JP2023108192A - power supply circuit - Google Patents

power supply circuit Download PDF

Info

Publication number
JP2023108192A
JP2023108192A JP2022009176A JP2022009176A JP2023108192A JP 2023108192 A JP2023108192 A JP 2023108192A JP 2022009176 A JP2022009176 A JP 2022009176A JP 2022009176 A JP2022009176 A JP 2022009176A JP 2023108192 A JP2023108192 A JP 2023108192A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reverse connection
circuit
connection protection
battery
power supply
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022009176A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
洋介 金森
Yosuke Kanamori
紘介 岩▲崎▼
Kosuke Iwasaki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2022009176A priority Critical patent/JP2023108192A/en
Publication of JP2023108192A publication Critical patent/JP2023108192A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

To provide a power supply circuit capable of detecting heating abnormality caused by a current flowing through a parasitic diode when a reverse connection protective element is in an off-state.SOLUTION: A power supply circuit 201 supplies power from a battery 15 to an inverter circuit (load drive circuit) 60 for driving a motor (load) 80. A reverse connection protective element 52 is composed of a FET having a parasitic diode 527 which conducts a forward current representing a current via the inverter circuit 60 from a positive electrode side of the battery 15 to a negative electrode of the battery 15. An abnormality detection circuit 48 detects heating abnormality of the reverse connection protective element 52 based on a voltage between DSs of a power relay element 51 as "an object element". The power relay element 51 is arranged near the reverse connection protective element 52, and has a characteristic of rising an ON resistance between DSs when a temperature rises by heat transfer from the reverse connection protective element 52. When the heating abnormality of the reverse connection protective element 52 is detected by the abnormality detection circuit 48, electric conduction of the forward current is stopped.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電源供給回路に関する。 The present invention relates to a power supply circuit.

従来、負荷駆動回路に電源を供給する電源供給回路において、回路素子を過熱から保護する技術が知られている。例えば特許文献1に開示された電源供給装置では、電流経路に設けられた半導体スイッチに流れる電流がドレインソース間電圧に基づいて検出され、検出電流の2乗値から半導体スイッチの温度上昇が推定される。 Conventionally, there is known a technique for protecting circuit elements from overheating in a power supply circuit that supplies power to a load drive circuit. For example, in the power supply device disclosed in Patent Document 1, the current flowing through the semiconductor switch provided in the current path is detected based on the drain-source voltage, and the temperature rise of the semiconductor switch is estimated from the square value of the detected current. be.

特開2009-142146号公報JP 2009-142146 A

バッテリの正極と負極とが正規の向きと逆向きに接続された場合に逆方向の電流を遮断する逆接続保護素子を備えた電源供給回路がある。例えば逆接続保護素子は、順方向電流を導通する寄生ダイオードを有するFET(電界効果トランジスタ)で構成される。バッテリが正規の向きに接続された状態で順方向電流を通電するとき、基本的に逆接続保護素子はON操作される。 There is a power supply circuit equipped with a reverse connection protection element that cuts off current in the opposite direction when the positive and negative electrodes of a battery are connected in the opposite direction. For example, the reverse connection protection element is composed of an FET (Field Effect Transistor) having a parasitic diode that conducts forward current. When the battery is connected in the normal direction and the forward current is applied, basically the reverse connection protection element is turned ON.

しかし、逆接続保護素子がOFF固着故障した場合、寄生ダイオードのみを通って電流が流れ続けると、発熱するおそれがある。この場合、逆接続保護素子のドレインソース間電圧は寄生ダイオードの順方向電圧で決まる。一般にFETのドレインソース間電圧は温度が高いほど高くなる温度特性を有するのに対し、寄生ダイオードの電圧降下は温度が高いほど低くなる温度特性を有している。そのため、逆接続保護素子のドレインソース間電圧に基づいて発熱異常を検出することができない。 However, if the reverse connection protection element has a fixed OFF failure, heat may be generated if the current continues to flow only through the parasitic diode. In this case, the drain-source voltage of the reverse connection protection element is determined by the forward voltage of the parasitic diode. In general, the drain-source voltage of an FET has a temperature characteristic that increases as the temperature increases, whereas the voltage drop of a parasitic diode has a temperature characteristic that decreases as the temperature increases. Therefore, the heat generation abnormality cannot be detected based on the drain-source voltage of the reverse connection protection element.

本発明はこのような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、逆接続保護素子のOFF時に寄生ダイオードを流れる電流による発熱異常を検出可能な電源供給回路を提供することにある。 The present invention was created in view of this point, and its purpose is to provide a power supply circuit that can detect heat generation abnormalities due to current flowing through a parasitic diode when the reverse connection protection element is OFF.

本発明は、負荷(80)を駆動する負荷駆動回路(60)に、バッテリ(15)から電源を供給する電源供給回路であって、逆接続保護素子(52)と、異常検出回路(48)と、を備える。 The present invention is a power supply circuit that supplies power from a battery (15) to a load drive circuit (60) that drives a load (80), comprising a reverse connection protection element (52) and an abnormality detection circuit (48). And prepare.

バッテリの正極及び負極が正規の向きに接続された状態を前提として、逆接続保護素子は、バッテリの正極と負荷駆動回路の高電位側とを接続する電源ライン(Lp)、又は、バッテリの負極と負荷駆動回路の低電位側とを接続するグランドライン(Lg)に設けられる。逆接続保護素子は、バッテリの正極側から負荷駆動回路を経由してバッテリの負極に向かう電流である順方向電流を導通する寄生ダイオード(527)を有する電界効果トランジスタで構成されている。 Assuming that the positive and negative electrodes of the battery are connected in the normal direction, the reverse connection protection element is connected to the power supply line (Lp) connecting the positive electrode of the battery and the high potential side of the load drive circuit, or the negative electrode of the battery. and the low potential side of the load drive circuit. The reverse connection protection element is composed of a field effect transistor having a parasitic diode (527) that conducts forward current, which is current from the positive side of the battery through the load drive circuit to the negative side of the battery.

異常検出回路は、「対象素子」のドレインソース間電圧に基づき逆接続保護素子の発熱異常を検出する。対象素子は、逆接続保護素子の近傍に配置された電界効果トランジスタで構成された素子であり、逆接続保護素子からの伝熱により温度が上昇したとき、ドレインソース間のON抵抗が上昇する特性を有する。 The abnormality detection circuit detects a heat generation abnormality of the reverse connection protection element based on the drain-source voltage of the "target element". The target element is an element composed of a field effect transistor placed near the reverse connection protection element, and when the temperature rises due to heat transfer from the reverse connection protection element, the ON resistance between the drain and source increases. have

「逆接続保護素子の近傍」とは、当該技術分野の技術常識に基づき、逆接続保護素子からの伝熱が十分に及ぶと認められる範囲を意味する。例えば対象素子は、電源ラインに設けられた電源リレー素子でもよい。或いは対象素子は、インバータ回路等の負荷駆動回路を構成する素子でもよい。 "Near the reverse connection protection element" means a range where heat transfer from the reverse connection protection element reaches sufficiently, based on the common technical knowledge in the relevant technical field. For example, the target element may be a power relay element provided on the power supply line. Alternatively, the target element may be an element constituting a load drive circuit such as an inverter circuit.

異常検出回路により逆接続保護素子の発熱異常が検出されたとき、順方向電流の通電が停止される。例えば電源ラインに設けられた電源リレー素子が遮断されてもよいし、負荷駆動回路の駆動が停止されてもよい。 When the abnormality detection circuit detects the heat generation abnormality of the reverse connection protection element, the supply of the forward current is stopped. For example, a power relay element provided in the power supply line may be cut off, or the drive of the load drive circuit may be stopped.

本発明では、逆接続保護素子の近傍に配置された対象素子が逆接続保護素子からの伝熱により温度上昇することに着目し、対象素子のドレインソース間電圧の増加に基づいて、逆接続保護素子の発熱を間接的に検出する。これにより、逆接続保護素子のOFF時に寄生ダイオードを流れる順方向電流による発熱異常を検出することができる。例えば逆接続保護素子にON信号が指令されているにもかかわらず発熱異常が検出された場合、OFF固着故障であると推定することができる。 In the present invention, focusing on the fact that the target element placed in the vicinity of the reverse connection protection element rises in temperature due to heat transfer from the reverse connection protection element, based on the increase in the drain-source voltage of the target element, reverse connection protection It indirectly detects the heat generation of the element. Thereby, when the reverse connection protection element is turned off, it is possible to detect a heat generation abnormality caused by a forward current flowing through the parasitic diode. For example, when a heat generation abnormality is detected even though an ON signal is commanded to the reverse connection protection element, it can be estimated to be an OFF sticking failure.

また、異常検出回路により逆接続保護素子の発熱異常が検出されたとき、順方向電流の通電が停止されるため、逆接続保護素子及び回路全体を過熱から保護することができる。 In addition, when the abnormality detection circuit detects the heat generation abnormality of the reverse connection protection element, the forward current is stopped, so that the reverse connection protection element and the entire circuit can be protected from overheating.

第1実施形態による電源供給回路の回路図。2 is a circuit diagram of a power supply circuit according to the first embodiment; FIG. 電源リレー素子(対象素子)及び逆接続保護素子が(a)基板の同一面上、(b)基板の表面と裏面、(c)同一パッケージ内に配置された例を示す図。The figure which shows the example arrange|positioned in the (a) same surface of a board|substrate, (b) the front and back surface of a board|substrate, and (c) the power relay element (target element) and reverse connection protection element. 第1実施形態による異常検出処理を説明するフローチャート。4 is a flowchart for explaining abnormality detection processing according to the first embodiment; 第2実施形態による電源供給回路の回路図。FIG. 4 is a circuit diagram of a power supply circuit according to a second embodiment; 第2実施形態による異常検出処理を説明するフローチャート。9 is a flowchart for explaining abnormality detection processing according to the second embodiment; 第3実施形態による電源供給回路の回路図。The circuit diagram of the power supply circuit according to the third embodiment.

本発明の電源供給回路の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。第1~第3実施形態を包括して「本実施形態」という。本実施形態では「負荷」はモータ80、詳しくは三相交流モータであり、「負荷駆動回路」はインバータ回路60である。電源供給回路は、モータ80を駆動するインバータ回路60に、バッテリ15から電源を供給する。例えば、モータ80は車両の制御ブレーキ用のモータであり、バッテリ15は12V程度の車載用バッテリである。 A plurality of embodiments of the power supply circuit of the present invention will be described with reference to the drawings. The first to third embodiments are collectively referred to as "this embodiment". In this embodiment, the “load” is the motor 80 , specifically the three-phase AC motor, and the “load drive circuit” is the inverter circuit 60 . The power supply circuit supplies power from the battery 15 to the inverter circuit 60 that drives the motor 80 . For example, the motor 80 is a vehicle control brake motor, and the battery 15 is a vehicle battery of about 12V.

各実施形態の電源供給回路の符号は、「20」に続く3桁目に実施形態の番号を付す。実施形態の説明中、電界効果トランジスタを「FET」、ドレインソース間を「DS間」と記す。また、図中、ドレインを「D」、ソースを「S」、スイッチング回路及びスイッチング信号を「SW回路」及び「SW信号」と記す。本実施形態で用いられるFETは、NチャネルMOSFET(金属酸化物半導体電界効果トランジスタ)である。 As for the code of the power supply circuit of each embodiment, the number of the embodiment is attached to the third digit following "20". In the description of the embodiments, the field effect transistor is referred to as "FET", and the drain-source is referred to as "between DS". In the drawing, the drain is denoted as "D", the source as "S", the switching circuit and the switching signal as "SW circuit" and "SW signal". The FET used in this embodiment is an N-channel MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor).

(第1実施形態)
図1~図3を参照し、第1実施形態の電源供給回路201について説明する。図1に示すように、電源供給回路201は、バッテリ15からインバータ回路60への電源供給経路に設けられた電源リレー素子51及び逆接続保護素子52、各素子51、52をON/OFF操作する開閉回路41、42、並びに、逆接続保護素子52の異常を検出する異常検出回路48を含む。
(First embodiment)
The power supply circuit 201 of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. As shown in FIG. 1 , the power supply circuit 201 turns ON/OFF the power relay element 51 and the reverse connection protection element 52 provided in the power supply path from the battery 15 to the inverter circuit 60, and the respective elements 51 and 52. The switching circuits 41 and 42 and an abnormality detection circuit 48 that detects an abnormality of the reverse connection protection element 52 are included.

バッテリ15の正極及び負極が正規の向きに接続された状態を前提として、電源ラインLpは、バッテリ15の正極とインバータ回路60の高電位側とを接続する。グランドラインLgは、バッテリ15の負極とインバータ回路60の低電位側とを接続する。第1実施形態では、電源リレー素子51は電源ラインLpにおけるバッテリ15側に設けられ、逆接続保護素子52は電源ラインLpにおけるインバータ回路60側に設けられる。 Assuming that the positive and negative electrodes of the battery 15 are connected in the normal direction, the power line Lp connects the positive electrode of the battery 15 and the high potential side of the inverter circuit 60 . The ground line Lg connects the negative electrode of the battery 15 and the low potential side of the inverter circuit 60 . In the first embodiment, the power relay element 51 is provided on the battery 15 side of the power line Lp, and the reverse connection protection element 52 is provided on the inverter circuit 60 side of the power line Lp.

電源リレー素子51及び逆接続保護素子52はFETで構成されている。電源リレー素子51は、ドレインがバッテリ15の正極側に接続され、ソースが逆接続保護素子52に接続される。電源リレー素子51の寄生ダイオード517は、インバータ回路60の高電位側からバッテリ15の正極に向かう電流である逆方向電流を導通する。 The power relay element 51 and the reverse connection protection element 52 are composed of FETs. The power relay element 51 has a drain connected to the positive electrode side of the battery 15 and a source connected to the reverse connection protection element 52 . The parasitic diode 517 of the power relay element 51 conducts a reverse current, which is a current directed from the high potential side of the inverter circuit 60 to the positive electrode of the battery 15 .

逆接続保護素子52は、ドレインがインバータ回路60の高電位側に接続され、ソースが電源リレー素子51に接続される。逆接続保護素子52の寄生ダイオード527は、バッテリ15の正極からインバータ回路60を経由してバッテリ15の負極に向かう電流である順方向電流を導通する。誤ってバッテリ15の正極及び負極が正規の向きと逆向きに接続されたとき、逆接続保護素子52がOFFしていればインバータ回路60の低電位側から高電位側に逆方向の電流が流れることはなく、インバータ回路60が保護される。 The reverse connection protection element 52 has a drain connected to the high potential side of the inverter circuit 60 and a source connected to the power relay element 51 . The parasitic diode 527 of the reverse connection protection element 52 conducts a forward current, which is a current from the positive terminal of the battery 15 to the negative terminal of the battery 15 via the inverter circuit 60 . When the positive and negative electrodes of the battery 15 are accidentally connected in the opposite direction to the normal direction, if the reverse connection protection element 52 is turned off, a reverse current flows from the low potential side to the high potential side of the inverter circuit 60. Therefore, the inverter circuit 60 is protected.

電源リレー開閉回路41及び逆接続保護素子開閉回路42は、制御部40からの指令に従って、それぞれ電源リレー素子51及び逆接続保護素子52をON/OFF操作する。制御部40は例えばマイコンで構成され、上位の車両制御回路からの指令に基づき、電源リレー開閉回路41、逆接続保護素子開閉回路42及びインバータ素子スイッチング回路46等の動作を制御する。異常検出回路48は、電源リレー素子51のDS間電圧Vdsを検出し、そのDS間電圧Vdsに基づいて逆接続保護素子52の発熱異常を検出する。その原理については後述する。 The power relay switching circuit 41 and the reverse connection protection element switching circuit 42 turn ON/OFF the power relay element 51 and the reverse connection protection element 52 respectively according to the command from the control unit 40 . The control unit 40 is composed of, for example, a microcomputer, and controls operations of a power relay switching circuit 41, a reverse connection protection element switching circuit 42, an inverter element switching circuit 46, and the like, based on commands from a host vehicle control circuit. The abnormality detection circuit 48 detects the DS voltage Vds of the power relay element 51, and detects the heat generation abnormality of the reverse connection protection element 52 based on the DS voltage Vds. The principle will be described later.

インバータ回路60は、FETで構成された6個のインバータ素子61-66がブリッジ接続されている。インバータ素子61、62、63はU相、V相、W相の上アーム素子であり、インバータ素子64、65、66はU相、V相、W相の下アーム素子である。図1の回路例では、相電流を検出するシャント抵抗71、72、73が下アーム素子64、65、66の低電位側に接続されている。インバータ素子スイッチング回路46からのスイッチング信号に従ってインバータ素子61-66が動作することで、バッテリ15の直流電力が三相交流電力に変換されてモータ80に供給される。 The inverter circuit 60 has six inverter elements 61 to 66 each composed of a FET and connected in a bridge. Inverter elements 61, 62 and 63 are U-phase, V-phase and W-phase upper arm elements, and inverter elements 64, 65 and 66 are U-phase, V-phase and W-phase lower arm elements. In the circuit example of FIG. 1, shunt resistors 71, 72 and 73 for detecting phase currents are connected to the low potential sides of lower arm elements 64, 65 and 66, respectively. By operating the inverter elements 61 to 66 according to the switching signal from the inverter element switching circuit 46 , the DC power of the battery 15 is converted into three-phase AC power and supplied to the motor 80 .

このような回路において、フェールセーフの観点から、イニシャルチェック時や通常動作中に素子の故障を検出することが求められる。一般にFETのDS間電圧は温度が高いほど高くなる温度特性を有することから、特許文献1(特開2009-142146号公報)の従来技術のように、FETのON状態における過熱異常を検出可能である。一方、寄生ダイオードの電圧降下は温度が高いほど低くなる温度特性を有しているため、逆接続保護素子52がOFF固着故障し、寄生ダイオード527のみを通って電流が流れ続けて発熱した場合、DS間電圧に基づいて発熱異常を検出することができない。 In such a circuit, from the viewpoint of fail-safe, it is required to detect the failure of the element at the time of initial check or during normal operation. In general, the DS voltage of the FET has a temperature characteristic that increases as the temperature rises. Therefore, it is possible to detect an overheating abnormality in the ON state of the FET as in the prior art of Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-142146). be. On the other hand, since the voltage drop of the parasitic diode has a temperature characteristic that becomes lower as the temperature rises, if the reverse connection protection element 52 has an OFF stuck failure and the current continues to flow only through the parasitic diode 527 and heat is generated, Abnormal heat generation cannot be detected based on the DS voltage.

そこで本実施形態では、逆接続保護素子52の近傍に配置されたFETで構成された素子を「対象素子」と定義する。対象素子は、逆接続保護素子52からの伝熱により温度が上昇したとき、DS間のON抵抗が上昇する特性を有する。異常検出回路48は、伝熱により温度上昇した対象素子のDS間電圧を検出することで、逆接続保護素子52の発熱異常を間接的に検出する。逆接続保護素子52をON操作しているにもかかわらず発熱している場合、OFF固着故障のため、寄生ダイオード527のみを通って順方向電流が流れ続けていることが推定される。 Therefore, in the present embodiment, an element composed of an FET arranged in the vicinity of the reverse connection protection element 52 is defined as a "target element". The target element has a characteristic that the ON resistance between DS increases when the temperature rises due to heat transfer from the reverse connection protection element 52 . The abnormality detection circuit 48 indirectly detects the heat generation abnormality of the reverse connection protection element 52 by detecting the DS voltage of the target element whose temperature has increased due to heat transfer. If heat is generated even though the reverse connection protection element 52 is ON-operated, it is presumed that a forward current continues to flow only through the parasitic diode 527 due to an OFF sticking failure.

第1実施形態では、電源リレー素子51が対象素子として用いられる。電源リレー素子51は、逆接続保護素子52の近傍に配置されており、逆接続保護素子52からの伝熱により温度上昇する。なお、電源リレー素子51自体が正常であることはイニシャルチェック等で確認済みであることを前提とする。 In the first embodiment, the power relay element 51 is used as the target element. The power relay element 51 is arranged in the vicinity of the reverse connection protection element 52 , and its temperature rises due to heat transfer from the reverse connection protection element 52 . It is assumed that the power relay element 51 itself has been confirmed to be normal by an initial check or the like.

異常検出回路48は、電源リレー素子51のDS間電圧Vdsに基づき逆接続保護素子52の発熱異常を検出すると、電源リレー開閉回路41に遮断信号を出力し、電源リレー素子51を遮断させる。これにより、逆接続保護素子52の寄生ダイオード527を流れる順方向電流の通電が停止される。 When the abnormality detection circuit 48 detects the heat generation abnormality of the reverse connection protection element 52 based on the DS-to-DS voltage Vds of the power relay element 51 , the abnormality detection circuit 48 outputs a cutoff signal to the power relay switching circuit 41 to cut off the power relay element 51 . As a result, the forward current flowing through the parasitic diode 527 of the reverse connection protection element 52 is stopped.

また、異常検出回路48は、逆接続保護素子52の発熱異常を検出すると、制御部40に通知する。通知を受けた制御部40は、インバータ素子スイッチング回路46に駆動停止信号を出力してもよい。また、アラーム表示やブザーでユーザ(車両ではドライバ)に異常を通知してもよい。 Moreover, the abnormality detection circuit 48 will notify the control part 40, if the heat generation abnormality of the reverse connection protection element 52 is detected. The control unit 40 that has received the notification may output a drive stop signal to the inverter element switching circuit 46 . In addition, an alarm display or a buzzer may be used to notify the user (driver in a vehicle) of the abnormality.

図2に、良好な伝熱特性を得るため、対象素子である電源リレー素子51が逆接続保護素子52の近傍に配置される好ましい構成例を示す。図2(a)に示す例では、基板30の同一面(表面31)上に、電源リレー素子51及び逆接続保護素子52が隣接して実装される。図2(b)に示す例では、基板30の同一箇所の表面31と裏面32とに、電源リレー素子51及び逆接続保護素子52が実装される。逆接続保護素子52の発熱は、基板30を挟んだ反対側の電源リレー素子51に伝熱される。 FIG. 2 shows a preferred configuration example in which the power relay element 51, which is the target element, is arranged in the vicinity of the reverse connection protection element 52 in order to obtain good heat transfer characteristics. In the example shown in FIG. 2( a ), a power relay element 51 and a reverse connection protection element 52 are mounted adjacent to each other on the same surface (surface 31 ) of the substrate 30 . In the example shown in FIG. 2B, the power relay element 51 and the reverse connection protection element 52 are mounted on the front surface 31 and the back surface 32 of the substrate 30 at the same location. The heat generated by the reverse connection protection element 52 is transferred to the power relay element 51 on the opposite side of the substrate 30 .

図2(c)に示す例では、電源リレー素子51及び逆接続保護素子52は、素子モジュール500の同一パッケージ内に収容されている。この構成では、周辺素子への伝熱が抑制されつつ、パッケージ内で逆接続保護素子52から電源リレー素子51に積極的に伝熱される。 In the example shown in FIG. 2( c ), the power relay element 51 and the reverse connection protection element 52 are housed in the same package of the element module 500 . In this configuration, heat is positively transferred from the reverse connection protection element 52 to the power relay element 51 within the package while suppressing heat transfer to peripheral elements.

図3のフローチャートに、第1実施形態による異常検出処理を示す。フローチャートの説明で記号「S」はステップを意味する。S11で制御部40は、電源リレー開閉回路41及び逆接続保護素子開閉回路42により電源リレー素子51及び逆接続保護素子52をON操作する。S12では、インバータ素子スイッチング回路46によりインバータ回路60の駆動が開始され、モータ80に電力供給される。 The flowchart of FIG. 3 shows the abnormality detection processing according to the first embodiment. In the description of the flowchart, the symbol "S" means step. In S<b>11 , the control unit 40 turns on the power relay element 51 and the reverse connection protection element 52 by the power relay switching circuit 41 and the reverse connection protection element switching circuit 42 . At S<b>12 , the inverter element switching circuit 46 starts driving the inverter circuit 60 to supply power to the motor 80 .

S13で異常検出回路48は、対象素子である電源リレー素子51のDS間電圧Vdsが閾値より大きいか判断する。S13でYESの場合、S14で異常検出回路48は電源リレー開閉回路41に遮断信号を出力する。遮断信号を受信した電源リレー開閉回路41は、電源リレー素子51を遮断する。これにより、逆接続保護素子52の寄生ダイオード527を流れる順方向電流の通電が停止される。なお、異常検出回路48から通知を受けた制御部40が電源リレー開閉回路41に遮断信号を出力してもよいが、異常検出回路48から電源リレー開閉回路41に直接遮断信号を出力することで、より迅速な処置が可能となる。 In S13, the abnormality detection circuit 48 determines whether the DS voltage Vds of the power relay element 51, which is the target element, is greater than a threshold. If YES in S13, the abnormality detection circuit 48 outputs a cutoff signal to the power relay switching circuit 41 in S14. The power relay switching circuit 41 that has received the cutoff signal cuts off the power relay element 51 . As a result, the forward current flowing through the parasitic diode 527 of the reverse connection protection element 52 is stopped. Although the control unit 40 receiving the notification from the abnormality detection circuit 48 may output a cutoff signal to the power relay switching circuit 41, the abnormality detection circuit 48 may output a cutoff signal directly to the power relay switching circuit 41. , allowing for faster treatment.

さらに任意のステップとして、S15では、異常検出回路48から通知を受けた制御部40がインバータ素子スイッチング回路46に駆動停止信号を出力し、インバータ回路60の駆動を停止してもよい。これにより、電源供給停止後にインバータ回路60の動作が継続することが回避される。S13でNOの場合、処理を終了する。 Further, as an optional step, in S15, the control unit 40 receiving the notification from the abnormality detection circuit 48 may output a drive stop signal to the inverter element switching circuit 46 to stop driving the inverter circuit 60. FIG. This prevents the inverter circuit 60 from continuing to operate after the power supply is stopped. If NO in S13, the process ends.

以上のように、第1実施形態の異常検出回路48は、対象素子である電源リレー素子51のDS間電圧Vdsに基づき、逆接続保護素子52がON操作されているにもかかわらず発熱していることを検出し、逆接続保護素子52のOFF固着故障であると推定する。したがって、通常動作中に逆接続保護素子52の発熱異常を検出することができる。また、異常検出時に電源リレー素子51を遮断して順方向電流の通電を停止することで、逆接続保護素子52及び回路全体を過熱から保護することができる。 As described above, the abnormality detection circuit 48 of the first embodiment generates heat even though the reverse connection protection element 52 is ON-operated based on the DS voltage Vds of the power relay element 51 which is the target element. It is estimated that the reverse connection protection element 52 is stuck in the OFF state. Therefore, abnormal heat generation of the reverse connection protection element 52 can be detected during normal operation. In addition, the reverse connection protection element 52 and the entire circuit can be protected from overheating by interrupting the power supply relay element 51 and stopping the forward current when an abnormality is detected.

(第2実施形態)
図4、図5を参照し、第2実施形態の電源供給回路202について説明する。第2実施形態では、電源ラインLpに電源リレー素子が設けられていない。バッテリ15の正極と電源供給回路202との間に設けられた外部電源スイッチ16がON状態のとき、バッテリ15の電圧は、常時、インバータ回路60に印加されている。例えば車両に搭載されるシステムでは、イグニッションスイッチが外部電源スイッチ16に相当する。
(Second embodiment)
The power supply circuit 202 of the second embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. In the second embodiment, no power relay element is provided on the power line Lp. When the external power switch 16 provided between the positive electrode of the battery 15 and the power supply circuit 202 is in the ON state, the voltage of the battery 15 is constantly applied to the inverter circuit 60 . For example, in a system mounted on a vehicle, an ignition switch corresponds to the external power switch 16 .

第2実施形態では、インバータ回路60を構成するいずれか一つ以上の素子(FET)が対象素子として用いられる。基本的には、基板上で逆接続保護素子52に最も近く配置され、伝熱量が最大の素子が対象素子として選定されることが好ましい。また、その素子自体が熱的に安定している、他の熱源からの外乱を受けにくい、等の点も対象素子を選定するポイントとなる。 In the second embodiment, one or more elements (FETs) forming the inverter circuit 60 are used as target elements. Basically, it is preferable to select an element that is arranged closest to the reverse connection protection element 52 on the substrate and has the maximum amount of heat transfer as the target element. In addition, points such as that the element itself is thermally stable and that it is less susceptible to disturbance from other heat sources are points for selecting the target element.

図4に示す例では、U相上アーム素子61が対象素子である。異常検出回路48は、U相上アーム素子61のDS間電圧Vdsに基づき、逆接続保護素子52の発熱異常を検出する。なお、インバータ素子61-66自体が正常であることはイニシャルチェック等で確認済みであることを前提とする。 In the example shown in FIG. 4, the U-phase upper arm element 61 is the target element. The abnormality detection circuit 48 detects a heat generation abnormality of the reverse connection protection element 52 based on the DS voltage Vds of the U-phase upper arm element 61 . It is assumed that the normality of the inverter elements 61-66 has already been confirmed by an initial check or the like.

図5のフローチャートに、第2実施形態による異常検出処理を示す。図5における各ステップ番号S21、S22、S23、S25は、図3のS11、S12、S13、S15に対応する。S21で制御部40は、逆接続保護素子開閉回路42により逆接続保護素子52をON操作する。S22では、インバータ素子スイッチング回路46によりインバータ回路60の駆動が開始され、モータ80に電力供給される。 The flowchart of FIG. 5 shows the abnormality detection process according to the second embodiment. Each step number S21, S22, S23, S25 in FIG. 5 corresponds to S11, S12, S13, S15 in FIG. In S<b>21 , the control unit 40 turns ON the reverse connection protection element 52 by the reverse connection protection element opening/closing circuit 42 . In S<b>22 , the inverter element switching circuit 46 starts driving the inverter circuit 60 to supply power to the motor 80 .

S23で異常検出回路48は、対象素子であるインバータ素子61のDS間電圧Vdsが閾値より大きいか判断する。S23でYESの場合、異常検出回路48から通知を受けた制御部40は、S25でインバータ素子スイッチング回路46に駆動停止信号を出力し、インバータ回路60の駆動を停止する。これにより、逆接続保護素子52の527を流れる順方向電流の通電が停止される。S23でNOの場合、処理を終了する。 In S23, the abnormality detection circuit 48 determines whether the DS voltage Vds of the inverter element 61, which is the target element, is greater than a threshold. In the case of YES in S23, the controller 40, which has received the notification from the abnormality detection circuit 48, outputs a drive stop signal to the inverter element switching circuit 46 in S25 to stop driving the inverter circuit 60. FIG. As a result, the forward current flowing through 527 of the reverse connection protection element 52 is stopped. If NO in S23, the process ends.

このように、インバータ回路60の素子を対象素子として用いても第1実施形態と同様の作用効果が得られる。対象素子は、U相上アーム素子61に限らず、V相又はW相の上アーム素子62、63でもよい。或いは、各上アーム素子61、62、63のDS間電圧Vdsが検出され、その最大値に基づいて異常検出されてもよい。 In this way, even if the elements of the inverter circuit 60 are used as target elements, the same effects as in the first embodiment can be obtained. The target element is not limited to the U-phase upper arm element 61 but may be the V-phase or W-phase upper arm elements 62 and 63 . Alternatively, the DS voltage Vds of each upper arm element 61, 62, 63 may be detected, and the abnormality may be detected based on the maximum value.

(第3実施形態)
図6を参照し、第3実施形態の電源供給回路203について説明する。第3実施形態では、バッテリ15の負極とインバータ回路60の低電位側とを接続するグランドラインLgに逆接続保護素子52が設けられている。この構成では、逆接続保護素子52は、ドレインがバッテリ15の負極側に接続され、ソースがインバータ回路60の低高電位側に接続される。寄生ダイオード527が順方向電流を導通する点は同じである。
(Third Embodiment)
A power supply circuit 203 according to the third embodiment will be described with reference to FIG. In the third embodiment, the reverse connection protection element 52 is provided on the ground line Lg connecting the negative electrode of the battery 15 and the low potential side of the inverter circuit 60 . In this configuration, the reverse connection protection element 52 has the drain connected to the negative electrode side of the battery 15 and the source connected to the low/high potential side of the inverter circuit 60 . It is the same in that the parasitic diode 527 conducts forward current.

第1実施形態と同様に、第3実施形態では電源リレー素子51が対象素子として用いられる。電源リレー素子51は、逆接続保護素子52の近傍に配置されており、逆接続保護素子52からの伝熱により温度上昇する。異常検出回路48や電源リレー開閉回路41の動作は第1実施形態と同じである。第3実施形態でも第1実施形態と同様の作用効果が得られる。 As in the first embodiment, the power relay element 51 is used as the target element in the third embodiment. The power relay element 51 is arranged in the vicinity of the reverse connection protection element 52 , and its temperature rises due to heat transfer from the reverse connection protection element 52 . The operations of the abnormality detection circuit 48 and the power relay switching circuit 41 are the same as in the first embodiment. In the third embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

(その他の実施形態)
(a)負荷は三相モータ等の多相モータに限らず、直流モータやモータ以外のアクチュエータでもよい。負荷駆動回路はインバータ回路に限らず、Hブリッジ回路等でもよい。
(Other embodiments)
(a) The load is not limited to a multiphase motor such as a three-phase motor, and may be a DC motor or an actuator other than a motor. The load drive circuit is not limited to an inverter circuit, and may be an H bridge circuit or the like.

(b)第2実施形態では、電源リレー素子を備えない回路構成を想定して、負荷駆動回路を構成する素子が対象素子として用いられる。ただし、電源リレー素子を備える回路構成であっても、逆接続保護素子からの伝熱特性によっては、負荷駆動回路を構成する素子が優先的に対象素子として選定されてもよい。或いは、電源リレー素子と負荷駆動回路を構成する素子との両方が対象素子として用いられてもよい。 (b) In the second embodiment, assuming a circuit configuration without a power supply relay element, an element constituting a load drive circuit is used as a target element. However, even in a circuit configuration including a power relay element, an element that constitutes the load drive circuit may be preferentially selected as the target element depending on the heat transfer characteristics from the reverse connection protection element. Alternatively, both the power relay element and the element forming the load drive circuit may be used as target elements.

以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。 As described above, the present invention is not limited to such an embodiment, and can be embodied in various forms without departing from the spirit of the present invention.

15・・・バッテリ、
201-203・・・電源供給回路、
41・・・電源リレー開閉回路、
48・・・異常検出回路、
51・・・電源リレー素子、 517・・・寄生ダイオード、
52・・・逆接続保護素子、 527・・・寄生ダイオード、
60・・・インバータ回路(負荷駆動回路)、
80・・・モータ(負荷)、
Lp・・・電源ライン、 Lg・・・グランドライン。
15 Batteries,
201-203 power supply circuit,
41 ... power relay switching circuit,
48 ... anomaly detection circuit,
51... power supply relay element, 517... parasitic diode,
52 reverse connection protection element, 527 parasitic diode,
60... Inverter circuit (load drive circuit),
80 motor (load),
Lp: power supply line, Lg: ground line.

Claims (4)

負荷(80)を駆動する負荷駆動回路(60)に、バッテリ(15)から電源を供給する電源供給回路であって、
前記バッテリの正極及び負極が正規の向きに接続された状態を前提として、前記バッテリの正極と前記負荷駆動回路の高電位側とを接続する電源ライン(Lp)、又は、前記バッテリの負極と前記負荷駆動回路の低電位側とを接続するグランドライン(Lg)に設けられ、前記バッテリの正極から前記負荷駆動回路を経由して前記バッテリの負極に向かう電流である順方向電流を導通する寄生ダイオード(527)を有する電界効果トランジスタで構成された逆接続保護素子(52)と、
前記逆接続保護素子の近傍に配置された電界効果トランジスタで構成された素子であり、前記逆接続保護素子からの伝熱により温度が上昇したとき、ドレインソース間のON抵抗が上昇する特性を有する対象素子について、当該対象素子のドレインソース間電圧に基づき前記逆接続保護素子の発熱異常を検出する異常検出回路(48)と、
を備え、
前記異常検出回路により前記逆接続保護素子の発熱異常が検出されたとき、前記順方向電流の通電が停止される電源供給回路。
A power supply circuit that supplies power from a battery (15) to a load drive circuit (60) that drives a load (80),
Assuming that the positive electrode and the negative electrode of the battery are connected in the normal direction, a power supply line (Lp) connecting the positive electrode of the battery and the high potential side of the load drive circuit, or the negative electrode of the battery and the A parasitic diode that is provided on a ground line (Lg) that connects the low potential side of the load drive circuit and conducts a forward current that is a current that flows from the positive electrode of the battery to the negative electrode of the battery via the load drive circuit. A reverse connection protection element (52) composed of a field effect transistor having (527);
It is an element composed of a field effect transistor arranged near the reverse connection protection element, and when the temperature rises due to heat transfer from the reverse connection protection element, the ON resistance between the drain and source increases. An abnormality detection circuit (48) for detecting a heat generation abnormality of the reverse connection protection element based on the drain-source voltage of the target element,
with
A power supply circuit in which the supply of the forward current is stopped when the abnormality detection circuit detects a heat generation abnormality of the reverse connection protection element.
前記電源ラインに設けられ、前記負荷駆動回路の高電位側から前記バッテリの正極に向かう電流である逆方向電流を導通する寄生ダイオード(517)を有する電界効果トランジスタで構成された電源リレー素子(51)と、
前記電源リレー素子をON/OFF操作する電源リレー開閉回路(41)と、
をさらに備え、
前記異常検出回路により前記逆接続保護素子の発熱異常が検出されたとき、前記電源リレー開閉回路は前記電源リレー素子を遮断する請求項1に記載の電源供給回路。
The power relay element (51) is provided on the power supply line and is composed of a field effect transistor having a parasitic diode (517) that conducts a reverse current that is a current flowing from the high potential side of the load drive circuit to the positive electrode of the battery. )and,
a power relay switching circuit (41) for turning on/off the power relay element;
further comprising
2. The power supply circuit according to claim 1, wherein the power relay opening/closing circuit cuts off the power relay element when the abnormality detection circuit detects the heat generation abnormality of the reverse connection protection element.
前記対象素子は、前記電源リレー素子である請求項2に記載の電源供給回路。 3. The power supply circuit according to claim 2, wherein said target element is said power relay element. 前記対象素子は、前記負荷駆動回路を構成する素子である請求項1または2に記載の電源供給回路。 3. The power supply circuit according to claim 1, wherein said target element is an element constituting said load drive circuit.
JP2022009176A 2022-01-25 2022-01-25 power supply circuit Pending JP2023108192A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022009176A JP2023108192A (en) 2022-01-25 2022-01-25 power supply circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022009176A JP2023108192A (en) 2022-01-25 2022-01-25 power supply circuit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023108192A true JP2023108192A (en) 2023-08-04

Family

ID=87475223

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022009176A Pending JP2023108192A (en) 2022-01-25 2022-01-25 power supply circuit

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2023108192A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5574845B2 (en) Power converter
CN102237849B (en) Motor drive device
JP5743934B2 (en) Inverter device and power steering device
JP4581892B2 (en) Robot controller
EP2472707B1 (en) Semiconductor drive device
JP6030849B2 (en) Semiconductor switch control device
JP4369392B2 (en) Charge / discharge control device
WO2010038339A1 (en) Normally-off protection element and control unit provided with same
JP2007228775A (en) Inverter device and drive control method for inverter circuit
US20140091853A1 (en) Switching circuit
JP2007282313A (en) Rotating machine drive unit
JP5392287B2 (en) Load drive device
KR101951040B1 (en) Inverter IGBT gate driving apparatus
JP3820167B2 (en) Semiconductor switching device
JP2007019812A (en) Load driving device provided with reverse connection protection function for power source
JP4862527B2 (en) Semiconductor device
JP4802948B2 (en) Load drive control device
JP5585514B2 (en) Load drive device
JP2023108192A (en) power supply circuit
JP2015027127A (en) Power converter
JP5778022B2 (en) Vehicle power supply device
JP5660996B2 (en) Electric motor control device
JP4135437B2 (en) Electric power steering device
JP6222002B2 (en) Current interrupt device
JP4804304B2 (en) Semiconductor device