JP2002191122A - 直流負荷駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】負荷接続端子と接地回路との間で直接短絡事故
が発生した場合にも確実に保護動作を行うことができる
直流負荷駆動装置を提供する。 【解決手段】 直流電源５の非接地側の出力端子とスイ
ッチ回路１Ａの非接地側スイッチ素子Ｆ11，Ｆ12の一端
との間を接続する回路を流れる電流を検出する非接地側
電流検出器１０８と、スイッチ回路の接地側スイッチ素
子Ｆ21，Ｆ22の一端と接地回路との間を接続する回路を
流れる電流を検出する接地側電流検出器１０９と、非接
地側電流検出器１０８により検出される電流及び接地側
電流検出器１０８により検出される電流の少なくとも一
方が制限値を超えたときに遮断指令を発生する遮断指令
発生回路１Ｃを設けて、遮断指令が発生したときにスイ
ッチ回路１Ａのすべてのスイッチ素子をオフ状態にする
ようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、直流電源と直流負
荷との間にスイッチ回路を設けて、該スイッチ回路のス
イッチ素子をオンオフ制御することにより負荷への駆動
電流の供給を制御する直流負荷駆動装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】直流電動機のように正逆両方向に駆動さ
れる負荷を駆動する直流負荷駆動装置として、直流電源
から負荷に供給する駆動電流をオンオフ制御するＨブリ
ッジ形のスイッチ回路と、負荷を所定の態様で駆動する
ために必要な各種の指令を発生するコントローラと、コ
ントローラが発生する指令に応じてスイッチ回路のスイ
ッチ素子に駆動信号を与えるスイッチ素子駆動部とを備
えたものが多く用いられている。コントローラが発生す
る指令信号の中には、負荷の駆動方向を指令する駆動指
令や、負荷に流す駆動電流をＰＷＭ変調する際のデュー
ティ比を定めるためのＰＷＭ信号等が含まれる。

【０００３】周知のように、Ｈブリッジ形のスイッチ回
路は、一端が共通接続された対の非接地側スイッチ素子
と、一端が共通接続されて接地端子に接続され、他端が
対の非接地側スイッチ素子の他端にそれぞれ接続された
対の接地側スイッチ素子とを備えていて、対の非接地側
スイッチ素子の一端の共通接続点と接地端子との間にス
イッチを介して直流電源の出力が印加され、対の非接地
側スイッチ素子の他端と対の接地側スイッチ素子の他端
とのそれぞれ接続点から対の負荷接続端子が導出され
る。

【０００４】コントローラは、例えばマイクロコンピュ
ータを備えていて、負荷を正方向に駆動することを指令
する正方向駆動指令及び負荷を逆方向に駆動することを
指令する逆方向駆動指令や、所定のデューティ比で断続
するＰＷＭ信号等を発生する。

【０００５】スイッチ素子駆動部は、例えば、ＰＷＭ信
号に応答して対の非接地側スイッチ素子を互いに逆位相
でオンオフ駆動するように両非接地側スイッチ素子にＰ
ＷＭ変調された駆動信号を与えるＰＷＭ駆動回路と、正
方向駆動指令及び逆方向駆動指令にそれぞれ応答して対
の接地側スイッチ素子の一方及び他方に駆動信号を与え
る正方向駆動回路及び逆方向駆動回路とにより構成され
る。

【０００６】この種の直流負荷駆動装置においては、ス
イッチ回路を短絡電流等の過電流から保護するために、
過電流保護装置を設けている。従来の直流負荷駆動装置
に用いられていた過電流保護装置は、スイッチ回路と負
荷とを通して流れる電流を接地側スイッチ素子と接地回
路との間に挿入した電流検出用抵抗器（シャント抵抗
器）により検出して、検出された電流が制限値を超えた
ときにスイッチ回路のスイッチ素子への駆動信号の供給
を停止して、該スイッチ素子をオフ状態にするように構
成されていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のような過電流保
護装置を設けておくと、負荷の両端が短絡されたり、負
荷の内部で短絡事故が生じたりして過電流が流れたとき
に、スイッチ回路のスイッチ素子をオフ状態にしてスイ
ッチ回路を保護することができる。

【０００８】しかしながら、従来の過電流保護装置で
は、一方の負荷接続端子と接地回路との間で短絡事故が
生じた状態で、短絡事故が生じた側の負荷接続端子につ
ながる非接地側スイッチ素子がオン状態にされたときに
短絡回路を通して流れる短絡電流が電流検出用抵抗器を
流れないため、この短絡電流を検出することができず、
保護動作を行わせることができないという問題があっ
た。

【０００９】なおＨブリッジ形のスイッチ回路を用いる
場合に限らず、負荷の非接地側の端子を非接地側スイッ
チ素子を通して直流電源の非接地側の出力端子に接続す
るとともに、負荷の接地側の端子を接地側スイッチ素子
と電流検出用抵抗器とを通して接地回路に接続する構成
をとって、負荷を一方向にのみ駆動する場合にも、例え
ば、非接地側スイッチ素子につながる負荷接続端子と接
地回路との間で短絡事故が生じると、直流電源から非接
地側スイッチ素子と接地回路とを通して流れる短絡電流
を電流検出用抵抗器により検出することができないた
め、同様の問題が生じる。

【００１０】本発明の目的は、一方の負荷接続端子と接
地回路等との間で短絡事故が発生した場合にも確実に保
護動作を行うことができるようにした直流負荷駆動装置
を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、一方の出力端
子が接地された直流電源の非接地側の出力端子に一端が
接続される非接地側スイッチ素子と、一端が接地された
接地側スイッチ素子とを有して、非接地側スイッチ素子
の他端及び接地側スイッチ素子の他端からそれぞれ負荷
接続端子が導出されたスイッチ回路と、負荷接続端子間
に接続される負荷を所定の態様で駆動するために必要な
指令信号を発生するコントローラと、コントローラが発
生する指令信号に応じてスイッチ回路のスイッチ素子に
駆動信号を与えるスイッチ素子駆動部とを備えた直流負
荷駆動装置を対象とする。

【００１２】本発明においては、直流電源の非接地側の
出力端子と非接地側スイッチ素子の一端との間を接続す
る回路を流れる電流を検出する非接地側電流検出器と、
接地側スイッチ素子の一端と接地回路との間を接続する
回路を流れる電流を検出する接地側電流検出器と、非接
地側電流検出器により検出される電流、及び接地側電流
検出器により検出される電流の少なくとも一方が制限値
を超えたときに直流電源からスイッチ回路を通して流れ
る電流を遮断する過電流保護装置とを設けた。上記のよ
うに、非接地側電流検出器と接地側電流検出器とを設け
て、これらの電流検出器が検出した電流の少くとも一方
が制限値を超えたとき（過電流が検出されたとき）に直
流電源からスイッチ回路を通して流れる電流を遮断する
ようにすると、負荷の両端が短絡される事故が生じた時
に保護動作を行わせることができるだけでなく、負荷の
一端と接地回路との間で短絡事故が生じた場合にも保護
動作を行わせることができるため、従来よりも多様な短
絡事故に対して過電流保護機能を有する直流負荷駆動装
置を得ることができる。

【００１３】本発明はまた、一端が共通接続された対の
非接地側スイッチ素子と、一端が共通接続されて接地端
子に接続され、他端が対の非接地側スイッチ素子の他端
にそれぞれ接続された対の接地側スイッチ素子とを有し
て、対の非接地側スイッチ素子の一端の共通接続点と接
地端子との間にスイッチを介して直流電源の出力が印加
され、対の非接地側スイッチ素子の他端と対の接地側ス
イッチ素子の他端とのそれぞれ接続点から対の負荷接続
端子が導出されるＨブリッジ形のスイッチ回路を用いる
場合にも適用することができる。

【００１４】上記過電流保護装置は、非接地側電流検出
器により検出される電流、及び接地側電流検出器により
検出される電流の少なくとも一方が制限値を超えたとき
に、直流電源からスイッチ回路に電圧が印加されている
間遮断指令を発生する遮断指令発生回路と、遮断指令が
発生している間スイッチ回路のすべてのスイッチ素子を
オフ状態に保つように、スイッチ回路のすべてのスイッ
チ回路への駆動信号の供給を阻止する駆動信号阻止手段
とを備えた構成とすることができる。

【００１５】上記の構成では、過電流が検出されたとき
に直流電源からスイッチ回路に電圧が印加されている間
遮断指令を発生し続けるように遮断指令回路が構成され
ているが、過電流が検出されている間だけ遮断指令を発
生するように遮断指令発生回路を構成して、遮断指令が
一度発生したときには該遮断指令が消滅した後も、直流
電源からスイッチ回路に電圧が印加されている間はスイ
ッチ回路のすべてのスイッチ素子への駆動信号の供給を
阻止するように駆動信号阻止手段を構成する（駆動信号
阻止手段に自己保持機能を持たせる）ようにしてもよ
い。

【００１６】本発明の好ましい態様では、上記遮断指令
発生回路が、非接地側電流検出器から得られる電流検出
信号と前記接地側電流検出器から得られる電流検出信号
との和に相当する加算電流検出信号を発生する加算回路
と、加算電流検出信号と制限値を与える設定信号とを比
較して加算電流検出信号の大きさが設定信号の大きさを
超えたときに過電流検出信号を出力する比較判定回路
と、過電流検出信号が出力されたときに遮断指令を出力
する遮断指令出力回路とにより構成される。

【００１７】本発明の他の好ましい態様ではまた、遮断
指令回路が、非接地側電流検出器により検出された電流
が制限値を超えたときに第１の過電流検出信号を出力す
る第１の過電流検出回路と、接地側電流検出器により検
出された電流が制限値を超えたときに第２の過電流検出
信号を出力する第２の過電流検出回路と、第１の過電流
検出信号及び第２の過電流検出信号の少なくとも一方が
発生したときに遮断指令を発生する遮断指令出力回路と
により構成される。

【００１８】上記のように、過電流が検出されたとき
に、スイッチ回路のすべてのスイッチ素子をオフ状態に
するようにすると、保護用のスイッチ手段を特別に設け
ることなく過電流保護動作を行わせることができる。

【００１９】しかしながら、本発明は、このようにスイ
ッチ回路のスイッチ素子自体をオフ状態にすることによ
り保護動作を行わせる場合に限定されるものではなく、
例えば、直流電源とスイッチ回路との間にブレーカのよ
うに遮断指令が与えられたときに開く保護用スイッチを
挿入しておいて、非接地側電流検出器により検出される
電流、及び接地側電流検出器により検出される電流の少
なくとも一方が制限値を超えたときに保護用スイッチに
遮断指令を与えるように過電流保護装置を構成してもよ
い。

【００２０】上記のように保護用スイッチを設けると、
スイッチ回路を構成するスイッチ素子が破損してオフ状
態にならなくなった場合でも過電流を遮断することがで
きる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、直流電動機を駆動する場合
を例にとって、本発明の好ましい実施形態を説明する。

【００２２】図１は、直流電動機を負荷とする直流負荷
駆動装置に本発明を適用した場合の駆動装置の構成例を
示したもので、同図において１は直流電動機（負荷）２
を駆動する駆動ユニット、３は負荷を所定の態様で駆動
するために必要な指令信号を発生するコントローラであ
る。

【００２３】駆動ユニット１は、スイッチ回路１Ａと、
電動機２を正回転または逆回転させるようにスイッチ回
路１Ａの各スイッチ素子に駆動信号を与えるスイッチ素
子駆動部１Ｂと、遮断指令発生回路１Ｃとにより構成さ
れている。

【００２４】図示の駆動ユニット１は、正極側電源端子
ａと、接地端子ｅと、ＰＷＭ信号入力端子ｐと、正方向
駆動指令入力端子ｆと、逆方向駆動指令入力端子ｒと、
負荷接続端子ｍ1 及びｍ2 とを備えている。この例で
は、接地端子ｅが負極側電源端子を兼ねている。本明細
書では接地回路に近い側の負荷接続端子ｍ2 を接地側負
荷接続端子と呼び、接地回路から離れている側の負荷接
続端子ｍ1 を非接地側負荷接続端子と呼ぶ。

【００２５】スイッチ回路１Ａは、一端が共通接続され
た第１及び第２の非接地側スイッチ素子Ｆ11及びＦ12
と、一端が共通接続され、他端が第１及び第２の非接地
側スイッチ素子Ｆ11及びＦ12の他端にそれぞれ接続され
た第１及び第２の接地側スイッチ素子Ｆ21及びＦ22とを
有する周知のＨブリッジ形のスイッチ回路で、第１及び
第２の非接地側スイッチ素子Ｆ11及びＦ12の一端の共通
接続点は、抵抗値が十分に小さい第１の電流検出用抵抗
器（シャント抵抗器）Ｒi1を通して正極側電源端子ａに
接続され、第１及び第２の接地側スイッチ素子Ｆ21及び
Ｆ22の一端の共通接続点は、抵抗値が小さい第２の電流
検出用抵抗器Ｒi2を通して接地端子に接続されている。

【００２６】第１及び第２の非接地側スイッチ素子Ｆ11
及びＦ12の他端と第１及び第２の接地側スイッチ素子Ｆ
21及びＦ22の他端とのそれぞれの接続点から対の負荷接
続端子ｍ1 及びｍ2 が導出され、これらの負荷接続端子
間に負荷２として直流電動機が接続されている。

【００２７】正極側電源端子ａはキースイッチＳＷを通
して負極端子が接地された直流電源（図示の例ではバッ
テリ）５の正極端子に接続されている。接地端子ｅは接
地回路を通して直流電源５の負極端子に接続されてい
る。

【００２８】図示の例では、第１及び第２の非接地側ス
イッチ素子Ｆ11及びＦ12がＰチャンネル形のＭＯＳＦＥ
Ｔからなっていて、両ＦＥＴのソースＳの共通接続点が
第１の電流検出用抵抗器Ｒi1を通して正極側電源端子ａ
に接続されている。また第１及び第２の接地側スイッチ
素子Ｆ21及びＦ22はＮチャンネル形のＭＯＳＦＥＴから
なっていて、両ＦＥＴのドレインＤが非接地側スイッチ
素子Ｆ11及びＦ12をそれぞれ構成するＦＥＴのドレイン
Ｄに接続され、両接地側スイッチ素子Ｆ21及びＦ22を構
成するＦＥＴのソースＳの共通接続点が、第２の電流検
出用抵抗器Ｒi2を通して接地されている。

【００２９】スイッチ素子駆動部１Ｂは、所定のデュー
ティ比で断続するＰＷＭ信号に応答して第１及び第２の
非接地側スイッチ素子Ｆ11及びＦ12をそれぞれオンオフ
駆動する第１及び第２のＰＷＭ駆動回路１０１及び１０
２と、正方向駆動指令信号が与えられたときに第２の接
地側スイッチ素子Ｆ22に駆動信号を与えるとともに第２
のＰＷＭ駆動回路１０２が第２の非接地側スイッチ素子
Ｆ12をオンオフ駆動するのを禁止する正方向駆動回路１
０３と、逆方向駆動指令信号が与えられたときに第１の
接地側スイッチ素子Ｆ21に駆動信号を与えるとともに第
１のＰＷＭ駆動回路１０１が第１の非接地側スイッチ素
子Ｆ11をオンオフ駆動するのを禁止する逆方向駆動回路
１０４とを備えている。

【００３０】第１のＰＷＭ駆動回路１０１及び第２のＰ
ＷＭ駆動回路１０２の入力端子は、ダイオードＤ1 と抵
抗Ｒ1 とからなる入力回路１０５を通してＰＷＭ信号入
力端子ｐに接続され、第１のＰＷＭ駆動回路１０１及び
第２のＰＷＭ駆動回路１０２の出力端子は第１及び第２
の非接地側スイッチ素子Ｆ11及びＦ12を構成するＦＥＴ
のゲートに接続されている。

【００３１】第１及び第２のＰＷＭ駆動回路１０１及び
１０２は、スイッチ素子Ｆ11及びＦ12への駆動信号の供
給を制御するために、トランジスタなどからなる駆動信
号供給用スイッチを備えている。ＰＷＭ駆動回路１０１
及び１０２に設けられている駆動信号供給用スイッチ
は、コントローラ３に設けられたトランジスタＴｒ1 が
オン状態になって、該トランジスタＴｒ1 とダイオード
Ｄ1 とを通して高レベル（Ｈレベル）の信号が与えられ
たときにオン状態になってスイッチ素子Ｆ11及びＦ12に
駆動信号を供給し、トランジスタＴｒ1 がオフ状態にな
って、ダイオードＤ1 を通して与えられていた信号が除
去されたときにオフ状態になって、スイッチ素子Ｆ11及
びＦ12への駆動信号の供給を停止する。

【００３２】また正方向駆動回路１０３の入力端子はダ
イオードＤ2 と抵抗Ｒ2 とからなる入力回路１０６を通
して正方向駆動指令入力端子ｆに接続され、逆方向駆動
回路１０４の入力端子はダイオードＤ3 と抵抗Ｒ3 とか
らなる入力回路１０７を通して逆方向駆動指令入力端子
ｒに接続されている。正方向駆動回路１０３の出力端子
は第２の接地側スイッチ素子Ｆ22を構成するＦＥＴのゲ
ートに接続され、逆方向駆動回路１０４の出力端子は第
１の接地側スイッチ素子Ｆ21を構成するＦＥＴのゲート
に接続されている。

【００３３】正方向駆動回路１０３は、トランジスタＴ
ｒ2 がオン状態になってダイオードＤ2 を通して高レベ
ルの信号が与えられたときにオン状態になり、トランジ
スタＴｒ2 がオフ状態になってダイオードＤ2 を通して
与えられていた信号が除去されたときにオフ状態になる
駆動信号供給用スイッチを備えていて、該スイッチがオ
ン状態になった時に第２の接地側スイッチ素子Ｆ22を構
成するＦＥＴのゲートに駆動信号を与えるように構成さ
れている。

【００３４】同様に、逆方向駆動回路１０４は、トラン
ジスタＴｒ3 がオン状態になって、ダイオードＤ3 を通
して高レベルの信号か与えられたときにオン状態にな
り、トランジスタＴｒ3 がオフ状態になってダイオード
Ｄ3 を通して与えられていた信号が除去されたときにオ
フ状態になる駆動信号供給用スイッチを備えていて、該
スイッチがオン状態になった時に第１の接地側スイッチ
素子Ｆ21を構成するＦＥＴのゲートに駆動信号を与える
ように構成されている。

【００３５】また本実施形態においては、第１のＰＷＭ
駆動回路１０１、第２のＰＷＭ駆動回路１０２、正方向
駆動回路１０３及び逆方向駆動回路１０４にそれぞれ遮
断指令入力端子１０１ａないし１０４ａと、それぞれの
遮断指令入力端子に遮断指令が与えられたときにスイッ
チ回路の対応するスイッチ素子に駆動信号が与えられる
のを阻止する駆動信号阻止手段とが設けられていて、遮
断指令入力端子１０１ａないし１０４ａにそれぞれ遮断
指令が与えられたときにスイッチ回路の対応するスイッ
チ素子Ｆ11，Ｆ12，Ｆ22及びＦ21を強制的にオフ状態に
するように構成されている。

【００３６】各駆動回路に設けられる駆動信号阻止手段
は、例えば、遮断指令が与えられたときにオン状態にな
って、スイッチ素子に供給される駆動信号をスイッチ素
子から側路する信号側路用スイッチにより構成される。
この信号側路用スイッチはトランジスタのようなオンオ
フ制御が可能なスイッチ素子により構成することができ
る。上記駆動信号阻止手段はまた、遮断指令が与えられ
たときに各駆動回路に設けられる駆動信号供給用スイッ
チをオフ状態にする回路により構成することもできる。

【００３７】図示の例では、第１のＰＷＭ駆動回路１０
１及び第２のＰＷＭ駆動回路１０２にそれぞれ禁止信号
入力端子１０１ｂ及び１０２ｂが設けられていて、第１
及び第２のＰＷＭ駆動回路１０１及び１０２は、それぞ
れの禁止信号入力端子に禁止信号が入力されたときに、
スイッチ素子Ｆ11及びＦ12への駆動信号の供給を停止す
るように構成されている。

【００３８】また正方向駆動回路１０３及び逆方向駆動
回路１０４はそれぞれが駆動信号を出力する際に同時に
禁止信号を出力する禁止信号出力端子１０３ｂ及び１０
４ｂを有していて、正方向駆動回路１０３及び逆方向駆
動回路１０４がそれぞれスイッチ素子Ｆ22及びＦ21に駆
動信号を与える際に、それぞれの禁止信号出力端子１０
３ｂ及び１０４ｂから第２のＰＷＭ駆動回路１０２及び
第１のＰＷＭ駆動回路１０１の禁止信号入力端子１０２
ｂ及び１０１ｂに禁止信号を与えるようになっている。

【００３９】コントローラ３は、ＣＰＵ，ＲＯＭ及びＲ
ＡＭ等を有するマイクロコンピュータ３Ａを備えてい
て、該マイクロコンピュータ３ＡのポートＰ1 にＰＮＰ
トランジスタＴｒ1 のベースが接続されている。トラン
ジスタＴｒ1 のエミッタは駆動ユニットの正極側電源端
子ａに接続されるとともに、図１には図示してない定電
圧電源回路の正極側出力端子に接続され、コレクタはＰ
ＷＭ信号入力端子ｐに接続されている。

【００４０】またマイクロコンピュータ３ＡのポートＰ
2 は、エミッタが図示しない直流定電圧電源回路の正極
端子に接続されたＰＮＰトランジスタＴｒ2 のベースに
接続され、該トランジスタＴｒ2 のコレクタは正方向駆
動指令入力端子ｆに接続されている。

【００４１】更にマイクロコンピュータ３ＡのポートＰ
3 は、エミッタが図示しない定電圧電源回路の正極側出
力端子に接続されたＰＮＰトランジスタＴｒ3 のベース
に接続され、該トランジスタのコレクタは逆方向駆動指
令入力端子ｒに接続されている。

【００４２】この例では、マイクロコンピュータ３Ａと
トランジスタＴｒ1 とによりＰＷＭ信号供給手段が構成
される。またマイクロコンピュータ３Ａとトランジスタ
Ｔｒ2 とにより、負荷２を正方向に駆動する際（図示の
例では直流電動機を正転させる際）に正方向駆動回路１
０３に正方向駆動指令を与える正方向駆動指令供給手段
が構成され、マイクロコンピュータ３Ａとトランジスタ
Ｔｒ3 により、負荷２を逆方向に駆動する際（直流電動
機を逆転させる際）に逆方向駆動回路１０４に逆方向駆
動指令を与える逆方向駆動指令供給手段が構成される。

【００４３】またこの例では、直流電源の非接地側端子
とスイッチ回路の非接地側スイッチ素子の一端との間に
挿入された第１の電流検出用抵抗器Ｒi1により、直流電
源の非接地側の出力端子と非接地側スイッチ素子Ｆ11，
Ｆ12の一端との間を接続する回路を流れる電流Ｉ1 を検
出する非接地側電流検出器１０８が構成され、スイッチ
回路の接地側スイッチ素子の一端と接地端子との間に挿
入された第２の電流検出用抵抗器Ｒi2により、接地側ス
イッチ素子Ｆ21，Ｆ22の一端と接地端子との間を接続す
る回路を流れる電流Ｉ2 を検出する接地側電流検出器１
０９が構成されている。

【００４４】遮断指令発生回路１Ｃは、例えば図２に示
すように、直流電源５（図１参照）の出力電圧Ｂ（図示
の例では１２Ｖ）を入力として一定の直流電圧Ｅ（図示
の例では８Ｖ）を出力する定電圧電源回路１１０と、こ
の定電圧電源回路から得られる電源電圧Ｅを分圧してス
イッチ回路１Ａを流れる負荷電流の制限値を与える設定
信号Ｖｓを発生する設定信号発生回路１１１と、非接地
側電流検出器１０８から得られる第１の電流検出信号Ｖ
1 と接地側電流検出器から得られる第２の電流検出信号
Ｖ2 との和に相当する加算電流検出信号Ｖo を発生する
加算回路１１２と、加算電流検出信号Ｖs と制限値を与
える設定信号Ｖs とを比較して加算電流検出信号の大き
さが設定信号の大きさを超えたときにＨレベルの過電流
検出信号Ｖc を出力する比較判定回路１１３と、過電流
検出信号が発生したときに遮断指令を出力する遮断指令
出力回路１１４とにより構成される。

【００４５】図示の定電圧電源回路１１０は、直流電源
５の出力電圧がダイオードＤ4 を通して入力された３端
子レギュレータＲＥＧと、レギュレータＲＥＧの入力端
子間及び出力端子間にそれぞれ接続されたコンデンサＣ
1 及びＣ2 とにより構成されている。コンデンサＣ1 ，
Ｃ2 は、直流電源５の出力電圧（１２Ｖ）が一時的に落
ち込んだときに出力電圧Ｅが落ち込むのを防いで、電源
回路１１０の動作を安定化するために設けられたもので
ある。

【００４６】設定信号発生回路１１１は、定電圧Ｅが印
加された抵抗Ｒ4 及びＲ5 からなる分圧回路と、抵抗Ｒ
4 に並列接続されたコンデンサＣ3 とからなっていて、
抵抗Ｒ5 の両端に設定信号（電圧信号）Ｖs を発生す
る。

【００４７】加算回路１１２は、演算増幅器ＯＰ1 と、
演算入力抵抗Ｒso1 ，Ｒso2 ，Ｒs11 ，Ｒs12 ，Ｒs21
及びＲs22 と、演算帰還抵抗Ｒ11及びＲ12と、コンデン
サＣ4 とからなっている。

【００４８】この加算回路においては、電流検出用抵抗
器Ｒi1の両端と接地間の電圧Ｖ11及びＶ12がそれぞれ演
算入力抵抗Ｒs11 及びＲs12 を通して演算増幅器ＯＰ1
の正相入力端子及び逆相入力端子に入力（Ｖ11が加算、
Ｖ12が減算）され、電流検出用抵抗器Ｒi2の両端と接地
間の電圧Ｖ21及びＶ22がそれぞれ演算入力抵抗Ｒs21及
びＲs22 を通して演算増幅器ＯＰ1 の正相入力端子及び
逆相入力端子に入力（Ｖ21が加算，Ｖ22が減算）されて
いる。

【００４９】演算増幅器ＯＰ1 の正相入力端子及び逆相
入力端子にそれぞれ入力される電圧を電源電圧（８
［Ｖ］）よりも確実に低くするために、演算増幅器ＯＰ
1 の正相端子と接地間及び逆相端子と接地間にそれぞれ
抵抗値が等しい演算入力抵抗Ｒso1 及びＲso2 を接続し
て、演算増幅器の両入力端子の電位をプルダウンしてい
る。このように演算入力抵抗Ｒso1 及びＲso2 を接続し
ても、０［Ｖ］が加算され、０［Ｖ］が減算されるだけ
であるので、演算結果には影響がない。

【００５０】図示の加算回路においては、各演算入力抵
抗と、演算帰還抵抗Ｒ11及びＲ12の比により入力される
電圧信号の増幅率が決まる。ここで、すべての演算入力
抵抗及び演算帰還抵抗の抵抗値が等しい（Ｒs11 ＝Ｒs1
2 ＝Ｒs21 ＝Ｒs22 ＝Ｒ11＝Ｒ12）とすると、演算帰還
抵抗Ｒ11及びＲ12により帰還がかかっている点であるコ
ンデンサＣ4 の端子電圧（加算電流検出信号）Ｖo は、
次式により与えられる。

【００５１】 Ｖo ＝（Ｖ11−Ｖ12）＋（Ｖ21−Ｖ22） ＝Ｖ1 ＋Ｖ2 ＝Ｉ1 ×Ｒi1＋Ｉ2 ×Ｒi2 …（１） また演算入力抵抗Ｒs11 及びＲs12 の抵抗値をＲs1（Ｒ
s11 ＝Ｒs12 ＝Ｒs1）とし、演算入力抵抗Ｒs21 及びＲ
s22 の抵抗値をＲs2（Ｒs12 ＝Ｒs22 ＝Ｒs2）とすると
ともに、帰還抵抗Ｒso1 及びＲso2 の抵抗値を等しく
（Ｒso1 ＝Ｒso2＝Ｒf ）した場合には、演算増幅器Ｏ
Ｐ1 から得られる加算電流検出信号Ｖo が下記の式で与
えられる。

【００５２】 Ｖo ＝（Ｒf ／Ｒs1）（Ｖ11−Ｖ12）＋（Ｒf ／Ｒs2）（Ｖ21−Ｖ22） ＝（Ｒf ／Ｒs1）（Ｉ11×Ｒi1）＋（Ｒf ／Ｒs2）（Ｉ12×Ｒi2） …（２） 上記のようにして、電流検出用抵抗Ｒi1及びＲi2からそ
れぞれ得られる電流検出信号Ｖ1 及びＶ2 の和の信号を
得ることができ、（２）式による場合には、電流検出信
号Ｖ1 及びＶ2 に対する増幅率を適宜に設定することが
できる。

【００５３】負荷が直流電動機である場合にスイッチ回
路を流れる負荷電流をＩm とすると、加算電流検出信号
Ｖo は、 Ｖo ＝（Ｒf ／Ｒs1）（Ｉm ×Ｒi1）＋（Ｒf ／Ｒs2）（Ｉm ×Ｒi2） …（３） となる。

【００５４】図２に示した例では、図３に示すように、
短絡事故が生じていない正常状態で流れる負荷電流Ｉm
が最大値ＩmMaxに達したときの加算電流検出信号Ｖo の
値をＶoMaxとし、図４に示すように、負荷接続端子ｍ1
，ｍ2 間が短絡されて短絡電流Ｉs1が流れたときの加
算電流検出信号Ｖo の値をＶos1 、図５のように負荷接
続端子ｍ2 と接地間で短絡事故が生じて第２の電流検出
用抵抗Ｒi2を通らない短絡電流Ｉs2が流れたときの加算
電流検出信号Ｖo の値をＶos2 とし、更に図６に示すよ
うに負荷接続端子ｍ1 と直流電源の非接地側の端子との
間で短絡事故が生じて第１の電流検出用抵抗Ｒi1を通ら
ない短絡電流Ｉs3が流れたときの加算電流検出信号Ｖo
の値をＶos3 としたときに、下記の関係が成立するよう
に、設定信号Ｖs の大きさを設定する。

【００５５】 ＶoMax＜＜Ｖs …（４） Ｖos1 ＝（Ｒf ／Ｒs1)(Ｉs1×Ｒi1）＋（Ｒf ／Ｒs2)(Ｉs1×Ｒi2）＞Ｖs …（５） Ｖos2 ＝（Ｒf ／Ｒs1）（１S2×Ｒi1）＞Ｖs …（６） Ｖos3 ＝（Ｒf ／Ｒs2）（Ｉs3×Ｒi2）＞Ｖs …（７） 図２に示した比較判定回路１１３は、設定信号Ｖs 及び
加算電流検出信号Ｖoがそれぞれ反転入力端子及び非反
転入力端子に入力された電圧比較器ＣＰ1 と、該比較器
ＣＰ1 の出力端子と非反転入力端子との間にアノードを
出力端子側に向けて接続された帰還ダイオードＤ5 と、
比較器ＣＰ1 の出力端子と電源回路１１０の正極側出力
端子との間に接続された抵抗Ｒa とにより構成されてい
る。

【００５６】また遮断指令出力回路１１４は、比較器Ｃ
Ｐ1 の出力端子に抵抗Ｒb1を通してベースが接続され、
エミッタが接地されたＮＰＮトランジスタＴｒ4 と、ト
ランジスタＴｒ4 のベースエミッタ間に接続された抵抗
Ｒb2とにより構成されている。

【００５７】図２に示した遮断指令発生回路において
は、加算電流検出信号Ｖo のレベルが設定信号Ｖs のレ
ベル以下のときに比較器ＣＰ1 の出力電圧Ｖc がＬレベ
ルの状態にあり、トランジスタＴｒ4 がオフ状態にあ
る。加算電流検出信号Ｖo のレベルが設定信号Ｖs のレ
ベルを超えると比較器ＣＰ1 の出力電圧Ｖc がＨレベル
の状態に変化する（過電流検出信号が出力する）。比較
器ＣＰ1 がＨレベルの過電流検出信号を出力すると、遮
断指令出力回路１１４を構成するトランジスタＴｒ4 が
オン状態になり、そのコレクタの電位が低下する。この
トランジスタＴｒ4のコレクタの電位の低下が遮断指令
として用いられる。

【００５８】比較器ＣＰ1 の出力電圧Ｖc が一度Ｈレベ
ルになると、該ＨレベルがダイオードＤ5 を通して比較
器ＣＰ1 の非反転入力端子にフィードバックされるた
め、比較器ＣＰ1 の出力電圧Ｖc はスイッチＳＷが開か
れて直流電源５がスイッチ回路１Ａから切り離されるま
で高レベルの状態を保持する。

【００５９】図２に示した遮断指令発生回路１Ｃにおい
て、コンデンサＣ3 及びＣ4 は、電源投入時に、比較器
ＣＰ1 の反転入力端子の電位をＬレベルとし、非反転入
力端子をＨレベルとして、電源投入時に比較器ＣＰ1 の
出力電圧Ｖc がＨレベルになることがないようにするた
めに設けられている。

【００６０】遮断指令発生回路１Ｃが発生した遮断指令
は、スイッチ素子駆動部１Ｂの第１のＰＷＭ駆動回路１
０１、第２のＰＷＭ駆動回路１０２、正方向駆動回路１
０３及び逆方向駆動回路１０４の遮断指令入力端子１０
１ａないし１０４ａに与えられる。

【００６１】第１のＰＷＭ駆動回路１０１、第２のＰＷ
Ｍ駆動回路１０２、正方向駆動回路１０３及び逆方向駆
動回路１０４は、それぞれの遮断指令入力端子に遮断指
令が与えられている間、スイッチ回路１Ａの対応するス
イッチ素子への駆動信号の供給を停止させて、スイッチ
回路のスイッチ素子をオフ状態に保持する。

【００６２】次に図１に示した直流負荷駆動装置の動作
を説明する。図１に示した直流負荷駆動装置において、
負荷２を駆動する際には、マイクロコンピュータ３Ａの
ポートＰ1 からＨレベルを保持する期間とＬレベルを保
持する期間とが交互に現れる断続波形のＰＷＭ信号が出
力される。ポートＰ1 の電位がＬレベルになったときに
トランジスタＴｒ1 が導通し、ポートＰ1 の電位がＨレ
ベルになったときにトランジスタＴｒ1 がオフ状態にな
る。

【００６３】マイクロコンピュータがポートＰ1 からＰ
ＷＭ信号を発生すると、該ＰＷＭ信号に同期してトラン
ジスタＴｒ1 がオンオフを繰り返すため、駆動ユニット
１のＰＷＭ信号入力端子ｐにＰＷＭ信号が入力される。

【００６４】ＰＷＭ信号入力端子ｐに入力されるＰＷＭ
信号がＨレベルになると、ダイオードＤ1 を通して第１
及び第２のＰＷＭ駆動回路１０１及び１０２にＨレベル
の駆動指令信号が与えられるため、第１及び第２のＰＷ
Ｍ駆動回路１０１及び１０２内の駆動信号供給用スイッ
チがオン状態になって第１及び第２の非接地側スイッチ
素子Ｆ11及びＦ12に駆動信号を与える。これにより第１
及び第２の非接地側スイッチ素子Ｆ11及びＦ12がオン状
態になる。またＰＷＭ信号がＬレベルになると第１及び
第２のＰＷＭ駆動回路１０１及び１０２内の駆動信号供
給用スイッチがオフ状態になるため、第１及び第２の非
接地側スイッチ素子Ｆ11及びＦ12への駆動信号の供給が
停止し、これらのスイッチ素子がオフ状態になる。した
がって、第１及び第２の非接地側スイッチ素子は、ＰＷ
Ｍ信号に同期してオンオフ駆動される。

【００６５】また負荷を正方向に駆動する際には、マイ
クロコンピュータ３ＡがそのポートＰ2 の電位をＬレベ
ルに低下させる。これによりトランジスタＴｒ2 がオン
状態になるため、正方向駆動指令入力端子ｆと信号入力
回路１０６のダイオードＤ2とを通して正方向駆動回路
１０３にＨレベルの駆動指令信号が与えられる。このと
き正方向駆動回路１０３は、スイッチ回路の第２の接地
側スイッチ素子Ｆ22に駆動信号を与えるとともに、第２
のＰＷＭ駆動回路１０２に禁止信号を与えて、該ＰＷＭ
駆動回路１０２からの駆動信号の出力を禁止する。この
ときスイッチ回路１Ａでは、ＰＷＭ信号がＨレベルの期
間第１の非接地側スイッチ素子Ｆ11がオン状態になり、
第２の接地側スイッチ素子Ｆ22がオン状態を保持する。
従って、ＰＷＭ信号がＨレベルになる毎に、図示しない
直流電源から第１の非接地側スイッチ素子Ｆ11と負荷２
と第２の接地側スイッチ素子Ｆ22とを通して電流が流
れ、負荷２が正方向に駆動される（電動機が正回転させ
られる）。

【００６６】また負荷２を逆方向に駆動する際には、マ
イクロコンピュータ３ＡがそのポートＰ3 の電位をＬレ
ベルにする。ポートＰ3 の電位がＬレベルになると、ト
ランジスタＴｒ3 がオン状態になり、逆方向駆動回路１
０４にＨレベルの駆動指令信号が与えられる。このとき
逆方向駆動回路１０４は、第１のＰＷＭ駆動回路１０１
に禁止信号を与えて第１の非接地側スイッチ素子Ｆ11が
オン状態になるのを禁止するとともに、第１の接地側ス
イッチ素子Ｆ21に駆動信号を与えて、該スイッチ素子Ｆ
21をオン状態にする。従って、ＰＷＭ信号がＨレベルに
なる毎に、図示しない直流電源から第２の非接地側スイ
ッチ素子Ｆ12と負荷２と第１の接地側スイッチ素子Ｆ21
とを通して電流が流れ、負荷２が逆方向に駆動される
（電動機が逆回転させられる）。

【００６７】負荷２が電動機である場合、その駆動電流
の平均値は、ＰＷＭ信号のデューティにより決まるた
め、ＰＷＭ信号のデューティを変えることにより、その
回転速度や出力トルクを制御することができる。

【００６８】図１に示した直流負荷駆動装置において、
図３に示すように短絡事故が生じていない正常な状態に
あるときには、加算電流検出信号Ｖo が設定信号Ｖs を
超えることができず、比較器ＣＰ1 の出力電圧Ｖc がＨ
レベルにならないため、遮断指令発生回路１Ｃは遮断指
令を発生しない。このとき負荷２は正常に駆動される。

【００６９】これに対し、図４に示すように、負荷接続
端子間が短絡されたときには、短絡電流Ｉs1が第１及び
第２の電流検出用抵抗器Ｒi1及びＲi2の双方により検出
されて、加算電流検出信号Ｖo のレベルＶos1 が設定信
号Ｖs のレベルを超えるため、比較器ＣＰ1 の出力電圧
Ｖc がＨレベルなり（過電流検出信号が発生し）、トラ
ンジスタＴ4 がオン状態になって遮断指令が発生する。
この遮断指令は駆動回路１０１ないし１０４に与えられ
るため、スイッチ回路１Ａのすべてのスイッチ素子への
駆動信号の供給が停止し、すべてのスイッチ素子がオフ
状態になる。遮断指令は、スイッチＳＷが開かれるまで
発生し続けるため、スイッチ回路の各スイッチ素子は直
流電源５の出力電圧が印加されている間オフ状態に保た
れる。これによりスイッチ回路１Ａを構成するスイッチ
素子が過電流により破損するのが防止される。

【００７０】図９は、上記の例でスイッチ回路１Ａのス
イッチ素子として用いているＭＯＳＦＥＴの安全動作領
域の一例を示したものである。図９の折れ線ａはドレイ
ン電流が連続的に流れる場合の安全動作領域の限界を示
すもので、ドレイン電流が折れ線ａで与えられる限界値
ＩDMAXを超えるとＦＥＴが破損する。短絡事故の場合に
は、ＦＥＴのドレインソース間に電圧が印加された状態
で過電流が流れるため、瞬時に内部の温度が上昇して素
子が焼損する。図１に示した装置によれば、各ＭＯＳＦ
ＥＴを流れるドレイン電流が限界値ＩDMAXに達する前に
遮断指令が発生するように設定信号Ｖs のレベルを設定
しておくことにより、各ＭＯＳＦＥＴが過電流により焼
損するのを防ぐことができる。

【００７１】なお図９の折れ線ｂないしｄはそれぞれパ
ルス幅が１０msec，１msec及び１００μsec の単発のパ
ルス電流がＭＯＳＦＥＴのドレインソース間を流れたと
きの安全動作領域の限界を示している。

【００７２】また図１に示した直流負荷駆動装置におい
て、図５に示すように、負荷が逆方向に駆動されている
状態（スイッチ素子Ｆ21が駆動され、スイッチ素子Ｆ12
の駆動が禁止されていない状態）で、負荷接続端子ｍ2
と接地間で短絡事故が生じたとすると、駆動が禁止され
ていないスイッチ素子Ｆ12と短絡回路とを通して短絡電
流Ｉs2が流れるが、この短絡電流Ｉs2は第１の電流検出
用Ｒi1により検出されるため、加算電流検出信号Ｖo の
値Ｖos2 が設定信号Ｖs の値を超えて比較器ＣＰ1 の出
力電圧Ｖc がＨレベルなる。これにより、トランジスタ
Ｔ4 がオン状態になって遮断指令を発生するため、スイ
ッチ回路１Ａのすべてのスイッチ素子への駆動信号の供
給が停止し、すべてのスイッチ素子がオフ状態に保たれ
て、スイッチ回路の各スイッチ素子が過電流により破損
するのが防止される。

【００７３】負荷が正方向に駆動されている状態（スイ
ッチ素子Ｆ22が駆動され、スイッチ素子Ｆ11の駆動が禁
止されていない状態）で、負荷接続端子ｍ1 と接地間で
短絡事故が発生した場合に流れる短絡電流に対しても同
様に保護動作が行われる。

【００７４】また図６に示すように、負荷が逆方向に駆
動されている状態（スイッチ素子Ｆ21が駆動され、スイ
ッチ素子Ｆ12の駆動が禁止されていない状態）で、負荷
接続端子ｍ12と直流電源の非接地側の端子との間で短絡
事故が生じた場合には、直流電源から短絡回路とスイッ
チ素子Ｆ21とを通して短絡電流Ｉs3が流れるが、この短
絡電流Ｉs3は第２の電流検出用抵抗器Ｒi2により検出さ
れるため、加算電流検出信号Ｖo の値Ｖos3 が設定信号
Ｖs の値を超え、比較器ＣＰ1 の出力電圧ＶcがＨレベ
ルになる。これにより、トランジスタＴ4 がオン状態に
なって遮断指令を発生し、スイッチ回路１Ａのすべての
スイッチ素子への駆動信号の供給を停止させるため、す
べてのスイッチ素子がオフ状態に保たれて、過電流によ
り破損するのが防止される。

【００７５】負荷が正方向に駆動される状態（スイッチ
素子Ｆ22が駆動され、スイッチ素子Ｆ11の駆動が禁止さ
れていない状態）で負荷接続端子ｍ2 と直流電源の非接
地側の端子との間で短絡事故が発生したときに流れる短
絡電流に対しても同様に保護動作が行われる。

【００７６】上記の例では、遮断指令発生回路１Ｃと、
駆動回路１０１ないし１０４にそれぞれ設けられている
駆動信号阻止手段とにより過電流保護装置が構成されて
いる。

【００７７】従来の直流負荷駆動装置においては、第１
の電流検出用抵抗器Ｒi1が設けられておらず、スイッチ
回路と接地回路との間に設けた電流検出用抵抗器Ｒi2に
より過電流が検出されたときにのみ遮断指令を発生させ
てスイッチ回路の各スイッチ素子への駆動信号の供給を
停止させるようにしていた。そのため、従来の直流負荷
駆動装置においては、図５に示したような短絡事故が生
じたときに短絡電流Ｉs2を検出することができず、短絡
電流Ｉs2に対する保護動作を行わせることができなかっ
た。実際の製品では、負荷接続端子と接地回路（シャー
シ）との間で短絡事故が生じることが多いため、図５に
示すような短絡事故が生じたときに保護動作を行うこと
ができないと、短絡事故に対する保護の万全を期するこ
とができない。

【００７８】これに対し、本発明においては、スイッチ
回路の非接地側と接地側との双方に電流検出用抵抗器Ｒ
i1及びＲi2を設けて、出力側でいかなる形態の短絡事故
が生じた場合でも短絡電流を検出することができるよう
にしたため、すべての出力短絡モードに対して保護動作
を行うことができる。

【００７９】また従来の直流負荷駆動装置では、電流検
出用抵抗Ｒi2により検出される電流が制限値を超えたと
きにスイッチ回路のスイッチ素子をオフ状態にするが、
電流検出用抵抗器Ｒi2により検出される電流が制限値以
下になると、スイッチ素子への駆動信号の供給が再開さ
れるようになっていた。そのため、短絡事故が生じたと
きには、スイッチ回路のスイッチ素子のオンオフが繰り
返され、この状態が長い時間継続するとスイッチ素子が
破損することがあった。

【００８０】これに対し、図１に示した装置では、一度
短絡事故が生じると、直流電源５がスイッチ回路から切
り離されるまで比較器ＣＰ1 の出力電圧Ｖc がＨレベル
に保持されるため、キースイッチＳＷが開かれるまでス
イッチ回路の各スイッチ素子はオフ状態に保持される。
したがって、保護動作が中断されて短絡電流が繰り返し
流れるようなことがなく、スイッチ回路の保護を適確に
図ることができる。

【００８１】従来の直流負荷駆動装置においては、図５
に示すような短絡事故に対して保護動作を行うことがで
きなかったため、キースイッチＳＷと正極側電源端子ａ
との間にヒューズを挿入していたが、本発明によれば、
このようなヒューズは必要としないため、コストの低減
を図ることができる。またヒューズは経年劣化により切
れることがあるため、ヒューズを用いる場合には、その
定期的なメンテナンスを行うことが必要になるが、本発
明によれば、このようなメンテナンスは不要になる。

【００８２】上記の例では、過電流が検出されたときに
直流電源５からスイッチ回路１Ａに電圧が印加されてい
る間遮断指令を発生し続けるように遮断指令回路１Ｃが
構成されているが、過電流が検出されている間だけ遮断
指令を発生するように遮断指令発生回路１Ｃを構成し
て、遮断指令が一度発生したときには該遮断指令が消滅
した後も、直流電源５からスイッチ回路１Ａに電圧が印
加されている間（スイッチＳＷが開かれるまでの間）は
スイッチ回路のすべてのスイッチ素子への駆動信号の供
給を阻止して、すべてのスイッチ素子をオフ状態に保つ
ように駆動回路１０１ないし１０４に設ける駆動信号阻
止手段に自己保持機能を持たせるようにしてもよい。

【００８３】上記の例では、非接地側電流検出器１０８
（第１の電流検出用抵抗器Ｒi1）及び接地側電流検出器
１０９（第２の電流検出用抵抗器Ｒi2）からそれぞれ得
られる電流検出信号Ｖ1 及びＶ2 を加算回路１１２によ
り加算して得た加算電流検出信号Ｖo を設定信号Ｖs と
比較して、過電流を検出するようにしたが、非接地側電
流検出器１０８により検出された電流が制限値を超えた
ときに第１の過電流検出信号を出力する第１の過電流検
出回路と、接地側電流検出器１０９により検出された電
流が制限値を超えたときに第２の過電流検出信号を出力
する第２の過電流検出回路と、第１の過電流検出信号及
び第２の過電流検出信号の少なくとも一方が発生したと
きに遮断指令を発生する遮断指令出力回路とにより遮断
指令発生回路を構成してもよい。

【００８４】上記のように遮断指令発生回路１Ｃを構成
した例を図７に示した。図７に示した例では、定電圧電
源回路１１０の出力電圧を分圧して設定信号Ｖs1及びＶ
s2を発生する第１及び第２の設定信号発生回路１１１Ａ
及び１１１Ｂが設けられ、これらの回路から得られる設
定信号Ｖs1及びＶs2が第１及び第２の比較器ＣＰ1 及び
ＣＰ1 ´の反転入力端子に入力されている。また演算増
幅器ＯＰ1 と、抵抗Ｒs11 ，Ｒs12 ，Ｒso1 ，Ｒso2 ，
Ｒ11，Ｒ12，及びＲo と、コンデンサＣ4 とにより、図
２に示した加算回路１１２と同様に構成された第１の加
算回路１１２Ａと、演算増幅器ＯＰ1 ´と、抵抗Ｒs11
´，Ｒs12 ´，Ｒso1 ´，Ｒso2 ´，Ｒ11´，Ｒ12´，
及びＲo ´と、コンデンサＣ4 ´とにより構成された第
２の加算回路１１２Ｂとが設けられている。第１の加算
回路１１２Ａの演算増幅器ＯＰ1の正相入力端子及び逆
相入力端子にそれぞれ第１の電流検出用抵抗器Ｒi1の両
端の対地電圧Ｖ11及びＶ12が入力され、第２の加算回路
１１２Ｂの演算増幅器ＯＰ1 ´の正相入力端子及び逆相
入力端子にはそれぞれ第２の電流検出用抵抗Ｒi2の両端
の対地電圧Ｖ21及びＶ22が入力されている。

【００８５】第１の加算回路１１２Ａは、電流検出用抵
抗Ｒi1の両端の対地電圧の差Ｖ11−Ｖ12を演算して電流
検出用抵抗Ｒi1の両端の電圧（第１の電流検出信号）Ｖ
1 を演算する。また第２の加算回路１１２Ｂは、電流検
出用抵抗Ｒi2の両端の対地電圧の差Ｖ21−Ｖ22を演算し
て電流検出用抵抗Ｒi2の両端の電圧（第２の電流検出信
号）Ｖ2 を演算する。

【００８６】第１の加算回路１１２Ａ及び第２の加算回
路１１２Ｂからそれぞれ得られる第１及び第２の電流検
出信号Ｖ1 及びＶ2 はそれぞれ比較器ＣＰ1 及びＣＰ1
´の非反転入力端子に入力されている。

【００８７】比較器ＣＰ1 の出力端子と非反転入力端子
との間、及び比較器ＣＰ1 ´の出力端子と非反転入力端
子との間にはそれぞれ帰還用ダイオードＤ5 及びＤ5 ´
が接続され、比較器ＣＰ1 及びＣＰ1 ´の出力端子と定
電圧電源回路１１０の正極側出力端子との間に抵抗Ｒa
及びＲa ´が接続されている。

【００８８】比較器ＣＰ1 及びＣＰ1 ´の出力端子はそ
れぞれオア回路１１５を構成するダイオードＤ6 及びＤ
6 ´を通して信号出力回路１１４を構成するトランジス
タＴｒ4 のベースに接続されている。

【００８９】この例では、比較器ＣＰ1 とダイオードＤ
5 と抵抗Ｒa とにより第１の比較判定回路１１３Ａが構
成され、第１の加算回路１１２Ａと第１の設定信号発生
回路１１Ａと第１の比較判定回路１１３Ａとにより、非
接地側電流検出器１０８により検出された電流が制限値
を超えたときに第１の過電流検出信号Ｖc1を出力する第
１の過電流検出回路が構成されている。

【００９０】また比較器ＣＰ1 ´とダイオードＤ5 ´と
抵抗Ｒa ´とにより第２の比較判定回路１１３Ｂが構成
され、第２の加算回路１１２Ｂと第２の設定信号発生回
路１１Ｂと第２の比較判定回路１１３Ｂとにより、接地
側電流検出器１０９により検出された電流が制限値を超
えたときに第２の過電流検出信号Ｖc2を出力する第２の
過電流検出回路が構成されている。

【００９１】上記の例では、スイッチ回路としてＨブリ
ッジ形の回路を用いているが、図１において、スイッチ
回路１Ａから非接地側スイッチ素子の一方Ｆ12と接地側
スイッチ素子の一方Ｆ21とを省略して、図８に示したよ
うに、一方の出力端子が接地された直流電源の非接地側
の出力端子に一端が接続される非接地側スイッチ素子Ｆ
11と、一端が接地された接地側スイッチ素子Ｆ22とを有
して非接地側スイッチ素子Ｆ11の他端及び接地側スイッ
チ素子Ｆ22の他端からそれぞれ負荷接続端子ｍ1 及びｍ
2 を導出したスイッチ回路１Ａ´を用いる場合にも本発
明を適用することができる。

【００９２】この場合も、直流電源の非接地側の出力端
子と非接地側スイッチ素子Ｆ11の一端との間を接続する
回路を流れる電流を検出する非接地側電流検出器１０８
と、接地側スイッチ素子Ｆ22の一端と接地回路との間を
接続する回路を流れる電流を検出する接地側電流検出器
１０９と、非接地側電流検出器１０８により検出される
電流、及び接地側電流検出器１０９により検出される電
流の少なくとも一方が制限値を超えたときに遮断指令を
発生する遮断指令発生回路１Ｃと、遮断指令発生回路が
遮断指令を発生したときにスイッチ素子Ｆ11及びＦ22へ
の駆動信号の供給を阻止する手段とを設けることによ
り、過電流保護装置を構成することができる。

【００９３】図８に示した例では、負荷２を駆動する際
に例えばＰＷＭ駆動回路１２０からスイッチ素子Ｆ11に
ＰＷＭ駆動信号を与えて該スイッチ素子Ｆ11をＰＷＭ駆
動し、駆動回路１２１からスイッチ素子Ｆ22に駆動信号
を与えて該スイッチ素子Ｆ22をオン状態にすることによ
り、負荷２にＰＷＭ制御された駆動電流を流すようにし
ている。

【００９４】図８に示したようなスイッチ回路１Ａ´が
用いられる場合に本発明を適用すると、図８に破線で示
したように、接地側のスイッチ素子Ｆ22と接地回路との
間に設けた電流検出器１０９では短絡電流を検出できな
い短絡事故が生じた場合にも、過電流保護動作を行わせ
ることができる。

【００９５】上記の例では、過電流が検出されたときに
スイッチ回路のスイッチ素子をオフ状態にすることによ
り保護動作を行わせるようにしたが、例えば、図１にお
いてキースイッチＳＷと正極側電源端子ａとの間にブレ
ーカのような、遮断指令が与えられたときに開く保護用
スイッチを挿入して、この保護用スイッチに遮断指令を
与えることにより、過電流を遮断する構成をとることも
できる。

【００９６】なお図１に示した例では、スイッチ回路の
非接地側スイッチ素子Ｆ11，Ｆ12をＰＷＭ信号によりオ
ンオフさせるようにしているが、スイッチ回路の接地側
スイッチ素子Ｆ21，Ｆ22をＰＷＭ信号によりオンオフさ
せ、正方向駆動指令及び逆方向駆動指令によりそれぞれ
非接地側スイッチ素子Ｆ22及びＦ21をオン状態にするよ
うにしてもよい。

【００９７】上記の例では、スイッチ回路１Ａ，１Ａ´
を構成するスイッチ素子としてＦＥＴを用いたが、トラ
ンジスタやＩＧＢＴ等の他のスイッチ素子を用いてスイ
ッチ回路を構成してもよいのはもちろんである。

【００９８】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、非接地
側電流検出器と接地側電流検出器とを設けて、これらの
電流検出器が検出した電流の少くとも一方が制限値を超
えたときに直流電源からスイッチ回路を通して流れる電
流を遮断するようにしたので、負荷の両端が短絡される
事故が生じた時に保護動作を行わせることができるだけ
でなく、負荷の一端と接地回路との間で短絡事故が生じ
た場合等にも保護動作を行わせることができ、あらゆる
態様の短絡事故に対して過電流保護動作を行わせて、ス
イッチ回路の保護の万全を期することができる利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる直流負荷駆動装置の構成例を示
した回路図である。

【図２】図１に示した駆動装置で用いる遮断指令発生回
路の具体的構成例をスイッチ回路部分の構成とともに示
した回路図である。

【図３】図１に示した直流負荷駆動装置が正常状態にあ
るときの要部の構成を負荷電流とともに示した回路図で
ある。

【図４】図１に示した直流負荷駆動装置において負荷の
両端が短絡されているときの要部の構成を短絡電流とと
もに示した回路図である。

【図５】図１に示した直流負荷駆動装置において接地側
の負荷接続端子と接地回路との間で短絡事故が生じたと
きの要部の構成を短絡電流とともに示した回路図であ
る。

【図６】図１に示した直流負荷駆動装置において非接地
側の負荷接続端子と電源の非接地側端子との間で短絡事
故が生じたときの要部の構成を短絡電流とともに示した
回路図である。

【図７】図１に示した駆動装置で用いる遮断指令発生回
路の他の具体的構成例をスイッチ回路部分の構成ととも
に示した回路図である。

【図８】本発明の他の実施形態の要部の構成を示した構
成図である。

【図９】ＭＯＳＦＥＴの安全動作領域を示すドレイン電
流対ドレインソース間電圧特性を示した線図である。

【符号の説明】

１…駆動ユニット、１Ａ…スイッチ回路、１０１…第１
のＰＷＭ駆動回路、１０２…第２のＰＷＭ駆動回路、１
０３…正方向駆動回路、１０４…逆方向駆動回路、１Ｂ
…スイッチ素子駆動部、１Ｃ…遮断指令発生回路、１１
１…設定信号発生回路、１１２…加算回路、１１３…比
較判定回路、１１４…遮断指令出力回路、２…直流電動
機（負荷）、３…コントローラ、３Ａ…マイクロコンピ
ュータ、Ｆ11，Ｆ12…非接地側スイッチ素子、Ｆ21，Ｆ
22…接地側スイッチ素子、ｍ1 ，ｍ2 …負荷接続端子。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5G044 AA01 AA03 AC01 AD01 AE01 CA01 CA03 CA04 5H007 AA05 AA06 BB06 CA02 CB05 CC03 DB01 DC02 FA13 FA19 5H571 BB07 CC01 HA10 HC01 HD02 LL22 LL43 MM02 MM20

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方の出力端子が接地された直流電源の
   非接地側の出力端子に一端が接続される非接地側スイッ
   チ素子と一端が接地された接地側スイッチ素子とを有し
   て前記非接地側スイッチ素子の他端及び接地側スイッチ
   素子の他端からそれぞれ負荷接続端子が導出されたスイ
   ッチ回路と、前記負荷接続端子間に接続される負荷を所
   定の態様で駆動するために必要な指令信号を発生するコ
   ントローラと、前記コントローラが発生する指令信号に
   応じて前記スイッチ回路のスイッチ素子に駆動信号を与
   えるスイッチ素子駆動部とを備えた直流負荷駆動装置に
   おいて、 前記直流電源の非接地側の出力端子と前記非接地側スイ
   ッチ素子の一端との間を接続する回路を流れる電流を検
   出する非接地側電流検出器と、前記接地側スイッチ素子
   の一端と接地回路との間を接続する回路を流れる電流を
   検出する接地側電流検出器と、前記非接地側電流検出器
   により検出される電流、及び前記接地側電流検出器によ
   り検出される電流の少なくとも一方が制限値を超えたと
   きに前記直流電源から前記スイッチ回路を通して流れる
   電流を遮断する過電流保護装置とを具備したことを特徴
   とする直流負荷駆動装置。
2. 【請求項２】 一端が共通接続された対の非接地側スイ
   ッチ素子と、一端が共通接続されて接地端子に接続さ
   れ、他端が前記対の非接地側スイッチ素子の他端にそれ
   ぞれ接続された対の接地側スイッチ素子とを有して、前
   記対の非接地側スイッチ素子の一端の共通接続点と前記
   接地端子との間に直流電源の出力が印加され、前記対の
   非接地側スイッチ素子の他端と対の接地側スイッチ素子
   の他端とのそれぞれ接続点から対の負荷接続端子が導出
   されたＨブリッジ形のスイッチ回路と、前記負荷接続端
   子間に接続される負荷を所定の態様で駆動するために必
   要な指令信号を発生するコントローラと、前記コントロ
   ーラが発生する指令信号に応じて前記スイッチ回路のス
   イッチ素子に駆動信号を与えるスイッチ素子駆動部とを
   備えた直流負荷駆動装置において、 前記直流電源の非接地側の出力端子と前記非接地側スイ
   ッチ素子の一端との間を接続する回路を流れる電流を検
   出する非接地側電流検出器と、前記接地側スイッチ素子
   の一端と前記接地端子との間を接続する回路を流れる電
   流を検出する接地側電流検出器と、前記非接地側電流検
   出器により検出された電流、及び前記接地側電流検出器
   により検出された電流の少なくとも一方が制限値を超え
   たときに、前記直流電源からスイッチ回路を通して流れ
   る電流を遮断する過電流保護装置とを具備したことを特
   徴とする直流負荷駆動装置。
3. 【請求項３】 前記過電流保護装置は、前記非接地側電
   流検出器により検出される電流、及び前記接地側電流検
   出器により検出される電流の少なくとも一方が制限値を
   超えたときに、前記直流電源から前記スイッチ回路に電
   圧が印加されている間遮断指令を発生する遮断指令発生
   回路と、前記遮断指令が発生している間前記スイッチ回
   路のすべてのスイッチ素子をオフ状態に保つように、ス
   イッチ回路のすべてのスイッチ素子への駆動信号の供給
   を阻止する駆動信号阻止手段とを備えている請求項１ま
   たは２に記載の直流負荷駆動装置。
4. 【請求項４】 前記過電流保護装置は、前記非接地側電
   流検出器により検出される電流、及び前記接地側電流検
   出器により検出される電流の少なくとも一方が制限値を
   超えたときに遮断指令を発生する遮断指令発生回路と、
   前記遮断指令が発生したときに前記直流電源から前記ス
   イッチ回路に電圧が印加されている間前記スイッチ回路
   のすべてのスイッチ素子をオフ状態に保つように前記ス
   イッチ回路のすべてのスイッチ素子への駆動信号の供給
   を阻止する駆動信号阻止手段とを備えている請求項１ま
   たは２に記載の直流負荷駆動装置。
5. 【請求項５】 前記遮断指令発生回路は、前記非接地側
   電流検出器から得られる電流検出信号と前記接地側電流
   検出器から得られる電流検出信号との和に相当する加算
   電流検出信号を発生する加算回路と、前記加算電流検出
   信号と制限値を与える設定信号とを比較して前記加算電
   流検出信号の大きさが設定信号の大きさを超えたときに
   前記過電流検出信号を発生する比較判定回路と、前記過
   電流検出信号が発生したときに遮断指令を出力する遮断
   指令出力回路とを備えている請求項３または４に記載の
   直流負荷駆動装置。
6. 【請求項６】 前記遮断指令発生回路は、前記非接地側
   電流検出器により検出された電流が制限値を超えたとき
   に第１の過電流検出信号を出力する第１の過電流検出回
   路と、前記接地側電流検出器により検出された電流が制
   限値を超えたときに第２の過電流検出信号を出力する第
   ２の過電流検出回路と、前記第１の過電流検出信号及び
   第２の過電流検出信号の少なくとも一方が発生したとき
   に前記遮断指令を発生する遮断指令出力回路とを備えて
   いる請求項３または４に記載の直流負荷駆動装置。
7. 【請求項７】 遮断指令が与えられたときに開く保護用
   スイッチが前記直流電源とスイッチ回路との間に挿入さ
   れ、 前記過電流保護装置は、前記非接地側電流検出器により
   検出される電流、及び前記接地側電流検出器により検出
   される電流の少なくとも一方が制限値を超えたときに前
   記保護用スイッチに遮断指令を与えるように構成されて
   いる請求項１または２に記載の直流負荷駆動装置。