JP2752315B2 - 過電圧保護装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、直流電源から負荷に至
る電流経路にハイサイドスイッチとして設けられたＮチ
ャネルのパワーＭＯＳＦＥＴを過電圧から保護する過電
圧保護装置に関し、特に、パワーＭＯＳＦＥＴを２端子
型の駆動装置により駆動する際に好適な過電圧保護装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体素子を用いた制御装置
において、電源に過電圧が発生した場合に電源に接続さ
れた出力用半導体素子が破壊するのを防止する過電圧保
護回路として、例えば特開昭５０−３６９４２号公報に
開示されているように、ツェナーダイオードのブレイク
ダウン電流で出力用半導体素子を強制的に導通させ、出
力用半導体素子の負荷にて過電圧を吸収するようにした
ものが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところがこうした従来
の過電圧保護回路を、直流電源から負荷に至る電流経路
に所謂ハイサイドスイッチとして設けられたＮチャネル
のパワーＭＯＳＦＥＴをＯＮ・ＯＦＦさせる２端子型の
駆動装置に適用すると、過電圧発生時に、パワーＭＯＳ
ＦＥＴが所定周波数でＯＮ・ＯＦＦして、パワーＭＯＳ
ＦＥＴが過熱し、場合によってはパワーＭＯＳＦＥＴが
熱破壊してしまうといった問題があった。以下、この問
題について詳しく説明する。

【０００４】まず、例えば図５に示す如く、バッテリ８
０から負荷８２に至る電流経路にメインスイッチ８４と
共に直列接続されたＮチャネルのパワーＭＯＳＦＥＴ８
６を駆動する２端子型の駆動装置は、メインスイッチ８
４がＯＮ状態でパワーＭＯＳＦＥＴ８６がＯＦＦ状態で
あるときにパワーＭＯＳＦＥＴ８６の両端（ドレイン−
ソース間）に生じる電圧により、ダイオードＤ10を介し
て電源コンデンサＣ10を充電して、この電源コンデンサ
Ｃ10に蓄積された電荷とパワーＭＯＳＦＥＴ８６の両端
電圧とにより、内部の制御回路８８や駆動回路９０等に
電源供給を行う補助電源９２を備えている。

【０００５】従って、こうした２端子型の駆動装置に上
記従来の過電圧保護回路を適用した場合、その過電圧保
護回路は、図５に符号９４で示すように、補助電源９２
から出力される電源電圧Ｖｃが所定の上限電圧に達した
ときに導通するツェナーダイオードＺＤ11〜ＺＤ13と、
駆動回路９０に設けられた駆動用トランジスタＴＲ10を
強制的にＯＦＦしてパワーＭＯＳＦＥＴ８６をＯＮさせ
るための保護用トランジスタＴＲ11と、ツェナーダイオ
ードＺＤ11〜ＺＤ13の導通時に流れるブレイクダウン電
流により保護用トランジスタＴＲ11をＯＮさせる（つま
りパワーＭＯＳＦＥＴをＯＮさせる）抵抗器Ｒ11，Ｒ12
とにより構成できる。

【０００６】なお、図５の駆動装置において、パワーＭ
ＯＳＦＥＴ８６をＯＮ・ＯＦＦさせる駆動回路９０は、
制御回路８８からの制御信号によりＯＮ・ＯＦＦされる
駆動用トランジスタＴＲ10がＯＦＦ状態であるとき、電
源電圧Ｖｃを抵抗器Ｒ13，Ｒ14を介してパワーＭＯＳＦ
ＥＴ８６のゲートに印加することにより、パワーＭＯＳ
ＦＥＴ８６をＯＮするように構成されており、更に、電
源電圧Ｖｃの異常時（過電圧時）に、パワーＭＯＳＦＥ
Ｔ８６のゲート電圧を所定電圧以下に制限する、過電圧
保護用のツェナーダイオードＺＤ14，ＺＤ15が設けられ
ている。

【０００７】上記のように構成された過電圧保護回路９
４では、メインスイッチ８４がＯＮ状態でしかもパワー
ＭＯＳＦＥＴ８６がＯＦＦ状態であるときに、バッテリ
電圧ＶB が過電圧となって、バッテリ８０から電源供給
を受ける電源コンデンサＣ10の端子電圧（電源電圧Ｖ
ｃ）がツェナーダイオードＺＤ11〜ＺＤ13のブレイク電
圧を越えたときに、保護用トランジスタＴＲ11がＯＮし
て、パワーＭＯＳＦＥＴ８６を強制的にＯＮさせる。

【０００８】ところで、こうした過電圧発生時にパワー
ＭＯＳＦＥＴ８６をＯＮすると、バッテリ８０から、パ
ワーＭＯＳＦＥＴ８６，メインスイッチ８４を介して、
負荷８２に電流が流れ、負荷８２の端子電圧、換言すれ
ば駆動装置のグランド電位ＫＧは、バッテリＶB からパ
ワーＭＯＳＦＥＴ８６のＯＮ電圧を引いた電圧に略等し
くなり、このときの駆動装置内の電源電圧Ｖｃは、グラ
ンド電位ＫＧを基準として、補助電源９２の電源コンデ
ンサＣ10の両端電圧となる。そして、この状態では、電
源コンデンサＣ10の正極側電位はバッテリ８０の正極側
電位よりも高くなるため、バッテリ８０から電源コンデ
ンサＣ10への充電はなく、電源コンデンサＣ10から制御
回路８８，過電圧保護回路９４等への放電により電源電
圧Ｖｃが即座に低下し、この電源電圧Ｖｃの低下に伴
い、過電圧保護回路９４内の保護用トランジスタＴＲ11
がＯＦＦし、パワーＭＯＳＦＥＴ８６もＯＦＦ状態とな
る。そして、このようにパワーＭＯＳＦＥＴ８６がＯＦ
Ｆすると、過電圧となっているバッテリ電圧ＶB が電源
コンデンサＣ10に再び印加されるため、電源電圧Ｖｃが
増加して過電圧保護回路９４が働き、パワーＭＯＳＦＥ
Ｔ８６がＯＮされる。

【０００９】すなわち、上記のように２端子型の駆動装
置に従来の過電圧保護回路を適用した場合には、駆動装
置が発振回路として動作し、パワーＭＯＳＦＥＴが周期
的にＯＮ・ＯＦＦされるようになるのである。そしてこ
のときの発振周波数は、ツェナーダイオードＺＤ11〜Ｚ
Ｄ13の接合容量や電源コンデンサＣ10の容量等によって
決まるが、通常、数百ＫＨｚにもおよび、例えばロード
ダンプ等によって過電圧が長時間発生すると、その間、
駆動装置は上記発振を繰り返すことになる。

【００１０】一方、図５に示した駆動回路９０の動作周
波数は、抵抗器Ｒ13，Ｒ14とパワーＭＯＳＦＥＴ８６の
ゲート容量とで決まるため、上記発振周波数にて保護用
トランジスタＴＲ11がＯＮ・ＯＦＦされると、ゲート電
圧は保護用トランジスタＴＲ11のＯＮ時とＯＦＦ時との
中間電位で安定する。その結果、パワーＭＯＳＦＥＴ８
６を、その内部抵抗が最小となる完全な飽和領域にて駆
動することができなくなり、パワーＭＯＳＦＥＴ８６
は、半ＯＮ状態となる飽和領域にて固定されてしまう。

【００１１】従って、過電圧が長時間発生すると、パワ
ーＭＯＳＦＥＴ８６での負荷電流に対する損失が増大
し、パワーＭＯＳＦＥＴ８６の発熱量が増加して、場合
によってはパワーＭＯＳＦＥＴ８６が熱破壊してしまう
のである。なお、パワーＭＯＳＦＥＴ８６のゲート容量
を小さくして、駆動回路９０の動作周波数を増大すれ
ば、上記発振によるパワーＭＯＳＦＥＴ８６の発熱を抑
制できるようになるが、この場合、パワーＭＯＳＦＥＴ
８６の許容電流が小さくなるため、今度は、過電圧時の
高速スイッチング動作によってパワーＭＯＳＦＥＴ８６
に過電流が流れ、この結果、上記と同様、パワーＭＯＳ
ＦＥＴが熱破壊を生じることになる。

【００１２】本発明は、こうした問題に鑑みなされたも
ので、直流電源から負荷に至る電流経路にハイサイドス
イッチとして設けられたＮチャネルのパワーＭＯＳＦＥ
Ｔを２端子型の駆動装置により駆動する際、直流電源に
過電圧が発生したときに、駆動装置を発振回路として動
作させることなく、パワーＭＯＳＦＥＴを確実にＯＮし
て、パワーＭＯＳＦＥＴの破壊を防止することのできる
過電圧保護回路を提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めになされた本発明は、直流電源から負荷に至る電流経
路に設けられたＮチャネルのパワーＭＯＳＦＥＴと、該
パワーＭＯＳＦＥＴに並列に設けられ、該パワーＭＯＳ
ＦＥＴの両端電圧により電源コンデンサに電荷を蓄積す
ると共に、該電源コンデンサに蓄積された電荷及び上記
スイッチング素子の両端電圧により電源電圧を発生する
補助電源と、該補助電源から電源供給を受けて動作し、
外部から入力される制御信号により上記パワーＭＯＳＦ
ＥＴをＯＮ・ＯＦＦして上記負荷を駆動する駆動回路
と、を備えた駆動装置に設けられ、上記直流電源に過電
圧が発生したときに上記パワーＭＯＳＦＥＴをＯＮし
て、該パワーＭＯＳＦＥＴを過電圧から保護する過電圧
保護装置であって、上記補助電源から供給される電源電
圧が所定の判定電圧を越えているとき上記直流電源に過
電圧が発生した旨を判定する過電圧判定手段と、該過電
圧判定手段が過電圧を判定していなければ上記判定電圧
を第１の判定電圧に設定し、上記過電圧判定手段が過電
圧を判定するとその後上記過電圧判定手段が過電圧を判
定しなくなるまで、上記判定電圧を第１の判定電圧より
所定電圧低い第２の判定電圧に設定する判定電圧設定手
段と、上記過電圧判定手段が過電圧を判定しているとき
に、上記パワーＭＯＳＦＥＴをＯＮする保護手段と、を
備えたことを特徴としている。

【００１４】

【作用及び発明の効果】上記のように構成された本発明
の過電圧保護装置においては、過電圧判定手段が、補助
電源から供給される電源電圧が所定の判定電圧を越えて
いるときに、直流電源に過電圧が発生した旨を判定し、
この過電圧判定手段により過電圧が判定されると、保護
手段が、パワーＭＯＳＦＥＴをＯＮする。また、過電圧
判定手段における判定電圧は、判定電圧設定手段によ
り、過電圧判定手段が過電圧を判定していなければ第１
の判定電圧に設定され、過電圧判定手段が過電圧を判定
すると、その後過電圧判定手段が過電圧を判定しなくな
るまで、第１の判定電圧より所定電圧低い第２の判定電
圧に設定される。

【００１５】つまり、本発明では、過電圧判定手段にお
ける判定電圧に所謂ヒステリシスを設け、過電圧判定手
段が直流電源の過電圧を判定すると、その後過電圧判定
用の電圧を通常の判定電圧（第１の判定電圧）より低い
第２の判定電圧に変更することにより、パワーＭＯＳＦ
ＥＴをＯＮした後、補助電源からの電源電圧が低下して
パワーＭＯＳＦＥＴがＯＦＦされるまでの時間を長くし
て、直流電源に過電圧が生じたときにパワーＭＯＳＦＥ
Ｔが高速でＯＮ・ＯＦＦされるのを防止するのである。

【００１６】この結果、本発明によれば、従来装置のよ
うに、直流電源に過電圧が生じたときに、パワーＭＯＳ
ＦＥＴが高速でＯＮ・ＯＦＦされて、パワーＭＯＳＦＥ
Ｔが過熱する、といったことはなく、パワーＭＯＳＦＥ
Ｔを確実に保護することができるようになる。

【００１７】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面と共に説明す
る。まず図２は、本発明が適用された車両用方向指示装
置全体の構成を表わす概略構成図であり、図１はこの装
置内のパワーＭＯＳＦＥＴの駆動回路及び過電圧保護回
路の構成を表わす電気回路図である。

【００１８】図２に示す如く、本実施例の車両用方向指
示装置は、車両の左・右に夫々設けられた方向指示灯１
０Ｌ，１０Ｒと、これら方向指示灯１０Ｌ，１０Ｒの何
れか一方を点灯するために必要に応じて車両運転者によ
り操作される方向指示スイッチ１２と、方向指示スイッ
チ１２及びヒューズ１６を介して方向指示灯１０Ｌ又は
１０Ｒに電源供給を行うためのバッテリ１４とからなる
方向指示灯点灯用の電流経路に設けられ、方向指示スイ
ッチ１２のＯＮ時に該電流経路を周期的に導通・遮断す
ることにより、方向指示スイッチ１２により接続された
何れかの方向指示灯１０Ｌ又は１０Ｒを点滅させるため
のものであり、その電流経路を導通・遮断するために、
バッテリ１４に端子ＴＢを介してドレインが接続され、
方向指示スイッチ１２に端子ＴＬを介してソースが接続
されたＮチャネルのパワーＭＯＳＦＥＴ１８を備えてい
る。

【００１９】またパワーＭＯＳＦＥＴ１８が接続された
端子ＴＢ−ＴＬ間には、パワーＭＯＳＦＥＴ１８に並列
に、抵抗器Ｒ１，ダイオードＤ１，電源コンデンサＣ１
からなる補助電源が接続されている。この補助電源は、
図５に示した補助電源９２と同様、方向指示スイッチ１
２がＯＮ状態で、しかもパワーＭＯＳＦＥＴ１８がＯＦ
Ｆ状態であるときに、端子ＴＢ−ＴＬ間に生じる電圧に
より電源コンデンサＣ１を充電しておき、この電源コン
デンサＣ10に蓄積された電荷とパワーＭＯＳＦＥＴ８６
の両端電圧とにより、当該装置内に電源供給を行うもの
である。

【００２０】また、電源コンデンサＣ１には、定電流回
路ＩＣ，ツェナーダイオードＤ２及びトランジスタＴＲ
１からなる定電圧回路が接続されており、この定電圧回
路から出力される定電圧ＶT によって、パワーＭＯＳＦ
ＥＴ１８をＯＮ・ＯＦＦ制御するに当たって使用する各
種基準電圧を生成できるようにされている。

【００２１】一方、本実施例の車両用方向指示装置に
は、パワーＭＯＳＦＥＴ１８を駆動するための駆動回路
２０と、充放電用コンデンサＣ０と抵抗器Ｒ０とからな
る積分回路と、方向指示スイッチ１２のＯＮ時に積分回
路にバッファＢ１を介して充放電用の制御電圧を印加し
て充放電用コンデンサＣ０を充放電することにより、方
向指示灯１０Ｌ，１０Ｒを点滅させる前記制御信号とし
ての点滅信号Ｓ１を生成する点滅回路２２と、方向指示
スイッチ１２がＯＦＦされたことを検出して、トランジ
スタＴＲ２をＯＮし、充放電用コンデンサＣ０を急速放
電させる急速放電回路２４と、パワーＭＯＳＦＥＴ１８
から方向指示灯１０Ｌ，１０Ｒに至る電流経路の短絡・
断線を検出して、点滅回路２２による方向指示灯１０
Ｌ，１０Ｒの点滅動作を禁止することにより、その電流
経路の短絡，断線等によってパワーＭＯＳＦＥＴ１８に
過電流が流れるのを防止する短絡・断線検出回路２６
と、短絡・断線検出回路２６における短絡・断線の検出
用の判定電圧を生成する基準電源２８と、補助電源から
供給される電源電圧Ｖｃから、バッテリ電圧ＶB の異常
（過電圧）を検出して、パワーＭＯＳＦＥＴ１８を強制
的にＯＮさせる過電圧保護回路３０と、が備えられてい
る。

【００２２】ここで、点滅回路２２は、定電圧回路から
の定電圧ＶT を分圧して充放電用コンデンサＣ０の下限
電圧と上限電圧とを生成し、充放電用コンデンサＣ０の
両端電圧が上限電圧に達するまでの間、バッファＢ１の
出力をHighレベルにして、充放電用コンデンサＣ０を所
定の時定数にて充電し、充放電用コンデンサＣ０の両端
電圧が上限電圧に達すると、その後両端電圧が下限電圧
に達するまでの間、バッファＢ１の出力をLow レベルに
して、充放電用コンデンサＣ０を所定の時定数にて放電
させる、といった手順で、充放電用コンデンサＣ０を繰
返し充放電し、その充電時にパワーＭＯＳＦＥＴ１８を
ＯＮさせるためのLow レベルの点滅信号Ｓ１を出力す
る、従来より周知のものである。

【００２３】また、急速放電回路２４は、パワーＭＯＳ
ＦＥＴ１８のＯＦＦ時に当該装置に供給されるバッテリ
電圧ＶB から、方向指示スイッチ１２がＯＦＦされたこ
とを検出して、トランジスタＴＲ２をＯＮし、充放電用
コンデンサＣ０を急速放電させることにより、次に方向
指示スイッチ１２がＯＮ操作されたときに、充放電用コ
ンデンサＣ０の充電を電荷零の初期状態から開始して、
方向指示灯１０Ｌ又は１０Ｒを方向指示スイッチ１２の
ＯＮ直後から一定周期で点滅させるためのものであり、
本願出願人が特願平５−２４００３６号にて先に提案し
た回路である。なお、この急速放電回路２４は、定電圧
回路から出力される定電圧ＶT が所定電圧以下となっ
て、当該装置が正常に動作できなくなったときに、充放
電用コンデンサＣ０を急速放電させるようにしてもよ
い。

【００２４】次に、基準電源２８は、定電圧回路からの
定電圧ＶT と補助電源から供給されるバッテリ電圧に比
例した電源電圧Ｖｃとを合成して、パワーＭＯＳＦＥＴ
１８のＯＮ時に方向指示灯１０Ｌ，１０Ｒに流れる負荷
電流に対応した電圧を生成し、更にその電圧をダイオー
ド等によりパワーＭＯＳＦＥＴ１８の温度特性に見合う
電圧に補正して、パワーＭＯＳＦＥＴ１８のＯＮ時に流
れる過電流に対応した判定電圧を生成するものであり、
短絡・断線検出回路２６は、パワーＭＯＳＦＥＴ１８の
ＯＮ時に、グランド電位ＫＧを基準とするバッテリ電圧
ＶB ，換言すればパワーＭＯＳＦＥＴ１８のドレイン−
ソース間電圧を取り込み、その電圧値が上記過電流判定
電圧を越えたときに、パワーＭＯＳＦＥＴ１８から方向
指示灯１０Ｌ，１０Ｒに至る電流経路に短絡，断線等の
異常が発生したと判断して、点滅回路２２によるパワー
ＭＯＳＦＥＴ１８の点滅動作を禁止する。なお、この短
絡・断線検出回路２６及び基準電源２８は本願出願人が
特願平５−２６２５８０号にて先に提案した回路であ
る。

【００２５】なお、本実施例の車両用方向指示装置を構
成する上記各部の内、図２において一点鎖線で囲んだ、
パワーＭＯＳＦＥＴ１８，抵抗器Ｒ１，抵抗器Ｒ０と充
放電用コンデンサＣ０とからなる積分回路，及び電源コ
ンデンサＣ１以外の部分は、一つのＩＣパッケージ内に
収納される。また図２において、ＶＲは方向指示灯１０
Ｒの両端電圧を、ＶＬは方向指示灯１０Ｌの両端電圧
を、夫々表わしている。

【００２６】次に、駆動回路２０及び過電圧保護回路３
０の構成について、図１を用いて詳細に説明する。図１
に示す如く、本実施例の駆動回路２０は、図５に例示し
た従来装置と同様、点滅回路２２から出力される点滅信
号Ｓ１によりＯＮ・ＯＦＦされる駆動用トランジスタＴ
Ｒ３を備え、駆動用トランジスタＴＲ３がＯＦＦ状態で
あるとき（つまり点滅信号Ｓ１がLow レベルであると
き）、抵抗器Ｒ３，Ｒ４を介してパワーＭＯＳＦＥＴ１
８のゲートに電源電圧Ｖｃを印加することにより、パワ
ーＭＯＳＦＥＴ１８をＯＮするように構成されており、
更に、電源電圧Ｖｃの異常時（過電圧時）に、パワーＭ
ＯＳＦＥＴ１８のゲート電圧を所定電圧以下に制限する
過電圧保護用のツェナーダイオードＺＤ４，ＺＤ５を備
えている。

【００２７】次に、本実施例の過電圧保護回路３０は、
補助電源から供給される電源電圧Ｖｃに基づきバッテリ
電圧ＶB の異常（過電圧）を判定して、パワーＭＯＳＦ
ＥＴ８６を強制的にＯＮさせるものであり、図５に例示
した従来装置と同様、電源電圧Ｖｃが所定の上限電圧Ｖ
HHに達したときに導通するツェナーダイオードＺＤ１〜
ＺＤ３と、駆動回路２０内の駆動用トランジスタＴＲ３
を強制的にＯＦＦして、パワーＭＯＳＦＥＴ８６をＯＮ
させる保護用トランジスタＴＲ５と、ツェナーダイオー
ドＺＤ１〜ＺＤ３の導通時に流れるブレイクダウン電流
により、保護用トランジスタＴＲ５にバイアス電圧を印
加して、保護用トランジスタＴＲ５をＯＮさせる（つま
りパワーＭＯＳＦＥＴをＯＮさせる）抵抗器Ｒ５，Ｒ６
とを備えている。

【００２８】また、本実施例の過電圧保護回路３０に
は、ベースが抵抗器Ｒ９を介して抵抗器Ｒ５と抵抗器Ｒ
６との接続点に接続され、エミッタが当該装置の接地ラ
イン（グランド電位ＫＧ）に接続され、コレクタが抵抗
器Ｒ７及びＲ８を介して当該装置の電源ライン（電源電
圧ＶC ）に接続されたＮＰＮ型のトランジスタＴＲ６
と、ベースが抵抗器Ｒ７と抵抗器Ｒ８との接続点に接続
され、エミッタ及びコレクタがツェナーダイオードＺＤ
１の両端に夫々接続されたＰＮＰ型のトランジスタＴＲ
７とが備えられている。

【００２９】従って、本実施例の過電圧保護回路３０に
おいては、電源電圧Ｖｃが上限電圧ＶHHに達して、ツェ
ナーダイオードＺＤ１〜ＺＤ３が導通し、保護用トラン
ジスタＴＲ５がＯＮされると、同時に、トランジスタＴ
Ｒ６，延いてはトランジスタＴＲ７がＯＮし、ツェナー
ダイオードＺＤ１の両端がトランジスタＴＲ７により短
絡されることとなり、その後は、電源電圧Ｖｃが、ツェ
ナーダイオードＺＤ２及びＺＤ３の降伏電圧にて決定さ
れる上限電圧ＶHHよりツェナーダイオードＺＤ１の降伏
電圧分低い下限電圧ＶHL以下になるまでの間、保護用ト
ランジスタＴＲのＯＮ状態、延いてはパワーＭＯＳＦＥ
ＴのＯＮ状態が保持されることとなる。

【００３０】次に、上記のように構成された本実施例の
車両用方向指示装置の動作及びその効果について、図３
に示すタイムチャートに沿って説明する。まず、図３に
示す領域Ａのように、電源電圧Ｖｃの正常時には、方向
指示スイッチ１２が方向指示灯１０Ｌ又は１０Ｒ側に接
続されると、点滅回路２２が動作し、点滅回路２２から
充放電用コンデンサＣ０の充放電時間に同期して周期的
に変化する点滅信号Ｓ１が出力される。そして、この点
滅信号Ｓ１がLow レベルであればパワーＭＯＳＦＥＴ１
８がＯＮし、点滅信号Ｓ１がHighレベルであればパワー
ＭＯＳＦＥＴ１８がＯＦＦするため、方向指示スイッチ
１２が接続された方向指示灯１０Ｒ又は１０Ｌには周期
的に電源が供給され、方向指示灯１０Ｒ又は１０Ｌは点
滅する。

【００３１】次に、図３に示す領域Ｂのように、方向指
示スイッチ１２がＯＦＦ状態のときに過電圧が発生した
場合、当該装置は、バッテリ１４に対して開放されてい
るため、過電圧にてパワーＭＯＳＦＥＴ１８や内部回路
が破壊されることはない。一方、図３に示す領域Ｃのよ
うに、方向指示スイッチ１２がＯＮ状態で、点滅信号Ｓ
１がHighレベル，つまりパワーＭＯＳＦＥＴ１８がＯＦ
Ｆ状態であるときに、過電圧が発生して、電源電圧Ｖｃ
が上限電圧ＶHHに達すると、過電圧保護回路３０内のツ
ェナーダイオードＺＤ１〜ＺＤ３がブレイクして、保護
用トランジスタＴＲ５がＯＮし、パワーＭＯＳＦＥＴ１
８が強制的にＯＮされる。また過電圧が発生した瞬間、
端子ＴＢ−ＴＬ間（換言すればパワーＭＯＳＦＥＴ１８
のドレイン−ソース間）に過電圧が加わるが、この電圧
は略上限電圧ＶHHまで上昇した後、パワーＭＯＳＦＥＴ
１８がＯＮするため、即座に低下する。

【００３２】そして、このようにパワーＭＯＳＦＥＴ１
８がＯＮされると、電源電圧Ｖｃは、上限電圧ＶHHか
ら、電源コンデンサＣ１の容量及び内部回路の消費電流
に従って緩やかに低下する。一方、このようにパワーＭ
ＯＳＦＥＴ１８がＯＮすると、同時に過電圧保護回路３
０内のトランジスタＴＲ６及びＴＲ７がＯＮして、ツェ
ナーダイオードＺＤ１の両端が短絡されるため、電源電
圧Ｖｃが下限電圧ＶHLになるまでパワーＭＯＳＦＥＴ１
８のＯＮ状態は継続され、電源電圧Ｖｃが下限電圧ＶHL
まで低下した時点で、パワーＭＯＳＦＥＴ１８の通常の
ＯＮ・ＯＦＦ制御が再開される。

【００３３】この間、パワーＭＯＳＦＥＴ１８及び内部
回路には、上限電圧ＶHHを越える過電圧が印加されるこ
とはないので、パワーＭＯＳＦＥＴ１８及び回路内の半
導体が耐圧破壊を起こすことは無い。また、パワーＭＯ
ＳＦＥＴ１８のゲートは、ツェナーダイオードＺＤ４及
びＺＤ５の降伏電圧にて決定される電圧にてバイアスさ
れるため、パワーＭＯＳＦＥＴ１８は極めて良好なＯＮ
状態となり、しかも、従来装置のようにパワーＭＯＳＦ
ＥＴ１８が高周波でＯＮ・ＯＦＦされることもないの
で、パワーＭＯＳＦＥＴ１８が熱破壊することもない。

【００３４】また次に、図３に示す領域Ｄのように、パ
ワーＭＯＳＦＥＴ１８が点滅回路２２から出力される点
滅信号Ｓ１によりＯＮ状態になっているとき、過電圧が
発生した場合には、過電圧はパワーＭＯＳＦＥＴ１８か
ら負荷である方向指示灯１０Ｌ又は１０Ｒを介して放電
されるため、パワーＭＯＳＦＥＴ１８や内部回路に過電
圧が印加されることはなく、何等問題はない。

【００３５】以上詳述したように、本実施例の車両用方
向指示装置においては、過電圧の判定を行う過電圧判定
手段として、ツェナーダイオードＺＤ１〜ＺＤ３を用
い、電源電圧ＶｃがこのツェナーダイオードＺＤ１〜Ｚ
Ｄ３の降伏電圧にて決定される上限電圧ＶHHに達した場
合には、過電圧が発生したとして、パワーＭＯＳＦＥＴ
１８を強制的にＯＮさせ、更にパワーＭＯＳＦＥＴ１８
のＯＮ後は、ツェナーダイオードＺＤ１の両端を短絡し
て、過電圧の判定電圧をツェナーダイオードＺＤ２及び
ＺＤ３の降伏電圧にて決定される下限電圧ＶHLに切り換
え、パワーＭＯＳＦＥＴ１８のＯＮ後、電源電圧Ｖｃが
低下して、パワーＭＯＳＦＥＴ１８がＯＦＦされるまで
の時間を長くするようにしている。このため、本実施例
によれば、従来装置のように、過電圧発生時にパワーＭ
ＯＳＦＥＴ１８が高速でＯＮ・ＯＦＦして、パワーＭＯ
ＳＦＥＴが過熱するのを防止でき、パワーＭＯＳＦＥＴ
を確実に保護することができるようになる。

【００３６】ここで、上記実施例では、過電圧保護回路
３０を、ツェナーダイオードＺＤ１〜ＺＤ３を用いて過
電圧を判定するように構成したが、過電圧保護回路３０
としては、例えば図４に示す如く、分圧抵抗器Ｒ21及び
Ｒ22を用いて電源電圧Ｖｃを分圧すると共に、分圧抵抗
器Ｒ31〜Ｒ33を用いて定電圧回路からの定電圧ＶTを分
圧して過電圧判定用の基準電圧Ｖref （＝ＶHH）を生成
し、分圧抵抗器Ｒ21及びＲ22により分圧した電源電圧Ｖ
ｃの分圧値ＶCCと基準電圧Ｖref とをコンパレータ３２
を用いて大小比較することにより、分圧値ＶCCが基準電
圧Ｖref 以上となったときにコンパレータ３２から過電
圧の判定信号（Highレベル）を出力して、抵抗器Ｒ５を
介して保護用トランジスタＴＲ５をＯＮするようにし、
更に過電圧判定時には、コンパレータ３２からの判定信
号により、抵抗器Ｒ35を介してトランジスタＴＲ30をＯ
Ｎして、基準電圧Ｖref 生成用の分圧抵抗器Ｒ33を短絡
させ、基準電圧Ｖref を通常より低い基準電圧Ｖref
（＝ＶHL）に切り換えるように構成しても、上記実施例
と同様の効果を得ることができる。

【００３７】そして過電圧保護回路３０をこのように構
成すれば、上記実施例の過電圧保護回路に比べ、過電圧
の検出電圧（ＶHH），過電圧保護の解除電圧（ＶHL），
過電圧判定時間等を自由に設定でき、しかもツェナーダ
イオードのような温度特性もないため、過電圧保護を高
精度に行うことが可能となる。

【００３８】また、上記実施例では、本発明の過電圧保
護装置を、車両用方向指示装置に適用した場合について
説明したが、本発明は、ハイサイドスイッチとして使用
されるＮチャネルのパワーＭＯＳを２端子型の駆動回路
によって駆動する装置であれば適用でき、上記実施例と
同様の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の過電圧保護回路及びパワーＭＯＳＦＥ
Ｔの駆動回路を表わす電気回路図である。

【図２】実施例の車両用方向指示装置全体の構成を表わ
す概略構成図である。

【図３】実施例の車両用方向指示装置の動作を表わすタ
イムチャートである。

【図４】過電圧保護回路の他の構成例を表わす電気回路
図である。

【図５】従来の過電圧保護回路の構成を表わす電気回路
図である。

【符号の説明】

１０Ｌ，１０Ｒ…方向指示灯 １２…方向指示スイッ
チ １４…バッテリ １８…パワーＭＯＳＦＥＴ ２０
…駆動回路 ２２…点滅回路 ３０…過電圧保護回路 ３２…コ
ンパレータ Ｃ１…電源コンデンサ ＺＤ１〜ＺＤ５…ツェナーダ
イオード ＴＲ３…駆動用トランジスタ ＴＲ５…保護用トラン
ジスタ

フロントページの続き (72)発明者 中村 克己 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (72)発明者 池本 秀行 愛知県安城市篠目町井山３番地 アンデ ン株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H03K 17/08

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電源から負荷に至る電流経路に設け
   られたＮチャネルのパワーＭＯＳＦＥＴと、 該パワーＭＯＳＦＥＴに並列に設けられ、該パワーＭＯ
   ＳＦＥＴの両端電圧により電源コンデンサに電荷を蓄積
   すると共に、該電源コンデンサに蓄積された電荷及び上
   記スイッチング素子の両端電圧により電源電圧を発生す
   る補助電源と、 該補助電源から電源供給を受けて動作し、外部から入力
   される制御信号により上記パワーＭＯＳＦＥＴをＯＮ・
   ＯＦＦして上記負荷を駆動する駆動回路と、 を備えた駆動装置に設けられ、上記直流電源に過電圧が
   発生したときに上記パワーＭＯＳＦＥＴをＯＮして、該
   パワーＭＯＳＦＥＴを過電圧から保護する過電圧保護装
   置であって、 上記補助電源から供給される電源電圧が所定の判定電圧
   を越えているとき上記直流電源に過電圧が発生した旨を
   判定する過電圧判定手段と、 該過電圧判定手段が過電圧を判定していなければ上記判
   定電圧を第１の判定電圧に設定し、上記過電圧判定手段
   が過電圧を判定するとその後上記過電圧判定手段が過電
   圧を判定しなくなるまで、上記判定電圧を第１の判定電
   圧より所定電圧低い第２の判定電圧に設定する判定電圧
   設定手段と、 上記過電圧判定手段が過電圧を判定しているときに、上
   記パワーＭＯＳＦＥＴをＯＮする保護手段と、 を備えたことを特徴とする過電圧保護装置。