WO2018100844A1 - 駆動装置 - Google Patents

Abstract

駆動装置（１）は、直流電源（２）から負荷（３）へ至る電源供給経路に直列に介在し且つ互いの寄生ダイオードが逆向きとなるように接続された開閉用ＭＯＳトランジスタ（Ｑ１）と保護用ＭＯＳトランジスタ（Ｑ２）との駆動を制御するもので、駆動部（５）と逆接保護制御部（６）とを備える。前記駆動部は、前記直流電源の高電位側端子に接続される高電位側電源線（Ｌ１）と前記直流電源の低電位側端子に接続される低電位側電源線（Ｌ２）とを介して前記直流電源電源供給を受け、前記開閉用ＭＯＳトランジスタと前記保護用ＭＯＳトランジスタとを駆動する。前記逆接保護制御部は、前記高電位側電源線と前記低電位側電源線との電位関係が正常の関係とは逆転した関係になると、前記駆動部による駆動に関係なく前記保護用ＭＯＳトランジスタを強制的にオフ駆動して前記電源供給経路に流れる電流を遮断する保護動作を実行する。

Description

駆動装置 関連出願の相互参照

　本出願は、２０１６年１２月１日に出願された日本出願番号２０１６－２３４０９４号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。

　本開示は、直流電源から負荷へと至る電源供給経路に直列に介在する開閉用ＭＯＳトランジスタおよび保護用ＭＯＳトランジスタの駆動を制御する駆動装置に関する。

　例えばモータなどの駆動を制御する駆動装置では、電源であるバッテリの正側端子および負側端子が逆に接続される状態（以下、逆接続と呼ぶ）が生じると、過大な逆向きの電流が流れることにより、トランジスタなどの回路素子の故障を招くおそれがある。特許文献１には、このような逆向きの電流から回路素子を保護するため、元々設けられる電源遮断用のＭＯＳトランジスタとは寄生ダイオードの向きが逆となるように接続された保護用のＭＯＳトランジスタを設ける構成が開示されている。この場合、保護用のＭＯＳトランジスタの寄生ダイオードにより逆向きの電流を遮断することが可能となる。

特開２０１６－１２７３６４号公報

　しかし、上記した従来技術の構成では、負荷に供給される電源と駆動装置に供給される電源とが分離されていないと、逆接続時に流れる電流を遮断することができない可能性がある。なぜなら、逆接続時、駆動回路にも正常に電源供給が行われなくなると、保護用のＭＯＳトランジスタを制御することができず、保護用のＭＯＳトランジスタがオンのままとなって逆向きの電流を遮断することができないおそれがある。

　本開示の目的は、逆接続時に流れる電流を確実に遮断することができる駆動装置を提供することにある。

　本開示の第一の態様において、駆動装置は、直流電源から負荷へと至る電源供給経路に直列に介在するものであり且つ互いの寄生ダイオードが逆向きとなるように接続された開閉用ＭＯＳトランジスタおよび保護用ＭＯＳトランジスタの駆動を制御する。駆動装置は、開閉用ＭＯＳトランジスタおよび保護用ＭＯＳトランジスタを駆動する駆動部を備えている。駆動部は、直流電源の高電位側端子に接続される高電位側電源線および直流電源の低電位側端子に接続される低電位側電源線を介して直流電源から電源供給を受けて動作する。

　上記構成では、負荷に供給される電源と駆動部に供給される電源とが同じになっている。そのため、直流電源が逆接続された場合、駆動部は、正常に電源供給がされなくなることから、保護用ＭＯＳトランジスタを制御することができなくなる。そうすると、駆動部による保護用ＭＯＳトランジスタの制御が行われなくなり、保護用ＭＯＳトランジスタがオンの状態が維持されてしまい、逆向きの電流を遮断することができない。

　そこで、駆動装置は、さらに、逆接保護制御部を備えている。逆接保護制御部は、高電位側電源線および低電位側電源線の電位関係が正常の関係とは逆転した関係になると、駆動部による駆動に関係なく保護用ＭＯＳトランジスタを強制的にオフ駆動して電源供給経路に流れる電流を遮断する保護動作を実行する。

　上記構成では、直流電源の逆接続が生じると、高電位側電源線および低電位側電源線の電位関係が正常の関係とは逆転した関係になるため、逆接保護制御部による保護動作が実行される。これにより、たとえ駆動部が正常に動作していなくとも、保護用ＭＯＳトランジスタがオフ駆動され、逆接続に起因して生じる逆向きの電流が流れる経路が遮断される。したがって、上記構成によれば、逆接続時に流れる電流を確実に遮断することができるという優れた効果が得られる。

　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、第１実施形態に係る駆動装置およびその駆動対象の構成を模式的に示す図であり、 図２は、第１実施形態に係る駆動装置およびその駆動対象の具体的な構成例を示す図であり、 図３は、第１実施形態に係る通常時の各トランジスタのゲート電圧を模式的に示す図であり、 図４は、第１実施形態に係る逆接続時の各トランジスタのゲート電圧を模式的に示す図であり、 図５は、第２実施形態に係る駆動装置およびその駆動対象の具体的な構成例を示す図であり、 図６は、第３実施形態に係る駆動装置およびその駆動対象の具体的な構成例を示す図である。

　以下、複数の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各実施形態において実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
　　　（第１実施形態）
　以下、第１実施形態について図１～図４を参照して説明する。

　図１に示す駆動装置１は、直流電源２から負荷３へと至る電源供給経路に直列に介在するトランジスタＱ１、Ｑ２の駆動を制御するもので、半導体集積回路（ＩＣ）として構成されている。

　直流電源２は、例えば車載のバッテリであり、その高電位側端子には高電位側電源線Ｌ１（以下、電源線Ｌ１と省略する）が接続され、その低電位側端子には低電位側電源線Ｌ２（以下、電源線Ｌ２と省略する）が接続されている。トランジスタＱ１、Ｑ２は、いずれもＮチャネル型ＭＯＳトランジスタであり、ドレイン・ソース間にソース側をアノードとして接続された寄生ダイオード（ボディダイオード）を備えている。

　トランジスタＱ１のドレインは、電源線Ｌ１に接続され、そのソースはトランジスタＱ２のソースに接続されている。トランジスタＱ２のドレインは、負荷３を介して電源線Ｌ２に接続されている。このように、トランジスタＱ１、Ｑ２は、互いの寄生ダイオードが逆向きとなるように接続されている。本実施形態では、トランジスタＱ１が開閉用ＭＯＳトランジスタに相当し、トランジスタＱ２が保護用ＭＯＳトランジスタに相当する。

　駆動装置１の端子Ｐ１は、ダイオードＤ１を逆方向に介して電源線Ｌ１に接続されている。駆動装置１の端子Ｐ２、Ｐ３は、それぞれ電源線Ｌ１、Ｌ２に接続されている。駆動装置１は、制御部４、駆動部５および逆接保護制御部６を備えている。制御部４および駆動部５は、直流電源２から端子Ｐ１、Ｐ３を介して電源供給を受けて動作する。

　駆動部５は、制御部４から与えられる制御信号に従い、トランジスタＱ１、Ｑ２を駆動するためのゲート駆動信号を生成する。それらゲート駆動信号は、端子Ｐ４、Ｐ５を介してトランジスタＱ１、Ｑ２の各ゲートにそれぞれ与えられる。制御部４は、次のように駆動部５の動作を制御する。すなわち、制御部４は、負荷３への通電を行う際、トランジスタＱ１、Ｑ２の双方がオン駆動されるように駆動部５の動作を制御する。

　逆接保護制御部６は、電源線Ｌ１およびＬ２の電位関係が正常の関係とは逆転した関係になると、駆動部５による駆動に関係なくトランジスタＱ２を強制的にオフ駆動して直流電源２から負荷３へと至る電源供給経路に流れる電流を遮断する保護動作を実行する。逆接保護制御部６は、このような保護動作を実現するための構成として、電位関係検出部７および電位固定部８を備えている。電位関係検出部７には、端子Ｐ２、Ｐ３を介して電源線Ｌ１、Ｌ２の各電圧が与えられている。電位関係検出部７は、上記各電圧を分圧し、その分圧電圧に基づいて電源線Ｌ１、Ｌ２の電位関係を検出する。

　直流電源２の逆接続が生じていない正常時、電源線Ｌ１、Ｌ２の電位関係は下記（１）式に示す関係となる。ただし、電源線Ｌ１およびＬ２の各電位をそれぞれＬ１およびＬ２とする。
　　　　　Ｌ１＞Ｌ２　　　…（１）

　また、直流電源２の逆接続が生じている逆接続時、電源線Ｌ１、Ｌ２の電位関係は下記（２）式に示す関係となる。
　　　　　Ｌ１＜Ｌ２　　　…（２）

　以下の説明では、上記（１）式に示す関係を「正常の関係」と呼び、上記（２）式に示す関係を「逆転した関係」と呼ぶ。電位関係検出部７は、電源線Ｌ１、Ｌ２の電位関係が「正常の関係」および「逆転した関係」のいずれであるかを検出し、その検出結果を表す信号を電位固定部８に与える。

　電位固定部８は、電位関係検出部７から電源線Ｌ１、Ｌ２の電位関係が逆転した関係であることを表す信号が与えられると、トランジスタＱ２のゲート電位を電源線Ｌ１の電位に固定する。詳細は後述するが、このようにすることで、前述した保護動作が実現されるようになっている。

　このような機能を有する駆動装置１の具体的な構成としては、例えば図２に示すような構成を採用することができる。図２では、モータＭおよびモータＭを駆動する駆動回路により負荷３が構成される場合を例示している。この場合、上記駆動回路は、４つのトランジスタＱ３～Ｑ６からなるＨブリッジ回路として構成されている。

　トランジスタＱ３～Ｑ６は、いずれもＮチャネル型ＭＯＳトランジスタであり、ドレイン・ソース間にソース側をアノードとして接続された寄生ダイオードを備えている。この場合、トランジスタＱ３、Ｑ４の相互接続ノードＮ１がモータＭの一方の端子に接続され、トランジスタＱ５、Ｑ６の相互接続ノードＮ２がモータＭの他方の端子に接続されている。また、トランジスタＱ３、Ｑ５の相互接続ノードＮ３がトランジスタＱ２のドレインに接続され、トランジスタＱ４、Ｑ６の相互接続ノードＮ４が電源線Ｌ２に接続されている。

　駆動装置１は、このような構成の負荷３を駆動する負荷駆動部１０を備えている。負荷駆動部１０は、駆動部５と同様、直流電源２から端子Ｐ１、Ｐ３を介して電源供給を受けて動作する。負荷駆動部１０は、トランジスタＱ３～Ｑ６を駆動するためのゲート駆動信号を生成する。それらゲート駆動信号は、端子Ｐ６～Ｐ９を介してトランジスタＱ３～Ｑ６の各ゲートにそれぞれ与えられる。なお、図示は省略するが、上記各ゲート駆動信号を出力するための出力段は、２つのＮチャネル型ＭＯＳトランジスタによるハーフブリッジ回路で構成されている。

　駆動部５は、チャージポンプ回路１１、トランジスタＱ７～Ｑ１０およびゲート抵抗Ｒｇ１、Ｒｇ２を備えている。チャージポンプ回路１１は、端子Ｐ１を介して供給される電圧を昇圧した昇圧電圧を生成して出力する。トランジスタＱ７～Ｑ１０は、いずれもＮチャネル型ＭＯＳトランジスタであり、ドレイン・ソース間にソース側をアノードとして接続された寄生ダイオードを備えている。

　トランジスタＱ７のドレインは、チャージポンプ回路１１の出力端子に接続され、そのソースはトランジスタＱ８のドレインに接続されている。トランジスタＱ８のソースは、端子Ｐ３に接続されている。トランジスタＱ９のドレインは、チャージポンプ回路１１の出力端子に接続され、そのソースはトランジスタＱ１０のドレインに接続されている。トランジスタＱ１０のソースは、端子Ｐ３に接続されている。

　トランジスタＱ７、Ｑ８の相互接続ノードＮ５は、トランジスタＱ１に対応したゲート駆動信号の出力端子となるものであり、ゲート抵抗Ｒｇ１を介して端子Ｐ４に接続されている。トランジスタＱ９、Ｑ１０の相互接続ノードＮ６は、トランジスタＱ２に対応したゲート駆動信号の出力端子となるものであり、ゲート抵抗Ｒｇ２を介して端子Ｐ５に接続されている。制御部４は、駆動部５のトランジスタＱ７～Ｑ１０の駆動を制御する。

　逆接保護制御部６は、抵抗Ｒ１～Ｒ４およびトランジスタＱ１１～Ｑ１３を備えている。端子Ｐ２および端子Ｐ３の間には、抵抗Ｒ１およびＲ２の直列回路が接続されている。トランジスタＱ１１～Ｑ１３は、いずれもＮチャネル型ＭＯＳトランジスタであり、ドレイン・ソース間にソース側をアノードとして接続された寄生ダイオードを備えている。トランジスタＱ１１のドレインは端子Ｐ２に接続され、そのソースはトランジスタＱ１２のソースに接続されている。トランジスタＱ１２のドレインは、抵抗Ｒ３およびＲ４の直列回路を介して端子Ｐ３に接続されている。

　トランジスタＱ１１、Ｑ１２の各ゲートは、抵抗Ｒ１およびＲ２の相互接続ノードＮ７に接続されている。トランジスタＱ１３のドレインは端子Ｐ５に接続され、そのソースはトランジスタＱ１２のドレインに接続されている。トランジスタＱ１３のゲートは、抵抗Ｒ３およびＲ４の相互接続ノードＮ８に接続されている。

　本実施形態では、抵抗Ｒ１の抵抗値が抵抗Ｒ２の抵抗値よりも非常に高い値となるように各抵抗値が設定されている。具体的には、それら各抵抗値は、相互接続ノードＮ７の電圧が、逆接続時にほぼ直流電源２の電圧レベル（例えば１２Ｖ）になるとともに、正常時にほぼ０Ｖになるような値に設定されている。また、抵抗Ｒ３、Ｒ４の各抵抗値は、逆接続時、トランジスタＱ１３のゲート・ソース間電圧が、トランジスタＱ１３をオン駆動するための閾値電圧以上の電圧になるような値に設定されている。

　上記構成では、抵抗Ｒ１、Ｒ２およびトランジスタＱ１１、Ｑ１２により電位関係検出部７が構成されるとともに、抵抗Ｒ３、Ｒ４およびトランジスタＱ１３により電位固定部８が構成されている。電位固定部８を構成するトランジスタＱ１３は、トランジスタＱ２のゲートと電源線Ｌ１との間を開閉するスイッチに相当する。電位固定部８を構成する抵抗Ｒ３およびＲ４は、電位関係検出部７により電位関係が正常の関係であることが検出されるとトランジスタＱ１３をオフし、上記電位関係が逆転した関係であることが検出されるとトランジスタＱ１３をオンするスイッチ制御部１２に相当する。

　次に、上記構成の作用について、図３および図４も参照して説明する。なお、以下では、直流電源２の電圧値が例えば１２Ｖであるものとして説明する。
　　［１］正常時の動作
　この場合、直流電源２の高電位側端子および低電位側端子の接続が正しく行われているため、電源線Ｌ１の電位が１２Ｖであるとともに、電源線Ｌ２の電位が０Ｖである。つまり、電源線Ｌ１、Ｌ２の電位関係は正常の関係となっている。そのため、制御部４、駆動部５および負荷駆動部１０に対し、正常に電源供給が行われている。したがって、制御部４、駆動部５および負荷駆動部１０は、いずれも通常通りの動作状態となる。

　すなわち、駆動部５は、トランジスタＱ１、Ｑ２をオン駆動するためのゲート駆動信号を出力する。これにより、図３に示すように、トランジスタＱ１、Ｑ２の各ゲート電圧がＯＮレベルとなり、トランジスタＱ１、Ｑ２がオン駆動される。負荷駆動部１０は、所望するモータＭの通電状態に応じてトランジスタＱ３～Ｑ６を駆動する。

　なお、この場合、図３に示すように、トランジスタＱ３、Ｑ６のゲート電圧がＯＮレベルである期間にはトランジスタＱ４、Ｑ５のゲート電圧がＯＦＦレベルとなり、トランジスタＱ３、Ｑ６のゲート電圧がＯＦＦレベルである期間にはトランジスタＱ４、Ｑ５のゲート電圧がＯＮレベルとなる。つまり、トランジスタＱ３、Ｑ６と、トランジスタＱ４、Ｑ５とは、相補的にオンオフされる。

　また、この場合、ノードＮ７の電圧がほぼ０Ｖとなり、トランジスタＱ１１、Ｑ１２がオフされる。トランジスタＱ１１、Ｑ１２のオフに伴い、トランジスタＱ１３のソース電圧は、電源線Ｌ２の電圧である０Ｖとなる。また、図３に示すように、トランジスタＱ１３のゲート電圧も、電源線Ｌ２の電圧である０Ｖ（ＯＦＦレベル）となり、トランジスタＱ１３がオフされる。このように、正常時、トランジスタＱ１３がオフされているため、逆接保護制御部６によって、駆動部５によるトランジスタＱ２のオン駆動が妨げられることはない。

　　［２］逆接続時の動作
　この場合、直流電源２の高電位側端子および低電位側端子の接続が誤って行われているため、電源線Ｌ１の電位が０Ｖであるとともに、電源線Ｌ２の電位が１２Ｖである。つまり、電源線Ｌ１、Ｌ２の電位関係は逆転した関係となっている。そのため、制御部４、駆動部５および負荷駆動部１０に対し、正常に電源供給が行われない。したがって、制御部４、駆動部５および負荷駆動部１０は、いずれも通常通りに動作することができない。

　特に、この場合、駆動部５は、トランジスタＱ２をオフ駆動することができない。なぜなら、トランジスタＱ２のソースは、トランジスタＱ１のソースに接続されている。そのため、この場合、トランジスタＱ２のソース電圧は、電源線Ｌ１の電位である０ＶよりもトランジスタＱ１の寄生ダイオードの順方向電圧だけ高い電圧（例えば０．７Ｖ）となる。

　一方、トランジスタＱ２のゲート電圧は、電源線Ｌ２の電位である１２ＶよりもトランジスタＱ１０の寄生ダイオードの順方向電圧だけ低い電圧（例えば１１．３Ｖ）となる。このようなことから、トランジスタＱ２のゲート・ソース間電圧が閾値電圧Ｖｔ以上となり、トランジスタＱ２がオンしてしまう。

　また、この場合、負荷駆動部１０は、トランジスタＱ３～Ｑ６をオフ駆動することができない。この理由は、前述した駆動部５がトランジスタＱ２をオフ駆動することができない理由と同様である。そのため、図４に示すように、トランジスタＱ３～Ｑ６のゲート電圧がいずれもＯＮレベルとなり、トランジスタＱ３～Ｑ６がオンしてしまう。

　このようなことから、逆接続時、「電源線Ｌ２→トランジスタＱ４→トランジスタＱ３→トランジスタＱ２→トランジスタＱ１→電源線Ｌ１」という経路および「電源線Ｌ２→トランジスタＱ６→トランジスタＱ５→トランジスタＱ２→トランジスタＱ１→電源線Ｌ１」という経路で、過大な電流が流れるおそれがある。

　このような過大な電流が流れると、トランジスタＱ１～Ｑ６の素子発熱により、回路素子が故障する可能性がある。しかし、本実施形態では、逆接保護制御部６の次のような動作によって、上記過大な電流が流れることを防止している。すなわち、この場合、ノードＮ７の電圧がほぼ１２Ｖとなり、トランジスタＱ１１、Ｑ１２がオンされる。

　トランジスタＱ１１、Ｑ１２のオンに伴い、「端子Ｐ３→抵抗Ｒ４→抵抗Ｒ３→トランジスタＱ１２→トランジスタＱ１１（の寄生ダイオード）」という経路で電流が流れる。なお、この際に流れる電流は、抵抗Ｒ３、Ｒ４により制限されて比較的小さいものとなる。上記電流が流れることにより、図４に示すように、ノードＮ８の電圧、つまりトランジスタＱ１３のゲート電圧がＯＮレベルとなり、トランジスタＱ１３がオンされる。

　これにより、トランジスタＱ２のゲート電圧は、電源線Ｌ１の電圧である０ＶよりもトランジスタＱ１１の寄生ダイオードの順方向電圧だけ高い電圧（例えば０．７Ｖ）となる。つまり、図４に示すように、トランジスタＱ２のゲート電圧がＯＦＦレベルとなり、トランジスタＱ２がオフ駆動される。このように、逆接続時、逆接保護制御部６は、駆動部５によるトランジスタＱ２の駆動に関係なく、トランジスタＱ２を強制的にオフ駆動する。そのため、上述した各経路がいずれも遮断され、過大な電流が流れることが防止される。なお、トランジスタＱ２の寄生ダイオードは、電源線Ｌ２側がカソードとなるように接続されている。そのため、上述した動作により、トランジスタＱ２の寄生ダイオードを経由した逆方向電流の発生も防止される。

　以上説明した本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
　本実施形態では、直流電源２の逆接続が生じると、電源線Ｌ１およびＬ２の電位関係が正常の関係とは逆転した関係になる。そのため、逆接保護制御部６は、駆動部５による駆動に関係なくトランジスタＱ２を強制的にオフ駆動して電源供給経路に流れる電流を遮断する保護動作を実行する。これにより、たとえ駆動部５が正常に動作していなくとも、トランジスタＱ２がオフ駆動され、逆接続に起因して生じる逆向きの電流が流れる経路が遮断される。このように、本実施形態によれば、逆接続時に流れる電流を確実に遮断することができるため、直流電源２が誤って逆接続された場合であっても、トランジスタＱ１～Ｑ６などの回路素子の故障を防止することができる。

　逆接保護制御部６は、抵抗Ｒ３、Ｒ４により逆接続時に流れる電流を制限するようになっており、比較的小さな電流を流すことができればよい構成となっている。そのため、逆接保護制御部６を構成するトランジスタＱ１１～Ｑ１３としては、そのような小さな電流を流すことが可能な比較的小さいサイズのものを用いることができる。したがって、本実施形態によれば、回路面積の増加およびコストアップを小さく抑えつつ、逆接続時に流れる電流を確実に遮断することができる。

　電位関係検出部７は、抵抗Ｒ１、Ｒ２により電源線Ｌ１、Ｌ２の電圧を分圧し、その分圧電圧に基づいて電源線Ｌ１、Ｌ２の電位関係を検出するような構成となっている。このようにすれば、簡単な回路構成で電位関係を検出することができるため、上述した回路面積の増加およびコストアップを小さく抑えるといった効果が一層高まることになる。

　電位固定部８は、電位関係検出部７により電源線Ｌ１、Ｌ２の電位関係が逆転した関係であることが検出されると、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタであるトランジスタＱ２のゲート電位を電源線Ｌ１の電位に固定する。このようにすれば、逆接続時、トランジスタＱ２のゲート電圧を確実にＯＦＦレベル（０Ｖ）にしてトランジスタＱ２をオフ駆動することができる。

　　　（第２実施形態）
　以下、第２実施形態について図５を参照して説明する。
　図５に示すように、本実施形態の駆動装置２１は、第１実施形態の駆動装置１に対し、逆接保護制御部６に代えて逆接保護制御部２２を備えている点が異なる。逆接保護制御部２２は、逆接保護制御部６に対し、電位固定部の構成が異なっている。この場合、電位固定部２３は、抵抗Ｒ２１～Ｒ２４およびコンパレータＣＰ２１を備えている。

　トランジスタＱ１２のドレインと端子Ｐ３の間には、抵抗Ｒ２１、Ｒ２２の直列回路と、抵抗Ｒ２３、Ｒ２４の直列回路とがそれぞれ接続されている。抵抗Ｒ２１、Ｒ２２の相互接続ノードＮ２１はコンパレータＣＰ２１の反転入力端子に接続され、抵抗Ｒ２３、Ｒ２４の相互接続ノードＮ２２はコンパレータＣＰ２１の非反転入力端子に接続されている。

　コンパレータＣＰ２１の出力端子は、端子Ｐ５に接続されている。コンパレータＣＰ２１は、動作用電源の供給を受けるための電源端子Ｐ２１およびグランド端子Ｐ２２を備えている。電源端子Ｐ２１は端子Ｐ３に接続され、グランド端子Ｐ２２はトランジスタＱ１２のドレインに接続されている。

　このような構成により、コンパレータＣＰ２１は、トランジスタＱ１１、Ｑ１２がオンのとき、且つ電源線Ｌ１、Ｌ２の電位関係が逆転した関係となっているとき、動作用電源の供給を受けて動作可能な動作状態となる。つまり、コンパレータＣＰ２１は、逆接続が生じている逆接続時、電位関係検出部７により電源線Ｌ１、Ｌ２の電位関係が逆転した関係であることが検出されてトランジスタＱ１１、Ｑ１２がオンすると、動作状態になる。

　また、コンパレータＣＰ２１は、トランジスタＱ１１、Ｑ１２がオフのとき、動作用電源の供給が停止されて動作不能な非動作状態となる。つまり、コンパレータＣＰ２１は、逆接続が生じていない正常時、電位関係検出部７により電源線Ｌ１、Ｌ２の電位関係が正常の関係であることが検出されてトランジスタＱ１１、Ｑ１２がオフすると、非動作状態になる。

　抵抗Ｒ２１～Ｒ２４の各抵抗値は、逆接続時、相互接続ノードＮ２１の電圧が相互接続ノードＮ２２の電圧よりも高くなるような値に設定されている。そのため、逆接続時、コンパレータＣＰ２１は、動作状態になるとともに、その出力信号の電圧レベルは０Ｖとなる。

　次に、上記構成の作用について説明する。
　　［１］正常時の動作
　この場合、制御部４、駆動部５および負荷駆動部１０は、第１実施形態と同様、いずれも通常通りの動作状態となる。また、この場合、ノードＮ７の電圧がほぼ０Ｖとなり、トランジスタＱ１１、Ｑ１２がオフされる。これにより、コンパレータＣＰ２１は、非動作状態となる。トランジスタＱ１３のソース電圧は、電源線Ｌ２の電圧である０Ｖとなる。このように、正常時、コンパレータＣＰ２１が非動作状態であるため、逆接保護制御部２２によって、駆動部５によるトランジスタＱ２のオン駆動が妨げられることはない。

　　［２］逆接続時の動作
　この場合、制御部４、駆動部５および負荷駆動部１０は、第１実施形態と同様、いずれも通常通りに動作することができない。また、この場合、ノードＮ７の電圧がほぼ１２Ｖとなり、トランジスタＱ１１、Ｑ１２がオンされる。これにより、コンパレータＣＰ２１は、動作状態となり、その出力信号の電圧レベルが０Ｖとなる。そのため、トランジスタＱ２のゲート電圧がＯＦＦレベル（０Ｖ）となり、トランジスタＱ２がオフ駆動される。このように、逆接続時、逆接保護制御部２２は、駆動部５によるトランジスタＱ２の駆動に関係なく、トランジスタＱ２を強制的にオフ駆動する。そのため、電源線Ｌ２から電源線Ｌ１へと向かう電流経路が遮断され、過大な電流が流れることが防止される。

　以上説明したように、本実施形態の逆接保護制御部２２は、第１実施形態の逆接保護制御部６と同様、逆接続時、駆動部５による駆動に関係なくトランジスタＱ２を強制的にオフ駆動して電源供給経路に流れる電流を遮断する保護動作を実行する。したがって、本実施形態によっても、逆接続時に流れる電流を確実に遮断することができるため、第１実施形態と同様の効果が得られる。

　　　（第３実施形態）
　以下、第３実施形態について図６を参照して説明する。
　図６に示すように、本実施形態の駆動装置３１は、直流電源２から負荷３へと至る電源供給経路に直列に介在するトランジスタＱ１、Ｑ３１の駆動を制御する。トランジスタＱ３１は、Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタであり、ドレイン・ソース間にドレイン側をアノードとして接続された寄生ダイオードを備えている。

　トランジスタＱ１のドレインは、電源線Ｌ１に接続され、そのソースはトランジスタＱ３１のドレインに接続されている。トランジスタＱ３１のソースは、負荷３を介して電源線Ｌ２に接続されている。このように、トランジスタＱ１、Ｑ３１は、互いの寄生ダイオードが逆向きとなるように接続されている。本実施形態では、トランジスタＱ３１が保護用ＭＯＳトランジスタに相当する。

　駆動装置３１は、第１実施形態の駆動装置１に対し、逆接保護制御部６に代えて逆接保護制御部３２を備えている点が異なる。逆接保護制御部３２は、逆接保護制御部６に対し、電位固定部の構成が異なっている。この場合、電位固定部３３は、抵抗Ｒ３１、Ｒ３２、トランジスタＱ３２およびダイオードＤ３１を備えている。

　トランジスタＱ１２のドレインは、抵抗Ｒ３１およびＲ３２の直列回路を介して端子Ｐ３に接続されている。トランジスタＱ３２は、Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタであり、ドレイン・ソース間にドレイン側をアノードとして接続された寄生ダイオードを備えている。トランジスタＱ３１のゲートは、抵抗Ｒ３１およびＲ３２の相互接続ノードＮ３１に接続されている。トランジスタＱ３２のドレインは、ダイオードＤ３１を順方向に介して端子Ｐ５に接続されている。トランジスタＱ３２のソースは、端子Ｐ３に接続されている。

　抵抗Ｒ３１およびＲ３４の各抵抗値は、逆接続時、トランジスタＱ３２のソース・ゲート間電圧が、トランジスタＱ３１をオン駆動するための閾値電圧以上の電圧になるような値に設定されている。本実施形態では、トランジスタＱ３２は、トランジスタＱ２のゲートと電源線Ｌ１との間を開閉するスイッチに相当する。また、抵抗Ｒ３１およびＲ３２は、電位関係検出部７により電位関係が正常の関係であることが検出されるとトランジスタＱ３２をオフし、上記電位関係が逆転した関係であることが検出されるとトランジスタＱ３２をオンするスイッチ制御部３４に相当する。

　次に、上記構成の作用について説明する。
　　［１］正常時の動作
　この場合、制御部４、駆動部５および負荷駆動部１０は、第１実施形態と同様、いずれも通常通りの動作状態となる。また、この場合、ノードＮ７の電圧がほぼ０Ｖとなり、トランジスタＱ１１、Ｑ１２がオフされる。トランジスタＱ１１、Ｑ１２のオフに伴い、トランジスタＱ３２のソース電圧およびゲート電圧は、いずれも電源線Ｌ２の電圧である０Ｖとなる。そのため、トランジスタＱ３２がオフされる。このように、正常時、トランジスタＱ３２がオフされているため、逆接保護制御部３２によって、駆動部５によるトランジスタＱ３１のオン駆動が妨げられることはない。

　　［２］逆接続時の動作
　この場合、制御部４、駆動部５および負荷駆動部１０は、第１実施形態と同様、いずれも通常通りに動作することができない。また、この場合、ノードＮ７の電圧がほぼ１２Ｖとなり、トランジスタＱ１１、Ｑ１２がオンされる。トランジスタＱ１１、Ｑ１２のオンに伴い、「端子Ｐ３２→抵抗Ｒ３２→抵抗Ｒ３１→トランジスタＱ１２→トランジスタＱ１１（の寄生ダイオード）」という経路で電流が流れる。なお、この際に流れる電流は、抵抗Ｒ３１、Ｒ３２により制限されて比較的小さいものとなる。

　上記電流が流れることにより、トランジスタＱ３２のソース・ゲート間電圧が閾値電圧以上の電圧となり、トランジスタＱ３２がオンされる。これにより、トランジスタＱ３１のゲート電圧は、電源線Ｌ２の電圧である１２ＶよりもダイオードＤ３１の順方向電圧だけ低い電圧となる。そのため、トランジスタＱ３１のゲート電圧がＯＦＦレベルとなり、トランジスタＱ３１がオフ駆動される。このように、逆接続時、逆接保護制御部３２は、駆動部５によるトランジスタＱ３１の駆動に関係なく、トランジスタＱ３１を強制的にオフ駆動する。そのため、電源線Ｌ２から電源線Ｌ１へと向かう電流経路が遮断され、過大な電流が流れることが防止される。

　以上説明したように、本実施形態の逆接保護制御部３２は、第１実施形態の逆接保護制御部６と同様、逆接続時、駆動部５による駆動に関係なくトランジスタＱ３１を強制的にオフ駆動して電源供給経路に流れる電流を遮断する保護動作を実行する。したがって、本実施形態によっても、逆接続時に流れる電流を確実に遮断することができるため、第１実施形態と同様の効果が得られる。

　また、逆接保護制御部３２の電位固定部３３は、ダイオードＤ３１を備えている。ダイオードＤ３１を設ける理由は次の通りである。すなわち、ダイオードＤ３１を設けることなく、トランジスタＱ３２のドレインを端子Ｐ５に直接接続した場合、端子Ｐ５つまりトランジスタＱ３１のゲートからトランジスタＱ３２の寄生ダイオードを介して電源線Ｌ２へと至る電流経路が形成されてしまう。そうすると、正常時、逆接保護制御部３２によって、駆動部５によるトランジスタＱ３１のオン駆動が妨げられるおそれがある。これに対し、本実施形態のようにトランジスタＱ３２のドレインと端子Ｐ５の間にトランジスタＱ３２側をアノードとして接続したダイオードＤ３１を設ければ、正常時、逆接保護制御部３２によって、駆動部５によるトランジスタＱ３１のオン駆動が妨げられることはない。

　電位固定部３３は、電位関係検出部７により電源線Ｌ１、Ｌ２の電位関係が逆転した関係であることが検出されると、Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタであるトランジスタＱ３１のゲート電位を電源線Ｌ２の電位に固定する。このようにすれば、逆接続時、トランジスタＱ３１のゲート電圧を確実にＯＦＦレベル（約１２Ｖ）にしてトランジスタＱ３１をオフ駆動することができる。

　　　（その他の実施形態）
　なお、本開示は上記し且つ図面に記載した各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で任意に変形、組み合わせ、あるいは拡張することができる。

　逆接保護制御部の具体的な構成は、上記各実施形態で例示した構成に限らずともよく、電源線Ｌ１、Ｌ２の電位関係が正常の関係とは逆転した関係になると、駆動部５による駆動に関係なくトランジスタＱ２を強制的にオフ駆動して直流電源２から負荷３へと至る電源供給経路に流れる電流を遮断する保護動作を実行することができる構成であればよい。

　負荷３としては、図２などに示した構成に限らずともよく、例えば、抵抗負荷、誘導性負荷などでもよいし、３相モータおよびその３相モータを駆動する駆動回路により構成されてもよい。

　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (7)

1. 　直流電源（２）から負荷（３）へと至る電源供給経路に直列に介在するものであり且つ互いの寄生ダイオードが逆向きとなるように接続された開閉用ＭＯＳトランジスタ（Ｑ１）および保護用ＭＯＳトランジスタ（Ｑ２、Ｑ３１）の駆動を制御する駆動装置（１、２１、３１）であって、
   　前記直流電源の高電位側端子に接続される高電位側電源線（Ｌ１）および前記直流電源の低電位側端子に接続される低電位側電源線（Ｌ２）を介して前記直流電源から電源供給を受けて動作するものであり、前記開閉用ＭＯＳトランジスタおよび前記保護用ＭＯＳトランジスタを駆動する駆動部（５）と、
   　前記高電位側電源線および前記低電位側電源線の電位関係が正常の関係とは逆転した関係になると、前記駆動部による駆動に関係なく前記保護用ＭＯＳトランジスタを強制的にオフ駆動して前記電源供給経路に流れる電流を遮断する保護動作を実行する逆接保護制御部（６、２２、３２）と、
   　を備える駆動装置。
2. 　前記逆接保護制御部は、
   　前記高電位側電源線および前記低電位側電源線の間の電圧を分圧し、その分圧電圧に基づいて前記高電位側電源線および前記低電位側電源線の電位関係を検出する電位関係検出部（７）を備え、
   　前記電位関係検出部の検出結果に基づいて前記保護動作を実行する請求項１に記載の駆動装置。
3. 　前記保護用ＭＯＳトランジスタ（Ｑ２）は、Ｎチャネル型であり、
   　前記逆接保護制御部は、
   　前記電位関係検出部により前記電位関係が逆転した関係であることが検出されると、前記保護用ＭＯＳトランジスタのゲート電位を前記高電位側電源線の電位に固定する電位固定部（８、２３）を備える請求項２に記載の駆動装置。
4. 　前記保護用ＭＯＳトランジスタ（Ｑ３１）は、Ｐチャネル型であり、
   　前記逆接保護制御部は、
   　前記電位関係検出部により前記電位関係が逆転した関係であることが検出されると、前記保護用ＭＯＳトランジスタのゲート電位を前記低電位側電源線の電位に固定する電位固定部（３３）を備える請求項２に記載の駆動装置。
5. 　前記電位固定部（８）は、
   　前記保護用ＭＯＳトランジスタのゲートと前記高電位側電源線との間を開閉するスイッチ（Ｑ１３）と、
   　前記電位関係検出部により前記電位関係が正常の関係であることが検出されると前記スイッチをオフし、前記電位関係が逆転した関係であることが検出されると前記スイッチをオンするスイッチ制御部（１２）と、
   　を備える請求項３に記載の駆動装置。
6. 　前記電位固定部は、
   　前記保護用ＭＯＳトランジスタのゲートと前記低電位側電源線との間を開閉するスイッチ（Ｑ３２）と、
   　前記電位関係検出部により前記電位関係が正常の関係であることが検出されると前記スイッチをオフし、前記電位関係が逆転した関係であることが検出されると前記スイッチをオンするスイッチ制御部（３４）と、
   　を備える請求項４に記載の駆動装置。
7. 　前記電位固定部（２３）は、
   　前記電位関係検出部により前記電位関係が正常の関係であることが検出された場合には非動作状態になるとともに、前記電位関係検出部により前記電位関係が逆転した関係であることが検出された場合には動作状態になるコンパレータ（ＣＰ２１）を備える請求項３または４に記載の駆動装置。

Images