JP2022131200A - スイッチ装置、電子機器、車両 - Google Patents

Abstract

【課題】コスト上昇を招くことなく、後段ブロック及び自身の破壊を未然に防ぐことが可能なスイッチ装置を提供する。【解決手段】スイッチ装置は、電源電圧ＢＡＴが印加される入力端Ｔ１と出力電圧ＶＯＵＴが出力される出力端Ｔ２との間に接続されたスイッチ素子１と、入力信号に応じてスイッチ素子１をオン／オフ駆動するドライバ２と、出力電圧ＶＯＵＴが所定値を超えると出力電圧ＶＯＵＴを制限するようにスイッチ素子１の制御端子を制御する制御部３と、を備える。【選択図】図３

Description

本明細書中に開示している発明は、スイッチ装置に関する。

従来、半導体集積回路装置の多くは過熱保護回路や過電流保護回路、過電圧保護回路等の保護回路を備えている。例えば、車載バッテリーと後段ブロック（例えばＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）との間をつなぐスイッチ装置においても同様であり、スイッチ装置が過熱や過電流、過電圧等の異常を検出するとスイッチ装置自身の出力を停止し、後段ブロック及びスイッチ装置自身の破壊や誤動作を未然に防いでいる。

なお、上記に関連する従来技術の一例としては特許文献１を挙げることができる。

特開２０１９－１９８０３５号公報

しかしながら、従来の保護回路を備えたスイッチ装置では、異常検出時、特に電圧が一時的に高い場合、スイッチ装置自身をオフとし、出力を供給しなくなるため、供給先の後段ブロックの機能を維持することが困難であった。

そのため、例えば、車載バッテリーとスイッチ素子の間にツェナーダイオード等のクランプ素子を接続することで、スイッチ素子に入力される車載バッテリー電圧を制限したり、スイッチ素子と後段ブロックの間にクランプ素子を接続することで、後段ブロックに入力されるスイッチ素子の出力電圧を制限したりしていた。

このような手法は、クランプ素子をスイッチ装置とは別に外付けする必要があるため、コスト面で改善の余地がある。

本明細書中に開示されているスイッチ装置は、電源電圧が印加される入力端と出力電圧が出力される出力端との間に接続されたスイッチ素子と、入力信号に応じて前記スイッチ素子をオン／オフ駆動するドライバと、前記出力電圧が所定値を超えると前記出力電圧を制限するように前記スイッチ素子の制御端子を制御する制御部と、を備える構成（第１の構成）とする。

また、上記第１の構成であるスイッチ装置において、前記スイッチ素子の制御端子に接続された充電用の第１電流源及び放電用の第２電流源をさらに備え、前記ドライバは、前記入力信号に応じて前記第１電流源及び前記第２電流源の電流を制御することで前記スイッチ素子をオン／オフ駆動する一方、前記出力電圧が前記所定値を超えると前記第２電流源の電流を制御することで前記スイッチ素子の導通度を調整する構成（第２の構成）であってもよい。

また、上記第１又は第２の構成であるスイッチ装置において、前記制御部は、前記出力電圧に応じた帰還電圧と基準電圧を比較する第１比較器と、前記第１比較器の出力に応じてオン／オフを切り替えるトランジスタと、前記第１比較器の出力を前記ドライバの出力信号レベルにシフトするレベルシフト回路とを含む構成（第３の構成）であってもよい。

また、上記第３の構成であるスイッチ装置において、前記レベルシフト回路はシンク型カレントミラー及びソース型カレントミラーを含む構成（第４の構成）であってもよい。

また、上記第４の構成であるスイッチ装置において、前記制御部は、前記レベルシフト回路と前記第１比較器の出力との間に直列に接続される抵抗及びキャパシタを更に含む構成（第５の構成）であってもよい。

また、上記第３～第５いずれかの構成であるスイッチ装置において、前記基準電圧は、前記出力電圧の定常時における前記帰還電圧よりも高い電圧値に設定されている構成（第６の構成）であってもよい。

また、上記第１～第６いずれかの構成であるスイッチ装置において、前記制御部は、前記出力電圧が前記所定値を超えても前記スイッチ素子をフルオフさせない構成（第７の構成）であってもよい。

また、本明細書中に開示されている電子機器は、上記第１から第７のいずれかに一項に記載のスイッチ装置と、前記スイッチ装置の前記出力端に接続される放熱用抵抗と、前記放熱用抵抗と並列に接続されるスイッチと、を有し、前記スイッチ装置は、前記電源電圧に応じた閾値電圧と前記出力電圧を比較して前記スイッチをオン／オフする第２比較器を備える構成（第８の構成）とする。

また、本明細書中に開示されているスイッチ装置は、電源電圧が共通に印加され、出力電圧を出力する出力端をそれぞれ有する複数のスイッチ素子と、前記複数のスイッチ素子を駆動するドライバと、前記出力電圧が所定値を超えると前記出力電圧を制限するように前記複数のスイッチ素子の制御端子を制御する制御部と、を備える構成（第９の構成）であってもよい。

また、上記第９の構成であるスイッチ装置において、前記複数のスイッチ素子の出力端は共通に接続可能である構成（第１０の構成）であってもよい。

また、上記第１０の構成であるスイッチ装置において、前記制御部は、前記出力電圧に応じた帰還電圧と基準電圧を比較する比較器と、前記比較器の出力に応じてオン／オフを切り替えるトランジスタと、前記比較器の出力を前記ドライバの出力信号レベルにシフトするレベルシフト回路と、を含み、前記複数のスイッチ素子のうち少なくとも１つは、前記比較器の出力に応じてオン／オフを切り替える熱分散用スイッチ素子である構成（第１１の構成）であってもよい。

また、上記第９の構成から成るスイッチ装置において、前記複数のスイッチ素子の出力端はそれぞれ別の負荷に接続可能である構成（第１２の構成）にしてもよい。

また、上記第９～第１２いずれかの構成から成るスイッチ装置は、前記複数のスイッチ素子を用いて熱分散機能を有効とするか多チャンネル出力構成を有効とするかを切り替えるための選択端子をさらに備える構成（第１３の構成）にしてもよい。

また、本明細書中に開示されている車両は、上記第１～第７、第９～第１３いずれかの構成から成るスイッチ装置、または、上記第８の構成から成る電子機器を搭載した構成（第１４の構成）とする。

本明細書中に開示されている発明によれば、コスト上昇を招くことなく、後段ブロック及び自身の破壊を未然に防ぐことが可能なスイッチ装置を提供することが可能である。

スイッチ装置の比較例を示す図 比較例のスイッチ装置の電源電圧と出力電圧の関係（第１例）を示す図 比較例のスイッチ装置の電源電圧と出力電圧の関係（第２例）を示す図 第１実施形態に係るスイッチ装置の構成を示す図 図３のスイッチ装置の各部電圧の関係を示す図 第２実施形態に係るスイッチ装置の構成を示す図 図５におけるスイッチ装置のレベルシフト回路の一例を示す図 第３実施形態に係るスイッチ装置の構成を示す図 ２チャンネル出力構成のスイッチ装置に選択端子を導入した例を示す図 ＬＤＯと降圧ＤＣＤＣコンバータにおける入力電圧と出力電圧の関係を示す図 車両の外観図

＜比較例＞
まず、本実施形態のスイッチ装置について説明する前に、これと対比される比較例（外付けのクランプ素子を用いた構成例）について簡単に説明しておく。図１は、スイッチ装置の比較例を示す図である。また、図２Ａは、比較例（図１）のスイッチ装置における、電源電圧ＢＡＴと出力電圧ＶＯＵＴの変化を表す図である。

図１で示す比較例の場合には、電源電圧ＢＡＴの印加端と接地端との間にクランプ素子（例えばツェナダイオード）が外付けされている。時刻ｔ１で電源電圧ＢＡＴが、外付けされるクランプ素子のクランプ電圧Ｖｚに達すると、電源電圧ＢＡＴはもはや上昇しなくなる。その結果、電源電圧ＢＡＴ及び出力電圧ＶＯＵＴがともにクランプ電圧Ｖｚ以下に制限される。

なお、図１のクランプ素子を電源電圧ＢＡＴの印加端と接地端との間ではなく、出力電圧ＶＯＵＴの印加端と接地端との間に接続すれば、図２Ｂのように出力電圧ＶＯＵＴのみが制限されることになる。

＜第１実施形態＞
図３は第１実施形態に係るスイッチ装置の一構成例を示す図である。図３のスイッチ装置は、スイッチ素子１と、ドライバ２と、制御部３と、抵抗４及び抵抗５と、第１電流源ＣＳ１と、第２電流源ＣＳ２と、アクティブクランパＡＣＬＰを備える。

スイッチ素子１は、電源電圧ＢＡＴが印加される入力端Ｔ１と出力電圧ＶＯＵＴを出力する出力端Ｔ２との間に設けられる。スイッチ素子１は第１電流源ＣＳ１の充電電流及び第２電流源ＣＳ２の放電電流により制御される制御端子を有し、これらによって導通度が調整される。電源電圧ＢＡＴは、導通度が調整されたスイッチ素子１を介して出力電圧ＶＯＵＴとして出力される。

ドライバ２はＩＮ端子から入力される入力信号に応じて第１電流源ＣＳ１の充電電流及び第２電流源ＣＳ２の放電電流を調整することでスイッチ素子１をオン／オフ駆動する。オン動作時（ＩＮ＝Ｈ）には、第１電流源ＣＳ１が動作して、第２電流源ＣＳ２がオフされる。逆に、オフ動作時（ＩＮ＝Ｌ）には、第１電流源ＣＳ１がオフされて、第２電流源ＣＳ２が動作する。

制御部３は、比較器３１及び基準電圧源３２を備える。比較器３１は抵抗４及び抵抗５によって生成される帰還電圧ＶＦＢ１（＝出力電圧の分圧電圧）と基準電圧源３２の基準電圧ＶＲＥＦを比較する。

アクティブクランパＡＣＬＰは、入力端Ｔ１とスイッチ素子１のゲートとの間に接続されている。出力端Ｔ２に誘導性の負荷が接続されるアプリケーションでは、スイッチ素子１をオンからオフへ切り替える際、負荷の逆起電力により、出力電圧ＶＯＵＴが負電圧（＜ＧＮＤ）となる。そのため、エネルギー吸収用にアクティブクランパＡＣＬＰが設けられている。

図４は、第１実施形態に係るスイッチ装置における、ＩＮ端子、出力電圧ＶＯＵＴ、及び、帰還電圧ＶＦＢ１それぞれの電圧変化の表す図である。

本図で示したように、時刻ｔ１１において、ＩＮ端子の入力信号がハイレベルに立ち上がると、第１電流源ＣＳ１がオンして第２電流源ＣＳ２がオフするので、スイッチ素子１のゲート電圧が引き上げられて、スイッチ素子１がオンする。スイッチ素子１がオンした後、時刻ｔ１２で出力電圧ＶＯＵＴが定常値（ほぼ電源電圧ＢＡＴ）に達している。このとき、出力電圧ＶＯＵＴを分圧して得られる帰還電圧ＶＦＢ１は、基準電圧ＶＲＥＦを下回っているので、比較器３１の出力論理はローレベルとなる。すなわち、基準電圧ＶＲＥＦは、出力電圧ＶＯＵＴの定常時における帰還電圧ＶＦＢ１よりも高い電圧値に設定されている。その結果、第２電流源ＣＳ２はオフされたままとなり、スイッチ素子１のフルオン状態が継続される。

一方、時刻ｔ１３～ｔ１４で示したように、例えば電源電圧ＢＡＴの急上昇に伴い、出力電圧ＶＯＵＴが急峻に上昇すると、出力電圧ＶＯＵＴに基づく帰還電圧ＶＦＢ１が基準電圧ＶＲＥＦを上回る。これにより、比較器３１の出力論理が切り替わり、第２電流源ＣＳ２の放電電流をドライバ２とは別に制御し、スイッチ素子１の導通度が低くなるように調節する。つまり、スイッチ素子１のオン抵抗値が高くなるので、スイッチ素子１に流れる出力電流が小さくなる一方、スイッチ素子１の両端間電圧（ドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓ）が高くなる。従って、帰還電圧ＶＦＢ１が基準電圧ＶＲＥＦを上回らないように、出力電圧ＶＯＵＴに制限を掛けることができる。

なお、スイッチ素子１は、あくまでＩＮ端子の入力信号に応じてオン／オフされる。すなわち、帰還電圧ＶＦＢ１が基準電圧ＶＲＥＦを上回り、比較器３１の出力論理が切り替わっても、スイッチ素子１がフルオフすることはない。すなわち、スイッチ素子１は、定常時よりも高いオン抵抗値を持ってオン状態に維持される。

このように、比較器３１の出力によって放電電流を制御することでスイッチ素子１の導通度が調節されることにより、帰還電圧ＶＦＢ１が基準電圧ＶＲＥＦを上回らないように第２電流源ＣＳ２の放電電流が制御され、延いては、出力電圧ＶＯＵＴが制限される。なお、出力電圧ＶＯＵＴの上限値を超えた電源電圧ＢＡＴの上昇分は、スイッチ素子１の両端間に掛かることになる。その結果、先の比較例（図１）と異なり、クランプ素子を外付けする必要なく、後段ブロックやスイッチ素子１自身の破壊を未然に防ぐことができる。

＜第２実施形態＞
図５は第２実施形態に係るスイッチ装置の構成を示す図である。

図５に示すスイッチ装置は、図３に示すスイッチ装置が備える構成要素の他に、比較器６と、ＲＣ回路７と、レベルシフト回路８と、を備える。

図５に示すスイッチ装置には、抵抗４及び抵抗５が外付けされており、さらに出力端ＯＵＴ（図３の出力端Ｔ２に相当）には、放熱用抵抗９と、放熱用抵抗９と並列に接続されるスイッチ１０が外付けされる。スイッチ素子１を介してノードＮ（＝放熱用抵抗９と抵抗４との接続ノード）から出力される出力電圧ＶＯＵＴ´は負荷１１に供給される。

比較器６の反転入力端子には、抵抗６ａ及び電流源６ｂにより電源電圧ＢＡＴ基準で生成された閾値電圧ＶＴＨ（＝電源電圧ＢＡＴよりも所定値Ｖｘだけ低い電圧）が入力されて、非反転入力端子には出力電圧ＶＯＵＴが入力される。比較器６の出力はＦＢ１端子に接続され、スイッチ１０のオン／オフを切り替える。

通常動作時、スイッチ１０はオンしており、放熱用抵抗９に電流は流れず、（出力電圧ＶＯＵＴ）／（負荷１１の抵抗値）で定まる出力電流がスイッチ素子１から負荷１１へ流れている。

やがて電源電圧ＢＡＴが上昇すると、帰還電圧ＶＦＢ２が基準電圧ＶＲＥＦよりも大きくなることで比較器３１の出力が切り替わり、比較器３１の出力によって制御されるトランジスタＭ１がオンする。トランジスタＭ１がオンすることによりレベルシフト回路８を介してスイッチ素子１の導通度が調整される。スイッチ素子１の導通度が調整されることで出力電圧ＶＯＵＴが制限される。このとき、出力電圧ＶＯＵＴは、例えば、（ＢＡＴ－０．５Ｖ）～ＢＡＴ／３となる。すなわち、出力制限動作時においてスイッチ素子１の両端間に掛かるドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓは、０．５Ｖ～ＢＡＴ×（２／３）になる。なお、正常時（＝出力制限動作が掛かっていないとき）におけるドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓは、０．２Ｖ以下である。

その後電源電圧ＢＡＴがさらに上昇し、電源電圧ＢＡＴと出力電圧ＶＯＵＴの差が所定値Ｖｘに達すると、比較器６の出力が切り替わり、スイッチ１０がオフされる。その結果スイッチ１０を流れていた電流は放熱用抵抗９に流れることとなり、負荷１１に供給される電圧ＶＯＵＴ´が制限される。スイッチ素子１に発生する熱は、制限された電圧ＶＯＵＴ´と負荷１１によって定まる出力電流に依存するため、出力電圧ＶＯＵＴ制限後でもスイッチ素子１の発熱を抑制することが可能となる。

なお、放熱用抵抗９の抵抗値は、数Ω～数十Ωに設定すればよい。例えば、放熱用抵抗９の抵抗値は、３Ω～２０Ωに設定してもよく、好ましくは５Ω～１０Ωに設定してもよい。また、放熱用抵抗９の抵抗値は、抵抗４と抵抗５の合算値の１／５０００よりも小さい方がよく、さらには１／２０００００～１／５００００に設定することが好ましい。

図６は、図５に示すスイッチ装置におけるレベルシフト回路８の一例を示す図である。

図６に示すレベルシフト回路８は、ソース型カレントミラー８１及び８３と、シンク型カレントミラー８２及び８４を含む。これらのカレントミラーは、例えばＰチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｍ２、Ｍ３、Ｍ６、Ｍ７）及びＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｍ４、Ｍ５、Ｍ８、Ｍ９）から構成される。ソース型カレントミラー８１を構成するトランジスタＭ２のドレインには、比較器３１の出力に接続されるＲＣ回路７とトランジスタＭ１のドレインが接続されている。ソース型カレントミラー８１を構成するトランジスタＭ３のドレインとシンク型カレントミラー８２を構成するトランジスタＭ４のドレインが接続されており、シンク型カレントミラー８２を構成するトランジスタＭ５のドレインとソース型カレントミラー８３を構成するトランジスタＭ６のドレインが接続されている。同様に、ソース型カレントミラー８３を構成するトランジスタＭ７のドレインとシンク型カレントミラー８４を構成するトランジスタＭ８のドレインが接続されている。なお、トランジスタＭ５及びトランジスタＭ６のゲート電圧は同じ値である。シンク型カレントミラー８４を構成するトランジスタＭ９のドレインはスイッチ素子１の制御端子に接続されており、シンク型カレントミラー８４を構成するトランジスタＭ８及びトランジスタＭ９のソースは出力端ＯＵＴに共通に接続されている。

比較器３１の出力に接続されるトランジスタＭ１がオンすることでソース型カレントミラー８１に電流が流れ始め、さらにシンク型カレントミラー８２、ソース型カレントミラー８３でシンク電流とソース電流が生成され後段のシンク型カレントミラー８４に電流が流れることで比較器３１の出力レベルをスイッチ素子１を駆動できる信号レベルにシフトしている。

ＲＣ回路７は、比較器３１の出力をなまらせる効果があり、比較器３１に接続されるトランジスタＭ１の急峻なオン／オフを防ぐことができる。

＜第３実施形態＞
図７Ａは、第３実施形態に係るスイッチ装置の構成を示す図である。図７Ａに示すスイッチ装置は、熱分散用スイッチ素子１２と制御ロジック部１３を備える点で第２実施形態に係るスイッチ装置と異なる。

熱分散用スイッチ素子１２の入力端は、スイッチ素子１の入力端と共通に接続されており、共通に電源電圧ＢＡＴが印加される。スイッチ素子１及び熱分散用スイッチ素子１２それぞれの出力端ＯＵＴ１及びＯＵＴ２は、スイッチ装置の外部で共通に接続されており、共通に出力電圧ＶＯＵＴを出力する。

制御ロジック部１３は、比較器３１の出力に応じて熱分散用スイッチ素子１２のオン／オフを切り替える。

通常動作時、熱分散用スイッチ素子１２はオフであり、ドライバ２（不図示）によって導通度が制御されたスイッチ素子１を介して電源電圧ＢＡＴが出力電圧ＶＯＵＴとなって出力される。

電源電圧ＢＡＴが上昇し、ＦＢ２端子に印加される帰還電圧ＶＦＢ２が基準電圧ＶＲＥＦよりも大きくなると、比較器３１の出力が切り替わり、切り替わった出力に応じて制御ロジック部１３を介し熱分散用スイッチ素子１２がオンとなる。

熱分散用スイッチ素子１２がオンすることで、元々スイッチ素子１にのみ流れていた電流が熱分散用スイッチ素子１２にも流れることになり、スイッチ素子１に生じる熱を分散することができる。より詳細に述べると、熱分散が必要なときには、第２電流源ＣＳ２の放電電流が増加され、スイッチ素子１が通常動作から出力制限動作に遷移し、その両端間電圧が高くなる。同時に、熱分散用スイッチ素子１２も出力制限動作でオンする。

また、本実施形態の構成であれば、負荷が複数の場合には、熱分散機能をあきらめて一般的な２チャンネル出力構成とすることも可能となる。具体的には、スイッチ素子１と熱分散用スイッチ素子１２の出力端ＯＵＴ１及びＯＵＴ２を共通に接続せず、それぞれ負荷を接続し、２チャンネル出力構成とすることで対応可能である。

なお、熱分散機能を有効とするか２チャンネル出力構成を有効とするかを切り替えるためには、例えば、図７Ｂで示すように、一般的な２チャンネル構成のスイッチ装置を基本としつつ、別途新たに選択端子ＳＥＬを設けてもよい。

図７Ｂのスイッチ装置において、制御回路ＣＴＲＬ１は、ＩＮ１端子に入力される第１論理信号に応じてスイッチ素子１をオン／オフすることにより、ＯＵＴ１端子に接続される負荷Ｚ１を駆動する機能ブロックであり、第１チャンネル用のドライバ２及び制御部３などを含む。一方、制御回路ＣＴＲＬ２は、ＩＮ２端子に入力される第２論理信号に応じて熱分散用スイッチ素子１２をオン／オフする機能ブロックであり、第２チャンネル用のドライバ２及び制御部３などを含む。また、制御回路ＣＴＲＬ２には、スイッチ素子１２を先出の熱分散用スイッチ素子１２として動作させるための機能ブロック（図７Ａの制御ロジック部１３など）も組み込まれている。

例えば、選択端子ＳＥＬから制御回路ＣＴＲＬ２に選択信号を入力することにより、熱分散用スイッチ素子１２をその名の通り熱分散用に用いるか、第２チャンネル用に用いるかを切り替えることができる。

なお、熱分散用スイッチ素子１２を第２チャンネル用としてスイッチ装置を２チャンネル出力構成とする場合、制御回路ＣＴＲＬ２（特に制御ロジック部１３）の動作は様々考えられるが、例えば選択端子ＳＥＬに入力される選択信号に応じて制御ロジック部１３を停止すればよい。

また、上記実施例では熱分散用スイッチ素子が１つの場合を例に挙げて説明を行ったが、熱分散用スイッチ素子の数はこれに限定されるものではなく、例えば、２つや３つとしてもよい。その場合、電流は熱分散用スイッチ素子の数だけ分散されるのでスイッチ素子１に生じる熱はより分散すること可能となる。

＜電源装置との違い＞
図８は、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータや、ＬＤＯ（Ｌｏｗ Ｄｒｏｐ Ｏｕｔ）等の電源装置において入力電圧ＶＩＮ及び出力電圧ＶＯＵＴが時間によってどのように変化するかを表した図である。

いずれの電源装置も、出力電圧ＶＯＵＴに応じた帰還電圧と基準電圧を比較し、その誤差がなくなるように電源装置内で各ブロックが動作し、設定された一定の出力電圧を出力する。

一般的にＤＣ／ＤＣコンバータに関しては、出力トランジスタをスイッチング動作させることで出力電圧を生成するため、高効率が期待でき、出力トランジスタにおける熱損失が少ないが、インダクタや整流素子といった外付けされる素子によって部品点数が多くなる傾向がある。

それに対し、ＬＤＯは出力トランジスタのオン抵抗を調節することで出力電圧を生成しているため熱損失が大きくなる代わりに、昇圧動作や降圧動作に必要な外付け部品が不必要となり部品点数が少なく済むといった傾向がみられる。

スイッチ装置に関してもＬＤＯと同様に、スイッチ素子のオン抵抗を調節することで電源電圧を出力端に伝えているため、熱損失が課題となり、その反面、部品点数が少なく済むといった傾向がみられる。

しかし、スイッチ装置は誘導性負荷が接続される場合に対してケアされているという点でＬＤＯと異なる。具体的には、スイッチ素子がオンからオフへと切り替わる際に、誘導性負荷の逆起電力によって出力電圧が負電圧となったときのエネルギー吸収用にクランパが備えられている。例えばスイッチ素子であるＮＭＯＳＦＥＴのゲートと電源電圧が印加される配線間にアクティブクランパＡＣＬＰ（先出の図３を参照）が設けられる。誘導性負荷としては、例えば車両においてハーネス等が考えられる。

なお、正常動作時、電源電圧ＢＡＴと出力電圧ＶＯＵＴの差は０．２Ｖ以内である。また、電源電圧ＢＡＴは１０Ｖ以上であり、正常動作時、入出力差（ＢＡＴ－ＶＯＵＴ）と電源電圧ＢＡＴとの比は２０倍以上である。

＜車両への適用＞
図９は、車両の一構成例を示す外観図である。本構成例の車両Ｘは、車載バッテリー（本図では不図示）と、車載バッテリーから電力供給を受けて動作する種々の電子機器Ｘ１１～Ｘ１８とを搭載している。なお、本図における電子機器Ｘ１１～Ｘ１８の搭載位置については、図示の便宜上、実際とは異なる場合がある。

電子機器Ｘ１１は、エンジンに関連する制御（インジェクション制御、電子スロットル制御、アイドリング制御、酸素センサヒータ制御、及び、オートクルーズ制御など）を行うエンジンコントロールユニットである。

電子機器Ｘ１２は、ＨＩＤ［high intensity discharged lamp］やＤＲＬ［daytime running lamp］などの点消灯制御を行うランプコントロールユニットである。

電子機器Ｘ１３は、トランスミッションに関連する制御を行うトランスミッションコントロールユニットである。

電子機器Ｘ１４は、車両Ｘの運動に関連する制御（ＡＢＳ［anti-lock brake system］制御、ＥＰＳ［electric power steering］制御、電子サスペンション制御など）を行うボディコントロールユニットである。

電子機器Ｘ１５は、ドアロックや防犯アラームなどの駆動制御を行うセキュリティコントロールユニットである。

電子機器Ｘ１６は、ワイパー、電動ドアミラー、パワーウィンドウ、ダンパー（ショックアブソーバー）、電動サンルーフ、及び、電動シートなど、標準装備品やメーカーオプション品として、工場出荷段階で車両Ｘに組み込まれている電子機器である。

電子機器Ｘ１７は、車載Ａ／Ｖ［audio/visual］機器、カーナビゲーションシステム、及び、ＥＴＣ［electronic toll collection system］など、ユーザオプション品として任意で車両Ｘに装着される電子機器である。

電子機器Ｘ１８は、車載ブロア、オイルポンプ、ウォーターポンプ、車載バッテリー冷却ファンなど、高耐圧系モータを備えた電子機器である。

なお、先に説明したスイッチ装置は、電子機器Ｘ１１～Ｘ１８のいずれにも組み込むことが可能である。

＜その他の変形例＞
また、上記実施形態では、単にスイッチ装置として例を挙げて説明を行ったが、本明細書中に開示されている発明の適用対象は、これに限定されるものではなく、例えば、その他の車載用ＩＰＤ（車載用ローサイドスイッチＩＣや車載用電源ＩＣなど）はもちろん、車載用途以外の半導体集積回路装置にも広く適用することが可能である。

また、本明細書中に開示されている種々の技術的特徴は、上記実施形態のほか、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。

１ スイッチ素子
２ ドライバ
３ 制御部
４、５ 抵抗
６ 比較器
７ ＲＣ回路
８ レベルシフト回路
９ 放熱用抵抗
１０ スイッチ
１１ 負荷
１２ 熱分散用スイッチ素子
１３ 制御ロジック部
３１ 比較器
３２ 基準電圧生成部
８１、８３ ソース型カレントミラー
８２、８４ シンク型カレントミラー
ＡＣＬＰ アクティブクランパ
ＣＳ１ 第１電流源
ＣＳ２ 第２電流源
ＣＴＲＬ１、ＣＴＲＬ２ 制御回路
Ｍ１～Ｍ９ トランジスタ

Claims (14)

1. 電源電圧が印加される入力端と出力電圧が出力される出力端との間に接続されたスイッチ素子と、
   入力信号に応じて前記スイッチ素子をオン／オフ駆動するドライバと、
   前記出力電圧が所定値を超えると前記出力電圧を制限するように前記スイッチ素子の制御端子を制御する制御部と、
   を備えるスイッチ装置。
2. 前記スイッチ素子の制御端子に接続された充電用の第１電流源及び放電用の第２電流源をさらに備え、
   前記ドライバは、前記入力信号に応じて前記第１電流源及び前記第２電流源の電流を制御することで前記スイッチ素子をオン／オフ駆動する一方、前記出力電圧が前記所定値を超えると前記第２電流源の電流を制御することで前記スイッチ素子の導通度を調整する請求項１に記載のスイッチ装置。
3. 前記制御部は、前記出力電圧に応じた帰還電圧と基準電圧を比較する第１比較器と、
   前記第１比較器の出力に応じてオン／オフを切り替えるトランジスタと、
   前記第１比較器の出力を前記ドライバの出力信号レベルにシフトするレベルシフト回路と、
   を含む請求項１または２に記載のスイッチ装置。
4. 前記レベルシフト回路はシンク型カレントミラー及びソース型カレントミラーを含む、請求項３に記載のスイッチ装置
5. 前記制御部は、前記レベルシフト回路と前記第１比較器の出力との間に直列に接続される抵抗及びキャパシタを更に含む、請求項４に記載のスイッチ装置。
6. 前記基準電圧は、前記出力電圧の定常時における前記帰還電圧よりも高い電圧値に設定されている、請求項３～５のいずれか一項に記載のスイッチ装置。
7. 前記制御部は、前記出力電圧が前記所定値を超えても前記スイッチ素子をフルオフさせない、請求項１～６のいずれか一項に記載のスイッチ装置。
8. 請求項１から７のいずれかに一項に記載のスイッチ装置と、
   前記スイッチ装置の前記出力端に接続される放熱用抵抗と、
   前記放熱用抵抗と並列に接続されるスイッチと、を有し、
   前記スイッチ装置は、前記電源電圧に応じた閾値電圧と前記出力電圧を比較して前記スイッチをオン／オフする第２比較器を備える、電子機器。
9. 電源電圧が共通に印加され、出力電圧を出力する出力端をそれぞれ有する複数のスイッチ素子と、
   前記複数のスイッチ素子を駆動するドライバと、
   前記出力電圧が所定値を超えると前記出力電圧を制限するように前記複数のスイッチ素子の制御端子を制御する制御部と、
   を備えるスイッチ装置。
10. 前記複数のスイッチ素子の出力端は共通に接続可能である、請求項９に記載のスイッチ装置。
11. 前記制御部は、前記出力電圧に応じた帰還電圧と基準電圧を比較する比較器と、
    前記比較器の出力に応じてオン／オフを切り替えるトランジスタと、
    前記比較器の出力を前記ドライバの出力信号レベルにシフトするレベルシフト回路と、を含み、
    前記複数のスイッチ素子のうち少なくとも１つは、前記比較器の出力に応じてオン／オフを切り替える熱分散用スイッチ素子である請求項１０に記載のスイッチ装置。
12. 前記複数のスイッチ素子の出力端はそれぞれ別の負荷に接続可能である、請求項９に記載のスイッチ装置。
13. 前記複数のスイッチ素子を用いて熱分散機能を有効とするか多チャンネル出力構成を有効とするかを切り替えるための選択端子をさらに備える、請求項９～１２のいずれか一項に記載のスイッチ装置。
14. 請求項１～７、９～１３のいずれかに記載のスイッチ装置、または、請求項８に記載の電子機器を搭載した車両。

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