JP6324696B2 - 負荷駆動装置及びそれを備えた車両用空調装置並びに負荷短絡保護回路 - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、ＰＴＣ素子等の負荷を駆動する負荷駆動装置及びそれを備えた車両用空調装置並びに負荷短絡保護回路に関するものである。
例えば、電気自動車やハイブリッド車等に適用される車両用空調装置では、暖房用の熱源の一つとして、正特性サーミスタ素子（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ；以下、「ＰＴＣ素子」という。）を発熱要素とするＰＴＣヒータが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
ＰＴＣ素子などの負荷において、負荷自体が短絡する可能性がある。従来、ヒューズやマイコンによる過電流保護機能により短絡保護を行っていたが、反応時間が長く、短絡による過電流により、素子破壊などが発生する可能性があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、短絡検知の応答性能を向上させ、短絡発生時には速やかに負荷への電力供給を遮断することのできる負荷駆動装置及びそれを備えた車両用空調装置並びに負荷短絡保護回路を提供することを目的とする。
本発明の第１態様は、負荷に対する電流供給のオンオフを制御する第１スイッチング素子と、前記第１スイッチング素子の導通制御端子に、該第１スイッチング素子のオンオフを制御するための電圧信号を印加することで、該第１スイッチング素子を駆動する駆動手段と、前記負荷に流れる電流を電圧に変換して出力する電圧出力手段と、負荷短絡保護回路とを具備し、前記負荷短絡保護回路は、前記電圧出力手段の出力電圧が所定の基準電圧以上の場合に短絡を検知し、ハイ信号を出力する比較手段と、前記比較手段のハイ信号を所定の期間維持させる保持手段と、前記駆動手段と前記第１スイッチング素子の導通制御端子とを接続する制御ラインに設けられた第１抵抗と、前記制御ラインにおいて前記第１抵抗よりも前記駆動手段側に設けられた第２抵抗と、前記第１抵抗と前記第２抵抗との間とグランドとを接続するラインに設けられ、前記比較手段の出力がハイ信号の場合にオン状態とされる第２スイッチング素子とを具備する負荷駆動装置である。
本態様によれば、負荷が短絡した場合には、電圧出力手段の出力電圧が増加し、比較手段において、基準電圧以上であると判断される。比較手段からハイ信号が出力されると、第２スイッチング素子がオン状態となり、第１スイッチング素子の導通制御端子とグランドとが第１抵抗を介して接続される。これにより、第１スイッチング素子の導通制御端子の電圧が低下し、第１スイッチング素子がオフ状態とされる。これにより、短絡検知から第１スイッチング素子のオフまでの時間を短縮でき、短絡時における応答速度を向上させることができる。
また、保持手段によって比較手段のハイ信号は所定期間維持されるので、その期間においては、安定的に第２スイッチング素子をオン状態とすることができる。これにより、例えば、負荷に流れる電流が一時的に変動して比較手段の出力が反転することに伴うハンチングを防止することが可能となる。
また、保持手段によって比較手段のハイ信号は所定期間維持されるので、その期間においては、安定的に第２スイッチング素子をオン状態とすることができる。これにより、例えば、負荷に流れる電流が一時的に変動して比較手段の出力が反転することに伴うハンチングを防止することが可能となる。
上記負荷駆動装置において、前記電圧出力手段は、シャント抵抗と、前記シャント抵抗における電圧降下として現れる電圧を増幅して出力する非反転増幅回路とを具備することとしてもよい。
このように、シャント抵抗を用いることにより、簡素な構成によって負荷に流れる電流を電圧として検知することが可能となる。更に、非反転増幅回路を用いることにより、信号増幅を迅速に行うことが可能となる。これにより、電流検知速度を向上させることができる。
上記負荷駆動装置において、前記保持手段は、前記比較手段の出力ラインに順方向に接続されたダイオードと、前記出力ラインにおける前記ダイオードのカソード側とグランドとの間に設けられたコンデンサと、前記コンデンサと並列に接続される抵抗とを具備することとしてもよい。
このような構成とすることで、簡素な構成により、比較手段の出力信号を所定期間維持することができる。
上記負荷駆動装置は、前記電圧出力手段の出力電圧が所定の基準電圧以上の場合に短絡を検知し、前記第１スイッチング素子をオフ状態とさせるための負荷遮断信号を前記駆動手段に出力する演算処理手段を有し、前記保持手段における前記所定の期間は、前記短絡の検知から前記負荷遮断信号によって前記第１スイッチング素子がオフ状態とされるまでの期間よりも長い期間とされていることが好ましい。
これにより、短絡が検知され、演算処理手段からの負荷遮断信号によって駆動手段を介して第１スイッチング素子がオフ状態とされるまでの期間において、比較手段の出力をハイ信号に維持することができる。これにより、演算処理手段によって第１スイッチング素子がオフ状態とされるまでは、負荷短絡保護回路によって第１スイッチング素子を確実にオフ状態とすることができる。
上記負荷駆動装置において、前記第１抵抗の抵抗値は、電源と前記負荷との間のインダクタンスに応じて設定されることが好ましい。
電源と負荷との間のインダクタンスに応じて、短絡が生じたときのサージ電圧や短絡電流のピーク値及び増加率が変化する。他方、第１抵抗の抵抗値は、第１スイッチング素子の電荷引き込み時間に関係する。したがって、短絡が生じたときのサージ電圧や短絡電流のピーク値及び増加率に応じて第１抵抗の抵抗値を適切な値に設定することで、短絡が発生した場合における素子破壊を防止することが可能となる。
上記負荷駆動装置において、前記第１抵抗及び前記第２抵抗は１つの可変抵抗ＩＣで構成され、マイクロコンピュータによるデジタル指令によって分圧比が調整されることにより、前記第１抵抗の抵抗値と前記第２抵抗の抵抗値とがそれぞれ設定されることとしてもよい。
これにより、手動による第１抵抗及び第２抵抗の調整が不要となる。
本発明の第２態様は、ＰＴＣ素子を用いたヒータと、前記ＰＴＣ素子を駆動するための上記負荷駆動装置とを具備する車両用空調装置である。
本発明の第３態様は、負荷に対する電流供給のオンオフを制御する第１スイッチング素子と、前記第１スイッチング素子の導通制御端子に、該第１スイッチング素子のオンオフを制御するための電圧を印加することで、該第１スイッチング素子を駆動する駆動手段と、前記負荷に流れる電流を電圧に変換して出力する電圧出力手段と、前記電圧出力手段の出力電圧が所定の基準電圧以上の場合に短絡を検知し、前記駆動手段にオフ制御信号を出力させる演算処理手段とを具備する負荷駆動装置に適用される負荷短絡保護回路であって、前記電圧出力手段の出力電圧が前記所定の基準電圧以上の場合に短絡を検知し、ハイ信号を出力する比較手段と、前記比較手段のハイ信号を所定の期間維持するための保持手段と、前記駆動手段と前記第１スイッチング素子の導通制御端子とを接続する制御ラインに設けられた第１抵抗と、前記制御ラインにおいて前記第１抵抗よりも前記駆動手段側に設けられた第２抵抗と、前記第１抵抗と前記第２抵抗との間とグランドとを接続するラインに設けられ、前記比較手段の出力がハイ信号の場合にオン状態とされる第２スイッチング素子とを具備する負荷短絡保護回路である。
本発明によれば、負荷等の短絡を検知した場合における応答性能を向上させ、速やかに負荷への電力供給を遮断することが可能となる。これにより、過電流やサージ電圧による素子破壊を抑制することができる。
〔第１実施形態〕
以下に、本発明の第１実施形態に係る負荷駆動装置及びそれを備えた車両用空調装置並びに負荷短絡保護回路について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る負荷駆動装置の概略構成図である。図１では、負荷として、車両用空調装置に搭載されるＰＴＣヒータのＰＴＣ素子を例に挙げて説明するが、負荷は特に限定されるものではない。
以下に、本発明の第１実施形態に係る負荷駆動装置及びそれを備えた車両用空調装置並びに負荷短絡保護回路について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る負荷駆動装置の概略構成図である。図１では、負荷として、車両用空調装置に搭載されるＰＴＣヒータのＰＴＣ素子を例に挙げて説明するが、負荷は特に限定されるものではない。
図１に示すように、負荷駆動装置１は、負荷であるＰＴＣ素子２に対する電流供給のオンオフを制御するＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：第１スイッチング素子）３と、ＩＧＢＴ３を駆動する駆動回路４と、駆動回路４を制御する制御装置５と、負荷短絡保護回路１０とを主な構成として備えている。
ＩＧＢＴ３において、コレクタ−ゲート間には、ツェナーダイオードとダイオードとからなるアクティブクランプ回路３５が設けられている。アクティブクランプ回路３５を設けることにより、図４に示すように、サージ電圧を抑制できるとともに、電流変化率を緩やかにすることができる。図４において、破線はアクティブクランプ回路３５が設けられていない場合の電流・電圧波形、実線はアクティブクランプ回路３５が設けられている場合の電流・電圧波形を示している。
駆動回路４は、ＩＧＢＴ３のゲート（導通制御端子）に、ＩＧＢＴ３のオンオフを制御するための電圧信号を印加することで、ＩＧＢＴ３を駆動する。
ＩＧＢＴ３に代えて、他のパワーデバイスを用いることも可能である。他のパワーデバイスの一例として、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ＦＥＴ）等が挙げられる。
ＩＧＢＴ３に代えて、他のパワーデバイスを用いることも可能である。他のパワーデバイスの一例として、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ＦＥＴ）等が挙げられる。
制御装置５は、例えば、マイクロコンピュータであり、補助記憶装置に記録されたプログラムをＣＰＵが主記憶装置に読みだして実行することにより、各種機能（例えば、ＰＴＣ素子のオンオフ制御や短絡保護機能）を実現する。例えば、通常のＰＴＣ素子のオンオフ制御については、公知技術を採用することが可能である。
短絡保護機能は、例えば、入力端子Ａに入力された短絡検知のための入力信号が所定の基準電圧を超えた場合に、駆動回路４に対してＰＴＣ素子２をオフ状態とするための負荷遮断信号を出力する。
短絡保護機能は、例えば、入力端子Ａに入力された短絡検知のための入力信号が所定の基準電圧を超えた場合に、駆動回路４に対してＰＴＣ素子２をオフ状態とするための負荷遮断信号を出力する。
負荷短絡保護回路１０は、電圧出力回路１１、比較回路１２、保持回路１３、第１抵抗１４、第２抵抗１５、及びＦＥＴ（第２スイッチング素子）１６を主な構成として備えている。
電圧出力回路１１は、ＰＴＣ素子２に流れる電流を電圧に変換して出力する。例えば、電圧出力回路１１は、シャント抵抗１１ａと、シャント抵抗１１ａにおける電圧降下として現れる電圧を増幅して出力する非反転増幅回路１１ｂとを備えている。比較回路１２は、電圧出力回路１１の出力電圧が所定の基準電圧以上の場合に短絡を検知し、ハイ信号を出力する。例えば、基準電圧は５Ｖに設定されており、比較回路１２は、電圧出力回路１１からの出力電圧が５Ｖ以上の場合に、ハイ信号として５Ｖの出力信号を出力する。
保持回路１３は、比較回路１２のハイ信号を所定の期間維持する。具体的には、保持回路１３は、比較回路１２の出力ライン２１に順方向に接続されたダイオード１３ａと、出力ライン２１におけるダイオード１３ａのカソード側とグランドとの間に設けられたコンデンサ１３ｂと、コンデンサ１３ｂと並列に接続される抵抗１３ｃとを備えている。
ここで、所定の期間は、制御装置５による短絡検知から駆動回路４が作動してＩＧＢＴ３がオフ状態とされるまでの期間よりも長い期間とされ、この所定期間に応じて保持回路１３の時定数、すなわちコンデンサ１３ｂの静電容量及び抵抗１３ｃの抵抗値が決定される。
ここで、所定の期間は、制御装置５による短絡検知から駆動回路４が作動してＩＧＢＴ３がオフ状態とされるまでの期間よりも長い期間とされ、この所定期間に応じて保持回路１３の時定数、すなわちコンデンサ１３ｂの静電容量及び抵抗１３ｃの抵抗値が決定される。
第１抵抗１４は、駆動回路４とＩＧＢＴ３のゲートとを接続する制御ライン２２に設けられている。また、この制御ライン２２において、第１抵抗１４よりも駆動回路４側には第２抵抗１５が設けられている。第１抵抗１４及び第２抵抗１５の抵抗値についての詳細は、後述する。
ＦＥＴ１６は、第１抵抗１４と第２抵抗１５との間とグランドとを接続するライン２３に設けられ、比較回路１２の出力がハイ信号の場合にオン状態とされる。例えば、ＦＥＴ１６に代えて、他の半導体スイッチング素子を用いることとしてもよい。この場合、ＦＥＴ１６と同様に電圧作動型であることが必要とされる。
ＦＥＴ１６は、第１抵抗１４と第２抵抗１５との間とグランドとを接続するライン２３に設けられ、比較回路１２の出力がハイ信号の場合にオン状態とされる。例えば、ＦＥＴ１６に代えて、他の半導体スイッチング素子を用いることとしてもよい。この場合、ＦＥＴ１６と同様に電圧作動型であることが必要とされる。
更に負荷駆動装置１は、シャント抵抗１１ａで現れた電圧を増幅して制御装置５の入力端子Ａに入力するための増幅回路３０や、比較回路１２の出力がハイ信号の場合に所定の電圧信号を制御装置５の入力端子Ｂに入力するためのＦＥＴ３１及びプルアップ抵抗３２を備えている。
このような負荷駆動装置１において、ＰＴＣ素子２が短絡することにより過電流が流れると、シャント抵抗１１ａの電圧降下が大きくなり、この電圧値が非反転増幅回路１１ｂによって増幅されて比較回路１２に入力される。比較回路１２では、入力信号が基準電圧よりも高いと判断され、ハイ信号が出力される。これにより、比較回路１２の出力ライン２１に所定の電圧（例えば、５Ｖ）が印加され、ＦＥＴ１６、３１がオン状態とされる。ＦＥＴ１６がオン状態となることで、ＩＧＢＴ３のゲートから第１抵抗１４を介して電流が流れる。これにより、ＩＧＢＴ３のゲート−エミッタ間に蓄えられていた電荷が放出され、ゲート電圧が低下して、ＩＧＢＴ３がオフ状態となる。
保護回路１３では、比較回路１２からハイ信号が出力されることにより、コンデンサ１３ｂに電荷が蓄えられ、この電荷が抵抗１３ｃを介して放電されるまでの期間においては、比較回路１２の出力がハイ信号に維持される。したがって、この間に渡って、ＩＧＢＴ３はオフ状態が維持される。
他方、シャント抵抗１１ａで生じた電圧は、増幅回路３０によって増幅され、制御装置５の入力端子Ａに入力される。制御装置５では、入力端子Ａから入力された電圧値と所定の基準値とが比較され、短絡が検知される。これにより、割り込み信号が発生し、駆動回路４に対してＩＧＢＴ３をオフ状態とするための負荷遮断信号が出力される。駆動回路４は、負荷遮断信号に基づいてＩＧＢＴ３をオフとするべく作動する。これにより、制御装置５からの負荷遮断信号に基づいてＩＧＢＴ３がオフ状態とされる。
また、制御装置５からの指令に基づいてＩＧＢＴ３がオフ状態とされた後、保持回路１３によるハイ信号の維持が解除され、比較回路１２の出力がロー信号とされる。
また、制御装置５からの指令に基づいてＩＧＢＴ３がオフ状態とされた後、保持回路１３によるハイ信号の維持が解除され、比較回路１２の出力がロー信号とされる。
次に、第１抵抗１４及び第２抵抗１５の抵抗値について、図２を参照して説明する。図２は、電源６からＰＴＣ素子２へ電流を供給する閉回路の概略図である。
車両用空調装置に搭載されるＰＴＣヒータのＰＴＣ素子２については、電源（例えば、車載高圧バッテリ）６からケーブルを介して電力が供給される。ここで、ケーブル長は車種に応じてさまざまであることから、ＰＴＣ素子２と電源６との間にはその車両に固有のインダクタンスＬが発生する。
車両用空調装置に搭載されるＰＴＣヒータのＰＴＣ素子２については、電源（例えば、車載高圧バッテリ）６からケーブルを介して電力が供給される。ここで、ケーブル長は車種に応じてさまざまであることから、ＰＴＣ素子２と電源６との間にはその車両に固有のインダクタンスＬが発生する。
図２に示した回路において、ＰＴＣ素子２が短絡すると、短絡電流ｉが流れる。この状態でＩＧＢＴ３をオフ状態とすると、Ｌｄｉ／ｄｔのサージ電圧がＩＧＢＴ３のコレクタ−エミッタ間に発生する。
このとき、例えば、ケーブル長が比較的短く、インダクタンスＬが比較的小さい場合には、図３に実線で示すように、急峻に短絡電流ｉが立ち上がり、換言すると、電流の傾きが比較的大きくなり、そのピーク値が比較的大きくなる。したがって、インダクタンスＬが比較的小さいときには、なるべく早期にＩＧＢＴ３を遮断できるよう、換言すると、ＩＧＢＴ３のゲート−エミッタ間に蓄えられている電荷を早期に放出できるよう、第１抵抗１４の抵抗を小さめに設定することが好ましい。第１抵抗１４を小さめに設定すれば、ライン２３に流れる電流の値が大きくなり、ＩＧＢＴ３に蓄えられている電荷が早期に放出される。
このとき、例えば、ケーブル長が比較的短く、インダクタンスＬが比較的小さい場合には、図３に実線で示すように、急峻に短絡電流ｉが立ち上がり、換言すると、電流の傾きが比較的大きくなり、そのピーク値が比較的大きくなる。したがって、インダクタンスＬが比較的小さいときには、なるべく早期にＩＧＢＴ３を遮断できるよう、換言すると、ＩＧＢＴ３のゲート−エミッタ間に蓄えられている電荷を早期に放出できるよう、第１抵抗１４の抵抗を小さめに設定することが好ましい。第１抵抗１４を小さめに設定すれば、ライン２３に流れる電流の値が大きくなり、ＩＧＢＴ３に蓄えられている電荷が早期に放出される。
これに対し、ケーブル長が比較的長く、インダクタンスＬが比較的大きい場合には、図３に破線で示すように、短絡電流ｉの立ち上がりは緩やかになるものの、ＩＧＢＴ３のコレクタ−エミッタ間に発生するサージ電圧は大きくなる。したがって、インダクタンスＬが比較的大きいときには、なるべくゆっくりとＩＧＢＴ３が遮断するよう、第１抵抗１４の抵抗を大きめに設定することが好ましい。第１抵抗１４を大きめに設定すれば、ライン２３に流れる電流の値が小さくなり、ＩＧＢＴ３に蓄えられている電荷が緩やかに放出される。
このように、第１抵抗１４の抵抗値については、ＰＴＣ素子２に電流を供給する電源６とＰＴＣ素子２との間のインダクタンスＬ（図２参照）、換言すると、ケーブル長などを考慮して、車両ごとに調整することが好ましい。例えば、シミュレーションや出荷前試験を行うことにより、ＩＧＢＴ３がサージ電圧によって耐圧破壊されないように、また、短絡電流のピーク値がＩＧＢＴ３及びＰＴＣ素子の許容電流を超えないように、適切な値に第１抵抗１４の抵抗値が設定される。
なお、駆動回路４からＩＧＢＴ３のゲートを接続する制御ライン２２においては、通常のスイッチングに規定される抵抗値とする必要がある。したがって、この規定値から第１抵抗１４の抵抗値を差し引いた値が、第２抵抗１５の抵抗値として設定される。
上記インダクタンスＬについては、ケーブル長に依存する。したがって、例えば、ケーブル長と第１抵抗１４とが関連付けられた情報（例えば、テーブル）を予め用意しておき、この情報から各車両のケーブル長に対応する第１抵抗１４の抵抗値を取得して、設定することとしてもよい。
以上、説明してきたように、本実施形態に係る負荷駆動装置及びそれを備えた車両用空調装置並びに負荷短絡保護回路によれば、負荷が短絡した場合には、電圧出力回路１１、比較回路１２において速やかに短絡が検知され、比較回路１２からハイ信号が出力される。これにより、ＦＥＴ１６、３１がオン状態とされ、第１抵抗１４等を介してＩＧＢＴ３のゲート−エミッタ間の電荷が放出される。これにより、ＩＧＢＴ３を速やかにオフ状態とすることができる。
たとえば、制御装置５による短絡保護機能を用いた場合、すなわち、上記負荷遮断信号に基づく短絡保護では、短絡検知からＩＧＢＴ３をオフ状態とするまでに約１０μＳ要していた。これに対し、本実施形態に係る負荷短絡保護回路１０を用いれば、約２〜３μＳでＩＧＢＴ３をオフ状態とすることが可能である。
このように、本実施形態に係る負荷短絡保護回路１０を用いることにより、短絡を迅速に検知することができるとともに、短絡発生からＩＧＢＴ３をオフ状態とするまでの応答速度を向上させることができる。
たとえば、制御装置５による短絡保護機能を用いた場合、すなわち、上記負荷遮断信号に基づく短絡保護では、短絡検知からＩＧＢＴ３をオフ状態とするまでに約１０μＳ要していた。これに対し、本実施形態に係る負荷短絡保護回路１０を用いれば、約２〜３μＳでＩＧＢＴ３をオフ状態とすることが可能である。
このように、本実施形態に係る負荷短絡保護回路１０を用いることにより、短絡を迅速に検知することができるとともに、短絡発生からＩＧＢＴ３をオフ状態とするまでの応答速度を向上させることができる。
〔第２実施形態〕
第１実施形態においては、第１抵抗１４と第２抵抗１５とを個別の抵抗として設けていたが、例えば、第１抵抗１４及び第２抵抗１５を１つの可変抵抗ＩＣで構成してもよい。この場合、マイクロコンピュータによるデジタル指令によって、分圧比が調整されることにより、第１抵抗１４の抵抗値と第２抵抗１５の抵抗値とがそれぞれ設定される。
第１実施形態においては、第１抵抗１４と第２抵抗１５とを個別の抵抗として設けていたが、例えば、第１抵抗１４及び第２抵抗１５を１つの可変抵抗ＩＣで構成してもよい。この場合、マイクロコンピュータによるデジタル指令によって、分圧比が調整されることにより、第１抵抗１４の抵抗値と第２抵抗１５の抵抗値とがそれぞれ設定される。
〔第３実施形態〕
第１実施形態では、ＰＴＣ素子２が１つ設けられている場合を例示していたが、ＰＴＣ素子２の設置数は限定されない。例えば、図５に示すように、複数のＰＴＣ素子２が設けられている場合には、それぞれのＰＴＣ素子２に対してＩＧＢＴ３がそれぞれ設けられる。この場合、各ＩＧＢＴ３に対して、第１抵抗１４、第２抵抗１５、及びＦＥＴ１６をそれぞれ設ける必要があるが、電圧出力回路１１、比較回路１２、保持回路１３については共通の回路を利用することが可能である。
第１実施形態では、ＰＴＣ素子２が１つ設けられている場合を例示していたが、ＰＴＣ素子２の設置数は限定されない。例えば、図５に示すように、複数のＰＴＣ素子２が設けられている場合には、それぞれのＰＴＣ素子２に対してＩＧＢＴ３がそれぞれ設けられる。この場合、各ＩＧＢＴ３に対して、第１抵抗１４、第２抵抗１５、及びＦＥＴ１６をそれぞれ設ける必要があるが、電圧出力回路１１、比較回路１２、保持回路１３については共通の回路を利用することが可能である。
以上、本発明について説明してきたが、本発明は、上述の実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々変形実施が可能である。
１ 負荷駆動装置
２ ＰＴＣ素子
３ ＩＧＢＴ
４ 駆動回路
５ 制御装置
１０ 負荷短絡保護回路
１１ 電圧出力回路
１１ａ シャント抵抗
１１ｂ 非反転増幅回路
１２ 比較回路
１３ 保持回路
１３ａ ダイオード
１３ｂ コンデンサ
１３ｃ 抵抗
１４ 第１抵抗
１５ 第２抵抗
１６ ＦＥＴ
２ ＰＴＣ素子
３ ＩＧＢＴ
４ 駆動回路
５ 制御装置
１０ 負荷短絡保護回路
１１ 電圧出力回路
１１ａ シャント抵抗
１１ｂ 非反転増幅回路
１２ 比較回路
１３ 保持回路
１３ａ ダイオード
１３ｂ コンデンサ
１３ｃ 抵抗
１４ 第１抵抗
１５ 第２抵抗
１６ ＦＥＴ
Claims (8)
- 負荷に対する電流供給のオンオフを制御する第１スイッチング素子と、
前記第１スイッチング素子の導通制御端子に、該第１スイッチング素子のオンオフを制御するための電圧信号を印加することで、該第１スイッチング素子を駆動する駆動手段と、
前記負荷に流れる電流を電圧に変換して出力する電圧出力手段と、
負荷短絡保護回路と
を具備し、
前記負荷短絡保護回路は、
前記電圧出力手段の出力電圧が所定の基準電圧以上の場合に短絡を検知し、ハイ信号を出力する比較手段と、
前記比較手段のハイ信号を所定の期間維持する保持手段と、
前記駆動手段と前記第１スイッチング素子の導通制御端子とを接続する制御ラインに設けられた第１抵抗と、
前記制御ラインにおいて前記第１抵抗よりも前記駆動手段側に設けられた第２抵抗と、
前記第１抵抗と前記第２抵抗との間とグランドとを接続するラインに設けられ、前記比較手段の出力がハイ信号の場合にオン状態とされる第２スイッチング素子と
を具備する負荷駆動装置。 - 前記電圧出力手段は、
シャント抵抗と、
前記シャント抵抗における電圧降下として現れる電圧を増幅して出力する非反転増幅回路と
を具備する請求項１に記載の負荷駆動装置。 - 前記保持手段は、
前記比較手段の出力ラインに順方向に接続されたダイオードと、
前記出力ラインにおける前記ダイオードのカソード側とグランドとの間に設けられたコンデンサと、
前記コンデンサと並列に接続される抵抗と
を具備する請求項１または請求項２に記載の負荷駆動装置。 - 前記電圧出力手段の出力電圧が所定の基準電圧以上の場合に短絡を検知し、前記第１スイッチング素子をオフ状態とさせるための負荷遮断信号を前記駆動手段に出力する演算処理手段を有し、
前記保持手段における前記所定の期間は、前記短絡の検知から前記負荷遮断信号によって前記第１スイッチング素子がオフ状態とされるまでの期間よりも長い期間とされている請求項１から請求項３のいずれかに記載の負荷駆動装置。 - 前記第１抵抗の抵抗値は、電源と前記負荷との間のインダクタンスに応じて設定されている請求項１から請求項４のいずれかに記載の負荷駆動装置。
- 前記第１抵抗及び前記第２抵抗は１つの可変抵抗ＩＣで構成され、マイクロコンピュータによるデジタル指令によって分圧比が調整されることにより、前記第１抵抗の抵抗値と前記第２抵抗の抵抗値とがそれぞれ設定される請求項５に記載の負荷駆動装置。
- ＰＴＣ素子を用いたヒータと、
前記ＰＴＣ素子を駆動するための請求項１から請求項６のいずれかに記載の負荷駆動装置と
を具備する車両用空調装置。 - 負荷に対する電流供給のオンオフを制御する第１スイッチング素子と、前記第１スイッチング素子の導通制御端子に、該第１スイッチング素子のオンオフを制御するための電圧を印加することで、該第１スイッチング素子を駆動する駆動手段と、前記負荷に流れる電流を電圧に変換して出力する電圧出力手段と、前記電圧出力手段の出力電圧が所定の基準電圧以上の場合に短絡を検知し、前記駆動手段にオフ制御信号を出力させる演算処理手段とを具備する負荷駆動装置に適用される負荷短絡保護回路であって、
前記電圧出力手段の出力電圧が前記所定の基準電圧以上の場合に短絡を検知し、ハイ信号を出力する比較手段と、
前記比較手段のハイ信号を所定の期間維持するための保持手段と、
前記駆動手段と前記第１スイッチング素子の導通制御端子とを接続する制御ラインに設けられた第１抵抗と、
前記制御ラインにおいて前記第１抵抗よりも前記駆動手段側に設けられた第２抵抗と、
前記第１抵抗と前記第２抵抗との間とグランドとを接続するラインに設けられ、前記比較手段の出力がハイ信号の場合にオン状態とされる第２スイッチング素子と
を具備する負荷短絡保護回路。
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