WO2014196376A1 - 電力供給制御装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a power supply control device.
- this semiconductor power element when the semiconductor power element fails, this semiconductor power element is normally brought into a state where it can be energized by generating a high resistance. For this reason, even if the semiconductor power element is controlled to be in an OFF state, it is energized and abnormal heat generation may occur due to its high resistance value. If the semiconductor power element generates abnormal heat, there is a concern that problems such as smoke and fire may occur.
- Patent Document 1 a MOSFET as a semiconductor power element is mounted by being soldered to a circuit board held on an inclination on a base.
- the solder melts due to the abnormal heat generation of the MOSFET, the MOSFET falls off to the position of the stopper member by its own weight, and the MOSFET is opened, so that a problem due to the abnormal heat generation is prevented.
- the configuration of the above-mentioned Patent Document 1 has a problem that the configuration of the apparatus becomes complicated because it is necessary to incline the circuit board in order to prevent problems due to abnormal heat generation of the semiconductor power element.
- the present invention has been completed based on the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a power supply control device capable of preventing a malfunction due to abnormal heat generation of a semiconductor power element with a simple configuration. To do.
- the present invention is a power supply control device that controls power supplied from a power supply to a load, and includes a plurality of semiconductor power elements arranged in parallel in a path from the power supply to the load, and on / off of the semiconductor power elements
- a control unit that controls an abnormality of the semiconductor power element, and an abnormality detection unit that detects an abnormality of the semiconductor power element, wherein the control unit detects an abnormality of the semiconductor power element when the semiconductor power element is off. Is detected, control is performed so that the semiconductor power element in which the abnormality does not occur is turned on.
- the abnormality detection unit detects an abnormality of the semiconductor power element when the semiconductor power element is in the off state
- the semiconductor power element in which no abnormality has occurred is controlled to be in the on state.
- the control unit controls all the semiconductor power elements to be in an on state. In this way, since it is possible to prevent a malfunction due to abnormal heat generation without detecting which one of the plurality of semiconductor power elements is abnormal, it is possible to further improve the semiconductor power element. It is possible to simplify the configuration for preventing problems caused by abnormal heat generation.
- the abnormality detection unit detects a change in voltage caused by an abnormality in at least one semiconductor power element of the plurality of semiconductor power elements.
- the circuit voltage fluctuates.
- at least one semiconductor power element is abnormal. Can be detected.
- a notification means for notifying the outside that an abnormality has occurred in the semiconductor power element is provided.
- a semiconductor power element in which no abnormality has occurred there is a possibility that unnecessary energization is applied to a load that should not have been energized because it is originally in an off state.
- the power supply control device can be replaced or repaired before a further abnormal state occurs, thereby preventing abnormal heat generation.
- FIG. 1 The figure which shows the electric constitution of the electric power supply control apparatus distribute
- the figure which shows the electric constitution of the electric power supply control apparatus distribute
- FIG. 1 The figure which shows the electric constitution of the electric power supply control apparatus distribute
- the power supply control device 10 is provided in a path (conductive path) from a power source B (battery) of a vehicle such as an automobile to a load L such as a lamp, motor, and heater of the vehicle. It controls the power supplied.
- the + side of the power supply B is connected to an inverter (not shown) of the vehicle and the input unit 18 of the power supply control device 10, and the output unit 19 of the power supply control device 10 is connected to the load L.
- the power supply control device 10 is configured by mounting electronic components on a circuit board on which conductive paths are printed and wired, and a plurality (three in this embodiment) of MOSFETs 12A to 12C (an example of “semiconductor power element”) And a control circuit 13 for controlling on / off of the plurality of MOSFETs 12A to 12C.
- the power supply control device 10 is integrally configured as an IPD (Intelligent Power Device). Note that the power supply control apparatus 10 as a whole is not limited to the IPD, and the circuit may include at least the MOSFETs 12A to 12C.
- the plurality of MOSFETs 12A to 12C are housed in one packaged chip 11, and are N-type MOSFETs 12A to 12C (power MOSFETs) having the same configuration.
- the plurality of MOSFETs 12A to 12C are arranged in parallel in a path (conductive path) between the input unit 18 and the output unit 19 of the power supply control device 10, and their drains are connected to have the same potential.
- the sources are connected to each other and have the same potential. As a result, the current from the power source B is shunted to the plurality of MOSFETs 12A to 12C and supplied to the common load L.
- the plurality of MOSFETs 12A to 12C are separated on the same plane with a slight space therebetween, and the sources of the plurality of MOSFETs 12A to 12C are the conductive paths arranged outside the chip 11. They are connected by a connection unit 17.
- the connecting portion 17 is not limited to being provided inside the IPD, and may be provided outside the IPD.
- Each of the MOSFETs 12A to 12C has a current capacity that does not cause an abnormality even if it is supplied to the load L by a small number of MOSFETs (for example, two MOSFETs 12B and 12C).
- the MOSFET is normally designed to be used at a temperature with a margin up to the maximum use temperature (limit temperature) (derating)
- the MOSFET 12B is usually used for the chip 1 having the MOSFETs 12A to 12C in parallel. , Even if only 12C is turned on, it can be used below the maximum operating temperature. Therefore, it is possible to prevent problems caused by abnormal heat generation of the MOSFETs 12A to 12C without greatly changing the configuration of the normal chip 11.
- the diagnosis signal SD is notified to the outside, so that long-term use with a small number of MOSFETs 12B and 12C is suppressed.
- the current capacity of each of the MOSFETs 12A to 12C is not limited to the case where one MOSFET is small, but can be set to a current capacity that does not cause an abnormality such as a failure even when a plurality of MOSFETs are supplied to the load L.
- the control circuit 13 includes a control unit 14 including an integrated circuit (IC) that controls on / off of each of the MOSFETs 12A to 12C, drive circuits 15A to 15C that turn on / off the MOSFETs 12A to 12C in response to a drive signal from the control unit 14, An abnormality detection unit 16 that detects abnormality of the MOSFETs 12A to 12C and outputs an abnormality detection signal SA corresponding to the detection result to the control unit 14 is provided.
- IC integrated circuit
- the drive circuits 15A to 15C are provided corresponding to the MOSFETs 12A to 12C.
- a drive signal for turning on the MOSFETs 12A to 12C is received from the control unit 14, a voltage is applied to the gates of the corresponding MOSFETs 12A to 12C. Then, the drain-source of each of the MOSFETs 12A to 12C is energized.
- the abnormality detection unit 16 detects that an abnormality such as a failure has occurred in the MOSFETs 12A to 12C. Specifically, the potential difference between the potential between the source of the MOSFETs 12A to 12C and the load L and the ground potential is detected, and the MOSFET 12A to 12C is abnormal when the fluctuation of the potential difference for a predetermined time becomes equal to or greater than a predetermined value. As a result, an abnormality detection signal SA indicating that an abnormality has occurred is output to the control unit 14. Upon receiving the abnormality detection signal SA, the control unit 14 outputs a diagnosis signal SD indicating that an abnormality has occurred outside. Therefore, the control part 14 is provided with the alerting
- the abnormality detection method of the MOSFETs 12A to 12C by the abnormality detection unit 16 is not limited to this.
- the potentials of the gates of the MOSFETs 12A to 12C may be detected, and it may be determined that an abnormality has occurred in the corresponding MOSFETs 12A to 12C when the gate potential fluctuates more than a predetermined value.
- control unit 14 receives a signal S for turning on and off the load L from an external switch or the like, on / off of the MOSFETs 12A to 12C is controlled according to the signal S (a plurality are turned on / off collectively).
- the MOSFET 12A fails when all the MOSFETs 12A to 12C are in an off state, the MOSFET 12A has a high on-resistance and is short-circuited. Due to the high on-resistance of the MOSFET 12A, the voltage at the connection portion 17 between the drains of the MOSFETs 12A to 12C and the load L changes, and the voltage signal SV corresponding to the changed voltage is given to the abnormality detection portion 16.
- the abnormality detection unit 16 may have an abnormality in any of the MOSFETs 12A to 12C when the voltage change for a predetermined time is equal to or greater than a predetermined potential difference at which it can be determined that an abnormality has occurred in at least one MOSFET. Therefore, an abnormality detection signal SA indicating that an abnormality has occurred is output to the control unit 14. Upon receiving the abnormality detection signal SA, the control unit 14 outputs a drive signal to all the drive circuits 15A to 15C so as to turn on all the MOSFETs 12A to 12C, and to the outside of the power supply control device 10, the MOSFET 12A to A diagnosis signal SD indicating that an abnormality has occurred in at least one of 12C is output.
- the abnormality detection unit 16 detects an abnormality of the MOSFET 12A (to 12C) when the MOSFETs 12A to 12C (semiconductor power elements) are in the off state, the MOSFETs 12A to 12C in which no abnormality has occurred are controlled to be in the on state.
- the MOSFET 12A in which an abnormality has occurred can be energized with a large on-resistance, since no abnormality has occurred, the current is shunted so that the energizing current on the MOSFETs 12B and 12C side having a relatively small on-resistance becomes large.
- the control unit 14 controls all the MOSFETs 12A to 12C to be turned on. In this way, it is possible to prevent a malfunction due to abnormal heat generation without detecting which one of the plurality of MOSFETs 12A to 12C has an abnormality. Therefore, the MOSFETs 12A to 12C can be further reduced. It is possible to simplify the configuration for preventing problems caused by abnormal heat generation.
- the abnormality detection unit 16 detects a change in voltage caused by an abnormality in at least one MOSFET 12A (to 12C) of the plurality of MOSFETs 12A to 12C.
- the circuit voltage fluctuates.
- a control unit 14 (notification unit) is provided to notify the outside that an abnormality has occurred in the MOSFETs 12A to 12C.
- a control unit 14 notification unit
- the MOSFETs 12A to 12C in which no abnormality has occurred are turned on, there is a possibility that unnecessary energization is applied to the load L that should not have been energized because it is originally in the off state.
- the power supply control device can be replaced or repaired before a further abnormal state occurs, thereby preventing abnormal heat generation.
- the sources of the three MOSFETs 12A to 12C are connected outside the chip 11, but in the second embodiment, the sources of the MOSFETs 12A to 12C are connected inside the chip 20, as shown in FIG. Is.
- symbol is attached
- the MOSFET 12A to 12C and the load L are short-circuited inside or on the surface of the chip 20 by the metal wiring inside or on the surface of the MOSFET 12A to 12C, and the potential of the connection portion 21 where the sources of the MOSFETs 12A to 12C are connected to each other. It is output to the abnormality detection unit 16.
- the present invention is not limited to the embodiments described with reference to the above description and drawings.
- the following embodiments are also included in the technical scope of the present invention, and further, within the scope not departing from the gist of the invention other than the following.
- Various modifications can be made.
- the power supply control device 10 includes three MOSFETs.
- the present invention is not limited to this, and the present invention may be applied to a device including two or four or more MOSFETs. Good.
- the current capacity of the MOSFET may be set according to the number of MOSFETs to be turned on.
- the abnormality detection unit 16 is configured to detect that an abnormality has occurred in at least one of the plurality of MOSFETs 12A to 12C.
- An abnormality may be detected.
- a plurality of abnormality detection units corresponding individually to the MOSFETs 12A to 12C may be provided to detect abnormality of the MOSFETs 12A to 12C. In this way, if it is possible to detect which MOSFET has an abnormality, it is possible for the control unit 14 to control only the MOSFET in which no abnormality has occurred when the abnormality of the MOSFET has occurred.
- the gates of the MOSFETs 12A to 12C may be connected to drive one drive circuit to turn on and off the MOSFETs 12A to 12C.
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Abstract
電源Bから負荷Lへ供給される電力を制御する電力供給制御装置10であって、電源Bから負荷Lに至る経路に並列に配される複数のMOSFET12A~12Cと、MOSFET12A~12Cのオンオフを制御する制御部14と、MOSFET12A~12Cの異常を検出する異常検出部16と、を備え、制御部14は、MOSFET12A~12Cがオフ状態のときに異常検出部16がMOSFET12A~12Cの異常を検出すると、異常が生じていないMOSFET12A~12Cがオン状態となるように制御する。
Description
本発明は、電力供給制御装置に関する。
従来、電源から負荷に至る経路上に半導体パワー素子を配し、この半導体パワー素子のオンオフを制御することで、電源から負荷に供給される電力を制御する電力供給制御装置が知られている。
ここで、半導体パワー素子が故障すると、この半導体パワー素子は、通常、高い抵抗を生じさせて通電可能な状態とされる。
そのため、たとえ、半導体パワー素子がオフ状態に制御されていたとしても、通電してしまい、その抵抗値の高さ故に、異常発熱が生じうる。半導体パワー素子が異常発熱すると、発煙、発火等の不具合が生じることが懸念される。
そのため、たとえ、半導体パワー素子がオフ状態に制御されていたとしても、通電してしまい、その抵抗値の高さ故に、異常発熱が生じうる。半導体パワー素子が異常発熱すると、発煙、発火等の不具合が生じることが懸念される。
特許文献1は、半導体パワー素子としてのMOSFETがベース上に傾斜して保持された回路基板に半田付けされて実装されている。MOSFETの異常発熱で半田が溶解すると、MOSFETが自重でストッパ部材の位置まで脱落し、MOSFETがオープンな状態となり、異常発熱による不具合が防止されるようになっている。
ところで、上記特許文献1の構成では、半導体パワー素子の異常発熱による不具合を防止するために、回路基板を傾斜させる必要があるため、装置の構成が複雑になるという問題がある。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、簡素な構成で、半導体パワー素子の異常発熱による不具合を防止することが可能な電力供給制御装置を提供することを目的とする。
本発明は、電源から負荷へ供給される電力を制御する電力供給制御装置であって、前記電源から前記負荷に至る経路に並列に配される複数の半導体パワー素子と、前記半導体パワー素子のオンオフを制御する制御部と、前記半導体パワー素子の異常を検出する異常検出部と、を備え、前記制御部は、前記半導体パワー素子がオフ状態のときに前記異常検出部が前記半導体パワー素子の異常を検出すると、前記異常が生じていない前記半導体パワー素子がオン状態となるように制御する。
本構成によれば、半導体パワー素子がオフ状態のときに異常検出部が半導体パワー素子の異常を検出すると、異常が生じていない半導体パワー素子がオン状態となるように制御される。これにより、異常が生じた半導体パワー素子が大きいオン抵抗を伴って通電可能となると、異常が生じていないため比較的オン抵抗が小さい半導体パワー素子側の通電電流が大きくなるように分流する。
これにより、装置の構成を大きく変更しなくても、異常が発生した半導体パワー素子の通電電流が抑制されることで当該半導体パワー素子の発熱が抑制されるため、簡素な構成で、半導体パワー素子の異常発熱による不具合を防止することができる。
上記構成の実施態様として以下の構成を有すれば好ましい。
・前記異常検出部が前記半導体パワー素子の異常を検出すると、前記制御部は、全ての前記半導体パワー素子がオン状態となるように制御する。
このようにすれば、複数の半導体パワー素子のうちのいずれの半導体パワー素子に異常が発生したかを検出しなくても、異常発熱による不具合を防止することができるため、より一層、半導体パワー素子の異常発熱による不具合を防止するための構成を簡素化することが可能になる。
・前記異常検出部が前記半導体パワー素子の異常を検出すると、前記制御部は、全ての前記半導体パワー素子がオン状態となるように制御する。
このようにすれば、複数の半導体パワー素子のうちのいずれの半導体パワー素子に異常が発生したかを検出しなくても、異常発熱による不具合を防止することができるため、より一層、半導体パワー素子の異常発熱による不具合を防止するための構成を簡素化することが可能になる。
・前記異常検出部は、前記複数の半導体パワー素子の少なくとも1個の半導体パワー素子の異常によって生じる電圧の変化を検出する。
少なくとも1個の半導体パワー素子が異常により高い抵抗を伴ってオン状態となると、回路の電圧に変動が生じるため、この電圧の変動を検出することで、少なくとも1個の半導体パワー素子に異常が生じていることを検出することができる。
少なくとも1個の半導体パワー素子が異常により高い抵抗を伴ってオン状態となると、回路の電圧に変動が生じるため、この電圧の変動を検出することで、少なくとも1個の半導体パワー素子に異常が生じていることを検出することができる。
・前記半導体パワー素子に異常が生じたことを外部に報知する報知手段を備える。
異常が生じていない半導体パワー素子をオン状態とする場合、本来オフ状態であるため通電されていないはずの負荷への不要な通電が行われている可能性がある。本構成によれば、報知手段の報知により半導体パワー素子の異常を認識することが可能になるとともに、異常を認識したユーザが適切な処置をすることで負荷への不要な通電を抑制することが可能になるとともに、さらなる異常状態が発生する前に電力供給制御装置の交換や修理が可能になり、異常発熱の発生を防止することができる。
異常が生じていない半導体パワー素子をオン状態とする場合、本来オフ状態であるため通電されていないはずの負荷への不要な通電が行われている可能性がある。本構成によれば、報知手段の報知により半導体パワー素子の異常を認識することが可能になるとともに、異常を認識したユーザが適切な処置をすることで負荷への不要な通電を抑制することが可能になるとともに、さらなる異常状態が発生する前に電力供給制御装置の交換や修理が可能になり、異常発熱の発生を防止することができる。
本発明によれば、簡素な構成で、半導体パワー素子の異常発熱による不具合を防止することが可能となる。
<実施形態1>
以下、実施形態1について、図1を参照して説明する。
電力供給制御装置10は、図1に示すように、自動車等の車両の電源B(バッテリ)から車両のランプ、モータ、ヒータなどの負荷Lに至る経路(導電路)に設けられて負荷Lに供給される電力の制御を行うものである。
電源Bの+側は、車両の図示しないインバータ、及び、電力供給制御装置10の入力部18に接続され、電力供給制御装置10の出力部19は、負荷Lに接続されている。
以下、実施形態1について、図1を参照して説明する。
電力供給制御装置10は、図1に示すように、自動車等の車両の電源B(バッテリ)から車両のランプ、モータ、ヒータなどの負荷Lに至る経路(導電路)に設けられて負荷Lに供給される電力の制御を行うものである。
電源Bの+側は、車両の図示しないインバータ、及び、電力供給制御装置10の入力部18に接続され、電力供給制御装置10の出力部19は、負荷Lに接続されている。
電力供給制御装置10は、導電路がプリント配線された回路基板に電子部品が実装されて構成されており、複数(本実施形態では3個)のMOSFET12A~12C(「半導体パワー素子」の一例)と、複数のMOSFET12A~12Cのオンオフを制御する制御回路13とを備えている。
この電力供給制御装置10はIPD(Intelligent Power Device)として一体的に構成されている。なお、電力供給制御装置10の全体でIPDを構成するものに限らず、少なくともMOSFET12A~12Cを含む回路でIPDを構成してもよい。
この電力供給制御装置10はIPD(Intelligent Power Device)として一体的に構成されている。なお、電力供給制御装置10の全体でIPDを構成するものに限らず、少なくともMOSFET12A~12Cを含む回路でIPDを構成してもよい。
複数のMOSFET12A~12Cは、パッケージされた一つのチップ11内に収容されており、共に同一構成のN型のMOSFET12A~12C(パワーMOSFET)である。
複数のMOSFET12A~12Cは、電力供給制御装置10の入力部18と出力部19との間の経路(導電路)に並列に配され、互いのドレイン同士が接続されて同電位とされるとともに、互いのソース同士が接続されて同電位とされている。
これにより、電源B側からの電流が複数のMOSFET12A~12Cに分流して共通の負荷Lに供給される。なお、本実施形態では、複数のMOSFET12A~12Cは、同一平面上でわずかに間隔を空けて分離されており、複数のMOSFET12A~12Cの各ソースは、チップ11の外部に配された導電路の接続部17で接続されている。この接続部17は、IPDの内部に配するものに限らず、IPDの外部に設けてもよい。
複数のMOSFET12A~12Cは、電力供給制御装置10の入力部18と出力部19との間の経路(導電路)に並列に配され、互いのドレイン同士が接続されて同電位とされるとともに、互いのソース同士が接続されて同電位とされている。
これにより、電源B側からの電流が複数のMOSFET12A~12Cに分流して共通の負荷Lに供給される。なお、本実施形態では、複数のMOSFET12A~12Cは、同一平面上でわずかに間隔を空けて分離されており、複数のMOSFET12A~12Cの各ソースは、チップ11の外部に配された導電路の接続部17で接続されている。この接続部17は、IPDの内部に配するものに限らず、IPDの外部に設けてもよい。
各MOSFET12A~12Cは、一個少ない個数のMOSFET(例えば2個のMOSFET12B,12C)で負荷Lへ供給したとしても異常が生じない電流容量を備えたものが用いられている。
ここで、MOSFETは、通常、最大使用温度(限界温度)まで余裕を持たせた温度で使用するように設計されているため(ディレーティング)、通常並列にMOSFET12A~12Cを有するチップ1について、MOSFET12B,12Cのみをオン状態としたとしても最大使用温度以下で使用することが可能である。したがって、通常のチップ11の構成を大きく変更しなくてもMOSFET12A~12Cの異常発熱による不具合を防止できるようになっている。
ここで、MOSFETは、通常、最大使用温度(限界温度)まで余裕を持たせた温度で使用するように設計されているため(ディレーティング)、通常並列にMOSFET12A~12Cを有するチップ1について、MOSFET12B,12Cのみをオン状態としたとしても最大使用温度以下で使用することが可能である。したがって、通常のチップ11の構成を大きく変更しなくてもMOSFET12A~12Cの異常発熱による不具合を防止できるようになっている。
また、MOSFET12A~12Cの異常発生時には、外部にダイアグ信号SDが報知されるようになっているため、少ない個数のMOSFET12B,12Cでの長期間の使用が抑制されるように構成されている。
なお、各MOSFET12A~12Cの電流容量は、MOSFETが一個少ない場合に限らず、複数個少ないMOSFETで負荷Lへ供給したとしても故障等の異常が生じない電流容量に設定することも可能である。
なお、各MOSFET12A~12Cの電流容量は、MOSFETが一個少ない場合に限らず、複数個少ないMOSFETで負荷Lへ供給したとしても故障等の異常が生じない電流容量に設定することも可能である。
制御回路13は、各MOSFET12A~12Cのオンオフを制御するIC(Integrated Circuit)からなる制御部14と、制御部14からの駆動信号を受けて各MOSFET12A~12Cをオンオフするドライブ回路15A~15Cと、MOSFET12A~12Cの異常を検出し、検出結果に応じた異常検出信号SAを制御部14に出力する異常検出部16とを備える。
ドライブ回路15A~15Cは、各MOSFET12A~12Cに対応して設けられており、制御部14からMOSFET12A~12Cをオン状態とする駆動信号を受けると、対応するMOSFET12A~12Cのゲートに電圧を印加して各MOSFET12A~12Cのドレイン-ソース間を通電させる。
異常検出部16は、MOSFET12A~12Cに故障等の異常が生じていることを検出するものである。
具体的には、MOSFET12A~12Cのソースと負荷Lとの間の電位とアース電位との電位差を検出しており、所定時間における電位差の変動が所定以上となったときに、MOSFET12A~12Cに異常が発生しているとして、異常が発生したことを示す異常検出信号SAを制御部14に出力する。制御部14は、異常検出信号SAを受けると、外部に異常が発生していることを示すダイアグ信号SDを出力する。よって、制御部14は、外部に異常を報知する報知手段を備えている。
具体的には、MOSFET12A~12Cのソースと負荷Lとの間の電位とアース電位との電位差を検出しており、所定時間における電位差の変動が所定以上となったときに、MOSFET12A~12Cに異常が発生しているとして、異常が発生したことを示す異常検出信号SAを制御部14に出力する。制御部14は、異常検出信号SAを受けると、外部に異常が発生していることを示すダイアグ信号SDを出力する。よって、制御部14は、外部に異常を報知する報知手段を備えている。
なお、異常検出部16によるMOSFET12A~12Cの異常検出方法は、これに限られない。例えば、各MOSFET12A~12Cの各ゲートの電位を検出し、ゲートの電位が所定以上変動した場合に対応するMOSFET12A~12Cに異常が発生したと判断するようにしてもよい。
本実施形態の電力供給制御装置10の動作を説明する。
外部のスイッチ等から負荷Lをオンオフするための信号Sを制御部14が受けると、信号Sに応じてMOSFET12A~12Cのオンオフを制御する(複数をまとめてオンオフする)。
外部のスイッチ等から負荷Lをオンオフするための信号Sを制御部14が受けると、信号Sに応じてMOSFET12A~12Cのオンオフを制御する(複数をまとめてオンオフする)。
ここで、全てのMOSFET12A~12Cがオフした状態にあるときにMOSFET12A~12Cのうちの1つ(例えばMOSFET12A)が故障すると、MOSFET12Aが高いオン抵抗を有して短絡した状態となる。このMOSFET12Aの高いオン抵抗により、MOSFET12A~12Cのドレインと負荷Lとの間の接続部17の電圧が変化し、この変化した電圧に応じた電圧信号SVは、異常検出部16に与えられる。
異常検出部16は、所定時間の電圧変化が少なくとも1個のMOSFETに異常が生じていると判断できる所定電位差以上である場合には、いずれかのMOSFET12A~12Cに異常が発生している可能性が高いため、異常が発生したことを示す異常検出信号SAを制御部14に出力する。
制御部14は、異常検出信号SAを受けると、全てのMOSFET12A~12Cをオンするように、全てのドライブ回路15A~15Cに駆動信号を出力するとともに、電力供給制御装置10の外部に、MOSFET12A~12Cの少なくとも1個に異常が発生していることを示すダイアグ信号SDを出力する。
制御部14は、異常検出信号SAを受けると、全てのMOSFET12A~12Cをオンするように、全てのドライブ回路15A~15Cに駆動信号を出力するとともに、電力供給制御装置10の外部に、MOSFET12A~12Cの少なくとも1個に異常が発生していることを示すダイアグ信号SDを出力する。
本実施形態によれば、以下の作用・効果を奏する。
MOSFET12A~12C(半導体パワー素子)がオフ状態のときに異常検出部16がMOSFET12A(~12C)の異常を検出すると、異常が生じていないMOSFET12A~12Cがオン状態となるように制御される。これにより、異常が生じたMOSFET12Aが大きいオン抵抗を伴って通電可能となると、異常が生じていないため比較的オン抵抗が小さいMOSFET12B,12C側の通電電流が大きくなるように分流する。
MOSFET12A~12C(半導体パワー素子)がオフ状態のときに異常検出部16がMOSFET12A(~12C)の異常を検出すると、異常が生じていないMOSFET12A~12Cがオン状態となるように制御される。これにより、異常が生じたMOSFET12Aが大きいオン抵抗を伴って通電可能となると、異常が生じていないため比較的オン抵抗が小さいMOSFET12B,12C側の通電電流が大きくなるように分流する。
これにより、装置の構成を大きく変更しなくても、異常が発生したMOSFET12A~12Cの通電電流が抑制されることで当該MOSFET12A~12Cの発熱が抑制されるため、簡素な構成で、MOSFET12A~12Cの異常発熱による不具合を防止することができる。
また、異常検出部16がMOSFET12A~12Cの異常を検出すると、制御部14は、全てのMOSFET12A~12Cがオン状態となるように制御する。
このようにすれば、複数のMOSFET12A~12CのうちのいずれのMOSFET12A~12Cに異常が発生したかを検出しなくても、異常発熱による不具合を防止することができるため、より一層、MOSFET12A~12Cの異常発熱による不具合を防止するための構成を簡素化することが可能になる。
このようにすれば、複数のMOSFET12A~12CのうちのいずれのMOSFET12A~12Cに異常が発生したかを検出しなくても、異常発熱による不具合を防止することができるため、より一層、MOSFET12A~12Cの異常発熱による不具合を防止するための構成を簡素化することが可能になる。
さらに、異常検出部16は、複数のMOSFET12A~12Cの少なくとも1個のMOSFET12A(~12C)の異常によって生じる電圧の変化を検出する。
少なくとも1個のMOSFET12Aが異常により高い抵抗を伴ってオン状態となると、回路の電圧に変動が生じるため、この電圧の変動を検出することで、少なくとも1個のMOSFET12Aに異常が生じていることを検出することができる。
少なくとも1個のMOSFET12Aが異常により高い抵抗を伴ってオン状態となると、回路の電圧に変動が生じるため、この電圧の変動を検出することで、少なくとも1個のMOSFET12Aに異常が生じていることを検出することができる。
また、MOSFET12A~12Cの異常が生じたことを外部に報知する制御部14(報知手段)を備える。
異常が生じていないMOSFET12A~12Cをオン状態とする場合、本来オフ状態であるため通電されていないはずの負荷Lへの不要な通電が行われている可能性がある。本実施形態によれば、MOSFET12A~12Cの異常を認識することが可能になるとともに、制御部14の報知により異常を認識したユーザが適切な処置をすることで負荷Lへの不要な通電を抑制することが可能になるとともに、さらなる異常状態が発生する前に電力供給制御装置の交換や修理が可能になり、異常発熱の発生を防止することができる。
異常が生じていないMOSFET12A~12Cをオン状態とする場合、本来オフ状態であるため通電されていないはずの負荷Lへの不要な通電が行われている可能性がある。本実施形態によれば、MOSFET12A~12Cの異常を認識することが可能になるとともに、制御部14の報知により異常を認識したユーザが適切な処置をすることで負荷Lへの不要な通電を抑制することが可能になるとともに、さらなる異常状態が発生する前に電力供給制御装置の交換や修理が可能になり、異常発熱の発生を防止することができる。
<実施形態2>
実施形態1では、チップ11の外部で3個のMOSFET12A~12Cのソースが接続されていたが、実施形態2では、図2に示すように、チップ20の内部でMOSFET12A~12Cのソースが接続されるものである。実施形態1と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
実施形態1では、チップ11の外部で3個のMOSFET12A~12Cのソースが接続されていたが、実施形態2では、図2に示すように、チップ20の内部でMOSFET12A~12Cのソースが接続されるものである。実施形態1と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
MOSFET12A~12Cと負荷Lとの間は、チップ20の内部又は表面でMOSFET12A~12Cの内部又は表面の金属配線によってショートされており、MOSFET12A~12Cのソース同士が接続された接続部21の電位が異常検出部16に出力される。
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
(1)上記実施形態では、電力供給制御装置10には、MOSFETが3個備えられていたが、これに限らず、MOSFETが2個又は4個以上備えられるものに本発明を適用してもよい。なお、この場合、オン状態とするMOSFETの個数に応じてMOSFETの電流容量を設定すればよい。
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
(1)上記実施形態では、電力供給制御装置10には、MOSFETが3個備えられていたが、これに限らず、MOSFETが2個又は4個以上備えられるものに本発明を適用してもよい。なお、この場合、オン状態とするMOSFETの個数に応じてMOSFETの電流容量を設定すればよい。
(2)上記実施形態では、異常検出部16は、複数のMOSFET12A~12Cの少なくとも1つに異常が発生していることを検出する構成としたが、これに限られず、個別のMOSFET12A~12Cの異常を検出するようにしてもよい。例えば、各MOSFET12A~12Cに個別に対応する複数の異常検出部を設けて、MOSFET12A~12Cの異常を検出するようにしてもよい。このように、いずれのMOSFETに異常が発生しているかを検出できれば、MOSFETの異常発生時に、異常が発生していないMOSFETのみを制御部14がオン状態に制御することも可能である。
(3)複数のドライブ回路15A~15Cを設けたが、MOSFET12A~12Cの各ゲートを接続し、1つのドライブ回路を駆動させてMOSFET12A~12Cをオンオフするようにしてもよい。
10...電力供給制御装置
11...チップ
12A~12C...MOSFET(半導体パワー素子)
13...制御回路
14...制御部(制御部,報知手段)
16...異常検出部
B...電源
L...負荷
11...チップ
12A~12C...MOSFET(半導体パワー素子)
13...制御回路
14...制御部(制御部,報知手段)
16...異常検出部
B...電源
L...負荷
Claims (4)
- 電源から負荷へ供給される電力を制御する電力供給制御装置であって、
前記電源から前記負荷に至る経路に並列に配される複数の半導体パワー素子と、
前記半導体パワー素子のオンオフを制御する制御部と、
前記半導体パワー素子の異常を検出する異常検出部と、を備え、
前記制御部は、前記半導体パワー素子がオフ状態のときに前記異常検出部が前記半導体パワー素子の異常を検出すると、前記異常が生じていない前記半導体パワー素子がオン状態となるように制御する電力供給制御装置。 - 前記異常検出部が前記半導体パワー素子の異常を検出すると、前記制御部は、全ての前記半導体パワー素子がオン状態となるように制御する請求項1に記載の電力供給制御装置。
- 前記異常検出部は、前記複数の半導体パワー素子の少なくとも1個の半導体パワー素子の異常によって生じる電圧の変化を検出する請求項2に記載の電力供給制御装置。
- 前記半導体パワー素子の異常が生じたことを外部に報知する報知手段を備える請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の電力供給制御装置。
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