JP6852778B2 - 負荷駆動回路 - Google Patents

Description

本発明は負荷駆動回路に関し、特に待機時の消費電流を小さくした負荷駆動回路に関する。

自動車では、モータなどの負荷をスイッチング制御する負荷駆動回路が多く搭載されており、このような負荷駆動回路としては、負荷のハイサイドに配置されて負荷を駆動するタイプのものが多く用いられている。このハイサイドの負荷駆動回路は、負荷がグランド側に接続されているので、負荷の交換の際に、感電の危険がなく安全に行えるなどの利点を有している。また、ハイサイドの負荷駆動回路の半導体スイッチにＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）を用いる場合、Ｐチャネルよりも単位面積当りのオン抵抗の小さなＮチャネルを用いることが多い（たとえば、特許文献１参照）。

図１１は代表的なハイサイド用の負荷駆動回路を示すブロック図、図１２は内部電源の回路例を示す図、図１３は負荷駆動回路の動作状態を示す真理値表の図である。なお、以下の説明においては、端子名とその端子における電圧、信号などは、同じ符号を用いることがある。

図１１に示す負荷駆動回路は、特許文献１に開示されているものであって、入力回路１、第１内部電源３、第２内部電源４、検知回路５、昇圧回路８および出力ＭＯＳＦＥＴ７を備えている。

入力回路１は、入力端子ＩＮに出力ＭＯＳＦＥＴ７をオン・オフ制御する入力信号を受けるように構成されている。入力信号は、接地端子ＧＮＤを基準とした論理信号、すなわち、ハイ（Ｈ）またはロー（Ｌ）レベルの信号である。入力回路１の出力は、第１内部電源３に接続され、入力信号に対応する論理信号が供給される。

第１内部電源３は、電源端子ＶＣＣと接地端子ＧＮＤとに接続されて、電圧ＶＣＣを基準とした内部電源電圧ＧＮＤ１を出力する。この第１内部電源３は、たとえば、図１２に示したように、ツェナーダイオード３ａおよび２つのＭＯＳＦＥＴ３ｂ、３ｃを直列に接続することによって構成されている。ツェナーダイオード３ａのカソードは、電源端子ＶＣＣに接続され、ＭＯＳＦＥＴ３ｃのソースは、接地端子ＧＮＤに接続されている。ツェナーダイオード３ａのアノードとＭＯＳＦＥＴ３ｂのドレインとの接続点は、この第１内部電源３の、内部電源電圧ＧＮＤ１を出力する出力端子を構成している。ＭＯＳＦＥＴ３ｂは、デプレッション型のＭＯＳＦＥＴであり、ツェナーダイオード３ａに一定の電流を流す電流源を構成し、ＭＯＳＦＥＴ３ｃは、入力回路１から出力される出力信号に応じてオン・オフ動作をするスイッチとして機能する。したがって、この第１内部電源３は、入力回路１からＨレベルの論理信号を受けると、ＭＯＳＦＥＴ３ｃがオン動作をし、電圧ＶＣＣからツェナーダイオード３ａの降伏電圧を差し引いた値に近い内部電源電圧ＧＮＤ１を出力する。一方、入力回路１からＬレベルの論理信号を受けると、ＭＯＳＦＥＴ３ｃはオフ動作をするので、第１内部電源３は、電圧ＶＣＣ（Ｈレベル）の電圧を出力する。

第２内部電源４は、電源端子ＶＣＣと接地端子ＧＮＤとに接続されている。この第２内部電源４は、たとえば、ツェナーダイオードと抵抗との直列接続回路で構成され、電圧ＶＣＣからツェナーダイオードの降伏電圧を差し引いた値に近い、すなわち、電圧ＶＣＣを基準とした内部電源電圧ＧＮＤ２を出力する。

検知回路５は、電源端子ＶＣＣと第１内部電源３の出力とに接続され、電圧ＶＣＣと内部電源電圧ＧＮＤ１との間の電圧で動作する。検知回路５は、この負荷駆動回路の異常を検知したときに信号Ｂを昇圧回路８に出力する。すなわち、検知回路５は、異常が検知されていないときには、Ｌレベルの論理信号である信号Ｂを出力し、何らかの異常が検知されたときには、Ｈレベルの論理信号の信号Ｂを出力する。

昇圧回路８は、電源端子ＶＣＣと第２内部電源４の出力とに接続され、出力ＭＯＳＦＥＴ７をオン制御するときには、電源端子ＶＣＣよりも高い電圧を生成し、出力ＭＯＳＦＥＴ７をオフ制御するときには、昇圧の動作を停止する。

出力ＭＯＳＦＥＴ７は、そのドレインが電源端子ＶＣＣに接続され、ソースが出力端子ＯＵＴに接続されている。この出力端子ＯＵＴは、負荷ＬＤの一方の端子に接続され、負荷ＬＤの他方の端子は、グランドに接続されている。

なお、この図１１では、昇圧回路８の出力が出力ＭＯＳＦＥＴ７のゲートに接続され、出力ＭＯＳＦＥＴ７が電圧ＶＣＣを基準とした信号で制御されているように記載されている。しかし、出力ＭＯＳＦＥＴ７は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴであり、そのソース・ゲート間電位の信号で制御されるので、実際には、出力端子ＯＵＴの電位を基準とした信号に変換されて駆動制御される（たとえば、非特許文献１参照）。

上記の構成の負荷駆動回路によれば、図１３に示す真理値表のように、まず、入力端子ＩＮにＬレベルの入力信号が入力されると、入力回路１は、Ｌレベルの信号を出力し、これにより、第１内部電源３のＭＯＳＦＥＴ３ｃがオフされる。すると、第１内部電源３は、電圧ＶＣＣ（Ｈレベル）の電圧を出力するので、検知回路５は、その動作が停止され、Ｈレベルの信号Ｂを出力する。昇圧回路８は、Ｈレベルの信号Ｂを受けると、その昇圧動作を停止し、出力ＭＯＳＦＥＴ７をオフし、出力端子ＯＵＴをオフ状態にする。

入力端子ＩＮにＨレベルの入力信号が入力されると、入力回路１は、Ｈレベルの信号を出力し、これにより、第１内部電源３のＭＯＳＦＥＴ３ｃがオンされる。すると、第１内部電源３は、電圧ＶＣＣからツェナーダイオード３ａの降伏電圧を差し引いた値に近い、内部電源電圧ＧＮＤ１を出力するので、検知回路５は、正常動作に復帰し、Ｌレベルの信号Ｂを出力する。昇圧回路８は、Ｌレベルの信号Ｂを受けると、昇圧動作を行い、出力ＭＯＳＦＥＴ７をオンし、出力端子ＯＵＴをオン状態にして、負荷ＬＤに給電する。

入力端子ＩＮに出力ＭＯＳＦＥＴ７をオンにするＨレベルの入力信号が入力されているとき、検知回路５が何らかの異常を検知すると、検知回路５は、Ｈレベルの信号Ｂを出力する。すると、Ｈレベルの信号Ｂを受けた昇圧回路８は、その昇圧動作を停止し、出力ＭＯＳＦＥＴ７をオフし、出力端子ＯＵＴをオフ状態にする。

このように、図１１に示す負荷駆動回路は、出力ＭＯＳＦＥＴ７をオフにする入力信号が入力されている待機時では、第１内部電源３および検知回路５が動作停止されているので、その分、消費電流を削減することができる。

特許第４６３２４１５号公報

International Rectifier、Data Sheet 6.124-G IR6311G、第１頁、Block Diagram、［online］、［平成２７年５月２８日検索］、インターネット<URL：http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/ir6311.pdf>

しかしながら、特許文献１に示される負荷駆動回路は、出力ＭＯＳＦＥＴをオフにする入力信号が入力されている待機時においても第２内部電源が通電しているため、昇圧回路を含めて待機時消費電流の発生源となっている。

また、出力ＭＯＳＦＥＴをオンにする入力信号の入力時に検知回路が異常を検知して出力ＭＯＳＦＥＴをオフしているときでも、第２内部電源および昇圧回路は通電しており、電流を消費している。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、待機時の消費電流をさらに低減した負荷駆動回路を提供することを目的とする。

本発明では上記の課題を解決するために、負荷のハイサイドにて負荷をオン・オフ駆動する負荷駆動回路が提供される。この負荷駆動回路は、電源と負荷との間に接続されるＮチャネルのＭＯＳＦＥＴと、ＭＯＳＦＥＴをオン・オフさせるオン信号またはオフ信号が入力される入力回路と、オン信号が入力されたときに入力回路から出力される信号を受けて電源の電圧を基準とした第１の電圧を生成する第１内部電源と、第１内部電源が生成した第１の電圧を受けて動作し、異常状態を検知したときに異常状態を知らせる信号を出力する検知回路と、検知回路が異常状態を検知していないときに電源の電圧を基準とした第２の電圧を生成する第２内部電源と、検知回路が異常状態を検知していないときに第２内部電源が生成した第２の電圧を受けてＭＯＳＦＥＴを制御する信号を生成する昇圧回路と、を備えている。

このように、第２内部電源は、検知回路が異常状態を検知していないとき、電源の電圧を基準とした第２の電圧を生成する動作をするが、検知回路が異常状態を検知しているときは、動作を停止する。

上記構成の負荷駆動回路は、検知回路が異常状態を検知しているとき第２内部電源は動作を停止することから、消費電流を低減させることができるという利点がある。

第１の実施の形態に係る負荷駆動回路を示すブロック図である。 第１の実施の形態に係る負荷駆動回路の動作状態を示す真理値表の図である。 第１の実施の形態に係る負荷駆動回路の動作状態を示すタイムチャートである。 第２の実施の形態に係る負荷駆動回路を示すブロック図である。 第２の実施の形態に係る負荷駆動回路の動作状態を示す真理値表の図である。 第２の実施の形態に係る負荷駆動回路の動作状態を示すタイムチャートである。 第３の実施の形態に係る負荷駆動回路を示すブロック図である。 第３の実施の形態に係る負荷駆動回路の動作状態を示す真理値表の図である。 第３の実施の形態に係る負荷駆動回路の動作状態を示すタイムチャートである。 各信号のレベル変化を拡大したタイムチャートである。 代表的なハイサイド用の負荷駆動回路を示すブロック図である。 内部電源の回路例を示す図である。 負荷駆動回路の動作状態を示す真理値表の図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に述べる各実施の形態は、矛盾のない範囲で複数の実施の形態を組み合わせて実施することができる。
＜第１の実施の形態＞
図１は第１の実施の形態に係る負荷駆動回路を示すブロック図、図２は第１の実施の形態に係る負荷駆動回路の動作状態を示す真理値表の図、図３は第１の実施の形態に係る負荷駆動回路の動作状態を示すタイムチャートである。

第１の実施の形態に係る負荷駆動回路１０は、図１に示したように、入力回路１１、第１内部電源１３、第２内部電源１４、検知回路１５、昇圧回路１８、ゲート駆動回路１９および出力ＭＯＳＦＥＴ１７を備えている。

入力回路１１は、入力端子ＩＮに接続された入力と、信号Ｅを供給する出力と、接地端子ＧＮＤに接続されたグランドとを有している。
第１内部電源１３は、電源端子ＶＣＣと接地端子ＧＮＤとに接続され、入力回路１１の出力を受ける入力と、内部電源電圧ＧＮＤ１を供給する出力とを有している。第２内部電源１４は、電源端子ＶＣＣと接地端子ＧＮＤとに接続され、入力回路１１の出力を受ける入力と、内部電源電圧ＧＮＤ２を供給する出力とを有している。なお、第１内部電源１３および第２内部電源１４は、たとえば、図１２に示した回路で構成することができ、入力回路１１の信号Ｅにより、電圧ＶＣＣ（Ｈレベル）の電圧または電圧ＶＣＣからツェナーダイオードの降伏電圧を差し引いた電圧（Ｌレベル）の内部電源電圧ＧＮＤ１，ＧＮＤ２を出力する。

検知回路１５は、電源端子ＶＣＣと第１内部電源１３の出力とに接続され、電圧ＶＣＣと内部電源電圧ＧＮＤ１との間の電圧で動作する。検知回路１５は、負荷駆動回路１０の正常または異常の状態を示す状態信号Ｄを受ける入力と、状態信号Ｄの状態に応じた信号Ｂを供給する出力とを有している。

昇圧回路１８は、電源端子ＶＣＣと第２内部電源１４の出力とに接続され、電圧ＶＣＣと内部電源電圧ＧＮＤ２との間の電圧で動作する。昇圧回路１８は、チャージポンプ回路を有し、電源端子ＶＣＣよりも高い電圧を生成する。

ここで、検知回路１５および昇圧回路１８は、それぞれ第１内部電源１３および第２内部電源１４によって別々に給電するように構成されている。これは、検出系の検知回路１５の電源を駆動系の昇圧回路１８の電源から分離して、検知回路１５が昇圧回路１８を構成するチャージポンプ回路の発振回路から放出されるノイズの影響を受けないようにするためである。

ゲート駆動回路１９は、電源端子ＶＣＣと出力端子ＯＵＴとに接続され、昇圧回路１８で昇圧された電圧を基に出力ＭＯＳＦＥＴ１７を制御するゲート信号Ｇを生成し、そのゲート信号Ｇを出力ＭＯＳＦＥＴ１７のゲートに出力する。

以上のように、この負荷駆動回路１０では、第１内部電源１３および第２内部電源１４は、ともに入力回路１１の信号Ｅで制御されるように構成されている。そして、負荷駆動回路１０の出力端子ＯＵＴは、負荷ＬＤの一方の端子に接続され、負荷ＬＤの他方の端子は、グランドに接続されている。

ここで、負荷駆動回路１０の動作を図２に示した真理値表を参照しながら説明する。まず、真理値表の１行目のように、入力端子ＩＮにＬレベルの入力信号が入力されると、入力回路１は、Ｌレベルの信号Ｅを出力する。これにより、第１内部電源１３および第２内部電源１４は、それぞれＨレベルの内部電源電圧ＧＮＤ１，ＧＮＤ２を出力するので、検知回路１５および昇圧回路１８は、ともに動作を停止する。このように、入力端子ＩＮにＬレベルの入力信号が入力されているタイミングでは、第１内部電源１３および第２内部電源１４とともに検知回路１５および昇圧回路１８が動作を停止しているので、待機時消費電流を従来よりもさらに低減することができる。このとき、ゲート駆動回路１９は、Ｌレベルのゲート信号Ｇを出力しているので、出力ＭＯＳＦＥＴ１７はオフし、出力端子ＯＵＴがオフ状態になる。

なお、入力端子ＩＮにＬレベルの入力信号が入力されているタイミングでは、検知回路１５が動作を停止している。したがって、真理値表の２行目のように、検知回路１５に入力される状態信号Ｄが異常を表すＨレベルの信号であるか正常を表すＬレベルの信号であるかに関係なく、出力端子ＯＵＴはオフ状態のままである。

次に、真理値表の３行目のように、入力端子ＩＮにＨレベルの入力信号が入力されて、入力回路１がＨレベルの信号Ｅを出力し、検知回路１５には、正常を表すＬレベルの状態信号Ｄが入力されているとする。このとき、第１内部電源１３および第２内部電源１４は、それぞれＬレベルの内部電源電圧ＧＮＤ１，ＧＮＤ２を出力するので、検知回路１５および昇圧回路１８は、ともに動作を開始する。検知回路１５は、異常を検知していないとき、Ｌレベルの信号Ｂを出力し、Ｌレベルの信号Ｂを論理反転入力に受けた昇圧回路１８は、昇圧動作を行う。これにより、ゲート駆動回路１９は、Ｈレベルのゲート信号Ｇを出力するので、出力ＭＯＳＦＥＴ１７はオンし、出力端子ＯＵＴはオン状態のＨレベルとなる。このとき、昇圧回路１８は、入力回路１がＨレベルの信号Ｅを出力して第２内部電源１４がＬレベルの内部電源電圧ＧＮＤ２を出力することによって動作している。つまり、入力端子ＩＮから出力端子ＯＵＴまでの経路で、検知回路１５を経由することなく信号伝達が行われる経路となるので、従来よりも信号伝達が早くなり、応答性が改善される。

入力端子ＩＮにＨレベルの入力信号が入力されているタイミングのときに、真理値表の４行目のように、検知回路１５が異常を表すＨレベルの状態信号Ｄを検知すると、検知回路１５は、Ｈレベルの信号Ｂを出力することで、昇圧回路１８は、動作を停止する。これにより、ゲート駆動回路１９は、Ｌレベルのゲート信号Ｇを出力するので、出力ＭＯＳＦＥＴ１７はオフし、出力端子ＯＵＴは、その電位が負荷ＬＤおよびゲート駆動回路１９を経由して放電されることで、Ｌレベルのオフ状態になる。

次に、図３に示したタイムチャートは、入力信号ＩＮおよび検知回路１５の状態信号Ｄがそれぞれレベルを変化したときの信号Ｅ、内部電源電圧ＧＮＤ１、信号Ｂ、内部電源電圧ＧＮＤ２、ゲート信号Ｇおよび出力端子ＯＵＴのレベル変化を示している。すなわち、異常が検知されず（Ｄ＝Ｌレベル）に、入力信号ＩＮがＬレベルのとき、信号Ｅ、ゲート信号Ｇおよび出力端子ＯＵＴは、Ｌレベルであり、内部電源電圧ＧＮＤ１，ＧＮＤ２および信号Ｂは、Ｈレベルである。逆に、入力信号ＩＮがＨレベルのとき、信号Ｅ、ゲート信号Ｇおよび出力端子ＯＵＴは、Ｈレベルであり、内部電源電圧ＧＮＤ１，ＧＮＤ２および信号Ｂは、Ｌレベルである。なお、内部電源電圧ＧＮＤ１，ＧＮＤ２のＨレベルは、電圧ＶＣＣに等しく、Ｌレベルは、電圧ＶＣＣより低い内部電源電圧ＧＮＤ１，ＧＮＤ２に相当する。また、出力端子ＯＵＴのＨレベルは、オン状態に相当し、Ｌレベルは、オフ状態に相当する。

ここで、図３には、異常が検出（Ｄ＝Ｈレベル）されたタイミングについて、４つの場合について示している。第１の状態信号Ｄ１は、入力信号ＩＮがオンのタイミングの期間に、異常を検知し、次のオンのタイミングの期間に、異常がなくなった場合を示している。この場合、第１の状態信号Ｄ１の期間、ゲート信号Ｇは、Ｌレベルであり、出力端子ＯＵＴも、Ｌレベルである。

第２の状態信号Ｄ２は、入力信号ＩＮがオンのタイミングの期間に、異常を検知し、次のオフのタイミングの期間に、異常がなくなった場合を示している。この場合、ゲート信号Ｇは、異常を検知したタイミングでＬレベルになるため、出力端子ＯＵＴも、異常を検知したタイミングでＬレベルになり、異常がなくなった後は、入力信号ＩＮが次のオンのタイミングになったときにＨレベルとなる。

第３の状態信号Ｄ３は、入力信号ＩＮがオフのタイミングのときに、異常を検知し、次のオンのタイミングのときに、異常がなくなった場合を示している。この場合、ゲート信号Ｇは、次のオンのタイミングのとき、最初、Ｌレベルを維持し、異常がなくなったタイミングで遅れてＨレベルになるため、出力端子ＯＵＴも、同様に、異常がなくなったタイミングで遅れてＨレベルとなる。

第４の状態信号Ｄ４は、入力信号ＩＮがオフのタイミングのときに、異常を検知し、次のオフのタイミングのときに、異常がなくなった場合を示している。この場合、異常を検知している期間、ゲート信号Ｇは、Ｌレベルのままであるので、出力端子ＯＵＴも、その期間、Ｌレベルのままである。
＜第２の実施の形態＞
図４は第２の実施の形態に係る負荷駆動回路を示すブロック図、図５は第２の実施の形態に係る負荷駆動回路の動作状態を示す真理値表の図、図６は第２の実施の形態に係る負荷駆動回路の動作状態を示すタイムチャートである。なお、この図４において、図１に示した構成要素と同じまたは均等の構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

この第２の実施の形態に係る負荷駆動回路１０ａは、第１の実施の形態に係る負荷駆動回路１０と比較して、第２内部電源１４の制御方法を変更している。すなわち、第１の実施の形態に係る負荷駆動回路１０の第２内部電源１４は、入力回路１１が出力する信号Ｅによって制御しているのに対し、第２の実施の形態に係る負荷駆動回路１０ａの第２内部電源１４は、検知回路１５が出力する信号Ｂによって制御している。

第２内部電源１４の入力は、インバータ回路１６ａを介して検知回路１５の出力に接続されている。これにより、第２内部電源１４は、検知回路１５が出力する信号Ｂを論理反転した信号Ｊが入力される。したがって、第２内部電源１４は、入力端子ＩＮにＨレベルの入力信号が入力されていて、検知回路１５が異常を検知していないときだけ、動作することになる。つまり、第１の実施の形態に係る負荷駆動回路１０では、第２内部電源１４は、入力端子ＩＮにＨレベルの入力信号が入力されている間、動作していることになる。これに対し、第２の実施の形態に係る負荷駆動回路１０ａでは、検知回路１５が異常を検知しているときには、第２内部電源１４を動作させないようにして、その分、消費電流を低減している。

この負荷駆動回路１０ａの動作を図５の真理値表で説明すると、入力信号ＩＮがＬレベルのとき、状態信号Ｄの論理レベルに関係なく、入力回路１１の信号ＥはＬレベル、検知回路１５の信号ＢはＨレベル、インバータ回路１６ａの信号ＪはＬレベルである。したがって、ゲート駆動回路１９のゲート信号ＧはＬレベルであり、出力ＭＯＳＦＥＴ１７はオフし、出力端子ＯＵＴがオフ状態になる。

入力信号ＩＮがＨレベルのときで、状態信号Ｄが正常のＬレベルであれば、入力回路１１の信号ＥはＨレベル、検知回路１５の信号ＢはＬレベル、インバータ回路１６ａの信号ＪはＨレベルである。したがって、ゲート駆動回路１９のゲート信号ＧはＨレベルであり、出力ＭＯＳＦＥＴ１７はオンし、出力端子ＯＵＴがオン状態になる。

入力信号ＩＮがＨレベルのときに状態信号Ｄが異常のＨレベルになると、検知回路１５の信号ＢはＨレベル、インバータ回路１６ａの信号ＪはＬレベルになる。したがって、ゲート駆動回路１９のゲート信号ＧはＬレベルになるので、出力ＭＯＳＦＥＴ１７はオフし、出力端子ＯＵＴがオフ状態になる。

次に、図６に示したタイムチャートによれば、入力信号ＩＮがＨレベルの期間と状態信号Ｄ１〜Ｄ４がＨレベルの期間とが重なっている期間、内部電源電圧ＧＮＤ２は、Ｈレベルで、非動作状態になっている。したがって、入力信号ＩＮがＨレベルであって状態信号ＤがＨレベルの期間、すなわち、出力ＭＯＳＦＥＴ１７がオンのときに異常が検知されたとき、第２内部電源１４および昇圧回路１８は、停止状態になる。これにより、昇圧回路１８を経由したリーク電流の発生が阻止される。また、第１の実施の形態に係る負荷駆動回路１０では、出力ＭＯＳＦＥＴ１７がオンのときに異常が検知されて出力ＭＯＳＦＥＴ１７がオフしたとしても、入力信号ＩＮがＨレベルのままである限り、第２内部電源１４は内部電源電圧ＧＮＤ２をＬレベルで出力し続け、昇圧回路１８は電源端子ＶＣＣと内部電源電圧ＧＮＤ２の間で動作状態を維持していたが、この第２の実施の形態に係る負荷駆動回路１０ａでは、第２内部電源１４および昇圧回路１８を停止させることで消費電流をさらに低減している。
＜第３の実施の形態＞
図７は第３の実施の形態に係る負荷駆動回路を示すブロック図、図８は第３の実施の形態に係る負荷駆動回路の動作状態を示す真理値表の図、図９は第３の実施の形態に係る負荷駆動回路の動作状態を示すタイムチャート、図１０は各信号のレベル変化を拡大したタイムチャートである。なお、この図７において、図１および図４に示した構成要素と同じまたは均等の構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

この第３の実施の形態に係る負荷駆動回路１０ｂは、第２内部電源１４が第１の実施の形態による入力回路１１の信号Ｅと第２の実施の形態による検知回路１５の信号Ｂとの組み合わせによって制御されている。すなわち、入力回路１１の出力は、ＡＮＤ回路１６ｂの一方の入力に接続され、検知回路１５の出力は、ＡＮＤ回路１６ｂの他方の論理反転入力に接続され、ＡＮＤ回路１６ｂの出力は、第２内部電源１４の入力に接続されている。入力回路１１の信号Ｅと検知回路１５の信号Ｂを論理反転した信号との論理積をとるＡＮＤ回路１６ｂを設けたことにより、第２内部電源１４は、ＡＮＤ回路１６ｂが出力する信号Ｋによって制御される。

この負荷駆動回路１０ｂの動作を図８の真理値表で説明すると、入力信号ＩＮがＬレベルのとき、状態信号Ｄの論理レベルに関係なく、入力回路１１の信号ＥはＬレベル、検知回路１５の信号ＢはＨレベル、ＡＮＤ回路１６ｂの信号ＫはＬレベルである。したがって、ゲート駆動回路１９のゲート信号ＧはＬレベルであり、出力ＭＯＳＦＥＴ１７はオフし、出力端子ＯＵＴがオフ状態になる。

入力信号ＩＮがＨレベルのときで、状態信号Ｄが正常のＬレベルであれば、入力回路１１の信号ＥはＨレベル、検知回路１５の信号ＢはＬレベル、ＡＮＤ回路１６ｂの信号ＫはＨレベルである。したがって、ゲート駆動回路１９のゲート信号ＧはＨレベルであり、出力ＭＯＳＦＥＴ１７はオンし、出力端子ＯＵＴがオン状態になる。

入力信号ＩＮがＨレベルのときに状態信号Ｄが異常のＨレベルになると、入力回路１１の信号ＥはＨレベル、検知回路１５の信号ＢはＨレベル、ＡＮＤ回路１６ｂの信号ＫはＬレベルになる。したがって、ゲート駆動回路１９のゲート信号ＧはＬレベルになるので、出力ＭＯＳＦＥＴ１７はオフし、出力端子ＯＵＴがオフ状態になる。

次に、図９に示したタイムチャートによれば、入力信号ＩＮがＨレベルの期間と状態信号Ｄ１〜Ｄ４がＨレベルの期間とが重なっている期間、内部電源電圧ＧＮＤ２は、Ｈレベルで、非動作状態になっている。したがって、入力信号ＩＮがＨレベルであって状態信号ＤがＨレベルの期間、すなわち、出力ＭＯＳＦＥＴ１７がオンのときに異常が検知されたとき、第２内部電源１４および昇圧回路１８は、停止状態になる。これにより、昇圧回路１８を経由したリーク電流の発生が阻止され、第２内部電源１４および昇圧回路１８による消費電流がさらに低減されることになる。

また、検知回路１５が異常を検知していないとき、入力端子ＩＮから出力端子ＯＵＴまでの経路で、信号伝達が早くなっている。具体的には、図１０に、各信号の論理レベルの立ち上がりおよび立ち下がりの部分を拡大して示したように、入力信号ＩＮのレベルが変化してから出力端子ＯＵＴのレベルが変化するまでの応答時間が立ち上がりの側よりも立ち下がりの側で短縮されている。

すなわち、入力信号ＩＮがＬレベルからＨレベルになるとき、入力回路１１は、その入力閾値を超えたレベルが検出された時点で信号ＥをＬレベルからＨレベルに変化させる（期間ａ）。信号Ｅを受ける第１内部電源１３は、信号Ｅが立ち上がって所定のレベルを超えると、内部電源電圧ＧＮＤ１をＨレベルからＬレベルに変化させ、検知回路１５の信号ＢをＨレベルからＬレベルに変化させる（期間ｂ）。信号Ｂが立ち下がって所定のレベルを下回るときには、信号ＥがＨレベルになっているので、ＡＮＤ回路１６ｂは、信号ＫをＬレベルからＨレベルに変化させる（期間ｃ）。信号Ｋを受ける第２内部電源１４は、信号Ｋが立ち上がって所定のレベルを超えると、内部電源電圧ＧＮＤ２をＨレベルからＬレベルに変化させる（期間ｄ）。内部電源電圧ＧＮＤ２が立ち下がって所定のレベルを下回ると、昇圧回路１８およびゲート駆動回路１９が動作を開始し、ゲート信号ＧをＬレベルからＨレベルに変化させる。ゲート信号Ｇが所定のレベルを超えると、出力ＭＯＳＦＥＴ１７がターンオンし、出力端子ＯＵＴがＬレベルからＨレベルに変化される。

一方、入力信号ＩＮがＨレベルからＬレベルになるとき、入力回路１１は、その入力閾値を下回るレベルが検出された時点で信号ＥをＨレベルからＬレベルに変化させる（期間ｅ）。信号Ｅを受ける第１内部電源１３は、信号Ｅが立ち下がって所定のレベルを下回ると、内部電源電圧ＧＮＤ１をＬレベルからＨレベルに変化させ、検知回路１５の信号ＢをＬレベルからＨレベルに変化させ、信号ＫをＨレベルからＬレベルに変化させる（期間ｆ）。信号Ｋを受ける第２内部電源１４は、信号Ｋが立ち下がって所定のレベルを下回ると、内部電源電圧ＧＮＤ２をＬレベルからＨレベルに変化させる（期間ｇ）。内部電源電圧ＧＮＤ２が立ち上がって所定のレベルを超えると、昇圧回路１８およびゲート駆動回路１９が動作を停止し、ゲート信号ＧをＨレベルからＬレベルに変化させる。ゲート信号Ｇが所定のレベルを下回ると、出力ＭＯＳＦＥＴ１７がターンオフし、出力端子ＯＵＴがＨレベルからＬレベルに変化される。

このように、入力信号ＩＮがＨレベルからＬレベルになるオフタイミングのとき、内部電源電圧ＧＮＤ２から信号Ｂへ信号伝達を行う検知回路１５が出力端子ＯＵＴをＨレベルからＬレベルに変化させる動作に関与しない分、応答時間を短くすることができる。

１０，１０ａ，１０ｂ 負荷駆動回路
１１ 入力回路
１３ 第１内部電源
１４ 第２内部電源
１５ 検知回路
１６ａ インバータ回路
１６ｂ ＡＮＤ回路
１７ 出力ＭＯＳＦＥＴ
１８ 昇圧回路
１９ ゲート駆動回路
ＧＮＤ 接地端子
ＩＮ 入力端子
ＬＤ 負荷
ＯＵＴ 出力端子
ＶＣＣ 電源端子

Claims (7)

1. 負荷のハイサイドにて前記負荷をオン・オフ駆動する負荷駆動回路において、
   電源と前記負荷との間に接続されるＮチャネルのＭＯＳＦＥＴと、
   前記ＭＯＳＦＥＴをオン・オフさせるオン信号またはオフ信号が入力される入力回路と、
   前記オン信号が入力されたときに前記入力回路から出力される信号を受けて前記電源の電圧を基準とした第１の電圧を生成する第１内部電源と、
   前記第１内部電源が生成した前記第１の電圧を受けて動作し、異常状態を検知したときに異常状態を知らせる信号を出力する検知回路と、
   前記検知回路が異常状態を検知していないときに前記電源の電圧を基準とした第２の電圧を生成する第２内部電源と、
   前記検知回路が異常状態を検知していないときに前記第２内部電源が生成した前記第２の電圧を受けて前記ＭＯＳＦＥＴを制御する信号を生成する昇圧回路と、
   を備えた、負荷駆動回路。
2. 前記第１内部電源は、前記オフ信号が入力されたときに前記入力回路から出力される信号を受けて前記電源の電圧を前記第１の電圧として出力することで前記検知回路の動作を停止し、前記第２内部電源は、前記検知回路が異常状態を検知したときに前記電源の電圧を前記第２の電圧として出力することで前記昇圧回路の動作を停止する、請求項１記載の負荷駆動回路。
3. 前記第２内部電源は、前記検知回路の出力にインバータ回路を介して接続される、請求項１記載の負荷駆動回路。
4. 前記第２内部電源は、前記検知回路の出力信号と前記入力回路から出力される信号とに基づいて前記第２の電圧の生成が制御される、請求項１記載の負荷駆動回路。
5. 前記第２内部電源は、前記検知回路の出力信号を論理反転した反転信号と前記入力回路から出力される信号との論理積をとる論理回路の出力に接続される、請求項４記載の負荷駆動回路。
6. 前記昇圧回路は、発振回路を備えたチャージポンプ回路を有する、請求項１記載の負荷駆動回路。
7. 前記昇圧回路にて生成された前記ＭＯＳＦＥＴを制御する信号を前記ＭＯＳＦＥＴの前記負荷側の電位を基準としたゲート信号に変換するゲート駆動回路を備えた、請求項１〜６のいずれか１項に記載の負荷駆動回路。

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