JP2009021071A - 負荷回路の断線・過電流検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で負荷の断線、及び過電流の発生を検出できる負荷回路の断線・過電流検出装置を提供する。
【解決手段】センス電流ＩＳから、電流源ＣＣ１、ＣＣ２による電流を差し引いた電流を、ツェナーダイオードＺＤ１と抵抗Ｒ１の直列接続回路に流し、電圧ＶＴ２の大きさに基づいて、断線が発生しているか否かを判定する。また、電圧Ｖ３の大きさに基づいて、過電流が発生しているか否かを判定する。従って、簡単な構成で断線、及び過電流の双方を検出することができ、装置の小型化、省スペース化、コストダウンを図ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の負荷を備えた負荷回路において、少なくとも一つの負荷の断線、或いは過電流の発生を検出する負荷回路の断線、過電流検出装置に関する。

例えば、車両に搭載されるウィンカー、ヘッドランプ等の負荷は、左右に設けられるランプのうち、一方が断線して点灯できなくなった場合に、いち早く車両の運転者に報知するために、断線検出装置が設けられている。このような断線検出回路として、従来より特開平６−４８２４６号公報（特許文献１）に記載されたものが知られている。

特許文献１では、直流電源と複数の負荷との間に、マルチソースＦＥＴ（ドレイン、ソース間電流に比例した電流を出力する電流検出用ソース端子を備えた電界効果トランジスタ）を設け、該マルチソースＦＥＴをスイッチング動作させることにより、負荷の駆動、停止を切り換えるようにしている。また、上記マルチソースＦＥＴの電流検出用ソース端子に流れる電流（以下、これを「センス電流」と称する）を監視することにより、複数の負荷のうちの一つが断線したことを検出することができる。

即ち、複数の負荷のうちの一つが断線すると、負荷電流が減少するので、この負荷電流に比例して発生するセンス電流も減少することになり、これを検出して負荷が断線したことを検出することができる。

また、負荷に過電流が流れると、負荷電流が増大するので、この負荷電流に比例して発生するセンス電流も増大することになり、これを検出して負荷に過電流が流れたことを検出することができる。
特開平６−４８２４６号公報

しかしながら、特許文献１では、センス電流を検出し、これをソフト的に処理して負荷の断線、或いは過電流を検出する方式であるので、マイコンを用いることとなる。即ち、センス電流を変換して得られる電圧をＡ／Ｄコンバータによりディジタル値に変換し、ＣＰＵにより、このディジタル値と、マイコンの記憶装置に格納された基準値とを比較することにより、断線、或いは過電流の発生を検出している。

更に、ＣＰＵを作動させるためには、高精度な電源回路やＣＰＵの誤作動を監視するための回路等が必要となり、装置全体が大型化し、且つコスト高になるという問題がある。

また、アナログ的な手法で回路を構成する場合には、断線及び過電流で２種類の基準電圧を生成する回路と２個のコンパレータが必要となり、やはり装置全体が大型化し、且つコスト高を招くという問題が発生する。

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、簡単な構成で負荷の断線、及び過電流の発生を検出することのできる負荷回路の断線・過電流検出装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本願請求項１に記載の発明は、ドレイン、ソース間電流に比例した電流を出力する電流検出用ソース端子を備えた電界効果トランジスタを介して直流電源に接続された複数の負荷を駆動する負荷回路の、前記各負荷の断線、及び前記各負荷に流れる過電流を検出する負荷回路の断線・過電流検出装置であって、前記電流検出用ソース端子に流れる電流から、前記直流電源の出力電圧に比例する電流を分流させる第１の電流源と、前記第１の電流源に対して並列に配置され、前記電流検出用ソース端子に流れる電流から所定の電流を分流させる第２の電流源と、前記電流検出用ソース端子に流れる電流から、前記第１の電流源に流れる電流、及び前記第２の電流源に流れる電流を差し引いた電流を検出し、この検出した電流が、予め設定した第１基準値未満であるか、前記第１基準値よりも大きい第２基準値以上であるか、或いは前記第１基準値と第２基準値との間の値であるかを判定し、この判定結果に基づいて、前記負荷の断線、及び過電流の発生を検出する断線・過電流検出手段と、を有することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、前記断線・過電流検出手段は、定電圧生成手段と抵抗体との直列接続回路を有し、前記電流検出用ソース端子に流れる電流から、前記第１の電流源に流れる電流、及び前記第２の電流源に流れる電流を差し引いた電流を、前記直列接続回路に流すと共に、前記抵抗体の両端に生じる電圧が前記第１基準値に対応する電圧未満であるときに前記複数の負荷のうちの少なくとも一つが断線であると判定し、前記直列接続回路の両端に生じる電圧が前記第２基準値に対応する電圧以上であるときに過電流であると判定することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、前記定電圧生成手段は、ツェナーダイオード、複数のダイオードの直列接続、またはシャントレギュレータ、のうちのいずれかであることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、前記第１の電流源は、前記直流電源とグランドとの間に接続された第１抵抗と、前記第１抵抗に流れる電流と同一の電流を生成して、この生成した電流を前記電流検出用ソース端子に流れる電流から分流させる第１カレントミラー回路と、を含むことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、前記第２の電流源は、前記直流電源より出力される電圧から一定値となる電圧を生成する定電圧回路と、前記定電圧回路で生成される一定電圧が印加されてこの一定電圧に比例する電流を流す第２抵抗と、前記第２抵抗に流れる電流と同一の電流を生成し、この生成した電流を前記電流検出用ソース端子に流れる電流から分流させる第２カレントミラー回路と、を含むことを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、前記電流検出用ソース端子に接続される半導体スイッチング素子と、前記電界効果トランジスタのソースに生じる電圧と、該電界効果トランジスタの電流検出用ソース端子に生じる電圧と、の差分に応じた制御信号を出力する増幅手段と、を更に有し、前記増幅手段より出力される前記制御信号を、前記半導体スイッチング素子の制御入力端子に供給することにより、前記電流検出用ソース端子に流れる電流が、前記電界効果トランジスタのドレイン、ソース間に流れる電流に比例するように制御することを特徴とする。

請求項１の発明では、センス電流ＩＳ（電流検出用ソース端子に流れる電流）から、第１の電流源の電流ＣＣ１、及び第２の電流源の電流ＣＣ２を差し引いた電流（ＩＳ−ＣＣ１−ＣＣ２）が、第１基準値未満であるか、第２基準値以上であるか、或いは第１基準値と第２基準値との間であるかを判定する。そして、第１基準値未満の場合には負荷に断線が発生しているものと判定し、第２基準値以上である場合には過電流が発生しているものと判定する。従って、簡単な構成で、負荷回路の断線、及び過電流の発生の双方を高精度に検出することができる。

請求項２の発明では、上記の電流（ＩＳ−ＣＣ１−ＣＣ２）を、定電圧生成手段と抵抗体との直列接続回路に流し、この両端に生じる電圧に基づいて負荷の断線を判定し、抵抗体の両端に生じる電圧に基づいて過電流の発生を判定する。即ち、複数の負荷のうちの少なくとも一つに断線が発生した場合には、センス電流ＩＳが減少するので、上記の直列接続回路に流れる電流がほぼ零になるので、直列接続回路の両端に生じる電圧が低下する。よって、この電圧の低下により断線の発生を検出できる。

また、過電流が発生した場合には、センス電流ＩＳが上昇するので、上記の直列接続回路に流れる電流が増大し、抵抗体の両端に生じる電圧が上昇する。よって、この電圧の上昇により過電流の発生を検出できる。このように、負荷の断線、及び過電流の発生の双方を容易に検出することができる。

請求項３の発明では、定電圧生成手段として、ツェナーダイオード、複数のダイオードの直列接続回路、或いはシャントレギュレータを用いるので、負荷の断線、及び過電流の発生を高精度に検出することができる。

請求項４の発明では、第１の電流源を、直流電源とグランドとの間に接続された第１抵抗、及び該第１抵抗に流れる電流と同一の電流を流す第１カレントミラー回路で構成するので、直流電源の出力電圧に比例した電流を高精度に発生させることができる。

請求項５の発明では、第２電流源を、直流電源から一定電圧を生成する定電圧回路と、この一定電圧が印加される第２抵抗、及び第２抵抗に流れる電流と同一の電流を流す第２カレントミラー回路で構成するので、一定値となる電流を高精度に発生させることができる。

請求項６の発明では、増幅手段、及び半導体スイッチング素子の動作により、電界効果トランジスタの、電流検出用ソース端子の電圧と、ソース電圧とが等しくなるように、センス電流ＩＳが制御されるので、負荷電流に比例したセンス電流を生成することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態に係る負荷回路の断線・過電流検出装置を含む負荷回路の構成を示す回路図である。同図に示すように、本実施形態に係る負荷回路は、例えば、車両に搭載されるランプの点灯回路であり、互いに並列接続された負荷Ｌ１，Ｌ２（例えば、車両の左右に設けられるウィンカー用のランプ）と、例えば、１２［Ｖ］の直流電圧を出力する直流電源ＶＢ（車両に搭載されるバッテリ）と、負荷Ｌ１，Ｌ２と直流電源ＶＢとの間に設けられ、オン、オフを切り換える電界効果トランジスタで構成される電子スイッチＱ１と、を備えている。

電子スイッチＱ１は、ドレイン、ソース間電流に比例した電流を出力する電流検出用ソース端子を備えた、所謂マルチソース型電界効果トランジスタであり、ドレインＤ、ゲートＧ、ソースＳ１に加え、電流検出用ソース端子Ｓ２を備える構成となっている。そして、電子スイッチＱ１がオンとされ、ドレインＤ〜ソースＳ１間に負荷電流ＩＬが流れている場合には、この負荷電流ＩＬに比例した電流ＩＳ（以下、「センス電流ＩＳ」と称する）が電流検出用ソース端子Ｓ２に流れる。例えば、センス電流ＩＳは負荷電流ＩＬの１／１０００に設定される。

電子スイッチＱ１のゲートＧは、駆動回路（図示省略）に接続されており、該駆動回路より出力されるゲート駆動信号が供給される。即ち、電子スイッチＱ１は、駆動回路より出力されるゲート駆動信号により、オン、オフが制御される。

電子スイッチＱ１のソースＳ１は、増幅器ＡＭＰ１（増幅手段）のプラス側入力端子に接続されている。電子スイッチＱ１の電流検出用ソース端子Ｓ２は、２系統に分岐され、このうち一方の分岐線は増幅器ＡＭＰ１のマイナス側入力端子に接続され、他方の分岐線はＦＥＴ（Ｔ１；半導体スイッチング素子）のドレインに接続されている。また、増幅器ＡＭＰ１の出力端子は、ＦＥＴ（Ｔ１）のゲートに接続されている。

ＦＥＴ（Ｔ１）のソースとなる点Ｐ１は、３系統に分岐されている。このうち、１つ目の分岐線は、電流源ＣＣ１（第１の電流源）を介してグランドに接地されている。２つ目の分岐線は、定電流源ＣＣ２（第２の電流源）を介してグランドに接地されている。３つ目の分岐線は、ツェナーダイオードＺＤ１（定電圧生成手段）と抵抗Ｒ１（抵抗体）の直列接続回路を介してグランドに接地されている。

電流源ＣＣ１は、後述するように、直流電源ＶＢより出力される電圧ＶＢに比例する電流ＣＣ１を流す。なお、以下では符号「ＶＢ」は、直流電源自体を示す場合、及び該直流電源の出力電圧を示す場合の双方に用いることとする。同様に、符号「ＣＣ１」は電流源自体を示す場合、及びこの電流源の出力電流を示す場合の双方に用いることとする。

定電流源ＣＣ２は、直流電源ＶＢより出力される電圧値に関係なく、常時一定の電流を流す。なお、符号「ＣＣ２」は電流源自体を示す場合、及びこの電流源の出力電流を示す場合の双方に用いることとする。

ツェナーダイオードＺＤ１は、例えば、２．５［Ｖ］の定電圧を発生する。また、ツェナーダイオードＺＤ１のカソード（即ち、点Ｐ１）は、ＦＥＴ（Ｔ２）のゲートに接続され、該ＦＥＴ（Ｔ２）のソースはグランドに接地され、ドレインは断線信号の出力端子となっている。即ち、後述するようにツェナーダイオードＺＤ１のカソード側の電圧ＶＴ２に応じて、ＦＥＴ（Ｔ２）のゲートに供給される電圧が変化し、該ＦＥＴ（Ｔ２）のオン、オフが切り換えられるので、負荷Ｌ１，Ｌ２のうちの一方に断線が発生した場合には、これを検出することができる。具体的には、通常時にはＦＥＴ（Ｔ２）がオンとなり、負荷Ｌ１，Ｌ２のうちの一方が断線した場合にはＦＥＴ（Ｔ２）がオフとなる。

ツェナーダイオードＺＤ１と抵抗Ｒ１との接続点Ｐ２（電圧ＶＴ３）は、ＦＥＴ（Ｔ３）のゲートに接続され、該ＦＥＴ（Ｔ３）のソースはグランドに接地され、ドレインは過電流信号の出力端子となっている。即ち、後述するように点Ｐ２の電圧ＶＴ３に応じて、ＦＥＴ（Ｔ３）のゲートに供給される電圧が変化し、該ＦＥＴ（Ｔ３）のオン、オフが切り換えられるので、負荷Ｌ１，Ｌ２に過電流が流れた場合には、これを検出することができる。具体的には、通常時にはＦＥＴ（Ｔ３）がオフとなり、負荷回路に過電流が流れた場合にはＦＥＴ（Ｔ３）がオンとなる。

ここで、ツェナーダイオードＺＤ１、抵抗Ｒ１、ＦＥＴ（Ｔ２），（Ｔ３）で、請求項に記載した「断線・過電流検出手段」が構成される。

図２は、図１に示した負荷回路の電流源ＣＣ１、及び定電流源ＣＣ２の構成を具体的に示した回路図である。

電流源ＣＣ１は、ＦＥＴ（Ｔ６）及びＦＥＴ（Ｔ７）からなるカレントミラー回路（第１カレントミラー回路）と、抵抗Ｒ４（第１抵抗）とを有している。このような構成により、直流電源ＶＢとグランドとの間に設けられた抵抗Ｒ４、及びＦＥＴ（Ｔ６）に電流が流れることになり、この電流と同一の電流がＦＥＴ（Ｔ７）に流れる。従って、抵抗Ｒ４の抵抗値を適宜設定することにより、ＦＥＴ（Ｔ７）に流れる電流ＣＣ１を所望する電流値に設定することができる。また、抵抗Ｒ４には、電圧ＶＢに比例した電流が流れるので、ＦＥＴ（Ｔ７）に流れる電流ＣＣ１も電圧ＶＢに比例した電流となる。つまり、車両に搭載されるバッテリのように、出力電圧が時々刻々と変動するような直流電源を用いている場合には、この電圧変動に比例して電流ＣＣ１が変動することとなる。

電流源ＣＣ２は、ＦＥＴ（Ｔ４）及びＦＥＴ（Ｔ５）からなるカレントミラー回路（第２カレントミラー回路）と、抵抗Ｒ２（第２抵抗）、Ｒ３、及びツェナーダイオードＺＤ２（定電圧回路）を有している。ツェナーダイオードＺＤ２は、例えば、５［Ｖ］の定電圧を発生する。従って、抵抗Ｒ２とＦＥＴ（Ｔ４）の直列接続回路の両端には、直流電源ＶＢより出力される電圧ＶＢの大きさに関わらず、常時５［Ｖ］の直流電圧が印加されることとなり、抵抗Ｒ２及びＦＥＴ（Ｔ４）を流れる電流は一定値となる。よって、ＦＥＴ（Ｔ５）を流れる電流ＣＣ２は一定の電流となる。また、抵抗Ｒ２の抵抗値を適宜変更することにより、電流ＣＣ２の値を所望の値に設定することができる。

また、点Ｐ１とグランドとの間には、過電流の発生による電圧ＶＴ２の過大な上昇を防止するために、例えば５．６［Ｖ］の定電圧を発生するツェナーダイオードＺＤ３が設けられている。

次に、上述のように構成された本実施形態に係る断線・過電流検出装置の動作について説明する。本実施形態に係る断線・過電流検出装置は、負荷Ｌ１，Ｌ２のうちの一方が断線した場合（断線時）、及び負荷Ｌ１，Ｌ２に過電流が流れた場合（過電流発生時）に、これを検出するものである。

図１（または図２）の電子スイッチＱ１のゲートＧにゲート駆動信号が供給されると、該電子スイッチＱ１がオンとなり、負荷電流ＩＬが流れて、例えば車両のウィンカーを構成するランプ等の負荷Ｌ１，Ｌ２が点灯する。このとき、負荷電流ＩＬに比例したセンス電流ＩＳが電流検出用ソース端子Ｓ２に流れることとなる。即ち、増幅器ＡＭＰ１は、電子スイッチＱ１のソースＳ１、Ｓ２の各電圧の差分に応じた信号をＦＥＴ（Ｔ１）のゲートに出力して、ソースＳ１、Ｓ２の各電圧が等しくなるようにするので、センス電流ＩＳが負荷電流ＩＬに比例した電流となるように制御される。

そして、図１に示すように、センス電流ＩＳが流れる経路に電流源ＣＣ１、及び定電流源ＣＣ２が並列に配置されているので、センス電流ＩＳから電流ＣＣ１、ＣＣ２が分流され、その残りの電流、即ち、（ＩＳ−ＣＣ１−ＣＣ２）で示される電流が、ツェナーダイオードＺＤ１と抵抗Ｒ１の直列接続回路に流れることとなる。なお、以下では（ＣＣ１＋ＣＣ２）を「基準電流」と称する。

ここで、センス電流ＩＳと、電圧ＶＴ２、ＶＴ３の関係は、図３に示す如くとなる。以下、通常時、断線時、及び過電流発生時の動作について説明する。

［通常時の動作］
負荷Ｌ１，Ｌ２に通常の負荷電流ＩＬが流れている場合において、センス電流ＩＳが図３に示すｑ１（第１基準値に対応する電流）〜ｑ２（第２基準値に対応する電流）の範囲となるように電流源ＣＣ１、及び定電流源ＣＣ２に流れる電流が設定される。これは、電流ＣＣ１が電圧ＶＢに比例すること、及び電流ＣＣ２が一定値であることから容易に設定することができる。

この場合には、センス電流ＩＳから基準電流（ＣＣ１＋ＣＣ２）を差し引いた電流がツェナーダイオードＺＤ１、及び抵抗Ｒ１に流れることにより、ツェナーダイオードＺＤ１の両端に、ＦＥＴ（Ｔ２）の閾値電圧（スレッショルド電圧ともいう）以上の電圧が発生する。換言すれば、電圧ＶＴ２がＦＥＴ（Ｔ２）の閾値電圧以上となり、ＦＥＴ（Ｔ２）がオンとなる。また、抵抗Ｒ１の両端に発生する電圧はＦＥＴ（Ｔ３）の閾値電圧以上とはならない。換言すれば、電圧ＶＴ３はＦＥＴ（Ｔ３）の閾値電圧以上とならないので、該ＦＥＴ（Ｔ３）はオフとなる。つまり、通常時にはＦＥＴ（Ｔ２）がオン、ＦＥＴ（Ｔ３）がオフとなる。

［断線時の動作］
負荷Ｌ１，Ｌ２のうちの一方が断線すると（即ち、例えばウィンカーのランプが断線して点灯しなくなると）、負荷電流ＩＬの流れる経路が減少するので、負荷電流ＩＬが低下する。これに伴って、センス電流ＩＳが減少し基準電流（ＣＣ１＋ＣＣ２）未満となる。

図３に示すように、センス電流ＩＳが基準電流（ＣＣ１＋ＣＣ２）であるｑ１未満の場合には、点Ｐ１の電圧ＶＴ２、及び点Ｐ２の電圧ＶＴ３の双方が、各ＦＥＴ（Ｔ２）、（Ｔ３）の閾値電圧未満となるので、各ＦＥＴ（Ｔ２）、（Ｔ３）は共にオフとなる。そして、ＦＥＴ（Ｔ２）がオフとなるので、断線信号が出力されることとなる。

［過電流発生時の動作］
負荷回路にデッドショート、或いはレアショート等が発生し、負荷Ｌ１，Ｌ２に流れる負荷電流ＩＬが過電流となった場合には、センス電流ＩＳもこれに伴って増大することとなる。従って、（ＩＳ−ＣＣ１−ＣＣ２）で示される電流が増大し、図３に示すｑ２以上となると、この電流がツェナーダイオードＺＤ１と抵抗Ｒ１からなる直列接続回路を流れることにより、電圧ＶＴ３がＦＥＴ（Ｔ３）の閾値電圧以上となる。このため、ＦＥＴ（Ｔ２）、（Ｔ３）が共にオンとなる。そして、ＦＥＴ（Ｔ３）がオンとなるので、過電流信号が出力されることとなる。

こうして、センス電流ＩＳから、基準電流（ＣＣ１＋ＣＣ２）を減算した電流の大きさに基づいて、負荷Ｌ１，Ｌ２の断線、及び過電流状態を検出することができるのである。なお、負荷回路にデッドショートが発生し、センス電流ＩＳの電流値が急激に増大した場合でも、図２に示すように点Ｐ１とグランドとの間にツェナーダイオードＺＤ３が設けられているので、点Ｐ１の電圧ＶＴ２の過度な増大を防止でき、回路素子を保護することができる。

次に、図４に示す特性図を参照して、基準電流（曲線ｉ１）、通常時のセンス電流ＩＳ（曲線ｉ２）、断線時のセンス電流ＩＳ（曲線ｉ３）、及び過電流発生時のセンス電流ＩＳ（曲線ｉ４）の変化について説明する。

図４に示すように、通常時のセンス電流ＩＳである曲線ｉ２は、基準電流（ＣＣ１＋ＣＣ２）よりも若干高い電流となるように設定されており、更に、過電流時のセンス電流ＩＳである曲線ｉ４は、曲線ｉ２よりも若干高い電流となるように設定されている。また、断線時のセンス電流ＩＳである曲線ｉ３は、曲線ｉ２よりも若干低い電流となるように設定されている。

また、図２に示したように、電流源ＣＣ１は直流電源ＶＢの出力電圧ＶＢに比例した大きさの電流が流れるように構成されているので、電圧ＶＢが変化した場合でも、図４に示す各曲線ｉ１〜ｉ４は、電圧ＶＢの変動に対して連動して変化することになる。従って、電源電圧ＶＢが変動した場合でも、断線の検出精度、及び過電流の検出精度を一定の精度に保持することができる。

このようにして、本実施形態に係る負荷回路の断線・過電流検出装置では、マルチソース型の電界効果トランジスタを用いて、負荷の断線、及び過電流の発生を検出する際に、センス電流ＩＳから、電流ＣＣ１、ＣＣ２を差し引いた電流をツェナーダイオードＺＤ１と抵抗Ｒ１からなる直列接続回路に流し、このときに直列接続回路の両端に生じる電圧ＶＴ２の大きさに基づいて負荷の断線を検出し、且つ、抵抗Ｒ１の両端に生じる電圧ＶＴ３の大きさの基づいて過電流の発生を検出する。

従って、従来のようにマイコン装置等を使用することなく、簡単な構成で負荷の断線、及び過電流の発生を精度良く検出することができる。このため、装置の小型化、省スペース化、及びコストダウンを図ることができる。

また、センス電流ＩＳから減じる電流ＣＣ１は、直流電源ＶＢの電圧ＶＢに比例した大きさとなるように制御されるので、車両のバッテリのように、出力電圧ＶＢが時々刻々と変動するような場合においても、この変動の影響を受けることなく、常時同一の精度を保持して負荷の断線、及び過電流の発生を検出することができる。

次に、上記した断線・過電流検出装置に用いられる定電圧生成手段の変形例について説明する。上記した実施形態では、定電圧生成手段として、ツェナーダイオードＺＤ１を使用する場合を例に挙げたが、図５（ａ）に示すように、複数（図では４個）のダイオードＤ１〜Ｄ４の直列接続回路で構成することも可能である。ダイオードＤ１〜Ｄ４は、それぞれに０．７［Ｖ］程度の電圧降下が発生するので、これらを４個直列接続すれば２．８［Ｖ］の定電圧を発生させることができる。

また、定電圧生成手段の他の例として、図５（ｂ）に示すシャントレギュレータＸ１を用いることも可能である。

以上、本発明の負荷回路の断線・過電流検出装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。

例えば、上記した負荷回路に備えられる電子スイッチＱ１（マルチソースＦＥＴ）、増幅器ＡＭＰ１、ＦＥＴ（Ｔ１）、（Ｔ２）、（Ｔ３）、電流源ＣＣ１、定電流源ＣＣ２、ツェナーダイオードＺＤ１、抵抗Ｒ１、等の各素子を一つの基板上に集積化して回路を構成しても良い。また、電子スイッチＱ１、増幅器ＡＭＰ１、及びＦＥＴ（Ｔ１）を一つの基板に集積し、ＦＥＴ（Ｔ２）、（Ｔ３）、電流源ＣＣ１、定電流源ＣＣ２、ツェナーダイオードＺＤ１、抵抗Ｒ１を別の基板に集積する構成としても良い。

また、上述した実施形態では、互いに並列接続された２個の負荷Ｌ１，Ｌ２を備えた負荷回路を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、３以上の負荷を備え、このうち少なくとも１つの負荷に断線が生じたときにこれを検出することが可能である。

更に、図２に示したカレントミラー回路を用いて構成される電流源ＣＣ１、定電流源ＣＣ２は、請求項に記載した第１の電流源、第２の電流源の一例に過ぎない。よって、第１の電流源、第２の電流源をその他の回路で構成することも可能である。

また、上記した実施形態では、負荷として車両に搭載されるウィンカー等のランプ負荷を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ドアミラー駆動用のモータ等の負荷を駆動する回路に適用することも可能である。

更に、上記した実施形態では、車両に搭載される負荷、バッテリを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、車両以外で用いられる負荷を、直流電源を用いて駆動する回路に適用することも可能である。

断線、及び過電流を簡単な構成で検出することができ、且つコストダウンを図る上で極めて有用である。

本発明の一実施形態に係る断線・過電流検出装置を含む負荷回路の構成を示す回路図である。 図１に示した負荷回路で、２つの電流源の詳細構成を示した回路図である。 センス電流ＩＳの変化と、電圧ＶＴ２，ＶＴ３の変化、及び各ＦＥＴ（Ｔ２）、（Ｔ３）の閾値電圧との関係を示す特性図である。 電源電圧ＶＢの変動に伴う、各電流の変化を示す特性図である。 定電圧発生手段をダイオードの直列回路で構成する場合の例を示す説明図である。

符号の説明

ＣＣ１ 電流源（第１の電流源）
ＣＣ２ 定電流源（第２の電流源）
Ｑ１ 電子スイッチ
Ｔ１ ＦＥＴ（半導体スイッチング素子）
ＺＤ１ ツェナーダイオード（定電圧生成手段）
ＺＤ２ ツェナーダイオード（定電圧回路）
Ｒ１ 抵抗（抵抗体）
Ｒ２ 抵抗（第２抵抗）
Ｒ４ 抵抗（第１抵抗）
アンプ１ 増幅器（増幅手段）
Ｌ１，Ｌ２ 負荷
ＶＢ バッテリ
ＩＬ 負荷電流
ＩＳ センス電流

Claims (6)

1. ドレイン、ソース間電流に比例した電流を出力する電流検出用ソース端子を備えた電界効果トランジスタを介して直流電源に接続された複数の負荷を駆動する負荷回路の、前記各負荷の断線、及び前記各負荷に流れる過電流を検出する負荷回路の断線・過電流検出装置であって、
   前記電流検出用ソース端子に流れる電流から、前記直流電源の出力電圧に比例する電流を分流させる第１の電流源と、
   前記第１の電流源に対して並列に配置され、前記電流検出用ソース端子に流れる電流から所定の電流を分流させる第２の電流源と、
   前記電流検出用ソース端子に流れる電流から、前記第１の電流源に流れる電流、及び前記第２の電流源に流れる電流を差し引いた電流を検出し、この検出した電流が、予め設定した第１基準値未満であるか、前記第１基準値よりも大きい第２基準値以上であるか、或いは前記第１基準値と第２基準値との間の値であるかを判定し、この判定結果に基づいて、前記負荷の断線、及び過電流の発生を検出する断線・過電流検出手段と、
   を有することを特徴とする負荷回路の断線・過電流検出装置。
2. 前記断線・過電流検出手段は、定電圧生成手段と抵抗体との直列接続回路を有し、
   前記電流検出用ソース端子に流れる電流から、前記第１の電流源に流れる電流、及び前記第２の電流源に流れる電流を差し引いた電流を、前記直列接続回路に流すと共に、
   前記抵抗体の両端に生じる電圧が前記第１基準値に対応する電圧未満であるときに前記複数の負荷のうちの少なくとも一つが断線であると判定し、前記直列接続回路の両端に生じる電圧が前記第２基準値に対応する電圧以上であるときに過電流であると判定することを特徴とする請求項１に記載の負荷回路の断線・過電流検出装置。
3. 前記定電圧生成手段は、ツェナーダイオード、複数のダイオードの直列接続、またはシャントレギュレータ、のうちのいずれかであることを特徴とする請求項２に記載の負荷回路の断線・過電流検出装置。
4. 前記第１の電流源は、前記直流電源とグランドとの間に接続された第１抵抗と、前記第１抵抗に流れる電流と同一の電流を生成して、この生成した電流を前記電流検出用ソース端子に流れる電流から分流させる第１カレントミラー回路と、を含むことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の負荷回路の断線・過電流検出装置。
5. 前記第２の電流源は、前記直流電源より出力される電圧から一定値となる電圧を生成する定電圧回路と、前記定電圧回路で生成される一定電圧が印加されてこの一定電圧に比例する電流を流す第２抵抗と、
   前記第２抵抗に流れる電流と同一の電流を生成し、この生成した電流を前記電流検出用ソース端子に流れる電流から分流させる第２カレントミラー回路と、を含むことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の負荷回路の断線・過電流検出装置。
6. 前記電流検出用ソース端子に接続される半導体スイッチング素子と、
   前記電界効果トランジスタのソースに生じる電圧と、該電界効果トランジスタの電流検出用ソース端子に生じる電圧と、の差分に応じた制御信号を出力する増幅手段と、を更に有し、
   前記増幅手段より出力される前記制御信号を、前記半導体スイッチング素子の制御入力端子に供給することにより、前記電流検出用ソース端子に流れる電流が、前記電界効果トランジスタのドレイン、ソース間に流れる電流に比例するように制御することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の負荷回路の断線・過電流検出装置。

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