JP4083065B2

JP4083065B2 - Load drive device

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Publication number: JP4083065B2
Application number: JP2003111158A
Authority: JP
Inventors: 和明室田
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 2003-04-16
Filing date: 2003-04-16
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2023-04-16
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電圧を負荷に供給するレギュレータやドライバ回路等の負荷駆動装置、特に電流制限機能を備えた負荷駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、負荷に電源を供給する場合、ドライバ回路を介して負荷に電圧を供給したり、リップル分等の変動要素を多く含んだ安定でない電源から負荷に電源を供給する場合には、入力される電圧を定電圧に安定化して出力するレギュレータを用いている。このようなドライバ回路やレギュレータのような負荷駆動回路において、負荷に異常電流が流れたり、あるいは出力端子の接地電圧へのショートや低抵抗接続により、出力端子から大きな電流が流れた場合、回路部品の破損や、大電流による部品の発熱に起因する不具合が発生する。このような不具合を防止するため、負荷駆動装置には、必要以上の電流が流れないようにするために、電流制限機能が付加されている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−１１３４７６号公報
【０００４】
従来の負荷駆動装置は、上記のように、電流制限機能を付加して回路部品の破壊を防止しているが、この電流制限機能の電流制限値は、通常、その回路が許容可能な最大電流値に設定されていることが多い。
そのため、負荷が動作異常を起こし、異常な電流が流れたとしても、その電流値が電流制限値以下であれば、システムの異常を検出することができない。例えば、自動車用電子機器や携帯電子機器などバッテリで動作している機器において、システム停止時など低消費電流状態になっている時に、システムが異常になり消費電流が増大すると、バッテリ寿命が低下するという問題が生じる。すなわち、従来の負荷駆動装置では、上記のように電流制限機能の電流制限値がその回路が許容可能な最大電流値に設定されているので、システム停止時のように、負荷電流が少ない状態では、異常により消費電流が増大しても、その消費電流が電流制限値よりも大きくないため、システム異常を検出することができず、この異常な消費電流が流れ続けるので、バッテリの消耗を防止することができなかった。
【０００５】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので、システムスタンバイ中などの負荷電流が少ない状態においてもシステムの異常動作の防止や回路の保護を行うことができる負荷駆動装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明に係る負荷駆動装置は、負荷としてのマイコンに電源を供給するとともに、マイコンへの電流を制限する電流制限手段を備えた負荷駆動装置において、上記マイコンを電源電流が少ないスタンバイ状態に制御するとともに、上記マイコンのスタンバイ状態において上記電流制限手段の電流制限値を低く設定する制御手段と、上記制御手段から上記マイコンに供給するスタンバイ信号と、上記電流制限手段に供給する切替信号の送出タイミングを制御するタイミング制御手段を備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る負荷駆動装置よれば、マイコンの電源電流が少ないスタンバイ状態では、上記電流制限手段の電流制限値が低く設定されるので、たとえ、マイコンが低消費電流モードになっているときでも、マイコン暴走などで電流が異常に上昇した場合には、電源出力を低下させて減電圧リセットをかけることができるので、バッテリの消耗を軽減することができる。
【０００８】
また、マイコンのパワーオン時など電圧安定化回路の電流制限値が小さい値に設定されている状態から大きい値に切り替わる前に、マイコンに供給されるスタンバイ信号が切り替わって負荷電流が増加してしまうと、システムが起動できなくなるという問題が生じ、また、パワーオフ時はシステムがスタンバイ状態になって負荷電流が減少する前に、負荷駆動装置の電流制限値が小さい値に切り替わってしまうと、システムが正常であるにも関わらず電流制限がかかってしまうという問題が生じるが、本発明に係る負荷駆動装置によれば、タイミング制御回路によりマイコンに供給するスタンバイ信号と、上記電流制限手段に供給する切替信号の送出タイミングが制御されるので、正常な動作を保証することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の負荷駆動装置を車両搭載のマイコンに適用した実施の形態について、図面を用いて説明する。図１は本発明の負荷駆動装置を示すブロック図であり、図２は負荷駆動回路の詳細を示す図である。
【００１３】
図１において、１は電流制限機能を内蔵したドライバ回路やレギュレータ等の負荷駆動回路、２は車両のバッテリスイッチ等からの信号が入力されるスタンバイ制御部、Ｖinはバッテリ等の電源、ＳＷ１はスイッチである。スタンバイ制御部２は車両のパワースイッチ、イグニッションスイッチ、あるいは、カーオーディオ等のアクセサリスイッチなどからの信号が入力されるものであり、各スイッチがオンされていないスタンバイ状態では、マイコンにスタンバイ信号ＳＴＢＹを供給している。このマイコンのスタンバイ状態では、スタンバイ制御部２が負荷駆動回路１の電流制限値を低く設定するとともに、スイッチＳＷ１がオフされ、スタンバイ時にも電源供給が必要なメモリ内蔵マイコン等にのみ出力Ｖout2が供給されている。一方、パワースイッチ等がオンされ、マイコンが動作状態になると、スタンバイ制御部２は負荷駆動回路１の電流制限値を高く設定するとともに、スタンバイ信号ＳＴＢＹを切替えてマイコンをスタンバイ状態から通常動作状態に切替えると同時に、スイッチＳＷ１をオンして、制御回路等の通常動作状態時のみ電圧供給が必要な箇所に出力Ｖout1を供給する。
【００１４】
図２は電流制限機能内蔵負荷駆動回路１の一例を示すものであり、レギュレータ１１と電流制限回路１２とから構成されている。レギュレータ１１は出力電圧Ｖoutの制御を行うＰＮＰ形のトランジスタＴｒ１と、トランジスタＴｒ１のベースにコレクタが接続されたＮＰＮ形のトランジスタＴｒ２と、出力電圧Ｖoutを分圧して分圧電圧Ｖｄを生成して出力する抵抗Ｒ１、Ｒ２の直列回路と、所定の基準電圧Ｖr1を出力する基準電源ＶＲ１と、分圧電圧Ｖｄと基準電圧Ｖr1を比較し、この比較結果に応じてトランジスタＴｒ２のベース電圧の制御を行う演算増幅器ＡＭＰ１とから構成されている。
【００１５】
一方、電流制限回路１２はレギュレータ１１の出力電流の検出を行うための負荷抵抗Ｒｍと、抵抗Ｒ３、Ｒ４、スイッチＳＷ２、定電流Ｉ１を発生する定電流源ＯＣ１よりなる電流制限値発生回路と、レギュレータ１１の出力電流と電流制限値を比較し、この比較結果に応じてトランジスタＴｒ２のベース電圧の制御を行う演算増幅器ＡＭＰ２とから構成されており、スタンバイ制御部２からの電流制限値切替信号によってスイッチＳＷ２がオン、オフされることにより、電流制限値が切替えられる。なお、負荷駆動装置としてはスイッチＳＷ１を含むようにしてもよい。
【００１６】
次に、図１、図２の負荷駆動装置の動作について説明する。
抵抗Ｒ１、Ｒ２の直列回路により出力電圧Ｖoutを分圧した分圧電圧Ｖｄと基準電源ＶＲ１からの基準電圧Ｖr1とが演算増幅器ＡＭＰ１で比較され、この演算増幅器ＡＭＰ１の出力がトランジスタＴｒ２のベース電圧を制御し、このトランジスタＴｒ２の出力によりトランジスタＴｒ１の駆動電流が制御されて出力電圧Ｖoutが一定値に制御される。
【００１７】
一方、マイコンのスタンバイ状態では、スタンバイ制御部２から出力される電流制限値切替信号はオンであり、スイッチＳＷ２がオンしているので、演算増幅器ＡＭＰ２に供給される電流制限基準電圧Ｖr2は、Ｖr2＝Ｉ1・（Ｒ３・Ｒ４）／（Ｒ３＋Ｒ４）となり、電流制限値Ｉlim1は、Ｉlim1＝Ｖr2／Ｒｍとなり、電流制限値が低く設定されている。
このスタンバイ状態の低消費電流状態において、負荷電流が異常に上昇し、負荷電流が上記電流制限値Ｉlim1を超えると、演算増幅器ＡＭＰ２の出力によりトランジスタＴｒ２が制御されるので、レギュレータ１１の出力電圧Ｖoutが低下するとともに、出力電流が上記電流制限値Ｉlim1に制限される。
【００１８】
この状態で、例えば、パワースイッチがオンされ、マイコンが通常の動作状態になると、スタンバイ制御部２から出力される電流制限値切替信号がオフとなるので、演算増幅器ＡＭＰ２に供給される電流制限基準電圧Ｖr2は、Ｖr2＝Ｉ1・Ｒ３となり、電流制限値Ｉlim2は、Ｉlim2＝Ｖr2／Ｒｍとなって、電流制限値が高く設定される。
以上のように、システムスタンバイ中など負荷電流が少ない状態では、電流制限値が低く設定され、負荷電流が異常に増加し、この低く設定された電流制限値を超えると、電流制限がかかるので、バッテリの消耗を軽減することができる。
【００１９】
上記の実施の形態では、レギュレータに直列接続された負荷抵抗により負荷電流を検出したが、カレントミラー回路を用いて負荷電流を検出することも可能であり、このカレントミラー回路を用いた実施の形態を図３により説明する。
図３において、レギュレータ１１の出力トランジスタＴｒ１とトランジスタＴｒ３がカレントミラー回路を構成し、トランジスタＴｒ３の出力電流が電流制限回路１２に入力される。電流制限回路１２は抵抗Ｒ５、Ｒ６、スイッチＳＷ３よりなる負荷電流に応じた電圧の発生回路と、基準電圧Ｖr2を出力する電圧源ＶＲ２と、演算増幅器ＡＭＰ２とにより構成され、カレントミラー回路のカレントミラー比をｎ：１とすると、スタンバイ時には、スイッチＳＷ３はオフで電流検出抵抗はＲ５になり、電流制限値Ｉlim1は、Ｉlim1＝ｎ・Ｖr2／Ｒ５となり、通常動作時には、スイッチＳＷ３がオンとなるので、電流制限値Ｉlim2は、Ｉlim2＝ｎ・Ｖr2／｛（Ｒ５・Ｒ６）／（Ｒ５＋Ｒ６）｝となり、電流制限値が高く設定される。
この実施の形態の場合、電流制限値切替信号のレベルとしては、実際にはスタンバイ状態のときに、ローレベルが出力される。すなわち、図２の実施の形態では、ローレベルが与えられると、スイッチＳＷ２がオン、図３の実施の形態では、ローレベルが与えられると、スイッチＳＷ３がオフするように回路が構成される。
【００２０】
図４は減電圧リセット回路を備えたマイコンに本発明の負荷駆動装置を適用した場合の実施の形態を示す図であり、電流制限機能内蔵負荷駆動回路１の出力電圧Ｖoutがマイコン３と減電圧リセット回路４に供給されている。
図４において、マイコン３を低消費電流モードにしている時に、マイコン暴走などで電流が異常に増加すると、負荷駆動回路１内の電流制限回路により上記と同様にして電流制限がかけられてレギュレータ出力Ｖoutが低下するので、この出力電圧Ｖoutの低下が減電圧リセット回路４により検出され、この減電圧リセット回路４によってマイコン３がリセットされる。これにより、低消費電流モード時のマイコン暴走によるバッテリの消耗を軽減することができる。
【００２１】
一方、このようなマイコンを備えたシステムにおいて、負荷駆動装置の電流制限値の切替を行う場合、パワーオン時など負荷駆動装置の電流制限値が低い値から高い値に切り替わる前に、スタンバイ制御部からマイコンに入力されるスタンバイ信号が切り替わって負荷電流が増加してしまうと、システムが起動できなくなる。また、パワーオフ時は、システムがスタンバイ状態になって負荷電流が減少する前に負荷駆動装置の電流制限値が低い値に切り替わってしまうと、システムが正常であるにも関わらず電流制限がかかってしまう、という問題が生じる。このような問題を避けるため、スタンバイ制御部からの電流制限値切替信号とスタンバイ信号の切替タイミングを制御することが好ましい。
【００２２】
図５はこのように、電流制限値切替信号とスタンバイ信号の切替タイミングを制御するようにした、スタンバイ制御部を示す回路であり、パワースイッチ等の操作を検出するＳＷ検出部２１と、抵抗Ｒ７とコンデンサＣ１よりなる積分回路と、抵抗Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０よりなる基準電圧の分圧回路と、比較器ＣＯＭ１、ＣＯＭ２とから構成されている。
【００２３】
以下、図５のスタンバイ制御部２の動作を図６の波形図を用いて説明する。
例えば、パワースイッチがオンになると、ＳＷ検出部２１がこれを検出し、図６（ａ）に示すように、ＳＷ検出部２１の出力がハイレベルになる。これにより、積分回路が積分を開始し、コンデンサＣ１の端子電圧Ｖｃは、図６（ｂ）に示すように、徐々に大きくなる。そして、電圧Ｖｃが分圧回路の電圧Ｖr3より大きくなると、比較器ＣＯＭ１の出力が反転し、電流制限値切替信号は図６（ｃ）に示すように、制限値小の状態から制限値大の状態に切替えられる。さらに、電圧Ｖｃが分圧回路の電圧Ｖr4より大きくなると、比較器ＣＯＭ２の出力が反転し、スタンバイ信号ＳＴＢＹが図６（ｄ）に示すように、スタンバイ状態からアクティブ状態に切替えられる。
【００２４】
一方、パワースイッチがオフされると、ＳＷ検出部２１から電圧が出力されなくなるので、コンデンサＣ１の電荷が放電し、図６（ｂ）に示すように電圧Ｖｃが下がり始める。そして、電圧Ｖｃが分圧回路の電圧Ｖr4より小さくなると、まず、比較器ＣＯＭ２の出力が反転し、スタンバイ信号ＳＴＢＹが図６（ｄ）に示すように、アクティブ状態からスタンバイ状態に切替えられ、この後、電圧Ｖｃが分圧回路の電圧Ｖr3より小さくなると、比較器ＣＯＭ１の出力が反転し、電流制限値切替信号が図６（ｃ）に示すように、制限値大の状態から制限値小の状態に切替えられる。
【００２５】
このように、パワーオン時には、電流制限値切替信号が制限値小の状態から制限値大の状態に切替えられた後、スタンバイ信号がスタンバイ状態からアクティブ状態に切替えられ、一方、パワースイッチオフ時には、スタンバイ信号がアクティブ状態からスタンバイ状態に切替えられた後、電流制限値切替信号が制限値大の状態から制限値小の状態に切替えられるので、パワーオン時には、正常にシステムを起動でき、また、パワーオフ時は、システムが正常であるにも関わらず電流制限がかかるという状況を回避することができる。
【００２６】
また、マイコンを内蔵したシステムでは、マイコンの暴走を検知しマイコンにリセットをかけるウォッチドック機能を有するものがあるが、スタンバイモードなど低消費電流モードを有するマイコンでは、スタンバイ中はマイコンからウォッチドッグパルスが出力されないため、通常、暴走検知禁止機能を有するウォッチドッグ回路を使用し、マイコンスタンバイ中は暴走検知機能を停止している。このため、マイコンスタンバイ中はマイコンの暴走を検知することができないが、本発明の負荷駆動装置をこのような暴走検知禁止機能を有するウォッチドッグ回路を備えたシステムに適用すれば、マイコンスタンバイ中であっても、マイコンの暴走を検知することができる。
【００２７】
図７は本発明の負荷駆動装置を暴走検知禁止機能を有するウォッチドッグ回路を備えたシステムに適用した実施の形態を示すものであり、図４の構成に暴走検知禁止機能を有する暴走リセット回路５とノア回路ＮＯＲを付加したものである。この図７の負荷駆動装置の動作を図８の波形図を用いて説明する。
マイコンの通常動作時には、図８（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、スタンバイ制御部２からのスタンバイ信号ＳＴＢＹ、暴走検知禁止信号ＩＮＨ、電流制限値切替信号はハイレベルとなっているので、暴走リセット回路５は暴走検知可能であり、負荷駆動回路１の電流制限値は大に設定されている。そして、マイコンの正常動作時には、マイコン３から暴走リセット回路５に図８（ｅ）に示すようなウォッチドッグパルスＷＤＴが供給されているが、マイコンが暴走し、このウォッチドッグパルスＷＤＴが暴走リセット回路５に供給されなくなると、暴走リセット回路５は、ウォッチドッグパルスＷＤＴが消滅してから一定時間後に、図８（ｆ）に示すように、マイコンリセット信号ＲＥＳＥＴを出力し、このマイコンリセット信号がノア回路ＮＯＲを介してマイコン３に入力されるので、マイコン３がリセットされ暴走が停止させられる。
【００２８】
一方、パワースイッチがオフされ、マイコンがスタンバイ状態になると、スタンバイ制御部２からのスタンバイ信号ＳＴＢＹ、暴走検知禁止信号ＩＮＨ、電流制限値切替信号はローレベルとなり、暴走リセット回路５が暴走検知禁止にされるとともに、負荷駆動回路１の電流制限値が小に設定される。このスタンバイ状態では、マイコン３が暴走しても、暴走リセット回路５で暴走を検知することができないが、マイコン暴走により電流が異常に増加すると、負荷駆動回路１の電流制限値が低く設定されているので、負荷駆動回路１の出力Ｖoutが低下し、減電圧リセット回路４が図８（ｆ）に示すようにリセット信号ＲＥＳＥＴを出力するので、マイコン３がリセットされ、バッテリの消耗を軽減することができる。なお、図７の実施の形態で示した減電圧リセット回路４及び暴走リセット回路５に対し共通のタイマを用いるようにすることも可能である。
【００２９】
図９は図７の負荷駆動装置のスタンバイ制御部２の構成を示す図で、構成は図５と同様であり、比較器ＣＯＭ２の出力が暴走検知禁止信号ＩＮＨとして暴走リセット回路５に入力される。このスタンバイ制御部２の動作は図１０の波形図に示すように、図５のスタンバイ制御部２と同じであるので、詳細な説明は省略する。
【００３０】
また、スタンバイモードを有するマイコンを用いたシステムでは、通常、マイコンが通常動作からスタンバイモードに切り替わる際には、メモリに保存しておく必要のある情報がある場合には、スタンバイ信号が切り替わってもすぐにスタンバイ状態にはならず、情報をメモリに保存する作業を行った後にスタンバイ状態になる。このため、通常動作状態からスタンバイ状態に切り替わる際は、マイコンはすぐに低消費電流モードにならないため、通常動作状態からスタンバイ状態に切り替わるとき、直ちに電流制限値を小さく切替えてしまうと、メモリの情報保存動作中に電流制限がかかるという問題がある。
【００３１】
図９に示すスタンバイ制御部では、スタンバイ状態から通常動作状態への切替時と通常動作状態からスタンバイ状態への切替時との切替タイミングは同じになり、通常動作状態からスタンバイ状態への切替時のみ切替間隔を長くすることができず、マイコンが通常動作状態からスタンバイ状態に切り替わるとき、制御信号の送出タイミングをメモリの情報保存動作が完了するのに十分な時間だけ異ならせるようにすることが困難である。図１１はこのような問題を解決するためのスタンバイ制御部の実施の形態を示す図であり、遅延回路を用いてマイコンが通常動作状態からスタンバイ状態に切り替わるときのみ、制御信号の送出タイミングを切替え、スタンバイ信号の切替時から十分な時間が経過してから電流制限値切替信号を切替えるようにしたものである。遅延回路２２は入力信号がハイレベルになると、直ちに出力がハイレベルになり、入力信号がローレベルになると、ローレベルになってから一定時間後に出力がローレベルになる特性を有する遅延回路である。
【００３２】
図１１のスタンバイ制御部２の動作を図１２の波形図を用いて説明する。
パワースイッチがオンになると、ＳＷ検出部２１がこれを検出し、図１２（ａ）に示すように、ＳＷ検出部２１の出力がハイレベルになる。これにより、図１２（ｂ）に示すように、スタンバイ信号ＳＴＢＹ及び暴走検知禁止信号ＩＮＨがハイレベルになり、マイコンがスタンバイ状態からアクティブ状態に切替えられるとともに、暴走リセット回路５の暴走検知動作が可能にされる。このとき同時に、図１２（ｃ）に示すように、遅延回路２２の出力もハイレベルになるので、負荷駆動回路１の電流制限値は制限値小の状態から制限値大の状態に切替えられる。
【００３３】
一方、パワースイッチがオフされると、ＳＷ検出部２１の出力がローレベルになるので、スタンバイ信号ＳＴＢＹと暴走検知禁止信号ＩＮＨがローレベルになり、マイコンがアクティブ状態からスタンバイ状態に切替えられるとともに、暴走リセット回路５の暴走検知動作が禁止される。一方、遅延回路２２の出力は、図１２（ｃ）に示すように、ＳＷ検出部２１の出力がローレベルになってから一定時間後にローレベルになるので、マイコンがアクティブ状態からスタンバイ状態に切り替わってから一定時間後に負荷駆動回路１の電流制限値が制限値大の状態から制限値小の状態に切替えられる。
これにより、マイコンが通常動作状態からスタンバイ状態に切り替わるときは、電流制限値の切替時期をメモリの情報保存動作が完了するのに十分な時間だけ遅らせることができる。
【００３４】
一方、本発明のようにスタンバイ状態で電流制限値を低くすると、ノイズによる瞬時の電流増加等によって出力が停止する可能性がある。このようなノイズによる誤動作を防止するため、一定時間過電流が流れ続けると、出力を停止するタイマ付過電流検知機能を内蔵した負荷駆動回路を用いた実施の形態を図１３及び図１４により説明する。
図１４に示すように、この実施の形態では電流制限機能を過電流検知回路１３により実行させており、スタンバイ制御部２は過電流の検知電流切替信号とタイマのタイマ時間切替信号を負荷駆動回路１に供給する。過電流検知回路１３は、図１４に示すように、図２の電流制限回路１２の差動増幅器に替えて比較器ＣＯＭ３を用いるとともに、この比較器ＣＯＭ３の出力が入力されるタイマラッチ１４とこのタイマラッチ１４により駆動されるＭＯＳＦＥＴ１が付加されている。タイマラッチ１４は信号がタイマ時間切替信号により設定されているタイマ時間以上継続して入力された場合に信号を出力する。なお、図に示すように、この実施の形態では、レギュレータ１１の出力回路においても、トランジスタに替えてＭＯＳＦＥＴを使用している。
【００３５】
図１３、１４の負荷駆動装置において、出力回路に流れる電流が検知電流切替信号により設定されている電流制限値を越えると、比較器ＣＯＭ３の出力が反転してタイマラッチ１４に入力され、この比較器ＣＯＭ３の出力がタイマラッチ１４に設定されているタイマ時間より長い時間継続して出力されると、タイマラッチ１４がハイレベル信号を出力し、ＭＯＳＦＥＴ１が導通するので、レギュレータの出力回路のＭＯＳＦＥＴが遮断される。
【００３６】
図１３、図１４に示す負荷駆動装置では、スタンバイ状態では、過電流の検知電流が低く設定されると同時に、タイマ時間切替信号によりタイマラッチ１４のタイマ時間が長く切替えられるので、ノイズにより瞬時の電流増加が発生しても、タイマ時間が長く設定されているので、タイマラッチ１４からは信号が出力されず、誤動作を防止することができる。そして、パワースイッチ等がオンされて、通常動作時になると、スタンバイ制御部２により、過電流の検知電流が高く設定されるとともに、タイマラッチ１４のタイマ時間は短く切替えられる。
図１５は図１４の過電流検知回路１３の電流検出抵抗Ｒｍに代えてカレントミラー回路を用いた実施の形態であり、動作については図１４の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【００３７】
ところで、負荷駆動装置の出力側には、通常、出力電圧の安定化のために大容量のコンデンサが接続されるが、回路の電源となるバッテリを接続する時はマイコンがスタンバイ状態となっており、本発明の負荷駆動装置のように、スタンバイ時に電流制限値を小さく設定すると、バッテリ接続時には、負荷駆動装置の出力側に接続されるコンデンサを小さな電流で充電することになり、出力の立ち上がりに時間がかかるという問題が生じる。
【００３８】
図１６はこのような問題を解消するための負荷駆動装置の実施の形態を示す図であり、図１の実施の形態の構成に加えて、負荷駆動回路１の入力電圧を検知する入力電圧検知回路６と、入力電圧検知回路６の出力が入力される遅延回路７と、スタンバイ制御部２からの信号と遅延回路７の出力が入力されるオア回路ＯＲと、負荷駆動回路１の出力側に接続された大容量コンデンサＣｏが設けられている。なお、遅延回路７の遅延時間はコンデンサＣｏが充電されるのに十分な時間が設定されている。
【００３９】
図１６に示す実施の形態の負荷駆動装置の動作を図１７の波形図を用いて説明する。
負荷駆動回路１にバッテリＶinを接続する前には、遅延回路７の出力はハイレベルになっており、このハイレベル信号がオア回路ＯＲを介して負荷駆動回路１に入力されているので、図１７（ｄ）に示すように、オア回路ＯＲの出力である電流制限値切替信号はハイレベルであり、電流制限値は制限値大の状態となっている。そして、図１７（ａ）のｔ０の時点で負荷駆動回路１にバッテリＶinを接続すると、電流制限値が大であるので、大きな電流でコンデンサＣｏを充電することができ、図１７（ｅ）に示すように、出力電圧Ｖoutは急速に立ち上がる。一方、バッテリＶinが接続されると、入力電圧検知回路６がバッテリＶinの電圧を検出して遅延回路７に信号を送出する。遅延回路７は信号が入力されてから一定時間経過後に出力をローレベルにするので、電流制限値切替信号は、図１７（ｄ）に示すように、バッテリが接続されてから一定時間後にローレベルとなり、負荷駆動回路１の電流制限値が小に切替えられる。なお、パワーオン時の動作は図６と同様であるので、説明を省略する。
上記のように、バッテリ接続時には、スタンバイ時であっても、電流制限値を大きく設定することができるので、負荷駆動装置の出力側に接続されるコンデンサを大きな電流で充電でき、負荷駆動装置の出力の立ち上がり時間を短くすることができる。
【００４０】
図１８は図１６の実施の形態の負荷駆動装置の遅延回路７に代えてワンショットパルス発生回路８を設けたものであり、この場合には、負荷駆動回路１にバッテリＶinを接続する前には、ワンショットパルス発生回路８の出力はローレベルとなっているので、オア回路ＯＲの出力である電流制限値切替信号は、図１９（ｄ）に示すように、ローレベルであり負荷駆動回路１の電流制限値は小となっている。そして、図１９（ａ）のｔ０の時点で負荷駆動回路１にバッテリＶinを接続すると、入力電圧検知回路６がバッテリＶinの電圧を検出してワンショットパルス発生回路８に信号を送出する。ワンショットパルス発生回路８は信号が入力されると、一定時間ハイレベルとなる信号を出力する。したがって、電流制限値切替信号が図１９（ｄ）に示すように、一定時間ハイレベルとなり、電流制限値が大に切り替わるので、大きな電流でコンデンサＣｏを充電することができ、図１９（ｅ）に示すように、出力電圧Ｖoutは急速に立ち上がる。このワンショットパルス発生回路８が出力するパルスの継続時間もコンデンサＣｏを充電するのに十分な時間が設定されており、このワンショットパルス発生回路８からのパルスが消滅すると、電流制限値切替信号がローレベルとなり、負荷駆動回路１の電流制限値が小に切り替えられる。
【００４１】
上記の実施の形態では遅延回路またはワンショットパルス発生回路を用いてバッテリ接続時に一定時間電流制限値を大にしたが、出力電圧を監視し、出力電圧が所定電圧になったら電流制限値を小に切替えることも可能であり、図２０はこのように出力電圧を監視する場合の実施の形態を示す図である。
この実施の形態では、図１の実施の形態の構成に加えて、負荷駆動回路１の入力電圧を検知する入力電圧検知回路６と、負荷駆動回路１の出力電圧が規定値になったことを検知する出力電圧検知回路９と、入力電圧検知回路６の出力によりセットされ、出力電圧検知回路９の出力によりリセットされるフリップフロップ回路１０と、スタンバイ制御部２からの信号とフリップフロップ回路１０の出力が入力されるオア回路ＯＲと、負荷駆動回路１の出力側に接続された大容量コンデンサＣｏが設けられている。
【００４２】
図２０において、負荷駆動回路１にバッテリＶinを接続する前には、フリップフロップ回路９の出力はローレベルであり、オア回路ＯＲの出力である電流制限値切替信号は、図２１（ｆ）に示すようにローレベルになっており、負荷駆動回路１の電流制限値は小となっている。そして、図２１（ａ）のｔ０の時点で負荷駆動回路１にバッテリＶinを接続すると、入力電圧検知回路６が信号を出力してフリップフロップ回路１０がセットされ、フリップフロップ回路１０の出力がハイレベルとなるので、電流制限値切替信号が、図２１（ｆ）に示すように、ハイレベルになる。したがって、負荷駆動回路１の電流制限値が大に切り替わり、大きな電流でコンデンサＣｏを充電することができ、図２１（ｄ）に示すように、出力電圧Ｖoutが急速に立ち上がる。一方、出力電圧Ｖoutが規定値まで立ち上がると、図２１（ｅ）に示すように、出力電圧検知回路９が信号を出力するので、フリップフロップ回路１０がリセットされ、フリップフロップ回路１０の出力がローレベルになる。これにより、電流制限値切替信号が、図２１（ｆ）に示すようにローレベルになり、負荷駆動回路１の電流制限値が小に切り替えられる。なお、パワーオン時の動作は図６と同様であるので、説明を省略する。
上記のように、バッテリ接続時から負荷駆動装置の出力電圧が規定値に立ち上がるまで、電流制限値を大きく設定することができるので、負荷駆動装置の出力側に接続されるコンデンサを大きな電流で充電でき、負荷駆動装置の出力の立ち上がり時間を短くすることができる。
【００４３】
また、マイコンには入力電圧が規定値以上になった場合、規定値になってから一定時間後にマイコンをリセットするパワーオンリセット回路が設けられており、このパワーオンリセット回路を用いて上記のフリップフロップ回路をリセットすることも可能である。
図２２はパワーオンリセット回路を用いた実施の形態を示す図であり、パワーオンリセット回路１５は、負荷駆動回路１の出力電圧Ｖoutが規定値になったことを検出する出力電圧検知回路１６と遅延回路１７により構成されている。この負荷駆動装置において、出力電圧Ｖoutが規定値まで立ち上がると、出力電圧検知回路１６が信号を遅延回路１７に出力し、遅延回路１７は出力電圧検知回路１６から信号が入力されてから一定時間後に図２３（ｅ）に示すような信号を出力し、マイコン３にリセット信号ＲＥＳＥＴとして供給する。そして、このリセット信号ＲＥＳＥＴが、同時に、フリップフロップ回路１０のリセット端子Ｒに入力される。したがって、電流制限値切替信号は、図２３（ｆ）に示すように、バッテリ接続時にハイレベルとなり、出力電圧が規定値まで立ち上がってから一定時間経過した後にローレベルになるので、出力電圧が確実に立ち上がるまで負荷駆動回路１の電流制限値を大にすることができる。
【００４４】
さらに、負荷駆動回路の出力電圧のみを監視し、出力電圧に応じて電流制限値を切替えることも可能であり、図２４はこのように出力電圧のみを監視する場合の実施の形態を示す図である。
この実施の形態では、図１の実施の形態の構成に加えて、負荷駆動回路１の出力電圧が規定値になったことを検知する出力電圧検知回路９と、出力電圧検知回路９の出力が入力されるノット回路ＮＯＴと、スタンバイ制御部２からの信号とノット回路ＮＯＴの出力が入力されるオア回路ＯＲと、負荷駆動回路１の出力側に接続された大容量コンデンサＣｏが設けられている。
【００４５】
図２４において、負荷駆動回路１にバッテリＶinを接続する前には、出力電圧検知回路９の出力はローレベルであり、ノット回路ＮＯＴの出力がハイレベルであるので、オア回路ＯＲの出力である電流制限値切替信号は、図２５（ｅ）に示すようにハイレベルになっており、負荷駆動回路１の電流制限値は大となっている。したがって、負荷駆動回路１にバッテリＶinを接続すると、大きな電流でコンデンサＣｏが充電され、図２５（ｃ）に示すように、出力電圧Ｖoutが急速に立ち上がる。一方、出力電圧Ｖoutが規定値まで立ち上がると、図２５（ｄ）に示すように、出力電圧検知回路９の出力がハイレベルになり、ノット回路ＮＯＴの出力がローレベルになるので、電流制限値切替信号が、図２５（ｅ）に示すようにローレベルになり、負荷駆動回路１の電流制限値が小に切り替えられる。なお、パワーオン時の動作は図６と同様であるので、説明を省略する。
上記のように、出力電圧が規定値以下のときは電流制限値が高く設定され、出力電圧が規定値以上になると、電流制限値が低く切替えられるので、負荷が低消費電流状態であっても、バッテリ接続時に出力の立ち上がりを早くすることができる。
なお、上記の実施の形態では、ノット回路を用いたが、入力電圧が規定値以下のときは、ハイレベルを出力し、入力電圧が規定値以上になると、ローレベルを出力する出力電圧検知回路を用いれば、ノット回路は不要である。
【００４６】
また、図２５の実施の形態の出力電圧検知回路に替えて減電圧リセット回路を用いることもでき、図２６は減電圧リセット回路を用いた実施の形態を示す図である。減電圧リセット回路４は、負荷駆動回路１の出力電圧Ｖoutが規定値になったことを検出する出力電圧検知回路１６と遅延回路１７により構成され、遅延回路１７は遅延回路１７への入力電圧の立ち上り時のみ、入力電圧を一定時間遅延するので、遅延回路１７からは図２３（ｅ）に示す信号と同じ信号を出力する。この負荷駆動装置において、負荷駆動回路１にバッテリＶinを接続する前には、遅延回路１７の出力はローレベルであり、ノット回路ＮＯＴの出力がハイレベルであるので、オア回路ＯＲの出力である電流制限値切替信号は、図２７（ｅ）に示すようにハイレベルになっており、負荷駆動回路１の電流制限値は大となっている。したがって、負荷駆動回路１にバッテリＶinを接続すると、大きな電流でコンデンサＣｏが充電され、図２７（ｃ）に示すように、出力電圧Ｖoutが急速に立ち上がる。そして、出力電圧Ｖoutが規定値まで立ち上がると、出力電圧検知回路１６の出力がハイレベルになり、その後一定時間が経過すると、遅延回路１７の出力が図２７（ｄ）に示すようにハイレベルになる。これにより、ノット回路ＮＯＴの出力がローレベルになるので、電流制限値切替信号が、図２７（ｅ）に示すようにローレベルになり、負荷駆動回路１の電流制限値が小に切り替えられる。
上記のように、出力電圧が規定値以下のときは電流制限値が高く設定され、出力電圧が規定値まで上昇してから一定時間後に電流制限値が低く切替えられるので、上記と同様に、負荷が低消費電流状態であっても、バッテリ接続時に出力の立ち上がりを早くすることができる。
【００４７】
上記のバッテリ接続時の負荷駆動装置の出力立ち上がり時間を短かくするための構成は、減電圧リセット回路や暴走リセット回路を備えたマイコンと組み合わせて使用することができ、その一例の実施の形態を図２８に示す。
図２８において、減電圧リセット回路４は上記のように電圧検知回路と遅延回路により構成され、図２３（ｅ）に示す信号と同じ信号を出力するので、この実施の形態では、ノア回路ＮＯＲの出力をフリップフロップ回路１０のリセット端子Ｒに入力している。
【００４８】
図２８に示す負荷駆動装置の動作は、図２２の負荷駆動装置とほぼ同様であり、以下図２３の波形図を用いて説明する。
負荷駆動回路１にバッテリＶinを接続する前には、フリップフロップ回路１０の出力はローレベルであり、オア回路ＯＲの出力である電流制限値切替信号は、図２３（ｆ）に示すようにローレベルになっており、負荷駆動回路１の電流制限値は小となっている。そして、図２３（ａ）のｔ０の時点で負荷駆動回路１にバッテリＶinを接続すると、入力電圧検知回路６が信号を出力してフリップフロップ回路１０がセットされ、フリップフロップ回路１０の出力がハイレベルとなるので、電流制限値切替信号が、図２３（ｆ）に示すように、ハイレベルになる。したがって、負荷駆動回路１の電流制限値が大に切り替わり、大きな電流でコンデンサＣｏを充電することができ、出力電圧Ｖoutは、図２３（ｄ）に示すように急速に立ち上がる。そして、出力電圧Ｖoutが規定値まで立ち上がった後、一定時間が経過すると、減電圧リセット回路４が図２３（ｅ）に示すリセット信号ＲＥＳＥＴを出力し、マイコン３がリセットされる。この時、同時に、ノア回路ＮＯＲからのリセット信号ＲＥＳＥＴがフリップフロップ回路１０のリセット端子Ｒに入力されるので、電流制限値切替信号が図２３（ｆ）に示すようにローレベルになり、負荷駆動回路１の電流制限値が小に切り替えられる。
なお、パワースイッチがオンされ、マイコンが通常動作状態なった以降の動作は図１０に示す動作と同じであるので、詳細な説明を省略する。
【００４９】
なお、以上の実施の形態では、本発明の負荷駆動装置をマイコンを備えたシステムに適用した例を説明したが、マイコン以外で負荷状態が所定の条件で変化する様々なシステムに本発明の負荷駆動装置を適用することができる。
また、上記の実施の形態では、レギュレータの出力トランジスタとして、ＰＮＰ形のトランジスタやＦＥＴを使用したが、ＮＰＮ形のトランジスタやＦＥＴを用いることも可能である。
さらに、減電圧リセット回路とパワーオンリセット回路とは別々の回路として説明したが、同じ回路とし、減電圧リセットとパワーオンリセットのそれぞれの機能を有するようにしてもよい。
【００５０】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係る負荷駆動装置、負荷駆動回路、電流制限回路あるいは負荷駆動方法によれば、制御手段によって電流制限手段の電流制限値を切替えることができ、負荷が低消費電流状態等の低動作状態のとき、電流制限値を低く設定することができるので、低消費電流状態であっても負荷の異常を検出することができる。
【００５１】
また、本発明に係る負荷駆動装置をマイコンを用いたシステムに適用し、マイコンを電源電流が少ないスタンバイ状態に制御する制御手段によって電流制限値を切替えれば、マイコンの電源電流が少ないスタンバイ状態では、電流制限手段の電流制限値が低く設定されるので、たとえ、マイコンが低消費電流モードになっているときでも、マイコン暴走などで電流が異常に上昇した場合には、電源出力を低下させて減電圧リセットをかけることができ、バッテリの消耗を軽減することができる。
さらに、マイコンが減電圧リセット回路と暴走リセット回路を備え、上記制御手段からマイコンのスタンバイ状態において暴走リセット回路に暴走検知禁止信号が出力されるシステムに本発明の負荷駆動装置を適用すれば、マイコンスタンバイ中暴走検知機能が停止されているとき、負荷駆動装置の電流制限手段の電流制限値が低く設定され、マイコン暴走などで電流が異常に増加すると、電流制限がかかって負荷駆動装置出力が低下して減電圧リセットがかかるので、マイコンの暴走を停止させ、バッテリの消耗を軽減することができる。
【００５２】
また、上記制御手段からマイコンに供給するスタンバイ信号と、電流制限手段に供給する切替信号の送出タイミングを制御するタイミング制御手段を設け、マイコンが通常動作状態からスタンバイ状態に切り替わるとき、スタンバイ信号が出力されてから一定期間後に電流制限値を小に切替える切替信号を出力すれば、マイコンのパワーオフ時にシステムがスタンバイ状態になってから負荷駆動装置の電流制限値が小さい値に切り替わるので、システムが正常であるにも関わらず電流制限がかかってしまうという問題を防止することができる。さらに、上記タイミング制御手段により、マイコンがスタンバイ状態から通常動作状態に切り替わるときは電流制限値を大に切替える切替信号を出力してから一定期間後に、マイコンをスタンバイ状態から通常動作状態に切替えれば、マイコンのパワーオン時に、負荷駆動装置の電流制限値が小さい値に設定されている状態から大きい値に切り替わってから、マイコンに供給されるスタンバイ信号が切り替わるので、正常にシステムを起動することができる。
【００５３】
また、電流制限手段に過電流が一定時間流れ続けたことを検知するタイマ回路を設けるとともに、電流制限手段の電流制限値を低く設定する場合、このタイマ回路のタイマ時間を長くすれば、低消費電流状態において、電流制限値を低く設定した場合であっても、タイマ回路のタイマ時間が長くなるので、ノイズによる誤動作を確実に防止することができる。
【００５４】
さらに、負荷駆動装置の入力電圧を検知する入力電圧検知回路と遅延回路を設け、入力電圧が印加されていないときは、電流制限値を高く設定し、入力電圧が印加された場合には、入力電圧が立ち上がってから一定時間後に電流制限値を低く設定するようにすれば、バッテリ接続時に、低消費電流モードであっても、負荷駆動装置の出力側に設けられたコンデンサを大きな電流で充電することができ、負荷駆動装置の出力の立ち上がり時間を短くすることができる。また、負荷駆動装置の入力電圧を検知する入力電圧検知回路とワンショットパルス発生回路を設けても、同様にバッテリ接続時の負荷駆動装置の出力の立ち上がりを早くすることができる。
【００５５】
さらに、負荷駆動装置の入力電圧を検知する入力電圧検知回路と、負荷駆動装置の出力電圧を検知する出力電圧検知回路と、入力電圧検知回路の出力によりセットされ、出力電圧検知回路の出力によりリセットされるフリップフロップ回路とを設け、このフリップフロップ回路の出力を電流制限手段に入力すれば、入力電圧が立ち上がると、電流制限値が大の状態にされ、出力電圧が規定値まで上昇すると電流制限値が小に切替えられるので、負荷が低消費電流状態であっても、バッテリ接続時に負荷駆動装置の出力の立ち上がりが遅くなることを防止することができる。また、負荷駆動装置の入力電圧を検知する入力電圧検知回路と、負荷駆動装置の出力電圧を検知する出力電圧検知回路と、遅延回路と、入力電圧検知回路の出力によりセットされ、出力電圧検知回路出力が入力される遅延回路の出力によりリセットされるフリップフロップ回路とを設け、このフリップフロップ回路の出力を電流制限手段に入力すれば、入力電圧が立ち上がると、電流制限値が大の状態にされ、その後出力電圧が規定値まで上昇してから一定期間後に電流制限値が小に切替えられるので、上記と同様に、負荷が低消費電流状態であっても、バッテリ接続時の負荷駆動装置の出力の立ち上がりを早くすることができる。
【００５６】
また、負荷駆動装置の出力電圧を検知する出力電圧検知回路を設け、この出力電圧検知回路の出力を電流制限手段に入力することにより、出力電圧が規定値以下のときは電流制限値を高く設定し、出力電圧が規定値以上のとき、電流制限値を低く設定すれば、出力電圧が規定値以下のときは電流制限値が高く設定され、出力電圧が規定値以上になると、電流制限値が低く切替えられるので、負荷が低消費電流状態であっても、バッテリ接続時に出力の立ち上がりを早くすることができる。さらに、負荷駆動装置の出力電圧を検知する出力電圧検知回路と、この出力電圧検知回路の出力が入力され、出力電圧立ち上り時のみ、出力電圧検知回路出力を遅延する遅延回路とを設け、この遅延回路出力を電流制限手段に入力することにより、出力電圧が規定値以下のときは電流制限値を高く設定し、出力電圧が規定値まで上昇してから一定期間後に電流制限値を低く設定すれば、同様に、負荷が低消費電流状態であっても、バッテリ接続時に出力の立ち上がりを早くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る負荷駆動装置を示すブロック図である。
【図２】図１の負荷駆動装置の負荷駆動回路の詳細を示す図である。
【図３】図１の負荷駆動装置の負荷駆動回路の他の実施の形態の詳細を示す図である。
【図４】本発明の他の実施の形態に係る負荷駆動装置を示すブロック図である。
【図５】図４の負荷駆動装置のスタンバイ制御部の詳細を示す図である。
【図６】図５のスタンバイ制御部の動作を示す波形図である。
【図７】本発明のさらに他の実施の形態に係る負荷駆動装置を示すブロック図である。
【図８】図７の負荷駆動装置の過電流検知回路の詳細を示す図である。
【図９】図７の負荷駆動装置のスタンバイ制御部の詳細を示す図である。
【図１０】図９のスタンバイ制御部の動作を示す波形図である。
【図１１】図７の負荷駆動装置のスタンバイ制御部の他の実施の形態の詳細を示す図である。
【図１２】図１１のスタンバイ制御部の動作を示す波形図である。
【図１３】本発明のさらに他の実施の形態に係る負荷駆動装置を示すブロック図である。
【図１４】図１３の負荷駆動装置の過電流検知回路の詳細を示す図である。
【図１５】図１３の負荷駆動装置の過電流検知回路の他の実施の形態の詳細を示す図である。
【図１６】本発明のさらに他の実施の形態に係る負荷駆動装置を示すブロック図である。
【図１７】図１６の負荷駆動装置の動作を示す波形図である。
【図１８】本発明のさらに他の実施の形態の負荷駆動装置を示すブロック図である。
【図１９】図１８の負荷駆動装置の動作を示す波形図である。
【図２０】本発明のさらに他の実施の形態の負荷駆動装置を示すブロック図である。
【図２１】図２０の負荷駆動装置の動作を示す波形図である。
【図２２】本発明のさらに他の実施の形態の負荷駆動装置を示すブロック図である。
【図２３】図２２の負荷駆動装置の動作を示す波形図である。
【図２４】本発明のさらに他の実施の形態の負荷駆動装置を示すブロック図である。
【図２５】図２４の負荷駆動装置の動作を示す波形図である。
【図２６】本発明のさらに他の実施の形態の負荷駆動装置を示すブロック図である。
【図２７】図２６の負荷駆動装置の動作を示す波形図である。
【図２８】本発明のさらに他の実施の形態の負荷駆動装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１電流制限機能内蔵負荷駆動回路
２スタンバイ制御部
３マイコン
４減電圧リセット回路
５暴走リセット回路
６入力電圧検知回路
７、１７、２２遅延回路
８ワンショットパルス発生回路
９、１６出力電圧検知回路
１０フリップフロップ回路
１１レギュレータ
１２電流制限回路
１３過電流検知回路
１４タイマラッチ
１５パワーオンリセット回路
２１ＳＷ検出部
ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３スイッチ
Ｔｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３トランジスタ
ＡＭＰ１、ＡＭＰ２演算増幅器
ＶＲ１、ＶＲ２基準電源
ＣＯＭ１〜ＣＯＭ３比較器
ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４電界効果トランジスタ
ＯＲオア回路
ＮＯＲノア回路
ＮＯＴノット回路
Ｒｍ、Ｒ１〜Ｒ１０抵抗
Ｃ１、Ｃｏコンデンサ
ＯＣ１電流源[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a load driving device such as a regulator or a driver circuit for supplying a voltage to a load, and more particularly to a load driving device having a current limiting function.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when power is supplied to a load, the voltage is supplied to the load via a driver circuit, or when power is supplied to the load from an unstable power source that contains many fluctuation elements such as ripples, etc. A regulator that stabilizes the voltage to a constant voltage and outputs it is used. In such drive circuits such as driver circuits and regulators, if abnormal current flows through the load, or if a large current flows from the output terminal due to a short circuit or low resistance connection to the ground voltage of the output terminal, circuit components Or problems caused by heat generation of parts due to large current. In order to prevent such a problem, a current limiting function is added to the load driving device in order to prevent an excessive current from flowing. (For example, refer to Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-6-113476
[0004]
As described above, the conventional load driving device adds a current limiting function to prevent circuit components from being destroyed. The current limiting value of the current limiting function is usually the maximum current that the circuit can tolerate. Often set to a value.
Therefore, even if the load causes an abnormal operation and an abnormal current flows, if the current value is equal to or less than the current limit value, it is not possible to detect a system abnormality. For example, in a battery-operated device such as an automobile electronic device or a portable electronic device, the battery life will be reduced if the system becomes abnormal and the current consumption increases when the current consumption is low, such as when the system is stopped. The problem arises. That is, in the conventional load driving device, the current limit value of the current limiting function is set to the maximum current value that the circuit can tolerate as described above. Therefore, when the load current is low, such as when the system is stopped. Even if the current consumption increases due to an abnormality, the current consumption is not greater than the current limit value, so the system abnormality cannot be detected and the abnormal current consumption continues to flow, thus preventing the battery from being consumed. I couldn't.
[0005]
The present invention has been made in view of the above problems, and provides a load driving device capable of preventing abnormal system operation and protecting a circuit even when the load current is low, such as during system standby. Objective.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a load driving device according to the present invention includes: In microcomputer as load While supplying power, To the microcomputer In the load driving device provided with the current limiting means for limiting the current, Control means for controlling the microcomputer to a standby state with a low power supply current, and setting the current limit value of the current limit means low in the standby state of the microcomputer; There is provided a timing control means for controlling a transmission timing of a standby signal supplied from the control means to the microcomputer and a switching signal supplied to the current limiting means.
[0007]
According to the present invention Load drive device Therefore, in the standby state where the power supply current of the microcomputer is low, the current limit value of the current limiting means is set low, so even if the microcomputer is in the low current consumption mode, the current is abnormal due to the microcomputer running away. When the voltage rises, the power supply output can be lowered and a reduced voltage reset can be applied, so that battery consumption can be reduced.
[0008]
In addition, the standby signal supplied to the microcomputer is switched before the current limit value of the voltage stabilization circuit is set to a small value, such as when the microcomputer is turned on, and then the load current increases. If the current limit value of the load drive device is switched to a small value before the system goes into the standby state and the load current decreases when the power is turned off, the system will not be able to start. Although there is a problem that the current is limited even though the current is normal, Load drive device Accordingly, the timing control circuit controls the transmission timing of the standby signal supplied to the microcomputer and the switching signal supplied to the current limiting means, so that normal operation can be ensured.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which a load driving device of the present invention is applied to a microcomputer mounted on a vehicle will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a load driving device of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing details of a load driving circuit.
[0013]
In FIG. 1, 1 is a load drive circuit such as a driver circuit or a regulator incorporating a current limiting function, 2 is a standby control unit to which a signal from a vehicle battery switch or the like is input, Vin is a power source such as a battery, and SW1 is a switch. It is. The standby control unit 2 receives a signal from a vehicle power switch, an ignition switch, or an accessory switch such as a car audio. In the standby state where each switch is not turned on, the standby control unit 2 outputs a standby signal STBY to the microcomputer. Supply. In the standby state of the microcomputer, the standby control unit 2 sets the current limit value of the load drive circuit 1 low, and the switch SW1 is turned off, and the output Vout2 is supplied only to the microcomputer with a built-in memory that requires power supply even during standby. Has been. On the other hand, when the power switch or the like is turned on and the microcomputer is in the operating state, the standby control unit 2 sets the current limit value of the load driving circuit 1 high and switches the standby signal STBY to change the microcomputer from the standby state to the normal operating state. Simultaneously with the switching, the switch SW1 is turned on, and the output Vout1 is supplied to a place where voltage supply is required only in the normal operation state of the control circuit or the like.
[0014]
FIG. 2 shows an example of a load driving circuit 1 with a built-in current limiting function, which is composed of a regulator 11 and a current limiting circuit 12. The regulator 11 divides the output voltage Vout by generating a divided voltage Vd by dividing a PNP transistor Tr1 for controlling the output voltage Vout, an NPN transistor Tr2 having a collector connected to the base of the transistor Tr1. The series circuit of the resistors R1 and R2, the reference power supply VR1 that outputs a predetermined reference voltage Vr1, the divided voltage Vd, and the reference voltage Vr1 are compared, and the base voltage of the transistor Tr2 is controlled according to the comparison result It comprises an operational amplifier AMP1.
[0015]
On the other hand, the current limiting circuit 12 includes a load resistor Rm for detecting the output current of the regulator 11, a resistor R3, R4, a switch SW2, and a current limit value generating circuit including a constant current source OC1 that generates a constant current I1. The output current of the regulator 11 is compared with the current limit value, and the operational amplifier AMP2 controls the base voltage of the transistor Tr2 in accordance with the comparison result. The current limit value switching signal from the standby control unit 2 is used. The current limit value is switched by turning on / off the switch SW2. The load driving device may include a switch SW1.
[0016]
Next, the operation of the load driving device of FIGS. 1 and 2 will be described.
The divided voltage Vd obtained by dividing the output voltage Vout by the series circuit of the resistors R1 and R2 and the reference voltage Vr1 from the reference power supply VR1 are compared by the operational amplifier AMP1, and the output of the operational amplifier AMP1 is used as the base voltage of the transistor Tr2. The driving current of the transistor Tr1 is controlled by the output of the transistor Tr2, and the output voltage Vout is controlled to a constant value.
[0017]
On the other hand, in the standby state of the microcomputer, since the current limit value switching signal output from the standby control unit 2 is on and the switch SW2 is on, the current limit reference voltage Vr2 supplied to the operational amplifier AMP2 is Vr2. = I1 · (R3 · R4) / (R3 + R4), and the current limit value Ilim1 is set to Ilim1 = Vr2 / Rm, and the current limit value is set low.
In this standby low power consumption state, when the load current rises abnormally and the load current exceeds the current limit value Ilim1, the transistor Tr2 is controlled by the output of the operational amplifier AMP2, so the output voltage Vout of the regulator 11 And the output current is limited to the current limit value Ilim1.
[0018]
In this state, for example, when the power switch is turned on and the microcomputer enters a normal operation state, the current limit value switching signal output from the standby control unit 2 is turned off, so that the current limit reference supplied to the operational amplifier AMP2 The voltage Vr2 becomes Vr2 = I1 · R3, and the current limit value Ilim2 becomes Ilim2 = Vr2 / Rm, and the current limit value is set high.
As described above, when the load current is low, such as during system standby, the current limit value is set low, the load current increases abnormally, and if this low current limit value is exceeded, the current limit is applied. Battery consumption can be reduced.
[0019]
In the above embodiment, the load current is detected by the load resistance connected in series to the regulator. However, it is also possible to detect the load current using a current mirror circuit, and the embodiment using this current mirror circuit. Will be described with reference to FIG.
In FIG. 3, the output transistor Tr 1 and the transistor Tr 3 of the regulator 11 constitute a current mirror circuit, and the output current of the transistor Tr 3 is input to the current limiting circuit 12. The current limiting circuit 12 is composed of a voltage generating circuit comprising resistors R5 and R6 and a switch SW3 according to the load current, a voltage source VR2 that outputs a reference voltage Vr2, and an operational amplifier AMP2, and is a current mirror of the current mirror circuit. When the ratio is n: 1, the switch SW3 is off and the current detection resistor is R5 in the standby state, and the current limit value Ilim1 is Ilim1 = n · Vr2 / R5, and the switch SW3 is turned on in the normal operation. The current limit value Ilim2 is Ilim2 = n · Vr2 / {(R5 · R6) / (R5 + R6)}, and the current limit value is set high.
In the case of this embodiment, as the level of the current limit value switching signal, a low level is actually output in the standby state. That is, in the embodiment of FIG. 2, the switch SW2 is turned on when a low level is applied, and in the embodiment of FIG. 3, the switch SW3 is turned off when a low level is applied.
[0020]
FIG. 4 is a diagram showing an embodiment in which the load driving device of the present invention is applied to a microcomputer provided with a reduced voltage reset circuit. The output voltage Vout of the load driving circuit 1 with a built-in current limiting function is reduced with the microcomputer 3. It is supplied to the reset circuit 4.
In FIG. 4, when the microcomputer 3 is in the low current consumption mode and the current increases abnormally due to microcomputer runaway or the like, the current limiting circuit in the load driving circuit 1 applies the current limiting in the same manner as described above and the regulator output Since Vout decreases, the decrease in the output voltage Vout is detected by the reduced voltage reset circuit 4, and the microcomputer 3 is reset by the reduced voltage reset circuit 4. Thereby, battery consumption due to microcomputer runaway in the low current consumption mode can be reduced.
[0021]
On the other hand, in a system equipped with such a microcomputer, when switching the current limit value of the load driving device, the standby control unit before the current limit value of the load driving device is switched from a low value to a high value, such as at power-on. If the standby signal input to the microcomputer is switched and the load current increases, the system cannot be started. Also, when the power is turned off, if the current limit value of the load drive device is switched to a low value before the system goes into the standby state and the load current decreases, the current limit is applied even though the system is normal. Problem arises. In order to avoid such a problem, it is preferable to control the switching timing of the current limit value switching signal and the standby signal from the standby control unit.
[0022]
FIG. 5 is a circuit showing a standby control unit that controls the switching timing of the current limit value switching signal and the standby signal as described above. The SW detection unit 21 detects an operation of a power switch and the like, and the resistor R7. And an integrating circuit composed of a capacitor C1, a reference voltage dividing circuit composed of resistors R8, R9 and R10, and comparators COM1 and COM2.
[0023]
The operation of the standby control unit 2 in FIG. 5 will be described below with reference to the waveform diagram in FIG.
For example, when the power switch is turned on, the SW detection unit 21 detects this, and the output of the SW detection unit 21 becomes a high level as shown in FIG. As a result, the integrating circuit starts integration, and the terminal voltage Vc of the capacitor C1 gradually increases as shown in FIG. When the voltage Vc becomes larger than the voltage Vr3 of the voltage dividing circuit, the output of the comparator COM1 is inverted, and the current limit value switching signal is changed from a state where the limit value is small to a value where the limit value is large as shown in FIG. Switch to state. Further, when the voltage Vc becomes larger than the voltage Vr4 of the voltage dividing circuit, the output of the comparator COM2 is inverted, and the standby signal STBY is switched from the standby state to the active state as shown in FIG. 6 (d).
[0024]
On the other hand, when the power switch is turned off, no voltage is output from the SW detection unit 21, so the charge of the capacitor C1 is discharged, and the voltage Vc starts to decrease as shown in FIG. 6B. When the voltage Vc becomes smaller than the voltage Vr4 of the voltage dividing circuit, first, the output of the comparator COM2 is inverted, and the standby signal STBY is switched from the active state to the standby state as shown in FIG. Thereafter, when the voltage Vc becomes smaller than the voltage Vr3 of the voltage dividing circuit, the output of the comparator COM1 is inverted, and the current limit value switching signal is changed from the state where the limit value is large to the value where the limit value is small as shown in FIG. Switch to state.
[0025]
Thus, at power-on, after the current limit value switching signal is switched from the limit value small state to the limit value large state, the standby signal is switched from the standby state to the active state, while when the power switch is off, After the standby signal is switched from the active state to the standby state, the current limit value switching signal is switched from the large limit value state to the small limit value state. When the system is off, it is possible to avoid a situation where the current is limited even though the system is normal.
[0026]
Some systems with a built-in microcomputer have a watchdog function that detects a microcomputer runaway and resets the microcomputer. However, in a microcomputer with a low current consumption mode such as standby mode, the watchdog pulse is output from the microcomputer during standby. Is not normally output, a watchdog circuit having a runaway detection prohibition function is normally used, and the runaway detection function is stopped during microcomputer standby. For this reason, microcomputer runaway cannot be detected during microcomputer standby, but if the load driving device of the present invention is applied to a system having a watchdog circuit having such a runaway detection prohibiting function, microcomputer runaway is not possible. Even if there is, the runaway of the microcomputer can be detected.
[0027]
FIG. 7 shows an embodiment in which the load driving device of the present invention is applied to a system having a watchdog circuit having a runaway detection prohibiting function, and a runaway reset circuit 5 having a runaway detection prohibiting function in the configuration of FIG. And a NOR circuit NOR. The operation of the load driving device of FIG. 7 will be described with reference to the waveform diagram of FIG.
During normal operation of the microcomputer, as shown in FIGS. 8B, 8C, and 8D, the standby signal STBY, the runaway detection inhibition signal INH, and the current limit value switching signal from the standby control unit 2 are at a high level. Therefore, the runaway reset circuit 5 can detect runaway, and the current limit value of the load drive circuit 1 is set to a large value. During normal operation of the microcomputer, a watchdog pulse WDT as shown in FIG. 8 (e) is supplied from the microcomputer 3 to the runaway reset circuit 5. When no longer supplied to 5, the runaway reset circuit 5 outputs a microcomputer reset signal RESET, as shown in FIG. 8 (f), after a predetermined time from the disappearance of the watchdog pulse WDT. Since the signal is input to the microcomputer 3 through the circuit NOR, the microcomputer 3 is reset and the runaway is stopped.
[0028]
On the other hand, when the power switch is turned off and the microcomputer is in a standby state, the standby signal STBY, the runaway detection inhibition signal INH, and the current limit value switching signal from the standby control unit 2 become low level, and the runaway reset circuit 5 disables the runaway detection. At the same time, the current limit value of the load driving circuit 1 is set to be small. In this standby state, even if the microcomputer 3 runs away, the runaway reset circuit 5 cannot detect the runaway, but if the current increases abnormally due to the microcomputer runaway, the current limit value of the load drive circuit 1 is set low. As a result, the output Vout of the load driving circuit 1 is lowered, and the reduced voltage reset circuit 4 outputs the reset signal RESET as shown in FIG. 8 (f), so that the microcomputer 3 is reset and the consumption of the battery is reduced. Can do. It is also possible to use a common timer for the reduced voltage reset circuit 4 and the runaway reset circuit 5 shown in the embodiment of FIG.
[0029]
FIG. 9 is a diagram showing the configuration of the standby control unit 2 of the load driving device of FIG. 7. The configuration is the same as that of FIG. 5, and the output of the comparator COM2 is input to the runaway reset circuit 5 as the runaway detection inhibition signal INH. . The operation of the standby control unit 2 is the same as that of the standby control unit 2 of FIG. 5 as shown in the waveform diagram of FIG.
[0030]
Also, in a system using a microcomputer having a standby mode, when the microcomputer switches from normal operation to standby mode, if there is information that needs to be stored in the memory, the standby signal is switched. It does not immediately enter the standby state, but enters the standby state after performing an operation of storing information in the memory. For this reason, when switching from the normal operation state to the standby state, the microcomputer does not immediately enter the low current consumption mode.Therefore, when switching from the normal operation state to the standby state, if the current limit value is immediately switched to a smaller value, the memory information There is a problem that current limitation is applied during the storage operation.
[0031]
In the standby control unit shown in FIG. 9, the switching timing is the same when switching from the standby state to the normal operation state and when switching from the normal operation state to the standby state, and only when switching from the normal operation state to the standby state. When the switching interval cannot be extended and the microcomputer switches from the normal operation state to the standby state, it is difficult to make the control signal transmission timing different for a sufficient time to complete the memory information storage operation. It is. FIG. 11 is a diagram showing an embodiment of a standby control unit for solving such a problem. Only when the microcomputer is switched from the normal operation state to the standby state using a delay circuit, the control signal transmission timing is switched. The current limit value switching signal is switched after a sufficient time has elapsed since switching of the standby signal. The delay circuit 22 is a delay circuit having a characteristic that when the input signal becomes high level, the output immediately becomes high level, and when the input signal becomes low level, the output becomes low level after a certain time after becoming low level. .
[0032]
The operation of the standby control unit 2 in FIG. 11 will be described with reference to the waveform diagram in FIG.
When the power switch is turned on, the SW detection unit 21 detects this, and the output of the SW detection unit 21 becomes high level as shown in FIG. As a result, as shown in FIG. 12B, the standby signal STBY and the runaway detection inhibition signal INH become high level, the microcomputer is switched from the standby state to the active state, and the runaway reset circuit 5 can perform the runaway detection operation. To be. At the same time, as shown in FIG. 12C, the output of the delay circuit 22 is also at a high level, so that the current limit value of the load drive circuit 1 is switched from a small limit value to a large limit value.
[0033]
On the other hand, when the power switch is turned off, the output of the SW detection unit 21 becomes low level, so that the standby signal STBY and the runaway detection inhibition signal INH become low level, and the microcomputer is switched from the active state to the standby state. The runaway detection operation of the runaway reset circuit 5 is prohibited. On the other hand, as shown in FIG. 12C, the output of the delay circuit 22 becomes low level after a certain time since the output of the SW detection unit 21 becomes low level, so that the microcomputer switches from the active state to the standby state. After a certain period of time, the current limit value of the load drive circuit 1 is switched from a state where the limit value is large to a state where the limit value is small.
As a result, when the microcomputer switches from the normal operation state to the standby state, the switching time of the current limit value can be delayed by a time sufficient for the information storage operation of the memory to be completed.
[0034]
On the other hand, if the current limit value is lowered in the standby state as in the present invention, the output may stop due to an instantaneous current increase due to noise or the like. In order to prevent such malfunction due to noise, an embodiment using a load driving circuit incorporating a timer overcurrent detection function that stops output when an overcurrent continues to flow for a certain time will be described with reference to FIGS. 13 and 14. To do.
As shown in FIG. 14, in this embodiment, the current limiting function is executed by the overcurrent detection circuit 13, and the standby control unit 2 sends the overcurrent detection current switching signal and the timer time switching signal of the timer to the load driving circuit. 1 is supplied. As shown in FIG. 14, the overcurrent detection circuit 13 uses a comparator COM3 in place of the differential amplifier of the current limiting circuit 12 of FIG. 2, and a timer latch 14 to which the output of the comparator COM3 is input and the timer latch MOSFET 1 driven by 14 is added. The timer latch 14 outputs a signal when the signal is continuously input for the timer time set by the timer time switching signal. As shown in the figure, in this embodiment, the output circuit of the regulator 11 uses a MOSFET instead of a transistor.
[0035]
13 and 14, when the current flowing through the output circuit exceeds the current limit value set by the detection current switching signal, the output of the comparator COM3 is inverted and input to the timer latch 14, and the comparator When the output of COM3 is continuously output for a time longer than the timer time set in the timer latch 14, the timer latch 14 outputs a high level signal and the MOSFET 1 becomes conductive, so that the MOSFET of the regulator output circuit is cut off. .
[0036]
In the load driving device shown in FIG. 13 and FIG. 14, in the standby state, the overcurrent detection current is set low, and at the same time, the timer time of the timer latch 14 is switched long by the timer time switching signal. Even if the increase occurs, the timer time is set to be long, so that no signal is output from the timer latch 14 and malfunction can be prevented. When the power switch or the like is turned on and the normal operation is started, the standby control unit 2 sets the overcurrent detection current to be high and the timer time of the timer latch 14 is switched short.
FIG. 15 shows an embodiment in which a current mirror circuit is used in place of the current detection resistor Rm of the overcurrent detection circuit 13 of FIG. 14, and the operation is the same as that of the embodiment of FIG.
[0037]
By the way, normally, a large-capacitance capacitor is connected to the output side of the load drive device to stabilize the output voltage. However, the microcomputer is in a standby state when a battery, which is the power source of the circuit, is connected. If the current limit value is set to a small value during standby, as in the load driving device of the present invention, the capacitor connected to the output side of the load driving device is charged with a small current when the battery is connected. The problem is that it takes time.
[0038]
FIG. 16 is a diagram showing an embodiment of a load driving device for solving such a problem. In addition to the configuration of the embodiment of FIG. 1, input voltage detection for detecting the input voltage of the load driving circuit 1 is shown. A circuit 6, a delay circuit 7 to which an output of the input voltage detection circuit 6 is input, an OR circuit OR to which a signal from the standby control unit 2 and an output of the delay circuit 7 are input, and an output side of the load driving circuit 1 A connected large-capacitance capacitor Co is provided. The delay time of the delay circuit 7 is set to a time sufficient for charging the capacitor Co.
[0039]
The operation of the load driving device of the embodiment shown in FIG. 16 will be described with reference to the waveform diagram of FIG.
Before the battery Vin is connected to the load drive circuit 1, the output of the delay circuit 7 is at a high level, and this high level signal is input to the load drive circuit 1 via the OR circuit OR. As shown in FIG. 17 (d), the current limit value switching signal, which is the output of the OR circuit OR, is at a high level, and the current limit value is in a large limit value state. When the battery Vin is connected to the load driving circuit 1 at time t0 in FIG. 17 (a), the current limit value is large, so that the capacitor Co can be charged with a large current, as shown in FIG. 17 (e). As shown, the output voltage Vout rises rapidly. On the other hand, when the battery Vin is connected, the input voltage detection circuit 6 detects the voltage of the battery Vin and sends a signal to the delay circuit 7. Since the delay circuit 7 sets the output to the low level after a lapse of a certain time from the input of the signal, the current limit value switching signal is set to the low level after a certain time after the battery is connected, as shown in FIG. Thus, the current limit value of the load driving circuit 1 is switched to a small value. The operation at power-on is the same as that in FIG.
As described above, when the battery is connected, the current limit value can be set large even during standby, so the capacitor connected to the output side of the load driving device can be charged with a large current, and the load driving device Output rise time can be shortened.
[0040]
18 is provided with a one-shot pulse generation circuit 8 in place of the delay circuit 7 of the load driving device of the embodiment of FIG. 16, and in this case, before connecting the battery Vin to the load driving circuit 1. Since the output of the one-shot pulse generation circuit 8 is at a low level, the current limit value switching signal that is the output of the OR circuit OR is at a low level as shown in FIG. The current limit value of 1 is small. When the battery Vin is connected to the load driving circuit 1 at time t0 in FIG. 19A, the input voltage detection circuit 6 detects the voltage of the battery Vin and sends a signal to the one-shot pulse generation circuit 8. When a signal is input, the one-shot pulse generation circuit 8 outputs a signal that is at a high level for a certain time. Accordingly, as shown in FIG. 19D, the current limit value switching signal is at a high level for a certain period of time, and the current limit value is switched to a large level, so that the capacitor Co can be charged with a large current. As shown, the output voltage Vout rises rapidly. The duration of the pulse output from the one-shot pulse generation circuit 8 is also set to a time sufficient to charge the capacitor Co. When the pulse from the one-shot pulse generation circuit 8 disappears, the current limit value switching signal Becomes a low level, and the current limit value of the load driving circuit 1 is switched to a small value.
[0041]
In the above embodiment, the delay circuit or the one-shot pulse generation circuit is used to increase the current limit value for a certain period of time when the battery is connected. However, the output voltage is monitored, and when the output voltage reaches a predetermined voltage, the current limit value is decreased. FIG. 20 is a diagram showing an embodiment in which the output voltage is monitored in this way.
In this embodiment, in addition to the configuration of the embodiment of FIG. 1, the input voltage detection circuit 6 that detects the input voltage of the load drive circuit 1 and the output voltage of the load drive circuit 1 have become a specified value. The output voltage detection circuit 9 to detect, the flip-flop circuit 10 which is set by the output of the input voltage detection circuit 6 and reset by the output of the output voltage detection circuit 9, the signal from the standby control unit 2 and the flip-flop circuit 10 An OR circuit OR to which an output is input and a large-capacitance capacitor Co connected to the output side of the load driving circuit 1 are provided.
[0042]
In FIG. 20, before connecting the battery Vin to the load driving circuit 1, the output of the flip-flop circuit 9 is at a low level, and the current limit value switching signal that is the output of the OR circuit OR is shown in FIG. As shown, the level is low, and the current limit value of the load driving circuit 1 is small. When the battery Vin is connected to the load driving circuit 1 at time t0 in FIG. 21A, the input voltage detection circuit 6 outputs a signal, the flip-flop circuit 10 is set, and the output of the flip-flop circuit 10 is high. Therefore, the current limit value switching signal becomes a high level as shown in FIG. Therefore, the current limit value of the load driving circuit 1 is switched to a large value, the capacitor Co can be charged with a large current, and the output voltage Vout rises rapidly as shown in FIG. 21 (d). On the other hand, when the output voltage Vout rises to the specified value, as shown in FIG. 21E, the output voltage detection circuit 9 outputs a signal, so that the flip-flop circuit 10 is reset and the output of the flip-flop circuit 10 is low. Become a level. As a result, the current limit value switching signal becomes a low level as shown in FIG. 21F, and the current limit value of the load drive circuit 1 is switched to a small level. The operation at power-on is the same as that in FIG.
As described above, the current limit value can be set to a large value from when the battery is connected until the output voltage of the load driving device rises to the specified value, so the capacitor connected to the output side of the load driving device can be charged with a large current. The rise time of the output of the load driving device can be shortened.
[0043]
The microcomputer is also provided with a power-on reset circuit that resets the microcomputer after a certain period of time after the input voltage exceeds the specified value. It is also possible to reset the loop circuit.
FIG. 22 is a diagram showing an embodiment using a power-on reset circuit. The power-on reset circuit 15 includes an output voltage detection circuit 16 that detects that the output voltage Vout of the load drive circuit 1 has reached a specified value, and FIG. The delay circuit 17 is configured. In this load driving device, when the output voltage Vout rises to a specified value, the output voltage detection circuit 16 outputs a signal to the delay circuit 17, and the delay circuit 17 receives a signal from the output voltage detection circuit 16 after a certain time. A signal as shown in FIG. 23E is output and supplied to the microcomputer 3 as a reset signal RESET. The reset signal RESET is input to the reset terminal R of the flip-flop circuit 10 at the same time. Therefore, as shown in FIG. 23 (f), the current limit value switching signal becomes high level when the battery is connected, and becomes low level after a certain period of time has elapsed since the output voltage has risen to the specified value. The current limit value of the load drive circuit 1 can be increased until the voltage rises.
[0044]
Furthermore, it is possible to monitor only the output voltage of the load drive circuit and switch the current limit value according to the output voltage. FIG. 24 is a diagram showing an embodiment in which only the output voltage is monitored in this way. is there.
In this embodiment, in addition to the configuration of the embodiment of FIG. 1, the output voltage detection circuit 9 that detects that the output voltage of the load drive circuit 1 has reached a specified value, and the output of the output voltage detection circuit 9 are An input NOT circuit NOT, an OR circuit OR to which a signal from the standby control unit 2 and an output of the NOT circuit NOT are input, and a large-capacitance capacitor Co connected to the output side of the load driving circuit 1 are provided. .
[0045]
In FIG. 24, before the battery Vin is connected to the load drive circuit 1, the output of the output voltage detection circuit 9 is at a low level and the output of the knot circuit NOT is at a high level, so that it is the output of the OR circuit OR. The current limit value switching signal is at a high level as shown in FIG. 25 (e), and the current limit value of the load drive circuit 1 is large. Therefore, when the battery Vin is connected to the load driving circuit 1, the capacitor Co is charged with a large current, and the output voltage Vout rises rapidly as shown in FIG. 25 (c). On the other hand, when the output voltage Vout rises to the specified value, the output of the output voltage detection circuit 9 becomes high level and the output of the knot circuit NOT becomes low level as shown in FIG. The switching signal becomes a low level as shown in FIG. 25E, and the current limit value of the load driving circuit 1 is switched to a small value. The operation at power-on is the same as that in FIG.
As described above, when the output voltage is below the specified value, the current limit value is set high, and when the output voltage exceeds the specified value, the current limit value is switched low, so even if the load is in a low current consumption state When the battery is connected, the rise of the output can be accelerated.
In the above embodiment, the knot circuit is used. However, when the input voltage is lower than the specified value, a high level is output. When the input voltage is higher than the specified value, the output voltage detection circuit outputs a low level. If k is used, a knot circuit is unnecessary.
[0046]
Further, a reduced voltage reset circuit can be used instead of the output voltage detection circuit of the embodiment of FIG. 25, and FIG. 26 is a diagram showing an embodiment using the reduced voltage reset circuit. The voltage reduction reset circuit 4 includes an output voltage detection circuit 16 and a delay circuit 17 that detect that the output voltage Vout of the load drive circuit 1 has reached a specified value. The delay circuit 17 is a circuit for inputting an input voltage to the delay circuit 17. Since the input voltage is delayed for a certain time only at the rising edge, the delay circuit 17 outputs the same signal as the signal shown in FIG. In this load driving device, before the battery Vin is connected to the load driving circuit 1, the output of the delay circuit 17 is at a low level, and the output of the knot circuit NOT is at a high level. The current limit value switching signal is at a high level as shown in FIG. 27E, and the current limit value of the load drive circuit 1 is large. Therefore, when the battery Vin is connected to the load driving circuit 1, the capacitor Co is charged with a large current, and the output voltage Vout rises rapidly as shown in FIG. 27 (c). When the output voltage Vout rises to a specified value, the output of the output voltage detection circuit 16 becomes high level, and after a certain period of time, the output of the delay circuit 17 becomes high level as shown in FIG. Become. As a result, the output of the knot circuit NOT becomes low level, so that the current limit value switching signal becomes low level as shown in FIG. 27E, and the current limit value of the load driving circuit 1 is switched to low.
As described above, when the output voltage is less than or equal to the specified value, the current limit value is set high, and after a certain period of time after the output voltage rises to the specified value, the current limit value is switched low. Even in a low current consumption state, the rise of the output can be accelerated when the battery is connected.
[0047]
The above-described configuration for shortening the output rise time of the load driving device when the battery is connected can be used in combination with a microcomputer equipped with a reduced voltage reset circuit or a runaway reset circuit. As shown in FIG.
In FIG. 28, the reduced voltage reset circuit 4 is composed of the voltage detection circuit and the delay circuit as described above, and outputs the same signal as the signal shown in FIG. 23 (e). Therefore, in this embodiment, the NOR circuit NOR The output is input to the reset terminal R of the flip-flop circuit 10.
[0048]
The operation of the load driving device shown in FIG. 28 is substantially the same as that of the load driving device of FIG. 22, and will be described below using the waveform diagram of FIG.
Before the battery Vin is connected to the load driving circuit 1, the output of the flip-flop circuit 10 is at a low level, and the current limit value switching signal that is the output of the OR circuit OR is low as shown in FIG. The current limit value of the load drive circuit 1 is small. When the battery Vin is connected to the load driving circuit 1 at time t0 in FIG. 23A, the input voltage detection circuit 6 outputs a signal, the flip-flop circuit 10 is set, and the output of the flip-flop circuit 10 is high. Therefore, the current limit value switching signal becomes a high level as shown in FIG. Therefore, the current limit value of the load driving circuit 1 is switched to a large value, the capacitor Co can be charged with a large current, and the output voltage Vout rises rapidly as shown in FIG. Then, after a certain period of time has elapsed after the output voltage Vout has risen to the specified value, the reduced voltage reset circuit 4 outputs a reset signal RESET shown in FIG. 23 (e), and the microcomputer 3 is reset. At the same time, since the reset signal RESET from the NOR circuit NOR is input to the reset terminal R of the flip-flop circuit 10, the current limit value switching signal becomes low level as shown in FIG. The current limit value of the circuit 1 is switched to a small value.
Since the operation after the power switch is turned on and the microcomputer enters the normal operation state is the same as the operation shown in FIG. 10, detailed description thereof is omitted.
[0049]
In the above embodiment, the example in which the load driving device of the present invention is applied to a system including a microcomputer has been described. However, the load of the present invention can be applied to various systems in which the load state changes under a predetermined condition other than the microcomputer. A drive device can be applied.
In the above embodiment, a PNP transistor or FET is used as an output transistor of the regulator. However, an NPN transistor or FET can also be used.
Furthermore, although the reduced voltage reset circuit and the power-on reset circuit have been described as separate circuits, they may be the same circuit and have functions of reduced voltage reset and power-on reset.
[0050]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the load driving device, the load driving circuit, the current limiting circuit or the load driving method according to the present invention, the current limiting value of the current limiting means can be switched by the control means, and the load is reduced. Since the current limit value can be set low in a low operating state such as a current state, a load abnormality can be detected even in a low current consumption state.
[0051]
In addition, if the load driving device according to the present invention is applied to a system using a microcomputer and the current limit value is switched by a control means for controlling the microcomputer to a standby state with a small power supply current, in a standby state with a small power supply current of the microcomputer. Because the current limit value of the current limiter is set low, even if the microcomputer is in the low current consumption mode, if the current rises abnormally due to a microcomputer runaway, etc., the power output is reduced. Reduced voltage reset can be applied and battery consumption can be reduced.
Further, if the load driving device of the present invention is applied to a system in which the microcomputer includes a voltage reduction reset circuit and a runaway reset circuit, and the runaway detection prohibition signal is output from the control means to the runaway reset circuit in the microcomputer standby state, the microcomputer When the runaway detection function during standby is stopped, the current limit value of the current limiter of the load drive unit is set low, and if the current increases abnormally due to microcomputer runaway, the current limit is applied and the load drive unit output decreases. Since the reduced voltage reset is applied, the runaway of the microcomputer can be stopped and the battery consumption can be reduced.
[0052]
Also provided is a timing control means for controlling the timing of sending the standby signal supplied to the microcomputer from the control means and the switching signal supplied to the current limiting means, and the standby signal is output when the microcomputer switches from the normal operation state to the standby state. If a switching signal that switches the current limit value to a small value after a certain period of time has been output, the load drive device current limit value will switch to a smaller value after the system enters the standby state when the microcomputer is powered off. In spite of this, it is possible to prevent the problem that current limitation is applied. Further, when the microcomputer is switched from the standby state to the normal operation state by the above timing control means, if the microcomputer is switched from the standby state to the normal operation state after a certain period of time after outputting a switching signal for switching the current limit value to a large value. When the microcomputer power is turned on, the current limit value of the load drive device is switched from a small value to a large value, and then the standby signal supplied to the microcomputer is switched. it can.
[0053]
In addition, a timer circuit that detects that overcurrent has continued to flow for a certain period of time is provided in the current limiting means, and when the current limiting value of the current limiting means is set low, if the timer time of this timer circuit is increased, the power consumption can be reduced. Even when the current limit value is set to a low value in the current state, the timer time of the timer circuit becomes long, so that malfunction due to noise can be reliably prevented.
[0054]
Furthermore, an input voltage detection circuit and a delay circuit for detecting the input voltage of the load driving device are provided. When the input voltage is not applied, the current limit value is set high, and when the input voltage is applied, the input is If the current limit value is set low after a certain period of time after the voltage rises, the capacitor provided on the output side of the load drive device is charged with a large current even when the battery is connected, even in the low current consumption mode. And the rise time of the output of the load driving device can be shortened. Further, even if an input voltage detection circuit for detecting the input voltage of the load driving device and a one-shot pulse generation circuit are provided, the rise of the output of the load driving device when the battery is connected can be similarly accelerated.
[0055]
Furthermore, the input voltage detection circuit that detects the input voltage of the load driving device, the output voltage detection circuit that detects the output voltage of the load driving device, and the output of the input voltage detection circuit, is reset by the output of the output voltage detection circuit If the output voltage of the flip-flop circuit is input to the current limiting means, the current limit value becomes large when the input voltage rises, and the current limit is increased when the output voltage rises to the specified value. Since the value is switched to a small value, it is possible to prevent the rise of the output of the load driving device from being delayed when the battery is connected even when the load is in a low current consumption state. Also, an input voltage detection circuit for detecting the input voltage of the load driving device, an output voltage detection circuit for detecting the output voltage of the load driving device, a delay circuit, and an output of the input voltage detection circuit, the output voltage detection circuit Provided with a flip-flop circuit that is reset by the output of the delay circuit to which the output is input, and if the output of this flip-flop circuit is input to the current limiting means, the current limit value is increased when the input voltage rises. Then, since the current limit value is switched to a small value after a certain period after the output voltage rises to the specified value, the output of the load driving device when the battery is connected, even if the load is in a low current consumption state, as described above The rise of can be made faster.
[0056]
In addition, an output voltage detection circuit that detects the output voltage of the load drive device is provided, and the output of this output voltage detection circuit is input to the current limiting means, so that the current limit value is set high when the output voltage is below the specified value. If the current limit value is set low when the output voltage is above the specified value, the current limit value is set high when the output voltage is below the specified value, and the current limit value is set when the output voltage exceeds the specified value. Since it is switched to a low level, even when the load is in a low current consumption state, the rise of the output can be accelerated when the battery is connected. Furthermore, an output voltage detection circuit for detecting the output voltage of the load driving device and a delay circuit for delaying the output voltage detection circuit output only when the output of the output voltage detection circuit is inputted and the output voltage rises are provided. By inputting the circuit output to the current limiting means, if the output voltage is below the specified value, set the current limiting value high, and if the output voltage rises to the specified value, set the current limiting value low after a certain period of time. Similarly, even when the load is in a low current consumption state, the rise of the output can be accelerated when the battery is connected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a load driving device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing details of a load driving circuit of the load driving device of FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram showing details of another embodiment of the load drive circuit of the load drive device of FIG. 1;
FIG. 4 is a block diagram showing a load driving device according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating details of a standby control unit of the load driving device of FIG. 4;
6 is a waveform diagram showing an operation of the standby control unit in FIG. 5. FIG.
FIG. 7 is a block diagram showing a load driving device according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing details of an overcurrent detection circuit of the load driving device of FIG. 7;
FIG. 9 is a diagram illustrating details of a standby control unit of the load driving device of FIG. 7;
10 is a waveform diagram showing the operation of the standby control unit of FIG. 9;
FIG. 11 is a diagram showing details of another embodiment of the standby control unit of the load driving device of FIG. 7;
12 is a waveform diagram showing an operation of the standby control unit in FIG. 11. FIG.
FIG. 13 is a block diagram showing a load driving device according to still another embodiment of the present invention.
14 is a diagram showing details of an overcurrent detection circuit of the load driving device of FIG. 13;
FIG. 15 is a diagram showing details of another embodiment of the overcurrent detection circuit of the load driving device of FIG. 13;
FIG. 16 is a block diagram showing a load driving device according to still another embodiment of the present invention.
17 is a waveform diagram showing an operation of the load driving device of FIG.
FIG. 18 is a block diagram showing a load driving device according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a waveform diagram showing an operation of the load driving device of FIG. 18;
FIG. 20 is a block diagram showing a load driving device according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a waveform diagram showing an operation of the load driving device of FIG. 20;
FIG. 22 is a block diagram showing a load driving apparatus according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 23 is a waveform diagram showing an operation of the load driving device of FIG. 22;
FIG. 24 is a block diagram showing a load driving device according to still another embodiment of the present invention.
25 is a waveform diagram showing an operation of the load driving device of FIG. 24. FIG.
FIG. 26 is a block diagram showing a load driving apparatus according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 27 is a waveform diagram showing an operation of the load driving device of FIG. 26;
FIG. 28 is a block diagram showing a load driving apparatus according to still another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Load drive circuit with built-in current limiting function
2 Standby control unit
3 Microcomputer
4 Reduced voltage reset circuit
5 Runaway reset circuit
6 Input voltage detection circuit
7, 17, 22 Delay circuit
8 One-shot pulse generator
9, 16 Output voltage detection circuit
10 Flip-flop circuit
11 Regulator
12 Current limit circuit
13 Overcurrent detection circuit
14 Timer latch
15 Power-on reset circuit
21 SW detector
SW1, SW2, SW3 switch
Tr1, Tr2, Tr3 transistors
AMP1, AMP2 operational amplifier
VR1, VR2 reference power supply
COM1-COM3 comparator
FET1-FET4 field effect transistor
OR OR circuit
NOR NOR circuit
NOT knot circuit
Rm, R1-R10 resistance
C1, Co capacitor
OC1 current source

Claims

In the load driving device having a current limiting means for supplying power to the microcomputer as a load and limiting the current to the microcomputer,
Control means for controlling the microcomputer to a standby state with a low power supply current, and setting the current limit value of the current limit means low in the standby state of the microcomputer;
A load driving device comprising a timing control means for controlling a transmission timing of a standby signal supplied to the microcomputer from the control means and a switching signal supplied to the current limiting means.

A voltage reduction reset circuit that outputs a reset signal to the microcomputer and a runaway reset circuit are provided.
2. The load driving apparatus according to claim 1, wherein the control means outputs a runaway detection inhibition signal to the runaway reset circuit in a standby state of the microcomputer.

The timing control means outputs a switching signal for switching the current limit value to a small value after a predetermined period from the output of the standby signal when at least the microcomputer switches from the normal operation state to the standby state. The load drive device described in 1.

When the timing control means switches the microcomputer from the standby state to the normal operation state, the microcomputer switches the microcomputer from the standby state to the normal operation state after a certain period of time after outputting a switching signal for switching the current limit value to a large value. 2. The load driving device according to claim 1, wherein when the microcomputer switches from the normal operation state to the standby state, the microcomputer outputs a switching signal for switching the current limit value to a small value after a certain period after the microcomputer switches to the standby state. .

The current limiting means includes a timer circuit that detects that overcurrent has continued for a certain period of time,
2. The load driving device according to claim 1, wherein when the current limiting value is set low by the current limiting means based on the output of the control means, the timer time of the timer circuit is switched long.