JP2011041349A - Controller of load circuit - Google Patents

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Hiroo Yabe
弘男 矢部
淳 ▲高▼橋
Atsushi Takahashi
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a controller of a load circuit facilitating adjustment of a clamp voltage. <P>SOLUTION: The controller of the load circuit is provided with a drive circuit 13 having a superimposed power supply VP connected in series to a DC power supply VB, supplying a current to a gate of a MOSFET (M1) used as an electronic switch from the superimposed power supply VP to raise a gate voltage and turn on the MOSFET (M1), and a clamping circuit 14 which is changed in conjunction with a source voltage VS of the MOSFET (M1), generates a fluctuation voltage V2 which is set to be higher than the source voltage VS by a prescribed voltage, and extracts a part of the current output from the superimposed power supply VP and clamps a gate voltage VG to the prescribed voltage when the gate voltage VG of the MOSFET (M1) exceeds the fluctuation voltage (V2). <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、負荷回路の駆動を制御する制御装置に係り、特に、過電流が発生した場合に負荷回路全体を保護する技術に関する。   The present invention relates to a control device that controls driving of a load circuit, and more particularly to a technique for protecting the entire load circuit when an overcurrent occurs.

例えば、車両に搭載される各種ランプ、モータ等の負荷を駆動するための負荷回路は、車両に搭載されるバッテリ(直流電源)と負荷との間に設けられるMOSFET(電界効果トランジスタ)を備えており、該MOSFETのオン、オフを切り換えることにより、負荷の駆動、停止を制御する。   For example, a load circuit for driving loads such as various lamps and motors mounted on a vehicle includes a MOSFET (field effect transistor) provided between a battery (DC power supply) mounted on the vehicle and the load. Thus, the driving and stopping of the load are controlled by switching the MOSFET on and off.

このような負荷回路では、回路の故障、動作不良、或いは短絡事故等に起因して過電流が流れる場合があり、負荷回路を過電流から保護するために、過電流保護回路が設けられ、従来より例えば、特開2005−323489号公報(特許文献1)に記載されたものが知られている。   In such a load circuit, overcurrent may flow due to circuit failure, malfunction, short circuit accident, etc., and in order to protect the load circuit from overcurrent, an overcurrent protection circuit is provided. For example, what was described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2005-323489 (patent document 1) is known.

特許文献1では、MOSFETのゲートとソースとの間にツェナーダイオードを設け、過電流の発生に起因してソース電圧が低下し、所定値を下回った場合に、該ツェナーダイオードを用いてゲート・ソース間の電圧を一定電圧にクランプすることにより、MOSFETに流れる電流を制限し、過電流による発熱を回避することが記載されている。   In Patent Document 1, a Zener diode is provided between the gate and source of a MOSFET, and when the source voltage drops due to the occurrence of an overcurrent and falls below a predetermined value, the Zener diode is used to form a gate / source. It is described that the current flowing through the MOSFET is limited by clamping the voltage between them to a constant voltage, thereby avoiding heat generation due to overcurrent.

特開2005−323489号公報JP 2005-323489 A

しかしながら、上述した特許文献1に開示された従来例は、ツェナーダイオードを用いて、MOSFETのゲート・ソース間電圧をクランプしており、一般的に入手可能なツェナーダイオードは、所望するクランプ電圧に設定することが難しい。即ち、ツェナーダイオードのツェナー電圧は予め決められた値となり、所望の電圧値に微調整することができない。従って、何とかクランプ電圧をきめ細かく調整したいという要望が高まりつつあった。   However, the conventional example disclosed in Patent Document 1 described above uses a Zener diode to clamp the gate-source voltage of the MOSFET, and the generally available Zener diode is set to a desired clamp voltage. Difficult to do. That is, the Zener voltage of the Zener diode becomes a predetermined value and cannot be finely adjusted to a desired voltage value. Therefore, there has been an increasing demand for finely adjusting the clamp voltage.

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、クランプ電圧を容易に調整することが可能な負荷回路の制御装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide a load circuit control device capable of easily adjusting a clamp voltage. .

上記目的を達成するため、本願請求項1に記載の発明は、直流電源と負荷との間に設けられた電界効果トランジスタのオン、オフを切り換えて、前記負荷の駆動、停止を制御する負荷回路の制御装置において、前記直流電源に対して直列に接続された重畳電源を備え、駆動信号が供給された際に、前記重畳電源から前記電界効果トランジスタのゲートに電流を供給してゲート電圧を上昇させ、前記電界効果トランジスタをオンとする駆動手段と、前記電界効果トランジスタのソース電圧と連動して変化すると共に該ソース電圧よりも所定電圧高くなるように設定された変動電圧(V2)を生成し、前記ゲート電圧が前記変動電圧(V2)を超えた場合に、前記重畳電源より出力される電流の一部を引き抜いて、前記ゲート電圧を所定電圧にクランプするクランプ手段と、を備えたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 of the present application is a load circuit that controls on / off of a load by switching on and off of a field effect transistor provided between a DC power supply and a load. The control device includes a superimposed power source connected in series to the DC power source, and when a drive signal is supplied, current is supplied from the superimposed power source to the gate of the field effect transistor to increase the gate voltage. Driving means for turning on the field effect transistor, and a variable voltage (V2) set so as to change in conjunction with the source voltage of the field effect transistor and to be higher than the source voltage by a predetermined voltage. When the gate voltage exceeds the fluctuation voltage (V2), a part of the current output from the superimposed power supply is extracted, and the gate voltage is set to a predetermined voltage. Characterized in that and a clamping means for amplifier.

請求項2に記載の発明は、通常負荷電流が流れているときの前記ソース電圧よりも低く設定した基準電圧(V1,V5)を生成し、前記ソース電圧が前記基準電圧を超えた場合に、前記クランプ手段によるクランプ機能を無効とするクランプ動作制御手段を更に備えたことを特徴とする。   The invention according to claim 2 generates a reference voltage (V1, V5) set lower than the source voltage when the normal load current is flowing, and when the source voltage exceeds the reference voltage, A clamp operation control means for disabling the clamp function by the clamp means is further provided.

請求項3に記載の発明は、前記クランプ動作制御手段は、前記直流電源とグランドとの間に介置された第1抵抗(R3)と第3電流源(CC3)との直列接続回路を備え、前記直流電源から(CC3*R3)で示される電圧だけ降下した電圧を、前記基準電圧(V1)とすることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, the clamp operation control means includes a series connection circuit of a first resistor (R3) and a third current source (CC3) interposed between the DC power supply and the ground. The voltage dropped from the DC power source by the voltage indicated by (CC3 * R3) is used as the reference voltage (V1).

請求項4に記載の発明は、前記クランプ動作制御手段は、前記直流電源とグランドとの間に介置された第2抵抗(R3)と第3抵抗(R8)との直列接続回路を備え、前記直流電源より出力される電圧を前記第1抵抗と第2抵抗で分圧した電圧を前記基準電圧(V5)とすることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, the clamp operation control means includes a series connection circuit of a second resistor (R3) and a third resistor (R8) interposed between the DC power supply and the ground. A voltage obtained by dividing the voltage output from the DC power source by the first resistor and the second resistor is used as the reference voltage (V5).

請求項5に記載の発明は、前記駆動手段は、前記駆動信号が供給された際に一定電流を流す第1電流源(CC1)と、2つの電流経路を有しこのうち一方の電流経路が前記第1電流源に接続され、他方の電流経路が前記電界効果トランジスタのゲートに接続されたカレントミラー回路と、を備え、前記駆動信号が供給された際に、前記第1電流(CC1)と同一となる電流を、前記重畳電源から前記電界効果トランジスタのゲートに供給することを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, the drive means includes a first current source (CC1) that supplies a constant current when the drive signal is supplied, and two current paths. A current mirror circuit connected to the first current source and having the other current path connected to the gate of the field effect transistor, and when the drive signal is supplied, the first current (CC1) The same current is supplied from the superimposed power source to the gate of the field effect transistor.

請求項6に記載の発明は、前記クランプ手段は、前記重畳電源または前記直流電源のいずれか一方と、前記電界効果トランジスタのソースと、の間に介置された第2電流源(CC2)、及び第4抵抗(R2)を有し、前記第2電流源により、前記第4抵抗(R2)に一定電流を流すことにより、前記第1抵抗の一端に前記ソース電圧に対して所定電圧高くなるように変化する前記変動電圧(V2)を発生させ、更に、前記変動電圧と前記ゲート電圧の差分に応じた信号を出力する増幅手段(AMP1)と、前記増幅手段の出力信号に応じて通電電流が制御され、前記ゲートに供給される電流から所定量の電流を引き抜く第1スイッチ(M6)と、を備えたことを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, the clamp means includes a second current source (CC2) interposed between either the superimposed power source or the DC power source and the source of the field effect transistor, And a fourth resistor (R2), and a constant current is caused to flow through the fourth resistor (R2) by the second current source, whereby a predetermined voltage becomes higher than the source voltage at one end of the first resistor. And amplifying means (AMP1) for generating a variable voltage (V2) that changes in such a manner and outputting a signal corresponding to the difference between the variable voltage and the gate voltage, and an energization current according to the output signal of the amplifying means And a first switch (M6) for extracting a predetermined amount of current from the current supplied to the gate.

請求項7に記載の発明は、前記電界効果トランジスタの周囲温度が予め設定した所定温度に達した場合に、該電界効果トランジスタを遮断して、前記負荷回路を過熱から保護する過熱保護手段を更に備えたことを特徴とする。   The invention according to claim 7 further comprises overheat protection means for protecting the load circuit from overheating by shutting off the field effect transistor when the ambient temperature of the field effect transistor reaches a predetermined temperature set in advance. It is characterized by having.

請求項8に記載の発明は、前記過熱保護手段は、前記電界効果トランジスタの周囲に設置したダイオードと、該ダイオードに一定電流を流す第4電流源(CC4)と、前記ダイオードに生じる電圧と参照電圧(V4)を比較する第1比較手段(CMP2)と、前記ダイオードに生じる電圧が前記参照電圧V4を下回った場合にラッチ信号を出力するラッチ回路と、前記ラッチ信号が出力された際に、前記駆動信号の出力点をグランドに接続する第2スイッチ(M8)と、を備えたことを特徴とする。   According to an eighth aspect of the present invention, the overheat protection means includes a diode installed around the field effect transistor, a fourth current source (CC4) for supplying a constant current to the diode, and a voltage generated in the diode. A first comparison means (CMP2) for comparing the voltage (V4), a latch circuit for outputting a latch signal when the voltage generated in the diode falls below the reference voltage V4, and when the latch signal is output, And a second switch (M8) for connecting the output point of the drive signal to the ground.

請求項9に記載の発明は、前記電界効果トランジスタのオン時に、該電界効果トランジスタから前記直流電源に向かう逆起電力を検出する逆起電力検出手段を更に備え、前記逆起電力検出手段にて、逆起電力の発生が検出された場合には、前記クランプ動作制御手段の出力信号に関わらず、前記クランプ手段によるクランプ機能を有効にすることを特徴とする。   The invention according to claim 9 further includes a back electromotive force detection means for detecting a back electromotive force from the field effect transistor toward the DC power source when the field effect transistor is turned on. When the occurrence of back electromotive force is detected, the clamping function by the clamping means is validated regardless of the output signal of the clamping operation control means.

請求項10に記載の発明は、前記逆起電力検出手段は、前記電界効果トランジスタのドレインと前記直流電源との接続点を点p1とした場合に、所定の時定数が設定され、通常時には点p1の電圧よりも若干低く設定された電圧を出力する時定数回路と、点p1の電圧と、前記時定数回路の出力電圧とを比較する第2比較手段(CMP3)と、を備え、点p1の電圧が前記時定数回路の出力電圧を下回った場合に、逆起電力が発生したものと判断することを特徴とする。   According to a tenth aspect of the present invention, the back electromotive force detection means sets a predetermined time constant when the connection point between the drain of the field effect transistor and the DC power supply is a point p1, and is normally a point. a time constant circuit for outputting a voltage set slightly lower than the voltage of p1, and a second comparison means (CMP3) for comparing the voltage of the point p1 with the output voltage of the time constant circuit. It is determined that the back electromotive force is generated when the voltage of the voltage falls below the output voltage of the time constant circuit.

請求項1の発明では、電界効果トランジスタのソース電圧(VS)よりも所定電圧高くなるように設定された変動電圧(V2)が生成され、電界効果トランジスタのゲート電圧(VG)が変動電圧(V2)を上回った場合に、該ゲート電圧(VG)を所定電圧にクランプする。従って、電界効果トランジスタに流れる電流を抑制することができる。即ち、負荷回路に過電流が流れて電界効果トランジスタのドレイン・ソース間電圧が上昇し、相対的にソース電圧(VS)が低下すると、これに伴って変動電圧(V2)が低下するので、VG>V2となり、ゲート電圧(VG)が所定電圧にクランプされる。従って、負荷にショート異常等が発生して過電流が流れた場合であっても、電流値を抑制することができ、負荷回路を過熱から保護することができる。   In the first aspect of the present invention, the fluctuation voltage (V2) set to be higher than the source voltage (VS) of the field effect transistor by a predetermined voltage is generated, and the gate voltage (VG) of the field effect transistor is changed to the fluctuation voltage (V2). ), The gate voltage (VG) is clamped to a predetermined voltage. Therefore, the current flowing through the field effect transistor can be suppressed. That is, when an overcurrent flows in the load circuit and the drain-source voltage of the field effect transistor increases and the source voltage (VS) decreases relatively, the fluctuation voltage (V2) decreases accordingly. > V2, and the gate voltage (VG) is clamped to a predetermined voltage. Therefore, even when a short circuit abnormality occurs in the load and an overcurrent flows, the current value can be suppressed and the load circuit can be protected from overheating.

また、クランプ手段は、電界効果トランジスタのゲートに供給される電流の一部を引き抜くことによりゲート電圧(VG)をクランプするので、この引き抜く電流値を適宜設定することにより、容易にクランプ電圧を所望する値に設定することができる。このため、従来のように、ツェナーダイオードを用いてクランプする場合と比較して、きめ細かいクランプ電圧の設定が可能となる。   In addition, the clamp means clamps the gate voltage (VG) by extracting a part of the current supplied to the gate of the field effect transistor, so that the clamp voltage can be easily set by appropriately setting the current value to be extracted. Can be set to a value. For this reason, it is possible to set a fine clamping voltage as compared with the conventional case of clamping using a Zener diode.

請求項2の発明では、クランプ手段を有効に動作させるか否かを制御するクランプ動作制御手段を備え、電界効果トランジスタのソース電圧(VS)が基準電圧(V1)を上回った場合に、クランプ手段によるクランプ動作を無効とする。換言すれば、ソース電圧(VS)が基準電圧(V1)を下回っている場合にのみクランプ手段が有効となるので、過電流発生時以外のときにクランプ手段が作動することを防止できる。   According to a second aspect of the present invention, there is provided clamping operation control means for controlling whether or not the clamping means is operated effectively, and the clamping means when the source voltage (VS) of the field effect transistor exceeds the reference voltage (V1). The clamp operation by is invalidated. In other words, the clamping means is effective only when the source voltage (VS) is lower than the reference voltage (V1), so that it is possible to prevent the clamping means from operating when the overcurrent is not generated.

請求項3の発明では、第1抵抗(R3)に第3電流源(CC3)の電流を流すことにより、基準電圧(V1)を発生させるようにしているので、第3電流源の電流値を適宜調整することにより、容易に基準電圧(V1)を所望の値に設定することができる。   In the invention of claim 3, since the reference voltage (V1) is generated by flowing the current of the third current source (CC3) through the first resistor (R3), the current value of the third current source is set to By appropriately adjusting, the reference voltage (V1) can be easily set to a desired value.

請求項4の発明では、第2抵抗(R3)と第3抵抗(R8)で直流電源より出力される電圧を分圧して、基準電圧(V5)を生成するので、直流電源の出力電圧が変動した場合には、この変動に対応して基準電圧(V5)の大きさを変化させることができ、直流電源の出力電圧に応じた適切な基準電圧(V5)を生成することができる。これは、例えば、車両に搭載されるバッテリのように、時々刻々と出力電圧が変動する場合に極めて有効である。   In the invention of claim 4, the voltage output from the DC power source is divided by the second resistor (R3) and the third resistor (R8) to generate the reference voltage (V5), so the output voltage of the DC power source fluctuates. In this case, the magnitude of the reference voltage (V5) can be changed corresponding to this variation, and an appropriate reference voltage (V5) corresponding to the output voltage of the DC power supply can be generated. This is extremely effective when the output voltage fluctuates momentarily, for example, as in a battery mounted on a vehicle.

請求項5の発明では、電界効果トランジスタのゲートに供給する電流を、第1電流源(CC1)、及びカレントミラー回路を用いて生成するので、電流値の精度を向上させることができ、クランプ電圧を高精度に設定することができる。   In the invention of claim 5, since the current supplied to the gate of the field effect transistor is generated using the first current source (CC1) and the current mirror circuit, the accuracy of the current value can be improved, and the clamp voltage Can be set with high accuracy.

請求項6の発明では、第4抵抗(R2)に第2電流源(CC2)の電流を流すことにより、電界効果トランジスタのソース電圧(VS)よりも所定電圧高い変動電圧(V2)を生成するので、変動電圧(V2)を所望する値に高精度に設定することができる。更に、クランプ手段が作動する場合には、増幅手段(AMP1)を用いて、ゲート電圧(VG)と変動電圧(V2)の差分に応じた信号を出力し、更に、第1スイッチ(M6)を用いて電界効果トランジスタのゲートに供給される電流を引き抜くので、引き抜く電流値を高精度に設定することができ、ひいてはクランプ電圧の精度を向上させることができる。   According to the sixth aspect of the present invention, by causing the current of the second current source (CC2) to flow through the fourth resistor (R2), the fluctuation voltage (V2) higher than the source voltage (VS) of the field effect transistor is generated. Therefore, the variable voltage (V2) can be set to a desired value with high accuracy. Further, when the clamping means is activated, the amplification means (AMP1) is used to output a signal corresponding to the difference between the gate voltage (VG) and the fluctuation voltage (V2), and further the first switch (M6) is turned on. Since the current supplied to the gate of the field effect transistor is extracted, the current value to be extracted can be set with high accuracy, and the accuracy of the clamp voltage can be improved.

請求項7の発明では、過熱保護手段が設けられ、該過熱保護手段により電界効果トランジスタの周囲温度が所定温度に達したことが検出された場合に、電界効果トランジスタを遮断するので、負荷回路を過熱から保護することができる。例えば、負荷にショート異常が発生し、クランプ手段により負荷電流が制限されている状態が長時間継続された場合には、ジュール熱の発生により電界効果トランジスタの周囲温度が上昇する。このような場合には、電界効果トランジスタをオフとして負荷の駆動を停止させ、回路全体を確実に過熱から保護することができる。   In the invention of claim 7, overheat protection means is provided, and when the ambient temperature of the field effect transistor reaches a predetermined temperature detected by the overheat protection means, the field effect transistor is shut off. Can be protected from overheating. For example, when a short circuit abnormality occurs in the load and the state where the load current is limited by the clamping means is continued for a long time, the ambient temperature of the field effect transistor rises due to the generation of Joule heat. In such a case, the drive of the load is stopped by turning off the field effect transistor, so that the entire circuit can be reliably protected from overheating.

請求項8の発明では、電界効果トランジスタの周囲にダイオードを設置し、周囲温度が上昇した場合には、ダイオードの抵抗値が低下することを利用して、周囲温度が上昇したことを検出する。即ち、第4電流源(CC4)より出力される電流をダイオードに流し、該ダイオードに生じる電圧が予め設定した参照電圧を下回った場合に、電界効果トランジスタの周囲温度が所定温度に達したことを検知する。この場合、第4電流源(CC4)の電流値を適宜変更することにより、過熱を判断するための所定温度をきめ細かく設定でき、高精度な過熱遮断が可能となる。   In the invention of claim 8, when a diode is installed around the field effect transistor and the ambient temperature rises, the rise in ambient temperature is detected by utilizing the decrease in the resistance value of the diode. That is, when the current output from the fourth current source (CC4) is passed through a diode and the voltage generated in the diode falls below a preset reference voltage, the ambient temperature of the field effect transistor has reached a predetermined temperature. Detect. In this case, by appropriately changing the current value of the fourth current source (CC4), the predetermined temperature for determining overheating can be finely set, and high-temperature overheating can be cut off.

更に、周囲温度が所定温度に達した場合には、ラッチ回路からラッチ信号が出力され、該ラッチ信号により電界効果トランジスタがオフとされるので、ラッチ回路がリセットされるまで負荷回路の駆動を停止させることができ、不用意な駆動によるトラブルの発生を防止することができる。   Further, when the ambient temperature reaches a predetermined temperature, a latch signal is output from the latch circuit, and the field effect transistor is turned off by the latch signal, so that driving of the load circuit is stopped until the latch circuit is reset. Therefore, it is possible to prevent troubles caused by inadvertent driving.

請求項9の発明では、電界効果トランジスタのドレインから直流電源に向かう逆起電力が一定レベルに達した場合に、逆起電力検出手段により逆起電力が発生したものと判断される。そして、クランプ回路を有効に作動させる。従って、負荷回路のデッドショートが発生した場合には、クランプ動作制御手段の出力に関係なく、電界効果トランジスタのゲート電圧をクランプし、負荷電流を制限する。その結果、デッドショートが発生した場合においても、負荷回路を確実に過熱から保護することができる。   According to the ninth aspect of the present invention, when the back electromotive force directed from the drain of the field effect transistor to the DC power source reaches a certain level, it is determined that the back electromotive force is generated by the back electromotive force detecting means. Then, the clamp circuit is effectively operated. Therefore, when a dead short of the load circuit occurs, the gate voltage of the field effect transistor is clamped and the load current is limited regardless of the output of the clamp operation control means. As a result, even when a dead short occurs, the load circuit can be reliably protected from overheating.

請求項10の発明では、時定数回路、及び第2比較手段(CMP3)を用いて、逆起電力の発生を検出する構成としている。即ち、逆起電力の発生により点p1の電圧が急激に低下した場合には、点p1の電圧は速い追随速度で変化し、時定数回路の出力電圧は遅い追随速度で変化するので、第2比較手段(CMP3)の出力信号が反転する。そして、この反転を検出してデッドショートの発生を検出するので、デッドショートの発生を高精度に検出することができる。   In the invention of claim 10, the occurrence of the counter electromotive force is detected by using the time constant circuit and the second comparison means (CMP3). That is, when the voltage at the point p1 rapidly decreases due to the occurrence of the back electromotive force, the voltage at the point p1 changes at a fast following speed, and the output voltage of the time constant circuit changes at a slow following speed. The output signal of the comparison means (CMP3) is inverted. Since this inversion is detected and the occurrence of a dead short is detected, the occurrence of a dead short can be detected with high accuracy.

本発明の第1実施形態に係る負荷回路、及び制御装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the load circuit which concerns on 1st Embodiment of this invention, and a control apparatus. 本発明の第1実施形態に係る負荷回路の制御装置で用いられる各信号の変化を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows change of each signal used with a control device of a load circuit concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係る負荷回路の制御装置の、MOSFET(M1)の動作点を示す説明図であり、通常時からショート異常が発生した場合への変化を示している。It is explanatory drawing which shows the operating point of MOSFET (M1) of the control apparatus of the load circuit which concerns on 1st Embodiment of this invention, and has shown the change from the normal time to when a short abnormality generate | occur | produces. 本発明の第1実施形態に係る負荷回路の制御装置の、MOSFET(M1)の動作点を示す説明図であり、初期的にショート異常が発生している場合を示している。It is explanatory drawing which shows the operating point of MOSFET (M1) of the control apparatus of the load circuit which concerns on 1st Embodiment of this invention, and has shown the case where the short abnormality has occurred initially. 本発明の第2実施形態に係る負荷回路、及び制御装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the load circuit which concerns on 2nd Embodiment of this invention, and a control apparatus. 本発明の第3実施形態に係る負荷回路、及び制御装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the load circuit which concerns on 3rd Embodiment of this invention, and a control apparatus.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係る負荷回路、及び該負荷回路に接続された制御装置の構成を示す回路図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a load circuit according to a first embodiment of the present invention and a control device connected to the load circuit.

図1に示すように、直流電源VBと負荷11の間には、電子スイッチとして用いられるN型のMOSFET(電界効果トランジスタ)M1が設けられており、該MOSFET(M1)オン、オフを切り換えることにより、例えば、ランプ、モータ等の負荷11の駆動、停止を制御する。   As shown in FIG. 1, an N-type MOSFET (field effect transistor) M1 used as an electronic switch is provided between the DC power supply VB and the load 11, and the MOSFET (M1) is switched on and off. Thus, for example, the driving and stopping of the load 11 such as a lamp and a motor are controlled.

また、MOSFET(M1)を駆動制御するための制御装置12が設けられ、該制御装置12によりMOSFET(M1)のオン、オフが切り換えられ、更に、負荷回路に流れる電流ILが過電流となった場合に、即時にMOSFET(M1)を遮断して負荷回路を保護する。   In addition, a control device 12 for driving and controlling the MOSFET (M1) is provided, the MOSFET (M1) is switched on and off by the control device 12, and the current IL flowing through the load circuit becomes an overcurrent. In some cases, the MOSFET (M1) is immediately shut off to protect the load circuit.

なお、以下では符号VBは直流電源自体を示す場合、及びその出力電圧を示す場合の双方に用いる。同様に後述するVP、V4は電源自体を示す場合、及びその出力電圧を示す場合の双方に用いる。加えて、後述する電流源CC1〜CC4は、電流源自体を示す場合、及びその電流値を示す場合の双方に用いる。   In the following description, the symbol VB is used both when indicating the DC power supply itself and when indicating its output voltage. Similarly, VP and V4, which will be described later, are used both when indicating the power supply itself and when indicating its output voltage. In addition, current sources CC1 to CC4, which will be described later, are used both when indicating the current source itself and when indicating the current value.

図1に示す制御装置12は、MOSFET(M1)のオン、オフを切り換える駆動回路(駆動手段)13と、MOSFET(M1)のゲート・ソース間電圧をクランプするクランプ回路(クランプ手段)14と、該クランプ回路14を有効に動作させるか否かを切り換えるクランプ動作制御回路15(符号15′に示すトランジスタM7を含む;クランプ動作制御手段)と、MOSFET(M1)の温度が所定値に達した場合に、該MOSFET(M1)を遮断してMOSFET(M1)を過熱から保護する過熱保護回路(過熱保護手段)16と、を備えている。   The control device 12 shown in FIG. 1 includes a drive circuit (drive means) 13 for switching on and off the MOSFET (M1), a clamp circuit (clamp means) 14 for clamping a gate-source voltage of the MOSFET (M1), When the temperature of the clamp operation control circuit 15 (including the transistor M7 indicated by reference numeral 15 '; the clamp operation control means) for switching whether or not to effectively operate the clamp circuit 14 and the MOSFET (M1) reaches a predetermined value And an overheat protection circuit (overheat protection means) 16 that shuts off the MOSFET (M1) and protects the MOSFET (M1) from overheating.

駆動回路13は、例えばMOSFET等のトランジスタM2(N型)、M3(P型)、M4(P型)、M5(N型)と、重畳電源VPと、電流源CC1(第1電流源)と、抵抗R1、及びインバータINVを備えている。   The drive circuit 13 includes, for example, transistors M2 (N-type), M3 (P-type), M4 (P-type), M5 (N-type) such as a MOSFET, a superimposed power source VP, a current source CC1 (first current source), , A resistor R1, and an inverter INV.

重畳電源VPのマイナス極は、直流電源VBの出力端子である点p1に接続され、重畳電源VPのプラス極である点p2は、3系統に分岐され、1つ目の分岐線はトランジスタM3の一端に接続され、2つ目の分岐線はトランジスタM4の一端に接続され、3つ目の分岐線は後述する電流源CC2(第2電流源)に接続されている。   The negative pole of the superimposed power supply VP is connected to the point p1 which is the output terminal of the DC power supply VB, the point p2 which is the positive pole of the superimposed power supply VP is branched into three systems, and the first branch line is the transistor M3. The second branch line is connected to one end of the transistor M4, and the third branch line is connected to a later-described current source CC2 (second current source).

トランジスタM3の他端は、抵抗R1及びトランジスタM2を介してグランドに接続され、且つ、MOSFET(M1)のゲートに接続されている。トランジスタM4の他端は電流源CC1、及びトランジスタM5を介してグランドに接続されている。また、トランジスタM3とM4のゲートは互いに接続され、この接続点はトランジスタM4の他端に接続されている。従って、トランジスタM3とM4はカレントミラーを構成する。   The other end of the transistor M3 is connected to the ground via the resistor R1 and the transistor M2, and is connected to the gate of the MOSFET (M1). The other end of the transistor M4 is connected to the ground via the current source CC1 and the transistor M5. The gates of the transistors M3 and M4 are connected to each other, and this connection point is connected to the other end of the transistor M4. Therefore, the transistors M3 and M4 constitute a current mirror.

また、トランジスタM5のゲートは抵抗R5を介して駆動信号の入力端に接続されている。更に、トランジスタM2のゲートはインバータINV、及び抵抗R5を介して駆動信号の入力端に接続されている。従って、駆動信号がHレベルとなった場合には、トランジスタM5がオン、M2がオフとなり、駆動信号がLレベルとなった場合には、トランジスタM5がオフ、M2がオンとなる。   The gate of the transistor M5 is connected to the input end of the drive signal via the resistor R5. Further, the gate of the transistor M2 is connected to the input terminal of the drive signal via the inverter INV and the resistor R5. Accordingly, when the drive signal becomes H level, the transistor M5 is turned on and M2 is turned off. When the drive signal becomes L level, the transistor M5 is turned off and M2 is turned on.

クランプ回路14は、電流源CC2と、抵抗R2と、アンプAMP1(増幅手段)、及びトランジスタM6(N型;第1スイッチ)を備えている。電流源CC2の一端は点p2に接続され、他端(点p4)はアンプAMP1のマイナス側入力端子(反転側入力端子)に接続されている。更に、この点p4は、抵抗R2を介してMOSFET(M1)のソース(点p3)に接続されている。   The clamp circuit 14 includes a current source CC2, a resistor R2, an amplifier AMP1 (amplifying means), and a transistor M6 (N-type; first switch). One end of the current source CC2 is connected to the point p2, and the other end (point p4) is connected to the minus side input terminal (inverting side input terminal) of the amplifier AMP1. Further, this point p4 is connected to the source (point p3) of the MOSFET (M1) via the resistor R2.

アンプAMP1のプラス側入力端子(非反転側入力端子)はMOSFET(M1)のゲートに接続されて、出力端子はトランジスタM6のゲート、及び後述するトランジスタM7(N型)の一端に接続されている。トランジスタM6の一端は、MOSFET(M1)のゲートに接続され、他端はグランドに接続されている。   The positive side input terminal (non-inversion side input terminal) of the amplifier AMP1 is connected to the gate of the MOSFET (M1), and the output terminal is connected to the gate of the transistor M6 and one end of a transistor M7 (N-type) described later. . One end of the transistor M6 is connected to the gate of the MOSFET (M1), and the other end is connected to the ground.

従って、後述するように、クランプ回路14は、点p4の電圧V2(変動電圧)がMOSFET(M1)のゲート電圧VGを下回った場合に、トランジスタM6をオンとして、MOSFET(M1)のゲートに流れ込む電流を引き抜いて、ゲート電圧VGを電圧V2にクランプする機能を備える。   Therefore, as described later, when the voltage V2 (fluctuation voltage) at the point p4 falls below the gate voltage VG of the MOSFET (M1), the clamp circuit 14 turns on the transistor M6 and flows into the gate of the MOSFET (M1). It has a function of drawing the current and clamping the gate voltage VG to the voltage V2.

クランプ動作制御回路15、15’は、直流電源VBに接続された抵抗R3(第1抵抗)と電流源CC3(第3電流源)の直列接続回路と、比較器CMP1と、抵抗R4、及びトランジスタM7(N型)を備えている。   The clamp operation control circuits 15 and 15 ′ include a series connection circuit of a resistor R3 (first resistor) and a current source CC3 (third current source) connected to the DC power supply VB, a comparator CMP1, a resistor R4, and a transistor. M7 (N type) is provided.

比較器CMP1のマイナス側入力端子は、抵抗R3と電流源CC3との接続点(電圧V1)に接続され、プラス側入力端子は、抵抗R4を介してMOSFET(M1)のソース(点p3)に接続されている。電圧V1(基準電圧)は、直流電源VBよりも「R3*CC1」で示される電圧分だけ低い一定の電圧となる。   The negative input terminal of the comparator CMP1 is connected to a connection point (voltage V1) between the resistor R3 and the current source CC3, and a positive input terminal is connected to the source (point p3) of the MOSFET (M1) via the resistor R4. It is connected. The voltage V1 (reference voltage) is a constant voltage lower than the DC power supply VB by a voltage indicated by “R3 * CC1”.

そして、点p3の電圧(ソース電圧VS)が電圧V1を上回った場合には、比較器CMP1の出力信号DSTはHレベルとなり、電圧VSが電圧V1を下回った場合には、出力信号DSTはLレベルとなる。また、出力信号DSTがHレベルのとき、トランジスタM7はオンとなり、アンプAMP1の出力及びトランジスタM6のゲートをグランドに接続する。他方、出力信号DSTがLレベルのとき、トランジスタM7はオフとなり、アンプAMP1の出力信号がトランジスタM6のゲートに供給される。つまり、出力信号DSTがLレベルのときにはクランプ回路14は有効化され、Hレベルのときにはクランプ回路14は無効化される。   When the voltage at the point p3 (source voltage VS) exceeds the voltage V1, the output signal DST of the comparator CMP1 becomes H level, and when the voltage VS falls below the voltage V1, the output signal DST becomes L Become a level. When the output signal DST is at H level, the transistor M7 is turned on, and the output of the amplifier AMP1 and the gate of the transistor M6 are connected to the ground. On the other hand, when the output signal DST is at L level, the transistor M7 is turned off, and the output signal of the amplifier AMP1 is supplied to the gate of the transistor M6. That is, when the output signal DST is at L level, the clamp circuit 14 is validated, and when the output signal DST is at H level, the clamp circuit 14 is invalidated.

過熱保護回路16は、直流電源VBに接続された電流源CC4(第4電流源)と、参照電圧を出力する参照電源V4と、比較器CMP2、及びDフリップフロップ(ラッチ回路)21を備えている。電流源CC4の出力端子(電圧VF)は比較器CMP2のマイナス側入力端子に接続され、且つ、MOSFET(M1)と一体化されているダイオードD1を介してグランドに接続されている。また、比較器CMP2のプラス側入力端子は、参照電源V4を介してグランドに接続されている。   The overheat protection circuit 16 includes a current source CC4 (fourth current source) connected to the DC power supply VB, a reference power supply V4 that outputs a reference voltage, a comparator CMP2, and a D flip-flop (latch circuit) 21. Yes. The output terminal (voltage VF) of the current source CC4 is connected to the negative input terminal of the comparator CMP2, and is connected to the ground via a diode D1 integrated with the MOSFET (M1). The plus side input terminal of the comparator CMP2 is connected to the ground via the reference power source V4.

比較器CMP2の出力端子は、Dフリップフロップ21に接続され、該Dフリップフロップ21の出力端子は、トランジスタM8(N型;第2スイッチ)のゲートに接続されている。該トランジスタM8の一端は抵抗R5に接続され、他端はグランドに接続されている。   The output terminal of the comparator CMP2 is connected to the D flip-flop 21, and the output terminal of the D flip-flop 21 is connected to the gate of the transistor M8 (N type; second switch). One end of the transistor M8 is connected to the resistor R5, and the other end is connected to the ground.

そして、過熱保護回路16は、通常時には電圧VFは電圧V4(参照電圧)を上回るように設定され、MOSFET(M1)の周囲温度が上昇して所定の上限温度に達し、ダイオードD1の抵抗値が低下した場合に、電圧VFが電圧V4を下回るように設定されている。従って、MOSFET(M1)の周囲温度が上限温度に達した場合には、電圧VFが電圧V4を下回るので、比較器CMP2の出力信号THDがLレベルからHレベルに変化し、Dフリップフロップ21の出力信号をHレベルとする。これにより、トランジスタM8がオンとなって、駆動信号をグランドに落とし、MOSFET(M1)を遮断することができる。   The overheat protection circuit 16 is normally set so that the voltage VF exceeds the voltage V4 (reference voltage), the ambient temperature of the MOSFET (M1) rises to reach a predetermined upper limit temperature, and the resistance value of the diode D1 is When the voltage drops, the voltage VF is set to be lower than the voltage V4. Therefore, when the ambient temperature of the MOSFET (M1) reaches the upper limit temperature, the voltage VF is lower than the voltage V4, so the output signal THD of the comparator CMP2 changes from L level to H level, and the D flip-flop 21 The output signal is set to H level. Thereby, the transistor M8 is turned on, the drive signal is dropped to the ground, and the MOSFET (M1) can be cut off.

[第1実施形態の動作説明]
次に、図2に示すタイミングチャートを参照して、本実施形態に係る負荷回路の制御装置の動作について説明する。
[Description of Operation of First Embodiment]
Next, the operation of the load circuit control device according to the present embodiment will be described with reference to the timing chart shown in FIG.

まず、通常時の動作について説明する。図2(a)に示す時刻t0では、駆動信号がLレベルとされているので、トランジスタM5がオフ、M2がオンとされ、MOSFET(M1)はオフとなる。つまり、負荷11に電流は流れず、該負荷11は駆動しない。この時点で、図2(b)に示すように、点p4の電圧V2は約4V、電圧V1は約11Vとされている。   First, the normal operation will be described. At time t0 shown in FIG. 2A, since the drive signal is at the L level, the transistor M5 is turned off, M2 is turned on, and the MOSFET (M1) is turned off. That is, no current flows through the load 11 and the load 11 is not driven. At this time, as shown in FIG. 2B, the voltage V2 at the point p4 is about 4V, and the voltage V1 is about 11V.

その後、図2(a)に示す時刻t1で駆動信号をHレベルに切り替えると、トランジスタM5がオン、M2がオフとなる。このため、トランジスタM4に電流源CC1の電流が流れ、トランジスタM4とカレントミラーを構成するトランジスタM3にも同様の電流CC1が流れる。この電流は、MOSFET(M1)のゲートに流れ込むことになり、MOSFET(M1)のゲート電圧VGは徐々に上昇する。   After that, when the drive signal is switched to the H level at time t1 shown in FIG. 2A, the transistor M5 is turned on and M2 is turned off. For this reason, the current from the current source CC1 flows through the transistor M4, and the same current CC1 flows through the transistor M3 that forms a current mirror with the transistor M4. This current flows into the gate of the MOSFET (M1), and the gate voltage VG of the MOSFET (M1) gradually increases.

この際、MOSFET(M1)のソース電圧VSは、ほぼ0Vであるから比較器CMP1の出力信号であるDSTはLレベルとなる(図2(c)参照)。従って、トランジスタM7はオフであり、アンプAMP1によるクランプ動作は有効とされる。但し、この時点ではVG<V2であるので、トランジスタM6はオフとなり、アンプAMP1によるクランプ動作は行われない。   At this time, since the source voltage VS of the MOSFET (M1) is approximately 0 V, DST, which is an output signal of the comparator CMP1, becomes L level (see FIG. 2C). Therefore, the transistor M7 is off, and the clamping operation by the amplifier AMP1 is valid. However, since VG <V2 at this time, the transistor M6 is turned off, and the clamping operation by the amplifier AMP1 is not performed.

時間が経過するに連れて電圧VGが上昇し、MOSFET(M1)の動作閾値電圧Vgsoffを超えると、ソース電圧VSが上昇を開始する(時刻t2)。この際、図2(d)に示すように、負荷電流ILが流れ始める。電圧Vgsoffは1〜2V程度であり、電圧VSは、VS≒VG−Vgsoffの関係を保持しながら上昇するので、VG<V2の状態が継続され、アンプAMP1の出力はLレベルとなり、トランジスタM6はオフ状態が継続される。   As time elapses, the voltage VG increases, and when it exceeds the operation threshold voltage Vgsoff of the MOSFET (M1), the source voltage VS starts increasing (time t2). At this time, as shown in FIG. 2D, the load current IL starts to flow. The voltage Vgsoff is about 1 to 2 V, and the voltage VS rises while maintaining the relationship of VS≈VG−Vgsoff. Therefore, the state of VG <V2 is continued, the output of the amplifier AMP1 becomes L level, and the transistor M6 is The off state continues.

その後、電圧VGが更に上昇し、これに伴って電圧VSが上昇し、時刻t3で電圧VSがV1<VSとなると、比較器CMP1の出力信号DSTが反転してHレベルとなる(図2(c)参照)。その後、時刻t4でVG=VB+10となって、MOSFET(M1)が完全にオン状態となる。この時点で、負荷11に流れる電流ILは定常電流となる。   Thereafter, the voltage VG further rises, and accordingly, the voltage VS rises. When the voltage VS becomes V1 <VS at time t3, the output signal DST of the comparator CMP1 is inverted and becomes H level (FIG. 2 ( c)). Thereafter, at time t4, VG = VB + 10, and the MOSFET (M1) is completely turned on. At this time, the current IL flowing through the load 11 becomes a steady current.

つまり、通常時の動作では、駆動信号のオン時において、MOSFET(M1)のゲートがクランプ回路14によりクランプされることなく、負荷11に定常電流が流れることになる。   That is, in the normal operation, the steady current flows through the load 11 without the gate of the MOSFET (M1) being clamped by the clamp circuit 14 when the drive signal is on.

次に、時刻t5で負荷11にショート異常が発生した場合の動作について説明する。MOSFET(M1)がオンとされてから暫く時間が経過した時刻t5で負荷11にショート異常が発生すると、図2(d)に示すように、負荷電流ILは急激に増大する。これに伴って、MOSFET(M1)のドレイン・ソース間電圧Vdsが増大し、相対的にソース電圧VSが低下する(図2(b)参照)。   Next, an operation when a short circuit abnormality occurs in the load 11 at time t5 will be described. If a short circuit abnormality occurs at time t5 when a certain time has elapsed after the MOSFET (M1) is turned on, the load current IL increases rapidly as shown in FIG. 2 (d). Along with this, the drain-source voltage Vds of the MOSFET (M1) increases, and the source voltage VS relatively decreases (see FIG. 2B).

その結果、VS<V1となるので、比較器CMP1の出力信号DSTがHレベルからLレベルに反転し(図2(c)参照)、トランジスタM7がオフとなる。従って、クランプ回路14が有効になる。この際、電圧VGと電圧V2の関係はV2<VGであるから、アンプAMP1より、VG−V2に比例した大きさの信号が出力され、トランジスタM6がオンとなり、MOSFET(M1)のゲートに流れ込む電流の一部をグランドに引き抜く。その結果、ゲート電圧VGが電圧V2にクランプされることになる。換言すれば、MOSFET(M1)のゲート・ソース間電圧VgsがV2(例えば4V)となるまで、ゲート電圧VGが引き下げられる。   As a result, since VS <V1, the output signal DST of the comparator CMP1 is inverted from H level to L level (see FIG. 2C), and the transistor M7 is turned off. Therefore, the clamp circuit 14 becomes effective. At this time, since the relationship between the voltage VG and the voltage V2 is V2 <VG, a signal having a magnitude proportional to VG-V2 is output from the amplifier AMP1, the transistor M6 is turned on, and flows into the gate of the MOSFET (M1). Pull a portion of the current to ground. As a result, the gate voltage VG is clamped to the voltage V2. In other words, the gate voltage VG is lowered until the gate-source voltage Vgs of the MOSFET (M1) becomes V2 (for example, 4 V).

電圧Vgsが4Vに引き下げられたことにより、MOSFET(M1)は飽和領域での動作になり、負荷電流ILは一定値に抑えられる(図2(c)参照)。つまり、負荷11にショート異常が発生した場合には、ゲート・ソース間電圧VgsがV2にクランプされて、負荷電流ILが一定値に抑えられるので、図2(d)に示すように、ショート異常の発生による過電流を抑制することができる。   Since the voltage Vgs is lowered to 4 V, the MOSFET (M1) operates in the saturation region, and the load current IL is suppressed to a constant value (see FIG. 2C). That is, when a short circuit abnormality occurs in the load 11, the gate-source voltage Vgs is clamped to V2 and the load current IL is suppressed to a constant value. Therefore, as shown in FIG. The overcurrent due to the occurrence of can be suppressed.

その後、ショート異常が継続されると、MOSFET(M1)の周囲温度が上昇し、これに伴ってダイオードD1の温度が上昇するので、該ダイオードD1の抵抗値が低下し、電圧VFが低下する。そして、電圧VFが電圧V4を下回ると、比較器CMP2の出力信号THDがLレベルからHレベルに反転し、この出力信号THDがDフリップフロップ21に供給されるので、該Dフリップフロップ21よりHレベルの信号が出力され、トランジスタM8をオンとする。その結果、トランジスタM5がオフとなり、MOSFET(M1)のゲートに駆動信号が供給されなくなるので、該MOSFET(M1)がオフとなる。その後、Dフリップフロップ21がリセットされるまで、MOSFET(M1)のオフ状態が維持されることになる。   Thereafter, when the short circuit abnormality continues, the ambient temperature of the MOSFET (M1) rises, and the temperature of the diode D1 rises accordingly, so that the resistance value of the diode D1 falls and the voltage VF falls. When the voltage VF falls below the voltage V4, the output signal THD of the comparator CMP2 is inverted from the L level to the H level, and this output signal THD is supplied to the D flip-flop 21. A level signal is output to turn on the transistor M8. As a result, the transistor M5 is turned off and the drive signal is not supplied to the gate of the MOSFET (M1), so that the MOSFET (M1) is turned off. Thereafter, the MOSFET (M1) is kept off until the D flip-flop 21 is reset.

なお、図2に示すタイミングチャートでは、図2(e)に示すように、過電流の発生に伴って電圧VFが低下するものの、電圧V4を下回ることなく過電流が回避される場合を示している。よって、図2(f)に示すように、出力信号THDがHレベルとならず、Lレベルを維持している。   In the timing chart shown in FIG. 2, as shown in FIG. 2 (e), although the voltage VF decreases as the overcurrent occurs, the overcurrent is avoided without falling below the voltage V4. Yes. Therefore, as shown in FIG. 2F, the output signal THD does not become H level but maintains L level.

その後、図2(b)に示す時刻t6でショート異常が回避され、負荷電流ILが通常電流に戻ると、電圧VS、VGは通常状態の電圧に戻ることになる。   Thereafter, when the short circuit abnormality is avoided at time t6 shown in FIG. 2B and the load current IL returns to the normal current, the voltages VS and VG return to the voltages in the normal state.

こうして、負荷11にショート異常が発生した場合において、負荷電流ILの急激な増加を回避することができ、負荷回路を過電流による発熱から保護することができる。   In this way, when a short circuit abnormality occurs in the load 11, a sudden increase in the load current IL can be avoided, and the load circuit can be protected from heat generation due to overcurrent.

次に、図3に示す特性図を参照して、ショート異常が発生したときの、MOSFET(M1)の動作点について説明する。図3に示すS1は負荷11が正常なときのVdsとIdとの関係を示す負荷線、S2は負荷11にショート異常が発生しているときの負荷線、S3はVgs=10Vを示す特性線、S4はVgs=4Vを示す特性線、S5はMOSFET(M1)のVds〜Id特性曲線である。   Next, the operating point of the MOSFET (M1) when a short circuit abnormality occurs will be described with reference to the characteristic diagram shown in FIG. 3, S1 is a load line showing the relationship between Vds and Id when the load 11 is normal, S2 is a load line when a short abnormality occurs in the load 11, and S3 is a characteristic line showing Vgs = 10V. , S4 is a characteristic line indicating Vgs = 4V, and S5 is a Vds-Id characteristic curve of the MOSFET (M1).

通常動作時には、MOSFET(M1)のゲート・ソース間の電圧Vgsが、Vgs=10Vとされており、負荷電流ILは正常な電流となっている。このため、動作点はS1とS3の交点であるx1となる。その後、負荷11にショート異常が発生すると、負荷線が図中右方向に移動し、MOSFET(M1)のドレイン電流Idは、S2とS3の交点であるx2に向かって上昇する(S5参照)。   During normal operation, the gate-source voltage Vgs of the MOSFET (M1) is Vgs = 10 V, and the load current IL is a normal current. Therefore, the operating point is x1, which is the intersection of S1 and S3. Thereafter, when a short circuit abnormality occurs in the load 11, the load line moves rightward in the figure, and the drain current Id of the MOSFET (M1) increases toward x2 that is the intersection of S2 and S3 (see S5).

そして、ドレイン・ソース間電圧Vdsが、電圧V1を超えると、電圧Vgsが4Vでクランプされるので、曲線S5はS4(Vgs=4V)の方に移り、S2とS4の交点であるx3に向かう。交点x3への移行は正帰還動作となるので、MOSFET(M1)は、x3の動作点で電流が抑えられた状態で安定する。その後、MOSFET(M1)の周囲温度が上昇し、Dフリップフロップ21の出力信号がHレベルとなると、ドレイン電流Idは0Aとなる。   When the drain-source voltage Vds exceeds the voltage V1, the voltage Vgs is clamped at 4V, so the curve S5 moves toward S4 (Vgs = 4V), and toward x3, which is the intersection of S2 and S4. . Since the transition to the intersection point x3 is a positive feedback operation, the MOSFET (M1) is stabilized in a state where the current is suppressed at the operation point of x3. Thereafter, when the ambient temperature of the MOSFET (M1) rises and the output signal of the D flip-flop 21 becomes H level, the drain current Id becomes 0A.

次に、図4を参照して、MOSFET(M1)がオンとされる前の時点で既にショート異常が発生している場合の動作について説明する。MOSFET(M1)がオンとなる前の時点では、Vds=12V(12VはVBの電圧)であるから、クランプ回路14は有効になっている。MOSFET(M1)をオンとすると、ショート異常が発生しているときの負荷線S2に沿ってドレイン電流Idが増加する。しかし、Vgs=4Vでクランプされるので、S2とS4の交点であるx3の動作点でドレイン電流Idが安定する。その後、MOSFET(M1)の周囲温度が上昇し、Dフリップフロップ21の出力信号がHレベルとなると、ドレイン電流Idは同一の経路に沿って減少し、0Aとなる。   Next, with reference to FIG. 4, the operation in the case where a short circuit abnormality has already occurred before the MOSFET (M1) is turned on will be described. Since Vds = 12V (12V is a voltage of VB) before the MOSFET (M1) is turned on, the clamp circuit 14 is enabled. When the MOSFET (M1) is turned on, the drain current Id increases along the load line S2 when the short circuit abnormality occurs. However, since it is clamped at Vgs = 4V, the drain current Id is stabilized at the operating point x3 which is the intersection of S2 and S4. Thereafter, when the ambient temperature of the MOSFET (M1) rises and the output signal of the D flip-flop 21 becomes H level, the drain current Id decreases along the same path and becomes 0A.

このようにして、第1実施形態に係る負荷回路の制御装置では、MOSFET(M1)のソース電圧VSが所定のレベルまで低下した場合に、クランプ回路14を有効化し、且つ、MOSFET(M1)のゲート電圧が電圧V2を上回った場合に、ゲートから電流を引き抜いて、ゲート電圧VGを電圧V2にクランプする。従って、負荷11にショート異常が発生してMOSFET(M1)のドレイン・ソース間電圧Vdsが上昇し(換言すれば、ソース電圧VSが低下し)、負荷回路に過電流が流れた場合であっても、このときの電流値を一定値以下に抑制することができるので、過電流の発生による負荷回路の損傷を防止することができる。   As described above, in the load circuit control device according to the first embodiment, when the source voltage VS of the MOSFET (M1) is lowered to a predetermined level, the clamp circuit 14 is activated and the MOSFET (M1) When the gate voltage exceeds the voltage V2, the current is drawn from the gate, and the gate voltage VG is clamped to the voltage V2. Therefore, a short circuit abnormality occurs in the load 11, the drain-source voltage Vds of the MOSFET (M1) increases (in other words, the source voltage VS decreases), and an overcurrent flows in the load circuit. However, since the current value at this time can be suppressed to a certain value or less, damage to the load circuit due to the occurrence of overcurrent can be prevented.

また、ショート異常が継続し、MOSFET(M1)の周囲温度が過熱した場合には、Dフリップフロップ21の動作によりトランジスタM8をオンとして、MOSFET(M1)を遮断することができるので、負荷回路を確実に過熱から保護することができる。   Further, when the short circuit abnormality continues and the ambient temperature of the MOSFET (M1) is overheated, the transistor M8 can be turned on by the operation of the D flip-flop 21, and the MOSFET (M1) can be shut off. It can be surely protected from overheating.

また、電流源CC2の電流値を適宜変更することにより、任意のクランプ電圧を設定できるので、従来のようにツェナーダイオードを使用する場合と比較して、クランプ電圧をきめ細かく設定することができる。   Moreover, since an arbitrary clamp voltage can be set by appropriately changing the current value of the current source CC2, the clamp voltage can be set finely as compared with the case where a Zener diode is used as in the prior art.

[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について説明する。図5は、本発明の第2実施形態に係る負荷回路、及び該負荷回路に接続された制御装置12aの構成を示す回路図である。第2実施形態では、前述した第1実施形態と比較した場合の大きな相違点は、クランプ動作制御回路15に抵抗R3(第2抵抗)と抵抗R8(第3抵抗)との直列接続回路が設けられている点である。即ち、第2実施形態では、直流電源VBとグランドとの間に抵抗R3とR8の直列接続回路が設けられ、各抵抗R3とR8の接続点(電圧V5)が、比較器CMP1のマイナス側入力端子に接続されている。その結果、電圧VBを抵抗R3とR8で分圧して得られる電圧V5(基準電圧)が比較器CMP1のマイナス側入力端子に供給されることになる。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a circuit diagram showing the configuration of the load circuit according to the second embodiment of the present invention and the control device 12a connected to the load circuit. In the second embodiment, the major difference compared to the first embodiment described above is that the clamp operation control circuit 15 is provided with a series connection circuit of a resistor R3 (second resistor) and a resistor R8 (third resistor). This is the point. That is, in the second embodiment, a series connection circuit of resistors R3 and R8 is provided between the DC power supply VB and the ground, and the connection point (voltage V5) of each of the resistors R3 and R8 is the negative input of the comparator CMP1. Connected to the terminal. As a result, the voltage V5 (reference voltage) obtained by dividing the voltage VB by the resistors R3 and R8 is supplied to the negative side input terminal of the comparator CMP1.

また、電流源CC2が直流電源VBに接続されている点、アンプAMP2及びトランジスタM9(N型)が設けられている点、及び電圧VSを分圧するための抵抗R6、R7が設けられている点で、前述した第1実施形態と相違している。   In addition, the current source CC2 is connected to the DC power supply VB, the amplifier AMP2 and the transistor M9 (N-type) are provided, and the resistors R6 and R7 for dividing the voltage VS are provided. This is different from the first embodiment described above.

次に、第2実施形態の動作について説明する。図5に示した回路では、MOSFET(M1)のソース電圧VSが抵抗R6とR7により分圧され、分圧して得られた電圧と同一の電圧が電圧V3として生成される。即ち、抵抗R6とR7の接続点p11がアンプAMP2のマイナス側入力端子に接続され、このアンプAMP2の出力端子がトランジスタM9のゲートに接続され、該トランジスタM9の一端が抵抗R2及びアンプAMP2のプラス側入力端子(電圧V3)に接続され、他端がグランドに接続されている。また、アンプAMP2のプラス側入力端子は比較器CMP1のプラス側入力端子に接続されている。   Next, the operation of the second embodiment will be described. In the circuit shown in FIG. 5, the source voltage VS of the MOSFET (M1) is divided by the resistors R6 and R7, and the same voltage as the voltage obtained by dividing is generated as the voltage V3. That is, the connection point p11 between the resistors R6 and R7 is connected to the negative input terminal of the amplifier AMP2, the output terminal of the amplifier AMP2 is connected to the gate of the transistor M9, and one end of the transistor M9 is connected to the plus of the resistor R2 and the amplifier AMP2. It is connected to the side input terminal (voltage V3) and the other end is connected to the ground. The plus side input terminal of the amplifier AMP2 is connected to the plus side input terminal of the comparator CMP1.

そして、このように構成された第2実施形態に係る制御装置12aでは、前述した第1実施形態と同様の効果を達成できると共に、比較器CMP1のマイナス側入力端子に供給される電圧が、電源電圧VBを抵抗R3とR8で分圧した電圧V5となるので、該電圧V5は電源電圧VBの変動に伴って変動することになる。従って、車両に搭載されるバッテリのように、充電状況により出力電圧が大きく変化するような場合であっても、この変化に応じた電圧V5を生成して、比較器CMP1に供給することができるので、クランプ回路14を有効化するタイミングを適切に設定することができるようになる。   In the control device 12a according to the second embodiment configured as described above, the same effect as that of the first embodiment described above can be achieved, and the voltage supplied to the negative input terminal of the comparator CMP1 is a power supply. Since the voltage VB is the voltage V5 obtained by dividing the voltage VB with the resistors R3 and R8, the voltage V5 varies as the power supply voltage VB varies. Therefore, even when the output voltage changes greatly depending on the charging state, such as a battery mounted on a vehicle, the voltage V5 corresponding to this change can be generated and supplied to the comparator CMP1. Therefore, the timing for enabling the clamp circuit 14 can be set appropriately.

[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態について説明する。図6は、本発明の第3実施形態に係る負荷回路、及び該負荷回路に接続された制御装置12bの構成を示す回路図である。第3実施形態では、前述した第1実施形態と比較して、逆起電力検出回路(逆起電力検出手段)17を設けた点、及びクランプ動作制御回路15bにオア回路OR、及びナンド回路NANDが設けられた点で相違する。以下、詳細に説明する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a load circuit according to the third embodiment of the present invention and a control device 12b connected to the load circuit. In the third embodiment, compared with the first embodiment described above, the back electromotive force detection circuit (back electromotive force detection means) 17 is provided, and the OR circuit OR and the NAND circuit NAND are provided in the clamp operation control circuit 15b. It is different in that is provided. Details will be described below.

逆起電力検出回路17は、比較器CMP3(第2比較手段)と、コンデンサC1、及び抵抗R9、R10、R11を備えている。なお、C1,R9,R10で時定数回路が構成される。そして、MOSFET(M1)のドレインである点p1は、抵抗R9を介して比較器CMP3のマイナス側入力端子に接続されている。更に、点p1は、抵抗R10とR11の直列接続回路を介してグランドに接続され、抵抗R11に対して並列にコンデンサC1が配置され、抵抗R10とR11の接続点が比較器CMP3のプラス側入力端子に接続されている。また、通常時においては、比較器CMP3のマイナス側入力端子に供給される電圧の方が、プラス側入力端子に供給される電圧よりも若干高くなるように設定されている。換言すれば、負荷11が正常に動作している場合には、比較器CMP3の出力信号ELVはLレベルである。   The counter electromotive force detection circuit 17 includes a comparator CMP3 (second comparison means), a capacitor C1, and resistors R9, R10, and R11. C1, R9, and R10 constitute a time constant circuit. The point p1, which is the drain of the MOSFET (M1), is connected to the negative side input terminal of the comparator CMP3 via the resistor R9. Further, the point p1 is connected to the ground via a series connection circuit of resistors R10 and R11, a capacitor C1 is arranged in parallel with the resistor R11, and the connection point of the resistors R10 and R11 is the positive input of the comparator CMP3. Connected to the terminal. Further, in a normal time, the voltage supplied to the minus side input terminal of the comparator CMP3 is set to be slightly higher than the voltage supplied to the plus side input terminal. In other words, when the load 11 is operating normally, the output signal ELV of the comparator CMP3 is at L level.

クランプ動作制御回路15bは、比較器CMP1と、抵抗R3と、電流源CC3と、オア回路OR、及びナンド回路NANDを備えている。図1と同様に、抵抗R3と電流源CC3との接続点の電圧がV1とされている。ここで、電圧V1が比較器CMP1のプラス側入力端子に供給されている点、マイナス側入力端子に電圧VSが供給される点で、図1に示した回路と相違している。   The clamp operation control circuit 15b includes a comparator CMP1, a resistor R3, a current source CC3, an OR circuit OR, and a NAND circuit NAND. As in FIG. 1, the voltage at the connection point between the resistor R3 and the current source CC3 is V1. Here, the circuit is different from the circuit shown in FIG. 1 in that the voltage V1 is supplied to the positive input terminal of the comparator CMP1 and the voltage VS is supplied to the negative input terminal.

比較器CMP1の出力端子は、オア回路ORの一方の入力端子に接続され、他方の入力端子は、CMP3の出力端子に接続されている。また、オア回路ORの出力端子は、ナンド回路NANDの一方の入力端子に接続され、他方の入力端子は駆動信号の供給点である抵抗R5に接続されている。そして、ナンド回路NANDの出力端子は、トランジスタM7(クランプ動作制御回路15b’)のゲートに接続されている。   The output terminal of the comparator CMP1 is connected to one input terminal of the OR circuit OR, and the other input terminal is connected to the output terminal of CMP3. The output terminal of the OR circuit OR is connected to one input terminal of the NAND circuit NAND, and the other input terminal is connected to a resistor R5 that is a supply point of the drive signal. The output terminal of the NAND circuit NAND is connected to the gate of the transistor M7 (clamp operation control circuit 15b ').

また、MOSFET(M1)のドレインである点p1と直流電源VBとを接続する配線には、抵抗RW、及びインダクタンスLWが存在する。   Further, a resistance RW and an inductance LW exist in the wiring connecting the point p1 which is the drain of the MOSFET (M1) and the DC power supply VB.

次に、第3実施形態に係る制御装置12bの動作について説明する。第3実施形態では、クランプ動作制御回路15bに2つの論理回路(OR、NAND)が設けられているが、基本的な動作は、図1に示した第1実施形態と同様である。即ち、VS<V1の関係が成立している場合には、比較器CMP1の出力信号DSTはHレベル(図1の場合とは逆)となり、オア回路ORの出力信号がHレベルとなり、ナンド回路NANDの2つの入力信号が共にHレベルとなるので、その出力信号がLレベルとなり、クランプ回路14が有効となる。   Next, the operation of the control device 12b according to the third embodiment will be described. In the third embodiment, the clamp operation control circuit 15b is provided with two logic circuits (OR, NAND), but the basic operation is the same as that of the first embodiment shown in FIG. That is, when the relationship of VS <V1 is established, the output signal DST of the comparator CMP1 becomes H level (opposite to the case of FIG. 1), the output signal of the OR circuit OR becomes H level, and the NAND circuit Since the two input signals of the NAND are both at the H level, the output signal is at the L level, and the clamp circuit 14 is enabled.

他方、電圧VSが上昇してVS>V1の関係が成立した場合には、比較器CMP1の出力信号DSTはLレベルとなり、オア回路ORの出力信号がLレベルとなるので、ナンド回路NANDの出力信号がHレベルとなって、クランプ回路14の動作を無効とする。   On the other hand, when the relationship of VS> V1 is established by increasing the voltage VS, the output signal DST of the comparator CMP1 becomes L level, and the output signal of the OR circuit OR becomes L level, so that the output of the NAND circuit NAND The signal becomes H level, and the operation of the clamp circuit 14 is invalidated.

ここで、負荷回路にデッドショート(負荷11に接続される配線が直接グランドに接続されるような過度のショート異常)が発生した場合には、点p1と直流電源VBを接続する配線に抵抗RW、インダクタンスLWが存在することにより、点p1から直流電源VBに向けて逆起電力が発生する。このため、点p1の電圧が急激に低下する。   Here, when a dead short occurs in the load circuit (an excessive short circuit abnormality such that the wiring connected to the load 11 is directly connected to the ground), the resistance RW is connected to the wiring connecting the point p1 and the DC power source VB. The presence of the inductance LW generates a back electromotive force from the point p1 toward the DC power source VB. For this reason, the voltage of the point p1 falls rapidly.

これに伴って、比較器CMP3のマイナス側入力端子に供給される電圧が急速に低下する。これに対して、プラス側入力端子に供給される電圧は、抵抗R10、R11とコンデンサC1による時定数が存在することにより急速に低下することができない。従って、比較器CMP3の出力信号ELVがLレベルからHレベルに反転する。   Along with this, the voltage supplied to the negative side input terminal of the comparator CMP3 rapidly decreases. On the other hand, the voltage supplied to the plus side input terminal cannot be rapidly lowered due to the presence of the time constant due to the resistors R10 and R11 and the capacitor C1. Therefore, the output signal ELV of the comparator CMP3 is inverted from the L level to the H level.

その結果、オア回路ORの出力信号がHレベルとなり、ナンド回路NANDの出力信号がLレベルとなるので、トランジスタM7がオフとなり、クランプ回路14が有効に動作する。つまり、クランプ動作制御回路15bの比較器CMP1の出力に関係なく、クランプ回路14が有効化されることになる。   As a result, since the output signal of the OR circuit OR becomes H level and the output signal of the NAND circuit NAND becomes L level, the transistor M7 is turned off, and the clamp circuit 14 operates effectively. That is, the clamp circuit 14 is validated regardless of the output of the comparator CMP1 of the clamp operation control circuit 15b.

このため、上述した動作と同様に、MOSFET(M1)のゲート・ソース間電圧Vgsが電圧V2(V2=4V)にクランプされ、負荷11に流れる電流ILが制限されることになる。   Therefore, similarly to the above-described operation, the gate-source voltage Vgs of the MOSFET (M1) is clamped to the voltage V2 (V2 = 4 V), and the current IL flowing through the load 11 is limited.

このようにして、第3実施形態に係る負荷回路の制御装置では、前述した第1実施形態と同様の効果を達成することができ、これに加えて、負荷回路にデッドショートが発生した場合には、電圧VSが低下するか否かに関係なく(比較器CMP1の出力信号DSTに関係なく)、即時にクランプ回路14を有効に動作させて電圧Vgsをクランプするので、負荷回路を確実に過電流から保護することができる。   In this way, the load circuit control device according to the third embodiment can achieve the same effects as those of the first embodiment described above, and in addition, when a dead short occurs in the load circuit. Regardless of whether or not the voltage VS decreases (regardless of the output signal DST of the comparator CMP1), the clamp circuit 14 is effectively operated immediately and the voltage Vgs is clamped. Can be protected from current.

以上、本発明の負荷回路の制御装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。   The load circuit control device according to the present invention has been described above based on the illustrated embodiment. However, the present invention is not limited to this, and the configuration of each part is an arbitrary configuration having the same function. Can be replaced.

本発明は、負荷回路にショート異常が発生した場合に、過電流を抑制する上で極めて有用である。   The present invention is extremely useful for suppressing overcurrent when a short circuit abnormality occurs in a load circuit.

11 負荷
12 制御装置
13 駆動回路(駆動手段)
14 クランプ回路(クランプ手段)
15 クランプ動作制御回路(クランプ動作制御手段)
16 過熱保護回路(過熱保護手段)
17 逆起電力検出回路(逆起電力検出手段)
21 Dフリップフロップ(ラッチ回路)
INV インバータ
M1 電界効果トランジスタ(MOSFET)
VB 直流電源
VP 重畳電源
V4 参照電源
CC1〜CC4 電流源
AMP1 アンプ(増幅手段)
CMP1〜CMP3 比較器
M2〜M9 トランジスタ
D1 ダイオード
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Load 12 Control apparatus 13 Drive circuit (drive means)
14 Clamp circuit (clamping means)
15 Clamp operation control circuit (Clamp operation control means)
16 Overheat protection circuit (overheat protection means)
17 Back electromotive force detection circuit (back electromotive force detection means)
21 D flip-flop (latch circuit)
INV Inverter M1 Field Effect Transistor (MOSFET)
VB DC power supply VP Superimposed power supply V4 Reference power supply CC1 to CC4 Current source AMP1 Amplifier (amplifying means)
CMP1-CMP3 comparator M2-M9 transistor D1 diode

Claims (10)

直流電源と負荷との間に設けられた電界効果トランジスタのオン、オフを切り換えて、前記負荷の駆動、停止を制御する負荷回路の制御装置において、
前記直流電源に対して直列に接続された重畳電源を備え、駆動信号が供給された際に、前記重畳電源から前記電界効果トランジスタのゲートに電流を供給してゲート電圧を上昇させ、前記電界効果トランジスタをオンとする駆動手段と、
前記電界効果トランジスタのソース電圧と連動して変化すると共に該ソース電圧よりも所定電圧高くなるように設定された変動電圧(V2)を生成し、前記ゲート電圧が前記変動電圧(V2)を超えた場合に、前記重畳電源より出力される電流の一部を引き抜いて、前記ゲート電圧を所定電圧にクランプするクランプ手段と、
を備えたことを特徴とする負荷回路の制御装置。
In a load circuit control device that controls on / off of a load by switching on and off a field effect transistor provided between a DC power supply and a load,
A superposition power source connected in series to the direct current power source, and when a drive signal is supplied, current is supplied from the superposition power source to the gate of the field effect transistor to increase a gate voltage; Driving means for turning on the transistor;
A fluctuation voltage (V2) set to be changed in conjunction with the source voltage of the field effect transistor and set to be a predetermined voltage higher than the source voltage is generated, and the gate voltage exceeds the fluctuation voltage (V2). A clamping means for extracting a part of the current output from the superimposed power source and clamping the gate voltage to a predetermined voltage;
A control apparatus for a load circuit, comprising:
通常負荷電流が流れているときの前記ソース電圧よりも低く設定した基準電圧(V1,V5)を生成し、前記ソース電圧が前記基準電圧を超えた場合に、前記クランプ手段によるクランプ機能を無効とするクランプ動作制御手段を更に備えたことを特徴とする請求項1に記載の負荷回路の制御装置。   A reference voltage (V1, V5) set lower than the source voltage when a normal load current is flowing is generated, and when the source voltage exceeds the reference voltage, the clamping function by the clamping means is disabled. 2. The load circuit control device according to claim 1, further comprising clamping operation control means for performing the operation. 前記クランプ動作制御手段は、前記直流電源とグランドとの間に介置された第1抵抗(R3)と第3電流源(CC3)との直列接続回路を備え、前記直流電源から(CC3*R3)で示される電圧だけ降下した電圧を、前記基準電圧(V1)とすることを特徴とする請求項2に記載の負荷回路の制御装置。   The clamp operation control means includes a series connection circuit of a first resistor (R3) and a third current source (CC3) interposed between the DC power supply and the ground, from the DC power supply (CC3 * R3 3. The load circuit control device according to claim 2, wherein the reference voltage (V <b> 1) is a voltage dropped by a voltage indicated by). 前記クランプ動作制御手段は、前記直流電源とグランドとの間に介置された第2抵抗(R3)と第3抵抗(R8)との直列接続回路を備え、前記直流電源より出力される電圧を前記第1抵抗と第2抵抗で分圧した電圧を前記基準電圧(V5)とすることを特徴とする請求項2に記載の負荷回路の制御装置。   The clamp operation control means includes a series connection circuit of a second resistor (R3) and a third resistor (R8) interposed between the DC power supply and the ground, and outputs a voltage output from the DC power supply. The load circuit control device according to claim 2, wherein a voltage divided by the first resistor and the second resistor is used as the reference voltage (V5). 前記駆動手段は、
前記駆動信号が供給された際に一定電流を流す第1電流源(CC1)と、
2つの電流経路を有しこのうち一方の電流経路が前記第1電流源に接続され、他方の電流経路が前記電界効果トランジスタのゲートに接続されたカレントミラー回路と、を備え、
前記駆動信号が供給された際に、前記第1電流(CC1)と同一となる電流を、前記重畳電源から前記電界効果トランジスタのゲートに供給することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の負荷回路の制御装置。
The driving means includes
A first current source (CC1) for supplying a constant current when the drive signal is supplied;
A current mirror circuit having two current paths, one of which is connected to the first current source and the other of which is connected to the gate of the field effect transistor;
The current of the first current (CC1) is supplied from the superimposed power source to the gate of the field effect transistor when the driving signal is supplied. The load circuit control device according to claim 1.
前記クランプ手段は、
前記重畳電源または前記直流電源のいずれか一方と、前記電界効果トランジスタのソースと、の間に介置された第2電流源(CC2)、及び第4抵抗(R2)を有し、
前記第2電流源により、前記第4抵抗(R2)に一定電流を流すことにより、前記第1抵抗の一端に前記ソース電圧に対して所定電圧高くなるように変化する前記変動電圧(V2)を発生させ、
更に、前記変動電圧と前記ゲート電圧の差分に応じた信号を出力する増幅手段(AMP1)と、
前記増幅手段の出力信号に応じて通電電流が制御され、前記ゲートに供給される電流から所定量の電流を引き抜く第1スイッチ(M6)と、
を備えたことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の負荷回路の制御装置。
The clamping means includes
A second current source (CC2) and a fourth resistor (R2) interposed between either the superimposed power source or the DC power source and the source of the field effect transistor;
By supplying a constant current to the fourth resistor (R2) by the second current source, the variable voltage (V2) that changes so as to be higher than the source voltage by a predetermined voltage at one end of the first resistor. Generate
And amplifying means (AMP1) for outputting a signal corresponding to the difference between the fluctuation voltage and the gate voltage;
A first switch (M6) for controlling an energization current in accordance with an output signal of the amplifying means and extracting a predetermined amount of current from a current supplied to the gate;
The load circuit control device according to any one of claims 1 to 5, further comprising:
前記電界効果トランジスタの周囲温度が予め設定した所定温度に達した場合に、該電界効果トランジスタを遮断して、前記負荷回路を過熱から保護する過熱保護手段を更に備えたことを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の負荷回路の制御装置。   2. The apparatus according to claim 1, further comprising overheat protection means for shutting off the field effect transistor and protecting the load circuit from overheating when the ambient temperature of the field effect transistor reaches a predetermined temperature. The load circuit control device according to any one of claims 1 to 6. 前記過熱保護手段は、
前記電界効果トランジスタの周囲に設置したダイオードと、
該ダイオードに一定電流を流す第4電流源(CC4)と、
前記ダイオードに生じる電圧と参照電圧(V4)を比較する第1比較手段(CMP2)と、
前記ダイオードに生じる電圧が前記参照電圧V4を下回った場合にラッチ信号を出力するラッチ回路と、
前記ラッチ信号が出力された際に、前記駆動信号の出力点をグランドに接続する第2スイッチ(M8)と、
を備えたことを特徴とする請求項7に記載の負荷回路の制御装置。
The overheat protection means includes:
A diode installed around the field effect transistor;
A fourth current source (CC4) for supplying a constant current to the diode;
First comparison means (CMP2) for comparing a voltage generated in the diode with a reference voltage (V4);
A latch circuit that outputs a latch signal when a voltage generated in the diode falls below the reference voltage V4;
A second switch (M8) for connecting the output point of the drive signal to the ground when the latch signal is output;
The load circuit control device according to claim 7, further comprising:
前記電界効果トランジスタのオン時に、該電界効果トランジスタから前記直流電源に向かう逆起電力を検出する逆起電力検出手段を更に備え、
前記逆起電力検出手段にて、逆起電力の発生が検出された場合には、前記クランプ動作制御手段の出力信号に関わらず、前記クランプ手段によるクランプ機能を有効にすることを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の負荷回路の制御装置。
Further comprising back electromotive force detection means for detecting back electromotive force from the field effect transistor toward the DC power source when the field effect transistor is turned on;
When the back electromotive force detection means detects the occurrence of a back electromotive force, the clamp function by the clamp means is validated regardless of the output signal of the clamp operation control means. The load circuit control device according to any one of claims 1 to 8.
前記逆起電力検出手段は、前記電界効果トランジスタのドレインと前記直流電源との接続点を点p1とした場合に、
所定の時定数が設定され、通常時には点p1の電圧よりも若干低く設定された電圧を出力する時定数回路と、
点p1の電圧と、前記時定数回路の出力電圧とを比較する第2比較手段(CMP3)と、を備え、
点p1の電圧が前記時定数回路の出力電圧を下回った場合に、逆起電力が発生したものと判断することを特徴とする請求項9に記載の負荷回路の制御装置。
The back electromotive force detection means has a connection point between the drain of the field effect transistor and the DC power supply as a point p1,
A time constant circuit that outputs a voltage that is set to a predetermined time constant and is set to be slightly lower than the voltage at the point p1 in a normal state;
Second comparing means (CMP3) for comparing the voltage at the point p1 with the output voltage of the time constant circuit;
10. The load circuit control device according to claim 9, wherein when the voltage at the point p <b> 1 falls below the output voltage of the time constant circuit, it is determined that a back electromotive force has occurred.
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