここ
で、電源ラインLVおよびグランドラインLGは、電子
機器3を構成する後述のレギュレータREGや制御部C
NT等の内部回路に電源電位およびグランド電位をそれ
ぞれ供給するための配線である。なお、電子機器の種類
によっては、イグニッションスイッチ2を介さずに、電
子機器の電源端子とグランド端子との間にバッテリーが
直接接続される場合もある。
【0019】電子機器3は、バッテリーが逆に接続され
た状態から内部回路を保護するための機能と、アクチュ
エータやソレノイドなどの負荷に異常電流が流れた場合
に負荷に対する給電を強制的に停止する機能を有するも
のであって、これらの機能を実現するための構成要素と
して、保護回路4、レギュレータREG、制御部(CP
U)CNT、抵抗R3〜R6、pnpバイポーラトラン
ジスタBT1,BT2、n型MOS電界効果トランジス
タMT2、出力部OUTを備える。
【0020】レギュレータREGは、バッテリー1から
供給される電圧を適切な内部電圧に降圧し且つ安定化さ
せて制御部CNTに供給するものである。制御部CNT
は、CPU(中央演算処理装置)から構成され、出力部
OUTに流れる電流の異常を示す信号(図示なし)に基
づいて、この電流を強制的に遮断するための一連の制御
を実行するものである。出力部OUTには、例えばソレ
ノイドやアクチュエータなどの外部の負荷(図示なし)
が接続される。抵抗R3〜R6、pnpバイポーラトラ
ンジスタBT1,BT2、n型MOS電界効果トランジ
スタMT2は、出力部OUTに接続された負荷に流れる
電流を遮断するための遮断回路を構成する。
【0021】ここで、上述の遮断回路を構成するnpn
バイポーラトランジスタBT1のエミッタはグランドラ
インLGに接続され、そのベースは、制御部CNTの出
力部に接続される。電源ラインLVとnpnバイポーラ
トランジスタBT1のコレクタとの間には、抵抗R3,
R4が直列接続される。pnpバイポーラトランジスタ
BT2のエミッタは電源ラインLVに接続され、そのベ
ースは抵抗R3と抵抗R4との間に接続される。pnp
バイポーラトランジスタBT2のコレクタとグランドラ
インLGとの間には、抵抗R5,R6が直列接続され、
これら抵抗間の接続ノードND2には、n型MOS電界
効果トランジスタMT2のゲートが接続される。このn
型MOS電界効果トランジスタMT2の電流経路は、出
力部OUTと直列に接続される。
【0022】上述の構成要素と共に電子機器3に組み込
まれた本発明に係る保護回路4は、バッテリー1の正極
と負極とが逆に接続された状態から電子機器3を保護す
るためのものであって、抵抗R1,R2、n型MOS電
界効果トランジスタMT1、およびダイオードDから構
成される。ここで、n型MOS電界効果トランジスタM
T1は、バッテリー1の負極(一方の電極)が接続され
るべき電子機器3のグランド端子TG(第1の端子)
と、バッテリー1の負極の電位が供給されるべき電子機
器3のグランドラインLGとの間に接続され、これらグ
ランド端子TGとグランドラインLGとの間を電気的に
接続・切断するためのスイッチ手段として機能する。
【0023】このスイッチ手段をなすn型MOS電界効
果トランジスタMT1のソース(電流経路の一端)は、
このn型MOS電界効果トランジスタMT1が形成され
たp型の半導体基板(以下、単に「基板」と称す。)と
共に電子機器3のグランドラインLGに接続され、その
ドレイン(電流経路の他端)は、電子機器3のグランド
端子TGに接続される。また、電源ノードLVとグラン
ドノードLGとの間には、抵抗R1,R2が直列接続さ
れ、これらの接続ノードND1は上述のn型MOS電界
効果トランジスタMT1のゲートに接続され、このn型
MOS電界効果トランジスタMT1の導通状態は、接続
ノードND1に現れる電圧信号により制御されるように
なっている。
【0024】ダイオードDは、上述のn型MOS電界効
果トランジスタMT1のドレイン(n型)と基板(p
型)との間にデバイス構造上寄生するpn接合であっ
て、バッテリー1の各電極が電子機器3のグランド端子
TGおよび電源端子TVに対して正しく接続された状態
において順方向電流を流し得るようにn型MOS電界効
果トランジスタMT1の電流経路と並列接続された整流
手段として機能する。一般に、MOS電界効果トランジ
スタのソースは、チャンネル電流のキャリアを発生する
ノードとして定義され、ドレインは、このキャリアを吸
収するノードとして定義される概念であるが、この実施
の形態では、基板が接続された電極をソースとし、他方
をドレインとして定義する。
【0025】抵抗R1,R2は、電源端子TVとグラン
ドラインLGとの間の電圧を分圧してn型MOS電界効
果トランジスタMT1のゲートに与えるもので、バッテ
リー1の正極(他方の電極)が接続されるべき電子機器
3の電源端子TV(第2の端子)とグランドラインLG
との間の電位関係に応じて、n型MOS電界効果トラン
ジスタMT1の導通状態を制御する制御手段として機能
する。
【0026】次に、この実施の形態1の動作を説明す
る。まず、図1に示すように、バッテリー1の正極と負
極が正しく接続されている場合を説明する。初期状態
イグニッションスイッチ2がオフ状態にあるものとす
る。この初期状態ではイグニッションスイッチ2がオフ
状態にあり、バッテリー1から電子機器3に対して給電
が行われないため、電気機器3の電源端子TVの電位
は、抵抗R1,R2等を介してグランドラインLGと同
電位になる。この結果、n型MOS電界効果トランジス
タMT1のソースとゲートとの間の電圧がゲートしきい
値電圧以下となり、このトランジスタMT1がオフ状態
とされる。
【0027】このとき、制御部CNTの出力状態は確立
された状態になく、npnバイポーラトランジスタBT
1はオフ状態とされる。このため、pnpバイポーラト
ランジスタBT2のベースは抵抗R3を介して電源ライ
ンLVの電位にプルアップされ、このpnpバイポーラ
トランジスタBT1がオフ状態とされる。この結果、n
型MOS電界効果トランジスタMT2のゲートは、抵抗
R6を介してグランドラインLGの電位にプルダウンさ
れ、このn型MOS電界効果トランジスタMT2がオフ
状態とされる。
【0028】この初期状態から、車両の利用者がイグニ
ッションスイッチ2をオン状態にすると、バッテリー1
の正極が電子機器3の電源端子TVと電気的に接続さ
れ、バッテリー1から電子機器3に対して給電が開始さ
れる。この場合、電源端子TVの電位の上昇に伴い、抵
抗R1,R2を介してグランドラインLGの電位も上昇
を始め、ダイオードDのアノードの電位がカソードに対
して高くなる。この結果、ダイオードDに順方向電流が
流れ、グランドラインLGの電位は、グランド端子TG
の電位(グランド電位)に対してpn接合の障壁電位
(Vf)分だけ上昇したところで安定し、グランド電位
の近傍に固定される。ただし、この状態では、グランド
ラインLGの電位は、n型MOS電界効果トランジスタ
MT1に寄生するダイオードDの微弱な順方向電流で暫
定的に保持されているにすぎないため、スイッチ手段と
してのn型MOS電界効果トランジスタMT1での損失
は大きい状態にある。
【0029】グランドラインLGと電源端子TVとの間
に生じた電圧は、抵抗R1,R2によって分圧され、正
の電圧がn型MOS電界効果トランジスタMT1のゲー
トに印加される。そして、このn型MOS電界効果トラ
ンジスタMT1のソースとゲートとの間の電圧がゲート
しきい値電圧を越えると、このn型MOS電界効果トラ
ンジスタMT1がオン状態となる。これにより、n型M
OS電界効果トランジスタMT1は、グランド端子TG
とグランドラインLGとの間に大電流を流し得る状態と
なって、このn型MOS電界効果トランジスタ4での損
失が小さくなり、したがってグランドラインLGに対し
てバッテリー1の負極の電位が安定的に供給されるよう
になる。以上により、電子機器3の電源が確立されて、
この電子機器3が動作可能な状態とされる。
【0030】電子機器3の電源が確立すると、制御部C
NTの出力状態が確定し、この制御部CNTは、npn
バイポーラトランジスタBT1をオン状態に制御する。
これにより、pnp型バイポーラトランジスタBT2の
ベースが抵抗R4を介してロウレベルに駆動され、この
pnpバイポーラトランジスタBT2がオン状態とな
る。この結果、抵抗R5,R6により電源ラインLV上
の電圧が分圧されてn型MOS電界効果トランジスタM
T2のゲートに印加され、このn型MOS電界効果トラ
ンジスタMT2がオン状態となり、出力部OUTに接続
された外部の負荷に対する給電が行われる。
【0031】次に、バッテリー1の正極と負極が電子機
器3に対して逆に接続された場合を説明する。以下の説
明では、図1において、バッテリー1の正極が電子機器
3のグランド端子TGに接続され、バッテリー1の負極
が電子機器3の電源端子TVに接続されたものとする。
前述の初期状態から、車両の利用者がイグニッションス
イッチ2をオン状態にすると、バッテリー1の負極が電
子機器3の電源端子TVと電気的に接続され、電源端子
TVの電位はグランド端子TGに対して低くなる。この
電源端子TVの電位の低下に伴って、抵抗R1,R2を
介して電源ラインLVに接続されたグランドラインLG
の電位も低下し、ダイオードDのアノードの電位がカソ
ードに対して低くなる。
【0032】この結果、ダイオードDが逆バイアス状態
となって順方向電流は発生せず、グランドラインLGの
電位は、電源端子TVの電位に安定する。このとき、接
続ノードND1の電位もグランドラインLGの電位と等
しくなるので、n型MOS電界効果トランジスタMT1
のゲートとソースの間の電圧はゼロとされる。したがっ
てn型MOS電界効果トランジスタMT1もオフ状態に
維持される。この場合、グランド端子TGとグランドラ
インLGとの間が電気的に切り離されるので、電子機器
3の電源は確立されず、したがってバッテリー1が逆に
接続された状態から電子機器3が保護される。また、n
型MOS電界効果トランジスタMT2もオフ状態に維持
されるので、出力部OUTに接続された外部の負荷に対
する異常な給電が阻止される。
【0033】このように、この実施の形態1では、バッ
テリー1が正しく接続された場合、n型MOS電界効果
トランジスタMT1がオン状態となり、このトランジス
タでの損失が最小限に抑えられた状態で電子機器3に給
電される。また、バッテリー1が逆に接続された場合、
n型MOS電界効果トランジスタMT1がオフ状態とな
って電子機器3のグランドラインLGがグランド端子T
Gから切り離され、電子機器3が保護される。
【0034】この実施の形態1によれば、ダイオードD
として、n型MOS電界効果トランジスタMT1のドレ
インに寄生するpn接合を利用したので、このダイオー
ドを別体の部品として設ける必要がなく、従って部品点
数を最小限に抑えることができる。ただし、これに限定
されることなく、ダイオードDを別体の部品として設け
てもよい。この場合、n型MOS電界効果トランジスタ
MT1の基板をグランド端子TG側に接続するものとす
れば、n型MOS電界効果トランジスタMT1に寄生す
るダイオードDに電流が流れないので、この寄生ダイオ
ードの許容電流を配慮する必要がなくなる。
【0035】<実施の形態2>以下、この発明の実施の
形態2を説明する。この実施の形態2に係る電子機器が
備える保護回路は、上述の図1において、電源端子TV
の電圧を判断してn型MOS電界効果トランジスタMT
1の導通状態を2値的に制御するように構成され、同図
に示す実施の形態1に係る構成において、図2に示すよ
うに、pnp型バイポーラトランジスタBT3,BT
4、および抵抗R7,R8をさらに備える。
【0036】ここで、pnpバイポーラトランジスタB
T3のエミッタは、電源ラインLVに接続され、コレク
タは抵抗R1の一端に接続される。このpnpバイポー
ラトランジスタBT3のベースは、抵抗R7を介してエ
ミッタ(即ち電源ラインLV)に接続されると共に、抵
抗R8およびnpnバイポーラトランジスタBT4を介
してグランドラインLGに接続される。npnバイポー
ラトランジスタBT4のベースは制御部CNTの出力部
に接続される。
【0037】pnpバイポーラトランジスタBT3,B
T4、抵抗R1,R2,R7,R8および制御部CNT
からなる回路系は、グランドラインLGに対する電源端
子TVの電圧が9V(所定の電圧)以上か否かを判断し
て、この判断の結果に応じた電圧信号をn型MOS電界
効果トランジスタMT1のゲートに印加することによ
り、このn型MOS電界効果トランジスタMT1の導通
状態を制御する制御手段として機能する。この制御手段
における判断処理は制御部CNTが行う。なお、制御部
CNTが電源端子TVの電圧を把握する方法としては、
例えば、レギュレータREGの入力電圧(電源端子TV
の電圧)と出力電圧(制御部CNTに出力する電圧)と
の相関関係を予め把握しておき、この相関関係から電源
端子TVの電圧を推定する方法を用いることができる。
【0038】また、制御部CNTは、電源端子TVの電
位が9V以下の場合にnpnバイポーラトランジスタB
T4をオフ状態とするように構成される。すなわち、制
御部CNTが動作可能なまでに電源が確立されていない
状態では、npnバイポーラトランジスタBT4のベー
スに与えられる信号のレベルがロウレベルに固定される
ように、制御部CNTの内部回路が構成される。また、
電源端子TVの電圧が制御部CNTにとって動作可能な
電圧ではあるが、9V以下である場合には、制御部CN
Tは、ソフトウェア上の判断処理を実行し、npnバイ
ポーラトランジスタBT4のベースに与える信号をロウ
レベルに維持する。その他の構成は、上述の図1に示す
実施の形態1に係る構成と同様である。
【0039】次に、図3に示すフローに沿って、図4に
示す波形図を参照しながら、この実施の形態2の動作を
説明する。図3(a)は、イグニッションスイッチ2を
オンにする場合の動作の流れを示し、図3(b)は、イ
グニッションスイッチ2をオフにする場合の動作の流れ
を示す。図4は、イグニッションスイッチ2のオン・オ
フに対するn型MOS電界効果トランジスタMT1,M
T2のオン・オフの制御状態を示す。
【0040】初期状態では、イグニッションスイッチ2
はオフ状態にあり、電子機器の電源端子TVは、バッテ
リー1の正極から切り離されると共に、上述のように電
源端子TVの電圧が9V以下の場合、npnバイポーラ
トランジスタBT4はオフ状態に維持される。したがっ
て、この初期状態では、接続ノードND1とグランドラ
インLGとの電位は等しくなり、n型MOS電界効果ト
ランジスタMT1のソースとゲートが等電位になる。こ
の結果、n型MOS電界効果トランジスタMT1がオフ
状態とされる。
【0041】次に、図3(a)に示すフローに沿って、
バッテリー1の正極と負極が正しく接続されている場合
においてイグニッションスイッチ2をオンさせるときの
動作を説明する。上述の初期状態から、イグニッション
スイッチ2がオン状態になると、電子機器3に電源が投
入される(ステップS1)。これにより、レギュレータ
REGに電源が供給されると共に、上述の実施の形態1
と同様にグランドラインLGの電位がバッテリー1の負
極の電位(グランド電位)付近に固定され、レギュレー
タREGおよび制御部CNTが動作する上で必要とされ
るグランド電位が確保される。
【0042】ここで、電源端子TVの電圧が制御部CN
Tにとって動作可能な電圧に達していなければ、上述し
たようにnpnバイポーラトランジスタBT4がオフ状
態とされ、これによりn型MOS電界効果トランジスタ
MT1がオフ状態に維持される。このとき、npnバイ
ポーラトランジスタBT1もオフ状態に維持されるの
で、接続ノードND2に現れるグランド電位がゲートに
印加されるn型MOS電界効果トランジスタMT2もオ
フ状態に維持される。
【0043】次に、電源端子TVの電圧が制御部CNT
にとって動作可能な電圧に到達すると、制御部CNT
は、ソフトウェア上の処理を実行し、電源端子TVの電
圧が9V以上か否かを判断する(ステップS2)。この
判断処理は、電源端子TVの電圧が9V以下の場合には
繰り返し実行される(ステップS2:NO)。ここで、
電源端子TVの電圧が9V以上となった場合(ステップ
S2:YES)、制御部CNTは、npnバイポーラト
ランジスタBT4をオン状態に制御する。これにより、
pnpバイポーラトランジスタBT3がオン状態とな
り、接続ノードND1に抵抗R1,R2により分圧され
た正の電圧信号が現れ、これがゲートに印加されるn型
MOS電界効果トランジスタMT1がオン状態とされる
(ステップS3)。
【0044】これから時間T2の経過後、制御部CNT
は、npnバイポーラトランジスタBT1をオン状態に
する。この結果、pnpバイポーラトランジスタBT2
がオン状態となり、抵抗R5,R6により分圧された正
の電圧が接続ノードND2に現れ、これがゲートに印加
されるn型MOS電界効果トランジスタMT2がオン状
態となって、出力部OUTに接続された負荷に対する給
電が開始される(ステップS4)。以上により、電子機
器3の電源が確立され、この電子機器の出力部OUTに
接続された負荷に対する給電が行われる。
【0045】このように、イグニッションスイッチ2が
オンされる場合、n型MOS電界効果トランジスタMT
1がオンして出力部OUTに接続された負荷に対して充
分なグランド電流が供給可能な状態になった後、n型M
OS電界効果トランジスタMT2がオン状態に制御され
る。これにより、イグニッションスイッチ2のオン時
に、n型MOS電界効果トランジスタMT1オフした状
態でダイオードDに過大な負荷電流が流れ込むことが防
止され、このダイオードDを過大な負荷電流から保護す
ることができる。
【0046】次に、図3(b)に示すフローに沿って、
バッテリー1の正極と負極が正しく接続されている場合
においてイグニッションスイッチ2をオフさせるときの
動作を説明する。イグニッションスイッチ2がオフにな
ると(ステップS11)、制御部CNTにとって動作不
能となる電源電圧以下に電源端子TVの電圧が低下する
以前に、制御部CNTは、npnバイポーラトランジス
タBT1をオフ状態とし、n型MOS電界効果トランジ
スタMT2をオフさせる(ステップS12)。それから
時間T2の経過後、npnバイポーラトランジスタBT
4がオフ状態とされ、n型MOS電界効果トランジスタ
MT1がオフ状態とされる(ステップS13)。
【0047】このように、イグニッションスイッチ2が
オフされる場合、n型MOS電界効果トランジスタMT
2がオフされて負荷に対する給電が停止された後、n型
MOS電界効果トランジスタMT1がオフ状態に制御さ
れる。これにより、イグニッションスイッチ2のオフ時
に、n型MOS電界効果トランジスタMT1がオフした
状態でダイオードDに過大な負荷電流が流れ込むことが
防止され、このダイオードDを過大な負荷電流から保護
することができる。
【0048】最後に、バッテリー1の正極と負極が逆に
接続されている場合を説明する。この場合、電源端子T
Vの電圧は、レギュレータREGや制御部CNT等にと
って動作可能な電圧に達することはなく、しかも、n型
MOS電界効果トランジスタMT1のゲート電圧がソー
ス電圧よりも高くなることはないので、n型MOS電界
効果トランジスタMT1がオフ状態に維持される。した
がって、電子機器3に給電が行われず、この電子機器が
バッテリー1の正極と負極が逆に接続された状態から保
護される。
【0049】この実施の形態2によれば、制御部CNT
の判断処理により、電源端子TVの電圧が所定の電圧以
上になるまでn型MOS電界効果トランジスタMT1が
オフ状態に維持される。このため、バッテリーが正しく
接続された場合であっても、バッテリーが例えば劣化や
過放電などにより定格の電圧を発生しないものである場
合に、電子機器の電源を確立しないように制御すること
が可能となる。
【0050】以上、この発明の実施の形態1及び2を説
明したが、この発明は、これらの実施の形態に限られる
ものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計
変更等があっても本発明に含まれる。例えば、上述の実
施の形態1及び2では、電子機器のグランド端子TGと
グランドラインLGとの間にn型MOS電界効果トラン
ジスタMT1を設けたが、電源電位を与える電源ライン
LVと電源端子TVとの間にp型MOSトランジスタを
設け、このp型MOS電界効果トランジスタの基板を電
源ラインLVに接続するように構成してもよい。もちろ
ん、n型およびp型MOS電界効果トランジスタを併用
してもよい。
【0051】また、上述の実施の形態2では、電源端子
TVの電圧が所定の電圧以上か否かを判断するものとし
たが、これに限定されることなく、例えば、電源端子T
Vの電圧が所定の電圧以下か否かを判断するものとして
もよい。これにより、バッテリー1の電圧が電子機器の
電源定格を越えるものである場合に、電子機器の電源を
確立しないように制御することが可能となり、この電子
機器を過大な電源電圧から保護することが可能となる。
もちろん、電源端子TVの電圧が或る電圧V1以上か否
かを判断する処理と、電源端子TVの電圧が他の或る電
圧V2(>V1)以下か否かを判断する処理とを組み合
わせるものとしてもよい。
【0052】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、バッテリーの一方の電極が接続されるべき電子機器
の第1の端子と電子機器の内部ラインとの間に接続され
たスイッチ手段と、前記バッテリーの他方の電極が接続
されるべき前記電子機器の第2の端子と前記電子機器の
内部ラインとの間の電位関係に応じて前記スイッチ手段
の導通状態を制御する制御手段と、前記バッテリーの各
電極が前記電子機器の第1および第2の端子に対して正
しく接続された状態において順方向電流を流し得るよう
に前記スイッチ手段と並列接続された整流手段とを備え
たので、バッテリーの電極が逆に接続された状態から車
載用の電子機器を保護するための機能を安価かつ小型に
実現することができる。また、スイッチ手段としてMO
S電界効果トランジスタを用いたので、部品点数の増加
を最小限に抑えることができ、したがって電子機器の回
路基板の面積や基板コスト等を抑制することが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1に係る保護回路を備え
た電子機器の構成を示す回路図である。
【図2】 本発明の実施の形態2に係る保護回路を備え
た電子機器の特徴部を示す回路図である。
【図3】 本発明の実施の形態2に係る保護回路を備え
た電子機器の動作の流れを示すフローチャートである。
【図4】 本発明の実施の形態2に係る保護回路を備え
た電子機器の動作を説明するための波形図である。
【図5】 従来技術に係る保護回路(外部設置)が適用
された電子機器の構成を示す回路図である。
【図6】 従来技術に係る保護回路(内部設置)が適用
された電子機器の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
1:バッテリー 2:イグニッションスイッチ 3:電子機器 4:保護回路 REG:レギュレータ CNT:制御部 MT1,MT2:n型MOS電界効果トランジスタ BT1,BT4:npnバイポーラトランジスタ BT2,BT3:pnpバイポーラトランジスタ R1〜R8:抵抗 D:ダイオード OUT:出力部 LV:電源ライン(内部ライン) LG:グランドライン(内部ライン) TV:電源端子 TG:グランド端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永沼 司 栃木県塩谷郡高根沢町宝積寺字サギノヤ東 2021番地8 株式会社ケーヒン栃木開発セ ンター内 Fターム(参考) 5G003 BA01 DA02 FA05 FA06 GA01 GC05 5G065 BA03 EA02 EA06 GA09 KA05 LA01 NA05 5H030 AA06 AA09 AS08 AS11 BB01

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バッテリーにより給電されて動作する電
    子機器を、前記バッテリーの正極と負極とが逆に接続さ
    れた状態から保護する保護回路であって、 前記バッテリーの一方の電極が接続されるべき前記電子
    機器の第1の端子と該バッテリーの一方の電極の電位が
    供給されるべき前記電子機器の内部ラインとの間に接続
    されたスイッチ手段と、 前記バッテリーの他方の電極が接続されるべき前記電子
    機器の第2の端子と前記電子機器の内部ラインとの間の
    電位関係に応じて前記スイッチ手段の導通状態を制御す
    る制御手段と、 前記バッテリーの各電極が前記電子機器の第1および第
    2の端子に対して正しく接続された状態において順方向
    電流を流し得るように前記スイッチ手段と並列接続され
    た整流手段と、 を備えたことを特徴とする保護回路。
  2. 【請求項2】 前記スイッチ手段は、電流経路の一方が
    基板と共に前記内部ラインに接続され、前記電流経路の
    他方が前記第1の端子に接続され、ゲート電圧が前記制
    御手段により制御されるMOS電界効果トランジスタか
    ら構成され、 前記整流手段は、前記MOS電界効果トランジスタの前
    記電流経路の他方と基板との間に寄生するpn接合から
    構成されたことを特徴とする請求項1に記載された保護
    回路。
  3. 【請求項3】 前記制御手段は、前記第2の端子と前記
    内部ラインとの間に直列接続された第1および第2の抵
    抗からなり、これら第1の抵抗と第2の抵抗との接続点
    に現れる電圧を前記MOS電界効果トランジスタのゲー
    トに供給するように構成されたことを特徴とする請求項
    2に記載された保護回路。
  4. 【請求項4】 前記制御手段は、前記内部ラインに対す
    る前記第2の端子の電位を判断し、該判断の結果に応じ
    た電圧信号を前記MOS電界効果トランジスタのゲート
    に供給するように構成されたことを特徴とする請求項2
    に記載された保護回路。
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Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011056971A (ja) * 2009-09-07 2011-03-24 Diamond Electric Mfg Co Ltd 車載用負荷制御回路
DE102010060873A1 (de) 2009-12-01 2011-07-21 DENSO CORPORATION, Aichi-pref. Fahrzeugleistungsgenerator mit verbesserter Fehlertoleranz
JP2013021883A (ja) * 2011-07-14 2013-01-31 Omron Automotive Electronics Co Ltd 電源逆接続保護回路
JP2013118790A (ja) * 2011-12-05 2013-06-13 Kokusan Denki Co Ltd 電源装置
CN103386934A (zh) * 2012-05-10 2013-11-13 航天信息股份有限公司 车载电子设备的供电装置和方法
WO2014017487A1 (ja) * 2012-07-23 2014-01-30 株式会社 明電舎 モータ駆動回路
WO2014050407A1 (ja) 2012-09-25 2014-04-03 セイコーインスツル株式会社 半導体装置
JP2015122863A (ja) * 2013-12-24 2015-07-02 日本無線株式会社 逆流防止支援装置
JP2015165745A (ja) * 2014-03-03 2015-09-17 オムロンオートモーティブエレクトロニクス株式会社 電源供給回路
JP2017042015A (ja) * 2015-08-21 2017-02-23 日立オートモティブシステムズ株式会社 電子制御装置
JPWO2015145733A1 (ja) * 2014-03-28 2017-04-13 三菱電機株式会社 車載機器
JP2017085761A (ja) * 2015-10-28 2017-05-18 オムロンオートモーティブエレクトロニクス株式会社 電動モータ駆動回路
KR101816357B1 (ko) * 2015-12-03 2018-01-08 현대자동차주식회사 역접속 방지가 가능한 전력스위치
WO2018021059A1 (ja) * 2016-07-26 2018-02-01 株式会社オートネットワーク技術研究所 車載電池用の電圧検出回路
US10381827B2 (en) 2016-06-16 2019-08-13 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor integrated circuit device
JP2020129849A (ja) * 2019-02-07 2020-08-27 アルパイン株式会社 入力保護回路
KR20220042302A (ko) * 2020-09-24 2022-04-05 쑤저우 엑스와이세미 일렉트로닉 테크놀로지 컴퍼니 리미티드 배터리 보호 회로 및 리튬 배터리 시스템

Cited By (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011056971A (ja) * 2009-09-07 2011-03-24 Diamond Electric Mfg Co Ltd 車載用負荷制御回路
DE102010060873A1 (de) 2009-12-01 2011-07-21 DENSO CORPORATION, Aichi-pref. Fahrzeugleistungsgenerator mit verbesserter Fehlertoleranz
JP2013021883A (ja) * 2011-07-14 2013-01-31 Omron Automotive Electronics Co Ltd 電源逆接続保護回路
JP2013118790A (ja) * 2011-12-05 2013-06-13 Kokusan Denki Co Ltd 電源装置
CN103386934A (zh) * 2012-05-10 2013-11-13 航天信息股份有限公司 车载电子设备的供电装置和方法
CN104488188B (zh) * 2012-07-23 2016-12-14 株式会社明电舍 马达驱动电路
JP2014023373A (ja) * 2012-07-23 2014-02-03 Meidensha Corp モータ駆動回路
US9438142B2 (en) 2012-07-23 2016-09-06 Meidensha Corporation Motor driving circuit
WO2014017487A1 (ja) * 2012-07-23 2014-01-30 株式会社 明電舎 モータ駆動回路
US9589948B2 (en) 2012-09-25 2017-03-07 Sii Semiconductor Corporation Semiconductor device
WO2014050407A1 (ja) 2012-09-25 2014-04-03 セイコーインスツル株式会社 半導体装置
KR20150060696A (ko) 2012-09-25 2015-06-03 세이코 인스트루 가부시키가이샤 반도체 장치
JP2015122863A (ja) * 2013-12-24 2015-07-02 日本無線株式会社 逆流防止支援装置
JP2015165745A (ja) * 2014-03-03 2015-09-17 オムロンオートモーティブエレクトロニクス株式会社 電源供給回路
JPWO2015145733A1 (ja) * 2014-03-28 2017-04-13 三菱電機株式会社 車載機器
JP2017042015A (ja) * 2015-08-21 2017-02-23 日立オートモティブシステムズ株式会社 電子制御装置
JP2017085761A (ja) * 2015-10-28 2017-05-18 オムロンオートモーティブエレクトロニクス株式会社 電動モータ駆動回路
KR101816357B1 (ko) * 2015-12-03 2018-01-08 현대자동차주식회사 역접속 방지가 가능한 전력스위치
US10148086B2 (en) 2015-12-03 2018-12-04 Hyundai Motor Company Power switch capable of preventing reverse connection
US10381827B2 (en) 2016-06-16 2019-08-13 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor integrated circuit device
WO2018021059A1 (ja) * 2016-07-26 2018-02-01 株式会社オートネットワーク技術研究所 車載電池用の電圧検出回路
JP2020129849A (ja) * 2019-02-07 2020-08-27 アルパイン株式会社 入力保護回路
JP7027356B2 (ja) 2019-02-07 2022-03-01 アルパイン株式会社 入力保護回路
KR20220042302A (ko) * 2020-09-24 2022-04-05 쑤저우 엑스와이세미 일렉트로닉 테크놀로지 컴퍼니 리미티드 배터리 보호 회로 및 리튬 배터리 시스템
KR102649721B1 (ko) 2020-09-24 2024-03-20 쑤저우 엑스와이세미 일렉트로닉 테크놀로지 컴퍼니 리미티드 배터리 보호 회로 및 리튬 배터리 시스템

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