JPH05268724A - 出力保護回路 - Google Patents

出力保護回路

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Publication number
JPH05268724A
JPH05268724A JP6085792A JP6085792A JPH05268724A JP H05268724 A JPH05268724 A JP H05268724A JP 6085792 A JP6085792 A JP 6085792A JP 6085792 A JP6085792 A JP 6085792A JP H05268724 A JPH05268724 A JP H05268724A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
output
power mos
voltage
current
fet
Prior art date
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Pending
Application number
JP6085792A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigeki Morita
茂樹 森田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP6085792A priority Critical patent/JPH05268724A/ja
Publication of JPH05268724A publication Critical patent/JPH05268724A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 短絡時の出力電流を制限し、パワーMOS・
FETが壊れないようにする出力保護回路を得る。 【構成】 パワーMOS・FET1のオン時に、そのド
レインが電源3に短絡すると、出力電流が増大し、この
時電流検出抵抗4による電圧降下が大きくなり、トラン
ジスタ5がオンとなる。このオンによりパワーMOS・
FET1のゲート電圧が上昇し、ソース電圧との差が縮
まり、パワーMOS・FET1のオン抵抗が増大して、
出力電流が制限される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、パワーMOS・FE
Tを使用した出力回路において、短絡時のパワーMOS
・FETの保護を行う出力保護回路に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来、自動車等で使用されている電子制
御装置の外部負荷を駆動する回路は、バイポーラトラン
ジスタを使用したものが多かったが、ドライバ回路が簡
略化できることや、出力損失が小さいなどの理由で出力
回路のトランジスタにパワーMOS・FETが多く使わ
れるようになってきている。
【0003】一般的には図3や図4に示すような出力回
路が用いられていた。図3に示す回路は電流流し出しの
タイプの出力回路で図4は電流流し込みタイプの出力回
路である。
【0004】図3に示す従来回路例において、1は出力
電流を制御するPチャネル型のパワーMOS・FET、
2は外部負荷、3はバッテリーなどの電源、6はゲート
電圧を設定するバイアス抵抗、8はパワーMOS・FE
T1をドライブするトランジスタ、9と10はそのトラ
ンジスタ8のバイアス抵抗である。
【0005】上記構成において入力がハイレベルになる
とトランジスタ8がONしパワーMOS・FET1のソ
ース・ゲート間電圧が上昇しパワーMOS・FET1は
ONし、電源3の電圧と外部負荷2の抵抗値によって定
まる電流がパワーMOS・FET1に流れる。
【0006】図4において、図3と同一又は相当部分に
は同一符号2,3,6,8〜10を付してその説明を省
略し、1AはNチャネル型のパワーMOS・FETであ
る。
【0007】上記構成において、入力がローレベルにな
るとトランジスタ8がOFFし、バイアス抵抗6のプル
アップによりパワーMOS・FET1Aのゲート・ソー
ス間電圧が上昇し、パワーMOS・FET1AはON
し、電源3の電圧と外部負荷2の抵抗値によって定まる
電流がパワーMOS・FET1Aに流れる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来の回路が例えば自
動車用の制御装置の出力回路として電源電圧12Vで使
用されている状態で、もしパワーMOS・FET1のド
レインがアースに短絡した場合もしくはパワーMOS・
FET1Aのドレインが電源3の高電位側に短絡した場
合には、数十アンペアを超える非常に大きな電流が回路
に流れ、パワーMOS・FET1もしくは同1Aの内部
のワイヤや半導体チップが過電流によって非常に短時間
のうちに破壊されるという問題点があった。
【0009】自動車等の電子制御装置の保守点検時には
整備者が出力端子にテスタなどを当て動作をチェックす
ることが多いが、その場合に誤って出力端子(ドレイ
ン)をケースや隣の端子にテスタのリードを通して一時
的に短絡してしまうことがあるが、このような1秒未満
程度の一時的な短絡に対して出力回路が破損してしまう
ことは、システムの信頼性を大きく損なうものである。
【0010】また出力電圧を検出して出力短絡時に出力
をOFFする保護装置を設けたシステムの場合にも短絡
を感知してから出力をOFFするまでの間は出力回路が
破壊しないようにする必要がある。
【0011】従来のバイポーラトランジスタでは短絡し
た場合でも出力電流はベース電流の設定によってある程
度制限されるため短絡時でも10アンペア程度の電流し
か流れず発熱によって破壊するまで1秒から数秒程度の
耐量があった。
【0012】しかし、パワーMOS・FETでは、多く
の場合十分なゲートとソース間の電圧をかけているため
短絡した場合はバイポーラトランジスタに対して5倍以
上の電流がながれ、パワーMOS・FETの内部のワイ
ヤや半導体チップが過電流で数十msecで破壊してしまう
ため、実際の使用環境での出力回路の信頼性などに問題
点があった。
【0013】この発明は上記の問題点を解消するために
なされたもので、バイポーラトランジスタなみの短絡耐
量時間を得られるように短絡時の電流を制限しパワーM
OS・FETが壊れないようにする出力保護回路を得る
ことを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】この発明の出力保護回路
は、出力回路において、出力電流を検出する検出手段
と、該検出結果に応じてパワーMOS・FETのゲート
・ソース間の電圧を調整する調整手段を設けたものであ
る。
【0015】また、検出手段は調整手段を兼用するもの
である。
【0016】
【作用】この発明における出力保護回路は、出力電流を
検出手段により検出し、短絡時に検出手段から出力され
る変化した電圧によって調整手段としてのトランジスタ
をONにして、パワーMOS・FETのゲート電圧をソ
ース電圧に近づけて出力電流を抑制する。
【0017】検出手段と調整手段を電流検出抵抗で兼用
させ、この抵抗の電圧を利用してパワーMOS・FET
のゲート・ソース間電圧を減少させ、パワーMOS・F
ETのオン抵抗を上昇させる事により、短絡時の出力電
流を抑制する。
【0018】
【実施例】次に、この発明の出力保護回路を図に示す実
施例について説明する。図1と図2はこの発明の各実施
例に係わる回路図である。出力回路には電流を流し出す
図1に示す回路と、電流を流し込む図2に示す回路とが
あり保護動作の原理が一部異なっている。
【0019】実施例1.図1において、1は出力電流を
制御するPチャネル型のパワーMOS・FET、2はそ
のドレインとアース間に接続された外部負荷、3は負極
側がアースされたバッテリーなどの電源、4は電源3の
正極側とパワーMOS・FET1のソース間に接続さ
れ、電流を検出する電流検出抵抗、5はゲート電圧を制
限するトランジスタ、6,7はゲート電圧を設定するバ
イアス抵抗である。
【0020】トランジスタ5は、エミッタ・ベース間が
電流検出抵抗4の両端に接続され、コレクタがパワーM
OS・FET1のゲートに接続されている。トランジス
タ5のエミッタ・コレクタ間に接続されたバイアス抵抗
6はバイアス抵抗7との接続点がパワーMOS・FET
1のゲートに接続されている。
【0021】8はパワーMOS・FET1をドライブす
るトランジスタであり、エミッタ接地され、コレクタが
バイアス抵抗7の残りの一端部に接続されている。9,
10はトランジスタ8のバイアス抵抗である。
【0022】次に、図1を参照して実施例1の動作につ
いて説明する。入力端子がローレベルの場合、トランジ
スタ8はOFFとなっている。これにより、パワーMO
S・FET1のゲートとソースはほぼ同電位で電位差が
なく、パワーMOS・FET1もOFFとなっている。
従って、外部負荷2には電流が流れない。
【0023】入力端子がハイレベルの場合、トランジス
タ8はONとなっている。この状態では、後述するよう
にパワーMOS・FET1もONとなっている。通常出
力ONの場合は出力電流は外部負荷2の抵抗値と電源3
の電圧でほぼきまり予め予想された電流になっている。
この場合電流検出抵抗4の電圧下降は小さくトランジス
タ5はOFFしている。よって、パワーMOS・FET
1のゲートの電圧はバイアス抵抗6,7によって定ま
り、そのソース・ゲート間の電圧は十分大きく取れるよ
うな電圧に設定されているのでパワーMOS・FET1
のオン抵抗は小さく出力電流を制限しない。
【0024】次にこの出力ONの状態で出力がアースに
短絡された(例えばドレインがアースされた)場合は、
出力電流が大きくなり、電流検出抵抗4の電圧下降が大
きくなりトランジスタ5が動作する。これによりバイア
ス抵抗7にかかる電圧が大きくなることによりソース・
ゲート間電圧が小さくなり、その結果オン抵抗が上がり
出力電流を制限し、ある一定値以上の電流の増加をおさ
える。これによって瞬間的に大電流が流れるのみなので
パワーMOS・FET1が非常に短時間で破壊するのを
防止することが出来る。
【0025】実施例2.図2において、図1と同一符号
を付した部分は同一部分を示す。1Aは出力電流を制御
するNチャネル型のパワーMOS・FETで、そのドレ
インと電源3の正極側との間に外部負荷2が、そのソー
スとアースすなわち電源3の負極側との間に電流検出抵
抗4がそれぞれ接続されている。また、パワーMOS・
FET1Aのゲートはトランジスタ8のコレクタとプル
アップされたバイアス抵抗6の一端に接続されている。
【0026】次に、図2を参照して実施例2の動作につ
いて説明する。入力端子がハイレベルの場合、トランジ
スタ8がONとなっており、パワーMOS・FET1A
のゲート電圧はアース電位にあり、ソース電圧も同様で
パワーMOS・FET1AはOFFとなっている。これ
により、外部負荷2には電流が流れない。
【0027】入力端子がローレベルの場合、トランジス
タ8はOFF状態であり、後述するようにパワーMOS
・FET1Aはそのゲートがバイアス抵抗6によってプ
ルアップされているためにON状態である。通常出力O
Nの場合は出力電流は外部負荷2の抵抗値と電源3の電
圧でほぼきまり予め予想された電流になっている。
【0028】この場合、電流検出抵抗4にかかる電圧は
小さくパワーMOS・FET1Aのソースの電圧はアー
ス電圧にほぼ等しく、そのゲートの電圧は予め設定され
たパワーMOS・FET1AをONさせるのに必要な電
圧よりやや高い電圧にプルアップされているので、ゲー
ト・ソース間の電圧は十分大きく取れ、パワーMOS・
FET1Aのオン抵抗は小さく出力電流を制限しない。
【0029】次にこの出力ONの状態で出力が電源3に
短絡された(例えばドレインが電源3の正極側に短絡さ
れた)場合は、出力電流が大きくなり、電流検出抵抗4
にかかる電圧が大きくなることによってパワーMOS・
FET1Aのソースの電圧が上昇し、ゲート電圧は固定
されているためゲート・ソース間電圧が小さくなり、そ
の結果オン抵抗が上がり出力電流を制限し、ある一定値
以上の電流の増加を押える。これによって瞬間的に大電
流が流れるのみなのでパワーMOS・FET1Aが非常
に短時間で破壊するのを防止することが出来る。
【0030】
【発明の効果】以上に述べたようにこの発明によれば比
較的簡単な回路構成で短時間の短絡に対する保護を行う
ことが出来、整備者が誤って瞬間的に短絡させた場合
や、出力短絡を検出し出力をOFFする保護システムが
動作するまでの間のパワーMOS・FETの破損を防ぐ
ことが出来る等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例による出力保護回路を含む
出力回路の回路図である。
【図2】この発明の他の一実施例による出力保護回路を
含む出力回路の回路図である。
【図3】従来回路の回路図である。
【図4】他の従来回路の回路図である。
【符号の説明】 1,1A パワーMOS・FET 2 外部負荷 3 電源 4 電流検出抵抗 5,8 トランジスタ 6,7,9,10 バイアス抵抗
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年7月30日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0024
【補正方法】変更
【補正内容】
【0024】次にこの出力ONの状態で出力がアースに
短絡された(例えばドレインがアースされた)場合は、
出力電流が大きくなり、電流検出抵抗4の電圧下降が大
きくなりトランジスタ5が動作する。これによりバイア
ス抵抗7にかかる電圧が大きくなることによりソース・
ゲート間電圧が小さくなり、その結果オン抵抗が上がり
出力電流を制限し、ある一定値以上の電流の増加をおさ
える。これによってパワーMOS・FET1が非常に短
時間で破壊するのを防止することが出来る。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0029
【補正方法】変更
【補正内容】
【0029】次にこの出力ONの状態で出力が電源3に
短絡された(例えばドレインが電源3の正極側に短絡さ
れた)場合は、出力電流が大きくなり、電流検出抵抗4
にかかる電圧が大きくなることによってパワーMOS・
FET1Aのソースの電圧が上昇し、ゲート電圧は固定
されているためゲート・ソース間電圧が小さくなり、そ
の結果オン抵抗が上がり出力電流を制限し、ある一定値
以上の電流の増加を押える。これによってパワーMOS
・FET1Aが非常に短時間で破壊するのを防止するこ
とが出来る。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パワーMOS・FETを使用した出力回
    路において、出力電流を検出する検出手段と、該検出結
    果に応じてゲート・ソース間の電圧を調整する調整手段
    とを備え、出力端子の短時間の短絡時に出力電流を抑制
    する事を特徴とする出力保護回路。
  2. 【請求項2】 上記検出手段は上記調整手段を兼用する
    事を特徴とする出力保護回路。
JP6085792A 1992-03-18 1992-03-18 出力保護回路 Pending JPH05268724A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6085792A JPH05268724A (ja) 1992-03-18 1992-03-18 出力保護回路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6085792A JPH05268724A (ja) 1992-03-18 1992-03-18 出力保護回路

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05268724A true JPH05268724A (ja) 1993-10-15

Family

ID=13154475

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6085792A Pending JPH05268724A (ja) 1992-03-18 1992-03-18 出力保護回路

Country Status (1)

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JP (1) JPH05268724A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6218810B1 (en) 1999-03-02 2001-04-17 Fujitsu Limited Output circuit and battery pack
CN103956721A (zh) * 2014-05-13 2014-07-30 北京拓盛电子科技有限公司 电池防爆电路以及电池充电电路

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6218810B1 (en) 1999-03-02 2001-04-17 Fujitsu Limited Output circuit and battery pack
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