JP2003169418A - Load protective circuit - Google Patents

Load protective circuit

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JP2003169418A
JP2003169418A JP2001368644A JP2001368644A JP2003169418A JP 2003169418 A JP2003169418 A JP 2003169418A JP 2001368644 A JP2001368644 A JP 2001368644A JP 2001368644 A JP2001368644 A JP 2001368644A JP 2003169418 A JP2003169418 A JP 2003169418A
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JP
Japan
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circuit
power device
load
overcurrent
drive element
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Application number
JP2001368644A
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Japanese (ja)
Inventor
Shuji Mayama
修二 真山
Keizo Ikeda
啓三 池田
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Sumitomo Wiring Systems Ltd
AutoNetworks Technologies Ltd
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Wiring Systems Ltd
AutoNetworks Technologies Ltd
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the ON-resistance of a drive circuit while overheat protection is performed. <P>SOLUTION: Self-protection against overheat is performed by an overheat cut-off part 33 in a power device PD3. A charge pump 36 is provided outside the power device PD3, and a large portion of the chip area of the power device PD3 is allotted to a multisource N-channel MOS-FET 32 of a drive device. Thus, regarding the design of the chip, a large area can be allotted to the multisource N-channel MOS-FET 32 and the ON-resistance of the MOS-FET 32 can be reduced, so that the current capacity of the power device PD3 can be set large. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、所望の負荷につ
いて過電流から保護するための負荷保護回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a load protection circuit for protecting a desired load from overcurrent.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、自動車等に搭載される複数の電子
ユニットを駆動する場合に、例えば24Vや42V等、
従来の電源電圧よりも大きな電圧を必要とするものが増
大してきており、種々の負荷を駆動するためのパワーデ
バイスについても各種の提案が行われており、特に過電
流や加熱に対する保護機能は重要な課題となっている。
2. Description of the Related Art In recent years, when driving a plurality of electronic units mounted on an automobile or the like, for example, 24V or 42V,
The number of devices that require a voltage higher than the conventional power supply voltage is increasing, and various proposals have been made for power devices for driving various loads. Especially, the protection function against overcurrent and heating is important. Has become a problem.

【0003】{第1従来技術}図3は、この種の負荷保
護回路の第1従来技術を示している。この負荷保護回路
は、1つのパワーデバイスPD1の中に過電流保護機能
と加熱保護機能とが包含されたものであり、具体的に、
負荷2を駆動するための大電力スイッチングや大電力増
幅等に用いられるようなMOS型電解効果トランジスタ
(MOSFET)等のパワートランジスタ1に定格値以
上の過電流が流れたときに、接続されている負荷2やパ
ワートランジスタ1自体を保護するため、過電流を検知
して駆動電流を遮断するための電流制限回路3が接続さ
れ、さらに、パワートランジスタ1の過熱時にサーモス
タット等を用いて当該パワートランジスタ1の駆動をオ
フにする加熱遮断回路4が接続される。
{First Prior Art} FIG. 3 shows a first prior art of this type of load protection circuit. The load protection circuit includes an overcurrent protection function and a heating protection function in one power device PD1.
Connected when an overcurrent of a rated value or more flows in the power transistor 1 such as a MOS field effect transistor (MOSFET) used for high power switching or high power amplification for driving the load 2. In order to protect the load 2 and the power transistor 1 itself, a current limiting circuit 3 for detecting an overcurrent and shutting off the drive current is connected, and when the power transistor 1 is overheated, a thermostat or the like is used to the power transistor 1 concerned. The heating cutoff circuit 4 for turning off the drive of is connected.

【0004】尚、図3中の符号5は所定の周期のパルス
信号を発振する発振回路、符号6はキャパシタ及びスイ
ッチング素子を用いて発振回路5から与えられるパルス
信号をステップアップするチャージポンプ、符号Vcc
は電源をそれぞれ示している。そして各回路要素1,
3,4,5,6は、パワーデバイスPD1として同一の
チップ内に集積されて構成される。
Reference numeral 5 in FIG. 3 is an oscillating circuit for oscillating a pulse signal having a predetermined period, reference numeral 6 is a charge pump for stepping up a pulse signal provided from the oscillating circuit 5 by using a capacitor and a switching element, and a reference numeral Vcc
Indicate the power sources, respectively. And each circuit element 1,
3, 4, 5 and 6 are integrated and configured in the same chip as the power device PD1.

【0005】{第2従来技術}図4は、負荷保護回路の
第2従来技術を示している。この第2従来技術の負荷保
護回路は、1つのパワーデバイスPD2の中に電流検知
機能を包含させ、外部回路で過電流を検知するようにし
たものであり、具体的に、パワーデバイスPD2として
マルチソースNチャネルMOSFET11を使用してい
る。
{Second Prior Art} FIG. 4 shows a second prior art of a load protection circuit. The load protection circuit according to the second conventional technology is one in which a current detection function is included in one power device PD2 so that an overcurrent is detected by an external circuit. The source N-channel MOSFET 11 is used.

【0006】このマルチソースNチャネルMOSFET
11は、一対のMOSFET11a,11bが並列に接
続されてなるもので、一方のMOSFET11aが負荷
13の駆動を行うとともに、他方のMOSFET11b
がミラー回路として電流検知機能(センスMOS機能)
を司っている。具体的に、このマルチソースNチャネル
MOSFET11の一方のMOSFET11a側のソー
ス端子12には負荷13が接続され、また他方のMOS
FET11b側のミラー端子14にはプルダウン抵抗1
5(Rs)が接続される。そして、このミラー端子14
の電圧は、比較回路16にて基準電圧Vrefと比較さ
れ、このミラー端子14が基準電圧Vrefを越える場
合に、比較回路16が反転回路17を通じて信号入力回
路18に遮断信号を出力するようになっている。このよ
うに比較回路16から遮断信号が出力されると、信号入
力回路18の論理積回路19の一方の入力がオフになる
ため、各入力スイッチング回路20,21がオフにな
り、よってマルチソースNチャネルMOSFET11が
オフに切り替わる。
This multi-source N-channel MOSFET
Reference numeral 11 denotes a pair of MOSFETs 11a and 11b connected in parallel. One MOSFET 11a drives the load 13 and the other MOSFET 11b.
Is a mirror circuit with current detection function (sense MOS function)
Is in charge of. Specifically, a load 13 is connected to the source terminal 12 on one MOSFET 11a side of the multi-source N-channel MOSFET 11, and the other MOS is also connected.
A pull-down resistor 1 is connected to the mirror terminal 14 on the side of the FET 11b.
5 (Rs) is connected. And this mirror terminal 14
Is compared with the reference voltage Vref by the comparison circuit 16, and when the mirror terminal 14 exceeds the reference voltage Vref, the comparison circuit 16 outputs a cutoff signal to the signal input circuit 18 through the inverting circuit 17. ing. When the cutoff signal is output from the comparison circuit 16 in this manner, one of the inputs of the AND circuit 19 of the signal input circuit 18 is turned off, so that each of the input switching circuits 20 and 21 is turned off. The channel MOSFET 11 is turned off.

【0007】尚、図4中の符号22はチャージポンプを
示しており、複数のパワーデバイス(マルチソースNチ
ャネルMOSFET11)が複数のチャンネルCH1,
CH2,CH3…として並列に接続される場合に、各パ
ワーデバイス11毎に設置される各入力スイッチング回
路21に共通に接続される。
Reference numeral 22 in FIG. 4 indicates a charge pump, in which a plurality of power devices (multi-source N-channel MOSFET 11) are connected to a plurality of channels CH1 ,.
When connected in parallel as CH2, CH3 ..., They are commonly connected to each input switching circuit 21 installed for each power device 11.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】第1従来技術では、同
一のパワーデバイスPD1の中にチャージポンプ6を内
包させているため、パワーデバイスPD1としてのチッ
プ内の相当の面積をチャージポンプ6に当てる必要があ
る。そうすると、チップの設計上、パワートランジスタ
(MOSFET)1に割り当てることの可能な面積が小
さくなってしまう。ところで、一般に、パワートランジ
スタ(MOSFET)のオン抵抗は、同一の耐圧でその
面積に反比例する特性を有するため、パワートランジス
タ(MOSFET)に割り当てる面積が小さくなると、
オン抵抗が大きくなり、省電力化を阻害する原因になる
という欠点があった。
In the first prior art, since the charge pump 6 is included in the same power device PD1, a considerable area in the chip as the power device PD1 is applied to the charge pump 6. There is a need. Then, the area that can be assigned to the power transistor (MOSFET) 1 becomes small in the design of the chip. By the way, in general, the on-resistance of a power transistor (MOSFET) has a characteristic that it is inversely proportional to its area at the same withstand voltage.
There is a drawback in that the on-resistance becomes large, which hinders power saving.

【0009】また、第2従来技術では、パワーデバイス
PD2内に電流検出機能のみを内蔵しているため、その
過熱を検出することができず、保護が不十分であった。
Further, in the second conventional technique, since only the current detection function is built in the power device PD2, the overheat cannot be detected and the protection is insufficient.

【0010】そこで、この発明の課題は、チップの過電
流検出と加熱検出の両方を行うことができ、且つ負荷に
対して効率の良いオン動作が可能な負荷保護回路及びそ
れに関連する技術を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a load protection circuit capable of performing both overcurrent detection and heating detection of a chip and capable of an efficient ON operation with respect to a load, and a technique related thereto. To do.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく、
請求項1に記載の発明は、負荷を駆動する駆動機能と電
流検知機能とを併せ備えた駆動素子と、少なくとも当該
駆動素子の過熱状態を検知して当該駆動素子への入力信
号を遮断する過熱遮断部とが集積化されてなるパワーデ
バイスと、前記パワーデバイスの外部に接続されて前記
駆動素子の前記電流検知機能で検知された電流に基づい
て当該駆動素子の過電流状態を検知し、この過電流状態
を検知したときに前記パワーデバイスに対する入力信号
を遮断する過電流遮断回路と、前記パワーデバイスの外
部に接続されて電源からの電圧を前記パワーデバイスの
入力信号に適したレベルに調整するチャージポンプとを
備えるものである。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems,
The invention according to claim 1 is a drive element having both a drive function for driving a load and a current detection function, and at least an overheat for detecting an overheat state of the drive element and interrupting an input signal to the drive element. A power device in which a shutoff unit is integrated, and an overcurrent state of the drive element is detected based on a current detected by the current detection function of the drive element, which is connected to the outside of the power device, An overcurrent cutoff circuit that cuts off an input signal to the power device when an overcurrent state is detected, and adjusts a voltage from a power supply connected to the outside of the power device to a level suitable for an input signal of the power device. And a charge pump.

【0012】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の負荷保護回路であって、前記駆動素子が、前記入力信
号に応じて前記負荷を駆動するための第1の電解効果ト
ランジスタと、前記第1の電解効果トランジスタに対し
て対称に並列接続されて前記第1の電解効果トランジス
タに流れる電流に対応する電流を出力するミラー回路と
を備えるものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the load protection circuit according to the first aspect, wherein the drive element includes a first field effect transistor for driving the load according to the input signal. , A mirror circuit that is symmetrically connected in parallel to the first field effect transistor and outputs a current corresponding to the current flowing through the first field effect transistor.

【0013】請求項3に記載の発明は、請求項1または
請求項2に記載の負荷保護回路であって、前記パワーデ
バイス及び前記過電流遮断回路が、複数のチャンネルの
それぞれに対して設けられ、これらの複数のチャンネル
が互いに並列に設けられ、前記チャージポンプが、複数
の前記チャンネルで構成された並列回路と前記電源との
間に共通に接続される単一の回路であるものである。
The invention according to claim 3 is the load protection circuit according to claim 1 or 2, wherein the power device and the overcurrent cutoff circuit are provided for each of a plurality of channels. The plurality of channels are provided in parallel with each other, and the charge pump is a single circuit commonly connected between a parallel circuit formed of the plurality of channels and the power supply.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】図1はこの発明の一の実施の形態
に係る負荷保護回路を示す回路ブロック図である。この
負荷保護回路は、図1の如く、負荷31を駆動するため
のパワーデバイスPD3として、負荷31を駆動する駆
動機能と電流検知機能の両機能を備えたマルチソースN
チャネルMOSFET(駆動素子)32と、このマルチ
ソースNチャネルMOSFET32と負荷31の近傍の
温度を測定して過熱時にマルチソースNチャネルMOS
FET32をオフにする過熱遮断部33と、マルチソー
スNチャネルMOSFET32に流れる電流を制限する
電流制限回路34とが集積されたものを使用し、マルチ
ソースNチャネルMOSFET32に流れる電流が過電
流であるときにパワーデバイスPD3のマルチソースN
チャネルMOSFET32をオフにするための過電流遮
断回路35をパワーデバイスPD3の外部に設けて構成
し、さらに、これらの構成からなる複数のチャンネルC
H1,CH2,CH3…に共通に電流を供給する単一の
チャージポンプ36をパワーデバイスPD3の外部に設
けたものである。
1 is a circuit block diagram showing a load protection circuit according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, this load protection circuit is a multi-source N having both a drive function for driving the load 31 and a current detection function as a power device PD3 for driving the load 31.
The temperature near the channel MOSFET (driving element) 32 and the multi-source N-channel MOSFET 32 and the load 31 is measured to detect the multi-source N-channel MOS when overheated.
When the overheat cutoff unit 33 for turning off the FET 32 and the current limiting circuit 34 for limiting the current flowing through the multi-source N-channel MOSFET 32 are integrated, the current flowing through the multi-source N-channel MOSFET 32 is an overcurrent. Power source PD3 multi source N
An overcurrent cutoff circuit 35 for turning off the channel MOSFET 32 is provided outside the power device PD3, and a plurality of channels C having these configurations are provided.
A single charge pump 36 for supplying a current to H1, CH2, CH3 ... Is provided outside the power device PD3.

【0015】マルチソースNチャネルMOSFET32
は、一対のMOSFET32a,32bが並列に接続さ
れてなるもので、一方のMOSFET32aが負荷31
の駆動を行うとともに、他方のMOSFET32bがミ
ラー回路として電流検知機能(センスMOS機能)を司
っている。具体的に、このマルチソースNチャネルMO
SFET32の一方のMOSFET32a側のソース端
子37には負荷31が接続され、また他方のMOSFE
T(ミラー回路)32b側のミラー端子38には過電流
遮断回路35が接続される。
Multi-source N-channel MOSFET 32
Is formed by connecting a pair of MOSFETs 32a and 32b in parallel.
And the other MOSFET 32b functions as a mirror circuit for the current detection function (sense MOS function). Specifically, this multi-source N-channel MO
The load 31 is connected to the source terminal 37 on one MOSFET 32a side of the SFET 32, and the other MOSFET
An overcurrent interruption circuit 35 is connected to the mirror terminal 38 on the T (mirror circuit) 32b side.

【0016】過熱遮断部33は、サーモスタット等が利
用され、マルチソースNチャネルMOSFET32と負
荷31の近傍の温度が所定の温度以上の過熱状態になっ
たときに、マルチソースNチャネルMOSFET32の
負荷駆動用のMOSFET32aのゲート・ソース間を
短絡させてこれをオフに切り替えるように機能する。
The overheat cutoff unit 33 uses a thermostat or the like to drive the load of the multi-source N-channel MOSFET 32 when the temperature in the vicinity of the multi-source N-channel MOSFET 32 and the load 31 exceeds a predetermined temperature. The MOSFET 32a functions as a short circuit between the gate and the source to switch it off.

【0017】電流制限回路34は、例えば一般的なトラ
ンジスタ等が用いられ、マルチソースNチャネルMOS
FET32に所定の電流以上の過電流が流れてソース・
ドレイン間の順方向電圧による電位差が過剰に大きくな
ったときに、各MOSFET32a,32bのゲートを
オフに切替えるものである。尚、この電流制限回路34
は、過電流遮断回路35に加えて念のために設けられる
保護回路であり、過電流遮断回路35による保護が十分
である場合には省略して差し支えないものである。
As the current limiting circuit 34, for example, a general transistor is used, and a multi-source N-channel MOS is used.
When an overcurrent more than a predetermined current flows in the FET 32
When the potential difference due to the forward voltage between the drains becomes excessively large, the gates of the MOSFETs 32a and 32b are switched off. The current limiting circuit 34
Is a protection circuit provided just in case in addition to the overcurrent interruption circuit 35, and may be omitted if the protection by the overcurrent interruption circuit 35 is sufficient.

【0018】このような構成のパワーデバイスPD3に
は、トランジスタTr1,Tr2及び抵抗R1〜R4か
ら構成された入力回路43が接続される。この入力回路
43は、直列に接続された抵抗R1,R2に入力信号が
与えられたときに、抵抗R2によって生じたベース・エ
ミッタ間電圧によりNPN型トランジスタTr1がオン
し、このNPN型トランジスタTr1のコレクタに直列
に接続された抵抗R3,R4にチャージポンプ36から
の電流が流れ、抵抗R4により生じた電圧によりPNP
型トランジスタTr2がオンすることで、チャージポン
プ36からの電流がパワーデバイスPD3に供給される
ようになっている。
An input circuit 43 composed of transistors Tr1 and Tr2 and resistors R1 to R4 is connected to the power device PD3 having such a configuration. In the input circuit 43, when an input signal is applied to the resistors R1 and R2 connected in series, the NPN transistor Tr1 is turned on by the base-emitter voltage generated by the resistor R2, and the NPN transistor Tr1 is turned on. The current from the charge pump 36 flows through the resistors R3 and R4 connected in series to the collector, and the voltage generated by the resistor R4 causes the PNP.
When the mold transistor Tr2 is turned on, the current from the charge pump 36 is supplied to the power device PD3.

【0019】過電流遮断回路35は、マルチソースNチ
ャネルMOSFET32のMOSFET(ミラー回路)
32bで検出された電流をミラー端子38の電圧に変換
するプルダウン抵抗39(Rs)と、このミラー端子3
8の電圧を基準電圧Vrefに対して比較する比較回路4
1と、この比較回路41からの出力を反転させる反転回
路42と、反転回路42からの出力に応じてパワーデバ
イスPD3の入力回路43に与える入力信号を遮断する
遮断回路(論理積回路)44とを備える。そして、ミラ
ー端子38の電圧が基準電圧Vrefより低い場合には、
比較回路41からの出力はロー状態となる一方、ミラー
端子38の電圧が基準電圧Vrefより高い場合には、比
較回路41からの出力はハイ状態になるようになってい
る。
The overcurrent cutoff circuit 35 is a MOSFET (mirror circuit) of the multi-source N-channel MOSFET 32.
The pull-down resistor 39 (Rs) for converting the current detected by 32b into the voltage of the mirror terminal 38 and the mirror terminal 3
Comparing circuit 4 for comparing the voltage of 8 with the reference voltage Vref
1, an inverting circuit 42 that inverts the output from the comparison circuit 41, and a cutoff circuit (logical product circuit) 44 that cuts off an input signal given to the input circuit 43 of the power device PD3 according to the output from the inverting circuit 42. Equipped with. When the voltage of the mirror terminal 38 is lower than the reference voltage Vref,
The output from the comparison circuit 41 is in the low state, while the output from the comparison circuit 41 is in the high state when the voltage at the mirror terminal 38 is higher than the reference voltage Vref.

【0020】チャージポンプ36は、図2の如く、コン
デンサCFを中心に4個のスイッチS1〜S4がH字型に
接続されたもので、スイッチS1,S4が開きスイッチS
2,S3が閉じてコンデンサCFへの充電が行われるチャ
ージ・フェーズと、スイッチS1,S4が閉じスイッチS
2,S3が開いてコンデンサCFからの放電が行われるト
ランスファー・フェーズとが交互に切り替わることで、
例えば12Vの電源Vccの電圧を24Vに昇圧するな
ど、入力電圧に対して2倍の電圧を出力するようになっ
ている。
In the charge pump 36, as shown in FIG. 2, four switches S 1 to S 4 are connected in an H shape around a capacitor C F , and the switches S 1 and S 4 are opened to form a switch S.
2 and S 3 are closed to charge the capacitor C F , and the switches S 1 and S 4 are closed.
2 and S 3 are opened and the transfer phase in which the discharge from the capacitor C F is performed is alternately switched,
For example, the voltage of the power source Vcc of 12V is boosted to 24V, so that a voltage double the input voltage is output.

【0021】上記構成の負荷保護回路の動作を説明す
る。
The operation of the load protection circuit having the above configuration will be described.

【0022】まず、マルチソースNチャネルMOSFE
T32のミラー端子38の電圧が基準電圧Vrefより
低い場合には、比較回路41からの出力がロー状態とな
り、これが反転回路42で反転されて論理積回路44の
一方の入力端子に入力される。そして、論理積回路44
の他方の入力端子に入力信号(ハイ信号)が入力される
と、論理積回路44は入力回路43にハイ信号(入力信
号)を出力する。入力回路43においては、直列に接続
された抵抗R1,R2にハイ信号(入力信号)が与えら
れると、抵抗R2によって生じたベース・エミッタ間電
圧によりNPN型トランジスタTr1がオンし、このN
PN型トランジスタTr1のコレクタに直列に接続され
た抵抗R3,R4にチャージポンプ36からの電流が流
れ、抵抗R4により生じた電圧によりPNP型トランジ
スタTr2がオンすることで、チャージポンプ36から
の電流がパワーデバイスPD3に供給される。
First, multi-source N-channel MOSFE
When the voltage of the mirror terminal 38 of T32 is lower than the reference voltage Vref, the output from the comparison circuit 41 is in a low state, which is inverted by the inverting circuit 42 and input to one input terminal of the AND circuit 44. The AND circuit 44
When an input signal (high signal) is input to the other input terminal of the logical product circuit 44, the AND circuit 44 outputs a high signal (input signal) to the input circuit 43. In the input circuit 43, when a high signal (input signal) is applied to the resistors R1 and R2 connected in series, the NPN transistor Tr1 is turned on by the base-emitter voltage generated by the resistor R2, and this N
A current from the charge pump 36 flows through the resistors R3 and R4 connected in series to the collector of the PN transistor Tr1, and the PNP transistor Tr2 is turned on by the voltage generated by the resistor R4. It is supplied to the power device PD3.

【0023】パワーデバイスPD3においては、通常の
状態(即ち、過熱状態でなく且つ過電流が生じていない
状態)で、入力回路43から与えられたハイ信号(入力
信号)が、マルチソースNチャネルMOSFET32の
互いに並列接続された両MOSFET32a,32bの
各ゲートに入力され、これにより両MOSFET32
a,32bがオン状態となる。そして、一方のMOSF
ET32aのオンにより、電源Vccからの電流が負荷
31に供給されるとともに、他方のMOSFET(ミラ
ー回路)32bで電流検知(センスMOS機能)を行
い、そのミラー端子38から流れ出た電流により、過電
流遮断回路35が過電流検知を行う。
In the power device PD3, the high signal (input signal) given from the input circuit 43 is in a normal state (that is, not in an overheated state and no overcurrent is generated), and the multi-source N-channel MOSFET 32 is supplied. Of the two MOSFETs 32a and 32b connected in parallel with each other.
a and 32b are turned on. And one MOSF
When the ET 32a is turned on, the current from the power supply Vcc is supplied to the load 31, and the other MOSFET (mirror circuit) 32b detects the current (sense MOS function), and the current flowing out from the mirror terminal 38 causes an overcurrent. The cutoff circuit 35 performs overcurrent detection.

【0024】ここで、負荷31及び一方のMOSFET
32aに過電流が流れた場合には、パワーデバイスPD
3内の電流制限回路34で電流制限を行うが、ここでは
その説明を省略し、マルチソースNチャネルMOSFE
T32の電流検知機能及び過電流遮断回路35での過電
流遮断機能についてのみ説明する。
Here, the load 31 and one MOSFET
If an overcurrent flows through 32a, the power device PD
Although the current limiting circuit 34 in FIG. 3 limits the current, its description is omitted here and the multi-source N-channel MOSFE is omitted.
Only the current detection function of T32 and the overcurrent cutoff function of the overcurrent cutoff circuit 35 will be described.

【0025】負荷31及び一方のMOSFET32aに
過電流が流れた場合、これによる昇圧によりミラー回路
としての他方のMOSFET32bにも過電流が流れ、
プルダウン抵抗39にも過電流が流れることから、ミラ
ー端子38が昇圧する。比較回路41は、このミラー端
子38の電圧を基準電圧Vrefに対して比較し、過電流
を検知して反転回路42にハイ信号を出力する。反転回
路42でロー信号に反転されると、論理積回路44はオ
フ状態となり、以後の入力信号を入力回路43に対して
遮断する。これにより、パワーデバイスPD3への入力
信号が遮断されるため、マルチソースNチャネルMOS
FET32の両MOSFET32a,32bがオフ状態
に切り替わり、これにより過電流を即座に遮断して防止
することができる。
When an overcurrent flows through the load 31 and one of the MOSFETs 32a, the boosted voltage causes the overcurrent to also flow through the other MOSFET 32b as a mirror circuit.
Since an overcurrent also flows through the pull-down resistor 39, the mirror terminal 38 steps up. The comparison circuit 41 compares the voltage of the mirror terminal 38 with the reference voltage Vref, detects an overcurrent, and outputs a high signal to the inverting circuit 42. When it is inverted to a low signal by the inverting circuit 42, the AND circuit 44 is turned off and cuts off subsequent input signals to the input circuit 43. As a result, the input signal to the power device PD3 is cut off, so that the multi-source N-channel MOS
Both MOSFETs 32a and 32b of the FET 32 are switched to the off state, whereby the overcurrent can be immediately interrupted and prevented.

【0026】また、マルチソースNチャネルMOSFE
T32または負荷31が過熱状態になったときには、過
熱遮断部33がこれを検出し、マルチソースNチャネル
MOSFET32の各MOSFET32a,32bのゲ
ートに対する入力信号を遮断する。これによりパワーデ
バイスPD3及び負荷31における過熱状態を解消でき
る。
Also, multi-source N-channel MOSFE
When T32 or the load 31 is overheated, the overheat cutoff unit 33 detects this and cuts off the input signal to the gates of the MOSFETs 32a and 32b of the multi-source N-channel MOSFET 32. As a result, the overheated state of the power device PD3 and the load 31 can be eliminated.

【0027】以上のように、パワーデバイスPD3は、
過熱状態のときに内部の過熱遮断部33で自己保護を行
うと共に、過電流時はMOSFET32b(センスMO
S)が電流を外部に出力し、外部の過電流遮断回路35
により過電流保護を行うようにしているので、多チャン
ネル(CH1,CH2,CH3…)構成でチャージポン
プ36を外部で1個持つだけでよい。したがって、パワ
ーデバイスPD1の内部にチャージポンプ6を集積化し
ていた第1従来技術に比べて、パワーデバイスPD3と
してのチップ内の面積をチャージポンプ36に当てる必
要がない。したがって、チップの設計上、マルチソース
NチャネルMOSFET32に割り当てることの可能な
面積が大きくなり、オン抵抗を小さくすることが可能と
なる。したがって、パワーデバイスPD3の電流容量を
大きく設定することができる。
As described above, the power device PD3 is
In the overheated state, self-protection is performed by the internal overheat cutoff unit 33, and in the case of overcurrent, the MOSFET 32b (sense MO
S) outputs the current to the outside, and the external overcurrent cutoff circuit 35
Since the overcurrent protection is performed by the above, it is sufficient to have one charge pump 36 externally in a multi-channel (CH1, CH2, CH3 ...) Configuration. Therefore, as compared with the first conventional technique in which the charge pump 6 is integrated inside the power device PD1, it is not necessary to allocate the area in the chip as the power device PD3 to the charge pump 36. Therefore, in terms of chip design, the area that can be allocated to the multi-source N-channel MOSFET 32 is increased, and the on-resistance can be reduced. Therefore, the current capacity of the power device PD3 can be set large.

【0028】また、各パワーデバイスPD3に共通して
必要なチャージポンプ36が1個で済むことから低コス
ト化も可能となる。
Further, since only one charge pump 36 is required in common for each power device PD3, the cost can be reduced.

【0029】さらに、過熱対策として、チップ内の過熱
遮断部33で自己保護できるので、第2従来技術に対し
てより高度な保護が可能となる。
Further, as a measure against overheating, the self-protection can be performed by the overheat blocking section 33 in the chip, so that higher protection can be achieved as compared with the second prior art.

【0030】尚、この実施の形態の負荷保護回路は、複
数のパワーデバイスをまとめて1つのユニットに納める
車載リレーボックス等に用いると効果的である。
The load protection circuit of this embodiment is effective when used in a vehicle-mounted relay box or the like in which a plurality of power devices are put together in one unit.

【0031】[0031]

【発明の効果】請求項1に記載の発明によれば、パワー
デバイスを、負荷を駆動する駆動機能と電流検知機能と
を併せ備えた駆動素子(具体的には、請求項2のよう
に、入力信号に応じて負荷を駆動するための第1の電解
効果トランジスタと、これに対して対称に並列接続され
たミラー回路とからなる)と、少なくとも当該駆動素子
の過熱状態を検知して当該駆動素子への入力信号を遮断
する過熱遮断部とを集積化して構成し、このパワーデバ
イスの外部に、過電流遮断回路とチャージポンプとを設
けた構成としているので、パワーデバイスの内部にチャ
ージポンプを集積化していた第1従来技術に比べて、パ
ワーデバイスとしてのチップ内の面積をチャージポンプ
に割り当てる必要がない。したがって、チップの設計
上、駆動回路に割り当てることの可能な面積が大きくな
り、オン抵抗を小さくすることが可能となる。したがっ
て、パワーデバイスの電流容量を大きく設定することが
できる。
According to the first aspect of the invention, the power device is provided with the drive element for driving the load and the current detection function (specifically, as in claim 2, A first field effect transistor for driving a load in response to an input signal and a mirror circuit symmetrically connected in parallel to the first field effect transistor), and at least detecting an overheated state of the drive element to drive the drive. An overheat cutoff unit that cuts off an input signal to the element is integrated and configured, and since an overcurrent cutoff circuit and a charge pump are provided outside the power device, a charge pump is provided inside the power device. It is not necessary to allocate the area in the chip as a power device to the charge pump, as compared with the integrated first related art. Therefore, in terms of chip design, the area that can be allocated to the drive circuit is increased, and the on-resistance can be reduced. Therefore, the current capacity of the power device can be set large.

【0032】さらに、過熱対策として、チップ内の過熱
遮断部で自己保護できるので、第2従来技術に対してよ
り高度な保護が可能となる。
Further, as a measure against overheating, since self-protection can be performed by the overheat blocking portion in the chip, a higher degree of protection can be achieved as compared with the second prior art.

【0033】請求項3に記載の発明によれば、パワーデ
バイス及び過電流遮断回路が、複数のチャンネルのそれ
ぞれに対して設けられ、これらの複数のチャンネルが互
いに並列に設けられ、チャージポンプが、複数のチャン
ネルで構成された並列回路と電源との間に共通に接続さ
れる単一の回路であるので、各パワーデバイスに共通し
て必要なチャージポンプが1個で済む。したがって、全
体として低コスト化が可能となる。
According to the third aspect of the present invention, the power device and the overcurrent interruption circuit are provided for each of the plurality of channels, the plurality of channels are provided in parallel with each other, and the charge pump is provided. Since it is a single circuit commonly connected between a parallel circuit composed of a plurality of channels and a power supply, only one charge pump is required in common for each power device. Therefore, the cost can be reduced as a whole.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の一の実施の形態に係る負荷保護回路
を示す回路ブロック図である。
FIG. 1 is a circuit block diagram showing a load protection circuit according to an embodiment of the present invention.

【図2】チャージポンプの内部構成を示す回路図であ
る。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an internal configuration of a charge pump.

【図3】第1従来技術の負荷保護回路を示すブロック図
である。
FIG. 3 is a block diagram showing a load protection circuit of a first conventional technique.

【図4】第2従来技術の負荷保護回路を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a load protection circuit of a second conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

PD3 パワーデバイス 31 負荷 32 マルチソースNチャネルMOSFET 32a 第1のMOSFET(第1の電解効果トランジ
スタ) 32b 第2のMOSFET(第2の電解効果トランジ
スタ) 33 過熱遮断部 34 電流制限回路 35 過電流遮断回路 36 チャージポンプ 37 ソース端子 38 ミラー端子 39 プルダウン抵抗 41 比較回路 42 反転回路 43 入力回路 44 論理積回路
PD3 power device 31 load 32 multi-source N-channel MOSFET 32a first MOSFET (first field effect transistor) 32b second MOSFET (second field effect transistor) 33 overheat cutoff section 34 current limiting circuit 35 overcurrent cutoff circuit 36 Charge Pump 37 Source Terminal 38 Mirror Terminal 39 Pulldown Resistor 41 Comparison Circuit 42 Inversion Circuit 43 Input Circuit 44 AND Circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H03K 17/08 H03K 17/08 C (72)発明者 真山 修二 愛知県名古屋市南区菊住1丁目7番10号 株式会社オートネットワーク技術研究所内 (72)発明者 池田 啓三 愛知県名古屋市南区菊住1丁目7番10号 株式会社オートネットワーク技術研究所内 Fターム(参考) 5G004 AA04 AB02 BA03 BA04 DA04 DC04 DC07 EA01 FA01 5G053 AA01 BA01 BA06 CA01 CA04 DA01 EA09 EC03 FA05 5H740 BA12 BC01 BC02 KK01 MM08 MM11 MM14 5J055 AX34 BX16 CX28 DX22 DX53 EX06 EX12 EY01 EY10 EY17 EY21 EZ00 EZ04 EZ10 EZ55 FX02 FX05 FX18 FX32 FX38 GX01 GX02 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H03K 17/08 H03K 17/08 C (72) Inventor Shuji Mayama 1-7 Kikuzumi, Minami-ku, Nagoya-shi, Aichi No. 10 Auto Network Technology Research Institute Co., Ltd. (72) Inventor Keizo Ikeda 1-7-10 Kikuzumi, Minami-ku, Aichi Prefecture Nagoya City F-Term (Automobile Technology Research Co., Ltd.) 5G004 AA04 AB02 BA03 BA04 DA04 DC04 DC07 EA01 FA01 5G053 AA01 BA01 BA06 CA01 CA04 DA01 EA09 EC03 FA05 5H740 BA12 BC01 BC02 KK01 MM08 MM11 MM14 5J055 AX34 BX16 CX28 DX22 DX53 EX06 EX12 EY01 EY10 EY17 EY21 EZ00 EZ04 EZ10 EZ55 FX02 FX05 FX02 FX05 FX02 FX05 FX02 FX05 FX02 FX05 FX02 FX05 FX02 FX05 FX02 FX05 FX02 FX05 FX02 FX05 FX02 FX05 FX02 FX05 FX02 FX05 FX02 FX05 FX02 FX05 FX02 FX05

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 負荷を駆動する駆動機能と電流検知機能
とを併せ備えた駆動素子と、少なくとも当該駆動素子の
過熱状態を検知して当該駆動素子への入力信号を遮断す
る過熱遮断部とが集積化されてなるパワーデバイスと、 前記パワーデバイスの外部に接続されて前記駆動素子の
前記電流検知機能で検知された電流に基づいて当該駆動
素子の過電流状態を検知し、この過電流状態を検知した
ときに前記パワーデバイスに対する入力信号を遮断する
過電流遮断回路と、 前記パワーデバイスの外部に接続されて電源からの電圧
を前記パワーデバイスの入力信号に適したレベルに調整
するチャージポンプとを備える負荷保護回路。
1. A drive element having both a drive function for driving a load and a current detection function, and an overheat cutoff section for detecting an overheated state of at least the drive element and cutting off an input signal to the drive element. An integrated power device, the overcurrent state of the drive element is detected based on the current detected by the current detection function of the drive element connected to the outside of the power device, and the overcurrent state is detected. An overcurrent cutoff circuit that cuts off an input signal to the power device when detected, and a charge pump that is connected to the outside of the power device and adjusts a voltage from a power supply to a level suitable for the input signal of the power device. Load protection circuit equipped.
【請求項2】 請求項1に記載の負荷保護回路であっ
て、 前記駆動素子が、 前記入力信号に応じて前記負荷を駆動するための第1の
電解効果トランジスタと、 前記第1の電解効果トランジスタに対して対称に並列接
続されて前記第1の電解効果トランジスタに流れる電流
に対応する電流を出力するミラー回路とを備える負荷保
護回路。
2. The load protection circuit according to claim 1, wherein the drive element drives a first field effect transistor for driving the load in response to the input signal, and the first field effect transistor. And a mirror circuit that is symmetrically connected in parallel to the transistor and outputs a current corresponding to the current flowing through the first field effect transistor.
【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の負荷保
護回路であって、 前記パワーデバイス及び前記過電流遮断回路が、複数の
チャンネルのそれぞれに対して設けられ、これらの複数
のチャンネルが互いに並列に設けられ、 前記チャージポンプが、複数の前記チャンネルで構成さ
れた並列回路と前記電源との間に共通に接続される単一
の回路であることを特徴とする負荷保護回路。
3. The load protection circuit according to claim 1, wherein the power device and the overcurrent cutoff circuit are provided for each of a plurality of channels, and the plurality of channels are provided. A load protection circuit provided in parallel with each other, wherein the charge pump is a single circuit commonly connected between a parallel circuit configured of a plurality of the channels and the power supply.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007019728A (en) * 2005-07-06 2007-01-25 Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk Power supply controller
CN110098597A (en) * 2018-01-29 2019-08-06 株式会社东芝 The driving circuit for having excess current protective function

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