JP3843855B2

JP3843855B2 - 電流通信ドライバ

Info

Publication number: JP3843855B2
Application number: JP2002025745A
Authority: JP
Inventors: 重徳山内; 正紀青山
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-02-01
Filing date: 2002-02-01
Publication date: 2006-11-08
Anticipated expiration: 2022-02-01
Also published as: JP2003229916A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電流通信ドライバに関するもので、例えば、車両に搭載される加速度センサ等の出力信号を、エアバッグ等の作動制御を行う装置へ伝達する場合に適用して好適である。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、加速度センサからのデジタルのセンサ信号を出力する方式として、センサ信号を２値化した電流として出力する方法がある。センサ信号を２値化した電流として出力するのに電流通信ドライバが用いられる。従来の電流通信ドライバの回路例を図４に示す。
【０００３】
電流通信ドライバは、カレントミラー回路１と、制御回路２と、調整回路３とから構成されている。
【０００４】
カレントミラー回路１は、カレントミラー接続された第１、第２の電界効果トランジスタ１ａ、１ｂにより構成されている。第１のトランジスタ１ａは、ゲートとドレインが接続され、負帰還の作用によりドレインに基準電流（定電流）が流れるようになっている。第２のトランジスタ１ｂは、ドレインが外付け抵抗Ｒ１０を介して二次側電源に接続され、ソースがＡ点に接続され、Ａ点から図示しないワイヤーハーネスを介して図示しない電流検出用トランジスタに接続されており、基準電流に比例した定電流の二次側電流（基準電流に比して大電流のもの）がＡ点からワイヤハーネスを介して電流検出用トランジスタに流れるようになっている。なお、電流検出用トランジスタは電流を検出すると、エアバッグ用の点火装置を作動させ、エアバッグを展開させるようになっている。
【０００５】
制御回路２は、加速度センサからのセンサ信号をデジタル化したデータＣＧがゲートに入力される電界効果トランジスタ２ａを有し、そのドレイン、ソースが第１のトランジスタ１ａのドレイン、ソースとそれぞれ接続され、第１のトランジスタ１ａのオン、オフを制御する。
【０００６】
調整回路３は、トランジスタ３０〜３７と抵抗Ｒ３０〜Ｒ３７とから構成されている。トランジスタ３０〜３７のゲートには、電流調整用の信号Ｓ３０〜Ｓ３７が入力されており、トランジスタ３０〜３７のオン、オフ状態により抵抗Ｒ３０〜Ｒ３７の合成抵抗の抵抗値が変化し、第１のトランジスタ１ａのドレインに流れる基準電流の調整が可能となっている。
【０００７】
上記した構成において、加速度センサからのセンサ信号ＣＧはトランジスタ２ａのゲートに入力され、加速度センサが動作しない通常時はハイレベルである。このときトランジスタ２ａはオン状態となり、第１のトランジスタ１ａには基準電流が流れないため、二次側電流も流れない。
【０００８】
また、車両衝突時のように加速度センサが動作してセンサ信号がローレベルとなると、トランジスタ２ａはオフ状態となって、第１のトランジスタ１ａに基準電流が流れ、それに比例した二次側電流が第２のトランジスタ１ｂに流れる。
【０００９】
このように、電流通信ドライバは温度や電源電圧に依存しないようにするためにカレントミラー回路構成を採っているのがほとんどであり、カレントミラー回路の二次側には電流制限用の外付け抵抗Ｒ１０が接続されている。
【００１０】
なお、抵抗Ｒ１０の先に接続される二次側電源の電圧ＶＳは通常６〜８Ｖ程度であり、この条件でセンサからのセンサ信号を電流として出力することにより電流通信を行っている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
一方、二次側電源電圧ＶＳが１０Ｖ程度であれば、図示しないクランプ回路の動作により、この電流通信ドライバの電源電圧が１０Ｖ以上にならないように動作するため、カレントミラー回路で生成される二次側電流はほぼ一定である。ところが、車両衝突時に二次側電源ラインが他の電源ラインと短絡し、二次側電源電圧ＶＳが１６Ｖ以上になる場合が考えられる。このとき、電流通信ドライバの電源電圧も１６Ｖ以上となり、クランプ回路ではその電源電圧が一定の値を超えないように制御できなくなる。そして、カレントミラー回路１は定電流を流すことができなくなり、二次側電流は指数関数的に増加し、抵抗Ｒ１０には許容電力能力を超えた電流が流れて破壊してしまう。
【００１２】
本発明は上記問題に鑑みたもので、電流通信ドライバにおける上記した外付け抵抗の破壊を防止することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、二次側電源の電圧（ＶＳ）が過電圧になったことを検出する過電圧検出手段（５０）と、過電圧検出手段（５０）が過電圧を検出した時に、二次側電流を制限する電流制限手段（４）とを備えたことを特徴としている。
【００１４】
このことにより、二次側電源の電圧が過電圧になったとしても、カレントミラー回路（１）の第２のトランジスタ（１ｂ）に流れる二次側電流が制限されるため、外付け抵抗（Ｒ１０）の破壊を防止することができる。
【００１５】
上記した電流制限手段（４）としては、請求項２に記載の発明のように、第１、第２のトランジスタ（１ａ、１ｂ）のゲート電圧を低下させて電流制限を行うもの、あるいは請求項３に記載の発明のように、カレントミラー回路（１）の電流増幅率を低下させて電流制限を行うものとすることができる。
【００１６】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本発明の一実施形態を適用した電流通信ドライバの回路構成を図１に示す。なお、上記した従来技術と同一部分には、同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。この第１実施形態では、図４に示した従来の技術と比べて、過電圧検出およびクランプ回路５と電流制限回路４を備えた点が異なっている。
【００１８】
過電圧検出およびクランプ回路５は、二次側電源電圧ＶＳが所定電圧以上の過電圧になったことを検出した時に、ハイレベルの制御信号ＣＯを出力するとともに、この通信ドライバの電源端子である端子ＶＤＤ（図２参照）の電圧が一定の値（定格電圧）を超えないように動作する。
【００１９】
電流制限回路４は、ゲートに制御信号ＣＯが入力される電界効果トランジスタ４ａと抵抗Ｒ４０により構成され、トランジスタ４ａのドレインが抵抗Ｒ４０を介してカレントミラー回路１の第１、第２のトランジスタ１ａ、１ｂのゲートに接続されている。過電圧検出およびクランプ回路５からハイレベルの制御信号ＣＯが出力されると、この電流制限回路４のトランジスタ４ａがオンし、カレントミラー回路１の第１、第２のトランジスタ１ａ、１ｂのゲート電圧を所定のレベルまで低下させ、カレントミラー回路１の二次側電流を制限する。
【００２０】
図２に、過電圧検出およびクランプ回路５の具体的な構成を示す。過電圧検出およびクランプ回路５は、過電圧検出回路５０とクランプ回路５１によって構成されている。
【００２１】
過電圧検出回路５０は、図示しない内部基準電圧ＶＢＧＲ発生回路と二次側電源電圧ＶＳを分圧する抵抗Ｒ５０１〜Ｒ５０３とオペアンプ５０ａとにより構成されている。抵抗Ｒ５０１は外付け抵抗で、二次側電源端子ＶＳとＶＤＤ端子に接続されている。抵抗Ｒ５０２はＶＤＤ端子と抵抗Ｒ５０３に接続され、抵抗Ｒ５０２と抵抗Ｒ５０３の接続点がオペアンプ５０ａの非反転入力端子（＋）に接続されている。また、内部基準電圧ＶＢＧＲがオペアンプ５０ａの反転入力端子（−）に接続されている。
【００２２】
ここで、二次側電源電圧ＶＳが過電圧になってＶＤＤ端子の電圧が１０Ｖ以上になると、抵抗Ｒ５０２とＲ５０３の分圧比により、抵抗Ｒ５０２とＲ５０３の接続点の電圧が内部基準電圧ＶＢＧＲ（例えば、１．２４Ｖ）よりも高くなるように設定されており、オペアンプ５０ａの出力信号である制御信号ＣＯはローレベルからハイレベルとなって、過電圧が検出される。
【００２３】
クランプ回路５１は、電界効果トランジスタ５１ａからなり、過電圧検出回路５０からの制御信号ＣＯがトランジスタ５１ａのゲートに入力され、ドレインは過電圧検出回路５０のＶＤＤ端子に接続されている。
【００２４】
過電圧検出回路５０が過電圧を検出して制御信号ＣＯがハイレベルとなると、トランジスタ５１ａがオンし、ＶＤＤ端子の電圧は低下する。そして、ＶＤＤ端子の電圧が低下すると、抵抗Ｒ５０２とＲ５０３の接続点の電圧が低下し、オペアンプ５０ａの出力はローレベルとなって、トランジスタ５１ａがオフし、ＶＤＤ端子の電圧は上昇する。このような動作を繰り返し、ＶＤＤ端子の電圧が１０Ｖを超えないように動作する。
【００２５】
また、過電圧検出回路５０が過電圧を検出して制御信号ＣＯがハイレベルとなると、電流制限回路４のトランジスタ４ａがオンして、カレントミラー回路１の第１、第２のトランジスタ１ａ、１ｂのゲート電圧を所定のレベルまで低下させる。これにより、カレントミラー回路１の二次側電流が制限されるため、二次側電源電圧ＶＳが過電圧になったとしても、カレントミラー回路１の二次側に接続された外付け抵抗Ｒ１０の破壊を防止することができる。
【００２６】
（第２実施形態）
次に、第２の実施形態を、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。図３に第２実施形態の回路構成を示す。第２実施形態の構成は基本的に第１実施形態と同様であり、電流制限回路４の構成が異なる。
【００２７】
制電流制限回路４は、Ｎチャネル型電界効果トランジスタ４ｂ、４ｃと、Ｐチャネル型電界効果トランジスタ４ｄと、インバータ４１とを有して構成されている。
【００２８】
トランジスタ４ｃと、トランジスタ４ｄのドレインとソースは互いに接続されており、トランジスタ４ｃのゲートには、過電圧検出回路３１からの制御信号ＣＯが入力されている。また、トランジスタ４ｄのゲートには、制御信号ＣＯをインバータ４１を介して反転したものが入力されている。トランジスタ４ｂのゲートは、カレントミラー回路１の第１、第２のトランジスタ１ａ、１ｂのゲートに共通に接続（すなわちカレントミラー接続）されている。
【００２９】
二次側電源電圧ＶＳが過電圧でなく、制御信号ＣＯがローレベルのときには、トランジスタ４ｃ、４ｄはオフ状態で、カレントミラー回路１の二次側電流は基準電流に比例した電流となるようになっている。
【００３０】
また、二次側電源電圧ＶＳが過電圧になると、制御信号ＣＯがハイレベルになり、トランジスタ４ｃ、４ｄはオン状態となり、トランジスタ４ｃ、４ｄのドレイン−ソース間電圧を無視すると、トランジスタ１ａと４ｂは、ゲート、ドレイン、ソースがそれぞれ接続されたものと等しく、つまりトランジスタ１ａと４ｂが並列接続された状態と等しくなる。ここで、トランジスタ１ａと４ｂのゲート幅Ｗとゲート長Ｌの比率Ｗ／Ｌが、ともに例えばＷ／Ｌ＝５０μｍ／１．８μｍであり、トランジスタ１ａとトランジスタ４ｂを並列接続すると、Ｗ／Ｌ＝１００μｍ／１．８μｍとなることから、カレントミラー回路１の電流増幅率は１／２となる。したがって、カレントミラー回路１の二次側に接続された外付け抵抗Ｒ１０に流れる電流を１／２程度に低減することができ、その結果、抵抗Ｒ１０が過電流による破壊を防ぐことができる。
【００３１】
（その他の実施形態）
本発明の実施にあたり、上記電流通信ドライバは、加速度センサで用いられる電流通信ドライバに限ることなく、各種の産業分野で採用される各種センサで用いられる通信ドライバとして使用されてもよい。
【００３２】
また、本発明の実施にあたり、上記実施例にて述べた電界効果トランジスタ１ａ、１ｂ、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、５ａは、バイポーラトランジスタなどを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における電流通信ドライバの回路構成を示す図である。
【図２】図１における過電圧検出およびクランプ回路の具体的な回路構成の一例を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態における電流通信ドライバの回路構成を示す図である。
【図４】従来の電流通信ドライバの回路構成の一例を示す図である。
【符号の説明】
１・・・カレントミラー回路、１ａ、１ｂ・・・第１、第２の電界効果トランジスタ、２・・・制御手段、３・・・調整回路、４・・・電流制限手段、５・・・過電圧検出およびクランプ回路、５０・・・過電圧検出回路、５１・・・クランプ回路

Claims

カレントミラー接続された第１のトランジスタ（１ａ）と第２のトランジスタ（１ｂ）とを有し、前記第１のトランジスタ（１ａ）に基準電流が流れたときに、二次側電源から外付け抵抗（Ｒ１０）を介して前記基準電流に比例した二次側電流が前記第２のトランジスタ（１ｂ）に流れるように構成されたカレントミラー回路（１）と、
入力信号により前記第１のトランジスタ（１ａ）をオン、オフ制御する制御手段（２）と、
前記二次側電源の電圧（ＶＳ）が過電圧になったことを検出する過電圧検出手段（５０）と、
前記過電圧検出手段（５０）が前記過電圧を検出した時に、前記二次側電流を制限する電流制限手段（４）とを備えたことを特徴とする電流通信ドライバ。
前記電流制限手段（４）は、前記過電圧検出手段（５０）が前記過電圧を検出したときに、前記第１、第２のトランジスタ（１ａ、１ｂ）のゲート電圧を低下させて前記電流制限を行うものであることを特徴とする請求項１に記載の電流通信ドライバ。
前記電流制限手段（４）は、前記過電圧検出手段（５０）が前記過電圧を検出したときに、前記カレントミラー回路（１）の電流増幅率を低下させて前記電流制限を行うものであることを特徴とする請求項１に記載の電流通信ドライバ。