DE102007018761B4 - Energieversorgungssteuerung - Google Patents

Abstract

Energieversorgungssteuerung (10), die aufweist ein Schaltelement (14), das zwischen einer Energiequelle (12) und einer Last (11) angeordnet ist, wobei die Last (11) eine induktive Last ist, ein Stromerfassungselement (18), das parallel zu dem Schaltelement (14) geschaltet ist und ein Erfassungssignal (Is) entsprechend einem Laststrom (IL), der zum Schaltelement (14) fließt, ausgibt, eine Spannungsgeneratorschaltung (52), die eine Erzeugungsspannung (Voc, Vfc) erzeugt, die einer Ausgangsspannung zwischen dem Schaltelement (14) und der Last (11) entspricht, eine Anomalieerfassungsschaltung (53), die ein abnormes Signal (OC, FC) ausgibt, wenn eine Spannung (Vo), die dem Erfassungssignal (Is) entspricht, die Erzeugungsspannung (Voc, Vfc) überschreitet, eine Schutzschaltung (71), die einen vorbestimmten Schutzbetrieb auf der Grundlage des abnormen Signals (OC, FC) durchführt, das von der Anomalieerfassungsschaltung (53) ausgegeben wird, wobei die Schutzschaltung (71) als den vorbestimmten Schutzbetrieb ein Ausschalten des Schaltelements (14) und dessen Halten in dem ausgeschalteten Zustand eine vorbestimmte Bezugsausschaltdauer lang erzwingt,...

Description

• QUERVERWEIS AUF BETREFFENDE ANMELDUNG
• Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2006-119402 , die am 24. April 2006 eingereicht wurde. Der gesamte Inhalt dieser Prioritätsanmeldung ist hierin durch Bezugnahme darauf enthalten.
• TECHNISCHES GEBIET
• Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Energieversorgungssteuerung.
• STAND DER TECHNIK
• Es wurden Energieversorgungssteuerungen geschaffen, bei denen ein Halbleiterschaltelement für hohe Leistung, beispielsweise ein Leistungs-MOSFET auf einem Leitungskanal zwischen einer Energiequelle und einer Last vorgesehen ist, und die Energieversorgung der Last durch Einschalten und Ausschalten des Schaltelements gesteuert wird. Derartige Energieversorgungssteuerungen, die eine Selbstschutzfunktion aufweisen, sind bekannt. Die Selbstschutzfunktion steuert das elektrische Potential eines Steueranschlusses des Schaltelements und schaltet das Schaltelement aus, wenn ein Überstrom durch den Leitungskanal fließt, wodurch das Schaltelement selbst geschützt wird. Insbesondere ist in einer Selbstschutzfunktion wie z. B. diejenige, die in dem japanischen Patent Nr. 2001-217696 beschrieben ist, ein Stromerfassungswiderstand mit einem Lastanschluss (beispielsweise der Source oder dem Drain eines MOSFET) in Serie geschaltet, ein Laststrom, der durch das Schaltelement fließt, wird auf der Grundlage eines Spannungsabfalls an einem Widerstand erfasst, und wenn der Laststrom eine vorbestimmte Schwelle überschreitet, wird bestimmt, dass ein Überstrom aufgetreten ist. Ein elektrisches Abschalten des Stroms auf der Grundlage der Selbstschutzfunktion ist derart ausgelegt, dass das Schaltelement automatisch in den eingeschalteten Zustand bei Ablauf einer vorbestimmten Ausschaltzeitdauer zurückkehrt. Dieses kommt daher, dass diese Funktion vorgesehen ist, um ein Überhitzen des Schaltelements selbst zu vermeiden, und als solches verringert eine Wärmesenke, die zu diesem Zweck vorgesehen ist, schnell die Temperatur des Schaltelements, nachdem der abnorme Strom ausgeschaltet ist.
• In einem Fall, in dem versucht wird, einen abnormen Strom durch Vergleichen eines Laststroms, der zu einem Schaltelement fließt, mit dem oben beschriebenen Schwellenwert zu erfassen ändert sich während des Prozesses von dem Zeitpunkt, zu dem das Schaltelement eingeschaltet wird, bis es in einen stabilen Zustand eintritt, ein Strom, der zu dem Schaltelement fließt, entlang einer vorbestimmten Lastlinie. Wenn daher der zuvor genannte Schwellenwert auf einen konstanten Pegel eingestellt wird, besteht ein Problem dahingehend, dass Fallabhängig einige Zeit von dem Auftreten des abnormen Stroms bis zur Erfassung desselben vergeht. 10 ist beispielsweise eine Ansicht, die einen fließenden Strom Id und eine Spannung Vds zwischen dem Drain und der Source eines Leistungs-MOSFET als das oben beschriebene Schaltelement darstellt. Wenn sich die Last in einem normalen Zustand befindet, ändert sich durch Einschalten dieses Leistungs-MOSFET der Wert des Stroms Id und der Spannung Vds zwischen dem Drain und der Source entlang der Lastlinie L0 von dem Punkt B0, und ist stabil zu dem Zeitpunkt, zu dem der stabile Punkt A0 erreicht wird.
• Wenn jedoch ein abnormer Überstrom wie z. B. ein Kurzschluss einer Last auftritt, erhöht sich durch Einschalten des Leistungs-MOSFET hinsichtlich des Wertes des Stroms Id und der Spannung Vds zwischen dem Drain und der Source die Sourcespannung des Leistungs-MOSFET sogar dann sehr wenig, wenn der Wert anfänglich von dem Punkt B0 startet, da ein Spannungsabfall für diese Last sehr gering ist. Genauer gesagt erhöht sich der Strom Id, der durch den Leistungs-MOSFET fließt, schnell in einen Zustand, in dem sich die Spannung Vds zwischen dem Drain und der Source des Leistungs-MOSFET nicht stark ändert. Wenn andererseits der zuvor genannte Schwellenwert auf einen konstanten Pegel eingestellt wird, mit anderen Worten, wenn ein einziger Schwellenwert verwendet wird, um abnorme Überströme zu erfassen, die an einer jeweiligen Stufe von dem Zeitpunkt, zu dem der Leistungs-MOSFET eingestellt wird, bis der Strom einen stabilen Zustand erreicht, auftreten können, ist es, um einen abnormen Überstrom zu erfassen, nachdem der stabile Punkt A0 erreicht ist, notwendig, den zuvor genannten Schwellenwert auf einen konstanten Pegel einzustellen, der größer als der Strom Id ist, der dem stabilen Punkt A0 entspricht (durch die Linie L7 in der Figur angegeben). Wenn in diesem Fall ein Kurzschluss unmittelbar nach dem Einschalten des Leistungs-MOSFET auftritt, wie es durch die Linie L6 gezeigt ist, dauert es eine bestimmte Zeit, bis der Strom den Schwellenwert erreicht, der Energieverlust an dem Leistungs-MOSFET ist groß, und während dieser Zeitdauer kann kein Schutz versucht werden.
• ZUSAMMENFASSUNG
• Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auf eine Energieversorgungssteuerung gerichtet, die enthält: ein Schaltelement, das zwischen einer Energiequelle und einer Last angeordnet ist, ein Stromerfassungselement, das mit dem Schaltelement verbunden und in der Lage ist, ein Erfassungssignal in der Form eines Laststroms an das Schaltelement auszugeben, eine Spannungsgeneratorschaltung, die in der Lage ist, eine Ausgangsspannung zwischen dem Schaltelement und der Last zuzuführen, eine Anomalieerfassungsschaltung, die in der Lage ist, ein abnormes Signal auszugeben, wenn der Laststrom einen Schwellenstrom überschreitet, so dass der Schwellenstrom der Ausgangsspannung entspricht. Die vorliegende Erfindung kann außerdem enthalten: eine Schutzschaltung, die in der Lage ist, einen vorbestimmten Schutzbetrieb auf der Grundlage des abnormen Signals durchzuführen, eine Steuerschaltung, die in der Lage ist, ein Ein-Signal und ein Aus-Signal zu empfangen, wobei die Steuerschaltung das Schaltelement einschaltet, wenn sie das Ein-Signal empfängt, und das Schaltelement ausschaltet, wenn sie das Aus-Signal empfängt, und eine Sperrschaltung, die in der Lage ist, den vorbestimmten Schutzbetrieb zu sperren, wenn das Aus-Signal empfangen wird.
• In diesem Zusammenhang bezieht sich in der vorliegenden Erfindung der Ausdruck ”Ausgangsspannung eines Schaltelements” auf beispielsweise eine Sourcespannung, wenn ein Leistungs-MOSFET als Schaltelement ein N-Kanal-Leistungs-MOSFET ist, und auf eine Drainspannung, wenn der Leistungs-MOSFET ein P-Kanal-Leistungs-MOSFET ist.
• Da gemäß der vorliegenden Erfindung eine Konfiguration übernommen wird, die die Ausführung eines Schutzbetriebs durch eine Schutzschaltung verhindert, wenn ein Schaltelement durch Eingeben eines Aus-Signals ausgeschaltet wird, ist es möglich, das Auftreten eines Falles zu verhindern, bei dem ein Schutzbetrieb fehlerhafterweise aufgrund einer Stoßspannung einer L-Last (induktive Last) trotz der Tatsache, dass ein abnormer Strom aufgrund eines Lastkurzschlusses oder Ähnlichem tatsächlich nicht aufgetreten ist, ausgeführt wird.
• KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• Beispielhafte Aspekte gemäß der Erfindung werden genauer mit Bezug auf die folgenden Figuren beschrieben, wobei:
• 1 ein Blockdiagramm ist, das eine Gesamtkonfiguration einer Energieversorgungssteuerung gemäß einem veranschaulichenden Aspekt der Erfindung zeigt,
• 2 ein schematisches Schaltungsdiagramm eines Generators für eine interne Masse zeigt,
• 3 ein schematisches Schaltungsdiagramm einer Stromspiegeleinheit, eines Schwellenspannungsgenerators und eines Abnorm-Überstrom-Detektors ist,
• 4 ein Graph zum Darstellen eingestellter Pegel erster und zweiter Anomalieschwellenströme ist,
• 5 ein schematisches Schaltungsdiagramm einer Steuerlogikeinheit ist,
• 6 eine Tabelle ist, die die Zuordnung zwischen Zählerwerten eines Schmelzzeitzählers und Bit-Signalen ist,
• 7 ein Zeitdiagramm eines Steuersignals ist, das ein konstantes Spannungssignal eines niedrigen Pegels ist, das von einer Energieversorgungssteuerung empfangen wird,
• 8 ein Zeitdiagramm ist, das einen Fall darstellt, bei dem ein Einschaltstromstoß auftritt, der einen ersten Anomalieschwellenstrom überschreitet,
• 9 ein Zeitdiagramm ist, das einen Fall darstellt, bei dem ein Einschaltstromstoß auftritt, der sich, während er einen ersten Anomalieschwellenstrom nicht überschreitet, sehr sanft ändert, und
• 10 eine erläuternde Zeichnung zum Beschreiben eines Problempunktes in einem Fall ist, in dem ein Schwellenwert fest auf einen konstanten Pegel eingestellt ist.
• GENAUE BESCHREIBUNG
• Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 1 bis 9 beschrieben.
• Konfiguration der Energieversorgungssteuerung
• 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Gesamtkonfiguration einer Energieversorgungssteuerung 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Energieversorgungssteuerung 10 ist in einem nicht gezeigten Fahrzeug vorgesehen und steuert die Energieversorgung von einer fahrzeuginternen Energiequelle (im Folgenden als die ”Energiequelle 12” bezeichnet) zu einer Last 11. Die Last 11 kann eine Fahrzeuglampe, ein Kühlungslüftermotor, ein Entfeuchtungsheizgerät oder ähnliches sein. Der Ausdruck ”Last”, wie er in der folgenden Beschreibung verwendet wird, meint eine Vorrichtung unter der Steuerung der Energieversorgungssteuerung 10 ausschließlich eines Drahtes 30 zwischen der Energieversorgungssteuerung 10 und der Vorrichtung unter Steuerung. Der Ausdruck ”externe Schaltung”, wie er hier verwendet wird, meint eine Schaltung einschließlich der Last 11 und des Drahtes 30.
• insbesondere enthält die Energieversorgungssteuerung 10 einen Leistungs-MOSFET 14 (ein Beispiel eines ”Schaltelements”), der in einem Leitungskanal 13 von einer Energiequelle 12 zu einer Last 11 vorgesehen ist. Die Energieversorgungssteuerung 10 stellt ein Steuersignal S1 wie z. B. ein konstantes Spannungssignal oder ein PWM-Steuersignal (Pulsbreitenmodulation) dem Gate des Leistungs-MOSFET bereit, um den MOSFET 14 ein- und auszuschalten, wodurch die Energieversorgung bzw. Energiezufuhr zur Last 11 gesteuert wird, die zum Ausgang des Leistungs-MOSFET 14 geleitet wird. In dieser Ausführungsform weist die Energieversorgungssteuerung 10 einen Eingangsanschluss P1 auf, der mit einem externen Betätigungsschalter 15 verbunden ist. Wenn der Schalter 15 eingeschaltet wird, wird die Energieversorgungssteuerung 10 aktiviert. Insbesondere ist der Eingangsanschluss P1 mit dem Betätigungsschalter 15 durch einen Widerstand 15a verbunden, und ein Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 15a und dem Betätigungsschalter 15 ist mit der Energiequelle 12 durch einen Widerstand 15b verbunden. Der Eingangsanschluss P1 wird auf eine Energieversorgungsspannung Vcc heraufgezogen, wenn sich der Betätigungsschalter 15 in dem ausgeschalteten Zustand befindet.
• Wie es in 1 gezeigt ist, ist die Energieversorgungssteuerung 10 als eine Halbleiterschaltvorrichtung 17 (Halbleitervorrichtung) implementiert, die den Eingangsanschluss P1, einen Energieversorgungsanschluss (Vcc) P2 und einen Abgriffsanschluss P3, die mit der Energiequelle 12 verbunden sind, einen Lastverbindungsanschluss P4, der mit der Last 11 verbunden ist, einen externen Anschluss P5, der mit einer Masse (GND) durch einen externen Widerstand 16, der eine Strom-Spannungs-Wandlerschaltung ist, verbunden ist, einen Masseanschluss P6, der direkt mit der Masse (GND) verbunden ist, und einen Diagnoseausgangsanschluss P7 enthält. in diesem veranschaulichenden Aspekt sind der Leistungs-MOSFET 14, ein Erfassungs-MOSFET 18 (ein Beispiel eines ”Stromerfassungselements”), der später beschrieben wird, und ein Temperatursensor 19 (z. B. eine Diode), der ein Temperaturerfassungselement ist, in einem Chip integriert, d. h. einem Leistungs-Chip 20, der dann in einem Steuer-Chip 21 integriert ist.
• Wie es in 3 gezeigt ist, sind in dem Leistungs-Chip 20 mehrere MOSFETs, deren Drainanschlüsse gemeinsam mit dem Abgriffsanschluss P3 verbunden sind, angeordnet, von denen die meisten einen Leistungs-MOSFET 14 bilden, deren Sourceanschlüsse gemeinsam mit einem Leistungs-FET-Eingang 51a einer Stromspiegeleinheit 51, die später beschrieben wird, und dem Lastverbindungsanschluss P4 verbunden sind, und der Rest der MOSFETs bilden einen Erfassungs-MOSFET 18, deren Sourceanschlüsse gemeinsam mit einem Erfassungs-FET-Eingang 51b der Stromspiegeleinheit 51 verbunden sind. Das Verhältnis der Anzahl der MOSFETs, die den Leistungs-MOSFET 14 bilden, zu der Anzahl der MOSFETs, die den Erfassungs-MOSFET 18 bilden, ist näherungsweise gleich dem Erfassungsverhältnis.
• Auf dem Steuer-Chip 21 sind eine Eingangsschnittstelle 22, ein Generator für eine interne Masse 23, ein Stromdetektor 24, ein Überhitzungsdetektor 25, ein Diagnoseausgangsabschnitt 26, eine Steuerlogikeinheit 27 und eine Gate-Ansteuerung 28 vorgesehen.
• Wie es in 1 gezeigt ist, sind zwischen dem Energieversorgungsanschluss P2 und dem Masseanschluss P6 eine Diode 36, bei der eine Kathodenseite an einer Seite einer hohen Spannung angeordnet ist, und ein Widerstand 37 seriell geschaltet, und ein Verbindungspunkt zwischen diesen Komponenten bildet die oben beschriebene interne Masse GND1. Mit dieser Art von Konfiguration kann sogar dann, wenn die Seite des Masseanschlusses P6 fehlerhafterweise mit der Seite der Energieversorgungsspannung Vcc verbunden ist, ein Strom, der innerhalb der Schaltung der Energieversorgungssteuerung 10 fließt, durch die Diode 36 auf einen Pegel unterhalb oder gleich einem konstanten Pegel reguliert werden.
• Eingangsschnittstelle
• Der Eingang der Eingangsschnittstelle 22 ist mit dem Eingangsanschluss P1 verbunden. Wenn der Betätigungsschalter 15 ausgeschaltet ist, wird ein Steuersignal S1 eines hohen Pegels eingegeben; wenn der Betätigungsschalter 15 eingeschaltet ist, wird ein Steuersignal S1 eines niedrigen Pegels eingegeben. Das Steuersignal S1 wird dem Generator für eine interne Masse 23 und der Steuerlogikeinheit 27 zugeführt. Wie es später beschrieben wird, steuert die Energieversorgungssteuerung 10 die Gate-Ansteuerung 28 zum Einschalten des Leistungs-MOSFET 14 als Antwort auf das Steuersignal S1 eines niedrigen Pegels in einem normalen Zustand, in dem weder ein abnormer Strom noch eine abnorme Temperatur erzeugt wird. Andererseits steuert die Energieversorgungssteuerung als Antwort auf das Steuersignal S1 eines hohen Pegels die Gate-Ansteuerung 28 zum Ausschalten des Leistungs-MOSFET 14, um diesen in den ausgeschalteten Zustand zu versetzen. Dementsprechend ist das Steuersignal S1 eines niedrigen Pegels ein Beispiel eines ”Ein-Signals”, das Steuersignal S1 eines hohen Pegels ist ein Beispiel eines ”(ersten) Aus-Signals”, und die Gate-Ansteuerung 28 dient als eine ”Steuerschaltung”.
• Generator für eine interne Masse
• Der Generator für eine interne Masse 23 (ein Beispiel der ”Energieversorgungsschaltung”) ist leitend und erzeugt eine interne Masse GND2, die um einen vorbestimmten Spannungsbetrag kleiner als die Energieversorgungsspannung Vcc ist, während der Generator für eine interne Masse 23 das Steuersignal S1 eines niedrigen Pegels (Ein-Signal) von der Eingangsschnittstelle 22 oder ein Signal S2 eines niedrigen Pegels, das von einem Löschzähler 72 ausgegeben wird (der Zustand, in dem der Löschzähler 72 nicht überfließt), empfängt, was später beschrieben wird. Mit anderen Worten verbleibt der Generator für eine interne Masse 23 leitend und fährt mit dem Erzeugen der internen Masse GND2 so lange fort, wie er das Ausgangssignal S2 eines niedrigen Pegels von dem Löschzähler 72 empfängt, und zwar sogar dann, wenn er das Steuersignal S1 eines hohen Pegels (Aus-Signal) von der Eingangsschnittstelle 22 empfängt. Eine konstante Spannung, die der Energieversorgungsspannung Vcc abzüglich der internen Masse GND2 entspricht, wird der Steuerlogikeinheit 27 zugeführt, um die Steuerlogikeinheit 27 in einen Betriebszustand zu versetzen.
• insbesondere enthält der Generator für eine interne Masse 23 einen FET 41, der ein Schaltelement ist, das als Antwort auf das Steuersignal S1 eines niedrigen Pegels (Ein-Signal) eingeschaltet wird, und einen FET 42, der ein Schaltelement ist, das als Antwort auf das Ausgangssignal 52 eines niedrigen Pegels eingeschaltet wird, wie es in 2 gezeigt ist. Die Ausgänge dieser FETs 41, 42 sind mit einem Steueranschluss eines anderen FET 43 verbunden, der ein Schaltelement ist. Der Eingang (Drain) des FET 43 ist mit dem Energieversorgungsanschluss P2 durch eine Zener-Diode 44 verbunden ist, und der Ausgang (Source) ist mit dem Masseanschluss P6 durch den Widerstand 37 verbunden.
• Wenn das Steuersignal S1 eines niedrigen Pegels oder das Ausgangssignal S2 eines niedrigen Pegels in den Generator für eine interne Masse 23 eingegeben wird, schaltet sich der FET 43 ein, um den Generator für eine interne Masse 23 leitend zu machen, und der Generator für eine interne Masse 23 erzeugt die interne Masse GND2, die um einen Betrag ist kleiner als die Energieversorgungsspannung Vcc, der gleich einer Zener-Spannung der Zener-Diode 44 ist, die für die Steuerlogikeinheit 27 durch einen Operationsverstärker 45 in Spannungsfolgerverbindung vorgesehen ist. In dieser Ausführungsform ist ein FET 46, dessen Source- und Gate-Anschlüsse kurzgeschlossen sind, in den Leitungskanal geschaltet, entlang dem die Zener-Diode 44 und der FET 43 verbunden sind, so dass ein konstanter Strom durch die Zener-Diode 44 fließt, während sich der FET 43 in dem eingeschalteten Zustand befindet, wodurch die interne Masse GND2 weiter stabilisiert wird.
• Stromdetektor
• Der Stromdetektor 24 enthält eine Stromspiegeleinheit 51, einen Schwellenspannungsgenerator 52 und einen Abnorm-Überstrom-Detektor 53, wie es in 1 gezeigt ist. 3 ist eine vergrößerte Ansicht des Schaltkreises einschließlich der Stromspiegeleinheit 51, dem Schwellenspannungsgenerator 52 und dem Abnorm-Strom-Detektor 53. Einige der anderen Schaltungskomponenten sind in der 4 weggelassen.
• a. Stromspiegeleinheit
• Die Stromspiegeleinheit 51 enthält eine Potentialsteuerschaltung 54 zum Aufrechterhalten der Ausgangspotentiale (Sourcepotentiale) des Leistungs-MOSFET 14 und des Erfassungs-MOSFET 18 auf einem identischen Pegel, und ein Paar Stromspiegelschaltungen 55.
• Die Potentialsteuerschaltung 54 enthält einen Operationsverstärker 56, der zwei Eingangsanschlüsse aufweist, mit denen der Leistungs-FET-Eingang 51a (die Source des Leistungs-MOSFET 14) und der Erfassungs-FET-Eingang 51b (die Source des Erfassungs-MOSFET 18) verbunden sind, und einen FET 57, der ein Schaltelement ist, das zwischen den Erfassungs-FET-Eingang 51b und den externen Anschluss P5 geschaltet ist und einen Steueranschluss aufweist, dem ein Ausgang des Operationsverstärkers 56 bereitgestellt wird. Genauer gesagt ist der Leistungs-FET-Eingang 51a mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 56 verbunden, und der Erfassungs-FET-Eingang 51b ist mit dem nicht invertierenden Eingang des Operatiansverstärkers 56 verbunden. Der Differenzausgang des Operationsverstärkers 56 wird in den nicht invertierenden Eingang durch den Gate-Drain-Anschluss des FET 57 zurückgeführt.
• Durch Zurückführen des Differenzausgangs des Operationsverstärkers 56 tritt ein imaginärer Kurzzustand auf, bei dem die Potentiale des invertierenden und des nicht invertierenden Eingangs des Operationsverstärkers 56 näherungsweise gleich sind. Demzufolge werden das Potential des Drain des Leistungs-MOSFET 14 und dasjenige des Erfassungs-MOSFET 18 einander identisch, und die Potentiale ihrer Sourceanschlüsse werden ebenfalls identisch zueinander. Daher kann ein Erfassungsstrom Is (ein Beispiel eines ”Erfassungssignals von dem Stromerfassungselement”) mit einem stabilen konstanten Verhältnis zum Laststrom IL, der durch den Leistungs-MOSFET 14 fließt (das oben erwähnte Erfassungsverhältnis) durch den Erfassungs-MOSFET 18 fließen.
• Der Erfassungsstrom Is von der Potentialsteuerschaltung 54 fließt in den externen Widerstand 16 durch die beiden Stromspiegelschaltungen 55 und den externen Anschluss P5. Die Anschlussspannung Vo an dem externen Anschluss P5 ändert sich entsprechend dem Erfassungsstrom Is.
• b. Abnorm-Überstrom-Detektor
• Der Abnorm-Strom-Detektor 53 (ein Beispiel einer ”Anomalieerfassungsschaltung”) enthält einen oder mehrere (in dem vorliegenden beispielhaften Aspekt zwei) Vergleicher 58, 59 (Hysterese-Vergleicher in dem vorliegenden veranschaulichenden Aspekt). Die Anschlussspannung Vo an dem externen Anschluss P5 wird einem der Eingangsanschlüsse des Vergleichers 58 und einem der Eingangsanschlüsse des Vergleichers 59 zugeführt.
• Der Vergleicher 58 empfängt an dem anderen Eingangsanschluss eine erste Anomalieschwellenspannung Voc von dem Schwellenspannungsgenerator 52, und wenn die Anschlussspannung Vo die erste Anomalieschwellenspannung Voc überschreitet, gibt er ein erstes Abnorm-Strom-Signal OC eines niedrigen Pegels (ein Beispiel eines ”abnormen Signals”) an die Steuerlogikeinheit 27 aus. Im Folgenden wird ein Laststrom IL, der durch den Leistungs-MOSFET 14 zu dem Zeitpunkt des abnormen Stroms, zu dem die Anschlussspannung Vo die erste Anomalieschwellenspannung Voc erreicht, fließt, als ein ”erster Anomalieschwellenstrom ILoc (ein Beispiel eines ”Schwellenstroms”)” bezeichnet, und der abnorme Strom kann als ein ”Überstrom” bezeichnet werden.
• Der Vergleicher 59 empfängt an dem anderen Eingangsanschluss eine zweite Anomalieschwellenspannung Vfc (< Voc) von dem Schwellenspannungsgenerator 52, und wenn die Anschlussspannung Vo die zweite Anomalieschwellenspannung Vfc überschreitet, gibt er ein zweites Abnorm-Strom-Signal eines niedrigen Pegels FC (ein Beispiel des ”abnormen Signals”) an die Steuerlogikeinheit 27 aus. Im Folgenden wird der Laststrom IL, der durch den Leistungs-MOSFET 14 zu dem Zeitpunkt des abnormen Stroms, zu dem die Anschlussspannung Vo die zweite Anomalieschwellenspannung Vfc erreicht, als eine ”zweite Anomalieschwellenspannung ILfc (ein Beispiel eines ”Schwellenstroms”)” bezeichnet, und der abnorme Strom wird als ein ”Schmelzstrom” bezeichnet.
• c. Schwellenspannungsgenerator
• Der Schwellenspannungsgenerator 52 (ein Beispiel einer ”Spannungsgeneratorschaltung”) beinhaltet eine Spannungsteilerschaltung, die eine Bezugsspannung unter Verwendung mehrerer Widerstände unterteilt, und ist in der Lage, die Anomalieschwellenspannung, die dem Abnorm-Überstrom-Detektor 53 zuzuführen ist, durch Ändern einer ausgewählten Spannung aus den Teilspannungen, die von der Spannungsteilerschaltung erzeugt werden, zu ändern. Insbesondere beinhaltet der Schwellerspannungsgenerator 52 eine Spannungsteilerschaltung 60, die zwischen die Source des Leistungs-MOSFET 14 und den Masseanschluss P6 geschaltet ist, wie es in 3 gezeigt ist. Die Spannungsteilerschaltung 60 beinhaltet mehrere Widerstände (acht Widerstände 60a–60h in dem vorliegenden veranschaulichenden Aspekt), die in Serie geschaltet sind, und gibt die Teilspannung an dem Verbindungspunkt A zwischen den Widerständen 60a und 60b als die zweite Anomalieschwellenspannung Vfc (ein Beispiel einer ”Erzeugungsspannung”) aus.
• Der Schwellenspannungsgenerator 52 enthält außerdem mehrere FETs 61a–61f, die als Schaltelemente dienen, die es ermöglichen, dass der andere Eingangsanschluss des Vergleichers 58 wahlweise mit einem der Verbindungspunkte B – G der Widerstände 60b–60h verbunden werden kann. Durch wahlweises Einschalten der FETs 61a bis 61f in Abfolge kann der Pegel der ersten Anomalieschwellenspannung Voc (ein Beispiel einer ”Erzeugungsspannung”) graduell verringert werden. Jeder der FETs 61a–61f wird durch die Steuerlogikeinheit 27 ein- und ausgeschaltet, wie es später beschrieben wird.
• Während die Spannungsteilerschaltung 60 gemäß dem vorliegenden veranschaulichenden Aspekt die Sourcespannung Vs des Leistungs-MOSFET 14 unterteilt, kann sie eine vorbestimmte andere Spannung als die Sourcespannung unterteilen. Die Konfiguration gemäß dem vorliegenden veranschaulichenden Aspekt kann jedoch jede Anomalieschwellenspannung derart einstellen, dass sie sich entsprechend den Änderungen der Sourcespannung Vs des Leistungs-MOSFET 14 ändert. Daher ermöglicht im Vergleich zur Konfiguration, die eine feste Schwelle unabhängig von den Änderungen der Sourcespannung einstellt, die Konfiguration gemäß dem vorliegenden beispielhaften Aspekt, dass ein abnormer Strom schnell zu erfassen ist, da, wenn beispielsweise ein Kurzschluss der Last 11 auftritt, die Anschlussspannung Vo des externen Widerstands 16 unmittelbar die Anomalieschwellenspannung unabhängig von dem Pegel der Energieversorgungsspannung Vcc erreicht. Außerdem fließt in dem vorliegenden veranschaulichenden Aspekt ein Strom von der Energiequelle 12 durch die Spannungsteilerschaltung 60 durch einen Widerstand 63 unter Verwendung eines FET 62, der als ein Schaltelement dient, das sich als Antwort auf ein Vorspannungssignal Bias von der Steuerlogikeinheit 27 einschaltet, um eine Vorspannung anzulegen, um zu verhindern, dass sich die Sourcespannung Vs auf 0 V verringert, wenn sich der Leistungs-MOSFET 14 in dem ausgeschalteten Zustand befindet. Das Vorspannungssignal Bias wird von der Steuerlogikeinheit 27 ausgegeben, um den FET 62 einzuschalten, wenn ein Steuersignal S1 eines niedrigen Pegels oder ein Ausgangssignal 52 eines niedrigen Pegels anliegt.
• Genauer gesagt ist in 5, die später beschrieben wird, eine UND-Schaltung 69, in die das Steuersignal S1 und das Ausgangssignal S2 von dem Löschzähler 72 eingegeben werden, in der Steuerlogikeinheit 27 vorgesehen, und das zuvor genannte Vorspannungssignal Bias wird von der UND-Schaltung 69 ausgegeben.
• 4 ist ein Graph, der eingestellte Pegel des ersten Anomalieschwellenstroms ILoc und des zweiten Anomalieschwellenstroms ILfc darstellt. In diesem Graph ist eine Raucherzeugungskennlinienkurve L1, die die Raucherzeugungskennlinie eines Drahtes 30 (beispielsweise eines Drahtbeschichtungsmaterials) zeigt, der mit der Energieversorgungssteuerung 10 verbunden werden kann, hinsichtlich der Beziehung zwischen einem Strompegel im stabilen Zustand und der Erregungszeit (Einschmelzzeit) dargestellt. D. h., die Raucherzeugungskennlinie L1 stellt die Beziehung zwischen einem gegebenen konstanten Strom (Ein-Schuss-Strom) und der Zeit darstellt, die seit dem Start des Fließens des Stroms durch den Draht 30 bis zum Auftreten eines Durchbrennens des Beschichtungsmaterials des Drahtes 30 verstreicht, dar. Außerdem ist in dem Graph eine Selbstzerstörungskennlinienkurve L2 gezeigt, die die Beziehung zwischen dem gegebenen konstanten Strom (Ein-Schuss-Strom) und der Zeit darstellt, die seit dem Start des Fließens des Stroms durch den Leistungs-MOSFET 14 bis zum Durchbrechen des Leistungs-MOSFET 14 verstreicht. Der zweite Anomalieschwellenstrom ILfc wird auf innerhalb eines Bereiches eingestellt, in dem der Strompegel unterhalb der Raucherzeugungskennlinie L1 und der Selbstzerstörungskennlinie L2 liegt. Der erste Anomalieschwellenstrom ILoc wird auf innerhalb eines Bereiches eingestellt, in dem der Strompegel unterhalb der Raucherzeugungskennlinie L1 und der Selbstzerstörungskennlinie 12 in einer Zeitdauer liegt, die kürzer als eine Bezugsschmelzzeit ist, die später beschrieben wird und die beginnt, wenn ein Schmelzzeitzähler 73 das Aufwärtszahlen von dem Anfangswert aus startet.
• Der Graph zeigt die Raucherzeugungskennlinie eines Drahtes 30, der unter Drähten 30 ausgewählt ist, die mit der Energieversorgungssteuerung 10 verbunden werden können. Die Raucherzeugungskennlinie ändert sich in Abhängigkeit von der externen Schaltung (Materialien für die Verdrahtung und die Last), die mit der Energieversorgungssteuerung 10 verbunden ist, und dementsprechend einschließlich dem Laststrom IL und dem Erfassungsstrom Is, die fließen, wenn die abnormen Stromsignale FC und OC ausgegeben werden. Diese Variationen können jedoch einfach durch Ändern des Widerstandswertes des externen Widerstands 16, der oben erwähnt ist, durchgeführt werden.
• In dem Graphen bezeichnet ILmax den Nennstrom (der von dem Entwickler garantierte erlaubte maximale Strom, den eine Vorrichtung befördern kann) der Last 11, und Io bezeichnet den maximal erlaubten Strom im Gleichgewicht, der durch den Draht 30 in einem Zustand fließen kann, in dem sich eine Wärmeerzeugung und -abführung im Ausgleich befinden. Wenn ein Strom auf einem Pegel liegt, der größer als der maximal erlaubte Strom im Gleichgewicht Io ist, wird in einen Bereich eines übermäßigen thermischen Widerstands eingetreten, in dem der Strompegel und die Zeit, die seit dem Fließen des Stroms bis zum Durchbrennen verstreicht, im Wesentlichen umgekehrt proportional zueinander sind. In dem zweiten Anomalieschwellenstrom ist ILfc auf einen Pegel eingestellt, der etwas größer als der Nennstrom ILmax der Last 11 ist, wie es in 4 gezeigt ist. Der Vergleicher 59 erfasst einen Schmelzstrom, der zu dem Zeitpunkt fließt, zu dem der Laststrom IL den zweiten Anomalieschwellenstrom ILfc erreicht hat, und gibt das zweite Abnorm-Strom-Signal FC aus. Wenn der Laststrom IL näherungsweise gleich dem zweiten Anomalieschwellenstrom ILfc ist, muss der Leistungs-MOSFET 14 nicht unmittelbar ausgeschaltet werden; er kann ausgeschaltet werden, nachdem der Schmelzstromzustand eine bestimmte Zeit lang angedauert hat, wie es später beschrieben wird.
• Andererseits wird der erste Anomalieschwellenstrom ILoc auf einen Pegel eingestellt, der größer als der zweite Anomalieschwellenstrom ILfc ist, Der Vergleicher 58 erfasst einen Überstrom, der zu dem Zeitpunkt fließt, zu dem der Laststrom IL den ersten Anomalieschwellenstrom ILoc erreicht hat, und gibt das erste Abnorm-Strom-Signal OC aus. Wenn der Laststrom IL den ersten Anomalieschwellenstrom ILoc überschreitet, muss der Leistungs-MOSFET 14 unmittelbar ausgeschaltet werden, wie es später beschrieben wird. Der Schwellenspannungsgenerator 52 stellt anfänglich in Vorbereitung für einen Einschaltstromstoß den ersten Anomalieschwellenstrom ILoc auf einen Anfangspegel ein, der größer als der Einschaltstromstoß ist, und wenn ein Schmelzstrom erfasst wird, verringert er graduell den Pegel im Verlauf der Zeit, wie es in 4 gezeigt ist.
• Überhitzungsdetektor
• Der Überhitzungsdetektor 25 empfängt ein Temperatursignal 84, das der Temperatur des Leistungs-Chips 20 entspricht, von einem Temperatursensor 19, der auf dem Leistungs-Chip 20 vorgesehen ist. Wenn der Überhitzungsdetektor 25 ein Temperatursignal 84 empfängt, das eine abnorme Temperatur angibt, die eine vorbestimmte Temperaturschwelle überschreitet, erfasst der Überhitzungsdetektor 25 die Temperaturanomalie und stellt ein abnormes Temperatursignal OT eines niedrigen Pegels (ein Beispiel des ”abnormen Signals”) der Steuerlogikeinheit 27 bereit.
• Der Diagnoseausgangsabschnitt 26 zieht den Diagnoseausgangsanschluss P7 auf einen niedrigen Pegel herunter und stellt einen Diagnoseausgang als Antwort auf ein Diagnosesignal eines hohen Pegels (DIAG) von der Steuerlogikeinheit 27 bereit, wenn ein abnormer Strom oder eine abnorme Temperatur auftritt (wie es später beschrieben wird), und die Steuerlogikeinheit 27 bewirkt, dass der Leistungs-MOSFET 14 erste und zweite erzwungene Ausschaltbetriebe durchführt, die später beschrieben werden. Somit kann die Tatsache, dass sich der Leistungs-MOSFET 14 in dem erzwungenen Ausschaltzustand aufgrund des Auftretens eines abnormen Stroms oder einer abnormen Temperatur oder der Aktivierung der Sicherungsfunktion befindet, nach außen gemeldet werden.
• Steuerlogikeinheit
• 5 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm der Steuerlogikeinheit 27. Die Steuerlogikeinheit 27 enthält einen Ausschaltzeitzähler 71, einen Löschzähler 72, einen Schmelzzeitzähler 73, eine Oszillationsschaltung 74, eine Rücksetzsignalerzeugungsschaltung 75 und einen Zähler 88. Die Steuerlogikeinheit 27 empfängt das Steuersignal S1 von der Eingangsschnittstelle 22, das erste abnorme Stromsignal OC und das zweite abnorme Stromsignal FC von dem Stromdetektor 24, und das abnorme Temperatursignal OT von dem Überhitzungsdetektor 25.
• a. Oszillationsschaltung und Rücksetzsignalerzeugungsschaltung
• Die Oszillationsschaltung 74 erzeugt und gibt zwei Taktsignale CLK1 (beispielsweise 125 μs) und CLK2 (beispielsweise 4 ms), die unterschiedliche Zyklen aufweisen, aus. Die Rücksetzsignalerzeugungsschaltung 75 erzeugt eine konstante Spannung, die ausreichend hoch ist, um den Generator für eine interne Masse 23 leitend zu machen und zu bewirken, dass die Steuerlogikeinheit 27 betrieben wird, und fährt mit dem Ausgeben eines Ausgangssignals eines niedrigen Pegels RST (Rücksetzsignal) fort, bis die Takterzeugung durch die Oszillationsschaltung 74 stabil wird, und gibt dann ein Ausgangssignal RST eines hohen Pegels aus.
• b. Ausschaltzeitzähler
• Als Antwort auf mindestens ein Signal aus dem ersten abnormen Stromsignal OC eines niedrigen Pegels von dem Stromdetektor 24 und dem abnormen Temperatursignal OT eines niedrigen Pegels von dem Überhitzungsdetektor 25 erzwingt der Ausschaltzeitzähler 71 (ein Beispiel der ”Schutzschaltung”) das Ausschalten des Leistungs-MOSFET 14 und dessen Haften in dem ausgeschalteten Zustand eine vorbestimmte Bezugsausschaltzeitdauer lang (Zeit, die zum Abwärtszählen von ”n” bis ”0” benötigt wird, insbesondere 32 ms) und gibt dann den Leistungs-MOSFET 14 aus dem erzwungenen Ausschaltzustand (ein Beispiel des ”Schutzbetriebs”) frei. Es wird darauf hingewiesen, dass das erzwungene Ausschalten in dem vorliegenden veranschaulichenden Aspekt das Bringen des Leistungs-MOSFET 14 in den ausgeschalteten Zustand und dessen Halten in diesem Zustand sogar dann bedeutet, wenn die Energieversorgungssteuerung 10 ein Steuersignal S1 eines niedrigen Pegels (Ein-Signal) empfangen hat.
• Insbesondere zählt der Ausschaltzeitzähler 71 synchron mit dem Taktsignal CLK2 von dem Anfangswert n auf 0 abwärts. Der Ausschaltzeitzähler 71 ist ausgelegt, an seinem Rücksetzanschluss das invertierte Signal eines Ausgangssignals RST von der Rücksetzsignalerzeugungsschaltung 75 zu empfangen. Sämtliche der n Zähler werden auf ”0” zurückgesetzt gehalten (Zählwert wird auf den Anfangswert ”n” zurückgesetzt), während ein Ausgangssignal RST eines niedrigen Pegels ausgegeben wird. Die Zähler werden aus dem Rücksetzzustand als Antwort auf ein Ausgangssignal RST eines hohen Pegels freigegeben. Der Ausschaltzeitzähler 71 gibt ein Ausgangssignal 85 eines niedrigen Pegels aus, wenn sämtliche n Zähler auf ”0” sind (der Rücksetzzustand oder ein Zählerwertüberflusszustand); ansonsten gibt der Ausschaltzeitzähler 71 ein Ausgangssignal S5 eines hohen Pegels aus, um den Leistungs-MOSFET 14 zum Ausschalten zu zwingen.
• Außerdem werden ein Ausgangssignal von der UND-Schaltung 76, in die ein erstes abnormes Stromsignal OC und ein abnormes Temperatursignal OT eingegeben werden, in dem Zustand bei der ODER-Schaltung 66 freigegeben, und ein invertiertes Signal davon wird in einen Setzanschluss des Ausschaltzeitzählers 71 eingegeben. Dadurch setzt, wenn ein Überstrom auftritt und der Ausschaltzeitzähler 71 das erste abnorme Stromsignal OC eines niedrigen Pegels wie oben beschrieben empfängt oder wenn eine abnorme Temperatur auftritt und der Ausschaltzeitzähler 71 das abnorme Temperatursignal OT empfängt, der Ausschaltzeitzähler 71 sämtliche der n Zähler zu ”1”. Als Ergebnis gibt der Ausschaltzeitzähler 71 das Ausgangssignal 85 eines hohen Pegels aus, um das Taktsignal CLK2 von der Oszillationsschaltung 74 an der UND-Schaltung 77 freizugeben und einen Abwärtszählbetrieb zu einem Zeitpunkt, der mit diesem Takt synchronisiert ist, zu starten. Der Ausschaltzeitzähler 71 führt das Abwärtszählen an der hinteren Flanke eines jeweiligen Taktes durch.
• Da das Ausgangssignal 55 eines hohen Pegels während der Zeitdauer von dem Start des Abwärtszählens durch den Ausschaltzeitzähler 71 bis der Ausschaltzeitzähler 71 auf ”0” herabzählt, um überzufließen, ausgegeben wird, wird das Taktsignal CLK2 an der UND-Schaltung 77 freigegeben und in den Taktanschluss des Ausschaltzeitzählers 71 eingegeben. Eine NICHT-ODER-Schaltung 78 empfängt das Ausgangssignal S5 eines hohen Pegels und stellt ein Ausgangssignal eines niedrigen Pegels Inhibit der Gate-Ansteuerung 28 bereit, um den Leistungs-MOSFET 14 zum Ausschalten zu zwingen.
• Nach dem Abwärtszählen auf ”0” und dem Überfließen gibt der Ausschaltzeitzähler 71 ein Ausgangssignal S5 eines niedrigen Pegels aus, und der Eingang des Taktsignals CLK2 wird an der UND-Schaltung 77 gesperrt. Die NICHT-ODER-Schaltung 78 empfängt das Ausgangssignal S5 eines niedrigen Pegels und stellt ein Ausgangssignal eines hohen Pegels Inhibit der Gate-Ansteuerung 28 bereit, um den Leistungs-MOSFET 14 aus dem erzwungenen Ausschaltzustand freizugeben. Demzufolge kehrt der Leistungs-MOSFET 14 in den leitenden Zustand zurück, wenn die Energieversorgungssteuerung 10 ein Steuersignal S1 eines niedrigen Pegels (Ein-Signal) empfängt.
• Auf diese Weise zwingt der Ausschaltzeitzähler 71 den Leistungs-MOSFET 14 jedes Mal, wenn beispielsweise ein Überstrom auftritt und das erste abnorme Stromsignal OC eines niedrigen Pegels von dem Stromdetektor 24 ausgegeben wird, unmittelbar dazu, sich auszuschalten, und nach dem Abwärtszählen von n gibt er den Leistungs-MOSFET 14 aus dem erzwungenen Ausschaltzustand, wie es in 7 gezeigt ist (siehe die OC-Hackperiode), frei. Im Folgenden wird das erzwungene Ausschalten, das von dem Ausschaltzeitzähler 71 bewirkt wird und bei dem der MOSFET 14 in einem Ausschaltzustand eine vorbestimmte Bezugsausschaltzeitdauer lang gehalten wird und dann in den leitenden Zustand zurückkehrt, als das ”erste erzwungene Ausschalten” bezeichnet.
• c. Schmelzzeitzähler
• Der Schmelzzeitzhler 73 (ein Beispiel einer ”Anomaliezeitakkumulationsschaltung”) akkumuliert den Betrag der Anomaliezeit (im folgenden als ”Schmelzzeit” bezeichnet), während der er ein zweites abnormes Stromssignal FC eines niedrigen Pegels von dem Stromdetektor 24 empfängt, und den Betrag der Anomaliezeit, während der der Leistungs-MOSFET 14 in dem erzwungenen Ausschaltzustand durch den Ausschaltzeitzähler 71 gehalten wird. Wenn der akkumulierte Betrag der Zeit eine vorbestimmte Bezugsschmelzzeit (die kürzer als die Bezugsausschaltzeit ist und die Zeit ist, die benötigt wird, um von ”0” auf m (> n) aufwärts zu zählen, benötigt wird, insbesondere 1.024 ms, und die ein Beispiel einer ”Bezugsanomaliezeit” ist) erreicht, zwingt der Sicherungszeitzähler 73 den Leistungs-MOSFET 14, sich auszuschalten (ein Beispiel des ”Schutzbetriebs”).
• Insbesondere zählt der Sicherungszeitzähler 73 von dem Anfangswert 0 bis auf m synchron zum Taktsignal CLK1 aufwärts. Der Sicherungszeitzähler 73 führt das Aufwärtszählens an der hinteren Kante eines jeweiligen Taktsignals durch. Genauer gesagt gibt der Schmelzzeitzähler 73 ein Ausgangssignal S6 eines niedrigen Pegels während des Aufwärtszählens aus. Nach dem Aufwätszahlen auf ”m” und dem Überfließen gibt der Schmelzzeitzähler 73 ein Ausgangssignal S6 eines hohen Pegels (ein Beispiel eines ”Ausschaltsignals”) aus. Das invertierte Signal des Ausgangssignals S6 von dem Schmelzzeitzähler 73 und ein Ausgangssignal von einer NICHT-UND-Schaltung 80 werden in eine UND-Schaltung 79 zum Freigeben des Taktsignals CLK1 von der Oszillationsschaltung 74 eingegeben. Die NICHT-UND-Schaltung 80 gibt ein Signal eines hohen Pegels auf den Empfang eines zweiten abnormen Stromsignals FC eines niedrigen Pegels oder auf den Empfangs eines Signals eines niedrigen Pegels, das das invertierte Signal eines Ausgangssignals S5 eines hohen Pegels ist, hin aus, während der Ausschaltzeitzähler 71 abwärts zählt.
• Außerdem empfängt die NICHT-UND-Schaltung 80 das zweite abnorme Stromsignal FC durch die ODER-Schaltung 67.
• Somit führt der Schmelzzeitzähler 73 einen Aufwärtszählbetrieb durch, wenn ein zweites abnormes Stromsignal FC eines niedrigen Pegels ausgegeben wird oder das Taktsignal CLK1 an der UND-Schaltung 79 freigegeben wird, während der Ausschaltzeitzähler 71 abwärts zählt, bis ein Überfließen auftritt. Nachdem der Schmelzzeitzähler 73 bis ”m” aufwärts gezählt hat und überfließt, gibt er ein Ausgangssignal S6 eines hohen Pegels aus. Die NICHT-ODER-Schaltung 78 empfängt das Ausgangssignal S6 eines hohen Pegels und gibt ein Ausgangssignal eines niedrigen Pegels Inhibit an die Gate-Ansteuerung 28 aus, um den Leistungs-MOSFET 14 zum Ausschalten zu zwingen. Im Folgenden wird das erzwungene Ausschalten, das durch das Überfließen des Schmelzzeitzählers 73 verursacht wird, als das ”zweite erzwungene Ausschalten” bezeichnet. Da das Ausgangssignal S6 eines hohen Pegels ausgegeben wird, wird die Eingabe des Taktsignals CLK1 in den Schmelzzeitzähler 73 gesperrt, und daher wird der Schmelzzeitzähler 73 in dem Überfließzustand gehalten. Somit dient der Schmelzzeitzähler 73 als eine Halteschaltung.
• Außerdem wird an dem Schmelzzeitzähler 73 der Zählerwert auf den Anfangswert ”0” zu den folgenden Zeiten zurückgesetzt:
• (1) wenn ein Ausgangssignal RST eines niedrigen Pegels von der Rücksetzsignalerzeugungsschaltung 75 ausgegeben wird (Rücksetzzustand),
• (2) wenn ein ausgegebenes Signal S2 eines hohen Pegels (entspricht einem ”Löschsignal”) von dem Löschzähler 72 ausgegeben wird (der Löschzähler 72 fließt über) (vorausgesetzt, die Zeit seit dem Überfließen des Schmelzzeitzählers 73 ist ausgenommen), und
• (3) wenn ein Schmelzstrom abgeführt wird und ein zweites abnormes Stromsignal FC eines hohen Pegels empfangen wird, bevor ein Frequenzzähler 88, wie es später beschrieben wird, überfließt (vorausgesetzt, die Zeit, seit der akkumulierte Betrag der Schmelzzeit eine Rücksetzerlaubniszeit erreicht hat, die später beschrieben wird, ist ausgeschlossen). Dieses Rücksetzmuster (3) wird später beschrieben).
• Genauer gesagt werden das im Pegel invertierte Signal des Ausgangssignals 82 von dem Löschzähler 72 und das Ausgangssignal S6 des Schmelzzeitzählers 73 in die ODER-Schaltung 81 eingegeben, ein Ausgangssignal der ODER-Schaltung 81 und das Ausgangssignal RST von der Rücksetzsignalerzeugungsschaltung werden in die UND-Schaltung 82 eingegeben, und der Pegel dieses Ausgangssignals wird invertiert und in den Rücksetzanschluss des Schmelzzeitzählers 73 eingegeben. Dementsprechend wird, während ein Ausgangssignal RST eines niedrigen Pegels von der Rücksetzsignalerzeugungsschaltung 75 ausgegeben wird, der Zählerwert des Schmelzzeitzählers 73 stets auf den Anfangswert ”0” zurückgesetzt. Wie es später beschrieben wird, wird ein Ausgangssignal von einer NICHT-UND-Schaltung 102 ebenfalls in die UND-Schaltung 82 eingegeben.
• Andererseits wird, während ein Ausgangssignal RST eines hohen Pegels von der Rücksetzsignalerzeugungsschaltung 75 ausgegeben wird, der Schmelzzeitzähler 73 auf den Anfangswert ”0” durch ein Ausgangssignal 52 eines hohen Pegels von dem Löschzähler 72 zurückgesetzt, bis der Schmelzzeitzähler 73 überfließt. Nach dem Überfließen des Schmelzzeitzählers 73 wird der Schmelzzeitzähler 73 nicht zurückgesetzt, und der zweite erzwungene Ausschaltzustand wird gehalten, und zwar sogar dann, wenn das Ausgangssignal S2 eines hohen Pegels von dem Löschzähler 72 ausgegeben wird.
• Der Schmelzzeitzähler 73 gibt aufeinanderfolgend Signale, insbesondere Bitsignale eines niedrigen Pegels ”Bit 0” bis ”Bit 5” entsprechend dem Zeitbetrag (Zählerwert), der durch den Aufwärtszählbetrieb akkumuliert wird, aus, wie es in 6 gezeigt ist. Dementsprechend werden die FETs 61a bis 61f in dem Schwellenspannungsgenerator 52 aufeinanderfolgend und wahlweise eingeschaltet. Somit kann der Pegel der ersten Anomalieschwellenspannung Voc (der erste Anomalieschwellenstrom ILoc) graduell entsprechend der akkumulierten Zeit verringert werden.
• Die akkumulierte Zeit, zu der der Schmelzzeitzähler 73 das Bitsignal eines niedrigen Pegels ”Bit 5” ausgibt, entspricht der ”Rücksetzerlaubniszeit” (< Bezugsschmelzzeit; in dem vorliegenden beispielhaften Aspekt 16 ms). Wie es in 4 gezeigt ist, wird diese Rücksetzerlaubniszeit auf der Grundlage einer Zeit eingestellt, bis sich die Selbstzerstörungskennlinienkurve L2 sanft bis zu einem bestimmten Grad neigt.
• d. Löschzähler
• Der Löschzähler 72 (entspricht der ”Normalzeitakkumulationsschaltung”) ist eine Komponente, die hauptsächlich die akkumulierte Zeit (Zählerwert) des Schmelzzeitzählers 73 auf den Anfangswert ”0” während einer Periode bis zum Überfließen, nachdem der Schmelzzeitzähler 73 einen Aufwärtsbetrieb gestartet hat, zurücksetzt, wenn ein normaler Zustand, in dem weder ein abnormer Strom noch eine abnorme Temperatur wie oben beschrieben erzeugt wird (ein Zustand, in dem der Laststrom IL die zweite Anomalieschwellenspannung ILfc und den ersten Anomalieschwellenstrom ILoc nicht erreicht hat; der Pegel des Laststroms IL zu diesem Zeitpunkt ist ein Beispiel eines ”normalen Pegels”), eine vorbestimmte Bezugsnormalzeitdauer angedauert hat (Zeit, bis der Zählwert von ”0” bis ”q” abwärts zählt; genauer gesagt 512 ms). Genauer gesagt zählt der Löschzähler 72 von dem Anfangswert ”0” bis ”q” (< n)” synchron zum Takt des oben beschriebenen Taktsignals CLK2 aufwärts. Der Löschzähler 72 führt das Aufwärtszählen an der vorderen Flanke eines jeweiligen Taktes durch. Die Bezugsnormalzeit wird beispielsweise auf der Grundlage einer Zeit, bis ein Überhitzungszustand einer Last oder Ähnliches abgeführt wird, nachdem ein Schmelzstrom oder ein Überstromzustand abgeführt ist, definiert.
• Der Löschzähler 72 wird auf den Anfangswert ”0” zurückgesetzt, wenn ein Ausgangssignal RST eines niedrigen Pegels von der Rücksetzsignalerzeugungsschaltung 75 ausgegeben wird (der Rücksetzzustand). In der Periode zwischen dem Start des Aufwärtszählens durch den Schmelzzeitzähler 73 und dessen Überfließen wird der Löschzähler 72 zurückgesetzt, wenn er ein zweites abnormes Stromsignal FC eines niedrigen Pegels von dem Stromdetektor 24 empfängt oder wenn der Leistungs-MOSFET 14 erzwungenermaßen durch den Ausschaltzeitzähler 71 ausgeschaltet wird. Wenn der Schmelzzeitzähler 73 überfließt, wird der Löschzähler 72 als Antwort auf ein Steuersignal S1 eines niedrigen Pegels (Ein-Signal) hin zurückgesetzt.
• Insbesondere wird das Taktsignal CLK2 direkt von der Oszillationsschaltung 74 in den Löschzähler 72 eingegeben, und der Löschzähler 72 gibt normalerweise ein Ausgangssignal 32 eines niedrigen Pegels aus. Wenn der Löschzähler 72 bis ”q” aufwärts zählt und überfließt, gibt der Löschzähler 72 ein Signal S2 eines hohen Pegels (zweites Aus-Signal) aus, das äquivalent zu beispielsweise einem Takt ist. Das Ausgangssignal RST von der Rücksetzsignalerzeugungsschaltung 75 wird in eine UND-Schaltung 83 eingegeben, die dann das im Pegel invertierte Signal des Ausgangssignals in den Rücksetzanschluss des Löschzählers 72 ausgibt. Wenn somit das Ausgangssignal RST eines niedrigen Pegels von der Rücksetzsignalerzeugungsschaltung 75 ausgegeben wird, wird der Zähler auf den Anfangswert ”0” zurückgesetzt.
• Außerdem wird in die UND-Schaltung 83 ein Ausgangssignal von der UND-Schaltung 84 ausgegeben, in die ein Ausgangssignal von einer ODER-Schaltung 85 und ein Ausgangssignal von einer NICHT-UND-Schaltung 86 eingegeben werden. In die ODER-Schaltung 85 werden ein Ausgangssignal von einer UND-Schaltung 87 und das Ausgangssignal S6 von dem Schmelzzeitzähler 73 eingegeben. In die UND-Schaltung 87 werden das zweite abnorme Stromsignal FC und das im Pegel invertierte Signal des Ausgangssignals S5 von dem Ausschaltzeitzähler 71 eingegeben. Mit dieser Konfiguration wird der Zählerwert des Löschzählers 72 zurückgesetzt, wenn er ein zweites abnormes Stromsignal FC eines niedrigen Pegels empfängt oder wenn der Leistungs-MOSFET 14 durch den Ausschaltzeitzähler 71 gezwungen wird, sich auszuschalten, in einer Periode von dem Start des Aufwärtszählens durch den Schmelzzeitzähler 73 bis zu dessen Überfließen, wie es oben beschrieben ist.
• Das Ausgangssignal 56 von dem Schmelzzeitzähler 73 und das im Pegel invertierte Signal des Steuersignals S1 werden in die NICHT-UND-Schaltung 86 eingegeben. Somit wird der Löschzähler 72 zurückgesetzt, wenn er das Steuersignal S1 eines niedrigen Pegels (Ein-Signal) nach dem Überfließen des Schmelzzeitzählers 73 empfängt.
• e. Frequenzzähler
• Ein Frequenzzähler 88 als eine Schwellenwertinitialisierungsschaltung ist eine Komponente, die hauptsächlich einen Initialisierungsbetrieb ausführt, der eine erste Anomalieschwellenspannung Voc (erster Anomalieschwellenstrom ILoc), für die sich der Pegel graduell im Verlauf der Zeit maximal x Mal verringert hat (entspricht einer ”vorbestimmten Frequenz”; in dem vorliegenden veranschaulichenden Aspekt ist die Frequenz beispielsweise 7 Mal) auf den Anfangswert zurücksetzt, wenn nach dem Empfang eines zweiten abnormen Stromsignals FC eines niedrigen Pegels aufgrund eines Schmelzstromes der Schmelzstrom abgeführt wird und zweites abnormes Stromsignal FC eines hohen Pegels empfangen wird.
• Genauer gesagt zählt der Frequenzzähler 88 die Häufigkeit, mit der das zweite abnorme Stromsignal FC eines niedrigen Pegels in die Steuerlogikeinheit 27 eingegeben wird, bis beispielsweise y (= x + 1) Mal. Wenn y erreicht ist, bevor ein Überfließen auftritt, gibt der Frequenzzähler 88 ein Ausgangssignal S7 eines niedrigen Pegels aus, und wenn y erreicht ist, nachdem ein Überfließen aufgetreten ist, gibt der Frequenzzähler 88 ein Ausgangssignal S7 eines hohen Pegels aus. Das im Pegel invertierte Signal des Ausgangs von der UND-Schaltung 89 wird in den Frequenzzähler 88 eingegeben. In die UND-Schaltung 89 werden das zweite abnorme Stromsignal FC und das im Pegel invertierte Signal des Ausgangssignals S7 von dem Frequenzzähler 88 eingegeben. Außerdem werden in die NICHT-UND-Schaltung 102 das zweite abnorme Stromsignal FC, das im Pegel invertierte Signal des Ausgangssignals S7 von dem Frequenzzähler 88 und das zuvor genannte Bitsignal ”Bit 5” eingegeben. Das Ausgangssignal von der NICHT-UND-Schaltung 102 wird der zuvor genannten UND-Schaltung 82 bereitgestellt.
• Gemäß dieser Konfiguration erhöht, bevor der Zählwert überfließt und wenn ein Bitsignal eines hohen Pegels ”Bit 5” von dem Schmelzzeitzähler 73 empfangen wird (wenn die akkumulierte Zeit des Schmelzzeitzählers 73 die oben beschrieben Rücksetzerlaubniszeit nicht erreicht hat), der Frequenzzähler 88 den Zählwert jedes Mal um 1, wenn ein zweites abnormes Stromsignal FC eines niedrigen Pegels in die UND-Schaltung 89 eingegeben wird. Zu diesem Zeitpunktwerden in die NICHT-UND-Schaltung 102 ein zweites abnormes Stromsignal FC eines niedrigen Pegels, das im Pegel invertierte Signal eines hohen Pegels des Ausgangssignals S7 von dem Frequenzzähler 88 und ein Bitsignal eines hohen Pegels ”Bit 5” eingegeben.
• Anschließend wird zu dem Zeitpunkt, zu dem der Schmelzstrom abgeführt wird und ein zweites abnormes Stromsignal FC eines hohen Pegels eingegeben werden kann, ein Ausgangssignal eines niedrigen Pegels von der NICHT-UND-Schaltung 102 in die UND-Schaltung 82 eingegeben, und demzufolge wird die akkumulierte Zeit (Zählerwert) des Schmelzzeitzählers 73 auf den Anfangswert ”0” zurückgesetzt (Rücksetzmuster (3), das oben unter ”c. Schmelzzeitzähler” beschrieben ist). Somit wird der oben beschriebene Initialisierungsbetrieb, der die erste Anomalieschwellenspannung Voc (erster Anomalieschwellenstrom ILoc) auf den Anfangswert zurückbringt, ausgeführt.
• Wenn andererseits der Zählwert des Frequenzzählers 88 überfließt, wird das im Pegel invertierte Signal eines niedrigen Pegels des Ausgangssignals S7 von dem Frequenzzähler 88 in die NICHT-UND-Schaltung 102 eingegeben, und unabhängig von dem zweiten abnormen Stromsignal FC und dem hohen oder niedrigen Pegel des Bitsignals ”Bit 5” wird ein Ausgangssignal eines hohen Pegels von der NICHT-UND-Schaltung 102 in die UND-Schaltung 82 eingegeben, und es ist nicht länger möglich, dass der Frequenzzähler 88 die akkumulierte Zeit des Schmelzzeitzählers 73 zurücksetzt, d. h. einen Initialisierungsbetrieb ausführt.
• Außerdem wird sogar bevor der Zählwert des Frequenzzählers 88 überfließt, wenn ein Bitsignal eines niedrigen Pegels ”Bit 5” von dem Schmelzzeitzähler 73 empfangen wird (wenn die akkumulierte Zeit des Schmelzzeitzählers 73 die oben beschriebene Rücksetzerlaubniszeit erreicht), unabhängig von dem zweiten abnormen Stromsignal FC und dem hohen oder niedrigen Pegel des im Pegel invertierten Signals des Ausgangssignals S7 von dem Frequenzzähler 88 ein Ausgangssignal eines hohen Pegels von der NICHT-UND-Schaltung 102 in die UND-Schaltung 82 eingegeben, und es ist nicht mehr möglich, dass der Frequenzzähler 88 den Betrag der akkumulierten Zeit des Schmelzzeitzählers 73 zurücksetzt, d. h. einen Initialisierungsbetrieb ausführt, Dementsprechend dienen der Frequenzzähler 88 und die NICHT-UND-Schaltung 102 als nicht rücksetzbare Schaltungen.
• Der Rücksetzanschluss des Frequenzzählers 88 ist derart ausgelegt, dass er das invertierte Signal eines Ausgangssignals von der UND-Schaltung 103 empfängt. in die UND-Schaltung 103 werden das im Pegel invertierte Signal eines Ausgangssignals S2 von dem Löschzähler 72 und ein Ausgangssignal RST von der Rücksetzsignalerzeugungsschaltung 75 eingegeben. Gemäß dieser Konfiguration wird der Zählwert des Frequenzzählers 88 auf Null Mal zurückgesetzt, während ein Ausgangssignal eines niedrigen Pegels RST (Rücksetzsignal) von der Rücksetzsignalerzeugungsschaltung 75 ausgegeben wird. Andererseits wird, während ein Ausgangssignal eines hohen Pegels RST von der Rücksetzsignalerzeugungsschaltung 75 ausgegeben wird, der Zählwert des Frequenzzählers 88 zu Null Mal zurückgesetzt, wenn der Löschzähler 72 überfließt und ein Ausgangssignal S2 eines hohen Pegels (Löschsignal) ausgegeben wird. Dementsprechend dient der Löschzähler 72 ebenfalls als eine Häufigkeitsrücksetzschaltung.
• f. Sperrschaltung
• Wie es in 5 gezeigt ist, ist eine ODER-Schaltung 68, in die das Steuersignal S1 und das invertierte Signal eines Ausgangssignals ”Inhibit” eingegeben werden, in der Steuerlogikeinheit 27 vorgesehen, und das Ausgangssignal der ODER-Schaltung 68 wird in die zuvor genannten ODER-Schaltungen 66 und 67 eingegeben. Gemäß dieser Konfiguration wird, da ein Ausgangssignal eines hohen Pegels von der ODER-Schaltung 68 eingegeben wird, wenn ein Steuersignal S1 eines hohen Pegels (Aus-Signal) eingegeben wird, sogar dann, wenn ein erstes abnormes Stromsignal eines niedrigen Pegels OC von dem Abnorm-Überstrom-Detektor 53 oder ein abnormes Temperatursignal eines niedrigen Pegels OT von dem Überhitzungsdetektor 25 ausgegeben wird, der Ausgang von den ODER-Schaltungen 66 und 67 auf einem hohen Pegel gehalten. D. h. das erste abnorme Stromsignal eines niedrigen Pegels OC und das abnorme Temperatursignal eines niedrigen Pegels OT werden ungültig gemacht (maskiert). Dementsprechend dienen die ODER-Schaltungen 66 bis 68 als ”Sperrschaltungen”.
• (Gate-Ansteuerung)
• In die Gate-Ansteuerung 28 werden das Steuersignal S1, das zweite abnorme Stromsignal FC und das Ausgangssignal ”Inhibit” von der Steuerlogikeinheit 27 eingegeben. Die Gate-Ansteuerung 28 weist eine Ladungspumpe (in der Figur nicht gezeigt), die zwischen den Energieversorgungsanschluss P2 und die Gateanschlüsse des Leistungs-MOSFET 14 und des Erfassungs-MOSFET 18 geschaltet ist, und einen Entladungs-FET (nicht gezeigt) auf, der zwischen die Gateanschlüsse des Leistungs-MOSFET 14 und des Erfassungs-MOSFET 18 und der Source geschaltet ist.
• Beim Empfang eines Steuersignals S1 eines niedrigen Pegels (Ein-Signal) von der Steuerlogikeinheit 27 steuert die Gate-Ansteuerung 28 nur eine Ladungspumpe 90 an, um eine Spannung bereitzustellen, die auf einen höheren Pegel gedrückt wird als die Energieversorgungsspannung Vcc zwischen den jeweiligen Gateanschlüssen des Leistungs-MOSFET 14 und des Erfassungs-MOSFET 18 und der Source, um die MOSFETs einzuschalten, um einen Ladungsbetrieb durchzuführen, der einen Leitungsbetrieb bewirkt. Andererseits schaltet beim Empfang eines Steuersignals S1 eines hohen Pegels (Aus-Signal) oder eines Ausgangssignals eines niedrigen Pegels ”inhibit” von der Steuerlogikeinheit 27 (zu dem Zeitpunkt der oben beschriebenen ersten und zweiten erzwungenen Ausschaltbetriebe) die Gate-Ansteuerung 28 den Druckbeaufschlagungsbetrieb der Ladungspumpe 90 aus und gleichzeitig nur den Entiadungs-FET ein, um eine Ladung zwischen den jeweiligen Gateanschlüssen des Leistungs-MOSFET 14 und des Erfassungs-MOSFET 18 und der Source zu entladen, um einen Entladungsbetrieb durchzuführen, der einen Ausschaltbetrieb bewirkt.
• <Betrieb gemäß dem vorliegenden veranschaulichenden Aspekt>
• (Fall, in dem ein Einschaltstromstoß auftritt, der einen Pegel aufweist, der den ersten Anomalieschwellenstrom ILoc, der sich mit der Zeit ändert, nicht überschreitet.)
• 7 ist ein Zeitdiagramm in einem Fall, in dem die Energieversorgungssteuerung 10 ein konstantes Spannungssignal eines niedrigen Pegels als das Steuersignal S1 empfängt. Zunächst wird beim Empfang des Steuersignals S1 eines niedrigen Pegels eine interne Masse GND2 an dem Generator für eine interne Masse 23 erzeugt. Wenn diese interne Masse GND2 stabil wird, wird ein Ausgangssignal eines hohen Pegels RST von der Rücksetzsignalerzeugungsschaltung 75 ausgegeben, um jeden der Zähler 71 bis 73 und 88 aus dem Rücksetzzustand freizugeben.
• Außerdem wird das Steuersignal S1 eines niedrigen Pegels der Gate-Ansteuerung 28 zugeführt, um den Leistungs-MOSFET 14 und Ähnliches einzuschalten, um diesen in einen leitenden Zustand zu bringen. Zu diesem Zeitpunkt fließt ein Einschaltstromstoß, der größer als die zweite Anomalieschwellenspannung ILfc ist, zum Leistungs-MOSFET 14. Da jedoch der erste Anomalieschwellenstrom ILoc auf einem Anfangspegel legt, der größer als der Einschaltstromstoß ist, ist es möglich zu verhindern, dass der oben beschriebene erste erzwungene Ausschaltbetrieb an dem Leistungs-MOSFET 14 (und Ähnlichem) aufgrund dieses Einschaltstromstoßes durchgeführt wird.
• Außerdem beginnt aufgrund des auftretenden Einschaltstromstoßes und des Laststroms IL, der die zweite Anomalieschwellenspannung ILfc überschreitet, der Schmelzzeitzähler 73 mit dem Aufwärtszählbetrieb. Der Zählerwert wird akkumuliert, bis der Laststrom IL auf unterhalb der zweiten Anomalieschwellenspannung ILfc abfällt, und der erste Anomalieschwellenstrom ILoc ändert sich mit der Zeit auf einen niedrigen Pegel. Gemäß dem vorliegenden veranschaulichenden Aspekt wird zu einem Zeitpunkt, zu dem der Laststrom IL die zweite Anomalieschweltenspannung ILfc überschreitet, das Zählen des Zählerwertes des Frequenzzählers 88 um ein Mal erhöht.
• Danach wird zu einem Zeitpunkt, zu dem der Laststrom IL auf unter die zweite Anomalieschwellenspannung ILfc abfällt, der oben beschriebene Initialisierungsbetrieb ausgeführt, bei dem die zweite Anomalieschwellenspannung ILfc zum Anfangspegel zurückkehrt, wobei die akkumulierte Zeit des Schmelzzeitzählers 73 zurückgesetzt wird. Wenn anschließend ein normaler Zustand, in dem der Laststrom IL kleiner als die zweite Anomalieschwehlenspannung ILfc ist (in 7 als ”normaler Zustand” bezeichnet) und die Bezugsnormalzeit, die oben beschrieben ist, andauert, fließt der Löschzähler 72 über, und der Zählwert des Frequenzzählers 88 wird zurückgesetzt.
• Wenn in diesem Fall beispielsweise eine Konfiguration übernommen wird, bei der ein getrenntes Schaltelement auf der Stromabseite (Seite der Last 11) des Leistungs-MOSFET 14 in dem Leitungskanal 13 vorgesehen ist und dieses Schaltelement mehrere Male zu vorbestimmten Zeitintervallen (Zeitintervalle, die größer als oder gleich der Bezugsnormalzeit sind) in einem Zustand, in dem sich der Leistungs-MOSFET im eingeschalteten Zustand befindet, ein- und ausgeschaltet wird, tritt ein Einschaltstromstoß mehrere Male auf. Sogar in diesem Fall kehrt der erste Anomalieschwellenstrom ILoc zum Anfangspegel beim Auftreten eines jeweiligen Einschaltstromstoßes zurück, und es ist möglich zu verhindern, dass der Leistungs-MOSFET 14 (oder Ähnliches) den ersten erzwungenen Ausschaltbetrieb durch einen jeweiligen Einschaltstromstoß durchführt.
• Als nächstes startet beispielsweise in einem Fall, in dem die Last 11 kurzgeschaltet wird oder Ähnliches auftritt, und ein abnormer Strom auftritt, ein Aufwärtszählbetrieb des Schmelzzeitzählers 73 von dem Anfangswert zu dem Zeitpunkt, zu dem der Laststrom IL die zweite Anomalieschwellenspannung ILfc überschreitet, und der erste Anomalieschwellenstrom ILoc ändert sich erneut bis zu einem niedrigen Pegel im Verlauf der Zeit. Außerdem wird zu diesem Zeitpunkt die Größe des Zählerwerts des Frequenzzählers 88 um ein Mal erhöht. Wenn der Laststrom IL zu dieser abnormen Zeit den ersten Anomalieschwellenstrom ILoc überschreitet, führt der Leistungs-MOSFET 14 (oder Ähnliches) den ersten erzwungenen Ausschaltbetrieb aus. Als Ergebnis fällt der Laststrom IL unterhalb die zweite Anomalieschwellenspannung ILfc, und zu diesem Zeitpunkt wird der oben beschriebene Initialisierungsbetrieb ausgeführt.
• Wenn anschließend der Ausschaltzeitzähler 71 nach der Ausführung des oben beschriebenen ersten erzwungenen Ausschaltbetriebs (nachdem die Referenzausschaltzeitperiode verstrichen ist) überfließt, kehrt der Leistungs-MOSFET 14 (und Ähnliches) in einen Leitungszustand zurück. Solange wie dieser abnorme Stromzustand andauert, werden der erste erzwungene Ausschaltbetrieb und die anschließende Rückkehr in den leitenden Zustand wiederholt (siehe ”OC-Hackperiode” in 7). Während dieser Periode wird jedes Mal, wenn der Initialisierungsbetrieb ausgeführt wird, die akkumulierte Zeit des Schmelzzeitzählers 73 zurückgesetzt, und der erste Anomalieschwellenstrom ILoc kehrt zum Anfangspegel zurück, bis bevor der Initialisierungsbetrieb sieben Mal wiederholt wird (der Frequenzzähler 88 zählt acht Mal).
• Danach, nachdem der Initialisierungsbetrieb sieben Mal wiederholt wurde (der Freguenzzähler 88 zählt acht Mal), wird der Initialisierungsbetrieb nicht ausführbar gemacht, und der Betrieb wechselt zum OC-Zerhacken bei einem niedrigen Pegel, bei dem sich der erste Anomalieschwellenstrom ILoc mit der Zeit verringert. Daher kann ein Überstromzustand durch diesen niedrigen ersten Anomalieschwellenstrom ILoc erfasst werden. Wenn dieser Überstrom oder Schmelzstrom andauert und der Schmelzzeitzähler 73 überfließt, wird der zweite erzwungene Ausschaltbetrieb an dem Leistungs-MOSFET 14 (oder Ähnlichem) durchgeführt.
• In diesem Fall wird die zweite Anomalieschwellenspannung ILfc als auf einem Pegel liegend angenommen, der etwas größer als der Nennstrom ILmax der Last 11 ist. Die Bezugschmelzzeit wird auf eine Zeit eingestellt, die kürzer als die Zeit ist, bis der Draht 30 Rauch in einem Fall erzeugt, in dem ein Schmelzstrom, der die zweite Anomalieschwellenspannung ILfc überschreitet, intermittierend mit einem Zeitintervall, das kürzer als die Bezugsnormalzeit ist, erfasst wird. Demzufolge kann ein Flatterkurzschluss, bei dem eine Litze eines Teils des Drahtes 30 kurzgeschlossen ist und ein abnormer Strom nur in die Litze dieses einen Teils in einem Zeitintervall fließt, das kürzer als die oben beschriebene Bezugsnormalzeit ist, erfasst werden, bevor der Draht 30 beginnt, Rauch zu erzeugen, und es kann bewirkt werden, dass der Leistungs-MOSFET 14 den zweiten erzwungenen Ausschaltbetrieb durchführt.
• In einem Haltezustand des oben beschriebenen zweiten erzwungenen Ausschaltbetriebs wird der Zählerwert an dem Löschzähler 72 während einer Periode zurückgesetzt, in der ein Steuersignal S1 eines niedrigen Pegels empfangen wird, und der Löschzähler 72 wird in einen Zustand versetzt, in dem ein Ausgangssignal S2 eines niedrigen Pegels ausgegeben wird. Dementsprechend wird, solange wie das Steuersignal S1 eines niedrigen Pegels eingegeben wird, der Zählerwert des Schmelzzeitzählers 73 in einen Zustand versetzt, in dem er nicht zurückgesetzt wird (siehe ”Ausschalthalten (Latch)” in derselben Figur). Wenn anschließend die Energieversorgungssteuerung 10 ein Steuersignal S1 eines hohen Pegels (Aus-Signal) empfängt, beginnt der Löschzähler 72 mit einem Aufwärtszählbetrieb.
• In diesem Fall wird an dem Generator für eine interne Masse 23, obwohl der FET 41 ausgeschaltet ist, wenn das Steuersignal S1 eines hohen Pegels empfangen wird, wenn das Ausgangssignal S2 eines niedrigen Pegels empfangen wird, der FET 42 eingeschaltet, und der Leitungszustand dauert an. Dementsprechend kann sogar beispielsweise in einem Fall, in dem der Fahrer einen Betrieb zum Eingeben des Steuersignals S1 eines hohen Pegels (Aus-Signal) nach dem Durchführen des oben beschrieben zweiten erzwungenen Ausschaltbetriebs durchführt und unmittelbar danach einen Betrieb zum Eingeben des Steuersignals S1 eines niedrigen Pegels (Ein-Signal) durchführt, wenn das Zeitintervall innerhalb der Bezugsnormalzeit liegt, der oben beschriebene zweite erzwungene Ausschaltbetriebszustand gehalten werden.
• Wenn andererseits das Steuersignal S1 eines hohen Pegels (Aus-Signal) kontinuierlich in den Eingangsanschluss P1 während der Bezugsnormalzeit eingegeben wird, fließt der Löschzähler 72 über und das Ausgangssignal S2 eines hohen Pegels wird dem Generator für eine interne Masse 23 zugeführt, um das Leiten anzuhalten. Dementsprechend fließt danach ein Dunkelstrom von der Energiequelle 12 in die Masse über den Generator für eine interne Masse 23, und es kann eine Verringerung der geladenen Kapazität der Energiequelle 12 (Fahrzeugbatterie) verhindert werden. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Ausgangssignal RST eines niedrigen Pegels von der Rücksetzsignalerzeugungsschaltung 75 ausgegeben, und der Zählwert eines jeweiligen Zählers 71 bis 73 und 88 wird dadurch zurückgesetzt. Wenn außerdem das Ausgangssignal RST eines niedrigen Pegels ausgegeben wird, wird, da sich der FET 101 beim Empfang dieses Ausgangssignals RST eines niedrigen Pegels ausschaltet, und eine Hochpegelhalteschaltung 100 zum Fixieren des Ausgangssignals S2 auf hohem Pegel dient, sogar wenn der Zählwert des Löschzählers 72 zurückgesetzt wird, die Erzeugung der internen Masse GND2 durch den Generator für eine interne Masse 23 ausgeschaltet.
• (Fall, in dem ein Einschaltstromstoß auftritt, der den ersten Anomalieschwellenstrom ILoc, der sich mit der Zeit ändert, überschreitet.)
• Wie es oben beschrieben ist, ist es, um eine Selbstzerstörung durch den Leistungs-MOSFET 14 zu vermeiden, notwendig, den Pegel des ersten Anomalieschwellenstroms ILoc, der sich im Verlauf der Zeit ändert, innerhalb der Bezugsschmelzzeit in einem Bereich einzustellen, in dem der Strompegel kleiner als die Selbstzerstörungskennlinienkurve L2 ist. Außerdem ist es zum Vermeiden (so weit wie möglich) eines erzwungenen Ausschaltbetriebs, der durch einen Einschaltstromstoß eines hohen Pegels verursacht wird, vorteilhaft, den Anfangspegel des ersten Anomalieschwellenstroms ILoc so hoch wie möglich einzustellen. Dementsprechend wird, um diese Bedingungen zu erfüllen, gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie es in 4 gezeigt ist, die Selbstzerstbrungskennhinienkurve 12 auf einen so niedrigen Pegel wie möglich eingestellt, wobei gleichzeitig der Pegel des ersten Anomalieschwellenstroms ILoc, der sich im Verlauf der Zeit ändert, innerhalb der Bezugsschmelzzeit der Selbstzerstörungskennlinienkurve 12 folgend eingestellt wird.
• In einigen Fällen tritt jedoch beispielsweise ein Einschaltstromstoß auf, der sich mit einer moderateren Neigung als die Änderungen, die in 4 gezeigt sind, und die in der Entwicklungsstufe angenommen werden, ändert auf, da sich der Lastwiderstand bei einem Beginn der Last erhöht (d. h. aufgrund von Unregelmäßigkeiten bei der Herstellung der Komponenten oder ähnlichem). Genauer gesagt wird beispielsweise in einem Fall, in dem die Last 11 ein Kühlungslüftermotor oder ein Wischermotor ist, wenn sich Schnee (oder Ähnliches) auf dem Kühlungslüfter oder dem Wischer ansammelt oder sich Eis darauf befindet, was den Lastwiderstand erhöht, die Änderung im Verlauf der Zeit des Einschaltstromstoßes mäßig (die Zeitkonstante verlängert sich).
• In diesem Fall gibt es, wie es beispielsweise in 8 gezeigt ist, Zeiten, in denen der Einschaltstromstoß, der auftritt, den ersten Anomalieschwellenstrom ILoc überschreitet, für den sich der Pegel graduell im Verlauf der Zeit verringert. In einem derartigen Fall wird, obwohl die Energieversorgungssteuerung 10 gemäß dem vorliegenden veranschaulichenden Aspekt bewirkt, dass der Leistungs-MOSFET 14 einen ersten erzwungenen Ausschaltbetrieb durchführt, zu diesem Zeitpunkt ein Initialisierungsbetrieb ausgeführt, der den ersten Anomalieschwellenstrom ILoc auf den Anfangswert zurücksetzt. Wenn demzufolge ein Einschaltstromstoß erneut auftritt, wenn der Leistungs-MOSFET 14 in einen leitenden Zustand nach dem oben beschriebenen ersten erzwungenen Ausschaltbetrieb zurückgekehrt ist, wird ein Initialisierungsbetrieb erneut ausgeführt. Wenn diese Art von Initialisierungsbetrieb bis zu einem bestimmten Ausmaß wiederholt wird, wird der Lastwiderstand der Last 11 graduell durch das intermittierende Leiten verringert, und nach der Leitung ist es möglich, sofort aus dem Zustand des Wiederholens eines erzwungenen Ausschaltbetriebs auszubrechen und eine normale Energieversorgungssteuerung der Last 11 zu beginnen.
• Außerdem kann, wie es in 9 gezeigt ist, in einigen Fallen ein Einschaltstromstoß auftreten, bei dem ein Pegel, der den ersten Anomalieschwellenstrom ILoc nicht überschreitet, aber die zweite Anomalieschwellenspannung ILfc überschreitet, für eine vergleichsweise lange Zeitdauer andauert. In diesem Fall wird sogar dann, wenn der Einschaltstromstoß danach abfällt, um in einen normalen Zustand einzutreten, in dem der Laststrom IL unterhalb der zweiten Anomalieschwellenspannung ILfc liegt, wenn zu diesem Zeitpunkt der Betrag der akkumulierten Zeit des Schmelzzeitzählers 73 bereits größer als oder gleich der oben beschriebenen Rücksetzerlaubniszeit ist, ein Initialisierungsbetrieb nicht ausgeführt. D. h. während des Akkumulierens des Betrags der Schmelzzeit ohne den Betrag der Schmelzzeit des Schmelzzeitzählers 73, der bis zu diesem Punkt akkumuliert wurde, zurückzusetzen, wird eine Überstromerfassung unter Verwendung des niedrigen ersten Anomalieschwellenstroms ILoc, der sich im Pegel verringert hat, durchgeführt. Dieses kommt daher, dass es in einem Fall wie diesem, bei dem der Betrag der Schmelzzeit des Schmelzzeitzählers 73 bis zu einem gewissen Ausmaß akkumuliert wird, vorteilhaft ist, vorzugsweise eine Sicherungsfunktion (eine Schutzfunktion einer externen Schaltung) auszuführen. Wie es in 9 gezeigt ist, fließt, nachdem der Einschaltstromstoß gesunken ist, der Löschzähler 72 über, wenn der normale Zustand die Bezugsnormalzeit angedauert hat. Als Ergebnis wird die akkumulierte Zeit des Schmelzzeitrählers 73 zurückgesetzt, wodurch der erste Anomalieschwellenstrom ILoc zum Anfangspegel zurückkehrt.
• (Stoßgegenmaßnahme bei Eingabe eines Aus-Signals)
• Wenn ein Steuersignal S1 eines hohen Pegels (Aus-Signal) eingegeben wird und sich der Leistungs-MOSFET 14 ausschaltet, wird die Sourcespannung des Leistungs-MOSFET 14 durch die Stoßspannung der Last 11 als die Last L auf die Lastseite gezogen. Als Ergebnis werden die erste Anomalieschwellenspannung Voc und die zweite Anomalieschwellenspannung Vfc, die auf der Grundlage dieser Sourcespannung erzeugt werden, zu negativen Spannungen, und trotz der Tatsache, dass ein Überstrom oder ein Schmelzstrom nicht auftritt, wird ein erstes Abnorm-Strom-Signal OC eines niedrigen Pegels oder ein zweites Abnorm-Strom-Signal FC eines niedrigen Pegels als ein abnormes Signal von dem Abnorm-Überstrom-Detektor 53 ausgegeben.
• Als Ergebnis tritt in einer Konfiguration, bei der die oben beschriebene Sperrschaltung nicht vorgesehen ist, das Problem auf, dass ein erster erzwungener Ausschaltbetrieb, der den Leistungs-MOSFET 14 die Bezugsausschaltzeitdauer lang ausschaltet, durch den Ausschaltzeitzähler 71 ausgeführt wird, und sogar dann, wenn ein Steuersignal S1 eines niedrigen Pegels (Ein-Signal) innerhalb dieser Bezugsausschaltzeitdauer eingegeben wird, kann nicht bewirkt werden, dass der Leistungs-MOSFET 14 einen Leitungsbetrieb durchführt. Gemäß dem vorliegenden beispielhaften Aspekt kann jedoch, da der Eingang eines abnormen Stromsignals OC eines niedrigen Pegels durch die oben beschriebenen ODER-Schaltungen 66 und 68 ungültig gemacht werden und ein Zustand, bei dem ein Signal eines hohen Pegels in den Setzanschluss des Ausschaltzeitzählers 71 eingegeben wird, aufrechterhalten wird, die Ausführung des oben beschriebenen ersten erzwungenen Ausschaltbetriebs gesperrt werden.
• Außerdem beginnt in einer Konfiguration, bei der die oben beschriebene Sperrschaltung nicht vorgesehen ist, wenn ein erstes abnormes Stromsignal OC eines niedrigen Pegels oder ein zweites abnormes Stromsignal FC eines niedrigen Pegels als ein abnormes Signal von dem Abnorm-Überstrom-Detektor 53 ausgegeben wird, ein Zählbetrieb des Schmelzzeitzählers 73. Demzufolge tritt ein Problem dahingehend auf, dass der Schmelzzeitzähler 73 überläuft, da eine Fehlfunktion wiederholt wird, bei der ein Steuersignal S1 eines niedrigen Pegels eingegeben wird und der Leistungs-MOSFET 14 einen Leitungsbetrieb durchführt und ein erstes abnormes Stromsignal OC eines niedrigen Pegels oder ein zweites abnormes Stromsignal FC eines niedrigen Pegels erneut innerhalb einer Bezugsnormalzeit eingegeben wird, und trotz der Tatsache, dass der Zustand kein Schmelzstromzustand ist, wird der oben beschriebene zweite erzwungene Ausschaltbetrieb ausgeführt. Gemäß dem vorliegenden beispielhaften Aspekt kann jedoch, da der Eingang eines zweiten abnormen Stromsignals FC eines niedrigen Pegels durch die oben beschriebenen ODER-Schaltungen 67 und 68 ungültig gemacht wird und der Eingang des Taktsignals CLK1 in den Schmelzzeitzähler 73 angehalten wird, so dass ein Aufwärtszählbetrieb nicht durchgeführt wird, die Ausführung des oben beschriebenen zweiten erzwungenen Ausschaltbetriebs gesperrt werden.
• Als eine Stoßgegenmaßnahme bei Eingabe eines Aus-Signals besteht, obwohl ein Verfahren ebenfalls betrachtet werden kann, bei dem die Vorspannung der ersten Anomalieschwellenspannung Voc und der Anomalieschwellenspannung Vfc bis zur Grenze an dem Schwellenspannungsgenerator 52 erhöht wird, die Gefahr, dass ein Problem dahingehend auftritt, dass die erste Anomalieschwellenspannung Voc und die zweite Anomalieschwellenspannung Vfc durch eine Vorspannung beeinflusst werden und nicht länger in der Lage sind, Werte zu zeigen, die proportional zur Sourcespannung des Leistungs-MOSFET 14 sind, und außerdem, dass die Erfassung eines jeweiligen abnormen Stroms verzögert wird. Daher ist eine Konfiguration wie z. B. diejenige des vorliegenden veranschaulichenden Aspektes vorteilhaft.
• <Weitere veranschaulichende Aspekte>
• Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben und in den Zeichnungen beschriebenen Aspekte begrenzt. Beispielsweise enthält der technische Bereich der vorliegenden Erfindung ebenfalls die folgenden veranschaulichenden Aspekte.
• (1) Obwohl der Leistungs-MOSFET 14 als ein Schaltelement in den oben beschriebenen veranschaulichenden Aspekten verwendet wird, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und das Schaltelement kann ein anderer unipolarer Transistor oder ein Bipolartransistor sein.
• (2) Obwohl eine so genannte ”Erfassungstechnik”, die den Erfassungs-MOSFET 18 als ein Stromerfassungselement verwendet, in den oben beschriebenen veranschaulichenden Aspekten verwendet wird, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und es kann beispielsweise eine so genannte ”Shunt-Technik” verwendet werden, bei der ein Shunt-Widerstand in einem Leitungskanal vorgesehen ist und ein Laststrom auf der Grundlage des Betrags des Spannungsabfalls erfasst wird.
• (3) Es kann eine Konfiguration übernommen werden, die die Zählerschaltung, die in den oben beschriebenen veranschaulichenden Aspekten als eine Schwellenwertänderungsschaltung verwendet wird, nicht verwendet, und statt dessen beispielsweise einen ersten Schwellenwert auf der Grundlage der Anschlussspannung einer RC-Parallelschaltung erzeugt und graduell den ersten Schwellenwert im Verlauf der Zeit durch graduelles Entladen der Ladung dieses Kondensators im Verlauf der Zeit verringert. Außerdem kann die Konfiguration derart beschaffen sein, dass eine Schwellenspannung nicht geändert wird.
• (4) Obwohl die oben beschriebene Konfiguration nur den Betrag der Zeit eines abnormen Zustands des Schmelzzeitzählers 73 zählt, kann eine Konfiguration übernommen werden, die einen Betrag der Zeit einschließlich des Betrags der Zeit in einem normalen Zustand akkumuliert.
• (5) Obwohl in den oben beschriebenen veranschaulichenden Aspekten eine Konfiguration übernommen wird, die den Pegel des ersten Anomalieschwellenstroms ILoc entsprechend dem akkumulierten Betrag der Zeit des Schmelzzeitzählers 73, der für die Sicherungsfunktion verwendet wird, verringert, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, und es kann eine Konfiguration übernommen werden, die den Pegel entsprechend dem akkumulierten Betrag der Zeit eines anderen Zeitzählers als der Schmelzzeitzähler 73 verringert.
• (6) Obwohl die oben beschriebenen veranschaulichenden Aspekte ein Beispiel beschreiben, das mit einer Spannungsteilerschaltung 60 ausgelegt ist, die als eine Spannungsgeneratorschaltung eine Sourcespannung des Leistungs-MOSFET 14 unterteilt, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Es kann beispielsweise eine Konfiguration verwendet werden, bei der die Ausgangsspannung (Sourcespannung) des Schaltelements in einen Steueranschluss eingegeben wird und ein Schaltelement vorgesehen ist, das mit einem Widerstandsschaltungselement an der Ausgangsseite verbunden ist, und durch Fließen eines Stroms, der der Sourcespannung entspricht, zum Widerstandsschaltungselement eine Anschlussspannung des Widerstandsschaltungselements als eine Spannung erzeugt wird, die der Ausgangsspannung des Schaltelements entspricht.

Claims (4)

1. Energieversorgungssteuerung (10), die aufweist ein Schaltelement (14), das zwischen einer Energiequelle (12) und einer Last (11) angeordnet ist, wobei die Last (11) eine induktive Last ist, ein Stromerfassungselement (18), das parallel zu dem Schaltelement (14) geschaltet ist und ein Erfassungssignal (Is) entsprechend einem Laststrom (IL), der zum Schaltelement (14) fließt, ausgibt, eine Spannungsgeneratorschaltung (52), die eine Erzeugungsspannung (Voc, Vfc) erzeugt, die einer Ausgangsspannung zwischen dem Schaltelement (14) und der Last (11) entspricht, eine Anomalieerfassungsschaltung (53), die ein abnormes Signal (OC, FC) ausgibt, wenn eine Spannung (Vo), die dem Erfassungssignal (Is) entspricht, die Erzeugungsspannung (Voc, Vfc) überschreitet, eine Schutzschaltung (71), die einen vorbestimmten Schutzbetrieb auf der Grundlage des abnormen Signals (OC, FC) durchführt, das von der Anomalieerfassungsschaltung (53) ausgegeben wird, wobei die Schutzschaltung (71) als den vorbestimmten Schutzbetrieb ein Ausschalten des Schaltelements (14) und dessen Halten in dem ausgeschalteten Zustand eine vorbestimmte Bezugsausschaltdauer lang erzwingt, eine Steuerschaltung (28), in die ein Ein-Signal und ein Aus-Signal eingegeben werden und die das Schaltelement (14) auf der Grundlage der Eingabe des Ein-Signals einschaltet und das Schaltelement (14) auf der Grundlage der Eingabe des Aus-Signals ausschaltet, und eine Sperrschaltung (66–68), die die Ausführung des vorbestimmten Schutzbetriebs durch die Schutzschaltung (71) sperrt, wenn das Aus-Signal eingegeben wird und die Spannung (Vo), die dem Erfassungssignal (Is) entspricht, die Erzeugungsspannung (Voc, Vfc) überschreitet.
2. Energieversorgungssteuerung (10) nach Anspruch 1, wobei die Sperrschaltung (66, 68) eine Konfiguration aufweist, die, wenn das Aus-Signal eingegeben wird, das abnorme Signal (OC, FC) von der Anomalieerfassungsschaltung (53) ungültig macht, um die Ausführung des Schutzbetriebs durch die Schutzschaltung (71) zu sperren.
3. Energieversorgungssteuerung (10) nach Anspruch 1, wobei die Schutzschaltung (71) eine Konfiguration aufweist, die, wenn das abnorme Signal (OC, FC) ausgegeben wird, nach dem Bewirken, dass das Schaltelement (14) einen Ausschaltbetrieb eine Bezugsausschaltzeitdauer lang durchführt, als den Schutzbetrieb das Schaltelement (14) einschaltet.
4. Energieversorgungssteuerung (10) nach Anspruch 1, wobei die Schutzschaltung (71) eine Anomaliezeitakkumulationsschaltung (73) aufweist, die, wenn das abnorme Signal (OC, FC) ausgegeben wird, das Akkumulieren eines Betrags einer Anomaliezeit startet und bewirkt, dass das Schaltelement (14) als den Schutzbetrieb einen Ausschaltbetrieb durchführt, wenn der Betrag der Anomaliezeit eine Bezugsanomaliezeit erreicht, und eine Normalzeitakkumulationsschaltung (72), die, nachdem die Anomaliezeitakkumulationsschaltung (73) beginnt, den Betrag der Anomaliezeit zu akkumulieren, einen Betrag einer Normalzeit akkumuliert, bei der sich die Spannung (Vo), die dem Erfassungssignal (Is) entspricht, kontinuierlich auf oder unterhalb eines normalen Pegels befindet, der kleiner als die Erzeugungsspannung (Voc, Vfc) ist, und den Betrag der Anomaliezeit der Anomaliezeitakkumulationsschaltung (73) löscht, wenn der Betrag der Normalzeit eine Bezugsnormalzeit erreicht.

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