JP2003502989A - 終段での許容不可能に高い電流の検出回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 終段（１０）での許容不可能に高い電流の検出回路であって、前記終段（１０）は、ブリッジ回路の一方のブリッジ分路内に設けられた２つのトランジスタ（Ｔ１，Ｔ２）を含んでいる。比較器（１８）は、両トランジスタ（Ｔ１，Ｔ２）の接続点に生じる電圧を、両電流給電端子（１１，１２）に接続された分圧器（２１）の中間タップ（２０）に生じる電圧と比較する。トランジスタ（Ｔ１，Ｔ２）の内の一方の切換信号（１５，１６）に依存して、スイッチングトランジスタ（Ｔ３）は、分圧器（２１）の分圧比を切り換える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、独立請求項の上位概念に記載の、終段での許容不可能に高い電流の
検出回路に関する。

【０００２】 ドイツ連邦共和国特許出願第４３２９９１９号公報から、自動車内に設けられ
た負荷の作動用の終段が公知であり、この終段は、第１の電流給電端子と第２の
電流給電端子との間に接続された、各々、第１のトランジスタと第２のトランジ
スタとの２つの直列接続を有している。４つの終段トランジスタは、ブリッジ回
路を形成し、このブリッジ回路では、対角線方向に電気負荷が設けられている。
４つの終段トランジスタの各々を流れる電流は、各々電流センサによって検出さ
れ、比較器で所定の最大値と比較される。限界値超過時に、相応の終段トランジ
スタが遮断される。電位を分離することはできないが、有利な価格の電流センサ
を使用した場合、公知の回路では、各々異なった電位の４つの比較器が必要とな
る。

【０００３】 従って、本発明が基づく課題は、できる限り少なくて簡単な電子構成要素で十
分な終段での許容不可能に高い電流の検出回路を提供することである。

【０００４】 本発明によると、この課題は、独立請求項に記載の要件により解決される。

【０００５】 発明の利点 本発明では、第１及び第２の電流給電端子間に第１のトランジスタと第２のト
ランジスタとの直列回路が接続されており、その際、比較器の一方の入力側が両
トランジスタの接続点に接続されている。比較器の他方の入力側は、両電流給電
線路間に接続された分圧器の中間タップに接続されている。切換手段が、分圧比
の切換のために設けられており、この切換手段は、両トランジスタの切換信号に
より制御される。

【０００６】 本発明の回路は、トランジスタの切換区間に、この切換区間でのスイッチオン
状態で発生する電圧降下を検出する。両トランジスタは、例えば、半波又は全波
ブリッジ回路に設けられている。両トランジスタは、交互にスイッチオンオフさ
れる。トランジスタの入力信号は、そのために、切換手段の作動のために利用す
ることができ、この切換手段は、分圧比を切り換える。この切換により、比較器
の切換限界値の適合が、第１トランジスタ又は第２のトランジスタに対して可能
である。通常作動中、比較器の出力信号は、一方又は両方のトランジスタの入力
信号の切換時に各々他方の状態に切り替わる。比較器の、この出力信号に基づい
て、過電流時に、同様に他方の信号状態に切り替わり、この信号状態が、図示し
ていない後続の回路で検出され、例えば、一方又は全てのトランジスタの遮断の
ために利用することができる。

【０００７】 本発明の回路の主要な利点は、付加的な電流センサなしに、単に、両トランジ
スタ用の比較器しか必要としないという点にある。使用される電子構成部品を調
整する必要性は比較的少なく、その結果、コスト上有利である。

【０００８】 本発明の回路は、殊に、他方のブリッジ分岐が２つのコンデンサによって形成
されている半波ブリッジ回路に使用するのに適している。殊に、本発明の回路は
、半波ブリッジ回路のコンデンサが終段トランジスタによって代えられている全
波ブリッジ回路で使用するのに適している。この別のブリッジ分岐内にも、本発
明の回路を使用することができ、その結果、全波ブリッジ回路用に全部で２つの
比較器並びに２つの切換手段が必要である。

【０００９】 本発明の有利な実施例は、従属請求項から得られる。

【００１０】 通常作動中、入力信号に依存して切り換えられる比較器の出力信号は、有利に
は、論理選択回路に供給され、論理選択回路は、両トランジスタの一方の入力信
号に依存して、論理選択回路の出力側での信号切換が、許容不可能に高い電流が
両トランジスタの一方に流れる場合に限って行われるようにする。論理選択回路
の特に簡単な構成は、排他的論理和（ＯＲ）装置（ＥＸＯＲ）によって可能であ
る。

【００１１】 他の有利な構成は、切換手段に関しており、この切換手段は、有利には、スイ
ッチングトランジスタを含み、このスイッチングトランジスタは、分圧器の一方
の抵抗に並列抵抗を付加接続する。

【００１２】 以下、本発明の別の有利な実施例について説明する。

【００１３】 図面 図は、本発明の、終段での許容不可能に高い電流の検出回路の実施例を示す図
である。

【００１４】 図には、例えば、半導体ブリッジ回路として構成された終段１０が示されてい
る。第１及び第２の電流給電端子１１，１２間には、第１のトランジスタＴ１と
第２のトランジスタＴ２との直列回路が接続されている。トランジスタＴ１，Ｔ
２は、終段１０の半導体ブリッジ回路の第１のブリッジ分路を構成する。第２の
ブリッジ分路には、第１及び第２のコンデンサＣ１，Ｃ２が接続されている。電
気エネルギが供給されるべき負荷１３は、ブリッジ対角部に設けられている。

【００１５】 制御回路１４は、トランジスタＴ１に第１の切換信号１５を送出し、トランジ
スタＴ２に第２の切換信号１６を送出する。第２の切換信号１６は、更にスイッ
チングトランジスタＴ３並びに論理選択回路１７に供給される。

【００１６】 比較器１８は、両トランジスタＴ１，Ｔ２の接続点１９に生じる電圧を、両電
流給電端子１１，１２間に接続された分圧器２１の中間タップ２０の電圧と比較
する。分圧器２１は、抵抗Ｒ１，Ｔ２を有しており、その際、抵抗Ｒ２は、中間
タップ２０から第２の電流給電端子１２に接続されている。一般的に切換手段と
して示されたスイッチングトランジスタＴ３は、抵抗Ｒ２に対して並列抵抗Ｒ３
を並列接続することができる。

【００１７】 比較器１８は、出力信号２２を論理選択回路１７に送出し、論理選択回路は、
その出力側に過剰電流信号２３を形成する。

【００１８】 本発明の、終段１０での許容不可能に高い電流の検出回路は、以下のように作
動する： トランジスタＴ１，Ｔ２の一方内の過剰電流は、トランジスタＴ１，Ｔ２の切
換区間に生じる電圧降下を監視することによって検出することができる。トラン
ジスタＴ１，Ｔ２は、他の半導体構成素子であってもよく、この半導体構成素子
では、スイッチオン状態で切換区間に生じた電圧降下は、半導体構成素子を通っ
て流れる電流の尺度である。

【００１９】 この電圧降下は、比較器１８によって監視される。比較電圧は、分圧器２１の
中間タップ２０に生じる。両トランジスタＴ１，Ｔ２の内、常に一方だけがスイ
ッチオンされている。相応して、制御回路１４は、択一選択的に、トランジスタ
Ｔ１のスイッチオン用の第１の制御信号１５又はトランジスタＴ２のスイッチオ
ン用の第２の制御信号１６の一方だけを出力する。それにより、トランジスタＴ
１がスイッチオンされた場合、トランジスタＴ２並びに例えばスイッチングトラ
ンジスタとして構成された切換手段は、遮断されたままである。並列抵抗Ｒ３は
、この作動状態では作用せず、その結果、中間タップ２０の比較電圧は、抵抗Ｒ
１，Ｒ２によってのみ決められる。抵抗Ｒ１，Ｒ２は、中間タップ２０に、通常
作動中トランジスタＴ１を通って最大電流が流れるように調整された電圧が生じ
るように回路定数選定されている。トランジスタ内に生じる過剰電流により、ト
ランジスタＴ１のスイッチング区間に、比較電圧を下回るような大きさの電圧降
下が生じる。図に示された比較器１８のスイッチング論理では、接続点１９の電
圧が中間タップ２０の電位よりも低い電位を有する場合に、比較器１８の出力信
号２２が論理ローレベルに移行し、従って、トランジスタＴ１内の過剰電流の際
に、ローレベルの出力信号２２が生じる。

【００２０】 場合によって設けられている論理選択回路１７（有利には、排他的論理和装置
（ＥＸＯＲ）として構成されている）は、過剰電流信号２３として同様にローレ
ベルを送出する。と言うのは、排他的論理和装置１７には、第２のスイッチング
信号１６が同様にローレベル（トランジスタＴ２，Ｔ３は、各々遮断される）と
して供給される。

【００２１】 トランジスタＴ１に通常電流が生じる場合、トランジスタＴの電圧降下は、比
較器１８を切り換えるのには十分でない。比較器の出力信号２２は、この作動状
態で論理ハイレベルであり、この論理ハイレベルは、同様に論理選択回路の出力
側に生じる。過剰電流信号２３としてのハイレベルは、過剰電流が生じていない
ということを示す。

【００２２】 制御回路１４の切換後、つまり、第１の制御信号１５がなく、その代わり、第
２の制御信号１６がトランジスタＴ２及びトランジスタＴ３のスイッチオンのた
めに生じる場合に、比較器１８は、トランジスタＴ２の電圧降下を監視する。ス
イッチングトランジスタＴ３は、分圧器２１で、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ２との並列回
路によって評価される。抵抗Ｒ３は、分圧器２１の中間タップ２０に生じる比較
電圧が、トランジスタＴ２に生じる最大許容電圧降下で決定されるように回路定
数選定されている。トランジスタＴ２を流れる許容電流では、この電圧降下は、
比較電圧よりも小さく、その結果、比較器１８は、ローレベルの出力信号を送出
する。論理選択回路１７は、第２の切換信号１６がこの時点でハイレベルを有し
ているので、ハイレベルの出力信号を出力する。トランジスタＴ２を流れる電流
が所定量を超過すると、比較器１８の出力信号２２は、ハイレベルに切換わり、
このハイレベルでは、第２の切換信号１６が同時にハイレベルで生じている場合
に、過剰電流信号２３は、論理ローレベルになる。

【００２３】 論理選択回路１７の出力側での過剰電流信号２３は、終段１０を完全に又は少
なくとも部分的に遮断するように使用することができる。殊に、過剰電流が生じ
る各トランジスタは、制御回路１４を用いて個別に遮断することができる。論理
選択回路１７は、過剰電流信号２３の過剰電流の際に常に同じ論理レベルを有し
ているようにされる。両切換信号１５，１６は、常に分かっているので、論理選
択回路１７は必要ない。過剰電流のない通常作動状態の範囲内で、両切換信号１
５，１６の切換レベルの切換時に、比較器１８の出力信号２２は切換えられるが
、そのような信号切換は、全終段１０用又は各当該トランジスタＴ１，Ｔ２用の
詳細に説明しない遮断装置内に含まれることがある。

【００２４】 図示の半導体ブリッジ回路は、本発明の主要構成要素を２倍にすることによっ
て即座に全波ブリッジ回路に補完することができる。両コンデンサＣ１，Ｃ２の
代わりに、別のトランジスタを設けてもよい。更に、別の切換可能な分圧器２１
並びに別の比較器１８が必要である。

【００２５】 本発明の回路は、殊に、高周波クロック制御型終段１０に使用することができ
る。クロック周波数の低減時に、更にコスト低減のために、構成部品コストを更
に、集積化Ａ／Ｄ変換器及びデジタル信号処理部を備えたマイクロプロセッサを
使用することによって低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の、終段での許容不可能に高い電流の検出回路の実施例を示す図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 終段（１０）での許容不可能に高い電流の検出回路であって
   、前記終段（１０）は、第１及び第２の電流給電端子（１１，１２）間に接続さ
   れた、第１の半導体構成素子（Ｔ１）と第２の半導体構成素子（Ｔ２）との直列
   回路を含んでおり、比較器（１８）を有しており、該比較器（１８）は、前記各
   半導体構成素子（Ｔ１，Ｔ２）に生じる電圧降下を所定の限界値と比較する回路
   において、 比較器（１８）の一方の入力側は、第１の半導体構成素子（Ｔ１）と第２の半導
   体構成素子（Ｔ２）との接続点に接続されており、前記比較器（１８）の他方の
   入力側は、両電流給電端子（１１，１２）間に接続された分圧器（２１）の中間
   タップに接続されており、切換手段（Ｔ３）は、分圧比の切換のために設けられ
   ており、前記切換手段（Ｔ３）は、前記各半導体構成素子（Ｔ１，Ｔ２）の内の
   一方の切換信号（１５，１６）によって制御されることを特徴とする検出回路。
2. 【請求項２】 論理選択回路（１７）が設けられており、該論理選択回路（
   １７）には、比較器（１８）の出力信号（２２）及び切換信号（１５，１６）が
   供給される請求項１記載の回路。
3. 【請求項３】 論理選択回路（１７）は、排他的論理和装置として構成され
   ている請求項２記載の回路。
4. 【請求項４】 切換手段（Ｔ３）として、スイッチングトランジスタが設け
   られており、該スイッチングトランジスタは、分圧器（２１）の抵抗（Ｒ１，Ｒ
   ２）に並列抵抗（Ｒ３）を並列接続する請求項１記載の回路。