JP5989455B2 - リーク電流検出回路、半導体装置、ｌｅｄ照明装置、車両 - Google Patents

Description

本発明は、リーク電流検出回路、これを集積化して成る半導体装置、ＬＥＤ照明装置、並びに車両に関するものである。

近年、車両やオートバイ等に搭載するための車載用ライトとして、ＬＥＤを発光源に用いたＬＥＤライトの実用化が進んでいる。ＬＥＤライトは、従来のハロゲンライト等と比較して、消費電力及び耐久時間の点で優れている。

このようなＬＥＤライトでは、ＬＥＤの輝度を一定に保つため、ＬＥＤに流れる電流を一定に保つＬＥＤ駆動回路が要求される。

上記に関連する従来技術としては、特許文献１を挙げることができる。

特開２０１１−５１３８１号公報

しかしながら、ＬＥＤライトが搭載される移動体は通常は屋外で使用されるため、気象等の外的要因により、操作スイッチが短絡する可能性がある。特にオートバイでは、ヘッドライト等のスイッチがハンドル付近にあるため、これが雨に濡れてリーク電流が発生し、ＬＥＤ駆動回路が誤作動する可能性がある。誤作動が発生した場合、例えばライトが誤点灯して電力が無駄に消費される可能性がある。このため、リーク電流を適切に検出する仕組みが必要となる。

本発明は、本願の発明者により見出された上記の問題点に鑑み、リーク電流を適切に検出することができるリーク電流検出回路、これを集積化して成る半導体装置、ＬＥＤ照明装置、並びに車両を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るリーク電流検出回路は、リーク監視対象となるスイッチに流れるスイッチ電流を検出し、前記スイッチ電流が予め定められた閾値に達していない時には、制御対象とされている制御対象回路の動作を禁止するように検出信号を生成することを特徴とする構成（第１の構成）とされている。

なお、上記第１の構成から成るリーク電流検出回路は、前記スイッチ電流を生成する定電流源と、前記スイッチの一端に現れる電圧と予め定められた閾値電圧とを比較して前記検出信号を生成する比較器と、を有することを特徴とする構成（第２の構成）にするとよい。

また、上記第２の構成から成るリーク電流検出回路は、前記スイッチは、前記定電流源と接地端との電流経路上に設けられていることを特徴とする構成（第３の構成）にするとよい。

また、上記第２の構成から成るリーク電流検出回路は、前記スイッチは、前記制御対象回路により駆動される負荷と、前記負荷に電圧を印加する電源と、の電流経路上に設けられていることを特徴とする構成（第４の構成）にするとよい。

また、上記第１の構成から成るリーク電流検出回路は、前記スイッチ電流に応じた入力電圧を検出し、前記入力電圧が予め定められた閾値電圧に達していない時には、前記制御対象回路の動作を禁止するように検出信号を生成することを特徴とする構成（第５の構成）にするとよい。

また、上記第５の構成から成るリーク電流検出回路は、前記入力電圧は、前記制御対象回路の駆動電圧として供給されるものであり、前記閾値電圧は、前記制御対象回路の動作可能電圧よりも低く設定されていることを特徴とする構成（第６の構成）にするとよい。

また、上記第６の構成から成るリーク電流検出回路は、第１端が前記入力電圧の印加端に接続された第１抵抗、第２抵抗、及び第３抵抗と、ソースが接地端に接続され、ドレインが前記第１抵抗の第２端に接続され、ゲートが前記第２抵抗の第２端に接続されたＮチャンネル型の第１トランジスタと、ソースが前記接地端に接続され、ドレインが前記第１トランジスタのゲートに接続され、ゲートが前記第３抵抗の第２端に接続されたＮチャンネル型の第２トランジスタと、第１端が前記第２トランジスタのゲートに接続され、第２端が前記接地端に接続された第４抵抗と、前記第１抵抗の第２端と前記第１トランジスタのドレインとの間に現れる電圧を前記検出信号として出力する出力端と、を有することを特徴とする構成（第７の構成）にするとよい。

また、本発明に係る半導体装置は、上記第１〜第７いずれかの構成から成るリーク電流検出回路を集積化した構成（第８の構成）とされている。

また、上記第８の構成から成る半導体装置は、前記制御対象回路は、負荷を駆動する駆動回路であることを特徴とする構成（第９の構成）にするとよい。

また、上記第９の構成から成る半導体装置は、前記負荷は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）であることを特徴とする構成（第１０の構成）にするとよい。

また、本発明に係るＬＥＤ照明装置は、ＬＥＤと、前記ＬＥＤの駆動制御を行う上記第１０の構成から成る半導体装置と、を有することを特徴とする構成（第１１の構成）にするとよい。

また、本発明に係る車両は、ヘッドライト、リアライト、及びウィンカライトの少なくとも一つとして上記第１１の構成から成るＬＥＤ照明装置を有することを特徴とする構成（第１２の構成）にするとよい。

本発明によれば、リーク電流を適切に検出することができるとともに、リーク電流に起因して消費される電力を低減することが可能なリーク電流検出回路、これを集積化して成る半導体装置、ＬＥＤ照明装置、並びに車両を提供することができる。

第１の実施形態に係るリーク電流検出回路を含んだ半導体装置を示すブロック図 第１の実施形に係るリーク電流検出回路を示す回路図 第１の実施形態スイッチ電流、入力電圧、並びに検出信号の関係を示すグラフ図 第２の実施形態に係るリーク電流検出回路を含んだ半導体装置を示すブロック図 第２の実施形に係るリーク電流検出回路を示す回路図 第２の実施形態に係るリーク抵抗、入力電圧、並びに検出信号の関係を示すグラフ図 本発明に係るＬＥＤ照明装置を搭載した車両を示す模式図 本発明に係るＬＥＤ照明装置を示すブロック図 第３の実施形態に係るリーク電流検出回路を含んだ半導体装置を示すブロック図 第３の実施形態に係るリーク抵抗、入力電圧、並びに検出信号の関係を示すグラフ図 第３の実施形態に係る制御信号、入力電流、並びに検出信号の関係を示すタイミングチャート

［実施の形態１］
＜ＬＥＤ照明装置＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係るドライバＩＣ１０（半導体装置）、及びこのドライバＩＣ１０を有するＬＥＤ照明装置の一構成例を示す回路図である。

本構成例のＬＥＤ照明装置は、バッテリＢ１と、スイッチＳＷ１と、ダイオードＤ１と、キャパシタＣＶＩＮと、抵抗Ｒ１と、発光ダイオードＬＥＤ１（負荷）と、コイルＬ１と、ダイオードＤ２と、Ｎチャンネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタＮ１（以下、「トランジスタＮ１」という）と、ドライバＩＣ１０と、を有する。

なおドライバＩＣ１０は、リーク電流検出回路１１と、駆動回路１２（制御対象回路）と、を集積化したモノリシック半導体集積回路装置である。また、ドライバＩＣ１０は、外部との電気的な接続を確立するために、外部端子ＩＮ１と、外部端子ＳＥ１と、外部端子ＶＣＣ１と、外部端子ＯＵＴ１と、を有する。

以上に説明した各構成要素の、接続形態を説明する。バッテリＢ１の負極端は、接地端に接続されている。バッテリＢ１の正極端は、スイッチＳＷ１の第１端に接続されている。スイッチＳＷ１の第２端は、ダイオードＤ１のアノードに接続されている。ダイオードＤ１のカソードは、抵抗Ｒ１の第１端に接続されている。

キャパシタＣＶＩＮの第１端は、接地端に接続されている。キャパシタＣＶＩＮの第２端は、ダイオードＤ１のカソードと抵抗Ｒ１の第１端との接続ノードに接続されている。抵抗Ｒ１の第２端は、発光ダイオードＬＥＤ１のアノードに接続されている。発光ダイオードＬＥＤ１のカソードは、コイルＬ１の第１端に接続されている。コイルＬ１の第２端は、トランジスタＮ１のドレインに接続されている。

ダイオードＤ２のアノードは、コイルＬ１の第２端とトランジスタＮ１のドレインとの接続ノードに接続されている。ダイオードＤ２のカソードは、ダイオードＤ１のカソードと抵抗Ｒ１の第１端との接続ノードに接続されている。トランジスタＮ１のゲートは、外部端子ＯＵＴ１に接続されている。トランジスタＮ１のソースは、接地端に接続されている。

外部端子ＩＮ１は、ダイオードＤ１のカソードと抵抗Ｒ１の第１端との接続ノードに接続されている。また外部端子ＩＮ１は、ドライバＩＣ１０の内部において、リーク電流検出回路１１及び駆動回路１２に接続されている。外部端子ＳＥ１は、抵抗Ｒ１の第２端と発光ダイオードＬＥＤ１のアノードとの接続ノードに接続されている。また外部端子ＳＥ１は、ドライバＩＣ１０の内部において、駆動回路１２に接続されている。外部端子ＶＣＣ１は、スイッチＳＷ１の第２端とダイオードＤ１のアノードとの接続ノードに接続されている。

リーク電流検出回路１１は、駆動回路１２に接続されている。またリーク電流検出回路１１は、駆動回路１２に検出信号Ｓｄｅｔを送出するための信号経路を有する。駆動回路１２は、外部端子ＩＮ１と外部端子ＯＵＴ１とに接続されている。

次に、上記構成から成るＬＥＤ照明装置の動作について、詳細な説明を行う。なお、以下の説明では、スイッチＳＷ１の第１端とダイオードＤ１のアノードとの接続ノードに現れる電圧をＶＣＣ、ダイオードＤ１のカソードと抵抗Ｒ１の第１端との接続ノードに現れる電圧をＶＩＮ、抵抗Ｒ１の第２端と発光ダイオードＬＥＤ１のアノードとの接続ノードに現れる電圧をＶＳＥというように、各部のノード電圧に符号を付すことにする。

まず、スイッチＳＷ１がオンされた状態の動作について説明する。スイッチＳＷ１がオンされた場合、バッテリＢ１による電力の供給が開始され、やがて電圧ＶＩＮが駆動回路１２の動作可能電圧を上回る。電圧ＶＩＮの供給を受けた駆動回路１２は、トランジスタＮ１のソースとゲートとの間に、トランジスタＮ１のオンスレッショルド電圧を上回るような電位差を生じさせる。

この結果、トランジスタＮ１はオンとなり、トランジスタＮ１のソースとドレインとの間が短絡される。従って発光ダイオードＬＥＤ１は、ダイオードＤ１及び抵抗Ｒ１を介して流れる電流により発光する。あわせて駆動回路１２は、発光ダイオードＬＥＤ１に流れる電流を一定に保つため、電圧ＶＳＥの変化に応じてトランジスタＮ１のオン／オフ制御を行う。これにより、発光ダイオードＬＥＤ１の発光量が一定に保たれる。

上記の状態においてスイッチＳＷ１がオフされると、コイルＬ１及びダイオードＤ２により電流が環流され、徐々に減少していく。この結果、発光ダイオードＬＥＤ１の発光が停止する。

次に、ドライバＩＣ１０の内部の動作について説明する。

リーク電流検出回路１１は、外部端子ＩＮ１より入力される電圧ＶＩＮを監視する。そして電圧ＶＩＮが所定の閾値電圧を上回る場合、発光ダイオードＬＥＤ１の発光及び調光制御を行うよう、駆動回路１２へ指示する。またリーク電流検出回路１１は、電圧ＶＩＮが所定の閾値電圧を上回らない場合、発光ダイオードＬＥＤ１の発光及び調光制御を行わないよう、駆動回路１２へ指示する。

より具体的には、リーク電流検出回路１１は電圧ＶＩＮの大きさに応じて、駆動回路１２へ出力する検出信号Ｓｄｅｔの論理レベルを変化させる。なお上記の閾値電圧は、駆動回路１２の動作可能電圧に基づいて、予め定められているものとする。例えば、動作可能電圧が６Ｖの場合、これよりも少し低い電圧を閾値電圧として定める。

図３は、本発明に係るリーク電流検出回路１１の一動作例を説明するための模式図である。図３（ａ）は、リーク電流検出回路１１に流入する電流ＩＩＮ（スイッチ電流）と、電圧ＶＩＮ（入力電圧）との関係を示している。図３（ｂ）は、電圧ＶＩＮと検出信号Ｓｄｅｔとの関係を示している。

図３（ａ）の縦軸は電流ＩＩＮの大きさを示しており、横軸は電圧ＶＩＮの大きさを示している。図３（ｂ）の縦軸は、検出信号Ｓｄｅｔの論理レベルを示しており、横軸は電圧ＶＩＮの大きさを示している。

なお、図３（ａ）のＶｔｈ１は、リーク電流検出回路１１に含まれるトランジスタＮ１３（後述）のオンスレッショルド電圧である。またＶｔｈ２は、上述の閾値電圧に該当する。Ｖｓｔは、駆動回路１２の動作可能電圧の下限である。

本実施形態では図３（ｂ）に示すように、電圧ＶＩＮが閾値電圧Ｖｔｈ２を超えた時点で、検出信号ＳｄｅｔがＬｏｗからＨｉｇｈに変化する。駆動回路１２は、検出信号ＳｄｅｔのＨｉｇｈ／Ｌｏｗに応じて、トランジスタＮ１の制御を行うか否かを決定する。

またリーク電流検出回路１１は、電圧ＶＩＮが閾値電圧Ｖｔｈ２を超えない場合、リーク電流検出回路１１に流入する電流ＩＩＮをリーク電流であるとみなし、これを吸収する動作を行う。次に、上記の検出動作及び吸収動作を行うためのドライバＩＣ１０の詳細について説明する。

＜ドライバＩＣ＞
図２は、本発明の第１の実施形態に係るドライバＩＣ１０の回路構成を示す回路図である。なお図２において、ドライバＩＣ１０に外部接続される装置の構成は図１と同様であるため、ここでは説明を省略する。

本構成例のドライバＩＣ１０は、リーク電流検出回路１１と、駆動回路１２と、基準電源１３と、定電流生成回路１４と、ヒステリシス電圧生成回路１５と、論理回路１６と、を有する。

リーク電流検出回路１１は、Ｎチャンネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタＮ１３（以下、「トランジスタＮ１３」という）と、Ｎチャンネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタＮ１４（以下、「トランジスタＮ１４」という）と、抵抗Ｒ１４〜抵抗Ｒ１６と、抵抗Ｒ１９とを有する。駆動回路１２は、比較器ＣＭＰ１と、インバータＩＮＶ１及びインバータＩＮＶ２とを有する。

定電流生成回路１４は、オペアンプＯＰＡ１と、抵抗Ｒ１３と、抵抗Ｒ１７と、抵抗Ｒ１８と、Ｎチャンネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタＮ１２（以下、「トランジスタＮ１２」という）とを有する。ヒステリシス電圧生成回路１５は、抵抗Ｒ１１と、抵抗Ｒ１２と、Ｐチャンネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタＰ１１（以下、「トランジスタＰ１１」という）とを有する。

以上に説明した各構成要素の、接続形態を説明する。まず基準電源１３及び定電流生成回路１４について説明すると、基準電源１３の入力端は、外部端子ＶＣＣ１に接続されている。抵抗Ｒ１７の第１端は、基準電源１３の出力端に接続されている。抵抗Ｒ１７の第２端は、抵抗Ｒ１８の第１端に接続されている。抵抗Ｒ１８の第２端は、接地端に接続されている。

オペアンプＯＰＡ１の非反転入力端は、抵抗Ｒ１７の第２端と抵抗Ｒ１８の第１端との接続ノードに接続されている。オペアンプＯＰＡ１の反転入力端は、トランジスタＮ１２のソースと抵抗Ｒ１３の第１端との接続ノードに接続されている。オペアンプＯＰＡ１の出力端は、トランジスタＮ１２のゲートに接続されている。抵抗Ｒ１３の第２端は、接地端に接続されている。トランジスタＮ１２のドレインは、抵抗Ｒ１２の第２端に接続されている。

次にヒステリシス電圧生成回路１５について説明すると、抵抗Ｒ１２の第１端は、抵抗Ｒ１１の第２端に接続されている。抵抗Ｒ１１の第１端は、外部端子ＩＮ１に接続されている。

トランジスタＰ１１のソースは、抵抗Ｒ１１の第２端と抵抗Ｒ１２の第１端との接続ノードに接続されている。トランジスタＰ１１のドレインは、抵抗Ｒ１１の第１端と外部端子ＩＮ１との接続ノードに接続されている。トランジスタＰ１１のゲートは、インバータＩＮＶ２の出力端と論理回路１６の第１入力端との接続ノードに接続されている

次に駆動回路１２について説明すると、比較器ＣＭＰ１の非反転入力端は、外部端子ＳＥ１に接続されている。比較器ＣＭＰ１の反転入力端は、抵抗Ｒ１２の第２端とトランジスタＮ１２のドレインとの接続ノードに接続されている。比較器ＣＭＰ１の出力端は、インバータＩＮＶ１及びインバータＩＮＶ２を介して、論理回路１６の第１入力端に接続されている。

次にリーク電流検出回路１１について説明すると、抵抗Ｒ１４（第２抵抗）の第１端、抵抗Ｒ１５（第３抵抗）の第１端、及び抵抗Ｒ１９（第１抵抗）の第１端は、外部端子ＩＮ１と抵抗Ｒ１１との接続ノードに接続されている。

抵抗Ｒ１９の第２端は、トランジスタＮ１３（第１トランジスタ）のドレインに接続されている。抵抗Ｒ１４の第２端は、トランジスタＮ１４（第２トランジスタ）のドレインに接続されている。トランジスタＮ１３のソースは、接地端に接続されている。トランジスタＮ１３のゲートは、抵抗Ｒ１４の第２端とトランジスタＮ１４のドレインとの接続ノードに接続されている。

トランジスタＮ１４のソースは、接地端に接続されている。トランジスタＮ１４のゲートは、抵抗Ｒ１５の第２端と抵抗Ｒ１６（第４抵抗）の第１端との接続ノードに接続されている。抵抗Ｒ１６の第２端は、接地端に接続されている。

論理回路１６について説明すると、論理回路１６の第２入力端は、抵抗Ｒ１９の第２端とトランジスタＮ１３のドレインとの接続ノードに接続されている。論理回路１６の出力端は、外部端子ＯＵＴ１に接続されている。

次に、上記構成から成るドライバＩＣ１０の動作について、詳細な説明を行う。なお、以下の説明では、基準電源１３により生成される電圧をＶ１、トランジスタＮ１２のドレインと抵抗Ｒ１３の第１端との接続ノードに現れる電圧をＶ２、トランジスタＮ１２のソースと抵抗Ｒ１２の第２端との接続ノードに現れる電圧をＶ３というように、各部のノード電圧に符号を付すことにする。

まず、基準電源１３及び定電流生成回路１４の動作について説明する。基準電源１３は、変動する電圧ＶＣＣから定電圧である電圧Ｖ１（例えば５Ｖ）を生成し、定電流生成回路１４へ供給する。

定電流生成回路１４は、この電圧Ｖ１を用いて、定電流である電流Ｉ１をヒステリシス電圧生成回路１５に発生させる。より具体的には、定電流生成回路１４に含まれるオペアンプＯＰＡ１は、その非反転入力端に印加される電圧と反転入力端に印加される電圧とが一致するように、その出力端に接続されているトランジスタＮ１２の導通制御を行う。これにより、電圧Ｖ２が一定（例えば０．６Ｖ）に保たれ、電流Ｉ１が定電流（例えば６ｍＡ）となる。

次に駆動回路１２の動作について説明する。駆動回路１２は、発光ダイオードＬＥＤ１に流れる電流を一定に保つための電流制御回路である。より具体的には、電圧ＶＳＥと電圧Ｖ３とに応じて、制御信号Ｓ０のＨｉｇｈ／Ｌｏｗを決定する。

比較器ＣＭＰ１の反転入力端には、電圧Ｖ３が印加される。比較器ＣＭＰ１の非反転入力端には、電圧ＶＳＥが印加される。比較器ＣＭＰ１は、この二つの電圧を比較して制御信号Ｓ０を出力する。制御信号Ｓ０は、電圧ＶＳＥが電圧Ｖ３より大きい場合はＨｉｇｈ、電圧ＶＳＥが電圧Ｖ３より小さい場合はＬｏｗとなる。これにより、電圧ＶＳＥが所定電圧まで上昇した場合はトランジスタＮ１がオンされ、電圧ＶＳＥが所定電圧まで下降した場合はトランジスタＮ１がオフされる。

次にヒステリシス電圧生成回路１５の動作について説明する。ヒステリシス電圧生成回路１５が有するトランジスタＰ１１のゲートには、上記で説明した制御信号Ｓ０が入力される。制御信号Ｓ０がＬｏｗである場合、トランジスタＰ１１はオンとなる。これにより、抵抗Ｒ１１よりも抵抗値が少ないトランジスタＰ１１に電流が流れるため、電圧Ｖ３が上昇する。

逆に制御信号Ｓ０がＨｉｇｈである場合、トランジスタＰ１１はオフとなり、抵抗Ｒ１１に電流が流れる。これにより、オン状態と比較して、電圧Ｖ３は低下する。このようにヒステリシス電圧生成回路１５は、電圧ＶＳＥの変化に応じてトランジスタＰ１１をオン／オフすることにより、電圧Ｖ３を制御する。この繰り返しにより、発光ダイオードＬＥＤ１の発光量を一定に保つ。

次にリーク電流検出回路１１の動作について説明する。リーク電流検出回路１１は、電圧ＶＩＮが閾値電圧Ｖｔｈ２を超えない場合は接地端に電流ＩＩＮを流出させるとともに、検出信号ＳｄｅｔをＬｏｗにする。電圧ＶＩＮが閾値電圧Ｖｔｈ２を超える場合は、検出信号ＳｄｅｔをＨｉｇｈにする。なお閾値電圧Ｖｔｈ２の値は、吸収すべきリーク電流の上限（Ｉｔｈ）に応じて、適宜変更可能である。

例えば、スイッチＳＷ１がオフ状態であるにもかかわらず、雨等の影響によりリーク経路が発生したとする。すると、リーク電流によりキャパシタＣＶＩＮに電荷が蓄積され、電圧ＶＩＮが上昇する。

この結果、電圧ＶＩＮを検知するためのリーク電流検出回路１１において、トランジスタＮ１３のゲートに電圧が印加される。なおこの際、トランジスタＮ１４のゲートにも電圧が印加されるが、抵抗Ｒ１５及び抵抗Ｒ１６の抵抗分圧により、電圧が微少となるよう調整される。

電圧ＶＩＮの上昇が続くと、トランジスタＮ１３のソースとゲートとの間に、トランジスタＮ１３のオンスレッショルド電圧（図３のＶｔｈ１）を上回る電位差が生じ、トランジスタＮ１３がオンする。これにより、抵抗Ｒ１９及びトランジスタＮ１３に電流ＩＩＮが流れる。つまり、リーク電流がトランジスタＮ１３を介して接地端へ排出される。

もしここで、リークが発生しているのではなく、ユーザ操作によりスイッチＳＷ１がショートされたのであれば、さらに電圧ＶＩＮの上昇が続くこととなる。するとトランジスタＮ１４のソースとゲートとの間に、トランジスタＮ１４のオンスレッショルド電圧を上回る電位差が生じ、トランジスタＮ１４がオンする。これにより、抵抗Ｒ１４及びトランジスタＮ１４に電流ＩＩＮが流れる。

この結果、トランジスタＮ１３のソースとゲートとの電位差が、トランジスタＮ１３のオンスレッショルド電圧を下回り、トランジスタＮ１３がオフする。つまり、電流ＩＩＮがトランジスタＮ１３を介して接地端へ排出されるルートが遮断される。そして電圧ＶＩＮが駆動回路１２の動作可能電圧に達すると、発光ダイオードＬＥＤ１の発光及び調光制御が可能となる。

なお、上記の動作を行うため、抵抗Ｒ１４〜抵抗Ｒ１６は、抵抗Ｒ１９より大きい抵抗値を有するものを用いる。このため、図３に示すように、電圧ＶＩＮが閾値電圧Ｖｔｈ２を超えた状態、つまり電流ＩＩＮが抵抗Ｒ１４〜抵抗Ｒ１６を流れる状態においては、電流ＩＩＮの上昇が緩やかになる。

以上の動作から、リーク電流検出回路１１のオンスレッショルド電圧（図３のＶｔｈ２）は、以下の計算式により定められる。なお、下記のＲＯＮは、トランジスタＮ１３のオン抵抗の値を示す。
Ｖｔｈ２＝（Ｒ１９＋ＲＯＮ）×ＩＩＮ×Ｒ１６／（Ｒ１５＋Ｒ１６）

次に論理回路１６の動作について説明する。論理回路１６は、リーク電流検出回路１１より入力される検出信号ＳｄｅｔがＬｏｗである場合、つまり電圧ＶＩＮが閾値電圧Ｖｔｈ２に達していない場合、駆動回路１２より制御信号Ｓ０が入力されたとしても、これを無効（常にＬｏｗ）とする。これにより、リーク電流により発光ダイオードＬＥＤ１が誤点灯するのを防止する。

また論理回路１６は、リーク電流検出回路１１より入力される検出信号ＳｄｅｔがＨｉｇｈである場合、つまり電圧ＶＩＮが閾値電圧Ｖｔｈ２に達している場合、駆動回路１２より制御信号Ｓ０が入力されると、これを制御信号Ｓ１として外部端子ＯＵＴ１へ送出する。これにより、電圧ＶＩＮが動作可能電圧に達している場合は、発光ダイオードＬＥＤ１の発光及び調光制御が可能となる。

以上に説明した本実施形態のリーク電流検出回路１１によれば、電圧ＶＩＮが駆動回路１２の動作可能電圧に達しておらず、電流ＩＩＮがリーク電流であると推定される状態において、電流ＩＩＮの排出を行うことが可能である。あわせて、駆動回路１２の動作を禁止し、発光ダイオードＬＥＤ１が誤点灯するのを防止することが可能である。

［実施の形態２］
上記で説明した実施の形態１では、リーク電流を検出してこれを吸収することはできるが、リーク電流が長時間に渡って発生した場合、電力が大量に消費されてバッテリが消耗する可能性があった。また、各トランジスタのオン抵抗の個体差により、各閾値電圧にばらつきが生じる可能性があった。そこで本発明の第２の実施形態は、以下の構成をとるものとする。

＜ＬＥＤ照明装置＞
図４は、本発明の第２の実施形態に係るドライバＩＣ２０（半導体装置）、及びこのドライバＩＣ２０を備えるＬＥＤ照明装置の一構成例を示す回路図である。

本構成例のＬＥＤ照明装置は、バッテリＢ２と、ドライバＩＣ２０と、Ｎチャンネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタＮ２（以下、「トランジスタＮ２」という）と、発光ダイオードＬＥＤ２（負荷）と、スイッチＳＷ２と、を有する。

なおドライバＩＣ２０は、リーク電流検出回路２１と、駆動回路２２（制御対象回路）と、定電圧源２３と、を集積化したモノリシック半導体集積回路装置である。また、ドライバＩＣ２０は、外部との電気的な接続を確立するために、外部端子ＩＮ２と、外部端子ＳＥ２と、外部端子ＯＵＴ２と、を有する。

外部端子ＩＮ２は、電圧ＶＩＮの入力端子である。外部端子ＳＥ２は、スイッチＳＷ２との接続端子である。外部端子ＯＵＴ２は、制御信号Ｓ２の出力端子である。

以上に説明した各構成要素の、接続形態を説明する。バッテリＢ２の負極端は、接地端に接続されている。バッテリＢ２の正極端は、トランジスタＮ２のドレインに接続されている。トランジスタＮ２のソースは、発光ダイオードＬＥＤ２のアノードに接続されている。トランジスタＮ２のゲートは、外部端子ＯＵＴ２に接続されている。発光ダイオードＬＥＤ２のカソードは、接地端に接続されている。

外部端子ＩＮ２は、バッテリＢ２の正極端とトランジスタＮ２のドレインとの接続ノードに接続されている。外部端子ＳＥ２は、スイッチＳＷ２の第２端に接続されている。スイッチＳＷ２の第１端は、接地端に接続されている。

ドライバＩＣ２０の内部において、定電圧源２３は、外部端子ＩＮ２と、リーク電流検出回路２１とに接続されている。リーク電流検出回路２１は、外部端子ＳＥ２に接続されている。またリーク電流検出回路２１は、駆動回路２２に検出信号Ｓｄｅｔを送出するための信号経路を有する。駆動回路２２は、外部端子ＩＮ２と、定電圧源２３と、外部端子ＯＵＴ２とに接続されている。

次に、上記構成から成るＬＥＤ照明装置の動作について、詳細な説明を行う。なお、以下の説明では、外部端子ＩＮ２に印加される電圧をＶＩＮ、外部端子ＳＥ２に印加される電圧をＶ４（入力電圧）、定電圧源２３により生成される電圧をＶＲＥＧというように、各部のノード電圧に符号を付すことにする。

まず、スイッチＳＷ２がオンされた状態の動作について説明する。スイッチＳＷ２がオンされた場合、リーク電流検出回路２１は、後述の動作により、検出信号ＳｄｅｔをＬｏｗとする。この検出信号Ｓｄｅｔを受けた駆動回路２２は、トランジスタＮ２のソースとゲートとの間に、トランジスタＮ２のオンスレッショルド電圧を上回るような電位差を生じさせる。

この結果、トランジスタＮ２はオンとなり、トランジスタＮ２のソースとドレインとの間が短絡される。従って発光ダイオードＬＥＤ２は、トランジスタＮ２を介して流れる電流により発光する。

なお、図４では図示を省略しているが、発光ダイオードＬＥＤ２の定電流制御を行う場合には、図２の抵抗Ｒ１に相当する抵抗がドライバＩＣ２０に外付けされ、駆動回路２２により先述と同様の定電流制御が行われる。これにより、発光ダイオードＬＥＤ２の発光量が一定に保たれる。

一方、スイッチＳＷ２がオフされると、リーク電流検出回路２１は、後述の動作により検出信号ＳｄｅｔをＨｉｇｈとする。この検出信号Ｓｄｅｔを受けた駆動回路２２は、トランジスタＮ２をオフとする。この結果、発光ダイオードＬＥＤ２の発光が停止される。

次に、ドライバＩＣ２０の内部の動作について説明する。

定電圧源２３は、変動する電圧ＶＩＮから定電圧である電圧ＶＲＥＧ（例えば５Ｖ）を生成し、リーク電流検出回路２１へ供給する。

リーク電流検出回路２１は、スイッチＳＷ２のオン／オフ及びリークの有無によって変化する電圧Ｖ４を監視する。そして電圧Ｖ４が所定の閾値電圧を下回る場合に、発光ダイオードＬＥＤ２の発光及び調光制御を行うよう、駆動回路２２へ指示する。またリーク電流検出回路２１は、電圧Ｖ４が所定の閾値電圧を上回る場合、発光ダイオードＬＥＤ２の発光及び調光制御を行わないよう、駆動回路２２へ指示する。

より具体的には、リーク電流検出回路２１は電圧Ｖ４の大きさに応じて、駆動回路２２へ出力する検出信号Ｓｄｅｔの論理レベルを変化させる。なお上記の閾値電圧は、スイッチＳＷ２のリーク経路に生じたリーク抵抗の抵抗値ＲＳＷに基づいて、予め定められているものとする。

次に、上記の検出動作を行うためのリーク電流検出回路２１の詳細について説明する。

＜リーク電流検出回路＞
図５は、本発明の第２の実施形態に係るリーク電流検出回路２１の回路構成を示す回路図である。なお図５において、電流検出回路２１に外部接続される装置の構成は図４と同様であるため、ここでは説明を省略する。また、駆動回路２２の詳細については、実施の形態１の駆動回路１２と同様の構成を用いることが可能であるため、ここでは説明を省略する。

本構成例のリーク電流検出回路２１は、定電流源ＣＳ１と、比較器ＣＭＰ２と、定電圧源Ｂ３と、を有する。

以上に説明した各構成要素の、接続形態を説明する。定電流源ＣＳ１の入力端は、電圧ＶＲＥＧの印加端に接続されている。定電流源ＣＳ１の出力端は、外部端子ＳＥ２に接続されている。

比較器ＣＭＰ２の非反転入力端は、定電流源ＣＳ１の出力端と外部端子ＳＥ２との接続ノードに接続されている。比較器ＣＭＰ２の反転入力端は、定電圧源Ｂ３の正極端に接続されている。定電圧源Ｂ３の負極端は、接地端に接続されている。比較器ＣＭＰ２の出力端は、検出信号Ｓｄｅｔの出力端として、駆動回路２２に接続されている。

次に、上記構成から成るリーク電流検出回路２１の動作について、詳細な説明を行う。なお、以下の説明では、定電流源ＣＳ１の出力端と外部端子ＳＥ１との接続ノードに現れる電圧をＶ４、定電圧源Ｂ３により生成される電圧をＶｔｈ３というように、各部のノード電圧に符号を付すことにする。

定電流源ＣＳ１は、電圧ＶＲＥＧを用いて、定電流である電流Ｉ２（スイッチ電流）を生成する。電流Ｉ２は、定電流源ＣＳ１の出力端から、外部端子ＳＥ２を介して出力される。これにより、外部端子ＳＥ２には、スイッチＳＷ２のオン／オフ及びリークの有無に応じた電圧Ｖ４が発生する。

定電圧源Ｂ３は、その正極端に、定電圧である閾値電圧Ｖｔｈ３を発生させる。なお閾値電圧Ｖｔｈ３の値は、後述する閾値抵抗値Ｒｔｈ（スイッチＳＷ２がショートされたか否かを判定するための閾値）に、電流Ｉ２を乗算した値とする。例えば閾値抵抗値Ｒｔｈが２０Ωであり、電流Ｉ２が１ｍＡである場合、閾値電圧Ｖｔｈ３は２０ｍＶとなる。

比較器ＣＭＰ２の反転入力端には、上記の閾値電圧Ｖｔｈ３が印加される。比較器ＣＭＰ２の非反転入力端には、電圧Ｖ４が印加される。比較器ＣＭＰ２は、この二つの電圧を比較して、検出信号Ｓｄｅｔの論理レベルを変化させる。

図６は、本発明に係るリーク電流検出回路２１の一動作例を説明するための模式図である。図６は、リーク抵抗値ＲＳＷ（上段）と、電圧Ｖ４（中段）と、検出信号Ｓｄｅｔ（下段）との関係を示している。検出信号Ｓｄｅｔは、電圧Ｖ４が閾値電圧Ｖｔｈ３より大きい場合はＨｉｇｈ、電圧Ｖ４が閾値電圧Ｖｔｈ３より小さい場合はＬｏｗとなる。

図６に示すように、リーク抵抗値ＲＳＷが閾値抵抗値Ｒｔｈを下回っており、これに応じて電圧Ｖ４が閾値電圧Ｖｔｈ３を下回っている場合、検出信号ＳｄｅｔがＬｏｗとされる。一方、リーク抵抗値ＲＳＷが閾値抵抗値Ｒｔｈを上回っており、これに応じて電圧Ｖ４が閾値電圧Ｖｔｈ３を上回っている場合、検出信号ＳｄｅｔがＨｉｇｈとされる。駆動回路２２は、検出信号ＳｄｅｔのＨｉｇｈ／Ｌｏｗに応じて、発光ダイオードＬＥＤ２の発光及び調光制御を行うか否かを決定する。

検出信号ＳｄｅｔがＨｉｇｈである場合、これを受けた駆動回路２２は、発光ダイオードＬＥＤ２の発光及び調光制御を停止する。検出信号ＳｄｅｔがＬｏｗである場合、これを受けた駆動回路２２は、発光ダイオードＬＥＤ２の発光及び調光制御を実施する。

以上をまとめると、スイッチＳＷ２の状態に応じて、以下の三つのパターンが存在することとなる。

（Ａ）スイッチＳＷ２がオープンされており、且つリークが発生していない状態
スイッチＳＷ２とリーク抵抗値ＲＳＷはいずれもハイインピーダンスとなる。従って検出信号ＳｄｅｔはＨｉｇｈとなるので、駆動回路１２は動作しない。

（Ｂ）スイッチＳＷ２がオープンされており、且つリークが発生している状態
スイッチＳＷ２はハイインピーダンスであるが、リーク抵抗がローインピーダンスとなる。ただしリーク抵抗値ＲＳＷは閾値抵抗値Ｒｔｈ以上であるため、検出信号ＳｄｅｔはＨｉｇｈとなり、駆動回路１２は動作しない。

（Ｃ）スイッチＳＷ２がショートされた状態
スイッチＳＷ２がローインピーダンス（閾値抵抗値Ｒｔｈ未満）となるので、リークの有無に関わらず、検出信号ＳｄｅｔはＬｏｗとなり、駆動回路１２は動作する。

以上に説明した本実施形態のリーク電流検出回路２１によれば、電圧Ｖ４が低下したとしても、電圧Ｖ４が閾値電圧Ｖｔｈ３を下回るまでは、スイッチＳＷ２にリークが発生しているものとみなす。つまり、ユーザによりスイッチＳＷ２がショートされたのではないとみなす。このため、上記の（Ｂ）の状態において、駆動回路２２の動作を禁止し、発光ダイオードＬＥＤ２が誤点灯するのを防止することが可能である。

また本実施形態では、リーク電流検出回路２１がバッテリＢ２からリーク電流を引き込む形ではなく、単にスイッチＳＷ２のオン／オフとリークの有無とを監視する構成とされている。このため、電流Ｉ２を十分小さく設定しておけば、スイッチＳＷ２にリークが発生したとしても、リーク電流がリーク電流検出回路１１に大量に流入してバッテリＢ２が消耗する、といった事態を回避できる。

＜照明装置＞
図７は、第２の実施形態に係るＬＥＤ照明装置を搭載したオートバイ（車両）の外観を示す外観図である。図８は、第２の実施形態に係る、複数のスイッチ及びライトに接続されたドライバＩＣ２０の一構成例を示すブロック図である。

本構成例のＬＥＤ照明装置は、ドライバＩＣ２０と、ヘッドライト１０１と、リアライト１０２と、ウィンカライト１０３と、ウィンカライト１０４と、スイッチ１０５と、を有する。なおスイッチ１０５には、ウィンカスイッチ１０５ａと、ヘッドライトスイッチ１０５ｂと、テール／ストップスイッチ１０５ｃと、が含まれる。

ヘッドライト１０１〜ウィンカライト１０４は、それぞれ図４に示す発光ダイオードＬＥＤ２をその内部に有する。また上記のウィンカスイッチ１０５ａ〜テール／ストップスイッチ１０５ｃは、図４に示すスイッチＳＷ２をその内部に有する。

本構成例のドライバＩＣ２０は、複数のリーク電流検出回路２１と、複数の駆動回路２２とを有する。図８に示すように、一組のスイッチ及びライトに対して、一組のリーク電流検出回路２１及び駆動回路２２が設けられている。例えばヘッドライトスイッチ１０５ｂ及びヘッドライト１０１に対して、リーク電流検出回路２１ｂ及び駆動回路２２ｂが設けられている。これにより、スイッチ毎にリーク電流の検出を行い、検出結果に応じて、スイッチに対応するライトの駆動制御を行うことが可能である。

［実施の形態３］
上記で説明した実施の形態２では、経年劣化等によりスイッチＳＷ２の表面に酸化被膜が形成された場合、その除去が難しいという問題があった。スイッチＳＷ２に酸化被膜が形成されると、スイッチＳＷ２のオン時の抵抗値が上がるため、これを除去することが望ましい。しかしながらスイッチＳＷ２は、オン時においても流れる電流Ｉ２が数ｍＡから数十ｍＡと微量であるため、大電流による酸化被膜の除去を行うことができない。そこで本発明の第３の実施形態は、以下の構成をとるものとする。

＜ＬＥＤ照明装置＞
図９は、本発明の第３の実施形態に係るドライバＩＣ３０（半導体装置）、及びこのドライバＩＣ３０を備えるＬＥＤ照明装置の一構成例を示す回路図である。

本構成例のＬＥＤ照明装置は、バッテリＢ４と、スイッチＳＷ３と、抵抗ＲＴＨＳＥＴと、ドライバＩＣ３０と、Ｐチャンネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタＰ３（以下、「トランジスタＰ３」という）と、発光ダイオードＬＥＤ３（負荷）と、抵抗ＲＳＩＮＫＳＥＴと、を有する。

なおドライバＩＣ３０は、ＣＲタイマ３１と、カレントミラー回路３２と、論理回路３３と、駆動回路３４（制御対象回路）と、比較器ＣＭＰ３と、オペアンプＯＰＡ２と、定電圧源Ｂ５と、Ｎチャンネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタＮ３１（以下、「トランジスタＮ３１」という）と、を集積化したモノリシック半導体集積回路装置である。また、ドライバＩＣ３０は、外部との電気的な接続を確立するために、外部端子ＩＮ３と、外部端子ＳＴＩＮと、外部端子ＴＨＳＥＴと、外部端子ＯＵＴ３と、外部端子ＳＩＮＫＳＥＴと、を有する。

外部端子ＩＮ３は、電圧ＶＩＮの入力端子である。外部端子ＳＴＩＮは、スイッチＳＷ３との接続端子である。外部端子ＴＨＳＥＴは、抵抗ＲＴＨＳＥＴとの接続端子である。外部端子ＯＵＴ３は、制御信号Ｓ４の出力端子である。外部端子ＳＩＮＫＳＥＴは、抵抗ＲＳＩＮＫＳＥＴとの接続端子である。

以上に説明した各構成要素の、接続形態を説明する。バッテリＢ４の負極端は、接地端に接続されている。バッテリＢ４の正極端は、外部端子ＩＮ３と、スイッチＳＷ３の第１端と、抵抗ＲＴＨＳＥＴの第１端とに接続されている。スイッチＳＷ３の第２端は、外部端子ＳＴＩＮに接続されている。抵抗ＲＴＨＳＥＴの第２端は、外部端子ＴＨＳＥＴに接続されている。

トランジスタＰ３のソースは、スイッチＳＷ３の第２端と外部端子ＳＴＩＮとの接続ノードに接続されている。トランジスタＰ３のドレインは、発光ダイオードＬＥＤ３のアノードに接続されている。トランジスタＰ３のゲートは、外部端子ＯＵＴ３に接続されている。発光ダイオードＬＥＤ２のカソードは、接地端に接続されている。

抵抗ＲＳＩＮＫＳＥＴの第１端は、外部端子ＳＩＮＫＳＥＴに接続されている。抵抗ＲＳＩＮＫＳＥＴの第２端は、接地端に接続されている。

次に、ドライバＩＣ３０の内部における、各構成要素の接続形態を説明する。ＣＲタイマ３１の第１端は、カレントミラー回路３２の第１端に接続されている。ＣＲタイマ３１の第２端は、論理回路３３の第１端に接続されている。

カレントミラー回路３２の第２端は、外部端子ＳＴＩＮに接続されている。カレントミラー回路３２の第３端は、外部端子ＴＨＳＥＴに接続されている。カレントミラー回路３２の第４端は、トランジスタＮ３１のドレインに接続されている。

トランジスタＮ３１のソースは、外部端子ＳＩＮＫＳＥＴに接続されている。トランジスタＮ３１のゲートは、オペアンプＯＰＡ２の出力端に接続されている。オペアンプＯＰＡ２の非反転入力端は、定電圧源Ｂ５の正極端に接続されている。オペアンプＯＰＡ２の反転入力端は、トランジスタＮ３１のソースと外部端子ＳＩＮＫＳＥＴとの接続ノード接続されている。定電圧源Ｂ５の負極端は、接地端に接続されている。

比較器ＣＭＰ３の非反転入力端は、外部端子ＳＴＩＮとカレントミラー回路３２の第２入力端との接続ノードに接続されている。比較器ＣＭＰ３の反転入力端は、外部端子ＴＨＳＥＴとカレントミラー回路３２の第３端との接続ノードに接続されている。比較器ＣＭＰ３の出力端は、検出信号Ｓｄｅｔの出力端として、論理回路３３の第２端に接続されている。

論理回路３３の出力端は、制御信号Ｓ３の出力端として、駆動回路３４に接続されている。駆動回路３４の出力端は、制御信号Ｓ４の出力端として、外部端子ＯＵＴ３に接続されている。

次に、上記構成から成るＬＥＤ照明装置の動作について、詳細な説明を行う。なお、以下の説明では、外部端子ＩＮ３に印加される電圧をＶＩＮ、トランジスタＮ３１のソースと外部端子ＳＩＮＫＳＥＴとの接続ノードに現れる電圧をＶ５、外部端子ＳＴＩＮとカレントミラー回路３２の第３入力端との接続ノードに現れる電圧をＶ６、外部端子ＴＨＳＥＴとカレントミラー回路３２の第３入力端との接続ノードに現れる電圧を閾値電圧Ｖｔｈ４というように、各部のノード電圧に符号を付すことにする。

まず、ドライバＩＣ３０の内部の動作について説明する。定電圧源Ｂ５は、定電圧（例えば１Ｖ）を生成し、オペアンプＯＰＡ２の非反転入力端に印加する。オペアンプＯＰＡ２は、その非反転入力端に印加される電圧と、その反転入力端に印加される電圧とが一致するように、その出力端に接続されているトランジスタＮ３１の導通制御を行う。これにより、電圧Ｖ５が一定に保たれ、電流ＩＳＩＮＫＳＥＴが定電流となる。

ＣＲタイマ３１は、ＰＷＭ信号である制御信号Ｓ５を、カレントミラー回路３２へ出力する。またＣＲタイマ３１は、ＰＷＭ信号である制御信号Ｓ６を、論理回路３３へ出力する。なお、制御信号Ｓ５と制御信号Ｓ６とは、同一の信号である。

制御信号Ｓ５は、カレントミラー回路３２が、電流ＩＤＥＴ及び電流ＩＴＨＳＥＴを引き込むタイミングを決定するのに用いられる。制御信号Ｓ６は、論理回路３３が、制御信号Ｓ３（詳細は後述）のＨｉｇｈ／Ｌｏｗの切り替えを行うタイミングを決定するのに用いられる。

カレントミラー回路３２は、オペアンプＯＰＡ２で生成される電流ＩＳＩＮＫＳＥＴを用いて、定電流である電流ＩＤＥＴ及び電流ＩＴＨＳＥＴを生成する。なお上記のカレントミラー回路３２の動作は、ＣＲタイマ３１から入力される制御信号Ｓ５がＨｉｇｈである場合にのみ実施し、制御信号Ｓ５がＬｏｗである場合には実施しない。

比較器ＣＭＰ３の非反転入力端には、電流ＩＤＥＴとリーク抵抗値ＲＳＷとにより決定される電圧Ｖ６が印加される。比較器ＣＭＰ３の反転入力端には、電流ＩＴＨＳＥＴと抵抗ＲＴＨＳＥＴの抵抗値によって決定される閾値電圧Ｖｔｈ４が印加される。比較器ＣＭＰ３は、この二つの電圧を比較して、検出信号Ｓｄｅｔの論理レベルを変化させる。

図１０は、本発明に係る比較器ＣＭＰ３の一動作例を説明するための模式図である。図１０は、リーク抵抗値ＲＳＷ（上段）と、電圧Ｖ６（中段）と、検出信号Ｓｄｅｔ（下段）との関係を示している。検出信号Ｓｄｅｔは、電圧Ｖ６が閾値電圧Ｖｔｈ４より大きい場合はＨｉｇｈ、電圧Ｖ６が閾値電圧Ｖｔｈ４より小さい場合はＬｏｗとなる。

図１０に示すように、リーク抵抗値ＲＳＷが閾値抵抗値Ｒｔｈを上回っており、これに応じて電圧Ｖ６が閾値電圧Ｖｔｈ４を下回っている場合、検出信号ＳｄｅｔがＬｏｗとされる。一方、リーク抵抗値ＲＳＷが閾値抵抗値Ｒｔｈを下回っており、これに応じて電圧Ｖ６が閾値電圧Ｖｔｈ４を上回っている場合、検出信号ＳｄｅｔがＨｉｇｈとされる。論理回路３３は、検出信号ＳｄｅｔのＨｉｇｈ／Ｌｏｗに応じて、制御信号Ｓ３のＨｉｇｈ／Ｌｏｗを決定する。

検出信号ＳｄｅｔがＨｉｇｈである場合、これを受けた論理回路３３は、制御信号Ｓ３をＬｏｗとする。制御信号Ｓ３がＬｏｗである場合、これを受けた駆動回路３４は、制御信号Ｓ４をＬｏｗとする。この結果、トランジスタＰ３がオンされ、発光ダイオードＬＥＤ３に電流ＩＬＥＤが流れる。

一方、検出信号ＳｄｅｔがＬｏｗである場合、これを受けた論理回路３３は、制御信号Ｓ３をＨｉｇｈとする。制御信号Ｓ３がＨｉｇｈである場合、これを受けた駆動回路３４は、制御信号Ｓ４をＨｉｇｈとする。この結果、トランジスタＰ３がオフされ、発光ダイオードＬＥＤ３に電流ＩＬＥＤが流れない。

なお、図９では図示を省略しているが、発光ダイオードＬＥＤ３の定電流制御を行う場合には、図２の抵抗Ｒ１に相当する抵抗がドライバＩＣ３０に外付けされ、駆動回路３４により先述と同様の定電流制御が行われる。これにより、発光ダイオードＬＥＤ３の発光量が一定に保たれる。

次に、スイッチＳＷ３のオフ時（リークあり／なし含む）と、スイッチＳＷ３のオン時との、それぞれの状態における各信号及び電流の関係について、図１１を用いて説明する。図１１は、制御信号Ｓ５及び制御信号Ｓ６（第１段）と、カレントミラー回路３２に流れ込む電流ＩＤＥＴ及び電流ＩＴＨＳＥＴ（第２段）と、検出信号Ｓｄｅｔ（第３段）と、制御信号Ｓ３（第４段）との関係を示したタイミングチャートである。

なお図中のｔ１〜ｔ５の破線は、制御信号Ｓ５及び制御信号Ｓ６のＨｉｇｈ／Ｌｏｗが変化するタイミングを示している。制御信号Ｓ５及び制御信号Ｓ６は、一定の周期で変化する。図１１の例では、ｔ１〜ｔ３が第１周期、ｔ３〜ｔ５が第２周期となっている。本実施形態では一例として、ｔ１においてスイッチＳＷ３がオフになっており、ｔ３においてスイッチＳＷ３がオンになっているものとして説明を行う。

まず、ｔ１において制御信号Ｓ５及び制御信号Ｓ６がＬｏｗからＨｉｇｈに変化すると、カレントミラー回路３２は、電流ＩＤＥＴ及び電流ＩＴＨＳＥＴの引き込みを開始する。また論理回路３３は、制御信号Ｓ３のＨｉｇｈ／Ｌｏｗを決定する。本例ではｔ１の時点でＳＷ３はオフであるため、検出信号ＳｄｅｔはＬｏｗとなり、従って制御信号Ｓ３はＨｉｇｈとなる。

次に、ｔ２において制御信号Ｓ５及び制御信号Ｓ６がＨｉｇｈからＬｏｗに変化すると、カレントミラー回路３２は電流ＩＤＥＴ及び電流ＩＴＨＳＥＴの引き込みを停止する。また論理回路３３は、検出信号ＳｄｅｔのＨｉｇｈ／Ｌｏｗに関わらず、ｔ１の時点での制御信号Ｓ３のＨｉｇｈ／Ｌｏｗを保持する、ラッチ回路として動作する。本例では、ｔ２の時点でＨｉｇｈに保持される。なお、ｔ２からｔ３までの間、検出信号Ｓｄｅｔは参照されないため、そのＨｉｇｈ／Ｌｏｗは不定であっても構わない。

次に、ｔ３において制御信号Ｓ５及び制御信号Ｓ６がＬｏｗからＨｉｇｈに変化すると、電流ＩＤＥＴ及び電流ＩＴＨＳＥＴの引き込み、及び制御信号Ｓ３のＨｉｇｈ／Ｌｏｗの決定が再び実施される。本例ではｔ３の時点でＳＷ３がオンであるため、検出信号ＳｄｅｔはＨｉｇｈとなり、制御信号Ｓ３はＬｏｗとなる。

次に、ｔ４において制御信号Ｓ５及び制御信号Ｓ６がＨｉｇｈからＬｏｗに変化すると、第１周期と同様、電流ＩＤＥＴ及び電流ＩＴＨＳＥＴの引き込み停止、及び制御信号Ｓ３のＨｉｇｈ／Ｌｏｗの保持が実施される。以上の動作の繰り返しにより、リーク電流の検出及び発光ダイオードＬＥＤ３の点灯制御が行われる。

以上に説明した本実施形態のドライバＩＣ３０は、電圧Ｖ６が上昇したとしても、電圧Ｖ６が閾値電圧Ｖｔｈ４を上回るまでは、スイッチＳＷ３にリークが発生しているものとみなす。つまり、ユーザによりスイッチＳＷ３がショートされたのではないとみなす。このため、リーク発生時において駆動回路３４の動作を禁止し、発光ダイオードＬＥＤ３が誤点灯するのを防止することが可能である。

また本実施形態のドライバＩＣ３０は、制御信号Ｓ５及び制御信号Ｓ６がＨｉｇｈである場合において、電流ＩＤＥＴ及び電流ＩＴＨＳＥＴの引き込みを行い、リーク電流の検出を行う。一方、制御信号Ｓ５及び制御信号Ｓ６がＬｏｗである場合において、電流ＩＤＥＴ及び電流ＩＴＨＳＥＴの引き込みを停止し、リーク電流の検出を行わず、制御信号Ｓ３の状態を保持する。このため、常にリーク電流の検出を行う場合と比較して、消費電力の低減を図ることが可能である。

また本実施形態のドライバＩＣ３０は、スイッチＳＷ３を、バッテリＢ４（電源）から発光ダイオードＬＥＤ３（負荷）への電流経路上に設けているため、スイッチＳＷ３の表面に酸化被膜が形成されたとしても、スイッチＳＷ３のオン時に数百ｍＡの比較的大きな電流が流れるため、この電流により酸化被膜を除去することが可能である。

また本実施形態のドライバＩＣ３０によれば、ドライバＩＣ３０に外部接続される抵抗ＲＳＩＮＫＳＥＴまたは抵抗ＲＴＨＳＥＴの抵抗値を変更することにより、リーク電流の検出レベルを容易に変更することが可能である。

＜その他の変形例＞
なお、本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。

本発明は、マイクロプロセッサ、半導体装置、照明装置等の負荷装置、及びこれらを搭載した車両において、リーク電流の検出精度向上を図る上で有用な技術である。

１０ ドライバＩＣ（半導体装置）
１１ リーク電流検出回路
１２ 駆動回路（制御対象回路）
１３ 基準電源
１４ 定電流生成回路
１５ ヒステリシス電圧生成回路
１６ 論理回路
２０ ドライバＩＣ（半導体装置）
２１ リーク電流検出回路
２２ 駆動回路（制御対象回路）
２３ 定電圧源
３０ ドライバＩＣ（半導体装置）
３１ ＣＲタイマ
３２ カレントミラー回路
３３ 論理回路
３４ 駆動回路（制御対象回路）
１００ オートバイ（車両）
１０１ ヘッドライト
１０２ リアライト
１０３ ウィンカライト
１０４ ウィンカライト
１０５ スイッチ
Ｂ１、Ｂ２、Ｂ４ バッテリ
Ｂ３、Ｂ５ 定電圧源
ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３ スイッチ
Ｄ１、Ｄ２ ダイオード
ＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３ 発光ダイオード（負荷）
Ｌ１ コイル
ＩＮ１、ＩＮ２、ＩＮ３ 外部端子
ＯＵＴ１、ＯＵＴ２、ＯＵＴ３ 外部端子
ＳＥ１、ＳＥ２ 外部端子
ＶＣＣ１ 外部端子
ＳＴＩＮ、ＴＨＳＥＴ、ＳＩＮＫＳＥＴ 外部端子
ＣＶＣＣ、ＣＶＩＮ キャパシタ
Ｎ１、Ｎ２ Ｎチャンネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタ
Ｐ３ Ｐチャンネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタ
Ｐ１１ Ｐチャンネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタ
Ｎ１２〜Ｎ１４ Ｎチャンネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタ（第１トランジスタ、第２トランジスタ）
Ｎ３１ Ｎチャンネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタ
ＣＭＰ１、ＣＭＰ２、ＣＭＰ３ 比較器
ＯＰＡ１、ＯＰＡ２ オペアンプ
ＣＳ１ 定電流源
Ｒ１ 抵抗
Ｒ１１〜Ｒ１９ 抵抗（第１抵抗〜第４抵抗）
ＲＴＨＳＥＴ、ＲＳＩＮＫＳＥＴ 抵抗
ＲＳＷ リーク抵抗値
Ｒｔｈ 閾値抵抗値
Ｖ１〜Ｖ６ 電圧（入力電圧）
ＶＩＮ、ＶＣＣ、ＶＳＥ 電圧（入力電圧）
Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈ４ 閾値電圧
ＶＲＥＧ 定電圧
Ｖｓｔ 動作可能電圧
Ｉ１、Ｉ２ 電流（スイッチ電流）
ＩＩＮ 電流（スイッチ電流）
Ｉｔｈ 閾値電流
ＩＤＥＴ、ＩＴＨＳＥＴ、ＩＳＩＮＫＳＥＴ、ＩＬＥＤ 電流
ＩＮＶ１、ＩＮＶ２ インバータ
Ｓ０〜Ｓ６ 制御信号
Ｓｄｅｔ 検出信号

Claims (7)

1. リーク監視対象となるスイッチに流れるスイッチ電流を検出し、前記スイッチ電流が予め定められた閾値に達していない時には、制御対象とされている制御対象回路の動作を禁止するように検出信号を生成するリーク電流検出回路において、
   前記スイッチ電流に応じた入力電圧を検出し、
   前記入力電圧が予め定められた閾値電圧に達していない時には、前記制御対象回路の動作を禁止するように前記検出信号を生成し、
   前記入力電圧は、前記制御対象回路の駆動電圧として供給されるものであり、前記閾値電圧は、前記制御対象回路の動作可能電圧よりも低く設定されており、
   第１端が前記入力電圧の印加端に接続された第１抵抗、第２抵抗、及び第３抵抗と、
   ソースが接地端に接続され、ドレインが前記第１抵抗の第２端に接続され、ゲートが前記第２抵抗の第２端に接続されたＮチャンネル型の第１トランジスタと、
   ソースが前記接地端に接続され、ドレインが前記第１トランジスタのゲートに接続され、ゲートが前記第３抵抗の第２端に接続されたＮチャンネル型の第２トランジスタと、
   第１端が前記第２トランジスタのゲートに接続され、第２端が前記接地端に接続された第４抵抗と、
   前記第１抵抗の第２端と前記第１トランジスタのドレインとの間に現れる電圧を前記検出信号として出力する出力端と、を有すること
   を特徴とするリーク電流検出回路。
2. 前記スイッチは、前記制御対象回路により駆動される負荷と、前記負荷に電圧を印加する電源と、の電流経路上に設けられていること
   を特徴とする請求項１に記載のリーク電流検出回路。
3. 請求項１または請求項２に記載のリーク電流検出回路と、前記制御対象回路とを集積化したこと
   を特徴とする半導体装置。
4. 前記制御対象回路は、負荷を駆動する駆動回路であること
   を特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
5. 前記負荷は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）であること
   を特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
6. ＬＥＤと、
   前記ＬＥＤの駆動制御を行う請求項５に記載の半導体装置と、を有すること
   を特徴とするＬＥＤ照明装置。
7. ヘッドライト、リアライト、及びウィンカライトの少なくとも一つとして請求項６に記載のＬＥＤ照明装置を有すること
   を特徴とする車両。

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