CN112912738B - 负载驱动装置和变速机的驱动*** - Google Patents

负载驱动装置和变速机的驱动*** Download PDF

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Abstract

本发明能够防止主MOS与传感MOS的劣化程度的不同引起的电流检测精度的恶化。负载驱动装置包括对负载供给负载电流的主MOS(101)、用于检测负载电流的传感MOS(102)和在主MOS的源极端子与传感MOS的源极端子之间并联地设置的均衡器电路(110)和开关(120)。主MOS的漏极端子与传感MOS的漏极端子成为共同连接，在电流检测时用均衡器电路使主MOS的端子电压和传感MOS的端子电压均衡并且使开关断开，在不检测电流时使均衡器电路停止并且用开关使主MOS的源极端子和传感MOS的源极端子短路。

Description

负载驱动装置和变速机的驱动***
技术领域
本发明涉及负载驱动装置和变速机的驱动***。
背景技术
作为负载驱动装置等的电流检测电路，已知采用与驱动器用的主MOSFET(以下称为主MOS)和电流检测用的传感MOSFET(以下称为传感MOS)的接通电阻比相应地、输出与负载电流(驱动电流)成正比的电流检测的传感MOS方式的电流检测电路(例如参考专利文献1)。专利文献1中记载的电流检测电路中，设置了使主MOS与传感MOS的端子电压均衡的均衡器电路。由主MOS输出负载电流时，通过用均衡器电路使主MOS与传感MOS的端子电压一致而提高电流检测精度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017-208814号公报
发明内容
发明要解决的课题
上述传感MOS方式中，使输出负载电流的主MOS与传感MOS的接通电阻比维持一定是重要的。此处所谓接通电阻指的是MOSFET的漏极-源极间电流与漏极-源极间电压成正比的深度线性区间的电阻。在线性区间中，能够将MOSFET近似地视为线性电阻器。该接通电阻因MOSFET的温度条件、以及阈值电压Vth和沟道迁移率等物性而变动，所以优选主MOS与传感MOS中温度条件和物性一致。
上述参数中，温度条件由气氛温度和工作模式决定，所以能够通过使主MOS与传感MOS物理上接近配置而解决。另一方面，关于物性，例如特性值可能因已知是热载流子注入(Hot Carrier Injection)的劣化模型而发生持久的变动。特别是，主MOS和传感MOS双方中，热载流子注入等引起的劣化程度不同、特性值的变动不一致时，接通电阻比变化，因此负载电流与检测电流的比例关系不再成立，电流检测精度恶化。
专利文献1中记载的电流检测电路中，通过用使用了运算放大器的均衡器电路使主MOS与传感MOS的端子电压均衡而能够使热载流子注入等引起的劣化程度一致。电流检测时主MOS与传感MOS的电压差较小，所以能够用运算放大器使主MOS与传感MOS的端子电压均衡。但是，电流非检测时主MOS与传感MOS的电压差较大，难以用工作电压范围窄的运算放大器使主MOS与传感MOS的端子电压均衡。
这样，主MOS与传感MOS的电压差引起的应力条件不同，主MOS与传感MOS的劣化程度不同，所以电流检测精度恶化。该情况下，也可以考虑使用工作电压范围宽的运算放大器，但存在电路结构变得复杂的问题。
本发明是鉴于上述情况得出的，其目的在于提供一种能够防止主MOS与传感MOS的劣化程度不同引起的电流检测精度的恶化的负载驱动装置和变速机的驱动***。
用于解决课题的技术方案
本发明的一个方式的负载驱动装置，是一种用负载电流驱动负载并检测负载电流的负载驱动装置，其特征在于，包括：输出负载电流的主MOSFET；用于检测负载电流的传感MOSFET；设置在所述主MOSFET的一个主端子与所述传感MOSFET的一个主端子之间的均衡器电路；和在所述主MOSFET的一个主端子与所述传感MOSFET的一个主端子之间与所述均衡器电路并联地设置的开关，所述主MOSFET的另一个主端子与所述传感MOSFET的另一个主端子共同连接，在检测电流时用所述均衡器电路使所述主MOSFET的端子电压和所述传感MOSFET的端子电压均衡并且使所述开关断开，在不检测电流时使所述均衡器电路停止并且用所述开关使所述主MOSFET的一个主端子和所述传感MOSFET的一个主端子短路。
发明效果
根据本发明，用在电流检测时进行均衡动作的均衡器电路和在电流非检测时短路的开关，能够使主MOSFET和传感MOSFET的劣化程度一致而防止电流检测精度恶化。关于本发明的进一步的特征，将根据本说明书的叙述、附图而说明。另外，上述以外的课题、结构和效果将通过以下实施方式的说明而说明。
附图说明
图1是第一实施方式的负载驱动装置的概略图。
图2是图1所示的负载驱动装置的时序图。
图3是第一实施方式的L负载驱动电路的电路图。
图4是图3所示的L负载驱动电路的时序图。
图5是第二实施方式的负载驱动装置的概略图。
图6是第二实施方式的L负载驱动电路的电路图。
图7是第三实施方式的变速机的驱动***的框图。
具体实施方式
对于本发明的实施方式，参考附图进行说明。另外，以下说明的实施方式并不限定权利要求书的发明，并且实施方式中说明的各要素及其组合的全部对于发明的解决方案不一定是必要的。
[第一实施方式]
图1是第一实施方式的负载驱动装置的概略图。如图1所示，在负载驱动装置中，构成有驱动负载280(参考图3)的负载驱动电路和检测对负载280输出的负载电流ILOAD的电流检测电路。在负载驱动电路中从电压源BATT通向负载280的负载电流ILOAD的电流通路(以下称为负载电流通路)中设置了作为开关工作的主MOS101。另外，在电流检测电路中从电压源BATT通向ADC(Analog to Digital Converter)270(参考图3)的检测电流ISENSE的电流通路(以下称为检测电流通路)中设置了作为开关工作的传感MOS102。
对主MOS101的栅极端子输入控制信号151，通过控制栅极电压而将主MOS101切换为ON或OFF。主MOS101的漏极端子(另一个主端子)连接至电压源BATT，主MOS101的源极端子(一个主端子)连接至负载电流通路中的节点N1。用主MOS101经由节点N1对负载280供给负载电流ILOAD。
这样，主MOS101输出负载电流ILOAD。另外，负载280不限于电感负载，也可以是电阻负载。
传感MOS102的栅极端子与主MOS101的栅极端子成为共同连接而对其输入控制信号151，通过控制栅极电压而将传感MOS102切换为ON或OFF。传感MOS102的漏极端子(另一个主端子)与主MOS101的漏极端子成为共同连接而连接至电压源BATT，传感MOS102的源极端子(一个主端子)连接至检测电流通路中的节点N2。用传感MOS102经由节点N2对ADC270供给与负载电流ILOAD成正比的检测电流ISENSE。这样，传感MOS102用于检测负载电流ILOAD。
传感MOS102的特性与主MOS101的特性匹配，传感MOS102的接通电阻是主MOS101的接通电阻的K倍，即主MOS101与传感MOS102的接通电阻比被设定为1：K。从而，从主MOS101输出的负载电流乘以1/K的电流，从传感器MOS102作为检测电流输出。
另外，负载驱动装置中，在主MOS101的源极端子与传感MOS102的源极端子之间设置了均衡器电路110。均衡器电路110控制使检测电流通路中的节点N2的电压(传感MOS102的端子电压)与负载电流通路中的节点N1的电压(主MOS101的端子电压)一致(成为相同电位)。对均衡器电路110输入与控制信号151同步的控制信号153。在主MOS101为ON时将均衡器电路110控制为工作状态，在主MOS101为OFF时将均衡器电路110控制为停止状态。
均衡器电路110例如是在检测电流通路中设置了电压控制电流源111和开关112的运算放大器。该情况下，电压控制电流源111的输入的一端连接至节点N2，电压控制电流源111的输入的另一端连接至节点N1，以消除2个输入之间的电压差的方式控制输出电流量。开关112按控制信号153切换短路和开路。开关112短路时均衡器电路110以使节点N1、N2的电压均衡的方式调整检测电流通路的电流量，开关112开路时将检测电流通路切断而使均衡器电路110的动作停止。
这样的均衡器电路110中，如果是检测电流时(主MOS101为ON时)则节点N1、N2都是较高的电压水平，所以能够用运算放大器这样的均衡器电路110使节点N1、N2的电压均衡。另一方面，在电流非检测时(主MOS101为OFF时)，存在电流被引向与节点N1连接的电感负载等负载280(参照图3)而节点N1一侧的电压降低的情况。另外，为了驱动均衡器电路110，节点N2一侧必须确保规定以上的电压。因此，节点N1、N2的电压差增大，仅用均衡器电路110难以使节点N1、N2的电压均衡。
于是，本实施方式的负载驱动装置中，在主MOS101的源极端子与传感MOS102的源极端子之间与均衡器电路110并联地设置了开关120。对开关120输入与控制信号151的反相信号同步的控制信号152，在主MOS101为ON时将开关120控制为开路状态，在主MOS101为OFF时将开关120控制为导通状态。即使节点N1、N2的电压差较大，也通过用开关120使节点N1、N2短路而使节点N1、N2的电压一致。
图2是图1所示的负载驱动装置的时序图。图2中示出了主MOS101的漏极-源极间电压VDS、主MOS101、开关120、均衡器电路110、检测电流ISENSE的随时间经过的状态变化。此处，MOS的OFF状态指的是栅极-源极间电压不足阈值电压而未形成沟道的状态。MOS的ON状态指的是栅极-源极间电压与阈值电压相比充分大、且漏极-源极间电压充分低至进入深度线性区域的状态。MOS的ON状态与OFF状态的转移区间，是ON状态与OFF状态的切换的过渡期间。
如图2所示，在时刻t1以前和t4以后的主MOS101的OFF区间(电流非检测时)中，用开关120使节点N1、N2短路。另一方面，均衡器电路110停止，用均衡器电路110将检测电流通路切断而不检测检测电流ISENSE。此时，无论节点N1的电压的大小如何，都因为使节点N1、N2短路，所以节点N1、N2的电压一致。这样，在主MOS101的OFF区间中，对于主MOS101与传感MOS102的全部端子而言电压条件都一致。
同样地，在时刻t1至时刻t2的转移区间和时刻t3至时刻t4的转移区间(电流非检测时)中，用开关120使节点N1、N2短路。另一方面，均衡器电路110停止，用均衡器电路110将检测电流通路切断而不检测检测电流ISENSE。此时，无论节点N1的电压的大小如何，都因为使节点N1、N2短路，所以节点N1、N2的电压一致。这样，在主MOS101的转移区间中，对于主MOS101与传感MOS102的全部端子而言电压条件都一致。
在时刻t2至时刻t3的主MOS101的ON区间(电流检测时)中，节点N1、N2的开关120断开。另一方面，均衡器电路110工作，以用均衡器电路110使节点N1、N2的电压均衡的方式调整检测电流ISENSE。此时，因为节点N1、N2的电压差较小，所以对于均衡器电路110能够使用工作电压范围窄的小型的运算放大器。这样，在主MOS101的ON区间中，对于主MOS101与传感MOS102的全部端子而言电压条件都一致。
另外，在该状态下，设电源电压为BATT、主MOS101的接通电阻为Ron、负载电流为ILOAD时，节点N1的电压可以表达为BATT-Ron×ILOAD。另外，设电源电压为BATT、传感MOS102的接通电阻为K×Ron、检测电流为ISENSE时，节点N2的电压可以表达为BATT-K×Ron×ISENSE。在主MOS101的ON区间中，因为节点N1、N2的电压相等，所以检测电流ISENSE可以用下式(1)检测。
ISENSE＝ILOAD/K…(1)
通过以上动作，在主MOS101的OFF区间到ON区间的全部区间中，对于主MOS101与传感MOS102的全部端子而言电压条件都一致。
从而，双方的电应力条件相等，能够期待电应力引起的劣化量也相等。此时，因为维持了主MOS101与传感MOS102的接通电阻比，所以检测电流值不会经年劣化，能够维持精度。
图3是第一实施方式的L负载驱动电路(负载驱动装置)的电路图。此处，作为负载驱动装置，说明将图1所示的电路结构应用于同步整流型的L负载驱动电路的高侧驱动器的例子。L负载驱动电路中，在高侧和低侧设置了检测负载电流ILOAD的电流检测电路。另外，L负载驱动电路中，为了检测低侧(回流侧)的电流而设置了PMOS的电流镜像电路260。进而，L负载驱动电路中，设置了将检测电流变换为数字信号并检测的ADC270。
在L负载驱动电路的高侧，在负载电流通路中设置了主MOS201，在检测电流通路中设置了传感MOS202。主MOS201用控制信号251控制栅极电压而在负载电流通路中作为高侧开关工作。主MOS201的漏极端子连接至电压源BATT，主MOS201的源极端子经由节点N1连接至L负载280。主MOS201成为ON，由此从电压源BATT对于L负载280供给负载电流ILOAD而驱动L负载280。
传感MOS202的栅极端子与主MOS201的栅极端子成为共同连接，用控制信号251控制栅极电压而在检测电流通路中作为高侧开关工作。传感MOS202的漏极端子与主MOS201的漏极端子成为共同连接而连接至电压源BATT，传感MOS202的源极端子经由节点N2连接至ADC270。另外，传感MOS202的特性与主MOS201的特性匹配，传感MOS202的接通电阻被设定为主MOS201的接通电阻的K倍。
在主MOS201和传感MOS202的源极端子之间并联地设置了均衡器电路210和开关220。对均衡器电路210输入与控制信号251同步的控制信号253，在主MOS201为ON时将均衡器电路210控制为工作状态，在主MOS201为OFF时将均衡器电路210控制为停止状态。均衡器电路210具有运算放大器211和PMOS212。运算放大器211的反相输入端子连接至检测电路通路中的节点N2，运算放大器211的同相输入端子连接至负载电流通路中的节点N1。运算放大器211的输出端子连接至PMOS212的栅极端子。
对PMOS212的栅极端子施加与节点N1、N2相应的电压，调整节点N2中流动的电流量。此时的节点N2的电压变化被反馈至运算放大器211的反相输入端子，由此控制使得节点N1、N2的电压差减小。在均衡器电路210的工作状态下，为了用运算放大器211使反相输入端子和同相输入端子虚短路而控制通过PMOS212的电流量。另外，在均衡器电路210的停止状态下，为了用运算放大器211切断检测电流通路而将PMOS212控制为OFF状态。
对开关220输入与控制信号251的反相信号同步的控制信号252，在主MOS201为ON时将开关220控制为开路状态，在主MOS201为OFF时将开关220控制为导通状态。即使节点N1、N2的电压差较大，也通过用开关220使节点N1、N2短路而使节点N1、N2的电压一致。另外，本实施方式的开关220是用MOSFET形成的，但也可以用双极型晶体管等其他开关元件形成。
在L负载驱动电路的低侧，在负载电流通路中设置了回流主MOS203，在检测电流通路中设置了回流传感MOS204。回流主MOS203用控制信号254控制栅极电压而在负载电流通路中作为低侧开关工作。回流主MOS203的漏极端子经由节点N1连接至L负载(电感负载)280，回流主MOS203的源极端子接地至节点(地)GND1。回流主MOS203形成使L负载280中蓄积的能量释放用的回流通路。
回流传感MOS204的栅极端子与回流主MOS203的栅极端子成为共同连接，用控制信号254控制栅极电压而在检测电流通路中作为低侧开关工作。回流传感MOS204的漏极端子与回流主MOS203的漏极端子成为共同连接而连接至L负载280，回流传感MOS204的源极端子经由节点N5连接至电流镜像电路260的电流输入侧。另外，回流传感MOS204的特性与回流主MOS203的特性匹配，回流传感MOS204的接通电阻被设定为回流主MOS203的接通电阻的K倍。
在回流主MOS203和回流传感MOS204的源极端子之间并联地设置了均衡器电路230和开关240。对均衡器电路230输入与控制信号254同步的控制信号256，在回流主MOS203为ON时将均衡器电路230控制为工作状态，在回流主MOS203为OFF时将均衡器电路230控制为停止状态。均衡器电路230具有运算放大器231和NMOS232。运算放大器231的反相输入端子连接至检测电流通路中的节点N4，运算放大器231的同相输入端子连接至节点GND1。运算放大器231的输出端子连接至NMOS232的栅极端子。
对NMOS232的栅极端子施加节点GND1、N4的电压差，与电压差相应地调整节点N4中流动的电流量。此时的节点N4的电压变化被反馈至运算放大器231的反相输入端子，控制使节点GND1、N4的电压差减小。在均衡器电路230的工作状态下，为了用运算放大器231使反相输入端子和同相输入端子之间虚短路而控制通过NMOS232的电流量。另外，在均衡器电路230的停止状态下，为了用运算放大器231切断检测电流通路而将NMOS232控制为OFF状态。
对开关240输入与控制信号254的反相信号同步的控制信号255，在回流主MOS203为ON时将开关240控制为开路状态，在回流主MOS203为OFF时将开关240控制为导通状态。即使节点N1、N4的电压差较大，也通过用开关240使节点N1、N4短路而使节点N1、N4的电压一致。另外，本实施方式的开关240是用MOSFET形成的，但也可以用双极型晶体管等其他开关元件形成。
电流镜像电路260由电流输入侧的PMOS和电流输出侧的PMOS形成。电流镜像电路260的电流输入侧设置在电压源BATT与低侧的均衡器电路230的NMOS232之间，电流镜像电路260的电流输出侧设置在电压源BATT与ADC270之间。电流镜像电路260在回流传感MOS204为ON时复制低侧的检测电流通路的电流，作为检测电流向电流输出侧的ADC270输出。
这样构成的L负载驱动电路中，使高侧的主MOS201和低侧的回流主MOS203的ON与OFF交替地切换。高侧的主MOS201为ON时，高侧的传感MOS202成为ON，低侧的回流主MOS203和回流传感MOS204成为OFF。由此，通过高侧的主MOS201从电压源BATT向L负载280流过负载电流ILOAD。另外，通过高侧的传感MOS202从电压源BATT向ADC270流过检测电流ISENSE1。
低侧的回流主MOS203为ON时，低侧的回流传感MOS204成为ON，高侧的主MOS201和传感MOS202成为OFF。即使高侧的主MOS201成为OFF，负载电流ILOAD也被拉入L负载280，通过低侧的回流主MOS203从节点GND1一侧向L负载280流过负载电流ILOAD。另外，在电流镜像电路260的电流输入侧从电压源BATT向回流传感MOS204流动电流，由此在电流镜像电路260的电流输出侧从电压源BATT向ADC270流动检测电流ISENSE2。另外，此处，对低侧和高侧双方应用了图1的电路结构，但也可以是对至少一方应用图1的电路结构的结构。
图4是图3所示的L负载驱动电路的时序图。图4中，示出了主MOS201的漏极-源极间电压VDS、主MOS201、回流主MOS203、开关220、均衡器电路210、开关240、均衡器电路230、检测电流ISENSE1、检测电流ISENSE2的随时间经过的状态变化。同步整流型的L负载驱动电路中，用主MOS201和回流主MOS203交替地反复ON与OFF的周期性的脉冲驱动L负载280。
如图4所示，时刻t1以前的区间是主MOS201的OFF区间、回流主MOS203的ON区间。用高侧的开关220使节点N1、N2短路，高侧的均衡器电路210停止。另一方面，节点GND1、N4之间的低侧的开关240断开，用低侧的均衡器电路230使节点GND1、N4的电压均衡。用开关220使主MOS201与传感MOS202的全部端子的电压条件一致，用均衡器电路230使回流主MOS203与回流传感MOS204的全部端子的电压条件一致。在该区间中不输出高侧的检测电流ISENSE1，高侧是电流非检测状态。
时刻t1至时刻t2的区间是主MOS201从OFF状态向ON状态转移、回流主MOS203从ON状态向OFF状态转移的转移区间。用高侧的开关220使节点N1、N2短路，高侧的均衡器电路210停止。同样地，用低侧的开关240使节点GND1、N4短路，低侧的均衡器电路230停止。
用开关220使主MOS201与传感MOS202的全部端子的电压条件一致，用开关240使回流主MOS203与回流传感MOS204的全部端子的电压条件一致。该区间中不输出高侧的检测电流ISENSE1和低侧的检测电流ISENSE2，高侧和低侧都是电流非检测状态。
时刻t2至时刻t3的区间是主MOS201的ON区间、回流主MOS203的OFF区间。节点N1、N2之间的高侧的开关220断开，用高侧的均衡器电路210使节点N1、N2的电压均衡。另一方面，用低侧的开关240使节点GND1、N4短路，低侧的均衡器电路230停止。用均衡器电路210使主MOS201与传感MOS202的全部端子的电压条件一致，用开关240使回流主MOS203与回流传感MOS204的全部端子的电压条件一致。该区间中不输出低侧的检测电流ISENSE2，低侧是电流非检测状态。
时刻t3至时刻t4的区间是主MOS201从ON状态向OFF状态转移、回流主MOS203从OFF状态向ON状态转移的转移区间。用高侧的开关220使节点N1、N2短路，高侧的均衡器电路210停止。同样地，用低侧的开关240使节点GND1、N4短路，低侧的均衡器电路230停止。
用开关220使主MOS201与传感MOS202的全部端子的电压条件一致，用开关240使回流主MOS203与回流传感MOS204的全部端子的电压条件一致。该区间中不输出高侧的检测电流ISENSE1和低侧的检测电流ISENSE2，高侧和低侧都是电流非检测状态。时刻t4以后反复上述动作。
这样，高侧的开关220在主MOS201和传感MOS202开始从ON状态向OFF状态转移到完成从OFF状态向ON状态转移的区间中使主MOS201和传感MOS202的源极端子短路。另外，低侧的开关240在回流主MOS203和回流传感MOS204开始从ON状态向OFF状态转移到完成从OFF状态向ON状态转移的区间中使回流主MOS203和回流传感MOS204的源极端子短路。
通过以上动作，在主MOS201的OFF区间到ON区间的全部区间中，对于主MOS201与传感MOS202的全部端子而言电压条件都一致。
另外，在回流主MOS203的OFF区间到ON区间的全部区间中，对于回流主MOS203与回流传感MOS204的全部端子而言电压条件都一致。从而，维持了主MOS201与传感MOS202的接通电阻比和回流主MOS203与回流传感MOS204的接通电阻比，所以L负载驱动电路的检测电流值也不会经年劣化，能够维持精度。
[第二实施方式]
图5是第二实施方式的负载驱动装置的概略图。第二实施方式的负载驱动装置在用向接地GND的电流的导入控制驱动负载480(参考图6)这一点上与第一实施方式不同。从而，对于与第一实施方式同样的结构尽量省略说明。对主MOS301的栅极端子输入控制信号351，通过控制栅极电压而将主MOS301切换为ON或OFF。主MOS301的漏极端子(一个主端子)连接至负载电流通路中的节点N11，主MOS301的源极端子(另一个主端子)连接至接地GND。
传感MOS302的栅极端子与主MOS301的栅极端子成为共同连接而输入控制信号351，通过控制栅极电压而将传感MOS302切换为ON或OFF。传感MOS302的漏极端子(一个主端子)连接至检测电流通路中的节点N12，传感MOS302的源极端子(另一个主端子)与主MOS301的源极端子成为共同连接而连接至接地GND。另外，传感MOS302的特性与主MOS301的特性匹配，传感MOS302的接通电阻被设定为主MOS301的接通电阻的K倍。
另外，在主MOS301的漏极端子与传感MOS302的漏极端子之间并联地设置了均衡器电路310和开关320。对均衡器电路310输入与控制信号351同步的控制信号353，对开关320输入与控制信号351的反相信号同步的控制信号352。均衡器电路310和开关320与第一实施方式的均衡器电路110和开关120同样地构成。
从而，在主MOS301的ON区间中用均衡器电路310使节点N11、N12的电压(主MOS301的端子电压、传感MOS302的端子电压)均衡，在主MOS301的OFF区间和转移区间中用开关320使节点N11、N12短路。
第二实施方式中，也是在主MOS301的OFF区间到ON区间的全部区间中，对于主MOS301与传感MOS302的全部端子而言电压条件一致。从而，双方的电应力条件相等，能够期待电应力引起的劣化量也相等。此时，因为维持了主MOS301与传感MOS302的接通电阻比，所以检测电流值也不会经年劣化，能够维持精度。另外，负载驱动装置的时序图与图2的时序图相同。
图6是第二实施方式的L负载驱动电路(负载驱动装置)的电路图。此处，作为负载驱动装置，说明将图5所示的电路结构应用于同步整流型的L负载驱动电路的低侧驱动器的例子。L负载驱动电路中，在高侧和低侧设置了检测负载电流ILOAD的电流检测电路。另外，L负载驱动电路中，为了检测高侧(回流侧)的电流而设置了PMOS的电流镜像电路460。进而，L负载驱动电路中，设置了将检测电流变换为数字信号并检测的ADC470。
在L负载驱动电路的低侧，在负载电流通路中设置了主MOS401，在检测电流通路中设置了传感MOS402。主MOS401用控制信号451控制栅极电压而在负载电流通路中作为低侧开关工作。主MOS401的漏极端子经由节点N11连接至L负载480，主MOS401的源极端子接地至节点GND1。主MOS401成为ON，由此从电压源BATT对L负载480供给负载电流ILOAD而驱动L负载480。
传感MOS402的栅极端子与主MOS401的栅极端子成为共同连接，用控制信号451控制栅极电压而在检测电流通路中作为低侧开关工作。传感MOS402的漏极端子经由节点N12连接至电流镜像电路460的电流输入侧，传感MOS402的源极端子与主MOS401的源极端子成为共同连接而接地至节点GND1。另外，传感MOS402的特性与主MOS401的特性匹配，传感MOS402的接通电阻被设定为主MOS401的接通电阻的K倍。
在主MOS401和传感MOS402的漏极端子之间并联地设置了均衡器电路410和开关420。对均衡器电路410输入与控制信号451同步的控制信号453，在主MOS401为ON时将均衡器电路410控制为工作状态，在主MOS401为OFF时将均衡器电路410控制为停止状态。均衡器电路410具有运算放大器411和NMOS412，为了用运算放大器411使反相输入端子与同相输入端子虚短路而控制通过NMOS412的电流量。
对开关420输入与控制信号451的反相信号同步的控制信号452，在主MOS401为ON时将开关420控制为开路状态，在主MOS401为OFF时将开关420控制为导通状态。即使节点N11、N12的电压差较大，也通过用开关420使节点N11、N12短路而使节点N11、N12的电压一致。另外，本实施方式的开关420是用MOSFET形成的，但也可以用双极型晶体管等其他开关元件形成。
在L负载驱动电路的高侧，在负载电路通路中设置了回流主MOS403，在检测电流通路中设置了回流传感MOS404。回流主MOS403用控制信号454控制栅极电压而在负载电流通路中作为高侧开关工作。回流主MOS403的漏极端子连接至电压源BATT，回流主MOS403的源极端子经由节点N1连接至L负载480。回流主MOS403形成使L负载480中蓄积的能量释放用的回流通路。
回流传感MOS404的栅极端子与回流主MOS403的栅极端子成为共同连接，用控制信号454控制栅极电压而在检测电流通路中作为高侧开关工作。回流传感MOS404的漏极端子经由节点N14连接至ADC470，回流传感MOS404的源极端子与回流主MOS403的漏极端子成为共同连接而连接至L负载480。另外，回流传感MOS404的特性与回流主MOS403的特性匹配，回流传感MOS404的接通电阻被设定为回流主MOS403的接通电阻的K倍。
在回流主MOS403和回流传感MOS404的漏极端子之间并联地设置了均衡器电路430和开关440。对均衡器电路430输入与控制信号454同步的控制信号456，在回流主MOS403为ON时将均衡器电路430控制为工作状态，在回流主MOS403为OFF时将均衡器电路430控制为停止状态。均衡器电路430具有运算放大器431和PMOS432，为了用运算放大器431使反相输入端子和同相输入端子虚短路而控制通过PMOS432的电流量。
对开关440输入与控制信号454的反相信号同步的控制信号455，在回流主MOS403为ON时将开关440控制为开路状态，在回流主MOS403为OFF时将开关440控制为导通状态。即使节点(电压源)BATT、N14的电压差较大，也通过用开关440使节点N11、N14短路而使节点BATT、N14的电压一致。另外，本实施方式的开关440是用MOSFET形成的，但也可以用双极型晶体管等其他开关元件形成。
电流镜像电路460由电流输入侧的PMOS和电流输出侧的PMOS形成。电流镜像电路460的电流输入侧设置在电压源BATT与低侧的均衡器电路410的NMOS412之间，电流镜像电路460的电流输出侧设置在电压源BATT与ADC470之间。电流镜像电路460在传感MOS402为ON时复制低侧的检测电流通路的电流，作为检测电流向电流输出侧的ADC470输出。
这样构成的L负载驱动电路中，使低侧的主MOS401和高侧的回流主MOS403的ON与OFF交替地切换。低侧的主MOS401为ON时，低侧的传感MOS402成为ON，高侧的回流主MOS403和回流传感MOS404成为OFF。由此，从电压源BATT经由L负载480向低侧的主MOS401流动负载电流ILOAD。另外，在电流镜像电路460的电流输入侧从电压源BATT向传感MOS402流动电流，由此在电流镜像电路460的电流输出侧从电压源BATT向ADC470流过检测电流ISENSE2。
高侧的回流主MOS403为ON时，高侧的回流传感MOS404成为ON，低侧的主MOS401和传感MOS402成为OFF。即使低侧的主MOS401成为OFF，负载电流ILOAD也被拉入L负载480，所以从电压源BATT经由L负载480向高侧的回流主MOS403流动负载电流ILOAD。另外，从高侧的回流传感MOS404向ADC470流动检测电流ISENSE1。另外，此处，对低侧和高侧双方应用了图5的电路结构，但也可以是对至少一方应用图5的电路结构的结构。
另外，L负载驱动电路的时序图与图4的时序图相同。从而，低侧的开关420在主MOS401和传感MOS402开始从ON状态向OFF状态转移到完成从OFF状态向ON状态转移的区间中使主MOS401和传感MOS402的漏极端子短路。另外，高侧的开关440在回流主MOS403和回流传感MOS404开始从ON状态向OFF状态转移到完成从OFF状态向ON状态转移的区间中使回流主MOS403和回流传感MOS404的漏极端子短路。
第二实施方式中，也是在主MOS401的OFF区间到ON区间的全部区间中，对于主MOS401与传感MOS402的全部端子而言电压条件一致。另外，在回流主MOS403的OFF区间到ON区间的全部区间中，对于回流主MOS403与回流传感MOS404的全部端子而言电压条件一致。从而，维持了主MOS401与传感MOS402的接通电阻比和回流主MOS403与回流传感MOS404的接通电阻比，所以L负载驱动电路的检测电流值也不会经年劣化，能够维持精度。
[第三实施方式]
接着，参考图7说明第三实施方式的变速机的驱动***。图7是第三实施方式的变速机的驱动***的框图。另外，此处，说明搭载了第一实施方式或第二实施方式的负载驱动装置作为螺线管驱动器的变速机的驱动***。另外，本实施方式涉及使用变速机的车辆，但将本公开的技术应用于其他装置也能够得到同样的效果。
如图7所示，变速机的驱动***中，在车体500中轴支承了一对车轴501、503。在一个车轴501的两端固定了车轮502，在另一个车轴503的两端固定了车轮504。对于一个车轴501经由变速机505连接了发动机506，发动机506的动力通过变速机505的传动比的调节而被变速并传递至车轮502。变速机505中，安装了用液压511驱动传动比的调节机构的线性螺线管阀507。线性螺线管阀507是液压控制阀，对变速机505输出与输入电流量相应的液压511。
对于线性螺线管阀507的负载(螺线管)连接了螺线管驱动器(负载驱动装置)508。从螺线管驱动器508对线性螺线管阀507输出的负载电流512被电流控制部509控制。从电流控制部509对螺线管驱动器508输出控制信号(周期脉冲)513而控制负载电流512，从螺线管驱动器508对电流控制部509反馈负载电流512的检测电流值514。电流控制部509为了使检测电流值514接近由控制部510设定的目标电流值515，而控制螺线管驱动器508的负载电流512。
控制部510根据车体500的车速和发动机转速等信息决定最优的变速操作，对电流控制部509指示变速操作所需的线性螺线管阀507的负载电流的目标电流值。另外，控制部510由执行各种处理的处理器、集成电路、存储器等构成。存储器与用途相应地用ROM(ReadOnly Memory)、RAM(Random Access Memory)等一个或多个存储介质构成。
通过以上结构，得到线性螺线管阀的负载电流精度不易经年劣化的变速机的驱动***。电流精度与液压的控制精度相对应，所以能够长期实现高精度的变速操作。
以上详细叙述了本发明的实施方式，但本发明不限定于上述实施方式，在不脱离权利要求书中记载的本发明的精神的范围内，能够进行各种设计变更。例如，上述实施方式是为了易于理解地说明本发明而详细说明的，并不限定于必须具备说明的全部结构。另外，能够将某个实施方式的结构的一部分置换为其他实施方式的结构，也能够在某个实施方式的结构上添加其他实施方式的结构。进而，对于各实施方式的结构的一部分，能够追加、删除、置换其他结构。
附图标记说明
101、201、301、401主MOS(主MOSFET)；102、202、302、402传感MOS(传感MOSFET)；203、403回流主MOS(主MOSFET)；204、404回流传感MOS(传感MOSFET)；110、210、230、310、410、430均衡器电路；120、220、240、320、420、440开关；280、480负载(电感负载)；505变速机；508螺线管驱动器(负载驱动装置)；BATT电压源；ILOAD负载电流；ISENSE1检测电流；ISENSE2检测电流。

Claims (9)

1.一种用负载电流驱动负载并检测负载电流的负载驱动装置，其特征在于，包括：
输出负载电流的主MOSFET；
用于检测负载电流的传感MOSFET；
设置在所述主MOSFET的一个主端子与所述传感MOSFET的一个主端子之间的均衡器电路；和
在所述主MOSFET的一个主端子与所述传感MOSFET的一个主端子之间与所述均衡器电路并联地设置的开关，
所述主MOSFET的另一个主端子与所述传感MOSFET的另一个主端子共同连接，
在所述主MOSFET为ON状态的检测电流时，用所述均衡器电路使所述主MOSFET的端子电压和所述传感MOSFET的端子电压均衡并且使所述开关断开，
在所述主MOSFET为OFF状态的电流非检测时，使所述均衡器电路停止并且用所述开关使所述主MOSFET的一个主端子和所述传感MOSFET的一个主端子短路。
2.如权利要求1所述的负载驱动装置，其特征在于：
所述主MOSFET的一个主端子和所述传感MOSFET的一个主端子是源极端子，所述主MOSFET的另一个主端子和所述传感MOSFET的另一个主端子是漏极端子。
3.如权利要求2所述的负载驱动装置，其特征在于：
所述主MOSFET是高侧和低侧的一对主MOSFET，所述传感MOSFET是高侧和低侧的一对传感MOSFET，
所述高侧的主MOSFET的漏极端子和传感MOSFET的漏极端子连接至电压源，
所述低侧的主MOSFET的漏极端子和传感MOSFET的漏极端子连接至所述负载，
在所述高侧的主MOSFET和传感MOSFET开始从ON状态向OFF状态转移到完成从OFF状态向ON状态转移的区间中，用所述开关使该主MOSFET的源极端子和该传感MOSFET的源极端子短路。
4.如权利要求3所述的负载驱动装置，其特征在于：
在所述低侧的主MOSFET和传感MOSFET开始从ON状态向OFF状态转移到完成从OFF状态向ON状态转移的区间中，用所述开关使该主MOSFET的源极端子和该传感MOSFET的源极端子短路。
5.如权利要求1所述的负载驱动装置，其特征在于：
所述主MOSFET的一个主端子和所述传感MOSFET的一个主端子是漏极端子，所述主MOSFET的另一个主端子和所述传感MOSFET的另一个主端子是源极端子。
6.如权利要求5所述的负载驱动装置，其特征在于：
所述主MOSFET是高侧和低侧的一对主MOSFET，所述传感MOSFET是高侧和低侧的一对传感MOSFET，
所述高侧的主MOSFET的源极端子和传感MOSFET的源极端子连接至所述负载，
所述低侧的主MOSFET的源极端子和传感MOSFET的源极端子接地，
在所述低侧的主MOSFET和传感MOSFET开始从ON状态向OFF状态转移到完成从OFF状态向ON状态转移的区间中，用所述开关使该主MOSFET的漏极端子和该传感MOSFET的漏极端子短路。
7.如权利要求6所述的负载驱动装置，其特征在于：
在所述高侧的主MOSFET和传感MOSFET开始从ON状态向OFF状态转移到完成从OFF状态向ON状态转移的区间中，用所述开关使该主MOSFET的漏极端子和该传感MOSFET的漏极端子短路。
8.如权利要求1所述的负载驱动装置，其特征在于：
所述负载是电感负载。
9.一种变速机的驱动***，其特征在于，包括：
权利要求1～8中任一项所述的负载驱动装置；和
连接于所述负载驱动装置的变速机，
所述驱动***用负载电流对所述变速机进行变速控制。
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