JP2010140157A - Protection device for transistor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To shorten power supply interruption time of a transistor due to a protecting operation. <P>SOLUTION: When the engagement of any foreign matter occurs in a motor 2, the currents of MOSFET 7 and 8 are rapidly increased, and a detection temperature by a diode 15 arranged in the neighborhood of MOSFET7 and 8 is rapidly increased. When the detected temperature exceeds a first overheat protection level T1, a first overheat detection signal S1 is changed to an H level, and the reset state of a latch 27 is released. Afterwards, when detection currents exceed an overcurrent protection level ia, the output signal S3 of the latch 27 is changed to an H level, and the signal S3 in the H level is output only in a fixed power supply interruption time Tm from the point of time. When the detection temperature is decreased to a first overheat protection level T1 or less during the power supply interruption time Tm, the first overheat detection signal S1 is changed to an L level, and the latch 27 is reset. In this case, the second overheat detection signal S2 is put in an L level, and a motor driving circuit 1 is restored from the power supply interruption state to a power supply operation state. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、過電流および過熱に対するトランジスタの保護装置に関する。   The present invention relates to a protection device for a transistor against overcurrent and overheating.

トランジスタを用いてモータへの通電を制御する構成において、モータロックやモータ巻線の短絡が発生すると、通電経路中に存在していたモータの誘起電圧が失われるため、トランジスタには過大な電流が流れる。この過電流により、トランジスタの温度は急激に上昇する。しかし、IC等において、トランジスタから温度検出素子への熱伝導には遅れがあり、ノイズ防止のため温度検出回路にフィルタを挿入する場合もある。このため、過熱保護回路だけではトランジスタを十分に保護できない場合がある。   In a configuration in which the energization of the motor is controlled using a transistor, if a motor lock or a short-circuit of the motor winding occurs, the induced voltage of the motor that existed in the energization path is lost. Flowing. Due to this overcurrent, the temperature of the transistor rises rapidly. However, in an IC or the like, there is a delay in heat conduction from the transistor to the temperature detection element, and a filter may be inserted into the temperature detection circuit to prevent noise. For this reason, the transistor may not be sufficiently protected only by the overheat protection circuit.

そこで、従来の保護装置では、発熱上昇勾配が大きく過熱検出による保護ができない場合に備えて過電流保護回路を備えている。過電流検出回路は、電流が過電流保護レベルを超えたことを検出すると直ちにトランジスタの通電を停止し、その後一定の通電遮断時間を経過した後に復帰させるようになっている。こうした保護装置では、ICの周囲環境温度が許容動作環境温度の上限値である場合、電流が許容電流の最大値である場合など最悪の条件下であってもIC(トランジスタ)を保護可能なように、上記一定の通電遮断時間は余裕を持って設定されている。   Therefore, the conventional protection device is provided with an overcurrent protection circuit in preparation for a case where the heat generation rise gradient is large and protection by overheat detection cannot be performed. The overcurrent detection circuit stops energization of the transistor as soon as it detects that the current exceeds the overcurrent protection level, and then returns after a certain energization cut-off time has elapsed. In such a protection device, it is possible to protect the IC (transistor) even under worst conditions such as when the ambient environment temperature of the IC is the upper limit value of the allowable operating environment temperature or when the current is the maximum value of the allowable current. In addition, the constant energization cut-off time is set with a margin.

例えば、特許文献1記載の過電流保護装置は、モータの予熱中に過電流を検出すると、予熱動作を一旦中断した後で予熱動作をリトライし、予熱中にリトライ回数が所定回数になると予熱制御を終了する。また、特許文献2記載のパッシブベルト制御装置は、シートベルトを駆動するモータがロックするとモータを一旦停止し、所定時間の経過後にモータに駆動信号を再出力するリトライ制御を実行する。リトライによる再出力回数が所定回数に達した場合には再出力動作を禁止する。
特開平09−271135号公報 実公平06−013015号公報
For example, when the overcurrent protection device described in Patent Document 1 detects an overcurrent during preheating of the motor, the preheating operation is temporarily stopped after the preheating operation is temporarily stopped, and the preheating control is performed when the number of retries reaches a predetermined number during preheating. Exit. In addition, the passive belt control device described in Patent Document 2 executes retry control in which when the motor that drives the seat belt is locked, the motor is temporarily stopped, and a drive signal is re-output to the motor after a predetermined time has elapsed. When the number of re-outputs due to the retry reaches a predetermined number, the re-output operation is prohibited.
JP 09-271135 A No. 06-013015

モータを駆動する装置の場合、異物の噛み込みにより一時的に過電流が流れても、モータの惰性回転により直ぐに異物が外れ、正常駆動できる状態に戻ることがある。しかし、上述した従来の保護装置は、一旦過電流を検出すると、たとえ回転駆動状態に復帰できる状態に回復しても、一定の通電遮断時間が経過するまでモータ駆動を停止し続ける。このため、例えば車両の燃料ポンプをモータ駆動する場合にあっては、一時的な過電流の発生であるにもかかわらずエンジンの回転に影響を及ぼす虞があった。   In the case of a device that drives a motor, even if an overcurrent temporarily flows due to the biting of foreign matter, the foreign matter may be immediately removed due to inertial rotation of the motor, and the motor may return to a normal driving state. However, once the overcurrent is detected, the conventional protection device described above continues to stop the motor drive until a certain energization cut-off time elapses even if the state returns to the state where the rotational drive state can be restored. For this reason, for example, when the fuel pump of the vehicle is driven by a motor, there is a possibility of affecting the rotation of the engine despite the occurrence of a temporary overcurrent.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、保護動作によるトランジスタの通電遮断時間を短縮可能なトランジスタの保護装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a transistor protection device capable of shortening the energization cutoff time of the transistor by the protection operation.

請求項1に記載した手段によれば、トランジスタに流れる電流を検出し、その検出電流が過電流保護レベルを超えた時に過電流検出信号を出力する。また、トランジスタの近傍に温度検出手段を配置し、その検出温度が第1の過熱保護レベルを超えているときに第1の過熱検出信号を出力する。通電制御回路は、過電流検出信号が出力された時点から一定の時間だけトランジスタを通電遮断状態に設定するとともに、その一定時間内に検出温度が第1の過熱保護レベルを超えた状態から第1の過熱保護レベル以下となって第1の過熱検出信号の出力が停止した場合には、その停止時点からトランジスタを通電動作状態に復帰させる。   According to the first aspect of the present invention, the current flowing through the transistor is detected, and an overcurrent detection signal is output when the detected current exceeds the overcurrent protection level. In addition, a temperature detecting means is arranged in the vicinity of the transistor, and a first overheat detection signal is output when the detected temperature exceeds the first overheat protection level. The energization control circuit sets the transistor in the energization cut-off state for a certain time from the time when the overcurrent detection signal is output, and the first temperature from the state in which the detected temperature exceeds the first overheat protection level within the certain time. When the output of the first overheat detection signal is stopped at a level below the overheat protection level, the transistor is returned to the energized operation state from the stop point.

第1の過熱保護レベルは、例えばトランジスタの周囲環境温度が許容動作環境温度の上限値である場合、通電動作時のトランジスタに流れる電流が許容電流の最大値である場合のように、トランジスタが熱的に最も苛酷な条件となる場合であっても、トランジスタを通電遮断状態から通電動作状態に復帰させたときにトランジスタが故障しない温度レベルに設定されている。   For example, when the ambient temperature of the transistor is the upper limit value of the allowable operating environment temperature, the first overheat protection level is the same as when the current flowing through the transistor during the energization operation is the maximum value of the allowable current. Even in the most severe conditions, the temperature level is set so that the transistor does not fail when the transistor is returned from the energization cutoff state to the energization operation state.

その結果、トランジスタに過電流が流れると、一旦は通電遮断状態に移行するとともに検出温度が第1の過熱保護レベルを超えるが、その後検出温度が第1の過熱保護レベル以下になると、上記一定時間を待つことなくトランジスタは通電動作状態に復帰するので、過電流検出時における実質的な通電遮断時間を極力短くできる。また、第1の過熱保護レベルを上述のように設定したので、通電動作状態への復帰時に依然として過電流の発生原因が存在していても、再度の過電流遮断に至るまでの間にトランジスタが故障することを防止することができる。   As a result, when an overcurrent flows through the transistor, the transistor temporarily shifts to the energization cut-off state and the detected temperature exceeds the first overheat protection level. Since the transistor returns to the energized operation state without waiting for the time, the substantial energization interruption time at the time of detecting the overcurrent can be shortened as much as possible. In addition, since the first overheat protection level is set as described above, even if the cause of the overcurrent is still present at the time of returning to the energized operation state, the transistor is not activated until the overcurrent is shut off again. It is possible to prevent failure.

請求項2に記載した手段によれば、第1の過熱保護レベルよりも高い温度レベルであって、トランジスタに通電すると短時間で故障に至る蓋然性の高い第2の過熱保護レベルを設定する。そして、検出温度が第2の過熱保護レベルを超えているときには、過電流検出信号および第1の過熱検出信号の出力状態にかかわらずトランジスタを強制的に通電遮断状態に制御するので、トランジスタを確実に保護することができる。   According to the second aspect of the present invention, the second overheat protection level that is higher than the first overheat protection level and has a high probability of causing a failure in a short time when the transistor is energized is set. When the detected temperature exceeds the second overheat protection level, the transistor is forcibly controlled to be turned off regardless of the output state of the overcurrent detection signal and the first overheat detection signal. Can be protected.

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図1は、車両用燃料ポンプのモータ駆動回路を備えたICの構成図である。モータ駆動回路以外の構成および電源端子などは省略している。ICに内蔵されたモータ駆動回路1は、通断電を指令する通電指令信号Sdに従ってモータ2を駆動するとともに、モータ2を過電流および過熱から保護する保護機能を備えている。モータ2は、ICの出力端子3、4間に接続されるようになっている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of an IC including a motor drive circuit for a vehicle fuel pump. The configuration other than the motor drive circuit and the power supply terminal are omitted. The motor drive circuit 1 built in the IC drives the motor 2 in accordance with an energization command signal Sd for commanding power interruption and has a protection function for protecting the motor 2 from overcurrent and overheating. The motor 2 is connected between the output terminals 3 and 4 of the IC.

バッテリ電圧VBを供給する電源線5と出力端子3との間、出力端子4と電源線(グランド線)6との間には、それぞれNチャネル型MOSFET7、8(トランジスタ)が接続されている。MOSFET7に付随して、MOSFET7とゲート同士およびドレイン同士が接続されたMOSFET9(電流検出手段)が形成されている。電流センス用のMOSFET9には、MOSFET7に流れる電流の1/N(Nは1より大きい定数)の電流が流れる。   N-channel MOSFETs 7 and 8 (transistors) are connected between the power supply line 5 for supplying the battery voltage VB and the output terminal 3, and between the output terminal 4 and the power supply line (ground line) 6, respectively. Attached to the MOSFET 7 is a MOSFET 9 (current detection means) in which the MOSFET 7 is connected to the gate and the drain. A current 1 / N (N is a constant larger than 1) of the current flowing through the MOSFET 7 flows through the current sensing MOSFET 9.

MOSFET9のソースと電源線6との間には、トランジスタ10と抵抗11とが直列に接続されている。オペアンプ12は、MOSFET7とMOSFET9の各ソースの電位を入力し、出力電圧によりトランジスタ10のベースを駆動する。これにより、MOSFET7とMOSFET9のドレイン・ソース間電圧が等しく制御され、MOSFET7に流れる電流をより正確に検出することが可能となる。保護電流設定回路13は、MOSFET7に対する過電流保護レベルiaに対応した基準電圧Vaを生成する。コンパレータ14(電流比較回路)は、抵抗11の両端電圧と基準電圧Vaとを比較することで、MOSFET7に流れる電流(検出電流)が過電流保護レベルiaを超えているときにHレベルの過電流検出信号Saを出力する。   A transistor 10 and a resistor 11 are connected in series between the source of the MOSFET 9 and the power supply line 6. The operational amplifier 12 inputs the potentials of the sources of the MOSFET 7 and the MOSFET 9 and drives the base of the transistor 10 by the output voltage. As a result, the drain-source voltages of the MOSFET 7 and the MOSFET 9 are controlled to be equal, and the current flowing through the MOSFET 7 can be detected more accurately. The protection current setting circuit 13 generates a reference voltage Va corresponding to the overcurrent protection level ia for the MOSFET 7. The comparator 14 (current comparison circuit) compares the voltage across the resistor 11 with the reference voltage Va, so that when the current (detection current) flowing through the MOSFET 7 exceeds the overcurrent protection level ia, the H level overcurrent. The detection signal Sa is output.

IC内において、MOSFET7、8の近傍にはダイオード15(温度検出手段)が形成されている。温度検出精度を高めるため、定電流回路16は、制御用電源電圧Vccを供給する電源線17からダイオード15に対し一定の電流を流している。第1の保護温度設定回路18は、MOSFET7、8に対する第1の過熱保護レベルT1に対応した基準電圧V1を設定するもので、抵抗19、20の直列回路から構成されている。コンパレータ21(第1の温度比較回路)は、ダイオード15の順方向電圧Vfと基準電圧V1とを比較することで、検出温度が第1の過熱保護レベルT1を超えているときにHレベルの第1の過熱検出信号S1を出力する。周知のように、ダイオードの順方向電圧Vfは約−2mV/℃の温度係数を有している。   In the IC, a diode 15 (temperature detecting means) is formed in the vicinity of the MOSFETs 7 and 8. In order to improve the temperature detection accuracy, the constant current circuit 16 supplies a constant current to the diode 15 from the power supply line 17 that supplies the control power supply voltage Vcc. The first protection temperature setting circuit 18 sets a reference voltage V1 corresponding to the first overheat protection level T1 for the MOSFETs 7 and 8, and is composed of a series circuit of resistors 19 and 20. The comparator 21 (first temperature comparison circuit) compares the forward voltage Vf of the diode 15 with the reference voltage V1, so that when the detected temperature exceeds the first overheat protection level T1, 1 overheat detection signal S1 is output. As is well known, the forward voltage Vf of the diode has a temperature coefficient of about -2 mV / ° C.

一方、第2の保護温度設定回路22は、MOSFET7、8に対する第2の過熱保護レベルT2に対応した基準電圧V2を設定するもので、抵抗23、24の直列回路から構成されている。コンパレータ25(第2の温度比較回路)は、ダイオード15の順方向電圧Vfと基準電圧V2とを比較することで、検出温度が第2の過熱保護レベルT2を超えているときにHレベルの第2の過熱検出信号S2を出力する。   On the other hand, the second protection temperature setting circuit 22 sets a reference voltage V2 corresponding to the second overheat protection level T2 for the MOSFETs 7 and 8, and is composed of a series circuit of resistors 23 and 24. The comparator 25 (second temperature comparison circuit) compares the forward voltage Vf of the diode 15 with the reference voltage V2, so that the H level first voltage is detected when the detected temperature exceeds the second overheat protection level T2. 2 overheat detection signal S2 is output.

第1の過熱検出信号S1とパワーオンリセット信号PORはANDゲート26に入力され、そのANDゲート26の出力信号はラッチ27のリセット端子に入力されている。パワーオンリセット信号PORは、ICに電源が投入された後一定時間だけLレベルになる。ANDゲート26の出力信号がLレベルの期間、ラッチ27はリセット状態となり、ラッチ27の出力信号はLレベルとなる。このラッチ27(通電制御回路)は、クロック端子に入力される過電流検出信号SaがLレベルからHレベルに変化すると、その時点から一定の通電遮断時間TmだけHレベルの信号S3を出力する。   The first overheat detection signal S1 and the power-on reset signal POR are input to the AND gate 26, and the output signal of the AND gate 26 is input to the reset terminal of the latch 27. The power-on reset signal POR becomes L level for a predetermined time after power is supplied to the IC. While the output signal of the AND gate 26 is at the L level, the latch 27 is in the reset state, and the output signal of the latch 27 is at the L level. When the overcurrent detection signal Sa input to the clock terminal changes from the L level to the H level, the latch 27 (energization control circuit) outputs an H level signal S3 for a certain energization cutoff time Tm from that point.

ラッチ27の出力信号S3と過熱検出信号S2は、NORゲート28を介してANDゲート29に与えられている。ANDゲート29には、上記通電指令信号Sdも入力されており、その出力信号はバッファ回路30を経てMOSFET7、8のゲートを駆動している。その結果、バッファ回路30は、ANDゲート29からHレベルの信号を入力するとMOSFET7、8をオン駆動し、Lレベルの信号を入力するとMOSFET7、8をオフ駆動する。なお、上述したモータ駆動回路1のうち、MOSFET7、8とバッファ回路30を除く回路が、本発明でいうトランジスタの保護装置に相当する。   The output signal S3 of the latch 27 and the overheat detection signal S2 are given to the AND gate 29 via the NOR gate 28. The AND gate 29 also receives the energization command signal Sd, and the output signal drives the gates of the MOSFETs 7 and 8 through the buffer circuit 30. As a result, when an H level signal is input from the AND gate 29, the buffer circuit 30 drives the MOSFETs 7 and 8 on, and when an L level signal is input, the buffer circuits 30 drives the MOSFETs 7 and 8 off. Of the motor drive circuit 1 described above, the circuit excluding the MOSFETs 7 and 8 and the buffer circuit 30 corresponds to the transistor protection device in the present invention.

次に、図2も参照しながら本実施形態の作用および効果を説明する。
まず、モータ駆動回路1で用いる各保護レベルについて説明する。過電流保護レベルiaは、ICの周囲環境温度(例えばICが載置される車載電子制御装置の内部温度)が動作上許容される環境温度の上限値である場合など最悪条件の下で設定したMOSFET7、8の最大定格電流である。MOSFET7、8に過電流保護レベルiaを超える電流が流れると、チャネル温度が急激に上昇し短時間で過電流による故障に至る。
Next, operations and effects of the present embodiment will be described with reference to FIG.
First, each protection level used in the motor drive circuit 1 will be described. The overcurrent protection level ia is set under worst conditions, such as when the ambient temperature of the IC (for example, the internal temperature of the on-vehicle electronic control device on which the IC is mounted) is the upper limit of the environmental temperature allowed for operation. This is the maximum rated current of the MOSFETs 7 and 8. When a current exceeding the overcurrent protection level ia flows through the MOSFETs 7 and 8, the channel temperature rises rapidly, resulting in a failure due to the overcurrent in a short time.

第1の過熱保護レベルT1は、ICの周囲環境温度が動作上許容される環境温度の上限値である場合または通電動作時のMOSFET7、8に流れる電流が許容電流の最大値(上述した最大定格電流よりも小さい)である場合のように、MOSFET7、8が熱的に最も苛酷な条件となる場合であっても、MOSFET7、8を通電遮断状態から通電動作状態に復帰させたときにMOSFET7、8が故障しない温度レベルに設定されている。また、第2の過熱保護レベルT2は、第1の過熱保護レベルT1よりも高い温度レベルであって、検出温度が当該レベルT2を超えているときにMOSFET7、8に通電すると短時間で故障に至る温度である。   The first overheat protection level T1 is the maximum allowable current (the above-described maximum rating) when the ambient temperature of the IC is the upper limit of the environmental temperature allowed for operation or when the current flows through the MOSFETs 7 and 8 during energization operation. Even when the MOSFETs 7 and 8 are thermally severely conditioned as in the case where the current is smaller than the current), the MOSFETs 7 and 8 are restored when the MOSFETs 7 and 8 are returned from the energization cut-off state to the energization operation state. 8 is set to a temperature level at which no failure occurs. The second overheat protection level T2 is a temperature level higher than the first overheat protection level T1, and if the MOSFETs 7 and 8 are energized when the detected temperature exceeds the level T2, the second overheat protection level T2 breaks down in a short time. Temperature.

図2は、モータ2の駆動中に異物の噛み込み、配線短絡、巻線短絡などにより一時的に過電流保護レベルiaを超える過電流が流れた場合の各部の波形を示している。上から順にMOSFET7の電流(検出電流)、過電流検出信号Sa、ラッチ27の出力信号S3、ダイオード15の順方向電圧Vf、第1の過熱検出信号S1の波形を表している。   FIG. 2 shows a waveform of each part when an overcurrent that temporarily exceeds the overcurrent protection level ia flows due to a foreign object being caught, a wiring short circuit, a winding short circuit, or the like while the motor 2 is being driven. The waveforms of the current (detection current) of the MOSFET 7, the overcurrent detection signal Sa, the output signal S3 of the latch 27, the forward voltage Vf of the diode 15, and the first overheat detection signal S1 are shown in order from the top.

時刻t1より前の正常な駆動状態では、検出電流が過電流保護レベルiaよりも小さいので、過電流検出信号SaはLレベルのままである。また、検出温度も第1の過熱保護レベルT1、T2よりも低いので、コンパレータ21、25が出力する第1、第2の過熱検出信号S1、S2もLレベルとなる。その結果、ラッチ27の出力信号S3がLレベルとなり、バッファ回路30は、通電指令信号Sdに従ってMOSFET7、8をオンオフ駆動する。   In a normal driving state before time t1, since the detected current is smaller than the overcurrent protection level ia, the overcurrent detection signal Sa remains at the L level. Since the detected temperature is also lower than the first overheat protection levels T1 and T2, the first and second overheat detection signals S1 and S2 output from the comparators 21 and 25 are also at the L level. As a result, the output signal S3 of the latch 27 becomes L level, and the buffer circuit 30 drives the MOSFETs 7 and 8 on and off in accordance with the energization command signal Sd.

時刻t1で異物の噛み込み、配線短絡、巻線短絡などが発生すると、MOSFET7、8の電流が急激に増加するとともに、MOSFET7、8のチャネル温度ひいては検出温度が急上昇する。時刻t2で検出温度が第1の過熱保護レベルT1を超えると(すなわちダイオード15の順方向電圧Vfが基準電圧V1よりも低下すると)、第1の過熱検出信号S1がLレベルからHレベルに変化し、ラッチ27のリセット状態が解除される。   When a foreign object bite, a wiring short circuit, a winding short circuit, etc. occur at time t1, the currents of the MOSFETs 7 and 8 increase rapidly, and the channel temperature of the MOSFETs 7 and 8 and thus the detected temperature increase rapidly. When the detected temperature exceeds the first overheat protection level T1 at time t2 (that is, when the forward voltage Vf of the diode 15 falls below the reference voltage V1), the first overheat detection signal S1 changes from the L level to the H level. Then, the reset state of the latch 27 is released.

その後、時刻t3で検出電流が過電流保護レベルiaを超えると、過電流検出信号SaがHレベルに変化し、ラッチ27の出力信号S3がLレベルからHレベルに変化する。このときに設定される一定のHレベル期間(通電遮断時間Tm)は、ICの周囲環境温度が動作上許容される環境温度の上限値である場合またはMOSFET7、8に流れる電流が許容電流の最大値である場合など熱的に過酷な条件の下でも、通電復帰時点(時刻t5)において十分な温度余裕を持って通電を開始できる時間である。従来技術では、必ず通電遮断時間Tmだけ待った後に通電復帰していた。   Thereafter, when the detected current exceeds the overcurrent protection level ia at time t3, the overcurrent detection signal Sa changes to H level, and the output signal S3 of the latch 27 changes from L level to H level. The constant H level period (energization cut-off time Tm) set at this time is the maximum allowable current when the ambient temperature of the IC is the upper limit of the environmental temperature allowed for operation or when the current flowing through the MOSFETs 7 and 8 is the maximum allowable current. This is a time during which energization can be started with a sufficient temperature margin at the time of energization return (time t5) even under severely thermal conditions such as a value. In the prior art, the energization is always restored after waiting for the energization cut-off time Tm.

過電流を検出すると、通電が停止するので検出温度が徐々に低下する。検出温度が第1の過熱保護レベルT1よりも低下すると(すなわちダイオード15の順方向電圧Vfが基準電圧V1よりも高くなると)、第1の過熱検出信号S1がHレベルからLレベルに変化し、ラッチ27がリセットされる。このとき、第2の過熱検出信号S2もLレベルであるので、モータ駆動回路1は通電遮断状態から通電動作状態に復帰する。   When the overcurrent is detected, the energization is stopped and the detected temperature gradually decreases. When the detected temperature falls below the first overheat protection level T1 (that is, when the forward voltage Vf of the diode 15 becomes higher than the reference voltage V1), the first overheat detection signal S1 changes from the H level to the L level, The latch 27 is reset. At this time, since the second overheat detection signal S2 is also at the L level, the motor drive circuit 1 returns from the energization cut-off state to the energization operation state.

なお、検出温度が第2の過熱保護レベルT2を超えると(すなわちダイオード15の順方向電圧Vfが基準電圧V2よりも低下すると)、第2の過熱検出信号S2がHレベルとなって、過電流検出信号Saおよび第1の過熱検出信号S1の出力状態にかかわらず直ちに通電遮断状態になる。   When the detected temperature exceeds the second overheat protection level T2 (that is, when the forward voltage Vf of the diode 15 is lower than the reference voltage V2), the second overheat detection signal S2 becomes H level and the overcurrent Regardless of the output state of the detection signal Sa and the first overheat detection signal S1, the power supply is immediately cut off.

また、検出温度が第1の過熱保護レベルT1を超えない場合には、ラッチ27の出力信号S3はLレベルのまま保持されることになる。この場合には、ラッチ27がリセット状態のままとなるので、その後に検出温度が第2の過熱保護レベルT2よりも低下しない限り通電が継続する。   Further, when the detected temperature does not exceed the first overheat protection level T1, the output signal S3 of the latch 27 is held at the L level. In this case, since the latch 27 remains in the reset state, energization is continued unless the detected temperature subsequently falls below the second overheat protection level T2.

一方、過電流検出信号SaがHレベルに変化した後にダイオード15の順方向電圧Vfが基準電圧V1よりも低下した場合には、過電流検出信号Saに基づいて通電を遮断できない。ICの構成上こうした事態が生じる可能性がある場合には、リセット信号の状態にかかわらず第1の過熱検出信号S1がHレベルに変化した時に信号S3をHレベルとするようにラッチ27を構成すればよい。   On the other hand, when the forward voltage Vf of the diode 15 falls below the reference voltage V1 after the overcurrent detection signal Sa changes to the H level, the energization cannot be cut off based on the overcurrent detection signal Sa. When such a situation may occur due to the configuration of the IC, the latch 27 is configured so that the signal S3 becomes the H level when the first overheat detection signal S1 changes to the H level regardless of the state of the reset signal. do it.

以上説明したように、本実施形態のモータ駆動回路1は、MOSFET7に流れる電流を検出し、その検出電流が過電流保護レベルiaを超えた時にHレベルの過電流検出信号Saを出力して通電を一旦停止する。その後、一定の通電遮断時間Tmの経過を待つ間において、検出温度が第1の過熱保護レベルT1を超えた状態からT1以下となって第1の過熱検出信号S1がLレベルに戻った時には、通電遮断時間Tmの経過を待つことなくその時点から直ちに通電動作状態に復帰する。   As described above, the motor drive circuit 1 according to the present embodiment detects the current flowing through the MOSFET 7 and outputs the H level overcurrent detection signal Sa when the detected current exceeds the overcurrent protection level ia. Is temporarily stopped. After that, while waiting for the passage of a certain energization cut-off time Tm, when the detected temperature becomes lower than T1 from the state where the first overheat protection level T1 exceeds the first overheat protection level T1, the first overheat detection signal S1 returns to the L level. Without waiting for the energization interruption time Tm to elapse, the apparatus immediately returns to the energization operation state from that point.

この第1の過熱保護レベルT1は、異物の噛み込み、配線短絡、巻線短絡などの異常状態が継続中にMOSFET7、8を通電動作状態に復帰させたとしても、再度の過電流遮断状態に至るまでの通電期間にMOSFET7、8が故障することがない温度に設定されている。従って、MOSFET7、8を過電流および過熱から保護しつつ、通電遮断時間Tmの経過を待つことなく短い時間でモータ2の駆動動作状態に復帰することができる。   Even if the MOSFETs 7 and 8 are returned to the energized operation state while the abnormal state such as foreign matter biting, wiring short-circuiting, winding short-circuiting or the like continues while the first overheat protection level T1 The temperature is set so that the MOSFETs 7 and 8 do not fail during the energization period. Therefore, it is possible to return to the driving operation state of the motor 2 in a short time without waiting for the energization interruption time Tm to elapse while protecting the MOSFETs 7 and 8 from overcurrent and overheating.

また、ICごとにMOSFET7、8の固有のオン抵抗Ronや静特性などがばらつくので、MOSFET7、8への通電による発熱特性(温度上昇特性)にもばらつきが生じる。従って、従来のように過電流検出時に一律に通電遮断時間Tmだけ通電を遮断する構成では、製品のばらつきを考慮して最も発熱量の多い素子を基準に通電遮断時間Tmを決定する必要があり、遮断時間が長くなり易かった。   Further, since the inherent on-resistance Ron and static characteristics of the MOSFETs 7 and 8 vary from IC to IC, the heat generation characteristics (temperature rise characteristics) due to energization of the MOSFETs 7 and 8 also vary. Therefore, in the conventional configuration in which the energization is interrupted uniformly only during the energization interruption time Tm when an overcurrent is detected, it is necessary to determine the energization interruption time Tm on the basis of the element with the largest amount of heat generation in consideration of product variations. It was easy to cut off time.

これに対し、本実施形態では、過電流検出後にも温度を検出し続け、第1の過熱保護レベルT1以下となったことを条件として通電復帰するので、上述した素子等のばらつきの影響を排除して確実な保護と遮断期間の短縮を実現できる。なお、ダイオード15の順方向電圧Vfにもばらつきは存在するので、ダイオード15に替えてばらつきの少ない温度検出手段を採用するとよい。   On the other hand, in the present embodiment, the temperature is continuously detected even after the overcurrent is detected, and the power supply is restored on condition that the temperature is lower than the first overheat protection level T1, thereby eliminating the influence of the above-described variation of elements and the like. Thus, reliable protection and shortening of the shut-off period can be realized. Note that since the forward voltage Vf of the diode 15 also varies, it is preferable to employ a temperature detecting means with little variation instead of the diode 15.

本実施形態のモータ2は、インジェクタに燃料を供給する燃料ポンプを駆動するものである。電子制御式の燃料噴射装置において、モータ2への通電が遮断されて回転速度が低下すると、インジェクタへの印加燃料圧力が低下し、やがてエンジンが停止する。また、モータ2がセンサレス駆動されるブラシレスモータである場合、一旦停止したモータ2を起動するには起動時間を要する。本実施形態のモータ駆動回路1は、過電流を検出したときに、従来よりも早いタイミングでモータ2を通電状態に復帰させるので、回転速度の低下が少ない惰性回転の状態から復帰させることができ、エンジンの停止を未然に防止することができる。   The motor 2 of the present embodiment drives a fuel pump that supplies fuel to the injector. In the electronically controlled fuel injection device, when the energization of the motor 2 is interrupted and the rotational speed is reduced, the fuel pressure applied to the injector is lowered and the engine is eventually stopped. Further, when the motor 2 is a sensorlessly driven brushless motor, it takes a start-up time to start the motor 2 that has been stopped. The motor drive circuit 1 according to the present embodiment returns the motor 2 to the energized state at an earlier timing than before when an overcurrent is detected, so that the motor drive circuit 1 can be recovered from the inertial rotation state with little reduction in the rotation speed. It is possible to prevent the engine from being stopped.

なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のように変形または拡張が可能である。
マイコンやロジック回路を用いて処理する場合、第1、第2の過熱保護レベルT1、T2に対応した基準電圧V1、V2のデジタル値を予めメモリ(第1、第2の保護温度設定回路に相当)に書き込み、ダイオード15の順方向電圧をA/D変換し、プロセッサ(CPU)により第1、第2の温度比較処理および通電制御処理を実行してもよい。さらに、過電流保護レベルiaに対応した基準電圧Vaのデジタル値を予めメモリに書き込み、抵抗11の両端電圧をA/D変換し、プロセッサにより電流比較処理および通電制御処理を実行してもよい。これらの場合において、一定の通電遮断時間Tmはタイマを用いて設定すればよい。
The present invention is not limited to the embodiment described above and shown in the drawings. For example, the present invention can be modified or expanded as follows.
When processing using a microcomputer or a logic circuit, digital values of the reference voltages V1 and V2 corresponding to the first and second overheat protection levels T1 and T2 are stored in advance in a memory (corresponding to the first and second protection temperature setting circuits). ), The forward voltage of the diode 15 may be A / D converted, and the processor (CPU) may execute the first and second temperature comparison processing and the energization control processing. Further, the digital value of the reference voltage Va corresponding to the overcurrent protection level ia may be written in the memory in advance, the voltage across the resistor 11 is A / D converted, and the current comparison process and the energization control process may be executed by the processor. In these cases, the constant energization cut-off time Tm may be set using a timer.

モータ2は、車両用燃料ポンプの駆動モータに限られず、電気自動車やエレベータで用いるモータのように回転の停止や回転速度の低下を防止することが要請されているものに広く適用できる。   The motor 2 is not limited to a drive motor for a vehicle fuel pump, and can be widely applied to a motor that is required to prevent the rotation from being stopped or the rotation speed from being lowered, such as a motor used in an electric vehicle or an elevator.

本発明の一実施形態を示すモータ駆動回路の構成図The block diagram of the motor drive circuit which shows one Embodiment of this invention 一時的に過電流が流れた場合の各部の波形図Waveform diagram of each part when overcurrent flows temporarily

符号の説明Explanation of symbols

図面中、7、8はMOSFET(トランジスタ)、9はMOSFET(電流検出手段)、13は保護電流設定回路、14はコンパレータ(電流比較回路)、15はダイオード(温度検出手段)、18は第1の保護温度設定回路、21はコンパレータ(第1の温度比較回路)、22は第2の保護温度設定回路、25はコンパレータ(第2の温度比較回路)、27はラッチ(通電制御回路)である。   In the drawing, 7 and 8 are MOSFETs (transistors), 9 is a MOSFET (current detection means), 13 is a protection current setting circuit, 14 is a comparator (current comparison circuit), 15 is a diode (temperature detection means), and 18 is a first. Protection temperature setting circuit, 21 is a comparator (first temperature comparison circuit), 22 is a second protection temperature setting circuit, 25 is a comparator (second temperature comparison circuit), and 27 is a latch (energization control circuit). .

Claims (2)

トランジスタに流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記トランジスタに対する過電流保護レベルを設定する保護電流設定回路と、
前記検出電流が前記過電流保護レベルを超えた時に過電流検出信号を出力する電流比較回路と、
前記トランジスタの近傍に配置された温度検出手段と、
前記トランジスタに対する第1の過熱保護レベルを設定する第1の保護温度設定回路と、
前記検出温度が前記第1の過熱保護レベルを超えているときに第1の過熱検出信号を出力する第1の温度比較回路と、
前記電流比較回路から前記過電流検出信号が出力された時点から一定時間だけ前記トランジスタを通電遮断状態に設定するとともに、その一定時間内に前記第1の温度比較回路が前記第1の過熱検出信号の出力を停止した場合には、その停止時点から前記トランジスタを通電動作状態に復帰させる通電制御回路とを備えていることを特徴とするトランジスタの保護装置。
Current detection means for detecting a current flowing through the transistor;
A protection current setting circuit for setting an overcurrent protection level for the transistor;
A current comparison circuit that outputs an overcurrent detection signal when the detection current exceeds the overcurrent protection level;
Temperature detecting means disposed in the vicinity of the transistor;
A first protection temperature setting circuit for setting a first overheat protection level for the transistor;
A first temperature comparison circuit that outputs a first overheat detection signal when the detected temperature exceeds the first overheat protection level;
The transistor is set in the energization cut-off state for a predetermined time from the time when the overcurrent detection signal is output from the current comparison circuit, and the first temperature comparison circuit within the predetermined time causes the first temperature comparison circuit to perform the first overheat detection signal. And a current-carrying control circuit for returning the transistor to a current-carrying operation state when the output is stopped.
前記第1の過熱保護レベルよりも高い温度の第2の過熱保護レベルを設定する第2の保護温度設定回路と、
前記検出温度が前記第2の過熱保護レベルを超えているときに第2の過熱検出信号を出力する第2の温度比較回路とを備え、
前記通電制御回路は、前記第2の温度比較回路が前記第2の過熱検出信号を出力している時には、前記過電流検出信号および前記第1の過熱検出信号の出力状態にかかわらず前記トランジスタを強制的に通電遮断状態に制御することを特徴とする請求項1記載のトランジスタの保護装置。
A second protection temperature setting circuit for setting a second overheat protection level at a temperature higher than the first overheat protection level;
A second temperature comparison circuit that outputs a second overheat detection signal when the detected temperature exceeds the second overheat protection level;
When the second temperature comparison circuit outputs the second overheat detection signal, the energization control circuit controls the transistor regardless of the output state of the overcurrent detection signal and the first overheat detection signal. 2. The transistor protection device according to claim 1, wherein the transistor is forcibly controlled to be in a power-off state.
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