JP2000312142A - インテリジェントパワースイッチ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 インテリジェント・パワースイッチＩＰＳの
過電流検出を行い、過電流が流出時ＭＯＳ型ＦＥＴを遮
断してＩＰＳを保護する。 【解決手段】 電源４からの電力供給をスイッチングす
る電力供給用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＡと、ス
イッチＱＡと同じ電圧特性を有するリファレンス用過熱
自己遮断型半導体スイッチＱＢとリファレンス抵抗Ｒｒ
１からなる直列回路で構成しスイッチＱＡに並列に接続
したリファレンス回路と、スイッチＱＡのソース電圧Ａ
とスイッチＱＢのソース電圧Ｂとの差（Ａ−Ｂ）と所定
の過電流判定値Ｃとを比較して過電流であるか否かを判
別し、判別結果に応じた検出信号を出力する比較回路Ｃ
ＭＰ１と、検出信号に応じた制御信号でスイッチＱＡを
オン、オフさせる駆動回路２とを備えて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に自動車におい
てバッテリ電源からヘッドライト等の複数種の負荷に選
択的に電力供給する際のスイッチング回路として知ら
れ、過電流が流れることによって生じるスイッチング素
子の過熱による異常状態からスイッチング回路を保護す
るインテリジェントパワースイッチ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、機械接点によって動作するリレー
に代えて、有利な特性を有する半導体スイッチング素子
を用いたスイッチング回路が提案されている。先に本願
出願人は、この種のスイッチング回路として、何等かの
理由でスイッチング回路に過電流が流れ、この過電流に
よって素子が過熱し、素子が破損する等の現象に至るの
を自らの作用によって保護する自己保護機能を備えたイ
ンテリジェントパワースイッチ装置（以下、ＩＰＳと称
する）を提案している。このＩＰＳは、半導体スイッチ
デバイスの下流側の電圧値を検出し、この半導体スイッ
チデバイスに接続される負荷の短絡などによって半導体
スイッチデバイスに流れる過電流の検出、負荷のオープ
ン（断線）による過小電流の検出等の機能を備えてお
り、ハーネスや系統機器の保護に有効である。

【０００３】ＩＰＳの構成例として、例えば、ＭＯＳ
（Metal Oxide Semiconductor ）型の電界効果トランジ
スタ（ＦＥＴ：Field Effect Transistor ）をスイッチ
ング素子とした半導体デバイスを負荷に接続したものが
あり、このＩＰＳは、電源電圧を入力端子から半導体デ
バイスに印加し、ＭＯＳ型ＦＥＴのオン／オフ制御を駆
動回路（ドライバ）からのオン／オフ出力信号で行って
負荷に電力の供給を行っている。さらに、ＩＰＳは、た
とえば電源電圧が過電圧となっているときにその過電圧
を検出する過電圧検出回路を有し、ＭＯＳ型ＦＥＴのド
レン・ソース間に流れる電流値に基づく電圧値を基準電
圧発生回路からの基準電圧と比較して過電流を検出する
電流検出回路、そしてＭＯＳ型ＦＥＴの過熱を検出する
温度検出回路などを具備して構成することができる。そ
れら各検出回路から出力された検出信号は論理和否定回
路などに入力され、この論理和否定回路からの出力信号
を昇圧回路（チャージポンプ回路）を介して駆動回路に
付与するようになっている。

【０００４】チャージポンプ回路は、ＩＰＳのＭＯＳ型
ＦＥＴをヘッドライトなどの負荷の上流側に接続して用
いるとき、ＭＯＳ型ＦＥＴのゲートを昇圧するために必
要となる回路である。すなわち、このチャージポンプ回
路は、バッテリ電源の出力電圧を昇圧してそれを駆動電
圧として駆動回路に出力し、ＭＯＳ型ＦＥＴを動作させ
るためのものである。普通、チャージポンプ回路は、Ｉ
ＰＳのＭＯＳ型ＦＥＴの１つごとに対応して設けられ
る。また、チャージポンプ回路は、ＩＰＳのＭＯＳ型Ｆ
ＥＴを負荷の上流側に設けたときに用いるのを通例とし
ており、ＩＰＳのＭＯＳ型ＦＥＴを負荷の下流側に設け
たときは使用ができないものである。そこで、負荷の下
流側にＩＰＳのＭＯＳ型ＦＥＴを接続して用いる場合に
チャージポンプ回路を用いないことができるかといった
問題がある。

【０００５】図５は、チャージポンプ回路を使用せず、
ＩＰＳ２０をヘッドライトなどの負荷の下流側ローサイ
ドに接続した場合の従来の回路例を示している。すなわ
ち、バッテリ電源４に接続される供給ライン５を介して
負荷６が接続されている。この負荷６の下流側には、Ｉ
ＰＳ２０の入力端が接続されており、このＩＰＳ２０の
出力端は、接地されている。このＩＰＳ２０は、半導体
スイッチング素子として、たとえばカレント・ミラー方
式によるメインのＭＯＳ型ＦＥＴ７Ａと、基準電圧を発
生させるためのサブのリファレンスＭＯＳ型ＦＥＴ７Ｂ
を有し、メインＭＯＳ型ＦＥＴ７Ａのドレンに負荷６を
接続し、ソースを接地している。このようにして、ＩＰ
Ｓ２０のメインのＭＯＳ型ＦＥＴ７Ａをオンさせること
により、バッテリ電源４からの出力電圧ＶＢが供給ライ
ン５を通って負荷６に供給され、負荷６を流れた電流
は、ＩＰＳ２０のメインのＭＯＳ型ＦＥＴ７Ａのドレン
・ソース間を通ってアースに流れる。

【０００６】このメインのＭＯＳ型ＦＥＴ７Ａを構成す
るトランジスタの数と、リファレンスＭＯＳ型ＦＥＴ７
Ｂを構成するトランジスタの数の比は、たとえば１：５
０００に構成されている。したがって、リファレンスＭ
ＯＳ型ＦＥＴ７Ｂに１０Ａの電流が流れたとすると、メ
インＭＯＳ型ＦＥＴ７Ａにはその５０００分の１の電流
が流れる。また、抵抗８によってメインＭＯＳ型ＦＥＴ
７Ａのソース端子７ａの電圧とリファレンスＭＯＳ型Ｆ
ＥＴ７Ｂ両ＦＥＴのソース端子７ｂの電圧を比較器９に
入力し、この比較器９において差電圧を検出してメイン
ＭＯＳ型ＦＥＴ７Ａに過電流が流れると、比較器９の出
力が反転し、比較器９からオフ信号が駆動回路２に出力
され、この駆動回路２によってメインのＭＯＳ型ＦＥＴ
７Ａがオフにされる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように図５に示さ
れる従来のＩＰＳ２０は、半導体スイッチング素子とし
てカレント・ミラー方式によるＭＯＳ型ＦＥＴを使用す
ることにより、過大電流などの異常から保護をしてい
る。

【０００８】このようなカレント・ミラー方式のＭＯＳ
型ＦＥＴによる過電流保護方式は、大電流を制限して過
熱遮断したり、中電流による分流電流をマイクロコンピ
ュータで検出して過電流から保護するものである。その
ため、分流比、基準電圧および抵抗値にばらつきを生じ
るという不具合がある。

【０００９】本発明の目的は、半導体スイッチング素子
にＭＯＳ型ＦＥＴを用い、昇圧した電圧をＭＯＳ型ＦＥ
Ｔのゲートに印加するチャージポンプ回路を用いなくて
も、ＩＰＳを負荷の下流側に接続してＩＰＳの過電流検
出を容易に行い、ＩＰＳに過電流が流れたときにＭＯＳ
型ＦＥＴを遮断してＩＰＳを保護しようということにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載のインテリジェントパワースイッチ装
置は、電源に接続される負荷とアース間に接続され該ア
ースに前記電源からの電力の供給をスイッチングする電
力供給用過熱自己遮断型半導体スイッチと、電力供給用
過熱自己遮断型半導体スイッチと同じ電圧特性を有する
リファレンス用過熱自己遮断型半導体スイッチとリファ
レンス抵抗からなる直列回路で構成し電力供給用過熱自
己遮断型半導体スイッチに並列に接続したリファレンス
回路と、電力供給用過熱自己遮断型半導体スイッチのソ
ース電圧Ａとリファレンス用過熱自己遮断型半導体スイ
ッチのソース電圧Ｂとの差（Ａ−Ｂ）と所定の過電流判
定値Ｃとを比較して電流が過電流であるか否かを判別
し、判別結果に応じた検出信号を出力する比較回路と、
その検出信号に応じた制御信号で電力供給用過熱自己遮
断型半導体スイッチをオン、オフさせる駆動回路とを備
えてなり、電流が正常電流である間は電力供給用過熱自
己遮断型半導体スイッチを連続オン状態に維持し、この
状態で過電流が検出されると電力供給用過熱自己遮断型
半導体スイッチをオフさせると共に、電力供給用過熱自
己遮断型半導体スイッチが一旦オフした後、正常電流が
検出されると電力供給用過熱自己遮断型半導体スイッチ
を再度オンさせる制御を行うようにする。このように構
成されるものであるから請求項１に記載の発明による
と、半導体スイッチング素子にＭＯＳ型ＦＥＴを用い、
昇圧した電圧をＭＯＳ型ＦＥＴのゲートに印加するチャ
ージポンプ回路を用いなくても、ＩＰＳを負荷の下流側
に接続してＩＰＳの過電流検出を容易に行い、ＩＰＳに
過電流が流れたときにＭＯＳ型ＦＥＴを遮断してＩＰＳ
を保護することができる。

【００１１】上記目的を達成するために請求項２に記載
のインテリジェントパワースイッチ装置は、比較回路
を、電力供給用過熱自己遮断型半導体スイッチに過電流
が流れたときに出力信号をＨｉの信号からＬｏｗの信号
に反転して駆動回路に出力するコンパレータによって構
成したものである。このように構成されるものであるか
ら請求項２に記載の発明によると、半導体スイッチング
素子にＭＯＳ型ＦＥＴを用い、昇圧した電圧をＭＯＳ型
ＦＥＴのゲートに印加するチャージポンプ回路を用いな
くても、ＩＰＳを負荷の下流側に接続してＩＰＳの過電
流検出を容易に行い、ＩＰＳに過電流が流れたときにＭ
ＯＳ型ＦＥＴを遮断してＩＰＳを保護することができ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るインテリジェ
ントパワースイッチ装置の実施の形態について説明す
る。図１〜図４には、本発明に係るインテリジェントパ
ワースイッチ装置の一実施の形態が示されている。

【００１３】図において、インテリジェントパワースイ
ッチ装置は、自動車等の車両においてバッテリ電源４か
ら電力供給ライン５を介してヘッドライト等の各負荷６
に供給する電流を制御するもので、１個のチップとして
構成されている。１は電源供給装置で、この電源供給装
置１は、スイッチングすることにより負荷６にバッテリ
電源４から電流が供給されるようにするためのもので、
１個の半導体チップとして構成されている。この電源供
給装置１の一端は、負荷６の下流側に接続されており、
電源供給装置１の一端が接地されている。そして、この
電源供給装置１は、電源電圧を昇圧した電圧を内蔵され
る半導体スイッチのゲートに印加する電源電圧昇圧用の
チャージポンプ回路を用いなくとも、小さな電圧で動作
可能な機能を備えている。この電源供給装置１において
○で示されているのは、外部の素子を接続するための接
続端子である。

【００１４】電源供給装置１の入力側端子Ａには、供給
ライン５を介してヘッドライト等の負荷６の一端が接続
されており、この負荷６の他端には、バッテリ電源４が
接続されている。また、出力側端子Ｂは接地されてい
る。一方、スイッチング端子Ｃには、一端が接地され他
端が抵抗Ｒ４を介してバッテリＶＢに接続されるスイッ
チＳＷ１が接続されている。また、入力側端子Ａには、
電力供給用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＡのドレン
側端子ＤＡが接続されており、この電力供給用過熱自己
遮断型半導体スイッチＱＡのソース側端子ＳＡには出力
側端子Ｂが接続されている。また、電力供給用過熱自己
遮断型半導体スイッチＱＡには、ゲート側端子ＧＡが設
けられている。そして、この電力供給用過熱自己遮断型
半導体スイッチＱＡは、バッテリ電源４に供給ライン５
を介して接続される負荷６とアースとの間に直列に接続
されている。

【００１５】この電力供給用過熱自己遮断型半導体スイ
ッチＱＡは、図２に示す如き構成を有している。すなわ
ち、ドレン側端子ＤＡには、メインＦＥＴＱ１のドレン
が接続されており、メインＦＥＴＱ１のソースには、ソ
ース側端子ＳＡが接続されている。このメインＦＥＴＱ
１のゲートは、内部抵抗ＲＡ（例えば、１０ｋΩ）を介
してゲート側端子ＧＡに接続されている。このゲート側
端子ＧＡとソース側端子ＳＡとの間には、温度検知回路
３０が接続されている。この温度検知回路３０は、メイ
ンＦＥＴＱ１の温度を検出するためのもので、この温度
検知回路３０には、ラッチ回路３１が接続されている。
そして、この温度検知回路３０は、メインＦＥＴＱ１の
温度が所定温度（異常温度）に達したときにラッチ回路
３１にオン信号を出力する。ラッチ回路３１は、温度検
知回路３０からの信号を受けてオン信号を出力し続ける
作用を有している。このラッチ回路３１の出力端子に
は、過熱遮断用ＦＥＴＱ２のゲートが接続されており、
温度検知回路３０がメインＦＥＴＱ１が過熱したことを
検出したときにラッチ回路３１を介して出力されるオン
信号によって過熱遮断用ＦＥＴＱ２がオンし、メインＦ
ＥＴＱ１のゲート電圧を落としてメインＦＥＴＱ１を遮
断する。

【００１６】一方、電力供給用過熱自己遮断型半導体ス
イッチＱＡのソース側端子ＳＡは、出力側端子Ｂを介し
て接地されている。この負荷６への電力供給は、電力供
給用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＡのメインＦＥＴ
Ｑ１をオン・オフすることによって行われている。この
ようにして電力供給用過熱自己遮断型半導体スイッチＱ
Ａは、負荷６の両端が短絡する等によってメインＦＥＴ
Ｑ１に過電流が流れ、メインＦＥＴＱ１が過熱して破壊
されるのを防止するため、メインＦＥＴＱ１の温度が規
定値以上に上昇すると自らの作用で強制的にオフ（遮
断）する過熱自己遮断機能を備えている。この電力供給
用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＡを構成しているメ
インＦＥＴＱ１は、ＤＭＯＳ構造のＮＭＯＳＦＥＴで構
成されている。また、電力供給用過熱自己遮断型半導体
スイッチＱＡは、負荷６の下流側に接続されている。す
なわち、負荷６は、電力供給用過熱自己遮断型半導体ス
イッチＱＡのメインＦＥＴＱ１のドレン側端子ＤＡに接
続されている。したがって、電力供給用過熱自己遮断型
半導体スイッチＱＡのメインＦＥＴＱ１をオンすること
によってバッテリ電源４から負荷６に電流が流れる。し
たがって、この負荷６は、電力供給用過熱自己遮断型半
導体スイッチＱＡのメインＦＥＴＱ１に対しては、電流
制限抵抗となっており、このメインＦＥＴＱ１のドレン
側には、バッテリ電圧ＶＢが負荷６によって降下された
電圧が印加されることになる。

【００１７】電力供給用過熱自己遮断型半導体スイッチ
ＱＡのドレン側端子ＤＡには、リファレンス用過熱自己
遮断型半導体スイッチＱＢのドレン側端子ＤＢと、第２
のリファレンス用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＣの
ドレン側端子ＤＣが接続されている。そして、このリフ
ァレンス用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＢのソース
側端子ＳＢには出力側端子Ｅが、また、第２のリファレ
ンス用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＣのソース側端
子ＳＣには出力側端子Ｆが接続されている。また、リフ
ァレンス用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＢには、ゲ
ート側端子ＧＢが、第２のリファレンス用過熱自己遮断
型半導体スイッチＱＣには、ゲート側端子ＧＣが設けら
れている。

【００１８】このリファレンス用過熱自己遮断型半導体
スイッチＱＢは、図３に示す如き構成を有しており、こ
のリファレンス用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＢ
は、図２に図示の電力供給用過熱自己遮断型半導体スイ
ッチＱＡと同一の構成となっている。すなわち、ドレン
側端子ＤＢには、メインＦＥＴＱ３のドレンが接続され
ており、メインＦＥＴＱ３のソースには、ソース側端子
ＳＢが接続されている。このメインＦＥＴＱ３のゲート
は、内部抵抗ＲＢ（例えば、１０ｋΩ）を介してゲート
側端子ＧＢに接続されている。このゲート側端子ＧＢと
ソース側端子ＳＢとの間には、温度検知回路４０が接続
されている。この温度検知回路４０は、メインＦＥＴＱ
３の温度を検出するためのもので、この温度検知回路４
０には、ラッチ回路４１が接続されている。そして、こ
の温度検知回路４０は、メインＦＥＴＱ３に所定電流よ
り過大の電流が流れる等によってメインＦＥＴＱ３の温
度が所定温度（異常温度）以上になったときにラッチ回
路４１にオン信号を出力する機能を有している。そし
て、このラッチ回路４１は、温度検知回路４０からの信
号を受けてオン信号を出力し続ける作用を有している。
さらに、このラッチ回路４１の出力端子には、過熱遮断
用ＦＥＴＱ４のゲートが接続されており、温度検知回路
４０によってメインＦＥＴＱ３が過熱したことを検出し
たときは、ラッチ回路４１を介して出力されるオン信号
によって過熱遮断用ＦＥＴＱ４をオンし、メインＦＥＴ
Ｑ３のゲート電圧を落としてメインＦＥＴＱ３を遮断す
る。

【００１９】一方、リファレンス用過熱自己遮断型半導
体スイッチＱＢのソース側端子ＳＢには、出力側端子Ｅ
を介してリファレンス抵抗Ｒｒ１が接続されており、こ
のリファレンス抵抗Ｒｒ１の他端は接地されている。そ
して、このメインＦＥＴＱ３とリファレンス抵抗Ｒｒ１
とによってリファレンス回路が構成されている。このリ
ファレンス回路は、負荷６と電力供給用過熱自己遮断型
半導体スイッチＱＡのメインＦＥＴＱ１との直列回路に
並列に接続されている。このリファレンス回路は、電力
供給用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＡのメインＦＥ
ＴＱ１をオンすることによってバッテリ電源４から負荷
６に電流を流し、この負荷６に正常に電流が流れている
状態のときに電力供給用過熱自己遮断型半導体スイッチ
ＱＡのメインＦＥＴＱ１のソース（ソース側端子ＳＡ）
に発生する電圧と同じ電圧（基準電圧）を、リファレン
ス用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＢのメインＦＥＴ
Ｑ３のソース（ソース側端子ＳＢ）に常時発生させる作
用を有している。すなわち、このリファレンス用過熱自
己遮断型半導体スイッチＱＢのメインＦＥＴＱ３のソー
ス（ソース側端子ＳＢ）には、電力供給用過熱自己遮断
型半導体スイッチＱＡのドレン側端子ＤＡに接続される
負荷６の状態の変化（負荷の値が大きくなったり、小さ
くなったりする変化）に拘わらず、常に一定したソース
電圧が発生するようになっている。このリファレンス用
過熱自己遮断型半導体スイッチＱＢのメインＦＥＴＱ３
のソース電圧は、電力供給用過熱自己遮断型半導体スイ
ッチＱＡのメインＦＥＴＱ１に過大に流れたときに、こ
のメインＦＥＴＱ１のソース（ソース側端子ＳＡ）に発
生するソース電圧と比較して負荷６に過電流が流れたこ
とを検出するための第１の基準電圧である。

【００２０】このようにリファレンス用過熱自己遮断型
半導体スイッチＱＢは、メインＦＥＴＱ３のソースに接
続されるリファレンス抵抗Ｒｒ１の短絡等によってリフ
ァレンス用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＢのメイン
ＦＥＴＱ３に過電流が流れたときに、このメインＦＥＴ
Ｑ３が過熱して破壊されるのを防止するため、このメイ
ンＦＥＴＱ３の温度が規定値以上に上昇すると自らの作
用で強制的にオフ（遮断）する過熱自己遮断機能を備え
ている。このリファレンス用過熱自己遮断型半導体スイ
ッチＱＢを構成しているメインＦＥＴＱ３は、ＤＭＯＳ
構造のＮＭＯＳＦＥＴで構成されている。

【００２１】また、第２のリファレンス用過熱自己遮断
型半導体スイッチＱＣは、図４に示す如き構成を有して
おり、この第２のリファレンス用過熱自己遮断型半導体
スイッチＱＣは、図２に図示の電力供給用過熱自己遮断
型半導体スイッチＱＡと同一の構成となっている。すな
わち、ドレン側端子ＤＣには、メインＦＥＴＱ５のドレ
ンが接続されており、メインＦＥＴＱ５のソースには、
ソース側端子ＳＣが接続されている。このメインＦＥＴ
Ｑ５のゲートは、内部抵抗ＲＣ（例えば、１０ｋΩ）を
介してゲート側端子ＧＣに接続されている。このゲート
側端子ＧＣとソース側端子ＳＣとの間には、温度検知回
路５０が接続されている。この温度検知回路５０は、メ
インＦＥＴＱ５の温度を検出するためのもので、この温
度検知回路５０には、ラッチ回路５１が接続されてい
る。そして、この温度検知回路５０は、メインＦＥＴＱ
５に所定電流より過大の電流が流れる等によってメイン
ＦＥＴＱ５の温度が所定温度（異常温度）以上になった
ときにラッチ回路５１にオン信号を出力する機能を有し
ている。そして、このラッチ回路５１は、温度検知回路
５０からの信号を受けてオン信号を出力し続ける作用を
有している。さらに、このラッチ回路５１の出力端子に
は、過熱遮断用ＦＥＴＱ６のゲートが接続されており、
温度検知回路５０によってメインＦＥＴＱ５が過熱した
ことを検出したときは、ラッチ回路５１を介して出力さ
れるオン信号によって過熱遮断用ＦＥＴＱ６をオンし、
メインＦＥＴＱ５のゲート電圧を落としてメインＦＥＴ
Ｑ５を遮断する。

【００２２】一方、第２のリファレンス用過熱自己遮断
型半導体スイッチＱＣのソース側端子ＳＣには、出力側
端子Ｆを介して第２のリファレンス抵抗Ｒｒ２が接続さ
れており、この第２のリファレンス抵抗Ｒｒ２の他端は
接地されている。そして、このメインＦＥＴＱ５と第２
のリファレンス抵抗Ｒｒ２とによって第２のリファレン
ス回路が構成されている。この第２のリファレンス回路
は、負荷６と電力供給用過熱自己遮断型半導体スイッチ
ＱＡのメインＦＥＴＱ１との直列回路に並列に接続され
ている。この第２のリファレンス回路は、電力供給用過
熱自己遮断型半導体スイッチＱＡのメインＦＥＴＱ１を
オンすることによってバッテリ電源４から負荷６に電流
を流し、この負荷６に正常に電流が流れている状態のと
きに電力供給用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＡのメ
インＦＥＴＱ１のソース（ソース側端子ＳＡ）に発生す
る電圧と同じ電圧（基準電圧）を、第２のリファレンス
用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＣのメインＦＥＴＱ
５のソース（ソース側端子ＳＣ）に常時発生させる作用
を有している。すなわち、この第２のリファレンス用過
熱自己遮断型半導体スイッチＱＣのメインＦＥＴＱ５の
ソース（ソース側端子ＳＣ）には、電力供給用過熱自己
遮断型半導体スイッチＱＡのドレン側端子ＤＡに接続さ
れる負荷６の状態の変化（負荷の値が大きくなったり、
小さくなったりする変化）に拘わらず、常に一定したソ
ース電圧が発生するようになっている。

【００２３】この第２のリファレンス用過熱自己遮断型
半導体スイッチＱＣのメインＦＥＴＱ５のソース電圧
は、電力供給用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＡのメ
インＦＥＴＱ１がオンしているにも拘わらず、負荷６に
電流が流れないか過小な電流が流れたとき（負荷断線等
の場合）に、電力供給用過熱自己遮断型半導体スイッチ
ＱＡのメインＦＥＴＱ１に流れる電流量が、第２の所定
値より過小に流れたときに、このメインＦＥＴＱ１のソ
ース電圧と比較して負荷６に電流が過小に流れたことを
検出するための第２の基準電圧である。

【００２４】このように第２のリファレンス用過熱自己
遮断型半導体スイッチＱＣは、メインＦＥＴＱ５のソー
スに接続される第２のリファレンス抵抗Ｒｒ２の短絡等
によって第２のリファレンス用過熱自己遮断型半導体ス
イッチＱＣのメインＦＥＴＱ５に過電流が流れたとき
に、このメインＦＥＴＱ５が過熱して破壊されるのを防
止するため、このメインＦＥＴＱ５の温度が規定値以上
に上昇すると自らの作用で強制的にオフ（遮断）する過
熱自己遮断機能を備えている。この第２のリファレンス
用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＣを構成しているメ
インＦＥＴＱ５は、ＤＭＯＳ構造のＮＭＯＳＦＥＴで構
成されている。

【００２５】また、電力供給用過熱自己遮断型半導体ス
イッチＱＡのメインＦＥＴＱ１と、リファレンス用過熱
自己遮断型半導体スイッチＱＢのメインＦＥＴＱ３と、
第２のリファレンス用過熱自己遮断型半導体スイッチＱ
ＣのメインＦＥＴＱ５は、複数のトランジスタで構成さ
れており、このメインＦＥＴＱ１、メインＦＥＴＱ３、
メインＦＥＴＱ５を構成するトランジスタ数の比は、 メインＦＥＴＱ１＞メインＦＥＴＱ３ メインＦＥＴＱ１＞メインＦＥＴＱ５ となっている。具体的には、例えば、電力供給用過熱自
己遮断型半導体スイッチＱＡのメインＦＥＴＱ１とリフ
ァレンス用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＢのメイン
ＦＥＴＱ３、および電力供給用過熱自己遮断型半導体ス
イッチＱＡのメインＦＥＴＱ１と第２のリファレンス用
過熱自己遮断型半導体スイッチＱＣのメインＦＥＴＱ５
の各トランジスタ数の比は１０００：１に設定してあ
る。

【００２６】このように構成することにより、リファレ
ンス回路と第２のリファレンス回路を小型に作れ、チッ
プ上での占有面積を小さくすることができる。また、電
源供給用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＡ、リファレ
ンス用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＢ、第２のリフ
ァレンス用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＣを同一プ
ロセスで同一チップ上に作ることにより、ロット間バラ
ツキや温度ドリフトの影響を除去できて過電流、過小電
流の検出精度を向上することができる。

【００２７】そして、リファレンス抵抗Ｒｒ１は、例え
ば電力供給用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＡのメイ
ンＦＥＴＱ１に５Ａの負荷電流（ドレン電流）が流れた
とき、リファレンス用過熱自己遮断型半導体スイッチＱ
ＢのメインＦＥＴＱ３に５ｍＡのドレン電流が流れ、電
力供給用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＡのメインＦ
ＥＴＱ１のドレン・ソース間電圧Ｖｄｓと同じドレン・
ソース間電圧をリファレンス用過熱自己遮断型半導体ス
イッチＱＢのメインＦＥＴＱ３のドレン・ソース間に発
生させるようにような値に設定してある。また、第２の
リファレンス抵抗Ｒｒ２は、例えば電力供給用過熱自己
遮断型半導体スイッチＱＡのメインＦＥＴＱ１に５Ａの
負荷電流（ドレン電流）が流れたとき、第２のリファレ
ンス用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＣのメインＦＥ
ＴＱ５に５ｍＡのドレン電流が流れ、電力供給用過熱自
己遮断型半導体スイッチＱＡのメインＦＥＴＱ１のドレ
ン・ソース間電圧Ｖｄｓと同じドレン・ソース間電圧を
第２のリファレンス用過熱自己遮断型半導体スイッチＱ
ＣのメインＦＥＴＱ５のドレン・ソース間に発生させる
ような値に設定してある。

【００２８】したがって、電力供給用過熱自己遮断型半
導体スイッチＱＡのメインＦＥＴＱ１のゲート・ソース
間電圧とリファレンス用過熱自己遮断型半導体スイッチ
ＱＢのメインＦＥＴＱ３のゲート・ソース間電圧とは、
電力供給用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＡのメイン
ＦＥＴＱ１のドレン側端子ＤＡに接続される負荷６が正
常である限り、一致した値となる。同様に、電力供給用
過熱自己遮断型半導体スイッチＱＡのメインＦＥＴＱ１
のゲート・ソース間電圧と第２のリファレンス用過熱自
己遮断型半導体スイッチＱＣのメインＦＥＴＱ５のゲー
ト・ソース間電圧とは、電力供給用過熱自己遮断型半導
体スイッチＱＡのメインＦＥＴＱ１のドレン側端子ＤＡ
に接続される負荷６が正常である限り、一致した値とな
る。

【００２９】電力供給用過熱自己遮断型半導体スイッチ
ＱＡのメインＦＥＴＱ１のゲートと、リファレンス用過
熱自己遮断型半導体スイッチＱＢのメインＦＥＴＱ３の
ゲートと、第２のリファレンス用過熱自己遮断型半導体
スイッチＱＣのメインＦＥＴＱ５のゲートとは、抵抗Ｒ
７と抵抗Ｒ８の直列回路を介して駆動回路２に接続され
ており、この駆動回路２から出力されるゲート信号によ
って電力供給用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＡのメ
インＦＥＴＱ１と、リファレンス用過熱自己遮断型半導
体スイッチＱＢのメインＦＥＴＱ３と、第２のリファレ
ンス用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＣのメインＦＥ
ＴＱ５とは、同時にオン・オフするようになっている。

【００３０】また、電力供給用過熱自己遮断型半導体ス
イッチＱＡのメインＦＥＴＱ１のソースには、ツェナー
ダイオードＺＤ１のアノードが接続されており、このツ
ェナーダイオードＺＤ１のカソードには抵抗Ｒ７と抵抗
Ｒ８の接続点が接続されている。また、電力供給用過熱
自己遮断型半導体スイッチＱＡのメインＦＥＴＱ１のソ
ースには、抵抗Ｒ５を介してコンパレータで構成される
比較回路ＣＭＰ１の（＋）側入力端子と、コンパレータ
で構成される比較回路ＣＭＰ２の（−）側入力端子がそ
れぞれ接続されている。このコンパレータで構成される
比較回路ＣＭＰ１の（＋）側入力端子には、抵抗Ｒ５を
介して電力供給用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＡの
メインＦＥＴＱ１のソース（ソース側端子ＳＡ）が、比
較回路ＣＭＰ１の（−）側入力端子には、抵抗Ｒ６を介
してリファレンス用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＢ
のメインＦＥＴＱ３のソース（ソース側端子ＳＢ）が接
続されている。

【００３１】この比較回路ＣＭＰ１は、電力供給用過熱
自己遮断型半導体スイッチＱＡのメインＦＥＴＱ１のソ
ース（ソース側端子ＳＡ）に誘起される電圧とリファレ
ンス用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＢのメインＦＥ
ＴＱ３のソース（ソース側端子ＳＢ）に誘起される電圧
とを比較して電力供給用過熱自己遮断型半導体スイッチ
ＱＡのメインＦＥＴＱ１のドレン側端子ＤＡに接続され
る負荷６が短絡する等によって負荷６に過大電流が流れ
るのを検出するためのものである。すなわち、比較回路
ＣＭＰ１の出力は、電力供給用過熱自己遮断型半導体ス
イッチＱＡのメインＦＥＴＱ１のソース電圧（ソースＳ
Ａ側の電位）とリファレンス用過熱自己遮断型半導体ス
イッチＱＢのメインＦＥＴＱ３のソース電圧（ソースＳ
Ｂ側の電位）とを比較し、その差が過電流判定値以下で
ある間（電力供給用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＡ
のメインＦＥＴＱ１のソースの電位がリファレンス用過
熱自己遮断型半導体スイッチＱＢのメインＦＥＴＱ３の
ソースの電位以上である間）はＨｉが出力され、その差
が過電流判定値より大きくなると（電力供給用過熱自己
遮断型半導体スイッチＱＡのメインＦＥＴＱ１のソース
の電位がリファレンス用過熱自己遮断型半導体スイッチ
ＱＢのメインＦＥＴＱ３のソースの電位より小さくなる
と）反転してＬｏｗが出力され、過大電流が流れたと判
定する。

【００３２】また、比較回路ＣＭＰ２は、電力供給用過
熱自己遮断型半導体スイッチＱＡのメインＦＥＴＱ１の
ソース（ソース側端子ＳＡ）に誘起される電圧と第２の
リファレンス用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＣのメ
インＦＥＴＱ５のソース（ソース側端子ＳＣ）に誘起さ
れる電圧とを比較して電力供給用過熱自己遮断型半導体
スイッチＱＡのメインＦＥＴＱ１に電流が所定量流れて
いるか（過小電流となっていないか）を検出するための
ものである。すなわち、比較回路ＣＭＰ２の出力は、電
力供給用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＡのメインＦ
ＥＴＱ１のソース電圧（ソースＳＡ側の電位）と第２の
リファレンス用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＣのメ
インＦＥＴＱ５のソース電圧（ソースＳＣ側の電位）と
を比較し、その差が過小電流判定値以下である間（電力
供給用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＡのメインＦＥ
ＴＱ１のソース電圧が第２のリファレンス用過熱自己遮
断型半導体スイッチＱＣのメインＦＥＴＱ５のソース電
圧よりも低い値である間）はＨｉが出力され、その差が
過小電流判定値より大きくなると（電力供給用過熱自己
遮断型半導体スイッチＱＡのメインＦＥＴＱ１のソース
電圧が第２のリファレンス用過熱自己遮断型半導体スイ
ッチＱＣのメインＦＥＴＱ５のソース電圧より高くなる
と）反転してＬｏｗが出力され過小電流になったと判定
する。また、リファレンス用過熱自己遮断型半導体スイ
ッチＱＢのメインＦＥＴＱ３のソースには、抵抗Ｒ６を
介して比較回路ＣＭＰ１の（−）側入力端子が接続され
ている。さらに、第２のリファレンス用過熱自己遮断型
半導体スイッチＱＣのメインＦＥＴＱ５のソースには、
比較回路ＣＭＰ２の（＋）側入力端子が接続されてい
る。

【００３３】一方、電源供給装置１の入力側端子Ａに
は、ＰＮＰトランジスタＴｒ１のエミッタが接続されて
おり、このＰＮＰトランジスタＴｒ１のコレクタには、
抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ２の直列回路が接続されて
おり、抵抗Ｒ２の他端は接地されている。そして、比較
回路ＣＭＰ１の（＋）側入力端子は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ
３の接続点にダイオードＤ１を介して接続されており、
比較回路ＣＭＰ１の（−）側入力端子は、抵抗Ｒ３と抵
抗Ｒ２の接続点にダイオードＤ２を介して接続されてい
る。したがって、比較回路ＣＭＰ１の（＋）側入力端子
には、バッテリ電源４のバッテリ電圧ＶＢを負荷６によ
って降圧した電圧（例えば、５Ｖ）を、抵抗Ｒ１と、抵
抗Ｒ３と抵抗Ｒ２の合成抵抗とによって分圧された電圧
が、比較回路ＣＭＰ１の（−）側入力端子には、抵抗Ｒ
１と抵抗Ｒ３の合成抵抗と、抵抗Ｒ２とによって分圧さ
れた電圧がそれぞれ印加されるように構成されている。
このＰＮＰトランジスタＴｒ１と、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ
３、抵抗Ｒ２と、ダイオードＤ１、ダイオードＤ２によ
って、短絡等の異常により電力供給用過熱自己遮断型半
導体スイッチＱＡのメインＦＥＴＱ１がオンからオフに
なった後に、この電力供給用過熱自己遮断型半導体スイ
ッチＱＡのメインＦＥＴＱ１をオンに復帰させるための
復帰回路を構成している。この復帰回路は、エミッタが
バッテリＶＢ側の出力端子に、ベースが抵抗Ｒ１０を介
してスイッチＳＷ１側の入力端子にそれぞれ接続された
ＰＮＰトランジスタＴｒ１と、そのコレクタとグランド
の間に直列接続された抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ２
と、抵抗Ｒ１に流れる電流を比較回路ＣＭＰ１の（＋）
端子側へ通すダイオードＤ１と、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ３に
流れる電流を比較回路ＣＭＰ１の−端子側へ通すダイオ
ードＤ２とによって構成されている。

【００３４】復帰回路の構成要素となっている抵抗Ｒ１
の抵抗値は、スイッチＳＷ１を投入することによってＰ
ＮＰトランジスタＴｒ１がオンになると、抵抗Ｒ１、抵
抗Ｒ３の接続点の電位Ｖ１がバッテリの６０〜８０％程
度で、電力供給用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＡの
ソース側端子ＳＡの電位が抵抗Ｒ５での前記電圧降下分
だけ下がった電圧Ｖ３（ダイオードＤ１のカソード側電
位）より大きい値になるように設定されている。

【００３５】さらに、比較回路ＣＭＰ１の（＋）側入力
端子には、抵抗Ｒ９を介してダイオードＤ３のアノード
が接続されており、このダイオードＤ３のカソードには
駆動回路２のゲート信号出力端子が接続されている。比
較回路ＣＭＰ１の出力端子は、駆動回路２に接続されて
おり、比較回路ＣＭＰ１の判定結果が駆動回路２に入力
されるようになっている。この駆動回路２の入力端子に
は、電源供給装置１の入力側端子Ａが接続されており、
この電源供給装置１の入力側端子Ａから駆動回路２の入
力端子にバッテリ電源４のバッテリ電圧ＶＢが負荷６に
よって降圧された電圧ＶＧ（例えば、ＶＰ＝５Ｖ）が印
加されている。この電圧ＶＧが電力供給用過熱自己遮断
型半導体スイッチＱＡのメインＦＥＴＱ１、リファレン
ス用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＢのメインＦＥＴ
Ｑ３、第２のリファレンス用過熱自己遮断型半導体スイ
ッチＱＣのメインＦＥＴＱ５のゲート電圧である。

【００３６】この駆動回路２は、比較回路ＣＭＰ１から
出力されているＨｉの信号と、スイッチＳＷ１をオンす
ることによってスイッチ側から入力されるオン信号の入
力とによって、駆動回路２のソース側トランジスタ２ａ
がオンしてシンク側トランジスタ２ｂがオフし、電圧Ｖ
Ｇの駆動信号（ゲート電圧）を抵抗Ｒ８、抵抗Ｒ７を介
して電力供給用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＡのメ
インＦＥＴＱ１のゲートに印加し、これによって電力供
給用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＡのメインＦＥＴ
Ｑ１をオンするようになっている。同様に、駆動回路２
から出力される電圧ＶＧの駆動信号（ゲート電圧）によ
ってリファレンス用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＢ
のメインＦＥＴＱ３、第２のリファレンス用過熱自己遮
断型半導体スイッチＱＣのメインＦＥＴＱ５もオンする
ようになっている。この駆動回路２は、比較回路ＣＭＰ
１からＨｉの信号が入力されている間（Ｌｏｗの信号が
出力されない限り）、電力供給用過熱自己遮断型半導体
スイッチＱＡのメインＦＥＴＱ１（リファレンス用過熱
自己遮断型半導体スイッチＱＢのメインＦＥＴＱ３、第
２のリファレンス用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＣ
のメインＦＥＴＱ５）のゲートにオン信号を出力し続け
る。この駆動回路２は、比較回路ＣＭＰ１が反転して比
較回路ＣＭＰ１からＬｏｗ信号が入力されると、駆動回
路２のソース側トランジスタ２ａがオフしシンク側トラ
ンジスタ２ｂがオンし、駆動回路２の入力端子に電源供
給装置１の入力側端子Ａから印加されているバッテリ電
源４のバッテリ電圧ＶＢを負荷６によって降圧した電圧
ＶＧ（例えば、ＶＰ＝５Ｖ）の供給がなくなると同時に
駆動回路２のゲート出力端子がアースされるため、駆動
回路２からの出力が確実にＬｏｗになる。この駆動回路
２からの出力のＬｏｗによって電力供給用過熱自己遮断
型半導体スイッチＱＡのメインＦＥＴＱ１のゲートにゲ
ート電圧が印加されなくなり（オフ信号を出力され）、
電力供給用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＡのメイン
ＦＥＴＱ１（リファレンス用過熱自己遮断型半導体スイ
ッチＱＢのメインＦＥＴＱ３、第２のリファレンス用過
熱自己遮断型半導体スイッチＱＣのメインＦＥＴＱ５）
をオフする。また、比較回路ＣＭＰ２の出力端子は、外
部への出力端子Ｇに接続されており、比較回路ＣＭＰ２
によって判定された結果は、出力端子Ｈから出力され
（例えば、モニター信号として）、出力端子Ｈに接続さ
れる回路（例えば、警報ランプを点灯または点滅させて
外部に警告する回路）によって利用される。

【００３７】起動時、スイッチＳＷ１を投入すると、Ｐ
ＮＰトランジスタＴｒ１がオンし、電源電圧ＶＢ（１２
Ｖ）が負荷６によって降圧された電圧（５Ｖ）を抵抗Ｒ
１と〔抵抗Ｒ３＋抵抗Ｒ２〕とによって分圧した電圧値
（例えば、降圧電圧の６０％〜８０％）が比較回路ＣＭ
Ｐ１の（＋）側端子に印加されるようになっている。比
較回路ＣＭＰ１の（−）側端子には、〔抵抗Ｒ１＋抵抗
Ｒ３〕と抵抗Ｒ２とによって分圧された電圧値（例え
ば、降圧電圧の２０％〜４０％）が印加されるようにな
っている。この抵抗Ｒ３は小さい抵抗値のものが使用さ
れており、抵抗Ｒ１の抵抗値と〔抵抗Ｒ３＋抵抗Ｒ２〕
の抵抗値の差は微差である。

【００３８】スイッチＳＷ１をオンし、ＰＮＰトランジ
スタＴｒ１のオンによって、電源電圧ＶＢ（１２Ｖ）を
負荷６によって降圧した電圧（５Ｖ）が抵抗Ｒ１と〔抵
抗Ｒ３＋抵抗Ｒ２〕とによって分圧された電圧が比較回
路ＣＭＰ１の（＋）側入力端子と比較回路ＣＭＰ１の
（−）側入力端子に印加される。このとき、比較回路Ｃ
ＭＰ１の（＋）側入力端子に印加される電圧が比較回路
ＣＭＰ１の（−）側入力端子に印加される電圧よりも大
きいため、比較回路ＣＭＰ１の出力はＨｉとなり、駆動
回路２を駆動し、駆動回路２からはゲート駆動信号Ｈｉ
が出力される。このゲート駆動信号Ｈｉは、電力供給用
過熱自己遮断型半導体スイッチＱＡのメインＦＥＴＱ１
のゲートに印加され、このメインＦＥＴＱ１をオンす
る。このゲート駆動信号は同時にリファレンス用過熱自
己遮断型半導体スイッチＱＢのメインＦＥＴＱ３、第２
のリファレンス用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＣの
メインＦＥＴＱ５をオンする。

【００３９】この比較回路ＣＭＰ１の出力は、電力供給
用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＡのメインＦＥＴＱ
１に過電流が流れたことを判定するのに用いられてい
る。いま、負荷６の両端が短絡する等のデットショート
が生じると、電力供給用過熱自己遮断型半導体スイッチ
ＱＡのメインＦＥＴＱ１のドレン・ソース間の電圧Ｖｄ
ｓは大きくなり（電力供給用過熱自己遮断型半導体スイ
ッチＱＡのメインＦＥＴＱ１がオンしている限りドレン
・ソース間の電圧が大きくなり）、電力供給用過熱自己
遮断型半導体スイッチＱＡのメインＦＥＴＱ１のオン抵
抗と、短絡電流で決まるところで安定する。リファレン
ス用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＢのメインＦＥＴ
Ｑ３のソースの方は、連続でオンしている状態では正常
であればリファレンス用過熱自己遮断型半導体スイッチ
ＱＢのメインＦＥＴＱ３のソースに比べて電力供給用過
熱自己遮断型半導体スイッチＱＡのメインＦＥＴＱ１の
ソースの方が高いようにリファレンス抵抗Ｒｒ１が設定
してあるので、電力供給用過熱自己遮断型半導体スイッ
チＱＡのメインＦＥＴＱ１のソースの方は下がってく
る。通常オンしているときには、電力供給用過熱自己遮
断型半導体スイッチＱＡのメインＦＥＴＱ１のドレン・
ソース間の電圧Ｖｄｓ（０．５Ｖ位）であるから、抵抗
Ｒ１、抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ２による分圧電圧よりも電力供
給用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＡのメインＦＥＴ
Ｑ１のソース、リファレンス用過熱自己遮断型半導体ス
イッチＱＢのメインＦＥＴＱ３のソースとも高い（電源
電圧に近くなってくる）。この抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ３、抵
抗Ｒ２による分圧電圧は、ダイオードＤ１、ダイオード
Ｄ２でカットされてしまい、比較回路ＣＭＰ１の（＋）
側入力端子、（−）側入力端子には無関係になってく
る。すなわち、電力供給用過熱自己遮断型半導体スイッ
チＱＡのメインＦＥＴＱ１のソース、リファレンス用過
熱自己遮断型半導体スイッチＱＢのメインＦＥＴＱ３の
ソースの値がダイレクトに比較回路ＣＭＰ１の（＋）側
入力端子、（−）側入力端子に入っている。

【００４０】一方、比較回路ＣＭＰ１の（＋）側入力端
子に、抵抗Ｒ９、ダイオードＤ３という回路が接続され
ており、この回路のダイオードＤ３のカソードがゲート
信号出力端子に繋がっている。配線が正常の状態では、
電力供給用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＡのメイン
ＦＥＴＱ１のゲートはオンするから、このダイオードＤ
３のカソードはかなり高い電圧になっている。したがっ
て、ダイオードＤ３はカットオフされて、抵抗Ｒ９とダ
イオードＤ３の直列回路には電流が流れない。したがっ
て、抵抗Ｒ５、抵抗Ｒ６には電流が全然流れなくて、電
力供給用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＡのメインＦ
ＥＴＱ１のソース電圧とリファレンス用過熱自己遮断型
半導体スイッチＱＢのメインＦＥＴＱ３のソース電圧が
直接比較回路ＣＭＰ１の（＋）側入力端子、（−）側入
力端子に入力されている。このとき、負荷６が正常（負
荷６の両端が接続されるデッドショートでない）の場合
は、電力供給用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＡのメ
インＦＥＴＱ１のソースに比べてリファレンス用過熱自
己遮断型半導体スイッチＱＢのメインＦＥＴＱ３のソー
スが小さくなるようにリファレンス抵抗Ｒｒ１を設定し
てあるので比較回路ＣＭＰ１の出力はＨｉになってい
る。

【００４１】この状態で負荷６の両端が接続され負荷と
しての作用を失う負荷６の両端間（負荷間）短絡が発生
すると、負荷６による制限抵抗がなくなった状態となる
ため電力供給用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＡのメ
インＦＥＴＱ１側には、大電流が流れて、この電力供給
用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＡのメインＦＥＴＱ
１のオン抵抗に大電流がかかり、ドレン・ソース間の電
位差が大きくなる。ところがリファレンス用過熱自己遮
断型半導体スイッチＱＢのメインＦＥＴＱ３のドレン・
ソース間の電位差の方は、リファレンス抵抗Ｒｒ１によ
って固定されているので、相変わらず一定である。した
がって、リファレンス用過熱自己遮断型半導体スイッチ
ＱＢのメインＦＥＴＱ３のソース電圧に対して電力供給
用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＡのメインＦＥＴＱ
１のソース電圧の方が下がってくる。

【００４２】電力供給用過熱自己遮断型半導体スイッチ
ＱＡのメインＦＥＴＱ１のソース電圧が低下してリファ
レンス用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＢのメインＦ
ＥＴＱ３のソース電圧の値よりも小さくなり過電流判定
値以下になると、比較回路ＣＭＰ１の出力は、Ｈｉから
Ｌｏｗに反転してＬｏｗ信号が駆動回路２に出力され
る。駆動回路２に比較回路ＣＭＰ１からＬｏｗ信号が入
力されると、駆動回路２のソース側トランジスタ２ａが
オフし、シンク側トランジスタ２ｂがオンし、駆動回路
２からの出力がＨｉからＬｏｗになって電力供給用過熱
自己遮断型半導体スイッチＱＡのメインＦＥＴＱ１のゲ
ートにオフ信号を出力し、電力供給用過熱自己遮断型半
導体スイッチＱＡのメインＦＥＴＱ１を遮断しようとす
る。この駆動回路２からのＬｏｗ信号によってリファレ
ンス用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＢのメインＦＥ
ＴＱ３のゲート及び第２のリファレンス用過熱自己遮断
型半導体スイッチＱＣのメインＦＥＴＱ５のゲートにも
オフ信号が入力されリファレンス用過熱自己遮断型半導
体スイッチＱＢのメインＦＥＴＱ３のゲート及び第２の
リファレンス用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＣのメ
インＦＥＴＱ５をも遮断しようとする。

【００４３】この電力供給用過熱自己遮断型半導体スイ
ッチＱＡのメインＦＥＴＱ１を遮断しようとすると、駆
動回路２のソース側のトランジスタ２ａがオフして、シ
ンク側のトランジスタ２ｂがオンする。そのために、抵
抗Ｒ９とダイオードＤ３の直列回路のダイオードＤ３の
カソード側が接地されるから、抵抗Ｒ９とダイオードＤ
３の直列回路に電流が流れる。この電流は、電力供給用
過熱自己遮断型半導体スイッチＱＡのメインＦＥＴＱ１
のソース側端子ＳＡから抵抗Ｒ５を通って、抵抗Ｒ９を
通って、ダイオードＤ３を通ってアースに落ちるという
ように流れる。すると、抵抗Ｒ５に電流が流れてること
によって、この抵抗Ｒ５による電圧ドロップが生じる。
この電圧ドロップのため、比較回路ＣＭＰ１の（＋）側
入力端子は電力供給用過熱自己遮断型半導体スイッチＱ
ＡのメインＦＥＴＱ１のソース電圧よりも抵抗Ｒ５の電
圧ドロップ分だけ下がる。これがヒステリシスである。

【００４４】リファレンス用過熱自己遮断型半導体スイ
ッチＱＢのメインＦＥＴＱ３のソース側端子ＳＢの電圧
に比べて電力供給用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＡ
のメインＦＥＴＱ１のソース側端子ＳＡの電圧の方が一
旦低くなると、比較回路ＣＭＰ１が反転して駆動回路２
のＬｏｗの信号が入力され駆動回路２をオフしようとす
る。この駆動回路２を一旦停止すると、駆動回路２のソ
ース側のトランジスタ２ａがオフして、シンク側のトラ
ンジスタ２ｂがオンするため、抵抗Ｒ９とダイオードＤ
３の直列回路に電流が流れて、比較回路ＣＭＰ１の
（＋）側入力端子は実際の電力供給用過熱自己遮断型半
導体スイッチＱＡのメインＦＥＴＱ１のソースよりも低
い電圧になる。したがって、電力供給用過熱自己遮断型
半導体スイッチＱＡのメインＦＥＴＱ１のソースが若干
起き上がってフラフラしても比較回路ＣＭＰ１は安定し
てオフしている。すなわち、抵抗Ｒ９とダイオードＤ３
がヒステリシス回路を構成している。

【００４５】この状態で、今度は、駆動回路２がオフす
るから電力供給用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＡの
メインＦＥＴＱ１、リファレンス用過熱自己遮断型半導
体スイッチＱＢのメインＦＥＴＱ３はオフの方向に移行
する。まず、ドレン・ソース間の電圧がどっちも段々と
広がっていく。このドレン・ソース間電圧が広がってい
くと、それに引っ張られてゲートの中のＣＧＤの容量が
充電されていき、充電されながら引っ張られて電力供給
用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＡのメインＦＥＴＱ
１、リファレンス用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＢ
のメインＦＥＴＱ３の真のゲート・ソース間の電圧が大
きくなって電流は一時増える。しかし、電力供給用過熱
自己遮断型半導体スイッチＱＡのメインＦＥＴＱ１のソ
ース電圧、リファレンス用過熱自己遮断型半導体スイッ
チＱＢのメインＦＥＴＱ３のソース電圧は無限に大きく
なれないから、電源電圧ＶＢ（１２Ｖ）が負荷６によっ
て降圧された電圧（５Ｖ）より少しオーバーしたところ
で飽和し、それ以上は引っ張り効果がなくなって、ゲー
トの放電回路で電力供給用過熱自己遮断型半導体スイッ
チＱＡのメインＦＥＴＱ１、リファレンス用過熱自己遮
断型半導体スイッチＱＢのメインＦＥＴＱ３のゲートチ
ャージがどんどん抜けてきて、ソースに対してゲート電
圧が下がってくる。そのために、電力供給用過熱自己遮
断型半導体スイッチＱＡのメインＦＥＴＱ１、リファレ
ンス用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＢのメインＦＥ
ＴＱ３の電流が減っていくと同時に、電力供給用過熱自
己遮断型半導体スイッチＱＡのメインＦＥＴＱ１、リフ
ァレンス用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＢのメイン
ＦＥＴＱ３共にドレン・ソース間の電圧がどんどん大き
くなっていく。

【００４６】このように電力供給用過熱自己遮断型半導
体スイッチＱＡのメインＦＥＴＱ１に流れる電流が減っ
ていくから、電力供給用過熱自己遮断型半導体スイッチ
ＱＡのメインＦＥＴＱ１のソース側は接地に近くなって
いく。すると、電力供給用過熱自己遮断型半導体スイッ
チＱＡのメインＦＥＴＱ１のソース電圧、リファレンス
用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＢのメインＦＥＴＱ
３のソース電圧は、電源電圧を抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ３、抵
抗Ｒ２で分圧した電圧よりも低くなる。この結果、リフ
ァレンス用過熱自己遮断型半導体スイッチＱＢのメイン
ＦＥＴＱ３のソース電圧、リファレンス用過熱自己遮断
型半導体スイッチＱＢのメインＦＥＴＱ３のソース電圧
は、比較回路ＣＭＰ１の（−）側入力端子、比較回路Ｃ
ＭＰ１の（＋）側入力端子に信号が送れなくなってしま
う。

【００４７】このような状態になると、今度は、電源電
圧を抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ２で分圧した電圧が比
較回路ＣＭＰ１の（＋）側入力端子、比較回路ＣＭＰ１
の（−）側入力端子に印加されることになる。すると、
比較回路ＣＭＰ１の（＋）側入力端子に印加される抵抗
Ｒ１、抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ２による分圧電圧は、比較回路
ＣＭＰ１の（−）側入力端子に印加される抵抗Ｒ１、抵
抗Ｒ３、抵抗Ｒ２による分圧電圧に比べて、抵抗Ｒ３の
電圧ドロップ分だけ高くなっており、比較回路ＣＭＰ１
の出力は反転し、確実にＨｉになる。この比較回路ＣＭ
Ｐ１の出力Ｈｉになると、再び駆動回路２がオンし、ゲ
ート信号を電力供給用過熱自己遮断型半導体スイッチＱ
ＡのメインＦＥＴＱ１のゲートに送り、電力供給用過熱
自己遮断型半導体スイッチＱＡのメインＦＥＴＱ１をオ
ンする。これによって負荷６に電流が流れる。このよう
な繰り返しを行う。

【００４８】このように、本実施の形態によると、駆動
回路２への入力電圧が５Ｖ程度でも、また、５Ｖ以下の
電圧でも応答性良好にオン／オフし、系統機器の保護に
非常に有効である。すなわち、電力供給用過熱自己遮断
型半導体スイッチＱＡのメインＦＥＴＱ１を負荷６の下
流側に接続しても、ＩＰＳにゲート昇圧用のチャージポ
ンプ回路３を設けなくても、過大電流や過小電流などの
異常発生時に保護機能を持たせることができる。

【００４９】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、半導体
スイッチング素子にＭＯＳ型ＦＥＴを用い、昇圧した電
圧をＭＯＳ型ＦＥＴのゲートに印加するチャージポンプ
回路を用いなくても、ＩＰＳを負荷の下流側に接続して
ＩＰＳの過電流検出を容易に行い、ＩＰＳに過電流が流
れたときにＭＯＳ型ＦＥＴを遮断してＩＰＳを保護する
ことができる。

【００５０】請求項２に記載の発明によれば、半導体ス
イッチング素子にＭＯＳ型ＦＥＴを用い、昇圧した電圧
をＭＯＳ型ＦＥＴのゲートに印加するチャージポンプ回
路を用いなくても、ＩＰＳを負荷の下流側に接続してＩ
ＰＳの過電流検出を容易に行い、ＩＰＳに過電流が流れ
たときにＭＯＳ型ＦＥＴを遮断してＩＰＳを保護するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るインテリジェントパワースイッチ
装置の実施の形態を示す概略構成図である。

【図２】図１に図示の電力供給用過熱自己遮断型半導体
スイッチＱＡの詳細回路図である。

【図３】図１に図示のリファレンス用過熱自己遮断型半
導体スイッチＱＢの詳細回路図である。

【図４】図１に図示の第２のリファレンス用過熱自己遮
断型半導体スイッチＱＣの詳細回路図である。

【図５】負荷の下流側にＩＰＳを接続した従来のインテ
リジェントパワースイッチ回路図である。

【符号の説明】

１………………………電源供給装置 ２………………………駆動回路 ４………………………バッテリ電源 ５………………………供給ライン ６………………………負荷 ＣＭＰ１………………比較回路 ＣＭＰ２………………比較回路 ＱＡ……………………電力供給用過熱自己遮断型半導体
スイッチ ＱＢ……………………リファレンス用過熱自己遮断型半
導体スイッチ ＱＣ……………………第２のリファレンス用過熱自己遮
断型半導体スイッチ Ｒｒ１…………………リファレンス抵抗 Ｒｒ２…………………第２のリファレンス抵抗

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電源に接続される負荷とアース間に接続
   され前記電源からの電力の供給をスイッチングする電力
   供給用過熱自己遮断型半導体スイッチと、 前記電力供給用過熱自己遮断型半導体スイッチと同じ電
   圧特性を有するリファレンス用過熱自己遮断型半導体ス
   イッチとリファレンス抵抗からなる直列回路で構成し前
   記電力供給用過熱自己遮断型半導体スイッチに並列に接
   続したリファレンス回路と、 前記電力供給用過熱自己遮断型半導体スイッチのソース
   電圧Ａと前記リファレンス用過熱自己遮断型半導体スイ
   ッチのソース電圧Ｂとの差（Ａ−Ｂ）と所定の過電流判
   定値Ｃとを比較して前記電流が過電流であるか否かを判
   別し、該判別結果に応じた検出信号を出力する比較回路
   と、その検出信号に応じた制御信号で前記電力供給用過
   熱自己遮断型半導体スイッチをオン、オフさせる駆動回
   路とを備えてなり、 前記電流が正常電流である間は前記電力供給用過熱自己
   遮断型半導体スイッチを連続オン状態に維持し、この状
   態で過電流が検出されると前記電力供給用過熱自己遮断
   型半導体スイッチをオフさせると共に、該電力供給用過
   熱自己遮断型半導体スイッチが一旦オフした後、前記正
   常電流が検出されると前記電力供給用過熱自己遮断型半
   導体スイッチを再度オンさせる制御を行うインテリジェ
   ントパワースイッチ装置。
2. 【請求項２】 前記比較回路は、前記電力供給用過熱自
   己遮断型半導体スイッチに過電流が流れたときに出力信
   号をＨｉの信号からＬｏｗの信号に反転して前記駆動回
   路に出力するコンパレータによって構成したものである
   請求項１に記載のインテリジェントパワースイッチ装
   置。