JP2018113777A - 半導体スイッチ制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】過電流を適正に遮断し回路を保護することができる半導体スイッチ制御装置を提供する。
【解決手段】半導体スイッチ制御装置１は、負荷電流のアナログ信号を検出し、検出したアナログ信号をデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号に基づいて過電流を判定する制御部４０と、負荷電圧のアナログ信号を検出し、検出したアナログ信号をデジタル信号に変換せずに当該アナログ信号に基づいて過電流を検出する短絡検出部５０と、制御部４０により判定された過電流の判定結果、又は、短絡検出部５０により検出された過電流の検出結果に基づいてＦＥＴ１０を駆動する駆動部２０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体スイッチ制御装置に関する。
従来、電気自動車やハイブリッド電気自動車等は、モータ等の負荷部と、当該負荷部を駆動するための電源とが搭載され、保安を目的として電源から負荷部に流れる電流を通電又は遮断するスイッチが設けられている。このスイッチは主に機械式リレーが用いられるが、近年、半導体スイッチを用いることも考えられている。半導体スイッチ制御装置は、例えば、マイコン（マイクロコンピュータ）により電源から負荷部に流れる過電流を検出した場合、半導体スイッチをオフにして電流を遮断する（例えば、特許文献１）。
特開２０１０−１１９２６１号公報
ところで、従来の半導体スイッチ制御装置は、例えば、マイコンにより過電流を検出するので当該過電流を検出するまでに時間を必要とし、この点で改善の余地があった。
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、過電流を適正に遮断し回路を保護することができる半導体スイッチ制御装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る半導体スイッチ制御装置は、電源から負荷部に流れる電流である負荷電流を通電又は遮断する半導体スイッチと、前記負荷電流又は前記負荷部に印加される電圧である負荷電圧のアナログ信号を検出し、検出した前記アナログ信号をデジタル信号に変換し、変換した前記デジタル信号に基づいて過電流を判定する判定部と、前記負荷電流又は前記負荷電圧のアナログ信号を検出し、検出した前記アナログ信号をデジタル信号に変換せずに前記アナログ信号に基づいて過電流を検出する検出部と、前記判定部により判定された前記過電流の判定結果、又は、前記検出部により検出された前記過電流の検出結果に基づいて前記半導体スイッチを駆動する駆動部と、を備えることを特徴とする。
また、上記半導体スイッチ制御装置において、前記判定部は、前記負荷電流又は前記負荷電圧の前記デジタル信号と、前記負荷電圧が印加されてから経過した時間とに基づいて求められるジュール熱に応じて過電流を判定することが好ましい。
また、上記半導体スイッチ制御装置において、前記検出部は、前記負荷電流のアナログ信号が予め定められた基準電流以上の場合、又は、前記負荷電圧のアナログ信号が予め定められた基準電圧未満の場合、過電流を示す検出信号を前記駆動部に出力し、前記負荷電流のアナログ信号が前記基準電流未満の場合、又は、前記負荷電圧のアナログ信号が前記基準電圧以上の場合、過電流でないことを示す検出信号を前記駆動部に出力する比較器を備えることが好ましい。
また、上記半導体スイッチ制御装置において、前記検出部は、前記過電流を示す前記検出信号を前記判定部に出力し、前記判定部は、前記検出部から出力された前記過電流を示す前記検出信号に基づいて、前記検出部に状態確認信号を出力し、前記検出部は、前記判定部から出力された前記状態確認信号に基づいて、前記過電流を検出したか否かを示す検出確認信号を前記判定部に出力し、前記判定部は、前記検出部から出力された前記検出確認信号に基づいて、前記検出部により検出された前記過電流の検出結果を判定することが好ましい。
また、上記半導体スイッチ制御装置において、前記判定部は、クロック周波数に同期して複数の工程を実行し前記過電流を判定する中央処理装置を備えることが好ましい。
また、上記半導体スイッチ制御装置において、前記判定部は、前記クロック周波数に同期して、少なくとも、命令を読み込む第１工程、読み込んだ命令を解読する第２工程、解読した命令に基づいて判定を行う第３工程、及び、判定した結果を出力する第４工程を順番に実行し、前記判定部が判定する判定間隔は、前記第１工程、前記第２工程、前記第３工程、及び、前記第４工程を実行する間隔であることが好ましい。
本発明に係る半導体スイッチ制御装置は、負荷電流又は負荷電圧のアナログ信号を検出し、検出したアナログ信号をデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号に基づいて過電流を判定する判定部と、負荷電流又は負荷電圧のアナログ信号を検出し、検出したアナログ信号をデジタル信号に変換せずにアナログ信号に基づいて過電流を検出する検出部とを備えることにより、アナログ処理又はデジタル処理により過電流を適正に遮断し回路を保護することができる。
図１は、実施形態に係る半導体スイッチ制御装置の構成例を示すブロック図である。 図２は、実施形態に係る短絡検出部の構成例を示す回路図である。 図３は、実施形態に係るＦＥＴの電流限界値を示す図である。 図４は、実施形態に係る遮断特性を示す図である。 図５は、実施形態に係る短絡検出部による短絡検出を示すタイミングチャートである。 図６は、実施形態に係る短絡検出部による短絡誤検出を示すタイミングチャートである。 図７は、実施形態に係る半導体スイッチ制御装置の構成例を示す回路図である。 図８は、実施形態に係る制御部による過電流検出を示すタイミングチャートである。 図９は、変形例に係る短絡検出部の構成例を示す回路図である。
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
〔実施形態〕
実施形態に係る半導体スイッチ制御装置１について説明する。半導体スイッチ制御装置１は、電源２から負荷部３に流れる過電流を検出した場合、電流を遮断して回路を保護する装置である。以下、半導体スイッチ制御装置１について詳細に説明する。
半導体スイッチ制御装置１は、図１及び図２に示すように、半導体スイッチとしてのＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ-ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；電界効果トランジスタ）１０と、駆動部２０と、電流センサ３０と、制御部４０と、検出部としての短絡検出部５０とを備える。電流センサ３０及び制御部４０は、判定部として機能する。
ＦＥＴ１０は、電源２から負荷部３に流れる電流である負荷電流をＯＮ（オン）又はＯＦＦ（オフ）するスイッチング素子である。ＦＥＴ１０は、例えば、Ｎチャネル型のＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ-Ｏｘｉｄｅ-Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）ＦＥＴである。ＦＥＴ１０は、電源２の陽極と負荷部３との間に設置される。ＦＥＴ１０は、ドレイン端子が電源２の陽極に接続され、ソース端子が負荷部３に接続される。ＦＥＴ１０は、負荷電流（順方向電流）が流れる方向とは逆方向にボディダイオード（寄生ダイオード）が配置される。ＦＥＴ１０は、後述する駆動部２０により駆動され、電源２の陽極から負荷部３に流れる負荷電流を通電又は遮断する。
駆動部２０は、ＦＥＴ１０をＯＮ又はＯＦＦする回路である。駆動部２０は、制御部４０及びＦＥＴ１０のゲート端子に接続される。駆動部２０は、制御部４０から出力される半導体駆動信号Ｖsigに基づいて、ＦＥＴ１０をＯＮ又はＯＦＦする。例えば、駆動部２０は、半導体駆動信号Ｖsigに基づき、ＦＥＴ１０のゲート端子にＯＮ電圧を印加してＦＥＴ１０をＯＮし、ドレイン端子からソース端子に負荷電流を流して通電する。また、駆動部２０は、半導体駆動信号Ｖsigに基づき、ＦＥＴ１０のゲート端子にＯＦＦ電圧を印加してＦＥＴ１０をＯＦＦし、ドレイン端子からソース端子に流れる負荷電流を遮断する。
また、駆動部２０は、さらに短絡検出部５０に接続される。駆動部２０は、短絡検出部５０から出力される検出信号（遮断信号）に基づいてＦＥＴ１０をＯＮ又はＯＦＦする。例えば、駆動部２０は、短絡検出部５０から過電流を示す検出信号（遮断信号；ハイレベル信号）が出力された場合、ＦＥＴ１０のゲート端子にＯＦＦ電圧を印加してＦＥＴ１０をＯＦＦし、ドレイン端子からソース端子に流れる負荷電流を遮断する。また、駆動部２０は、短絡検出部５０から過電流でないことを示す検出信号（ローレベル信号）が出力された場合、ＦＥＴ１０のゲート端子へのＯＮ電圧を維持し、ドレイン端子からソース端子に負荷電流を流す。
電流センサ３０は、負荷電流を検出する回路である。電流センサ３０は、例えば、磁電変換素子であるホール素子を用いたホール式の電流センサであり、非接触で負荷電流を検出する。なお、電流センサ３０は、ホール式の電流センサに限定されない。電流センサ３０は、例えば、電源２の陽極とＦＥＴ１０のドレイン端子との間に設置される。電流センサ３０は、制御部４０に接続され、電源２の陽極とＦＥＴ１０のドレイン端子との間に流れる負荷電流のアナログ信号を検出し、検出した負荷電流（検出電流）のアナログ信号をデジタル信号に変換（Ａ／Ｄ変換）し、変換したデジタル信号を制御部４０に出力する。
制御部４０は、過電流を判定する回路である。ここで、過電流とは、安全に使用するために製造者によって補償された電流限界値を超過する電流である。この電流限界値は、例えば、ＦＥＴ１０が通電することが可能な電流限界値である。ＦＥＴ１０の電流限界値Ｉｔｈは、例えば、図３に示すように、負荷電流が流れる経過時間と共に変化する。図３に示す例では、電流限界値Ｉｔｈは、時刻が１μｓのときにおける上限値から時間の経過と共に下降し、一定時間経過後（例えば１ｓ弱経過後）、下限値に収束する。負荷電流が電流限界値Ｉｔｈ以上になるとＦＥＴ１０が破壊されるので、負荷電流を電流限界値Ｉｔｈ未満に抑制することで、ＦＥＴ１０を保護することができる。
制御部４０は、ＣＰＵ、記憶部を構成するＲＯＭ、ＲＡＭ及びインターフェースを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路を含んで構成される。制御部４０は、クロック周波数に同期して複数の工程を実行し過電流を判定する。例えば、制御部４０は、クロック周波数に同期して、少なくとも、命令を読み込む第１工程、読み込んだ命令を解読する第２工程、解読した命令に基づいて過電流の判定を行う第３工程、及び、判定した結果を出力する第４工程を順番に実行する。制御部４０が判定する判定間隔（演算周期）は、第１工程、第２工程、第３工程、及び、第４工程を実行する間隔（周期）である。
制御部４０は、電流センサ３０に接続され、当該電流センサ３０から出力される負荷電流のデジタル信号に基づいて過電流を判定する。制御部４０は、例えば、電流センサ３０から出力された負荷電流のデジタル信号と、予め定められた第１閾値Ｔｈ１（図４参照）とに基づいて過電流を判定する。ここで、第１閾値Ｔｈ１は、電流限界値Ｉｔｈ以下に設定されている。制御部４０は、例えば、電流センサ３０から出力された負荷電流のデジタル信号と第１閾値Ｔｈ１とを比較し、当該負荷電流のデジタル信号が第１閾値Ｔｈ１以上である場合、過電流と判定する。また、制御部４０は、電流センサ３０から出力された負荷電流のデジタル信号が第１閾値Ｔｈ１未満である場合、過電流でないと判定する。制御部４０は、負荷電流のデジタル信号と第１閾値Ｔｈ１とを比較して過電流を判定することにより、熱量演算をする必要がないので明らかな過電流を即座に判定することができる。
制御部４０は、さらに、負荷電流のデジタル信号と、負荷部３に印加される負荷電圧が印加されてから経過した時間と、に基づいてジュール熱を演算する。ここで、ジュール熱とは、導体内を電流が流れるとき、電気抵抗によってその導体内に発生する熱エネルギー（熱量）である。制御部４０は、例えば、ジュール熱と予め定められた第２閾値Ｔｈ２（図４参照）とに基づいて過電流を判定する。ここで、第２閾値Ｔｈ２は、負荷電流が電流限界値Ｉｔｈ以下となる熱量の閾値である。制御部４０は、例えば、演算したジュール熱と第２閾値Ｔｈ２とを比較し、当該ジュール熱が第２閾値Ｔｈ２以上である場合、過電流と判定する。また、制御部４０は、ジュール熱が第２閾値Ｔｈ２未満である場合、過電流でないと判定する。制御部４０は、ジュール熱に基づいて過電流を判定することにより、ＦＥＴ１０に熱影響を与える過電流を精度よく判定することができる。
短絡検出部５０は、短絡を検出する回路である。短絡検出部５０は、比較器（コンパレータ）５１と、スイッチング素子５２、５３とを備える。比較器５１は、プラス入力端子５１ａと、マイナス入力端子５１ｂと、出力端子５１ｃとを備える。比較器５１は、プラス入力端子５１ａが予め定められた基準電圧Ｖrefを供給する基準電圧電源５１ｄに接続され、マイナス入力端子５１ｂがＦＥＴ１０のソース端子と負荷部３とを接続する接続点Ｐ１に抵抗Ｒ１を介して接続され、出力端子５１ｃが抵抗Ｒ２を介して駆動部２０に接続される。スイッチング素子５２は、例えばＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴであり、ゲート端子が制御部４０に接続され、ドレイン端子がスイッチング素子５３のゲート端子に接続され、ソース端子がグランドに接続される。スイッチング素子５３は、例えば、Ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴであり、ゲート端子がスイッチング素子５２のドレイン端子に接続され、ソース端子が図示しない電源に接続され、ドレイン端子が抵抗Ｒ３を介して制御部４０に接続され、さらに、ドレイン端子が抵抗Ｒ３及びダイオードＤ１を介してＦＥＴ１０のソース端子と負荷部３とを接続する接続点Ｐ１に接続される。
比較器５１は、負荷部３に印加される負荷電圧ＶＬのアナログ信号をマイナス入力端子５１ｂから検出し、検出したアナログ信号をデジタル信号に変換せずに当該アナログ信号に基づいて過電流を検出する。例えば、比較器５１は、マイナス入力端子５１ｂから検出した負荷電圧ＶＬのアナログ信号と、プラス入力端子５１ａから入力した基準電圧Ｖrefとを比較する。そして、比較器５１は、負荷電圧ＶＬのアナログ信号が基準電圧Ｖref未満の場合、過電流を示すアナログの検出信号（遮断信号；ハイレベル信号）を駆動部２０に出力する。また、比較器５１は、負荷電圧ＶＬのアナログ信号が基準電圧Ｖref以上の場合、過電流でないことを示すアナログの検出信号（ローレベル信号）を駆動部２０に出力する。
短絡検出部５０は、比較器５１によりアナログ処理するので、制御部４０により過電流を判定する場合のように、Ａ／Ｄ変換する必要がなく、さらにクロック周波数に同期して複数の工程を実行する必要もない。これにより、短絡検出部５０は、制御部４０よりも速く過電流を検出することができる。制御部４０は、電流センサ３０によりＡ／Ｄ変換を行うので、過電流を判定するまでに、図４に示すように、負荷電流の検出開始から時刻ｔ１までの期間Ｔ１を少なくとも必要とする。また、制御部４０は、ジュール熱を演算する場合、時間の経過と共に熱量を演算するので期間Ｔ１よりも長い期間Ｔ２を少なくとも必要とする。これに対し、短絡検出部５０は、比較器５１によりアナログ処理するので、制御部４０のような期間Ｔ１、Ｔ２を必要とせずに過電流が発生した瞬間に当該過電流を検出することができるので、短絡による突発的な過電流を検出することができる。
次に、図５に示すタイミングチャートを参照して、半導体スイッチ制御装置１の短絡時の動作例について説明する。制御部４０は、図示しない外部装置からＦＥＴ１０をＯＮすることを示す半導体駆動信号Ｖonを入力するとＦＥＴ１０をＯＮし電源２から負荷部３に電力を供給する。このとき、短絡検出部５０は、負荷電圧ＶＬのアナログ信号と基準電圧Ｖrefとを比較し、負荷電圧ＶＬのアナログ信号が基準電圧Ｖref未満の場合、過電流を示すアナログの検出信号（遮断信号；ハイレベル信号）Ｖshortを駆動部２０及び制御部４０に出力する（時刻ｔ１）。駆動部２０は、短絡検出部５０から出力された検出信号（遮断信号）Ｖshortに基づいて、ＦＥＴ１０に半導体駆動電圧Ｖｇを印加しＦＥＴ１０をＯＦＦにする。制御部４０は、短絡検出部５０から出力された検出信号（遮断信号）Ｖshortに基づいて、半導体駆動信号ＶsigをＯＮからＯＦＦに切り替える。次に、制御部４０は、短絡検出部５０による検出結果が正しいか否かを確認するための状態確認信号Ｖcheckを短絡検出部５０に出力する（時刻ｔ２）。短絡検出部５０は、制御部４０から出力された状態確認信号Ｖcheckに基づいて検出確認信号としてのＷ／Ｈ（ワイヤーハーネス）状態信号Ｖwhを制御部４０に出力する（時刻ｔ２）。例えば、短絡検出部５０は、短絡が生じている場合、０ＶのＷ／Ｈ状態信号Ｖwhを制御部４０に出力し、短絡が生じていない場合、スイッチング素子５３のソース端子に接続された図示しない電源Ｅをスイッチング素子５３のドレイン端子に接続された抵抗Ｒ３（抵抗値ｒ３とする）と負荷部３の抵抗（抵抗値ｒ１とする）で分圧した電圧を示すＷ／Ｈ状態信号Ｖwhを制御部４０に出力する（式（１））。制御部４０は、短絡検出部５０から出力されたＷ／Ｈ状態信号Ｖwhに基づいて、短絡検出部５０が上述の時刻ｔ１で検出した短絡が正しいか否かを判定する。例えば、制御部４０は、短絡検出部５０から出力されたＷ／Ｈ状態信号Ｖwhが０Ｖである場合、短絡検出部５０が上述の時刻ｔ１で検出した短絡が正しいと判定し、電流の遮断を維持する。
Ｖｗｈ＝｛ｒ１/（ｒ１＋ｒ３）｝×Ｅ ・・・式（１）
一方、制御部４０は、図６に示すように、短絡検出部５０から出力されたＷ／Ｈ状態信号Ｖwhが式（１）で示された電圧と同等の電圧（ハイレベル電圧）の場合、短絡検出部５０が上述の時刻ｔ１で検出した短絡が誤りであると判定する（時刻ｔ３）。この場合、制御部４０は、ＦＥＴ１０をＯＮすることを示す半導体駆動信号Ｖsigを駆動部２０に出力する（時刻ｔ３）。駆動部２０は、制御部４０から出力された半導体駆動信号Ｖsigに基づいて、ＦＥＴ１０に半導体駆動電圧Ｖgを印加しＦＥＴ１０をＯＮする（時刻ｔ３）。この結果、電源２から負荷部３に電力が再び供給される。
また、制御部４０による過電流の判定結果が正しいか否かを確認してもよい。例えば、図７に示すように、負荷部３の抵抗をｒ１とし、過負荷等による過電流原因の抵抗Ｒ４をｒ２とし、スイッチング素子５３のドレイン端子に接続された抵抗Ｒ３をｒ３とし、スイッチング素子５３のソース端子に接続された図示しない電源をＥとした場合、Ｗ／Ｈ状態信号Ｖwhは、以下の式（２）で表される。
Ｗ／Ｈ状態信号Ｖwh＝（ｒ１×ｒ２／（ｒ２×ｒ３＋ｒ１×ｒ３＋ｒ１×ｒ２））×Ｅ ・・・式（２）
制御部４０は、図８に示すように、負荷電圧ＶＬの低下により時刻ｔ１でＦＥＴ１０の遮断を判定し、その後、制御部４０は、時刻ｔ２で、自らの判定結果が正しいか否かを確認するための状態確認信号Ｖcheckを短絡検出部５０に出力する。短絡検出部５０は、制御部４０から出力された状態確認信号Ｖcheckに基づき、上述の式（２）により求められるＷ／Ｈ状態信号Ｖwhを制御部４０に出力する（時刻ｔ２）。例えば、短絡検出部５０は、過負荷等により過電流が生じている場合、当該過電流の程度に応じた電圧（式（１）で求められる電圧未満の電圧）のＷ／Ｈ状態信号Ｖwhを制御部４０に出力する。また、短絡検出部５０は、過電流が生じていない場合、式（１）で求められた電圧と同等の電圧を示すＷ／Ｈ状態信号Ｖwhを制御部４０に出力する。制御部４０は、短絡検出部５０から出力されたＷ／Ｈ状態信号Ｖwhに基づいて、自らが上述の時刻ｔ１で検出した過電流が正しいか否かを判定する。例えば、制御部４０は、短絡検出部５０から出力されたＷ／Ｈ状態信号Ｖwhが式（１）で求められた電圧未満である場合、自らが上述の時刻ｔ１で検出した過電流が正しいと判定する。このように、制御部４０は、過電流を判定した後、自ら判定した結果が正しいか否かを短絡検出部５０により確認してもよい。
以上のように、実施形態に係る半導体スイッチ制御装置１は、負荷電流のアナログ信号を検出し、検出したアナログ信号をデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号に基づいて過電流を判定する制御部４０と、負荷電圧ＶＬのアナログ信号を検出し、検出したアナログ信号をデジタル信号に変換せずに当該アナログ信号に基づいて過電流を検出する短絡検出部５０と、制御部４０により判定された過電流の判定結果、又は、短絡検出部５０により検出された過電流の検出結果に基づいてＦＥＴ１０を駆動する駆動部２０とを備える。制御部４０は、アナログ信号をデジタル信号に変換するので、短絡検出部５０より過電流を検出するまでに時間を要するが、デジタル処理することにより、複雑な演算が可能となり、例えば時間経過による温度上昇（ジュール熱）を求めることができる。これにより、制御部４０は、ヒューズ機能を実現することが可能となり、瞬間的なノイズによる誤遮断を抑制できるので精度よく過電流を検出できる。これに対して、短絡検出部５０は、アナログ処理するので、制御部４０より短時間で過電流を検出できる。従って、短絡検出部５０は、短絡による突発的な過電流を検出することができるので、短絡による突発的な過電流を抑制できる。このように、半導体スイッチ制御装置１は、短絡検出部５０と制御部４０とが、それぞれ別々に独立して過電流を検出し、短絡のように突発的な過電流を短絡検出部５０により検出することができ、かつ、過電流に起因し時間の経過と共にジュール熱により上昇する温度を制御部４０により判定することができる。従って、半導体スイッチ制御装置１は、どのような過電流が生じても過電流を適正に遮断し回路を保護することができるので、電源２から負荷部３に電力を供給するシステムの信頼性を向上させることができる。
また、半導体スイッチ制御装置１において、制御部４０は、負荷電圧ＶＬのデジタル信号と、負荷電圧ＶＬが印加されてから経過した時間とに基づいて求められるジュール熱に応じて過電流を判定する。これにより、半導体スイッチ制御装置１は、過電流に起因し時間の経過と共にジュール熱により上昇するＦＥＴ１０の温度又はＦＥＴ１０から負荷部３に接続される電線の温度を精度よく判定することができる。
また、半導体スイッチ制御装置１において、短絡検出部５０は、負荷電圧ＶＬのアナログ信号が予め定められた基準電圧Ｖref未満の場合、過電流を示す検出信号を駆動部２０に出力し、負荷電圧ＶＬのアナログ信号が基準電圧Ｖref以上の場合、過電流でないことを示す検出信号を駆動部２０に出力する比較器５１を備える。これにより、短絡検出部５０は、アナログ処理により過電流を検出し制御部４０のようにＡ／Ｄ変換を必要としないので、過電流が発生した瞬間に当該過電流を検出することができる。従って、短絡検出部５０は、短絡による突発的な過電流を検出することができる。
また、半導体スイッチ制御装置１において、短絡検出部５０は、過電流を示す検出信号（遮断信号）を制御部４０に出力し、制御部４０は、短絡検出部５０から出力された検出信号（遮断信号）に基づいて、短絡検出部５０に状態確認信号Ｖcheckを出力し、短絡検出部５０は、制御部４０から出力された状態確認信号Ｖcheckに基づいて、過電流を検出したか否かを示すＷ／Ｈ状態信号（検出確認信号）Ｖwhを制御部４０に出力し、制御部４０は、短絡検出部５０から出力されたＷ／Ｈ状態信号Ｖwhに基づいて、短絡検出部５０により検出された過電流の検出結果を判定する。これにより、半導体スイッチ制御装置１は、短絡検出部５０により過電流が誤って検出され負荷電流が遮断された場合、再度通電させてリトライによる誤検出判定を実施しないので、安全に遮断を解除して通電させることができる。
〔変形例〕
次に、実施形態の変形例について説明する。半導体スイッチ制御装置１Ａは、図９に示すように、ＦＥＴ１０のドレイン端子とソース端子との間の電位差に基づいて短絡を検出してもよい。例えば、短絡検出部５０Ａは、ＦＥＴ１０のドレイン端子とソース端子との間の電位差（以下、ＦＥＴ両端電圧という。）を検出する比較器５４を備える。比較器５４は、例えば、プラス入力端子５４ａと、マイナス入力端子５４ｂと、出力端子５４ｃとを備える。比較器５４は、マイナス入力端子５４ｂが抵抗Ｒ５を介してＦＥＴ１０のソース端子側に接続され、プラス入力端子５４ａが抵抗Ｒ６を介してＦＥＴ１０のドレイン端子側に接続され、出力端子５４ｃが抵抗Ｒ１を介して比較器５１のマイナス入力端子５１ｂに接続される。比較器５１は、比較器５４からマイナス入力端子５１ｂを介して入力したＦＥＴ両端電圧のアナログ信号と、プラス入力端子５１ａから入力した基準電圧Ｖrefとを比較する。そして、比較器５１は、ＦＥＴ両端電圧のアナログ信号が基準電圧Ｖref以上の場合、過電流を示すアナログの検出信号（遮断信号；ハイレベル信号）を駆動部２０に出力する。また、比較器５１は、ＦＥＴ両端電圧のアナログ信号が基準電圧Ｖref未満の場合、過電流でないことを示すアナログの検出信号（ローレベル信号）を駆動部２０に出力する。このように、短絡検出部５０Ａは、ＦＥＴ１０のドレイン端子とソース端子との間の電位差に基づいて短絡を検出してもよい。
また、制御部４０は、電流センサ３０から出力される検出電流に基づいて過電流を判定したが、これに限定されない。例えば、制御部４０は、電圧センサから出力される検出電圧に基づいて過電流を判定してもよい。
また、短絡検出部５０は、負荷電圧ＶＬのアナログ信号に基づいて過電流を検出したが、これに限定されない。例えば、短絡検出部５０は、負荷電流のアナログ信号に基づいて過電流を検出してもよい。この場合、短絡検出部５０は、負荷電流のアナログ信号が予め定められた基準電流以上の場合、過電流を示す検出信号を駆動部２０に出力し、負荷電流のアナログ信号が基準電流未満の場合、過電流でないことを示す検出信号を駆動部２０に出力する。
また、比較器５１は、負荷電圧ＶＬに応じてハイレベル信号又はローレベル信号のいずれか一方の検出信号を出力する例について説明したが、これに限定されない。例えば、比較器５１は、過電流を検出した場合、過電流を示す検出信号を出力し、過電流を検出していない場合、信号を出力しなくてもよい。
１、１Ａ 半導体スイッチ制御装置
２ 電源
３ 負荷部
１０ ＦＥＴ（半導体スイッチ）
２０ 駆動部
３０ 電流センサ（判定部）
４０ 制御部（判定部）
５０、５０Ａ 短絡検出部（検出部）

Claims (4)

  1. 電源から負荷部に流れる電流である負荷電流を通電又は遮断する半導体スイッチと、
    前記負荷電流又は前記負荷部に印加される電圧である負荷電圧のアナログ信号を検出し、検出した前記アナログ信号をデジタル信号に変換し、変換した前記デジタル信号に基づいて過電流を判定する判定部と、
    前記負荷電流又は前記負荷電圧のアナログ信号を検出し、検出した前記アナログ信号をデジタル信号に変換せずに前記アナログ信号に基づいて過電流を検出する検出部と、
    前記判定部により判定された前記過電流の判定結果、又は、前記検出部により検出された前記過電流の検出結果に基づいて前記半導体スイッチを駆動する駆動部と、
    を備えることを特徴とする半導体スイッチ制御装置。
  2. 前記判定部は、
    前記負荷電流又は前記負荷電圧の前記デジタル信号と、前記負荷電圧が印加されてから経過した時間とに基づいて求められるジュール熱に応じて過電流を判定する請求項１に記載の半導体スイッチ制御装置。
  3. 前記検出部は、
    前記負荷電流のアナログ信号が予め定められた基準電流以上の場合、又は、前記負荷電圧のアナログ信号が予め定められた基準電圧未満の場合、過電流を示す検出信号を前記駆動部に出力し、
    前記負荷電流のアナログ信号が前記基準電流未満の場合、又は、前記負荷電圧のアナログ信号が前記基準電圧以上の場合、過電流でないことを示す検出信号を前記駆動部に出力する比較器を備える請求項１又は２に記載の半導体スイッチ制御装置。
  4. 前記検出部は、
    前記過電流を示す前記検出信号を前記判定部に出力し、
    前記判定部は、
    前記検出部から出力された前記過電流を示す前記検出信号に基づいて、前記検出部に状態確認信号を出力し、
    前記検出部は、
    前記判定部から出力された前記状態確認信号に基づいて、前記過電流を検出したか否かを示す検出確認信号を前記判定部に出力し、
    前記判定部は、
    前記検出部から出力された前記検出確認信号に基づいて、前記検出部により検出された前記過電流の検出結果を判定する請求項３に記載の半導体スイッチ制御装置。
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