JP2018157272A - Electronic device for vehicle - Google Patents

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竜平 岸本
多加志 井村
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多加志 井村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electronic device for vehicle capable of improving detection accuracy of an open-circuit failure in a protective MOS transistor with respect to a temperature change.SOLUTION: An electronic device for vehicle comprises a protective MOS transistor for reverse connection protection at a low side that is a reference potential side with respect to a load. The protective MOS transistor is configured to form a parasitic diode in a forward direction toward a reference potential, and comprises a temperature compensation circuit which is provided in series with the diode, between a high-side first connection point and a second connection point that is closer to the reference potential than the protective MOS transistor. The temperature compensation circuit has the same temperature property as the parasitic diode and is mounted so as to be mutually thermally coupled with the parasitic diode, such that electrification between the first connection point and the second connection point is controlled depending on a forward voltage of the parasitic diode. Based on a potential at a connection point between the first connection point and the temperature compensation circuit, an open-circuit failure of a gate in the protective MOS transistor is detected.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この明細書の開示は、電源の逆接続に対する保護回路を備えた車両用電子装置に関する。   The disclosure of this specification relates to an electronic device for a vehicle provided with a protection circuit against reverse connection of a power source.

インバータなどの負荷に対して電源を供給するとき、電源の逆接続に対する保護として保護MOSトランジスタを採用するものが知られている。電源が正常に接続された場合には、保護MOSトランジスタのゲートに電源に起因するゲート電圧が印加されてオンし、負荷に電流を供給する。一方、電源が逆接続されたときには保護MOSトランジスタがオフして負荷に電流が流れないようにできる。   When a power source is supplied to a load such as an inverter, a protection MOS transistor is known as a protection against reverse connection of the power source. When the power supply is normally connected, a gate voltage resulting from the power supply is applied to the gate of the protection MOS transistor to turn it on, and supply a current to the load. On the other hand, when the power supply is reversely connected, the protection MOS transistor is turned off so that no current flows through the load.

ところで、保護MOSトランジスタのゲートのオープン故障、ならびに適切な電位がゲートに印加されない状況を想定する。この状態では、電源が正常に接続されてもゲート電圧が印加されない。このため、保護MOSトランジスタはオフ状態が維持され、ソース−ドレイン間の寄生ダイオードに通電されることになる。寄生ダイオードに通電されると保護MOSトランジスタが過熱してしまうため、保護MOSトランジスタのオープン故障の検出が求められる。   By the way, an open failure of the gate of the protection MOS transistor and a situation where an appropriate potential is not applied to the gate are assumed. In this state, no gate voltage is applied even if the power supply is normally connected. For this reason, the protection MOS transistor is kept off, and the parasitic diode between the source and the drain is energized. When the parasitic diode is energized, the protection MOS transistor is overheated, and thus detection of an open failure of the protection MOS transistor is required.

特許文献1には、保護MOSトランジスタのソース−ドレイン間電圧に基づいてオープン故障を検出する技術が開示されている。保護MOSトランジスタのゲートにオープン故障が発生している状態で電源が正常に接続されると、ソース−ドレイン間には寄生ダイオードの順方向電圧Vfに相当する電位差が生じる。このため、ある所定の温度における順方向電圧Vfを閾値として、オープン故障を検出することができるのである。   Patent Document 1 discloses a technique for detecting an open failure based on a source-drain voltage of a protection MOS transistor. When the power supply is normally connected in a state where an open failure has occurred in the gate of the protection MOS transistor, a potential difference corresponding to the forward voltage Vf of the parasitic diode is generated between the source and the drain. Therefore, an open failure can be detected using the forward voltage Vf at a predetermined temperature as a threshold value.

特開2015−61338号公報JP-A-2015-61338

しかしながら、寄生ダイオードの順方向電圧Vfは負の温度特性を持つので、温度が高くなるほどVfが小さくなる。つまり、閾値として代表的なVfの値を設定したとしても、温度の高い状態ではソース−ドレイン間電圧が閾値以下となり、オープン故障を検出できない虞がある。   However, since the forward voltage Vf of the parasitic diode has a negative temperature characteristic, Vf decreases as the temperature increases. That is, even if a typical value of Vf is set as the threshold value, the source-drain voltage becomes lower than the threshold value in a high temperature state, and an open failure may not be detected.

そこで、この明細書の開示は上記問題点に鑑み、温度の変化に対する保護MOSトランジスタのオープン故障の検出精度を向上できる電子装置を提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present disclosure is to provide an electronic device that can improve the detection accuracy of an open failure of a protection MOS transistor against a change in temperature.

ここに開示される発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。   The invention disclosed herein employs the following technical means to achieve the above object. Note that the reference numerals in parentheses described in the claims and in this section indicate a corresponding relationship with specific means described in the embodiments described later as one aspect, and limit the technical scope of the invention. Not what you want.

上記目的を達成するために、この明細書に開示される車両用電子装置は、負荷に対して基準電位側であるローサイド側に設けられ、負荷に対して電源側であるハイサイド側の電圧がゲートに印加されるようにされた逆接保護用の保護MOSトランジスタを備える車両用電子装置であって、保護MOSトランジスタは、基準電位に向かって順方向となる寄生ダイオードが形成されるものであり、ハイサイド側の第1接続点と、保護MOSトランジスタよりも基準電位側の第2接続点との間において、ダイオードと直列に設けられた温度補償回路を備え、温度補償回路は、寄生ダイオードの温度特性差が小さくなるような温度特性を有するとともに寄生ダイオードと互いに熱的に結合されるように実装されることにより、第1接続点と第2接続点との間の通電が寄生ダイオードの順方向電圧に依存するように制御され、第1接続点と温度補償回路との間の接続点の電位に基づいて保護MOSトランジスタのゲートのオープン故障が検出される。   In order to achieve the above object, the vehicle electronic device disclosed in this specification is provided on the low side that is the reference potential side with respect to the load, and the voltage on the high side that is the power supply side with respect to the load is A vehicular electronic device including a protection MOS transistor for reverse connection protection applied to a gate, wherein the protection MOS transistor is formed with a parasitic diode that is forward directed toward a reference potential, A temperature compensation circuit provided in series with the diode is provided between the first connection point on the high side and the second connection point on the reference potential side of the protection MOS transistor, and the temperature compensation circuit includes a temperature of the parasitic diode. The first connection point and the second connection point are implemented by having a temperature characteristic that reduces the characteristic difference and being thermally coupled to the parasitic diode. Is controlled so as to depend on the forward voltage of the parasitic diode, and an open failure of the gate of the protection MOS transistor is detected based on the potential of the connection point between the first connection point and the temperature compensation circuit. .

これによれば、温度補償回路が寄生ダイオードと同一の温度特性を有し、寄生ダイオードと互いに熱的に結合されるように実装されている。これにより、第1接続点と第2接続点との間の通電の有無が寄生ダイオードの順方向電圧に依存するように制御されている。よって、過熱により温度に依存して寄生ダイオードの順方向電圧が変動しても、第1接続点から第2接続点に向かう電流の有無を以って保護MOSトランジスタのオープン故障の発生有無を検出することができる。   According to this, the temperature compensation circuit has the same temperature characteristic as the parasitic diode, and is mounted so as to be thermally coupled to the parasitic diode. Thereby, the presence / absence of energization between the first connection point and the second connection point is controlled to depend on the forward voltage of the parasitic diode. Therefore, even if the forward voltage of the parasitic diode fluctuates depending on the temperature due to overheating, the presence or absence of an open failure of the protection MOS transistor is detected by the presence or absence of current from the first connection point to the second connection point. can do.

第1実施形態に係る車両用電子装置の概略構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows schematic structure of the electronic device for vehicles which concerns on 1st Embodiment. ベース−エミッタ間電圧の温度特性と、順方向電圧の温度特性を示す図である。It is a figure which shows the temperature characteristic of the voltage between base-emitters, and the temperature characteristic of a forward voltage. 保護MOSトランジスタと温度補償回路(バイポーラトランジスタ)の実装を示す図である。It is a figure which shows mounting of a protection MOS transistor and a temperature compensation circuit (bipolar transistor). 保護MOSトランジスタのソース端子の電位、および、バイポーラトランジスタのコレクタ端子の電位のグランド電流依存性を示す図である。It is a figure which shows the ground current dependence of the electric potential of the source terminal of a protection MOS transistor, and the electric potential of the collector terminal of a bipolar transistor. 変形例に係る車両用電子装置の概略構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows schematic structure of the electronic device for vehicles which concerns on a modification. その他の実施形態に係る車両用電子装置の概略構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows schematic structure of the electronic device for vehicles which concerns on other embodiment.

以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても形態同士を部分的に組み合せることも可能である。   Hereinafter, a plurality of modes for carrying out the present disclosure will be described with reference to the drawings. In each embodiment, parts corresponding to the matters described in the preceding embodiment may be denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted. When only a part of the configuration is described in each mode, the other modes described above can be applied to the other parts of the configuration. Not only combinations of parts that clearly indicate that combinations are possible in each form, but also forms may be partially combined even if they are not clearly specified, as long as there is no problem with the combination. Is possible.

(第1実施形態)
最初に、図1〜図3を参照して、本実施形態に係る車両用電子装置の概略構成について説明する。
(First embodiment)
Initially, with reference to FIGS. 1-3, schematic structure of the vehicle electronic device which concerns on this embodiment is demonstrated.

図1に示すように、この車両用電子装置100は、例えばインバータなどの負荷200に電力を供給する装置であり、電源電位VBに接続された電源ラインLaと、基準電位GNDに接続された基準ラインLbとの間において、負荷200と並列に設けられている。   As shown in FIG. 1, this vehicular electronic device 100 is a device that supplies power to a load 200 such as an inverter, for example, and includes a power supply line La connected to a power supply potential VB and a reference connected to a reference potential GND. A load 200 is provided in parallel with the line Lb.

車両用電子装置100は、意図しない電源の逆接続に対して負荷200への電力供給を防止し保護するための保護回路であり、保護MOSトランジスタ10を備えている。加えて、車両用電子装置100は、温度補償回路20と、異常検知用コンパレータ30と、を備えている。   The vehicular electronic device 100 is a protection circuit for preventing and protecting the power supply to the load 200 against unintended reverse connection of a power source, and includes a protection MOS transistor 10. In addition, the vehicle electronic device 100 includes a temperature compensation circuit 20 and an abnormality detection comparator 30.

保護MOSトランジスタ10は、NチャネルのMOSトランジスタであり、ソースからドレインに向かって順方向となる寄生ダイオード11が内在している。保護MOSトランジスタ10は、基準ラインLb上において、ソース端子が負荷200に接続され、ドレイン端子が基準電位GNDに接続されている。換言すれば、保護MOSトランジスタ10は、負荷200に対してローサイド側に設けられている。保護MOSトランジスタ10のゲート端子は抵抗器31を介して電源ラインLaに接続されている。すなわち、ゲート端子には負荷200に対してハイサイド側の電圧が、抵抗器31を介して印加されるようになっている。   The protection MOS transistor 10 is an N-channel MOS transistor, and has a parasitic diode 11 in the forward direction from the source to the drain. The protection MOS transistor 10 has a source terminal connected to the load 200 and a drain terminal connected to the reference potential GND on the reference line Lb. In other words, the protection MOS transistor 10 is provided on the low side with respect to the load 200. The gate terminal of the protection MOS transistor 10 is connected to the power supply line La via the resistor 31. That is, a voltage on the high side with respect to the load 200 is applied to the gate terminal via the resistor 31.

電源が正常に接続されるとき、保護MOSトランジスタ10のゲート端子の電位はドレイン端子の電位よりも高くなり、閾値電圧以上の電位差が生じることによって保護MOSトランジスタ10がオンする。これによって、ソース−ドレイン間は導通して負荷200に規定の電力が供給されることになる。   When the power supply is normally connected, the potential of the gate terminal of the protection MOS transistor 10 becomes higher than the potential of the drain terminal, and the protection MOS transistor 10 is turned on when a potential difference equal to or higher than the threshold voltage is generated. As a result, conduction between the source and drain is established, and the prescribed power is supplied to the load 200.

一方、電源が逆接続されるとき、保護MOSトランジスタ10のゲート端子の電位はドレイン端子の電位よりも低くなり、保護MOSトランジスタ10はオンしない。よって、負荷200に電流が供給されない。これにより、負荷200への意図しない電力供給を防止し、負荷200を構成する回路等を保護することができる。   On the other hand, when the power supply is reversely connected, the potential of the gate terminal of the protection MOS transistor 10 becomes lower than the potential of the drain terminal, and the protection MOS transistor 10 is not turned on. Therefore, no current is supplied to the load 200. As a result, unintended power supply to the load 200 can be prevented, and the circuit and the like constituting the load 200 can be protected.

寄生ダイオード11は、一般的なダイオードに準じるI−V特性を有しているのであり、順方向電圧Vfが規定される。仮に、保護MOSトランジスタ10のゲート端子にオープン故障が発生したとする。つまり、ゲート端子への電圧の印加の有無によらず、保護MOSトランジスタ10が常にオフ状態となる異常が生じたと仮定する。このとき、電源が正常に接続されていても、保護MOSトランジスタ10はオンせず、ソース−ドレイン間の電圧が順方向電圧Vfを超えると、電源から供給される電流は寄生ダイオード11を介して保護MOSトランジスタ10を流れることになる。なお、寄生ダイオード11の順方向電圧Vfは負の温度特性を有し、寄生ダイオード11の温度が高くなるほど順方向電圧Vfは小さくなる。   The parasitic diode 11 has an IV characteristic according to a general diode, and a forward voltage Vf is defined. It is assumed that an open failure has occurred at the gate terminal of the protection MOS transistor 10. That is, it is assumed that an abnormality has occurred in which the protection MOS transistor 10 is always turned off regardless of whether or not a voltage is applied to the gate terminal. At this time, even if the power supply is normally connected, the protection MOS transistor 10 is not turned on, and if the source-drain voltage exceeds the forward voltage Vf, the current supplied from the power supply passes through the parasitic diode 11. The protective MOS transistor 10 flows. The forward voltage Vf of the parasitic diode 11 has a negative temperature characteristic, and the forward voltage Vf decreases as the temperature of the parasitic diode 11 increases.

保護MOSトランジスタ10のゲート−ソース間には、キャパシタ32とツェナーダイオード33が並列接続されている。ツェナーダイオード33は、保護MOSトランジスタ10のソース端子からゲート端子に向かう方向に順方向である。キャパシタ32およびツェナーダイオード33は、サージなどの電気的なノイズに対してゲート電圧の変動を抑制する目的で挿入されている。   A capacitor 32 and a Zener diode 33 are connected in parallel between the gate and source of the protection MOS transistor 10. The zener diode 33 is forward in the direction from the source terminal to the gate terminal of the protection MOS transistor 10. The capacitor 32 and the Zener diode 33 are inserted for the purpose of suppressing fluctuations in the gate voltage against electrical noise such as surge.

温度補償回路20は、負荷200に対してハイサイド側の電源ラインLa上の第1接続点Pと、ローサイド側の基準ラインLb上の第2接続点Qとの間に接続されている。第2接続点Qは保護MOSトランジスタ10に対して負荷200と反対側に位置しているのであり、保護MOSトランジスタ10のドレイン端子と同電位である。第1接続点Pと温度補償回路20との間には抵抗器34とダイオード35が介在している。ダイオード35は、第1接続点Pから第2接続点Qに向かう方向に順方向である。このように、第1接続点Pと第2接続点Qの間には、抵抗器34、ダイオード35、温度補償回路20がこの順で直列接続されている。そして、この直列回路は、負荷200に対して並列である。   The temperature compensation circuit 20 is connected between the first connection point P on the power line La on the high side with respect to the load 200 and the second connection point Q on the reference line Lb on the low side. The second connection point Q is located on the side opposite to the load 200 with respect to the protection MOS transistor 10 and has the same potential as the drain terminal of the protection MOS transistor 10. A resistor 34 and a diode 35 are interposed between the first connection point P and the temperature compensation circuit 20. The diode 35 is forward in the direction from the first connection point P to the second connection point Q. Thus, between the first connection point P and the second connection point Q, the resistor 34, the diode 35, and the temperature compensation circuit 20 are connected in series in this order. This series circuit is parallel to the load 200.

図1に示すように、本実施形態における温度補償回路20はNPN型のバイポーラトランジスタ21を有している。バイポーラトランジスタ21のコレクタ端子はダイオード35のカソード端子に接続され、エミッタ端子は第2接続点Q(換言すれば、保護MOSトランジスタ10のドレイン端子)に接続され、ベース端子は、抵抗器36を介して保護MOSトランジスタ10のソース端子に接続されている。バイポーラトランジスタ21は、特許請求の範囲に記載の補償用バイポーラトランジスタに相当する。   As shown in FIG. 1, the temperature compensation circuit 20 in this embodiment includes an NPN-type bipolar transistor 21. The collector terminal of the bipolar transistor 21 is connected to the cathode terminal of the diode 35, the emitter terminal is connected to the second connection point Q (in other words, the drain terminal of the protection MOS transistor 10), and the base terminal is connected via the resistor 36. And connected to the source terminal of the protection MOS transistor 10. The bipolar transistor 21 corresponds to the compensating bipolar transistor described in the claims.

バイポーラトランジスタ21のベース−エミッタ間の接合飽和電圧VBEは、図2に示すように、保護MOSトランジスタ10の寄生ダイオード11と同一の温度特性を有している。つまり、バイポーラトランジスタ21のベース−エミッタ間の接合飽和電圧VBEは負の温度特性をもち、温度が高くなるほど小さくなる。なお、バイポーラトランジスタ21は、ベース端子が接合飽和電圧VBEを超える電位になるとコレクタ−エミッタ間に電流が流れるスイッチング素子として機能している。 The junction saturation voltage V BE between the base and the emitter of the bipolar transistor 21 has the same temperature characteristic as that of the parasitic diode 11 of the protection MOS transistor 10 as shown in FIG. That is, the junction saturation voltage V BE between the base and the emitter of the bipolar transistor 21 has a negative temperature characteristic and decreases as the temperature increases. The bipolar transistor 21 functions as a switching element in which current flows between the collector and the emitter when the base terminal reaches a potential exceeding the junction saturation voltage V BE .

異常検知用コンパレータ30は、一つの入力端子にバイポーラトランジスタ21のコレクタ端子が接続されている。また、他方の入力端子に、バイポーラトランジスタ21のエミッタ端子、つまり保護MOSトランジスタ10のドレイン端子が接続されている。すなわち、異常検知用コンパレータ30は、バイポーラトランジスタ21におけるコレクタ端子の電位と、第2接続点Qの電位を比較する。異常検知用コンパレータ30の出力に基づいて保護MOSトランジスタ10のオープン故障の有無が判断される。   The abnormality detection comparator 30 has a collector terminal of the bipolar transistor 21 connected to one input terminal. The other input terminal is connected to the emitter terminal of the bipolar transistor 21, that is, the drain terminal of the protection MOS transistor 10. That is, the abnormality detection comparator 30 compares the potential at the collector terminal of the bipolar transistor 21 with the potential at the second connection point Q. Based on the output of the abnormality detection comparator 30, the presence or absence of an open failure of the protection MOS transistor 10 is determined.

なお、本実施形態における車両用電子装置100は、温度補償回路20における第1接続点P側に接続された端子、すなわち、バイポーラトランジスタ21のコレクタ端子と、第2接続点Qと、の間に、第2接続点側をアノードとするツェナーダイオード37を備えている。このツェナーダイオード37は、異常検知用コンパレータ30の2つの間の電位差が所定電圧以上にならないように保護する素子である。   The vehicle electronic device 100 according to the present embodiment includes a terminal connected to the first connection point P side in the temperature compensation circuit 20, that is, a collector terminal of the bipolar transistor 21 and a second connection point Q. A Zener diode 37 having an anode on the second connection point side is provided. The Zener diode 37 is an element that protects the potential difference between the two abnormality detection comparators 30 from exceeding a predetermined voltage.

ところで、本実施形態におけるバイポーラトランジスタ21と保護MOSトランジスタ10は互いに熱的に結合されるように実装されている。具体的には、図3に示すように、バイポーラトランジスタ21および保護MOSトランジスタ10は、プリント基板300上に互いに近接して実装される。バイポーラトランジスタ21のエミッタ端子は、銅のランド301に接続されている。そして、該エミッタ端子と電位が共通する保護MOSトランジスタ10のドレイン端子が、この銅のランド301に接続されて、互いがほぼ同一の温度になるように接続されている。具体的な実装形態は問わないが、保護MOSトランジスタ10の寄生ダイオード11と、バイポーラトランジスタ21のベース−エミッタ接合ができるだけ同一の温度になるように実装することが好ましい。   By the way, the bipolar transistor 21 and the protection MOS transistor 10 in this embodiment are mounted so as to be thermally coupled to each other. Specifically, as shown in FIG. 3, the bipolar transistor 21 and the protection MOS transistor 10 are mounted on the printed circuit board 300 close to each other. The emitter terminal of the bipolar transistor 21 is connected to a copper land 301. The drain terminals of the protection MOS transistor 10 having the same potential as that of the emitter terminal are connected to the copper land 301 so that they have the same temperature. Although the specific mounting form is not ask | required, it is preferable to mount so that the parasitic diode 11 of the protection MOS transistor 10 and the base-emitter junction of the bipolar transistor 21 may have the same temperature as much as possible.

次に、図4を参照して、本実施形態における車両用電子装置100を採用することによる作用効果について説明する。   Next, with reference to FIG. 4, the effect by employ | adopting the vehicle electronic device 100 in this embodiment is demonstrated.

保護MOSトランジスタ10のゲートがオープン故障し、常にオフ状態である異常を想定する。このとき、電源が正常どおり接続されると、電源電位VHから寄生ダイオード11を介して基準電位GNDに向かって電流が流れる。これをグランド電流と呼称する。グランド電流が流れるとき、寄生ダイオード11のアノード−カソード間の電位差は順方向電圧Vfである。すなわち、第2接続点Qを基準としたとき、保護MOSトランジスタ10のソース端子の電位はVfである。Vfはグランド電流に対して略一定であるが、図4に示すように、グランド電流の増加に応じて僅かに増加する。また、Vfは、図2に示したように、負の温度特性を有するので、温度が高いほどVfは低下する。つまり、保護MOSトランジスタ10のソース端子の電位は温度が高いほど低下する。   Assume an abnormality in which the gate of the protection MOS transistor 10 has an open failure and is always in an off state. At this time, when the power supply is normally connected, a current flows from the power supply potential VH to the reference potential GND through the parasitic diode 11. This is called a ground current. When the ground current flows, the potential difference between the anode and the cathode of the parasitic diode 11 is the forward voltage Vf. That is, when the second connection point Q is used as a reference, the potential of the source terminal of the protection MOS transistor 10 is Vf. Vf is substantially constant with respect to the ground current, but slightly increases as the ground current increases, as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 2, Vf has a negative temperature characteristic. Therefore, Vf decreases as the temperature increases. That is, the potential of the source terminal of the protection MOS transistor 10 decreases as the temperature increases.

保護MOSトランジスタ10のソース端子は、抵抗器36を介して温度補償回路20であるバイポーラトランジスタ21のベース端子に接続されているから、保護MOSトランジスタ10のソース端子の電位がバイポーラトランジスタ21のベース端子の電位を決める。ここで、ベース−エミッタ間の接合飽和電圧VBEは、寄生ダイオード11と同一の負の温度特性を有するので、コレクタ−エミッタ間に電流が流すためのベース端子の電位は温度が高いほど小さくなる。 Since the source terminal of the protection MOS transistor 10 is connected to the base terminal of the bipolar transistor 21 which is the temperature compensation circuit 20 via the resistor 36, the potential of the source terminal of the protection MOS transistor 10 is the base terminal of the bipolar transistor 21. Determine the potential. Here, since the junction saturation voltage V BE between the base and the emitter has the same negative temperature characteristic as that of the parasitic diode 11, the potential of the base terminal for allowing a current to flow between the collector and the emitter decreases as the temperature increases. .

このように、保護MOSトランジスタ10のソース端子の電位(すなわち、順方向電圧Vf)が温度の上昇のともなって小さくなっても、バイポーラトランジスタ21のコレクタ−エミッタ間の通電に係るベース端子の電圧も合わせて低下する。よって、本実施形態の車両用電子装置100においては、図4に示すように、温度に依存することなく、寄生ダイオード11に所定のグランド電流Ithが流れた時点で、バイポーラトランジスタ21のコレクタ端子の電位の低下を観測することになる。   As described above, even if the potential of the source terminal of the protection MOS transistor 10 (that is, the forward voltage Vf) becomes smaller as the temperature rises, the voltage of the base terminal related to the conduction between the collector and the emitter of the bipolar transistor 21 also increases. It decreases together. Therefore, in the vehicle electronic device 100 of the present embodiment, as shown in FIG. 4, when a predetermined ground current Ith flows through the parasitic diode 11 without depending on the temperature, the collector terminal of the bipolar transistor 21 A drop in potential will be observed.

車両用電子装置100における異常検知用コンパレータ30は、バイポーラトランジスタ21におけるコレクタ端子の電位と、第2接続点Qの電位との比較によって、両者の電位差がほぼゼロとなったことを以って、その旨を外部の図示しない制御部に出力する。制御部は、この信号に基づいて保護MOSトランジスタ10のオープン故障を検出することができる。上記したように、検出に係るグランド電流の値Ithは温度に依存しないから、車両用電子装置100においては温度の変化に対する保護MOSトランジスタ10のオープン故障の検出精度を向上できる。   The abnormality detection comparator 30 in the vehicular electronic device 100 has a potential difference between the collector terminal of the bipolar transistor 21 and the potential of the second connection point Q being substantially zero. A message to that effect is output to an external control unit (not shown). The control unit can detect an open failure of the protection MOS transistor 10 based on this signal. As described above, since the value Ith of the ground current for detection does not depend on the temperature, the vehicle electronic device 100 can improve the detection accuracy of the open failure of the protection MOS transistor 10 against a change in temperature.

なお、検出後の処理については、例えば電源電位VBの供給を停止するなどのフェールセーフ制御が有効である。このような制御を行う場合には、電源電位VBの供給の停止と復帰に繰り返しによる発振を防止するため、異常検知用コンパレータ30の出力信号に対して所定時間のフィルタ時間を設けると良い。異常検知用コンパレータ30が、保護MOSトランジスタ10のオープン故障にともなう出力信号をフィルタ時間以上継続して出力した場合にフェールセーフ制御を実行するなどすると良い。   For the processing after detection, for example, fail-safe control such as stopping the supply of the power supply potential VB is effective. When such control is performed, a filter time of a predetermined time may be provided for the output signal of the abnormality detection comparator 30 in order to prevent oscillation due to repeated stop and return of the supply of the power supply potential VB. It is preferable to execute fail-safe control when the abnormality detection comparator 30 continuously outputs an output signal associated with an open failure of the protection MOS transistor 10 for more than the filter time.

(変形例)
ところで、温度補償回路20は、上記した実施形態のようにバイポーラトランジスタ21に限定されない。第1接続点Pと第2接続点Qとの間の通電に係り、その通電開始のトリガとなる特性が、寄生ダイオード11と同一の温度特性を有していればよい。
(Modification)
By the way, the temperature compensation circuit 20 is not limited to the bipolar transistor 21 as in the above-described embodiment. It is only necessary that the characteristic that triggers the energization of the first connection point P and the second connection point Q has the same temperature characteristics as the parasitic diode 11.

例えば、図5に示すように、バイポーラトランジスタ21に替えて、MOSFET22を採用することもできる。MOSFET22は、閾値電圧Vthの温度特性が寄生ダイオード11の温度特性と同一とされている。   For example, as shown in FIG. 5, MOSFET 22 can be employed instead of bipolar transistor 21. The MOSFET 22 has the same temperature characteristic of the threshold voltage Vth as that of the parasitic diode 11.

このような態様でも、第1実施形態と同様に、温度に依存することなく、寄生ダイオード11に所定のグランド電流Ithが流れた時点で、MOSFET22がオンしてドレイン端子の電位の低下を観測することができる。すなわち、保護MOSトランジスタ10のオープン故障を検出することができる。   Even in such a mode, as in the first embodiment, the MOSFET 22 is turned on and a decrease in the potential of the drain terminal is observed when a predetermined ground current Ith flows through the parasitic diode 11 without depending on the temperature. be able to. That is, an open failure of the protection MOS transistor 10 can be detected.

(その他の実施形態)
以上、好ましい実施形態について説明したが、上記した実施形態になんら制限されることなく、この明細書に開示する主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
(Other embodiments)
The preferred embodiment has been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist disclosed in this specification.

上記した実施形態および変形例では、異常検知用コンパレータ30の2つの入力端子の間に過剰な電位差が生じないように保護するツェナーダイオード37を挿入する例を説明したが、ツェナーダイオード37は必ずしも必要なわけではなく、プリント基板300上の実装上の制約等によっては省略しても良い。   In the embodiment and the modification described above, the example in which the Zener diode 37 that protects the two potential input terminals of the abnormality detection comparator 30 from being excessively charged is inserted. However, the Zener diode 37 is not necessarily required. However, it may be omitted depending on mounting restrictions on the printed circuit board 300 and the like.

また、上記した実施形態および変形例では、異常検知用コンパレータ30を用いて、バイポーラトランジスタ21におけるコレクタ端子、あるいはMOSFET22におけるドレイン端子の電位と、第2接続点Qの電位との比較によって、保護MOSトランジスタ10のオープン故障を検出する例について説明した。しかしながら、本質的には、温度補償回路20における第1接続点P側の端子の電位をモニタできれば良いのであって、例えば、図6に示すように、温度補償回路20における第1接続点P側の端子の電位を、直接マイコンなどに出力するようにしても良い。このような態様では、例えば、保護MOSトランジスタ10のソース端子と温度補償回路20における第1接続点P側の端子の電位との間にツェナーダイオード38を挿入して、温度補償回路20における第1接続点P側の端子の意図しない電位上昇を防止する構成が好ましい。   In the embodiment and the modification described above, the abnormality detection comparator 30 is used to compare the potential of the collector terminal of the bipolar transistor 21 or the drain terminal of the MOSFET 22 with the potential of the second connection point Q, thereby protecting MOS. An example of detecting an open failure of the transistor 10 has been described. However, essentially, it is only necessary to monitor the potential of the terminal on the first connection point P side in the temperature compensation circuit 20, and for example, as shown in FIG. 6, the first connection point P side in the temperature compensation circuit 20 is used. The terminal potential may be directly output to a microcomputer or the like. In such an aspect, for example, a Zener diode 38 is inserted between the source terminal of the protection MOS transistor 10 and the potential of the terminal on the first connection point P side in the temperature compensation circuit 20, so that the first in the temperature compensation circuit 20. A configuration that prevents an unintended increase in potential of the terminal on the connection point P side is preferable.

また、寄生ダイオード11と温度補償回路20における温度特性は、完全に一致している必要はなく、対応する特性値V(例えばバイポーラトランジスタ21におけるベース−エミッタ間の接合飽和電圧や、MOSFET22における閾値電圧)について、|ΔV−ΔVf|/ΔTが、ΔVf/ΔTよりも小さくなるようになっていれば良い。より好ましくは、ΔV/ΔTが、寄生ダイオード11における順方向電圧のΔVf/ΔTと同一、すなわち、|ΔV−ΔVf|/ΔT=0であれば良い。   Further, the temperature characteristics of the parasitic diode 11 and the temperature compensation circuit 20 do not need to be completely matched, and corresponding characteristic values V (for example, the junction saturation voltage between the base and the emitter in the bipolar transistor 21 and the threshold voltage in the MOSFET 22). ), It is only necessary that | ΔV−ΔVf | / ΔT be smaller than ΔVf / ΔT. More preferably, ΔV / ΔT may be the same as ΔVf / ΔT of the forward voltage in the parasitic diode 11, that is, | ΔV−ΔVf | / ΔT = 0.

10…保護MOSトランジスタ,11…寄生ダイオード,20…温度補償回路,21…バイポーラトランジスタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Protection MOS transistor, 11 ... Parasitic diode, 20 ... Temperature compensation circuit, 21 ... Bipolar transistor

Claims (4)

負荷に対して基準電位側であるローサイド側に設けられ、前記負荷に対して電源側であるハイサイド側の電圧がゲートに印加されるようにされた逆接保護用の保護MOSトランジスタを備える車両用電子装置であって、
前記保護MOSトランジスタは、前記基準電位に向かって順方向となる寄生ダイオードが形成されるものであり、
前記ハイサイド側の第1接続点と、前記保護MOSトランジスタよりも前記基準電位側の第2接続点との間において、ダイオードと直列に設けられた温度補償回路を備え、
前記温度補償回路は、前記寄生ダイオードの温度特性差が小さくなるような温度特性を有するとともに前記寄生ダイオードと互いに熱的に結合されるように実装されることにより、前記第1接続点と前記第2接続点との間の通電が前記寄生ダイオードの順方向電圧に依存するように制御され、
前記第1接続点と前記温度補償回路との間の接続点の電位に基づいて前記保護MOSトランジスタのゲートのオープン故障が検出される車両用電子装置。
For a vehicle provided with a protection MOS transistor for reverse connection protection provided on a low side which is a reference potential side with respect to a load, and a voltage on a high side which is a power supply side with respect to the load is applied to a gate An electronic device,
The protection MOS transistor is formed with a parasitic diode that is forward toward the reference potential.
A temperature compensation circuit provided in series with a diode between the first connection point on the high side and the second connection point on the reference potential side of the protection MOS transistor;
The temperature compensation circuit is mounted so as to have a temperature characteristic that reduces a temperature characteristic difference between the parasitic diodes and to be thermally coupled to the parasitic diode, whereby the first connection point and the first The energization between the two connection points is controlled to depend on the forward voltage of the parasitic diode;
An electronic device for a vehicle in which an open failure of the gate of the protection MOS transistor is detected based on a potential at a connection point between the first connection point and the temperature compensation circuit.
前記温度補償回路が前記寄生ダイオードと同一の温度特性を有する請求項1に記載の車両用電子装置。   The vehicle electronic device according to claim 1, wherein the temperature compensation circuit has the same temperature characteristics as the parasitic diode. 前記温度補償回路は、補償用バイポーラトランジスタを有し、
前記補償用バイポーラトランジスタのコレクタ端子は前記第1接続点側に接続され、
エミッタ端子は前記第2接続点に接続され、
ベース端子は前記保護MOSトランジスタと前記負荷の間に第3接続点に接続され、
ベース−エミッタ間電圧が、前記寄生ダイオードにおける順方向電圧の温度特性と同一の温度特性を有する請求項1または請求項2に記載の車両用電子装置。
The temperature compensation circuit includes a compensation bipolar transistor,
A collector terminal of the compensating bipolar transistor is connected to the first connection point side;
An emitter terminal is connected to the second connection point;
A base terminal is connected to a third connection point between the protection MOS transistor and the load,
The vehicle electronic device according to claim 1, wherein a base-emitter voltage has a temperature characteristic identical to a temperature characteristic of a forward voltage in the parasitic diode.
前記温度補償回路における前記第1接続点側に接続された端子と、前記第2接続点と、の間に、前記第2接続点側をアノードとするツェナーダイオードを備える請求項1〜3のいずれか1項に記載の車両用電子装置。   4. The device according to claim 1, further comprising a Zener diode having an anode on the second connection point side between a terminal connected to the first connection point side in the temperature compensation circuit and the second connection point. The vehicle electronic device according to claim 1.
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