JP2014154669A - 過電流検出回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】過電流検出回路10は、駆動用MOSFET1に対し、電流検出用MOSFET2及び電流検出用抵抗素子3の直列回路を並列に接続し、比較器5は、電流検出用抵抗素子3の端子電圧を閾値電圧と比較して過電流検出を行う。そして、閾値電圧を発生させる閾値設定回路9を、電流源6と、駆動用MOSFET1と同一の温度特性を有する温度特性補正用MOSFET7と閾値設定用抵抗素子8との直列回路で構成する。
【選択図】図1
Description
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、より簡単な構成で、駆動用MOSFETを介して流れる過電流の検出を精度良く行うことができる過電流検出回路を提供することにある。
I2=A/(B+C)・I1 …(1)
となり、高温時において電流I1が過電流となった場合に流れる電流I2は、
I2=αA/(αB+C)・I1 …(2)
となる。
Vx=A/(B+C)・I1・C …(3)
Vy=(R1+R2)・I3 …(4)
高温時の電圧Vx,電圧Vyは、
Vx=αA/(αB+C)・I1・C …(5)
Vy=(αR1+R2)・I3 …(6)
となる。
R1=I1/I3{αA・C/(αB+C)−A・C/(B+C)}
/(α−1) …(7)
R2=I1/I3[A・C/(B+C)−{αA・C/(αB+C)
−A・C/(B+C)}/(α−1)] …(8)
が得られる。したがって、温度特性補正用MOSFETのオン抵抗値と閾値設定用抵抗素子の抵抗値とを、具体的に決定することができる。
以下、第1実施形態について説明する。図1(a)において、図示しない負荷が接続される出力端子OUTとグランドとの間には、駆動用MOSFET1と、検出用MOSFET2及び検出用抵抗素子3の直列回路とが接続されている。これらのMOSFET1及び2は何れもNチャネル型であり、これらのゲートには、ゲート制御部4により共通のゲート信号が与えられる。ゲート制御部4には、例えば5Vの電源VCCが動作用電源として供給されている。尚、検出用MOSFET2のサイズは、駆動用MOSFET1のサイズ以下に設定されている。
A/(B+C)・I1・C=I3・(D+E) …(10)
αA・C/(αB+C)・I1・C=I3・(αD+E) …(11)
を解いて、オン抵抗DΩ,抵抗値EΩを求めると(7)式,(8)式が得られる。
A=100m,B=100,C=10,電流I1の過電流値を1[A],I3=20μ[A]とし、α=2とする。低温時に検出用MOSFETに流れる電流I2は、(1)式より、
I2=100・10−3/(100+10)・1=0.909[mA]
となり、高温時に流れる電流I2は、(2)式より、
I2=2・100・10−3/(2・100+10)・1=0.952[mA]
低温時の電圧Vx,電圧Vyは、(3)式,(4)式より、
Vx=0.909・10−3・10=9.09[mV] …(12)
Vy=20・10−6・(D+E) …(13)
一方、高温時の電圧Vx,電圧Vyは、(5)式,(6)式より、
Vx=0.952・10−3・10=9.52[mV] …(14)
Vy=20・10−6・(2D+E) …(15)
となる。
20・10−6・(D+E)=9.09・10−3 …(16)
20・10−6・(2D+E)=9.52・10−3 …(17)
となり、これらの式を解くと、
D=21.5[Ω]
E=433[Ω]
が得られる。
以下、第1実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。図2に示す電圧検出回路10’は、第1実施形態の閾値設定回路9を、NチャネルMOSFET7と閾値設定用抵抗素子8との直列接続順を入れ替えた、閾値設定回路9’に置き換えたものである。このように構成される第2実施形態による場合も、第1実施形態と同様の効果が得られる。
第1実施形態は、ローサイド駆動方式であったが、図3に示す過電流検出回路11はハイサイド駆動方式に適用したものである。駆動用MOSFET12と、検出用抵抗素子3及び検出用MOSFET13の直列回路とは、14Vの電源VBと出力端子OUTとの間に接続されている。この場合、MOSFET12及び13はPチャネル型であり、これらのゲートには、ゲート制御部4に替わるゲート制御部14より共通のゲート駆動信号が与えられる。ゲート制御部14には、電源VCCに加えて、ゲート駆動用電源として電源VBも供給されている。
第4実施形態の過電流検出回路21は、第1実施形態の過電流検出回路1を構成していた閾値設定回路9を、閾値設定回路22に置き換えたもので、閾値設定回路22は、電流源23と閾値設定用抵抗素子8との直列回路で構成されている。図4(b)に示す電流源23において、電源VCCにソースが接続される2つのPチャネルMOSFET24a,24bは、カレントミラー回路24を構成している。PチャネルMOSFET24a,24bのドレイン(それぞれ主電流経路,ミラー電流経路)は、それぞれ制御用抵抗素子25,閾値設定用抵抗素子8を介してグランドに接続されている。
図5は、電源VBとグランド(VSS)との間に、駆動用MOSFET12及び1の直列回路を接続してハーフブリッジ回路31を構成した場合に、駆動用MOSFET12及び1のそれぞれに過電流検出回路11及び10を配置したものである。出力端子OUTに接続される負荷としては、例えばコイル32及びコンデンサ33から成るLC共振回路等である。
図6は、電源VBとグランドとの間に、駆動用MOSFET12A及び1Aの直列回路と、駆動用MOSFET12B及び1Bの直列回路とを接続してHブリッジ回路41を構成した場合に、駆動用MOSFET12及び1のそれぞれに過電流検出回路11及び10を配置したものである。2つの出力端子OUT_A,OUT_B間に接続される負荷としては、例えばDCモータ42等である。
閾値設定用抵抗素子8と検出用抵抗素子3との温度特性が異なる場合でも、第1実施形態で示した計算と同様の考え方により、それぞれの抵抗値を最適化するように決定できる。
電流制御回路はオペアンプ29に限らず、例えば複数のトランジスタを組み合わせて構成しても良い。
Claims (4)
- 出力端子の一端が負荷に接続されている駆動用MOSFET(1,12)に並列に接続される、電流検出用MOSFET(2,13)及び電流検出用抵抗素子(3)の直列回路と、
前記電流検出用抵抗素子の端子電圧を、閾値電圧と比較する比較器(5)と、
電流源(6)と、前記駆動用MOSFETと同一の温度特性を有する温度特性補正用MOSFET(7,15)と、閾値設定用抵抗素子(8)との直列回路で構成され、前記閾値電圧を発生させる閾値設定回路(9)とを備えることを特徴とする過電流検出回路(1,10,10’,11)。 - 前記温度特性補正用MOSFETのオン抵抗値をR1,前記閾値設定用抵抗素子の抵抗値をR2,前記電流検出用抵抗素子の端子電圧をVx,前記温度特性補正用MOSFET及び前記閾値設定用抵抗素子の共通接続点の端子電圧をVyとすると、
前記抵抗値R1,R2は、低温時と高温時とのそれぞれにおいて前記電流検出用抵抗素子に流れる電流の変化を考慮し、低温時と高温時とのそれぞれにおける電圧Vxと電圧Vyとが何れも等しくなることを条件として決定されていることを特徴とする請求項1記載の過電流検出回路(1)。 - 出力端子の一端が負荷に接続されている駆動用MOSFET(1)に並列に接続される、電流検出用MOSFET(2)及び電流検出用抵抗素子(3)の直列回路と、
前記電流検出用抵抗素子の端子電圧を、閾値電圧と比較する比較器(5)と、
電流源(23)と、閾値設定用抵抗素子(8)との直列回路で構成される閾値設定回路(22)とを備え、
前記電流源は、主電流経路に制御用抵抗素子(25)が接続され、ミラー電流経路に前記閾値設定用抵抗素子が接続されるカレントミラー回路(24)と、
基準電圧を生成する基準電圧生成回路(28)と、
前記制御用抵抗素子の端子電圧と前記基準電圧とが夫々入力端子に与えられ、前記カレントミラー回路に流れるミラー電流を制御する電流制御回路(29)とで構成され、
基準電圧生成回路は、前記駆動用MOSFETと同一の温度特性を有する温度特性補正用MOSFET(27)のオン抵抗を用いて前記基準電圧を発生させることを特徴とする過電流検出回路(21)。 - 前記電流検出用抵抗素子(3)と前記閾値設定用抵抗素子(8)とは、同一の温度特性を有する抵抗素子であることを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載の過電流検出回路。
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