JP2020054147A - Reverse connection protective circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書は、逆接続保護回路に関する技術を開示する。 This specification discloses a technique related to a reverse connection protection circuit.
特許文献１に、電気回路に対する電源の逆接続から電気回路を保護するための逆接続保護回路が開示されている。特許文献１の逆接続保護回路は、電気回路に並列（電圧供給端子間）に接続された第１ダイオードと、電圧供給端子に直列（電圧供給端子と電気回路の間）に接続されたヒューズと、ヒューズと電気回路の間で電気回路に並列（ヒューズを介して電圧供給端子間）に接続された第２ダイオードを備えている。特許文献１の逆接続保護回路は、２段の保護回路を設けることにより、電源が電気回路に逆接続されたときに、まず第１ダイオードで電気回路を保護し、第１ダイオードが機能している間、電流が第２ダイオード及びヒューズに流れることを防止している。すなわち、特許文献１は、電源が電気回路に逆接続されたときに、ヒューズに電流が流れるタイミングを遅くし、ヒューズが溶断するタイミングを遅くしている。
上記したように、特許文献１の逆接続保護回路は、２段の保護回路を設けることにより、電源が電気回路に逆接続されたときに、ヒューズが溶断するタイミングを遅くしている。ヒューズが溶断すると、電気回路を作動させるためにヒューズを交換する。特許文献１の逆接続保護回路は、ヒューズが溶断するタイミングを遅くすることができるので、ヒューズを交換する頻度が低くなることが期待される。しかしながら、さらに利便性の向上した逆接続保護回路が要求されている。本明細書は、従来よりも利便性が高い逆接続保護回路を提供することを目的とする。
As described above, the reverse connection protection circuit of
本明細書で開示する第１技術は、電源が接続される電気回路に対して直列に接続されている逆接続保護回路である。その逆接続保護回路は、逆流防止素子とヒューズを備えていてよい。逆流防止素子は、電源側からグランド側に電流が流れることを許容するとともに、グランド側から電源側に電流が流れることを禁止してよい。ヒューズは、逆流防止素子に対して並列に配置されており、電源側からグランド側に電流が流れることを許容するとともに、定格電流を超える電流が流れたときに破断して電源と電気回路の導通を遮断してよい。この逆接続保護回路では、電源からヒューズを介してグランドに至る電流経路の電気抵抗が、電源から逆流防止素子を介してグランドに至る電流経路の電気抵抗より小さくてよい。 A first technology disclosed in this specification is a reverse connection protection circuit connected in series to an electric circuit to which a power supply is connected. The reverse connection protection circuit may include a backflow prevention element and a fuse. The backflow prevention element may allow a current to flow from the power supply side to the ground side, and may prohibit a current from flowing from the ground side to the power supply side. The fuse is arranged in parallel with the backflow prevention element, allowing current to flow from the power supply side to the ground side, and breaking when a current exceeding the rated current flows, causing continuity between the power supply and the electric circuit. May be shut off. In this reverse connection protection circuit, the electric resistance of the current path from the power supply to the ground via the fuse may be smaller than the electric resistance of the current path from the power supply to the ground via the backflow prevention element.
本明細書で開示する第２技術は、上記第１技術の逆接続保護回路であって、ヒューズが、電気回路にワイヤボンディングされているワイヤヒューズであってよい。 A second technology disclosed in the present specification is the reverse connection protection circuit according to the first technology, and the fuse may be a wire fuse wire-bonded to an electric circuit.
本明細書で開示する第３技術は、上記第１または第２技術の逆接続保護回路であって、逆流防止素子よりも電気回路側に、逆流防止素子と電気回路の間の電圧を検出するための電圧検出部が設けられていてよい。 A third technique disclosed in this specification is the reverse connection protection circuit according to the first or second technique, which detects a voltage between the backflow prevention element and the electric circuit closer to the electric circuit than the backflow prevention element. May be provided.
第１技術によると、電源が正常に電気回路に接続されたときに、電気回路を流れる電流は、電気抵抗の低いヒューズを通過する。すなわち、電気回路を流れる電流は、典型的に電気抵抗（電圧ドロップ）が大きい逆流防止素子を通過することなく、ヒューズを通過して、電源からグラウンドに向けて流れる。また、電源が電気回路に逆接続されたときは、逆流防止素子が設けられている電流経路は逆流防止素子によって、ヒューズが設けられている電流経路はヒューズが破断（溶断）することによって、通電を遮断することができる。さらに、ヒューズが破断した後であっても、電源を正常に電気回路に接続することによって、電流は、逆流防止素子を通過して、電源からグラウンドに向けて流れる。すなわち、ヒューズが破断した後であっても、ヒューズを交換することなく、電流を電気回路に供給する（電気回路を作動させる）ことができる。なお、電源は、交流電源であってもよいし、直流電源であってもよい。また、直流電源の例として、電子機器、あるいは、車両で用いられるバッテリが挙げられる。 According to the first technique, when a power supply is normally connected to an electric circuit, a current flowing through the electric circuit passes through a fuse having a low electric resistance. That is, the current flowing in the electric circuit flows from the power supply to the ground through the fuse without passing through the backflow prevention element having a typically large electric resistance (voltage drop). When the power supply is reversely connected to the electric circuit, the current path provided with the backflow preventing element is turned on by the backflow preventing element, and the current path provided with the fuse is cut off (blown), thereby energizing the current path. Can be shut off. Furthermore, even after the fuse has blown, by connecting the power supply to the electrical circuit normally, current flows from the power supply to the ground through the backflow prevention element. That is, even after the fuse has been broken, current can be supplied to the electric circuit (actuate the electric circuit) without replacing the fuse. Note that the power supply may be an AC power supply or a DC power supply. Examples of the DC power supply include an electronic device and a battery used in a vehicle.
上記したように、第１技術によると、ヒューズが破断した後であっても、ヒューズを交換することなく、電気回路を作動させることができる。ヒューズの交換は、例えば、定期的な検査、他の部品の交換，修理のときに併せて行えばよく、電気回路を再度作動させるためだけに行う必要はない。そのため、実質的に、ヒューズの交換を必要としない逆接続保護回路を実現することができる。なお、ヒューズを設けることなく、逆流防止素子のみで逆接続保護回路を構成しても、電源が逆接続されたときに通電を遮断することはできる。しかながら、逆流防止素子のみで逆接続保護回路を構成すると、電気回路を作動させるときに、電流は、常に高抵抗の逆流防止素子を通過する。この場合、電力損失が大きくなり、また、発熱が起こりやすくなる。 As described above, according to the first technique, even after the fuse is broken, the electric circuit can be operated without replacing the fuse. The replacement of the fuse may be performed, for example, at the time of periodic inspection, replacement or repair of other parts, and need not be performed only to restart the electric circuit. Therefore, a reverse connection protection circuit that does not substantially require replacement of a fuse can be realized. In addition, even if the reverse connection protection circuit is configured only with the reverse current prevention element without providing the fuse, the current can be cut off when the power supply is reversely connected. However, if the reverse connection protection circuit is configured only with the backflow prevention element, the current always passes through the high resistance backflow prevention element when the electric circuit is operated. In this case, power loss increases and heat is likely to occur.
さらに、第１技術によると、電源の逆接続が行われた履歴（逆接続の痕跡）を残すことができる。具体的には、電気回路の検査，修理，交換等の際、ヒューズの破断の有無を確認することにより、電気回路に対して逆接続が行われたか否かを判断することができる。逆接続の履歴を残すことにより、例えば、電気回路が故障した場合に、その故障の原因を早期に特定することができる。 Further, according to the first technique, the history of the reverse connection of the power supply (a trace of the reverse connection) can be left. More specifically, when inspecting, repairing, or replacing an electric circuit, it is possible to determine whether a reverse connection has been made to the electric circuit by checking whether or not the fuse has been broken. By leaving the history of reverse connection, for example, when an electric circuit fails, the cause of the failure can be specified early.
なお、逆接続保護回路は、電気回路に対して直列に接続されていれば、電気回路に対して電流経路上流側（電源が接続される側）に配置されていてもよいし、電気回路に対して電流経路下流側（グランド側）に配置されていてもよい。また、逆流防止素子は、電源側からグランド側に電流が流れることを許容するとともに、グランド側から電源側に電流が流れることを禁止するタイプの素子であれば特に制限はない。例えば、逆流防止素子の一例として、ＭＯＳＦＥＴ，ＩＧＢＴ等のスイッチング素子、ダイオード、温度上昇に伴い抵抗値が増大するポリスイッチ等が挙げられる。また、ヒューズは、電気回路の定格電流を超える電流が流れたときに破断（溶断）するタイプであれば特に限定はなく、例えば、チップヒューズ、ガラス管ヒューズ、ワイヤヒューズ等を用いることができる。 Note that the reverse connection protection circuit may be arranged on the current path upstream side (the side to which the power supply is connected) with respect to the electric circuit as long as the reverse connection protection circuit is connected in series with the electric circuit, or may be connected to the electric circuit. On the other hand, it may be arranged on the downstream side (ground side) of the current path. The backflow prevention element is not particularly limited as long as it allows current to flow from the power supply to the ground and inhibits current from flowing from the ground to the power supply. For example, examples of the backflow prevention element include a switching element such as a MOSFET and an IGBT, a diode, and a polyswitch whose resistance value increases with an increase in temperature. Further, the fuse is not particularly limited as long as it is a type that breaks (melts) when a current exceeding the rated current of the electric circuit flows, and for example, a chip fuse, a glass tube fuse, a wire fuse, or the like can be used.
第２技術によると、比較的低コストで、コンパクトな逆接続保護回路を実現することができる。上記したように、ヒューズとして種々のヒューズを用いることができる。種々のヒューズのうち、ワイヤヒューズは、比較的低価格であり、実装（配置）位置の制限がない。また、一般的に電気回路には、電源の他、種々の装置（例えば、電気回路によって駆動される機器）等が接続される。ワイヤヒューズは、種々の装置（あるいは、装置に接続する端子）を電気回路にワイヤで接続する工程（ボンディング工程）を利用して、電気回路に接続することができる。すなわち、ヒューズとしてワイヤヒューズを用いることにより、ヒューズの実装位置の自由度が増すとともに、ヒューズと電気回路を接続するための工程を簡略化することができる。 According to the second technique, a compact reverse connection protection circuit can be realized at relatively low cost. As described above, various fuses can be used as the fuse. Among various fuses, wire fuses are relatively inexpensive and have no restrictions on mounting (arrangement) positions. Further, in general, in addition to a power supply, various devices (for example, devices driven by the electric circuit) and the like are connected to the electric circuit. A wire fuse can be connected to an electric circuit by using a process of connecting various devices (or terminals to be connected to the device) to an electric circuit with a wire (bonding process). That is, by using a wire fuse as a fuse, the degree of freedom of the mounting position of the fuse is increased, and the process for connecting the fuse and the electric circuit can be simplified.
第３技術によると、上記した定期的な検査、他の部品の交換，修理の際、逆接続保護回路を分解、あるいは、電気回路から取り外すことなく、ヒューズの破断の有無（電源の逆接続が行われたか否かの確認）を行うことができる。なお、上記したように、逆流防止素子は、ヒューズより電流抵抗が大きい。そのため、ヒューズが破断している場合、ヒューズが破断していない場合と比較して、電圧検出部と電源電圧の間（逆接続保護回路が電気回路の電流経路上流側に配置されている場合）、あるいは、電源検出部とグランドの間（逆接続保護回路が電気回路の電流経路下流側に配置されている場合）の電位差（電圧降下）が大きくなる。なお、電圧検出部は、電気回路が正常（ヒューズの破断等が起こっていない状態）のときに、逆流防止素子と電気回路の間の電位と等電位の位置であれば、任意の位置に設けることができる。具体的には、逆流防止素子とヒューズの接続点から電気回路までの間、逆流防止素子から逆流防止素子とヒューズの接続点までの間、ヒューズから逆流防止素子とヒューズの接続点までの間の任意に位置に設けることができる。 According to the third technique, during the above-mentioned periodic inspection, replacement and repair of other parts, the reverse connection protection circuit is not disassembled or removed from the electric circuit without breaking the fuse (reverse connection of the power supply). Confirmation of whether it has been performed). As described above, the backflow prevention element has a higher current resistance than the fuse. Therefore, when the fuse is broken, the voltage between the voltage detection unit and the power supply voltage is higher than when the fuse is not broken (when the reverse connection protection circuit is arranged on the current path upstream side of the electric circuit). Alternatively, the potential difference (voltage drop) between the power detection unit and the ground (when the reverse connection protection circuit is arranged downstream of the current path of the electric circuit) increases. The voltage detection unit is provided at an arbitrary position as long as the potential is equal to the potential between the backflow prevention element and the electric circuit when the electric circuit is normal (the fuse is not broken or the like). be able to. Specifically, between the connection point of the backflow prevention element and the fuse to the electric circuit, between the backflow prevention element and the connection point of the backflow prevention element and the fuse, and between the fuse and the connection point of the backflow prevention element and the fuse. It can be provided at any position.
（第１実施例：逆接続保護回路を備えた駆動回路）
図１は、バッテリ等の直流電源を用いて電気製品（図示省略）を駆動するための駆動回路１のブロック図を示している。図１において、状態（ａ）は、過去に直流電源（図示省略）が駆動回路１に逆接続されたことがなく、現在直流電源が駆動回路１に正常に接続されている状態を示している。状態（ｂ）は、直流電源が駆動回路１に逆接続されたときの状態を示している。状態（ｃ）は、状態（ｂ）の後に、現在直流電源が駆動回路１に正常に接続されている状態を示している。
(First embodiment: drive circuit provided with reverse connection protection circuit)
FIG. 1 shows a block diagram of a
まず、駆動回路１の構成について説明する。駆動回路１は、制御回路５０と逆接続保護回路１０を備えている。制御回路５０は、電気回路の一例である。また、駆動回路１は、直流電源が接続される電源端子６０と、接地されるグランド端子６２を備えている。制御回路５０は、メイン回路５４とダイオード５２を備えている。なお、メイン回路５４とダイオード５２は、電源端子６０とグランド端子６２の間に並列に配置されている。ダイオード５２は、アノードがグランド端子６２側に接続され、カソードが電源端子６０側に接続されている。すなわち、ダイオード５２は、電流が電源端子６０からグランド端子６２に向けて流れることを禁止し、グランド端子６２から電源端子６０に向けて流れることを許容する。
First, the configuration of the
逆接続保護回路１０は、逆流防止素子４と、ヒューズ６と、電圧検出用端子８を備えている。電圧検出用端子８は、電圧検出部の一例である。逆接続保護回路１０は、電源端子６０と制御回路５０の間に配置されている。すなわち、逆接続保護回路１０は、電源端子６０からグランド端子６２に至る電流経路において、制御回路５０より上流に配置されている。逆接続保護回路１０は、制御回路５０に対して直列に接続されている。
The reverse
逆流防止素子４は、制御回路５０に対して直列に接続されている。逆流防止素子４は、矢印５の向きに（電源端子６０からグランド端子６２に向けて）電流が流れることを許容し、矢印５とは反対向きに（グランド端子６２から電源端子６０に向けて）電流が流れることを禁止する。逆流防止素子４としては、上記したスイッチング素子、ダイオード、ポリスイッチ等が用いられる。なお、逆流防止素子４は、後述するヒューズ６より電気抵抗が高くなるように調整されている。
The
ヒューズ６は、制御回路５０に対して直列に接続され、逆流防止素子４に対して並列に接続されている。ヒューズ６は、電源端子６０と制御回路５０を導通させている。具体的には、ヒューズ６は、ヒューズ線７が溶断する前は電源端子６０からヒューズ線７を介して制御回路５０に至る電流経路を導通させ、ヒューズ線７が溶断した後は電源端子６０からヒューズ線７を介して制御回路５０に至る電流経路を非導通にする。なお、ヒューズ線７は、定格電流以下の電流が流れているときは溶断せず、定格電流を超える電流が流れたときに温度上昇して溶断する。典型的に、駆動回路１に直流電源が正常に接続されているとき（電源端子６０に直流電源の正極が接続されているとき）は、駆動回路１に定格電流を超える電流は流れない。換言すると、直流電源の仕様（出力）に応じて、駆動回路１及びヒューズ６の定格電流が設定される。また、典型的に、駆動回路１に直流電源が逆接続（直流電源の負極が接続）されると、駆動回路１に定格電流を超える大電流が流れる。すなわち、ヒューズ６は、駆動回路１に直流電源が逆接続されると、ヒューズ線７が溶断する。ヒューズ６として、上記したワイヤヒューズ、チップヒューズ、ガラス管ヒューズ等が用いられる。また、ヒューズ６は、上記した逆流防止素子４より電気抵抗が低くなるように調整されている。
The
電圧検出用端子８は、ＥＣＵ（図示省略）に接続されている。電圧検出用端子８は、一端が逆流防止素子４と制御回路５０の間（制御回路５０より上流）に接続されており、他端が抵抗２０を介して接地されている配線上に設けられている。なお、電圧検出用端子８は、一端がヒューズ６と制御回路５０の間に接続されていると捉えることもできる。すなわち、電圧検出用端子８の一端は、図１のように逆流防止素子４を通過する経路とヒューズ６を通過する経路の合流点より下流に接続されていてもよいし、合流点より上流（逆流防止素子４を通過する経路、あるいは、ヒューズ６を通過する経路）に接続されていてもよい。電圧検出用端子８の電圧を検出することにより、逆流防止素子４（ヒューズ６）と制御回路５０の間の電圧（制御回路５０に印可される電圧）を検出することができる。
The
（逆接続保護回路１０の動作）
上記したように、ヒューズ６は、逆流防止素子４より電気抵抗が低くなるように調整されている。そのため、過去に駆動回路１に対して直流電源の逆接続が行われていない場合、電源端子６０に直流電源が正常に接続されると、電流は、ライン１２のようにヒューズ６を通過して制御回路５０に供給される（状態（ａ）参照）。すなわち、直流電源の逆接続が過去に一度も行われていない場合、電流が低抵抗のヒューズ６を通過して制御回路５０に供給されるので、逆接続保護回路１０を通過することによる電力損失を小さくすることができる。
(Operation of reverse connection protection circuit 10)
As described above, the
電源端子６０に直流電源が逆接続されると、ライン１４のようにグランド端子６２から電源端子６０に向けて大電流が流れる（状態（ｂ）参照）。グランド端子６２から電源端子６０に向けて流れる電流は、制御回路５０内のダイオード５２を通過して逆接続保護回路１０に移動する。そのため、電源端子６０に直流電源が逆接続された場合であっても、制御回路５０内のメイン回路５４が損傷することを防止することができる。ダイオード５２を通過した電流（大電流）がヒューズ６に流れると、ヒューズ６が発熱し、溶断する。その結果、ヒューズ６を介して電源端子６０と制御回路５０を結ぶ電流経路は遮断される。一方、逆流防止素子４は、グランド端子６２から電源端子６０に向けて電流が流れることを禁止する。そのため、電源端子６０に直流電源の逆接続が行われたとしても、逆接続保護回路１０（逆流防止素子４とヒューズ６）によって、グランド端子６２と電源端子６０の間の電流経路が遮断される。逆接続保護回路１０によって、制御回路５０に大電流が流れ続けることが防止される。
When a DC power supply is reversely connected to the
ヒューズ６が溶断した後、電源端子６０に直流電源が正常に接続されると、電流は、ライン１６のように逆流防止素子４を通過して制御回路５０に供給される（状態（ｃ）参照）。すなわち、逆接続保護回路１０を用いることにより、ヒューズ６が溶断した後も、駆動回路１を作動させる（制御回路５０に電流を供給する）ことができる。
When the DC power supply is normally connected to the
（逆接続保護回路１０の利点）
上記したように、逆接続保護回路１０は、電源端子６０に直流電源が逆接続された場合、ヒューズ６が溶断し、および、逆流防止素子４が一方向（電源端子６０からグランド端子６２に向かう方向）のみに電流を通過させるので、制御回路５０に大電流が流れ続けることを防止することができる（状態（ｂ））。
(Advantages of the reverse connection protection circuit 10)
As described above, in the reverse
さらに、ヒューズ６が溶断した場合であっても、電源端子６０に直流電源を正しく接続することにより、ヒューズ６を交換することなく、駆動回路１を作動させ続けることができる（状態（ｃ））。ヒューズ６が溶断したときに、ヒューズ６を交換する目的のためだけに駆動回路１をメンテナンスする必要がない。
Furthermore, even when the
さらに、ヒューズ６が溶断しているか否か（直流電源の逆接続が行われたか否か）によって、電源端子６０から制御回路５０に至る電流経路が変化する（状態（ａ），（ｃ）を比較）。ヒューズ６が溶断しているか否か（電流経路がライン１２かライン１６か）は、電圧検出用端子８の電圧より検出することができる。上記したように、ヒューズ６の電気抵抗は、逆流防止素子４の電気抵抗より小さい。そのため、ヒューズ６が溶断している（電流経路がライン１６である）場合、ヒューズ６が溶断していない（電流経路がライン１２である）場合と比較して、電圧検出用端子８において検出される電圧が小さくなる（直流電源の電圧降下が大きくなる）。そのため、ヒューズ６が溶断しているか否かは、電圧検出用端子８から出力される電圧を測定するだけで判断することができる。なお、ヒューズ６の溶断は、直流電源の逆接続が行われたことを示す履歴と捉えることができる。逆接続保護回路１０内に直流電源の逆接続が行われた履歴を残すことにより、例えば駆動回路１が故障したときに、その原因（駆動回路１自体の構造的な欠陥か、あるいは、直流電源の逆接続による人為的なミスか）を早期に解明することができる。
Further, the current path from the
（第２〜第５実施例）
以下、逆接続保護回路を有する駆動回路の変形例、あるいは、具体例について説明する。なお、以下に説明する駆動回路について、第１実施例の駆動回路１と共通する構成については、駆動回路１と同じ参照番号または下二桁が同じ参照番号を付すことにより、説明を省略することがある。
(Second to fifth embodiments)
Hereinafter, modified examples or specific examples of the drive circuit having the reverse connection protection circuit will be described. Note that, with respect to the drive circuit described below, configurations that are common to the
（第２実施例）
図２を参照し、駆動回路１０１について説明する。駆動回路１０１は、駆動回路１の変形例である。駆動回路１０１では、逆接続保護回路１０が、制御回路５０とグランド端子６２の間に配置されている。換言すると、逆接続保護回路１０は、電源端子６０からグランド端子６２に至る電流経路において、制御回路５０より下流に配置されている。電圧検出用端子８は、一端が制御回路５０と逆流防止素子４（ヒューズ６）の間（制御回路５０より下流）に接続されており、他端が抵抗２０を介して接地されている配線上に設けられている。なお、電圧検出用端子８は、逆流防止素子４を通過する経路とヒューズ６を通過する経路の分岐点より下流（逆流防止素子４を通過する経路、あるいは、ヒューズ６を通過する経路）に接続されていてもよい。
(Second embodiment)
The
駆動回路１０１においても、過去に電源端子６０に対して直流電源の逆接続が行われていない（ヒューズ６が溶断していない）場合、電源端子６０に直流電源が正常に接続されると、電流は、ライン１２のように低抵抗のヒューズ６を通過する。また電源端子６０に対して直流電源の逆接続が行われ、ライン１４のように電流が流れると、ヒューズ６が溶断し、および、逆流防止素子４によって、制御回路５０に大電流が流れ続けることが防止される。ヒューズ６が溶断した後、電源端子６０に直流電源が正常に接続されると、電流は、ライン１６のように逆流防止素子４を通過し、ヒューズ６を交換することなく駆動回路１０１を作動させることができる。また、電圧検出用端子８の電圧を検出することにより、逆流防止素子４と制御回路５０の間の電圧（逆流防止素子４，ヒューズ６に印可される電圧）を検出することができる。電圧検出用端子８の電圧を検出することにより、ヒューズ６の溶断の有無、すなわち、電源端子６０に対する直流電源の逆接続の履歴を判断することができる。
In the
上記したように、逆接続保護回路１０が制御回路５０より下流に配置されていても、駆動回路１０１に対して直流電源が逆接続されたときに制御回路５０に大電流が流れ続けることを防止することができ、直流電源の逆接続が行われた後に電源端子６０に直流電源を正しく接続することによって、ヒューズ６を交換することなく駆動回路１０１を作動させることができ、電圧検出用端子８の出力電圧によってヒューズ６の溶断の有無（電源端子６０に対する直流電源の逆接続の履歴）を判断することができる。すなわち、逆接続保護回路１０は、制御回路５０より下流に配置されていても（駆動回路１０１）、制御回路５０より上流に配置されていても（駆動回路１）、同じ機能を発揮することができる。逆接続保護回路１０は、電源端子６０からグランド端子６２に至る電流経路において、制御回路５０に対して直列に接続されていればよい。
As described above, even if the reverse
（第３実施例）
図３を参照し、駆動回路２０１について説明する。なお、駆動回路２０１は、駆動回路１の回路構造の一例である。制御回路５０は、三相インバータ回路であり、モータ（三相モータ）７０に電力を供給する。制御回路５０は、３個の半導体装置２５４Ｕ，２５４Ｖ，２５４Ｗを備えている。半導体装置２５４Ｕ，２５４Ｖ，２５４Ｗは、高電位配線４２と低電位配線４４の間に接続されている。各半導体装置２５４Ｕ，２５４Ｖ，２５４Ｗは、直列に接続されたＭＯＳＦＥＴ５５ａ，５５ｂを備えている。ＭＯＳＦＥＴ５５ａは、高電位配線４２側に配置されている。ＭＯＳＦＥＴ５５ｂは、低電位配線４４側に配置されている。なお、入力端子６４が高電位配線４２に設けられている。入力端子６４には、逆接続保護回路１０が接続される。入力端子６４は、逆接続保護回路１０を介して電源端子６０に接続される。また、グランド端子６２が低電位配線４４に設けられており、接地されている。
(Third embodiment)
The
各ＭＯＳＦＥＴ５５ａ，５５ｂは、トランジスタ部２５４と寄生ダイオード部２５２を備えている。トランジスタ部２５４は、ゲートに印可する電圧を調整することにより、高電位配線４２側のドレインと低電位配線４４側のソースの導通を制御することができる。すなわち、トランジスタ部２５４は、ゲートに印可する電圧を調整することにより、直流電源側からグランド側（高電位配線４２側から低電位配線４４側）に電流が流れることを許容するとともに、グランド側から直流電源側に電流が流れることを禁止することができる。寄生ダイオード部２５２は、トランジスタ部２５４のソース側電位がドレイン側電位より高い場合、低電位配線４４側のアノードから高電位配線４２のカソードに電流が流れる。なお、トランジスタ部２５４のドレイン側電位がソース側電位より高い場合、寄生ダイオード部２５２に電流は流れない。各トランジスタ部２５４は制御回路５０のメイン回路５４を構成しており、各寄生ダイオード部２５２は制御回路５０のダイオード５２を構成している（図１，２も参照）。
Each of the
上記したように、ＭＯＳＦＥＴ５５ａは高電位配線４２側に配置されており、ＭＯＳＦＥＴ５５ｂは低電位配線４４側に配置されている。三相インバータ回路では、ＭＯＳＦＥＴ５５ａは上アーム回路と呼ばれ、ＭＯＳＦＥＴ５５ａは下アーム回路と呼ばれることがある。上アーム回路と下アーム回路の間に、モータ７０の各相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）に接続する中間端子５７Ｕ，５７Ｖ，５７Ｗが設けられている。具体的には、半導体装置２５４Ｕの中間端子５７Ｕがモータ７０のＵ相に接続されており、半導体装置２５４Ｖの中間端子５７Ｖがモータ７０のＶ相に接続されており、半導体装置２５４Ｗの中間端子５７Ｗがモータ７０のＷ相に接続されている。
As described above, the
駆動回路２０１では、例えば、モータ７０のＶ相に電流を供給する場合、半導体装置２５４ＵのＭＯＳＦＥＴ５５ａ（上アーム回路）と半導体装置２５４ＷのＭＯＳＦＥＴ５５ｂ（下アーム回路）をオンし、他のＭＯＳＦＥＴ５５ａ，５５ｂはオフする。このように、駆動回路２０１では、各ＭＯＳＦＥＴ５５ａ，５５ｂのオン・オフを切り替えることにより、モータ７０を駆動する。
In the
逆接続保護回路１０を制御回路（三相インバータ回路）５０の入力端子６４に接続すると、電源端子６０からグランドに至る電流経路において、逆接続保護回路１０が制御回路５０に対して直列に接続された駆動回路２０１が完成する。そのため、電源端子６０に直流電源を正常に接続した状態で各ＭＯＳＦＥＴ５５ａ，５５ｂのオン・オフを切り替えると、ヒューズ６の溶断の有無に関わらず、モータ７０を駆動することができる。一方、電源端子６０に直流電源が逆接続されると、半導体装置２５４Ｕ，２５４Ｖ，２５４Ｗの寄生ダイオード部２５２を通じて低電位配線４４から高電位配線４２に向けて電流が流れるが、逆接続保護回路１０によって電流が遮断され、制御回路５０に電流が流れ続けることが防止される。なお、駆動回路２０１では、逆接続保護回路１０を構成する逆流防止素子４として、寄生ダイオードを含むＭＯＳＦＥＴが用いられている。
When the reverse
（第４実施例）
図４を参照し、駆動回路３０１について説明する。駆動回路３０１は、モータ７０を駆動するためのコントローラであり、コントロールボックス８０内に、逆接続保護回路１０と制御回路５０の双方が収容されている。また、コントロールボックス８０には、モータ７０に接続される出力端子５７と、直流電源が接続される電源端子６０と、ＥＣＵに接続される電圧検出用端子８と、グランドに接地されるグランド端子６２が設けられている。
(Fourth embodiment)
The
コントロールボックス８０内には、逆接続保護チップ８２と、逆接続保護チップ８２の下流（逆接続保護チップ８２と制御回路５０の間）の電圧を外部のＥＣＵに通信する通信チップ８４と、モータ７０の動作を制御する制御チップ８６と、制御チップ８６の制御信号に基づいてモータ７０に電流を出力する出力チップ８８が収容されている。なお、逆接続保護チップ８２と通信チップ８４によって逆接続保護回路１０が構成され、制御チップ８６と出力チップ８８によって制御回路５０が構成されている。
In the
逆接続保護チップ８２は、逆流防止素子４とチップヒューズ（ヒューズ６）が一体に形成された半導体チップである。逆接続保護チップ８２は、電源端子６０に接続している。また、逆接続保護チップ８２は、制御チップ８６と出力チップ８８に接続している。電源端子６０から供給された電流は、逆接続保護チップ８２を通過し、制御チップ８６及び出力チップ８８（制御回路５０）に供給される。なお、制御チップ８６は、例えば、図３に示す駆動回路２０１の各ＭＯＳＦＥＴ５５ａ，５５ｂのゲートに印可する電圧を生成し、各ＭＯＳＦＥＴ５５ａ，５５ｂのオン・オフを制御する。また、出力チップ８８は、例えば、駆動回路２０１の半導体装置２５４Ｕ，２５４Ｖ，２５４Ｗのように、モータ７０に出力する電流の切り換えを行う。
The reverse
（第５実施例）
図５を参照し、駆動回路４０１について説明する。駆動回路４０１は、モータ７０と駆動用ＩＣ（コントローラ）６８が一体となった、機電一体タイプの駆動回路４０１である。換言すると、駆動回路４０１自体が、コントローラを備えたモータである。駆動用ＩＣ６８内に、モータ７０を駆動するための制御回路、外部（ＥＣＵ等）と通信を行うための通信回路等を含むＩＣチップ６６が配置されている。また、ＩＣチップ６６内の一部の領域に、逆接続保護回路１０を構成する逆流防止素子４が作り込まれている。
(Fifth embodiment)
The driving
駆動用ＩＣ６８内に、電源端子６０に接続される接続電極６０ａ，電圧検出用端子８に接続される接続電極８ａ，モータ７０に接続される出力電極７０ａ，グランド端子６２に接続されるリードフレーム６２ａが配置されている。接続電極８ａ，出力電極７０ａ，リードフレーム６２ａは、各々ボンディングワイヤ８ｂ，７０ｂ，６２ｂによって、ＩＣチップ６６に接続されている。また、接続電極６０ａは、ボンディングワイヤ６０ｂによって、逆接続保護回路１０の逆流防止素子４に接続されている。さらに、駆動回路４０１では、接続電極６０ａとＩＣチップ６６が、ワイヤヒューズ６ｂで接続されている。なお、ワイヤヒューズ６ｂは、逆流防止素子４の下流（出力側）でＩＣチップ６６に接続されている。接続電極６０ａとＩＣチップ６６をワイヤヒューズ６ｂで接続することにより、逆流防止素子４とヒューズ６が並列に配置することができる（図１も参照）。駆動回路４０１では、ワイヤヒューズ６ｂと、ＩＣチップ６６に作り込まれている逆流防止素子４によって逆接続保護回路１０が構成されている。ワイヤヒューズ６ｂの接続は、ボンディングワイヤ８ｂ，６０ｂ，６２ｂ，７０ｂを接合する工程と同時に行うことができる。
In the driving
（他の実施形態）
上記実施例では、ヒューズの破断（溶断）を検出するための電圧検出部（電圧検出用端子）を備えた逆接続保護回路について説明した。しかしながら、電圧検出部は省略することもでき、その場合、逆接続保護回路を備えた装置をメンテナンスする際、逆接続保護回路の前後（入力側と出力側）の抵抗を測定することにより、ヒューズの破断の有無を判断することができる。なお、直流電源に代えて、交流電源を用いることもできる。
(Other embodiments)
In the above-described embodiment, the reverse connection protection circuit including the voltage detection unit (voltage detection terminal) for detecting the breaking (blown) of the fuse has been described. However, the voltage detection unit can be omitted. In this case, when maintaining the device having the reverse connection protection circuit, the fuse is measured by measuring the resistance before and after the reverse connection protection circuit (input side and output side). Can be determined. Note that an AC power supply may be used instead of the DC power supply.
第３〜第５実施例では、逆接続保護回路の保護対象（電気回路）として、モータを駆動するための制御回路について説明したが、本明細書で開示する逆接続保護回路は、電源が接続される電気回路であれば、種々の電気回路に適用することができる。また、第３〜第５実施例の駆動回路において、第２実施例と同様に、逆接続保護回路を制御回路（保護対象の電気回路）より下流（グランド側）に配置してもよい。 In the third to fifth embodiments, the control circuit for driving the motor has been described as a protection target (electric circuit) of the reverse connection protection circuit. However, in the reverse connection protection circuit disclosed in this specification, the power supply is not connected. The present invention can be applied to various electric circuits as long as the electric circuit is used. Further, in the drive circuits of the third to fifth embodiments, the reverse connection protection circuit may be arranged downstream (ground side) of the control circuit (electric circuit to be protected), as in the second embodiment.
第４実施例のヒューズはチップヒューズ以外のヒューズであってもよいし、第５実施例のヒューズはワイヤヒューズ以外のヒューズであってもよい。重要なことは、電源端子と電気回路の間に配置される逆接続保護回路において、ヒューズと逆流防止素子を並列に配置し、逆流防止素子よりも電気抵抗が小さいヒューズを選択することである。 The fuse of the fourth embodiment may be a fuse other than the chip fuse, and the fuse of the fifth embodiment may be a fuse other than the wire fuse. What is important is that, in a reverse connection protection circuit disposed between a power supply terminal and an electric circuit, a fuse and a backflow prevention element are arranged in parallel, and a fuse having smaller electric resistance than the backflow prevention element is selected.
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described in detail, these are only illustrations and do not limit a claim. The technology described in the claims includes various modifications and alterations of the specific examples illustrated above. In addition, the technical elements described in the present specification or the drawings exhibit technical utility singly or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. The technology illustrated in the present specification or the drawings simultaneously achieves a plurality of objects, and has technical utility by achieving one of the objects.
４：逆流防止素子
６：ヒューズ
１０：逆接続保護回路
５０：電気回路
６０：電源端子
６２：グランド端子
4: Backflow prevention element 6: Fuse 10: Reverse connection protection circuit 50: Electric circuit 60: Power supply terminal 62: Ground terminal
Claims (3)
電源側からグランド側に電流が流れることを許容するとともに、グランド側から電源側に電流が流れることを禁止する逆流防止素子と、
逆流防止素子に対して並列に配置されており、電源側からグランド側に電流が流れることを許容するとともに、定格電流を超える電流が流れたときに破断して電源と電気回路の導通を遮断するヒューズと、
を備えており、
電源からヒューズを介してグランドに至る電流経路の電気抵抗が、電源から逆流防止素子を介してグランドに至る電流経路の電気抵抗より小さい、逆接続保護回路。 A reverse connection protection circuit connected in series to an electric circuit to which a power supply is connected,
A backflow prevention element that allows a current to flow from the power supply side to the ground side and prohibits a current from flowing from the ground side to the power supply side;
It is arranged in parallel with the backflow prevention element, allowing current to flow from the power supply side to the ground side, and breaking when a current exceeding the rated current flows, interrupting conduction between the power supply and the electric circuit. Fuse and
With
A reverse connection protection circuit in which an electric resistance of a current path from a power supply to a ground via a fuse is smaller than an electric resistance of a current path from the power supply to the ground via a backflow prevention element.
ヒューズが、電気回路にワイヤボンディングされるワイヤヒューズである逆接続保護回路。 The reverse connection protection circuit according to claim 1,
A reverse connection protection circuit in which the fuse is a wire fuse that is wire-bonded to an electric circuit.
逆流防止素子よりも電気回路側に、逆流防止素子と電気回路の間の電圧を検出するための電圧検出部が設けられている逆接続保護回路。 The reverse connection protection circuit according to claim 1 or 2,
A reverse connection protection circuit in which a voltage detection unit for detecting a voltage between the backflow prevention element and the electric circuit is provided closer to the electric circuit than the backflow prevention element.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2018182525A JP2020054147A (en) | 2018-09-27 | 2018-09-27 | Reverse connection protective circuit |
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JPS5496837U (en) * | 1977-12-21 | 1979-07-09 | ||
| JPH11196527A (en) * | 1997-12-26 | 1999-07-21 | Fujikura Ltd | Protective circuit of dc power supply line |
-
2018
- 2018-09-27 JP JP2018182525A patent/JP2020054147A/en not_active Ceased
Patent Citations (2)
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| JPS5496837U (en) * | 1977-12-21 | 1979-07-09 | ||
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