過電圧保護回路
【課題】回路素子の耐圧を超える過電圧から回路を保護することができる過電圧保護回路を提供する。
【解決手段】コンパレータＣＰ１は、検出電圧Ｖdetおよび電圧Ｖth1を比較し、その比較結果を表す比較信号Ｓc1を制御回路７に出力する。コンパレータＣＰ２は、検出電圧Ｖdetおよび電圧Ｖth1より高い電圧Ｖth2を比較し、その比較結果を表す比較信号Ｓc2を制御回路７に出力する。制御回路７は、比較信号Ｓc1が反転する時点から比較信号Ｓc2が反転する時点までの経過時間が所定時間未満である場合、電圧ＶＢの電圧変化率が所定値以上であり、直流電源線３、４間に回路素子の耐圧を超える過電圧が生じると判断する。制御回路７は、耐圧を超える過電圧が生じると判断した場合、短絡用トランジスタＴ２をオン駆動するなどの保護動作を実行する。
【解決手段】コンパレータＣＰ１は、検出電圧Ｖdetおよび電圧Ｖth1を比較し、その比較結果を表す比較信号Ｓc1を制御回路７に出力する。コンパレータＣＰ２は、検出電圧Ｖdetおよび電圧Ｖth1より高い電圧Ｖth2を比較し、その比較結果を表す比較信号Ｓc2を制御回路７に出力する。制御回路７は、比較信号Ｓc1が反転する時点から比較信号Ｓc2が反転する時点までの経過時間が所定時間未満である場合、電圧ＶＢの電圧変化率が所定値以上であり、直流電源線３、４間に回路素子の耐圧を超える過電圧が生じると判断する。制御回路７は、耐圧を超える過電圧が生じると判断した場合、短絡用トランジスタＴ２をオン駆動するなどの保護動作を実行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の直流電源線から負荷への電力供給を制御して負荷の駆動を制御する負荷駆動回路の過電圧保護回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばバッテリから一対の直流電源線を通じて負荷に対する電力供給を行う負荷駆動回路においては、直流電源線間に生じる過電圧から回路を保護するための過電圧保護回路が設けられる。そのような過電圧保護回路として、例えば直流電源線間の電圧値と過電圧を判定するためのしきい値とをコンパレータを用いて比較し、電圧値がしきい値を超えると所定の保護動作を行うといった構成が広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３０４４８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
直流電源線間に印加される過電圧としては、定常時の電圧値を超えるものの回路素子の耐圧までは至らない過電圧と、回路素子の耐圧を超えて上昇する過電圧とが考えられる。前者の場合、過電圧保護回路による保護動作を行うことなく、負荷駆動回路による制御（例えば、ＰＷＭ駆動の場合にはデューティ制御など）により対応すればよい。これに対し、後者の場合、回路素子に耐圧以上の過電圧が印加されることを避けるため、過電圧保護回路による保護動作を行う必要がある。
【０００５】
上記従来の過電圧保護回路は、このような過電圧の種類を区別することができない。そのため、上記したように、回路素子の耐圧を超えて上昇する過電圧が印加されるときには保護動作を行う、といった制御は行えない。そこで、耐圧まで至らない過電圧を検出するための第１のしきい値と、耐圧を超える過電圧を検出するための第２のしきい値とを設けることが考えられる。その場合、第１のしきい値は、定常時の電圧値を所定値だけ上回るような値とし、第２のしきい値は、回路素子の耐圧を所定値だけ下回るような値とする。
【０００６】
しかし、このように２つのしきい値を設けた場合であっても、次のような問題が生じる。すなわち、回路素子の耐圧を超えて上昇するような過電圧は、その立ち上がりが比較的急峻であることが多い。その例として、例えば車載用途におけるロードダンプなどが挙げられる。ロードダンプが原因で、直流電源線間の電圧値が上昇する場合、その上昇開始の時点から電圧値が回路素子の耐圧に達する時点までの時間（立ち上がり時間）は、例えば数マイクロ秒オーダであると考えられている。
【０００７】
従って、回路素子の耐圧を超えるような過電圧が印加される場合、直流電源線間の電圧値が第２のしきい値を超えたことを示す信号がコンパレータから出力された時点において保護動作が開始されても、過電圧の立ち上がりが急峻であるため、既に直流電源線間の電圧値が回路素子の耐圧を超えている可能性がある。そのような場合、耐圧を超える過電圧の印加により回路素子が故障してしまうおそれがある。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、回路素子の耐圧を超える過電圧から回路を保護することができる過電圧保護回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の手段によれば、電圧検出手段が一対の直流電源線間の電圧を検出し、保護動作制御手段が電圧検出手段により検出される電圧に基づいて負荷駆動回路に対する保護動作を実行する。回路を構成する素子（回路素子）の耐圧を超えるような過電圧の場合、その立ち上がりが急峻であることが多い。本手段では、この点に着目し、次のようにして上記過電圧から回路を保護するようにしている。すなわち、保護動作制御手段は、直流電源線間の電圧値が判定しきい値に達した際、上記電圧値が判定しきい値に達するまでにおける直流電源線間の電圧変化率が所定値以上であれば保護動作を実行する。なお、上記判定しきい値は、定常時における直流電源線間の電圧値（定常値）を超えたことを判定するためのしきい値である。従って、判定しきい値は、通常、定常値を比較的小さい所定値だけ上回るような値に設定される。
【００１０】
例えばロードダンプなど、回路素子の耐圧を超えるような過電圧が生じる際、直流電源線間の電圧値は、その立ち上がりの比較的早い段階において判定しきい値に達する。従って、その段階までの電圧変化率についても高い値となる。そのため、上記構成によれば、電圧上昇の比較的早い段階において、直流電源線間の電圧変化率が所定値以上であるか否かに基づいて、その過電圧が回路素子の耐圧を超えるものであるか否かを判断することができる。その判断の結果、直流電源線間の電圧変化率が所定値以上である場合に保護動作が実行される。つまり、過電圧の立ち上がりの比較的早い段階において保護動作が開始されることになる。従って、直流電源線間の電圧値が回路素子の耐圧を超えて上昇する前に保護動作が確実に行われる。このように、本手段によれば、回路素子の耐圧を超えて上昇するような過電圧が発生する場合、その過電圧から回路を確実に保護することができる。
【００１１】
請求項２に記載の手段によれば、保護動作制御手段は、次のようにして直流電源線間の電圧変化率が所定値以上であるか否かを判断する。すなわち、保護動作制御手段は、直流電源線間の電圧値が判定しきい値に達した際、第１時点から第２時点までの経過時間を算出する。第１時点とは、電圧値が判定しきい値よりも低く設定された基準しきい値に達した時点である。第２時点とは、電圧値が判定しきい値に達した時点である。そして、保護動作制御手段は、算出した経過時間が、所定時間以上である場合に電圧変化率が所定値未満であると判断する。また、保護動作制御手段は、算出した経過時間が、所定時間未満である場合に電圧変化率が所定値以上であると判断する。つまり、保護動作制御手段は、直流電源線間の電圧値が２つのしきい値に到達する各時間の差に応じて電圧値の変化率（上昇の傾き）の判断を行う。このようにすれば、保護動作制御手段の制御内容が複雑化することを抑制しつつ、過電圧が回路素子の耐圧を超えるものであるか否かについての判断を精度よく行うことができる。
【００１２】
請求項３に記載の手段によれば、保護動作制御手段は、保護動作を実行した後、所定の遅延時間経過後に保護動作を停止する。このようにすれば、何らかの原因により保護動作が誤って実行された場合には、遅延時間経過後に保護動作が停止され、負荷駆動回路を定常動作に復帰させることができる。なお、実際に耐圧を超える過電圧が生じている場合にも、遅延時間経過後に一旦保護動作が停止されることになるが、その場合、過電圧状態が解消されていなければ、保護動作が停止されたことで直流電源線間の電圧値が再度上昇する。すると、再び、上記した電圧変化率についての判断が行われ、その結果、保護動作が再開される。従って、本手段によれば、過電圧から回路を保護することを可能にしつつ、過電圧の誤検出に伴い負荷駆動回路の正常動作が停止し続けることを防止できる。
【００１３】
直流電源線間に過電圧が生じた場合、その影響により負荷を通じて流れる負荷電流が増加する。その後、過電圧が解消されると、負荷電流は減少し、やがては定常時の値に戻る。請求項４に記載の手段によれば、上記した過電圧および負荷電流の関係を考慮し、次のようにして保護動作の停止時期が定められる。すなわち、請求項４に記載の手段によれば、負荷を通じて流れる負荷電流を検出する電流検出手段を備えている。そして、保護動作制御手段は、保護動作を実行した状態において、電流検出手段により検出される負荷電流が所定電流未満になると保護動作を停止する。このようにすれば、直流電源線間に過電圧が生じることにより保護動作が実行された後、その過電圧が解消されたと考えられるときに保護動作が停止される。そのため、保護動作がむやみに継続されることを防止できるとともに、保護動作を行う必要がなくなった時点において、直ちに負荷駆動回路を定常動作に復帰させることができる。また、何らかの原因により保護動作が誤って実行された場合には、負荷電流が所定電流以上になることがないため、その保護動作が直ちに停止されて、負荷駆動回路を定常動作に復帰させることができる。
【００１４】
直流電源線間に過電圧が生じた場合、その影響により負荷駆動回路の温度が上昇する。その後、過電圧が解消されると、負荷駆動回路の温度は低下し、やがては定常時の値に戻る。請求項５に記載の手段によれば、上記した過電圧および温度の関係を考慮し、次のようにして保護動作の停止時期が定められる。すなわち、請求項５に記載の手段によれば、負荷駆動回路の温度を検出する温度検出手段を備えている。そして、保護動作制御手段は、保護動作を実行した状態において、温度検出手段により検出される温度が所定温度未満になると保護動作を停止する。このようにすれば、直流電源線間に過電圧が生じることにより保護動作が実行された後、その過電圧が解消されたと考えられるときに保護動作が停止される。そのため、保護動作が無駄に継続されることを防止できるとともに、保護動作を行う必要がなくなった時点において、直ちに負荷駆動回路を定常動作に復帰させることができる。また、何らかの原因により保護動作が誤って実行された場合には、負荷駆動回路の温度が所定温度以上になることがないため、その保護動作が直ちに停止されて、負荷駆動回路を定常動作に復帰させることができる。
【００１５】
請求項６に記載の手段によれば、負荷駆動回路は、一対の直流電源線間に負荷とともに直列に接続される負荷駆動用トランジスタを備えている。そして、保護動作制御手段は、保護動作を実行する際、負荷駆動用トランジスタをオンする。すなわち、直流電源線間に過電圧が生じて保護動作が実行される際、それら直流電源線間はオン状態である負荷駆動用トランジスタおよび負荷を通じて短絡される。それにより、直流電源線間に短絡電流が流れるため、直流電源線間の電圧が低下して過電圧状態が解消される。このようにすれば、負荷駆動回路が元々備えている負荷駆動用トランジスタの駆動制御により保護動作を実行することが可能となる。従って、保護動作専用の構成を別途設ける必要がなくなり、回路構成要素が削減されるという効果が得られる。
【００１６】
請求項７に記載の手段によれば、一対の直流電源線間に接続される短絡用トランジスタを備えている。そして、保護動作制御手段は、保護動作を実行する際、短絡用トランジスタをオンする。すなわち、直流電源線間に過電圧が生じて保護動作が実行される際、それら直流電源線間はオン状態である短絡用トランジスタを通じて短絡される。それにより、直流電源線間に短絡電流が流れるため、直流電源線間の電圧が低下して過電圧状態が解消される。このようにすれば、短絡用トランジスタを設ける必要がある分だけ回路構成要素が多くなるものの、負荷の駆動に関する制御内容に変更を加えることなく、過電圧保護を行うことができる。また、保護動作時の短絡電流が負荷に流れないため、負荷が短絡電流の影響により故障するといった事態を未然に防止できる。
【００１７】
請求項８に記載の手段によれば、負荷駆動回路は、一対の直流電源線間に負荷とともに直列に接続される負荷駆動用トランジスタを備えている。また、過電圧保護回路の構成要素として、負荷に対して並列に接続される保護動作用トランジスタを備えている。そして、保護動作制御手段は、保護動作を実行する際、負荷駆動用トランジスタをオンするとともに保護動作用トランジスタをオンする。すなわち、直流電源線間に過電圧が生じて保護動作が実行される際、それら直流電源線間は、いずれもオン状態である負荷駆動用トランジスタおよび保護動作用トランジスタを通じて短絡される。それにより、直流電源線間に短絡電流が流れるため、直流電源線間の電圧が低下して過電圧状態が解消される。このようにすれば、保護動作時の短絡電流が負荷に流れないため、負荷が短絡電流の影響により故障するといった事態を未然に防止できる。
【００１８】
請求項９に記載の手段によれば、負荷駆動回路は、一対の直流電源線間にＨブリッジ状に接続される負荷駆動用トランジスタを備えている。そして、保護動作制御手段は、保護動作を実行する際、負荷駆動用トランジスタをオンする。すなわち、直流電源線間に過電圧が生じて保護動作が実行される際、それら直流電源線間は、いずれもオン状態である一方の上アーム側の負荷駆動用トランジスタおよび一方の下アーム側の負荷駆動用トランジスタを通じて短絡されるとともに、いずれもオン状態である他方の上アーム側の負荷駆動用トランジスタおよび他方の下アーム側の負荷駆動用トランジスタを通じて短絡される。それにより、直流電源線間に短絡電流が流れるため、直流電源線間の電圧が低下して過電圧状態が解消される。このようにすれば、保護動作時の短絡電流が負荷に流れないため、短絡電流の影響により負荷が故障するといった事態を未然に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すもので、負荷駆動装置の概略構成図
【図２】制御回路の概略的な構成を示すブロック図
【図３】過電圧が生じる際におけるコンパレータの出力を示す図
【図４】過電圧判断部の制御内容を示すフローチャート
【図５】過電圧が生じる際における直流電源線間の電圧の推移を示す図
【図６】過電圧判断部の一構成例を示す図
【図７】耐圧超過電圧が生じる際の過電圧判断部の各部信号波形の一例を示す図
【図８】耐圧超過電圧が生じる際の過電圧判断部の各部信号波形の他の例を示す図
【図９】通常過電圧が生じる際における図７相当図
【図１０】本発明の第２の実施形態を示す図１相当図
【図１１】図２相当図
【図１２】本発明の第３の実施形態を示す図１相当図
【図１３】図２相当図
【図１４】本発明の第４の実施形態を示す図１相当図
【図１５】図２相当図
【図１６】本発明の第５の実施形態を示す図１相当図
【図１７】本発明の第６の実施形態を示す図１相当図
【図１８】図２相当図
【図１９】図３相当図
【図２０】本発明の第７の実施形態を示す図１相当図
【図２１】図２相当図
【図２２】本発明の第８の実施形態を示す図１相当図
【図２３】図２相当図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について図１〜図９を参照しながら説明する。
図１は、車両に搭載される負荷を駆動する負荷駆動装置の概略的な構成を示している。図１に示すように、負荷駆動装置１には、バッテリ２から一対の直流電源線３、４を介して電圧ＶＢが供給される。電圧ＶＢの定常時における電圧値（定常値）は、例えば＋１２Ｖ程度である。また、負荷駆動装置１には、直流電源線５、４を介して電圧Ｖrefが供給される。電圧Ｖrefは、温度などの影響による電圧変動が極めて小さい安定した電位であり、例えばバンドギャップリファレンス回路などを用いて生成される。
【００２１】
直流電源線３、４間には、負荷６および負荷駆動用トランジスタＴ１が、この順番に直列接続されている。すなわち、負荷駆動装置１は、負荷６をハイサイド駆動する構成である。負荷駆動用トランジスタＴ１は、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴである。負荷駆動用トランジスタＴ１のゲートには、制御回路７から出力されるゲート駆動信号Ｓg1が与えられる。また、直流電源線３、４間には、電流制限用抵抗Ｒ１および短絡用トランジスタＴ２が、この順番に直列接続されている。電流制限用抵抗Ｒ１は、後述する短絡電流を制限するために設けられている。短絡用トランジスタＴ２は、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴである。短絡用トランジスタＴ２のゲートには、制御回路７から出力されるゲート駆動信号Ｓg2が与えられる。
【００２２】
直流電源線３、４間には、分圧用抵抗Ｒ２、Ｒ３が直列接続されている。分圧用抵抗Ｒ２、Ｒ３の相互接続点Ｎｄには、電圧ＶＢを分圧用抵抗Ｒ２、Ｒ３により分圧した検出電圧Ｖdetが生じる。このように、本実施形態では、分圧用抵抗Ｒ２、Ｒ３により、一対の直流電源線３、４間の電圧を検出する電圧検出手段８が構成される。上記相互接続点Ｎｄは、コンパレータＣＰ１、ＣＰ２の非反転入力端子に接続されている。直流電源線５、４間には、分圧用抵抗Ｒ４〜Ｒ６が直列接続されている。分圧用抵抗Ｒ４、Ｒ５の相互接続点Ｎ１には、電圧Ｖrefを分圧用抵抗Ｒ５、Ｒ６の直列合成抵抗と分圧用抵抗Ｒ４とにより分圧した電圧Ｖth1が生じる。その相互接続点Ｎ１は、コンパレータＣＰ１の反転入力端子に接続されている。分圧用抵抗Ｒ５、Ｒ６の相互接続点Ｎ２には、電圧Ｖrefを分圧用抵抗Ｒ６と分圧用抵抗Ｒ４、Ｒ５の直列合成抵抗とにより分圧した電圧Ｖth2が生じる。その相互接続点Ｎ２は、コンパレータＣＰ２の反転入力端子に接続されている。
【００２３】
電圧Ｖth1の値は、電圧ＶＢが基準しきい値ＶTH1に達したときの検出電圧Ｖdetの値に設定される。基準しきい値ＶTH1は、後述する経過時間の起点を決めるためのものである。本実施形態では、基準しきい値ＶTH1は、電圧ＶＢの定常値より若干高い値である＋１４Ｖ程度に設定されている。
【００２４】
電圧値Ｖth2の値は、電圧ＶＢが判定しきい値ＶTH2に達したときの検出電圧Ｖdetの値に設定される。判定しきい値ＶTH2は、電圧ＶＢの電圧値が定常値を超えたことを判定するためのものである。本実施形態では、判定しきい値ＶTH2は、電圧ＶＢの通常の変動範囲（＋１０Ｖ〜＋１６Ｖ）内の最大値よりも若干高い値である＋２０Ｖ程度に設定されている。分圧用抵抗Ｒ２、Ｒ３の抵抗値（分圧比）と、分圧用抵抗Ｒ４〜Ｒ６の抵抗値（分圧比）とは、検出電圧Ｖdet、電圧Ｖth1、Ｖth2の値が上述した各条件を満たす値になるように設定されている。
【００２５】
なお、基準しきい値ＶTH1および判定しきい値ＶTH2は、下記（１）式の条件を満たす範囲の値であれば適宜変更可能である。
ＶNML＜ＶTH1＜ＶTH2＜ＶLMT …（１）
ただし、電圧ＶＢの定常値をＶNMLで示し、直流電源線３、４間に接続される回路素子の耐圧をＶLMTで示している。なお、この場合、耐圧ＶLMTは、負荷駆動用トランジスタＴ１のソース・ドレイン間電圧の定格値に相当する。
【００２６】
コンパレータＣＰ１は、検出電圧Ｖdetおよび電圧Ｖth1を比較し、その比較結果を表す比較信号Ｓc1を制御回路７に出力する。比較信号Ｓc1は、検出電圧Ｖdetが電圧Ｖth1より低い場合にはＬレベル（例えば０Ｖ）となり、検出電圧Ｖdetが電圧Ｖth1より高い場合にはＨレベル（コンパレータＣＰ１、ＣＰ２に供給される電源電圧のレベルであり、例えば＋５Ｖ）となる。コンパレータＣＰ２は、検出電圧Ｖdetおよび電圧Ｖth2を比較し、その比較結果を表す比較信号Ｓc2を制御回路７に出力する。比較信号Ｓc2は、検出電圧Ｖdetが電圧Ｖth2より低い場合にはＬレベルとなり、検出電圧Ｖdetが電圧Ｖth2より高い場合にはＨレベルとなる。
【００２７】
制御回路７は、外部の上位制御装置（図示せず）から与えられる制御指令Ｓａに従い、ゲート駆動信号Ｓg1を出力し、負荷駆動用トランジスタＴ１の駆動をパルス幅変調（ＰＷＭ）制御する。すなわち、本実施形態では、制御回路７および負荷駆動用トランジスタＴ１により、直流電源線３、４から負荷６に対する電力供給を制御する負荷駆動回路９が構成される。
【００２８】
また、制御回路７は、コンパレータＣＰ１、ＣＰ２から与えられる比較信号Ｓc1、Ｓc2に基づいて、直流電源線３、４間に過電圧が生じている否かの判断、過電圧の種類の判断などの制御を行う（詳細は後述する）。制御回路７は、直流電源線３、４間に回路素子（負荷駆動用トランジスタＴ１など）の耐圧を超える過電圧が生じていると判断した場合、その過電圧に対する保護動作を実行する。すなわち、本実施形態において、制御回路７は、電圧検出手段８により検出される電圧に基づいて負荷駆動回路９に対する保護動作を実行する保護動作制御手段に相当する。
【００２９】
本実施形態では、制御回路７は、保護動作を行う際、Ｈレベル（短絡用トランジスタＴ２のゲートしきい値電圧を十分に超える電圧値）のゲート駆動信号Ｓg2を出力し、短絡用トランジスタＴ２をオンする。なお、制御回路７は、保護動作を行うとき以外には、Ｌレベル（直流電源線４の電位＝０Ｖ）のゲート駆動信号Ｓg2を出力し、短絡用トランジスタＴ２をオフする。すなわち、本実施形態では、分圧用抵抗Ｒ２〜Ｒ６、コンパレータＣＰ１、ＣＰ２、制御回路７および短絡用トランジスタＴ２により、過電圧保護回路１０が構成される。過電圧保護回路１０は、直流電源線３、４間に生じる過電圧から負荷駆動回路９を保護するフェールセーフ回路である。過電圧保護回路１０は、前述した負荷駆動回路９とともに、１つのＩＣ（半導体集積回路）として構成されている。
【００３０】
図２は、制御回路７の構成を概略的に示すブロック図である。図２に示すように、制御回路７は、過電圧判断部１１、通常動作制御部１２、保護動作制御部１３およびドライバ部１４を備えている。過電圧判断部１１は、比較信号Ｓc1、Ｓc2がいずれもＬレベルである場合、直流電源線３、４間において過電圧が発生していない、つまり正常状態であると判断する。この場合、過電圧判断部１１は、過電圧の検出状況を表す検出信号Ｓd1、Ｓd2をいずれもＬレベルにする。
【００３１】
過電圧判断部１１は、比較信号Ｓc1がＬレベルからＨレベルに転じた場合、過電圧発生の有無および過電圧の種類を判断する。図３は、直流電源線３、４間に過電圧が生じている場合における比較信号Ｓc1、Ｓc2を示している。図３（ａ）に示すように、比較信号Ｓc1が反転した時点ｔ１から所定時間Ｔａが経過した時点ｔ２までの間に比較信号Ｓc2がＬレベルからＨレベルに転じる場合、過電圧判断部１１は、直流電源線３、４間に回路素子の耐圧を超えるような過電圧（以下、耐圧超過電圧と称す）が生じると判断（推定）する。この場合、過電圧判断部１１は、検出信号Ｓd1をＨレベルにする。なお、詳細は後述するが、過電圧判断部１１は、検出信号Ｓd1をＨレベルにした後、所定の遅延時間Ｔｄが経過すると、検出信号Ｓd1をＬレベルに戻すようになっている。
【００３２】
図３（ｂ）に示すように、時点ｔ１から所定時間Ｔａが経過した時点ｔ２以降に比較信号Ｓc2が反転する場合、過電圧判断部１１は、直流電源線３、４間に回路素子の耐圧まで至らない過電圧（以下、通常過電圧と称す）が生じると判断（推定）する。この場合、過電圧判断部１１は、検出信号Ｓd2をＨレベルにする。このように、過電圧判断部１１は、比較信号Ｓc1が反転する時点（第１時点）から比較信号Ｓc2が反転する時点（第２時点）までの経過時間に基づいて過電圧の種類を推定する。なお、過電圧判断部１１は、比較信号Ｓc1がＬレベルからＨレベルに転じた後、比較信号Ｓc2がＬレベルからＨレベルに転じない場合には、過電圧が生じていないと判断して検出信号Ｓd1、Ｓd2をいずれもＬレベルにする。
【００３３】
通常動作制御部１２は、与えられる検出信号Ｓd2がＬレベルである場合、制御指令Ｓａに従って負荷駆動用トランジスタＴ１を駆動する旨を示す駆動指令をドライバ部１４に与える。ドライバ部１４は、通常動作制御部１２から与えられる駆動指令に基づいてゲート駆動信号Ｓg1を生成する。すなわち、検出信号Ｓd2がＬレベルである場合、通常動作制御部１２は、制御指令Ｓａに従い、ドライバ部１４を通じて負荷駆動用トランジスタＴ１の駆動を制御する（通常動作）。
【００３４】
また、通常動作制御部１２は、検出信号Ｓd2がＨレベルである場合、制御指令Ｓａにかかわらず、負荷駆動用トランジスタＴ１をオフ駆動する旨を示す駆動指令をドライバ部１４に与える。すなわち、検出信号Ｓd2がＨレベルである場合、通常動作制御部１２は、制御指令Ｓａにかかわらず、ドライバ部１４を通じて負荷駆動用トランジスタＴ１をオフ駆動する（過電圧対策動作）。なお、過電圧対策動作としては、負荷駆動用トランジスタＴ１のオン時間が制御指令Ｓａにより示されるオン時間よりも短くなるように、負荷駆動用トランジスタＴ１の駆動を制御するものでもよい。要するに、過電圧対策動作としては、負荷６に供給される電力（電流）が、制御指令Ｓａにより指示される値よりも小さくなるような制御であればよい。
【００３５】
保護動作制御部１３は、検出信号Ｓd1がＬレベルである場合、短絡用トランジスタＴ２をオフ駆動する旨を示す駆動指令をドライバ部１４に与える。ドライバ部１４は、保護動作制御部１３から与えられる駆動指令に基づいてゲート駆動信号Ｓg2を生成する。すなわち、検出信号Ｓd1がＬレベルである場合、保護動作制御部１３は、ドライバ部１４を通じて短絡用トランジスタＴ２をオフ駆動する。また、保護動作制御部１３は、検出信号Ｓd1がＨレベルである場合、短絡用トランジスタＴ２をオン駆動する旨を示す駆動指令をドライバ部１４に与える。すなわち、検出信号Ｓd1がＨレベルである場合、保護動作制御部１３は、ドライバ部１４を通じて短絡用トランジスタＴ２をオン駆動する（保護動作）。
【００３６】
なお、ドライバ部１４は、通常動作制御部１２および保護動作制御部１３の双方から駆動指令が与えられた場合には、保護動作制御部１３の駆動指令を優先するようになっている。すなわち、本実施形態においては、通常動作および過電圧対策動作よりも、保護動作が優先的に実施されるようになっている。
【００３７】
図４は、過電圧判断部１１の制御内容を示すフローチャートである。電源供給が開始されて制御回路７が起動すると、検出信号Ｓd1、Ｓd2はいずれもＬレベルに設定される（ステップＡ１）。続くステップＡ２は、電圧ＶＢの上昇開始を監視するためのステップである。すなわち、ステップＡ２では、コンパレータＣＰ１から与えられる比較信号Ｓc1がＨレベルであるか否かが判断される。電圧ＶＢが定常値である場合、比較信号Ｓc1はＬレベルである（ステップＡ２で「ＮＯ」）ため、検出信号Ｓd1、Ｓd2はいずれもＬレベルのままである。一方、電圧ＶＢが上昇して基準しきい値ＶTH1に達すると、比較信号Ｓc1がＨレベルに転じる（ステップＡ２で「ＹＥＳ」）。
【００３８】
その場合、ステップＡ３に進み、経過時間計測用の第１タイマの計時が開始される。すなわち、比較信号Ｓc1が反転した第１時点から第１タイマの計時が開始される。続くステップＡ４では、コンパレータＣＰ２から与えられる比較信号Ｓc2がＨレベルであるか否かが判断される。ノイズなど何らかの原因により、電圧ＶＢが基準しきい値ＶTH1に達したものの、その後、判定しきい値ＶTH2まで上昇することがないような場合には、後述する保護動作などを行う必要はない。そのような場合、電圧ＶＢが判定しきい値ＶTH2に達することなく、電圧ＶＢは再び基準しきい値ＶTH1を下回る。すなわち、比較信号Ｓc2がＨレベルに転じることなく（ステップＡ４で「ＮＯ」）、比較信号Ｓc1がＬレベルに転じる（ステップＡ５で「ＹＥＳ」）。これにより、ステップＡ２に戻り、再び電圧ＶＢの上昇開始が監視される。
【００３９】
一方、直流電源線３、４間に通常過電圧または耐圧超過電圧が生じる場合、電圧ＶＢは基準しきい値ＶTH1に達した後も上昇を続けることになる。電圧ＶＢが上昇して判定しきい値ＶTH2に達すると、比較信号Ｓc2がＨレベルに転じる（ステップＡ４で「ＹＥＳ」）。その場合、ステップＡ６に進み、第１タイマの計時が停止される。すなわち、比較信号Ｓc2がＨレベルに転じた第２時点で第１タイマの計時が停止される。続くステップＡ７では、第１タイマのカウント値、つまり、比較信号Ｓc1が反転した第１時点から比較信号Ｓc2が反転した第２時点までの経過時間が、所定時間Ｔａ未満であるか否かが判断される。
【００４０】
所定時間Ｔａは、次のような点を考慮した上で適宜設定されている。図５は、通常過電圧が生じる際および耐圧超過電圧が生じる際の電圧ＶＢを変化の一例を示している。図５に示すように、通常過電圧が生じる際の電圧ＶＢの上昇の傾き（電圧変化率）は比較的緩やかなものとなる（図５において一点鎖線で示す部分）。これに対し、耐圧超過電圧が生じる際の電圧ＶＢの上昇の傾きは比較的急峻なものとなる（図５において実線で示す部分）。例えば、本実施形態のように車載用途であれば、ロードダンプに起因する過電圧などが典型的な例である。すなわち、電圧ＶＢの電圧変化率が所定値以上である場合に耐圧超過電圧が生じると推定し、所定値未満である場合に通常過電圧が生じると推定することができる。本実施形態では、上記電圧変化率を直接的に求める代わりに経過時間を求め、その経過時間の長さから間接的に電圧変化率の大きさを判定する。
【００４１】
経過時間（第１タイマのカウント値）は、通常過電圧が生じる際よりも、耐圧超過電圧が生じる際のほうが小さい値となる。このことは、図５からも明らかである。すなわち、図５において、耐圧超過電圧が生じる際の経過時間は、電圧ＶＢが基準しきい値ＶTH1に達する時点ｔａから判定しきい値ＶTH2に達する時点ｔｂまでの時間Ｔαである。また、通常過電圧が生じる際の経過時間は、電圧ＶＢが基準しきい値ＶTH1に達する時点ｔｃから判定しきい値ＶTH2に達する時点ｔｄまでの時間Ｔβである。そして、時間Ｔαは、時間Ｔβに比べて非常に短い時間である。所定時間Ｔａは、通常過電圧が生じる際の経過時間の平均的な値よりも十分に小さい値であり、且つ、耐圧超過電圧が生じる際の経過時間の平均的な値よりも十分に大きい値に設定される。なお、各経過時間の平均的な値は、予め実験などを行うことにより求めることができる。
【００４２】
直流電源線３、４間に通常過電圧が生じる場合、図３（ｂ）に示したように、経過時間は所定時間Ｔａ以上となる（ステップＡ７で「ＮＯ」）。その場合、通常過電圧が生じると判断されてステップＡ８に進み、検出信号Ｓd2がＨレベルに設定される。ステップＡ８の実行後は、ステップＡ９に進む。ステップＡ９では、比較信号Ｓc2がＬレベルであるか否かが判断される。すなわち、電圧ＶＢが判定しきい値ＶTH2を超えている間（ステップＡ９で「ＮＯ」の間）は検出信号Ｓd2がＨレベルの状態が維持され、電圧ＶＢが判定しきい値ＶTH2を下回ると（ステップＡ９で「ＹＥＳ」）、ステップＡ１０に進む。ステップＡ１０では、検出信号Ｓd2がＬレベルに設定され、ステップＡ２に戻る。
【００４３】
このような制御により、通常過電圧が生じると判断された場合、電圧ＶＢが判定しきい値ＶTH2を下回るまでの間、前述した通常動作制御部１２による過電圧対策動作が実行される。そして、電圧ＶＢが判定しきい値ＶTH2を下回ると、通常過電圧の状態が解消されたと判断され、再び電圧ＶＢの上昇開始の監視が行われる。
【００４４】
一方、直流電源線３、４間に耐圧超過電圧が生じる場合、図３（ａ）に示したように、経過時間は所定時間Ｔａ未満となる（ステップＡ７で「ＹＥＳ」）。その場合、耐圧超過電圧が生じると判断されてステップＡ１１に進み、検出信号Ｓd1がＨレベルに設定される。また、ステップＡ１１では、遅延時間計測用の第２タイマの計時が開始される。すなわち、検出信号Ｓd1が反転した時点から第２タイマの計時が開始される。第２タイマの計時は、そのカウント値が終了値に達するまで（ステップＡ１２で「ＮＯ」）の間、継続される。第２タイマのカウント値が終了値に達すると（ステップＡ１２で「ＹＥＳ」）、ステップＡ１３に進む。ステップＡ１３では、検出信号Ｓd1がＬレベルに設定され、ステップＡ２に戻る。
【００４５】
なお、第２タイマの計時が開始された時点から計時が終了する時点までの時間（終了値）が、遅延時間Ｔｄに相当する。このような制御により、耐圧超過電圧が生じると判断された場合、遅延時間Ｔｄが経過するまでの間、前述した保護動作制御部１３による保護動作が実行される。そして、遅延時間Ｔｄが経過すると、再び電圧ＶＢの上昇開始の監視が行われる。
【００４６】
図６は、上述した制御を行う過電圧判断部１１の具体的な構成例を示している。図６に示す過電圧判断部１１は、経過時間検出ブロック２１、遅延時間制御ブロック２２、インバータ回路２３および２入力型のＡＮＤ回路２４、２５を備えている。過電圧判断部１１には、比較信号Ｓc1、Ｓc2、クロック信号ＣＬＫおよびリセット信号ＲＳＴが与えられている。過電圧判断部１１は、クロック信号ＣＬＫに同期した動作を行う。リセット信号ＲＳＴは、例えばパワーオンリセット信号であり、回路起動時の所定期間はＬレベルになり、その後はＨレベルに転じる。
【００４７】
クロック信号ＣＬＫは、経過時間検出ブロック２１および遅延時間制御ブロック２２に入力されるとともに、インバータ回路２３に入力される。インバータ回路２３は、クロック信号ＣＬＫを反転した反転クロック信号ＣＬＫバー（図６では、ＣＬＫの上に−を付して示す）を出力する。反転クロック信号ＣＬＫバーは、経過時間検出ブロック２１および遅延時間制御ブロック２２に入力される。リセット信号ＲＳＴは、遅延時間制御ブロック２２に入力されるとともに、ＡＮＤ回路２４の一方の入力端子に与えられる。ＡＮＤ回路２４の他方の入力端子には、遅延時間制御ブロック２２から出力される遅延時間信号Ｓdlyが与えられる。ＡＮＤ回路２４の出力は、経過時間検出ブロック２１に与えられる。
【００４８】
経過時間検出ブロック２１は、Ｄ型のフリップフロップ２６〜３０（以下、ＦＦ２６〜３０と称す）、２入力型のＯＲ回路３１、インバータ回路３２および２入力型のＡＮＤ回路３３を備えている。比較信号Ｓc1は、ＦＦ２６に入力される。ＦＦ２６の出力はＦＦ２７に入力され、ＦＦ２７の出力はＦＦ２８に入力される。ＦＦ２８の出力は、ＯＲ回路３１の一方の入力端子に与えられる。ＯＲ回路３１の出力はＦＦ２９に入力される。ＦＦ２９の出力は、ＯＲ回路３１の他方の入力端子に与えられるとともに、インバータ回路３２に入力される。
【００４９】
インバータ回路３２の出力はＡＮＤ回路３３の一方の入力端子に与えられる。ＡＮＤ回路３３の他方の入力端子には、比較信号Ｓc2が与えられる。ＡＮＤ回路３３の出力は、ＦＦ３０のクロック端子に与えられる。ＦＦ３０の入力はＨレベル（論理的に「１」を示すレベル）に固定されている。ＦＦ３０の出力信号は、耐圧超過電圧の検出状況を示す検出信号Ｓd1に相当する。ＦＦ３０の出力信号は、遅延時間制御ブロック２２にも与えられる。ＦＦ２９の出力は、ＡＮＤ回路２５の一方の入力端子に与えられる。ＡＮＤ回路２５の他方の入力端子には、比較信号Ｓc2が与えられている。ＡＮＤ回路２５の出力信号は、通常過電圧の検出状況を示す検出信号Ｓd2に相当する。
【００５０】
ＦＦ２６〜ＦＦ３０のクリア端子には、ＡＮＤ回路２４の出力信号が与えられる。ＦＦ２６〜ＦＦ３０は、ＡＮＤ回路２４の出力信号がＬレベルであるときにクリアされる。ＦＦ２６、２８のクロック端子には、クロック信号ＣＬＫが与えられる。ＦＦ２７、２９のクロック端子には、反転クロック信号ＣＬＫバーが与えられる。
【００５１】
遅延時間制御ブロック２２は、Ｔ型のフリップフロップ３４〜３７（以下、ＦＦ３４〜３７と称す）、４入力型のＮＡＮＤ回路３８およびＤ型のフリップフロップ３９〜４１（以下、ＦＦ３９〜４１と称す）を備えている。クロック信号ＣＬＫは、ＦＦ３４に入力される。ＦＦ３４の出力はＦＦ３５に入力され、ＦＦ３５の出力はＦＦ３６に入力される。ＦＦ３６の出力はＦＦ３７に入力される。また、ＦＦ３４〜ＦＦ３７の出力は、ＮＡＮＤ回路３８の４つの入力端子にそれぞれ与えられる。ＦＦ３４〜ＦＦ３７のクリア端子には、検出信号Ｓd2が与えられる。ＦＦ３４〜ＦＦ３７は、検出信号Ｓd1がＬレベルであるときにクリアされる。
【００５２】
ＮＡＮＤ回路３８の出力は、ＦＦ３９に入力される。ＦＦ３９の出力はＦＦ４０に入力され、ＦＦ４０の出力はＦＦ４１に入力される。ＦＦ４１の出力は、遅延時間の経過を示す遅延時間信号Ｓdlyに相当する。ＦＦ３９〜４１のクリア端子には、リセット信号ＲＳＴが与えられる。ＦＦ３９〜Ｆ４１は、リセット信号ＲＳＴがＬレベルであるときにクリアされる。ＦＦ３９、４１のクロック端子には、クロック信号ＣＬＫが与えられる。ＦＦ４０のクロック端子には、反転クロック信号ＣＬＫバーが与えられる。
【００５３】
詳細な動作説明は省略するが、このような構成により、図４のフローチャートに示した制御内容を実現することが可能となる。図７〜図９は、図６に示した過電圧判断部１１の各部の信号波形を示すタイミングチャートである。なお、図７〜図９では、インバータ回路３２をＩＮＶ３２と称し、ＡＮＤ回路３３をＡＮＤ３３と称し、ＮＡＮＤ回路３８をＮＡＮＤ３８と称している。図７〜図９に示すように、比較信号Ｓc1がＨレベルに転じる時点から、インバータ回路３２の出力がＬレベルに転じる時点までの期間が所定時間Ｔａに相当する。従って、その期間（所定時間Ｔａ）内に比較信号Ｓc2がＨレベルに転じると、検出信号Ｓd1がＨレベルに転じる（図７および図８参照）。つまり、耐圧超過電圧が生じることを示す検出信号Ｓd1が出力され、保護動作が実施される。なお、図示していないが、検出信号Ｓd1がＨレベルである期間の一部において、検出信号Ｓd2がＨレベルになる。しかし、前述したように、過電圧対策動作よりも保護動作が優先的に実施されるため、問題が生じることはない。
【００５４】
検出信号Ｓd1は、ＦＦ４１から出力される遅延時間信号ＳdlyがＬレベルに転じた時点においてＬレベルに転じる。つまり、保護動作は、遅延時間Ｔｄだけ実施された後、停止される。このようにして保護動作が停止された後、インバータ回路３２の出力は再びＨレベルに転じる。この際、図７に示すように、保護動作が実施されている期間中に耐圧超過電圧が解消されている場合には、比較信号Ｓc2がＬレベルになっている。そのため、保護動作が再開されることはない。これに対し、図８に示すように、保護動作が実施されている期間中に耐圧超過電圧が解消されなかった場合には、比較信号Ｓc2はＨレベルのままになっている。そのため、インバータ回路３２の出力がＨレベルに転じた時点において検出信号Ｓd1がＨレベルに転じ、保護動作が再開される。
【００５５】
一方、所定時間Ｔａの経過後に比較信号Ｓc2がＨレベルに転じた場合、検出信号Ｓd1はＬレベルのままである（図９参照）。ただし、図示していないが、比較信号Ｓc2がＨレベルに転じることにより、検出信号Ｓd2がＨレベルに転じる。つまり、通常過電圧が生じることを示す検出信号Ｓd2が出力され、過電圧対策動作が実施される。検出信号Ｓd2は、比較信号Ｓc2がＬレベルに転じた時点においてＬレベルに転じる。つまり、電圧ＶＢが判定しきい値ＶTH2を下回った時点において過電圧対策動作は停止される。
【００５６】
以上説明した本実施形態の過電圧保護回路１０は、直流電源線３、４間の電圧ＶＢの検出値に相当する検出電圧Ｖdetに基づいて負荷駆動回路９に対する保護動作を実行する。具体的には、過電圧保護回路１０は、電圧ＶＢが判定しきい値ＶTH2に達した際、その電圧変化率が所定値以上であれば耐圧超過電圧が生じると判断して保護動作を実行する。例えば、ロードダンプなどの耐圧超過電圧が生じる際、直流電源線３、４間の電圧ＶＢの値は、その立ち上がりの比較的早い段階において判定しきい値ＶTH2に達する。そのため、本実施形態の構成によれば、直流電源線３、４間に耐圧超過電圧が生じる場合、その電圧上昇の比較的早い段階において保護動作が開始されることになる。従って、直流電源線３、４間の電圧ＶＢの値が回路素子の耐圧を超えて上昇する前に保護動作が確実に実施される。このように、本実施形態によれば、回路素子の耐圧を超えて上昇する耐圧超過電圧が発生する場合、その過電圧から負荷駆動回路９を含むＩＣを確実に保護することができる。
【００５７】
さて、従来技術においては、直流電源線３、４間に耐圧超過電圧が生じる場合と、通常過電圧が生じる場合とのいずれについても、同じ保護動作が行われるようになっていた。その場合、通常は安全性を重視するため、いずれの過電圧の場合にも負荷駆動回路９の動作を完全に停止させるような保護動作（本実施形態における保護動作に相当）が行われることになる。従って、実際には負荷駆動回路９の動作を完全に停止する必要性が低いような比較的低い過電圧（通常過電圧）が生じた場合でも、負荷駆動回路９の動作が停止することになる。
【００５８】
これに対し、本実施形態の過電圧保護回路１０は、電圧ＶＢが判定しきい値ＶTH2に達した際、その電圧変化率が所定値以上であれば耐圧超過電圧が生じると判断して保護動作を実行し、所定値未満であれば通常過電圧が生じると判断して過電圧対策動作を実行する。このようにすれば、耐圧超過電圧が生じる場合には、負荷駆動回路９の動作を完全に停止させるような保護動作が行われるものの、通常過電圧が生じる場合には負荷駆動回路９の動作を停止することなく、負荷６への電力供給を停止したり、負荷６に流れる電流を制限したりするなどの過電圧対策動作が行われる。このように、本実施形態の過電圧保護回路１０によれば、直流電源線３、４間に比較的低い過電圧（通常過電圧）が生じた場合には、負荷駆動回路９の動作を完全に停止することなく、その過電圧から負荷駆動回路９を保護することができる。
【００５９】
過電圧判断部１１は、電圧ＶＢが判定しきい値ＶTH2に達した際、第１時点（電圧ＶＢが基準しきい値ＶTH1に達した時点）から第２時点（電圧ＶＢが判定しきい値ＶTH2に達した時点）までの経過時間を算出する。そして、過電圧判断部１１は、算出した経過時間が所定時間Ｔａ以上である場合に電圧変化率が所定値未満である（通常過電圧が生じる）と判断する。また、過電圧判断部１１は、算出した経過時間が所定時間Ｔａ未満である場合に電圧変化率が所定値以上である（耐圧超過電圧が生じる）と判断する。つまり、過電圧判断部１１は、直流電源線３、４間の電圧ＶＢの値が２つのしきい値ＶTH1、ＶTH2に到達する第１時点、第２時点の時間差に応じて電圧ＶＢの電圧変化率（上昇の傾き）の判断を行う。このようにすれば、過電圧判断部１１、つまり制御回路７の制御内容が複雑化することを抑制しつつ、過電圧の種類の判断を精度よく行うことができる。
【００６０】
過電圧保護回路１０は、保護動作を実行した後、所定の遅延時間Ｔｄ経過後に保護動作を停止する。このようにすれば、何らかの原因により保護動作が誤って実行された場合には、遅延時間Ｔｄ経過後に保護動作が停止されるので、負荷駆動回路９を定常動作に復帰させることができる。なお、実際に耐圧超過電圧が生じている場合にも、遅延時間Ｔｄ経過後には一旦保護動作が停止されるが、その場合、過電圧状態が解消されていなければ、保護動作が停止されたことで電圧ＶＢが再度上昇する。すると、再び保護動作を実行するか否かの判断が行われ、その結果、保護動作が再開される。従って、本実施形態によれば、耐圧超過電圧から負荷駆動回路９を保護することを可能にしつつ、過電圧の誤検出などによって負荷駆動回路９の正常動作が停止し続けることを防止することができる。
【００６１】
過電圧保護回路１０を構成する制御回路７は、保護動作を実行する際、短絡用トランジスタＴ２をオンする。すなわち、直流電源線３、４間に耐圧超過電圧が生じて保護動作が実行される際、それら直流電源線３、４間は、オン状態である短絡用トランジスタＴ２および電流制限用抵抗Ｒ１を通じて短絡される。それにより、直流電源線３、４間に短絡電流が流れるため、電圧ＶＢが低下して過電圧状態が解消される。このようにすれば、短絡用トランジスタＴ２を設ける必要がある分だけ回路構成要素が多くなるものの、負荷６の駆動に関する制御内容に変更を加えることなく、過電圧保護を行うことができる。また、保護動作時の短絡電流が負荷６に流れないため、負荷６が短絡電流の影響により故障するといった事態の発生を未然に防止できる。
【００６２】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について図１０および図１１を参照しながら上記実施形態と異なる点を主体に説明する。
図１０は、第１の実施形態における図１相当図であり、本実施形態の負荷駆動装置の構成を示している。図１０に示す本実施形態の負荷駆動装置５１は、図１に示した負荷駆動装置１に対し、過電圧保護回路１０に代えて過電圧保護回路５２を備えている点が異なる。
【００６３】
過電圧保護回路５２は、図１に示した過電圧保護回路１０に対し、制御回路７に代えて制御回路５３（保護動作制御手段に相当）を備えている点と、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴである電流検出用トランジスタＴ５１をさらに備えている点とが異なる。負荷駆動用トランジスタＴ１および電流検出用トランジスタＴ５１は、ドレイン、ソースおよびゲートがいずれも共通に接続されており、カレントミラー回路を構成している。負荷駆動用トランジスタＴ１および電流検出用トランジスタＴ５１は、互いに特性が近似しているものであり、そのサイズ比はｎ対１（ｎは１よりも非常に大きい値）である。このようなサイズ比は、各ＭＯＳ内の並列接続するセル数を上記比率に設定することで実現可能である。
【００６４】
このような構成により、電流検出用トランジスタＴ５１には、負荷６および負荷駆動用トランジスタＴ１を通じて流れる負荷電流に対し、上記比率に応じた検出電流が流れる。電流検出用トランジスタＴ５１のドレイン・ソース間電圧ＶDSは、上記検出電流の大きさに比例して変化する。従って、上記電圧ＶDSは、負荷電流に比例して変化するものであり、負荷電流の検出値に相当する。制御回路５３は、このような電流検出用トランジスタＴ５１のドレイン・ソース間電圧ＶDSに基づいて負荷電流の大きさを検出する。すなわち、本実施形態では、制御回路５３および電流検出用トランジスタＴ５１により、負荷６を通じて流れる負荷電流を検出する電流検出手段５４が構成されている。
【００６５】
図１１は、第１の実施形態における図２相当図であり、本実施形態の制御回路５３の概略的な構成を示している。図１１に示す制御回路５３は、図２に示した制御回路７に対し、過電流判断部５５を備えている点が異なる。過電流判断部５５には、電流検出用トランジスタＴ５１のドレイン・ソース間電圧ＶDSが与えられている。過電流判断部５５は、与えられた電圧ＶDSおよび所定のしきい値電圧を比較するコンパレータ（図示せず）を備えている。過電流判断部５５は、電圧ＶDSがしきい値電圧を上回ると、所定電流以上の負荷電流が流れている状態（過電流状態）であると判断し、電圧ＶDSがしきい値電圧を下回ると、所定電流未満の負荷電流が流れている状態（通常状態）であると判断する。なお、上記所定電流は、例えば、定常時における負荷電流の上限値よりも若干高い値に設定すればよい。
【００６６】
過電流判断部５５には、過電圧判断部１１から検出信号Ｓd1が与えられている。過電流判断部５５は、検出信号Ｓd1がＨレベルになった後、負荷電流が正常な範囲である通常状態であると判断すると、保護動作停止指令Ｓｂを保護動作制御部１３に対して出力する。保護動作制御部１３は、保護動作停止指令Ｓｂが与えられると、検出信号Ｓd1のレベルにかかわらず、ドライバ部１４を通じて短絡用トランジスタＴ２をオフ駆動する（保護動作を停止する）。
【００６７】
直流電源線３、４間に過電圧が生じた場合、その影響により負荷６を通じて流れる負荷電流が増加する。その後、過電圧が解消されると、負荷電流は減少し、やがては定常時の値に戻る。本実施形態の過電圧保護回路５２は、上記した過電圧および負荷電流の関係を考慮し、次のように保護動作の停止時期が定められている。すなわち、保護動作制御部１３は、保護動作を実行した状態において、過電流判断部５５により負荷電流が通常の範囲内の値である（通常状態である）と判断されると、ドライバ部１４を通じて短絡用トランジスタＴ２をオフ駆動する。
【００６８】
このようにすれば、直流電源線３、４間に耐圧超過電圧が生じることにより保護動作が実行された後、その過電圧が解消されたと考えられるときに保護動作が停止される。そのため、保護動作がむやみに継続されることを防止できるとともに、保護動作を行う必要がなくなった時点において、直ちに負荷駆動回路９を定常動作に復帰させることができる。また、何らかの原因により保護動作が誤って実行された場合には、過大な負荷電流が流れる過電流状態になることがないため、その保護動作が直ちに停止されて、負荷駆動回路９を定常動作に復帰させることができる。
【００６９】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態について図１２および図１３を参照しながら上記実施形態と異なる点を主体に説明する。
図１２は、第１の実施形態における図１相当図であり、本実施形態の負荷駆動装置の構成を示している。図１２に示す本実施形態の負荷駆動装置６１は、図１に示した負荷駆動装置１に対し、過電圧保護回路１０に代えて過電圧保護回路６２を備えている点が異なる。
【００７０】
過電圧保護回路６２は、図１に示した過電圧保護回路１０に対し、制御回路７に代えて制御回路６３（保護動作制御手段に相当）を備えている点と、電流源６４およびダイオードＤ６１〜Ｄ６４をさらに備えている点とが異なる。直流電源線５、４間には、電流源６４およびダイオードＤ６１〜Ｄ６４がこの順に接続されている。なお、ダイオードＤ６１〜Ｄ６４は、いずれも直流電源線４側がカソードとなっている。ダイオードＤ６１〜Ｄ６４は、負荷駆動回路９（特に負荷駆動用トランジスタＴ１）の近傍に配置される。電流源６４は、所定の定電流を出力する。その定電流は、ダイオードＤ６１〜Ｄ６４の直列回路に供給される。
【００７１】
このような構成により、ダイオードＤ６１のアノードには、ダイオードの順方向電圧ＶＦの４倍の電圧（＝４・ＶＦ）が生じる。そのダイオードＤ６１のアノード電圧Ｖａは、負荷駆動回路９の周囲温度に応じて変化する。制御回路６３は、このようなダイオードＤ６１のアノード電圧Ｖａに基づいて、負荷駆動回路９の周囲温度を検出する。すなわち、本実施形態では、制御回路６３、電流源６４およびダイオードＤ６１〜Ｄ６４により、負荷駆動回路９の温度を検出する温度検出手段６５が構成されている。
【００７２】
図１３は、第１の実施形態における図２相当図であり、本実施形態の制御回路６３の概略的な構成を示している。図１３に示す制御回路６３は、図２に示した制御回路７に対し、過熱判断部６６を備えている点が異なっている。過熱判断部６６には、ダイオードＤ６１のアノード電圧Ｖａが与えられている。過熱判断部６６は、与えられたアノード電圧Ｖａおよび所定のしきい値電圧を比較するコンパレータ（図示せず）を備えている。過熱判断部６６は、アノード電圧Ｖａがしきい値電圧を上回ると、負荷駆動回路９の周囲温度が所定温度以上である状態（過熱状態）であると判断し、アノード電圧Ｖａがしきい値電圧を下回ると、負荷駆動回路９の周囲温度が所定温度未満である状態（通常状態）であると判断する。なお、上記所定温度は、例えば、定常時における負荷駆動回路９の周囲温度の上限値よりも若干高い値に設定すればよい。
【００７３】
過熱判断部６６には、過電圧判断部１１から検出信号Ｓd1が与えられている。過熱判断部６６は、検出信号Ｓd1がＨレベルになった後、負荷駆動回路９の周囲温度が正常な温度範囲である通常状態であると判断すると、保護動作停止指令Ｓｂを保護動作制御部１３に対して出力する。保護動作制御部１３は、保護動作停止指令Ｓｂが与えられると、検出信号Ｓd1のレベルにかかわらず、ドライバ部１４を通じて短絡用トランジスタＴ２をオフ駆動する。
【００７４】
直流電源線３、４間に過電圧が生じた場合、その影響により負荷駆動回路９（特に負荷駆動用トランジスタＴ１）の温度が上昇する。その後、過電圧が解消されると、負荷駆動回路９の温度は低下し、やがては定常時の値に戻る。本実施形態の過電圧保護回路６２は、上記した過電圧および温度の関係を考慮し、次のように保護動作の停止時期が定められている。すなわち、保護動作制御部１３は、保護動作を実行した状態において、過熱判断部６６により負荷駆動回路９の周囲温度が通常の範囲内の値であると判断されると、ドライバ部１４を通じて短絡用トランジスタＴ２をオフ駆動する。
【００７５】
このようにすれば、直流電源線３、４間に耐圧超過電圧が生じることにより保護動作が実行された後、その過電圧が解消されたと考えられるときに保護動作が停止される。そのため、保護動作がむやみに継続されることを防止できるとともに、保護動作を行う必要がなくなった時点において、直ちに負荷駆動回路９を定常動作に復帰させることができる。また、何らかの原因により保護動作が誤って実行された場合には、負荷駆動回路９の温度が所定温度以上になることがないため、その保護動作が直ちに停止されて、負荷駆動回路９を定常動作に復帰させることができる。
【００７６】
（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態について図１４および図１５を参照しながら上記各実施形態と異なる点を主体に説明する。
図１４は、第１の実施形態における図１相当図であり、本実施形態の負荷駆動装置の構成を示している。図１４に示す本実施形態の負荷駆動装置７１は、図１に示した負荷駆動装置１に対し、過電圧保護回路１０に代えて過電圧保護回路７２を備えている点が異なる。過電圧保護回路７２は、図１に示した過電圧保護回路１０に対し、短絡用トランジスタＴ２および電流制限用抵抗Ｒ１が省かれている点と、制御回路７に代えて制御回路７３（保護動作制御手段に相当）を備えている点とが異なる。
【００７７】
図１５は、第１の実施形態における図２相当図であり、本実施形態の制御回路７３の概略的な構成を示している。図１５に示す制御回路７３は、図２に示した制御回路７に対し、保護動作制御部１３に代えて保護動作制御部７４を備えている点と、ドライバ部１４に代えてドライバ部７５を備えている点とが異なる。ドライバ部７５は、通常動作制御部１２から駆動指令が与えられる際には、ドライバ部１４と同様の動作を行う。すなわち、本実施形態の構成によっても、第１の実施形態と同様の通常動作および過電圧対策動作が実施される。
【００７８】
保護動作制御部７４は、検出信号Ｓd1がＬレベルである場合、ドライバ部７５に対する駆動指令の出力を行わない。また、保護動作制御部７４は、検出信号Ｓd1がＨレベルである場合、負荷駆動用トランジスタＴ１をオン駆動する旨を示す駆動指令をドライバ部７５に与える。すなわち、検出信号Ｓd1がＨレベルである場合、保護動作制御部７４は、ドライバ部７５を通じて負荷駆動用トランジスタＴ１をオン駆動する（保護動作）。なお、ドライバ部７５は、通常動作制御部１２および保護動作制御部７４の双方から駆動指令が与えられた場合には、保護動作制御部７４の駆動指令を優先するようになっている。すなわち、本実施形態においても、通常動作および過電圧対策動作よりも、保護動作が優先的に実施されるようになっている。
【００７９】
上記構成によれば、直流電源線３、４間に耐圧超過電圧が生じて保護動作が実行される際、それら直流電源線３、４間は、オン状態である負荷駆動用トランジスタＴ１および負荷６を通じて短絡される。それにより、直流電源線３、４間に短絡電流が流れるため、電圧ＶＢが低下して過電圧状態が解消される。このように、本実施形態によっても第１の実施形態と同様の作用および効果が得られる。また、本実施形態では、過電圧保護回路７２を構成する制御回路７３は、負荷駆動用トランジスタＴ１をオン駆動することにより、保護動作を行う。すなわち、本実施形態によれば、負荷駆動回路９が元々備えている負荷駆動用トランジスタＴ１の駆動制御により保護動作を実行することが可能になる。従って、保護動作専用の構成を別途設ける必要がなくなり、回路構成要素が削減されるという効果が得られる。
【００８０】
（第５の実施形態）
以下、本発明の第５の実施形態について図１６を参照しながら上記各実施形態と異なる点を主体に説明する。
図１６は、第１の実施形態における図１相当図であり、本実施形態の負荷駆動装置の構成を示している。図１６に示す本実施形態の負荷駆動装置８１は、図１に示した負荷駆動装置１に対し、過電圧保護回路１０に代えて過電圧保護回路８２を備えている点が異なる。過電圧保護回路８２は、図１に示した過電圧保護回路１０に対し、短絡用トランジスタＴ２および電流制限用抵抗Ｒ１の接続位置が変更されている点と、制御回路７に代えて制御回路８３（保護動作制御手段に相当）を備えている点とが異なる。
【００８１】
直流電源線３と負荷駆動用トランジスタＴ１のドレインとの間には、電流制限用抵抗Ｒ１および短絡用トランジスタＴ２が互いに直列に接続されている。つまり、電流制限用抵抗Ｒ１および短絡用トランジスタＴ２の直列回路は、負荷６に対して並列接続されている。このように、本実施形態では、短絡用トランジスタＴ２は、保護動作用トランジスタに相当する。制御回路８３は、通常動作および過電圧対策動作を行う際には、制御回路７と同様の動作を行う。また、制御回路８３は、保護動作を行う際、いずれもＨレベルのゲート駆動信号Ｓg1、Ｓg2を出力し、負荷駆動用トランジスタＴ１および短絡用トランジスタＴ２をオン駆動する。なお、制御回路８３は、保護動作を行うとき以外には、Ｌレベルのゲート駆動信号Ｓg2を出力し、短絡用トランジスタＴ２をオフする。
【００８２】
上記構成によれば、直流電源線３、４間に耐圧超過電圧が生じて保護動作が実行される際、それら直流電源線３、４間は、いずれもオン状態である負荷駆動用トランジスタＴ１および短絡用トランジスタＴ２と電流制限用抵抗Ｒ１とを通じて短絡される。それにより、直流電源線３、４間に短絡電流が流れるため、電圧ＶＢが低下して過電圧状態が解消される。このように、本実施形態によっても第１の実施形態と同様の作用および効果が得られる。また、本実施形態の構成によっても、保護動作時の短絡電流が負荷６に流れないため、負荷６が短絡電流の影響により故障するといった事態の発生を未然に防止できる。
【００８３】
（第６の実施形態）
以下、本発明の第６の実施形態について図１７を参照しながら上記各実施形態と異なる点を主体に説明する。
図１７は、第１の実施形態における図１相当図であり、本実施形態の負荷駆動装置の構成を示している。図１７に示す本実施形態の負荷駆動装置９１は、図１に示した負荷駆動装置１に対し、過電圧保護回路１０に代えて過電圧保護回路９２を備えている点が異なる。過電圧保護回路９２は、図１に示した過電圧保護回路１０に対し、抵抗Ｒ９１、コンデンサＣ９１およびバッファ回路９３をさらに備えている点と、制御回路７に代えて制御回路９４（保護動作制御手段に相当）を備えている点とが異なる。
【００８４】
コンパレータＣＰ１の出力端子は、制御回路９４に接続されるとともに、抵抗Ｒ９１を通じてバッファ回路９３の入力端子に接続されている。バッファ回路９３の入力端子は、コンデンサＣ９１を通じて直流電源線４に接続されている。このような構成により、コンパレータＣＰ１から出力される比較信号Ｓc1は、抵抗Ｒ９１およびコンデンサＣ９１からなるＣＲ回路９５に入力されるとともに、制御回路９４に入力される。ＣＲ回路９５からは、比較信号Ｓc1の立ち上がりが緩やかになった信号（図１９参照）が出力される。ＣＲ回路９５の出力信号は、バッファ回路９３により波形整形され、比較信号Ｓc1’として制御回路９４に与えられる。
【００８５】
図１８は、第１の実施形態における図２相当図であり、本実施形態の制御回路９４の概略的な構成を示している。図１８に示す制御回路９４は、図２に示した制御回路７に対し、過電圧判断部１１に代えて過電圧判断部９６を備えている点が異なる。過電圧判断部９６は、過電圧発生の有無についての検出方法については、過電圧判断部１１と同様の方法で行う。過電圧判断部９６は、過電圧判断部１１に対し、過電圧の種類の判断方法が異なる。図１９は、直流電源線３、４間に過電圧が生じている場合における比較信号Ｓc1、Ｓc1’、Ｓc2およびＣＲ回路９５の出力信号を示している。
【００８６】
図１９に示すように、時点ｔ１において比較信号Ｓc1がＬレベルからＨレベルに転じると、比較信号Ｓc1’は時点ｔ１から所定時間Ｔａだけ経過した時点ｔ２においてＬレベルからＨレベルに転じるようになっている。そして、比較信号Ｓc1がＬレベルからＨレベルに転じる時点ｔ１から比較信号Ｓc1’がＬレベルからＨレベルに転じる時点ｔ２までの間に比較信号Ｓc2がＬレベルからＨレベルに転じる場合、過電圧判断部９６は、直流電源線３、４間に耐圧超過電圧が生じると判断する。一方、図示しないが、上記した時点ｔ１から時点ｔ２以降に比較信号Ｓc2が反転する場合、過電圧判断部９６は、直流電源線３、４間に通常過電圧が生じると判断する。
【００８７】
このような本実施形態の構成によっても、第１の実施形態と同様の作用および効果が得られる。また、本実施形態によれば、第１の実施形態に対し、バッファ回路９３、ＣＲ回路９５などのハードウェア構成が増えるものの、過電圧判断部９６における第１タイマを用いた計時が省略されるため、制御回路９４の制御負担が軽減されるという効果が得られる。
【００８８】
（第７の実施形態）
以下、本発明の第７の実施形態について図２０および図２１を参照しながら上記各実施形態と異なる点を主体に説明する。
図２０は、第１の実施形態における図１相当図であり、本実施形態の負荷駆動装置の構成を示している。図２０に示す本実施形態の負荷駆動装置１０１は、Ｈブリッジ状に接続された４つの負荷駆動用トランジスタＴ１０１〜Ｔ１０４により、負荷である直流モータＭを駆動する。負荷駆動用トランジスタＴ１０１〜Ｔ１０４は、いずれもＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴである。一方の上アーム側の負荷駆動用トランジスタＴ１０１のゲートには、制御回路１０２（保護動作制御手段に相当）から出力されるゲート駆動信号Ｓgh1が与えられる。一方の下アーム側の負荷駆動用トランジスタＴ１０２のゲートには、制御回路１０２から出力されるゲート駆動信号Ｓgl1が与えられる。他方の上アーム側の負荷駆動用トランジスタＴ１０３のゲートには、制御回路１０２から出力されるゲート駆動信号Ｓgh2が与えられる。他方の下アーム側の負荷駆動用トランジスタＴ１０４のゲートには制御回路１０２から出力されるゲート駆動信号Ｓgl2が与えられる。
【００８９】
制御回路１０２は、制御指令Ｓａに従い、ゲート駆動信号Ｓgh1、Ｓgl1、Ｓgh2、Ｓgl2を出力し、負荷駆動用トランジスタＴ１０１〜Ｔ１０４の駆動を制御する。すなわち、本実施形態では、制御回路１０２および負荷駆動用トランジスタＴ１０１〜Ｔ１０４により、直流電源線３、４から直流モータＭに対する電力供給を制御する負荷駆動回路１０３が構成される。
【００９０】
また、制御回路１０２は、直流電源線３、４間に耐圧超過電圧が生じていると判断した場合に保護動作を実行する。すなわち、本実施形態では、分圧用抵抗Ｒ２〜Ｒ６、コンパレータＣＰ１、ＣＰ２、制御回路１０２および負荷駆動用トランジスタＴ１０１〜Ｔ１０４により、直流電源線３、４間に生じる過電圧から負荷駆動回路１０３を保護する過電圧保護回路１０４が構成される。
【００９１】
図２１は、第１の実施形態における図２相当図であり、本実施形態の制御回路１０２の概略的な構成を示している。図２１に示す制御回路１０２は、図２に示した制御回路７に対し、通常動作制御部１２に代えて通常動作制御部１０５を備えている点と、保護動作制御部１３に代えて保護動作制御部１０６を備えている点と、ドライバ部１４に代えてドライバ部１０７を備えている点とが異なる。
【００９２】
通常動作制御部１０５は、与えられる検出信号Ｓd2がＬレベルである場合、制御指令Ｓａに従って負荷駆動用トランジスタＴ１０１〜Ｔ１０４を駆動する旨を示す駆動指令をドライバ部１４に与える。ドライバ部１０７は、通常動作制御部１０５から与えられる駆動指令に基づいてゲート駆動信号Ｓgh1、Ｓgl1、Ｓgh2、Ｓgl2を生成する。すなわち、検出信号Ｓd2がＬレベルである場合、通常動作制御部１０５は、制御指令Ｓａに従い、ドライバ部１０７を通じて負荷駆動用トランジスタＴ１０１〜Ｔ１０４の駆動を制御する（通常動作）。
【００９３】
また、通常動作制御部１０５は、検出信号Ｓd2がＨレベルである場合、制御指令Ｓａにかかわらず、ドライバ部１０７を通じて負荷駆動用トランジスタＴ１０１〜Ｔ１０４をいずれもオフ駆動する（過電圧対策動作）。なお、過電圧対策動作としては、上アーム側の負荷駆動用トランジスタ（Ｔ１０１、Ｔ１０３）をオフ駆動するとともに、下アーム側の負荷駆動用トランジスタ（Ｔ１０２、Ｔ１０４）をオン駆動して短絡ブレーキをかけるものでもよい。
【００９４】
保護動作制御部１０６は、検出信号Ｓd1がＬレベルである場合、ドライバ部１０７に対する駆動指令の出力を行わない。また、保護動作制御部１０６は、検出信号Ｓd1がＨレベルである場合、負荷駆動用トランジスタＴ１０１〜Ｔ１０４をいずれもオン駆動する旨を示す駆動指令をドライバ部１０７に与える。すなわち、検出信号Ｓd1がＨレベルである場合、保護動作制御部１０６は、ドライバ部１０７を通じて負荷駆動用トランジスタＴ１０１〜Ｔ１０４をいずれもオン駆動する（保護動作）。なお、ドライバ部１０７は、通常動作制御部１０５および保護動作制御部１０６の双方から駆動指令が与えられた場合には、保護動作制御部１０６の駆動指令を優先するようになっている。すなわち、本実施形態においても、通常動作および過電圧対策動作よりも、保護動作が優先的に実施されるようになっている。
【００９５】
上記構成によれば、直流電源線３、４間に耐圧超過電圧が生じて保護動作が実行される際、それら直流電源線３、４間は、いずれもオン状態である負荷駆動用トランジスタＴ１０１、Ｔ１０２を通じて短絡されるとともに、いずれもオン状態である負荷駆動用トランジスタＴ１０３、Ｔ１０４を通じて短絡される。それにより、直流電源線３、４間に短絡電流が流れるため、電圧ＶＢが低下して過電圧状態が解消される。なお、保護動作時の短絡電流は、負荷である直流モータＭには流れない。このように、本実施形態によっても第１の実施形態と同様の作用および効果が得られる。
【００９６】
（第８の実施形態）
以下、本発明の第８の実施形態について図２２および図２３を参照しながら上記各実施形態と異なる点を主体に説明する。
図２２は、第１の実施形態における図１相当図であり、本実施形態の負荷駆動装置の構成を示している。図２２に示す本実施形態の負荷駆動装置１１１は、図１に示した負荷駆動装置１に対し、過電圧保護回路１０に代えて過電圧保護回路１１２を備えている点が異なる。過電圧保護回路１１２は、図１に示した過電圧保護回路１０に対し、制御回路７に代えて制御回路１１３（保護動作制御手段に相当）を備えている点と、コンパレータＣＰ１、ＣＰ２に代えてコンパレータＣＰ１１１を備えている点と、分圧用抵抗Ｒ４〜Ｒ６に代えて分圧用抵抗Ｒ１１１〜Ｒ１１３を備えている点と、Ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴであるトランジスタＴ１１１、ＮＰＮ形のバイポーラトランジスタであるトランジスタＴ１１２、抵抗Ｒ１１４、Ｒ１１５およびバッファ回路１１４をさらに備えている点とが異なる。
【００９７】
分圧用抵抗Ｒ２、Ｒ３の相互接続点Ｎｄは、コンパレータＣＰ１１１の非反転入力端子に接続されている。直流電源線５、４間には、分圧用抵抗Ｒ１１１、Ｒ１１２が直列に接続されている。直流電源線５と、分圧用抵抗Ｒ１１１、Ｒ１１２の相互接続点Ｎｅとの間には、トランジスタＴ１１１および抵抗Ｒ１１３が直列接続されている。このような構成により、トランジスタＴ１１１がオフのとき、相互接続点Ｎｅに生じる電圧Ｖｅは、電圧Ｖrefを分圧用抵抗Ｒ１１１と分圧用抵抗Ｒ１１２とにより分圧した電圧となる。また、トランジスタＴ１１１がオンのとき、相互接続点Ｎｅに生じる電圧Ｖｅは、電圧Ｖrefを分圧用抵抗Ｒ１１１、Ｒ１１３の並列合成抵抗と分圧用抵抗Ｒ１１２とにより分圧した電圧となる。分圧用抵抗Ｒ１１１〜Ｒ１１３の抵抗値（分圧比）は、トランジスタＴ１１１がオフのときの電圧Ｖｅの値が前述した電圧Ｖth1になるとともに、トランジスタＴ１１１がオンのときの電圧Ｖｅの値が前述した電圧Ｖth2になるように設定されている。
【００９８】
相互接続点Ｎｅは、コンパレータＣＰ１１１の反転入力端子に接続されている。コンパレータＣＰ１１１は、検出電圧Ｖdetおよび電圧Ｖｅを比較し、その比較結果を表す比較信号Ｓｃを制御回路１１３に出力する。制御回路１１３は、コンパレータＣＰ１１から与えられる比較信号Ｓｃに基づいて、直流電源線３、４間に過電圧が生じているか否かの判断、過電圧の種類の判断などの制御を行う（詳細は後述する）。制御回路１１３は、トランジスタＴ１１１のオン／オフを切り替えるための切替信号Ｓｓをバッファ回路１１４に出力する。
【００９９】
バッファ回路１１４の出力信号は、トランジスタＴ１１２のベースに与えられる。トランジスタＴ１１２のベース・エミッタ間には抵抗Ｒ１１４が接続されている。トランジスタＴ１１２のコレクタは、抵抗Ｒ１１５を介して直流電源線５に接続されるとともに、トランジスタＴ１１１のゲートに接続されている。このような構成により、制御回路１１３から出力される切替信号ＳｓがＬレベル（直流電源線４の電位であり、例えば０Ｖ）のときにトランジスタＴ１１１がオフし、Ｈレベル（直流電源線５の電位であり、例えば＋５Ｖ）のときにトランジスタＴ１１１がオンする。
【０１００】
図２３は、第１の実施形態における図２相当図であり、本実施形態の制御回路１１３の概略的な構成を示している。図２３に示す制御回路１１３は、図２に示した制御回路７に対し、過電圧判断部１１に代えて過電圧判断部１１５を備えている点が異なる。過電圧判断部１１５は、比較信号ＳｃがＬレベルである場合、直流電源線３、４間において過電圧が発生していない状態であると判断する。また、切替信号ＳｓについてもＬレベルにする。これにより、トランジスタＴ１１１がオフし、コンパレータＣＰ１１１の反転入力端子には電圧Ｖth1が与えられる。
【０１０１】
過電圧判断部１１５は、このような状態において、比較信号ＳｃがＬレベルからＨレベルに転じた場合、過電圧発生の有無および過電圧の種類を判断する。具体的には、過電圧判断部１１５は、比較信号ＳｃがＬレベルからＨレベルに転じたことを検出すると、切替信号ＳｓをＨレベルにする。これにより、トランジスタＴ１１１がオンし、コンパレータＣＰ１１１の反転入力端子には電圧Ｖth2が与えられる。そのため、電圧ＶＢが判定しきい値ＶTH2に達するまでの間、比較信号ＳｃはＬレベルとなる。そして、過電圧判断部１１５は、比較信号Ｓｃが再びＬレベルからＨレベルに転じたことを検出すると、最初に比較信号Ｓｃが反転した時点（第１時点）から次に反転した時点（第２時点）までの経過時間に基づいて過電圧の種類を判断する。すなわち、過電圧判断部１１５は、上記経過時間が所定時間Ｔａ未満である場合、耐圧超過電圧が生じると判断し、所定時間Ｔａ以上である場合、通常過電圧が生じると判断する。なお、過電圧判断部１１５は、切替信号ＳｓをＨレベルにした状態において、比較信号ＳｃがＬレベルからＨレベルに転じない場合には、過電圧が生じていないと判断する。
【０１０２】
このような本実施形態の構成によっても、第１の実施形態と同様の作用および効果が得られる。また、過電圧保護回路１１２は、２つのコンパレータＣＰ１、ＣＰ２を用いる第１の実施形態の過電圧保護回路１０に対し、トランジスタＴ１１１、Ｔ１１２、抵抗Ｒ１１４、Ｒ１１５およびバッファ回路１１４をさらに備えているが、コンパレータが１つ削減されている。従って、本実施形態によれば、比較的大きな回路面積を必要とするコンパレータを１つ削減できる分だけ、過電圧保護回路１１２の総合的な回路規模が低減されるという効果が得られる。
【０１０３】
（その他の実施形態）
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した各実施形態に限定されるものではなく、次のような変形または拡張が可能である。
電圧ＶＢの上昇の傾き（電圧変化率）の検出方法は、上記各実施形態に示したものに限らずともよい。例えば、電圧ＶＢと所定のしきい値電圧とを比較するコンパレータを３つ以上設け、それらコンパレータの出力信号が反転する各時点の時間差に基づいて電圧変化率を求めてもよい。すなわち、電圧ＶＢの電圧値が３つ以上のしきい値電圧に到達する各時間の差に基づいて電圧変化率を求めてもよい。このようにすれば、２つのしきい値電圧に到達する各時間の差に基づく方法に比べ、電圧変化率の検出精度が一層高まる。
【０１０４】
保護動作の停止時期については、第１の実施形態における遅延時間経過後に停止する方法、第２の実施形態における過電流検出時に停止する方法、第３の実施形態における過熱検出時に停止する方法などに限らずともよい。また、第１〜第３の実施形態における停止時期の決定方法を互いに組み合わせることも可能である。さらに、保護動作が実行された後に負荷駆動回路を正常動作に復帰させる必要がない仕様の場合であれば、保護動作の停止時期を定めなくてもよい。
【０１０５】
過電圧判断部１１の具体的な構成としては、図６に示した構成に限らずともよく、図４に示す制御内容を実行可能な構成であればよい。
負荷駆動用トランジスタＴ１、Ｔ１０１〜Ｔ１０４および短絡用トランジスタＴ２は、ＭＯＳＦＥＴに限らずともよく、例えばバイポーラトランジスタやＩＧＢＴなど、他の半導体スイッチング素子を用いてもよい。
【０１０６】
負荷駆動回路９は、直流電源線３、４間に負荷駆動用トランジスタＴ１および負荷６が、この順番に直列接続された構成、すなわち負荷６をローサイド駆動する構成でもよい。
負荷電流を検出するための電流検出手段は、図１０に示した構成（電流検出手段５４）に限らずともよく、例えばシャント抵抗を用いた構成などでもよい。負荷駆動回路の温度を検出する温度検出手段は、図１２に示した構成（温度検出手段６５）に限らずともよく、例えばサーミスタを用いた構成などでもよい。
【符号の説明】
【０１０７】
図面中、３、４は直流電源線、６は負荷、７、５３、６３、７３、８３、９４、１０２、１１３は制御回路（保護動作制御手段）、８は電圧検出手段、９、１０３は負荷駆動回路、１０、５２、６２、７２、８２、９２、１０４、１１２は過電圧保護回路、５４は電流検出手段、６５は温度検出手段、Ｍは直流モータ（負荷）、Ｔ１、Ｔ１０１〜Ｔ１０４は負荷駆動用トランジスタ、Ｔ２は短絡用トランジスタ（保護動作用トランジスタ）を示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の直流電源線から負荷への電力供給を制御して負荷の駆動を制御する負荷駆動回路の過電圧保護回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばバッテリから一対の直流電源線を通じて負荷に対する電力供給を行う負荷駆動回路においては、直流電源線間に生じる過電圧から回路を保護するための過電圧保護回路が設けられる。そのような過電圧保護回路として、例えば直流電源線間の電圧値と過電圧を判定するためのしきい値とをコンパレータを用いて比較し、電圧値がしきい値を超えると所定の保護動作を行うといった構成が広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３０４４８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
直流電源線間に印加される過電圧としては、定常時の電圧値を超えるものの回路素子の耐圧までは至らない過電圧と、回路素子の耐圧を超えて上昇する過電圧とが考えられる。前者の場合、過電圧保護回路による保護動作を行うことなく、負荷駆動回路による制御（例えば、ＰＷＭ駆動の場合にはデューティ制御など）により対応すればよい。これに対し、後者の場合、回路素子に耐圧以上の過電圧が印加されることを避けるため、過電圧保護回路による保護動作を行う必要がある。
【０００５】
上記従来の過電圧保護回路は、このような過電圧の種類を区別することができない。そのため、上記したように、回路素子の耐圧を超えて上昇する過電圧が印加されるときには保護動作を行う、といった制御は行えない。そこで、耐圧まで至らない過電圧を検出するための第１のしきい値と、耐圧を超える過電圧を検出するための第２のしきい値とを設けることが考えられる。その場合、第１のしきい値は、定常時の電圧値を所定値だけ上回るような値とし、第２のしきい値は、回路素子の耐圧を所定値だけ下回るような値とする。
【０００６】
しかし、このように２つのしきい値を設けた場合であっても、次のような問題が生じる。すなわち、回路素子の耐圧を超えて上昇するような過電圧は、その立ち上がりが比較的急峻であることが多い。その例として、例えば車載用途におけるロードダンプなどが挙げられる。ロードダンプが原因で、直流電源線間の電圧値が上昇する場合、その上昇開始の時点から電圧値が回路素子の耐圧に達する時点までの時間（立ち上がり時間）は、例えば数マイクロ秒オーダであると考えられている。
【０００７】
従って、回路素子の耐圧を超えるような過電圧が印加される場合、直流電源線間の電圧値が第２のしきい値を超えたことを示す信号がコンパレータから出力された時点において保護動作が開始されても、過電圧の立ち上がりが急峻であるため、既に直流電源線間の電圧値が回路素子の耐圧を超えている可能性がある。そのような場合、耐圧を超える過電圧の印加により回路素子が故障してしまうおそれがある。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、回路素子の耐圧を超える過電圧から回路を保護することができる過電圧保護回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の手段によれば、電圧検出手段が一対の直流電源線間の電圧を検出し、保護動作制御手段が電圧検出手段により検出される電圧に基づいて負荷駆動回路に対する保護動作を実行する。回路を構成する素子（回路素子）の耐圧を超えるような過電圧の場合、その立ち上がりが急峻であることが多い。本手段では、この点に着目し、次のようにして上記過電圧から回路を保護するようにしている。すなわち、保護動作制御手段は、直流電源線間の電圧値が判定しきい値に達した際、上記電圧値が判定しきい値に達するまでにおける直流電源線間の電圧変化率が所定値以上であれば保護動作を実行する。なお、上記判定しきい値は、定常時における直流電源線間の電圧値（定常値）を超えたことを判定するためのしきい値である。従って、判定しきい値は、通常、定常値を比較的小さい所定値だけ上回るような値に設定される。
【００１０】
例えばロードダンプなど、回路素子の耐圧を超えるような過電圧が生じる際、直流電源線間の電圧値は、その立ち上がりの比較的早い段階において判定しきい値に達する。従って、その段階までの電圧変化率についても高い値となる。そのため、上記構成によれば、電圧上昇の比較的早い段階において、直流電源線間の電圧変化率が所定値以上であるか否かに基づいて、その過電圧が回路素子の耐圧を超えるものであるか否かを判断することができる。その判断の結果、直流電源線間の電圧変化率が所定値以上である場合に保護動作が実行される。つまり、過電圧の立ち上がりの比較的早い段階において保護動作が開始されることになる。従って、直流電源線間の電圧値が回路素子の耐圧を超えて上昇する前に保護動作が確実に行われる。このように、本手段によれば、回路素子の耐圧を超えて上昇するような過電圧が発生する場合、その過電圧から回路を確実に保護することができる。
【００１１】
請求項２に記載の手段によれば、保護動作制御手段は、次のようにして直流電源線間の電圧変化率が所定値以上であるか否かを判断する。すなわち、保護動作制御手段は、直流電源線間の電圧値が判定しきい値に達した際、第１時点から第２時点までの経過時間を算出する。第１時点とは、電圧値が判定しきい値よりも低く設定された基準しきい値に達した時点である。第２時点とは、電圧値が判定しきい値に達した時点である。そして、保護動作制御手段は、算出した経過時間が、所定時間以上である場合に電圧変化率が所定値未満であると判断する。また、保護動作制御手段は、算出した経過時間が、所定時間未満である場合に電圧変化率が所定値以上であると判断する。つまり、保護動作制御手段は、直流電源線間の電圧値が２つのしきい値に到達する各時間の差に応じて電圧値の変化率（上昇の傾き）の判断を行う。このようにすれば、保護動作制御手段の制御内容が複雑化することを抑制しつつ、過電圧が回路素子の耐圧を超えるものであるか否かについての判断を精度よく行うことができる。
【００１２】
請求項３に記載の手段によれば、保護動作制御手段は、保護動作を実行した後、所定の遅延時間経過後に保護動作を停止する。このようにすれば、何らかの原因により保護動作が誤って実行された場合には、遅延時間経過後に保護動作が停止され、負荷駆動回路を定常動作に復帰させることができる。なお、実際に耐圧を超える過電圧が生じている場合にも、遅延時間経過後に一旦保護動作が停止されることになるが、その場合、過電圧状態が解消されていなければ、保護動作が停止されたことで直流電源線間の電圧値が再度上昇する。すると、再び、上記した電圧変化率についての判断が行われ、その結果、保護動作が再開される。従って、本手段によれば、過電圧から回路を保護することを可能にしつつ、過電圧の誤検出に伴い負荷駆動回路の正常動作が停止し続けることを防止できる。
【００１３】
直流電源線間に過電圧が生じた場合、その影響により負荷を通じて流れる負荷電流が増加する。その後、過電圧が解消されると、負荷電流は減少し、やがては定常時の値に戻る。請求項４に記載の手段によれば、上記した過電圧および負荷電流の関係を考慮し、次のようにして保護動作の停止時期が定められる。すなわち、請求項４に記載の手段によれば、負荷を通じて流れる負荷電流を検出する電流検出手段を備えている。そして、保護動作制御手段は、保護動作を実行した状態において、電流検出手段により検出される負荷電流が所定電流未満になると保護動作を停止する。このようにすれば、直流電源線間に過電圧が生じることにより保護動作が実行された後、その過電圧が解消されたと考えられるときに保護動作が停止される。そのため、保護動作がむやみに継続されることを防止できるとともに、保護動作を行う必要がなくなった時点において、直ちに負荷駆動回路を定常動作に復帰させることができる。また、何らかの原因により保護動作が誤って実行された場合には、負荷電流が所定電流以上になることがないため、その保護動作が直ちに停止されて、負荷駆動回路を定常動作に復帰させることができる。
【００１４】
直流電源線間に過電圧が生じた場合、その影響により負荷駆動回路の温度が上昇する。その後、過電圧が解消されると、負荷駆動回路の温度は低下し、やがては定常時の値に戻る。請求項５に記載の手段によれば、上記した過電圧および温度の関係を考慮し、次のようにして保護動作の停止時期が定められる。すなわち、請求項５に記載の手段によれば、負荷駆動回路の温度を検出する温度検出手段を備えている。そして、保護動作制御手段は、保護動作を実行した状態において、温度検出手段により検出される温度が所定温度未満になると保護動作を停止する。このようにすれば、直流電源線間に過電圧が生じることにより保護動作が実行された後、その過電圧が解消されたと考えられるときに保護動作が停止される。そのため、保護動作が無駄に継続されることを防止できるとともに、保護動作を行う必要がなくなった時点において、直ちに負荷駆動回路を定常動作に復帰させることができる。また、何らかの原因により保護動作が誤って実行された場合には、負荷駆動回路の温度が所定温度以上になることがないため、その保護動作が直ちに停止されて、負荷駆動回路を定常動作に復帰させることができる。
【００１５】
請求項６に記載の手段によれば、負荷駆動回路は、一対の直流電源線間に負荷とともに直列に接続される負荷駆動用トランジスタを備えている。そして、保護動作制御手段は、保護動作を実行する際、負荷駆動用トランジスタをオンする。すなわち、直流電源線間に過電圧が生じて保護動作が実行される際、それら直流電源線間はオン状態である負荷駆動用トランジスタおよび負荷を通じて短絡される。それにより、直流電源線間に短絡電流が流れるため、直流電源線間の電圧が低下して過電圧状態が解消される。このようにすれば、負荷駆動回路が元々備えている負荷駆動用トランジスタの駆動制御により保護動作を実行することが可能となる。従って、保護動作専用の構成を別途設ける必要がなくなり、回路構成要素が削減されるという効果が得られる。
【００１６】
請求項７に記載の手段によれば、一対の直流電源線間に接続される短絡用トランジスタを備えている。そして、保護動作制御手段は、保護動作を実行する際、短絡用トランジスタをオンする。すなわち、直流電源線間に過電圧が生じて保護動作が実行される際、それら直流電源線間はオン状態である短絡用トランジスタを通じて短絡される。それにより、直流電源線間に短絡電流が流れるため、直流電源線間の電圧が低下して過電圧状態が解消される。このようにすれば、短絡用トランジスタを設ける必要がある分だけ回路構成要素が多くなるものの、負荷の駆動に関する制御内容に変更を加えることなく、過電圧保護を行うことができる。また、保護動作時の短絡電流が負荷に流れないため、負荷が短絡電流の影響により故障するといった事態を未然に防止できる。
【００１７】
請求項８に記載の手段によれば、負荷駆動回路は、一対の直流電源線間に負荷とともに直列に接続される負荷駆動用トランジスタを備えている。また、過電圧保護回路の構成要素として、負荷に対して並列に接続される保護動作用トランジスタを備えている。そして、保護動作制御手段は、保護動作を実行する際、負荷駆動用トランジスタをオンするとともに保護動作用トランジスタをオンする。すなわち、直流電源線間に過電圧が生じて保護動作が実行される際、それら直流電源線間は、いずれもオン状態である負荷駆動用トランジスタおよび保護動作用トランジスタを通じて短絡される。それにより、直流電源線間に短絡電流が流れるため、直流電源線間の電圧が低下して過電圧状態が解消される。このようにすれば、保護動作時の短絡電流が負荷に流れないため、負荷が短絡電流の影響により故障するといった事態を未然に防止できる。
【００１８】
請求項９に記載の手段によれば、負荷駆動回路は、一対の直流電源線間にＨブリッジ状に接続される負荷駆動用トランジスタを備えている。そして、保護動作制御手段は、保護動作を実行する際、負荷駆動用トランジスタをオンする。すなわち、直流電源線間に過電圧が生じて保護動作が実行される際、それら直流電源線間は、いずれもオン状態である一方の上アーム側の負荷駆動用トランジスタおよび一方の下アーム側の負荷駆動用トランジスタを通じて短絡されるとともに、いずれもオン状態である他方の上アーム側の負荷駆動用トランジスタおよび他方の下アーム側の負荷駆動用トランジスタを通じて短絡される。それにより、直流電源線間に短絡電流が流れるため、直流電源線間の電圧が低下して過電圧状態が解消される。このようにすれば、保護動作時の短絡電流が負荷に流れないため、短絡電流の影響により負荷が故障するといった事態を未然に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すもので、負荷駆動装置の概略構成図
【図２】制御回路の概略的な構成を示すブロック図
【図３】過電圧が生じる際におけるコンパレータの出力を示す図
【図４】過電圧判断部の制御内容を示すフローチャート
【図５】過電圧が生じる際における直流電源線間の電圧の推移を示す図
【図６】過電圧判断部の一構成例を示す図
【図７】耐圧超過電圧が生じる際の過電圧判断部の各部信号波形の一例を示す図
【図８】耐圧超過電圧が生じる際の過電圧判断部の各部信号波形の他の例を示す図
【図９】通常過電圧が生じる際における図７相当図
【図１０】本発明の第２の実施形態を示す図１相当図
【図１１】図２相当図
【図１２】本発明の第３の実施形態を示す図１相当図
【図１３】図２相当図
【図１４】本発明の第４の実施形態を示す図１相当図
【図１５】図２相当図
【図１６】本発明の第５の実施形態を示す図１相当図
【図１７】本発明の第６の実施形態を示す図１相当図
【図１８】図２相当図
【図１９】図３相当図
【図２０】本発明の第７の実施形態を示す図１相当図
【図２１】図２相当図
【図２２】本発明の第８の実施形態を示す図１相当図
【図２３】図２相当図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について図１〜図９を参照しながら説明する。
図１は、車両に搭載される負荷を駆動する負荷駆動装置の概略的な構成を示している。図１に示すように、負荷駆動装置１には、バッテリ２から一対の直流電源線３、４を介して電圧ＶＢが供給される。電圧ＶＢの定常時における電圧値（定常値）は、例えば＋１２Ｖ程度である。また、負荷駆動装置１には、直流電源線５、４を介して電圧Ｖrefが供給される。電圧Ｖrefは、温度などの影響による電圧変動が極めて小さい安定した電位であり、例えばバンドギャップリファレンス回路などを用いて生成される。
【００２１】
直流電源線３、４間には、負荷６および負荷駆動用トランジスタＴ１が、この順番に直列接続されている。すなわち、負荷駆動装置１は、負荷６をハイサイド駆動する構成である。負荷駆動用トランジスタＴ１は、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴである。負荷駆動用トランジスタＴ１のゲートには、制御回路７から出力されるゲート駆動信号Ｓg1が与えられる。また、直流電源線３、４間には、電流制限用抵抗Ｒ１および短絡用トランジスタＴ２が、この順番に直列接続されている。電流制限用抵抗Ｒ１は、後述する短絡電流を制限するために設けられている。短絡用トランジスタＴ２は、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴである。短絡用トランジスタＴ２のゲートには、制御回路７から出力されるゲート駆動信号Ｓg2が与えられる。
【００２２】
直流電源線３、４間には、分圧用抵抗Ｒ２、Ｒ３が直列接続されている。分圧用抵抗Ｒ２、Ｒ３の相互接続点Ｎｄには、電圧ＶＢを分圧用抵抗Ｒ２、Ｒ３により分圧した検出電圧Ｖdetが生じる。このように、本実施形態では、分圧用抵抗Ｒ２、Ｒ３により、一対の直流電源線３、４間の電圧を検出する電圧検出手段８が構成される。上記相互接続点Ｎｄは、コンパレータＣＰ１、ＣＰ２の非反転入力端子に接続されている。直流電源線５、４間には、分圧用抵抗Ｒ４〜Ｒ６が直列接続されている。分圧用抵抗Ｒ４、Ｒ５の相互接続点Ｎ１には、電圧Ｖrefを分圧用抵抗Ｒ５、Ｒ６の直列合成抵抗と分圧用抵抗Ｒ４とにより分圧した電圧Ｖth1が生じる。その相互接続点Ｎ１は、コンパレータＣＰ１の反転入力端子に接続されている。分圧用抵抗Ｒ５、Ｒ６の相互接続点Ｎ２には、電圧Ｖrefを分圧用抵抗Ｒ６と分圧用抵抗Ｒ４、Ｒ５の直列合成抵抗とにより分圧した電圧Ｖth2が生じる。その相互接続点Ｎ２は、コンパレータＣＰ２の反転入力端子に接続されている。
【００２３】
電圧Ｖth1の値は、電圧ＶＢが基準しきい値ＶTH1に達したときの検出電圧Ｖdetの値に設定される。基準しきい値ＶTH1は、後述する経過時間の起点を決めるためのものである。本実施形態では、基準しきい値ＶTH1は、電圧ＶＢの定常値より若干高い値である＋１４Ｖ程度に設定されている。
【００２４】
電圧値Ｖth2の値は、電圧ＶＢが判定しきい値ＶTH2に達したときの検出電圧Ｖdetの値に設定される。判定しきい値ＶTH2は、電圧ＶＢの電圧値が定常値を超えたことを判定するためのものである。本実施形態では、判定しきい値ＶTH2は、電圧ＶＢの通常の変動範囲（＋１０Ｖ〜＋１６Ｖ）内の最大値よりも若干高い値である＋２０Ｖ程度に設定されている。分圧用抵抗Ｒ２、Ｒ３の抵抗値（分圧比）と、分圧用抵抗Ｒ４〜Ｒ６の抵抗値（分圧比）とは、検出電圧Ｖdet、電圧Ｖth1、Ｖth2の値が上述した各条件を満たす値になるように設定されている。
【００２５】
なお、基準しきい値ＶTH1および判定しきい値ＶTH2は、下記（１）式の条件を満たす範囲の値であれば適宜変更可能である。
ＶNML＜ＶTH1＜ＶTH2＜ＶLMT …（１）
ただし、電圧ＶＢの定常値をＶNMLで示し、直流電源線３、４間に接続される回路素子の耐圧をＶLMTで示している。なお、この場合、耐圧ＶLMTは、負荷駆動用トランジスタＴ１のソース・ドレイン間電圧の定格値に相当する。
【００２６】
コンパレータＣＰ１は、検出電圧Ｖdetおよび電圧Ｖth1を比較し、その比較結果を表す比較信号Ｓc1を制御回路７に出力する。比較信号Ｓc1は、検出電圧Ｖdetが電圧Ｖth1より低い場合にはＬレベル（例えば０Ｖ）となり、検出電圧Ｖdetが電圧Ｖth1より高い場合にはＨレベル（コンパレータＣＰ１、ＣＰ２に供給される電源電圧のレベルであり、例えば＋５Ｖ）となる。コンパレータＣＰ２は、検出電圧Ｖdetおよび電圧Ｖth2を比較し、その比較結果を表す比較信号Ｓc2を制御回路７に出力する。比較信号Ｓc2は、検出電圧Ｖdetが電圧Ｖth2より低い場合にはＬレベルとなり、検出電圧Ｖdetが電圧Ｖth2より高い場合にはＨレベルとなる。
【００２７】
制御回路７は、外部の上位制御装置（図示せず）から与えられる制御指令Ｓａに従い、ゲート駆動信号Ｓg1を出力し、負荷駆動用トランジスタＴ１の駆動をパルス幅変調（ＰＷＭ）制御する。すなわち、本実施形態では、制御回路７および負荷駆動用トランジスタＴ１により、直流電源線３、４から負荷６に対する電力供給を制御する負荷駆動回路９が構成される。
【００２８】
また、制御回路７は、コンパレータＣＰ１、ＣＰ２から与えられる比較信号Ｓc1、Ｓc2に基づいて、直流電源線３、４間に過電圧が生じている否かの判断、過電圧の種類の判断などの制御を行う（詳細は後述する）。制御回路７は、直流電源線３、４間に回路素子（負荷駆動用トランジスタＴ１など）の耐圧を超える過電圧が生じていると判断した場合、その過電圧に対する保護動作を実行する。すなわち、本実施形態において、制御回路７は、電圧検出手段８により検出される電圧に基づいて負荷駆動回路９に対する保護動作を実行する保護動作制御手段に相当する。
【００２９】
本実施形態では、制御回路７は、保護動作を行う際、Ｈレベル（短絡用トランジスタＴ２のゲートしきい値電圧を十分に超える電圧値）のゲート駆動信号Ｓg2を出力し、短絡用トランジスタＴ２をオンする。なお、制御回路７は、保護動作を行うとき以外には、Ｌレベル（直流電源線４の電位＝０Ｖ）のゲート駆動信号Ｓg2を出力し、短絡用トランジスタＴ２をオフする。すなわち、本実施形態では、分圧用抵抗Ｒ２〜Ｒ６、コンパレータＣＰ１、ＣＰ２、制御回路７および短絡用トランジスタＴ２により、過電圧保護回路１０が構成される。過電圧保護回路１０は、直流電源線３、４間に生じる過電圧から負荷駆動回路９を保護するフェールセーフ回路である。過電圧保護回路１０は、前述した負荷駆動回路９とともに、１つのＩＣ（半導体集積回路）として構成されている。
【００３０】
図２は、制御回路７の構成を概略的に示すブロック図である。図２に示すように、制御回路７は、過電圧判断部１１、通常動作制御部１２、保護動作制御部１３およびドライバ部１４を備えている。過電圧判断部１１は、比較信号Ｓc1、Ｓc2がいずれもＬレベルである場合、直流電源線３、４間において過電圧が発生していない、つまり正常状態であると判断する。この場合、過電圧判断部１１は、過電圧の検出状況を表す検出信号Ｓd1、Ｓd2をいずれもＬレベルにする。
【００３１】
過電圧判断部１１は、比較信号Ｓc1がＬレベルからＨレベルに転じた場合、過電圧発生の有無および過電圧の種類を判断する。図３は、直流電源線３、４間に過電圧が生じている場合における比較信号Ｓc1、Ｓc2を示している。図３（ａ）に示すように、比較信号Ｓc1が反転した時点ｔ１から所定時間Ｔａが経過した時点ｔ２までの間に比較信号Ｓc2がＬレベルからＨレベルに転じる場合、過電圧判断部１１は、直流電源線３、４間に回路素子の耐圧を超えるような過電圧（以下、耐圧超過電圧と称す）が生じると判断（推定）する。この場合、過電圧判断部１１は、検出信号Ｓd1をＨレベルにする。なお、詳細は後述するが、過電圧判断部１１は、検出信号Ｓd1をＨレベルにした後、所定の遅延時間Ｔｄが経過すると、検出信号Ｓd1をＬレベルに戻すようになっている。
【００３２】
図３（ｂ）に示すように、時点ｔ１から所定時間Ｔａが経過した時点ｔ２以降に比較信号Ｓc2が反転する場合、過電圧判断部１１は、直流電源線３、４間に回路素子の耐圧まで至らない過電圧（以下、通常過電圧と称す）が生じると判断（推定）する。この場合、過電圧判断部１１は、検出信号Ｓd2をＨレベルにする。このように、過電圧判断部１１は、比較信号Ｓc1が反転する時点（第１時点）から比較信号Ｓc2が反転する時点（第２時点）までの経過時間に基づいて過電圧の種類を推定する。なお、過電圧判断部１１は、比較信号Ｓc1がＬレベルからＨレベルに転じた後、比較信号Ｓc2がＬレベルからＨレベルに転じない場合には、過電圧が生じていないと判断して検出信号Ｓd1、Ｓd2をいずれもＬレベルにする。
【００３３】
通常動作制御部１２は、与えられる検出信号Ｓd2がＬレベルである場合、制御指令Ｓａに従って負荷駆動用トランジスタＴ１を駆動する旨を示す駆動指令をドライバ部１４に与える。ドライバ部１４は、通常動作制御部１２から与えられる駆動指令に基づいてゲート駆動信号Ｓg1を生成する。すなわち、検出信号Ｓd2がＬレベルである場合、通常動作制御部１２は、制御指令Ｓａに従い、ドライバ部１４を通じて負荷駆動用トランジスタＴ１の駆動を制御する（通常動作）。
【００３４】
また、通常動作制御部１２は、検出信号Ｓd2がＨレベルである場合、制御指令Ｓａにかかわらず、負荷駆動用トランジスタＴ１をオフ駆動する旨を示す駆動指令をドライバ部１４に与える。すなわち、検出信号Ｓd2がＨレベルである場合、通常動作制御部１２は、制御指令Ｓａにかかわらず、ドライバ部１４を通じて負荷駆動用トランジスタＴ１をオフ駆動する（過電圧対策動作）。なお、過電圧対策動作としては、負荷駆動用トランジスタＴ１のオン時間が制御指令Ｓａにより示されるオン時間よりも短くなるように、負荷駆動用トランジスタＴ１の駆動を制御するものでもよい。要するに、過電圧対策動作としては、負荷６に供給される電力（電流）が、制御指令Ｓａにより指示される値よりも小さくなるような制御であればよい。
【００３５】
保護動作制御部１３は、検出信号Ｓd1がＬレベルである場合、短絡用トランジスタＴ２をオフ駆動する旨を示す駆動指令をドライバ部１４に与える。ドライバ部１４は、保護動作制御部１３から与えられる駆動指令に基づいてゲート駆動信号Ｓg2を生成する。すなわち、検出信号Ｓd1がＬレベルである場合、保護動作制御部１３は、ドライバ部１４を通じて短絡用トランジスタＴ２をオフ駆動する。また、保護動作制御部１３は、検出信号Ｓd1がＨレベルである場合、短絡用トランジスタＴ２をオン駆動する旨を示す駆動指令をドライバ部１４に与える。すなわち、検出信号Ｓd1がＨレベルである場合、保護動作制御部１３は、ドライバ部１４を通じて短絡用トランジスタＴ２をオン駆動する（保護動作）。
【００３６】
なお、ドライバ部１４は、通常動作制御部１２および保護動作制御部１３の双方から駆動指令が与えられた場合には、保護動作制御部１３の駆動指令を優先するようになっている。すなわち、本実施形態においては、通常動作および過電圧対策動作よりも、保護動作が優先的に実施されるようになっている。
【００３７】
図４は、過電圧判断部１１の制御内容を示すフローチャートである。電源供給が開始されて制御回路７が起動すると、検出信号Ｓd1、Ｓd2はいずれもＬレベルに設定される（ステップＡ１）。続くステップＡ２は、電圧ＶＢの上昇開始を監視するためのステップである。すなわち、ステップＡ２では、コンパレータＣＰ１から与えられる比較信号Ｓc1がＨレベルであるか否かが判断される。電圧ＶＢが定常値である場合、比較信号Ｓc1はＬレベルである（ステップＡ２で「ＮＯ」）ため、検出信号Ｓd1、Ｓd2はいずれもＬレベルのままである。一方、電圧ＶＢが上昇して基準しきい値ＶTH1に達すると、比較信号Ｓc1がＨレベルに転じる（ステップＡ２で「ＹＥＳ」）。
【００３８】
その場合、ステップＡ３に進み、経過時間計測用の第１タイマの計時が開始される。すなわち、比較信号Ｓc1が反転した第１時点から第１タイマの計時が開始される。続くステップＡ４では、コンパレータＣＰ２から与えられる比較信号Ｓc2がＨレベルであるか否かが判断される。ノイズなど何らかの原因により、電圧ＶＢが基準しきい値ＶTH1に達したものの、その後、判定しきい値ＶTH2まで上昇することがないような場合には、後述する保護動作などを行う必要はない。そのような場合、電圧ＶＢが判定しきい値ＶTH2に達することなく、電圧ＶＢは再び基準しきい値ＶTH1を下回る。すなわち、比較信号Ｓc2がＨレベルに転じることなく（ステップＡ４で「ＮＯ」）、比較信号Ｓc1がＬレベルに転じる（ステップＡ５で「ＹＥＳ」）。これにより、ステップＡ２に戻り、再び電圧ＶＢの上昇開始が監視される。
【００３９】
一方、直流電源線３、４間に通常過電圧または耐圧超過電圧が生じる場合、電圧ＶＢは基準しきい値ＶTH1に達した後も上昇を続けることになる。電圧ＶＢが上昇して判定しきい値ＶTH2に達すると、比較信号Ｓc2がＨレベルに転じる（ステップＡ４で「ＹＥＳ」）。その場合、ステップＡ６に進み、第１タイマの計時が停止される。すなわち、比較信号Ｓc2がＨレベルに転じた第２時点で第１タイマの計時が停止される。続くステップＡ７では、第１タイマのカウント値、つまり、比較信号Ｓc1が反転した第１時点から比較信号Ｓc2が反転した第２時点までの経過時間が、所定時間Ｔａ未満であるか否かが判断される。
【００４０】
所定時間Ｔａは、次のような点を考慮した上で適宜設定されている。図５は、通常過電圧が生じる際および耐圧超過電圧が生じる際の電圧ＶＢを変化の一例を示している。図５に示すように、通常過電圧が生じる際の電圧ＶＢの上昇の傾き（電圧変化率）は比較的緩やかなものとなる（図５において一点鎖線で示す部分）。これに対し、耐圧超過電圧が生じる際の電圧ＶＢの上昇の傾きは比較的急峻なものとなる（図５において実線で示す部分）。例えば、本実施形態のように車載用途であれば、ロードダンプに起因する過電圧などが典型的な例である。すなわち、電圧ＶＢの電圧変化率が所定値以上である場合に耐圧超過電圧が生じると推定し、所定値未満である場合に通常過電圧が生じると推定することができる。本実施形態では、上記電圧変化率を直接的に求める代わりに経過時間を求め、その経過時間の長さから間接的に電圧変化率の大きさを判定する。
【００４１】
経過時間（第１タイマのカウント値）は、通常過電圧が生じる際よりも、耐圧超過電圧が生じる際のほうが小さい値となる。このことは、図５からも明らかである。すなわち、図５において、耐圧超過電圧が生じる際の経過時間は、電圧ＶＢが基準しきい値ＶTH1に達する時点ｔａから判定しきい値ＶTH2に達する時点ｔｂまでの時間Ｔαである。また、通常過電圧が生じる際の経過時間は、電圧ＶＢが基準しきい値ＶTH1に達する時点ｔｃから判定しきい値ＶTH2に達する時点ｔｄまでの時間Ｔβである。そして、時間Ｔαは、時間Ｔβに比べて非常に短い時間である。所定時間Ｔａは、通常過電圧が生じる際の経過時間の平均的な値よりも十分に小さい値であり、且つ、耐圧超過電圧が生じる際の経過時間の平均的な値よりも十分に大きい値に設定される。なお、各経過時間の平均的な値は、予め実験などを行うことにより求めることができる。
【００４２】
直流電源線３、４間に通常過電圧が生じる場合、図３（ｂ）に示したように、経過時間は所定時間Ｔａ以上となる（ステップＡ７で「ＮＯ」）。その場合、通常過電圧が生じると判断されてステップＡ８に進み、検出信号Ｓd2がＨレベルに設定される。ステップＡ８の実行後は、ステップＡ９に進む。ステップＡ９では、比較信号Ｓc2がＬレベルであるか否かが判断される。すなわち、電圧ＶＢが判定しきい値ＶTH2を超えている間（ステップＡ９で「ＮＯ」の間）は検出信号Ｓd2がＨレベルの状態が維持され、電圧ＶＢが判定しきい値ＶTH2を下回ると（ステップＡ９で「ＹＥＳ」）、ステップＡ１０に進む。ステップＡ１０では、検出信号Ｓd2がＬレベルに設定され、ステップＡ２に戻る。
【００４３】
このような制御により、通常過電圧が生じると判断された場合、電圧ＶＢが判定しきい値ＶTH2を下回るまでの間、前述した通常動作制御部１２による過電圧対策動作が実行される。そして、電圧ＶＢが判定しきい値ＶTH2を下回ると、通常過電圧の状態が解消されたと判断され、再び電圧ＶＢの上昇開始の監視が行われる。
【００４４】
一方、直流電源線３、４間に耐圧超過電圧が生じる場合、図３（ａ）に示したように、経過時間は所定時間Ｔａ未満となる（ステップＡ７で「ＹＥＳ」）。その場合、耐圧超過電圧が生じると判断されてステップＡ１１に進み、検出信号Ｓd1がＨレベルに設定される。また、ステップＡ１１では、遅延時間計測用の第２タイマの計時が開始される。すなわち、検出信号Ｓd1が反転した時点から第２タイマの計時が開始される。第２タイマの計時は、そのカウント値が終了値に達するまで（ステップＡ１２で「ＮＯ」）の間、継続される。第２タイマのカウント値が終了値に達すると（ステップＡ１２で「ＹＥＳ」）、ステップＡ１３に進む。ステップＡ１３では、検出信号Ｓd1がＬレベルに設定され、ステップＡ２に戻る。
【００４５】
なお、第２タイマの計時が開始された時点から計時が終了する時点までの時間（終了値）が、遅延時間Ｔｄに相当する。このような制御により、耐圧超過電圧が生じると判断された場合、遅延時間Ｔｄが経過するまでの間、前述した保護動作制御部１３による保護動作が実行される。そして、遅延時間Ｔｄが経過すると、再び電圧ＶＢの上昇開始の監視が行われる。
【００４６】
図６は、上述した制御を行う過電圧判断部１１の具体的な構成例を示している。図６に示す過電圧判断部１１は、経過時間検出ブロック２１、遅延時間制御ブロック２２、インバータ回路２３および２入力型のＡＮＤ回路２４、２５を備えている。過電圧判断部１１には、比較信号Ｓc1、Ｓc2、クロック信号ＣＬＫおよびリセット信号ＲＳＴが与えられている。過電圧判断部１１は、クロック信号ＣＬＫに同期した動作を行う。リセット信号ＲＳＴは、例えばパワーオンリセット信号であり、回路起動時の所定期間はＬレベルになり、その後はＨレベルに転じる。
【００４７】
クロック信号ＣＬＫは、経過時間検出ブロック２１および遅延時間制御ブロック２２に入力されるとともに、インバータ回路２３に入力される。インバータ回路２３は、クロック信号ＣＬＫを反転した反転クロック信号ＣＬＫバー（図６では、ＣＬＫの上に−を付して示す）を出力する。反転クロック信号ＣＬＫバーは、経過時間検出ブロック２１および遅延時間制御ブロック２２に入力される。リセット信号ＲＳＴは、遅延時間制御ブロック２２に入力されるとともに、ＡＮＤ回路２４の一方の入力端子に与えられる。ＡＮＤ回路２４の他方の入力端子には、遅延時間制御ブロック２２から出力される遅延時間信号Ｓdlyが与えられる。ＡＮＤ回路２４の出力は、経過時間検出ブロック２１に与えられる。
【００４８】
経過時間検出ブロック２１は、Ｄ型のフリップフロップ２６〜３０（以下、ＦＦ２６〜３０と称す）、２入力型のＯＲ回路３１、インバータ回路３２および２入力型のＡＮＤ回路３３を備えている。比較信号Ｓc1は、ＦＦ２６に入力される。ＦＦ２６の出力はＦＦ２７に入力され、ＦＦ２７の出力はＦＦ２８に入力される。ＦＦ２８の出力は、ＯＲ回路３１の一方の入力端子に与えられる。ＯＲ回路３１の出力はＦＦ２９に入力される。ＦＦ２９の出力は、ＯＲ回路３１の他方の入力端子に与えられるとともに、インバータ回路３２に入力される。
【００４９】
インバータ回路３２の出力はＡＮＤ回路３３の一方の入力端子に与えられる。ＡＮＤ回路３３の他方の入力端子には、比較信号Ｓc2が与えられる。ＡＮＤ回路３３の出力は、ＦＦ３０のクロック端子に与えられる。ＦＦ３０の入力はＨレベル（論理的に「１」を示すレベル）に固定されている。ＦＦ３０の出力信号は、耐圧超過電圧の検出状況を示す検出信号Ｓd1に相当する。ＦＦ３０の出力信号は、遅延時間制御ブロック２２にも与えられる。ＦＦ２９の出力は、ＡＮＤ回路２５の一方の入力端子に与えられる。ＡＮＤ回路２５の他方の入力端子には、比較信号Ｓc2が与えられている。ＡＮＤ回路２５の出力信号は、通常過電圧の検出状況を示す検出信号Ｓd2に相当する。
【００５０】
ＦＦ２６〜ＦＦ３０のクリア端子には、ＡＮＤ回路２４の出力信号が与えられる。ＦＦ２６〜ＦＦ３０は、ＡＮＤ回路２４の出力信号がＬレベルであるときにクリアされる。ＦＦ２６、２８のクロック端子には、クロック信号ＣＬＫが与えられる。ＦＦ２７、２９のクロック端子には、反転クロック信号ＣＬＫバーが与えられる。
【００５１】
遅延時間制御ブロック２２は、Ｔ型のフリップフロップ３４〜３７（以下、ＦＦ３４〜３７と称す）、４入力型のＮＡＮＤ回路３８およびＤ型のフリップフロップ３９〜４１（以下、ＦＦ３９〜４１と称す）を備えている。クロック信号ＣＬＫは、ＦＦ３４に入力される。ＦＦ３４の出力はＦＦ３５に入力され、ＦＦ３５の出力はＦＦ３６に入力される。ＦＦ３６の出力はＦＦ３７に入力される。また、ＦＦ３４〜ＦＦ３７の出力は、ＮＡＮＤ回路３８の４つの入力端子にそれぞれ与えられる。ＦＦ３４〜ＦＦ３７のクリア端子には、検出信号Ｓd2が与えられる。ＦＦ３４〜ＦＦ３７は、検出信号Ｓd1がＬレベルであるときにクリアされる。
【００５２】
ＮＡＮＤ回路３８の出力は、ＦＦ３９に入力される。ＦＦ３９の出力はＦＦ４０に入力され、ＦＦ４０の出力はＦＦ４１に入力される。ＦＦ４１の出力は、遅延時間の経過を示す遅延時間信号Ｓdlyに相当する。ＦＦ３９〜４１のクリア端子には、リセット信号ＲＳＴが与えられる。ＦＦ３９〜Ｆ４１は、リセット信号ＲＳＴがＬレベルであるときにクリアされる。ＦＦ３９、４１のクロック端子には、クロック信号ＣＬＫが与えられる。ＦＦ４０のクロック端子には、反転クロック信号ＣＬＫバーが与えられる。
【００５３】
詳細な動作説明は省略するが、このような構成により、図４のフローチャートに示した制御内容を実現することが可能となる。図７〜図９は、図６に示した過電圧判断部１１の各部の信号波形を示すタイミングチャートである。なお、図７〜図９では、インバータ回路３２をＩＮＶ３２と称し、ＡＮＤ回路３３をＡＮＤ３３と称し、ＮＡＮＤ回路３８をＮＡＮＤ３８と称している。図７〜図９に示すように、比較信号Ｓc1がＨレベルに転じる時点から、インバータ回路３２の出力がＬレベルに転じる時点までの期間が所定時間Ｔａに相当する。従って、その期間（所定時間Ｔａ）内に比較信号Ｓc2がＨレベルに転じると、検出信号Ｓd1がＨレベルに転じる（図７および図８参照）。つまり、耐圧超過電圧が生じることを示す検出信号Ｓd1が出力され、保護動作が実施される。なお、図示していないが、検出信号Ｓd1がＨレベルである期間の一部において、検出信号Ｓd2がＨレベルになる。しかし、前述したように、過電圧対策動作よりも保護動作が優先的に実施されるため、問題が生じることはない。
【００５４】
検出信号Ｓd1は、ＦＦ４１から出力される遅延時間信号ＳdlyがＬレベルに転じた時点においてＬレベルに転じる。つまり、保護動作は、遅延時間Ｔｄだけ実施された後、停止される。このようにして保護動作が停止された後、インバータ回路３２の出力は再びＨレベルに転じる。この際、図７に示すように、保護動作が実施されている期間中に耐圧超過電圧が解消されている場合には、比較信号Ｓc2がＬレベルになっている。そのため、保護動作が再開されることはない。これに対し、図８に示すように、保護動作が実施されている期間中に耐圧超過電圧が解消されなかった場合には、比較信号Ｓc2はＨレベルのままになっている。そのため、インバータ回路３２の出力がＨレベルに転じた時点において検出信号Ｓd1がＨレベルに転じ、保護動作が再開される。
【００５５】
一方、所定時間Ｔａの経過後に比較信号Ｓc2がＨレベルに転じた場合、検出信号Ｓd1はＬレベルのままである（図９参照）。ただし、図示していないが、比較信号Ｓc2がＨレベルに転じることにより、検出信号Ｓd2がＨレベルに転じる。つまり、通常過電圧が生じることを示す検出信号Ｓd2が出力され、過電圧対策動作が実施される。検出信号Ｓd2は、比較信号Ｓc2がＬレベルに転じた時点においてＬレベルに転じる。つまり、電圧ＶＢが判定しきい値ＶTH2を下回った時点において過電圧対策動作は停止される。
【００５６】
以上説明した本実施形態の過電圧保護回路１０は、直流電源線３、４間の電圧ＶＢの検出値に相当する検出電圧Ｖdetに基づいて負荷駆動回路９に対する保護動作を実行する。具体的には、過電圧保護回路１０は、電圧ＶＢが判定しきい値ＶTH2に達した際、その電圧変化率が所定値以上であれば耐圧超過電圧が生じると判断して保護動作を実行する。例えば、ロードダンプなどの耐圧超過電圧が生じる際、直流電源線３、４間の電圧ＶＢの値は、その立ち上がりの比較的早い段階において判定しきい値ＶTH2に達する。そのため、本実施形態の構成によれば、直流電源線３、４間に耐圧超過電圧が生じる場合、その電圧上昇の比較的早い段階において保護動作が開始されることになる。従って、直流電源線３、４間の電圧ＶＢの値が回路素子の耐圧を超えて上昇する前に保護動作が確実に実施される。このように、本実施形態によれば、回路素子の耐圧を超えて上昇する耐圧超過電圧が発生する場合、その過電圧から負荷駆動回路９を含むＩＣを確実に保護することができる。
【００５７】
さて、従来技術においては、直流電源線３、４間に耐圧超過電圧が生じる場合と、通常過電圧が生じる場合とのいずれについても、同じ保護動作が行われるようになっていた。その場合、通常は安全性を重視するため、いずれの過電圧の場合にも負荷駆動回路９の動作を完全に停止させるような保護動作（本実施形態における保護動作に相当）が行われることになる。従って、実際には負荷駆動回路９の動作を完全に停止する必要性が低いような比較的低い過電圧（通常過電圧）が生じた場合でも、負荷駆動回路９の動作が停止することになる。
【００５８】
これに対し、本実施形態の過電圧保護回路１０は、電圧ＶＢが判定しきい値ＶTH2に達した際、その電圧変化率が所定値以上であれば耐圧超過電圧が生じると判断して保護動作を実行し、所定値未満であれば通常過電圧が生じると判断して過電圧対策動作を実行する。このようにすれば、耐圧超過電圧が生じる場合には、負荷駆動回路９の動作を完全に停止させるような保護動作が行われるものの、通常過電圧が生じる場合には負荷駆動回路９の動作を停止することなく、負荷６への電力供給を停止したり、負荷６に流れる電流を制限したりするなどの過電圧対策動作が行われる。このように、本実施形態の過電圧保護回路１０によれば、直流電源線３、４間に比較的低い過電圧（通常過電圧）が生じた場合には、負荷駆動回路９の動作を完全に停止することなく、その過電圧から負荷駆動回路９を保護することができる。
【００５９】
過電圧判断部１１は、電圧ＶＢが判定しきい値ＶTH2に達した際、第１時点（電圧ＶＢが基準しきい値ＶTH1に達した時点）から第２時点（電圧ＶＢが判定しきい値ＶTH2に達した時点）までの経過時間を算出する。そして、過電圧判断部１１は、算出した経過時間が所定時間Ｔａ以上である場合に電圧変化率が所定値未満である（通常過電圧が生じる）と判断する。また、過電圧判断部１１は、算出した経過時間が所定時間Ｔａ未満である場合に電圧変化率が所定値以上である（耐圧超過電圧が生じる）と判断する。つまり、過電圧判断部１１は、直流電源線３、４間の電圧ＶＢの値が２つのしきい値ＶTH1、ＶTH2に到達する第１時点、第２時点の時間差に応じて電圧ＶＢの電圧変化率（上昇の傾き）の判断を行う。このようにすれば、過電圧判断部１１、つまり制御回路７の制御内容が複雑化することを抑制しつつ、過電圧の種類の判断を精度よく行うことができる。
【００６０】
過電圧保護回路１０は、保護動作を実行した後、所定の遅延時間Ｔｄ経過後に保護動作を停止する。このようにすれば、何らかの原因により保護動作が誤って実行された場合には、遅延時間Ｔｄ経過後に保護動作が停止されるので、負荷駆動回路９を定常動作に復帰させることができる。なお、実際に耐圧超過電圧が生じている場合にも、遅延時間Ｔｄ経過後には一旦保護動作が停止されるが、その場合、過電圧状態が解消されていなければ、保護動作が停止されたことで電圧ＶＢが再度上昇する。すると、再び保護動作を実行するか否かの判断が行われ、その結果、保護動作が再開される。従って、本実施形態によれば、耐圧超過電圧から負荷駆動回路９を保護することを可能にしつつ、過電圧の誤検出などによって負荷駆動回路９の正常動作が停止し続けることを防止することができる。
【００６１】
過電圧保護回路１０を構成する制御回路７は、保護動作を実行する際、短絡用トランジスタＴ２をオンする。すなわち、直流電源線３、４間に耐圧超過電圧が生じて保護動作が実行される際、それら直流電源線３、４間は、オン状態である短絡用トランジスタＴ２および電流制限用抵抗Ｒ１を通じて短絡される。それにより、直流電源線３、４間に短絡電流が流れるため、電圧ＶＢが低下して過電圧状態が解消される。このようにすれば、短絡用トランジスタＴ２を設ける必要がある分だけ回路構成要素が多くなるものの、負荷６の駆動に関する制御内容に変更を加えることなく、過電圧保護を行うことができる。また、保護動作時の短絡電流が負荷６に流れないため、負荷６が短絡電流の影響により故障するといった事態の発生を未然に防止できる。
【００６２】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について図１０および図１１を参照しながら上記実施形態と異なる点を主体に説明する。
図１０は、第１の実施形態における図１相当図であり、本実施形態の負荷駆動装置の構成を示している。図１０に示す本実施形態の負荷駆動装置５１は、図１に示した負荷駆動装置１に対し、過電圧保護回路１０に代えて過電圧保護回路５２を備えている点が異なる。
【００６３】
過電圧保護回路５２は、図１に示した過電圧保護回路１０に対し、制御回路７に代えて制御回路５３（保護動作制御手段に相当）を備えている点と、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴである電流検出用トランジスタＴ５１をさらに備えている点とが異なる。負荷駆動用トランジスタＴ１および電流検出用トランジスタＴ５１は、ドレイン、ソースおよびゲートがいずれも共通に接続されており、カレントミラー回路を構成している。負荷駆動用トランジスタＴ１および電流検出用トランジスタＴ５１は、互いに特性が近似しているものであり、そのサイズ比はｎ対１（ｎは１よりも非常に大きい値）である。このようなサイズ比は、各ＭＯＳ内の並列接続するセル数を上記比率に設定することで実現可能である。
【００６４】
このような構成により、電流検出用トランジスタＴ５１には、負荷６および負荷駆動用トランジスタＴ１を通じて流れる負荷電流に対し、上記比率に応じた検出電流が流れる。電流検出用トランジスタＴ５１のドレイン・ソース間電圧ＶDSは、上記検出電流の大きさに比例して変化する。従って、上記電圧ＶDSは、負荷電流に比例して変化するものであり、負荷電流の検出値に相当する。制御回路５３は、このような電流検出用トランジスタＴ５１のドレイン・ソース間電圧ＶDSに基づいて負荷電流の大きさを検出する。すなわち、本実施形態では、制御回路５３および電流検出用トランジスタＴ５１により、負荷６を通じて流れる負荷電流を検出する電流検出手段５４が構成されている。
【００６５】
図１１は、第１の実施形態における図２相当図であり、本実施形態の制御回路５３の概略的な構成を示している。図１１に示す制御回路５３は、図２に示した制御回路７に対し、過電流判断部５５を備えている点が異なる。過電流判断部５５には、電流検出用トランジスタＴ５１のドレイン・ソース間電圧ＶDSが与えられている。過電流判断部５５は、与えられた電圧ＶDSおよび所定のしきい値電圧を比較するコンパレータ（図示せず）を備えている。過電流判断部５５は、電圧ＶDSがしきい値電圧を上回ると、所定電流以上の負荷電流が流れている状態（過電流状態）であると判断し、電圧ＶDSがしきい値電圧を下回ると、所定電流未満の負荷電流が流れている状態（通常状態）であると判断する。なお、上記所定電流は、例えば、定常時における負荷電流の上限値よりも若干高い値に設定すればよい。
【００６６】
過電流判断部５５には、過電圧判断部１１から検出信号Ｓd1が与えられている。過電流判断部５５は、検出信号Ｓd1がＨレベルになった後、負荷電流が正常な範囲である通常状態であると判断すると、保護動作停止指令Ｓｂを保護動作制御部１３に対して出力する。保護動作制御部１３は、保護動作停止指令Ｓｂが与えられると、検出信号Ｓd1のレベルにかかわらず、ドライバ部１４を通じて短絡用トランジスタＴ２をオフ駆動する（保護動作を停止する）。
【００６７】
直流電源線３、４間に過電圧が生じた場合、その影響により負荷６を通じて流れる負荷電流が増加する。その後、過電圧が解消されると、負荷電流は減少し、やがては定常時の値に戻る。本実施形態の過電圧保護回路５２は、上記した過電圧および負荷電流の関係を考慮し、次のように保護動作の停止時期が定められている。すなわち、保護動作制御部１３は、保護動作を実行した状態において、過電流判断部５５により負荷電流が通常の範囲内の値である（通常状態である）と判断されると、ドライバ部１４を通じて短絡用トランジスタＴ２をオフ駆動する。
【００６８】
このようにすれば、直流電源線３、４間に耐圧超過電圧が生じることにより保護動作が実行された後、その過電圧が解消されたと考えられるときに保護動作が停止される。そのため、保護動作がむやみに継続されることを防止できるとともに、保護動作を行う必要がなくなった時点において、直ちに負荷駆動回路９を定常動作に復帰させることができる。また、何らかの原因により保護動作が誤って実行された場合には、過大な負荷電流が流れる過電流状態になることがないため、その保護動作が直ちに停止されて、負荷駆動回路９を定常動作に復帰させることができる。
【００６９】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態について図１２および図１３を参照しながら上記実施形態と異なる点を主体に説明する。
図１２は、第１の実施形態における図１相当図であり、本実施形態の負荷駆動装置の構成を示している。図１２に示す本実施形態の負荷駆動装置６１は、図１に示した負荷駆動装置１に対し、過電圧保護回路１０に代えて過電圧保護回路６２を備えている点が異なる。
【００７０】
過電圧保護回路６２は、図１に示した過電圧保護回路１０に対し、制御回路７に代えて制御回路６３（保護動作制御手段に相当）を備えている点と、電流源６４およびダイオードＤ６１〜Ｄ６４をさらに備えている点とが異なる。直流電源線５、４間には、電流源６４およびダイオードＤ６１〜Ｄ６４がこの順に接続されている。なお、ダイオードＤ６１〜Ｄ６４は、いずれも直流電源線４側がカソードとなっている。ダイオードＤ６１〜Ｄ６４は、負荷駆動回路９（特に負荷駆動用トランジスタＴ１）の近傍に配置される。電流源６４は、所定の定電流を出力する。その定電流は、ダイオードＤ６１〜Ｄ６４の直列回路に供給される。
【００７１】
このような構成により、ダイオードＤ６１のアノードには、ダイオードの順方向電圧ＶＦの４倍の電圧（＝４・ＶＦ）が生じる。そのダイオードＤ６１のアノード電圧Ｖａは、負荷駆動回路９の周囲温度に応じて変化する。制御回路６３は、このようなダイオードＤ６１のアノード電圧Ｖａに基づいて、負荷駆動回路９の周囲温度を検出する。すなわち、本実施形態では、制御回路６３、電流源６４およびダイオードＤ６１〜Ｄ６４により、負荷駆動回路９の温度を検出する温度検出手段６５が構成されている。
【００７２】
図１３は、第１の実施形態における図２相当図であり、本実施形態の制御回路６３の概略的な構成を示している。図１３に示す制御回路６３は、図２に示した制御回路７に対し、過熱判断部６６を備えている点が異なっている。過熱判断部６６には、ダイオードＤ６１のアノード電圧Ｖａが与えられている。過熱判断部６６は、与えられたアノード電圧Ｖａおよび所定のしきい値電圧を比較するコンパレータ（図示せず）を備えている。過熱判断部６６は、アノード電圧Ｖａがしきい値電圧を上回ると、負荷駆動回路９の周囲温度が所定温度以上である状態（過熱状態）であると判断し、アノード電圧Ｖａがしきい値電圧を下回ると、負荷駆動回路９の周囲温度が所定温度未満である状態（通常状態）であると判断する。なお、上記所定温度は、例えば、定常時における負荷駆動回路９の周囲温度の上限値よりも若干高い値に設定すればよい。
【００７３】
過熱判断部６６には、過電圧判断部１１から検出信号Ｓd1が与えられている。過熱判断部６６は、検出信号Ｓd1がＨレベルになった後、負荷駆動回路９の周囲温度が正常な温度範囲である通常状態であると判断すると、保護動作停止指令Ｓｂを保護動作制御部１３に対して出力する。保護動作制御部１３は、保護動作停止指令Ｓｂが与えられると、検出信号Ｓd1のレベルにかかわらず、ドライバ部１４を通じて短絡用トランジスタＴ２をオフ駆動する。
【００７４】
直流電源線３、４間に過電圧が生じた場合、その影響により負荷駆動回路９（特に負荷駆動用トランジスタＴ１）の温度が上昇する。その後、過電圧が解消されると、負荷駆動回路９の温度は低下し、やがては定常時の値に戻る。本実施形態の過電圧保護回路６２は、上記した過電圧および温度の関係を考慮し、次のように保護動作の停止時期が定められている。すなわち、保護動作制御部１３は、保護動作を実行した状態において、過熱判断部６６により負荷駆動回路９の周囲温度が通常の範囲内の値であると判断されると、ドライバ部１４を通じて短絡用トランジスタＴ２をオフ駆動する。
【００７５】
このようにすれば、直流電源線３、４間に耐圧超過電圧が生じることにより保護動作が実行された後、その過電圧が解消されたと考えられるときに保護動作が停止される。そのため、保護動作がむやみに継続されることを防止できるとともに、保護動作を行う必要がなくなった時点において、直ちに負荷駆動回路９を定常動作に復帰させることができる。また、何らかの原因により保護動作が誤って実行された場合には、負荷駆動回路９の温度が所定温度以上になることがないため、その保護動作が直ちに停止されて、負荷駆動回路９を定常動作に復帰させることができる。
【００７６】
（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態について図１４および図１５を参照しながら上記各実施形態と異なる点を主体に説明する。
図１４は、第１の実施形態における図１相当図であり、本実施形態の負荷駆動装置の構成を示している。図１４に示す本実施形態の負荷駆動装置７１は、図１に示した負荷駆動装置１に対し、過電圧保護回路１０に代えて過電圧保護回路７２を備えている点が異なる。過電圧保護回路７２は、図１に示した過電圧保護回路１０に対し、短絡用トランジスタＴ２および電流制限用抵抗Ｒ１が省かれている点と、制御回路７に代えて制御回路７３（保護動作制御手段に相当）を備えている点とが異なる。
【００７７】
図１５は、第１の実施形態における図２相当図であり、本実施形態の制御回路７３の概略的な構成を示している。図１５に示す制御回路７３は、図２に示した制御回路７に対し、保護動作制御部１３に代えて保護動作制御部７４を備えている点と、ドライバ部１４に代えてドライバ部７５を備えている点とが異なる。ドライバ部７５は、通常動作制御部１２から駆動指令が与えられる際には、ドライバ部１４と同様の動作を行う。すなわち、本実施形態の構成によっても、第１の実施形態と同様の通常動作および過電圧対策動作が実施される。
【００７８】
保護動作制御部７４は、検出信号Ｓd1がＬレベルである場合、ドライバ部７５に対する駆動指令の出力を行わない。また、保護動作制御部７４は、検出信号Ｓd1がＨレベルである場合、負荷駆動用トランジスタＴ１をオン駆動する旨を示す駆動指令をドライバ部７５に与える。すなわち、検出信号Ｓd1がＨレベルである場合、保護動作制御部７４は、ドライバ部７５を通じて負荷駆動用トランジスタＴ１をオン駆動する（保護動作）。なお、ドライバ部７５は、通常動作制御部１２および保護動作制御部７４の双方から駆動指令が与えられた場合には、保護動作制御部７４の駆動指令を優先するようになっている。すなわち、本実施形態においても、通常動作および過電圧対策動作よりも、保護動作が優先的に実施されるようになっている。
【００７９】
上記構成によれば、直流電源線３、４間に耐圧超過電圧が生じて保護動作が実行される際、それら直流電源線３、４間は、オン状態である負荷駆動用トランジスタＴ１および負荷６を通じて短絡される。それにより、直流電源線３、４間に短絡電流が流れるため、電圧ＶＢが低下して過電圧状態が解消される。このように、本実施形態によっても第１の実施形態と同様の作用および効果が得られる。また、本実施形態では、過電圧保護回路７２を構成する制御回路７３は、負荷駆動用トランジスタＴ１をオン駆動することにより、保護動作を行う。すなわち、本実施形態によれば、負荷駆動回路９が元々備えている負荷駆動用トランジスタＴ１の駆動制御により保護動作を実行することが可能になる。従って、保護動作専用の構成を別途設ける必要がなくなり、回路構成要素が削減されるという効果が得られる。
【００８０】
（第５の実施形態）
以下、本発明の第５の実施形態について図１６を参照しながら上記各実施形態と異なる点を主体に説明する。
図１６は、第１の実施形態における図１相当図であり、本実施形態の負荷駆動装置の構成を示している。図１６に示す本実施形態の負荷駆動装置８１は、図１に示した負荷駆動装置１に対し、過電圧保護回路１０に代えて過電圧保護回路８２を備えている点が異なる。過電圧保護回路８２は、図１に示した過電圧保護回路１０に対し、短絡用トランジスタＴ２および電流制限用抵抗Ｒ１の接続位置が変更されている点と、制御回路７に代えて制御回路８３（保護動作制御手段に相当）を備えている点とが異なる。
【００８１】
直流電源線３と負荷駆動用トランジスタＴ１のドレインとの間には、電流制限用抵抗Ｒ１および短絡用トランジスタＴ２が互いに直列に接続されている。つまり、電流制限用抵抗Ｒ１および短絡用トランジスタＴ２の直列回路は、負荷６に対して並列接続されている。このように、本実施形態では、短絡用トランジスタＴ２は、保護動作用トランジスタに相当する。制御回路８３は、通常動作および過電圧対策動作を行う際には、制御回路７と同様の動作を行う。また、制御回路８３は、保護動作を行う際、いずれもＨレベルのゲート駆動信号Ｓg1、Ｓg2を出力し、負荷駆動用トランジスタＴ１および短絡用トランジスタＴ２をオン駆動する。なお、制御回路８３は、保護動作を行うとき以外には、Ｌレベルのゲート駆動信号Ｓg2を出力し、短絡用トランジスタＴ２をオフする。
【００８２】
上記構成によれば、直流電源線３、４間に耐圧超過電圧が生じて保護動作が実行される際、それら直流電源線３、４間は、いずれもオン状態である負荷駆動用トランジスタＴ１および短絡用トランジスタＴ２と電流制限用抵抗Ｒ１とを通じて短絡される。それにより、直流電源線３、４間に短絡電流が流れるため、電圧ＶＢが低下して過電圧状態が解消される。このように、本実施形態によっても第１の実施形態と同様の作用および効果が得られる。また、本実施形態の構成によっても、保護動作時の短絡電流が負荷６に流れないため、負荷６が短絡電流の影響により故障するといった事態の発生を未然に防止できる。
【００８３】
（第６の実施形態）
以下、本発明の第６の実施形態について図１７を参照しながら上記各実施形態と異なる点を主体に説明する。
図１７は、第１の実施形態における図１相当図であり、本実施形態の負荷駆動装置の構成を示している。図１７に示す本実施形態の負荷駆動装置９１は、図１に示した負荷駆動装置１に対し、過電圧保護回路１０に代えて過電圧保護回路９２を備えている点が異なる。過電圧保護回路９２は、図１に示した過電圧保護回路１０に対し、抵抗Ｒ９１、コンデンサＣ９１およびバッファ回路９３をさらに備えている点と、制御回路７に代えて制御回路９４（保護動作制御手段に相当）を備えている点とが異なる。
【００８４】
コンパレータＣＰ１の出力端子は、制御回路９４に接続されるとともに、抵抗Ｒ９１を通じてバッファ回路９３の入力端子に接続されている。バッファ回路９３の入力端子は、コンデンサＣ９１を通じて直流電源線４に接続されている。このような構成により、コンパレータＣＰ１から出力される比較信号Ｓc1は、抵抗Ｒ９１およびコンデンサＣ９１からなるＣＲ回路９５に入力されるとともに、制御回路９４に入力される。ＣＲ回路９５からは、比較信号Ｓc1の立ち上がりが緩やかになった信号（図１９参照）が出力される。ＣＲ回路９５の出力信号は、バッファ回路９３により波形整形され、比較信号Ｓc1’として制御回路９４に与えられる。
【００８５】
図１８は、第１の実施形態における図２相当図であり、本実施形態の制御回路９４の概略的な構成を示している。図１８に示す制御回路９４は、図２に示した制御回路７に対し、過電圧判断部１１に代えて過電圧判断部９６を備えている点が異なる。過電圧判断部９６は、過電圧発生の有無についての検出方法については、過電圧判断部１１と同様の方法で行う。過電圧判断部９６は、過電圧判断部１１に対し、過電圧の種類の判断方法が異なる。図１９は、直流電源線３、４間に過電圧が生じている場合における比較信号Ｓc1、Ｓc1’、Ｓc2およびＣＲ回路９５の出力信号を示している。
【００８６】
図１９に示すように、時点ｔ１において比較信号Ｓc1がＬレベルからＨレベルに転じると、比較信号Ｓc1’は時点ｔ１から所定時間Ｔａだけ経過した時点ｔ２においてＬレベルからＨレベルに転じるようになっている。そして、比較信号Ｓc1がＬレベルからＨレベルに転じる時点ｔ１から比較信号Ｓc1’がＬレベルからＨレベルに転じる時点ｔ２までの間に比較信号Ｓc2がＬレベルからＨレベルに転じる場合、過電圧判断部９６は、直流電源線３、４間に耐圧超過電圧が生じると判断する。一方、図示しないが、上記した時点ｔ１から時点ｔ２以降に比較信号Ｓc2が反転する場合、過電圧判断部９６は、直流電源線３、４間に通常過電圧が生じると判断する。
【００８７】
このような本実施形態の構成によっても、第１の実施形態と同様の作用および効果が得られる。また、本実施形態によれば、第１の実施形態に対し、バッファ回路９３、ＣＲ回路９５などのハードウェア構成が増えるものの、過電圧判断部９６における第１タイマを用いた計時が省略されるため、制御回路９４の制御負担が軽減されるという効果が得られる。
【００８８】
（第７の実施形態）
以下、本発明の第７の実施形態について図２０および図２１を参照しながら上記各実施形態と異なる点を主体に説明する。
図２０は、第１の実施形態における図１相当図であり、本実施形態の負荷駆動装置の構成を示している。図２０に示す本実施形態の負荷駆動装置１０１は、Ｈブリッジ状に接続された４つの負荷駆動用トランジスタＴ１０１〜Ｔ１０４により、負荷である直流モータＭを駆動する。負荷駆動用トランジスタＴ１０１〜Ｔ１０４は、いずれもＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴである。一方の上アーム側の負荷駆動用トランジスタＴ１０１のゲートには、制御回路１０２（保護動作制御手段に相当）から出力されるゲート駆動信号Ｓgh1が与えられる。一方の下アーム側の負荷駆動用トランジスタＴ１０２のゲートには、制御回路１０２から出力されるゲート駆動信号Ｓgl1が与えられる。他方の上アーム側の負荷駆動用トランジスタＴ１０３のゲートには、制御回路１０２から出力されるゲート駆動信号Ｓgh2が与えられる。他方の下アーム側の負荷駆動用トランジスタＴ１０４のゲートには制御回路１０２から出力されるゲート駆動信号Ｓgl2が与えられる。
【００８９】
制御回路１０２は、制御指令Ｓａに従い、ゲート駆動信号Ｓgh1、Ｓgl1、Ｓgh2、Ｓgl2を出力し、負荷駆動用トランジスタＴ１０１〜Ｔ１０４の駆動を制御する。すなわち、本実施形態では、制御回路１０２および負荷駆動用トランジスタＴ１０１〜Ｔ１０４により、直流電源線３、４から直流モータＭに対する電力供給を制御する負荷駆動回路１０３が構成される。
【００９０】
また、制御回路１０２は、直流電源線３、４間に耐圧超過電圧が生じていると判断した場合に保護動作を実行する。すなわち、本実施形態では、分圧用抵抗Ｒ２〜Ｒ６、コンパレータＣＰ１、ＣＰ２、制御回路１０２および負荷駆動用トランジスタＴ１０１〜Ｔ１０４により、直流電源線３、４間に生じる過電圧から負荷駆動回路１０３を保護する過電圧保護回路１０４が構成される。
【００９１】
図２１は、第１の実施形態における図２相当図であり、本実施形態の制御回路１０２の概略的な構成を示している。図２１に示す制御回路１０２は、図２に示した制御回路７に対し、通常動作制御部１２に代えて通常動作制御部１０５を備えている点と、保護動作制御部１３に代えて保護動作制御部１０６を備えている点と、ドライバ部１４に代えてドライバ部１０７を備えている点とが異なる。
【００９２】
通常動作制御部１０５は、与えられる検出信号Ｓd2がＬレベルである場合、制御指令Ｓａに従って負荷駆動用トランジスタＴ１０１〜Ｔ１０４を駆動する旨を示す駆動指令をドライバ部１４に与える。ドライバ部１０７は、通常動作制御部１０５から与えられる駆動指令に基づいてゲート駆動信号Ｓgh1、Ｓgl1、Ｓgh2、Ｓgl2を生成する。すなわち、検出信号Ｓd2がＬレベルである場合、通常動作制御部１０５は、制御指令Ｓａに従い、ドライバ部１０７を通じて負荷駆動用トランジスタＴ１０１〜Ｔ１０４の駆動を制御する（通常動作）。
【００９３】
また、通常動作制御部１０５は、検出信号Ｓd2がＨレベルである場合、制御指令Ｓａにかかわらず、ドライバ部１０７を通じて負荷駆動用トランジスタＴ１０１〜Ｔ１０４をいずれもオフ駆動する（過電圧対策動作）。なお、過電圧対策動作としては、上アーム側の負荷駆動用トランジスタ（Ｔ１０１、Ｔ１０３）をオフ駆動するとともに、下アーム側の負荷駆動用トランジスタ（Ｔ１０２、Ｔ１０４）をオン駆動して短絡ブレーキをかけるものでもよい。
【００９４】
保護動作制御部１０６は、検出信号Ｓd1がＬレベルである場合、ドライバ部１０７に対する駆動指令の出力を行わない。また、保護動作制御部１０６は、検出信号Ｓd1がＨレベルである場合、負荷駆動用トランジスタＴ１０１〜Ｔ１０４をいずれもオン駆動する旨を示す駆動指令をドライバ部１０７に与える。すなわち、検出信号Ｓd1がＨレベルである場合、保護動作制御部１０６は、ドライバ部１０７を通じて負荷駆動用トランジスタＴ１０１〜Ｔ１０４をいずれもオン駆動する（保護動作）。なお、ドライバ部１０７は、通常動作制御部１０５および保護動作制御部１０６の双方から駆動指令が与えられた場合には、保護動作制御部１０６の駆動指令を優先するようになっている。すなわち、本実施形態においても、通常動作および過電圧対策動作よりも、保護動作が優先的に実施されるようになっている。
【００９５】
上記構成によれば、直流電源線３、４間に耐圧超過電圧が生じて保護動作が実行される際、それら直流電源線３、４間は、いずれもオン状態である負荷駆動用トランジスタＴ１０１、Ｔ１０２を通じて短絡されるとともに、いずれもオン状態である負荷駆動用トランジスタＴ１０３、Ｔ１０４を通じて短絡される。それにより、直流電源線３、４間に短絡電流が流れるため、電圧ＶＢが低下して過電圧状態が解消される。なお、保護動作時の短絡電流は、負荷である直流モータＭには流れない。このように、本実施形態によっても第１の実施形態と同様の作用および効果が得られる。
【００９６】
（第８の実施形態）
以下、本発明の第８の実施形態について図２２および図２３を参照しながら上記各実施形態と異なる点を主体に説明する。
図２２は、第１の実施形態における図１相当図であり、本実施形態の負荷駆動装置の構成を示している。図２２に示す本実施形態の負荷駆動装置１１１は、図１に示した負荷駆動装置１に対し、過電圧保護回路１０に代えて過電圧保護回路１１２を備えている点が異なる。過電圧保護回路１１２は、図１に示した過電圧保護回路１０に対し、制御回路７に代えて制御回路１１３（保護動作制御手段に相当）を備えている点と、コンパレータＣＰ１、ＣＰ２に代えてコンパレータＣＰ１１１を備えている点と、分圧用抵抗Ｒ４〜Ｒ６に代えて分圧用抵抗Ｒ１１１〜Ｒ１１３を備えている点と、Ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴであるトランジスタＴ１１１、ＮＰＮ形のバイポーラトランジスタであるトランジスタＴ１１２、抵抗Ｒ１１４、Ｒ１１５およびバッファ回路１１４をさらに備えている点とが異なる。
【００９７】
分圧用抵抗Ｒ２、Ｒ３の相互接続点Ｎｄは、コンパレータＣＰ１１１の非反転入力端子に接続されている。直流電源線５、４間には、分圧用抵抗Ｒ１１１、Ｒ１１２が直列に接続されている。直流電源線５と、分圧用抵抗Ｒ１１１、Ｒ１１２の相互接続点Ｎｅとの間には、トランジスタＴ１１１および抵抗Ｒ１１３が直列接続されている。このような構成により、トランジスタＴ１１１がオフのとき、相互接続点Ｎｅに生じる電圧Ｖｅは、電圧Ｖrefを分圧用抵抗Ｒ１１１と分圧用抵抗Ｒ１１２とにより分圧した電圧となる。また、トランジスタＴ１１１がオンのとき、相互接続点Ｎｅに生じる電圧Ｖｅは、電圧Ｖrefを分圧用抵抗Ｒ１１１、Ｒ１１３の並列合成抵抗と分圧用抵抗Ｒ１１２とにより分圧した電圧となる。分圧用抵抗Ｒ１１１〜Ｒ１１３の抵抗値（分圧比）は、トランジスタＴ１１１がオフのときの電圧Ｖｅの値が前述した電圧Ｖth1になるとともに、トランジスタＴ１１１がオンのときの電圧Ｖｅの値が前述した電圧Ｖth2になるように設定されている。
【００９８】
相互接続点Ｎｅは、コンパレータＣＰ１１１の反転入力端子に接続されている。コンパレータＣＰ１１１は、検出電圧Ｖdetおよび電圧Ｖｅを比較し、その比較結果を表す比較信号Ｓｃを制御回路１１３に出力する。制御回路１１３は、コンパレータＣＰ１１から与えられる比較信号Ｓｃに基づいて、直流電源線３、４間に過電圧が生じているか否かの判断、過電圧の種類の判断などの制御を行う（詳細は後述する）。制御回路１１３は、トランジスタＴ１１１のオン／オフを切り替えるための切替信号Ｓｓをバッファ回路１１４に出力する。
【００９９】
バッファ回路１１４の出力信号は、トランジスタＴ１１２のベースに与えられる。トランジスタＴ１１２のベース・エミッタ間には抵抗Ｒ１１４が接続されている。トランジスタＴ１１２のコレクタは、抵抗Ｒ１１５を介して直流電源線５に接続されるとともに、トランジスタＴ１１１のゲートに接続されている。このような構成により、制御回路１１３から出力される切替信号ＳｓがＬレベル（直流電源線４の電位であり、例えば０Ｖ）のときにトランジスタＴ１１１がオフし、Ｈレベル（直流電源線５の電位であり、例えば＋５Ｖ）のときにトランジスタＴ１１１がオンする。
【０１００】
図２３は、第１の実施形態における図２相当図であり、本実施形態の制御回路１１３の概略的な構成を示している。図２３に示す制御回路１１３は、図２に示した制御回路７に対し、過電圧判断部１１に代えて過電圧判断部１１５を備えている点が異なる。過電圧判断部１１５は、比較信号ＳｃがＬレベルである場合、直流電源線３、４間において過電圧が発生していない状態であると判断する。また、切替信号ＳｓについてもＬレベルにする。これにより、トランジスタＴ１１１がオフし、コンパレータＣＰ１１１の反転入力端子には電圧Ｖth1が与えられる。
【０１０１】
過電圧判断部１１５は、このような状態において、比較信号ＳｃがＬレベルからＨレベルに転じた場合、過電圧発生の有無および過電圧の種類を判断する。具体的には、過電圧判断部１１５は、比較信号ＳｃがＬレベルからＨレベルに転じたことを検出すると、切替信号ＳｓをＨレベルにする。これにより、トランジスタＴ１１１がオンし、コンパレータＣＰ１１１の反転入力端子には電圧Ｖth2が与えられる。そのため、電圧ＶＢが判定しきい値ＶTH2に達するまでの間、比較信号ＳｃはＬレベルとなる。そして、過電圧判断部１１５は、比較信号Ｓｃが再びＬレベルからＨレベルに転じたことを検出すると、最初に比較信号Ｓｃが反転した時点（第１時点）から次に反転した時点（第２時点）までの経過時間に基づいて過電圧の種類を判断する。すなわち、過電圧判断部１１５は、上記経過時間が所定時間Ｔａ未満である場合、耐圧超過電圧が生じると判断し、所定時間Ｔａ以上である場合、通常過電圧が生じると判断する。なお、過電圧判断部１１５は、切替信号ＳｓをＨレベルにした状態において、比較信号ＳｃがＬレベルからＨレベルに転じない場合には、過電圧が生じていないと判断する。
【０１０２】
このような本実施形態の構成によっても、第１の実施形態と同様の作用および効果が得られる。また、過電圧保護回路１１２は、２つのコンパレータＣＰ１、ＣＰ２を用いる第１の実施形態の過電圧保護回路１０に対し、トランジスタＴ１１１、Ｔ１１２、抵抗Ｒ１１４、Ｒ１１５およびバッファ回路１１４をさらに備えているが、コンパレータが１つ削減されている。従って、本実施形態によれば、比較的大きな回路面積を必要とするコンパレータを１つ削減できる分だけ、過電圧保護回路１１２の総合的な回路規模が低減されるという効果が得られる。
【０１０３】
（その他の実施形態）
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した各実施形態に限定されるものではなく、次のような変形または拡張が可能である。
電圧ＶＢの上昇の傾き（電圧変化率）の検出方法は、上記各実施形態に示したものに限らずともよい。例えば、電圧ＶＢと所定のしきい値電圧とを比較するコンパレータを３つ以上設け、それらコンパレータの出力信号が反転する各時点の時間差に基づいて電圧変化率を求めてもよい。すなわち、電圧ＶＢの電圧値が３つ以上のしきい値電圧に到達する各時間の差に基づいて電圧変化率を求めてもよい。このようにすれば、２つのしきい値電圧に到達する各時間の差に基づく方法に比べ、電圧変化率の検出精度が一層高まる。
【０１０４】
保護動作の停止時期については、第１の実施形態における遅延時間経過後に停止する方法、第２の実施形態における過電流検出時に停止する方法、第３の実施形態における過熱検出時に停止する方法などに限らずともよい。また、第１〜第３の実施形態における停止時期の決定方法を互いに組み合わせることも可能である。さらに、保護動作が実行された後に負荷駆動回路を正常動作に復帰させる必要がない仕様の場合であれば、保護動作の停止時期を定めなくてもよい。
【０１０５】
過電圧判断部１１の具体的な構成としては、図６に示した構成に限らずともよく、図４に示す制御内容を実行可能な構成であればよい。
負荷駆動用トランジスタＴ１、Ｔ１０１〜Ｔ１０４および短絡用トランジスタＴ２は、ＭＯＳＦＥＴに限らずともよく、例えばバイポーラトランジスタやＩＧＢＴなど、他の半導体スイッチング素子を用いてもよい。
【０１０６】
負荷駆動回路９は、直流電源線３、４間に負荷駆動用トランジスタＴ１および負荷６が、この順番に直列接続された構成、すなわち負荷６をローサイド駆動する構成でもよい。
負荷電流を検出するための電流検出手段は、図１０に示した構成（電流検出手段５４）に限らずともよく、例えばシャント抵抗を用いた構成などでもよい。負荷駆動回路の温度を検出する温度検出手段は、図１２に示した構成（温度検出手段６５）に限らずともよく、例えばサーミスタを用いた構成などでもよい。
【符号の説明】
【０１０７】
図面中、３、４は直流電源線、６は負荷、７、５３、６３、７３、８３、９４、１０２、１１３は制御回路（保護動作制御手段）、８は電圧検出手段、９、１０３は負荷駆動回路、１０、５２、６２、７２、８２、９２、１０４、１１２は過電圧保護回路、５４は電流検出手段、６５は温度検出手段、Ｍは直流モータ（負荷）、Ｔ１、Ｔ１０１〜Ｔ１０４は負荷駆動用トランジスタ、Ｔ２は短絡用トランジスタ（保護動作用トランジスタ）を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の直流電源線から負荷への電力供給を制御して前記負荷の駆動を制御する負荷駆動回路の過電圧保護回路であって、
前記一対の直流電源線間の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段により検出される電圧に基づいて前記負荷駆動回路に対する保護動作を実行する保護動作制御手段と、
を備え、
前記保護動作制御手段は、前記直流電源線間の電圧値が定常値を超えたことを判定するための判定しきい値に達した際、前記電圧値が前記判定しきい値に達するまでにおける前記直流電源線間の電圧変化率が所定値以上であれば前記保護動作を実行することを特徴とする過電圧保護回路。
【請求項２】
前記保護動作制御手段は、前記直流電源線間の電圧値が判定しきい値に達した際、前記電圧値が前記判定しきい値より低い基準しきい値に達した第１時点から前記電圧値が前記判定しきい値に達した第２時点までの経過時間を算出し、前記経過時間が所定時間以上である場合に前記電圧変化率が所定値未満であると判断し、前記経過時間が前記所定時間未満である場合に前記電圧変化率が所定値以上であると判断することを特徴とする請求項１に記載の過電圧保護回路。
【請求項３】
前記保護動作制御手段は、前記保護動作を実行した後、所定の遅延時間経過後に前記保護動作を停止することを特徴とする請求項１または２に記載の過電圧保護回路。
【請求項４】
前記負荷を通じて流れる負荷電流を検出する電流検出手段を備え、
前記保護動作制御手段は、前記保護動作を実行した状態において、前記電流検出手段により検出される負荷電流が所定電流未満になると、前記保護動作を停止することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の過電圧保護回路。
【請求項５】
前記負荷駆動回路の温度を検出する温度検出手段を備え、
前記保護動作制御手段は、前記保護動作を実行した状態において、前記温度検出手段により検出される温度が所定温度未満になると、前記保護動作を停止することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の過電圧保護回路。
【請求項６】
前記負荷駆動回路は、前記一対の直流電源線間に負荷とともに直列に接続される負荷駆動用トランジスタを備え、
前記保護動作制御手段は、前記保護動作を実行する際、前記負荷駆動用トランジスタをオンすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の過電圧保護回路。
【請求項７】
前記一対の直流電源線間に接続される短絡用トランジスタを備え、
前記保護動作制御手段は、前記保護動作を実行する際、前記短絡用トランジスタをオンすることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の過電圧保護回路。
【請求項８】
前記負荷駆動回路は、前記一対の直流電源線間に前記負荷とともに直列に接続される負荷駆動用トランジスタを備え、
前記負荷に対して並列に接続される保護動作用トランジスタを備え、
前記保護動作制御手段は、前記保護動作を実行する際、前記負荷駆動用トランジスタをオンするとともに前記保護動作用トランジスタをオンすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の過電圧保護回路。
【請求項９】
前記負荷駆動回路は、前記一対の直流電源線間にＨブリッジ状に接続される負荷駆動用トランジスタを備え、
前記保護動作制御手段は、前記保護動作を実行する際、前記負荷駆動用トランジスタをオンすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の過電圧保護回路。
【請求項１】
一対の直流電源線から負荷への電力供給を制御して前記負荷の駆動を制御する負荷駆動回路の過電圧保護回路であって、
前記一対の直流電源線間の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段により検出される電圧に基づいて前記負荷駆動回路に対する保護動作を実行する保護動作制御手段と、
を備え、
前記保護動作制御手段は、前記直流電源線間の電圧値が定常値を超えたことを判定するための判定しきい値に達した際、前記電圧値が前記判定しきい値に達するまでにおける前記直流電源線間の電圧変化率が所定値以上であれば前記保護動作を実行することを特徴とする過電圧保護回路。
【請求項２】
前記保護動作制御手段は、前記直流電源線間の電圧値が判定しきい値に達した際、前記電圧値が前記判定しきい値より低い基準しきい値に達した第１時点から前記電圧値が前記判定しきい値に達した第２時点までの経過時間を算出し、前記経過時間が所定時間以上である場合に前記電圧変化率が所定値未満であると判断し、前記経過時間が前記所定時間未満である場合に前記電圧変化率が所定値以上であると判断することを特徴とする請求項１に記載の過電圧保護回路。
【請求項３】
前記保護動作制御手段は、前記保護動作を実行した後、所定の遅延時間経過後に前記保護動作を停止することを特徴とする請求項１または２に記載の過電圧保護回路。
【請求項４】
前記負荷を通じて流れる負荷電流を検出する電流検出手段を備え、
前記保護動作制御手段は、前記保護動作を実行した状態において、前記電流検出手段により検出される負荷電流が所定電流未満になると、前記保護動作を停止することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の過電圧保護回路。
【請求項５】
前記負荷駆動回路の温度を検出する温度検出手段を備え、
前記保護動作制御手段は、前記保護動作を実行した状態において、前記温度検出手段により検出される温度が所定温度未満になると、前記保護動作を停止することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の過電圧保護回路。
【請求項６】
前記負荷駆動回路は、前記一対の直流電源線間に負荷とともに直列に接続される負荷駆動用トランジスタを備え、
前記保護動作制御手段は、前記保護動作を実行する際、前記負荷駆動用トランジスタをオンすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の過電圧保護回路。
【請求項７】
前記一対の直流電源線間に接続される短絡用トランジスタを備え、
前記保護動作制御手段は、前記保護動作を実行する際、前記短絡用トランジスタをオンすることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の過電圧保護回路。
【請求項８】
前記負荷駆動回路は、前記一対の直流電源線間に前記負荷とともに直列に接続される負荷駆動用トランジスタを備え、
前記負荷に対して並列に接続される保護動作用トランジスタを備え、
前記保護動作制御手段は、前記保護動作を実行する際、前記負荷駆動用トランジスタをオンするとともに前記保護動作用トランジスタをオンすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の過電圧保護回路。
【請求項９】
前記負荷駆動回路は、前記一対の直流電源線間にＨブリッジ状に接続される負荷駆動用トランジスタを備え、
前記保護動作制御手段は、前記保護動作を実行する際、前記負荷駆動用トランジスタをオンすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の過電圧保護回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２０１３−７４６７９（Ｐ２０１３−７４６７９Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１０７６７（Ｐ２０１１−２１０７６７）
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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