JP3005146B2 - パワートランジスタの保護装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パワートランジスタの
保護装置に関し、特に、コンデンサの充放電によって得
られる発振信号に基づき周期的にオン・オフされるパワ
ートランジスタの保護装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、方向指示灯のランプを点・滅
させる駆動装置や、モータ，ランプ等をＰＷＭ（パルス
幅変調）信号により駆動するＰＷＭ制御装置では、直流
電源から負荷に電源供給を行なうための電流経路に直列
にパワートランジスタを設け、このパワートランジスタ
を、コンデンサの充放電によって得られる発振信号に基
づき、周期的にオン・オフするようにされている。

【０００３】すなわち、この種の駆動装置では、充放電
用のコンデンサを、その両端電圧が所定の２値の間で変
化するように抵抗器を介して充放電し、コンデンサの充
電時にはパワートランジスタをオン、コンデンサの放電
時にはパワートランジスタをオフすることにより、パワ
ートランジスタを一定周期でオン・オフさせるとか、或
は、上記充放電によって変化するコンデンサの両端電圧
と基準電圧とを比較することにより、所望デューティ比
の駆動信号（ＰＷＭ信号）を生成し、その生成したＰＷ
Ｍ信号によりパワートランジスタをオン・オフさせる、
といったことが行なわれている。

【０００４】一方、こうした駆動装置に用いられるパワ
ートランジスタには、パワートランジスタを過電流や過
熱による破壊から保護するために、通常、例えば特開昭
５９−３２２２４号公報に開示されているように、パワ
ートランジスタがオンされてから所定の遅延時間経過
後、負荷の電流経路に接続されたパワートランジスタの
端子間電圧（パワートランジスタがバイポーラトランジ
スタであればコレクタ−エミッタ間電圧ＶCE、電界効果
トランジスタ（ＦＥＴ）であればドレイン−ソース間電
圧ＶDS）が、所定電圧以上であるか否かによって、パワ
ートランジスタに過電流が流れているか否かを判定し、
過電流判定時には、サイリスタ，トランジスタ等からな
るラッチ回路を介して、パワートランジスタを強制的且
つ継続的にオフするように構成された保護装置が設けら
れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、こうした従
来の保護装置では、パワートランジスタの駆動信号がオ
フ状態になるか、電源から負荷への電流経路にパワート
ランジスタとは別に設けられた電源スイッチがオフ状態
となると、ラッチ回路によるラッチを解除して、次に負
荷の駆動を開始する際には、パワートランジスタを再び
オンできるようにされていたため、パワートランジスタ
を、上記駆動装置により周期的にオン・オフさせる場合
や、電源スイッチが繰返しオン操作された場合には、た
とえ保護装置を備えていても、パワートランジスタの発
熱が進み、いずれ破壊してしまうといった問題があっ
た。

【０００６】つまり、従来の保護装置は、パワートラン
ジスタがオンして所定の遅延時間経過後、パワートラン
ジスタの端子間電圧から、負荷の短絡，パワートランジ
スタの内部抵抗増加等によって生じる過電流を判定し
て、パワートランジスタをオフするようにされているた
め、パワートランジスタのオン後一定時間は必ず電流が
流れることになる。従って、上記駆動装置によってパワ
ートランジスタが周期的にオン・オフされたり、電源ス
イッチが繰返しオン操作された場合には、たとえ保護装
置を備えていても、パワートランジスタには一定時間必
ず電流が流れることとなり、この電流によってパワート
ランジスタの発熱が進み、いずれ破壊してしまうことに
なるのである。

【０００７】また従来の保護装置は、ノイズの影響を受
け易く、パワートランジスタに過電流が流れていないに
もかかわらず、パワートランジスタが強制的にオフされ
てしまう、といった問題もあった。つまり、例えば、パ
ワートランジスタが設けられた電流経路に乗ったノイズ
により、過電流を誤判定して、ラッチ回路を作動させて
しまうとか、ラッチ回路がノイズによって直接作動して
しまうといったことがあった。

【０００８】なお、ノイズによる過電流の誤判定を防止
するために、パワートランジスタの端子間電圧から過電
流を判定した後、その判定信号を積分回路等で遅延し
て、ラッチ回路に入力することも考えられるが、この場
合、積分回路等の遅延回路を別途設けなければならず、
しかもノイズによるラッチ回路の誤動作を防止すること
はできない。

【０００９】本発明は、こうした問題に鑑みなされたも
ので、上記のようにコンデンサの充放電によって得られ
る発振信号に基づき周期的にオン・オフされるパワート
ランジスタの過電流を、ノイズの影響を受けることなく
正確に判定でき、しかも過電流判定後は、パワートラン
ジスタを確実に保護することのできるパワートランジス
タの保護装置を提供することを目的としている。

【００１０】

【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、充放電用のコンデンサと、該コ
ンデンサの両端電圧が予め設定された下限電圧と上限電
圧との間で変化するように、上記コンデンサを所定の時
定数にて充放電する充放電回路と、該充放電回路が上記
コンデンサを充電しているとき、又は、上記コンデンサ
の両端電圧が上記下限電圧と上限電圧との間の所定電圧
以上であるとき、直流電源から負荷に電源供給を行なう
ための電流経路に直列に設けられたパワートランジスタ
をオンして、負荷を駆動する駆動回路と、を備えたパワ
ートランジスタの駆動装置に設けられ、該パワートラン
ジスタが破壊するのを防止するパワートランジスタの保
護装置であって、上記電流経路に接続されたパワートラ
ンジスタの端子間電圧が過電流判定電圧を越えたか否か
を判定する過電流判定手段と、該過電流判定手段にて上
記端子間電圧が上記過電流判定電圧を越えたと判定され
ているとき、上記充放電回路が上記コンデンサの充電を
停止して放電を開始する上記上限電圧を、通常より大き
い駆動停止判定電圧以上の値に変更することにより、上
記駆動回路によりオンされる上記パワートランジスタの
オン時間を長くする上限電圧変更手段と、上記コンデン
サの両端電圧が上記駆動停止判定電圧以上であるか否か
を判定し、該両端電圧が上記駆動停止判定電圧以上であ
るとき、上記パワートランジスタを強制的にオフさせ、
更に上記充放電回路を上記コンデンサの充電状態に保持
する駆動停止手段と、を備えたことを特徴としている。

【００１１】

【作用及び発明の効果】このように、本発明のパワート
ランジスタの保護装置は、コンデンサの充放電によって
得られる発振信号に基づきパワートランジスタをオン・
オフさせる駆動装置に設けられており、まず過電流判定
手段が、パワートランジスタの端子間電圧が過電流判定
電圧を越えたか否かによって、パワートランジスタに過
電流が流れているか否か判定する。そして、この過電流
判定手段が、パワートランジスタの端子間電圧が過電流
判定電圧を越えていると判定しているときには、上限電
圧変更手段が、駆動装置内の充放電回路がコンデンサの
充電を停止して放電を開始する上限電圧を、通常より大
きい駆動停止判定電圧以上の値に変更することにより、
駆動回路によりオンされるパワートランジスタのオン時
間を長くする。また、駆動停止手段が、コンデンサの両
端電圧が駆動停止判定電圧以上であるか否かを判定し、
両端電圧が駆動停止判定電圧以上であれば、パワートラ
ンジスタを強制的にオフさせ、充放電回路をコンデンサ
の充電状態に保持する。

【００１２】すなわち、本発明では、パワートランジス
タの端子間電圧が過電流判定電圧を越え、過電流判定手
段がパワートランジスタに過電流が流れていると判定す
ると、上限電圧変更手段の動作によって、充放電回路
が、コンデンサの両端電圧が通常より大きい駆動停止判
定電圧以上の値になるまでコンデンサを充電し続ける。
このため、本発明では、過電流判定手段が過電流を判定
した後、パワートランジスタがオフされるまでの時間
が、コンデンサの充電時間によって遅延され、パワート
ランジスタのオン時間が通常よりも長くなる。

【００１３】そして、このようにパワートランジスタの
オン時間が通常よりも延長されることにより、コンデン
サの両端電圧が駆動停止判定電圧以上になると、駆動停
止手段が、パワートランジスタには確実に過電流が流れ
ているものとして、パワートランジスタを強制的にオフ
させ、パワートランジスタを過電流から保護する。一
方、パワートランジスタのオン時間が通常よりも延長さ
れた状態で、コンデンサの両端電圧が駆動停止判定電圧
以上になる前にパワートランジスタの端子間電圧が正常
に戻った場合には、過電流判定手段にて端子間電圧が過
電流判定電圧を越えていない旨が判定されて、上限電圧
変更手段が動作を停止するので、充放電回路はコンデン
サの充電を停止して、放電を開始する。

【００１４】従って、本発明のパワートランジスタの保
護装置によれば、パワートランジスタに過電流が確実に
流れている場合にだけ、パワートランジスタを強制的に
オフして、パワートランジスタを過電流から保護するこ
とができ、過電流判定手段がノイズの影響を受けて一時
的に過電流を誤判定した際に、パワートランジスタを誤
ってオフしてしまうのを防止できる。また、本発明で
は、過電流判定手段による過電流の判定が正確に行われ
ているか否かを判断するために、パワートランジスタの
オン時間を延長するが、このオン時間の延長のために、
駆動装置内の充放電回路を使用していることから、特別
な遅延回路を設けることなく実現できる。

【００１５】また、次に、駆動停止手段は、コンデンサ
の両端電圧が駆動停止判定電圧以上であるときに、パワ
ートランジスタを強制的にオフするだけでなく、充放電
回路をコンデンサの充電状態に保持するようにされてい
る。このため、過電流判定後、パワートランジスタを一
旦オフした後は、コンデンサは、その両端電圧が駆動停
止判定電圧に達した後も充電され続け、最終的には充放
電回路内にて充電可能な最大電圧に保持される。

【００１６】従って、本発明では、パワートランジスタ
を一旦オフした後は、その状態がコンデンサの充電によ
って保持されることとなり、駆動停止手段がパワートラ
ンジスタを一旦オフした後、ノイズによって、駆動停止
手段が一時的にコンデンサの両端電圧が駆動停止判定電
圧を下回ったと誤判断しても、パワートランジスタのオ
フ状態が解除されることはない。また、ノイズによっ
て、駆動停止手段がコンデンサの両端電圧が駆動停止判
定電圧以上であると誤判断した場合には、それに応じ
て、パワートランジスタは一時的にオフされることにな
るが、その場合にはコンデンサの両端電圧が駆動停止判
定電圧以上に充電されていないため、パワートランジス
タのオフ状態が保持されることはない。

【００１７】またこのように、本発明では、コンデンサ
への充電によってパワートランジスタのオフ状態がラッ
チされ、コンデンサの両端電圧が駆動停止判定電圧を下
回ったときに、そのラッチが解除されることになるた
め、例えば、電源から負荷への電流経路に別途設けられ
た電源スイッチが繰返しオン操作されても、従来装置の
ように、パワートランジスタがその度にオン状態に駆動
されるといったことはなく、パワートランジスタのオフ
状態を継続することができる。

【００１８】

【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１は、本発明が適用された第１実施例の車両
用方向指示装置全体の構成を表わす電気回路図である。

【００１９】図１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１５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のオン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
されたパワーＭＯＳＦＥＴ１６を備えている。

【００２０】またパワーＭＯＳＦＥＴ１６が接続された
端子ＴＢ−ＴＬ間には、パワーＭＯＳＦＥＴ１６に並列
に、抵抗器Ｒ１６，ダイオードＤ１，電源コンデンサＣ
１からなる補助電源が接続されている。この補助電源
は、方向指示スイッチ１２がオン状態で、端子ＴＬを方
向指示灯１０Ｌ及び１０Ｒの何れか一方に接続してお
り、しかもパワーＭＯＳＦＥＴ１６がオフ状態であると
きに、端子ＴＢ−ＴＬ間に生じるバッテリ１４の出力電
圧に略等しい電圧によって、電源コンデンサＣ１を充電
すると共に、その端子間電圧を電源電圧として当該装置
内に電源供給を行い、パワーＭＯＳＦＥＴ１６がオン状
態となって端子ＴＢ−ＴＬ間の電圧が低下した場合に
は、電源コンデンサＣ１の両端電圧を電源電圧として当
該装置内に電源供給を行う。

【００２１】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
路からの出力電圧ＶＴによって後述の各種基準電圧を生
成できるようにされている。次に、本実施例の車両用方
向指示装置には、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、定電圧回路からの出力電圧ＶＴ
を分圧して各種基準電圧を生成する分圧用の抵抗器Ｒ
１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４と、充放電用コンデンサＣ０の両
端電圧ＶＯＳとこの抵抗器Ｒ１〜Ｒ４により生成された
基準電圧とを比較し、充放電用コンデンサＣ０の両端電
圧ＶＯＳが基準電圧以上であるときHighレベルの信号を
発生するコンパレータＣＯ１と、コンパレータＣＯ１か
らの出力信号を反転して積分回路に印加するインバータ
ＩＮ１と、コンパレータＣＯ１の出力を抵抗器Ｒ５を介
してベースに受け、コンパレータＣＯ１の出力がHighレ
ベルであるとき分圧用の抵抗器Ｒ２と抵抗器Ｒ３との接
続点を接地するトランジスタＴＲ２とからなる充放電回
路が備えられている。

【００２２】そして、分圧用の抵抗器Ｒ３とＲ４との接
続点は、通常、基準電圧変更手段としてのトランジスタ
ＴＲ３を介して接地されており、この充放電回路では、
通常、抵抗器Ｒ１〜Ｒ３により、コンデンサ充放電時の
下限電圧ＶＴＣと上限電圧ＶＴＡとを生成して、充放電
用コンデンサＣ０を充放電する。

【００２３】すなわち、この充放電回路においては、ま
ず充放電用コンデンサＣ０の両端電圧ＶＯＳが、定電圧
回路からの出力電圧ＶＴを抵抗器Ｒ１と抵抗器Ｒ２及び
Ｒ３とにより分圧した上限電圧ＶＴＡ＝ＶＴ（Ｒ２＋Ｒ
３）／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）に達するまで、コンパレー
タＣＯ１の出力がLow レベルとなり、その間、充放電用
コンデンサＣ０が、インバータＩＮ１から出力されるHi
ghレベルの信号により抵抗器Ｒ０を介して充電される。

【００２４】そして、充放電用コンデンサＣ０の両端電
圧ＶＯＳが上限電圧ＶＴＡに達すると、コンパレータＣ
Ｏ１の出力がHighレベルに反転して、充放電用コンデン
サＣ０に蓄積された電荷が抵抗器Ｒ０を介してインバー
タＩＮ１側に放電される。またこのときコンパレータＣ
Ｏ１の出力はHighレベルであるため、トランジスタＴＲ
２がオンして、コンパレータＣＯ１に入力される基準電
圧は、定電圧回路からの出力電圧ＶＴを抵抗器Ｒ１と抵
抗器Ｒ２とにより分圧した下限電圧ＶＴＣ＝ＶＴ・Ｒ２
／（Ｒ１＋Ｒ２）に切り替わる。

【００２５】この結果、充放電用コンデンサＣ０の両端
電圧ＶＯＳが一旦上限電圧ＶＴＡに達した後は、その両
端電圧ＶＯＳが下限電圧ＶＴＣになるまでの間、コンパ
レータＣＯ１の出力がHighレベルとなり、充放電用コン
デンサＣ０の放電が継続する。

【００２６】そして、充放電用コンデンサＣ０の両端電
圧ＶＯＳが下限電圧ＶＴＣに達すると、コンパレータＣ
Ｏ１の出力がLow レベルに切り替わり、コンパレータＣ
Ｏ１に入力される基準電圧も、上限電圧ＶＴＡに切り替
わる。従って、充放電用コンデンサＣ０の両端電圧ＶＯ
Ｓが放電によって下限電圧ＶＴＣに達すると、充放電用
コンデンサＣ０は、その両端電圧ＶＯＳが上限電圧ＶＴ
Ａに達するまで再度充電されることとなる。

【００２７】次に、コンパレータＣＯ１の出力は、パワ
ーＭＯＳＦＥＴ１６をオン・オフさせる駆動信号とし
て、パワーＭＯＳＦＥＴ１６の駆動回路を構成するトラ
ンジスタＴＲ６に入力される。トランジスタＴＲ６は、
コンパレータＣＯ１からの出力信号を抵抗器Ｒ１３を介
してベースに受け、その信号がHighレベルであるときに
オン状態となって、補助電源から供給される電源電圧を
パワーＭＯＳＦＥＴ１６のゲートに印加する抵抗器Ｒ１
４及び抵抗器Ｒ１５の接続点を接地する。

【００２８】すなわち、トランジスタＴＲ６は、コンパ
レータＣＯ１の出力レベルがLow レベルとなる充放電用
コンデンサＣ０の充電時に、パワーＭＯＳＦＥＴ１６を
オンし、コンパレータＣＯ１の出力レベルがHighレベル
となるコンデンサの放電時に、パワーＭＯＳＦＥＴ１６
をオフすることによって、パワーＭＯＳＦＥＴ１６をコ
ンパレータＣＯ１の出力に応じて周期的にオン・オフす
る。

【００２９】また次に、本実施例の車両用方向指示装置
には、パワーＭＯＳＦＥＴ１６のドレイン−ソース間電
圧ＶDSに対応した電圧（以下，オン電圧という。）ＶＤ
を、バッテリ１４から当該装置に至る電源供給ラインか
ら取り込み、このオン電圧ＶＤが過電流判定電圧Ｖref
を越えたか否かによって、パワーＭＯＳＦＥＴ１６に過
電流が流れているか否かを判定する、過電流判定手段と
してのコンパレータＣＯ２が備えられている。

【００３０】なお、過電流判定電圧Ｖref は、負荷電流
検出回路２０と抵抗器Ｒ７と抵抗器Ｒ８とからなる過電
流判定電圧生成回路によって、パワーＭＯＳＦＥＴ１６
の使用条件である電源電圧，温度に応じた値に設定され
る。すなわち、負荷電流検出回路２０は、定電圧回路か
らの出力電圧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とを合成して、パワーＭＯＳＦＥ
Ｔ１６のオン時に方向指示灯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
ードによりパワーＭＯＳＦＥＴ１６の温度特性に見合う
電圧に補正するようにされているため、この生成された
電圧を抵抗器Ｒ７と抵抗器Ｒ８とで分圧することによ
り、各電源電圧，各温度下でパワーＭＯＳＦＥＴ１６の
オン時に流れる過電流に対応した過電流判定電圧Ｖref
を生成するのである。

【００３１】そして、過電流判定用のコンパレータＣＯ
２は、オン電圧ＶＤが過電流判定電圧Ｖref 以下で、パ
ワーＭＯＳＦＥＴ１６が正常に動作しているときには、
Highレベルの判定信号ＶＣを出力してトランジスタＴＲ
３をオンし、オン電圧ＶＤが過電流判定電圧Ｖref を越
えており、パワーＭＯＳＦＥＴ１６に過電流が流れてい
ると判定すると、Low レベルの判定信号ＶＣを出力し
て、トランジスタＴＲ３をオフする。

【００３２】従って、上述したように、充放電用コンデ
ンサＣ０の充電時の基準電圧として、コンパレータＣＯ
１には、通常、上限電圧ＶＴＡが入力されるが、コンパ
レータＣＯ２によりパワーＭＯＳＦＥＴ１６に過電流が
流れている旨が判定されると、コンパレータＣＯ１に
は、上限電圧ＶＴＡより更に大きい第２の上限電圧ＶＴ
Ｂ＝ＶＴ（Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４）／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋
Ｒ４）が入力されることとなる。このため、パワーＭＯ
ＳＦＥＴ１６に過電流が流れたときには、コンパレータ
ＣＯ１の動作によって、充放電用コンデンサＣ０は通常
の上限電圧ＶＴＡを越えて第２の上限電圧ＶＴＢまで充
電される。

【００３３】また本実施例の車両用方向指示装置には、
上記のように充放電される充放電用コンデンサＣ０の両
端電圧ＶＯＳと、定電圧回路からの出力電圧ＶＴを分圧
する抵抗器Ｒ９，Ｒ１０により生成された、上記第２の
上限電圧ＶＴＢより若干小さい駆動停止判定電圧ＶＴＳ
とを比較し、充放電用コンデンサＣ０の両端電圧ＶＯＳ
がこの駆動停止判定電圧ＶＴＳ以上であるときHighレベ
ルの信号を出力する、駆動停止手段としてのコンパレー
タＣＯ３と、このコンパレータＣＯ３からの出力信号が
Highレベルであるとき、パワーＭＯＳＦＥＴ１６のゲー
トを抵抗器Ｒ１５を介して接地して、パワーＭＯＳＦＥ
Ｔ１６を強制的にオフする抵抗器Ｒ１１及びトランジス
タＴＲ７と、同じくコンパレータＣＯ３からの出力信号
がHighレベルであるとき、コンパレータＣＯ１から抵抗
器Ｒ１３を介してトランジスタＴＲ６のベースに至るパ
ワーＭＯＳＦＥＴ１６の駆動信号経路を接地し、コンパ
レータＣＯ１の出力を強制的にLow レベルにする抵抗器
Ｒ１２及びトランジスタＴＲ５とが備えられている。

【００３４】従って、コンパレータＣＯ２によりパワー
ＭＯＳＦＥＴ１６に過電流が流れていると判定されて、
充放電用コンデンサＣ０が通常の上限電圧ＶＴＡを越え
て充電され、その両端電圧ＶＯＳが駆動停止判定電圧Ｖ
ＴＳに達すると、パワーＭＯＳＦＥＴ１６がオンされ、
コンパレータＣＯ１の出力がLow レベルに保持されるこ
ととなり、パワーＭＯＳＦＥＴ１６のオフ後は、充放電
用コンデンサＣ０が充電され続ける。

【００３５】また更に、本実施例の車両用方向指示装置
には、充放電用コンデンサＣ０に並列接続された急速放
電用のトランジスタＴＲ４と、電源電圧の低下に伴い定
電圧回路からの出力電圧ＶＴが所定レベルまで低下した
とき、このトランジスタＴＲ４をオンして、充放電用コ
ンデンサＣ０を急速放電させる急速放電回路３０が設け
られている。

【００３６】この急速放電回路３０は、方向指示スイッ
チ１２がオフされ、補助電源から供給される電源電圧が
低下して、当該装置が正常動作できなくなったときに、
充放電用コンデンサＣ０を急速放電させて、その電荷を
零にしておくことで、次に方向指示スイッチ１２がオン
操作されたときに、充放電用コンデンサＣ０の充電を初
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のオン直後から一定周期で点滅させ
るためのものである。

【００３７】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１において一点鎖線で囲んだ、
パワーＭＯＳＦＥＴ１６，抵抗器Ｒ１６，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１において、ＶＲは方向指示灯１
０Ｒ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。

【００３８】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を、図２に示すタイムチャー
トに沿って説明する。なお、図２に示すＶＯＳ，ＶＤ，
ＶＣ，ＶＲ，ＶＬは、上述した図１における各部の電圧
を夫々表わしている。図２に示す如く、方向指示スイッ
チ１２が、車両運転者により方向指示灯１０Ｒを通電す
る側に切り替えられてオン状態（ＲＯＮ）になると、コ
ンパレータＣＯ１，トランジスタＴＲ２，インバータＩ
Ｎ１等からなる充放電回路によって、充放電用コンデン
サＣ０の充放電が開始され、コンパレータＣＯ１の出力
により、トランジスタＴＲ６を介してパワーＭＯＳＦＥ
Ｔ１６がオン・オフし、方向指示灯１０Ｒが点滅する。

【００３９】ここで、方向指示灯１０Ｒの点灯開始時に
は、突入電流によってパワーＭＯＳＦＥＴ１６のオン電
圧ＶＤが過電流判定電圧Ｖref を越えて、コンパレータ
ＣＯ２から出力される判定信号ＶＣは、パワーＭＯＳＦ
ＥＴ１６に過電流が流れていることを表わすLow レベル
となるが、充放電用コンデンサＣ０の両端電圧ＶＯＳは
駆動停止判定電圧ＶＴＳに達することはないので、コン
パレータＣＯ３の出力によりパワーＭＯＳＦＥＴ１６が
オフされることはない。また、突入電流は数十ｍsec.の
後、減衰するので、コンパレータＣＯ２の出力はパワー
ＭＯＳＦＥＴ１６の正常を表わすHighレベルに即座に復
帰し、方向指示灯１０Ｒの点滅動作に影響を与えること
はない。

【００４０】また更に、方向指示灯１０Ｒの点滅動作中
にパワーＭＯＳＦＥＴ１６がオフされると、パワーＭＯ
ＳＦＥＴ１６のドレイン−ソース間電圧ＶDSがバッテリ
電圧となるため、コンパレータＣＯ２から出力される判
定信号ＶＣは、パワーＭＯＳＦＥＴ１６に過電流が流れ
ていることを表わすLow レベルとなるが、このときは充
放電用コンデンサＣ０の放電時であるため、充放電用コ
ンデンサＣ０の両端電圧ＶＯＳが駆動停止判定電圧ＶＴ
Ｓ以上になることはなく、コンパレータＣＯ３によって
パワーＭＯＳＦＥＴ１６がオフされることはない。

【００４１】また、図２に矢印ａで示すように、方向指
示灯１０Ｒの点灯中、オン電圧ＶＤがノイズによって過
電流判定電圧Ｖref を越えたとしても、充放電用コンデ
ンサＣ０の両端電圧ＶＯＳが駆動停止判定電圧ＶＴＳ以
上になることはないので、コンパレータＣＯ３によって
パワーＭＯＳＦＥＴ１６がオフされることはない。

【００４２】また、図２に矢印ｂで示すように、ノイズ
によってコンパレータＣＯ３の出力がHighレベルとな
り、パワーＭＯＳＦＥＴ１６がオフされることがある
が、この場合、ノイズ解除と共にコンパレータＣＯ３の
出力がLow レベルに復帰するため、パワーＭＯＳＦＥＴ
１６がオフ状態でラッチされることはない。

【００４３】一方、図２に矢印ｃで示すように、パワー
ＭＯＳＦＥＴ１６のオン時に過電流が継続して流れる
と、コンパレータＣＯ２，トランジスタＴＲ３，コンパ
レータＣＯ１，インバータＩＮ１の動作によって、充放
電用コンデンサＣ０が上限電圧ＶＴＡを越えて充電さ
れ、その充電により充放電用コンデンサＣ０の両端電圧
ＶＯＳが駆動停止判定電圧ＶＴＳ以上となった時点で、
コンパレータＣＯ３がパワーＭＯＳＦＥＴ１６をオフす
る。つまり、本実施例では、パワーＭＯＳＦＥＴ１６の
オン時に過電流が流れると、充放電用コンデンサＣ０の
両端電圧ＶＯＳが上限電圧ＶＴＡから駆動停止判定電圧
ＶＴＳに達するまでの充電時間を遅延時間としてパワー
ＭＯＳＦＥＴ１６のオン状態を継続し、その遅延時間経
過後、パワーＭＯＳＦＥＴ１６をオンからオフに切り替
えるのである。

【００４４】またこのとき、コンパレータＣＯ３は、コ
ンパレータＣＯ１の出力をLow レベルに保持するため、
充放電用コンデンサＣ０は、その両端電圧ＶＯＳがイン
バータＩＮ１の出力レベルに達するまで充電される。従
って、パワーＭＯＳＦＥＴ１６に過電流が流れた際に、
コンパレータＣＯ３がパワーＭＯＳＦＥＴ１６をオフし
た後は、その状態が保持されることになる。

【００４５】なお、このように本実施例では、パワーＭ
ＯＳＦＥＴ１６のオン時に過電流が流れると、充放電用
コンデンサＣ０を駆動停止判定電圧ＶＴＳ以上になるま
で充電することにより、過電流判定後パワーＭＯＳＦＥ
Ｔ１６をオフするまでの遅延時間を設定しているため、
パワーＭＯＳＦＥＴ１６には、方向指示灯１０Ｌ，１０
Ｒの点灯時間にこの遅延時間を加えた時間継続してオン
しても熱的に充分耐えるものが使用されている。またパ
ワーＭＯＳＦＥＴ１６が瞬時に破壊するほどの過電流が
発生した場合は、ヒューズ１５が溶断するため、パワー
ＭＯＳＦＥＴ１６が破壊することはない。

【００４６】また次に、図２に矢印ｄで示す如く、コン
パレータＣＯ３がパワーＭＯＳＦＥＴ１６をオフしてい
るときに、コンパレータＣＯ３に入力される駆動停止判
定電圧ＶＴＳがノイズによって充放電用コンデンサＣ０
の両端電圧ＶＯＳより大きくなると、コンパレータＣＯ
３の出力が一時的にLow レベルとなり、トランジスタＴ
Ｒ５及びＴＲ７がオフされるが、このとき充放電用コン
デンサＣ０の両端電圧ＶＯＳは第２の上限電圧ＶＴＢよ
りも大きくなっているため、コンパレータＣＯ１は、充
放電用コンデンサＣ０を下限電圧ＶＴＣまで放電させる
Highレベルの信号を出力する。

【００４７】このため、コンパレータＣＯ３がパワーＭ
ＯＳＦＥＴ１６をオフしているときに、ノイズによって
コンパレータＣＯ３の出力が一時的にLow レベルに切り
替わったとしても、パワーＭＯＳＦＥＴ１６は、コンパ
レータＣＯ１の出力によりオフ状態に保持される。ま
た、このとき、充放電用コンデンサＣ０はコンパレータ
ＣＯ１の出力により放電されるが、ノイズの入力時間は
非常に短く、ノイズが解除されれば、コンパレータＣＯ
３の出力は再びHighレベルとなるため、充放電用コンデ
ンサＣ０の両端電圧ＶＯＳが駆動停止判定電圧ＶＴＳを
下回ることはなく、パワーＭＯＳＦＥＴ１６のオフ状態
は確実に保持される。

【００４８】また更に、パワーＭＯＳＦＥＴ１６に過電
流が流れて、コンパレータＣＯ３がパワーＭＯＳＦＥＴ
１６をオフした後、充放電用コンデンサＣ０の両端電圧
ＶＯＳが駆動停止判定電圧ＶＴＳを下回るのは、車両運
転者が方向指示スイッチ１２をオフして、電源電圧が低
下し、上記急速放電回路３０の動作によって、充放電用
コンデンサＣ０が急速放電されたときである。このた
め、コンパレータＣＯ３がパワーＭＯＳＦＥＴ１６をオ
フした後、急速放電回路３０が作動する前に、車両運転
者が方向指示スイッチ１２をオン操作しても、パワーＭ
ＯＳＦＥＴ１６がオン状態となることはなく、方向指示
スイッチ１２が繰返しオン操作されることによって、パ
ワーＭＯＳＦＥＴ１６の過熱が進み、パワーＭＯＳＦＥ
Ｔ１６が破壊してしまうといったことはない。

【００４９】以上説明したように、本実施例の車両用方
向指示装置においては、パワーＭＯＳＦＥＴ１６に過電
流が流れている旨を判定すると、方向指示灯の点滅周期
を決定する充放電回路を用いて遅延時間を設定し、その
遅延時間中継続してパワーＭＯＳＦＥＴ１６に過電流が
流れている旨が判定されているときに、パワーＭＯＳＦ
ＥＴ１６をオフするようにされている。このため、ノイ
ズによって過電流を誤判定した場合に、パワーＭＯＳＦ
ＥＴ１６をオフしてしまうことはなく、しかも特別な遅
延回路を設ける必要がないので、回路構成を簡素化でき
る。

【００５０】また、パワーＭＯＳＦＥＴ１６をオフした
後も、充放電回路を使用し、その充放電用コンデンサＣ
０の両端電圧ＶＯＳが駆動停止判定電圧ＶＴＳを下回る
までの間は、パワーＭＯＳＦＥＴのオフ状態を保持する
ようにしているため、パワーＭＯＳＦＥＴ１を一旦オフ
した後は、ノイズの影響を受けることなくパワーＭＯＳ
ＦＥＴ１を確実にオフしておくことができる。

【００５１】また、パワーＭＯＳＦＥＴ１６のオフ状態
は、電源電圧の低下に伴い急速放電回路３０が動作した
ときに解除されるため、パワーＭＯＳＦＥＴ１６をオフ
した後、当該装置の電源スイッチとなる方向指示スイッ
チ１２が繰返しオン操作されても、その操作の度にパワ
ーＭＯＳＦＥＴ１６がオンされることはなく、方向指示
スイッチ１２のオン操作の繰返しによりパワーＭＯＳＦ
ＥＴ１６が破壊するのも防止できる。

【００５２】ここで上記実施例では、充放電用コンデン
サＣ０の充放電を行なうコンパレータＣＯ１の出力によ
りパワーＭＯＳＦＥＴ１６をオン・オフして、方向指示
灯を点滅させる車両用方向指示装置について説明した
が、本発明は、パワーＭＯＳＦＥＴ１６を所定デューテ
ィ比のＰＷＭ信号によりオン・オフさせて、モータ，ラ
ンプ等の負荷電流を制御する駆動装置においても適用で
きる。以下、この場合の回路構成について、図３を用い
て説明する。

【００５３】図３に示す如く、パワーＭＯＳＦＥＴ１６
を用いて負荷４０をＰＷＭ制御する場合には、上記実施
例の回路に、更に、充放電用コンデンサＣ０の両端電圧
と、定電圧回路からの定電圧を可変抵抗器ＶＲ１と抵抗
器Ｒ２０とにより分圧した基準電圧とを比較し、コンデ
ンサの両端電圧がこの基準電圧以上となったときにLow
レベルの信号を発生するコンパレータＣＯ４を設け、こ
のコンパレータＣＯ４の出力を、抵抗器Ｒ１３を介して
パワーＭＯＳＦＥＴ駆動用のトランジスタＴＲ６に入力
するようにすればよく、その他の構成は上記実施例の回
路と全く同様でよい。

【００５４】そして、このように構成されたＰＷＭ制御
用の駆動装置においては、上記実施例と同様、パワーＭ
ＯＳＦＥＴ１６を、ノイズの影響を受けることなく良好
に保護することができると共に、負荷４０が例えばモー
タであるような場合には、更に次のような効果を得るこ
とができる。

【００５５】すなわち、例えば、モータを、通電時間の
短い低デューティ比の駆動信号で駆動しだしたときに、
機械系の不具合によりモータがロックしたとする。この
とき、パワーＭＯＳＦＥＴ１６のドレイン−ソース間電
圧ＶDSは上昇するため、過電流判定用のコンパレータＣ
Ｏ２の出力がLow レベルとなって、充放電用コンデンサ
Ｃ０は充電され続け、パワーＭＯＳＦＥＴ１６の駆動信
号はデューティ比１００％となり、モータの駆動トルク
が最大となる。従って、このようなモータロック時に
は、最大の駆動トルクによって、機械系の不具合が自動
的に取り除き、モータロック状態を解除できるようにな
る。

【００５６】なお、デューティ比１００％の駆動信号に
よってモータロックを解除できない場合や、電気系の故
障で過電流が流れた場合には、充放電用コンデンサＣ０
の両端電圧ＶＯＳが駆動停止判定電圧ＶＴＳ以上になっ
た時点で、パワーＭＯＳＦＥＴ１６がオフされるため、
パワーＭＯＳＦＥＴ１６の破壊，配線の損傷等を防ぐこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の車両用方向指示装置の構成を表わす電
気回路図である。

【図２】図１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３】実施例のＰＷＭ制御装置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 １５…ヒューズ １６…パワーＭＯＳＦＥＴ ２０
…負荷電流検出回路 ３０…急速放電回路 ４０…負荷 Ｃ０…充放電用
コンデンサ ＣＯ１〜ＣＯ４…コンパレータ ＴＲ１〜ＴＲ７…ト
ランジスタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石田 俊男 愛知県安城市篠目町井山３番地 アンデ ン株式会社内 (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 (56)参考文献 特開 平３−60214（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 充放電用のコンデンサと、 該コンデンサの両端電圧が予め設定された下限電圧と上
   限電圧との間で変化するように、上記コンデンサを所定
   の時定数にて充放電する充放電回路と、 該充放電回路が上記コンデンサを充電しているとき、又
   は、上記コンデンサの両端電圧が上記下限電圧と上限電
   圧との間の所定電圧以上であるとき、直流電源から負荷
   に電源供給を行なうための電流経路に直列に設けられた
   パワートランジスタをオンして、負荷を駆動する駆動回
   路と、 を備えたパワートランジスタの駆動装置に設けられ、該
   パワートランジスタが破壊するのを防止するパワートラ
   ンジスタの保護装置であって、 上記電流経路に接続されたパワートランジスタの端子間
   電圧が過電流判定電圧を越えたか否かを判定する過電流
   判定手段と、 該過電流判定手段にて上記端子間電圧が上記過電流判定
   電圧を越えたと判定されているとき、上記充放電回路が
   上記コンデンサの充電を停止して放電を開始する上記上
   限電圧を、通常より大きい駆動停止判定電圧以上の値に
   変更することにより、上記駆動回路によりオンされる上
   記パワートランジスタのオン時間を長くする上限電圧変
   更手段と、 上記コンデンサの両端電圧が上記駆動停止判定電圧以上
   であるか否かを判定し、該両端電圧が上記駆動停止判定
   電圧以上であるとき、上記パワートランジスタを強制的
   にオフさせ、更に上記充放電回路を上記コンデンサの充
   電状態に保持する駆動停止手段と、 を備えたことを特徴とするパワートランジスタの保護装
   置。