JP2007134780A - 自己診断機能を備えた負荷駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ドライバ2の制御によりFET(T1)のオン、オフを切り替えて、負荷1の駆動、停止を制御する負荷駆動装置において、FET(T1)のドレイン、ソース間に電流が流れることにより発生する電圧VDSと、所定の判定値電圧(V1−V4)とを比較し、電圧VDSが判定値電圧(V1−V4)を超えたときに負荷1に流れる電流が過電流であると判定する過電流判定機能とを備え、更に、FET(T1)がオン状態のときに、過電流検出機能が正常に作動するか否かを診断する自己診断機能を備える。そして、自己診断機能は、過電流検出機能が正常に作動しないと判定した際に、FET(T1)をオフとする指令信号をドライバ2に出力する。
【選択図】図1
Description
ここで、抵抗Ronは一定であるので、電圧VDSは負荷電流IDに比例して変化する。従って、電圧VDSの大きさを監視することにより、負荷電流IDが過電流であるか否かを判断することができる。即ち、抵抗R101の両端に生じる電圧(V1−V4)を判定値電圧として設定しておき、電圧VDSがこの判定値電圧V1−V4を上回った場合、換言すれば、FET(T101)のソース電圧V2が電圧V4を下回った場合に、比較器CMP101の出力信号を反転させることにより、過電流の発生を検知する。
=14.5*1/(1+150)
=96[mV] ・・・(2)
こうすることにより、通常時には、V4<V2が成立しており、過電流が発生してV2が低下し、V4>V2となると、比較器CMP101の出力が反転するので、この反転を検知することにより、過電流の発生を検知する。
ドライバ2より、駆動信号が出力され、FET(T1)のゲートに供給されると、該FET(T1)がオンとなり、バッテリVB、FET(T1)、負荷1の経路で電流IDが流れ、負荷1に電力が供給されるので、該負荷1が駆動する。ここで、FET(T1)のドレイン電圧V1とソース電圧V2との差をVDS(電極間電圧)とすると、この電圧VDSは、負荷電流IDとFET(T1)のオン抵抗Ronの積で表すことができる。即ち、従来技術で示した(1)式が成立する。
ここで、抵抗Ronは一定であるので、電圧VDSは負荷電流IDに比例して変化する。従って、電圧VDSの大きさを監視することにより、負荷電流IDが過電流であるか否かを判断することができる。即ち、抵抗R1の両端に生じる電圧、即ちV1−V4を判定値電圧として設定しておき、電圧VDSが電圧(V1−V4)を上回った場合、換言すれば、FET(T1)のソース電圧V2が電圧V4を下回った場合に、比較器CMP1の出力信号を反転させることにより、過電流の発生を検知する。
=14.5*1/(1+150)
=96[mV] ・・・(3)
但し、「R2‖R21」は、抵抗R2とR21の並列合成抵抗を示す。
次に、過電流検出回路に故障が発生しているか否かを診断する際の動作について説明する。図2は、制御回路3より出力される各FET(T1)〜(T5)の制御信号、及びアンド回路AND1の入力端子に出力する制御信号Bの変化、及び各電圧の変化を示すタイミングチャートであり、(a)は制御信号A1〜A3の出力信号を示し、(b)は制御信号Bの出力信号を示し、(c)は制御信号Cを示している。また、(d)は電圧V1、後述する電圧V2a、電圧V2、電圧V4、及び後述する電圧V4aの各変化を示す。診断はA1,A2,A3が全てオフ(Lレベル)のとき、即ち判定値電圧が標準状態にあるときに行われる。
2 ドライバ(駆動回路)
3 制御回路(過電流検出手段、診断手段)
T1 MOSFET(半導体素子)
VB バッテリ
CMP1 比較器(比較手段)
AND1 アンド回路(禁止手段)
Claims (5)
- 駆動回路の制御により半導体素子のオン、オフを切り替えて、負荷の駆動、停止を制御する負荷駆動装置において、
前記半導体素子の第1の電極と第2の電極の間に電流が流れることにより発生する電極間電圧と、所定の判定値電圧とを比較し、前記電極間電圧が前記判定値電圧を超えたときに前記負荷に流れる電流が過電流であると判定する過電流検出手段と、
前記半導体素子がオン状態のときに、前記過電流検出手段が正常に作動するか否かを診断する診断手段とを備え、
前記診断手段は、前記過電流検出手段が正常に作動しないと判定した際に、前記半導体素子をオフとする指令信号を前記駆動回路に出力することを特徴とする自己診断機能を備えた負荷駆動装置。 - 前記過電流検出手段は、前記電極間電圧と前記判定値電圧とを比較する比較手段を有し、
前記診断手段は、前記過電流検出手段の診断時には、前記判定値電圧を、前記負荷に通常電流が流れているときの、前記半導体素子の電極間電圧よりも小さい診断時判定値電圧に変更するべく切り替え操作を行い、前記比較手段にて、前記電極間電圧が前記診断時判定値電圧以下と判定されたときに、前記過電流検出手段に異常が発生しているものと判定することを特徴とする請求項1に記載の自己診断機能を備えた負荷駆動装置。 - 前記過電流検出手段は、前記電極間電圧と前記判定値電圧とを比較する比較手段を有し、
前記診断手段は、前記過電流検出手段の診断時には、前記電極間電圧に所定の電圧を加算した加算電圧を生成し、前記比較手段は、前記電極間電圧に替えて、前記加算電圧を入力して、該加算電圧と前記判定値電圧とを比較し、前記比較手段にて、前記加算電圧が前記判定値電圧以下と判定されたときに、前記過電流検出手段に異常が発生しているものと判定することを特徴とする請求項1に記載の自己診断機能を備えた負荷駆動装置。 - 前記過電流検出手段は、前記電極間電圧と前記判定値電圧とを比較する比較手段を有し、
前記診断手段は、前記過電流検出手段の診断時には、前記判定値電圧を、前記負荷に通常電流が流れているときの、前記半導体素子の電極間電圧よりも小さい診断時判定値電圧に変更するべく切り替え操作を行い、且つ、前記電極間電圧に所定の電圧を加算した加算電圧を生成し、
前記比較手段は、前記電極間電圧に替えて、前記加算電圧を入力して、該加算電圧と前記診断時判定値電圧とを比較し、前記比較手段にて、前記加算電圧が前記診断時判定値電圧以下と判定されたときに、前記過電流検出手段に異常が発生しているものと判定することを特徴とする請求項1に記載の自己診断機能を備えた負荷駆動装置。 - 前記過電流検出手段は、前記診断時以外の通常時において、前記比較手段にて前記電極間電圧が前記判定値電圧を超えたときに、過電流を検出する機能を備えると共に、前記診断手段による過電流検出手段の診断が行われるときには、前記比較手段の出力に応じた過電流を検出する機能を禁止する禁止手段を備えたことを特徴とする請求項2〜請求項4のいずれか1項に記載の自己診断機能を備えた負荷駆動装置。
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