JP2014060581A - Load drive circuit - Google Patents
Load drive circuit Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014060581A JP2014060581A JP2012204335A JP2012204335A JP2014060581A JP 2014060581 A JP2014060581 A JP 2014060581A JP 2012204335 A JP2012204335 A JP 2012204335A JP 2012204335 A JP2012204335 A JP 2012204335A JP 2014060581 A JP2014060581 A JP 2014060581A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- overcurrent
- circuit
- overheat
- signal
- detection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Electronic Switches (AREA)
Abstract
Description
本発明は負荷駆動回路に関し、例えば外部に接続される負荷に電流を供給する負荷駆動回路に関する。 The present invention relates to a load drive circuit, for example, a load drive circuit that supplies current to a load connected to the outside.
電子回路では、外部に接続される負荷に電流を供給する負荷駆動回路がよく用いられる。負荷駆動回路として、出力トランジスタを用いて負荷に電流を供給する構成が知られている。このような負荷駆動回路では、例えば負荷が短絡するなどの異常が生じた場合に、出力トランジスタに過電流が流れて熱破壊が起こる恐れがある。そのため、過電流を防止する機能を有する負荷駆動回路が提案されている。 In an electronic circuit, a load driving circuit that supplies current to a load connected to the outside is often used. As a load driving circuit, a configuration for supplying current to a load using an output transistor is known. In such a load drive circuit, when an abnormality such as a short circuit of the load occurs, an overcurrent flows through the output transistor, which may cause thermal destruction. For this reason, a load driving circuit having a function of preventing overcurrent has been proposed.
特に高い安全性が要求される用途では、過電流検出回路及び過熱検出回路の2種類の異常検出回路を有する負荷駆動回路が知られている。過電流検出回路は、例えば検出用MOS(Metal-Oxide-Semiconductor)トランジスタを用いて出力トランジスタに流れる電流をモニタし、電流値が過電流判定値を超えた場合に過電流を検出する。過熱検出回路は、温度センサを用いて出力トランジスタの温度をモニタし、モニタした温度が過熱判定温度を超えた場合に過熱状態を検出する。そして、検出結果に基づいて電流を制限することにより、出力トランジスタの熱破壊を防止する。このような負荷駆動回路では、単に過電流検出回路と過熱検出回路とを冗長的に機能させるだけでなく、負荷に生じる様々な異常モードに対して、各々の長所を生かした最適な保護動作が望まれる。 A load driving circuit having two types of abnormality detection circuits, an overcurrent detection circuit and an overheat detection circuit, is known for applications that require particularly high safety. The overcurrent detection circuit monitors the current flowing through the output transistor using, for example, a detection MOS (Metal-Oxide-Semiconductor) transistor, and detects the overcurrent when the current value exceeds the overcurrent determination value. The overheat detection circuit monitors the temperature of the output transistor using a temperature sensor, and detects an overheat state when the monitored temperature exceeds the overheat determination temperature. Then, by limiting the current based on the detection result, the thermal breakdown of the output transistor is prevented. In such a load drive circuit, not only the overcurrent detection circuit and the overheat detection circuit function redundantly, but also an optimum protection operation that takes advantage of each advantage against various abnormal modes occurring in the load. desired.
このような負荷駆動回路の例として、過電流又は過熱状態の発生を検出して電流を遮断する構成が提案されている(特許文献1)。この構成では、過電流の発生が検出された場合、又は過熱状態が検出された場合に電流が遮断される。そして、一定時間の経過後に電流遮断が解除される。また、電流遮断の解除を自動的ではなく、外部からのリセット信号により行う構成も提案されている。 As an example of such a load drive circuit, a configuration for detecting the occurrence of an overcurrent or an overheat state and cutting off the current has been proposed (Patent Document 1). In this configuration, the current is interrupted when the occurrence of an overcurrent is detected or when an overheat state is detected. Then, the current interruption is released after a certain time has elapsed. In addition, a configuration has been proposed in which the current interruption is canceled not automatically but by an external reset signal.
また、過電流を検出した場合、又は過熱状態を検出したときの電流値が一定値以上である場合に電流を遮断する構成が提案されている(特許文献2)。この構成では、電流値が過電流検出しきい値を超えた場合には電流を遮断し、その後電流値が過電流検出しきい値よりも小さくなった場合に電流遮断を解除する。しかしながら、過電流の原因が除去されないときは電流遮断及び遮断解除が繰り返され、大電流が繰り返し流れる。この場合、大電流による発熱が生じて回路の温度が上昇し、熱による故障につながる。そのため、この構成では、過熱状態を検出し、かつ電流値が過電流検出しきい値よりも小さな電流リミットしきい値よりも大きい場合には異常検出信号を保持し、所定の時間継続して電流を遮断する。これにより、回路の温度上昇を防止する。電流遮断は、所定の時間経過後、自動的に復帰する。 Moreover, the structure which interrupts | blocks an electric current when an overcurrent is detected or when the electric current value at the time of detecting an overheat state is more than a fixed value is proposed (patent document 2). In this configuration, the current is interrupted when the current value exceeds the overcurrent detection threshold, and the current interruption is released when the current value becomes smaller than the overcurrent detection threshold. However, when the cause of the overcurrent is not removed, the current interruption and the interruption release are repeated, and a large current repeatedly flows. In this case, heat is generated by a large current and the temperature of the circuit rises, leading to a failure due to heat. Therefore, in this configuration, when an overheat state is detected and the current value is larger than the current limit threshold value that is smaller than the overcurrent detection threshold value, the abnormality detection signal is held, and the current continues for a predetermined time. Shut off. Thereby, the temperature rise of the circuit is prevented. The current interruption is automatically restored after a predetermined time has elapsed.
他にも、過電流検出回路と、過電流検出回路が故障等により正常に動作し得ない状況でのバックアップとしての過熱検出回路と、を有する構成も提案されている(特許文献3)。この構成では、過電流を検出したならば電流を遮断し、かつ電流遮断状態を維持することができる。しかし、過電流検出回路が故障等により過電流を検出できなくなる場合が想定される。この場合に保護機能喪失を防止するため、過電流検出回路が動作しない場合にバックアップ用の過熱検出回路で温度を検出し、過熱状態であれば電流を遮断する。 In addition, a configuration including an overcurrent detection circuit and an overheat detection circuit as a backup in a situation where the overcurrent detection circuit cannot operate normally due to a failure or the like has been proposed (Patent Document 3). In this configuration, if an overcurrent is detected, the current can be cut off and the current cut off state can be maintained. However, it is assumed that the overcurrent detection circuit cannot detect the overcurrent due to a failure or the like. In this case, in order to prevent the loss of the protection function, the temperature is detected by the backup overheat detection circuit when the overcurrent detection circuit does not operate, and the current is cut off in the overheat state.
ところが、発明者らは、上述の負荷駆動回路には以下に示す問題点が有ることをを見出した。特許文献1及び2では、上記にて指摘したように、電流遮断と遮断解除が繰り返され、大電流が繰り返し流れる。その結果、大電流による発熱が生じて回路の温度が上昇し、熱による故障につながるおそれがある。
However, the inventors have found that the load driving circuit described above has the following problems. In
特許文献1では、リセット信号により電流遮断を解除する構成も提案されているが、過熱状態検出により電流が遮断されても、リセット信号を与えなければ復帰させることができない。温度は、負荷駆動回路が組み込まれる環境や周囲の温度の影響を受けることもあり、必ずしも出力トランジスタなどの故障が原因とは限らない。よって、明らかな異常と考え得る過電流と同等の電流遮断を行うのは過剰な保護であり、過熱状態が解消したならば電流遮断が自動的に解除されることが望ましい。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 proposes a configuration in which the current interruption is canceled by a reset signal. However, even if the current is interrupted by the detection of an overheat state, it cannot be restored unless a reset signal is given. The temperature may be affected by the environment in which the load driving circuit is incorporated and the ambient temperature, and is not necessarily caused by a failure of the output transistor or the like. Therefore, it is an excessive protection to cut off the current equivalent to an overcurrent that can be considered to be an obvious abnormality, and it is desirable that the current cut-off be automatically canceled when the overheat state is resolved.
特許文献2では、過熱状態を検出し、かつ電流値が電流リミットしきい値よりも大きい場合には異常検出信号を保持し、所定の時間継続して電流を遮断することが提案されている。しかし、この場合でも、過熱検出までに不要な大電流が流れることになり温度上昇を招くことには変わりない。しかも、温度センサまで熱が伝導するには一定の時間を要するので、過熱状態を検出するまでの間、更に不要な電流が流れることとなる。 Patent Document 2 proposes that an overheat state is detected and an abnormality detection signal is held when the current value is larger than the current limit threshold value, and the current is interrupted continuously for a predetermined time. However, even in this case, an unnecessary large current flows until overheating is detected, and the temperature rises. In addition, since it takes a certain time for the heat to conduct to the temperature sensor, an unnecessary current flows until the overheat state is detected.
特許文献3では、電流遮断状態を維持できるので、大電流が繰り返し流れることを防止できる。但し、この構成では過熱検出回路は過電流検出回路のバックアップとして設けられたものであり、過熱検出回路が健全である場合には過熱検出回路は作動しない。よって、過電流検出回路と過熱検出回路とを冗長的に機能させることは、そもそもできない。
In
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 Other problems and novel features will become apparent from the description of the specification and the accompanying drawings.
一実施の形態によれば、負荷駆動回路は、出力トランジスタと、前記出力トランジスタに流れる過電流を検出する過電流検出回路と、前記出力トランジスタの過熱状態を検出する過熱検出回路と、前記過電流検出信号に応じて過電流の検出を保持する保持回路と、過電流及び過熱状態の少なくとも一方が検出された場合に前記出力トランジスタをオフ状態とする遮断回路と、を備える。前記保持回路は、前記出力トランジスタに流れる電流が過電流判定値よりも大きい場合に過電流の検出を保持し、過電流の検出後に外部からの信号に応じて過電流の検出の保持を解除する。前記過熱検出回路は、前記出力トランジスタの温度が過熱判定温度よりも大きい場合に過熱状態を検出し、前記過熱状態を検出した後に前記温度が前記過熱判定温度よりも小さくなった場合に過熱状態の検出を解除する。 According to an embodiment, the load driving circuit includes an output transistor, an overcurrent detection circuit that detects an overcurrent flowing through the output transistor, an overheat detection circuit that detects an overheat state of the output transistor, and the overcurrent. A holding circuit that holds detection of an overcurrent according to the detection signal; and a cutoff circuit that turns off the output transistor when at least one of an overcurrent and an overheat state is detected. The holding circuit holds overcurrent detection when a current flowing through the output transistor is larger than an overcurrent determination value, and cancels overcurrent detection holding according to an external signal after the overcurrent is detected. . The overheat detection circuit detects an overheat state when the temperature of the output transistor is greater than an overheat determination temperature, and detects an overheat state when the temperature becomes lower than the overheat determination temperature after detecting the overheat state. Cancel detection.
過電流及び過熱状態を検出して適切な保護動作を行うことができる負荷駆動回路を提供することができる。 It is possible to provide a load driving circuit capable of detecting an overcurrent and an overheat state and performing an appropriate protection operation.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。各図面においては、同一要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略される。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted as necessary.
実施の形態1
まず、実施の形態1にかかる負荷駆動回路100について説明する。図1は、実施の形態1にかかる負荷駆動回路100及びその周辺回路の構成を示す回路図である。負荷駆動回路100は、外部のマイコン101からレベルシフト回路102を介して入力される制御信号CSにより制御される。そして、負荷駆動回路100は、外部の負荷103に電流を供給する。
First, the
レベルシフト回路102は、抵抗R21及びR22、PMOSトランジスタMP102を有する。PMOSトランジスタMP102のドレインは、外部グランド電圧Vssを出力する外部グランド電源(外部グランド電源Vssとも称する)と接続される。PMOSトランジスタMP102のゲート(以下、ゲートを制御端子とも称する)には、マイコン101からの制御信号が入力される。抵抗R21及びR22は、電源電圧Vccを出力する電源(電源Vccとも称する)とPMOSトランジスタMP102のソースとの間に、この順で直列に接続される。抵抗R21と抵抗R22との間のノードからは、制御信号CSが出力される。すなわち、マイコン101から出力される制御信号は、レベルシフト回路102によりレベルシフトされ、制御信号CSとして出力される。
The
負荷駆動回路100は、入力回路11、過電流検出回路12、過熱検出回路13、NOTゲート14、S−Rラッチ15、ANDゲート16、内部グランド回路18、PMOSトランジスタMP10、出力PMOSトランジスタMP1、電源端子Ts、入力端子Tin、出力端子Tout及び外部グランド端子Tgrを有する。なお、S−Rラッチ15は、単に保持回路とも称する。
The
入力端子Tinは、レベルシフト回路102の抵抗R21と抵抗R22との間のノードと接続され、制御信号CSが入力される。抵抗R1及びR2は、入力端子Tinと出力PMOSトランジスタMP1のゲートとの間に、この順で直列に接続される。なお、レベルシフト回路102は、図1のような構成に限られない。例えば、PMOSトランジスタMP102に代えてNMOSトランジスタを用い、マイコン101から出力される制御信号の反転信号がNMOSトランジスタのゲートに印加されるような構成としてもよい。
The input terminal Tin is connected to a node between the resistors R21 and R22 of the
入力回路11には、入力端子Tinから抵抗R1を介して制御信号CSが入力される。そして入力回路11は、出力端子T1からS−Rラッチ15のリセット端子Rにリセット信号RSを出力する。つまり、オペレータが所望のタイミングでマイコン101に入力信号Srを入力すると、リセット信号RSを遷移させることができる。これにより、S−Rラッチ15をリセットすることができる。また、出力端子T2は、外部グランド端子Tgrと接続される。外部グランド端子Tgrは、外部グランド電源Vssと接続される。
A control signal CS is input to the
内部グランド回路18は、ダイオードD1及び電流源ISを有する。ダイオードD1のカソードは、電源端子Tsを介して電源Vccと接続される。ダイオードD1のアノードは、電流源ISを介して外部グランド端子Tgrと接続される。ダイオードD1のアノードと電流源ISとの間のノードは、過電流検出回路12及び過熱検出回路13のグランド端子(不図示)と接続され、内部グランド電圧GNDを出力する。
The
過電流検出回路12は、出力PMOSトランジスタMP1に流れる電流Idを測定する手段(不図示)を有する。そして、過電流検出回路12は、電流Idが過電流判定値Ihを超えた場合には、電流Idが過電流状態であることを検出する。過電流検出回路12は、過電流状態の検出結果を過電流検出信号SiとしてNOTゲート14の入力端子に出力する。NOTゲート14は、過電流検出信号Siの反転信号をS−Rラッチ15のセット端子Sに出力する。S−Rラッチ15は、ラッチした信号の反転信号を、反転出力端子Qbからラッチ出力信号SLとして出力する。
The
過熱検出回路13は、温度センサ(不図示)を有し、出力PMOSトランジスタMP1の温度Tdを測定する。また、過熱検出回路13は、出力PMOSトランジスタMP1だけでなく、負荷駆動回路100の内部又は外部の素子などの温度を測定してもよい。そして、過熱検出回路13は、出力PMOSトランジスタMP1の温度Tdが過熱判定温度Thを超えた場合には、過熱状態を検出する。過熱検出回路13は、過熱状態の検出結果を過熱検出信号Stとして出力する。
The
ANDゲート16は、2入力1出力のANDゲートである。ANDゲート16の一方の入力端子はS−Rラッチ15の反転出力端子Qbと接続され、他方の入力端子は過熱検出回路13の出力端子と接続される。つまり、ANDゲート16は、ラッチ出力信号SLと過熱検出信号Stとの論理積を示す遮断信号Scを出力する。
The AND
PMOSトランジスタMP10のソースは電源端子Tsを介して電源Vccと接続され、ドレインは出力PMOSトランジスタMP1のゲートと接続される。PMOSトランジスタMP10のゲートはANDゲート16の出力端子と接続され、遮断信号Scが入力される。
The source of the PMOS transistor MP10 is connected to the power supply Vcc via the power supply terminal Ts, and the drain is connected to the gate of the output PMOS transistor MP1. The gate of the PMOS transistor MP10 is connected to the output terminal of the AND
すなわち、ANDゲート16及びPMOSトランジスタMP10は、ラッチ出力信号SLと過熱検出信号Stとに基づいて遮断信号Scを生成し、遮断信号Scに基づいて出力PMOSトランジスタMP1をオン/オフさせる遮断回路17を構成する。
That is, the AND
出力PMOSトランジスタMP1のソースは電源端子Tsを介して電源Vccと接続され、ドレインは負荷103を介して外部グランド電源Vssと接続される。出力PMOSトランジスタMP1のゲートは抵抗R1及びR2を介して入力端子Tinと接続される。つまり、出力PMOSトランジスタMP1は負荷103に対してハイサイドスイッチとして機能する。
The source of the output PMOS transistor MP1 is connected to the power supply Vcc via the power supply terminal Ts, and the drain is connected to the external ground power supply Vss via the
続いて、負荷駆動回路100の保護動作について説明する。負荷駆動回路100は、出力PMOSトランジスタMP1の過電流及び過熱状態を検出し、過電流及び過熱故障を避けるため保護動作を行う。図2は、通常の負荷駆動状態における負荷駆動回路100の各部の論理状態を示す図である。通常の負荷駆動状態では、過熱検出信号St及び過電流検出信号Siは「H」(以下、ハイ信号とも称する)、リセット信号RSは「L」(以下、ロー信号とも称する)に設定される。この場合、ラッチ出力信号SLは「H」となり、ANDゲート16は遮断信号として「H」を出力する。よって、PMOSトランジスタMP10はオフ状態となり、出力PMOSトランジスタMP1はゲートに入力される制御信号CSにより制御される。つまり、通常の負荷駆動状態では、制御信号CSに応じて、出力PMOSトランジスタMP1に流れる電流Idが制御される。なお、以下では、故障等が無い場合に出力PMOSトランジスタMP1に流れる電流値をIrとする。
Next, the protection operation of the
次に、負荷駆動回路100が過電流を検出する場合について説明する。図3Aは、過電流が検出された場合の負荷駆動回路100の各部の論理状態を示す図である。図4は、過電流が検出された場合の負荷駆動回路100の動作を示すタイミングチャートである。まず、制御信号CSが「H」から「L」に遷移すると、出力PMOSトランジスタMP1がオン状態となる。これにより、出力PMOSトランジスタMP1には電流Idが流れる(図4のタイミングT101)。その結果、負荷駆動回路100は、上述の通常の負荷駆動状態となる。
Next, a case where the
その後、何らかの原因によって負荷103が短絡するなどの異状が生じ、電流Idが上昇した場合について検討する。過電流検出回路12は、電流Idが過電流判定値Ihを超えると過電流を検出する。過電流を検出すると、過電流検出回路12は、過電流検出信号Siを「H」から「L」に遷移させる。この場合、ラッチ出力信号SLは「L」となり、ANDゲート16は遮断信号Scとして「L」を出力する。よって、PMOSトランジスタMP10はオン状態となり、出力PMOSトランジスタMP1のゲートには電源電圧Vccが印加され、出力PMOSトランジスタMP1はオフとなる。つまり、過電流を検出した場合には、負荷駆動回路100は、出力PMOSトランジスタMP1に流れる電流Idを遮断する通電遮断動作を行う(図4のタイミングT102)。これにより、過電流を防止し、出力PMOSトランジスタMP1の破壊を防止することができる。
Thereafter, a case where an abnormality such as a short circuit of the
図3Bは、過電流検出による通電遮断動作後の負荷駆動回路100の各部の論理状態を示す図である。出力PMOSトランジスタMP1に流れる電流Idが遮断され、電流Idが過電流判定値Ihを下回ると、過電流状態が解消されたものとして、過電流検出回路12は過電流検出信号Siを「L」から「H」に遷移させる。この場合、S−Rラッチ15のセット端子S及びリセット端子Rは、両方とも「L」となるので、ラッチ出力信号SLは「L」のままで保持される。その結果、ANDゲート16は「L」を出力し、PMOSトランジスタMP10はオン状態に維持される。よって、出力PMOSトランジスタMP1はオフに維持され、通電遮断動作が継続する。
FIG. 3B is a diagram illustrating a logical state of each part of the
通電遮断動作を解除するには、オペレータが入力信号Srを用いてリセット動作を指令する必要が有る。図3Cは、過電流検出による通電遮断動作のリセット動作を行う場合の負荷駆動回路100の各部の論理状態を示す図である。オペレータが入力信号Srとして「H」を入力すると制御信号CSにHパルスが発生して、リセット信号RSは「H」となる。この場合、ラッチ出力信号SLは「H」となり、ANDゲート16は遮断信号Scとして「H」を出力する。よって、PMOSトランジスタMP10がオフ状態となる。これにより、出力PMOSトランジスタMP1は制御信号CSにより制御され、出力PMOSトランジスタMP1には電流Idが流れる(図4のタイミングT103)。つまり、リセット動作を行うことにより、通電遮断動作を中止し、通常の負荷駆動状態における動作(図2)に復帰させることができる。
In order to cancel the power cut-off operation, the operator needs to command a reset operation using the input signal Sr. FIG. 3C is a diagram illustrating a logical state of each part of the
すなわち、負荷駆動回路100では、過電流検出に起因する通電遮断動作は自動的に開始するものの、外部から指令が与えらえるまでは通電遮断動作が解除されることはない。
That is, in the
次に、過熱状態が検出される場合について説明する。図5Aは、過熱状態が検出された場合の負荷駆動回路100の各部の論理状態を示す図である。図6は、過熱が検出された場合の負荷駆動回路100の動作を示すタイミングチャートである。制御信号CSが「H」から「L」に遷移すると、出力PMOSトランジスタMP1がオン状態となる。これにより、出力PMOSトランジスタMP1には電流Idが流れる(図6のタイミングT111)。その結果、負荷駆動回路100は、上述の通常の負荷駆動状態となる。
Next, a case where an overheat state is detected will be described. FIG. 5A is a diagram illustrating a logical state of each part of the
その後、何らかの原因によって負荷103が半短絡するなどの異状が生じ、電流Idが過電流判定値Ihよりは小さいものの通常電流値Irよりも大きい電流値Imまで上昇した場合について検討する。この場合、電流値Imの状態が継続することにより、過熱検出回路13が計測する出力PMOSトランジスタMP1の温度Tdが過熱判定温度Thを超える事態が生じ得る。その結果、過熱検出回路13は、過熱状態を検出し、過熱検出信号Stを「H」から「L」に遷移させる。この場合、ラッチ出力信号SLは「H」であり、ANDゲート16は遮断信号Scとして「L」を出力するので、PMOSトランジスタMP10はオン状態となる。よって、出力PMOSトランジスタMP1のゲートには電源電圧Vccが印加されるので、出力PMOSトランジスタMP1はオフとなる。つまり、過熱状態を検出した場合には、負荷駆動回路100は、出力PMOSトランジスタMP1に流れる電流を遮断する通電遮断動作を行う(図6のタイミングT112)。これにより、負荷駆動回路100及び負荷駆動回路100が組み込まれるシステムの熱暴走及び熱による破壊を防止することができる。
Thereafter, a case where an abnormality such as a half short circuit of the
図5Bは、過熱検出による通電遮断動作後の負荷駆動回路100の各部の論理状態を示す図である。出力PMOSトランジスタMP1に流れる電流Idが遮断されると、過熱検出回路13が計測する出力PMOSトランジスタMP1の温度Tdが低下し、過熱判定温度Thよりも小さくなる。その結果、過熱検出回路13は、過熱状態が解消されたことを検出し、過熱検出信号Stを「L」から「H」に遷移させる。この場合、ANDゲート16の2つの入力端子は両方とも「H」となるので遮断信号Scは「H」となり、PMOSトランジスタMP10はオフ状態となる。これにより、出力PMOSトランジスタMP1は制御信号CSにより制御され、出力PMOSトランジスタMP1には電流Idが流れる。つまり、負荷駆動回路100では、過熱状態が解消されたならば通電遮断動作が自動的に解除され、通常の負荷駆動状態における動作に復帰することができる(図6のタイミングT113)。
FIG. 5B is a diagram illustrating a logical state of each part of the
負荷駆動回路100では、過熱状態を検出したことによる通電遮断動作から自動的に復帰できるため、過熱状態の検出状態によっては、通電遮断動作と復帰動作とが繰り返される(図6の期間TS1)。その後、出力PMOSトランジスタMP1の温度Tdが過熱判定温度Thよりも小さい範囲で安定したならば、負荷駆動回路100は、通常の負荷駆動状態にて安定的に動作する(図6の期間TS2)。
Since the
すなわち、過熱状態検出に起因する通電遮断動作は、過電流検出に起因する通電遮断動作とは異なり、自動的に開始及び解除することが可能である。 That is, the energization cut-off operation caused by the overheat state detection can be automatically started and canceled unlike the energization cut-off operation caused by the overcurrent detection.
以上説明したように、負荷駆動回路100での通電遮断動作は、過電流検出と過熱状態検出との和論理により発動される。そのため、過電流及び過熱状態のいずれかが検出された時点で通電遮断動作が開始する。ところが、上述のように、過電流検出による通電遮断動作については、一度過電流状態が検出されたならば、外部からの指令がなければ解除することができない。
As described above, the energization cut-off operation in the
図7は、負荷駆動回路100における過電流及び過熱状態の検出と通電遮断状態との関係を示す真理値表である。図7では、過電流及び過熱状態を検出した場合の論理を0とし、通電遮断動作の発動状態を0としている。図7に示すように、過熱状態のみが検出された場合のみ、通電遮断動作からの自動復帰が可能である。また、過電流状態が検出されたならば、過熱状態の検出の是非にかかわらず、外部からの指令が無い限り、通電遮断動作は解除されない。
FIG. 7 is a truth table showing the relationship between the detection of overcurrent and overheat state in the
以上、本構成によれば、過電流と過熱状態とを独立して検出し、通電遮断動作を行うことができる負荷駆動回路を実現することができる。本構成では、過電流を検出した場合には、リセット信号が供給されるまで、出力トランジスタに流れる電流を遮断するとことができる。これにより、検出感度が鋭敏な過電流検出により、短絡などの突発的な原因により生じる過電流に対する確実な保護動作を行うことができる。 As described above, according to this configuration, it is possible to realize a load drive circuit capable of detecting an overcurrent and an overheat state independently and performing an energization cutoff operation. In this configuration, when an overcurrent is detected, the current flowing through the output transistor can be cut off until a reset signal is supplied. Thereby, it is possible to perform a reliable protection operation against an overcurrent caused by a sudden cause such as a short circuit by the overcurrent detection having a sensitive detection sensitivity.
また、本構成では、過電流検出のみでは保護しきれない過熱状態を検出して保護動作を行うことが可能である。具体的には、出力トランジスタに流れる電流Idは過電流判定値Ihよりも小さい場合でも、一定の発熱が生じる状況が継続する場合が有る。発熱が継続して放熱が追い着かない場合には、熱が蓄積して温度が上昇する現象が生じる。この場合の温度上昇が大きければ、熱破壊が引き起こされることとなる。これに対し、本構成では、過熱状態を過電流と独立して検出するため、出力トランジスタに流れる電流値にかかわらず、過熱状態を検出することができる。 Further, in this configuration, it is possible to perform a protection operation by detecting an overheat state that cannot be protected only by overcurrent detection. Specifically, even when the current Id flowing through the output transistor is smaller than the overcurrent determination value Ih, a situation in which constant heat generation occurs may continue. When heat generation continues and heat dissipation cannot keep up, a phenomenon occurs in which heat accumulates and the temperature rises. If the temperature rise in this case is large, thermal destruction will be caused. On the other hand, in this configuration, since the overheat state is detected independently of the overcurrent, the overheat state can be detected regardless of the value of the current flowing through the output transistor.
また、温度上昇は、負荷駆動回路の設置環境や、周辺の回路の発熱状況に依存する。なお、ここでいう負荷駆動回路の設置環境とは、例えば負荷駆動回路が自動車のエンジンルーム内などの設置場所や、設置場所における気温の上昇などの状況を指す。そのため、温度上昇は必ずしも負荷駆動回路の異常によるものとは限らず、ある程度の時間が経過したならば温度上昇が解消される場合がある。そのため、本実施の形態では過熱検出による電流遮断動作は、温度が所定値よりも低くなったならば自動的に解除されるように構成される。これにより、過熱状態の発生原因を考慮して、過剰な保護動作を防止し、負荷回路が組み込まれるシステムなどを円滑に運用することが可能となる。 Further, the temperature rise depends on the installation environment of the load drive circuit and the heat generation status of the peripheral circuits. Here, the installation environment of the load driving circuit refers to a situation where the load driving circuit is installed in, for example, an engine room of an automobile or the temperature rises at the installation site. For this reason, the temperature increase is not necessarily caused by an abnormality in the load drive circuit, and the temperature increase may be resolved after a certain amount of time has elapsed. Therefore, in the present embodiment, the current interruption operation based on overheat detection is configured to be automatically canceled when the temperature becomes lower than a predetermined value. Thereby, in consideration of the cause of the overheat state, it is possible to prevent an excessive protection operation and smoothly operate a system in which a load circuit is incorporated.
上述のように、本構成では、過電流検出による通電遮断動作を、過熱状態検出による通電遮断動作よりも優先して継続させることができる。更に、過電流検出による通電遮断動作と過熱状態検出による通電遮断動作とでは、解除の態様が異なる。そのため、負荷駆動回路が組み込まれたシステムにおいて、過電流及び過熱状態のいずれが発生しているのかを判別することが可能となる。これにより、負荷駆動回路で発生している故障原因を特定できるので、復旧などの対策を容易に行うことができる。 As described above, in this configuration, the energization cutoff operation based on the overcurrent detection can be continued with priority over the energization cutoff operation based on the overheat state detection. Furthermore, the release mode differs between the energization cutoff operation based on overcurrent detection and the energization cutoff operation based on overheat detection. Therefore, it is possible to determine whether an overcurrent or an overheat state has occurred in a system incorporating a load drive circuit. As a result, the cause of the failure occurring in the load drive circuit can be identified, and thus measures such as recovery can be easily performed.
なお、本実施の形態では、過電流判定値を1つだけとしたが、これは例示に過ぎない。例えば、出力PMOSトランジスタに印可される電圧Vdの変化に伴って過電流判定値を切り替えてもよい。具体的には、電圧Vdが閾値Vthよりも小さければ過電流判定値Ih1を用い、電圧Vdが閾値Vthよりも大きければ過電流判定値Ih2(Ih2<Ih1)を用いればよい。これにより、負荷駆動回路をより多くの負荷条件に適用することが可能となる。 In the present embodiment, only one overcurrent determination value is used, but this is only an example. For example, the overcurrent determination value may be switched according to a change in the voltage Vd applied to the output PMOS transistor. Specifically, the overcurrent determination value Ih1 may be used if the voltage Vd is smaller than the threshold value Vth, and the overcurrent determination value Ih2 (Ih2 <Ih1) may be used if the voltage Vd is larger than the threshold value Vth. This makes it possible to apply the load drive circuit to more load conditions.
実施の形態2
次に、実施の形態2にかかる負荷駆動回路200について説明する。図8は、実施の形態2にかかる負荷駆動回路200及びその周辺回路の構成を示す回路図である。負荷駆動回路200は、実施の形態1にかかる負荷駆動回路100の変形例である。負荷駆動回路200は、実施の形態1にかかる負荷駆動回路100と同様の構成を有する負荷駆動部201、マイコン101、レベルシフト回路102を1チップに集積して構成される。負荷駆動回路200のその他の構成及び動作は、負荷駆動回路100と同様であるので説明を省略する。
Embodiment 2
Next, the
本構成によれば、負荷駆動回路100と同様の作用効果を奏することができる負荷駆動回路を提供することができる。
According to this configuration, it is possible to provide a load drive circuit that can achieve the same effects as the
実施の形態3
次に、実施の形態3にかかる負荷駆動回路300について説明する。図9は、実施の形態3にかかる負荷駆動回路300及びその周辺回路の構成を示す回路図である。負荷駆動回路300は、実施の形態1にかかる負荷駆動回路100の変形例である。負荷駆動回路300は、実施の形態1にかかる出力PMOSトランジスタMP1を出力NMOSトランジスタMN3に、PMOSトランジスタMP10をNMOSトランジスタMN30に置換した構成を有する。また、負荷駆動回路300は、NOTゲート31及び昇圧回路30が追加されている。また、負荷駆動回路300とマイコン101との間のレベルシフト回路102が除去されている。
Next, the
NOTゲート31の入力は、ANDゲート16の出力と接続される。NOTゲート31の出力は、NMOSトランジスタMN30のゲートと接続される。NMOSトランジスタMN30のソースは出力端子Toutと接続され、ドレインは出力NMOSトランジスタMN3のゲートと接続される。
The input of the
ANDゲート16、NOTゲート31及びNMOSトランジスタMN30は、ラッチ出力信号SLと過熱検出信号Stとに基づいて遮断信号Scを生成し、遮断信号に基づいて出力NMOSトランジスタMN3をオン/オフさせる遮断回路37を構成する。
The AND
出力NMOSトランジスタMN3のドレインは電源Vccと接続され、ソースは負荷103を介して外部のグランドと接続される。出力NMOSトランジスタMN3のゲートは負荷駆動回路300の出力端子Toutと接続される。つまり、出力NMOSトランジスタMN3は負荷103に対してハイサイドスイッチとして機能する。
The drain of the output NMOS transistor MN3 is connected to the power supply Vcc, and the source is connected to the external ground via the
昇圧回路30は、抵抗R1とR2との間に挿入され、制御信号CSを昇圧する。
The
以上のように、負荷駆動回路100のPMOSトランジスタをNMOSトランジスタに置換することで、負荷駆動回路100と同様の動作を行うことができる負荷駆動回路200を実現することができる。
As described above, by replacing the PMOS transistor of the
実施の形態4
次に、実施の形態4にかかる負荷駆動回路400について説明する。図10は、実施の形態4にかかる負荷駆動回路400及びその周辺回路の構成を示す回路図である。負荷駆動回路400は、実施の形態3にかかる負荷駆動回路300の変形例である。負荷駆動回路400は、実施の形態3にかかる出力NMOSトランジスタMN3を出力NMOSトランジスタMN4に、NMOSトランジスタMN30をNMOSトランジスタMN40に置換した構成を有する。また、負荷駆動回路400は、負荷駆動回路300の昇圧回路30及び内部グランド回路18が除去されている。
Embodiment 4
Next, a
NOTゲート31の入力は、ANDゲート16の出力と接続される。NOTゲート31の出力は、NMOSトランジスタMN40のゲートと接続される。NMOSトランジスタMN40のソースは外部グランド端子Tgrと接続され、ドレインは出力NMOSトランジスタMN4のゲートと接続される。
The input of the
ANDゲート16、NOTゲート31及びNMOSトランジスタMN40は、ラッチ出力信号SLと過熱検出信号Stとに基づいて遮断信号Scを生成し、遮断信号Scに基づいて出力NMOSトランジスタMN4をオン/オフさせる遮断回路47を構成する。
The AND
出力NMOSトランジスタMN4のドレインは負荷103を介して電源Vccと接続され、ソースは外部のグランドと接続される。出力NMOSトランジスタMN4のゲートは抵抗R1及びR2を介して入力端子Tinと接続される。つまり、出力NMOSトランジスタMN4は負荷103に対してローサイドスイッチとして機能する。
The drain of the output NMOS transistor MN4 is connected to the power supply Vcc via the
以上のように、負荷駆動回路100のPMOSトランジスタをNMOSトランジスタに置換し、出力トランジスタをローサイドスイッチとすることで、負荷駆動回路100と同様の動作を行うことができる負荷駆動回路400を実現することができる。また、負荷駆動回路400は、内部グランド回路18及び昇圧回路30をを削除することができるので、負荷駆動回路100、200及び300と比べて、回路面積を縮小することが可能である。
As described above, by replacing the PMOS transistor of the
実施の形態5
次に、実施の形態5にかかる負荷駆動回路500について説明する。上述の実施の形態では、前述のように、出力PMOSトランジスタに印可される電圧Vdの変化に伴って過電流判定値を切り替えてもよい。具体的には、電圧Vdが閾値Vthよりも小さければ過電流判定値Ih1を用い、電圧Vdが閾値Vthよりも大きければ過電流判定値Ih2(Ih2<Ih1)を用いることができる。
Embodiment 5
Next, a
一方、上述の実施の形態にかかる負荷駆動回路が過熱状態を検出して電流が遮断されると、出力トランジスタ(出力PMOSトランジスタMP1、出力NMOSトランジスタMN3及びMN4)には電流遮断時に大きな逆起電力が生じる。そのため、一時的に出力トランジスタに印可される電圧Vdが増大する。その結果、過電流判定値Ih1を用いて過電流検出を行っているにもかかわらず、電圧Vdの増大により過電流判定値がIh2に切り替わってしまう事態が生じる。すると、電流値が過電流判定値Ih1よりも小さく過電流を検出する必要が無い場合でも、電流値が過電流判定値Ih2よりも大きければ、過電流が誤って検出されてしまう。 On the other hand, when the load driving circuit according to the above-described embodiment detects an overheat state and the current is cut off, the output transistor (the output PMOS transistor MP1, the output NMOS transistors MN3 and MN4) has a large back electromotive force when the current is cut off. Occurs. Therefore, the voltage Vd applied to the output transistor temporarily increases. As a result, there occurs a situation in which the overcurrent determination value is switched to Ih2 due to the increase of the voltage Vd even though the overcurrent detection is performed using the overcurrent determination value Ih1. Then, even when the current value is smaller than the overcurrent determination value Ih1 and it is not necessary to detect the overcurrent, if the current value is larger than the overcurrent determination value Ih2, the overcurrent is erroneously detected.
過電流検出はS−Rラッチ15で保持されるので、図7に示すように、過熱状態が解消しても電流遮断が継続してしまう。すなわち、本来不要な過電流検出による継続的な電流遮断が発生してしまい、保護動作が過剰に発動してしまう。過電流検出による継続的な電流遮断はリセット信号RSによりリセットしなければ解消できないので、過電流を誤検出するたびにユーザーが復帰手順を行う必要がある。そのため、負荷駆動回路を組み込んだシステムの円滑な動作の妨げとなってしまう。負荷駆動回路500は、こうした過熱状態検出による電流遮断時の過電流の誤検出を防止することができる。
Since the overcurrent detection is held by the
図11は、実施の形態5にかかる負荷駆動回路500及びその周辺回路の構成を示す回路図である。負荷駆動回路500は、負荷駆動回路100の変形例である。負荷駆動回路500は、実施の形態1にかかる負荷駆動回路100にANDゲート50を追加した構成を有する。
FIG. 11 is a circuit diagram showing the configuration of the
ANDゲート50は、2入力1出力のANDゲートである。ANDゲート50の一方の入力端子はNOTゲート14の出力と接続され、他方の入力端子は過熱検出回路13の出力端子と接続される。ANDゲート50の出力端子は、S−Rラッチ15のセット端子Sと接続される。つまり、ANDゲート50は、過電流検出信号Siの反転信号と過熱検出信号Stとの論理積を、S−Rラッチ15のセット端子Sへ出力する。負荷駆動回路500のその他の構成は、負荷駆動回路100と同様であるので、説明を省略する。
The AND
続いて、負荷駆動回路500の保護動作について説明する。負荷駆動回路500は、出力PMOSトランジスタMP1の過電流及び素子の過熱状態を検出し、過電流及び過熱故障を避けるため保護動作を行う。図12は、通常の負荷駆動状態における負荷駆動回路500の各部の論理状態を示す図である。通常の負荷駆動状態では、過熱検出信号St及び過電流検出信号Siは「H」、リセット信号RSは「L」に設定され、ANDゲート50は「L」を出力する。この場合、ラッチ出力信号SLは「H」となり、ANDゲート16は遮断信号Scとして「H」を出力する。よって、PMOSトランジスタMP10はオフ状態となり、出力PMOSトランジスタMP1はゲートに入力される制御信号CSにより制御される。つまり、通常の負荷駆動状態では、制御信号CSに応じて、出力PMOSトランジスタMP1に流れる電流Idが制御される。なお、以下では、故障等が無い場合に出力PMOSトランジスタMP1に流れる電流値をIrとする。
Next, the protection operation of the
次に、負荷駆動回路500が過電流を検出する場合について説明する。図13Aは、過電流が検出された場合の負荷駆動回路500の各部の論理状態を示す図である。なお、過電流が検出された場合の負荷駆動回路500の動作を示すタイミングチャートは、図4と同様である。まず、制御信号CSが「H」から「L」に遷移すると、出力PMOSトランジスタMP1がオン状態となる。これにより、出力PMOSトランジスタMP1には電流Idが流れる(図4のタイミングT101)。その結果、負荷駆動回路500は、上述の通常の負荷駆動状態となる。
Next, a case where the
その後、何らかの原因によって負荷103が短絡するなどの異状が生じ、電流Idが上昇した場合について検討する。過電流検出回路12は、電流Idが過電流判定値Ihを超えると過電流を検出する。過電流を検出すると、過電流検出回路12は、過電流検出信号Siを「H」から「L」に遷移させる。よって、ANDゲート50は「H」を出力する。この場合、ラッチ出力信号SLは「L」となり、ANDゲート16は遮断信号Scとして「L」を出力する。よって、PMOSトランジスタMP10はオン状態となり、出力PMOSトランジスタMP1のゲートには電源電圧Vccが印加され、出力PMOSトランジスタMP1はオフとなる。つまり、過電流を検出した場合には、負荷駆動回路500は、出力PMOSトランジスタMP1に流れる電流Idを遮断する通電遮断動作を行う(図4のタイミングT102)。これにより、過電流を防止し、出力PMOSトランジスタMP1の破壊を防止することができる。
Thereafter, a case where an abnormality such as a short circuit of the
図13Bは、過電流検出による通電遮断動作後の負荷駆動回路500の各部の論理状態を示す図である。出力PMOSトランジスタMP1に流れる電流Idが遮断され、電流Idが過電流判定値Ihを下回ると、過電流状態が解消されたものとして、過電流検出回路12は過電流検出信号Siを「L」から「H」に遷移させる。よって、ANDゲート50は「L」を出力する。この場合、S−Rラッチ15のセット端子S及びリセット端子Rは、両方とも「L」となるので、ラッチ出力信号SLは「L」のままで保持される。その結果、ANDゲート16は「L」を出力し、PMOSトランジスタMP10はオン状態に維持される。よって、出力PMOSトランジスタMP1はオフに維持され、通電遮断動作が継続する。
FIG. 13B is a diagram illustrating a logical state of each part of the
通電遮断動作を解除するには、オペレータが入力信号Srを用いてリセット動作を指令する必要が有る。図13Cは、過電流検出による通電遮断動作のリセット動作を行う場合の負荷駆動回路500の各部の論理状態を示す図である。オペレータが入力信号Srとして「H」を入力すると制御信号CSにHパルスが発生して、リセット信号RSは「H」となる。この場合、ラッチ出力信号SLは「H」となり、ANDゲート16は遮断信号Scとして「H」を出力する。よって、PMOSトランジスタMP10がオフ状態となる。これにより、出力PMOSトランジスタMP1は制御信号CSにより制御され、出力PMOSトランジスタMP1には電流Idが流れる(図4のタイミングT103)。つまり、リセット動作を行うことにより、通電遮断動作を中止し、通常の負荷駆動状態における動作(図12)に復帰させることができる。
In order to cancel the power cut-off operation, the operator needs to command a reset operation using the input signal Sr. FIG. 13C is a diagram illustrating a logical state of each part of the
すなわち、負荷駆動回路500では、負荷駆動回路100と同様に、過電流検出に起因する通電遮断動作は自動的に開始するものの、外部から指令が与えらえるまでは通電遮断動作が解除されることはない。
That is, in the
次に、過熱状態が検出される場合について説明する。図14Aは、過熱状態が検出された場合の負荷駆動回路500の各部の論理状態を示す図である。なお過熱が検出された場合の負荷駆動回路500の動作を示すタイミングチャートは、図6と同様である。制御信号CSが「H」から「L」に遷移すると、出力PMOSトランジスタMP1がオン状態となる。これにより、出力PMOSトランジスタMP1には電流Idが流れる(図6のタイミングT111)。その結果、負荷駆動回路500は、上述の通常の負荷駆動状態となる。
Next, a case where an overheat state is detected will be described. FIG. 14A is a diagram illustrating a logical state of each part of the
その後、何らかの原因によって負荷103が半短絡するなどの異状が生じ、電流Idが過電流判定値Ihよりは小さいものの通常電流値Irよりも大きい電流値Imまで上昇した場合について検討する。この場合、電流値Imの状態が継続することにより、過熱検出回路13が計測する出力PMOSトランジスタMP1の温度Tdが過熱判定温度Thを超える事態が生じ得る。その結果、過熱検出回路13は、過熱状態を検出し、過熱検出信号Stを「H」から「L」に遷移させる。ANDゲート50は引き続き「L」を出力する。この場合、ラッチ出力信号SLは「H」となり、ANDゲート16は遮断信号Scとして「L」を出力するので、PMOSトランジスタMP10はオン状態となる。よって、出力PMOSトランジスタMP1のゲートには電源電圧Vccが印加されるので、出力PMOSトランジスタMP1はオフとなる。つまり、過熱状態を検出した場合には、負荷駆動回路500は、出力PMOSトランジスタMP1に流れる電流を遮断する通電遮断動作を行う(図6のタイミングT112)。これにより、負荷駆動回路500及び負荷駆動回路500が組み込まれるシステムの熱暴走及び熱による破壊を防止することができる。
Thereafter, a case where an abnormality such as a half short circuit of the
図14Bは、過熱検出による通電遮断動作後の負荷駆動回路500の各部の論理状態を示す図である。出力PMOSトランジスタMP1に流れる電流Idが遮断されると、過熱検出回路13が計測する出力PMOSトランジスタMP1の温度Tdが低下し、過熱判定温度Thよりも小さくなる。その結果、過熱検出回路13は、過熱状態が解消されたことを検出し、過熱検出信号Stを「L」から「H」に遷移させる。この場合、ANDゲート16の2つの入力端子は両方とも「H」となるので遮断信号Scは「H」となり、PMOSトランジスタMP10はオフ状態となる。これにより、出力PMOSトランジスタMP1は制御信号CSにより制御され、出力PMOSトランジスタMP1には電流Idが流れる。つまり、負荷駆動回路500では、過熱状態が解消されたならば通電遮断動作が自動的に解除され、通常の負荷駆動状態における動作に復帰することができる(図6のタイミングT113)。
FIG. 14B is a diagram illustrating a logical state of each part of the
負荷駆動回路500では、過熱状態を検出したことによる通電遮断動作から自動的に復帰できるため、過熱状態の検出状態によっては、通電遮断動作と復帰動作とが繰り返される(図6の期間TS1)。その後、出力PMOSトランジスタMP1の温度Tdが過熱判定温度Thよりも小さい範囲で安定したならば、負荷駆動回路500は、通常の負荷駆動状態にて安定的に動作する(図6の期間TS2)。
Since the
なお、単に過熱状態又は過電流を検出したときの負荷駆動回路500の保護動作は、負荷駆動回路100と同様である。しかし、上述のように、過熱状態検出による電流遮断後に生じる逆起電力により、出力PMOSトランジスタMP1に印可される電圧Vdが上昇する場合の動作が負荷駆動回路100とは異なる。以下、負荷駆動回路500が過熱状態検出後に誤って過電流を検出した場合の保護動作について説明する。
Note that the protection operation of the
図15Aは、過熱状態検出後に誤って過電流を検出した場合の負荷駆動回路500の各部の論理状態を示す図である。図15Aでは、既に過熱状態が検出されているので、過熱検出信号Stは「L」である。図14Aで電流遮断後に生じる逆起電力により、出力PMOSトランジスタMP1に印可される電圧Vdが上昇すると、過電流検出回路12の過電流判定値がIh1からIh2(Ih2<Ih1)に切り替わる。このとき、電流遮断時に流れていた電流Idが過電流判定値Ih2よりも大きければ、過電流検出信号Siが「H」から「L」に遷移する。しかし、ANDゲート50は、過熱検出信号Stと過電流検出信号Siの反転信号の論理積を出力するので、ANDゲート50は「H」を出力することはない。よって、S−Rラッチ15のセット端子Sには「L」が入力され、ラッチ出力信号SLは「H」のままで維持される。すなわち、負荷駆動回路500では、過熱状態を検出した場合には、過電流検出機能が無効化されることとなる。
FIG. 15A is a diagram illustrating a logical state of each part of the
その後、逆起電力の発生が解消されると、出力PMOSトランジスタMP1に印可される電圧Vdが降下する。図15Bは、逆起電力の発生が解消した場合の負荷駆動回路500の各部の論理状態を示す図である。電圧Vdが降下すると、過電流検出回路12の過電流判定値がIh2からIh1(Ih2<Ih1)に切り替わる。その結果、電流Idは流れていないので、過電流検出信号Siが「L」から「H」に遷移する。よって、過電流非検出状態に復帰する。その後、過熱状態が解消されれば、負荷駆動回路500は通常の負荷駆動状態(図12)に復帰する。
Thereafter, when the generation of the counter electromotive force is eliminated, the voltage Vd applied to the output PMOS transistor MP1 drops. FIG. 15B is a diagram illustrating a logical state of each unit of the
なお、逆起電力の発生が解消した状態で過電流判定値がIh1を超える過電流が検出されたとしても、過電流検出機能は無効化されているので、過電流検出がS−Rラッチ15に保持されることはない。
Even if an overcurrent with an overcurrent determination value exceeding Ih1 is detected in a state in which the occurrence of the back electromotive force has been eliminated, the overcurrent detection function is disabled, so the overcurrent detection is detected by the
図16は、負荷駆動回路500における過電流及び過熱状態の検出と通電遮断状態との関係を示す真理値表である。図16では、図7と同様に、過電流及び過熱状態を検出した場合の論理を0とし、通電遮断動作の発動状態を0としている。図16に示すように、過熱状態のみが検出された場合だけでなく、過熱状態検出後に過電流が検出された場合も、通電遮断動作からの自動復帰が可能である。その他は、図7と同様であるので説明を省略する。
FIG. 16 is a truth table showing the relationship between the detection of overcurrent and overheat state in the
以上で説明したように、過熱状態の検出による電流遮断時に出力トランジスタ逆起電力が生じても、過電流の誤検出を防止することができる。よって、過電流の誤検出による継続的な電流遮断の過剰な発生を防ぎ、負荷駆動回路500を組み込んだシステムの円滑な動作を確保することが可能となる。
As described above, it is possible to prevent erroneous detection of overcurrent even if output transistor back electromotive force is generated at the time of current interruption due to detection of an overheat state. Therefore, it is possible to prevent excessive occurrence of continuous current interruption due to erroneous detection of overcurrent, and to ensure smooth operation of a system incorporating the
実施の形態6
次に、実施の形態6にかかる負荷駆動回路600について説明する。図17は、実施の形態6にかかる負荷駆動回路600及びその周辺回路の構成を示す回路図である。負荷駆動回路600は、実施の形態1にかかる負荷駆動回路100の変形例である。負荷駆動回路600は、実施の形態1にかかる負荷駆動回路100に遅延回路60を追加した構成を有する。
Embodiment 6
Next, a
遅延回路60は、過熱検出回路13とANDゲート16との間に挿入され、過熱検出信号Stの伝達を遅延させる。つまり、負荷駆動回路600では、負荷駆動回路100と比べて、ANDゲート16への過熱検出信号Stの伝達が遅延する。遅延回路60は、例えば従属接続された2個以上の偶数個のNOTゲート61により構成することができる。負荷駆動回路600のその他の構成は、負荷駆動回路500と同様であるので、説明を省略する。
The
本構成によれば、過熱状態の検出タイミングを遅らせることにより、適宜過電流検出と過熱状態検出のタイミングを調整することが可能である。 According to this configuration, it is possible to appropriately adjust the timings of overcurrent detection and overheat state detection by delaying the overheat state detection timing.
その他の実施の形態
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。以下、上述の実施に形態にかかる負荷駆動回路の構成転換例について説明する。例えば、負荷駆動回路100、200、500及び600の出力PMOSトランジスタMP1は、ローサイドスイッチとして設けることも可能である。
Other Embodiments The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention. Hereinafter, a configuration change example of the load driving circuit according to the above-described embodiment will be described. For example, the output PMOS transistor MP1 of the
負荷駆動回路200、500及び600の出力PMOSトランジスタMP1及びPMOSトランジスタMP10を、負荷駆動回路300の出力NMOSトランジスタMN3及びNMOSトランジスタMN30に置換することが可能である。また、負荷駆動回路200、500及び600に接続されるレベルシフト回路102を除去し、負荷駆動回路300の昇圧回路30を追加することが可能である。
The output PMOS transistors MP1 and MP10 of the
負荷駆動回路200、500及び600の出力PMOSトランジスタMP1及びPMOSトランジスタMP10を、負荷駆動回路400の出力NMOSトランジスタMN4及びNMOSトランジスタMN40に置換することが可能である。この場合、内部グランド回路18を削除できることは勿論である。
The output PMOS transistors MP1 and MP10 of the
負荷駆動回路200、300、400及び600に、負荷駆動回路500のANDゲート50を追加することも可能である。
It is also possible to add an AND
負荷駆動回路200、300、400及び500に、負荷駆動回路600の遅延回路60を追加することが可能である。
The
負荷駆動回路100では、負荷駆動部(負荷駆動回路100)及びマイコン101を1チップとして構成することも可能である。また、 負荷駆動回路100では、負荷駆動部(負荷駆動回路100)及びレベルシフト回路102を1チップとして構成することも可能である。
In the
負荷駆動回路500では、負荷駆動回路200と同様に、負荷駆動部(負荷駆動回路500)、マイコン101及びレベルシフト回路102を、1チップとして構成することも可能である。また、負荷駆動回路500では、負荷駆動部(負荷駆動回路500)及びマイコン101を1チップとして構成することも可能である。さらに、負荷駆動回路100では、負荷駆動部(負荷駆動回路500)及びレベルシフト回路102を1チップとして構成することも可能である。
In the
負荷駆動回路600では、負荷駆動回路200と同様に、負荷駆動部(負荷駆動回路600)、マイコン101及びレベルシフト回路102を、1チップとして構成することも可能である。また、負荷駆動回路500では、負荷駆動部(負荷駆動回路600)及びマイコン101を1チップとして構成することも可能である。さらに、負荷駆動回路100では、負荷駆動部(負荷駆動回路600)及びレベルシフト回路102を1チップとして構成することも可能である。
In the
負荷駆動回路300では、負荷駆動部(負荷駆動回路300)及びマイコン101を、1チップとして構成することも可能である。負荷駆動回路400では、負荷駆動部(負荷駆動回路400)及びマイコン101を、1チップとして構成することも可能である。
In the
マイコン101及びレベルシフト回路102は、1チップとして構成することも可能である。
The
上述の実施の形態における負荷駆動回路では、出力トランジスタと、出力トランジスタを除く部分の負荷駆動回路とがチップで構成される場合について説明したが、これは例示に過ぎない。すなわち、出力トランジスタと、出力トランジスタを除く部分の負荷駆動回路とは、異なるチップに分けて構成することが可能である。 In the load drive circuit in the above-described embodiment, the case where the output transistor and the load drive circuit of the portion excluding the output transistor are configured by a chip has been described, but this is only an example. That is, the output transistor and the portion of the load drive circuit excluding the output transistor can be configured separately on different chips.
以上で説明した負荷駆動回路の構成転換例は、適宜組み合わせて適用することができることは勿論である。 Of course, the configuration change examples of the load driving circuit described above can be applied in appropriate combination.
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the embodiments already described, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. It goes without saying that it is possible.
11 入力回路
12 過電流検出回路
13 過熱検出回路
14、31、61 NOTゲート
15 S−Rラッチ
16、50 ANDゲート
17、37、47 遮断回路
18 内部グランド回路
30 昇圧回路
31 NOTゲート
60 遅延回路
100、200、300、400、500、600 負荷駆動回路
101 マイコン
102 レベルシフト回路
103 負荷
201 負荷駆動部
CS 制御信号
D1 ダイオード
GND 内部グランド電圧
IS 電流源
MN3、MN4 出力NMOSトランジスタ
MN30、MN40 NMOSトランジスタ
MP1 出力PMOSトランジスタ
MP10、MP102 PMOSトランジスタ
R1、R2、R21、R22 抵抗
RS リセット信号
Sc 遮断信号
Si 過電流検出信号
SL ラッチ出力信号
Sr 入力信号
St 過熱検出信号
T1、T2 出力端子
Tgr 外部グランド端子
Tin 入力端子
Tout 出力端子
Ts 電源端子
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記出力トランジスタに流れる過電流を検出し、検出結果を過電流検出信号として出力する過電流検出回路と、
前記出力トランジスタの過熱状態を検出し、検出結果を過熱検出信号として出力する過熱検出回路と、
前記過電流検出信号に応じて過電流の検出を保持する保持回路と、
前記保持回路で保持された前記過電流検出信号及び前記過熱検出信号が入力され、過電流及び過熱状態の少なくとも一方が検出された場合に前記出力トランジスタをオフ状態とする遮断回路と、を備え、
前記保持回路は、前記出力トランジスタに流れる電流が予め設定された過電流判定値よりも大きい場合に過電流の検出を保持し、過電流の検出後に外部からの信号に応じて前記過電流検出信号の保持を解除し、
前記過熱検出回路は、前記出力トランジスタの温度が予め設定された過熱判定温度よりも大きい場合に過熱状態を検出し、前記過熱状態を検出した後に前記温度が前記過熱判定温度よりも小さくなった場合に過熱状態の検出を解除する、
負荷駆動回路。 An output transistor whose current is controlled by a signal applied to the control terminal;
An overcurrent detection circuit that detects an overcurrent flowing through the output transistor and outputs a detection result as an overcurrent detection signal;
An overheat detection circuit that detects an overheat state of the output transistor and outputs a detection result as an overheat detection signal;
A holding circuit for holding detection of overcurrent in response to the overcurrent detection signal;
A cutoff circuit that turns off the output transistor when the overcurrent detection signal and the overheat detection signal held by the holding circuit are input and at least one of an overcurrent and an overheat state is detected, and
The holding circuit holds overcurrent detection when a current flowing through the output transistor is larger than a preset overcurrent determination value, and the overcurrent detection signal is detected according to an external signal after the overcurrent is detected. Release
The overheat detection circuit detects an overheat state when the temperature of the output transistor is higher than a preset overheat determination temperature, and the temperature becomes lower than the overheat determination temperature after detecting the overheat state. Cancel detection of over-temperature condition,
Load drive circuit.
請求項1に記載の負荷駆動回路。 When the overcurrent detection circuit detects an overcurrent after the overheat detection circuit detects an overheat state, the holding circuit does not hold the detection result of the overcurrent.
The load driving circuit according to claim 1.
前記過熱検出回路は、前記温度が前記過熱判定温度よりも大きい場合に、前記過熱検出信号としてロー信号を出力し、
前記保持回路は、前記過電流検出回路が過電流を検出した場合に、前記過電流検出信号としてハイ信号を保持し、
前記遮断回路は、前記論理積がロー信号の場合に前記出力トランジスタをオフ状態とする、
請求項1に記載の負荷駆動回路。 The interruption circuit includes a first AND gate that outputs a logical product of the overcurrent detection signal and the overheat detection signal held by the holding circuit,
The overheat detection circuit outputs a low signal as the overheat detection signal when the temperature is higher than the overheat determination temperature,
The holding circuit holds a high signal as the overcurrent detection signal when the overcurrent detection circuit detects an overcurrent,
The cutoff circuit turns off the output transistor when the logical product is a low signal.
The load driving circuit according to claim 1.
前記保持回路は、セット端子に前記過電流検出信号の反転信号が入力され、リセット端子にリセット信号が入力され、反転出力端子が前記遮断回路と接続されるS−Rラッチである、
請求項3に記載の負荷駆動回路。 The overcurrent detection circuit outputs a low signal as the overcurrent detection signal when an overcurrent is detected,
The holding circuit is an S-R latch in which an inverted signal of the overcurrent detection signal is input to a set terminal, a reset signal is input to a reset terminal, and an inverted output terminal is connected to the cutoff circuit.
The load drive circuit according to claim 3.
請求項4に記載の負荷駆動回路。 A NOT gate inserted between the overcurrent detection circuit and the set terminal of the SR latch;
The load drive circuit according to claim 4.
前記過電流検出回路が過電流を検出した場合に、前記保持回路は前記過電流検出信号としてハイ信号を保持し、
前記遮断回路は、前記保持回路で保持された前記過電流検出信号及び前記過熱検出信号の論理積を出力する第1のANDゲートを備え、
前記論理積がロー信号の場合に前記出力トランジスタをオフ状態とする、
請求項2に記載の負荷駆動回路。 The overheat detection circuit outputs a low signal as the overheat detection signal when the temperature is higher than the overheat determination temperature,
When the overcurrent detection circuit detects an overcurrent, the holding circuit holds a high signal as the overcurrent detection signal,
The interruption circuit includes a first AND gate that outputs a logical product of the overcurrent detection signal and the overheat detection signal held by the holding circuit,
When the logical product is a low signal, the output transistor is turned off.
The load driving circuit according to claim 2.
前記過電流検出回路は、過電流を検出した場合に前記過電流検出信号としてロー信号を出力し、
前記保持回路は、セット端子が前記第2のANDゲートの出力端子と接続され、リセット端子にリセット信号が入力され、反転出力端子が前記遮断回路と接続されるS−Rラッチである、
請求項6に記載の負荷駆動回路。 A second AND gate that outputs a logical product of the inverted signal of the overcurrent detection signal and the overheat detection signal;
The overcurrent detection circuit outputs a low signal as the overcurrent detection signal when an overcurrent is detected,
The holding circuit is an S-R latch in which a set terminal is connected to an output terminal of the second AND gate, a reset signal is input to a reset terminal, and an inverted output terminal is connected to the cutoff circuit.
The load drive circuit according to claim 6.
請求項7に記載の負荷駆動回路。 A NOT gate inserted between the overcurrent detection circuit and the second AND gate;
The load driving circuit according to claim 7.
請求項1に記載の負荷駆動回路。 A delay circuit inserted between the overheat detection circuit and the holding circuit and delaying the overheat detection signal;
The load driving circuit according to claim 1.
請求項1に記載の負荷駆動回路。 The output transistor has one end connected to a first power supply and the other end connected to a second power supply that outputs a voltage lower than that of the first power supply via a load supplied with current from the output transistor. The
The load driving circuit according to claim 1.
請求項1に記載の負荷駆動回路。 The output transistor has one end connected to a first power supply and the other end connected to a second power supply that outputs a higher voltage than the first power supply via a load supplied with current from the output transistor. The
The load driving circuit according to claim 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012204335A JP2014060581A (en) | 2012-09-18 | 2012-09-18 | Load drive circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012204335A JP2014060581A (en) | 2012-09-18 | 2012-09-18 | Load drive circuit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014060581A true JP2014060581A (en) | 2014-04-03 |
Family
ID=50616677
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012204335A Pending JP2014060581A (en) | 2012-09-18 | 2012-09-18 | Load drive circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2014060581A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015222914A (en) * | 2014-05-23 | 2015-12-10 | 株式会社ノーリツ | Control device |
WO2020213316A1 (en) * | 2019-04-17 | 2020-10-22 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Load driving device |
CN111837330A (en) * | 2018-02-28 | 2020-10-27 | 美蓓亚三美株式会社 | Motor drive control device and motor drive control method |
-
2012
- 2012-09-18 JP JP2012204335A patent/JP2014060581A/en active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015222914A (en) * | 2014-05-23 | 2015-12-10 | 株式会社ノーリツ | Control device |
CN111837330A (en) * | 2018-02-28 | 2020-10-27 | 美蓓亚三美株式会社 | Motor drive control device and motor drive control method |
WO2020213316A1 (en) * | 2019-04-17 | 2020-10-22 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Load driving device |
JPWO2020213316A1 (en) * | 2019-04-17 | 2020-10-22 | ||
JP7163486B2 (en) | 2019-04-17 | 2022-10-31 | 日立Astemo株式会社 | load driver |
US11671089B2 (en) | 2019-04-17 | 2023-06-06 | Hitachi Astemo, Ltd. | Load driver |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4773822B2 (en) | Power supply control device | |
US8325451B2 (en) | Power switching circuit | |
JP4180597B2 (en) | Abnormality detection device for power supply circuit | |
JP4836694B2 (en) | Power supply control device | |
JP4579292B2 (en) | Power supply control device and threshold value changing method thereof | |
JP5054928B2 (en) | Power supply control device | |
JP4755197B2 (en) | Power supply control device | |
JP2009169785A (en) | Voltage regulator | |
US8045310B2 (en) | Semiconductor device with overcurrent protection | |
JP2011061948A (en) | Semiconductor device and circuit protection method | |
JP2007082036A (en) | Semiconductor integrated circuit device, power supply apparatus, and electric apparatus | |
US10103539B2 (en) | Semiconductor device and current limiting method | |
JP2011078228A (en) | Overcurrent protection circuit | |
JP2012143110A (en) | Rush current prevention circuit and power supply controller | |
JP2007288356A (en) | Power supply control device | |
JP2018026908A (en) | Load drive device, abnormality detection method of power source supply circuit, and power source supply circuit | |
JP2014060581A (en) | Load drive circuit | |
JP2010104079A (en) | Load driver | |
JP5904375B2 (en) | Power supply control device | |
JP2000308253A (en) | Controller and method for power supply | |
JP4651100B2 (en) | Power supply control device | |
JP4924375B2 (en) | Power element drive circuit | |
JP4464808B2 (en) | Power supply control device | |
JP2009100541A (en) | Excess current protection circuit | |
JP5423482B2 (en) | Semiconductor latch relay |