JP2011259627A - Power supply reverse connection protective circuit - Google Patents

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    • H02J7/0034Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits using reverse polarity correcting or protecting circuits

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power supply reverse connection protective circuit which can recognize the reverse connection of an external DC power supply and the application of a negative surge and can surely prevent the generation of an overcurrent in an electronic control device.SOLUTION: The power supply reverse connection protective circuit includes a rectifier 12 connected to a low electrical potential side terminal 3 and a high electrical potential side terminal 2 of an external DC power supply. A high electrical potential side node 13 and a low electrical potential side node 14 of the rectifier 12 are connected to a reverse connection protection control circuit 11. Even when the polarity of the external DC power supply is reversed, the rectifier 12 generates a high electrical potential at the high electrical potential side node 13 and a low electrical potential at the low electrical potential side node 14. Accordingly, a comparator 15 of the reverse connection protection control circuit 11 determines whether the external DC power supply is reversely connected to a power supply terminal 3 and a ground terminal 5, and a reverse connection protective element drive circuit 16 surely turns off a reverse connection protective element 10. As a result, an overcurrent from the ground terminal 5 to the power supply terminal 3 is surely prevented.

Description

本発明は、電子制御装置に対して外部直流電源が正常とは逆に接続された電源逆接続時を検出して、その電子制御装置を過電流から保護する電源逆接続保護回路に関する。   The present invention relates to a power supply reverse connection protection circuit that detects when a power supply is reversely connected to an electronic control device in the reverse direction of an external DC power supply and protects the electronic control device from an overcurrent.

一般に、例えば車載用の電子制御装置等の電子機器に対してバッテリ等の外部直流電源を接続する際に、誤接続等により電源が逆極性に接続されると、電子機器に搭載されている素子に過電流が発生し、破壊する恐れがある。何故なら、例えば、電子制御装置等がMOSトランジスタを駆動素子として負荷駆動回路を構成した場合に、MOSトランジスタは、その構造上、寄生ダイオードを持っているため、その寄生ダイオードに順バイアスがかかり、過電流が発生するためである。   In general, when an external DC power source such as a battery is connected to an electronic device such as an in-vehicle electronic control device, if the power source is connected in reverse polarity due to an incorrect connection or the like, an element mounted on the electronic device Overcurrent may occur and damage may occur. This is because, for example, when an electronic control device or the like configures a load drive circuit using a MOS transistor as a drive element, the MOS transistor has a parasitic diode due to its structure, and thus the forward bias is applied to the parasitic diode, This is because an overcurrent occurs.

そこで、従来、バッテリ等の外部直流電源の逆接続時に電子制御装置を保護するために、保護回路を設けることが行われている。   Therefore, conventionally, a protection circuit has been provided in order to protect the electronic control device when the external DC power source such as a battery is reversely connected.

例えば、直流電源の電源端子と電子制御装置との間(即ち、電源配線)に、前記直流電源の電源端子側をアノードとし、前記電子制御装置側をカソードとするダイオードを接続し、この接続により、前記直流電源の極性が逆に接続された場合には、前記ダイオードに逆バイアスが印加されて、電流の逆流が遮断され、前記電子制御装置の破壊を回避することが行われる。   For example, a diode having a power supply terminal side of the DC power supply as an anode and a cathode as the electronic control device side is connected between the power supply terminal of the DC power supply and the electronic control device (ie, power supply wiring). When the polarity of the DC power source is connected in reverse, a reverse bias is applied to the diode to cut off the backflow of current and avoid destruction of the electronic control unit.

また、直流電源の電源端子と電子制御装置との間にヒューズを接続し、前記ヒューズと前記電子制御装置との間をカソードとし、前記直流電源のグランド端子をアノードとするダイオードを接続し、この接続により、前記直流電源が逆に接続された場合には、前記グランド端子から前記ダイオードを介して前記ヒューズに過電流が発生し、前記ヒューズが溶断して、過電流を遮断し、前記電子制御装置の破壊を回避することが行われる。   In addition, a fuse is connected between the power supply terminal of the DC power supply and the electronic control device, a diode is connected between the fuse and the electronic control device as a cathode, and a ground terminal of the DC power supply is connected as an anode. Due to the connection, when the DC power source is connected in reverse, an overcurrent is generated from the ground terminal through the diode, the fuse is blown, the overcurrent is interrupted, and the electronic control It is done to avoid destruction of the device.

しかし、前記従来の技術において、ダイオードにより過電流を遮断する方法では、電源の正常接続時においてダイオードに常時電流が発生するため、電圧降下が発生し、電子制御装置の動作電圧が低下すると共に、ダイオードが発熱してしまうという問題があった。   However, in the conventional technique, in the method of cutting off the overcurrent by the diode, a current is always generated in the diode when the power supply is normally connected, so that a voltage drop occurs, and the operating voltage of the electronic control device decreases. There was a problem that the diode generated heat.

また、ヒューズにより過電流を遮断する方法では、ヒューズが溶断した後に直流電源の接続を正常に戻しても、ヒューズを交換するまでは電子制御装置を駆動することができないという問題があった。   Further, in the method of interrupting overcurrent with a fuse, there is a problem that even if the connection of the DC power supply is restored after the fuse is blown, the electronic control unit cannot be driven until the fuse is replaced.

そこで、従来、例えば特許文献1には、外部直流電源の逆接続から電子制御装置を保護する逆接続保護用FETを電子制御装置に直列に接続し、正常に直流電源が接続された場合は、逆接続保護用FETをオン制御し、逆接続時には逆接続保護用FETをオフさせる電源逆接続保護回路が記載されている。この電源逆接続保護回路では、具体的に、外部直流電源の正常接続時には、比較器により正常接続であることを認識して、チャージポンプ回路により電位を昇圧して前記逆接続保護用FETを完全にオンさせることにより、この逆接続保護用FETでの抵抗値を極く小さく制限し、前記逆接続保護用FETでの電力損失を低減する。一方、逆接続時には、チャージポンプ回路を停止させることにより、逆接続保護用FETをオンさせる信号を発生させずに、電子制御装置に正常動作時とは逆方向の過電流が発生することを防止するように構成されている。   Therefore, conventionally, for example, in Patent Document 1, a reverse connection protection FET that protects the electronic control device from the reverse connection of the external DC power supply is connected in series to the electronic control device, and when the DC power supply is normally connected, A power supply reverse connection protection circuit is described in which the reverse connection protection FET is turned on and the reverse connection protection FET is turned off during reverse connection. In this power supply reverse connection protection circuit, specifically, when the external DC power supply is normally connected, the comparator recognizes that the connection is normal, boosts the potential by the charge pump circuit, and completes the reverse connection protection FET. By turning on, the resistance value in the reverse connection protection FET is limited to a very small value, and the power loss in the reverse connection protection FET is reduced. On the other hand, at the time of reverse connection, the charge pump circuit is stopped to prevent the electronic control device from generating an overcurrent in the direction opposite to that during normal operation without generating a signal to turn on the reverse connection protection FET. Is configured to do.

特開2007−82374号公報(第13頁、第5図等)JP 2007-82374 A (page 13, FIG. 5, etc.)

しかしながら、前記特許文献1の構成では、電源逆接続時においてチャージポンプ回路は昇圧動作しないが、必ずしも前記逆接続保護用FETがオンしないとは限らない欠点がある。何故なら、前記逆接続保護用FETのソース端子は前記電子制御装置の電源端子であり、逆接続時においては接地電位である。前記逆接続保護用FETがオンしないためには、その制御端子を閾値電位以下にする必要があるものの、前記電子制御装置のグランド端子から印加される電源電位が内部素子を経由して前記制御端子に接続される可能性があるため、前記逆接続保護用FETがオンとなる場合があり、過電流を確実に阻止できないという課題を有する。   However, in the configuration of Patent Document 1, the charge pump circuit does not perform step-up operation when the power supply is reversely connected, but the reverse connection protection FET is not necessarily turned on. This is because the source terminal of the reverse connection protection FET is a power supply terminal of the electronic control device, and is a ground potential at the time of reverse connection. In order to prevent the reverse connection protection FET from being turned on, the control terminal needs to be lower than the threshold potential, but the power supply potential applied from the ground terminal of the electronic control device passes through the internal element to the control terminal. Since there is a possibility that the reverse connection protection FET is turned on, there is a problem that overcurrent cannot be reliably prevented.

また、特許文献1の構成では、正常接続時において、バッテリ等の外部直流電源に負サージが印加されると、逆接続保護FETの制御端子にはチャージポンプ回路で昇圧された電位が残っているため、逆接続保護用FETがオンする可能性があり、このため、前記逆接続時と同様に、前記電子制御装置のグランド端子から電源端子に向かって過電流が発生する場合があり、過電流の発生を確実に阻止することができないという課題を有する。   In the configuration of Patent Document 1, when a negative surge is applied to an external DC power source such as a battery during normal connection, the potential boosted by the charge pump circuit remains at the control terminal of the reverse connection protection FET. Therefore, there is a possibility that the reverse connection protection FET may be turned on.Therefore, as in the reverse connection, an overcurrent may occur from the ground terminal of the electronic control unit to the power supply terminal. It has a problem that it is impossible to reliably prevent the occurrence of.

本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、その目的は、外部直流電源の逆接続時や負サージの印加時にも、確実に過電流の発生を阻止できる電源逆接続保護回路を提供することにある。   The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a power supply reverse connection protection circuit that can reliably prevent the occurrence of overcurrent even when an external DC power supply is reversely connected or when a negative surge is applied. There is to do.

前記課題を解決するために、本発明では、FETなどの逆接続保護素子を有する電源逆接続保護回路において、備える比較器や逆接続保護素子制御回路の動作を、電源逆接続時や負サージの印加時にも正常接続時と同様に正常動作させることとして、外部直流電源からの電流を整流する整流器を備える構成を採用する。   In order to solve the above problems, in the present invention, in a power supply reverse connection protection circuit having a reverse connection protection element such as an FET, the operation of the comparator and reverse connection protection element control circuit provided is performed at the time of power supply reverse connection or negative surge. A configuration including a rectifier that rectifies the current from the external DC power supply is adopted for normal operation as in normal connection when applied.

具体的に、請求項1記載の発明の電源逆接続保護回路は、外部直流電源の高電位側端子と低電位側端子とを電源端子とグランド端子とに接続して、前記電源端子とグランド端子とに接続される負荷に対して外部直流電源から電源供給を行う場合に、前記外部直流電源の前記電源端子及びグランド端子への逆接続に対して保護する電源逆接続保護回路であって、前記外部直流電源に対して前記負荷と直列に接続される逆接続保護素子と、前記電源端子とグランド端子とに接続されて整流する整流器と、前記整流器で整流された電圧で動作し、前記外部直流電源の前記電源端子とグランド端子に対する接続状態を認識して、前記逆接続保護素子のオン動作及びオフ動作を制御する逆接続保護素子制御回路とを備えたことを特徴とする。   Specifically, the power supply reverse connection protection circuit according to the first aspect of the present invention is configured to connect a high potential side terminal and a low potential side terminal of an external DC power supply to a power supply terminal and a ground terminal, and the power supply terminal and the ground terminal. A power supply reverse connection protection circuit that protects against reverse connection of the external DC power supply to the power supply terminal and the ground terminal when power is supplied from an external DC power supply to a load connected to A reverse connection protection element connected in series with the load with respect to the external DC power supply, a rectifier connected to the power supply terminal and the ground terminal and rectified, and operated with a voltage rectified by the rectifier, and the external DC And a reverse connection protection element control circuit for recognizing a connection state of the power supply to the power supply terminal and the ground terminal and controlling an ON operation and an OFF operation of the reverse connection protection element.

請求項2記載の発明は、前記請求項1記載の電源逆接続保護回路において、前記整流器は、4個のダイオードを有するダイオードブリッジ整流器であり、前記電源端子とグランド端子とに接続される2つの端子と、整流後の高電位が発生する高電位側ノード及び整流後の低電位が発生する低電位側ノードとを有し、前記高電位側ノードと低電位側ノードとが前記逆接続保護素子制御回路に接続されることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the power supply reverse connection protection circuit according to the first aspect, the rectifier is a diode bridge rectifier having four diodes, and two rectifiers connected to the power supply terminal and the ground terminal. A high potential side node for generating a high potential after rectification and a low potential side node for generating a low potential after rectification, wherein the high potential side node and the low potential side node are the reverse connection protection element It is connected to a control circuit.

請求項3記載の発明は、前記請求項2記載の電源逆接続保護回路において、前記逆接続保護素子は、IGBT又はMOSトランジスタで構成されることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the power supply reverse connection protection circuit according to the second aspect, the reverse connection protection element includes an IGBT or a MOS transistor.

請求項4記載の発明は、前記請求項1記載の電源逆接続保護回路において、前記整流器は、低電位生成用の2個のダイオードと、低電位側ノードのみを有し、前記逆接続保護素子は、前記直流電源の逆接続時に逆方向のダイオード接続となる構成を有し、前記負荷は、前記直流電源の逆接続時に順方向のダイオード接続となる構成を有し、前記逆接続保護素子での前記逆方向のダイオード接続となる構成部分と、前記負荷での前記順方向のダイオード接続となる構成部分とが前記整流器での高電位生成用の2個のダイオードとして機能し、前記逆接続保護素子と前記負荷との接続点が前記整流器の高電位側ノードとして前記逆接続保護素子制御回路に接続されることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the power supply reverse connection protection circuit according to the first aspect, the rectifier has only two diodes for generating a low potential and a low potential side node, and the reverse connection protection element Has a configuration in which the diode is connected in the reverse direction when the DC power supply is reversely connected, and the load has a configuration in which the diode is connected in the forward direction when the DC power supply is reversely connected. The component that becomes the diode connection in the reverse direction and the component that becomes the diode connection in the forward direction at the load function as two diodes for generating a high potential in the rectifier, and the reverse connection protection A connection point between an element and the load is connected to the reverse connection protection element control circuit as a high potential side node of the rectifier.

請求項5記載の発明は、前記請求項1記載の電源逆接続保護回路において、前記整流器は、高電位生成用の2個のダイオードと、高電位側ノードのみを有し、前記逆接続保護素子は、前記直流電源の逆接続時に逆方向のダイオード接続となる構成を有し、前記負荷は、前記直流電源の逆接続時に順方向のダイオード接続となる構成を有し、前記逆接続保護素子での前記逆方向のダイオード接続となる構成部分と、前記負荷での前記順方向のダイオード接続となる構成部分とが前記整流器での低電位生成用の2個のダイオードとして機能し、前記逆接続保護素子と前記負荷との接続点が前記整流器の低電位側ノードとして前記逆接続保護素子制御回路に接続されることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the power supply reverse connection protection circuit according to the first aspect, the rectifier includes only two diodes for generating a high potential and a high potential side node, and the reverse connection protection element Has a configuration in which the diode is connected in the reverse direction when the DC power supply is reversely connected, and the load has a configuration in which the diode is connected in the forward direction when the DC power supply is reversely connected. The component that becomes the diode connection in the reverse direction and the component that becomes the diode connection in the forward direction at the load function as two diodes for generating a low potential in the rectifier, and the reverse connection protection A connection point between an element and the load is connected to the reverse connection protection element control circuit as a low potential side node of the rectifier.

請求項6記載の発明は、前記請求項4又は5記載の電源逆接続保護回路において、前記逆接続保護素子は、NMOSトランジスタ又はPMOSトランジスタで構成されることを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the power supply reverse connection protection circuit according to the fourth or fifth aspect, the reverse connection protection element includes an NMOS transistor or a PMOS transistor.

請求項7記載の発明は、前記請求項1〜6の何れか1項に記載の電源逆接続保護回路において、前記逆接続保護素子制御回路は、前記外部直流電源の高電位側端子と低電位側端子とが接続されて前記外部直流電源の逆接続を認識する比較器と、前記比較器の出力に基づいて前記逆接続保護素子の制御端子の電圧を制御して、前記逆接続保護素子のオン動作及びオフ動作の切り換えを行う逆接続保護素子駆動回路とを備えることを特徴とする。   The invention according to claim 7 is the power supply reverse connection protection circuit according to any one of the first to sixth aspects, wherein the reverse connection protection element control circuit includes a high potential side terminal and a low potential of the external DC power supply. A comparator connected to the side terminal for recognizing reverse connection of the external DC power supply, and controlling the voltage of the control terminal of the reverse connection protection element based on the output of the comparator, And a reverse connection protection element driving circuit for switching between an on operation and an off operation.

請求項8記載の発明は、前記請求項1〜7の何れか1項に記載の電源逆接続保護回路において、前記逆接続素子制御回路は、前記直流電源の逆接続を認識したとき、警告信号を出力する機能を更に有することを特徴とする。   According to an eighth aspect of the present invention, in the power supply reverse connection protection circuit according to any one of the first to seventh aspects, when the reverse connection element control circuit recognizes the reverse connection of the DC power supply, It further has a function of outputting.

以上により、請求項1〜8記載の発明では、外部直流電源の正常接続時においては、逆接続保護素子をオン制御して低抵抗として、電力損失を抑えつつ、外部直流電源の逆接続時や負サージの印加時には、整流器の出力は電源正常接続時と同等の電圧を出力するので、逆接続保護素子制御回路が正常動作して、逆接続保護素子を確実にオフ制御し、負荷へ過電流を発生させない。従って、確実に外部直流電源の逆接続や負サージの印加に対して保護される。   As described above, according to the first to eighth aspects of the present invention, when the external DC power supply is normally connected, the reverse connection protection element is controlled to be low resistance so as to suppress power loss while the external DC power supply is reversely connected. When a negative surge is applied, the output of the rectifier outputs the same voltage as when the power supply is normally connected, so the reverse connection protection element control circuit operates normally, and the reverse connection protection element is reliably turned off and overcurrent is supplied to the load. Does not occur. Therefore, it is surely protected against reverse connection of the external DC power supply and application of negative surge.

特に、請求項4及び5記載の発明では、逆接続保護素子と負荷とのダイオード接続となる構成部分が整流器の高電位生成用又は低電位生成用の2個のダイオードとして機能して、整流するので、2個の整流素子が不要となり、整流器の部品点数を削減することができる。   In particular, in the inventions according to claims 4 and 5, the component part that is a diode connection between the reverse connection protection element and the load functions as two diodes for high potential generation or low potential generation of the rectifier to rectify. Therefore, two rectifier elements are not necessary, and the number of parts of the rectifier can be reduced.

また、請求項6記載の発明では、NチャネルMOSトランジスタはバックゲートとソース端子とを接続することで寄生ダイオードを具備する素子であり、また、比較的低ON抵抗の素子であるので、より効果的に正常接続時の電力損失を低減できる。一方、PチャネルMOSトランジスタはバックゲート端子とソース端子とを接続することで寄生ダイオードを具備する素子であり、また、PチャネルMOSトランジスタはオン制御信号として外部直流電源の高電位側端子の電位以下でオン制御可能であるので、オン制御させるために昇圧回路等の回路を必要とせず、省面積化が図られる。   According to the sixth aspect of the invention, the N-channel MOS transistor is an element having a parasitic diode by connecting the back gate and the source terminal, and is an element having a relatively low ON resistance. In particular, power loss during normal connection can be reduced. On the other hand, the P-channel MOS transistor is an element having a parasitic diode by connecting the back gate terminal and the source terminal, and the P-channel MOS transistor is not more than the potential of the high potential side terminal of the external DC power supply as an ON control signal. Therefore, it is possible to reduce the area without requiring a circuit such as a booster circuit for the on-control.

更に、請求項7記載の発明では、外部直流電源の正常接続時においては、比較器により外部直流電源が正常接続されていると認識し、逆接続保護素子駆動回路が逆接続保護素子をオン制御するので、電力損失を低く抑えつつ、外部直流電源の逆接続時においては、比較器により電源が逆接続していると正常に認識され、逆接続保護素子駆動回路が逆接続保護素子を確実にオフ制御するので、負荷に過電流が発生することを確実に防止できる。   According to the seventh aspect of the invention, when the external DC power supply is normally connected, the comparator recognizes that the external DC power supply is normally connected, and the reverse connection protection element driving circuit controls the reverse connection protection element to be on. Therefore, while keeping power loss low, when the external DC power supply is reversely connected, the comparator correctly recognizes that the power supply is reversely connected, and the reverse connection protection element drive circuit ensures that the reverse connection protection element is securely connected. Since the off control is performed, it is possible to reliably prevent an overcurrent from occurring in the load.

加えて、請求項8記載の発明では、外部直流電源の逆接続時には、警告信号を他の電子制御装置に出力することにより、他の電子制御装置は動作を停止することができるので、前記他の電子制御装置において外部直流電源の逆接続を認識する回路を削減することができ、省面積化が図られる。   In addition, in the invention according to claim 8, when the external DC power supply is reversely connected, the warning signal is output to the other electronic control device, so that the other electronic control device can stop the operation. In this electronic control device, the number of circuits for recognizing reverse connection of the external DC power supply can be reduced, and the area can be saved.

以上説明したように、本発明の電源逆接続保護回路は、電源正常接続時においては逆接続保護素子をオン制御して、電力損失を低減しつつ、電源逆接続時や負サージの印加時には、逆接続保護素子を確実にオフ制御できるので、過電流が発生せず、電子制御装置を破壊から確実に保護できる効果を得ることができる。   As described above, the power supply reverse connection protection circuit of the present invention turns on the reverse connection protection element when the power supply is normally connected to reduce power loss, and when the power supply reverse connection or negative surge is applied, Since the reverse connection protection element can be reliably controlled to be turned off, an overcurrent is not generated, and an effect of reliably protecting the electronic control device from destruction can be obtained.

本発明の実施形態1における電源逆接続保護回路の全体構成を示すブロック構成図である。It is a block block diagram which shows the whole structure of the power supply reverse connection protection circuit in Embodiment 1 of this invention. 同電源逆接続保護回路の詳細な内部構成を示す図である。It is a figure which shows the detailed internal structure of the same power supply reverse connection protection circuit. 同電源逆接続保護回路の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the same power supply reverse connection protection circuit. 本発明の実施形態2における電源逆接続保護回路の全体構成を示すブロック構成図である。It is a block block diagram which shows the whole structure of the power supply reverse connection protection circuit in Embodiment 2 of this invention. 同電源逆接続保護回路の詳細な内部構成を示す図である。It is a figure which shows the detailed internal structure of the same power supply reverse connection protection circuit. 本発明の実施形態3における電源逆接続保護回路の全体構成を示すブロック構成図である。It is a block block diagram which shows the whole structure of the power supply reverse connection protection circuit in Embodiment 3 of this invention. 同電源逆接続保護回路の詳細な内部構成を示す図である。It is a figure which shows the detailed internal structure of the same power supply reverse connection protection circuit. 同電源逆接続保護回路の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the same power supply reverse connection protection circuit.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。尚、以下の実施形態において同じ符号を付した構成要素は同様の動作を行うので、再度の説明を省略する場合がある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, since the component which attached | subjected the same code | symbol in the following embodiment performs the same operation | movement, re-explanation may be abbreviate | omitted.

(実施形態1)
図1は、本実施形態における電源逆接続保護回路のブロック構成図を示す。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram of a power supply reverse connection protection circuit according to this embodiment.

同図において、7は電源逆接続保護回路、1は前記電源逆接続保護回路7に負荷6を接続して成る電子制御装置である。前記電子制御装置1は、外部直流電源Bの高電位側端子2に接続される電源端子3と、前記外部直流電源Bの低電位側端子4に接続されるグランド端子5とを備えている。   In the figure, reference numeral 7 denotes a power supply reverse connection protection circuit, and 1 denotes an electronic control device comprising a load 6 connected to the power supply reverse connection protection circuit 7. The electronic control device 1 includes a power supply terminal 3 connected to the high potential side terminal 2 of the external DC power supply B and a ground terminal 5 connected to the low potential side terminal 4 of the external DC power supply B.

前記電子制御装置1では、前記負荷6の一端はグランド端子5に接続され、その他端は電源逆接続保護回路7の出力端子8に接続される。電源逆接続保護回路7の入力端子9は前記電源端子3に接続される。従って、電子制御装置1では、前記外部直流電源Bの高電位が電源端子3及び電源逆接続保護回路7を介して負荷6に印加されて電力が供給される。   In the electronic control unit 1, one end of the load 6 is connected to the ground terminal 5, and the other end is connected to the output terminal 8 of the power supply reverse connection protection circuit 7. The input terminal 9 of the power supply reverse connection protection circuit 7 is connected to the power supply terminal 3. Therefore, in the electronic control unit 1, the high potential of the external DC power supply B is applied to the load 6 through the power supply terminal 3 and the power supply reverse connection protection circuit 7 to supply power.

前記電源逆接続保護回路7では、その入力端子9と出力端子8との間に逆接続保護素子10が接続される。この逆接続保護素子10の制御端子には逆接続保護素子制御回路11の出力端子が接続される。   In the power supply reverse connection protection circuit 7, a reverse connection protection element 10 is connected between the input terminal 9 and the output terminal 8. The output terminal of the reverse connection protection element control circuit 11 is connected to the control terminal of the reverse connection protection element 10.

前記電源逆接続保護回路7は、整流器12を備える。この整流器12は、前記電源端子3とグランド端子5との間の電圧を入力とし、その高電位側ノード13は前記逆接続保護制御回路11の電源端子に接続され、その低電位側ノード14は前記逆接続保護制御回路11のグランド端子に接続される。   The power supply reverse connection protection circuit 7 includes a rectifier 12. The rectifier 12 receives the voltage between the power supply terminal 3 and the ground terminal 5, its high potential side node 13 is connected to the power supply terminal of the reverse connection protection control circuit 11, and its low potential side node 14 is The reverse connection protection control circuit 11 is connected to the ground terminal.

前記電源逆接続保護回路7の詳細な回路構成図を図2に示す。   A detailed circuit configuration diagram of the power supply reverse connection protection circuit 7 is shown in FIG.

同図において、逆接続保護素子制御回路11は、比較器15と、逆接続保護素子駆動回路16とにより構成されている。それ等の電源端子は整流器12の高電位側ノード13に接続され、それ等のグランド端子は整流器12の低電位側ノード14に接続される。   In the figure, the reverse connection protection element control circuit 11 includes a comparator 15 and a reverse connection protection element drive circuit 16. Their power terminals are connected to the high potential side node 13 of the rectifier 12 and their ground terminals are connected to the low potential side node 14 of the rectifier 12.

前記比較器15は、その入力側に前記電源端子3とグランド端子5とが接続されており、その両端子3、5同士の電圧比較結果を逆接続保護素子駆動回路16に出力する。前記逆接続保護素子駆動回路16は、前記比較器15からの信号に応じて逆接続保護素子10を駆動する。   The comparator 15 is connected to the power supply terminal 3 and the ground terminal 5 on its input side, and outputs a voltage comparison result between the terminals 3 and 5 to the reverse connection protection element driving circuit 16. The reverse connection protection element driving circuit 16 drives the reverse connection protection element 10 in accordance with a signal from the comparator 15.

図2では、逆接続保護素子10はNチャネルMOSトランジスタ17で構成され、整流器12は4個のダイオードD1〜D4を有して全波整流するダイオードブリッジ整流器として構成される。前記逆接続保護素子10であるNチャネルMOSトランジスタ17は、その構造上有する寄生ダイオードPDも外部直流電源Bの逆接続から保護するように、ソース端子が電源逆接続保護回路7の入力端子9に接続され、ドレイン端子が電源逆接続保護回路7の出力端子8に接続される。また、逆接続保護素子制御回路11は、内部に、図示しないが、発振回路と、その発振回路の発振によって充放電されるコンデンサ群とを備えており、このコンデンサ群の最終段のコンデンサに外部直流電源Bの高電位側端子2よりも高電位の昇圧電圧を出力して、この昇圧電圧を前記逆接続保護素子10(NチャネルMOSトランジスタ17)の制御端子(ゲート端子)に印加して、この逆接続保護素子10をオン制御する。尚、この逆接続保護素子制御回路11は、更に、逆接続保護素子10(NチャネルMOSトランジスタ17)のゲート-ソース間を接続する抵抗(図示せず)を有して、その制御端子(ゲート)に残存する昇圧電荷を前記抵抗を介してソース端子に流してゲート-ソース間を等電位にして、イニシャル状態でこの逆接続保護素子10をオフ状態にし、不安定動作を回避するようにしている。   In FIG. 2, the reverse connection protection element 10 is configured by an N-channel MOS transistor 17, and the rectifier 12 is configured as a diode bridge rectifier that has four diodes D1 to D4 and performs full-wave rectification. The N channel MOS transistor 17 as the reverse connection protection element 10 has a source terminal connected to the input terminal 9 of the power supply reverse connection protection circuit 7 so as to protect the parasitic diode PD having the structure from the reverse connection of the external DC power supply B. The drain terminal is connected to the output terminal 8 of the power supply reverse connection protection circuit 7. Further, although not shown, the reverse connection protection element control circuit 11 includes an oscillation circuit and a capacitor group charged and discharged by oscillation of the oscillation circuit. A boosted voltage having a higher potential than the high potential side terminal 2 of the DC power supply B is output, and this boosted voltage is applied to the control terminal (gate terminal) of the reverse connection protection element 10 (N-channel MOS transistor 17). The reverse connection protection element 10 is turned on. The reverse connection protection element control circuit 11 further includes a resistor (not shown) for connecting the gate and source of the reverse connection protection element 10 (N-channel MOS transistor 17), and its control terminal (gate The reverse charge protection element 10 is turned off in the initial state by causing the boosted charge remaining on the source terminal to flow through the resistor to the source terminal to make the gate-source equipotential, and to avoid unstable operation. Yes.

以上のように構成された電源逆接続保護回路7について、以下、その動作を説明する。   The operation of the power supply reverse connection protection circuit 7 configured as described above will be described below.

外部直流電源Bの正常接続時、すなわち、図1に破線で示すように、外部直流電源Bの高電位側電源端子2に電源端子3が接続され、外部直流電源Bの低電位側電源端子4にグランド端子5が接続された正常接続時では、整流器12によって、高電位側ノード13には整流された高電位(この高電位は、電源端子3の電位からダイオードD1の順方向電圧分だけ電圧降下した電位である)が出力される。また、整流器12の低電位側ノード14には、低電位(グランド端子5の電位からダイオードD4の順方向電圧分だけ高い電位)が出力される。これにより、比較器15及び逆接続保護素子駆動回路16は、それ等の電源端子に整流器12によって整流された高電位が印加され、それ等のグランド端子に整流器12によって整流された低電位が印加されて、正常動作状態となる。   When the external DC power supply B is normally connected, that is, as indicated by a broken line in FIG. 1, the power supply terminal 3 is connected to the high potential power supply terminal 2 of the external DC power supply B, and the low potential power supply terminal 4 of the external DC power supply B is connected. When the ground terminal 5 is normally connected to the high potential side node 13 by the rectifier 12, the high potential is rectified to the high potential (this high potential is equal to the forward voltage of the diode D1 from the potential of the power supply terminal 3). Is output). Further, a low potential (a potential that is higher than the potential of the ground terminal 5 by the forward voltage of the diode D4) is output to the low potential side node 14 of the rectifier 12. As a result, the comparator 15 and the reverse connection protection element driving circuit 16 apply a high potential rectified by the rectifier 12 to their power supply terminals and apply a low potential rectified by the rectifier 12 to their ground terminals. Thus, a normal operation state is obtained.

このとき、比較器15は、電源端子3とグランド端子5との電位同士を比較する。電源正常接続状態においてはグランド端子5よりも電源端子3の方が高い電位となるので、比較器15は電源正常接続状態と認識し、オン信号を逆接続保護素子駆動回路16に出力する。   At this time, the comparator 15 compares the potentials of the power supply terminal 3 and the ground terminal 5 with each other. Since the power supply terminal 3 has a higher potential than the ground terminal 5 in the normal power supply connection state, the comparator 15 recognizes the normal power supply connection state and outputs an ON signal to the reverse connection protection element driving circuit 16.

前記比較器15からオン信号を受けた逆接続保護素子駆動回路16は、逆接続保護素子10をオン抵抗領域で駆動させるためにオン駆動信号を出力する。このオン駆動信号は、逆接続保護素子10(NチャネルMOSトランジスタ17)のソース端子電圧(すなわち、電源逆接続保護回路7の入力端子9の電圧)を前記発振回路及びコンデンサ群により昇圧した電圧であり、逆接続保護素子10の制御端子に出力される。その結果、逆接続保護素子10(NチャネルMOSトランジスタ17)はオンし、電源逆接続保護回路7の出力端子8には、外部直流電源Bの高電位側端子2の電位と同等の電位が出力される。   The reverse connection protection element drive circuit 16 receiving the ON signal from the comparator 15 outputs an ON drive signal in order to drive the reverse connection protection element 10 in the ON resistance region. This ON drive signal is a voltage obtained by boosting the source terminal voltage of the reverse connection protection element 10 (N-channel MOS transistor 17) (that is, the voltage of the input terminal 9 of the power supply reverse connection protection circuit 7) by the oscillation circuit and the capacitor group. Yes, and output to the control terminal of the reverse connection protection element 10. As a result, the reverse connection protection element 10 (N-channel MOS transistor 17) is turned on, and a potential equivalent to the potential of the high potential side terminal 2 of the external DC power supply B is output to the output terminal 8 of the power supply reverse connection protection circuit 7. Is done.

以上のように、外部直流電源Bの正常接続時には、逆接続保護素子制御回路11は、電源正常接続状態であることを認識して、逆接続保護素子10をオン動作させる信号を生成し、逆接続保護素子10をオン制御する。   As described above, when the external DC power supply B is normally connected, the reverse connection protection element control circuit 11 recognizes that the power supply is normally connected and generates a signal for turning on the reverse connection protection element 10. The connection protection element 10 is turned on.

次に、外部直流電源Bの逆接続時、すなわち、電源端子3に外部直流電源Bの低電位側端子4が接続され、グランド端子5に外部直流電源Bの高電位側端子2が接続された逆接続状態について説明する。   Next, when the external DC power supply B is reversely connected, that is, the low potential side terminal 4 of the external DC power supply B is connected to the power supply terminal 3, and the high potential side terminal 2 of the external DC power supply B is connected to the ground terminal 5. The reverse connection state will be described.

整流器12は、高電位側ノード13に、整流された高電位として、グランド端子5の電位からダイオードD2の順方向電圧分だけ電圧降下した電位を出力し、低電位側ノード14に、整流された低電位として、電源端子3の電位からダイオードD3の順方向電圧分だけ高い電位を出力する。これにより、外部直流電源Bの正常接続時と同様に、比較器15及び逆接続保護素子駆動回路16は、それ等の電源端子に整流器12によって整流された高電位が印加され、それ等のグランド端子に整流器12によって整流された低電位が印加されて、正常動作状態となる。   The rectifier 12 outputs, as a rectified high potential, to the high potential side node 13, a potential that is a voltage drop from the potential of the ground terminal 5 by the forward voltage of the diode D 2, and is rectified to the low potential side node 14. As a low potential, a potential higher than the potential of the power supply terminal 3 by the forward voltage of the diode D3 is output. As a result, similarly to the normal connection of the external DC power supply B, the comparator 15 and the reverse connection protection element driving circuit 16 are applied with the high potential rectified by the rectifier 12 to their power supply terminals. A low potential rectified by the rectifier 12 is applied to the terminal, and a normal operation state is obtained.

このとき、比較器15は、電源端子3とグランド端子5との両電位を比較する。外部直流電源Bの逆接続状態にはグランド端子5よりも電源端子3の方が低電位となるので、比較器15は外部直流電源Bの逆接続状態と認識し、オフ信号を逆接続保護素子駆動回路16に出力する。   At this time, the comparator 15 compares both potentials of the power supply terminal 3 and the ground terminal 5. Since the power supply terminal 3 is at a lower potential than the ground terminal 5 in the reverse connection state of the external DC power supply B, the comparator 15 recognizes the reverse connection state of the external DC power supply B and turns off the off signal into the reverse connection protection element. Output to the drive circuit 16.

前記比較器15からオフ信号を受けた逆接続保護素子駆動回路16では、電源電圧の正常供給により正常動作して、逆接続保護素子10をオフさせるために、逆接続保護素子10(NチャネルMOSトランジスタ17)のソース端子電圧である電源逆接続保護回路7の入力端子9の電位を逆接続保護素子10の制御端子に出力し、逆接続保護素子10を完全にオフ状態に保つ。このとき、逆接続保護素子10の寄生ダイオードPDは逆バイアスとなっているので、グランド端子5から負荷6を経て電源端子3に流れる逆電流は発生しない。   In the reverse connection protection element drive circuit 16 that has received the off signal from the comparator 15, the reverse connection protection element 10 (N channel MOS) is operated in order to operate normally by the normal supply of the power supply voltage and to turn off the reverse connection protection element 10. The potential of the input terminal 9 of the power supply reverse connection protection circuit 7 which is the source terminal voltage of the transistor 17) is output to the control terminal of the reverse connection protection element 10, and the reverse connection protection element 10 is kept completely off. At this time, since the parasitic diode PD of the reverse connection protection element 10 is reverse-biased, no reverse current flows from the ground terminal 5 through the load 6 to the power supply terminal 3.

従って、外部直流電源Bの逆接続時にも、逆接続保護素子制御回路11は、外部直流電源Bの逆接続状態を正常に認識し、逆接続保護素子10をオフ動作させる信号を出力し、逆接続保護素子10を確実にオフ制御する。   Therefore, even when the external DC power supply B is reversely connected, the reverse connection protection element control circuit 11 recognizes the reverse connection state of the external DC power supply B normally and outputs a signal for turning off the reverse connection protection element 10. The connection protection element 10 is securely turned off.

続いて、外部直流電源Bの正常接続状態において、外部直流電源Bの高電位側端子2に負サージが印加されて、電源逆接続状態となった場合について説明する。   Next, a case will be described in which a negative surge is applied to the high potential side terminal 2 of the external DC power supply B in a normal connection state of the external DC power supply B, resulting in a power supply reverse connection state.

外部直流電源の正常接続状態においては、前述したように、逆接続保護素子駆動回路16によって外部直流電源Bの高電位側端子2の電圧よりも高電位の昇圧電圧が逆接続保護素子10の制御端子に印加されている。   In the normal connection state of the external DC power supply, as described above, the reverse connection protection element drive circuit 16 controls the reverse connection protection element 10 so that the boost voltage higher than the voltage of the high potential side terminal 2 of the external DC power supply B is controlled. Applied to the terminal.

ここで、このような電源正常接続状態から負サージの印加により電源逆接続状態に切替った場合には、逆接続保護素子駆動回路16内の昇圧用のコンデンサ(図示せず)に蓄積された電荷は保持されるが、この際には、逆接続保護素子制御回路11が、既述した電源逆接続状態と同様に、電源逆接続状態を認識し、逆接続保護素子10の制御端子に電源逆接続保護回路7の入力端子9の電位を出力し、逆接続保護素子10(NチャネルMOSトランジスタ17)のゲート-ソース間電圧を等電圧にするので、この逆接続保護素子10はオフに切換え制御される。従って、負サージの印加時においても、逆電流の発生による破壊を確実に防止することができる。   Here, when switching from the normal power supply state to the reverse power supply state by applying a negative surge, the voltage is accumulated in a boosting capacitor (not shown) in the reverse connection protection element driving circuit 16. In this case, the reverse connection protection element control circuit 11 recognizes the power supply reverse connection state and supplies the power to the control terminal of the reverse connection protection element 10 in the same way as the power supply reverse connection state described above. Since the potential of the input terminal 9 of the reverse connection protection circuit 7 is output and the gate-source voltage of the reverse connection protection element 10 (N-channel MOS transistor 17) is equalized, the reverse connection protection element 10 is switched off. Be controlled. Therefore, even when a negative surge is applied, the breakdown due to the generation of the reverse current can be reliably prevented.

更に、逆接続保護素子制御回路11によって電源逆接続状態を認識した信号を、警告信号19として他回路に出力する構成を採用すれば、他回路は電子制御装置1が異常状態であることを認識することができ、他回路においても同様に保護状態に切替えることが可能である。例えば、車載用の電子制御装置等の電子機器にバッテリ等の直流電源を誤って逆接続し、動作しなかった場合には、この警告信号19によって動作しない原因が逆接続によるものと判るので、正常接続に接続し直すことも可能である。   Further, if a configuration in which a signal that recognizes the reverse connection state of the power supply by the reverse connection protection element control circuit 11 is output as a warning signal 19 to another circuit, the other circuit recognizes that the electronic control unit 1 is in an abnormal state. It is possible to switch to the protection state in other circuits as well. For example, if a DC power source such as a battery is erroneously reversely connected to an electronic device such as an on-vehicle electronic control device and does not operate, the cause of non-operation by this warning signal 19 is determined to be due to reverse connection, It is also possible to reconnect to a normal connection.

また、例えば、同一直流電源を用いた複数の電子制御装置がある場合において、この警告信号19を用いることにより、他の電子制御装置から比較器15のような逆接続を認識する構成部分を削除することができ、省面積化することも可能である。   In addition, for example, when there are a plurality of electronic control units using the same DC power supply, the warning signal 19 is used to delete a component that recognizes reverse connection such as the comparator 15 from other electronic control units. It is possible to reduce the area.

以上により、本実施形態によれば、外部直流電源Bの電源逆接続時や負サージの印加時においても、整流器12によって逆接続保護素子制御回路11を正常に動作させて、逆接続を認識できるようにしたので、確実に逆接続保護素子10をオフさせて、過電流の発生を防止し、電子制御装置を破壊から保護することができる。   As described above, according to the present embodiment, the reverse connection protection element control circuit 11 can be operated normally by the rectifier 12 and the reverse connection can be recognized even when the external DC power supply B is reversely connected or when a negative surge is applied. Since it did in this way, the reverse connection protection element 10 can be reliably turned off, the occurrence of overcurrent can be prevented, and the electronic control device can be protected from destruction.

尚、本実施形態では、比較器15は、外部直流電源Bの逆接続を認識してオフ信号を出力しているが、必ずしも、電源端子3の電位とグランド端子5の電位とが逆転している必要はなく、その両端子3、5間の電位差が予め定めた所定の電位差になった時にオフ信号を出力する構成としても良い。   In this embodiment, the comparator 15 recognizes the reverse connection of the external DC power supply B and outputs an OFF signal. However, the potential of the power supply terminal 3 and the potential of the ground terminal 5 are not always reversed. There is no need to provide such a configuration, and an off signal may be output when the potential difference between the terminals 3 and 5 becomes a predetermined potential difference.

また、本実施形態によれば、逆接続保護素子10としてNチャネルMOSトランジスタ17を用いて説明しているが、必ずしもNチャネルMOSトランジスタ17を用いる必要はなく、例えば図3に示すように、PチャネルMOSトランジスタ18や、寄生ダイオードを有しないIGBTなどの他のトランジスタ素子を用いても良いのは勿論である。NチャネルMOSトランジスタのオン抵抗値は、一般的にはPチャネルMOSトランジスタのオン抵抗値よりも小さいので、電力損失を抑えることが可能である。しかし、NチャネルMOSトランジスタを用いる場合、これをオン動作させるためには、昇圧回路等によって外部直流電源Bの高電位側端子2の電圧以上の電圧を生成する必要があって、回路規模の増大に繋がるが、PチャネルMOSトランジスタを用いた場合には、そのような回路は必要なく、例えば抵抗分割等によりオンに制御することが可能である利点がある。   Further, according to the present embodiment, the N channel MOS transistor 17 is described as the reverse connection protection element 10, but the N channel MOS transistor 17 is not necessarily used. For example, as shown in FIG. Of course, other transistor elements such as a channel MOS transistor 18 or an IGBT without a parasitic diode may be used. Since the on-resistance value of the N-channel MOS transistor is generally smaller than the on-resistance value of the P-channel MOS transistor, it is possible to suppress power loss. However, when an N-channel MOS transistor is used, in order to turn it on, it is necessary to generate a voltage higher than the voltage of the high potential side terminal 2 of the external DC power supply B by a booster circuit or the like, which increases the circuit scale. However, when a P-channel MOS transistor is used, such a circuit is not necessary, and there is an advantage that it can be controlled to ON by, for example, resistance division.

(実施形態2)
次に、本発明の第2の実施形態を説明する。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.

図4は、本実施形態における電源逆接続保護回路のブロック構成図を示す。   FIG. 4 is a block diagram of the power supply reverse connection protection circuit according to this embodiment.

同図において、7は電源逆接続保護回路、21は前記電源逆接続保護回路7に負荷6を接続して成る電子制御装置である。   In the figure, reference numeral 7 denotes a power supply reverse connection protection circuit, and 21 denotes an electronic control device comprising a load 6 connected to the power supply reverse connection protection circuit 7.

同図の電源逆接続保護回路7が図1に示した電源逆接続保護回路7と相違する点は、次の通りである。すなわち、図1では整流器12の出力である高電位側ノード13が逆接続保護素子制御回路11の電源端子に接続されていたが、図4では、整流器12の高電位側ノード13が設けられておらず、電源逆接続保護回路7の出力端子8が逆接続保護素子制御回路11の電源端子に接続されている点が異なる。また、負荷6としては、図5に示すように、例えばモータ駆動用のHブリッジ回路22が例示されている。このHブリッジ回路22の駆動用素子としては、MOSトランジスタが使われており、一般的に、同図に示したように、MOSトランジスタを2個直列接続したものを1対用意し、その2つのMOSトランジスタ直列回路のそれぞれの接続点を誘導性負荷(モータM)で接続して構成されている。   The power supply reverse connection protection circuit 7 in the figure is different from the power supply reverse connection protection circuit 7 shown in FIG. 1 as follows. That is, in FIG. 1, the high potential side node 13 that is the output of the rectifier 12 is connected to the power supply terminal of the reverse connection protection element control circuit 11, but in FIG. 4, the high potential side node 13 of the rectifier 12 is provided. The difference is that the output terminal 8 of the power supply reverse connection protection circuit 7 is connected to the power supply terminal of the reverse connection protection element control circuit 11. Further, as the load 6, for example, an H bridge circuit 22 for driving a motor is illustrated as shown in FIG. 5. MOS transistors are used as the driving elements of the H-bridge circuit 22, and generally two pairs of MOS transistors connected in series are prepared as shown in FIG. Each connection point of the MOS transistor series circuit is connected by an inductive load (motor M).

更に、ダイオード整流器12は、低電位生成用の2個のダイオードD3、D4のみで構成される。すなわち、整流器12を構成する高電位生成用の2個のダイオードは、本実施形態では、逆接続保護素子10(NチャネルMOSトランジスタ17)の寄生ダイオードPDと、負荷6(モータ駆動用のHブリッジ回路22)の4つのMOSトランジスタの寄生ダイオードPD1〜PD4で構成、兼用されている。従って、電源逆接続保護回路7の出力端子8が整流器12の高電位側ノードとして機能して、逆接続保護素子制御回路11の電源端子に接続される構成である。   Furthermore, the diode rectifier 12 is composed of only two diodes D3 and D4 for generating a low potential. That is, in the present embodiment, the two diodes for generating the high potential constituting the rectifier 12 are the parasitic diode PD of the reverse connection protection element 10 (N-channel MOS transistor 17) and the load 6 (H bridge for driving the motor). The circuit 22) is composed and shared by the parasitic diodes PD1 to PD4 of the four MOS transistors. Accordingly, the output terminal 8 of the power supply reverse connection protection circuit 7 functions as a high potential side node of the rectifier 12 and is connected to the power supply terminal of the reverse connection protection element control circuit 11.

次に、本実施形態の動作を説明する。   Next, the operation of this embodiment will be described.

前述したように、MOSトランジスタでは、その構造上、寄生ダイオードを持っているため、電源逆接続によって「MOSトランジスタの段数×ダイオードの順方向電圧(以下、Vfと称する)」以上の電圧がかかると、過電流が発生する。前記Hブリッジ回路22の例では、2Vf以上の電圧となると、過電流が発生する。   As described above, since the MOS transistor has a parasitic diode due to its structure, when a voltage higher than “the number of MOS transistor stages × the forward voltage of the diode (hereinafter referred to as Vf)” is applied due to reverse power connection. Overcurrent occurs. In the example of the H-bridge circuit 22, an overcurrent is generated when the voltage is 2 Vf or more.

電源端子3に外部直流電源の高電位側端子2を接続し、グランド端子5に外部直流電源の低電位側端子4を接続した外部直流電源の正常接続状態では、電源端子3から逆接続保護素子10の寄生ダイオードPDを通り、次に電源逆接続保護回路7の出力端子(整流器12の高電位側ノード)8から逆接続保護素子制御回路11を通り、整流器12の低電位側ノード14から整流器12の低電位生成用ダイオードD4を通り、グランド端子5に至る経路を通り、通電する。   In the normal connection state of the external DC power supply in which the high potential side terminal 2 of the external DC power supply is connected to the power supply terminal 3 and the low potential side terminal 4 of the external DC power supply is connected to the ground terminal 5, the reverse connection protection element is connected from the power supply terminal 3 10 through the parasitic diode PD, and then from the output terminal (high potential side node of the rectifier 12) 8 of the power supply reverse connection protection circuit 7 through the reverse connection protection element control circuit 11 and from the low potential side node 14 of the rectifier 12 to the rectifier. The power is passed through the 12 low-potential generation diode D4 and the path to the ground terminal 5.

前記通電と同時に、電源逆接続保護回路7の出力端子(整流器12の高電位側ノード)8に高電位(具体的には、電源端子3の電位からVf分だけ電圧降下した電位)が発生する。また、整流器12の低電位側ノード14には低電位(具体的には、グランド端子5の電位からVf分だけ高い電位)が出力される。これにより、比較器15及び逆接続保護素子駆動回路16は正常動作状態となる。   Simultaneously with the energization, a high potential (specifically, a potential that drops by Vf from the potential of the power supply terminal 3) is generated at the output terminal (high potential side node of the rectifier 12) 8 of the power supply reverse connection protection circuit 7. . Further, a low potential (specifically, a potential that is higher than the potential of the ground terminal 5 by Vf) is output to the low potential side node 14 of the rectifier 12. Thereby, the comparator 15 and the reverse connection protection element driving circuit 16 are in a normal operation state.

このとき、比較器15は電源端子3の電位とグランド端子5の電位とを比較する。電源正常接続状態においては、グランド端子5よりも電源端子3の方が高い電位となるので、比較器15は電源正常接続状態と認識し、オン信号を逆接続保護素子駆動回路16に出力する。   At this time, the comparator 15 compares the potential of the power supply terminal 3 with the potential of the ground terminal 5. Since the power supply terminal 3 has a higher potential than the ground terminal 5 in the normal power supply connection state, the comparator 15 recognizes the normal power supply connection state and outputs an ON signal to the reverse connection protection element drive circuit 16.

前記比較器15からオン信号を受けた逆接続保護素子駆動回路16は、逆接続保護素子10をオン抵抗領域で制御するために、オン制御信号を出力する。逆接続保護素子10はNチャネルMOSトランジスタ17であるため、逆接続保護素子駆動回路16は、NチャネルMOSトランジスタ17のソース端子電圧である電源逆接続保護回路7の入力端子9の電圧を昇圧し、NチャネルMOSトランジスタ17のゲート端子(制御端子)に出力する。その結果、逆接続保護素子10はオンし、電源逆接続保護回路7の出力端子8に外部直流電源の高電位側端子2の電位と同等の電位が出力される。   The reverse connection protection element drive circuit 16 that has received the ON signal from the comparator 15 outputs an ON control signal in order to control the reverse connection protection element 10 in the ON resistance region. Since the reverse connection protection element 10 is an N channel MOS transistor 17, the reverse connection protection element driving circuit 16 boosts the voltage at the input terminal 9 of the power supply reverse connection protection circuit 7, which is the source terminal voltage of the N channel MOS transistor 17. , And output to the gate terminal (control terminal) of the N-channel MOS transistor 17. As a result, the reverse connection protection element 10 is turned on, and a potential equivalent to the potential of the high potential side terminal 2 of the external DC power supply is output to the output terminal 8 of the power supply reverse connection protection circuit 7.

従って、電源正常接続時には、逆接続保護素子制御回路11は、電源正常接続状態であることを認識し、逆接続保護素子10をオン動作させる信号を生成し、逆接続保護素子10をオン制御する。   Therefore, when the power supply is normally connected, the reverse connection protection element control circuit 11 recognizes that the power supply is normally connected, generates a signal for turning on the reverse connection protection element 10, and controls the reverse connection protection element 10 to be on. .

次に、誤って電源端子3に外部直流電源の低電位側端子4を接続し、グランド端子5に外部直流電源の高電位側端子2を接続した電源逆接続状態について説明する。   Next, a power reverse connection state in which the low potential side terminal 4 of the external DC power supply is mistakenly connected to the power supply terminal 3 and the high potential side terminal 2 of the external DC power supply is connected to the ground terminal 5 will be described.

グランド端子5から負荷6のHブリッジ回路22におけるMOSトランジスタの寄生ダイオードPD1〜PD4を通り、次に電源逆接続保護回路7の出力端子(整流器12の高電位側ノード)8から逆接続保護素子制御回路11を通り、整流器12の低電圧側ノード14から整流器12の低電位生成用のダイオードD3を通り、電源端子3に至る経路を通り、通電する。   From the ground terminal 5 through the parasitic diodes PD1 to PD4 of the MOS transistor in the H-bridge circuit 22 of the load 6, and then from the output terminal (high potential side node of the rectifier 12) 8 of the power supply reverse connection protection circuit 7 The circuit 11 is energized through a path from the low voltage side node 14 of the rectifier 12 to the low potential generation diode D3 of the rectifier 12 to the power supply terminal 3.

この通電と同時に、電源逆接続保護回路7の出力端子8に高電位(具体的には、グランド端子5の電位から2Vf分だけ電圧降下した電位)が発生し、整流器12の低電位側ノード14には低電位(具体的には、電源端子3の電位からVf分だけ高い電位)が出力されて、正常接続状態の電位と同等となる。これにより、比較器15及び逆接続保護素子駆動回路16は正常動作状態となる。   Simultaneously with this energization, a high potential (specifically, a potential dropped by 2 Vf from the potential of the ground terminal 5) is generated at the output terminal 8 of the power supply reverse connection protection circuit 7, and the low potential side node 14 of the rectifier 12. A low potential (specifically, a potential that is higher than the potential of the power supply terminal 3 by Vf) is output to be equal to the potential in the normal connection state. Thereby, the comparator 15 and the reverse connection protection element driving circuit 16 are in a normal operation state.

このとき、比較器15は電源端子3の電位とグランド端子5の電位とを比較する。電源逆接続状態においては、グランド端子5よりも電源端子3の方が低電位となるため、比較器15は電源逆接続状態と認識し、オフ信号を逆接続保護素子駆動回路16に出力する。   At this time, the comparator 15 compares the potential of the power supply terminal 3 with the potential of the ground terminal 5. In the power supply reverse connection state, the power supply terminal 3 has a lower potential than the ground terminal 5, so the comparator 15 recognizes the power supply reverse connection state and outputs an off signal to the reverse connection protection element drive circuit 16.

前記比較器15からオフ信号を受けた逆接続保護素子駆動回路16は、NチャネルMOSトランジスタ17のソース端子電圧である電源逆接続保護回路7の入力端子9の電圧をそのNチャネルMOSトランジスタ17のゲート端子に出力して、逆接続保護素子10を完全にオフ状態に保つ。このとき、逆接続保護素子10の寄生ダイオードPDは逆バイアスとなるため、逆電流は発生しない。   The reverse connection protection element drive circuit 16 that has received the OFF signal from the comparator 15 applies the voltage at the input terminal 9 of the power supply reverse connection protection circuit 7, which is the source terminal voltage of the N channel MOS transistor 17, to the N channel MOS transistor 17. Output to the gate terminal to keep the reverse connection protection element 10 completely in the OFF state. At this time, since the parasitic diode PD of the reverse connection protection element 10 is reverse biased, no reverse current is generated.

従って、電源逆接続時においては、逆接続保護素子制御回路11は、電源逆接続状態であることを確実に認識し、逆接続保護素子10をオフ動作させる信号を出力して、逆接続保護素子10を確実にオフ制御する。   Therefore, at the time of reverse connection of the power supply, the reverse connection protection element control circuit 11 surely recognizes that the power supply is reversely connected, and outputs a signal for turning off the reverse connection protection element 10, so that the reverse connection protection element 10 is reliably turned off.

続いて、電源正常接続状態から直流電源の高電位側端子2に負サージが印加されて、電源逆接続状態となった場合について説明する。   Subsequently, a case where a negative surge is applied to the high potential side terminal 2 of the DC power supply from the power supply normal connection state to cause a power supply reverse connection state will be described.

電源正常接続状態においては、前述したように、外部直流電源の高電位側端子2の電位より昇圧された電圧が逆接続保護素子10の制御端子に印加されている。   In the normal power supply connection state, as described above, a voltage boosted from the potential of the high potential side terminal 2 of the external DC power supply is applied to the control terminal of the reverse connection protection element 10.

ここで、電源正常接続状態から負サージの印加により電源逆接続状態に切替った場合には、逆接続保護素子駆動回路16内のコンデンサに蓄積された電荷は保持されるが、このとき、逆接続保護素子制御回路11は、前記電源逆接続状態と同様に正常動作して、逆接続保護素子10の制御端子に電源逆接続保護回路7の入力端子9の電位(NチャネルMOSトランジスタ17のソース端子電圧)を出力するため、逆接続保護素子10は確実にオフに制御される。従って、負サージの印加時においても、逆電流の発生による破壊を防ぐことができる。   Here, when switching from the normal power supply connection state to the reverse power supply state by applying a negative surge, the charge accumulated in the capacitor in the reverse connection protection element driving circuit 16 is retained. The connection protection element control circuit 11 operates normally in the same manner as the power supply reverse connection state, and the potential of the input terminal 9 of the power supply reverse connection protection circuit 7 (the source of the N-channel MOS transistor 17 is connected to the control terminal of the reverse connection protection element 10. Therefore, the reverse connection protection element 10 is surely controlled to be turned off. Therefore, even when a negative surge is applied, it is possible to prevent destruction due to the generation of reverse current.

更に、逆接続保護素子制御回路11により電源逆接続状態を認識した信号を警告信号19として他回路に出力すれば、他回路は電子制御装置1が異常状態であることを認識することができるので、他回路も同様に保護状態に切替えることができる。例えば、車載用の電子制御装置等の電子機器にバッテリ等の直流電源を逆接続して、動作しなかった場合には、この警告信号19によって動作しない原因が逆接続によるものと判るので、正常接続に接続し直すことも可能である。また、例えば同一直流電源を用いた複数の電子制御装置がある場合において、この警告信号19を用いることにより、他の電子制御装置から比較器15のような逆接続を認識する機能を持つ構成を削除することができるので、省面積化することが可能である。   Furthermore, if the signal for recognizing the reverse power connection state by the reverse connection protection element control circuit 11 is output as a warning signal 19 to another circuit, the other circuit can recognize that the electronic control unit 1 is in an abnormal state. Other circuits can be similarly switched to the protection state. For example, when a DC power source such as a battery is reversely connected to an electronic device such as an in-vehicle electronic control device and does not operate, it is normal that the cause of non-operation by the warning signal 19 is due to the reverse connection. It is also possible to reconnect to the connection. Further, for example, when there are a plurality of electronic control devices using the same DC power supply, a configuration having a function of recognizing reverse connection such as the comparator 15 from other electronic control devices by using the warning signal 19. Since it can be deleted, the area can be saved.

以上により、本実施形態によれば、整流器12の2個の高電位生成用ダイオードとして、逆接続保護素子10が有するダイオード接続となる構成部分と、負荷6が有するダイオード接続となる構成部分とを利用すると共に、整流器12の高電位側ノードとして電源逆接続保護回路7の出力端子8を使用するので、前記実施形態1と同様に、電源逆接続時や負サージの印加時においても、逆接続保護素子制御回路11を正常に動作させて、その逆接続等を正常に認識できるので、確実に逆接続保護素子10をオフさせて、過電流の発生を防止できて、電子制御装置を破壊から確実に保護することができる。   As described above, according to the present embodiment, the two high-potential generation diodes of the rectifier 12 include the diode-connected component part of the reverse connection protection element 10 and the diode-connected component part of the load 6. Since the output terminal 8 of the power supply reverse connection protection circuit 7 is used as a high potential side node of the rectifier 12, the reverse connection is made even when the power supply is reversely connected or when a negative surge is applied, as in the first embodiment. Since the protection element control circuit 11 can be operated normally and the reverse connection or the like can be recognized normally, the reverse connection protection element 10 can be reliably turned off to prevent the occurrence of overcurrent, and the electronic control device can be destroyed. It can be surely protected.

尚、逆接続保護素子10が有するダイオード接続構成部分や負荷6が有するダイオード接続構成部分は、配置されたダイオード自体や寄生ダイオードの何れであっても良い。   The diode connection component included in the reverse connection protection element 10 and the diode connection component included in the load 6 may be any of the arranged diode itself or a parasitic diode.

更に、本実施形態では、実施形態1と比較すると、整流器12の高電位生成用の2個のダイオード(整流素子)が不要となるので、部品点数を削減することができる。   Furthermore, in this embodiment, compared with the first embodiment, two diodes (rectifier elements) for generating a high potential of the rectifier 12 are not required, and the number of components can be reduced.

尚、本実施形態では、比較器15は逆接続を認識してオフ信号を出力しているが、必ずしも電源端子3の電位とグランド端子5の電位とが逆転している必要はなく、その両端子間の電位差が予め定めた所定の電位差になったときオフ信号を出力する構成としても良い。   In this embodiment, the comparator 15 recognizes reverse connection and outputs an off signal. However, the potential of the power supply terminal 3 and the potential of the ground terminal 5 do not necessarily need to be reversed. A configuration may be adopted in which an off signal is output when the potential difference between the children reaches a predetermined potential difference.

また、本実施形態では、負荷6としてHブリッジ回路22を用いて説明しているが、必ずしもHブリッジ回路22を用いる必要はなく、少なくとも1対以上のMOSトランジスタ直列回路を有するモータ駆動装置、電源装置、バッファ回路や、MOSトランジスタとダイオードのカソード側を接続し、その接続点に誘導性負荷が接続される電源回路等、電源が逆接続されたときに、順方向のダイオード接続となる経路が発生する負荷であれば、適用が可能である。   In the present embodiment, the H bridge circuit 22 is used as the load 6. However, the H bridge circuit 22 is not necessarily used, and a motor drive device having at least one pair of MOS transistor series circuits, a power source There is a path for diode connection in the forward direction when the power supply is reversely connected, such as a power supply circuit in which an inductive load is connected to the connection point of the device, buffer circuit, MOS transistor and diode. Any load can be applied.

また、本実施形態では、逆接続保護素子10としてNチャネルMOSトランジスタ17を用いて説明しているが、必ずしもNチャネルMOSトランジスタ17を用いる必要はなく、例えば、PチャネルMOSトランジスタや寄生ダイオードを有する他のトランジスタ素子を用いても良い。NチャネルMOSトランジスタのオン抵抗値は、一般的にはPチャネルMOSトランジスタのオン抵抗値よりも小さいので、電力損失を抑えることが可能であるが、NチャネルMOSトランジスタを用いる場合には、昇圧回路等によって外部直流電源の高電位側端子2の電圧以上の電圧を生成する必要があって、回路規模の増大に繋がるが、PチャネルMOSトランジスタを用いた場合には、そのような昇圧回路は必要なく、例えば抵抗分割等によりオンに制御することが可能である。   In the present embodiment, the N-channel MOS transistor 17 is used as the reverse connection protection element 10, but the N-channel MOS transistor 17 is not necessarily used. For example, a P-channel MOS transistor or a parasitic diode is used. Other transistor elements may be used. Since the on-resistance value of the N-channel MOS transistor is generally smaller than the on-resistance value of the P-channel MOS transistor, it is possible to suppress power loss. However, when an N-channel MOS transistor is used, the booster circuit It is necessary to generate a voltage equal to or higher than the voltage at the high potential side terminal 2 of the external DC power supply, etc., which leads to an increase in circuit scale, but such a booster circuit is necessary when using a P-channel MOS transistor. For example, it can be controlled to ON by resistance division or the like.

(実施形態3)
続いて、本発明の第3の実施形態を説明する。
(Embodiment 3)
Subsequently, a third embodiment of the present invention will be described.

前述したように、一般的にNチャネルMOSトランジスタ素子はPチャネルMOSトランジスタに比べて、低オン抵抗であるが、電源端子側に逆接続保護素子を設けると、昇圧回路等の電圧生成回路が必要となる。一方、グランド端子側に逆接続保護素子を設けると、電源端子から印加される電位以下で制御することが可能であるので、昇圧回路を必要としない。   As described above, N-channel MOS transistor elements generally have lower on-resistance than P-channel MOS transistors, but if a reverse connection protection element is provided on the power supply terminal side, a voltage generation circuit such as a booster circuit is required. It becomes. On the other hand, when a reverse connection protection element is provided on the ground terminal side, it is possible to control below the potential applied from the power supply terminal, so that a booster circuit is not required.

通常、電子制御装置においては、耐ノイズ性能を高めるため、又は、他の装置との入出力電位を合せるため等の理由から、グランド配線のインピーダンスを極力下げることが望ましい。しかし、十分にオン抵抗が小さく、また、負荷に発生する電流値が比較的小さく、逆接続保護素子での電圧降下が無視できるほど小さい場合においては、前記課題は問題にならない。   In general, in an electronic control device, it is desirable to reduce the impedance of the ground wiring as much as possible for the purpose of improving noise resistance performance or matching input / output potentials with other devices. However, when the on-resistance is sufficiently small, the value of the current generated in the load is relatively small, and the voltage drop at the reverse connection protection element is negligibly small, the above problem does not pose a problem.

つまり、グランド端子側に逆接続保護素子を設けることにより、低オン抵抗で且つ省部品の電子制御装置を構成することが可能となる。   That is, by providing the reverse connection protection element on the ground terminal side, it is possible to configure an electronic control device with low on-resistance and reduced parts.

本実施形態3では、電子制御装置において、電源逆接続保護回路がグランド端子側に配置された場合を説明する。   In the third embodiment, the case where the power supply reverse connection protection circuit is arranged on the ground terminal side in the electronic control device will be described.

図6は、本実施形態における電源逆接続保護回路のブロック構成図を示す。同図において、7は電源逆接続保護回路、31は前記電源逆接続保護回路7に負荷6を接続して成る電子制御装置である。   FIG. 6 is a block diagram of the power supply reverse connection protection circuit according to this embodiment. In the figure, reference numeral 7 denotes a power supply reverse connection protection circuit, and 31 denotes an electronic control device formed by connecting a load 6 to the power supply reverse connection protection circuit 7.

同図の電源逆接続保護回路7が図4に示した電源逆接続保護回路7と相違する点は、次の通りである。すなわち、図7にも示すように、負荷6としては、図5と同様に、例えばモータ駆動用のHブリッジ回路22が例示されているが、負荷6の一端は電源端子3に接続され、その他端は電源逆接続保護回路7の出力端子8に接続されている。また、逆接続保護素子制御回路11の入力端子9はグランド端子5に接続されている。   The power supply reverse connection protection circuit 7 shown in the figure is different from the power supply reverse connection protection circuit 7 shown in FIG. 4 as follows. That is, as shown in FIG. 7, as the load 6, for example, an H bridge circuit 22 for driving a motor is illustrated as in FIG. 5, but one end of the load 6 is connected to the power supply terminal 3. The end is connected to the output terminal 8 of the power supply reverse connection protection circuit 7. The input terminal 9 of the reverse connection protection element control circuit 11 is connected to the ground terminal 5.

加えて、ダイオード整流器12は、高電位生成用のダイオードD1、D2と、高電位側ノード13のみを有し、低電位生成用のダイオードと低電位側ノードは設けられていない。そして、逆接続保護素子10(NチャネルMOSトランジスタ17)の寄生ダイオードPDと、モータ駆動用のHブリッジ回路22の寄生ダイオードPD1〜PD4とを前記整流器12の低電位生成用のダイオードとし、更に、電源逆接続保護回路7の出力端子8が整流器12の低電位側ノードとして逆接続保護素子制御回路11のグランド端子に接続されている。   In addition, the diode rectifier 12 includes only the high potential generation diodes D1 and D2 and the high potential side node 13, and the low potential generation diode and the low potential side node are not provided. The parasitic diode PD of the reverse connection protection element 10 (N channel MOS transistor 17) and the parasitic diodes PD1 to PD4 of the H bridge circuit 22 for driving the motor are used as low potential generating diodes of the rectifier 12, The output terminal 8 of the power supply reverse connection protection circuit 7 is connected to the ground terminal of the reverse connection protection element control circuit 11 as a low potential side node of the rectifier 12.

以上のように構成された本実施形態の電源逆接続保護回路について、以下、その動作を図7を用いて説明する。   The operation of the power supply reverse connection protection circuit of the present embodiment configured as described above will be described below with reference to FIG.

電源端子3に外部直流電源の高電位側端子2を接続し、グランド端子5に外部直流電源の低電位側端子4を接続した電源正常接続状態では、電源端子3から整流器12のダイオードD1を通り、高電位側ノード13から逆接続保護素子制御回路11を通り、電源逆接続保護回路7の出力端子8を通り、逆接続保護素子10の寄生ダイオードPDを通り、グランド端子5に至る経路を通り、通電する。   In a normal power supply state in which the high potential side terminal 2 of the external DC power supply is connected to the power supply terminal 3 and the low potential side terminal 4 of the external DC power supply is connected to the ground terminal 5, the power supply terminal 3 passes through the diode D1 of the rectifier 12. The high-potential side node 13 passes through the reverse connection protection element control circuit 11, the output terminal 8 of the power supply reverse connection protection circuit 7, the parasitic diode PD of the reverse connection protection element 10, and the path to the ground terminal 5. Energize.

この通電と同時に、整流器12の高電位側ノード13には高電位(具体的には、電源端子3の電位からVf分だけ低い電位)が出力され、電源逆接続保護回路7の出力端子8には低電位(具体的には、グランド端子5の電位からVf分だけ高い電位)が出力される。これにより、比較器15及び逆接続保護駆動回路16は正常動作状態となる。   Simultaneously with this energization, a high potential (specifically, a potential that is lower than the potential of the power supply terminal 3 by Vf) is output to the high potential side node 13 of the rectifier 12, and is output to the output terminal 8 of the power supply reverse connection protection circuit 7. Is output at a low potential (specifically, a potential higher by Vf than the potential of the ground terminal 5). As a result, the comparator 15 and the reverse connection protection drive circuit 16 are in a normal operation state.

比較器15及び逆接続保護駆動回路16の動作は、前記実施形態2の電源逆接続保護駆動回路16の動作と同じであるので、説明を割愛する。但し、逆接続保護駆動回路16において、逆接続保護素子10を駆動させるためのオン制御電圧は、外部直流電源の電圧で十分であるので、昇圧回路等によって昇圧、生成する必要はない。   Since the operations of the comparator 15 and the reverse connection protection drive circuit 16 are the same as the operations of the power supply reverse connection protection drive circuit 16 of the second embodiment, description thereof is omitted. However, in the reverse connection protection drive circuit 16, the on-control voltage for driving the reverse connection protection element 10 is sufficient as the voltage of the external DC power supply, and therefore it is not necessary to boost and generate the voltage by a booster circuit or the like.

次に、電源端子3に外部直流電源の低電位側端子4を接続し、グランド端子5に外部直流電源の高電位側端子2を接続した電源逆接続状態について説明する。   Next, a power reverse connection state in which the low potential side terminal 4 of the external DC power supply is connected to the power supply terminal 3 and the high potential side terminal 2 of the external DC power supply is connected to the ground terminal 5 will be described.

この電源逆接続状態では、グランド端子5から整流器12のダイオードD2を通り、高電位側ノード13から逆接続保護素子制御回路11を通り、電源逆接続保護回路7の出力端子8を通り、負荷6のHブリッジ回路22におけるMOSトランジスタの寄生ダイオードPD1〜PD4を通り、電源端子3に至る経路を通り、通電する。   In this power supply reverse connection state, the ground terminal 5 passes through the diode D2 of the rectifier 12, the high potential side node 13 passes through the reverse connection protection element control circuit 11, the power supply reverse connection protection circuit 7 passes through the output terminal 8, and the load 6 The H bridge circuit 22 is energized through the MOS diode parasitic diodes PD1 to PD4 and the path to the power supply terminal 3.

この通電と同時に、整流器12の高電位側ノード13には高電位(具体的には、グランド端子5の電位からVf分だけ低い電位)が出力され、電源逆接続保護回路7の出力端子8には低電位(具体的には、グランド端子3の電位から2Vf分だけ高い電位)が発生する。これにより、比較器15及び逆接続保護素子駆動回路16は正常動作状態となる。この比較器15及び逆接続保護駆動回路16の正常動作は、実施形態2で既述したので、説明を割愛する。また、電源逆接続時や負サージの印加時での動作は実施形態2と同様であるので、その説明も割愛する。   Simultaneously with this energization, a high potential (specifically, a potential lower than the potential of the ground terminal 5 by Vf) is output to the high potential side node 13 of the rectifier 12, and is output to the output terminal 8 of the power supply reverse connection protection circuit 7. Generates a low potential (specifically, a potential higher by 2 Vf than the potential of the ground terminal 3). Thereby, the comparator 15 and the reverse connection protection element driving circuit 16 are in a normal operation state. Since the normal operation of the comparator 15 and the reverse connection protection drive circuit 16 has already been described in the second embodiment, a description thereof will be omitted. In addition, since the operation at the time of reverse connection of the power source and the application of the negative surge is the same as that of the second embodiment, the description thereof is omitted.

以上により、本実施形態によれば、逆接続保護素子10としてNチャネルMOSトランジスタ17を用いた上で昇圧回路等の回路を不要として部品点数を削減できる電源逆接続保護回路の実現が可能である。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to realize a power supply reverse connection protection circuit that uses an N-channel MOS transistor 17 as the reverse connection protection element 10 and eliminates the need for a circuit such as a booster circuit and reduces the number of components. .

尚、本実施形態では、逆接続保護素子制御回路11のグランド端子を電源逆接続保護回路7の出力端子8としているが、図8に示すように、整流器12により低電位側ノード14を設けて、この低電位側ノード14を逆接続保護素子制御回路11のグランド端子としても良い。   In the present embodiment, the ground terminal of the reverse connection protection element control circuit 11 is used as the output terminal 8 of the power supply reverse connection protection circuit 7. However, as shown in FIG. The low potential side node 14 may be the ground terminal of the reverse connection protection element control circuit 11.

また、本実施形態では、比較器15は逆接続を認識してオフ信号を出力しているが、必ずしも電源端子3の電位とグランド端子5の電位とが逆転している必要はなく、この両端子間の電位差が予め定めた所定の電位差になったときオフ信号を出力する構成としても良い。   In this embodiment, the comparator 15 recognizes reverse connection and outputs an off signal. However, the potential of the power supply terminal 3 and the potential of the ground terminal 5 do not necessarily need to be reversed. A configuration may be adopted in which an off signal is output when the potential difference between the children reaches a predetermined potential difference.

また、本実施形態では、負荷6としてHブリッジ回路22を用いて説明しているが、必ずしもHブリッジ回路22を用いる必要はなく、少なくとも1対以上のMOSトランジスタ直列回路を有するモータ駆動装置、電源装置、バッファ回路や、MOSトランジスタとダイオードのカソード側を接続し、その接続点に誘導性負荷が接続される電源回路などのように、外部直流電源が逆接続されたときに順方向のダイオード接続となる経路が発生する負荷であれば、適用が可能である。   In the present embodiment, the H bridge circuit 22 is used as the load 6. However, the H bridge circuit 22 is not necessarily used, and a motor drive device having at least one pair of MOS transistor series circuits, a power source Forward diode connection when an external DC power supply is reversely connected, such as a power supply circuit where a device, buffer circuit, MOS transistor and the cathode side of a diode are connected and an inductive load is connected to the connection point It is possible to apply any load that generates a route.

また、本実施形態では、逆接続保護素子10としてNチャネルMOSトランジスタ17を用いて説明しているが、必ずしもNチャネルMOSトランジスタ17を用いる必要はなく、例えばPチャネルMOSトランジスタや寄生ダイオードを有する他のトランジスタ素子を用いても良いのは勿論である。   In the present embodiment, the N-channel MOS transistor 17 is used as the reverse connection protection element 10. However, the N-channel MOS transistor 17 is not necessarily used. For example, a P-channel MOS transistor or a parasitic diode may be used. Of course, these transistor elements may be used.

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は以上の実施形態に限定されることなく、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the above embodiment, A various change is possible and they are also included in the scope of the present invention. Needless to say.

以上説明したように、本発明にかかる電源逆接続保護回路は、負荷を駆動する電子制御装置の電源逆接続時や負サージの印加時での過電流による破壊から素子を保護することが可能であるので、特に、車載分野における電源装置、モータ駆動装置等の負荷を有する駆動装置等の保護回路として有用である。   As described above, the power supply reverse connection protection circuit according to the present invention can protect the device from destruction due to overcurrent at the time of reverse power connection of the electronic control device that drives the load or when a negative surge is applied. Therefore, it is particularly useful as a protection circuit for a driving device having a load such as a power supply device and a motor driving device in the in-vehicle field.

1、21、31 電子制御装置
2 外部直流電源の高電位側端子
3 電源端子
4 外部直流電源の低電位側端子
5 グランド端子
6 負荷
7 電源逆接続保護回路
8 電源逆接続保護回路の出力端子
9 電源逆接続保護回路の入力端子
10 逆接続保護素子
PD 寄生ダイオード
11 逆接続保護素子制御回路
12 整流器
D1〜D4 ダイオード
13 高電位側ノード
14 低電位側ノード
15 比較器
16 逆接続保護素子駆動回路
17 NチャネルMOSトランジスタ
18 PチャネルMOSトランジスタ
19 警告信号
22 Hブリッジ回路
PD1〜PD4 寄生ダイオード
1, 21, 31 Electronic controller 2 High potential side terminal 3 of external DC power supply 3 Power supply terminal 4 Low potential side terminal of external DC power supply 5 Ground terminal 6 Load 7 Power supply reverse connection protection circuit 8 Output terminal 9 of power supply reverse connection protection circuit Input terminal 10 of power supply reverse connection protection circuit Reverse connection protection element PD Parasitic diode 11 Reverse connection protection element control circuit 12 Rectifier D1-D4 Diode 13 High potential side node 14 Low potential side node 15 Comparator 16 Reverse connection protection element drive circuit 17 N channel MOS transistor 18 P channel MOS transistor 19 Warning signal 22 H bridge circuit PD1 to PD4 Parasitic diode

Claims (8)

外部直流電源の高電位側端子と低電位側端子とを電源端子とグランド端子とに接続して、前記電源端子とグランド端子とに接続される負荷に対して外部直流電源から電源供給を行う場合に、前記外部直流電源の前記電源端子及びグランド端子への逆接続に対して保護する電源逆接続保護回路であって、
前記外部直流電源に対して前記負荷と直列に接続される逆接続保護素子と、
前記電源端子とグランド端子とに接続されて整流する整流器と、
前記整流器で整流された電圧で動作し、前記外部直流電源の前記電源端子とグランド端子に対する接続状態を認識して、前記逆接続保護素子のオン動作及びオフ動作を制御する逆接続保護素子制御回路とを備えた
ことを特徴とする電源逆接続保護回路。
When the high potential side terminal and low potential side terminal of the external DC power supply are connected to the power supply terminal and the ground terminal, and power is supplied from the external DC power supply to the load connected to the power supply terminal and the ground terminal. And a power supply reverse connection protection circuit for protecting against reverse connection of the external DC power supply to the power supply terminal and the ground terminal,
A reverse connection protection element connected in series with the load with respect to the external DC power supply;
A rectifier connected to the power supply terminal and the ground terminal for rectification;
A reverse connection protection element control circuit that operates with the voltage rectified by the rectifier, recognizes the connection state of the external DC power supply to the power supply terminal and the ground terminal, and controls the on / off operation of the reverse connection protection element And a power reverse connection protection circuit.
前記請求項1記載の電源逆接続保護回路において、
前記整流器は、
4個のダイオードを有するダイオードブリッジ整流器であり、
前記電源端子とグランド端子とに接続される2つの端子と、
整流後の高電位が発生する高電位側ノード及び整流後の低電位が発生する低電位側ノードとを有し、
前記高電位側ノードと低電位側ノードとが前記逆接続保護素子制御回路に接続される
ことを特徴とする電源逆接続保護回路。
In the power supply reverse connection protection circuit according to claim 1,
The rectifier is
A diode bridge rectifier having four diodes;
Two terminals connected to the power supply terminal and the ground terminal;
A high potential side node that generates a high potential after rectification and a low potential side node that generates a low potential after rectification;
The power supply reverse connection protection circuit, wherein the high potential side node and the low potential side node are connected to the reverse connection protection element control circuit.
前記請求項2記載の電源逆接続保護回路において、
前記逆接続保護素子は、IGBT又はMOSトランジスタで構成される
ことを特徴とする電源逆接続保護回路。
In the power supply reverse connection protection circuit according to claim 2,
The power supply reverse connection protection circuit, wherein the reverse connection protection element is composed of an IGBT or a MOS transistor.
前記請求項1記載の電源逆接続保護回路において、
前記整流器は、低電位生成用の2個のダイオードと、低電位側ノードのみを有し、
前記逆接続保護素子は、前記直流電源の逆接続時に逆方向のダイオード接続となる構成を有し、
前記負荷は、前記直流電源の逆接続時に順方向のダイオード接続となる構成を有し、
前記逆接続保護素子での前記逆方向のダイオード接続となる構成部分と、前記負荷での前記順方向のダイオード接続となる構成部分とが前記整流器での高電位生成用の2個のダイオードとして機能し、
前記逆接続保護素子と前記負荷との接続点が前記整流器の高電位側ノードとして前記逆接続保護素子制御回路に接続される
ことを特徴とする電源逆接続保護回路。
In the power supply reverse connection protection circuit according to claim 1,
The rectifier has only two diodes for generating a low potential and a low potential side node,
The reverse connection protection element has a configuration to be diode connection in the reverse direction when the DC power supply is reversely connected,
The load has a configuration that becomes a diode connection in a forward direction when the DC power supply is reversely connected,
The component part which becomes the diode connection in the reverse direction in the reverse connection protection element and the component part which becomes the diode connection in the forward direction at the load function as two diodes for generating a high potential in the rectifier. And
A connection point between the reverse connection protection element and the load is connected to the reverse connection protection element control circuit as a high potential side node of the rectifier.
前記請求項1記載の電源逆接続保護回路において、
前記整流器は、高電位生成用の2個のダイオードと、高電位側ノードのみを有し、
前記逆接続保護素子は、前記直流電源の逆接続時に逆方向のダイオード接続となる構成を有し、
前記負荷は、前記直流電源の逆接続時に順方向のダイオード接続となる構成を有し、
前記逆接続保護素子での前記逆方向のダイオード接続となる構成部分と、前記負荷での前記順方向のダイオード接続となる構成部分とが前記整流器での低電位生成用の2個のダイオードとして機能し、
前記逆接続保護素子と前記負荷との接続点が前記整流器の低電位側ノードとして前記逆接続保護素子制御回路に接続される
ことを特徴とする電源逆接続保護回路。
In the power supply reverse connection protection circuit according to claim 1,
The rectifier has only two diodes for generating a high potential and a high potential side node,
The reverse connection protection element has a configuration to be diode connection in the reverse direction when the DC power supply is reversely connected,
The load has a configuration that becomes a diode connection in a forward direction when the DC power supply is reversely connected,
The component part which becomes the diode connection in the reverse direction in the reverse connection protection element and the component part which becomes the diode connection in the forward direction at the load function as two diodes for generating a low potential in the rectifier. And
A connection point between the reverse connection protection element and the load is connected to the reverse connection protection element control circuit as a low potential side node of the rectifier.
前記請求項4又は5記載の電源逆接続保護回路において、
前記逆接続保護素子は、NMOSトランジスタ又はPMOSトランジスタで構成される
ことを特徴とする電源逆接続保護回路。
In the power supply reverse connection protection circuit according to claim 4 or 5,
The power supply reverse connection protection circuit, wherein the reverse connection protection element includes an NMOS transistor or a PMOS transistor.
前記請求項1〜6の何れか1項に記載の電源逆接続保護回路において、
前記逆接続保護素子制御回路は、
前記外部直流電源の高電位側端子と低電位側端子が接続されて前記外部直流電源の逆接続を認識する比較器と、
前記比較器の出力に基づいて前記逆接続保護素子の制御端子の電圧を制御して、前記逆接続保護素子のオン動作及びオフ動作の切り換えを行う逆接続保護素子駆動回路とを備える
ことを特徴とする電源逆接続保護回路。
In the power supply reverse connection protection circuit according to any one of claims 1 to 6,
The reverse connection protection element control circuit,
A comparator that is connected to a high potential side terminal and a low potential side terminal of the external DC power supply to recognize reverse connection of the external DC power supply;
A reverse connection protection element driving circuit that controls a voltage of a control terminal of the reverse connection protection element based on an output of the comparator and performs switching between an ON operation and an OFF operation of the reverse connection protection element. Power supply reverse connection protection circuit.
前記請求項1〜7の何れか1項に記載の電源逆接続保護回路において、
前記逆接続素子制御回路は、前記直流電源の逆接続を認識したとき、警告信号を出力する機能を更に有する
ことを特徴とする電源逆接続保護回路。
In the power supply reverse connection protection circuit according to any one of claims 1 to 7,
The reverse connection element control circuit further has a function of outputting a warning signal when recognizing reverse connection of the DC power supply.
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