JP3913603B2 - 過電流保護回路を組み込んだ混成集積回路装置 - Google Patents
過電流保護回路を組み込んだ混成集積回路装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は過電流保護回路を組み込んだ混成集積回路装置に関し、特に複数種類の過電流保護回路を組み込んだ混成集積回路装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
まず、図６を参照して、インバータ回路装置およびその制御回路の動作を簡単に説明する。
【０００３】
マイクロコンピュータあるいはＤＳＰにより構成された制御回路１には回転速度設定信号に応じた周波数の基準信号が入力され、それぞれ１２０度の位相差を有する３つのパルス幅変調された正弦波とこのパルス幅変調された正弦波に対して１８０度位相が遅れた３つのパルスが生成されている。
【０００４】
それぞれ１２０度の位相差を有する３つのパルス幅変調された正弦波はドライバ回路２を介して、インバータ回路を構成する上側アームのスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３の制御電極に入力され、このスイッチング素子をオン・オフ制御する。
【０００５】
また、このパルス幅変調された正弦波に対して１８０度位相が遅れたパルス幅変調された正弦波は同様に下側アームのスイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６をオン・オフ制御する。
【０００６】
なお、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６に接続されたダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６は回生ダイオードである。
【０００７】
従って、それぞれ１２０度の位相差を有する３つのパルス幅変調された正弦波とこのパルス幅変調された正弦波に対してそれぞれ１８０度位相が遅れた３つのパルス幅変調された正弦波によりオン・オフ制御されるインバータ回路の出力端子、すなわちスイッチング素子Ｑ１とＱ４、スイッチング素子Ｑ２とＱ５、スイッチング素子Ｑ３とＱ６の接続点Ｕ、Ｖ、Ｗには３相のパルス幅変調された正弦波電圧が得られ、モータＭに流れる負荷電流は正弦波に近似したものとなる。
【０００８】
モータの過負荷や直列スイッチング素子の同時オンなどに起因する過電流は過電流検出抵抗Ｒｓおよび過電流検出回路３により過電流検出信号として検出され、制御回路１からこの過電流検出信号に基づいて一定期間パルス出力を停止する等の保護動作を行う。
【０００９】
この過電流検出抵抗Ｒｓは制御するモータの特性や容量により適切な抵抗値に選ばれ、例えば１０Ａ〜５０Ａ程度までに設定される必要がある。この過電流検出抵抗Ｒｓを混成集積回路基板に組み込む場合には過電流保護レベルを可変にするために外付け抵抗として設計されなくてはならなかった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述した過電流検出抵抗Ｒｓは大電流が流れるので、出来るだけ混成集積回路の中に組み込みたい要望があり、これを実現すると設定する過電流保護レベルに応じて多数の混成集積回路を用意する必要があり、過電流保護レベル毎に多品種を揃えなくてはならない問題点を有していた。
【００１１】
また、同一の混成集積回路装置で複数の過電流保護回路を実現できなかった問題点もあった。
【００１２】
更に、過電流検出抵抗Ｒｓを内蔵しいろいろな範囲の過電流保護レベルを実現できる混成集積回路装置も実現できない問題点もあった。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされ、スイッチング素子と、該スイッチング素子を駆動するドライブ回路と、前記スイッチング素子に接続された過電流検出抵抗と、該過電流検出抵抗からの検出電圧を増幅する増幅器と、前記検出電圧を分圧する分圧抵抗と、分圧された検出電圧と基準電圧と比較して過電流保護を行う過電流検出回路とを組み込んだ混成集積回路装置において、電流検出端子の近くに前記過電流検出抵抗からの検出電圧と接続されたパッドと、前記増幅器からの検出電圧と接続されたパッドと、前記分圧抵抗に接続されたパッドとを備え、前記電流検出端子と各パッドのボンディングワイヤの接続により複数の過電流保護装置に切り換えることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明では前記電流検出端子が前記過電流検出抵抗からの検出電圧と接続されたパッドにボンディングワイヤで接続されたとき、過電流検出回路は混成集積回路装置の外部に新たに設けられることを特徴とする。
【００１５】
更に、前記電流検出端子が前記増幅器からの検出電圧に接続されたパッドとボンディングワイヤで接続されたとき、過電流検出回路は混成集積回路装置の外部に新たに設けられることを特徴とする。
【００１６】
更に、本発明では前記電流検出端子が前記分圧抵抗に接続されたパッドにボンディングワイヤで接続されたとき、前記混成集積回路装置に組み込まれた前記過電流検出抵抗からの検出電圧を増幅する増幅器と、前記検出電圧を分圧する分圧抵抗と、分圧された検出電圧と基準電圧と比較して過電流保護を行う過電流検出回路を用い、前記電流検出端子には分圧抵抗に直列に外付け抵抗が接続されて分圧比を変えて過電流保護レベルを調整することを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の過電流保護回路を組み込んだ混成集積回路装置のブロック図を示す。
【００１８】
本発明を適用するインバータ回路は、インバータ回路を構成する上側アームのスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３と、下側アームのスイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６と、各スイッチング素子の制御電極に入力され、このスイッチング素子をオン・オフ制御するドライバ回路２と、下側アームのスイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６に共通に直列に接続された過電流検出抵抗Ｒｓと、インバータ回路の出力端子、すなわちスイッチング素子Ｑ１とＱ４、スイッチング素子Ｑ２とＱ５、スイッチング素子Ｑ３とＱ６の接続点Ｕ、Ｖ、Ｗに接続されたモータＭ等の負荷とで構成される。制御回路１からは前述したようにパルス幅変調された正弦波がドライブ回路２に出力され、インバータ回路の制御を行っている。なお、点線で囲まれた領域が混成集積回路装置に組み込まれる。
【００１９】
更に、混成集積回路装置の基板端部に電流検出端子ＩSDを設け、この近くに第１のパッドＰ１、第２のパッドＰ２および第３のパッドＰ３を配置する。これらのパッドは基板上に貼り付けた銅箔等の導電箔をエッチングして形成すると良い。
第１のパッドＰ１は過電流検出抵抗Ｒｓの検出電圧と接続され、第２のパッドＰ２は増幅器４の出力と接続され、第３のパッドＰ３は増幅器４の出力電圧を分圧する分圧抵抗Ｒ３、Ｒ４の一端と接続される。そしてボンディングワイヤ１０により電流検出端子ＩSDといずれかのパッドＰ１、Ｐ２、Ｐ３とを選択的に接続することで複数種類の過電流保護装置を選択的に作れるのである。
【００２０】
図２に、より具体化された過電流保護装置を組み込んだ混成集積回路装置の回路図を示す。
【００２１】
スイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６はインバータ回路の下側アームを構成し、過電流検出抵抗Ｒｓがスイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６に共通に直列に接続される。スイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６の制御電極にはドライバ回路２が接続され、インバータ回路を駆動するパルス幅変調された正弦波の制御信号が制御回路１から入力信号端子を介して供給されている。
【００２２】
過電流検出抵抗Ｒｓからの検出電圧は増幅器４で約１０倍に増幅される。増幅器４としてオペアンプを用い、非反転入力端子（＋）に過電流検出抵抗Ｒｓからの検出電圧を入力し、反転入力端子（−）と接地電位Ｖｓｓ間には帰還抵抗Ｒ１を接続し、反転入力端子（−）と出力端子間には帰還抵抗Ｒ２を接続する。このような接続をすれば、増幅器４の出力電圧Ｖ0は以下のように規定される。
【００２３】
Ｖ0＝（１＋Ｒ２／Ｒ１）（Ｉ0Ｒｓ−Ｖｏｓ）
ここで、Ｉ0はスイッチング素子を流れる電流、Ｖｏｓはオペアンプのオフセット電圧である。
従って、増幅器４からは過電流検出抵抗Ｒｓに発生する検出電圧Ｉ0Ｒｓを約１０倍に増幅するように帰還抵抗Ｒ１、Ｒ２を設定する。例えば、過電流保護レベルを２０Ａ、Ｒｓを０．０１６７Ωとすると、検出電圧Ｉ0Ｒｓは０．３３４Ｖであり、帰還抵抗Ｒ１を３．９ｋΩ、帰還抵抗Ｒ２を２２ｋΩの増幅器４で増幅した検出電圧は２．２２Ｖ程度になる。
【００２４】
更に、過電流検出抵抗Ｒｓからの検出電圧を増幅器４で約１０倍程度に増幅し、その増幅された検出電圧を分圧抵抗Ｒ３、Ｒ４を用いて分圧する。増幅された検出電圧は分圧抵抗により分圧された電圧が過電流検出回路３でその基準電圧と比較され、それを越えると過電流検出信号を出力し、制御回路１でドライブ回路２に供給されるパルス幅変調された正弦波を停止して保護動作を行う。
【００２５】
図２において、外側の太い点線で囲まれた領域は単一の混成集積回路基板を示しており、内側の細い点線で囲まれた領域はドライバＩＣを示している。すなわち、この混成集積回路基板にスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６、過電流検出抵抗Ｒｓ、増幅器４、分圧抵抗Ｒ３、Ｒ４、ドライバ回路２と過電流検出回路３を内在するドライバＩＣとが一体に組み込まれ、混成集積回路基板の外側では外付け抵抗Ｒ３が後から追加接続できる構成となっている。
【００２６】
本発明の特徴は過電流検出抵抗Ｒｓに接続された第１のパッドＰ１と、増幅器４の出力電圧に接続された第２のパッドＰ２と、分圧抵抗の一端に接続された第３のパッドＰ３を電流検出端子ＩSDの近くに設け、この電流検出端子ＩSDと３つのパッドを選択的にボンディングワイヤ１０で接続することにより３種類の過電流保護回路を提供できることにある。
【００２７】
まず、図２に示すように、電流検出端子ＩSDと過電流検出抵抗Ｒｓに接続された第１のパッドＰ１とがボンディングワイヤ１０で接続された場合は、電流検出端子ＩSDには過電流検出抵抗Ｒｓから実際の検出電圧が出力される。この検出電圧は０．３Ｖ程度と小さいので、混成集積回路装置の外部に顧客使用の電流検出回路３０を設けて所望の基準電圧での過電流の検出を行える。従って、増幅器、分圧抵抗および電流検出回路はすべて外付けになり、混成集積回路装置の内部に設けた増幅器４、分圧抵抗Ｒ３、Ｒ４および電流検出回路３は使用をしない。
【００２８】
すなわち、電流検出端子ＩSDからの検出電圧を混成集積回路装置の外部に設けた電流検出回路３０により任意の基準電圧と比較して過電流の保護を行う。この方法では、電流検出回路３０の基準電圧を任意に設定できるので過電流検出抵抗Ｒｓを外付けにした場合と同様の効果が得られる。なお、過電流検出抵抗Ｒｓからの検出電圧は小さいので、必要であれば増幅器、分圧抵抗を追加しても良い。
【００２９】
次に、図３に示すように、電流検出端子ＩSDと増幅器４の出力電圧に接続された第２のパッドＰ２とがボンディングワイヤ１０で接続される場合は、電流検出端子ＩSDには過電流検出抵抗Ｒｓからの検出電圧が増幅器４で約１０倍程度に増幅された検出電圧が出力される。この検出電圧は２〜３Ｖと大きいので、混成集積回路装置の外部に顧客使用の電流検出回路３０を設けて所望の基準電圧での過電流の検出を行える。従って、分圧抵抗および電流検出回路３０はすべて外付けになり、混成集積回路装置の内部に設けた分圧抵抗Ｒ３、Ｒ４および電流検出回路３は使用をしない。
【００３０】
この方法では、混成集積回路装置内に組み込んだ増幅器４を利用できるので、電流検出端子ＩSDからの増幅された検出電圧を混成集積回路装置の外部に設けた電流検出回路３０により任意の基準電圧と比較して過電流の保護を行う。
【００３１】
更に、図４に示すように、電流検出端子ＩSDと分圧抵抗の一端に接続された第３のパッドＰ３をボンディングワイヤ１０で接続される場合は、混成集積回路装置の内部に設けた増幅器、分圧抵抗および電流検出回路を使用する。すなわち、分圧抵抗Ｒ３、Ｒ４の分圧抵抗Ｒ４に直列に外付け抵抗Ｒ５を接続される。分圧抵抗Ｒ３、Ｒ４の接続点の分圧比は外付け抵抗Ｒ５により上昇し、（Ｒ４＋Ｒ５）／（Ｒ３＋Ｒ４＋Ｒ５）となる。これにより外付け抵抗Ｒ５が無い状態（０Ω）で、過電流保護レベルを例えば１０Ａに設定すると、外付け抵抗Ｒ５が直列に接続されると過電流保護レベルを例えば８Ａに調整できる。このように過電流保護レベルは外付け抵抗Ｒ５の抵抗値を選択することで小さい方向に調整できる。
【００３２】
すなわち、この増幅器４からの増幅した検出電圧は分圧抵抗Ｒ３、Ｒ４に印可され、分圧抵抗Ｒ４の一端は電流検出端子ＩSDに接続され、接地電位の外部端子Ｖｓｓとの間に外付け抵抗Ｒ５が接続される。すなわち、外付け抵抗Ｒ５を用いて分圧される電圧が調整可能になる特徴を有する。
【００３３】
過電流検出回路３はコンパレータで構成され、一方の入力端子に基準電圧ｒｅｆを入力し、もう一方の入力端子には分圧抵抗Ｒ３、Ｒ４の接続点の分圧電圧を入力している。コンパレータの出力は過電流検出信号を出力するＭＯＳ半導体素子の制御電極に印可され、過電流検出信号が出力されるとこのＭＯＳ半導体素子はオンして制御回路１に保護動作信号ＦＡＵＬＴを伝えると同時に、インバータ回路を制御する制御信号を一定期間ドライバ回路２に供給することを停止する保護動作を行う。
【００３４】
この方法では、外付け抵抗Ｒ５の働きにより分圧抵抗Ｒ３、Ｒ４の接続点の分圧電圧を大きく調整できるので、過電流検出抵抗Ｒｓを流れる電流が大きくなると、過電流検出回路３で直ちに基準電圧を超えるので過電流保護レベルを小さく調整できる。このために分圧抵抗Ｒ３、Ｒ４のみで例えば、１０Ａに設定した過電流保護レベルを外付け抵抗Ｒ５の追加で例えば、８Ａに引き下げられる。
【００３５】
図５を参照して、過電流保護レベルと外付け抵抗Ｒ５との具体的な関係を示す。このインバータ回路の過電流保護装置では、過電流検出抵抗Ｒｓ（０．０１６７Ω）、分圧抵抗Ｒ１（２２ｋΩ）、分圧抵抗Ｒ２（３．９ｋΩ）に設定されており、
外付け抵抗Ｒ５をショートした場合の過電流保護レベルは２６．９３Ａになり、外付け抵抗Ｒ５を例えば２ｋΩに設定すると過電流保護レベルは１９．１８Ａまで小さくできる。更に、外付け抵抗Ｒ５の抵抗値を大きくすると図示のように過電流保護レベルは小さくなる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明に依れば、スイッチング素子と、該スイッチング素子を駆動するドライブ回路と、前記スイッチング素子に接続された過電流検出抵抗と、該過電流検出抵抗からの検出電圧を増幅する増幅器と、前記検出電圧を分圧する分圧抵抗と、分圧された検出電圧と基準電圧と比較して過電流保護を行う過電流検出回路とを組み込んだ混成集積回路装置において、電流検出端子の近くに前記過電流検出抵抗からの検出電圧と接続されたパッドと、前記増幅器からの検出電圧と接続されたパッドと、前記分圧抵抗に接続されたパッドとを備え、前記電流検出端子と各パッドのボンディングワイヤの接続により複数の過電流保護装置に切り換えることができる。
【００３７】
この結果、過電流検出抵抗からの検出電圧により働く過電流保護回路と、増幅器からの検出電圧により働く過電流保護回路と、混成集積回路装置に内蔵され分圧抵抗の分圧比を変えて過電流保護レベルを引き下げる過電流保護回路とが実現でき、１つの混成集積回路装置でボンディングワイヤの切り換えで３種類の過電流保護回路を選択できる利点を有する。
【００３８】
また、本発明では電流検出端子が過電流検出抵抗からの検出電圧と接続されたパッドにボンディングワイヤ１０で接続されたとき、過電流検出回路は混成集積回路装置の外部に新たに設けられるので、過電流検出抵抗を外部に取り出したのと同様の効果が得られる。
【００３９】
更に、電流検出端子が増幅器からの検出電圧に接続されたパッドとボンディングワイヤで接続されたとき、過電流検出回路は混成集積回路装置の外部に新たに設けられるので、増幅器は混成集積回路装置内のものを利用でき、電流検出回路の基準電圧は外部で自由に決まられ、過電流保護レベルを任意に設定できる効果がある。
【００４０】
更に、電流検出端子が分圧抵抗に接続されたパッドにボンディングワイヤで接続されたとき、混成集積回路装置内に組み込まれた前記過電流検出抵抗からの検出電圧を増幅する増幅器と、前記検出電圧を分圧する分圧抵抗と、分圧された検出電圧と基準電圧と比較して過電流保護を行う過電流検出回路を用い、前記電流検出端子には分圧抵抗に直列に外付け抵抗が接続されて分圧比を変えて過電流保護レベルを調整することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の過電流保護回路を組み込んだ混成集積回路装置を説明するブロック図である。
【図２】本発明の過電流保護回路を組み込んだ混成集積回路装置を説明する回路図である。
【図３】本発明の過電流保護回路を組み込んだ混成集積回路装置を説明する回路図である。
【図４】本発明の過電流保護回路を組み込んだ混成集積回路装置を説明する回路図である。
【図５】本発明の過電流保護回路を組み込んだ混成集積回路装置の過電流保護レベルを説明する特性図である。
【図６】従来の過電流保護回路を組み込んだ混成集積回路装置を説明するブロック図である。
【符号の説明】
Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６ スイッチング素子
Ｒｓ 過電流検出抵抗、
Ｒ３、Ｒ４ 分圧抵抗
Ｒ５ 外付け抵抗
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ パッド
ＩSD 電流検出端子
１ 制御回路
２ ドライバ回路
３ 過電流検出回路
４ 増幅器
１０ ボンディングワイヤ
３０ 過電流検出回路
【発明の属する技術分野】
本発明は過電流保護回路を組み込んだ混成集積回路装置に関し、特に複数種類の過電流保護回路を組み込んだ混成集積回路装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
まず、図６を参照して、インバータ回路装置およびその制御回路の動作を簡単に説明する。
【０００３】
マイクロコンピュータあるいはＤＳＰにより構成された制御回路１には回転速度設定信号に応じた周波数の基準信号が入力され、それぞれ１２０度の位相差を有する３つのパルス幅変調された正弦波とこのパルス幅変調された正弦波に対して１８０度位相が遅れた３つのパルスが生成されている。
【０００４】
それぞれ１２０度の位相差を有する３つのパルス幅変調された正弦波はドライバ回路２を介して、インバータ回路を構成する上側アームのスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３の制御電極に入力され、このスイッチング素子をオン・オフ制御する。
【０００５】
また、このパルス幅変調された正弦波に対して１８０度位相が遅れたパルス幅変調された正弦波は同様に下側アームのスイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６をオン・オフ制御する。
【０００６】
なお、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６に接続されたダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６は回生ダイオードである。
【０００７】
従って、それぞれ１２０度の位相差を有する３つのパルス幅変調された正弦波とこのパルス幅変調された正弦波に対してそれぞれ１８０度位相が遅れた３つのパルス幅変調された正弦波によりオン・オフ制御されるインバータ回路の出力端子、すなわちスイッチング素子Ｑ１とＱ４、スイッチング素子Ｑ２とＱ５、スイッチング素子Ｑ３とＱ６の接続点Ｕ、Ｖ、Ｗには３相のパルス幅変調された正弦波電圧が得られ、モータＭに流れる負荷電流は正弦波に近似したものとなる。
【０００８】
モータの過負荷や直列スイッチング素子の同時オンなどに起因する過電流は過電流検出抵抗Ｒｓおよび過電流検出回路３により過電流検出信号として検出され、制御回路１からこの過電流検出信号に基づいて一定期間パルス出力を停止する等の保護動作を行う。
【０００９】
この過電流検出抵抗Ｒｓは制御するモータの特性や容量により適切な抵抗値に選ばれ、例えば１０Ａ〜５０Ａ程度までに設定される必要がある。この過電流検出抵抗Ｒｓを混成集積回路基板に組み込む場合には過電流保護レベルを可変にするために外付け抵抗として設計されなくてはならなかった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述した過電流検出抵抗Ｒｓは大電流が流れるので、出来るだけ混成集積回路の中に組み込みたい要望があり、これを実現すると設定する過電流保護レベルに応じて多数の混成集積回路を用意する必要があり、過電流保護レベル毎に多品種を揃えなくてはならない問題点を有していた。
【００１１】
また、同一の混成集積回路装置で複数の過電流保護回路を実現できなかった問題点もあった。
【００１２】
更に、過電流検出抵抗Ｒｓを内蔵しいろいろな範囲の過電流保護レベルを実現できる混成集積回路装置も実現できない問題点もあった。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされ、スイッチング素子と、該スイッチング素子を駆動するドライブ回路と、前記スイッチング素子に接続された過電流検出抵抗と、該過電流検出抵抗からの検出電圧を増幅する増幅器と、前記検出電圧を分圧する分圧抵抗と、分圧された検出電圧と基準電圧と比較して過電流保護を行う過電流検出回路とを組み込んだ混成集積回路装置において、電流検出端子の近くに前記過電流検出抵抗からの検出電圧と接続されたパッドと、前記増幅器からの検出電圧と接続されたパッドと、前記分圧抵抗に接続されたパッドとを備え、前記電流検出端子と各パッドのボンディングワイヤの接続により複数の過電流保護装置に切り換えることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明では前記電流検出端子が前記過電流検出抵抗からの検出電圧と接続されたパッドにボンディングワイヤで接続されたとき、過電流検出回路は混成集積回路装置の外部に新たに設けられることを特徴とする。
【００１５】
更に、前記電流検出端子が前記増幅器からの検出電圧に接続されたパッドとボンディングワイヤで接続されたとき、過電流検出回路は混成集積回路装置の外部に新たに設けられることを特徴とする。
【００１６】
更に、本発明では前記電流検出端子が前記分圧抵抗に接続されたパッドにボンディングワイヤで接続されたとき、前記混成集積回路装置に組み込まれた前記過電流検出抵抗からの検出電圧を増幅する増幅器と、前記検出電圧を分圧する分圧抵抗と、分圧された検出電圧と基準電圧と比較して過電流保護を行う過電流検出回路を用い、前記電流検出端子には分圧抵抗に直列に外付け抵抗が接続されて分圧比を変えて過電流保護レベルを調整することを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の過電流保護回路を組み込んだ混成集積回路装置のブロック図を示す。
【００１８】
本発明を適用するインバータ回路は、インバータ回路を構成する上側アームのスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３と、下側アームのスイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６と、各スイッチング素子の制御電極に入力され、このスイッチング素子をオン・オフ制御するドライバ回路２と、下側アームのスイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６に共通に直列に接続された過電流検出抵抗Ｒｓと、インバータ回路の出力端子、すなわちスイッチング素子Ｑ１とＱ４、スイッチング素子Ｑ２とＱ５、スイッチング素子Ｑ３とＱ６の接続点Ｕ、Ｖ、Ｗに接続されたモータＭ等の負荷とで構成される。制御回路１からは前述したようにパルス幅変調された正弦波がドライブ回路２に出力され、インバータ回路の制御を行っている。なお、点線で囲まれた領域が混成集積回路装置に組み込まれる。
【００１９】
更に、混成集積回路装置の基板端部に電流検出端子ＩSDを設け、この近くに第１のパッドＰ１、第２のパッドＰ２および第３のパッドＰ３を配置する。これらのパッドは基板上に貼り付けた銅箔等の導電箔をエッチングして形成すると良い。
第１のパッドＰ１は過電流検出抵抗Ｒｓの検出電圧と接続され、第２のパッドＰ２は増幅器４の出力と接続され、第３のパッドＰ３は増幅器４の出力電圧を分圧する分圧抵抗Ｒ３、Ｒ４の一端と接続される。そしてボンディングワイヤ１０により電流検出端子ＩSDといずれかのパッドＰ１、Ｐ２、Ｐ３とを選択的に接続することで複数種類の過電流保護装置を選択的に作れるのである。
【００２０】
図２に、より具体化された過電流保護装置を組み込んだ混成集積回路装置の回路図を示す。
【００２１】
スイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６はインバータ回路の下側アームを構成し、過電流検出抵抗Ｒｓがスイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６に共通に直列に接続される。スイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６の制御電極にはドライバ回路２が接続され、インバータ回路を駆動するパルス幅変調された正弦波の制御信号が制御回路１から入力信号端子を介して供給されている。
【００２２】
過電流検出抵抗Ｒｓからの検出電圧は増幅器４で約１０倍に増幅される。増幅器４としてオペアンプを用い、非反転入力端子（＋）に過電流検出抵抗Ｒｓからの検出電圧を入力し、反転入力端子（−）と接地電位Ｖｓｓ間には帰還抵抗Ｒ１を接続し、反転入力端子（−）と出力端子間には帰還抵抗Ｒ２を接続する。このような接続をすれば、増幅器４の出力電圧Ｖ0は以下のように規定される。
【００２３】
Ｖ0＝（１＋Ｒ２／Ｒ１）（Ｉ0Ｒｓ−Ｖｏｓ）
ここで、Ｉ0はスイッチング素子を流れる電流、Ｖｏｓはオペアンプのオフセット電圧である。
従って、増幅器４からは過電流検出抵抗Ｒｓに発生する検出電圧Ｉ0Ｒｓを約１０倍に増幅するように帰還抵抗Ｒ１、Ｒ２を設定する。例えば、過電流保護レベルを２０Ａ、Ｒｓを０．０１６７Ωとすると、検出電圧Ｉ0Ｒｓは０．３３４Ｖであり、帰還抵抗Ｒ１を３．９ｋΩ、帰還抵抗Ｒ２を２２ｋΩの増幅器４で増幅した検出電圧は２．２２Ｖ程度になる。
【００２４】
更に、過電流検出抵抗Ｒｓからの検出電圧を増幅器４で約１０倍程度に増幅し、その増幅された検出電圧を分圧抵抗Ｒ３、Ｒ４を用いて分圧する。増幅された検出電圧は分圧抵抗により分圧された電圧が過電流検出回路３でその基準電圧と比較され、それを越えると過電流検出信号を出力し、制御回路１でドライブ回路２に供給されるパルス幅変調された正弦波を停止して保護動作を行う。
【００２５】
図２において、外側の太い点線で囲まれた領域は単一の混成集積回路基板を示しており、内側の細い点線で囲まれた領域はドライバＩＣを示している。すなわち、この混成集積回路基板にスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６、過電流検出抵抗Ｒｓ、増幅器４、分圧抵抗Ｒ３、Ｒ４、ドライバ回路２と過電流検出回路３を内在するドライバＩＣとが一体に組み込まれ、混成集積回路基板の外側では外付け抵抗Ｒ３が後から追加接続できる構成となっている。
【００２６】
本発明の特徴は過電流検出抵抗Ｒｓに接続された第１のパッドＰ１と、増幅器４の出力電圧に接続された第２のパッドＰ２と、分圧抵抗の一端に接続された第３のパッドＰ３を電流検出端子ＩSDの近くに設け、この電流検出端子ＩSDと３つのパッドを選択的にボンディングワイヤ１０で接続することにより３種類の過電流保護回路を提供できることにある。
【００２７】
まず、図２に示すように、電流検出端子ＩSDと過電流検出抵抗Ｒｓに接続された第１のパッドＰ１とがボンディングワイヤ１０で接続された場合は、電流検出端子ＩSDには過電流検出抵抗Ｒｓから実際の検出電圧が出力される。この検出電圧は０．３Ｖ程度と小さいので、混成集積回路装置の外部に顧客使用の電流検出回路３０を設けて所望の基準電圧での過電流の検出を行える。従って、増幅器、分圧抵抗および電流検出回路はすべて外付けになり、混成集積回路装置の内部に設けた増幅器４、分圧抵抗Ｒ３、Ｒ４および電流検出回路３は使用をしない。
【００２８】
すなわち、電流検出端子ＩSDからの検出電圧を混成集積回路装置の外部に設けた電流検出回路３０により任意の基準電圧と比較して過電流の保護を行う。この方法では、電流検出回路３０の基準電圧を任意に設定できるので過電流検出抵抗Ｒｓを外付けにした場合と同様の効果が得られる。なお、過電流検出抵抗Ｒｓからの検出電圧は小さいので、必要であれば増幅器、分圧抵抗を追加しても良い。
【００２９】
次に、図３に示すように、電流検出端子ＩSDと増幅器４の出力電圧に接続された第２のパッドＰ２とがボンディングワイヤ１０で接続される場合は、電流検出端子ＩSDには過電流検出抵抗Ｒｓからの検出電圧が増幅器４で約１０倍程度に増幅された検出電圧が出力される。この検出電圧は２〜３Ｖと大きいので、混成集積回路装置の外部に顧客使用の電流検出回路３０を設けて所望の基準電圧での過電流の検出を行える。従って、分圧抵抗および電流検出回路３０はすべて外付けになり、混成集積回路装置の内部に設けた分圧抵抗Ｒ３、Ｒ４および電流検出回路３は使用をしない。
【００３０】
この方法では、混成集積回路装置内に組み込んだ増幅器４を利用できるので、電流検出端子ＩSDからの増幅された検出電圧を混成集積回路装置の外部に設けた電流検出回路３０により任意の基準電圧と比較して過電流の保護を行う。
【００３１】
更に、図４に示すように、電流検出端子ＩSDと分圧抵抗の一端に接続された第３のパッドＰ３をボンディングワイヤ１０で接続される場合は、混成集積回路装置の内部に設けた増幅器、分圧抵抗および電流検出回路を使用する。すなわち、分圧抵抗Ｒ３、Ｒ４の分圧抵抗Ｒ４に直列に外付け抵抗Ｒ５を接続される。分圧抵抗Ｒ３、Ｒ４の接続点の分圧比は外付け抵抗Ｒ５により上昇し、（Ｒ４＋Ｒ５）／（Ｒ３＋Ｒ４＋Ｒ５）となる。これにより外付け抵抗Ｒ５が無い状態（０Ω）で、過電流保護レベルを例えば１０Ａに設定すると、外付け抵抗Ｒ５が直列に接続されると過電流保護レベルを例えば８Ａに調整できる。このように過電流保護レベルは外付け抵抗Ｒ５の抵抗値を選択することで小さい方向に調整できる。
【００３２】
すなわち、この増幅器４からの増幅した検出電圧は分圧抵抗Ｒ３、Ｒ４に印可され、分圧抵抗Ｒ４の一端は電流検出端子ＩSDに接続され、接地電位の外部端子Ｖｓｓとの間に外付け抵抗Ｒ５が接続される。すなわち、外付け抵抗Ｒ５を用いて分圧される電圧が調整可能になる特徴を有する。
【００３３】
過電流検出回路３はコンパレータで構成され、一方の入力端子に基準電圧ｒｅｆを入力し、もう一方の入力端子には分圧抵抗Ｒ３、Ｒ４の接続点の分圧電圧を入力している。コンパレータの出力は過電流検出信号を出力するＭＯＳ半導体素子の制御電極に印可され、過電流検出信号が出力されるとこのＭＯＳ半導体素子はオンして制御回路１に保護動作信号ＦＡＵＬＴを伝えると同時に、インバータ回路を制御する制御信号を一定期間ドライバ回路２に供給することを停止する保護動作を行う。
【００３４】
この方法では、外付け抵抗Ｒ５の働きにより分圧抵抗Ｒ３、Ｒ４の接続点の分圧電圧を大きく調整できるので、過電流検出抵抗Ｒｓを流れる電流が大きくなると、過電流検出回路３で直ちに基準電圧を超えるので過電流保護レベルを小さく調整できる。このために分圧抵抗Ｒ３、Ｒ４のみで例えば、１０Ａに設定した過電流保護レベルを外付け抵抗Ｒ５の追加で例えば、８Ａに引き下げられる。
【００３５】
図５を参照して、過電流保護レベルと外付け抵抗Ｒ５との具体的な関係を示す。このインバータ回路の過電流保護装置では、過電流検出抵抗Ｒｓ（０．０１６７Ω）、分圧抵抗Ｒ１（２２ｋΩ）、分圧抵抗Ｒ２（３．９ｋΩ）に設定されており、
外付け抵抗Ｒ５をショートした場合の過電流保護レベルは２６．９３Ａになり、外付け抵抗Ｒ５を例えば２ｋΩに設定すると過電流保護レベルは１９．１８Ａまで小さくできる。更に、外付け抵抗Ｒ５の抵抗値を大きくすると図示のように過電流保護レベルは小さくなる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明に依れば、スイッチング素子と、該スイッチング素子を駆動するドライブ回路と、前記スイッチング素子に接続された過電流検出抵抗と、該過電流検出抵抗からの検出電圧を増幅する増幅器と、前記検出電圧を分圧する分圧抵抗と、分圧された検出電圧と基準電圧と比較して過電流保護を行う過電流検出回路とを組み込んだ混成集積回路装置において、電流検出端子の近くに前記過電流検出抵抗からの検出電圧と接続されたパッドと、前記増幅器からの検出電圧と接続されたパッドと、前記分圧抵抗に接続されたパッドとを備え、前記電流検出端子と各パッドのボンディングワイヤの接続により複数の過電流保護装置に切り換えることができる。
【００３７】
この結果、過電流検出抵抗からの検出電圧により働く過電流保護回路と、増幅器からの検出電圧により働く過電流保護回路と、混成集積回路装置に内蔵され分圧抵抗の分圧比を変えて過電流保護レベルを引き下げる過電流保護回路とが実現でき、１つの混成集積回路装置でボンディングワイヤの切り換えで３種類の過電流保護回路を選択できる利点を有する。
【００３８】
また、本発明では電流検出端子が過電流検出抵抗からの検出電圧と接続されたパッドにボンディングワイヤ１０で接続されたとき、過電流検出回路は混成集積回路装置の外部に新たに設けられるので、過電流検出抵抗を外部に取り出したのと同様の効果が得られる。
【００３９】
更に、電流検出端子が増幅器からの検出電圧に接続されたパッドとボンディングワイヤで接続されたとき、過電流検出回路は混成集積回路装置の外部に新たに設けられるので、増幅器は混成集積回路装置内のものを利用でき、電流検出回路の基準電圧は外部で自由に決まられ、過電流保護レベルを任意に設定できる効果がある。
【００４０】
更に、電流検出端子が分圧抵抗に接続されたパッドにボンディングワイヤで接続されたとき、混成集積回路装置内に組み込まれた前記過電流検出抵抗からの検出電圧を増幅する増幅器と、前記検出電圧を分圧する分圧抵抗と、分圧された検出電圧と基準電圧と比較して過電流保護を行う過電流検出回路を用い、前記電流検出端子には分圧抵抗に直列に外付け抵抗が接続されて分圧比を変えて過電流保護レベルを調整することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の過電流保護回路を組み込んだ混成集積回路装置を説明するブロック図である。
【図２】本発明の過電流保護回路を組み込んだ混成集積回路装置を説明する回路図である。
【図３】本発明の過電流保護回路を組み込んだ混成集積回路装置を説明する回路図である。
【図４】本発明の過電流保護回路を組み込んだ混成集積回路装置を説明する回路図である。
【図５】本発明の過電流保護回路を組み込んだ混成集積回路装置の過電流保護レベルを説明する特性図である。
【図６】従来の過電流保護回路を組み込んだ混成集積回路装置を説明するブロック図である。
【符号の説明】
Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６ スイッチング素子
Ｒｓ 過電流検出抵抗、
Ｒ３、Ｒ４ 分圧抵抗
Ｒ５ 外付け抵抗
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ パッド
ＩSD 電流検出端子
１ 制御回路
２ ドライバ回路
３ 過電流検出回路
４ 増幅器
１０ ボンディングワイヤ
３０ 過電流検出回路
Claims (4)
- スイッチング素子と、該スイッチング素子を駆動するドライブ回路と、前記スイッチング素子に接続された過電流検出抵抗と、該過電流検出抵抗からの検出電圧を増幅する増幅器と、前記検出電圧を分圧する分圧抵抗と、分圧された検出電圧と基準電圧と比較して過電流保護を行う過電流検出回路とを組み込んだ混成集積回路装置において、
電流検出端子の近くに前記過電流検出抵抗からの検出電圧と接続されたパッドと、前記増幅器からの検出電圧と接続されたパッドと、前記分圧抵抗に接続されたパッドとを備え、前記電流検出端子と各パッドのボンディングワイヤの接続により複数の過電流保護装置に切り換えることを特徴とした過電流保護回路を組み込んだ混成集積回路装置。 - 前記電流検出端子が前記過電流検出抵抗からの検出電圧と接続されたパッドにボンディングワイヤで接続されたとき、過電流検出回路は混成集積回路装置の外部に新たに設けられることを特徴とした請求項１に記載の過電流保護回路を組み込んだ混成集積回路装置。
- 前記電流検出端子が前記増幅器からの検出電圧に接続されたパッドとボンディングワイヤで接続されたとき、過電流検出回路は混成集積回路装置の外部に新たに設けられることを特徴とした請求項１に記載の過電流保護回路を組み込んだ混成集積回路装置。
- 前記電流検出端子が前記分圧抵抗に接続されたパッドにボンディングワイヤで接続されたとき、前記混成集積回路装置に組み込まれた前記過電流検出抵抗からの検出電圧を増幅する増幅器と、前記検出電圧を分圧する分圧抵抗と、分圧された検出電圧と基準電圧と比較して過電流保護を行う過電流検出回路を用い、前記電流検出端子には分圧抵抗に直列に外付け抵抗が接続されて分圧比を変えて過電流保護レベルを調整することを特徴とした請求項１に記載の過電流保護回路を組み込んだ混成集積回路装置。
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