JPH10270632A - 負荷駆動回路 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ヒューズレスで負荷回路を過大電流から保護
する。 【解決手段】 負荷２を駆動する半導体素子として、感
温保護機能を有するインテリジェントパワーデバイス
（以下、ＩＰＤという）１０を用い、その感温温度を負
荷電流の許容電流値に対応して設定する。具体的には、
パワーＭＯＳＦＥＴ１１のオン抵抗値をＲON、ＩＰＤ１
０の雰囲気温度をＴROOM、ＩＰＤ１０の放熱系全体の熱
抵抗値をＲTEMP、許容電流値をＩ、感温温度をＴSDとし
たとき、感温温度ＴSDを、ＴSD＝Ｉ2 ×ＲON×ＲTEMP＋
ＴROOMにて設定する。このように許容電流値に対応して
感温温度を設定することにより、負荷電流が許容電流値
に達すると、その時の感温温度にてＩＰＤ１０は負荷電
流の供給を停止し、負荷回路を過大電流から保護する。
する。 【解決手段】 負荷２を駆動する半導体素子として、感
温保護機能を有するインテリジェントパワーデバイス
（以下、ＩＰＤという）１０を用い、その感温温度を負
荷電流の許容電流値に対応して設定する。具体的には、
パワーＭＯＳＦＥＴ１１のオン抵抗値をＲON、ＩＰＤ１
０の雰囲気温度をＴROOM、ＩＰＤ１０の放熱系全体の熱
抵抗値をＲTEMP、許容電流値をＩ、感温温度をＴSDとし
たとき、感温温度ＴSDを、ＴSD＝Ｉ2 ×ＲON×ＲTEMP＋
ＴROOMにて設定する。このように許容電流値に対応して
感温温度を設定することにより、負荷電流が許容電流値
に達すると、その時の感温温度にてＩＰＤ１０は負荷電
流の供給を停止し、負荷回路を過大電流から保護する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体リレーを用
いて負荷を駆動する負荷駆動回路に関する。
いて負荷を駆動する負荷駆動回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、自動車用電装品において、半導体
リレー（例えば、パワーＭＯＳＦＥＴ）を用いてランプ
系、モータ系などの各種負荷を駆動するようにしてい
る。この負荷を駆動する回路においては、ワイヤーハー
ネスのショートあるいは負荷内でのデッドショートなど
により、負荷回路に許容電流値以上の過大電流が流れる
のを阻止するため、パワーＭＯＳＦＥＴに直列にヒュー
ズが挿入接続されている。
リレー（例えば、パワーＭＯＳＦＥＴ）を用いてランプ
系、モータ系などの各種負荷を駆動するようにしてい
る。この負荷を駆動する回路においては、ワイヤーハー
ネスのショートあるいは負荷内でのデッドショートなど
により、負荷回路に許容電流値以上の過大電流が流れる
のを阻止するため、パワーＭＯＳＦＥＴに直列にヒュー
ズが挿入接続されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】近年、車両の小型、軽
量化のため、ヒューズを用いずに、負荷および負荷に接
続されたワイヤーハーネスからなる負荷回路を上述した
過大電流から保護したいという要望がある。この場合、
例えば、負荷を駆動するパワーＭＯＳＦＥＴに直列に電
流検出用の抵抗を接続し、その抵抗での降下電圧から負
荷電流を検出し、負荷電流が過大電流になったときに、
負荷電流の供給を停止もしくは制限するようにすれば、
ヒューズを用いずに負荷駆動回路を構成することができ
る（例えば、特開平８−４７１６８号公報参照）。
量化のため、ヒューズを用いずに、負荷および負荷に接
続されたワイヤーハーネスからなる負荷回路を上述した
過大電流から保護したいという要望がある。この場合、
例えば、負荷を駆動するパワーＭＯＳＦＥＴに直列に電
流検出用の抵抗を接続し、その抵抗での降下電圧から負
荷電流を検出し、負荷電流が過大電流になったときに、
負荷電流の供給を停止もしくは制限するようにすれば、
ヒューズを用いずに負荷駆動回路を構成することができ
る（例えば、特開平８−４７１６８号公報参照）。
【０００４】しかしながら、このような構成では、電流
検出用の抵抗を必要とするのみならず、検出した負荷電
流に応じてパワーＭＯＳＦＥＴを制御し過大電流から負
荷回路を保護するための制御回路が必要となる。本発明
は上記問題に鑑みたもので、負荷電流の検出を行わず
に、ヒューズレスで負荷回路を過大電流から保護するこ
とを目的とする。
検出用の抵抗を必要とするのみならず、検出した負荷電
流に応じてパワーＭＯＳＦＥＴを制御し過大電流から負
荷回路を保護するための制御回路が必要となる。本発明
は上記問題に鑑みたもので、負荷電流の検出を行わず
に、ヒューズレスで負荷回路を過大電流から保護するこ
とを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、近年、自
動車用電装品の負荷駆動に使用されているインテリジェ
ントパワーデバイス（以下、単にＩＰＤという）に着目
した。このＩＰＤは、感温温度が所定温度（例えば、１
７５℃±２５℃）になると、作動停止して、素子自身を
過熱から保護する感温保護機能を有するものである。
動車用電装品の負荷駆動に使用されているインテリジェ
ントパワーデバイス（以下、単にＩＰＤという）に着目
した。このＩＰＤは、感温温度が所定温度（例えば、１
７５℃±２５℃）になると、作動停止して、素子自身を
過熱から保護する感温保護機能を有するものである。
【０００６】本発明者らは、このＩＰＤにおける感温温
度を従来使用されているＩＰＤの感温温度より低下さ
せ、その感温保護機能をヒューズ代わりの電流遮断機能
として働かせることにより、素子自身ではなく負荷回路
を過大電流から保護することを考えた。すなわち、負荷
電流の許容電流値に対応して感温温度を設定すれば、負
荷電流が許容電流値になったとき負荷電流の供給停止を
図ることができ、負荷回路を過大電流から保護すること
ができる。
度を従来使用されているＩＰＤの感温温度より低下さ
せ、その感温保護機能をヒューズ代わりの電流遮断機能
として働かせることにより、素子自身ではなく負荷回路
を過大電流から保護することを考えた。すなわち、負荷
電流の許容電流値に対応して感温温度を設定すれば、負
荷電流が許容電流値になったとき負荷電流の供給停止を
図ることができ、負荷回路を過大電流から保護すること
ができる。
【０００７】本発明は上記検討を基になされたもので、
請求項１に記載の発明においては、負荷（２）を駆動す
る半導体リレー（１０）として、７０℃以上１４０℃未
満の所定の感温温度になったとき、負荷（２）への電流
供給を停止する電流遮断機能を有するものを用いたこと
を特徴としている。このように、従来のものよりも低温
域で感温保護機能を働かせ、その感温保護機能をヒュー
ズ代わりの電流遮断機能として用いることにより、ヒュ
ーズレスで負荷回路を過大電流から保護することができ
る。
請求項１に記載の発明においては、負荷（２）を駆動す
る半導体リレー（１０）として、７０℃以上１４０℃未
満の所定の感温温度になったとき、負荷（２）への電流
供給を停止する電流遮断機能を有するものを用いたこと
を特徴としている。このように、従来のものよりも低温
域で感温保護機能を働かせ、その感温保護機能をヒュー
ズ代わりの電流遮断機能として用いることにより、ヒュ
ーズレスで負荷回路を過大電流から保護することができ
る。
【０００８】請求項２に記載の発明においては、負荷
（２）を駆動する半導体リレー（１０）として、負荷電
流の許容電流値に対応して設定された感温温度で、負荷
（２）への電流供給を停止する電流遮断機能を有するも
のを用いたことを特徴としている。従って、負荷電流が
許容電流値になると、そのときの感温温度で負荷への電
流供給を停止することができるので、ヒューズレスで負
荷回路を過大電流から保護することができる。
（２）を駆動する半導体リレー（１０）として、負荷電
流の許容電流値に対応して設定された感温温度で、負荷
（２）への電流供給を停止する電流遮断機能を有するも
のを用いたことを特徴としている。従って、負荷電流が
許容電流値になると、そのときの感温温度で負荷への電
流供給を停止することができるので、ヒューズレスで負
荷回路を過大電流から保護することができる。
【０００９】また、請求項３に記載の発明のように、半
導体リレー（１０）に、感温温度を調整することができ
る調整手段（１３ａ）を設けるようにすれば、半導体リ
レーの感温温度を所望の値に容易に設定することができ
る。また、請求項４に記載の発明のように、半導体リレ
ー（１０）の放熱経路に、半導体リレー（１０）の放熱
系の熱抵抗値を調整することができる熱抵抗体（２４）
を設けるようにすれば、半導体リレーの感温温度あるい
は許容電流値などを所望の値に容易に設定することがで
きる。
導体リレー（１０）に、感温温度を調整することができ
る調整手段（１３ａ）を設けるようにすれば、半導体リ
レーの感温温度を所望の値に容易に設定することができ
る。また、請求項４に記載の発明のように、半導体リレ
ー（１０）の放熱経路に、半導体リレー（１０）の放熱
系の熱抵抗値を調整することができる熱抵抗体（２４）
を設けるようにすれば、半導体リレーの感温温度あるい
は許容電流値などを所望の値に容易に設定することがで
きる。
【００１０】請求項５に記載の発明においては、予め種
々の感温温度を有する半導体リレーを用意しておき、所
望の感温温度を有する半導体リレー（１０）を用いて請
求項１又は２に記載の負荷駆動回路を形成することを特
徴としている。従って、半導体リレーに製造ばらつきが
あっても所望の感温温度を有する半導体リレーを用いた
回路を構成することができる。
々の感温温度を有する半導体リレーを用意しておき、所
望の感温温度を有する半導体リレー（１０）を用いて請
求項１又は２に記載の負荷駆動回路を形成することを特
徴としている。従って、半導体リレーに製造ばらつきが
あっても所望の感温温度を有する半導体リレーを用いた
回路を構成することができる。
【００１１】また、請求項６に記載の発明においては、
請求項４に記載の負荷駆動回路において、半導体リレー
（１０）と放熱板（２６）の間に、熱抵抗体（２４）を
介在させた実装構造を提供することができる。また、請
求項７に記載の発明においては、請求項４に記載の負荷
駆動回路において、熱抵抗体（２４）の熱抵抗値を調整
して、負荷（２）への電流供給を停止する電流値を設定
することができる。この場合、請求項８に記載の発明の
ように、半導体リレー（１０）を半田付けする場合の半
田を熱抵抗体（２４）とし、半田の面積を調整して、負
荷（２）への電流供給を停止する電流値を設定するよう
にすれば、安価かつ容易に遮断電流値を設定することが
できる。
請求項４に記載の負荷駆動回路において、半導体リレー
（１０）と放熱板（２６）の間に、熱抵抗体（２４）を
介在させた実装構造を提供することができる。また、請
求項７に記載の発明においては、請求項４に記載の負荷
駆動回路において、熱抵抗体（２４）の熱抵抗値を調整
して、負荷（２）への電流供給を停止する電流値を設定
することができる。この場合、請求項８に記載の発明の
ように、半導体リレー（１０）を半田付けする場合の半
田を熱抵抗体（２４）とし、半田の面積を調整して、負
荷（２）への電流供給を停止する電流値を設定するよう
にすれば、安価かつ容易に遮断電流値を設定することが
できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。図１に、本発明の一実施形態に係る
自動車用の負荷駆動回路の構成を示す。この一実施形態
においては、車載バッテリ１と自動車用電装品における
ランプ系、モータ系などの負荷２との間に、負荷２を駆
動する半導体リレーとしてＩＰＤ１０を接続し、ヒュー
ズレスで負荷２の駆動を行うようにしている。
について説明する。図１に、本発明の一実施形態に係る
自動車用の負荷駆動回路の構成を示す。この一実施形態
においては、車載バッテリ１と自動車用電装品における
ランプ系、モータ系などの負荷２との間に、負荷２を駆
動する半導体リレーとしてＩＰＤ１０を接続し、ヒュー
ズレスで負荷２の駆動を行うようにしている。
【００１３】このＩＰＤ１０は、例えば負荷２に直列接
続されたＰチャネル型パワーＭＯＳＦＥＴ１１を備えて
おり、制御回路３からの制御信号により負荷２に負荷電
流を供給して負荷２を駆動する。また、ＩＰＤ１０は、
感温温度が所定温度になると、パワーＭＯＳＦＥＴ１１
の作動を停止する感温保護機能を有している。このた
め、ＩＰＤ１０は、ＩＰＤ１０のジャンクション温度を
検出しその温度に比例した電圧を発生する温度検出回路
（例えば、温度に応じて出力電圧が変化するダイオード
を用いた回路構成のもの）１２と、基準電圧を発生する
基準電圧発生回路１３と、温度検出回路１２からの出力
電圧と基準電圧発生回路１３からの基準電圧とを比較判
定する比較判定回路１４と、比較判定回路１４の比較結
果を示す出力によりパワーＭＯＳＦＥＴ１１をオフさせ
る遮断回路１５から構成されている。なお、上述したＩ
ＰＤ１０は半導体パッケージとして構成されている。
続されたＰチャネル型パワーＭＯＳＦＥＴ１１を備えて
おり、制御回路３からの制御信号により負荷２に負荷電
流を供給して負荷２を駆動する。また、ＩＰＤ１０は、
感温温度が所定温度になると、パワーＭＯＳＦＥＴ１１
の作動を停止する感温保護機能を有している。このた
め、ＩＰＤ１０は、ＩＰＤ１０のジャンクション温度を
検出しその温度に比例した電圧を発生する温度検出回路
（例えば、温度に応じて出力電圧が変化するダイオード
を用いた回路構成のもの）１２と、基準電圧を発生する
基準電圧発生回路１３と、温度検出回路１２からの出力
電圧と基準電圧発生回路１３からの基準電圧とを比較判
定する比較判定回路１４と、比較判定回路１４の比較結
果を示す出力によりパワーＭＯＳＦＥＴ１１をオフさせ
る遮断回路１５から構成されている。なお、上述したＩ
ＰＤ１０は半導体パッケージとして構成されている。
【００１４】このようなＩＰＤ１０の構成自体は従来と
同様のもので、ＩＰＤ１０の温度が上昇し感温温度に達
すると、温度検出回路１２の出力電圧と基準電圧発生回
路１３の基準電圧の大小関係が反転し、比較判定回路１
４の出力電圧レベルが変化して、遮断回路１５によりパ
ワーＭＯＳＦＥＴ１１をオフさせる。上記した構成にお
いて、パワーＭＯＳＦＥＴ１１のオン抵抗値をＲON、負
荷電流の許容電流値をＩとすると、パワーＭＯＳＦＥＴ
１１の消費電力Ｗは、数式１で表される。
同様のもので、ＩＰＤ１０の温度が上昇し感温温度に達
すると、温度検出回路１２の出力電圧と基準電圧発生回
路１３の基準電圧の大小関係が反転し、比較判定回路１
４の出力電圧レベルが変化して、遮断回路１５によりパ
ワーＭＯＳＦＥＴ１１をオフさせる。上記した構成にお
いて、パワーＭＯＳＦＥＴ１１のオン抵抗値をＲON、負
荷電流の許容電流値をＩとすると、パワーＭＯＳＦＥＴ
１１の消費電力Ｗは、数式１で表される。
【００１５】
【数１】Ｗ＝Ｉ2 ・ＲON また、ＩＰＤ１０の雰囲気温度（使用環境温度）をＴ
ROOM、ＩＰＤ１０の感温温度をＴSDとすると、ＩＰＤ１
０の放熱系全体の熱抵抗値ＲTEMP（℃／Ｗ）は、数式２
で表される。
ROOM、ＩＰＤ１０の感温温度をＴSDとすると、ＩＰＤ１
０の放熱系全体の熱抵抗値ＲTEMP（℃／Ｗ）は、数式２
で表される。
【００１６】
【数２】ＲTEMP＝（ＴSD−ＴROOM）／Ｗ 従って、数式１、数式２により、感温温度ＴSDは、数式
３により表される。
３により表される。
【００１７】
【数３】 ＴSD＝Ｉ2 ×ＲON×ＲTEMP＋ＴROOM この数式３から分かるように、ＩＰＤ１０の感温温度Ｔ
SDは、負荷電流の許容電流値Ｉに対応している。そこ
で、本実施形態においては、感温温度ＴSDが負荷電流の
許容電流値Ｉに対応して設定されたＩＰＤ１０を用い、
ＩＰＤ１０の感温保護機能を、ヒューズ代わりの電流遮
断機能として働かせるようにしている。このことによ
り、負荷電流が許容電流値になると、そのときの感温温
度にてパワーＭＯＳＦＥＴ１１がオフし、負荷回路（Ｉ
ＰＤ１０とアース間のワイヤーハーネスおよび負荷２）
を過大電流から保護することができる。
SDは、負荷電流の許容電流値Ｉに対応している。そこ
で、本実施形態においては、感温温度ＴSDが負荷電流の
許容電流値Ｉに対応して設定されたＩＰＤ１０を用い、
ＩＰＤ１０の感温保護機能を、ヒューズ代わりの電流遮
断機能として働かせるようにしている。このことによ
り、負荷電流が許容電流値になると、そのときの感温温
度にてパワーＭＯＳＦＥＴ１１がオフし、負荷回路（Ｉ
ＰＤ１０とアース間のワイヤーハーネスおよび負荷２）
を過大電流から保護することができる。
【００１８】次に、具体的な感温温度ＴSDの設定につい
て説明する。 （設定例１）オン抵抗値ＲONが０．１ΩのパワーＭＯＳ
ＦＥＴ１１を使用し、雰囲気温度Ｔ ROOMを７５℃、熱抵
抗値ＲTEMPを１０℃／Ｗとし、許容電流値Ｉを３Ａとし
て感温保護機能を作動させたいときは、数式３より、感
温温度ＴSDを３2 ×０．１×１０＋７５＝８４℃に設定
する。 （設定例２）オン抵抗値ＲONが０．２ΩのパワーＭＯＳ
ＦＥＴ１１を使用し、雰囲気温度Ｔ ROOMを７５℃、熱抵
抗値ＲTEMPを１０℃／Ｗとし、許容電流値Ｉを５Ａとし
て感温保護機能を作動させたいときは、数式３より、感
温温度ＴSDを５2 ×０．２×１０＋７５＝１２５℃に設
定する。
て説明する。 （設定例１）オン抵抗値ＲONが０．１ΩのパワーＭＯＳ
ＦＥＴ１１を使用し、雰囲気温度Ｔ ROOMを７５℃、熱抵
抗値ＲTEMPを１０℃／Ｗとし、許容電流値Ｉを３Ａとし
て感温保護機能を作動させたいときは、数式３より、感
温温度ＴSDを３2 ×０．１×１０＋７５＝８４℃に設定
する。 （設定例２）オン抵抗値ＲONが０．２ΩのパワーＭＯＳ
ＦＥＴ１１を使用し、雰囲気温度Ｔ ROOMを７５℃、熱抵
抗値ＲTEMPを１０℃／Ｗとし、許容電流値Ｉを５Ａとし
て感温保護機能を作動させたいときは、数式３より、感
温温度ＴSDを５2 ×０．２×１０＋７５＝１２５℃に設
定する。
【００１９】上記した感温温度ＴSDは、例えば、ＩＰＤ
１０を構成する基準電圧発生回路１３からの基準電圧を
調整することにより設定することができる。この場合、
基準電圧が抵抗分割により設定されているときには、そ
の抵抗値を調整して感温温度ＴSDを所望の値に設定する
ことができる。また、ＩＰＤ１０の感温温度ＴSDは、Ｉ
ＰＤ１０の製造ばらつきにより変化するが、製造された
ＩＰＤの感温温度ＴSDを測定し、異なった感温温度ＴSD
を有するＩＰＤを予め複数用意しておけば、所望の感温
温度ＴSDを有するＩＰＤを選定して、図１に示す負荷駆
動回路を形成することができる。
１０を構成する基準電圧発生回路１３からの基準電圧を
調整することにより設定することができる。この場合、
基準電圧が抵抗分割により設定されているときには、そ
の抵抗値を調整して感温温度ＴSDを所望の値に設定する
ことができる。また、ＩＰＤ１０の感温温度ＴSDは、Ｉ
ＰＤ１０の製造ばらつきにより変化するが、製造された
ＩＰＤの感温温度ＴSDを測定し、異なった感温温度ＴSD
を有するＩＰＤを予め複数用意しておけば、所望の感温
温度ＴSDを有するＩＰＤを選定して、図１に示す負荷駆
動回路を形成することができる。
【００２０】また、図１に示すように、基準電圧発生回
路１３で調整抵抗１３ａを一構成要素として有する回路
を使用したＩＰＤ１０においては、調整抵抗１３ａの直
列抵抗の抵抗分割により基準電圧を出力するように構成
されているため、調整抵抗１３ａをトリミングして、所
望の感温温度に調整することができる。図２に、ＩＰＤ
１０の実装構造を示す。
路１３で調整抵抗１３ａを一構成要素として有する回路
を使用したＩＰＤ１０においては、調整抵抗１３ａの直
列抵抗の抵抗分割により基準電圧を出力するように構成
されているため、調整抵抗１３ａをトリミングして、所
望の感温温度に調整することができる。図２に、ＩＰＤ
１０の実装構造を示す。
【００２１】プリント基板２１上に、ボンディングパッ
ド２２、ダイパッド２３が形成されている。ＩＰＤ１０
は、ダイパッド２３上に熱抵抗体（例えば、モリブデ
ン、４２アロイ等の金属、窒化アルミ等のセラミック、
シリコンシート、雲母など）２４を介して取り付けられ
ており、Ａｌワイヤ２５を用いてボンディングパッド２
２にボンディングされている。また、プリント基板２１
の裏面側にはＡｌの放熱板２６が取り付けられている。
ド２２、ダイパッド２３が形成されている。ＩＰＤ１０
は、ダイパッド２３上に熱抵抗体（例えば、モリブデ
ン、４２アロイ等の金属、窒化アルミ等のセラミック、
シリコンシート、雲母など）２４を介して取り付けられ
ており、Ａｌワイヤ２５を用いてボンディングパッド２
２にボンディングされている。また、プリント基板２１
の裏面側にはＡｌの放熱板２６が取り付けられている。
【００２２】このような構成において、ＩＰＤ１０から
の熱は、放熱板２６により放熱される。ここで、その放
熱経路に熱抵抗体２４を介在させることにより、ＩＰＤ
１０の感温温度ＴSDを所望の値に調整することができ
る。すなわち、熱抵抗体２４を含んでＩＰＤ１０の放熱
系全体の熱抵抗値ＲTEMPが設定されるため、熱抵抗体２
４により、感温温度ＴSDを所望の値に調整することがで
きる。
の熱は、放熱板２６により放熱される。ここで、その放
熱経路に熱抵抗体２４を介在させることにより、ＩＰＤ
１０の感温温度ＴSDを所望の値に調整することができ
る。すなわち、熱抵抗体２４を含んでＩＰＤ１０の放熱
系全体の熱抵抗値ＲTEMPが設定されるため、熱抵抗体２
４により、感温温度ＴSDを所望の値に調整することがで
きる。
【００２３】また、熱抵抗値ＲTEMPは、数式３から数式
４のように表される。
４のように表される。
【００２４】
【数４】ＲTEMP＝（ＴSD−ＴROOM）／ＲON／Ｉ2 ここで、例えば、上述した設定例２において、許容電流
値Ｉを５Ａ、感温温度ＴSDを１２５℃に設定されたＩＰ
Ｄ１０を、許容電流値Ｉを２．５Ａとして使用したい場
合、このときの熱抵抗値ＲTEMPは、数式４から（１２５
−７５）／０．２／２．５2 ＝４０℃／Ｗとなる。
値Ｉを５Ａ、感温温度ＴSDを１２５℃に設定されたＩＰ
Ｄ１０を、許容電流値Ｉを２．５Ａとして使用したい場
合、このときの熱抵抗値ＲTEMPは、数式４から（１２５
−７５）／０．２／２．５2 ＝４０℃／Ｗとなる。
【００２５】従って、設定例２における熱抵抗値ＲTEMP
（＝１０℃／Ｗ）に対し、３０℃／Ｗの熱抵抗体２４を
介在させれば、同じＩＰＤ１０を用い、許容電流値Ｉを
２．５Ａとして使用することができる。なお、熱抵抗体
２４の熱抵抗値は次のようにして調整することができ
る。まず第１に、熱抵抗体２４の接続面積（半田付け面
積）を変える。接続面積を小さくすると熱抵抗値を大き
くすることができる。第２に、熱抵抗体２４の厚さを変
更する。熱抵抗体２４を厚くすると熱抵抗値が大きくな
り、薄くすると熱抵抗値が小さくなる。第３に、熱抵抗
体２４の材質（熱伝導率）を変える。
（＝１０℃／Ｗ）に対し、３０℃／Ｗの熱抵抗体２４を
介在させれば、同じＩＰＤ１０を用い、許容電流値Ｉを
２．５Ａとして使用することができる。なお、熱抵抗体
２４の熱抵抗値は次のようにして調整することができ
る。まず第１に、熱抵抗体２４の接続面積（半田付け面
積）を変える。接続面積を小さくすると熱抵抗値を大き
くすることができる。第２に、熱抵抗体２４の厚さを変
更する。熱抵抗体２４を厚くすると熱抵抗値が大きくな
り、薄くすると熱抵抗値が小さくなる。第３に、熱抵抗
体２４の材質（熱伝導率）を変える。
【００２６】また、ＩＰＤ１０を半田付けする半田付け
の面積を小さくすることでＩＰＤ１０の熱抵抗値を大き
くすることができるので、ＩＰＤ１０の半田付けの半田
そのものを熱抵抗体２４として構成することも可能であ
る。この場合、半田そのもので熱抵抗値を調整すること
ができ、安価かつ容易に、過電流検出電流値を設定する
ことができる。
の面積を小さくすることでＩＰＤ１０の熱抵抗値を大き
くすることができるので、ＩＰＤ１０の半田付けの半田
そのものを熱抵抗体２４として構成することも可能であ
る。この場合、半田そのもので熱抵抗値を調整すること
ができ、安価かつ容易に、過電流検出電流値を設定する
ことができる。
【００２７】なお、ＩＰＤ１０は、図２に示すような半
導体素子に限らず、図３に示すような樹脂モールドの半
導体素子であってもよい。この場合、ＩＰＤ１０は、リ
ード２７によりプリント基板２１上の導体パターン２８
と電気接続される。また、ＩＰＤ１０の実装構造は、図
２、図３に示すような表面実装型のものに限らず、図４
に示すような縦実装型のものであってもよい。この場
合、ＩＰＤ１０は、樹脂でモールドされた半導体素子で
あって、リード２９によりプリント基板２１に電気的に
接続されるとともに機械的に固定される。また、ＩＰＤ
１０は、金属の放熱板３０を有しており、この放熱板３
０に、熱抵抗体２４およびＡｌの放熱板２６がネジ３１
により固定されている。
導体素子に限らず、図３に示すような樹脂モールドの半
導体素子であってもよい。この場合、ＩＰＤ１０は、リ
ード２７によりプリント基板２１上の導体パターン２８
と電気接続される。また、ＩＰＤ１０の実装構造は、図
２、図３に示すような表面実装型のものに限らず、図４
に示すような縦実装型のものであってもよい。この場
合、ＩＰＤ１０は、樹脂でモールドされた半導体素子で
あって、リード２９によりプリント基板２１に電気的に
接続されるとともに機械的に固定される。また、ＩＰＤ
１０は、金属の放熱板３０を有しており、この放熱板３
０に、熱抵抗体２４およびＡｌの放熱板２６がネジ３１
により固定されている。
【００２８】従って、図３、図４に示す実装構造におい
ても、ＩＰＤ１０の放熱経路に介在された熱抵抗体２４
により、感温温度ＴSDあるいは許容電流値Ｉを所望の値
に調整することができる。図５に、数式３から導き出さ
れる許容電流値Ｉと感温温度ＴSDの関係を示す。図中の
実線は、雰囲気温度ＴROOMを７０℃、熱抵抗値ＲTEMPを
１０℃／Ｗ、パワーＭＯＳＦＥＴ１１のオン抵抗値ＲON
を０．２Ωとしたときのものである。
ても、ＩＰＤ１０の放熱経路に介在された熱抵抗体２４
により、感温温度ＴSDあるいは許容電流値Ｉを所望の値
に調整することができる。図５に、数式３から導き出さ
れる許容電流値Ｉと感温温度ＴSDの関係を示す。図中の
実線は、雰囲気温度ＴROOMを７０℃、熱抵抗値ＲTEMPを
１０℃／Ｗ、パワーＭＯＳＦＥＴ１１のオン抵抗値ＲON
を０．２Ωとしたときのものである。
【００２９】ここで、雰囲気温度ＴROOMが７０℃より高
くなると、許容電流値Ｉと感温温度ＴSDの関係は図中の
点線で示すように上方にシフトし、雰囲気温度ＴROOMが
７０℃より低くなると、許容電流値Ｉと感温温度ＴSDの
関係は図中の一点鎖線で示すように下方にシフトする。
従って、所定の感温温度ＴSDに対し雰囲気温度ＴROOMが
高くなるほど低い電流値で感温保護機能が作動すること
になる。実際の負荷回路の中で、最も高温になり温度保
護が必要な場所にＩＰＤ１０を搭載すれば、所定の感温
温度ＴSDより実際の雰囲気温度ＴROOMが高くなった場合
は、所定の設定電流値より低い電流値で保護機能が作動
するため、加熱保護の観点からは、より安全性の高い保
護機能を提供することができる。
くなると、許容電流値Ｉと感温温度ＴSDの関係は図中の
点線で示すように上方にシフトし、雰囲気温度ＴROOMが
７０℃より低くなると、許容電流値Ｉと感温温度ＴSDの
関係は図中の一点鎖線で示すように下方にシフトする。
従って、所定の感温温度ＴSDに対し雰囲気温度ＴROOMが
高くなるほど低い電流値で感温保護機能が作動すること
になる。実際の負荷回路の中で、最も高温になり温度保
護が必要な場所にＩＰＤ１０を搭載すれば、所定の感温
温度ＴSDより実際の雰囲気温度ＴROOMが高くなった場合
は、所定の設定電流値より低い電流値で保護機能が作動
するため、加熱保護の観点からは、より安全性の高い保
護機能を提供することができる。
【００３０】上述した実施形態においては、本発明に係
る負荷駆動回路を自動車用に適用するものを示したが、
民生用に適用するようにしてもよい。なお、自動車用あ
るいは民生用に適用した場合、その使用条件を考慮すれ
ば、７０℃以上１４０℃未満の感温温度にてＩＰＤ１０
の電流遮断機能をヒューズ代わりに用いることができ
る。
る負荷駆動回路を自動車用に適用するものを示したが、
民生用に適用するようにしてもよい。なお、自動車用あ
るいは民生用に適用した場合、その使用条件を考慮すれ
ば、７０℃以上１４０℃未満の感温温度にてＩＰＤ１０
の電流遮断機能をヒューズ代わりに用いることができ
る。
【００３１】このようにＩＰＤ１０の電流遮断機能を７
０℃以上１４０℃未満という低温域に設定した場合、パ
ワーＭＯＳＦＥＴ１１をはじめ周辺の回路素子の通常作
動温度が１４０℃未満になるため、それらの素子の高温
側の保証温度範囲を気にすることなく使用することがで
きる。また、そのような低温域での作動とすることによ
って、ＩＰＤ１０におけるパワーＭＯＳＦＥＴ１１とし
てオン抵抗値の小さいものを使用することができる。こ
の場合、複数の負荷を対象として複数のＩＰＤ１０を同
一の回路基板上に搭載して使用する場合でも、全体の発
熱量を低減することができるため、回路全体の熱設計を
容易にすることができる。
０℃以上１４０℃未満という低温域に設定した場合、パ
ワーＭＯＳＦＥＴ１１をはじめ周辺の回路素子の通常作
動温度が１４０℃未満になるため、それらの素子の高温
側の保証温度範囲を気にすることなく使用することがで
きる。また、そのような低温域での作動とすることによ
って、ＩＰＤ１０におけるパワーＭＯＳＦＥＴ１１とし
てオン抵抗値の小さいものを使用することができる。こ
の場合、複数の負荷を対象として複数のＩＰＤ１０を同
一の回路基板上に搭載して使用する場合でも、全体の発
熱量を低減することができるため、回路全体の熱設計を
容易にすることができる。
【００３２】なお、上述した実施形態においては、ＩＰ
Ｄ１０を負荷２に対し電源側に設けＩＰＤ１０からアー
ス側の方で負荷回路を構成するものを示したが、ＩＰＤ
１０を負荷２に対しアース側に設けＩＰＤ１０より電源
側の方で負荷回路を構成するようにしてもよい。また、
図１ではＰチャネル型のパワーＭＯＳＦＥＴ１１を使用
するものを示したが、Ｎチャネル型のパワーＭＯＳＦＥ
Ｔを使用した場合においても同様に適用することができ
る。
Ｄ１０を負荷２に対し電源側に設けＩＰＤ１０からアー
ス側の方で負荷回路を構成するものを示したが、ＩＰＤ
１０を負荷２に対しアース側に設けＩＰＤ１０より電源
側の方で負荷回路を構成するようにしてもよい。また、
図１ではＰチャネル型のパワーＭＯＳＦＥＴ１１を使用
するものを示したが、Ｎチャネル型のパワーＭＯＳＦＥ
Ｔを使用した場合においても同様に適用することができ
る。
【図１】本発明の一実施形態に係る自動車用の負荷駆動
回路の構成を示す図である。
回路の構成を示す図である。
【図２】ＩＰＤ１０の実装構造を示す断面図である。
【図３】ＩＰＤ１０の他の実装構造を示す断面図であ
る。
る。
【図４】ＩＰＤ１０のさらに他の実装構造を示す断面図
である。
である。
【図５】許容電流値Ｉと感温温度ＴSDの関係を示す図で
ある。
ある。
１…車載バッテリ、２…負荷、３…制御回路、１０…Ｉ
ＰＤ、 １１…パワーＭＯＳＦＥＴ、１２…温度検出回路、 １３…基準電圧発生回路、１４…比較判定回路、１５…
遮断回路 ２１…プリント基板、２４…熱抵抗体、２６…放熱板。
ＰＤ、 １１…パワーＭＯＳＦＥＴ、１２…温度検出回路、 １３…基準電圧発生回路、１４…比較判定回路、１５…
遮断回路 ２１…プリント基板、２４…熱抵抗体、２６…放熱板。
Claims (8)
- 【請求項１】 半導体リレー（１０）を用いて負荷
（２）に負荷電流を供給する負荷駆動回路において、 前記半導体リレー（１０）は、７０℃以上１４０℃未満
の感温温度で、前記負荷（２）への電流供給を停止する
電流遮断機能を有することを特徴とする負荷駆動回路。 - 【請求項２】 半導体リレー（１０）を用いて負荷
（２）に負荷電流を供給する負荷駆動回路において、 前記半導体リレー（１０）は、前記負荷電流の許容電流
値に対応して設定された感温温度で、前記負荷（２）へ
の電流供給を停止する電流遮断機能を有することを特徴
とする負荷駆動回路。 - 【請求項３】 前記半導体リレー（１０）は、前記感温
温度を調整することができる調整手段（１３ａ）を有す
ることを特徴とする請求項１又は２に記載の負荷駆動回
路。 - 【請求項４】 前記半導体リレー（１０）の放熱経路
に、前記半導体リレー（１０）の放熱系の熱抵抗値を調
整することができる熱抵抗体（２４）が設けられている
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載
の負荷駆動回路。 - 【請求項５】 請求項１又は２に記載の負荷駆動回路の
形成方法であって、 予め種々の感温温度を有する半導体リレーを用意してお
き、 所望の感温温度を有する半導体リレー（１０）を用いて
前記負荷駆動回路を形成することを特徴とする負荷駆動
回路の形成方法。 - 【請求項６】 請求項４に記載の負荷駆動回路の実装構
造であって、前記半導体リレー（１０）の放熱を行う放
熱板（２６）を有し、前記半導体リレー（１０）がプリ
ント基板（２１）上に電気的に接続した状態で固定され
ており、前記半導体リレー（１０）と前記放熱板（２
６）の間に前記熱抵抗体（２４）が介在されていること
を特徴とする負荷駆動回路の実装構造。 - 【請求項７】 請求項４に記載の負荷駆動回路におい
て、前記熱抵抗体（２４）の熱抵抗値を調整して、前記
負荷（２）への電流供給を停止する電流値を設定するこ
とを特徴とする負荷駆動回路の遮断電流値調整方法。 - 【請求項８】 前記半導体リレー（１０）を半田付けす
る場合の半田を前記熱抵抗体（２４）とし、前記半田の
面積を調整して、前記負荷（２）への電流供給を停止す
る電流値を設定することを特徴とする請求項７に記載の
負荷駆動回路の遮断電流値調整方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06324097A JP3684748B2 (ja) | 1997-01-22 | 1997-03-17 | 負荷駆動回路 |
| US09/000,851 US6107669A (en) | 1997-01-22 | 1997-12-30 | Load actuating semiconductor circuit having a thermally resistive member |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP947397 | 1997-01-22 | ||
| JP9-9473 | 1997-01-22 | ||
| JP06324097A JP3684748B2 (ja) | 1997-01-22 | 1997-03-17 | 負荷駆動回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10270632A true JPH10270632A (ja) | 1998-10-09 |
| JP3684748B2 JP3684748B2 (ja) | 2005-08-17 |
Family
ID=26344217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06324097A Expired - Fee Related JP3684748B2 (ja) | 1997-01-22 | 1997-03-17 | 負荷駆動回路 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6107669A (ja) |
| JP (1) | JP3684748B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100615463B1 (ko) * | 2000-02-02 | 2006-08-25 | 삼성전자주식회사 | 반도체 패키지용 과열 보호 소켓 |
| EP1780094A1 (en) * | 2005-10-26 | 2007-05-02 | Mando Corporation | Control unit for electric power steering apparatus for automobile |
| US8853940B2 (en) | 2001-04-23 | 2014-10-07 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device with seal member |
| US10261532B1 (en) | 2017-11-27 | 2019-04-16 | Anden Co., Ltd. | Load drive circuit |
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|---|---|---|---|---|
| JP4056107B2 (ja) * | 1997-06-20 | 2008-03-05 | エルピーダメモリ株式会社 | 半導体集積回路 |
| JP2006140192A (ja) * | 2004-11-10 | 2006-06-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電子回路装置 |
| US7416332B2 (en) * | 2006-03-29 | 2008-08-26 | Harris Corporation | Flexible circuit temperature sensor assembly for flanged mounted electronic devices |
| US7621671B2 (en) * | 2007-05-16 | 2009-11-24 | Infineon Technologies Ag | Method and apparatus for thermal protection in an integrated circuit |
| EP3961995A1 (en) | 2013-12-11 | 2022-03-02 | Ademco Inc. | Building automation control systems |
| US10488062B2 (en) | 2016-07-22 | 2019-11-26 | Ademco Inc. | Geofence plus schedule for a building controller |
| US10895883B2 (en) | 2016-08-26 | 2021-01-19 | Ademco Inc. | HVAC controller with a temperature sensor mounted on a flex circuit |
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| US4319298A (en) * | 1979-08-28 | 1982-03-09 | General Electric Company | Motor protection device |
| DE3804679C2 (de) * | 1988-02-15 | 1993-12-02 | Bosch Gmbh Robert | Überlastschutz für Elektromotoren |
| DE4109867C2 (de) * | 1991-03-26 | 1996-05-30 | Bosch Gmbh Robert | Schutzeinrichtung für Elektromotoren |
| US5304837A (en) * | 1992-01-08 | 1994-04-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Monolithically integrated temperature sensor for power semiconductor components |
| US5548464A (en) * | 1992-09-10 | 1996-08-20 | Texas Instruments Incorporated | Electronic motor protection apparatus |
| JPH06121565A (ja) * | 1992-10-02 | 1994-04-28 | Tdk Corp | リレー装置 |
| US5463874A (en) * | 1993-10-04 | 1995-11-07 | Tecumseh Products Company | Inductively activated control and protection circuit for refrigeration systems |
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-
1997
- 1997-03-17 JP JP06324097A patent/JP3684748B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1997-12-30 US US09/000,851 patent/US6107669A/en not_active Expired - Fee Related
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| US8853940B2 (en) | 2001-04-23 | 2014-10-07 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device with seal member |
| EP1780094A1 (en) * | 2005-10-26 | 2007-05-02 | Mando Corporation | Control unit for electric power steering apparatus for automobile |
| US7584817B2 (en) | 2005-10-26 | 2009-09-08 | Mando Corporation | Electric power steering apparatus for automobile |
| US10261532B1 (en) | 2017-11-27 | 2019-04-16 | Anden Co., Ltd. | Load drive circuit |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| US6107669A (en) | 2000-08-22 |
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