JP2015201717A - 過電圧保護回路 - Google Patents
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Abstract
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、回路面積を小さく抑えつつ、過電圧が生じた際に内部回路を保護するとともに通常時よりも少ない電力の供給を継続することができる過電圧保護回路を提供することにある。
(第1の実施形態)
以下、本発明の第1の実施形態について図1〜図3を参照して説明する。
図1に示す直噴制御装置1は、車載用の半導体集積回路装置(IC)として構成されている。直噴制御装置1は、車両に搭載された内燃機関の気筒に燃料を噴射供給するインジェクタの駆動を制御する。直噴制御装置1の電源端子P1には、外部から電源電圧VDD(例えば、定常値5V)が与えられる。なお、本実施形態では、電源端子P1は、例えば車載のバッテリから出力されるバッテリ電圧(例えば、定常値12V)が与えられた電源ラインや端子などとショートする(短絡する)可能性がある。
ここでは、電源端子P1の電圧が過電圧判定値以下である「通常時」と、電源端子P1の電圧が過電圧判定値を超える「過電圧時(異常時)」とに分けて動作の説明を行う。
図3の時刻t1以前の期間および時刻t2以降の期間は、通常時である。通常時、コンパレータ12の出力信号がLレベルとなるため、「制御信号S1=Hレベル、制御信号S2:Lレベル」となり、「制御スイッチSW1:オン、制御スイッチSW2:オフ」となる。そのため、メインSW素子4がフルオン駆動されるとともに、サブSW素子5がオフ駆動される。
図3の時刻t1〜t2の期間は、過電圧時である。過電圧時、コンパレータ12の出力信号がHレベルとなるため、「制御信号S1=Lレベル、制御信号S2=Hレベル」となり、「制御スイッチSW1:オフ、制御スイッチSW2:オン」となる。そのため、メインSW素子4がオフ駆動されるとともに、サブSW素子5がオン駆動される。
以下、本発明の第2の実施形態について、図4および図5を参照して説明する。
図4に示すように、本実施形態の直噴制御装置21の過電圧保護回路22は、第1の実施形態の過電圧保護回路3に対し、切替制御回路6に代えて切替制御回路23を備えている点が異なる。切替制御回路23は、電圧検出部10、基準電圧生成部11、コンパレータ12および内部回路2により構成される。そして、制御スイッチSW1、SW2のオン/オフは、内部回路2から出力される制御信号S1、S2により制御される。
以下、第2の実施形態に対し、制御スイッチSW1、SW2の制御方法に変更を加えた第3の実施形態について、図6を参照して説明する。
図6に示すように、本実施形態では、内部回路2は、コンパレータ12の出力信号がLレベルである期間(通常時)、制御信号S1、S2をいずれもHレベルにする。また、内部回路2は、コンパレータ12の出力信号がHレベルである期間(過電圧時)、制御信号S1をLレベルにするとともに、制御信号S2をHレベルにする。
以下、本発明の第4の実施形態について、図7を参照して説明する。
図7に示すように、本実施形態の直噴制御装置31は、第1の実施形態の直噴制御装置1に対し、端子P2が追加されている点が異なる。端子P2は、外付けのコンデンサを接続するための端子であり、電源線7に接続されている。
以下、本発明の第5の実施形態について、図8を参照して説明する。
図8に示すように、本実施形態の直噴制御装置41の過電圧保護回路42は、第1の実施形態の過電圧保護回路3に対し、サブ駆動回路9に代えてサブ駆動回路43を備えている点が異なる。そして、この場合、サブSW素子5およびサブ駆動回路43により、高耐圧のシリーズ電源回路44が構成されている。
以下、本発明の第6の実施形態について、図9を参照して説明する。
図9に示すように、本実施形態の直噴制御装置51の過電圧保護回路52は、第1の実施形態の過電圧保護回路3に対し、メインSW素子4に代えてメインSW素子53を備えている点およびメイン駆動回路8に代えてメイン駆動回路54を備えている点が異なる。
以下、本発明の第7の実施形態について、図10を参照して説明する。
図10に示すように、本実施形態の直噴制御装置61の過電圧保護回路62は、第2の実施形態の過電圧保護回路22に対し、切替制御回路23に代えて切替制御回路63を備えている点が異なる。
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した各実施形態に限定されるものではなく、次のような変形または拡張が可能である。
メインSW素子4は、PNP形バイポーラトランジスタでもよい。メインSW素子53は、NPN形バイポーラトランジスタでもよい。サブSW素子5は、NPN形バイポーラトランジスタでもよい。
本発明の過電圧保護回路の保護対象としては、車載用途の内部回路2に限らずともよく、様々な用途に用いられる回路を保護対象とすることができる。
Claims (13)
- 電源端子(P1)および前記電源端子から電力供給を受ける内部回路(2)の間に介在して設けられ、前記電源端子に生じる過電圧から前記内部回路を保護する過電圧保護回路(3、22、42、52、62)であって、
前記電源端子から前記内部回路への電力供給経路に直列に介在するとともに、少なくとも前記内部回路の正常動作に必要な電流を流すことができる電流能力を有するメインスイッチング素子(4、53)と、
前記メインスイッチング素子をフルオン駆動するメイン駆動回路(8、54)と、
前記メインスイッチング素子に対して並列に設けられるとともに、前記メインスイッチング素子よりも少ない電流能力を有するサブスイッチング素子(5)と、
前記内部回路への供給電圧が定常範囲の電圧値となるように、前記サブスイッチング素子を電圧フォロア動作させるサブ駆動回路(9、43)と、
前記電源端子の電圧である電源電圧が判定値より高い過電圧状態であるか否かを検出し、前記過電圧状態が検出されていない場合には前記メイン駆動回路を動作させ、前記過電圧状態が検出されている場合には前記サブ駆動回路を動作させるとともに前記メイン駆動回路の動作を停止する切替制御回路(6、23、63)と、
を備えていることを特徴とする過電圧保護回路。 - 前記サブスイッチング素子は、前記内部回路が過電圧発生時の処理に必要な動作を行い得るだけの電流を流すことができる電流能力を有することを特徴とする請求項1に記載の過電圧保護回路。
- 前記切替制御回路(23、63)は、前記過電圧状態が検出されていない状態から前記過電圧状態が検出されている状態に遷移した際、前記サブ駆動回路が動作している状態で前記メイン駆動回路の動作を停止することを特徴とする請求項1または2に記載の過電圧保護回路。
- 前記切替制御回路(23、63)は、前記過電圧状態が検出されている状態から前記過電圧状態が検出されていない状態に遷移した際、前記サブ駆動回路の動作を停止するのに先立って、前記メイン駆動回路の動作を開始することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の過電圧保護回路。
- 前記切替制御回路(23、63)は、前記過電圧状態が検出されていない場合には、前記サブ駆動回路の動作を停止することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の過電圧保護回路。
- 前記切替制御回路(23、63)は、前記過電圧状態が検出されていない場合には、前記メイン駆動回路および前記サブ駆動回路の双方を動作させることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の過電圧保護回路。
- 前記サブ駆動回路(9)は、
ツェナーダイオード(D1)を備え、
前記ツェナーダイオードのツェナー電圧により前記サブスイッチング素子の制御端子の電圧をクランプすることにより、前記サブスイッチング素子を電圧フォロア動作させることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の過電圧保護回路。 - 前記サブ駆動回路(43)は、
前記サブスイッチング素子の制御端子の電圧をフィードバック制御することにより、前記サブスイッチング素子を電圧フォロア動作させることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の過電圧保護回路。 - 前記メインスイッチング素子(4)は、Pチャネル型またはPNP形のトランジスタであることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の過電圧保護回路。
- 前記メインスイッチング素子(53)は、Nチャネル型またはNPN形のトランジスタであり、
前記メイン駆動回路(54)は、前記メインスイッチング素子をフルオン駆動するための昇圧電圧を生成する昇圧回路(54a)を備えていることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の過電圧保護回路。 - 前記切替制御回路(6、23)は、
前記電源電圧および前記判定値を比較する第1コンパレータ(12)を備え、
前記第1コンパレータの出力に基づいて前記過電圧状態の検出を行うことを特徴とする請求項1から10のいずれか一項に記載の過電圧保護回路。 - 前記切替制御回路(63)は、
前記内部回路への供給電圧および前記判定値を比較する第2コンパレータ(66)を備え、
前記過電圧状態が検出されていない期間には前記第2コンパレータの出力に基づいて前記過電圧状態の検出を行い、前記過電圧状態が検出されている期間には前記第1コンパレータの出力に基づいて前記過電圧状態の検出を行うことを特徴とする請求項11に記載の過電圧保護回路。 - 前記内部回路は、車両に搭載される回路であることを特徴とする請求項1から12のいずれか一項に記載の過電圧保護回路。
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