JP2011078228A - Overcurrent protection circuit - Google Patents
Overcurrent protection circuit Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011078228A JP2011078228A JP2009227867A JP2009227867A JP2011078228A JP 2011078228 A JP2011078228 A JP 2011078228A JP 2009227867 A JP2009227867 A JP 2009227867A JP 2009227867 A JP2009227867 A JP 2009227867A JP 2011078228 A JP2011078228 A JP 2011078228A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit
- reference voltage
- voltage
- power supply
- value
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、電源と負荷との間にスイッチング素子によるインバータ回路を設けて負荷を駆動する回路において、インバータ回路に流れる過電流を検出して回路を保護する過電流保護回路に関する。 The present invention relates to an overcurrent protection circuit that protects a circuit by detecting an overcurrent flowing through the inverter circuit in a circuit that drives a load by providing an inverter circuit with a switching element between a power supply and a load.
従来、車両や電子機器に搭載されるモータ等の負荷を駆動するために、電源と負荷との間にスイッチング素子により構成されるインバータ回路を設け、そのスイッチング素子をオン/オフすることによって、負荷の駆動、停止を制御する負荷駆動回路が用いられている。 Conventionally, in order to drive a load such as a motor mounted on a vehicle or an electronic device, an inverter circuit constituted by a switching element is provided between the power source and the load, and the load is obtained by turning the switching element on / off. A load driving circuit for controlling the driving and stopping of the motor is used.
このような負荷駆動回路において、電源電圧として過電圧が印加されると、スイッチング素子に大きな電流が流れ、過熱状態になるという問題がある。特に、車両に搭載されるファンモータ等の負荷を駆動する負荷駆動回路は、通常のバッテリー電源電圧(例えば、12V)に対して、例えば寒冷地でセルモータが起動できないときにバッテリーを2個直列に接続して使用するといった、異常な過電圧条件(例えば、24V)下でも動作することが求められており、このような過電圧条件下で、スイッチング素子の過電流、ひいてはその過熱を防止することは重要な課題である。 In such a load driving circuit, when an overvoltage is applied as a power supply voltage, there is a problem that a large current flows through the switching element, resulting in an overheated state. In particular, a load driving circuit for driving a load such as a fan motor mounted on a vehicle has two batteries connected in series when a cell motor cannot be started in a cold region with respect to a normal battery power supply voltage (for example, 12V). It is required to operate even under abnormal overvoltage conditions (for example, 24V) such as connecting and using, and it is important to prevent overcurrent of the switching element and thus overheating under such overvoltage conditions. It is a difficult task.
従来、スイッチング素子の過熱を防止するために、様々な技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1には、MOSトランジスタ(スイッチング素子)によりモータ(負荷)を駆動するモータ駆動装置において、MOSトランジスタの温度を検出する温度センサと、MOSトランジスタに流れる電流を検出する電流検出回路とを含む過熱検出回路を備えたモータ駆動装置が開示されている(特許文献1の図1)。そして、このモータ駆動装置では、検出された温度又は電流がしきい値以上となった場合、駆動回路のゲート抵抗を減少させてMOSトランジスタのスイッチング時の立ち上がり時間及び立ち下り時間を短くし、さらにPWM周波数を低下させることによって、MOSトランジスタのスイッチング損失を低減することが図られている。 Conventionally, various techniques have been proposed to prevent overheating of the switching element (see, for example, Patent Document 1). Patent Document 1 includes a temperature sensor that detects the temperature of a MOS transistor and a current detection circuit that detects a current flowing through the MOS transistor in a motor driving device that drives a motor (load) by a MOS transistor (switching element). A motor driving device including an overheat detection circuit is disclosed (FIG. 1 of Patent Document 1). In this motor drive device, when the detected temperature or current exceeds a threshold value, the gate resistance of the drive circuit is decreased to shorten the rise time and fall time when switching the MOS transistor, and It is attempted to reduce the switching loss of the MOS transistor by lowering the PWM frequency.
また、特許文献1には、MOSトランジスタの温度を検出する温度センサと、バッテリーから供給される電源電圧を検出する電源電圧検出回路とを含む過熱検出回路を備えたモータ駆動装置も記載されており(特許文献1の図4)、このモータ駆動装置は、検出された温度または電源電圧がしきい値以上となった場合に、駆動回路のゲート抵抗を減少させてスイッチング素子のスイッチング時の立ち上がり時間及び立ち下り時間を短くし、さらにPWM周波数を低下させることによって、MOSトランジスタのスイッチング損失の低減を図るものである(特許文献1の図4)。 Patent Document 1 also describes a motor drive device including an overheat detection circuit including a temperature sensor that detects the temperature of a MOS transistor and a power supply voltage detection circuit that detects a power supply voltage supplied from a battery. (FIG. 4 of Patent Document 1), this motor drive device reduces the gate resistance of the drive circuit when the detected temperature or power supply voltage is equal to or higher than the threshold value, and the rise time during switching of the switching element In addition, the switching time of the MOS transistor is reduced by shortening the fall time and lowering the PWM frequency (FIG. 4 of Patent Document 1).
特許文献1では、以上のようなモータ駆動装置により、スイッチング素子を過熱状態から復帰させるだけでなく、MOSトランジスタを流れる電流の増大又は電源電圧の増大といった、現在過熱状態でなくても今後過熱状態となる蓋然性の高い状態を検出することによって、過熱状態への移行を未然に防ぐことができるとしている。 In Patent Document 1, not only the switching element is restored from the overheated state by the motor driving device as described above, but also the overheated state in the future even if it is not the current overheated state such as an increase in current flowing through the MOS transistor or an increase in the power supply voltage. By detecting a highly probable state, it is possible to prevent the transition to an overheated state.
しかしながら、特許文献1に記載されたようなモータ駆動装置において、スイッチング素子の過熱状態、又は、(過熱状態へ移行する蓋然性の高い)過電圧状態あるいは過電流状態を検出した後、スイッチング損失を低減させて過熱状態から復帰又は過熱を防止する手段は、駆動回路のゲート抵抗を減少させてスイッチング素子のスイッチング時の立ち上がり時間及び立ち下り時間を短くし、さらにPWM周波数を低下させるものである。したがって、このようなゲート抵抗及びPWM周波数の切り替えに要する回路が複雑なものとなり、部品コストが増大するとともに、このような過熱防止手段は、車載用ファンモータを例として上述したような異常な過電圧条件下において、スイッチング素子の過熱を防止するために十分なものとは言えない。 However, in the motor drive device described in Patent Document 1, after detecting an overheat state of the switching element, an overvoltage state or an overcurrent state (highly likely to shift to the overheat state), the switching loss is reduced. The means for recovering from the overheated state or preventing overheating reduces the gate resistance of the drive circuit to shorten the rise time and the fall time at the time of switching of the switching element, and further reduce the PWM frequency. Therefore, the circuit required for switching between the gate resistance and the PWM frequency becomes complicated and the cost of parts increases, and such an overheat prevention means has an abnormal overvoltage as described above by taking an in-vehicle fan motor as an example. Under certain conditions, this is not sufficient to prevent overheating of the switching element.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、簡易な回路構成でありながら、負荷の駆動を適正に保ちつつ、電源電圧の過電圧に対して、スイッチング素子の過熱を的確に防止することが可能な過電流保護回路を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and it is possible to accurately prevent overheating of a switching element against an overvoltage of a power supply voltage while appropriately driving a load while having a simple circuit configuration. It is an object of the present invention to provide an overcurrent protection circuit capable of achieving the above.
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、さらに他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。 The following aspects of the present invention exemplify the configuration of the present invention, and will be described separately for easy understanding of various configurations of the present invention. Each section does not limit the technical scope of the present invention, and some of the components of each section are replaced, deleted, or further, while referring to the best mode for carrying out the invention. Those to which the above components are added can also be included in the technical scope of the present invention.
(1)電源と、負荷(2)と、前記負荷(2)を駆動するインバータ回路(3)と、前記インバータ回路(3)に流れる電流を検出して電圧として出力する電流検出回路(7)とを備える負荷駆動装置(1,1a)の、前記インバータ回路(3)を過電流から保護するための過電流保護回路(8,8a)において、前記電流検出回路(7)から出力される電圧を入力し、該電圧と内部で設定される基準電圧(Vcp1)とを比較することにより過電流を検出して、前記インバータ回路(3)の動作を制御するための検出信号を出力する第一のコンパレータ(CP1)と、前記電源から入力される電源電圧(Vcc)が所定の電圧値以下であるときに、前記第一のコンパレータ(CP1)の基準電圧(Vcp1)を第一の基準電圧に設定する第一の基準電圧設定回路(9,9a)と、前記電源電圧(Vcc)が前記所定の電圧値を超えたときに、前記第一のコンパレータ(CP1)の基準電圧(Vcp1)を前記第一の基準電圧よりも低い第二の基準電圧に設定する第二の基準電圧設定回路(10,10a)と、を備えたことを特徴とする過電流保護回路(請求項1)。 (1) Power supply, load (2), inverter circuit (3) for driving the load (2), and current detection circuit (7) for detecting the current flowing through the inverter circuit (3) and outputting it as a voltage A voltage output from the current detection circuit (7) in an overcurrent protection circuit (8,8a) for protecting the inverter circuit (3) from an overcurrent of a load driving device (1,1a) comprising: First, the overcurrent is detected by comparing the voltage with a reference voltage (Vcp1) set internally, and a detection signal for controlling the operation of the inverter circuit (3) is output. Comparator (CP1) and the power supply voltage (Vcc) input from the power supply is equal to or lower than a predetermined voltage value, the reference voltage (Vcp1) of the first comparator (CP1) is set to the first reference voltage. When the first reference voltage setting circuit (9, 9a) to be set and the power supply voltage (Vcc) exceed the predetermined voltage value, A second reference voltage setting circuit (10, 10a) for setting the reference voltage (Vcp1) of the comparator (CP1) to a second reference voltage lower than the first reference voltage. An overcurrent protection circuit (claim 1).
(2)(1)項に記載の過電流保護回路において、前記第一の基準電圧設定回路(9a)は、前記第一のコンパレータ(CP1)の基準電圧(Vcp1)を供給するための第一の基準値(Vref1)を生成する定電圧源(13)を備えることを特徴とする過電流保護回路(請求項2)。 (2) In the overcurrent protection circuit according to item (1), the first reference voltage setting circuit (9a) is a first circuit for supplying the reference voltage (Vcp1) of the first comparator (CP1). An overcurrent protection circuit comprising a constant voltage source (13) for generating a reference value (Vref1).
(3)(1)または(2)項に記載の過電流保護回路において、前記第二の基準電圧設定回路(10,10a)は、前記電源電圧(Vcc)と外部から入力される第二の基準値(Vref2)とを比較して、前記電源電圧(Vcc)が前記所定の電圧値を超えたときに過電圧検出信号を出力する過電圧検出回路(11,11a)と、該過電圧検出回路(11,11a)から過電圧検出信号を入力したときに、前記第一のコンパレータ(CP1)の基準電圧(Vcp1)を前記第二の基準電圧に設定するように動作する基準電圧切替回路(12,12a)とを備えることを特徴とする過電流保護回路(請求項3)。 (3) In the overcurrent protection circuit according to (1) or (2), the second reference voltage setting circuit (10, 10a) is a second input from the outside with the power supply voltage (Vcc). An overvoltage detection circuit (11, 11a) that compares a reference value (Vref2) and outputs an overvoltage detection signal when the power supply voltage (Vcc) exceeds the predetermined voltage value, and the overvoltage detection circuit (11 , 11a) when the overvoltage detection signal is input, the reference voltage switching circuit (12, 12a) that operates to set the reference voltage (Vcp1) of the first comparator (CP1) to the second reference voltage And an overcurrent protection circuit (claim 3).
(4)(1)から(3)のいずれか1項に記載の過電流保護回路において、前記第二の基準電圧(Vcp12)は、前記電源電圧(Vcc)の値によらず一定の値であることを特徴とする過電流保護回路(請求項4)。 (4) In the overcurrent protection circuit according to any one of (1) to (3), the second reference voltage (Vcp12) is a constant value regardless of the value of the power supply voltage (Vcc). An overcurrent protection circuit according to claim 4 (claim 4).
(5)(4)項に記載の過電流保護回路において、前記第一の基準電圧設定回路(9a)は、前記第一の基準値(Vref1)を前記第一の基準電圧(Vcp11)に分圧する複数の抵抗素子(R8,R9)を備え、前記過電圧検出回路(11a)は、前記電源電圧(Vcc)を抵抗分圧して入力するとともに前記第二の基準値(Vref2)を抵抗分圧して入力する第二のコンパレータ(CP2)を備え、前記基準電圧切替回路(12a)は、前記過電圧検出信号が入力したときにオン状態となるスイッチング素子(Q5)と、前記第一の基準電圧(Vcp11)を前記第二の基準電圧(Vcp12)に切り替えるための抵抗素子(R7)とを備えることを特徴とする過電流保護回路(請求項5)。 (5) In the overcurrent protection circuit according to (4), the first reference voltage setting circuit (9a) divides the first reference value (Vref1) into the first reference voltage (Vcp11). A plurality of resistance elements (R8, R9), and the overvoltage detection circuit (11a) divides and inputs the power supply voltage (Vcc) and resistance-divides the second reference value (Vref2). The reference voltage switching circuit (12a) includes a switching element (Q5) that is turned on when the overvoltage detection signal is input, and the first reference voltage (Vcp11). ) To the second reference voltage (Vcp12), and an overcurrent protection circuit (Claim 5).
(6)(1)から(3)のいずれか1項に記載の過電流保護回路において、前記第二の基準電圧は、その値が前記電源電圧(Vcc)の値の増加に応じて減少することを特徴とする過電流保護回路(請求項6)。 (6) In the overcurrent protection circuit according to any one of (1) to (3), the value of the second reference voltage decreases as the value of the power supply voltage (Vcc) increases. An overcurrent protection circuit (claim 6).
本発明は、以上のように構成したことにより、負荷を駆動するインバータ回路を備えた負荷駆動装置において、簡易な回路構成でありながら、電源電圧の過電圧時に負荷の駆動を適正に保ちつつインバータ回路を過電流から保護し、それによって、インバータ回路を構成するスイッチング素子の過熱を的確に防止することが可能な過電流保護回路を提供することが可能となる。 The present invention is configured as described above. In the load driving device including the inverter circuit for driving the load, the inverter circuit has a simple circuit configuration and appropriately maintains the driving of the load when the power supply voltage is overvoltage. Can be protected from overcurrent, thereby providing an overcurrent protection circuit capable of accurately preventing overheating of the switching elements constituting the inverter circuit.
以下、本発明の実施の形態について、添付図面に基づいて説明する。
図1に、本発明の一実施形態における過電流保護回路を含む負荷駆動装置の一例として、例えば、モータ2を負荷とするモータ駆動装置1を示す。モータ駆動装置1は、電源電圧Vccを供給する直流電源(図示は省略する)、本実施形態における負荷であるモータ2、モータ2を駆動するインバータ回路3、インバータ回路3に駆動信号を供給するドライバ回路4、ドライバ回路4の動作を制御する制御回路5、及び過電流保護回路8を備えており、制御回路5にはPWM信号生成回路6が接続されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a motor drive device 1 using, for example, a motor 2 as a load as an example of a load drive device including an overcurrent protection circuit according to an embodiment of the present invention. The motor drive device 1 includes a DC power supply (not shown) that supplies a power supply voltage Vcc, a motor 2 that is a load in the present embodiment, an
インバータ回路3は、一対のスイッチング素子Q1,Q2の直列回路と、もう一対のスイッチング素子Q3,Q4の直列回路とを、電源電圧Vcc端子と抵抗R1の一端との間に並列に接続して、所謂フルブリッジ(Hブリッジ)回路を構成し、モータ2は、スイッチング素子Q1,Q2の接続点と、スイッチング素子Q3,Q4の接続点との間に接続されている。また、抵抗R1は、インバータ回路3に接続する側の一端とは異なる側の一端がGND端子に接続され、インバータ回路3に流れる電流を電圧として検出する電流検出回路7を構成するものである。
The
尚、図1に示すインバータ回路3は、ハイサイドのスイッチング素子Q1,Q3をPチャンネルMOSFET、ローサイドのスイッチング素子Q2,Q4をNチャンネルMOSFETにより構成するものであるが、例えば、適切なドライバ回路4を用いることにより、全てのスイッチング素子Q1〜Q4をNチャネルMOSFETにより構成してもよいことは言うまでもない。また、これらのスイッチング素子Q1〜Q4として、IGBT又はバイポーラトランジスタを使用するものであってもよい。
In the
モータ駆動装置1において、制御回路5にはPWM信号生成回路6が接続されており、PWM信号生成回路6は、例えばモータ2の回転速度制御等の仕様に応じて、パルス幅変調されたPWM信号を制御回路5に出力し、制御回路5は、このPWM信号(及び、必要に応じて、例えばモータ2の回転位置を示す信号等のその他の信号)に基づいて、各スイッチング素子Q1〜Q4のオン/オフのタイミングを決定する。ドライバ回路4は、制御回路5から入力する制御信号に基づいて、インバータ回路3の駆動信号(各スイッチング素子Q1〜Q4のゲート電圧)を生成し、インバータ回路3に供給する。インバータ回路3は、ドライバ回路4から入力する駆動信号により、所定のタイミングで各スイッチング素子Q1〜Q4をオン/オフすることによって、モータ2の通電状態を制御して駆動する。
In the motor drive device 1, a PWM
モータ駆動装置1において、本発明の一実施形態における過電流保護回路8は、第一のコンパレータCP1と、第一の基準電圧設定回路9と、第二の基準電圧設定回路10とを含み、第二の基準電圧設定回路10は、過電圧検出回路11と、基準電圧切替回路12とを含んでいる。
In the motor drive device 1, the overcurrent protection circuit 8 according to the embodiment of the present invention includes a first comparator CP 1, a first reference
過電流保護回路8において、第一のコンパレータCP1の一方の入力端子には、電流検出回路7から、検出電流に相当する電圧が入力され、他方の入力端子には、第一の基準電圧設定回路9によって設定される基準電圧が入力される。第一のコンパレータCP1の出力端子は、制御回路5に接続されており、第一のコンパレータCP1は、両入力端子に入力される電圧を比較し、電流検出回路7から入力する電圧が基準電圧を超えた場合に過電流の検出を示す検出信号を制御回路5に出力する。これによって、制御回路5は、過電流保護回路8から入力する検出信号に基づいて、例えば、検出信号の受信後所定の時間、インバータ回路3の動作を停止する等の、インバータ回路3を過電流から保護するための任意の適切な制御を実施することができる。
In the overcurrent protection circuit 8, a voltage corresponding to the detected current is input from the
ここで、本発明に係る過電流保護回路8は、第一の基準電圧設定回路9が、電源電圧Vccが所定の電圧値以下であるときに、第一のコンパレータCP1の基準電圧を第一の基準電圧に設定するように構成されているとともに、電源電圧Vccが所定の電圧値を超えたときに、第一のコンパレータCP1の基準電圧を第一の基準電圧よりも低い第二の基準電圧に設定する第二の基準電圧設定回路10を備えていることを特徴とする。
そして、本実施形態において、本発明のこの特徴は、後述するように、第二の基準電圧設定回路10が、電源電圧Vccの電圧値に応じて第一の基準電圧設定回路9と連動するように構成されており、過電圧検出回路10により電源電圧Vccの過電圧状態が検出されたときに、第一の基準電圧設定回路9から出力される基準電圧を、基準電圧切替回路12によって第一の基準電圧から第二の基準電圧に切り替えることによって実現されている。
Here, the overcurrent protection circuit 8 according to the present invention uses the first reference
In the present embodiment, this feature of the present invention is that the second reference
次に、図2及び図3を参照して、本発明の一実施形態における過電流保護回路の具体的な構成及び動作の一例について説明する。図2において、過電流保護回路8a、第一の基準電圧設定回路9a、第二の基準電圧設定回路10a、過電圧検出回路11a、及び基準電圧設定回路12aは、図1に示す過電流保護回路8、第一の基準電圧設定回路9、第二の基準電圧設定回路10、過電圧検出回路11、及び基準電圧設定回路12を具体的に構成する回路の一例である。また、図2において、図1と同一の構成要素には同一の符号を付して参照する。
Next, an example of a specific configuration and operation of the overcurrent protection circuit according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2, the
図2に示すように、過電流保護回路8aは、第一のコンパレータCP1を含んでおり、第一のコンパレータCP1の一方の入力端子には、電流検出回路7から検出電流に相当する電圧が入力され、他方の入力端子には、第一の基準電圧設定回路9によって設定される基準電圧Vcp1が入力される。また、第一のコンパレータCP1の出力端子は、制御回路5に接続されている。
As shown in FIG. 2, the
第一の基準電圧設定回路9aは、一端が電源電圧Vcc端子に接続されて第一の基準値(電圧)Vref1を生成する定電圧源13と、定電圧源13の他端とGND端子との間に直列に接続される分割抵抗R8,R9とを備えている。そして、分割抵抗R8とR9の接続点が、第一のコンパレータCP1の上記他方の入力端子に接続されており、この接続点の電圧が第一のコンパレータCP1の基準電圧Vcp1となる。
The first reference
第二の基準電圧設定回路10aは、過電圧検出回路11aと基準電圧切替回路12aを備えており、過電圧検出回路11aは、第二のコンパレータCP2、電源電圧Vcc端子とGND端子との間に直列に接続される分割抵抗R4,R5、及び、外部から入力される第二の基準値(電圧)Vref2の入力端子とGND端子との間に直列に接続される分割抵抗R2,R3を含んでいる。そして、第二のコンパレータCP2の一方の入力端子には、電源電圧Vccを分割抵抗R4,R5によって抵抗分圧した電圧が入力され、他方の入力端子には、第二の基準値Vref2を分割抵抗R2,R3によって抵抗分圧した電圧が、第二のコンパレータCP2の基準電圧Vcp2として入力される。また、第二のコンパレータCP2の出力端子は、基準電圧切替回路12aに接続されている。
The second reference
基準電圧切替回路12aは、PNP型トランジスタにより構成されるスイッチング素子Q5を備えており、スイッチング素子Q5のベース端子は、抵抗R6を介して過電圧検出回路11aの第二のコンパレータCP2の出力端子に接続されている。また、スイッチング素子Q5のエミッタ端子は、第一の基準電圧設定回路9aの分割抵抗R8,R9の接続点に接続され、コレクタ端子は、抵抗R7の一端に接続されており、抵抗R7の他端は、第一の基準電圧設定回路9aの抵抗R9の(抵抗R8と接続する側とは異なる側の)一端とともに、GND端子に接続されている。
The reference
以上のように構成された過電流保護回路8aの動作について説明すれば、次の通りである。まず、本実施形態では、電源電圧Vccを過電圧状態と判別するための所定の電圧値(図3に示すVcc1)が予め設定されている。そして、第二の基準電圧設定回路10aにおける第二の基準値Vref2の値、及び、各分割抵抗R2,R3,R4,R5の抵抗値は、第二のコンパレータCP2の基準電圧Vcp2が、所定の電圧値Vcc1を分割抵抗R4,R5で抵抗分圧した電圧に一致するように調整されており、第二のコンパレータCP2は、この設定により、電源電圧Vccと第二の基準値Vref2とを比較して、電源電圧Vccが所定の電圧値Vcc1を超えたときに過電圧検出信号を出力するものである。具体的には、本実施形態における第二のコンパレータCP2は、電源電圧Vccが所定の電圧値Vcc1以下のときには、Highレベルの電圧信号を出力し、電源電圧Vccが所定の電圧値Vcc1を超えたときに、過電圧検出信号としてLOWレベルの電圧信号を出力する。
The operation of the
したがって、電源電圧Vccが所定の電圧値Vcc1以下の場合、基準電圧切替回路12aのスイッチング素子Q5は、Highレベルのベース電圧が印加されてオフ状態(非導通状態)となるため、第一の基準電圧設定回路9aは、第一のコンパレータCP1の基準電圧Vcp1として、第一の基準値Vref1を分割抵抗R8,R9で抵抗分圧した電圧である第一の基準電圧(図3に示すVcp11)を出力する。
Therefore, when the power supply voltage Vcc is equal to or lower than the predetermined voltage value Vcc1, the switching element Q5 of the reference
この場合、第一のコンパレータCP1は、電流検出回路7からの検出電流に相当する電圧と、第一の基準電圧設定回路9aによって設定される第一の基準電圧Vcp11とを比較して、電流検出回路7から入力する電圧が第一の基準電圧Vcp11を超えた場合に過電流の検出を示す検出信号を制御回路5に出力する。尚、本実施形態における第一のコンパレータCP1において、過電流の検出を示す検出信号を、Highレベル又はLowレベルのいずれの電圧信号とするかは、制御回路5の仕様に応じて任意に設定可能である。
In this case, the first comparator CP1 compares the voltage corresponding to the detected current from the
これによって、制御回路5は、インバータ回路3を過電流から保護するための任意の適切な制御を実施することができる。本発明は、制御回路5によって制御されるインバータ回路3の動作によって限定されるものではないが、例えば、制御回路5は、第一のコンパレータCP1から入力する検出信号に基づいて、この検出信号の受信後所定の時間、インバータ回路3の動作を停止させ、所定の時間経過後、その動作を復帰させるものであってもよい。この場合、電流検出回路7において、第一の基準電圧Vcp11と一致する検出電圧に相当する電流は、インバータ回路3に流れる電流の制限値となり、この制限値以上の電流をインバータ回路3に流さないことにより、モータ2の回転速度等は適正な範囲に保ちつつ、インバータ回路3を過電流から保護することができる。
Thereby, the
一方、電源電圧Vccが所定の電圧値Vcc1を超えた場合、基準電圧切替回路12aに過電圧検出回路11aから過電圧検出信号が入力することによって、スイッチング素子Q5は、Lowレベルのベース電圧が印加されてオン状態(導通状態)となる。これによって、第一の基準電圧設定回路9aにおいて、第一の基準値Vref1は、分割抵抗R9と基準電圧切替回路12aの抵抗R7の並列回路と、分割抵抗R8とで抵抗分圧されることになり、第一のコンパレータCP1の基準電圧Vcp1として、第一の基準電圧Vcp11よりも低い第二の基準電圧(図3に示すVcp12)が出力される。
On the other hand, when the power supply voltage Vcc exceeds a predetermined voltage value Vcc1, an overvoltage detection signal is input from the
このように、本実施形態における第二の基準電圧設定回路10aは、その基準電圧切替回路12aが、過電圧検出回路11aからの過電圧検出信号を入力したときに、第一の基準電圧設定回路9aに連動してそれが出力する基準電圧を相対的に低い基準電圧に切り替えさせるように動作することにより、第一のコンパレータCP1の基準電圧Vcp1を第二の基準電圧Vcp12に設定するものである。
As described above, the second reference
この場合、第一のコンパレータCP1は、電流検出回路7からの検出電流に相当する電圧と、基準電圧切替回路12aと連動する第一の基準電圧設定回路9aから出力される第二の基準電圧Vcp12とを比較して、電流検出回路7から入力する電圧が第二の基準電圧Vcp12を超えた場合に過電流の検出を示す検出信号を制御回路5に出力し、制御回路5は、この検出信号に基づいて、インバータ回路3を過電流から保護するための任意の適切な制御を実施することができる。
In this case, the first comparator CP1 has a voltage corresponding to the detected current from the
そして、例えば、制御回路5が、第一のコンパレータCP1から入力する検出信号に基づいて、この検出信号の受信後所定の時間、インバータ回路3の動作を停止させるようにその動作を制御する場合、電源電圧Vccが過電圧状態の場合に、第二の基準電圧Vcp12に相当する電流の制限値は、電源電圧Vccが過電圧状態ではない場合の電流の制限値よりも小さいことにより、インバータ回路3に流れる電流の制御を、電源電圧Vccの状態に応じて緻密に実行し、インバータ回路3を過電流から保護し、ひいては、異常な過電圧条件下においても、インバータ回路3を構成するスイッチング素子Q1〜Q4の過熱を効果的に防止することができる。
For example, when the
ここで、図2に示す過電流保護回路8aは、図3に示すように、第二の基準電圧Vcp12が電源電圧Vccの値によらず一定の値であるように構成したが、本発明の一実施形態において、過電流保護回路は、図4に示すように、その第二の基準電圧の値が、電源電圧Vccの値の増加に応じて減少するように構成するものであってもよい。更に、この第二の基準電圧の減少の態様は、図4に示すような直線的に減少するものに限定されず、多段階に低下する、あるいは、曲線的に低下する等、自由に設計することが可能である。
Here, the
また、図1及び図2に示すモータ駆動装置1、1aは、モータ2を除く構成要素の全体又は一部を、ワンチップICで構成するものであってもよく、その際、過電流保護回路8,8aは、ワンチップICに含めるものであっても、あるいは、外部回路としてワンチップICに接続されるものであってもよい。
Further, the
以上、本発明を好ましい実施形態によって説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で種々の変形や応用が可能である。
例えば、上述した実施形態では、本発明に係る過電流保護回路を、フルブリッジ回路からなるインバータ回路3によりモータ2を駆動するモータ駆動装置1,1aに含まれるものとして説明したが、本発明に係る過電流保護回路は、それが適用される負荷駆動装置の負荷の種類及びインバータ回路の構成によって限定されるものではない。例えば、本発明に係る過電流保護回路は、任意の単相又は多相モータを駆動するモータ駆動装置に適用可能であり、モータを駆動するインバータ回路も、その種類に応じて適切なインバータ回路とすることができる。さらに、本発明に係る過電流保護回路は、負荷として放電灯又はLED等の照明装置を駆動する負荷駆動装置に適用されるものであってもよい。
As mentioned above, although this invention was demonstrated by preferable embodiment, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A various deformation | transformation and application are possible within the range of the technical idea of this invention.
For example, in the above-described embodiment, the overcurrent protection circuit according to the present invention has been described as being included in the
また、本発明に係る過電流保護回路において、第一のコンパレータCP1の第二の基準電圧に上限値と下限値を設定し、電流検出回路7からの検出電圧が過電流状態に達する前は、第一のコンパレータCP1において電流検出回路7からの検出電圧と第二の基準電圧の上限値とを比較し、電流検出回路7からの検出電圧が過電流状態に達した後は、第一のコンパレータCP1において電流検出回路7からの検出電圧と第二の基準電圧の下限値とを比較するというように、第一のコンパレータCP1がヒステリシス動作の機能を有するものであってもよい。
In the overcurrent protection circuit according to the present invention, an upper limit value and a lower limit value are set for the second reference voltage of the first comparator CP1, and before the detection voltage from the
また、図2に示す過電流保護回路8aにおいて、基準電圧切替回路12aのスイッチング素子Q5は、第二のコンパレータCP2からの出力信号に応じてその導通状態のオン/オフが切替可能である限り、任意の電子的スイッチを使用することが可能であり、例えば、NPN型トランジスタ又はアナログスイッチを用いて構成するものであってもよい。また、スイッチング素子Q5と抵抗R7は、第一の基準電圧設定回路9aの分割抵抗R8に並列接続されるものであってもよい。
Further, in the
1,1a:モータ駆動装置、2:モータ、3:インバータ回路、4:ドライバ回路、5:制御回路、6:PWM信号生成回路、7:電流検出回路、8,8a:過電流保護回路、9,9a:第一の基準電圧設定回路、10,10a:第二の基準電圧設定回路、11,11a:過電圧検出回路、12,12a:基準電圧切替回路、13:定電圧源、CP1:第一のコンパレータ、CP2:第二のコンパレータ、Q1〜Q4:スイッチング素子(MOSFET)、Q5:スイッチング素子(PNP型トランジスタ)、R1:抵抗(電流検出回路)、R2,R3,R4,R5,R8,R9:分割抵抗、R6,R7:抵抗、Vcc:電源電圧、Vcc1:所定の電圧値、Vcp11:第一の基準電圧、Vcp12:第二の基準電圧、Vref1:第一の基準値、Vref2:第二の基準値
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記電流検出回路(7)から出力される電圧を入力し、該電圧と内部で設定される基準電圧(Vcp1)とを比較することにより過電流を検出して、前記インバータ回路(3)の動作を制御するための検出信号を出力する第一のコンパレータ(CP1)と、前記電源から入力される電源電圧(Vcc)が所定の電圧値以下であるときに、前記第一のコンパレータ(CP1)の基準電圧(Vcp1)を第一の基準電圧に設定する第一の基準電圧設定回路(9,9a)と、前記電源電圧(Vcc)が前記所定の電圧値を超えたときに、前記第一のコンパレータ(CP1)の基準電圧(Vcp1)を前記第一の基準電圧よりも低い第二の基準電圧に設定する第二の基準電圧設定回路(10,10a)と、を備えたことを特徴とする過電流保護回路。 A power source; a load (2); an inverter circuit (3) that drives the load (2); and a current detection circuit (7) that detects a current flowing through the inverter circuit (3) and outputs the voltage as a voltage. In the overcurrent protection circuit (8, 8a) for protecting the inverter circuit (3) from overcurrent of the load driving device (1, 1a),
The voltage output from the current detection circuit (7) is input, the overcurrent is detected by comparing the voltage with an internally set reference voltage (Vcp1), and the operation of the inverter circuit (3) A first comparator (CP1) that outputs a detection signal for controlling the power supply, and when the power supply voltage (Vcc) input from the power supply is equal to or lower than a predetermined voltage value, the first comparator (CP1) A first reference voltage setting circuit (9, 9a) for setting a reference voltage (Vcp1) to a first reference voltage, and when the power supply voltage (Vcc) exceeds the predetermined voltage value, A second reference voltage setting circuit (10, 10a) for setting a reference voltage (Vcp1) of the comparator (CP1) to a second reference voltage lower than the first reference voltage. Overcurrent protection circuit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009227867A JP2011078228A (en) | 2009-09-30 | 2009-09-30 | Overcurrent protection circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009227867A JP2011078228A (en) | 2009-09-30 | 2009-09-30 | Overcurrent protection circuit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011078228A true JP2011078228A (en) | 2011-04-14 |
Family
ID=44021611
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009227867A Pending JP2011078228A (en) | 2009-09-30 | 2009-09-30 | Overcurrent protection circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2011078228A (en) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012228031A (en) * | 2011-04-18 | 2012-11-15 | Sharp Corp | Motor control circuit |
JP2013066272A (en) * | 2011-09-16 | 2013-04-11 | Minebea Co Ltd | Power control unit |
CN103078485A (en) * | 2013-01-28 | 2013-05-01 | 华为技术有限公司 | Output current limiting protection method and device of inverter |
JP2013183539A (en) * | 2012-03-02 | 2013-09-12 | Hitachi Ulsi Systems Co Ltd | Secondary battery monitoring device and battery pack |
CN103595026A (en) * | 2013-10-21 | 2014-02-19 | 大连德维电子科技有限公司 | Inverter used for high-frequency high-voltage power supply |
CN103840426A (en) * | 2012-11-21 | 2014-06-04 | 深圳市海洋王照明工程有限公司 | Step-up protection circuit |
US9685901B2 (en) | 2015-06-12 | 2017-06-20 | Semiconductor Components Industries, Llc | Motor controller with flexible protection modes |
CN107769173A (en) * | 2017-11-13 | 2018-03-06 | 广东电网有限责任公司电力调度控制中心 | A kind of definite value choosing method of flexible direct current power transmission system bridge arm overcurrent protection |
CN114512961A (en) * | 2022-02-22 | 2022-05-17 | 北京控制工程研究所 | Self-adaptive protection design method suitable for deep space sampling high-power direct current motor limit condition |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63283465A (en) * | 1987-05-14 | 1988-11-21 | Seiko Epson Corp | Switching element protecting circuit for switching power source device |
JPH077953A (en) * | 1993-06-16 | 1995-01-10 | Fuji Electric Co Ltd | Overcurrent limiting circuit |
JPH08340672A (en) * | 1995-06-12 | 1996-12-24 | Fuji Elelctrochem Co Ltd | Switching regulator having overcurrent protection function |
JP2003219635A (en) * | 2002-01-21 | 2003-07-31 | Hitachi Ltd | Semiconductor integrated circuit for controlling power source and power source device |
JP2005157743A (en) * | 2003-11-26 | 2005-06-16 | Fujitsu Ten Ltd | Load driving apparatus and load drive system |
-
2009
- 2009-09-30 JP JP2009227867A patent/JP2011078228A/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63283465A (en) * | 1987-05-14 | 1988-11-21 | Seiko Epson Corp | Switching element protecting circuit for switching power source device |
JPH077953A (en) * | 1993-06-16 | 1995-01-10 | Fuji Electric Co Ltd | Overcurrent limiting circuit |
JPH08340672A (en) * | 1995-06-12 | 1996-12-24 | Fuji Elelctrochem Co Ltd | Switching regulator having overcurrent protection function |
JP2003219635A (en) * | 2002-01-21 | 2003-07-31 | Hitachi Ltd | Semiconductor integrated circuit for controlling power source and power source device |
JP2005157743A (en) * | 2003-11-26 | 2005-06-16 | Fujitsu Ten Ltd | Load driving apparatus and load drive system |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012228031A (en) * | 2011-04-18 | 2012-11-15 | Sharp Corp | Motor control circuit |
JP2013066272A (en) * | 2011-09-16 | 2013-04-11 | Minebea Co Ltd | Power control unit |
JP2013183539A (en) * | 2012-03-02 | 2013-09-12 | Hitachi Ulsi Systems Co Ltd | Secondary battery monitoring device and battery pack |
CN103840426A (en) * | 2012-11-21 | 2014-06-04 | 深圳市海洋王照明工程有限公司 | Step-up protection circuit |
CN103840426B (en) * | 2012-11-21 | 2018-04-27 | 深圳市海洋王照明工程有限公司 | One kind rises voltage protection circuit |
CN103078485A (en) * | 2013-01-28 | 2013-05-01 | 华为技术有限公司 | Output current limiting protection method and device of inverter |
CN103595026A (en) * | 2013-10-21 | 2014-02-19 | 大连德维电子科技有限公司 | Inverter used for high-frequency high-voltage power supply |
US9685901B2 (en) | 2015-06-12 | 2017-06-20 | Semiconductor Components Industries, Llc | Motor controller with flexible protection modes |
CN107769173A (en) * | 2017-11-13 | 2018-03-06 | 广东电网有限责任公司电力调度控制中心 | A kind of definite value choosing method of flexible direct current power transmission system bridge arm overcurrent protection |
CN107769173B (en) * | 2017-11-13 | 2018-09-11 | 广东电网有限责任公司电力调度控制中心 | A kind of definite value choosing method of flexible direct current power transmission system bridge arm overcurrent protection |
CN114512961A (en) * | 2022-02-22 | 2022-05-17 | 北京控制工程研究所 | Self-adaptive protection design method suitable for deep space sampling high-power direct current motor limit condition |
CN114512961B (en) * | 2022-02-22 | 2023-11-10 | 北京控制工程研究所 | Limit working condition self-adaptive protection design method suitable for deep space sampling high-power direct current motor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2011078228A (en) | Overcurrent protection circuit | |
US9077240B2 (en) | Semiconductor device including short-circuit protection | |
JP4321624B2 (en) | Semiconductor device drive circuit | |
US7813096B2 (en) | Power supply controller | |
US8520346B2 (en) | Abnormality detection circuit, load driving device, and electrical apparatus | |
JP4836694B2 (en) | Power supply control device | |
JP4529666B2 (en) | Load drive device and load drive control method | |
JP5206757B2 (en) | Electronic equipment | |
JP2018157670A (en) | Driving device for semiconductor element | |
JP3566634B2 (en) | DC / DC converter | |
US11474549B2 (en) | Semiconductor integrated circuit for regulator, and fan motor system | |
KR101951040B1 (en) | Inverter IGBT gate driving apparatus | |
EP3104527B1 (en) | Semiconductor device | |
WO2005067136A1 (en) | Current limiter circuit and motor drive circuit | |
JP2010104079A (en) | Load driver | |
JP3964833B2 (en) | Intelligent power device and load short circuit protection method thereof | |
JP2006295326A (en) | Switching circuit with protective function, and protection circuit | |
JP2004048833A (en) | Power generation controller for vehicle | |
JP6424712B2 (en) | Inductive load drive | |
CN110166032B (en) | Short circuit protection for gate driver using pulsed operation | |
JP5325437B2 (en) | Integrated circuit | |
JP2000308250A (en) | Controller and method for power supplying | |
JP2013074679A (en) | Overvoltage protection circuit | |
JP4148243B2 (en) | Abnormality detection circuit | |
JP5610421B2 (en) | Motor drive circuit and motor provided with the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120607 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130925 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20131009 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20140219 |