JPH09135156A - Electric load driving device - Google Patents

Electric load driving device

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Publication number
JPH09135156A
JPH09135156A JP7288972A JP28897295A JPH09135156A JP H09135156 A JPH09135156 A JP H09135156A JP 7288972 A JP7288972 A JP 7288972A JP 28897295 A JP28897295 A JP 28897295A JP H09135156 A JPH09135156 A JP H09135156A
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JP
Japan
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fet
switching element
protection
voltage
turned
Prior art date
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Pending
Application number
JP7288972A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hisayuki Sato
久幸 佐藤
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
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Publication of JPH09135156A publication Critical patent/JPH09135156A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a driving device whereby a switching element is surely protected from short-circuited current by instantaneous interruption of the switching element at the time of load short-circuit. SOLUTION: General purpose FET 14 and FET 12 with protection having an over-heat protecting function are serially provided on a path for supplying power from an external power source to a load 6 and also a thyristor Thy 1 which becomes conductive and turns off general purpose FET 14 when the both end voltages ((a)-point voltage) of FET 12 with protection become more than a prescribed voltage is provided. Then, at the time of driving the load 6, respective FETs are turned on by a driving signal from a control circuit 8 in order FET 12 with protection and general purpose FET 14. As a result at the time of short-circuit of the load 6, the (a)-point voltage is raised, the thyristor Thy 1 is turned on and general purpose FET 14 is quickly turned off. When over current is permitted to flow, loaded current is interrupted by the protection function of FET 12 with protection.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電気負荷の電源供
給経路に設けられたスイッチング素子をON・OFFさ
せることにより電気負荷を駆動する電気負荷の駆動装置
に関し、特にその電源供給経路に流れる過電流からスイ
ッチング素子や負荷を保護するのに好適な電気負荷の駆
動装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a drive device for an electric load that drives an electric load by turning on / off a switching element provided in the power supply route of the electric load, and more particularly to a drive device for the electric load. The present invention relates to a drive device for an electric load suitable for protecting a switching element and a load from an electric current.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、プログラマブルコントローラ
(以下、単にPCともいう)等において、電気負荷を駆
動する駆動装置(所謂出力回路)では、過電流状態が継
続されるのを回避し、電気負荷等の被制御装置を過電流
から保護するために、電気負荷への電源供給経路に溶断
ヒューズを設けるとか、電源供給経路を導通・遮断する
スイッチング素子を過電流から保護するために、スイッ
チング素子として負荷電流を主電流と分岐電流とに分流
可能な絶縁ゲート・トランジスタを用い、分岐電流を抵
抗器等を用いて検出して、その検出電流が所定レベル以
上になったときにスイッチング素子を強制的にOFFす
るように構成する(例えば特公平6−14281号)、
といったことが行われている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a programmable controller (hereinafter, also simply referred to as a PC) or the like, in a drive device (so-called output circuit) for driving an electric load, it is possible to avoid continuation of an overcurrent state and to In order to protect the controlled device from overcurrent, a fuse is provided in the power supply path to the electrical load, or in order to protect the switching element that connects and disconnects the power supply path from overcurrent, load as a switching element. An insulated gate transistor that can divide the current into a main current and a branch current is used, the branch current is detected using a resistor, etc., and the switching element is forced when the detected current exceeds a predetermined level. It is configured to be turned off (for example, Japanese Patent Publication No. 6-14281),
Is being done.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、電源供給経路
に溶断ヒューズを設けた場合、溶断ヒューズは、過電流
により自らが溶断して電源供給経路を遮断するものであ
るため、電気負荷が短絡した場合に、電源供給経路を瞬
断することはできず、スイッチング素子を短絡電流から
保護することができないといった問題があった。
However, when a fusing fuse is provided in the power supply path, the fusing fuse itself blows due to overcurrent and shuts off the power supply path, so that the electric load is short-circuited. In this case, there is a problem in that the power supply path cannot be momentarily cut off and the switching element cannot be protected from a short-circuit current.

【0004】一方、スイッチング素子に絶縁ゲート・ト
ランジスタを用い、その分岐電流から過電流を検出して
スイッチング素子をOFFするようにした場合には、短
絡電流の検出・瞬断が可能になり、スイッチング素子を
短絡電流から保護することはできるものの、スイッチン
グ素子に特殊な素子を使用することになり、駆動装置が
高価になるといった問題がある。
On the other hand, when an insulated gate transistor is used as the switching element and an overcurrent is detected from the branch current of the switching element to turn off the switching element, a short-circuit current can be detected / interrupted. Although the element can be protected from the short-circuit current, a special element is used as the switching element, which causes a problem that the driving device becomes expensive.

【0005】本発明は、こうした問題に鑑みなされたも
ので、負荷の短絡時にスイッチング素子を瞬断させて、
短絡電流からスイッチング素子を確実に保護することが
でき、しかも安価に実現できる電気負荷の駆動装置を提
供することを目的とする。
The present invention has been made in view of these problems, and when the load is short-circuited, the switching element is momentarily disconnected,
An object of the present invention is to provide a drive device for an electric load that can reliably protect a switching element from a short-circuit current and can be realized at low cost.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、請求項1に記載の電気負荷の駆動装置では、電気
負荷の電源供給経路上に、第1のスイッチング素子及び
第2のスイッチング素子を直列に接続されており、第2
のスイッチング素子の両端電圧が所定電圧以上になる
と、保護手段が第1のスイッチングをOFFする。また
第1のスイッチング素子は、外部から入力される駆動信
号によりON・OFFされるが、少なくともそのON
時、つまり電気負荷の通電時には、第2のスイッチング
素子が第1のスイッチング素子よりも先にONするよう
にされている。
In order to achieve the above object, in the drive device for an electric load according to claim 1, a first switching element and a second switching element are provided on a power supply path of the electric load. Are connected in series, and the second
When the voltage across the switching element becomes equal to or higher than the predetermined voltage, the protection means turns off the first switching. The first switching element is turned on / off by a drive signal input from the outside, but at least the ON state is turned on.
At the time, that is, when the electric load is energized, the second switching element is turned on before the first switching element.

【0007】このため、本発明の駆動装置においては、
駆動信号により第1のスイッチング素子がONされる
と、電気負荷の電源供給経路が導通状態となって、電気
負荷が通電されることになり、そのとき、負荷電流が正
常であれば、第2のスイッチング素子の両端電圧は、第
2のスイッチング素子のON動作により略0Vとなって
保護手段は動作しない。
Therefore, in the drive device of the present invention,
When the first switching element is turned on by the drive signal, the power supply path of the electric load becomes conductive and the electric load is energized. At that time, if the load current is normal, the second The voltage across the switching element becomes approximately 0 V due to the ON operation of the second switching element, and the protection means does not operate.

【0008】一方、通電時に電気負荷が短絡すると、第
1及び第2のスイッチング素子の直列回路に電源電圧が
そのまま印加されることから、第2のスイッチング素子
の両端電圧は、第1及び第2のスイッチング素子のON
抵抗にて決定される分圧比にて電源電圧を分圧した分圧
電圧となり、通常より極めて高くなる。そして、このよ
うに第2のスイッチング素子の両端電圧が上昇すると、
保護手段が、その両端電圧から電気負荷の短絡を検知し
て、第1のスイッチング素子をOFFする。
On the other hand, when the electric load is short-circuited during energization, the power supply voltage is directly applied to the series circuit of the first and second switching elements, so that the voltage across the second switching element is the first and second. ON of the switching element of
It becomes a divided voltage obtained by dividing the power supply voltage by the voltage division ratio determined by the resistance, which is much higher than usual. Then, when the voltage across the second switching element rises in this way,
The protection means detects a short circuit of the electric load based on the voltage across the protection means and turns off the first switching element.

【0009】つまり、本発明では、電気負荷の短絡を、
負荷電流から検出するのではなく、第2のスイッチング
素子の両端電圧から検出するようにされており、その検
出時に第1のスイッチング素子をOFFすることによっ
て、第1及び第2のスイッチング素子に短絡電流が流れ
た際に、電源供給経路を瞬断させるようにしているので
ある。
That is, according to the present invention, a short circuit of an electric load is
Instead of detecting from the load current, the voltage across the second switching element is detected, and by turning off the first switching element at the time of detection, a short circuit occurs between the first and second switching elements. The power supply path is momentarily cut off when a current flows.

【0010】このため、本発明によれば、第1及び第2
のスイッチング素子を短絡電流から確実に保護すること
ができる。また、このようにスイッチング素子を短絡電
流から保護するために、スイッチング素子に流れる電流
を検出する必要がないため、スイッチング素子に電流検
出可能な特殊な素子を用いる必要がなく、安価に実現で
きる。
Therefore, according to the present invention, the first and second
It is possible to surely protect the switching element of from the short-circuit current. Further, in order to protect the switching element from the short-circuit current as described above, it is not necessary to detect the current flowing through the switching element, and therefore, it is not necessary to use a special element capable of detecting the current for the switching element, and thus it can be realized at low cost.

【0011】なお、本発明では、第2のスイッチング素
子は、第1のスイッチング素子よりも先にON状態とな
るように構成されるが、これは、第1のスイッチング素
子が第2のスイッチング素子よりも先にONするように
構成すると、第1のスイッチング素子をONした直後
に、第2のスイッチング素子の両端電圧が電源電圧とな
って、保護手段が動作してしまうからである。
In the present invention, the second switching element is configured to be turned on before the first switching element. This is because the first switching element is the second switching element. This is because, if it is configured to be turned on earlier than, the voltage across the second switching element becomes the power supply voltage immediately after the first switching element is turned on, and the protection means operates.

【0012】従って、第2のスイッチング素子は、第1
のスイッチング素子のON時に既にON状態となってい
ればよく、例えば、当該駆動装置の動作時には、第2の
スイッチング素子を常にON状態にするようにしてもよ
く、或は、電気負荷の通電時に、駆動信号を出力する制
御装置の動作によって、第2のスイッチング素子及び第
1のスイッチング素子を順にONさせるようにしてもよ
い。
Therefore, the second switching element is the first switching element.
It is sufficient that the switching element is already in the ON state when the switching element is turned ON. For example, the second switching element may be kept in the ON state at the time of operation of the drive device, or when the electric load is energized. The second switching element and the first switching element may be sequentially turned on by the operation of the control device that outputs the drive signal.

【0013】ところで、上記のように電気負荷の短絡
を、第2のスイッチング素子の両端電圧から検出して、
第1のスイッチング素子をOFFするようにした場合、
スイッチング素子が破損する前に電源供給経路を遮断し
て、第1及び第2のスイッチング素子を短絡電流から保
護することができるが、電気負荷が短絡していない状態
では、第2のスイッチング素子の両端電圧が高くなるこ
とはなく、従って電源供給経路に通常よりも大きい過電
流が流れても、その旨を検出することはできない。
By the way, as described above, a short circuit of the electric load is detected from the voltage across the second switching element,
When the first switching element is turned off,
Before the switching element is damaged, the power supply path can be shut off to protect the first and second switching elements from short-circuit current. However, when the electric load is not short-circuited, the second switching element The voltage between both ends does not increase, and therefore, even if an overcurrent larger than usual flows in the power supply path, it cannot be detected.

【0014】即ち、電気負荷が短絡していない状態で
は、第2のスイッチング素子の両端電圧は、素子のON
抵抗と電流値とで決定され(両端電圧=ON抵抗×電流
値)、スイッチング素子のON抵抗は微少であることか
ら、電源供給経路に過電流が流れても、第2のスイッチ
ング素子の両端電圧の変化は非常に小さく、その両端電
圧から過電流を検出することは非常な精度を必要とする
ため困難である。
That is, when the electric load is not short-circuited, the voltage across the second switching element is ON.
It is determined by the resistance and the current value (both-end voltage = ON resistance × current value), and since the ON resistance of the switching element is very small, even if an overcurrent flows through the power supply path, the both-end voltage of the second switching element Is very small, and it is difficult to detect an overcurrent from the voltage across it because it requires a great deal of precision.

【0015】このため、上記請求項1に記載の駆動装置
においては、過電流保護のための対策を別途行う必要が
あり、この対策には、前述した従来の過電流保護対策、
つまり電源供給経路に過電流により溶断するヒューズを
設けるとか、負荷電流を検出してその検出電流が大きい
ときにスイッチング素子を遮断する過電流保護回路を設
ける、といった過電流保護対策を利用することができ
る。
For this reason, in the drive unit according to the above-mentioned claim 1, it is necessary to separately take measures for overcurrent protection. For this measure, the above-mentioned conventional overcurrent protection measures,
In other words, it is possible to use overcurrent protection measures such as providing a fuse that blows due to overcurrent in the power supply path, or providing an overcurrent protection circuit that detects the load current and shuts off the switching element when the detected current is large. it can.

【0016】しかし、こうした従来の過電流保護を行う
には、そのための部品が別途必要であり、コストアップ
を招く。そこで、過電流保護をより簡単に行うには、請
求項2に記載の駆動装置のように、第1のスイッチング
素子に、FETを使用し、第2のスイッチング素子に、
過電流又は過熱を検出して強制的に導通状態を解除する
保護機能を有する保護付FETを使用することが好まし
い。
However, in order to carry out such conventional overcurrent protection, a separate component is required, which leads to an increase in cost. Therefore, in order to perform overcurrent protection more easily, as in the driving device according to claim 2, FET is used for the first switching element and the second switching element is
It is preferable to use a protected FET having a protection function of detecting overcurrent or overheat and forcibly releasing the conductive state.

【0017】つまり、従来より、過電流や過熱から自己
を保護する機能を備えたスイッチング素子として、保護
付FETが知られている。しかし、こうした保護付FE
Tは低耐圧であることから、電気負荷への通電を制御す
る所謂パワー素子として使用することはできるものの、
扱う電圧が小さい低耐圧分野でしか使用することができ
ない。
That is, a FET with protection is conventionally known as a switching element having a function of protecting itself from overcurrent and overheat. However, such protected FE
Since T has a low withstand voltage, it can be used as a so-called power element for controlling energization of an electric load,
It can only be used in low withstand voltage fields where the voltage to be handled is small.

【0018】そこで、請求項2に記載の駆動装置では、
電源供給経路を導通・遮断するメインのパワー素子(第
1のスイッチング素子)には、高耐圧を実現可能な汎用
のFETを使用し、第2のスイッチング素子には、保護
付FETを使用することにより、過電流保護のための専
用回路(或は素子)を別途設けることなく、第1及び第
2のスイッチング素子を過電流から保護できるようにし
ているのである。従って、請求項2に記載の発明によれ
ば、第1及び第2のスイッチング素子を、簡単な回路構
成にて、短絡電流及び過電流から保護することができ
る。
Therefore, in the drive device according to the second aspect,
Use a general-purpose FET that can realize a high breakdown voltage for the main power element (first switching element) that connects and disconnects the power supply path, and use a protected FET for the second switching element. Thus, it is possible to protect the first and second switching elements from overcurrent without separately providing a dedicated circuit (or element) for overcurrent protection. Therefore, according to the invention described in claim 2, it is possible to protect the first and second switching elements from a short circuit current and an overcurrent with a simple circuit configuration.

【0019】なお、保護付FETとしては、素子に流れ
る過電流を検出して素子を強制的にOFFする過電流保
護機能を有するものと、素子の過熱を検出して素子を強
制的にOFFする過熱保護機能を有するものと、その両
方の機能を有するものが知られており、第2のスイッチ
ング素子には、第1のスイッチング素子を過電流から保
護可能なものであれば、この内のいずれの保護付FET
を使用してもよいが、より好ましくは、第2のスイッチ
ング素子に、過熱保護機能を有する保護付FETを使用
し、第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子
との熱的結合が密になるように配置するとよい。
The FETs with protection have an overcurrent protection function of detecting an overcurrent flowing in the element and forcibly turning off the element, and those having an overheat of the element and forcibly turning off the element. One having an overheat protection function and one having both functions are known, and any one of them can be used as the second switching element as long as it can protect the first switching element from overcurrent. FET with protection
However, it is more preferable to use a protected FET having an overheat protection function for the second switching element, and to ensure close thermal coupling between the first switching element and the second switching element. It is good to arrange so that.

【0020】つまり、第2のスイッチング素子に過電流
保護機能を有する保護付FETを使用した場合、その保
護機能により第2のスイッチング素子については過電流
から確実に保護することができるが、第1のスイッチン
グ素子の特性によっては、第1のスイッチング素子を正
常に通電可能な電流値が、第2のスイッチング素子の保
護機能が働く電流値よりも小さくなることがあり、この
場合には、第1のスイッチング素子が過熱し、劣化又は
破損してしまうことがある。
That is, when a protection FET having an overcurrent protection function is used for the second switching element, the protection function can surely protect the second switching element from overcurrent. Depending on the characteristics of the switching element, the current value at which the first switching element can normally be energized may be smaller than the current value at which the protection function of the second switching element operates. In this case, The switching element may overheat and may deteriorate or be damaged.

【0021】従って、第1のスイッチング素子を過電流
からより確実に保護するには、第2のスイッチング素子
に過熱保護機能を有する保護付FETを使用し、しか
も、第2のスイッチング素子自体が過熱していなくて
も、第1のスイッチング素子の過熱によって第2のスイ
ッチング素子の過熱保護機能が働くように、第1のスイ
ッチング素子と第2のスイッチング素子との熱的結合が
密になるように配置することが好ましい。
Therefore, in order to more surely protect the first switching element from overcurrent, a protected FET having an overheat protection function is used for the second switching element, and the second switching element itself is overheated. Even if it is not, the thermal coupling between the first switching element and the second switching element becomes dense so that the overheating protection function of the second switching element works due to the overheating of the first switching element. It is preferable to arrange them.

【0022】一方、保護手段は、第2のスイッチング素
子の両端電圧が所定電圧以上になったときに第1のスイ
ッチング素子を強制的にOFFすることができればよ
く、例えば、その両端電圧が所定電圧以上になったとき
にON状態となって第1のスイッチング素子をOFFす
るようなスイッチング回路を使用すれば、第1のスイッ
チング素子を応答遅れなくOFFすることができるの
で、より好ましい。そして、この場合、例えば、請求項
3に記載のように、そのスイッチング回路として、第2
のスイッチング素子(保護付FET)の両端電圧が所定
電圧以上になると導通して、第1のスイッチング素子
(FET)のゲート電圧をこれがOFFする所定電圧に
切り替えるサイリスタにて構成すれば、保護手段をより
簡単に構成できる。
On the other hand, the protection means only needs to be able to forcibly turn off the first switching element when the voltage across the second switching element becomes equal to or higher than the predetermined voltage. It is more preferable to use a switching circuit in which the first switching element is turned off when the above conditions are turned on so that the first switching element can be turned off without a response delay. In this case, for example, as the switching circuit, the second circuit
If a thyristor that switches the gate voltage of the first switching element (FET) to a predetermined voltage at which the switching element (FET) turns OFF when the voltage across the switching element (FET with protection) becomes equal to or higher than a predetermined voltage, is used as a protection means. It is easier to configure.

【0023】またこのように保護手段をサイリスタにて
構成した場合には、第1のスイッチング素子をOFFす
ることにより、第2のスイッチング素子の両端電圧が低
下しても、サイリスタのON状態は保持され、サイリス
タをリセットするまでは、第1のスイッチング素子のO
FF状態が継続するため、電気負荷が短絡した場合等
に、第1のスイッチング素子が繰返しON・OFFされ
るのを防止できる。
In the case where the protection means is constituted by the thyristor as described above, by turning off the first switching element, the ON state of the thyristor is maintained even if the voltage across the second switching element drops. Until the thyristor is reset, the first switching element O
Since the FF state continues, it is possible to prevent the first switching element from being repeatedly turned on and off when the electric load is short-circuited.

【0024】なお、本発明の電気負荷の駆動装置として
は、具体的には、例えば請求項4に記載のように、電気
負荷の通電制御を行うプログラマブルコントローラの出
力回路として使用することができる。
The electric load driving device of the present invention can be used as an output circuit of a programmable controller for controlling energization of an electric load, as described in claim 4, for example.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を図面と共
に説明する。まず図1は本発明が適用されたプログラマ
ブルコントローラ(PC)2の出力回路10とその周辺
装置を表わす電気回路図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, FIG. 1 is an electric circuit diagram showing an output circuit 10 of a programmable controller (PC) 2 to which the present invention is applied and its peripheral devices.

【0026】図1に示す如く、出力回路10には、外部
電源(直流)4と負荷6との電源供給経路を形成する信
号線の両端が接続されている。そして、出力回路10に
おいては、外部電源4の正極側から負荷6を通って引き
出された正極側信号線にFET14のドレインが接続さ
れ、外部電源4の負極側から引き出された負極側信号線
にFET12のソースが接続され、FET14のソース
とFET12のドレインとは互いに接続されている。な
お、図1において、FET12及びFET14のドレイ
ン−ソース間に接続されたダイオードD1,D2は、ソ
ース側からドレイン側への電流の流れを許容する寄生ダ
イオードである。
As shown in FIG. 1, the output circuit 10 is connected to both ends of a signal line forming a power supply path between the external power source (DC) 4 and the load 6. In the output circuit 10, the drain of the FET 14 is connected to the positive electrode side signal line drawn from the positive side of the external power source 4 through the load 6, and the negative side signal line drawn from the negative side of the external power source 4 is connected. The source of the FET 12 is connected, and the source of the FET 14 and the drain of the FET 12 are connected to each other. In FIG. 1, the diodes D1 and D2 connected between the drain and the source of the FET 12 and the FET 14 are parasitic diodes that allow the flow of current from the source side to the drain side.

【0027】次に、FET12は、本発明の第2のスイ
ッチング素子に相当するものであり、図2に示す如く、
素子12aの過熱を検出する過熱検出回路12bと、過
熱検出回路12bにて素子12aの過熱が検出されると
素子12aを強制的にOFFする内部ロジック12cと
を内蔵した、過熱保護機能を有する保護付FETから構
成されている。そして、この保護付FET12のゲート
は、抵抗器R1を介して、開閉スイッチSW1とSW2
との接続点に接続されると共に、抵抗器R2を介して、
負極側信号線に接続されたグランドラインGNDに接地
されている。
Next, the FET 12 corresponds to the second switching element of the present invention, and as shown in FIG.
A protection having an overheat protection function, which includes an overheat detection circuit 12b for detecting overheat of the element 12a and an internal logic 12c forcibly turning off the element 12a when the overheat detection circuit 12b detects overheat of the element 12a. It is composed of an attached FET. The gate of the FET 12 with protection is connected to the opening / closing switches SW1 and SW2 via the resistor R1.
It is connected to the connection point with and via the resistor R2,
It is grounded to the ground line GND connected to the negative signal line.

【0028】なお、開閉スイッチSW1,SW2は、P
C2に内蔵されたマイクロコンピュータからなる制御回
路8からの駆動信号を受けて夫々ON・OFFする半導
体スイッチからなり、開閉スイッチSW1の開閉スイッ
チSW2とは反対側端部には、PC2に内蔵された図示
しない電源回路にて生成した電源電圧(定電圧)Vccが
印加されている。このため、保護付FET12のゲート
には、開閉スイッチSW1がONした際に、電源電圧V
ccを抵抗器R1と抵抗器R2とで分圧した所定の駆動電
圧が印加される。つまり、保護付FET12は、開閉ス
イッチSW1のON時にON状態となる。
The open / close switches SW1 and SW2 are set to P
It is composed of a semiconductor switch that is turned on / off in response to a drive signal from a control circuit 8 including a microcomputer built in C2, and is built in PC2 at the end of the open / close switch SW1 opposite to the open / close switch SW2. A power supply voltage (constant voltage) Vcc generated by a power supply circuit (not shown) is applied. Therefore, when the open / close switch SW1 is turned on, the gate of the protection FET 12 has a power supply voltage V
A predetermined drive voltage obtained by dividing cc by resistors R1 and R2 is applied. That is, the protection FET 12 is turned on when the opening / closing switch SW1 is turned on.

【0029】一方、FET14は、本発明の第1のスイ
ッチング素子に相当するものであり、汎用FETから構
成されている。そして、この汎用FET14と、保護付
FET12とは、熱的結合が密となるよう、シリコンラ
バー等、絶縁性を有し且つ熱伝導性の良い部材を介して
互いに密着されている。
On the other hand, the FET 14 corresponds to the first switching element of the present invention and is composed of a general-purpose FET. The general-purpose FET 14 and the protected FET 12 are in close contact with each other through a member having an insulating property and a high thermal conductivity such as silicon rubber so that the thermal coupling is tight.

【0030】また、この汎用FET14のゲートは、抵
抗器R4,R3を介して、開閉スイッチSW2の開閉ス
イッチSW1とは反対側端部に接続されると共に、抵抗
器R5を介してグランドラインGNDに接地されてい
る。従って、汎用FET14のゲートには、開閉スイッ
チSW1,SW2が共にON状態であるときに、電源電
圧Vccを抵抗器R3,R4と抵抗器R5とで分圧した所
定の駆動電圧が印加される。つまり、汎用FET14
は、開閉スイッチSW1,SW2が共にON状態である
ときにON状態となる。
The gate of the general-purpose FET 14 is connected to the end of the open / close switch SW2 opposite to the open / close switch SW1 via resistors R4 and R3, and to the ground line GND via the resistor R5. It is grounded. Therefore, a predetermined drive voltage obtained by dividing the power supply voltage Vcc by the resistors R3, R4 and the resistor R5 is applied to the gate of the general-purpose FET 14 when the open / close switches SW1 and SW2 are both in the ON state. That is, the general-purpose FET 14
Is in the ON state when both the open / close switches SW1 and SW2 are in the ON state.

【0031】また次に、汎用FET14のゲートに駆動
電圧を印加する抵抗器R3と抵抗器R4との接続点に
は、カソードがグランドラインGNDに接地されたサイ
リスタThy1 のアノードが接続されている。そして、こ
のサイリスタThy1 のゲートは、抵抗器R6を介して、
汎用FET14と保護付FET12との接続点aに接続
されると共に、抵抗器R7を介して、グランドラインG
NDに接地されている。
Next, the anode of the thyristor Thy1 whose cathode is grounded to the ground line GND is connected to the connection point between the resistor R3 and the resistor R4 for applying the drive voltage to the gate of the general-purpose FET 14. The gate of this thyristor Thy1 is connected via the resistor R6,
It is connected to the connection point a between the general-purpose FET 14 and the protected FET 12, and also through the resistor R7 to the ground line G.
Grounded to ND.

【0032】従って、サイリスタThy1 のゲートには、
保護付FET12の両端電圧(詳しくはドレイン−ソー
ス間電圧)VDS1 を抵抗器R6と抵抗器R7とで分圧し
た電圧が入力されることになり、この電圧(延いては保
護付FET12の両端電圧)が所定電圧以上になると、
サイリスタThy1 がONして、抵抗器R3と抵抗器R4
との接続点からグランドラインGNDに電流が流れ、汎
用FET14の駆動電圧(ゲート電圧VG2)が低下し
て、汎用FET14がOFFする。
Therefore, the gate of the thyristor Thy1 is
A voltage obtained by dividing the voltage across the protection FET 12 (specifically, the drain-source voltage) VDS1 by the resistors R6 and R7 is input, and this voltage (the voltage across the protection FET 12 is extended. ) Is above a certain voltage,
Thyristor Thy1 is turned on, and resistors R3 and R4
A current flows from the connection point to the ground line GND, the driving voltage (gate voltage VG2) of the general-purpose FET 14 decreases, and the general-purpose FET 14 is turned off.

【0033】次に、上記のように構成された本実施例の
PC2の出力回路10の動作について図3を用いて説明
する。制御回路8は、負荷6を駆動する際には、まず開
閉スイッチSW1に対して駆動信号を出力して、開閉ス
イッチSW1,延いては保護付FET12をONさせ、
その後、開閉スイッチSW2に対して駆動信号を出力し
て、開閉スイッチSW2,延いては汎用FET14をO
Nさせる。これは、汎用FET14が先にONして、負
荷6の駆動を開始する前にサイリスタThy1 が導通する
のを防止するためである。但し、本実施例では、汎用F
ET14をONするための開閉スイッチSW2が、開閉
スイッチSW1を介して、電源電圧Vccを受けるように
構成されているため、開閉スイッチSW2を誤って開閉
スイッチSW1よりも先にONしても、汎用FET14
が保護付FET12よりも先にONすることはなく、こ
の構成により、サイリスタThy1 の誤動作をより確実に
防止できるようにしている。
Next, the operation of the output circuit 10 of the PC 2 of the present embodiment configured as described above will be described with reference to FIG. When driving the load 6, the control circuit 8 first outputs a drive signal to the open / close switch SW1 to turn on the open / close switch SW1, and thus the protected FET 12.
After that, a drive signal is output to the open / close switch SW2 to turn on the open / close switch SW2, and thus the general-purpose FET 14.
N. This is to prevent the general-purpose FET 14 from turning on first and the thyristor Thy1 from becoming conductive before the driving of the load 6 is started. However, in this embodiment, the general-purpose F
Since the open / close switch SW2 for turning on the ET14 is configured to receive the power supply voltage Vcc via the open / close switch SW1, even if the open / close switch SW2 is mistakenly turned on before the open / close switch SW1, FET14
Does not turn on before the FET 12 with protection, and this configuration makes it possible to prevent the malfunction of the thyristor Thy1 more reliably.

【0034】このように保護付FET12,汎用FET
14が順にON状態になると、負荷6の電源供給経路が
閉じられ、これら各FET12,14を介して負荷電流
IDが流れ、負荷6が動作するようになる。そして、こ
のとき、負荷電流ID が正常であれば、保護付FET1
2のドレイン−ソース間電圧VDS1 及び汎用FET14
のドレイン−ソース間電圧VDS2 は、夫々、略0Vとな
るため、サイリスタThy1 が動作することはなく、また
保護付FET12も過熱することはないので、負荷6を
継続して駆動できる。
As described above, the FET 12 with protection and the general-purpose FET
When 14 is sequentially turned on, the power supply path of the load 6 is closed, the load current ID flows through these FETs 12 and 14, and the load 6 is activated. At this time, if the load current ID is normal, the FET with protection 1
2 drain-source voltage VDS1 and general-purpose FET 14
Since the drain-source voltage VDS2 of each is approximately 0 V, the thyristor Thy1 does not operate and the FET 12 with protection does not overheat, so that the load 6 can be continuously driven.

【0035】一方、図3に示す如く、保護付FET12
及び汎用FET14が共にONして(時点t1)、負荷
6を駆動を開始した後、負荷6が短絡すると(時点t
2)、外部電源4からの電源電圧VL が、汎用FET1
4のドレインと保護付FET12のソースとの間に直接
印加されることになり、汎用FET14と保護付FET
12との接続点aの電圧(FET12のドレイン−ソー
ス間電圧VDS1 )は、略0Vから、電源電圧VL を各F
ET14,12のON抵抗にて分圧した電圧を上限とし
て、急上昇するが、このとき、その電圧VDS1 が、サイ
リスタThy1 がONする所定電圧(ON電圧)に達する
と(時点t3)、サイリスタThy1 が導通する。する
と、サイリスタThy1 を介して、抵抗器R3と抵抗器R
4との接続点からグランドラインGND側に電流が流
れ、汎用FET14のゲート電圧VG2が低下し、汎用F
ET14がOFFする。
On the other hand, as shown in FIG.
And the general-purpose FET 14 are both turned on (time point t1), the load 6 is started to drive, and then the load 6 is short-circuited (time point t).
2), the power supply voltage VL from the external power supply 4 is the general-purpose FET1
4 is directly applied between the drain of the FET 4 and the source of the FET 12 with protection.
The voltage at the connection point a with 12 (the drain-source voltage VDS1 of the FET 12) is about 0V, and the power supply voltage VL is F
The voltage divided by the ON resistances of the ETs 14 and 12 rises rapidly as an upper limit. At this time, when the voltage VDS1 reaches a predetermined voltage (ON voltage) at which the thyristor Thy1 turns on (time point t3), the thyristor Thy1 changes Conduct. Then, through the thyristor Thy1, the resistor R3 and the resistor R3
A current flows from the connection point with 4 to the ground line GND side, the gate voltage VG2 of the general-purpose FET 14 decreases, and the general-purpose F
ET14 turns off.

【0036】この結果、負荷6の短絡時には、汎用FE
T14及び保護付FET12を流れる負荷電流ID は、
急峻に立ち上がるものの、その経路が速やかに遮断され
ることになる。つまり、本実施例によれば、負荷6の短
絡時に、汎用FET14や保護付FET12に短絡電流
が流れても、汎用FET14や保護付FET12が短絡
電流により破損する前に短絡電流を遮断し、汎用FET
14や保護付FET12を短絡電流から保護することが
可能になる。
As a result, when the load 6 is short-circuited, the general-purpose FE is
The load current ID flowing through T14 and the FET 12 with protection is
Although it rises sharply, the route will be cut off immediately. That is, according to the present embodiment, even if a short-circuit current flows through the general-purpose FET 14 or the protected FET 12 when the load 6 is short-circuited, the short-circuit current is interrupted before the general-purpose FET 14 or the protected FET 12 is damaged by the short-circuit current. FET
14 and the FET 12 with protection can be protected from a short circuit current.

【0037】そして、サイリスタThy1 は、一旦導通す
ると電流が0又は略0になるまで(つまりリセットされ
るまで)導通状態を保持することから、汎用FET14
がOFFして、保護付FET12のドレイン−ソース間
電圧が0Vになっても、汎用FET14が再びONする
ようなことはなく、その後、開閉スイッチSW2をOF
Fして、サイリスタThy1 をリセットするまで、その状
態が保持される。
Since the thyristor Thy1 maintains the conductive state until the current becomes 0 or substantially 0 (that is, until it is reset) once it is conductive, the general-purpose FET 14
Is turned off and the drain-source voltage of the protected FET 12 becomes 0 V, the general-purpose FET 14 does not turn on again, and then the open / close switch SW2 is turned off.
Until F, the thyristor Thy1 is reset, that state is held.

【0038】また次に、図3に示すように、保護付FE
T12及び汎用FET14が共にONして(時点t
4)、負荷6の駆動を開始してから、負荷電流ID が定
常電流よりも上昇して、電源供給回路に過電流が流れ出
すと(時点t5)、その電流の上昇に伴い汎用FET1
4及び保護付FET12の発熱量が増大する。
Next, as shown in FIG.
Both T12 and general-purpose FET 14 are turned on (at time t
4) After the driving of the load 6 is started, the load current ID rises above the steady current and an overcurrent begins to flow into the power supply circuit (time point t5).
4 and the amount of heat generated by the FET 12 with protection increases.

【0039】そして、汎用FET14及び保護付FET
12の発熱量の増大により、保護付FET12内の過熱
検出回路12bが素子12aの異常発熱を検出すると
(時点t6)、素子12a(つまり保護付FET12)
を強制的にOFFするため、負荷の電源供給経路が遮断
される。
The general-purpose FET 14 and the FET with protection
When the overheat detection circuit 12b in the FET 12 with protection detects abnormal heat generation of the element 12a (time point t6) due to an increase in the amount of heat generated by the element 12, the element 12a (that is, FET 12 with protection).
Is forcibly turned off, the power supply path of the load is cut off.

【0040】またこのように保護付FET12がOFF
すると、汎用FET14はON状態であるため、保護付
FET12のドレイン−ソース間電圧VDS1 は、電源電
圧VL を上限として、略0Vから急上昇するが、上記短
絡時と同様、その電圧VDS1が、サイリスタThy1 のO
N電圧に達すると(時点t7)、サイリスタThy1 が導
通するため、汎用FET14もOFF状態となり、その
後、開閉スイッチSW2をOFFして、サイリスタThy
1 をリセットするまで、この状態が保持される。
Further, as described above, the FET 12 with protection is turned off.
Then, since the general-purpose FET 14 is in the ON state, the drain-source voltage VDS1 of the FET 12 with protection rises sharply from about 0 V with the power supply voltage VL as the upper limit, but as in the case of the short circuit, the voltage VDS1 is the same as the thyristor Thy1. O
When the N voltage is reached (time point t7), the thyristor Thy1 becomes conductive, so that the general-purpose FET 14 is also turned off, and then the open / close switch SW2 is turned off and the thyristor Thy is turned on.
This state is retained until you reset 1.

【0041】従って、本実施例によれば、負荷6の電気
抵抗の減少等によって、負荷6に過電流が流れるように
なったとしても、過電流により汎用FET14及び保護
付FET12が過熱し、劣化或は破損するのを防止する
ことができる。そして、本実施例では、こうした過電流
保護を、保護付FET12の過熱保護機能によって実現
するため、過電流保護のために特別な保護回路を別途設
ける必要はなく、比較的簡単な回路にて、負荷6の短絡
及び過電流から出力回路10を保護することができる。
Therefore, according to this embodiment, even if an overcurrent flows through the load 6 due to a decrease in the electric resistance of the load 6 or the like, the overcurrent causes the general-purpose FET 14 and the protection FET 12 to overheat and deteriorate. Or, it can be prevented from being damaged. Further, in the present embodiment, since such overcurrent protection is realized by the overheat protection function of the FET 12 with protection, it is not necessary to separately provide a special protection circuit for overcurrent protection, and a relatively simple circuit is used. The output circuit 10 can be protected from a short circuit of the load 6 and an overcurrent.

【0042】以上、本発明の一実施例について説明した
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種
々の態様をとることができる。例えば、上記実施例で
は、PC2の出力回路10に本発明を適用したものにつ
いて説明したが、本発明は、電気負荷の電源供給経路に
設けられたスイッチング素子をON・OFFして電気負
荷を通電制御する駆動装置であれば、上記実施例と同様
に適用して、同様の効果を得ることができる。
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment and can take various modes. For example, in the above embodiment, the present invention is applied to the output circuit 10 of the PC 2, but the present invention turns on / off the switching element provided in the power supply path of the electric load to energize the electric load. If it is a drive device that controls, it can be applied in the same manner as the above-mentioned embodiment and the same effect can be obtained.

【0043】また、上記実施例では、直流の外部電源4
からの電源供給によって、負荷6を直流駆動する場合に
ついて説明したが、本発明は、交流電源からの電源供給
によって負荷を交流駆動する装置であっても適用でき
る。なお、この場合、第1及び第2のスイッチング素子
を、汎用FETと保護付FETとで構成するには、負荷
電流を双方向に流すために、各スイッチング素子を一対
のFETにて構成する必要があり、その回路構成は若干
複雑になるが、基本的には、上記実施例と同様に、保護
付FETにて構成した第2のスイッチング素子両端の電
圧から負荷の短絡を検出して、第1のスイッチング素子
を構成する汎用FETをOFFすればよいため、容易に
実現することができる。
In the above embodiment, the DC external power source 4 is used.
Although the case where the load 6 is driven by direct current from the power source described above has been described, the present invention is also applicable to an apparatus that drives the load by alternating current by supplying power from an alternating current power source. In this case, in order to configure the first and second switching elements with the general-purpose FET and the protected FET, it is necessary to configure each switching element with a pair of FETs in order to flow the load current in both directions. However, the circuit configuration is slightly complicated, but basically, similar to the above-described embodiment, the short circuit of the load is detected from the voltage across the second switching element configured by the protected FET, Since it is only necessary to turn off the general-purpose FET that constitutes the switching element of No. 1, it can be easily realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 実施例のプログラマブルコントローラの出力
回路の構成を表わす電気回路図である。
FIG. 1 is an electric circuit diagram showing a configuration of an output circuit of a programmable controller according to an embodiment.

【図2】 保護付FETの構成を説明する説明図であ
る。
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a protected FET.

【図3】 実施例の出力回路の保護動作を説明する説明
図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a protection operation of the output circuit according to the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2…PC(プログラマブルコントーロラ) 4…外部電
源 6…負荷 8…制御回路 10…出力回路 12…保護付FE
T 12a…素子 12b…過熱検出回路 12c…内
部ロジック 14…汎用FET SW1,SW2…開閉スイッチ Thy1 …サイリスタ R1〜R7…抵抗器
2 ... PC (programmable controller) 4 ... External power supply 6 ... Load 8 ... Control circuit 10 ... Output circuit 12 ... FE with protection
T 12a ... Element 12b ... Overheat detection circuit 12c ... Internal logic 14 ... General-purpose FET SW1, SW2 ... Open / close switch Thy1 ... Thyristor R1 to R7 ... Resistor

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 外部電源から電気負荷に電源供給を行う
電源供給経路に設けられ、外部から入力される駆動信号
によりON・OFFして該電源供給経路を導通・遮断す
る第1のスイッチング素子を備えた電気負荷の駆動装置
において、 前記第1のスイッチング素子に第2のスイッチング素子
を直列接続すると共に、該第2のスイッチング素子の両
端電圧が所定電圧以上になると上記第1のスイッチング
素子をOFFして前記電源供給経路を遮断する保護手段
を設け、 少なくとも前記電気負荷の通電時には、前記第2のスイ
ッチング素子が前記第1のスイッチング素子よりも先に
ONするように構成してなることを特徴とする電気負荷
の駆動装置。
1. A first switching element which is provided in a power supply path for supplying power from an external power supply to an electric load and which is turned on / off by a drive signal input from the outside to connect / disconnect the power supply path. In a drive device for an electric load provided, a second switching element is connected in series to the first switching element, and the first switching element is turned off when the voltage across the second switching element exceeds a predetermined voltage. And a protection means for cutting off the power supply path is provided, and the second switching element is turned on before the first switching element at least when the electric load is energized. Drive device for electric load.
【請求項2】 前記スイッチング素子は、FETからな
り、前記第2のスイッチング素子は、過電流又は過熱を
検出して強制的に導通状態を解除する保護機能を有する
保護付FETからなることを特徴とする請求項1に記載
の電気負荷の駆動装置。
2. The switching element is composed of a FET, and the second switching element is composed of a protected FET having a protection function of detecting an overcurrent or overheat and forcibly releasing the conductive state. The drive device for an electric load according to claim 1.
【請求項3】 前記保護手段は、前記保護付FETの両
端電圧が所定電圧以上になると導通して、前記FETの
ゲート電圧を該FETがOFFする所定電圧に切り替え
るサイリスタからなることを特徴とする請求項2に記載
の電気負荷の駆動装置。
3. The protection means comprises a thyristor which conducts when the voltage across the FET with protection reaches a predetermined voltage or higher and switches the gate voltage of the FET to a predetermined voltage at which the FET is turned off. The drive device for the electric load according to claim 2.
【請求項4】 前記駆動装置は、電気負荷を所定の制御
プログラムに従って駆動制御するプログラマブルコント
ローラの出力回路であることを特徴とする請求項1〜請
求項3いずれか記載の電気負荷の駆動装置。
4. The drive device for an electric load according to claim 1, wherein the drive device is an output circuit of a programmable controller that drives and controls the electric load according to a predetermined control program.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040021757A (en) * 2002-09-04 2004-03-11 중앙전자정밀기기주식회사 Electrical load
JP2006296096A (en) * 2005-04-12 2006-10-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd Regenerative resistor protection device
CN109787596A (en) * 2018-12-25 2019-05-21 深圳市优必选科技有限公司 Current foldback circuit, switch tube driving circuit and electrical equipment

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