JP6133019B2 - 過電流保護回路 - Google Patents
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Description
本発明の第1実施形態について説明する。本実施形態では、ワイヤ(ワイヤハーネス)を保護対象として過電流が流れることによるワイヤの焼損を防止する場合を例に挙げて説明する。図1に、本実施形態にかかる過電流保護回路1のブロック構成を示すと共に、図2に、図1に示す過電流保護回路1の一部の回路構成の一例を示し、これらの図を参照して本実施形態にかかる過電流保護回路1について説明する。
また、本実施形態の場合、電流値演算回路6eは、電流補正情報記憶部6fの記憶内容に基づいてオン抵抗Ronを温度補正し、補正後のオン抵抗Ronを上記数式1に対して代入することにより補正後の負荷電流値Iを演算している。
なお、半導体スイッチ2の温度に対するオン抵抗Ronの補正係数の関係は、ドレイン−ソース間電流IDSの大きさによって若干異なるが、図3中に示したようにほぼ同様の特性となる。このため、異なる値の電流IDS毎にマップを記憶していても良いが、代表的な1つのマップのみを記憶しておいても良い。このオン抵抗Ronについては、半導体スイッチ2を構成している素子の温度とオン抵抗Ronとの関係について予め調べておくことで、温度検出回路6bの検出結果に基づいて容易に演算することができる。勿論、電流依存性を加味して、ドレイン−ソース間電流IDSに応じて計算式を変更しても良く、そのようにすることでより高精度化も可能となる。例えば、電流IDSが10Aの場合を想定してオン抵抗Ronを演算しておき、計算結果が電流IDS=10Aのときと合致せず、電流ID=50Aのときと合致する場合には、オン抵抗Ronを補正して再計算するなどの方法を採用することもできる。
本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態の過電流保護回路をマルチチャネルに対応できるように変更したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対して検出信号入力回路を変更したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
本発明の第4実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対して加減算回路7での加減算の方法を変更したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
つまり、オン抵抗Ronは、ほぼ順方向電圧Vfに比例していることから、数式3のような一次関数に近似することでオン抵抗Ronを求めることができる。なお、オン抵抗Ronは、実際には順方向電圧Vfの二乗式になることから、順方向電圧Vfの二乗に比例する値を演算する関数式を用いてオン抵抗Ronを演算しても良い。
そして、ステップ140において、今回の積算値COUNT(n)を演算する。具体的には、今回の積算値COUNT(n)は、前回の積算値(n−1)に対して加減算値を加減算することより求められる。加減算値は、加算数値を決める加算の項と減算数値を決める減算の項を合わせた値とされ、例えば次式とされる。
上記実施形態に示された過電流保護回路1の回路構成は単なる一例であり、適宜変更することができる。例えば、第2実施形態で示したように、過電流保護回路1に設けられるチャンネル数は2個に限られない。更に、上記実施形態では、加算値決定回路7aで決定される加算数値の演算方法の一例について説明したが、他の演算方法を採用しても良い。また、上記実施形態では、マルチプレクサ6cを用いて、負荷電流値Iに対応する検出信号と温度検出回路6bが検出する温度検出信号を切替えてAD変換器6dに入力するようにしている。しかしながら、これも単なる一例を示したに過ぎず、AD変換器6dを2つ備えて、各信号それぞれが別々のAD変換器6dに入力される構成としても良い。ただし、上記実施形態のようにマルチプレクサ6cを用いることで、1つのAD変換器6dのみを用いて、マルチプレクサ6cにて切替えられた負荷電流値Iに対応する検出信号と温度検出回路6bが検出する温度検出信号のデジタル変換を行うことが可能となる。
2 半導体スイッチ
3 負荷
4 ワイヤ
5 制御回路
6 電流値検出部
6a 検出信号入力回路
6b 温度検出回路
6c マルチプレクサ
6d AD変換器
6e 電流値演算回路
6f 電流補正情報記憶部
7 加減算部
7a 加算値決定回路
7b 電流判定表記憶部
7c 加算回路
7d 減算回路
7e 積算レジスタ
8 比較回路
9a、9b マルチプレクサ
Claims (8)
- 負荷(3)を駆動する負荷駆動手段(2)と、
前記負荷(3)および前記負荷駆動手段(2)に接続されるワイヤ(4)と、
前記負荷(3)に流れる電流の値である負荷電流値(I)を検出する電流値検出部(6)と、
前記電流値検出部(6)で検出された負荷電流値(I)に基づいて加減算値を決定すると共に、前回値に対して前記加減算値を用いて加減算を行った積算結果を今回値として記憶し、該積算結果を出力する加減算部(7)と、
前記加減算部(7)から出力される積算結果を判定閾値と比較し、過電流検出結果を示す出力を発生させる比較回路(8)と、
入力条件に従って前記負荷駆動手段(2)を制御すると共に、前記比較回路(8)の出力する過電流検出結果に基づいて前記負荷駆動手段(2)を制御して前記負荷(3)および前記ワイヤ(4)に流れる電流を制限することで、保護対象を過電流から保護する制御回路(5)とを有し、
前記電流値検出部(6)は、前記負荷電流値(I)に対応する検出信号を入力し、当該検出信号をAD変換するAD変換器(6d)と、該AD変換器(6d)によってデジタル変換された前記検出信号から前記負荷電流値(I)を演算する電流値演算回路(6e)とを有し、
前記加減算部(7)は、前記電流値演算回路(6e)で演算された前記負荷電流値(I)と、前記負荷電流値(I)と前記加減算値における加算数値の関係を示した関数式を用いて前記加算数値を決定する加算値決定回路(7a)とを有し、
前記加減算値は、前記負荷電流値(I)の二乗に比例する加算の項を含むと共に前記積算結果に比例する減算の項を含み、
前記加減算値における前記加算の項は、前記保護対象が劣化せずに定常的に流すことが可能な最大電流値の二乗に反比例し、
前記加減算値における前記減算の項は、前記積算結果として許容できる値であるか否かの判定を行う判定値に反比例することを特徴とする過電流保護回路。 - 前記負荷駆動手段は半導体スイッチ(2)であり、
前記半導体スイッチ(2)の温度に対応する温度検出信号を検出する温度検出回路(6b)とを有し、
前記負荷電流値(I)に対応する検出信号と前記温度検出回路(6b)が検出する温度検出信号を前記AD変換器(6d)に入力すると共に、該AD変換器(6d)にて入力された信号をデジタル変換し、前記電流値演算回路(6e)にて、前記デジタル変換された前記温度検出回路(6b)が検出する温度検出信号に基づいて、前記負荷電流値(I)を温度補正することを特徴とする請求項1に記載の過電流保護回路。 - 前記負荷電流値(I)に対応する検出信号と前記温度検出回路(6b)が検出する温度検出信号のいずれを選択して出力するかの切替えを行うマルチプレクサ(6c)を有し、
前記マルチプレクサ(6c)にて、前記負荷電流値(I)に対応する検出信号と前記温度検出回路(6b)が検出する温度検出信号を切替えて前記AD変換器(6d)に入力することを特徴とする請求項2に記載の過電流保護回路。 - 前記電流値検出部(6)には、前記半導体スイッチ(2)の温度に対する電流補正情報を記憶した電流補正情報記憶部(6f)が備えられており、
前記電流値演算回路(6e)は、前記電流補正情報記憶部(6f)に記憶された電流補正情報を用いて、前記デジタル変換された前記温度検出回路(6b)が検出する温度検出信号から得られる前記半導体スイッチ(2)の温度に対応して前記負荷電流値(I)の温度補正を行うことを特徴とする請求項2または3に記載の過電流保護回路。 - 前記電流値検出部(6)は、前記負荷電流値(I)に対応する検出信号として前記半導体スイッチ(2)のドレイン−ソース間電圧(VDS)を検出する電圧検出回路(6a)を有し、
前記電流値演算回路(6e)は、前記ドレイン−ソース間電圧(VDS)と前記半導体スイッチ(2)のオン抵抗(Ron)とから前記負荷電流値(I)を演算していると共に、前記電流補正情報記憶部(6f)は、前記電流補正情報として、前記半導体スイッチ(2)の温度に対する前記オン抵抗(Ron)の関係を記憶しており、
前記電流値演算回路(6e)は、前記半導体スイッチ(2)の温度に対応して前記オン抵抗(Ron)を補正することにより、前記ドレイン−ソース間電圧(VDS)と前記オン抵抗(Ron)とから演算される前記負荷電流値(I)の温度補正を行うことを特徴とする請求項4に記載の過電流保護回路。 - 前記負荷電流値(I)が、前記保護対象が劣化せずに定常的に流すことが可能な最大電流値以下であるときに前記加減算値における減算数値の減算を行うことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載の過電流保護回路。
- 前記加減算部(7)は、前記制御回路(5)により前記負荷駆動手段(2)がオフされた後も前記加減算値における前記減算の項を用いた減算を継続し、
前記制御回路(5)は、前記判定閾値を第1判定閾値として、前記加減算部(7)の積算結果が前記第1判定閾値よりも小さい第2判定閾値まで低下したときに前記負荷駆動手段(2)をオンすることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1つに記載の過電流保護回路。 - 前記負荷駆動手段(2)は、前記負荷(3)として複数の負荷(3)への電流供給を制御しており、
前記電流値検出部(6)は、前記複数の負荷(3)それぞれに電流を供給する前記ワイヤ(4)の1つ1つをチャネルとして、各チャネルの前記負荷電流値(I)に対応する前記検出信号を入力すると共に、入力された前記検出信号のいずれを選択して出力するかの切替えを行うマルチプレクサ(9a)を有し、該マルチプレクサ(9a)の切替えにより、チャネル毎に前記負荷電流値(I)を検出し、
該検出されたチャネル毎の前記負荷電流値(I)に基づいて、チャネル毎の過電流検出を行うことを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1つに記載の過電流保護回路。
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