JPH07298484A - 保護機能付き負荷駆動回路 - Google Patents

保護機能付き負荷駆動回路

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JPH07298484A
JPH07298484A JP9183894A JP9183894A JPH07298484A JP H07298484 A JPH07298484 A JP H07298484A JP 9183894 A JP9183894 A JP 9183894A JP 9183894 A JP9183894 A JP 9183894A JP H07298484 A JPH07298484 A JP H07298484A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 小電流で駆動される負荷を接続する場合で
も、保護回路の動作電流で負荷に通電されるのを防止す
る。 【構成】 負荷駆動用のMOSFET11は、外部に端
子OUT,INおよびGNDが導出され、その半導体チ
ップ内にはFET12,過電圧保護回路13,過電流保
護回路14およびリセット回路15が一体に形成され
る。端子INに駆動信号が与えられると、リセット回路
15を介してFET12がオンされ、フォトカプラ16
のLED17が通電される。保護回路13,14,リセ
ット回路15は、FET12の過電圧,過電流を検出し
てFET12をオフさせるが、入力端子IN側から与え
られる駆動信号を動作電源として動作するので、FET
12のオフ時にLED17に通電されることがなく、確
実に駆動制御できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、負荷への通電路に設け
られ、制御入力端子に与えられる駆動信号に応じてオン
オフ動作する半導体スイッチング素子を備えた保護機能
付き負荷駆動回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のものとしては、例えば図
2に示すような1個の素子として構成された保護機能付
きMOSFET1がある。これは、外部に出力端子OU
T,制御入力端子INおよびグランド端子GNDが設け
られており、内部には、nチャンネル形のMOSFET
2を負荷駆動素子とし、過電圧保護回路3,過電流保護
回路4およびリセット回路5がIC回路として一体に形
成されたものである。
【0003】FET2のドレインDは出力端子OUTに
接続され、ソースSはグランド端子GNDに接続され、
制御入力端子としてのゲートGはリセット回路5を介し
て制御入力端子INに接続されている。過電圧保護回路
3は、FET2のドレイン・ゲート間の印加電圧を検出
して所定電圧以上のときにリセット回路5にリセット信
号を出力する。過電流保護回路4は、FET2の通電電
流を検出して所定値以上のときにリセット回路5のリセ
ット信号を出力する。
【0004】リセット回路5は、制御入力端子INに外
部から駆動信号が与えられると、FET2のゲートに駆
動信号を与えるが、リセット信号が与えられたときに
は、これを無効化してFET2の駆動を停止するように
なっている。
【0005】このような保護機能付きMOSFET1
は、例えば、直流電源端子VCからソレノイドやリレー
などの負荷6を介して出力端子OUTに接続される構成
として使用されるもので、制御入力端子INから駆動信
号が入力されるとFET2をオンさせて負荷6に給電す
るようになっている。そして、FET2に過電圧が印加
されたり過電流が流れたときには駆動信号の入力に拘ら
ずFET2をオフ状態にして破壊から保護するようにな
っているものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な保護機能付きMOSFET1においては、その保護回
路としての過電圧保護回路3や過電流保護回路4を出力
端子OUTを介して外部から給電されることにより保護
機能を達成する構成となっているので、その給電動作に
より、少ない消費電流とは言え、負荷6に通電されるこ
とになる。
【0007】この場合に、ソレノイドやリレーなどの駆
動電流が比較的大きい負荷6を接続している場合には、
過電圧保護回路3や過電流保護回路4への給電に用する
電流程度では動作しないが、例えば、負荷6としてLE
Dやフォトカプラなどのように、比較的小電流で動作す
るものが接続されている場合には、それらの保護回路
3,4を駆動させるための通電電流のレベルで動作して
しまうため、使用できなくなる不具合がある。
【0008】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、負荷電流のレベルが小さい負荷を接続
する場合でも、確実にオンオフの駆動制御を行えるよう
にした保護機能付き負荷駆動回路を提供することにあ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の保護機能付き負
荷駆動回路は、負荷への通電路に設けられ、制御入力端
子に与えられる駆動信号に応じてオンオフ動作する半導
体スイッチング素子を備えたものを対象とするものであ
り、前記半導体スイッチング素子のチップ上に、前記駆
動信号を動作電源として前記半導体スイッチング素子の
動作レベルを検出すると共にその動作レベルが所定レベ
ル以上のときにリセット信号を出力する保護回路と、前
記保護回路からリセット信号が出力されたときに前記半
導体スイッチング素子への駆動信号を無効化するリセッ
ト回路とを一体に形成した構成としたところに特徴を有
する。
【0010】前記保護回路を、前記半導体スイッチング
素子の印加電圧を検出して過電圧が検出されたときにリ
セット信号を出力する過電圧保護回路として構成するこ
とができる。
【0011】前記保護回路を、前記半導体スイッチング
素子への通電電流を検出して過電流が検出されたときに
リセット信号を出力する過電流保護回路として構成する
こともできる。
【0012】
【作用】請求項1記載の保護機能付き負荷駆動回路によ
れば、負荷への通電路に接続される半導体スイッチング
素子は、制御入力端子に駆動信号が与えられると負荷に
通電するようになる。このとき、保護回路は、半導体ス
イッチング素子への駆動信号を動作電源として動作を開
始し、半導体スイッチング素子の動作レベルが所定レベ
ル以上あるときにはリセット信号を出力するようにな
り、リセット回路は、これに応じて、駆動信号を無効化
して半導体スイッチング素子を停止させるようになる。
この結果、半導体スイッチング素子の動作レベルが所定
以上となる状態が回避されて破壊などの損傷に至るのを
防止することができる。そして、駆動回路は、このよう
な保護動作を行なわせるための電源を駆動信号から得て
いるので、半導体スイッチング素子のオフ期間中に負荷
を介して動作電源を得る構成と異なり、負荷に電流を供
給することがなく、したがって、小電流で駆動される負
荷を接続している場合でも半導体スイッチング素子の駆
動により確実に動作させることができるようになる。
【0013】請求項2記載の保護機能付き負荷駆動回路
によれば、過電圧保護回路は、半導体スイッチング素子
の印加電圧を検出して過電圧が印加されているときには
リセット信号を出力してリセット回路を介して半導体ス
イッチング素子を停止させるようになり、半導体スイッ
チング素子が過電圧破壊に至るのを防止することができ
るようになる。
【0014】請求項3記載の保護機能付き負荷駆動回路
によれば、過電流保護回路は、半導体スイッチング素子
への通電電流を検出して過電流が流れたときにはリセッ
ト信号を出力してリセット回路を介して半導体スイッチ
ング素子を停止させるようになり、半導体スイッチング
素子が過電流破壊に至るのを防止することができるよう
になる。
【0015】
【実施例】以下、本発明を負荷駆動用のMOSFET1
1に適用した場合の一実施例について図1を参照しなが
ら説明する。すなわち、図1は負荷駆動用MOSFET
11の電気的構成を示すもので、外部に入力端子IN,
出力端子OUTおよびグランド端子GNDを備えてい
る。そして、負荷駆動用MOSFET11を構成する半
導体チップ内には、半導体スイッチング素子としてのn
チャンネル形のMOSFET12,保護回路としての過
電圧保護回路13,過電流保護回路14およびリセット
回路15が一体に形成されている。
【0016】FET12は、そのドレインDが出力端子
OUTに接続され、ソースSがグランド端子GNDに接
続されている。また、制御入力端子としてのFET12
のゲートGはリセット回路15を介して入力端子11a
に接続されており、ゲートGに駆動信号が与えられると
FET12はオンするようになっている。
【0017】保護回路としての過電圧保護回路13は、
FET12のドレイン・ゲート間の印加電圧を検出する
ように設けられたもので、その電源端子は入力端子IN
に接続され、駆動信号により動作電源Vccが与えられる
ようになっている。そして、過電圧保護回路13は、そ
の動作状態において、FET12の印加電圧を検出し
て、その検出電圧が所定以上の場合つまりFET12に
過電圧が印加されていることを検出してリセット信号を
出力するようになっている。
【0018】保護回路としての過電流保護回路14は、
FET12の通電電流を検出するように設けられたもの
で、その電源端子は入力端子INに接続され、駆動信号
により動作電源Vccが与えられるようになっている。そ
して、過電流保護回路14は、その動作状態において、
FET12の通電電流を検出して、その検出電流が所定
以上の場合、つまりFET12に過電流が流れているこ
とを検出してリセット信号を出力するようになってい
る。
【0019】リセット回路15は、入力端子INとFE
T12のゲートGとの間に介在されるように設けられて
おり、過電圧保護回路13および過電流保護回路14か
らリセット信号が入力されるように構成されている。そ
して、リセット回路15は、常には、外部から入力端子
INに与えられる駆動信号をFET12のゲートGに与
えてFET12をオンさせるように動作し、リセット信
号が入力されたときには、その駆動信号を無効化してF
ET12をオフ状態に保持するようになっている。
【0020】さて、負荷としての例えばフォトカプラ1
6は、LED17およびフォトトランジスタ18から構
成されるもので、そのLED17は、直流電源端子VC
とMOSFET11の出力端子OUTとの間に接続され
ており、MOSFET11が駆動されるとLED17が
通電点灯されるようになっている。
【0021】上記構成によれば、外部から制御入力端子
INに駆動信号が与えられると、リセット回路15は、
常には、FET12のゲートGにその駆動信号を与えて
FET12をオンさせ、これによりフォトカプラ16の
LED17に直流電源端子VCから通電して点灯させる
ようになる。このとき、駆動信号が「H」レベルとなる
期間中は、その駆動信号により過電圧保護回路13,過
電流保護回路14およびリセット回路15に動作電源V
ccが与えられるようになる。
【0022】そして、過電圧保護回路13は、FET1
2のドレイン・ゲート間の印加電圧が所定レベル以上で
あるときにリセット信号をリセット回路15に与えるの
で、駆動信号が与えられていても、FET12をオフさ
せるようになる。また、過電流保護回路14は、FET
12の通電電流を検出してその検出電流のレベルが所定
レベル以上であるときにリセット信号をリセット回路1
5に与えるので、駆動信号が与えられていても、FET
12をオフさせるようになる。これにより、FET12
は、過電圧および過電流により破壊されるのを未然に防
止することができるようになる。そして、この場合にお
いて、過電圧保護回路13,過電流保護回路14,リセ
ット回路15などの保護回路は直流電源端子VC側から
動作電源を得ない構成とされているので、FET12の
オフ期間中にフォトカプラ16のLED17に電流を流
すことがなく、確実に消灯状態を保持されるようになっ
ている。
【0023】このような本実施例によれば、FET12
のオフ状態で過電圧保護回路13,過電流保護回路14
やリセット回路15への給電を出力端子OUT側からフ
ォトカプラ16を介して給電する従来構成と異なり、駆
動信号を動作電源として動作させるように構成したの
で、小電流で駆動される負荷としてのフォトカプラ16
などを接続する場合でも、FET12のオフ時にフォト
カプラ16を駆動してしまうといったことがなくなり、
FET12のオンオフ動作に応じて確実にフォトカプラ
16を駆動することができるようになる。
【0024】本発明は、上記実施例にのみ限定されるも
のではなく、次のように変形または拡張できる。半導体
スイッチング素子は、他に、バイポーラトランジスタ,
IGBT,サイリスタ,トライアックなどの素子を用い
る構成のものでも良い。過電圧保護回路13あるいは過
電流保護回路14の何れか一方のみを備えるものにも適
用できる。負荷としては、フォトカプラ16の他に、L
ED,ランプなどの小電流で駆動されるものを用いるこ
とができ、もちろん大電流で駆動される負荷を接続して
使用することもできるものである。過熱状態を検出する
保護回路など、他の保護回路を備えた構成のものにも適
用できる。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の保護機能
付き負荷駆動回路によれば、次のような効果を得ること
ができる。すなわち、請求項1記載の保護機能付き負荷
駆動回路によれば、保護回路の動作電源を駆動信号から
供給する構成としているので、半導体スイッチング素子
のオフ期間中に負荷を介して動作電源を得る構成と異な
り、負荷に電流を供給することがなく、したがって、小
電流で駆動される負荷を接続している場合でも半導体ス
イッチング素子の駆動により確実に動作させることがで
きるという優れた効果を奏する。
【0026】請求項2記載の保護機能付き負荷駆動回路
によれば、過電圧保護回路により、半導体スイッチング
素子の印加電圧を検出して過電圧が印加されているとき
にはリセット信号を出力してリセット回路を介して半導
体スイッチング素子を停止させるようにしたので、過電
圧保護回路の動作電源を駆動信号から供給して負荷の駆
動制御に悪影響を与えない構成としながら、半導体スイ
ッチング素子が過電圧破壊に至るのを防止することがで
きるという優れた効果を奏する。
【0027】請求項3記載の保護機能付き負荷駆動回路
によれば、過電流保護回路により、半導体スイッチング
素子への通電電流を検出して過電流が流れたときにはリ
セット信号を出力してリセット回路を介して半導体スイ
ッチング素子を停止させるようにしたので、過電流保護
回路の動作電源を駆動信号から供給して負荷の駆動制御
に悪影響を与えない構成としながら、半導体スイッチン
グ素子が過電流破壊に至るのを防止することができると
いう優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す電気的構成図
【図2】従来例を示す図1相当図
【符号の説明】
11は負荷駆動用MOSFET、12はFET(半導体
スイッチング素子)、13は過電圧保護回路、14は過
電流保護回路、15はリセット回路、16はフォトカプ
ラ(負荷)、17はLED、18はフォトトランジスタ
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 31/12 F H02J 1/00 309 H 7429−5G Q 7429−5G

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 負荷への通電路に設けられ、制御入力端
    子に与えられる駆動信号に応じてオンオフ動作する半導
    体スイッチング素子において、 前記半導体スイッチング素子のチップ上に、 前記駆動信号を動作電源として前記半導体スイッチング
    素子の動作レベルを検出すると共にその動作レベルが所
    定レベル以上のときにリセット信号を出力する保護回路
    と、 前記保護回路からリセット信号が出力されたときに前記
    半導体スイッチング素子への駆動信号を無効化するリセ
    ット回路とを一体に形成したことを特徴とする保護機能
    付き負荷駆動回路。
  2. 【請求項2】 前記保護回路は、前記半導体スイッチン
    グ素子の印加電圧を検出して過電圧が検出されたときに
    リセット信号を出力する過電圧保護回路であることを特
    徴とする請求項1記載の保護機能付き負荷駆動回路。
  3. 【請求項3】 前記保護回路は、前記半導体スイッチン
    グ素子への通電電流を検出して過電流が検出されたとき
    にリセット信号を出力する過電流保護回路であることを
    特徴とする請求項1記載の保護機能付き負荷駆動回路。
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