JPH0834419B2 - 短絡保護機能付集積回路 - Google Patents
短絡保護機能付集積回路Info
- Publication number
- JPH0834419B2 JPH0834419B2 JP62119106A JP11910687A JPH0834419B2 JP H0834419 B2 JPH0834419 B2 JP H0834419B2 JP 62119106 A JP62119106 A JP 62119106A JP 11910687 A JP11910687 A JP 11910687A JP H0834419 B2 JPH0834419 B2 JP H0834419B2
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- Japan
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- circuit
- output
- signal
- drive
- load
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Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は短絡保護機能付集積回路に関し、負荷が短絡
したときに、この負荷をオン・オフ制御する半導体スイ
ッチの破壊を防止するよう企図したものである。
したときに、この負荷をオン・オフ制御する半導体スイ
ッチの破壊を防止するよう企図したものである。
〈従来の技術〉 自動車には多数の機能リレーが搭載されている。この
機能リレーでは、パワーMOS FET等の半導体スイッチの
オン・オフを駆動制御用ICで制御し、これによりモータ
や電球等に流す電流を通電・遮断制御している。
機能リレーでは、パワーMOS FET等の半導体スイッチの
オン・オフを駆動制御用ICで制御し、これによりモータ
や電球等に流す電流を通電・遮断制御している。
第4図はこの種の機能リレーを示すものである。この
例では、駆動制御用IC1によりパワーMOS FET2(以下FET
と略す)のゲートをハイレベル(H)にするとFET2が導
通状態になり、バッテリ(図示省略)→イグニッション
スイッチIG→電球3→FET2→アースという経路に沿い電
流が流れ、電球3が点灯する。また、駆動制御用IC1に
よりFET2を遮断状態にすることにより電球3が消灯す
る。なお、ツェナーダイオード4及びコンデンサ5によ
りサージ保護回路が形成されている。
例では、駆動制御用IC1によりパワーMOS FET2(以下FET
と略す)のゲートをハイレベル(H)にするとFET2が導
通状態になり、バッテリ(図示省略)→イグニッション
スイッチIG→電球3→FET2→アースという経路に沿い電
流が流れ、電球3が点灯する。また、駆動制御用IC1に
よりFET2を遮断状態にすることにより電球3が消灯す
る。なお、ツェナーダイオード4及びコンデンサ5によ
りサージ保護回路が形成されている。
上述した第4図の例では、通電時に負荷(この場合に
は電球3)が短絡すると、大電流が流れFET2が破壊して
しまう。そこで従来では、負荷の短絡に起因するFET2の
破壊を防止するため、第5図や第6図に示す対策が施さ
れた。
は電球3)が短絡すると、大電流が流れFET2が破壊して
しまう。そこで従来では、負荷の短絡に起因するFET2の
破壊を防止するため、第5図や第6図に示す対策が施さ
れた。
第5図の例ではヒューズ6を備えてFET2の破壊防止を
図った。
図った。
第6図の例では、過電流検出回路7,インバータ8及び
アンドゲート9を備えている。このため負荷の短絡が発
生すると、過電流検出回路7からハイレベル信号7aが出
力され、このハイレベル信号7aはインバータ8で反転し
てロウレベル信号8aとなってアンドゲート9に入力され
る。したがってアンドゲート9の出力9aはロウレベルと
なり、FET2が遮断状態となる。このようにしてFET2の破
壊防止を図った。
アンドゲート9を備えている。このため負荷の短絡が発
生すると、過電流検出回路7からハイレベル信号7aが出
力され、このハイレベル信号7aはインバータ8で反転し
てロウレベル信号8aとなってアンドゲート9に入力され
る。したがってアンドゲート9の出力9aはロウレベルと
なり、FET2が遮断状態となる。このようにしてFET2の破
壊防止を図った。
〈発明が解決しようとする問題点〉 ところで、第5図及び第6図に示す従来技術では次の
ような問題があった。
ような問題があった。
(i)第5図に示す従来技術ではヒューズ6を別途備え
なければならず負荷回路の部品が増える。
なければならず負荷回路の部品が増える。
(ii)第6図に示す従来技術では、過電流検出回路7,イ
ンバータ8及びアンドゲート9を別途備えなければなら
ず負荷回路の構成が複雑になる。しかも過電流検出回路
7が高価であるため、コストアップを招来する。
ンバータ8及びアンドゲート9を別途備えなければなら
ず負荷回路の構成が複雑になる。しかも過電流検出回路
7が高価であるため、コストアップを招来する。
本発明は、上記従来技術に鑑み、負荷回路を複雑にす
ることなく、しかも確実にFET等の半導体スイッチを保
護することのできる短絡保護機能付集積回路を提供する
ものである。
ることなく、しかも確実にFET等の半導体スイッチを保
護することのできる短絡保護機能付集積回路を提供する
ものである。
〈問題点を解決するための手段〉 上記問題点を解決する本発明は、導通信号が入力され
ると導通状態となって負荷に電流を通す半導体スイッチ
と、この半導体スイッチへの導通信号の入力が停止され
た後一定時間だけ半導体スイッチの導通状態を保持する
保持素子とを有する負荷回路を駆動制御する集積回路に
おいて、 半導体スイッチに向け導通信号を出力してから一定時
間経過したときに、短時間だけ導通信号の出力を停止
し、この停止時における負荷回路の電圧の状態を電圧信
号として取り込み、電圧信号が負荷の短絡を示す信号で
あるときには以後の駆動信号の出力を停止し、そうでな
いときには再び駆動信号を出力することを特徴とする。
ると導通状態となって負荷に電流を通す半導体スイッチ
と、この半導体スイッチへの導通信号の入力が停止され
た後一定時間だけ半導体スイッチの導通状態を保持する
保持素子とを有する負荷回路を駆動制御する集積回路に
おいて、 半導体スイッチに向け導通信号を出力してから一定時
間経過したときに、短時間だけ導通信号の出力を停止
し、この停止時における負荷回路の電圧の状態を電圧信
号として取り込み、電圧信号が負荷の短絡を示す信号で
あるときには以後の駆動信号の出力を停止し、そうでな
いときには再び駆動信号を出力することを特徴とする。
〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明す
る。
る。
〈第1実施例〉 第1図は本発明の第1の実施例を示す。同図に示すよ
うに負荷回路10の負荷となる電球3は、FET2によりオン
・オフ制御される。FET2のドレイン出力電圧VDは抵抗
R1,R2で分圧される。またツェナーダイオード4及びコ
ンデンサ5によりサージ保護回路が形成されている。な
お詳細は後述するが、コンデンサ5は、FET2の導通信号
の入力が停止された後も一定期間だけFET2を導通状態に
保持する機能を有している。
うに負荷回路10の負荷となる電球3は、FET2によりオン
・オフ制御される。FET2のドレイン出力電圧VDは抵抗
R1,R2で分圧される。またツェナーダイオード4及びコ
ンデンサ5によりサージ保護回路が形成されている。な
お詳細は後述するが、コンデンサ5は、FET2の導通信号
の入力が停止された後も一定期間だけFET2を導通状態に
保持する機能を有している。
本実施例に係る短絡保護機能付集積回路100(以下集
積回路と略称する)は、FET2を導通状態にする導通信号
aを出力するものであり、駆動制御回路110と、遅延パ
ルス発生回路120と、インヒビット回路130と、ドライブ
回路140と、入力回路150と、記憶回路160とを有してい
る。
積回路と略称する)は、FET2を導通状態にする導通信号
aを出力するものであり、駆動制御回路110と、遅延パ
ルス発生回路120と、インヒビット回路130と、ドライブ
回路140と、入力回路150と、記憶回路160とを有してい
る。
このうち駆動制御回路110はハイレベル信号である駆
動指令bを出力する。
動指令bを出力する。
一方、遅延パルス発生回路120は、Dフリップフロッ
プ121,アンドゲート122,シフトレジスタ123及びインバ
ータ124で構成されている。また、インヒビット回路130
はナンドゲート131で構成されている。
プ121,アンドゲート122,シフトレジスタ123及びインバ
ータ124で構成されている。また、インヒビット回路130
はナンドゲート131で構成されている。
ドライブ回路140は、Pチャンネル型のMOS FET141,N
チャンネル型のMOS FET142及びインバータ143で構成さ
れている。そしてFET141のドレインが電源に接続され、
FET141のソースとFET142のドレインが接続され、更にFE
T142のソースが接地されている。
チャンネル型のMOS FET142及びインバータ143で構成さ
れている。そしてFET141のドレインが電源に接続され、
FET141のソースとFET142のドレインが接続され、更にFE
T142のソースが接地されている。
入力回路150は、Pチャンネル型のMOS FET151及びN
チャンネル型のMOS FET152で形成したC-MOSインバータ
と、このC-MOSインバータへの入力電圧値を制限するダ
イオード153,154とで構成されている。
チャンネル型のMOS FET152で形成したC-MOSインバータ
と、このC-MOSインバータへの入力電圧値を制限するダ
イオード153,154とで構成されている。
記憶回路160は、Dフリップフロップで構成されてい
る。
る。
次に、本実施例の動作を、第1図及びタイムチャート
である第2図を参照して説明する。
である第2図を参照して説明する。
I:時刻t1から時刻t3までの動作 (1−1)時刻t1で駆動指令bが出力され、アンド信号
cがロウレベルL(以下Lと略す)からハイレベルH
(以下Hと略す)に立ち上がる。
cがロウレベルL(以下Lと略す)からハイレベルH
(以下Hと略す)に立ち上がる。
(1−2)時刻t2では、クロックパルスCLKに同期し
て、Dフリップフロップ121から駆動指令b′が出力さ
れる。このときアンド信号cがHからLに立ち下がり、
シフトレジスタ123が作動を開始するとともに記憶回路1
60がプリセットされる。
て、Dフリップフロップ121から駆動指令b′が出力さ
れる。このときアンド信号cがHからLに立ち下がり、
シフトレジスタ123が作動を開始するとともに記憶回路1
60がプリセットされる。
(1−3)時刻t2以降では、遅延パルス信号dがHであ
るため、ナンド信号eはLとなりFET141が導通状態(以
下ONと略す)になる。また駆動指令b′を反転したイン
バータ信号fがLとなりFET142が遮断状態(以下OFFと
略す)になる。このようにFET141がON FET142がOFFとな
るため、Hとなった導通信号aがFET2に送られてFET2が
ONになり、電球3に電流が通り点灯する。
るため、ナンド信号eはLとなりFET141が導通状態(以
下ONと略す)になる。また駆動指令b′を反転したイン
バータ信号fがLとなりFET142が遮断状態(以下OFFと
略す)になる。このようにFET141がON FET142がOFFとな
るため、Hとなった導通信号aがFET2に送られてFET2が
ONになり、電球3に電流が通り点灯する。
(1−4)点灯直後は電球3の抵抗が小さく大電流が流
れドレイン電圧VDは高い値となるが、しばらく経つとフ
ィラメント温度が上昇して電球3の抵抗が大きくなり、
ドレイン電圧VDはFET2の飽和電圧である低い値に落ちつ
く。
れドレイン電圧VDは高い値となるが、しばらく経つとフ
ィラメント温度が上昇して電球3の抵抗が大きくなり、
ドレイン電圧VDはFET2の飽和電圧である低い値に落ちつ
く。
II:時刻t3から時刻t4までの動作 (2−1)時刻t2から時間T1経過した時刻t3では、シフ
トレジスタ123の最終段出力がHとなり、遅延パルス信
号dがLになる。なお時間T1の長さは、電球3のフィラ
メントが充分あたたまって電球3の抵抗が大きくなるま
での時間に設定してある。遅延パルス信号dは時刻t4に
おいて、シフトレジスタ123の最終段出力がLになるに
伴ない、LからHになる。そして、本実施例では、遅延
パルス信号dがLとなっている負性パルス期間T2を、遅
延パルスとして利用している。
トレジスタ123の最終段出力がHとなり、遅延パルス信
号dがLになる。なお時間T1の長さは、電球3のフィラ
メントが充分あたたまって電球3の抵抗が大きくなるま
での時間に設定してある。遅延パルス信号dは時刻t4に
おいて、シフトレジスタ123の最終段出力がLになるに
伴ない、LからHになる。そして、本実施例では、遅延
パルス信号dがLとなっている負性パルス期間T2を、遅
延パルスとして利用している。
(2−2)時刻t3では、遅延パルス信号dがLになるた
めナンド信号eがHとなり、FET141がOFFとなる。この
ときFET142は時刻t3以前と同様OFF状態を保持してい
る。このようにFET141,142が共にOFFになると、導通信
号aの出力は停止する。しかしコンデンサ5のチャージ
電圧により、時刻t3以降もしばらくの間は、FET2のON状
態が継続する。
めナンド信号eがHとなり、FET141がOFFとなる。この
ときFET142は時刻t3以前と同様OFF状態を保持してい
る。このようにFET141,142が共にOFFになると、導通信
号aの出力は停止する。しかしコンデンサ5のチャージ
電圧により、時刻t3以降もしばらくの間は、FET2のON状
態が継続する。
(2−3)コンデンサ5のチャージ電圧によりFET2がON
になっているとき、負荷短絡がなく正常であると、ドレ
イン電圧VDは小さく、これを抵抗R1,R2で分圧した検出
電圧VAも小さくLとなる。このため入力回路150のFET15
1がON,FET152がOFFとなり、入力信号gはHとなる。そ
して時刻t4で遅延パルス信号dが立ち上がると、入力信
号gが記憶され、記憶信号hはHとなる。
になっているとき、負荷短絡がなく正常であると、ドレ
イン電圧VDは小さく、これを抵抗R1,R2で分圧した検出
電圧VAも小さくLとなる。このため入力回路150のFET15
1がON,FET152がOFFとなり、入力信号gはHとなる。そ
して時刻t4で遅延パルス信号dが立ち上がると、入力信
号gが記憶され、記憶信号hはHとなる。
(2−4)コンデンサ5のチャージ電圧によりFET2がON
になっているときに、負荷である電球3が短絡している
場合は、ドレイン電圧VDは電源電圧値近くまで上昇して
おり、これに伴ない検出電圧VAがHとなる。このため入
力回路150のFET151がOFF,FET152がONとなり、入力信号
gはLとなる。そして、時刻t4で遅延パルス信号dが立
ち上がると、入力信号gが記憶され、記憶信号hはLと
なる。
になっているときに、負荷である電球3が短絡している
場合は、ドレイン電圧VDは電源電圧値近くまで上昇して
おり、これに伴ない検出電圧VAがHとなる。このため入
力回路150のFET151がOFF,FET152がONとなり、入力信号
gはLとなる。そして、時刻t4で遅延パルス信号dが立
ち上がると、入力信号gが記憶され、記憶信号hはLと
なる。
III:時刻t4以降の動作 (3−1)駆動制御回路110は、記憶信号hがLになる
と、これを停止信号として判別して、強制的に駆動指令
bの出力を停止するようになっており、記憶信号hがH
の間は、電球3の制御に応じて駆動指令bを出力する。
と、これを停止信号として判別して、強制的に駆動指令
bの出力を停止するようになっており、記憶信号hがH
の間は、電球3の制御に応じて駆動指令bを出力する。
(3−2)そこで、負荷の短絡がない正常時では、時刻
t4で遅延パルス信号dがLからHになるとナンド信号e
がLとなってFET141がONになり、しかもFET142がOFFの
ままなので、導通信号aが再び出力される。そしてこの
導通信号aによりFET2がONとなり電球3の点灯が続く。
t4で遅延パルス信号dがLからHになるとナンド信号e
がLとなってFET141がONになり、しかもFET142がOFFの
ままなので、導通信号aが再び出力される。そしてこの
導通信号aによりFET2がONとなり電球3の点灯が続く。
(3−3)一方、電球3が短絡している場合は、記憶信
号hがLとなるため、第2図中二点鎖線で示すように、
駆動指令bの出力が停止する。よって駆動指令b′はL
となるため、時刻t4で遅延パルス信号dがHになって
も、ナンド信号eはHのままであり、FET141はOFFのま
まとなる。一方、インバータ信号fはHとなるためFET1
42はONとなる。この結果、導通信号aは出力されず、し
かもコンデンサ5のチャージ電圧が低くなるためFET2は
OFFとなる。かくて短絡時にはFET2に流れる電流が遮断
され、FET2の破壊が防止される。
号hがLとなるため、第2図中二点鎖線で示すように、
駆動指令bの出力が停止する。よって駆動指令b′はL
となるため、時刻t4で遅延パルス信号dがHになって
も、ナンド信号eはHのままであり、FET141はOFFのま
まとなる。一方、インバータ信号fはHとなるためFET1
42はONとなる。この結果、導通信号aは出力されず、し
かもコンデンサ5のチャージ電圧が低くなるためFET2は
OFFとなる。かくて短絡時にはFET2に流れる電流が遮断
され、FET2の破壊が防止される。
〈第2実施例〉 第3図は本発明の第2の実施例を示す。この第2の実
施例に係る集積回路200は、駆動制御回路110,遅延パル
ス発生回路120,インヒビット回路230,ドライブ回路240,
入力回路150及び記憶回路160で構成されている。このう
ち上記回路110,120,150,160は第1の実施例と同じであ
るため、第1実施例と異なるインヒビット回路230及び
ドライブ回路240について説明する。
施例に係る集積回路200は、駆動制御回路110,遅延パル
ス発生回路120,インヒビット回路230,ドライブ回路240,
入力回路150及び記憶回路160で構成されている。このう
ち上記回路110,120,150,160は第1の実施例と同じであ
るため、第1実施例と異なるインヒビット回路230及び
ドライブ回路240について説明する。
駆動指令b′が入力され且つ遅延パルス信号dがHで
あるときには、インヒビット回路230のFET231がON、ド
ライブ回路240のFET241がON、FET242がOFFとなり、導通
信号aが出力される。この状態は、第2図において、t2
〜t3の期間ならびに正常時の時刻t4以降の期間に対応す
る。
あるときには、インヒビット回路230のFET231がON、ド
ライブ回路240のFET241がON、FET242がOFFとなり、導通
信号aが出力される。この状態は、第2図において、t2
〜t3の期間ならびに正常時の時刻t4以降の期間に対応す
る。
駆動指令b′が入力され且つ遅延パルス信号dがLで
あるときには、FET231がOFF、FET241がON、FET242がOFF
となり、導通信号aの出力は停止する。この状態は第2
図において、t3〜t4の期間に対応する。
あるときには、FET231がOFF、FET241がON、FET242がOFF
となり、導通信号aの出力は停止する。この状態は第2
図において、t3〜t4の期間に対応する。
駆動指令b′が入力されないときには、FET241がOF
F、FET242がONとなるため、遅延パルスdの状態にかか
わらず、導通信号aは出力されない。この状態は、第2
図において、負荷短絡時における時刻t4以降の期間に対
応する。
F、FET242がONとなるため、遅延パルスdの状態にかか
わらず、導通信号aは出力されない。この状態は、第2
図において、負荷短絡時における時刻t4以降の期間に対
応する。
このように第2実施例のインヒビット回路230及びド
ライブ回路240は、第1実施例のインヒビット回路130及
びドライブ回路140と同じ機能をはたす。よって第2実
施例の集積回路によっても、短絡時におけるFET2の破壊
を防止できる。
ライブ回路240は、第1実施例のインヒビット回路130及
びドライブ回路140と同じ機能をはたす。よって第2実
施例の集積回路によっても、短絡時におけるFET2の破壊
を防止できる。
〈発明の効果〉 以上実施例とともに具体的に説明したように本発明に
よれば、半導体スイッチを駆動制御する集積回路自体で
負荷の短絡を判別し、短絡時に半導体スイッチを遮断状
態にするため、集積回路の外部にヒューズや過電流検出
回路を設ける必要がなく、負荷回路を複雑にすることを
回避できる。このため設置スペースの節約が実現でき、
回路構成の集約化に寄与する。
よれば、半導体スイッチを駆動制御する集積回路自体で
負荷の短絡を判別し、短絡時に半導体スイッチを遮断状
態にするため、集積回路の外部にヒューズや過電流検出
回路を設ける必要がなく、負荷回路を複雑にすることを
回避できる。このため設置スペースの節約が実現でき、
回路構成の集約化に寄与する。
第1図は本発明の第1の実施例を示す回路図、第2図は
第1の実施例を示すタイムチャート、第3図は本発明の
第2の実施例を示す回路図、第4図〜第6図は従来技術
を示す回路図である。 図面中、 2はFET(半導体スイッチ)、3は電球、5はコンデン
サ(保持素子)、10は負荷回路、100,200は集積回路、1
10は駆動制御回路、120は遅延パルス発生回路、130,230
はインヒビット回路、140,240はドライブ回路、150は入
力回路、160は記憶回路である。
第1の実施例を示すタイムチャート、第3図は本発明の
第2の実施例を示す回路図、第4図〜第6図は従来技術
を示す回路図である。 図面中、 2はFET(半導体スイッチ)、3は電球、5はコンデン
サ(保持素子)、10は負荷回路、100,200は集積回路、1
10は駆動制御回路、120は遅延パルス発生回路、130,230
はインヒビット回路、140,240はドライブ回路、150は入
力回路、160は記憶回路である。
Claims (1)
- 【請求項1】導通信号が入力されると導通状態となって
負荷に電流を通す半導体スイッチと、この半導体スイッ
チへの導通信号の入力が停止された後一定時間だけ半導
体スイッチの導通状態を保持する保持素子とを有する負
荷回路を駆動制御する集積回路において、 駆動指令を出力する駆動制御回路と、 駆動指令が出力された時点から一定時間遅延して所定の
パルス幅となっている遅延パルスを発生する遅延パルス
発生回路と、 駆動指令が出力され且つ遅延パルスが出力されていない
期間で駆動モードとなり、駆動指令が出力され且つ遅延
パルスが出力されている期間でインヒビットモードとな
るインヒビット回路と、 インヒビット回路が駆動モードになると前記半導体スイ
ッチに対し導通信号を出力し、インヒビット回路がイン
ヒビットモードになると出力がハイインピーダンスとな
るドライブ回路と、 前記半導体スイッチと負荷とを接続する接続部の電位に
対応する電圧信号を取り込む入力回路と、 遅延パルスの終了時点で入力回路により取り込んだ電圧
信号を記憶し、記憶した電圧信号が負荷の短絡を示す信
号であるときには、駆動指令の出力を停止させる停止信
号を駆動制御回路に送る記憶回路と、を有することを特
徴とする短絡保護機能付集積回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62119106A JPH0834419B2 (ja) | 1987-05-18 | 1987-05-18 | 短絡保護機能付集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62119106A JPH0834419B2 (ja) | 1987-05-18 | 1987-05-18 | 短絡保護機能付集積回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63285022A JPS63285022A (ja) | 1988-11-22 |
| JPH0834419B2 true JPH0834419B2 (ja) | 1996-03-29 |
Family
ID=14753058
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62119106A Expired - Fee Related JPH0834419B2 (ja) | 1987-05-18 | 1987-05-18 | 短絡保護機能付集積回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0834419B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2569634Y2 (ja) * | 1989-02-04 | 1998-04-28 | 富士通テン 株式会社 | 電界効果トランジスタを用いたスイツチング回路 |
| JP5285103B2 (ja) * | 2011-03-10 | 2013-09-11 | 株式会社東芝 | 窒化物半導体装置 |
-
1987
- 1987-05-18 JP JP62119106A patent/JPH0834419B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63285022A (ja) | 1988-11-22 |
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