JP3331601B2 - Load state detection circuit - Google Patents

Load state detection circuit

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剛 満田
弘和 河越
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は負荷状態検出回路に関
し、特に過電流検出、負荷ショート検出回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a load state detecting circuit, and more particularly to an overcurrent detecting circuit and a load short detecting circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】出力部にパワースイッチング素子を用い
た出力回路において負荷に過電流が流れた時、出力電流
を制限するための信号を検出する負荷状態検出回路があ
る。従来、この種の負荷状態検出回路は図3に示すよう
に電流検出抵抗r1と、出力端子間の電流検出スイッチ
ング素子15のコントロール信号を出力素子1のドライ
ブ信号と同一にしている。出力オン状態では、電流検出
スッチング素子15はオン状態なので節点Pは、出力電
圧を反映する。従って、出力に過電流が流れた時、出力
電圧の降下はそのまま節点Pに出力され、この信号を基
準電圧Vref5と比較することで過電流を検出してい
た。
2. Description of the Related Art There is a load state detecting circuit for detecting a signal for limiting an output current when an overcurrent flows in a load in an output circuit using a power switching element in an output section. Conventionally, in this type of load state detection circuit, the control signal of the current detection switching element 15 between the output terminal and the current detection resistor r1 is the same as the drive signal of the output element 1, as shown in FIG. In the output ON state, the node P reflects the output voltage because the current detection switching element 15 is in the ON state. Therefore, when an overcurrent flows to the output, the drop of the output voltage is output as it is to the node P, and the overcurrent is detected by comparing this signal with the reference voltage Vref5.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の従来
の負荷状態検出回路は、電流検出スイッチング素子のコ
ントロール信号が直接、出力素子のドライブ信号につな
がっていたため、通常の出力ターンオン時に、ゲートド
ライブ回路の立上りに対する出力端子電圧の立上り遅れ
から電流検出スイッチング素子15のゲート・ソース間
に電位差が生じ、また素子サイズの違いから、電流検出
スイッチング素子15のスイッチング時間が出力素子の
それより早いため、出力立上り遅延の中間的な出力電圧
をモニターし、比較器で過電流と誤検出する欠点があっ
た。
In the above-mentioned conventional load state detection circuit, the control signal of the current detection switching element is directly connected to the drive signal of the output element. The potential difference between the gate and source of the current detection switching element 15 occurs due to the delay of the rise of the output terminal voltage with respect to the rise of the current, and the current detection occurs due to the difference in element size.
Since the switching time of the switching element 15 is shorter than that of the output element, there is a disadvantage that the intermediate output voltage of the output rise delay is monitored and the comparator incorrectly detects an overcurrent.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】出力端子に接続された
荷の電流を入力信号によって制御する出力パワーMOS
FETを有する出力回路において、前記出力パワーMO
SFETに並列に接続され前記出力端子電圧をモニター
する出力電圧モニター回路と、電源とGND間に接続
れ出力電圧モニタ回路を制御するドライブ回路と、前記
出力端子電圧を基準電圧と比較して過電流信号を送出す
る過電流検出用比較器と、前記入力信号を遅滞させた信
号と前記ドライブ回路の出力信号とにもとづき負荷ショ
ート信号を送出する負荷ショート検出回路とを有し、前
記出力電圧モニター回路は前記入力信号がOFF信号時
モニター電圧の送出を禁止する手段を有し、前記ドライ
ブ回路は前記出力端子電圧を入力信号とするヒステリシ
をもった反転回路であり、 前記基準電圧は前記ドライ
ブ回路のヒステリシス幅内に設定されたことを特徴とす
る負荷状態検出回路である。
An output power MOS for controlling a load current connected to an output terminal by an input signal.
In an output circuit having an FET, the output power MO
Monitor the output terminal voltage connected in parallel with the SFET
An output voltage monitor circuit, is connected between the power supply and GND
Is a drive circuit for controlling the output voltage monitor circuit, said
Sends an overcurrent signal by comparing the output terminal voltage with the reference voltage
That the overcurrent detection comparator, and a load short-circuit detecting circuit for transmitting a load short-circuit signal based on the output signal of the signal obtained by delay said input signal and said drive circuit, said output voltage monitor circuit fill before The drive circuit includes means for inhibiting transmission of the monitor voltage when the output signal is an OFF signal, and the drive circuit includes a hysteresis circuit that uses the output terminal voltage as an input signal.
Ri inverting circuit der having a scan, the reference voltage is said dry
A load state detection circuit set within the hysteresis width of the circuit.

【0005】[0005]

【作用】上記の構成によると、通常の出力オン時には、
出力PoMOSFETのドレイン・ソース間電圧はVc
cに対して充分小さく、出力電圧モニター回路は、出力
電圧をモニターする。この時、出力に過電流が流れれば
出力PoMOSFETのドレイン・ソース間電圧は増大
しそれによる出力電圧の変動が出力電圧モニター回路
モニターされ、過電流検出用比較器で過電流検出信号を
出す。
According to the above configuration, at the time of normal output on,
The drain-source voltage of the output PoMOSFET is Vc
sufficient rather small for c, the output voltage monitor circuit monitors the output voltage. At this time, if an overcurrent flows to the output, the voltage between the drain and the source of the output PoMOSFET increases, and the fluctuation of the output voltage due to the increase is monitored by an output voltage monitor circuit , and an overcurrent detection comparator outputs an overcurrent detection signal. .

【0006】しかし、負荷短絡時には、出力電圧が降下
するので一瞬、過電流検出はするがすぐにドライブ回路
によって出力電圧モニター回路のモニター信号はマスク
されるのでドライブ回路の出力信号とゲートドライブ回
路の制御信号との論理積を負荷ショート信号とする。そ
して過電流検出用比較器の基準電圧Vrefは、ドライ
ブ回路のヒステリシス幅内に設定し、出力ターンオン時
には、出力PoMOSFETのドレイン・ソース間電圧
が充分小さくなってはじめてドライブ回路は出力電圧モ
ニター回路を動作させるため、過電流の誤検出はなくな
る。また本出力回路にON信号が入ってから、出力電圧
モニター回路が出力をモニターするまでの間、負荷ショ
ート誤検出は遅延回路により解消できる。
However, when the load is short-circuited, the output voltage drops and the overcurrent is detected for a moment. However, the monitor signal of the output voltage monitor circuit is immediately masked by the drive circuit, so that the output signal of the drive circuit and the gate drive circuit are output. The logical product with the control signal is defined as a load short signal. The reference voltage Vref of the overcurrent detection comparator is set within the hysteresis width of the drive circuit. When the output is turned on, the drive circuit operates the output voltage monitor circuit only when the drain-source voltage of the output PoMOSFET becomes sufficiently small. Therefore, erroneous detection of overcurrent is eliminated. After the ON signal is input to this output circuit, the output voltage
Until the monitor circuit monitors the output, false detection of a load short can be eliminated by the delay circuit.

【0007】一方出力ターンオフ時には、出力電位が
ライブ回路を反転させる前に、本出力回路のOFF信号
を検知して、モニター電圧の出力を禁止するので過電流
誤検出をなくせる。
On the other hand, when the output is turned off , the output potential becomes low.
Prior to inverting the live circuit detects the OFF signal of the output circuit, it is prohibited to output the monitor voltage overcurrent
Eliminate erroneous detection .

【0008】[0008]

【実施例】以下、この発明について図面を参照して説明
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings.

【0009】図1は、この発明の第1の実施例の回路図
である。図において、1はNチャンネル出力パワーMO
SFET,2はゲートドライブ回路,3は過電流検出用
比較器,4は出力電圧モニター回路,5は出力電圧モニ
ター回路4を制御するドライブ回路,6は負荷ショート
検出用AND回路,7は出力負荷,8は遅延回路,9は
電流検出値マスク用Pチャンネルトランジスタ,10は
電流検出用Pチャンネルトランジスタ,11は比較器,
12は遅延回路用コンデンサ,r1は電流検出用抵抗,r
2,r3,r4はヒステリシス比較器用抵抗,r5は遅延回路
用抵抗である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a first embodiment of the present invention. In the figure, 1 is an N-channel output power MO
SFET, 2 is a gate drive circuit, 3 is an overcurrent detection comparator, 4 is an output voltage monitor circuit , and 5 is an output voltage monitor.
A drive circuit for controlling the inverter circuit 4, a AND circuit 6 for detecting a load short, an output load 7, a delay circuit 8, and a delay circuit 9.
P-channel transistor for current detection value mask , 10 is a P-channel transistor for current detection, 11 is a comparator,
12 is a delay circuit capacitor, r1 is a current detection resistor, r
2, r3 and r4 are resistors for a hysteresis comparator, and r5 is a resistor for a delay circuit.

【0010】次に上記の回路図について動作を説明す
る。
Next, the operation of the above circuit diagram will be described.

【0011】まず、比較器11のヒステリシス幅内に比
較器3の基準電圧Vref1が収まるようなr2,r3,r4の比
にする。すなわち比較器11のハイレベルのしきい値を
VTH,ロウレベルのしきい値をVTLとするとVTL<Vref
1 <VTHという関係に設定する。出力ターンオン時に
は、出力電位が上昇しVref1 を越え比較器11のハイレ
ベルしきい値VTHを越えてはじめて、トランジスタ10
がオンする。したがって、節点Qの電位をモニターする
ことで、出力パワーMOSFET1が充分ONした状態
以後の電流をモニターすることとなる。負荷が過大とな
って、出力電流が過大な時、出力パワーMOSFET1
のオン抵抗RONが有限なので出力端子電位は降下する。
今、検出したい過電流値をIoc以上とすると、基準電圧
をVerf1=Vcc?RON×Iocと設定すれば節点Qの電位
はほぼ出力端子電位に等しいので節点Qでモニターした
出力電位を比較器3で基準電圧Vref1 と比較することで
過電流を検出できる。
First, the ratio of r2, r3, and r4 is set so that the reference voltage Vref1 of the comparator 3 falls within the hysteresis width of the comparator 11. That is, if the high-level threshold of the comparator 11 is VTH and the low-level threshold is VTL, VTL <Vref
1 Set the relationship VTH. At the time of output turn-on, the output voltage of the transistor 10 is not increased until the output potential exceeds Vref1 and exceeds the high-level threshold value VTH of the comparator 11.
Turns on. Therefore, by monitoring the potential of the node Q, the current after the output power MOSFET 1 is sufficiently turned on is monitored. When the load is excessive and the output current is excessive, the output power MOSFET 1
Has a finite on-resistance RON, the output terminal potential drops.
Assuming that the overcurrent value to be detected is equal to or greater than Ioc, if the reference voltage is set to Verf1 = Vcc? RON × Ioc, the potential of the node Q is almost equal to the output terminal potential. The overcurrent can be detected by comparing with the reference voltage Vref1.

【0012】出力端子がGNDと短絡した時、出力電位
が極端に降下し、比較器11から“H”が出力され、ト
ランジスタ10がオフして、過電流検出をしなくなると
共に、負荷ショート検出用AND回路6が負荷ショート
信号を出力する。出力ターンオフの時、トランジスタ9
のゲートに本出力回路の入力信号を接続しているのでこ
の入力信号がON→OFFになり、パワーMOSFET
1のオフで出力電位が降下しても、過電流と誤検出する
前にトランジスタ9のオンにより電流検出用抵抗r1をシ
ョートするので誤検出がなくなる。
When the output terminal is short-circuited to GND, the output potential drops extremely, the comparator 11 outputs "H", the transistor 10 is turned off, and no overcurrent is detected. The AND circuit 6 outputs a load short signal. When the output is turned off, transistor 9
Since the input signal of this output circuit is connected to the gate of
Even if the output potential drops when 1 is off, the current detection resistor r1 is short-circuited by turning on the transistor 9 before erroneous detection as an overcurrent, so that erroneous detection is eliminated.

【0013】上記、動作より、過電流,負荷ショートの
誤検出が生じないという利点がある。
The above operation has the advantage that erroneous detection of overcurrent and load short does not occur.

【0014】[0014]

【実施例2】図2は、この発明の第2実施例の回路図で
ある。
Embodiment 2 FIG. 2 is a circuit diagram of a second embodiment of the present invention.

【0015】前記第1の実施例の出力回路がオープンソ
ースのハイサイドスイッチであったのに対し、この第2
実施例はオープンドレインのローサイドスイッチであ
り、それに伴い第1実施例のPチャンネルトランジスタ
9とPチャンネルトランジスタ10は、それぞれNチャ
ンネルトランジスタ9a,10aに代えた。また、実施
例1では、出力電流が増えれば出力電位は降下したが、
この第2の実施例では、出力電位は上昇することを考慮
すれば、動作原理は第1の実施例と同様であるため同一
部分には、同一参照符号を付して、その説明を省略す
る。
While the output circuit of the first embodiment is an open source high side switch,
The embodiment is an open-drain low-side switch, and accordingly, the P-channel transistor 9 and the P-channel transistor 10 of the first embodiment are replaced with N-channel transistors 9a and 10a, respectively. In the first embodiment, the output potential decreases as the output current increases.
In the second embodiment, the operation principle is the same as that of the first embodiment, considering that the output potential rises. Therefore, the same portions are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. .

【0016】[0016]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、過電流
検出のための出力電圧モニター回路が、その出力電圧を
入力として、ヒステリシスを持たせたドライブ回路によ
りドライブさせたことにより、出力ターンオン時の電流
誤検出を防止する効果がある。
As described above, according to the present invention, the output voltage monitor circuit for detecting overcurrent is driven by the drive circuit having hysteresis with the output voltage as an input, so that the output is turned on. This has the effect of preventing erroneous detection of current at the time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 この発明の第1の実施例の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of a first embodiment of the present invention.

【図2】 この発明の第2の実施例の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of a second embodiment of the present invention.

【図3】 従来・技術の回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of the related art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 出力パワーMOSFET 2 ゲートドライブ回路 3 過電流検出用比較器 4 出力電圧モニター回路 5 ドライブ回路 6 負荷ショート検出用AND回路 7 出力負荷 8 遅延回路 9 電流検出値マスク用トランジスタ(Pチャンネル) 10 電流検出用トランジスタ(Pチャンネル) 11 ドライブ回路用比較器 12 遅延回路用コンデンサ r1 電流検出用抵抗 r2,r3,r4 ヒステリシス用抵抗 r5 遅延回路用抵抗 Q 節点 13,14 信号反転用インバータ 9a 電流検出値マスク用トランジスタ(Nチャンネ
ル) 10a 電流検出用トランジスタ(Nチャンネル) B 節点
Reference Signs List 1 output power MOSFET 2 gate drive circuit 3 comparator for overcurrent detection 4 output voltage monitor circuit 5 drive circuit 6 AND circuit for load short detection 7 output load 8 delay circuit 9 transistor for current detection value mask (P channel) 10 current detection Transistor (P channel) 11 comparator for drive circuit 12 capacitor for delay circuit r1 resistor for current detection r2, r3, r4 resistor for hysteresis r5 resistor for delay circuit Q node 13, 14 inverter for signal inversion 9a for current detection value mask Transistor (N-channel) 10a Transistor for current detection (N-channel) B Node

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−105262(JP,A) 特開 平2−181664(JP,A) 特開 平2−87930(JP,A) 特開 平2−136066(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02H 3/08 - 3/253 Continuation of the front page (56) References JP-A-3-105262 (JP, A) JP-A-2-181664 (JP, A) JP-A-2-87930 (JP, A) JP-A-2-136066 (JP) , A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H02H 3/08-3/253

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】出力端子に接続された負荷の電流を入力信
号によって制御する出力パワーMOSFETを有する出
力回路において、 前記出力パワーMOSFETに並列に接続され前記出力
端子電圧をモニターする出力電圧モニター回路と、 電源とGND間に接続され出力電圧モニタ回路を制御す
ドライブ回路と、前記出力端子電圧を基準電圧と比較して過電流信号を送
出する過電流検出用比較器と、 前記入力信号を遅滞させた信号と前記ドライブ回路の出
力信号とにもとづき負荷ショート信号を送出する負荷シ
ョート検出回路とを有し、 前記出力電圧モニター回路は前記入力信号がOFF信号
時モニター電圧の送出を禁止する手段を有し、 前記ドライブ回路は前記出力端子電圧を入力信号とする
ヒステリシスをもった反転回路であり、 前記基準電圧は前記ドライブ回路のヒステリシス幅内に
設定された ことを特徴とする負荷状態検出回路。
(1)Connected to the output terminalInput current of load
Output having an output power MOSFET controlled by a signal
In the power circuit, connected in parallel with the output power MOSFETAnd said output
Monitor terminal voltageOutput voltage monitor circuit, connected between power supply and GNDControl the output voltage monitor circuit.
ToDrive circuit,The output terminal voltage is compared with a reference voltage to send an overcurrent signal.
An overcurrent detection comparator  A signal that delays the input signal and the output of the drive circuit
A load system that sends a load short signal based on the force signal
And an output voltage monitor circuit.Is beforeInput signal is OFF signal
Means for prohibiting the transmission of a time monitor voltage, wherein the drive circuit uses the output terminal voltage as an input signal.
HysteresisInverting circuit withAnd The reference voltage is within the hysteresis width of the drive circuit.
Set A load state detection circuit, characterized in that:
【請求項2】出力端子がN型パワーMOSトランジスタ
のソースであって、前記負荷ショート検出回路が、前記
ドライブ回路の出力と前記入力信号を遅延させた信号と
の論理積回路であることを特徴とする請求項1に記載の
負荷状態検出回路。
2. An output terminal is a source of an N-type power MOS transistor, and said load short detection circuit is an AND circuit of an output of said drive circuit and a signal obtained by delaying said input signal. The load state detection circuit according to claim 1, wherein
【請求項3】出力端子がN型パワーMOSトランジスタ
のドレインであって、前記負荷ショート検出回路が、前
記ドライブ回路の出力を反転した信号と、前記入力信号
を遅延させた信号との論理積回路であることを特徴とす
る請求項1に記載の負荷状態検出回路。
3. An AND circuit according to claim 1, wherein said output terminal is a drain of an N-type power MOS transistor, and said load short-circuit detecting circuit outputs a signal obtained by inverting an output of said drive circuit and a signal obtained by delaying said input signal. The load state detection circuit according to claim 1, wherein
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