JP2006349417A - ソレノイド駆動用トランジスタの温度異常検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 構成の小型化ならびに製造の容易化を図ることを課題とする。
【解決手段】 外付けされた駆動用トランジスタ３がオフ状態のときに、昇圧回路１１からスイッチ１３を介して駆動用トランジスタ３の寄生ダイオード３１に定電流Ｉｆを供給し、このときに電圧モニタ回路１５でモニタされた駆動用トランジスタ３の寄生ダイオード３１の順方向電圧Ｖｆと、駆動用トランジスタ３の最大接合温度時の寄生ダイオード３１のＶ−Ｉ特性における定電流Ｉｆに対応した順方向電圧Ｖｆｊｍａｘとの比較結果に基づいて、駆動用トランジスタ３の温度異常を検出回路１６で検出して構成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＰＷＭ制御（Pulse Width Modulation：パルス幅変調制御）によりソレノイドに駆動電流（通電電流）を供給制御するソレノイド駆動用のトランジスタの温度異常を検出するソレノイド駆動用トランジスタの温度異常検出装置に関する。

従来、負荷を駆動制御するトランジスタの温度異常を検出する技術としては、例えば以下に示す文献に記載されたものが知られている（特許文献１参照）。この文献に記載された技術では、負荷を駆動制御するパワーＭＯＳトランジスタが形成されたインテリジェントパワーＭＯＳトランジスタＩＣに過熱検出回路を設け、この過熱検出回路でパワーＭＯＳトランジスタの接合温度が上限温度以上に過熱しているか否かを判別している。
特開平６−５８４８号公報

上記従来の構成においては、負荷を駆動制御する駆動用トランジスタの温度異常を検出する検出回路と駆動用トランジスタとを、他の構成要素も含めて同チップに集積化した構成を採用していた。このような構成では、多数の負荷を駆動制御する場合には、負荷の個数分のＩＣチップが必要となり、駆動用トランジスタに汎用のトランジスタを用いる場合に比べて、構成の大型化やコストが上昇するといったデメリットが生じる。

また、大電流の駆動電流が必要となるソレノイドが負荷となる場合には、駆動用トランジスタのサイズが大型化するので、駆動用トランジスタならびに過熱検出回路とその他のデバイスを１チップ内に形成すると、チップ面積が増大するといったデメリットが生じる。

さらに、大電流を流す駆動用トランジスタのパワー部と、この駆動用トランジスタならびに過熱検出回路を含む制御部とを１チップ化する場合には、制御部の形成面積に対してパワー部の形成面積の割合が極めて大きくなり、１チップに集積化する効率が悪くなる。また、パワー部と制御部との製造プロセスが異なることにより、１チップに集積化する効率が悪くなる。

そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、構成の小型化、ならびに製造の容易化を図ったソレノイド駆動用トランジスタの温度異常検出装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、外付けされたソレノイド駆動用トランジスタをスイッチング制御し、前記ソレノイド駆動用トランジスタを介してソレノイド駆動用電源からソレノイドに電流を供給制御し、前記ソレノイド駆動用トランジスタの温度異常を検出するソレノイド駆動用トランジスタの温度異常検出装置において、前記ソレノイド駆動用電源の電源電圧以上の昇圧電圧を生成する昇圧回路と、前記ソレノイド駆動用トランジスタがオフ状態のときに、前記昇圧回路から前記ソレノイド駆動用トランジスタの寄生ダイオードに定電流を選択的に供給するスイッチと、前記スイッチを介して前記ソレノイド駆動用トランジスタの寄生ダイオードに定電流が供給されたときに、前記ソレノイド駆動用トランジスタの寄生ダイオードの順方向電圧を検出する電圧モニタ回路と、前記電圧モニタ回路で検出された順方向電圧と、温度異常を判定する判定電圧とを比較し、その比較結果に基づいてソレノイド駆動用トランジスタの温度異常を検出する検出回路とを有することを特徴とする。

上記特徴の請求項１記載の発明によれば、構成の小型化ならびに製造の容易化を達成することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記判定電圧は、前記ソレノイド駆動用トランジスタの最大接合温度における電圧−電流特性において、前記ソレノイド駆動用トランジスタの寄生ダイオードに供給される定電流に対応した電圧に設定されることを特徴とする。

上記特徴の請求項２記載の発明によれば、ソレノイド駆動用トランジスタの温度異常を的確に判定することができる。

以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の実施例を説明する。

図１は本発明の実施例１に係るソレノイド駆動用トランジスタの温度異常検出装置の構成を示す図である。図１に示す実施例１のソレノイド駆動用トランジスタの温度異常検出装置１は、１チップにＩＣ化されて、ソレノイド２を駆動制御する駆動用トランジスタ３が外付けされ、ＰＷＭ制御によりソレノイド２を流れるソレノイド電流を制御する制御中枢となるマイクロコンピュータ（図示せず）が接続され、マイクロコンピュータから与えられるＰＷＭ制御信号に基づいてソレノイド２を駆動制御する。また、温度異常検出装置１は、駆動用トランジスタ３の最大接合温度における寄生ダイオードの順方向電圧−電流特性に基づいて駆動用トランジスタ３の温度異常を検出する。

ソレノイド２は、ソレノイド２を流れるソレノイド電流の電流経路の上流側から駆動制御され、ＮチャネルのＭＯＳＦＥＴからなる駆動用トランジスタ３を介してソレノイド２に給電する駆動用電源ＶＢに接続されている。

温度異常検出装置１は、昇圧回路１１、スイッチング制御回路１２、スイッチ１３、定電流源１４、電圧モニタ回路１５、検出回路１６を備えて構成されている。

昇圧回路１１は、駆動用電源ＶＢの電源電圧をＶＢとし、駆動用トランジスタ３のしきい値電圧をＶｔｈとすると、この電源電圧ＶＢを昇圧して、昇圧電圧Ｖｃｐ（≧ＶＢ＋Ｖｔｈ）を生成し、生成した昇圧電圧をスイッチング制御回路１２に与える。

スイッチング制御回路１２は、上述したマイクロコンピュータから与えられるＰＷＭ制御の制御信号に基づいて、昇圧回路１１から与えられる昇圧電圧Ｖｃｐをハイレベルとしたスイッチング信号を駆動用トランジスタ３のゲート端子に与え、駆動用トランジスタ３をオン／オフ制御する。スイッチング制御回路１２は、スイッチ１３をスイッチング制御するスイッチング信号をスイッチ１３に与える。スイッチング制御回路１２は、検出回路１６から与えられる異常検出信号に基づいて、上記ＰＷＭ制御の制御信号に優先させて駆動用トランジスタ３をオフさせる。

スイッチ１３は、その一端が定電流Ｉｆを供給する定電流源１４を介して昇圧回路１１に接続され、他端が駆動用トランジスタ３とソレノイド２との接続点側（駆動用トランジスタ３のソース端子側）に接続され、駆動用トランジスタ３のソース−ドレイン間に形成される寄生ダイオード３１に定電流源１４から定電流Ｉｆを供給制御する。

電圧モニタ回路１５は、駆動用トランジスタ３のソース端子とドレイン端子との間に接続され、駆動用トランジスタ３のオフ時に寄生ダイオード３１に定電流Ｉｆが流れた際の寄生ダイオード３１の順方向電圧Ｖｆを検出し、検出した順方向電圧Ｖｆを検出回路１６に与える。

検出回路１６は、電圧モニタ回路１５から与えられる順方向電圧Ｖｆ、定電流Ｉｆ、ならびに予め用意された、駆動用トランジスタの最大接合温度（Ｔｊｍａｘ）時の寄生ダイオード３１のＶ−Ｉ特性に基づいて、駆動用トランジスタの温度異常（過熱）を検出する。

このような構成において、スイッチング制御回路１２から与えられるスイッチング制御信号により駆動用トランジスタ３がオン／オフ制御され、ソレノイド２に駆動電流が供給制御される。このとき、駆動用トランジスタ３のゲート電位は、図２のタイミングチャートに示すように変化し、駆動用トランジスタ３のオン／オフの周期ＴはＰＷＭ制御の周波数に応じて一定となる。

このようにスイッチング制御される駆動用トランジスタ３のゲート電位がロウレベルとなり、駆動用トランジスタ３がオフの時に、図２に示すように、スイッチング制御回路１２によりスイッチ１３をオフからオンにする。これにより、図３に示すように、昇圧回路１１→定電流源１４→オン状態のスイッチ１３→オフ状態の駆動用トランジスタ３の寄生ダイオード３１→駆動用電源ＶＢの経路で寄生ダイオード３１に定電流Ｉｆが供給される。

寄生ダイオード３１に定電流Ｉｆが供給された後、寄生ダイオード３１の順方向電圧Ｖｆは電圧モニタ回路１５で検出され、検出された寄生ダイオード３１の順方向電圧Ｖｆは、検出回路１６に与えられる。

検出回路１６では、電圧モニタ回路１５から与えられた寄生ダイオード３１の順方向電圧Ｖｆと寄生ダイオード３１に供給された定電流Ｉｆとに基づいて、駆動用トランジスタ３の温度異常を検出する。すなわち、電圧モニタ回路１５から与えられた寄生ダイオード３１の順方向電圧Ｖｆと、駆動用トランジスタ３の最大接合温度（Ｔｊｍａｘ）時の寄生ダイオード３１の順方向電圧Ｖｆｊｍａｘとが検出回路１６で比較される。

駆動用トランジスタ３の最大接合温度（Ｔｊｍａｘ）時の寄生ダイオード３１の順方向電圧Ｖｆｊｍａｘは、例えば図４に示すような駆動用トランジスタ３の最大接合温度（Ｔｊｍａｘ）時の寄生ダイオード３１のＶ−Ｉ特性に基づいて、Ｖ−Ｉ特性の定電流Ｉｆに対応した順方向電圧Ｖｆｊｍａｘとして設定される。

上記比較結果において、電圧モニタ回路１５でモニタされた順方向電圧Ｖｆ＞上記Ｖｆｊｍａｘが成立した場合は、駆動用トランジスタ３は許容範囲内の温度であると推定する。一方、電圧モニタ回路１５でモニタされた順方向電圧Ｖｆ＜上記Ｖｆｊｍａｘが成立した場合には、駆動用トランジスタ３の接合温度が最大接合温度よりも高くなっているものと推定し、駆動用トランジスタ３が過熱して温度異常が発生しているものと判別する。

このようにして、検出回路１６で駆動用トランジスタ３の温度異常が検出されると、異常検出信号が検出回路１６からスイッチング制御回路１２に与えられる。これにより、スイッチング制御回路１２は駆動用トランジスタ３のゲート電位をローレベルに保持して駆動用トランジスタ３をオフし、駆動用トランジスタ３に流れる電流を遮断し、駆動用トランジスタ３の過熱を回避して、駆動用トランジスタ３の損傷を防止する。

このように、上記実施例においては、ソレノイド２を駆動制御する駆動用トランジスタ３を、この駆動用トランジスタ３のスイッチング制御ならびに温度異常を検出する温度異常検出装置１が形成される半導体集積回路とは別に設けるようにしたので、駆動用トランジスタ３を汎用のトランジスタで構成することが可能となる。これにより、多数のソレノイドを駆動する場合には、温度異常検出装置１をソレノイドの個数に応じて設けられた複数の駆動用トランジスタ３に対して、共通化することが可能となり、従来に比べて構成の小型化ならびにコストの低下を達成することができる。

また、駆動用トランジスタ３を集積化した場合には多くの形成面積が必要となる駆動用トランジスタ３を、集積化した温度異常検出装置１に対して外付けすることで、温度異常検出装置１のチップ面積を低減することが可能となる。さらに、比較的小電流を扱う温度異常検出装置１と、温度異常検出装置１に比べて大電流が流れる駆動用トランジスタ３とは、製造プロセスが異なるため、製造プロセスが異なる構成を分けて集積化することで、温度異常検出装置１の集積化を容易に行うことが可能となる。

駆動用トランジスタ３の温度異常を検出する際に、電圧モニタ回路１５でモニタされた駆動用トランジスタ３における寄生ダイオード３１の順方向電圧Ｖｆと比較する電圧を、駆動用トランジスタ３の最大接合温度（Ｔｊｍａｘ）時の寄生ダイオード３１のＶ−Ｉ特性における定電流Ｉｆに対応した順方向電圧Ｖｆｊｍａｘに設定することで、駆動用トランジスタ３の温度異常を的確に判定することが可能となる。

本発明の実施例１に係るソレノイド駆動用トランジスタの温度異常検出装置の構成を示す図である。 本発明の実施例１に係るタイミングチャートである。 駆動用トランジスタの寄生ダイオードに流れる電流経路を示す図である。 駆動用トランジスタの最大接合温度におけるＶ−Ｉ特性を示す図である。

符号の説明

１…ソレノイド駆動用トランジスタの温度異常検出装置
２…ソレノイド
３…駆動用トランジスタ
１１…昇圧回路
１２…スイッチング制御回路
１３…スイッチ
１４…定電流源
１５…電圧モニタ回路
１６…検出回路
３１…寄生ダイオード

Claims (2)

1. 外付けされたソレノイド駆動用トランジスタをスイッチング制御し、前記ソレノイド駆動用トランジスタを介してソレノイド駆動用電源からソレノイドに電流を供給制御し、前記ソレノイド駆動用トランジスタの温度異常を検出するソレノイド駆動用トランジスタの温度異常検出装置において、
   前記ソレノイド駆動用電源の電源電圧以上の昇圧電圧を生成する昇圧回路と、
   前記ソレノイド駆動用トランジスタがオフ状態のときに、前記昇圧回路から前記ソレノイド駆動用トランジスタの寄生ダイオードに定電流を選択的に供給するスイッチと、
   前記スイッチを介して前記ソレノイド駆動用トランジスタの寄生ダイオードに定電流が供給されたときに、前記ソレノイド駆動用トランジスタの寄生ダイオードの順方向電圧を検出する電圧モニタ回路と、
   前記電圧モニタ回路で検出された順方向電圧と、温度異常を判定する判定電圧とを比較し、その比較結果に基づいてソレノイド駆動用トランジスタの温度異常を検出する検出回路と
   を有することを特徴とするソレノイド駆動用トランジスタの温度異常検出装置。
2. 前記判定電圧は、前記ソレノイド駆動用トランジスタの最大接合温度における電圧−電流特性において、前記ソレノイド駆動用トランジスタの寄生ダイオードに供給される定電流に対応した電圧に設定される
   ことを特徴とする請求項１記載のソレノイド駆動用トランジスタの温度異常検出装置。

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