JP5492009B2 - Load control device - Google Patents

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Description

本発明は、直流電源と負荷との間に設けた半導体スイッチを制御して、負荷の駆動、停止を制御する負荷制御装置に係り、特に、ノイズに起因して生じる誤動作を防止する技術に関する。   The present invention relates to a load control device for controlling driving and stopping of a load by controlling a semiconductor switch provided between a DC power supply and a load, and more particularly to a technique for preventing malfunction caused by noise.

例えば、車両に搭載されるランプ、モータ等の負荷を制御する負荷制御装置は、バッテリ(直流電源)と負荷との間に、例えば電界効果トランジスタ(以下、「FET」という)等の半導体スイッチを搭載し、該FETのオン、オフを切り替えることにより、負荷の駆動、停止を制御する。また、負荷に過電流が流れた場合にはいち早くこれを検出して負荷に接続される回路を遮断するために、FETのドレイン(第1の電極)とソース(第2の電極)との間の電圧Vdsの増大が検出された際には、FETをオフとする保護回路が搭載されている。   For example, a load control device that controls a load such as a lamp or a motor mounted on a vehicle includes a semiconductor switch such as a field effect transistor (hereinafter referred to as “FET”) between a battery (DC power supply) and the load. It is mounted and the driving and stopping of the load are controlled by switching the FET on and off. In addition, when an overcurrent flows through the load, this is detected as soon as possible and the circuit connected to the load is cut off, so that the drain (first electrode) and the source (second electrode) of the FET are disconnected. When an increase in the voltage Vds is detected, a protection circuit for turning off the FET is mounted.

図3は、従来における負荷制御装置が搭載された負荷駆動回路を示す図である。図示のように、この負荷駆動回路は、直流電源VB(出力電圧も同様の記号VBで示す)と負荷RLとの間にFET(T1)が配置されており、制御回路10の制御によりFET(T1)のオン、オフを切り替えて、負荷RLの駆動、停止を制御する。   FIG. 3 is a diagram showing a load driving circuit equipped with a conventional load control device. As shown in the figure, this load driving circuit has an FET (T1) disposed between a DC power supply VB (the output voltage is also indicated by the same symbol VB) and a load RL. The driving and stopping of the load RL are controlled by switching on and off of T1).

FET(T1)のドレインは、電源線を経由して直流電源VBのプラス極に接続され、ソースは、負荷線を経由して負荷RLの一端に接続され、該負荷RLの他端はグランドに接地されている。なお、電源線は、直流電源VBのプラス極からFET(T1)のドレインまでの電線であり、負荷線は、FET(T1)のソースから負荷RLまでの電線である。   The drain of the FET (T1) is connected to the positive pole of the DC power supply VB via the power line, the source is connected to one end of the load RL via the load line, and the other end of the load RL is connected to the ground. Grounded. The power supply line is a wire from the positive pole of the DC power supply VB to the drain of the FET (T1), and the load line is a wire from the source of the FET (T1) to the load RL.

また、電源線はインダクタンス成分を有するので、これをLw1とし、負荷線も同様にインダクタンス成分を有するので、これをLw2としている。なお、電源線及び負荷線の抵抗値は極めて小さいので無視している。   Further, since the power supply line has an inductance component, this is Lw1, and since the load line similarly has an inductance component, this is Lw2. Note that the resistance values of the power supply line and the load line are extremely small and are ignored.

制御回路10は、プラス端子P11とマイナス端子P12を備えており、プラス端子P11はFET(T1)のドレイン(P1)に接続され、マイナス端子P12(電圧Vm)はアース線を介してグランドに接地されている。更に、制御回路10は、比較器CMP1と、ドライバ11、及びチャージポンプ12を有している。なお、アース線についても電源線、負荷線と同様にインダクタンス成分を有するので、これをLw3としている。また、抵抗値を無視している。   The control circuit 10 includes a plus terminal P11 and a minus terminal P12, the plus terminal P11 is connected to the drain (P1) of the FET (T1), and the minus terminal P12 (voltage Vm) is grounded to the ground through the earth wire. Has been. Further, the control circuit 10 includes a comparator CMP1, a driver 11, and a charge pump 12. Since the ground wire has an inductance component as well as the power supply line and the load line, it is set to Lw3. Also, the resistance value is ignored.

プラス端子P11とマイナス端子P12との間には、抵抗R1とR2の直列接続回路が設けられ、これらの接続点P4(電圧V4)は、比較器CMP1のプラス側入力端子に接続されている。また、該比較器CMP1のマイナス側入力端子はFET(T1)のソース(点P2、電圧V2)に接続されている。そして、FET(T1)がオンとされて負荷RLが駆動している場合には、電圧V2が電圧V4を上回るので比較器CMP1の出力信号はLレベルになる。また、負荷線が接地する等して、FET(T1)に過電流が流れ、FET(T1)のドレイン・ソース間電圧Vdsが上昇すると、ソース電圧V2が低下するので、電圧V2が電圧V4を下回り、比較器CMP1の出力信号がHレベルになる。この信号は過電流判定出力信号としてドライバ11に供給される。   A series connection circuit of resistors R1 and R2 is provided between the plus terminal P11 and the minus terminal P12, and the connection point P4 (voltage V4) is connected to the plus side input terminal of the comparator CMP1. The negative input terminal of the comparator CMP1 is connected to the source (point P2, voltage V2) of the FET (T1). When the FET (T1) is turned on and the load RL is driven, the voltage V2 exceeds the voltage V4, so that the output signal of the comparator CMP1 becomes L level. In addition, when the load line is grounded, an overcurrent flows through the FET (T1), and the drain-source voltage Vds of the FET (T1) rises. Therefore, the source voltage V2 is lowered, so that the voltage V2 becomes equal to the voltage V4. The output signal of the comparator CMP1 becomes H level. This signal is supplied to the driver 11 as an overcurrent determination output signal.

ドライバ11の出力端子は、抵抗R3を介してFET(T1)のゲートに接続されている。更に、ドライバ11は、抵抗R4を介してプラス端子P11に接続されると共に、入力スイッチSW1を介してマイナス端子P12に接続されている。従って、入力スイッチSW1がオフ(開路)のときにドライバ11にHレベルの信号が入力されてFET(T1)をオフとし、反対に、入力スイッチSW1がオン(閉路)のときにドライバ11にLレベル信号が入力されてFET(T1)をオンとする。また、比較器CMP1よりHレベルの信号(過電流判定出力信号)が供給された場合には、FET(T1)をオフとする。   The output terminal of the driver 11 is connected to the gate of the FET (T1) through the resistor R3. Further, the driver 11 is connected to the plus terminal P11 via the resistor R4, and is connected to the minus terminal P12 via the input switch SW1. Therefore, when the input switch SW1 is off (open circuit), an H level signal is input to the driver 11 to turn off the FET (T1). Conversely, when the input switch SW1 is on (closed), the driver 11 is low. A level signal is input to turn on the FET (T1). Further, when an H level signal (overcurrent determination output signal) is supplied from the comparator CMP1, the FET (T1) is turned off.

ここで、強電波や種々の電装品より発生する電磁ノイズに起因して制御回路10が誤動作することを防止するために、プラス端子P11とマイナス端子P12との間にコンデンサC1を設置している(例えば、特許文献1参照)。   Here, a capacitor C1 is installed between the plus terminal P11 and the minus terminal P12 in order to prevent the control circuit 10 from malfunctioning due to strong radio waves or electromagnetic noise generated from various electrical components. (For example, refer to Patent Document 1).

次に、上記のように構成された従来の負荷制御装置の作用を説明する。入力スイッチSW1をオンとすると、ドライバ11よりチャージポンプ12の電圧が出力され、FET(T1)のゲートに印加される。これにより、FET(T1)はオフからオンに切り替わる。FET(T1)がオフからオンに移行する過渡状態においては、電源VBプラス端子→Lw1→P1→T1→P2→Lw2→P3→RL→GND→電源VBマイナス端子、の経路で電源線電流I1(実線)が流れる。   Next, the operation of the conventional load control device configured as described above will be described. When the input switch SW1 is turned on, the voltage of the charge pump 12 is output from the driver 11 and applied to the gate of the FET (T1). Thereby, the FET (T1) is switched from OFF to ON. In a transient state in which the FET (T1) shifts from OFF to ON, the power supply line current I1 (on the path of the power supply VB plus terminal → Lw1 → P1 → T1 → P2 → Lw2 → P3 → RL → GND → power supply VB minus terminal) Solid line) flows.

電流I1は、FET(T1)がオンとなるとゼロから増加を始め、電源電圧VBを負荷RLの抵抗で除した電流値まで上昇する。この過程で電流I1の増加により、増加勾配に比例した逆起電力が、インダクタンスLw1,Lw2に発生する。インダクタンスLw1に発生する逆起電力は、点P1の電圧V1を押し下げるので、点P1の電圧V1が低下する。このため、コンデンサC1に充電されている電圧が放電することになる。   When the FET (T1) is turned on, the current I1 starts increasing from zero and increases to a current value obtained by dividing the power supply voltage VB by the resistance of the load RL. In this process, the back electromotive force proportional to the increasing gradient is generated in the inductances Lw1 and Lw2 due to the increase in the current I1. Since the counter electromotive force generated in the inductance Lw1 pushes down the voltage V1 at the point P1, the voltage V1 at the point P1 decreases. For this reason, the voltage charged in the capacitor C1 is discharged.

コンデンサC1の放電電流I2(破線)は、C1プラス端子→P11→P1→T1→P2→Lw2→P3→RL→GND→Lw3→P12→C1マイナス端子、の経路を流れ、負荷線のインダクタンスLw2に逆起電力を発生させる。この際、コンデンサC1の放電電流は電源線には流れないので、インダクタンスLw1にはコンデンサC1の放電電流I2による逆起電力が発生しない。コンデンサC1の放電電流が増加しているときは、点P2の電圧V2を押し上げるが、コンデンサC1の放電電流が増加から減少に転じると電圧V2を押し下げる向きの逆起電力となる。   The discharge current I2 (dashed line) of the capacitor C1 flows through the path of C1 plus terminal → P11 → P1 → T1 → P2 → Lw2 → P3 → RL → GND → Lw3 → P12 → C1 minus terminal to the inductance Lw2 of the load line. Generate back electromotive force. At this time, since the discharge current of the capacitor C1 does not flow through the power supply line, no counter electromotive force is generated in the inductance Lw1 due to the discharge current I2 of the capacitor C1. When the discharge current of the capacitor C1 is increasing, the voltage V2 at the point P2 is pushed up. However, when the discharge current of the capacitor C1 starts from increasing to decreasing, it becomes a counter electromotive force that pushes down the voltage V2.

仮に、ノイズ対策用のコンデンサC1を設置しなければ、電圧V1は、電圧V2とほぼ一致したときに最低となり、その電圧は電源電圧VBと点P3間の電圧を、2つのインダクタンスLw1とLw2で分圧した電圧となる。即ち、コンデンサC1を設置しない場合において、電圧V1の最低値は、次の(1)式で示すことができる。
(V1の最低電圧)=(VB−V3)*Lw2/(Lw1+Lw2)+V3 …(1)
If the capacitor C1 for noise suppression is not installed, the voltage V1 becomes the lowest when the voltage V2 substantially coincides with the voltage V2, and the voltage between the power supply voltage VB and the point P3 is expressed by two inductances Lw1 and Lw2. The voltage is divided. That is, when the capacitor C1 is not installed, the minimum value of the voltage V1 can be expressed by the following equation (1).
(The lowest voltage of V1) = (VB−V3) * Lw2 / (Lw1 + Lw2) + V3 (1)

そして、(1)式よりインダクタンスLw1に対して、インダクタンスLw2が相対的に小さい場合、即ち、電源線長に対して負荷線長が相対的に短い場合には、電圧V1の最低電圧が小さくなることが判る。   When the inductance Lw2 is relatively small with respect to the inductance Lw1 from the equation (1), that is, when the load line length is relatively short with respect to the power supply line length, the minimum voltage of the voltage V1 becomes small. I understand that.

これに対し、ノイズ対策用のコンデンサC1を設置すると、電圧V1とV2が一致した後においても、コンデンサC1の放電電流I2が流れ続けるので、電圧V1が減少し、このV1の最低電圧は上記の(1)式で示した電圧よりも低下する。そして、コンデンサC1の放電電流I2が流れ続けて電圧V1の低下量が大きくなると、以下に示す問題が生じる。   On the other hand, when the noise countermeasure capacitor C1 is installed, the discharge current I2 of the capacitor C1 continues to flow even after the voltages V1 and V2 coincide with each other. Therefore, the voltage V1 decreases, and the minimum voltage of V1 is The voltage is lower than the voltage shown in the equation (1). When the discharge current I2 of the capacitor C1 continues to flow and the amount of decrease in the voltage V1 increases, the following problem occurs.

比較器CMP1の入力端子電圧は、電圧V1の大きさに依存し、電圧V1が低下すると比較器CMP1の入力端子電圧が低下する。比較器CMP1の入力端子電圧の同相入力範囲の下限値は2V近辺にあり、この下限値を下回る入力電圧となると、比較器CMP1は機能しなくなる。即ち、比較器CMP1の出力が不定になり、過電流状態でなくても比較器CMP1のばらつきによっては過電流判定検出信号を出力するという異常状態が発生する。その結果、FET(T1)が誤遮断されるという問題が発生する。   The input terminal voltage of the comparator CMP1 depends on the magnitude of the voltage V1, and when the voltage V1 decreases, the input terminal voltage of the comparator CMP1 decreases. The lower limit value of the in-phase input range of the input terminal voltage of the comparator CMP1 is in the vicinity of 2V, and when the input voltage becomes lower than this lower limit value, the comparator CMP1 does not function. That is, the output of the comparator CMP1 becomes indefinite, and an abnormal state occurs in which an overcurrent determination detection signal is output depending on the variation of the comparator CMP1 even if it is not in an overcurrent state. As a result, there arises a problem that the FET (T1) is erroneously cut off.

以上の内容をまとめると、コンデンサC1が存在することにより、FET(T1)をオンとしたときの電圧V1の低下量が大きくなり、これによって、比較器CMP1の入力電圧が同相入力電圧範囲の下限値以下になると、FET(T1)が誤遮断される可能性がある。即ち、ノイズ対策としてコンデンサC1は有効であるが、このコンデンサC1が存在することにより、FET(T1)が誤遮断するという別の問題が生じる。   To summarize the above contents, the presence of the capacitor C1 increases the amount of decrease in the voltage V1 when the FET (T1) is turned on, whereby the input voltage of the comparator CMP1 is reduced to the lower limit of the common-mode input voltage range. If the value is lower than the value, there is a possibility that the FET (T1) is erroneously cut off. That is, although the capacitor C1 is effective as a noise countermeasure, the presence of the capacitor C1 causes another problem that the FET (T1) is erroneously cut off.

以下、具体的な電圧、電流の変化についてのシュミレーション結果を、図4、図5(a)、図5(b)に示す特性図を参照して説明する。図4は、図3に示す回路でノイズ対策用のコンデンサC1を設けない場合の、各電圧、電流波形の変化を示す特性図である。ここで、図3に示した各回路定数を、以下のように設定している。即ち、電源電圧VB=12V、Lw1=2.5μH(電源線長 2.5mに相当)、T1のオン抵抗(飽和値)=3.5mΩ、Lw2=2μH(負荷線長 2mに相当)、負荷RLの抵抗=2Ω、Lw3=1μH(アース線長1mに相当)、チャージポンプ電圧=VB+15V、ゲート抵抗R3=1.5kΩ、としている。   Hereinafter, simulation results for specific voltage and current changes will be described with reference to the characteristic diagrams shown in FIGS. 4, 5A, and 5B. FIG. 4 is a characteristic diagram showing changes in each voltage and current waveform when the noise countermeasure capacitor C1 is not provided in the circuit shown in FIG. Here, the circuit constants shown in FIG. 3 are set as follows. That is, power supply voltage VB = 12 V, Lw1 = 2.5 μH (corresponding to power supply line length 2.5 m), T1 on-resistance (saturated value) = 3.5 mΩ, Lw2 = 2 μH (corresponding to load line length 2 m), load Resistance of RL = 2Ω, Lw3 = 1 μH (corresponding to 1 m of ground wire length), charge pump voltage = VB + 15V, and gate resistance R3 = 1.5 kΩ.

図4では、横軸(X軸)は時間軸を示し、2つの縦軸(Y1、Y2)は電圧座標と電流座標を示している。縦軸Y1は電圧座標であり、V1、T1のゲート電圧、V2、V3、VBの座標を示し、縦軸Y2は電流座標であり、電源線電流I1、及びT1のドレイン電流の座標を示している。なお、I1とドレイン電流は一致している。また、縦軸Y1は上向きがプラス電圧を示し、縦軸Y2は下向きがプラス電流を示している。   In FIG. 4, the horizontal axis (X axis) represents a time axis, and the two vertical axes (Y1, Y2) represent voltage coordinates and current coordinates. The vertical axis Y1 is a voltage coordinate, showing the gate voltages of V1, T1, V2, V3, VB, and the vertical axis Y2 is a current coordinate, showing the coordinates of the power line current I1, and the drain current of T1. Yes. Note that I1 and the drain current coincide with each other. Further, the vertical axis Y1 indicates a positive voltage upward, and the vertical axis Y2 indicates a positive current downward.

図4において、時刻2.200msでSW1がオンとされると、FET(T1)のゲート電圧が上昇し、時刻2.2009msから電圧V1が低下し始め、電圧V2が上昇し始める。これと同時に、電流I1、及びT1ドレイン電流が流れ始める。時刻2.2015msで電圧V1とV2が一致し、電圧V1は最低値(6.452V)となり、その後、各電圧V1、V2は共に上昇する。ここで、電圧V1とV2の波形が一致する波形上の点を“A点”とする。   In FIG. 4, when SW1 is turned on at time 2.200 ms, the gate voltage of the FET (T1) rises, voltage V1 starts to drop and voltage V2 starts to rise from time 2.209ms. At the same time, the current I1 and the T1 drain current begin to flow. At time 2.215 ms, the voltages V1 and V2 coincide with each other, the voltage V1 becomes the lowest value (6.452 V), and then both the voltages V1 and V2 rise. Here, a point on the waveform where the waveforms of the voltages V1 and V2 coincide is referred to as “point A”.

電圧V3は、FET(T1)のドレイン電流が負荷RLの抵抗に流れて発生する電圧降下であるので、FET(T1)のドレイン電流に比例する。A点以降の電圧V1とV2の波形は、電源電圧VBと電圧V3の差電圧を、各インダクタンスLw1とLw2で分圧した電圧となる。そして、電圧V1が低下を始めた直後における電圧V1とV2の間隔が縮小することが、電圧V1を低下させる要因となり、電圧V3の増加が電圧V1を押し上げる要因になっている。また、電圧V1とV2がA点に達したとき、電圧V1を低下させる要因が消滅するので、A点が電圧V1の最低値となる。なお、図4ではコンデンサC1を設置していないので、電源線電流I1とT1ドレイン電流は一致している。   The voltage V3 is a voltage drop generated when the drain current of the FET (T1) flows through the resistance of the load RL, and thus is proportional to the drain current of the FET (T1). The waveforms of the voltages V1 and V2 after the point A are voltages obtained by dividing the difference voltage between the power supply voltage VB and the voltage V3 by the inductances Lw1 and Lw2. Then, a decrease in the interval between the voltages V1 and V2 immediately after the voltage V1 starts to decrease causes a decrease in the voltage V1, and an increase in the voltage V3 increases the voltage V1. Further, when the voltages V1 and V2 reach the point A, the factor that lowers the voltage V1 disappears, so the point A becomes the lowest value of the voltage V1. In FIG. 4, since the capacitor C1 is not installed, the power supply line current I1 and the T1 drain current coincide with each other.

次に、図5(a),図5(b)を参照して、図3に示した回路(コンデンサC1を搭載した回路)における具体的な電圧、電流の変化についてのシュミレーション結果について説明する。なお、C1=0.1μFとしている。   Next, simulation results for specific voltage and current changes in the circuit shown in FIG. 3 (circuit in which the capacitor C1 is mounted) will be described with reference to FIGS. Note that C1 = 0.1 μF.

図5(a)は、図3に示した回路の各電圧波形の変化を示す特性図、図5(b)は、図3に示した回路の各電流波形の変化を示す特性図である。図5(b)において、縦軸は電流座標であり、電源線電流I1、コンデンサC1の放電電流I2、及びT1のドレイン電流の座標を示している。また、縦軸は下向きがプラス電流を示している。各回路定数は、コンデンサC1の追加以外については、図4に示した条件と同一である。   FIG. 5A is a characteristic diagram showing changes in each voltage waveform of the circuit shown in FIG. 3, and FIG. 5B is a characteristic diagram showing changes in each current waveform of the circuit shown in FIG. In FIG. 5B, the vertical axis represents current coordinates, and shows the coordinates of the power line current I1, the discharge current I2 of the capacitor C1, and the drain current of T1. In addition, the vertical axis of the vertical axis indicates positive current. The circuit constants are the same as those shown in FIG. 4 except for the addition of the capacitor C1.

図5(a),図5(b)において、FET(T1)がオンとなると上述した理由により電圧V1が低下し、コンデンサC1に充電されている電圧が放電し、放電電流I2が流れる。FET(T1)をオンとした直後においては、放電電流I2はFET(T1)のドレイン・ソース間電圧Vdsにより制限される。そして、電圧Vdsが縮小するに連れて制限が弱まるので、放電電流I2が増大する。電圧Vdsが縮小して電圧V1とV2が一致するA点に到達すると、制限はそれ以上弱まることがないので放電電流の増加が止まり、その後は減少に転じる。即ち、放電電流のピークは、電圧V1とV2の一致点(A点)とほぼ一致することになる。   5 (a) and 5 (b), when the FET (T1) is turned on, the voltage V1 decreases for the above-described reason, the voltage charged in the capacitor C1 is discharged, and the discharge current I2 flows. Immediately after the FET (T1) is turned on, the discharge current I2 is limited by the drain-source voltage Vds of the FET (T1). As the voltage Vds is reduced, the limit is weakened, so that the discharge current I2 increases. When the voltage Vds is reduced and reaches a point A where the voltages V1 and V2 coincide with each other, the limit is not further weakened, so that the increase in the discharge current is stopped, and then the decrease starts. That is, the discharge current peak substantially coincides with the coincidence point (point A) between the voltages V1 and V2.

コンデンサC1に電流I2が流れることにより、図4に示した例(C1を設けない場合)では一致していた電源線電流I1とT1のドレイン電流が不一致になる(図5(b)参照)。これは、コンデンサC1の放電電流は負荷線(Lw2)を流れるが、電源線(Lw1)には流れず、また、コンデンサC1の充電電流は電源線を流れるが、負荷線には流れないこと、及びコンデンサC1の放電電流と充電電流は同時には流れないことによる。   When the current I2 flows through the capacitor C1, the power source line current I1 and the drain current of T1 that are identical in the example shown in FIG. 4 (when C1 is not provided) become inconsistent (see FIG. 5B). This is because the discharge current of the capacitor C1 flows through the load line (Lw2) but does not flow through the power supply line (Lw1), and the charging current of the capacitor C1 flows through the power supply line but does not flow through the load line. And the discharge current and the charge current of the capacitor C1 do not flow at the same time.

そして、FET(T1)のドレイン電流の増加勾配が大きいときは、電源線電流I1の増加勾配が小さくなり、反対に、FET(T1)のドレイン電流の増加勾配が小さくなると、電源線電流I1の増加勾配が大きくなる。このため、コンデンサC1が存在すると電圧V1は振動する(図5(a)参照)。この際、FET(T1)をオンとした後の、最初のV1低下が、電圧V1の最低値となる。これは、FET(T1)のオン後、時間が経過するに連れて電圧V3が上昇することにより、電圧V1の低下が制限されるからである。   When the increasing gradient of the drain current of the FET (T1) is large, the increasing gradient of the power supply line current I1 becomes small. Conversely, when the increasing gradient of the drain current of the FET (T1) becomes small, Increasing slope increases. For this reason, when the capacitor C1 exists, the voltage V1 vibrates (see FIG. 5A). At this time, the first decrease in V1 after the FET (T1) is turned on becomes the lowest value of the voltage V1. This is because the voltage V3 increases as time passes after the FET (T1) is turned on, so that the decrease in the voltage V1 is limited.

図4ではA点経過後、電圧V1が減少から増加に転じているが、図5(a)では増加に転じることなく、更に低下し、コンデンサC1の放電電流がゼロになる時点まで電圧V1が低下している。電圧V1の最低値は3.517Vであり、コンデンサC1が無い場合の6.452Vに比べて2.935V低下している。A点経過後、電圧V1が更に低下する理由は次の通りである。   In FIG. 4, after the point A has elapsed, the voltage V1 has changed from decreasing to increasing, but in FIG. 5 (a), the voltage V1 does not start increasing but decreases further until the discharge current of the capacitor C1 becomes zero. It is falling. The minimum value of the voltage V1 is 3.517V, which is 2.935V lower than 6.452V without the capacitor C1. The reason why the voltage V1 further decreases after the point A has elapsed is as follows.

A点まで増加していたコンデンサC1の放電電流I2は、A点経過後に減少に転じる。コンデンサC1の電流変化(振動)は、コンデンサC1のキャパシタンスがコンデンサC1の充放電電流の経路に付随するインダクタンスとエネルギーをやり取りすることにより行われ、そのとき、エネルギー保存の法則に従うので、放電電流ゼロの状態に復帰するには放電電流が増加した期間と同じ程度の放電電流減少期間が必要となる。この期間、C1が放電するためには電圧V1が低下しなければならない。これが、A点経過後、電圧V1が低下する理由である。   The discharge current I2 of the capacitor C1 that has increased to the point A starts to decrease after the point A elapses. The current change (vibration) of the capacitor C1 is performed when the capacitance of the capacitor C1 exchanges energy with the inductance associated with the path of the charge / discharge current of the capacitor C1. In order to return to this state, a discharge current decrease period as much as the period during which the discharge current increases is required. During this period, the voltage V1 must decrease in order for C1 to discharge. This is the reason why the voltage V1 decreases after the point A has elapsed.

そのときの電圧V1の落ち込み量は、A点経過後にコンデンサC1から放出される電荷量に依存する。この電荷量が大きくなるほど電圧V1の落ち込み量は大きくなる。放電電流がゼロになるとエネルギー保存の法則により、経路のインダクタンスに蓄えられる電磁エネルギーが増加から減少に転じ、インダクタンスに蓄積された電磁エネルギーが放出されることにより、コンデンサC1が充電される。コンデンサC1の充電は電圧V1が増加することなので、電圧V1が上昇していく。   The drop amount of the voltage V1 at that time depends on the amount of charge released from the capacitor C1 after the point A has elapsed. As this charge amount increases, the drop amount of the voltage V1 increases. When the discharge current becomes zero, according to the law of energy conservation, the electromagnetic energy stored in the inductance of the path changes from increase to decrease, and the electromagnetic energy stored in the inductance is released, whereby the capacitor C1 is charged. Since the voltage V1 increases when the capacitor C1 is charged, the voltage V1 increases.

なお、図5(a)に示している電圧波形の基準点(0V)はグランドレベル(GND)ではなく、制御回路10のマイナス端子P12の電圧Vmとしている。グランドレベルは、アース線のインダクタンスLw3に放電電流I2が流れることにより、電圧Vmと異なる電圧となっている。放電電流I2が増加しているときは、グランドレベルが電圧Vmより高くなり、放電電流I2が減少しているとき、及び充電電流が増加しているときは、グランドレベルが電圧Vmより低くなっている。グランドレベルが電圧Vmより低下することが、電圧Vmを基準としたときの電圧V1の最低値を引き下げている。即ち、コンデンサC1の放電方向の減少電流及び充電方向の増加電流がアース線(Lw3)に流れることにより、電圧(V1−Vm)の大きさを縮小していることがシュミレーション結果から判る。   The reference point (0 V) of the voltage waveform shown in FIG. 5A is not the ground level (GND) but the voltage Vm of the negative terminal P12 of the control circuit 10. The ground level is a voltage different from the voltage Vm due to the discharge current I2 flowing through the inductance Lw3 of the ground wire. When the discharge current I2 is increasing, the ground level is higher than the voltage Vm. When the discharge current I2 is decreasing and when the charging current is increasing, the ground level is lower than the voltage Vm. Yes. The decrease in the ground level from the voltage Vm lowers the minimum value of the voltage V1 when the voltage Vm is used as a reference. That is, it can be seen from the simulation result that the magnitude of the voltage (V1-Vm) is reduced by the decrease current in the discharge direction and the increase current in the charge direction of the capacitor C1 flowing in the ground line (Lw3).

特開平6−38368号公報JP-A-6-38368

上述したように、従来における負荷制御装置では、制御回路10のプラス端子P11とマイナス端子P12の間にノイズ対策用のコンデンサC1を設置することにより、強電波や電磁ノイズによる影響を防止することができる反面、FET(T1)のオン時に電圧(V1−Vm)が縮小し、比較器CMP1が誤動作するという問題が発生する。そこで、何とかこれらを両立させたいという要望が高まっていた。   As described above, in the conventional load control device, by installing the noise countermeasure capacitor C1 between the plus terminal P11 and the minus terminal P12 of the control circuit 10, it is possible to prevent the influence of strong radio waves and electromagnetic noise. On the other hand, the voltage (V1-Vm) is reduced when the FET (T1) is turned on, causing a problem that the comparator CMP1 malfunctions. Therefore, there has been an increasing demand for somehow to achieve both.

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、ノイズ対策用のコンデンサを設置した場合であっても過電流を検出するための回路を正常に作動させることが可能な負荷制御装置を提供することにある。   The present invention has been made in order to solve such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide a circuit for detecting an overcurrent even when a noise countermeasure capacitor is installed. An object of the present invention is to provide a load control device that can be operated normally.

上記目的を達成するため、本願請求項1に記載の発明は、直流電源と負荷との間に半導体スイッチ(例えば、MOSFET)を設け、該半導体スイッチのオン、オフを切り替えて、前記負荷の駆動、停止を制御する負荷制御装置において、前記半導体スイッチの第1の主電極(例えば、ドレイン)は、電源線を経由して前記直流電源のプラス極に接続され、且つ、第2の主電極(例えば、ソース)は負荷線を経由して前記負荷の一端に接続され、前記負荷の他端は前記直流電源のマイナス極に接続され、更に、前記第1の主電極に接続されたプラス端子と、接地用電線を介してグランドに接地されるマイナス端子を備え、前記プラス端子及びマイナス端子間の電圧により駆動して、前記半導体スイッチのオン、オフを制御する制御回路を有し、更に、該制御回路は、前記プラス端子とマイナス端子との間に生じる電圧に基づく基準電圧(V4)と、前記第2の主電極に生じる電圧と、を比較して過電流の発生を検出する比較手段と、前記負荷の駆動時には、前記半導体スイッチに駆動信号を出力すると共に、前記比較手段にて過電流の発生が検出された場合に、前記駆動信号の出力を停止する制御手段(ドライバ11)と、前記プラス端子とマイナス端子との間に設けられるコンデンサ(C1)と、を有し、前記接地用電線に、マイナス端子側からグランド側に向く方向を順方向とするダイオード(D1)と、挿入抵抗(R5)と、の並列接続回路を設けたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a semiconductor switch (for example, MOSFET) is provided between a DC power supply and a load, and the semiconductor switch is turned on and off to drive the load. In the load control device for controlling the stop, the first main electrode (for example, drain) of the semiconductor switch is connected to the positive electrode of the DC power source via a power line, and the second main electrode ( For example, the source) is connected to one end of the load via a load line, the other end of the load is connected to the negative pole of the DC power source, and a positive terminal connected to the first main electrode A control circuit for controlling on / off of the semiconductor switch, including a negative terminal that is grounded via a grounding wire and driven by a voltage between the positive terminal and the negative terminal. Further, the control circuit detects the occurrence of an overcurrent by comparing a reference voltage (V4) based on a voltage generated between the positive terminal and the negative terminal with a voltage generated at the second main electrode. When driving the load, the comparison means outputs a drive signal to the semiconductor switch, and when the comparison means detects the occurrence of an overcurrent, the control means (driver 11) stops outputting the drive signal. ) And a capacitor (C1) provided between the plus terminal and the minus terminal, and a diode (D1) having a forward direction from the minus terminal side to the ground side on the grounding wire, A parallel connection circuit of the insertion resistor (R5) is provided.

また、請求項2に記載の発明は、前記制御回路は、前記プラス端子とマイナス端子との間に、第1の抵抗(R1)と第2の抵抗(R2)の直列接続回路を備え、前記第1の抵抗と第2の抵抗との接続点に生じる電圧を前記基準電圧とすることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, the control circuit includes a series connection circuit of a first resistor (R1) and a second resistor (R2) between the plus terminal and the minus terminal, A voltage generated at a connection point between the first resistor and the second resistor is used as the reference voltage.

本発明に係る負荷制御装置では、制御回路に設けられるマイナス端子とグランドとを接続する接地用電線(アース線)に挿入抵抗(R5)を設ける構成としたので、入力スイッチSW1のオン時に第1の主電極に生じる電圧(V1)が低下してコンデンサ(C1)の放電電流(I2)が流れる場合であっても、挿入抵抗の電圧降下(VR5)によりマイナス端子の電圧をグランドレベルよりも相対的に低くすることができるので、コンデンサ(C1)の両端電圧を拡大させて、放電電流I2を抑制し、電圧(V1)の低下を抑えることができる。その結果、制御回路の誤動作を防止することができる。   In the load control device according to the present invention, since the insertion resistor (R5) is provided in the grounding wire (earth wire) that connects the negative terminal provided in the control circuit and the ground, the first time when the input switch SW1 is turned on. Even when the voltage (V1) generated at the main electrode of the capacitor decreases and the discharge current (I2) of the capacitor (C1) flows, the voltage at the negative terminal is made relative to the ground level due to the voltage drop (VR5) of the insertion resistor. Therefore, it is possible to increase the voltage across the capacitor (C1), suppress the discharge current I2, and suppress the decrease in the voltage (V1). As a result, malfunction of the control circuit can be prevented.

本発明の一実施形態に係る負荷制御装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the load control apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る負荷制御装置の、各電圧及び各電流の変化を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the change of each voltage and each current of the load control apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 従来における負荷制御装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the conventional load control apparatus. 従来における負荷制御装置で、コンデンサC1を設けない場合の各電圧、電流の変化を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the change of each voltage and electric current when not providing the capacitor | condenser C1 with the load control apparatus in the past. 従来における負荷制御装置で、コンデンサC1を設けた場合の各電圧及び各電流の変化を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the change of each voltage and each electric current at the time of providing the capacitor | condenser C1 with the load control apparatus in the past.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る負荷制御装置が搭載された負荷駆動回路を示す図である。図示のように、この負荷駆動回路は、直流電源VB(出力電圧も同様の記号VBで示す)と負荷RLとの間にFET(T1;半導体スイッチ)が配置されており、制御回路10の制御によりFET(T1)のオン、オフを切り替えて、負荷RLの駆動、停止を制御する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a load driving circuit equipped with a load control device according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, in this load driving circuit, an FET (T1; semiconductor switch) is arranged between a DC power supply VB (the output voltage is also indicated by the same symbol VB) and a load RL. Thus, the FET (T1) is switched on and off to control the driving and stopping of the load RL.

FET(T1)のドレインは、電源線を経由して直流電源VBのプラス極に接続され、ソースは、負荷線を経由して負荷RLの一端に接続され、該負荷RLの他端はグランドに接続されている。なお、電源線は、直流電源VBのプラス極からFET(T1)のドレインまでの電線であり、負荷線は、FET(T1)のソースから負荷RLまでの電線である。   The drain of the FET (T1) is connected to the positive pole of the DC power supply VB via the power line, the source is connected to one end of the load RL via the load line, and the other end of the load RL is connected to the ground. It is connected. The power supply line is a wire from the positive pole of the DC power supply VB to the drain of the FET (T1), and the load line is a wire from the source of the FET (T1) to the load RL.

電源線はインダクタンス成分を有するので、これをLw1とし、負荷線も同様にインダクタンス成分を有するので、これをLw2としている。なお、電源線、負荷線の抵抗は極めて小さいので無視している。   Since the power line has an inductance component, this is Lw1, and since the load line similarly has an inductance component, this is Lw2. Note that the resistance of the power supply line and the load line is negligibly small.

制御回路10は、プラス端子P11、及びマイナス端子P12を備えており、プラス端子P11はFET(T1)のドレイン(P1)に接続され、マイナス端子P12(電圧Vm)は、抵抗R5(挿入抵抗)とダイオードD1の並列接続回路、及びアース線(接地用電線)を介してグランドに接地されている。更に、制御回路10は、比較器CMP1(比較手段)と、ドライバ11、及びチャージポンプ12を有している。なお、アース線(マイナス端子P12からグランドまでの電線)も電源線、負荷線と同様にインダクタンス成分を有するので、これをLw3としている。なお、アース線の抵抗は極めて小さいので無視している。   The control circuit 10 includes a plus terminal P11 and a minus terminal P12. The plus terminal P11 is connected to the drain (P1) of the FET (T1), and the minus terminal P12 (voltage Vm) is a resistor R5 (insertion resistor). Are connected to the ground via a parallel connection circuit of the diode D1 and an earth wire (grounding wire). Furthermore, the control circuit 10 includes a comparator CMP1 (comparison means), a driver 11, and a charge pump 12. Since the ground wire (the electric wire from the negative terminal P12 to the ground) also has an inductance component like the power supply line and the load line, it is set to Lw3. The resistance of the ground wire is neglected because it is extremely small.

制御回路10のプラス端子P11とマイナス端子P12との間には、抵抗R1(第1の抵抗)とR2(第2の抵抗)の直列接続回路が設けられ、これらの接続点P4(電圧V4)は、比較器CMP1のプラス側入力端子に接続されている。また、該比較器CMP1のマイナス側入力端子は、FET(T1)のソース(点P2、電圧V2)に接続されている。そして、FET(T1)がオンとされて負荷RLが駆動している場合には、電圧V2が電圧V4を上回るので比較器CMP1の出力信号はLレベルになる。また、負荷線が接地する等して、FET(T1)に過電流が流れ、FET(T1)のドレイン・ソース間電圧Vdsが上昇すると、ソース電圧V2が低下するので、電圧V2が電圧V4を下回り、比較器CMP1の出力信号がHレベルになる。この信号は過電流判定出力信号としてドライバ11に供給される。   A series connection circuit of resistors R1 (first resistor) and R2 (second resistor) is provided between the plus terminal P11 and the minus terminal P12 of the control circuit 10, and the connection point P4 (voltage V4). Are connected to the positive side input terminal of the comparator CMP1. The negative input terminal of the comparator CMP1 is connected to the source (point P2, voltage V2) of the FET (T1). When the FET (T1) is turned on and the load RL is driven, the voltage V2 exceeds the voltage V4, so that the output signal of the comparator CMP1 becomes L level. In addition, when the load line is grounded, an overcurrent flows through the FET (T1), and the drain-source voltage Vds of the FET (T1) rises. Therefore, the source voltage V2 is lowered, so that the voltage V2 becomes equal to the voltage V4. The output signal of the comparator CMP1 becomes H level. This signal is supplied to the driver 11 as an overcurrent determination output signal.

ドライバ11の出力端子は、抵抗R3を介してFET(T1)のゲートに接続されている。更に、ドライバ11は、抵抗R4を介してプラス端子P11に接続されると共に、入力スイッチSW1を介してマイナス端子P12に接続されている。従って、入力スイッチSW1がオフ(開路)のときにドライバ11にHレベルの信号が入力されてFET(T1)をオフとし、反対に、入力スイッチSW1がオン(閉路)のときにドライバ11にLレベル信号が入力されてFET(T1)をオンとする。また、比較器CMP1よりHレベルの信号(過電流判定出力信号)が供給された場合には、FET(T1)をオフとする。   The output terminal of the driver 11 is connected to the gate of the FET (T1) through the resistor R3. Further, the driver 11 is connected to the plus terminal P11 via the resistor R4, and is connected to the minus terminal P12 via the input switch SW1. Therefore, when the input switch SW1 is off (open circuit), an H level signal is input to the driver 11 to turn off the FET (T1). Conversely, when the input switch SW1 is on (closed), the driver 11 is low. A level signal is input to turn on the FET (T1). Further, when an H level signal (overcurrent determination output signal) is supplied from the comparator CMP1, the FET (T1) is turned off.

更に、プラス端子P11とマイナス端子P12との間には、強電波や種々の電装品より発生する電磁ノイズに起因して負荷制御装置が誤動作することを防止するために、コンデンサC1を設置している。   Furthermore, a capacitor C1 is installed between the plus terminal P11 and the minus terminal P12 in order to prevent the load control device from malfunctioning due to strong radio waves or electromagnetic noise generated from various electrical components. Yes.

即ち、本実施形態に係る負荷制御装置は、図3に示した従来の回路と比較すると、制御回路10のマイナス端子P12とアース線(Lw3)との間に抵抗R5(挿入抵抗)と、ダイオードD1との並列接続回路を設けている点で相違している。ダイオードD1の向きは、マイナス端子P12側がアノード、アース線側がカソードとされている。   That is, the load control device according to the present embodiment has a resistance R5 (insertion resistance) and a diode between the negative terminal P12 of the control circuit 10 and the ground line (Lw3), as compared with the conventional circuit shown in FIG. The difference is that a parallel connection circuit with D1 is provided. The direction of the diode D1 is such that the negative terminal P12 side is an anode and the ground line side is a cathode.

次に、本実施形態に係る負荷制御装置の作用について説明する。入力スイッチSW1をオンとすると、ドライバ11よりチャージポンプ12の電圧が出力され、FET(T1)のゲートに印加される。これにより、FET(T1)はオフからオンに切り替わる。FET(T1)がオフからオンに移行する過渡状態においては、電源VBプラス端子→電源線(Lw1)→P1→T1→P2→Lw2→P3→RL→GND→電源VBマイナス端子、の経路で電源線電流I1(実線)が流れる。   Next, the operation of the load control device according to the present embodiment will be described. When the input switch SW1 is turned on, the voltage of the charge pump 12 is output from the driver 11 and applied to the gate of the FET (T1). Thereby, the FET (T1) is switched from OFF to ON. In the transient state where the FET (T1) shifts from OFF to ON, the power is supplied through the path of the power supply VB plus terminal → power supply line (Lw1) → P1 → T1 → P2 → Lw2 → P3 → RL → GND → power supply VB minus terminal. A line current I1 (solid line) flows.

電流I1は、FET(T1)がオンとなるとゼロから増加を始め、電源電圧VBを負荷RLの抵抗で除した電流値まで上昇する。この過程で電流I1の増加により、増加勾配に比例した逆起電力が、インダクタンスLw1,Lw2に発生する。インダクタンスLw1に発生する逆起電力は、点P1の電圧V1を押し下げる。従って、点P1の電圧V1が低下し、コンデンサC1に充電されている電圧が放電し、放電電流I2が流れる。   When the FET (T1) is turned on, the current I1 starts increasing from zero and increases to a current value obtained by dividing the power supply voltage VB by the resistance of the load RL. In this process, the back electromotive force proportional to the increasing gradient is generated in the inductances Lw1 and Lw2 due to the increase in the current I1. The counter electromotive force generated in the inductance Lw1 pushes down the voltage V1 at the point P1. Accordingly, the voltage V1 at the point P1 decreases, the voltage charged in the capacitor C1 is discharged, and the discharge current I2 flows.

コンデンサC1の放電電流I2(破線)は、C1プラス端子→P11→P1→T1→P2→Lw2→P3→RL→GND→Lw3→R5→P12→C1マイナス端子、の経路を流れ、負荷線のインダクタンスLw2に逆起電力を発生させる。この際、放電電流I2は電源線には流れないので、インダクタンスLw1には放電電流I2による逆起電力が発生しない。また、この放電電流I2は抵抗R5を流れるので、制御回路10のマイナス端子P12とグランドレベルとの間に電圧が生じ、マイナス端子P12の電圧Vmは、グランドレベル(直流電源VBのマイナス極)よりも低くなる。   The discharge current I2 (dashed line) of the capacitor C1 flows through the path of C1 plus terminal → P11 → P1 → T1 → P2 → Lw2 → P3 → RL → GND → Lw3 → R5 → P12 → C1 minus terminal, and the inductance of the load line A back electromotive force is generated at Lw2. At this time, since the discharge current I2 does not flow through the power supply line, no back electromotive force due to the discharge current I2 is generated in the inductance Lw1. Since the discharge current I2 flows through the resistor R5, a voltage is generated between the negative terminal P12 of the control circuit 10 and the ground level, and the voltage Vm of the negative terminal P12 is from the ground level (the negative pole of the DC power supply VB). Also lower.

以下、これを詳細に説明する。コンデンサC1の放電電流I2が流れることにより、抵抗R5及びアース線(Lw3)に電圧降下VR5、及びVLw3が発生し、電圧Vmがグランドレベルよりも低下する。これにより、コンデンサC1の端子間電圧VC1は、次の(2)式で示すことができる。   This will be described in detail below. When the discharge current I2 of the capacitor C1 flows, voltage drops VR5 and VLw3 are generated in the resistor R5 and the ground line (Lw3), and the voltage Vm is lowered from the ground level. Thereby, the terminal voltage VC1 of the capacitor C1 can be expressed by the following equation (2).

VC1=(V1−GND)−(Vm−GND)
=V1−Vm
=V1−(VR5+VLw3)
=V1+R5*I2+Lw3*dI2/dt …(2)
但し、I2の符号はコンデンサC1の放電電流をプラス、充電電流をマイナスとする。
VC1 = (V1-GND)-(Vm-GND)
= V1-Vm
= V1- (VR5 + VLw3)
= V1 + R5 * I2 + Lw3 * dI2 / dt (2)
However, the sign of I2 is positive for the discharging current of the capacitor C1 and negative for the charging current.

(2)式において、「R5*I2」はコンデンサC1が放電している間、即ち、電圧VC1が減少している間はプラスで、「Lw3*dI2/dt」は、放電電流I2が増加している間はプラス、ピークでゼロ、ピークを過ぎて減少するとマイナスになる。このとき、放電電流I2が流れている期間の大部分は(R5*I2+Lw3*dI2/dt)はプラスになり、マイナスになるのは放電電流がゼロになる直前のみである。   In the equation (2), “R5 * I2” is positive while the capacitor C1 is discharged, that is, the voltage VC1 is decreasing, and “Lw3 * dI2 / dt” is the discharge current I2 increasing. It is positive while it is on, zero at the peak, and negative when it decreases past the peak. At this time, (R5 * I2 + Lw3 * dI2 / dt) becomes positive during most of the period during which the discharge current I2 flows, and it becomes negative only immediately before the discharge current becomes zero.

従って、コンデンサC1の端子間電圧(これを「VC1」とする)は、コンデンサC1が放電している間は電圧V1より大きくなり、A点でその差が最大となり、その大きさは抵抗R2と放電電流I2のピーク値を掛けたものになる。つまり、電圧Vmはグランドレベルよりも低くなる。   Therefore, the voltage between the terminals of the capacitor C1 (which is referred to as “VC1”) is larger than the voltage V1 while the capacitor C1 is being discharged, and the difference is the maximum at the point A, and the magnitude thereof is the resistance R2. The peak value of the discharge current I2 is multiplied. That is, the voltage Vm is lower than the ground level.

このため、電圧VC1が拡大し、放電電流I2の増加が抑制されることになる。放電電流I2が減少すると、今度は抵抗R5に生じる電圧VR5が減少して、電圧VC1を縮小させ、放電電流I2の減少を抑制する。即ち、抵抗R5にコンデンサC1の放電電流I2が流れることにより、電圧降下VR5が発生し、この電圧降下VR5が放電電流I2の変動を抑制するので、コンデンサC1のキャパシタンスと放電電流I2の経路に存在するインダクタンスとの間に流れる充放電電流の固有振動が抑制され、電圧V1の振動が無くなる。   For this reason, voltage VC1 expands and the increase in discharge current I2 is suppressed. When the discharge current I2 decreases, the voltage VR5 generated in the resistor R5 decreases this time, thereby reducing the voltage VC1 and suppressing the decrease in the discharge current I2. That is, when the discharge current I2 of the capacitor C1 flows to the resistor R5, a voltage drop VR5 is generated, and this voltage drop VR5 suppresses the fluctuation of the discharge current I2, so that it exists in the path of the capacitance of the capacitor C1 and the discharge current I2. Therefore, the natural vibration of the charge / discharge current flowing between the inductor and the inductance is suppressed, and the vibration of the voltage V1 is eliminated.

つまり、従来例で示した図5(a)の特性図では、電圧V1は上下に大きく振動したが、この振動が抑制されて電圧V1の急激な低下を抑えることができ、電圧V1の最低値を上昇させることができる。   In other words, in the characteristic diagram of FIG. 5A shown in the conventional example, the voltage V1 oscillates greatly in the vertical direction, but this oscillation is suppressed and a rapid decrease in the voltage V1 can be suppressed, and the minimum value of the voltage V1. Can be raised.

更に、電圧V1が低下し、放電電流I2が流れると、抵抗R5に発生する電圧降下VR5だけ、マイナス端子P12の電圧Vmがグランドレベルより低下する。従って、制御回路10の電源電圧(プラス端子P11〜マイナス端子P12間電圧)がマイナス端子側に拡大し、その分、比較器CMP1の同相電圧範囲が拡大する。その結果、比較器CMP1を確実に作動させることができることになる。   Further, when the voltage V1 decreases and the discharge current I2 flows, the voltage Vm at the minus terminal P12 decreases from the ground level by the voltage drop VR5 generated at the resistor R5. Accordingly, the power supply voltage of the control circuit 10 (the voltage between the positive terminal P11 and the negative terminal P12) is expanded toward the negative terminal side, and the common-mode voltage range of the comparator CMP1 is expanded correspondingly. As a result, the comparator CMP1 can be reliably operated.

また、抵抗R5に並列に配置したダイオードD1の役目は、電圧V1が上昇してコンデンサC1の充電電流が流れるようになったとき、抵抗R5をバイパスさせ、抵抗R5の影響を無くすためのものである。抵抗R5は、電圧V1の低下を抑制するためのものであり、電圧V1が上昇したときは必要ないからである。   The diode D1 arranged in parallel with the resistor R5 is for bypassing the resistor R5 and eliminating the influence of the resistor R5 when the voltage V1 rises and the charging current of the capacitor C1 flows. is there. The resistor R5 is for suppressing a decrease in the voltage V1, and is not necessary when the voltage V1 increases.

次に、図2(a),図2(b)を参照して、図1に示した回路における具体的な電圧、電流の変化についてのシュミレーション結果について説明する。なお、R5=10Ωとしている。   Next, simulation results for specific voltage and current changes in the circuit shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 2 (a) and 2 (b). Note that R5 = 10Ω.

図2(a)は、図1に示した回路の各電圧波形の変化を示す特性図、図2(b)は、図1に示した回路の各電流波形の変化を示す特性図である。図2(b)において、縦軸は電流座標であり、電源線電流I1、コンデンサC1の放電電流I2、及びT1のドレイン電流の座標を示している。また、縦軸は下向きがプラス電流を示している。各回路定数は、抵抗R5の追加以外については、図5(a),図5(b)に示した条件と同一である。   2A is a characteristic diagram showing changes in each voltage waveform of the circuit shown in FIG. 1, and FIG. 2B is a characteristic diagram showing changes in each current waveform of the circuit shown in FIG. In FIG. 2B, the vertical axis represents current coordinates, and shows the coordinates of the power line current I1, the discharge current I2 of the capacitor C1, and the drain current of T1. In addition, the vertical axis of the vertical axis indicates positive current. Each circuit constant is the same as the conditions shown in FIGS. 5A and 5B except for the addition of the resistor R5.

図2(a)に示すA点における図2(b)に示す放電電流I2のピーク値は、339mAで、図5(b)の927mAに比べて約1/3程度になっている。同時に図5(a)で発生していた放電電流I2の固有振動(3μs周期)が消滅している。なお、図5(a)と同様に、電圧波形(V1、V2、V3、GND)は制御回路マイナス端子電圧(Vm)基準で示している。   The peak value of the discharge current I2 shown in FIG. 2B at the point A shown in FIG. 2A is 339 mA, which is about 1/3 of the 927 mA shown in FIG. 5B. At the same time, the natural oscillation (3 μs period) of the discharge current I2 generated in FIG. As in FIG. 5A, the voltage waveforms (V1, V2, V3, GND) are shown on the basis of the control circuit minus terminal voltage (Vm).

ここで、図2(a)に示す各電圧は、グランド基準になっていないので、注意を要する。(V1−GND)の波形がグランド基準の電圧V1を示し、V1がVm基準のV1波形を示す。GND(電源VBのマイナス端子)は、Vm基準のグランド電圧波形を示す。   Here, each voltage shown in FIG. 2A is not based on the ground, so care must be taken. The waveform of (V1-GND) indicates the ground-based voltage V1, and V1 indicates the Vm-based V1 waveform. GND (a negative terminal of the power supply VB) indicates a ground voltage waveform based on Vm.

そして、電圧V1の波形は(V1−GND)に対して、GND電圧の波形分だけ大きくなり、放電電流I2がゼロになったとき最低電圧になり、その値は8.39Vで図5(a)に示したV1最低値3.517Vに比べて、4.87V大きくなっている。こうして、抵抗R5(挿入抵抗)を設けることにより、電圧V1の低下を抑制することができるのである。   The waveform of the voltage V1 is larger than (V1-GND) by the waveform of the GND voltage. When the discharge current I2 becomes zero, the voltage becomes the lowest voltage, and the value is 8.39V, which is shown in FIG. 4) V is larger than the V1 minimum value 3.517 V shown in FIG. Thus, by providing the resistor R5 (insertion resistor), it is possible to suppress the decrease in the voltage V1.

このようにして、本実施形態に係る負荷制御装置では、制御回路10に設けられるマイナス端子P12とグランドとを接続するアース線(接地用電線)に抵抗R5を設ける構成としたので、入力スイッチSW1のオン時に電圧V1が低下してコンデンサC1の放電電流I2が流れる場合であっても、抵抗R5の電圧降下VR5によりマイナス端子P12の電圧をグランドレベルよりも相対的に低くすることができるので、コンデンサC1の両端電圧VC1を拡大させて、放電電流I2を抑制し、電圧V1の低下を抑えることができる。   Thus, in the load control device according to the present embodiment, since the resistor R5 is provided on the ground wire (grounding wire) that connects the negative terminal P12 provided in the control circuit 10 and the ground, the input switch SW1. Even when the voltage V1 is reduced and the discharge current I2 of the capacitor C1 flows, the voltage at the negative terminal P12 can be made lower than the ground level by the voltage drop VR5 of the resistor R5. The voltage VC1 across the capacitor C1 can be increased to suppress the discharge current I2 and suppress the decrease in the voltage V1.

このため、電圧V1が急激に低下して、過電流を検出するための回路が誤作動するという従来の問題を解決することができる。   For this reason, the conventional problem that the circuit for detecting the overcurrent malfunctions due to a sudden drop in the voltage V1 can be solved.

以上、本発明の負荷制御装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。   The load control device of the present invention has been described based on the illustrated embodiment. However, the present invention is not limited to this, and the configuration of each unit is replaced with an arbitrary configuration having the same function. Can do.

例えば、上述した実施形態では、車両に搭載される負荷を駆動するための負荷駆動回路に搭載する負荷制御装置を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の負荷駆動回路についても適用することが可能である。   For example, in the above-described embodiment, the load control device mounted on the load drive circuit for driving the load mounted on the vehicle has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and other The present invention can also be applied to other load driving circuits.

また、上述した実施形態では、半導体スイッチとして電界効果トランジスタ(FET)を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の半導体スイッチについても適用することができる。   In the above-described embodiment, the field effect transistor (FET) has been described as an example of the semiconductor switch. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to other semiconductor switches.

本発明は、負荷駆動回路にノイズ対策用のコンデンサを設けた場合でも、FETのドレイン電圧の急激な低下を防止する上で有用である。   The present invention is useful for preventing a rapid drop in the drain voltage of the FET even when a noise countermeasure capacitor is provided in the load drive circuit.

11 ドライバ
12 チャージポンプ
VB 直流電源
T1 FET(半導体スイッチ)
RL 負荷
CMP1 比較器(比較手段)
C1 コンデンサ
D1 ダイオード
R1 抵抗(第1の抵抗)
R2 抵抗(第2の抵抗)
R5 抵抗(挿入抵抗)
Lw1 電源線のインダクタンス
Lw2 負荷線のインダクタンス
Lw3 アース線(接地用電線)のインダクタンス
11 Driver 12 Charge pump VB DC power supply T1 FET (semiconductor switch)
RL load CMP1 comparator (comparison means)
C1 capacitor D1 diode R1 resistance (first resistance)
R2 resistance (second resistance)
R5 resistance (insertion resistance)
Lw1 Power line inductance Lw2 Load line inductance Lw3 Ground wire (grounding wire) inductance

Claims (2)

直流電源と負荷との間に半導体スイッチを設け、該半導体スイッチのオン、オフを切り替えて、前記負荷の駆動、停止を制御する負荷制御装置において、
前記半導体スイッチの第1の主電極は、電源線を経由して前記直流電源のプラス極に接続され、且つ、第2の主電極は負荷線を経由して前記負荷の一端に接続され、前記負荷の他端は前記直流電源のマイナス極に接続され、
更に、
前記第1の主電極に接続されたプラス端子と、接地用電線を介してグランドに接地されるマイナス端子を備え、前記プラス端子及びマイナス端子間の電圧により駆動して、前記半導体スイッチのオン、オフを制御する制御回路を有し、更に、該制御回路は、
前記プラス端子とマイナス端子との間に生じる電圧に基づく基準電圧と、前記第2の主電極に生じる電圧と、を比較して過電流の発生を検出する比較手段と、
前記負荷の駆動時には、前記半導体スイッチに駆動信号を出力すると共に、前記比較手段にて過電流の発生が検出された場合に、前記駆動信号の出力を停止する制御手段と、
前記プラス端子とマイナス端子との間に設けられるコンデンサと、を有し、
前記接地用電線に、マイナス端子側からグランド側に向く方向を順方向とするダイオードと、挿入抵抗と、の並列接続回路を設けたことを特徴とする負荷制御装置。
In a load control device that provides a semiconductor switch between a DC power supply and a load, switches the semiconductor switch on and off, and controls driving and stopping of the load.
The first main electrode of the semiconductor switch is connected to the positive electrode of the DC power supply via a power line, and the second main electrode is connected to one end of the load via a load line, The other end of the load is connected to the negative pole of the DC power source,
Furthermore,
A positive terminal connected to the first main electrode, and a negative terminal that is grounded via a grounding wire, and is driven by a voltage between the positive terminal and the negative terminal to turn on the semiconductor switch; A control circuit for controlling off, and the control circuit further comprises:
A comparison means for detecting the occurrence of an overcurrent by comparing a reference voltage based on a voltage generated between the positive terminal and the negative terminal and a voltage generated in the second main electrode;
Control means for outputting a drive signal to the semiconductor switch during driving of the load and stopping the output of the drive signal when occurrence of an overcurrent is detected by the comparison means;
A capacitor provided between the positive terminal and the negative terminal,
A load control device, wherein a parallel connection circuit of a diode having a forward direction from the minus terminal side to the ground side and an insertion resistor is provided on the grounding wire.
前記制御回路は、前記プラス端子とマイナス端子との間に、第1の抵抗と第2の抵抗の直列接続回路を備え、前記第1の抵抗と第2の抵抗との接続点に生じる電圧を前記基準電圧とすることを特徴とする請求項1に記載の負荷制御装置。   The control circuit includes a series connection circuit of a first resistor and a second resistor between the plus terminal and the minus terminal, and a voltage generated at a connection point between the first resistor and the second resistor. The load control device according to claim 1, wherein the reference voltage is used.
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JP3067601B2 (en) * 1995-08-02 2000-07-17 株式会社デンソー Electric motor control device
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