JPH0723525A - 過電流検出回路 - Google Patents

過電流検出回路

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JPH0723525A
JPH0723525A JP18880193A JP18880193A JPH0723525A JP H0723525 A JPH0723525 A JP H0723525A JP 18880193 A JP18880193 A JP 18880193A JP 18880193 A JP18880193 A JP 18880193A JP H0723525 A JPH0723525 A JP H0723525A
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JP
Japan
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circuit
load
voltage
monitor
overcurrent
Prior art date
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JP18880193A
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English (en)
Inventor
Manabu Nakago
学 中郷
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 負荷の特性に応じた異常検出を常時行う。 【構成】 パワーIC1のリファレンス発生回路2はマ
イコン5からの入力信号がチャージポンプ回路11で整
流されて入力されると、負荷6の特性に応じて予め設定
された波形のリファレンス電圧を発生してコンパレータ
回路4に出力する。出力MOSドレイン・ソース間電圧
モニタ回路3は出力MOS12のドレインとソースとの
間の電圧をモニタし、そのモニタ電圧をコンパレータ回
路4に出力する。コンパレータ回路4はリファレンス発
生回路2からのリファレンス電圧とモニタ回路3からの
モニタ電圧とを比較し、その比較結果をアンド回路10
に出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は過電流検出回路に関し、
特にパワーMOSFET等のスイッチング素子を有し、
自動車電装やFA装置等に使用するパワーICに関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のパワーICの過電流検出
回路においては、図6に示すように、大電流検出モード
及び通常電流検出モードという2段階の電流レベルを設
定して過電流を検出している。
【0003】例えば、図5に示すようなパワーIC8の
場合、マイコン5からの入力信号(ハイ又はロー)がア
ンド回路81を介してチャージポンプ回路82に入力さ
れ、この信号がチャージポンプ回路82で整流されて出
力MOS83に出力される。
【0004】出力MOS83は入力信号の信号レベルに
応じてオンオフ動作を行うので、出力MOS83がオン
となったときに電源が負荷6に供給される。尚、出力M
OS83はゲート過電圧保護回路84によって制御され
るスイッチ85の開閉動作によって、過電圧から保護さ
れている。
【0005】電源が負荷6に供給されるとき、2段階過
電流検出回路88で過電流を検出し、温度検出回路90
で出力MOS83の温度異常を検出し、無負荷検出回路
92で負荷6の接続の有無を検出している。これら2段
階過電流検出回路88、温度検出回路90、無負荷検出
回路92各々の検出結果は夫々インバータ89,91,
93を介してアンド回路81及びナンド回路94に出力
される。
【0006】上記検出回路のうちの一つで異常が検出さ
れると、その異常はナンド回路94を介してマイコン5
に通知される。また、上記検出回路のうちの一つで異常
が検出されると、アンド回路81からチャージポンプ回
路82への信号が変化するので、出力MOS83がオフ
となって負荷6への電源の供給が断となる。
【0007】さらに、低電圧検出回路86で低電圧が検
出された場合にも、その検出結果が低電圧検出回路86
からインバータ87を通ってアンド回路81に出力され
るので、アンド回路81からチャージポンプ回路82へ
の信号が変化し、出力MOS83がオフとなって負荷6
への電源の供給が断となる。
【0008】上記のパワーIC(ハイサイド型MOSI
C)については、特開平1−301432号公報に詳述
されている。
【0009】このパワーICの保護機能としては、上述
した如く、ゲート過電圧と過電流と温度とについて夫々
保護するようになっている。このうち、過電流の保護に
関しては2段階の閾値(大電流及び通常電流各々の閾
値)を設定し、ディレイ回路によって出力MOS83が
オンとなってからT時間までは大電流での過電流検出を
行い、通常電流での過電流検出を行わない構成となって
いる(図6参照)。尚、図6ではランプやソレノイドを
接続した場合の負荷電流と2つの閾値との関係を示して
いる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の過電流
検出回路では、過電流の保護において2段階の閾値(大
電流及び通常電流各々の閾値)が設定されているので、
温度によって突入電流が増大するとか、あるいは負荷に
よって定常電流が変わることはないが、突入電流が変化
する等の負荷の特性に応じた過電流検出を行うことがで
きないという問題がある。
【0011】すなわち、例えば突入電流が大で、定常電
流が小の負荷の場合、上記の過電流検出では大電流検出
モードで過電流として保護がかかってしまい、負荷に電
源が供給されないという問題がある。この問題は特に外
気温が低いランプ負荷の場合等に起きやすい。
【0012】また、例えば突入電流が小で、定常電流が
大の負荷の場合、負荷に異常があるときでも、上記の過
電流検出では大電流検出モードでその異常を検出するこ
とができず、負荷へのダメージが大きくなり、信頼性上
好ましくないという問題がある。特に、負荷が容量性の
場合には低寿命となる。
【0013】そこで、本発明の目的は上記問題点を解消
し、負荷の特性に応じた異常検出を常時行うことができ
る過電流検出回路を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明による過電流検出
回路は、入力信号に応答してオンとなったスイッチ部材
を通して負荷に電源を供給する回路の過電流検出回路で
あって、前記負荷の特性に応じて予め設定された波形の
リファレンス電圧を前記入力信号に応答して発生する発
生手段と、前記発生手段で発生した前記リファレンス電
圧と前記スイッチ部材を通して前記負荷に供給される電
源の電圧とを比較して過電流を検出する検出手段とを備
えている。
【0015】
【実施例】次に、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。
【0016】図1は本発明の一実施例の構成を示す図で
ある。図において、本発明の一実施例によるハイサイド
型のパワーIC1にマイコン5から入力信号が入力され
ると、当該信号はアンド回路10を介してチャージポン
プ回路11に入力され、この信号がチャージポンプ回路
11で整流されて出力MOS12に出力される。
【0017】出力MOS12は入力信号の信号レベルに
応じてオンオフ動作を行うので、出力MOS12がオン
となったときに電源が負荷6に供給される。この出力M
OS12の瞬時のオンオフ切換え、あるいは出力MOS
12のチョッピング動作はアンド回路10からの信号に
応じた出力MOS制御回路13の制御によって行われ
る。
【0018】電源が負荷6に供給されるとき、温度・無
負荷・低電圧検出回路14で出力MOS12の温度異常
と負荷6の接続の有無と低電圧とが検出される。この温
度・無負荷・低電圧検出回路14の検出結果はマイコン
5に通知されるとともに、インバータ15を介してアン
ド回路10に出力される。
【0019】パワーIC1のリファレンス発生回路2は
マイコン5からの入力信号がチャージポンプ回路11で
整流されて入力されると、負荷6の特性に応じて予め設
定された波形のリファレンス電圧を発生してコンパレー
タ回路4に出力する。ここで、リファレンス発生回路2
はNMOS21と、コンデンサ22と、抵抗23〜25
と、外付けコンデンサ26とから構成されている。
【0020】出力MOSドレイン・ソース間電圧モニタ
回路(以下モニタ回路とする)3は出力MOS12のド
レインとソースとの間の電圧をモニタし、そのモニタ電
圧をコンパレータ回路4に出力する。このコンパレータ
回路4へのモニタ電圧はプルダウン抵抗17によってプ
ルダウンされている。ここで、モニタ回路3はNMOS
21と、抵抗32とから構成されている。
【0021】コンパレータ回路4のコンパレータ41は
リファレンス発生回路2からのリファレンス電圧とモニ
タ回路3からのモニタ電圧とを比較し、その比較結果を
アンド回路10に出力する。
【0022】よって、温度・無負荷・低電圧検出回路1
4で異常が検出されたとき、あるいはコンパレータ回路
4でモニタ電圧がリファレンス電圧よりも大なることが
検出されたとき、アンド回路10からチャージポンプ回
路11及び出力MOS制御回路13への信号が変化する
ので、出力MOS12がオフとなって負荷6への電源の
供給が断となる。
【0023】図2は図1のパワーIC1の各部分の電位
波形及び電流波形を示す図であり、図3は図1のパワー
IC1の各部分の電圧及び電流変化を示す図である。こ
れら図1〜図3を用いて本発明の一実施例の動作につい
て説明する。尚、本発明の一実施例では負荷6をランプ
負荷とする。
【0024】リファレンス回路2において、外付けコン
デンサ26には抵抗24,25を通して充分に充電電圧
が供給されており、A点の電位はほぼ電源電圧(Vcc基
準−電圧)となっている。
【0025】この状態で、IC入力がハイになるとチャ
ージポンプ回路11が動作し、出力MOS12及びリフ
ァレンス発生回路2のNMOS21のゲートに電圧が印
加される。
【0026】NMOS21がオンになると、外付けコン
デンサ26の電荷は抵抗24によって制限されながらコ
ンデンサ22に放電され、コンデンサ22が充電され
る。このとき、A点の電位は指数函数的に下がってい
き、最終的には抵抗24,25によって決まる一定電圧
となる(図2参照)。
【0027】例えば、抵抗24,25を夫々500k
Ω、抵抗23を170kΩ、コンデンサ22を20μ
F、外付けコンデンサ26を1μFとした場合、時定数
は数十msとなる。この場合、電源電圧を12Vとする
と、A点の最終電圧は約3Vとなる。
【0028】IC入力がハイとなってチャージポンプ回
路11が動作すると、出力MOS12及びモニタ回路3
のNMOS31のゲートに電圧が印加されて、出力MO
S12及びNMOS31がオンとなる。
【0029】NMOS31の動作抵抗は抵抗32に対し
て充分低いので、NMOS31と抵抗32との中点電圧
(B点の電圧)は電源電圧Vccを基準とした出力MOS
12のドレインとソースとの間のモニタ電圧となる。
【0030】このモニタ電圧はほぼ負荷電流と出力MO
S12のオン抵抗との積となり、IC入力投入時(出力
MOS12のオン時)に突入電流が流れるので、投入時
に大きくなるという特徴がある。
【0031】コンパレータ回路4はリファレンス発生回
路2からのリファレンス電圧とモニタ回路3からのモニ
タ電圧とを比較し、その比較結果がA点の電位<B点の
電位となったときにのみハイの信号を出力する。
【0032】すなわち、負荷電流に突入電流が生じて
も、モニタ電圧がリファレンス電圧よりも大とならなけ
れば、つまりA点の電位<B点の電位とならなければ、
コンパレータ回路4からの信号はロウのままである。
【0033】一方、負荷6でショート等の異常が発生し
て負荷電流が大きくなると、モニタ電圧がリファレンス
電圧よりも大となるので、つまりA点の電位<B点の電
位となるので、コンパレータ回路4からの信号がハイと
なる(図2参照)。
【0034】このコンパレータ回路4からの信号がハイ
になると、アンド回路10からチャージポンプ回路11
への信号が変化するので、出力MOS12がオフとなっ
て負荷6への電源の供給が断となる。
【0035】図4は本発明の他の実施例によるリファレ
ンス発生回路の構成を示す図である。図において、リフ
ァレンス発生回路7はNMOS71と、抵抗72,7
4,76と、ダイオード73と、コンデンサ75とから
構成されている。
【0036】IC入力がハイとなってチャージポンプ回
路11が動作すると、リファレンス回路7のNMOS7
1のゲートに電圧が印加され、NMOS71がオンとな
る。
【0037】この場合、C点の電圧は電源電圧から投入
当初大きく、最終電圧は抵抗72とNMOS71の動作
抵抗との分割比で決まる。このリファレンス発生回路7
では回路構成が簡単になるばかりでなく、外付けコンデ
ンサが不要となる。
【0038】抵抗74,76はNMOS71の動作抵抗
調整用抵抗であり、コンデンサ75は突入電流発生(ス
ピードアップ)用コンデンサであり、ダイオード73は
NMOS71のオフ時のスピードアップダイオードであ
る。
【0039】このように、外付けコンデンサ26及びコ
ンデンサ22、あるいはコンデンサ75の放電特性を使
い、指数函数的閾値をリファレンス電圧とすることで、
負荷の特性に応じた異常検出を常時行うことができる。
【0040】また、外付けコンデンサ26は任意に設定
変更が可能であるので、負荷の特性(温度や容量等)に
見合った過電流検出回路を設定することができる。よっ
て、負荷6の突入電流が大で、定常電流が小の場合でも
突入電流発生時に過電流として保護がかかることはな
く、負荷6に電源が供給されなくなるのを防ぐことがで
きる。また、負荷6の突入電流が小で、定常電流が大の
場合でも負荷に異常があれば、その異常を検出すること
ができ、負荷6へのダメージをなくすことができる。
【0041】さらに、定常時の過電流検出値について変
更したい場合、外付けコンデンサ26に並列に抵抗を挿
入すれば、任意に設定することができる。
【0042】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、入
力信号に応答してオンとなったスイッチ部材を通して負
荷に電源を供給する回路の過電流検出回路において、負
荷の特性に応じて予め設定された波形のリファレンス電
圧を入力信号に応答して発生し、このリファレンス電圧
とスイッチ部材を通して負荷に供給される電源の電圧と
を比較して過電流を検出することによって、負荷の特性
に応じた異常検出を常時行うことができるという効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成を示す図である。
【図2】図1のパワーICの各部分の電位波形及び電流
波形を示す図である。
【図3】図1のパワーICの各部分の電圧及び電流変化
を示す図である。
【図4】本発明の他の実施例によるリファレンス発生回
路の構成を示す図である。
【図5】従来例の構成を示す図である。
【図6】従来例の過電流検出回路の検出動作を示す図で
ある。
【符号の説明】
1 パワーIC 2,7 リファレンス発生回路 3 出力MOSドレイン・ソース間電圧モニタ回路 4 コンパレータ回路 5 マイコン 6 負荷 11 チャージポンプ回路 12 出力MOS

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力信号に応答してオンとなったスイッ
    チ部材を通して負荷に電源を供給する回路の過電流検出
    回路であって、前記負荷の特性に応じて予め設定された
    波形のリファレンス電圧を前記入力信号に応答して発生
    する発生手段と、前記発生手段で発生した前記リファレ
    ンス電圧と前記スイッチ部材を通して前記負荷に供給さ
    れる電源の電圧とを比較して過電流を検出する検出手段
    とを有することを特徴とする過電流検出回路。
  2. 【請求項2】 前記発生手段は、少なくとも着脱自在な
    コンデンサを含み、前記コンデンサによって前記波形を
    設定自在としたことを特徴とする請求項1記載の過電流
    検出回路。
JP18880193A 1993-06-30 1993-06-30 過電流検出回路 Pending JPH0723525A (ja)

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Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19961029