電力供給制御装置
【課題】 外部回路やパワーＦＥＴを保護することが可能な電力供給制御装置を提供する。
【解決手段】 短絡電流Ｉｓ１が流れ続けると、ＲＣ並列回路１２が次第に高変換率状態となり、通電時間がｔ１になったときに、端子電圧Ｖｏが閾値電圧Ｖｒを超えてコンパレータ３２から異常信号Ｓ２が出力される。この異常信号Ｓ２を受けて保護用論理回路４０のＲＳ−ＦＦ６６はセット状態となってハイレベルの制御信号Ｓ４を出力して、パワーＭＯＳＦＥＴ１５及びセンスＭＯＳＦＥＴ１６に自己復帰不能な遮断動作をさせる。
【解決手段】 短絡電流Ｉｓ１が流れ続けると、ＲＣ並列回路１２が次第に高変換率状態となり、通電時間がｔ１になったときに、端子電圧Ｖｏが閾値電圧Ｖｒを超えてコンパレータ３２から異常信号Ｓ２が出力される。この異常信号Ｓ２を受けて保護用論理回路４０のＲＳ−ＦＦ６６はセット状態となってハイレベルの制御信号Ｓ４を出力して、パワーＭＯＳＦＥＴ１５及びセンスＭＯＳＦＥＴ１６に自己復帰不能な遮断動作をさせる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力供給制御装置に関し、特に、半導体スイッチに連なる外部回路等の保護技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電源と負荷とを接続する電流供給ラインに、例えばパワーＭＯＳＦＥＴなどの大電力用半導体スイッチ素子を介設し、この半導体スイッチ素子をオンオフさせることにより負荷への電流供給を制御するようにした電力供給制御装置が提供されている。このような電力供給制御装置では、過電流が流れると上記半導体スイッチ素子の制御端子の電位を制御して当該スイッチ素子をオフにして通電を遮断することにより、上記半導体スイッチ素子を保護する自己保護機能を有するものが知られている。具体的には、例えば、電流検出抵抗を通電端子（例えばＭＯＳＦＥＴであればソースまたはドレイン）に直列に接続し、この抵抗での電圧降下を検出して、この電圧降下が所定レベル以上になると過電流と判定するようなものがある。
【特許文献１】特開２００１−２１７６９６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上述の自己保護機能を有する電力供給制御装置を用いた場合であっても、その自己保護機能が働いて半導体スイッチ素子に通電状態と遮断とを間欠的に行う強制オンオフ動作が継続的に実行されると、その電力供給によって電力供給制御装置に連なる外部回路（例えば配線部材（配線等））が発熱し、焼損するおそれがあった。このために、従来は、当該外部回路の負荷抵抗等を考慮したヒューズ素子を別途、電流供給ラインに設けるようにしていた。
【０００４】
しかしながら、ヒューズ素子を別途設ける構成では、装置全体が大型化するため、近年、更に強まる装置の小型化、回路構成の集積化等の要請に応えることができないという問題があった。
【０００５】
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、ヒューズ素子を別途設けることなく外部回路やパワーＦＥＴを保護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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明に係る電力供給制御装置は、パワーＦＥＴを用いて電力供給制御を行う電力供給制御装置であって、前記パワーＦＥＴと、前記パワーＦＥＴの電流量に応じたセンス電流が流れるセンスＦＥＴと、前記センス電流を電圧に変換する変換回路と、前記変換回路の端子電圧と、閾値電圧との比較に基づき異常信号を出力する異常検出回路と、を備え、前記変換回路は、前記センス電流の電流経路に対して直列接続された第１抵抗素子及びコンデンサと、これらの第１抵抗素子及びコンデンサに対して並列接続される第２抵抗素子と、を有して構成されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載の電力供給制御装置において、前記第２抵抗素子は、前記第１抵抗素子よりも抵抗値が大きいことを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の電力供給制御装置において、前記変換回路は、その端子電圧が前記閾値電圧に達するまでのセンス電流−通電時間の関係曲線が、前記パワーＦＥＴに連なる外部回路の発煙特性曲線よりも下の領域において当該発煙特性曲線に沿った曲線になるよう回路定数が設定されていることを特徴とする。
なお、「発煙特性曲線」とは、上記外部回路（例えば配線部材（配線）など）に流れる電流とその電流レベルで焼損（発煙）が生じ得るまでの許容通電時間との関係を示した曲線をいう。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１又は請求項２に記載の電力供給制御装置において、前記変換回路は、その端子電圧が前記閾値電圧に達するまでのセンス電流−通電時間の関係曲線が、前記パワーＦＥＴの自己破壊特性曲線よりも下の領域において当該自己破壊特性曲線に沿った曲線になるよう回路定数が設定されていることを特徴とする。
なお、「自己破壊特性曲線」とは、パワーＦＥＴに流れる電流とその電流レベルでパワーＦＥＴが自己破壊し得るまでの許容通電時間との関係を示した曲線をいう。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項３又は請求項４に記載の電力供給制御装置において、前記センス電流−通電時間の関係曲線が、前記パワーＦＥＴに連なる外部回路の突入電流特性曲線よりも上の領域に位置するよう前記回路定数が設定されていることを特徴とする。
なお、「突入電流特性曲線」とは、上記外部回路（例えばランプやモータなど）に流れる負荷電流と、その通電時間との関係を示した曲線をいう。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項１又は請求項２に記載の電力供給制御装置において、前記変換回路は、その端子電圧が前記閾値電圧に達するまでのセンス電流−通電時間の関係曲線が、前記パワーＦＥＴに連なる外部回路の突入電流特性曲線よりも上の領域において当該突入電流特性曲線に沿った曲線になるよう回路定数が設定されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項７の発明は、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の電力供給制御装置において、前記パワーＦＥＴ、前記センスＦＥＴ及び前記異常検出回路は、ワンチップ化された、或いは、複数のチップで構成されてワンパッケージ内に収容された半導体スイッチ素子とされ、前記変換回路は、前記半導体スイッチ素子の外部に設けられるとともに、当該半導体スイッチの外部端子を介して前記センス電流を受けることを特徴とする。
【００１３】
請求項８の発明は、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の電力供給制御装置において、前記異常検出回路から異常信号が出力されたことを条件に、前記パワーＦＥＴに自己復帰不能な遮断動作をさせる保護回路を備えていることを特徴とする。
【００１４】
請求項９の発明は、請求項８に記載の電力供給制御装置において、前記パワーＦＥＴ、前記センスＦＥＴ、前記異常検出回路及び前記保護回路は、ワンチップ化された、或いは、複数のチップで構成されてワンパッケージ内に収容された半導体スイッチ素子とされ、前記変換回路は、前記半導体スイッチ素子の外部に設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
＜請求項１，２の発明＞
本構成によれば、変換回路は、センス電流の通電時間経過に伴ってそのセンス電流から電圧への変換率を増大させる特性を示す。つまり、例えば外部回路（配線部材など）の短絡異常や、短絡していなくても所定の規格電流よりも大きい電流がパワーＦＥＴに流れる過電流異常が発生した場合、その通電時間経過に伴う変換回路での変換率の増大により端子電圧が上昇し、閾値電圧に達したときに異常信号が出力される。そして、上記電流異常発生時から異常信号出力時までの異常電流の通電時間は、その異常電流レベルが大きいほど短く、小さいほど長くなることを意味する。
要するに、電力供給制御装置は、パワーＦＥＴに連なる外部回路（例えば配線部材（配線））に高いレベルの異常電流が流れたときには即時的に異常信号を出力し、比較的に低いレベルの異常電流が流れたときにはある程度の通電時間を許容した後に異常信号を出力するように動作する。これにより、外部回路に大電流が流れて焼損などすることを抑制することが可能となる。
そして、本構成では、変換回路は、センス電流の電流経路に対して直列接続された第１抵抗素子及びコンデンサと、それらに対して並列接続される第２抵抗素子（請求項２では第１抵抗素子よりも抵抗値が大きいもの）と、を有して構成した。このような構成であれば、変換回路の回路定数（各抵抗素子の抵抗値、コンデンサの容量）を変更することで、その端子電圧が閾値電圧に達するまでのセンス電流−通電時間の関係曲線を適切なものに調整することができる。また、変換回路に流れるセンス電流の最大電流量は有限であるため、この最大電流量を、第１抵抗素子、第２抵抗素子のうち少なくともいずれか一方の抵抗値を調整することによりパワーＦＥＴの最大許容電流値に対応した値に設定することができる。また、第２抵抗素子の抵抗値を調整することにより過電流状態が長時間継続した場合におけるセンス電流の収束値を調整することができる。更に、第１及び第２の抵抗素子及びコンデンサの値を調整することによりセンス電流−通電時間の関係曲線の経時的な収束度合いを調整することができる。
【００１６】
＜請求項３の発明＞
本構成によれば、変換回路の端子電圧が閾値電圧に達するまでのセンス電流−通電時間の関係曲線を、外部回路の発煙特性曲線よりも下の領域において当該発煙特性曲線に沿った曲線にすることで、外部回路の焼損を確実に防止することができる。
【００１７】
＜請求項４の発明＞
本構成によれば、変換回路の端子電圧が閾値電圧に達するまでのセンス電流−通電時間の関係曲線を、パワーＦＥＴの自己破壊特性曲線よりも下の領域において当該自己破壊特性曲線に沿った曲線にすることで、パワーＦＥＴを保護することができる。
【００１８】
＜請求項５，６の発明＞
例えば、外部回路がランプやモータ等である場合、通常、通電開始当初は、定常時よりもレベルが高い突入電流がパワーＦＥＴ及び外部回路に流れるが、この突入電流が流れたことで異常検出されてしまうのは好ましくない。そこで、本構成では、センス電流−通電時間の関係曲線が、パワーＦＥＴに連なる外部回路の突入電流特性曲線よりも上の領域に位置するよう変換回路の回路定数を設定した。これにより、突入電流に対して異常検出を行わずに、定常状態以降における電流の異常検出を行うようにすることができる。
【００１９】
＜請求項７，９の発明＞
本構成によれば、変換回路を、半導体スイッチ素子内に設けるのではなく、半導体スイッチ素子の外部に外付けとして設けることができるので、製造過程に起因する抵抗値のばらつき（いわゆる倍半分とも称されるような大きなばらつき）を抑えて変換回路の特性を精度よく設定でき、且つ、回路定数を自由に設定でき、ひいては、異常検出を高精度に行うことができ、且つ、異常検出特性を自由に設定できる。
【００２０】
＜請求項８の発明＞
本構成のように、電力供給制御装置自体が、異常検出回路にて異常が検出されたことを条件にパワーＦＥＴに自己復帰不能な遮断動作（例えば、電力供給制御装置の外部から信号を受けることで初めて復帰可能な遮断動作）をさせる保護回路を備えて、外部回路を保護するヒューズ機能を有する構成が望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１〜図４を参照しつつ説明する。
（１）全体構成
図１は、本実施形態に係る電力供給制御装置１０の全体構成を示すブロック図であり、同図に示すように、本実施形態の電力供給制御装置１０は、定電圧信号、或いは、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation。パルス幅変調）制御信号などの制御信号Ｓ１を直接又は間接的にパワーＭＯＳＦＥＴ１５（パワーＭＯＳＦＥＴ１５は、本発明の「パワーＦＥＴ」に相当）の制御入力端子（ゲート端子Ｇ）に与えることで、このパワーＭＯＳＦＥＴ１５の出力側に連なる車両用電源６１（以下、単に電源６１とも称する）から負荷５０への電力供給を制御するように構成されている。なお、本実施形態では、電力供給制御装置１０は図示しない車両に搭載され、負荷５０として例えば車両用のランプ、クーリングファン用モータやデフォッガー用ヒータなどの駆動制御をするために使用される。この電力供給制御装置１０は、入力端子Ｐ１において、操作スイッチ５２が接続される構成をなし、操作スイッチ５２がＯＮとなることで動作するようになっている。
【００２２】
図１に示すように、制御信号Ｓ１は入力端子Ｐ１に接続された入力インターフェース４５に入力されるようになっており、この制御信号Ｓ１の入力に応じてＦＥＴ４７がオン状態となり、保護用論理回路４０が通電される構成をなしている。保護用論理回路４０にはチャージポンプ回路４１とターンオフ回路４２がそれぞれ接続されており、さらに過電流検知回路１３、過温度検知回路４８もそれぞれ接続されている。また、パワーＭＯＳＦＥＴ１５のドレイン端子Ｄ及びゲート端子Ｇの間にはダイナミッククランプ４４が接続されている。
【００２３】
チャージポンプ回路４１は、パワーＭＯＳＦＥＴ１５のゲート端子Ｇに接続されており、チャージポンプ回路４１とパワーＭＯＳＦＥＴ１５のゲート端子Ｇとの間には、過電流検知回路１３からのライン（具体的には、後述するセンスＭＯＳＦＥＴ１６のゲート端子Ｇからのライン（図２参照））が接続されている。また、チャージポンプ回路４１とパワーＭＯＳＦＥＴ１５のゲート端子Ｇとの間のラインにおける過電流検知回路１３との接続点と、パワーＭＯＳＦＥＴ１５のゲート端子Ｇとの間には、ターンオフ回路４２からのラインが接続されている。また、ターンオフ回路４２は、パワーＭＯＳＦＥＴ１５のドレイン端子Ｄとソース端子Ｓにもそれぞれ接続されている。なお、図１において図示は省略しているが、半導体スイッチ素子１１の外部端子Ｐ４には、変換回路としてのＲＣ並列回路１２が接続され、センスＭＯＳＦＥＴ１６からのセンス電流はこのＲＣ並列回路１２を通してグランドに流れ込む。ＲＣ並列回路１２の詳細については後述する。
また、図１に示すように、電力供給制御装置１０は、パワーＭＯＳＦＥＴ１５と、過電流検知回路１３と、保護用論理回路４０等、同図において点線で囲まれた回路構成がワンチップ化された形態、或いは、複数のチップで構成されてワンパッケージ内に収容された形態にて半導体スイッチ素子１１が構成されている。
【００２４】
（２）過電流検知回路
図２は、パワーＭＯＳＦＥＴ１５に流れる電流の異常検出を行う過電流検知回路１３（本発明の「異常検出回路」に相当）を主として示す回路図である。同図において、一点鎖線で囲まれた構成が過電流検知回路１３である。この過電流検知回路１３は、パワーＭＯＳＦＥＴ１５の電流量に応じたセンス電流が流れるセンスＭＯＳＦＥＴ１６（本発明の「センスＦＥＴ」に相当）を有している。
【００２５】
パワーＭＯＳＦＥＴ１５は、ドレイン端子Ｄが電源端子Ｐ２に接続され、ソース端子Ｓが出力端子Ｐ３に接続されている。センスＭＯＳＦＥＴ１６は、ゲート端子Ｇ及びドレイン端子ＤがパワーＭＯＳＦＥＴ１５のゲート端子Ｇ及びドレイン端子Ｄと共通接続されている。また、パワーＭＯＳＦＥＴ１５のソース端子Ｓ及びセンスＭＯＳＦＥＴ１６のソース端子Ｓは、オペアンプ１８の各入力端子にそれぞれ接続されており、このオペアンプ１８の出力側には、ＦＥＴ２０のゲート端子が接続されている。
【００２６】
このように、パワーＭＯＳＦＥＴ１５及びセンスＭＯＳＦＥＴ１６のドレイン端子Ｄ同士、ソース端子Ｓ同士を互いに同電位することで、パワーＭＯＳＦＥＴ１５に流れる電流Ｉｐに対して安定した一定比率のセンス電流ＩｓをセンスＭＯＳＦＥＴ１６に流すことができる。これらのパワーＭＯＳＦＥＴ１５及びセンスＭＯＳＦＥＴ１６は、操作スイッチ５２がＯＮとなって入力端子Ｐ１から制御信号Ｓ１が入力されることを前提条件としてＯＮするように構成されている。
【００２７】
センスＭＯＳＦＥＴ１６からのセンス電流Ｉｓは、ＦＥＴ２４及びＦＥＴ２６からなるカレントミラー回路によってセンス電流Ｉｓと同レベルのミラー電流Ｉｓ’がＦＥＴ２６及びＦＥＴ２８の接続ラインに流れる。そして、更にＦＥＴ２８及びＦＥＴ３０からなるカレントミラー回路によってセンス電流Ｉｓと同レベルのミラー電流Ｉｓ”がＦＥＴ３０及び外部端子Ｐ４に流れるようになっている。
【００２８】
また、ＦＥＴ３０と外部端子Ｐ４との接続ラインにはコンパレータ３２の一方の入力端子が接続されている。また、電源６１に連なる電源ラインとグランドとの間には、抵抗３５及びツェナーダイオード３４が直列接続されてなる定電圧手段が設けられ、抵抗３５とツェナーダイオード３４との接続点にコンパレータ３２の他方の入力端子が接続されている。コンパレータ３２は、次述するＲＣ並列回路１２が接続される外部端子Ｐ４の電圧（ＲＣ並列回路１２の端子電圧Ｖｏ）が、ツェナーダイオード３４による定電圧としての閾値電圧Ｖｒを上回ったときにオン動作してハイレベルの異常信号Ｓ２を出力する。
【００２９】
（３）ＲＣ並列回路
（ａ）回路構成
図２に示すように、ＲＣ並列回路１２は、直列接続された第１抵抗６０（抵抗値ｒ）及びコンデンサ６２と、第２抵抗６４（抵抗値Ｒ）とが並列接続されて構成されている。そして、このＲＣ並列回路１２の一端側が外部端子Ｐ４に接続され、他端側がグランドに接続される。従って、ＲＣ並列回路１２の端子電圧Ｖｏが外部端子Ｐ４を介してコンパレータ３２の入力端子に与えられる。
【００３０】
（ｂ）回路定数の設定
ここで、ＲＣ並列回路１２にセンス電流Ｉｓ（詳しくは、センス電流のミラー電流Ｉｓ”）を流した場合の端子電圧Ｖｏは、次の数式１で求めることができる。
【数１】
ｒ：第１抵抗６０の抵抗値
Ｃ：コンデンサ６２の容量
Ｒ：第２抵抗６４の抵抗値
ｔ：通電時間
【００３１】
従って、数式１から異常検出される電流（端子電圧Ｖｏが閾値電圧Ｖｒに達したときのセンス電流Ｉｓ、以下、「異常電流Ｉｏ」という）は、次の数式２で表すことができる。
【数２】
そして、通電開始当初は、センス電流Ｉｓのミラー電流Ｉｓ”が第１抵抗６０、第２抵抗６４及びコンデンサ６２に流れる。このときの異常電流Ｉｏは、上記数式２より、次の数式３に示す電流Ｉｏ１となる。
【数３】
（通電時間ｔ＝０）
【００３２】
そして、その通電状態が継続し通電時間ｔが経過するに従って、異常電流Ｉｏは、数式４に示す電流Ｉｏ２に収束していく。
【数４】
（通電時間ｔ＝∞）
以上から、異常電流Ｉｏと通電時間ｔとの関係は、図３の点線で示す収束曲線Ｌ１となる。このことは、通電開始当初、ＲＣ並列回路１２の電流／電圧の変換率が小さく異常電流Ｉｏは大きなレベルとなり（つまり、大電流を流すことができ）、そのまま通電状態が継続した場合、ＲＣ並列回路１２における電流／電圧の変換率が徐々に増大し、異常電流Ｉｏのレベルが低減していく（流すことができる電流量が低減していく）ことを意味する。要するに、ＲＣ並列回路１２は、それに流れたセンス電流Ｉｓの通電時間に応じて増大する変換率によって当該センス電流Ｉｓを端子電圧Ｖｏに変換するのである。
【００３３】
また、同図で実線で示した曲線は、例えば電力供給制御装置１０及び負荷５０の間に連なる配線５１（例えば電線被覆材）の発煙特性について、電流レベルと通電時間（発煙時間）との関係を示した発煙特性曲線Ｌ２である。つまり、電線５１に任意の一定電流（ワンショット電流）を継続して流したときに、当該電線５１の被覆材の焼損が発生するまでの時間を示している。
【００３４】
同図中でＩstdは定格電流であり、Ｉmaxは電線５１における発熱と放熱のバランスがとれた熱平衡状態で流すことが可能な平衡時限界電流である。この平衡時限界電流Ｉmaxよりも高いレベルの電流を流す場合には、過度熱抵抗領域となり、電流レベルと焼損までの通電時間ｔとが略反比例関係となる。なお、発煙特性曲線Ｌ２は例えば実験的に求めることができる。
【００３５】
本実施形態では、図３に示すように、上記収束曲線Ｌ１が発煙特性曲線Ｌ２よりも低いレベル領域内において当該発煙特性曲線Ｌ２にほぼ平行な曲線になるように、ＲＣ並列回路１２の各回路定数（第１抵抗６０及び第２抵抗６４の抵抗値ｒ，Ｒ、コンデンサ６２の容量Ｃ）が調整されている。また、上記電流Ｉｏ２を配線５１の定格電流Ｉstdにほぼ一致させている。ここで、第１抵抗６０及び第２抵抗６４は、通電開始当初において上記電流Ｉｏ１を設定し、上記発煙特性曲線Ｌ２を超えないようにする役割を果たす。
なお、上記発煙特性曲線Ｌ２は、電力供給制御装置１０に接続される外部回路としての配線部材（例えば配線など）の種類等によって異なるが、外付けされたＲＣ並列回路１２の回路定数（ｒ，Ｃ，Ｒ）を調整することによって、保護対象となる各配線部材の発煙特性曲線に応じた収束曲線を形成することができる。
【００３６】
なお、上述の異常信号Ｓ２は保護用論理回路４０に入力されるように構成されており、後述の保護動作がなされるようになっている。また、この異常信号Ｓ２はＯＲ回路４９にも入力されるようになっており、異常信号Ｓ２、或いは過温度検知回路４８からの温度異常を示す異常信号Ｓ３のいずれかの信号が入力された場合には、ＦＥＴ４６がオンされ、外部端子Ｐ５に連なるプルアップ抵抗５４を利用して外部回路（例えば警告ランプ等）に異常を示す信号が出力される。温度異常が発生したときにはパワーＭＯＳＦＥＴ１５を一時的又は継続的に遮断動作をさせる構成となっている。
【００３７】
（４）保護用論理回路
図４には、前述の制御信号Ｓ１を受けることで起動する保護用論理回路４０の構成が示されている。この保護用論理回路４０は、チャージポンプ回路４１、ターンオフ回路４２に制御信号Ｓ４を与えてオンオフ動作させる、ラッチ回路としてのＲＳ−ＦＦ６６（ＲＳフリップフロップ）を有している。このＲＳ−ＦＦ６６はセット端子ＳにＯＲ回路６８からのセット信号ＳＥＴが入力され、リセット端子ＲにＡＮＤ回路７０からの出力信号が入力される。ＯＲ回路６８には、電流異常の異常信号Ｓ２と温度異常の異常信号Ｓ３が入力され、いずれかの信号が入力されたときにセット信号ＳＥＴを出力してＲＳ−ＦＦ６６をセット状態とし、これによりＲＳ−ＦＦ６６はハイレベルの制御信号Ｓ４を出力する。
【００３８】
ＡＮＤ回路７０には、温度異常の異常信号Ｓ３をレベル反転した信号と、リセット信号ＲＳＴとが入力される。これにより、ＡＮＤ回路７０は、温度異常が発生せず或いは解消されて保護用論理回路４０が異常信号Ｓ３を受けていないときはリセット信号ＲＳＴを有効化させてＲＳ−ＦＦ６６をリセット状態にする。一方、温度異常の発生により保護用論理回路４０が異常信号３を受けているときはリセット信号ＲＳＴを無効化させる。このリセット信号ＲＳＴは、入力端子Ｐ１に制御信号Ｓ１が入力されたとき（負荷駆動信号が入力されたとき）、または、温度異常（過熱状態）から温度低下により復帰温度（正常に動作可能な閾値温度）に達したときにパルス信号として保護用論理回路４０に与えられる。
【００３９】
このような構成により、保護用論理回路４０は、制御信号Ｓ１を受けることで起動し、正常時は、チャージポンプ回路４１を駆動させ、このチャージポンプ回路４１は昇圧した電圧をパワーＭＯＳＦＥＴ１５及びセンスＭＯＳＦＥＴ１６の各ゲート−ソース間に与えてオンして通電状態にさせるように動作する。一方、保護用論理回路４０は、上記電流異常の異常信号Ｓ２を受けた異常検出時には、チャージポンプ回路４１をオフさせるとともに、ターンオフ回路４２を駆動させるハイレベルの制御信号Ｓ４を出力し、これにより、パワーＭＯＳＦＥＴ１５及びセンスＭＯＳＦＥＴ１６の各ゲート−ソース間の電荷を放電し、遮断動作させるように動作する。そして、この遮断動作は、制御信号Ｓ１が再入力（例えば負荷駆動信号が入力）されない限り通電状態に復帰することができない、自己復帰不能な遮断動作である。
【００４０】
また、保護用論理回路４０は、温度異常の異常信号Ｓ３を受けたときも制御信号Ｓ４を出力してパワーＭＯＳＦＥＴ１５及びセンスＭＯＳＦＥＴ１６に遮断動作させる。この遮断動作は、パワーＭＯＳＦＥＴ１５が復帰温度に達したときに、保護用論理回路４０が温度異常の異常信号Ｓ３を受けなくなり、再び通電状態に復帰する、自己復帰可能な遮断動作である。
【００４１】
（５）本実施形態の作用効果
操作スイッチ５２がＯＮされ制御信号Ｓ１が電力供給制御装置１０に与えられると、保護用論理回路４０のＲＳ−ＦＦ６６がリセット状態となる。これにより、チャージポンプ回路４１が駆動しパワーＭＯＳＦＥＴ１５及びセンスＭＯＳＦＥＴ１６がオンして通電状態となり、負荷５０への電力供給が開始される。
【００４２】
ここで、例えば配線部材（配線５１など）が短絡し、パワーＭＯＳＦＥＴ１５に大電流が流れると、これに比例した高いレベルのセンス電流Ｉｓ（Ｉｓ”）がＲＣ並列回路１２に流れる（以下、このときのセンス電流Ｉｓを「短絡電流Ｉｓ１」という）。そして、この短絡電流Ｉｓ１は、短絡異常の発生当初は、第１抵抗６０、第２抵抗６４及びコンデンサ６２に流れ込む。このとき、ＲＣ並列回路１２は低変換率状態にあるから、端子電圧Ｖｏは未だ閾値電圧Ｖｒに達することはなく、コンパレータ３２から異常信号Ｓ２は出力されない。
【００４３】
そして、そのまま短絡電流Ｉｓ１が流れ続けると、ＲＣ並列回路１２が次第に高変換率状態となり、図３で示すように、通電時間がｔ１になったとき（短絡電流Ｉｓ１と通電時間の関係が上記収束曲線Ｌ１上に達したとき）に、端子電圧Ｖｏが閾値電圧Ｖｒを超えてコンパレータ３２から異常信号Ｓ２が出力される。この異常信号Ｓ２を受けて保護用論理回路４０のＲＳ−ＦＦ６６はセット状態となってハイレベルの制御信号Ｓ４を出力して、パワーＭＯＳＦＥＴ１５及びセンスＭＯＳＦＥＴ１６に上記自己復帰不能な遮断動作をさせる。ここで、収束曲線Ｌ１は配線５１の発煙特性曲線Ｌ２よりも低いレベル領域内に設定されているから、短絡異常の発生後、その短絡異常が継続する場合には通電時間ｔ１経過後にパワーＭＯＳＦＥＴ１５に遮断動作させて、配線５１が焼損等することを防止することができる。即ち、電力供給制御装置１０は、配線５１を保護する、いわゆるヒューズ機能を有しているのである。
【００４４】
また、短絡状態にはならなくても何らかの原因により、パワーＭＯＳＦＥＴ１５に定格電流Ｉstdよりも大きい電流が流れる過電流異常が発生する場合がある（以下、このときのセンス電流Ｉｓを「過電流Ｉｓ２（＜短絡電流Ｉｓ１）」という）。この場合、この過電流異常が継続し、図３に示すように、通電時間がｔ２（＞ｔ１）になったとき（過電流Ｉｓ２と通電時間の関係が上記収束曲線Ｌ１上に達したとき）に、端子電圧Ｖｏが閾値電圧Ｖｒを超えてコンパレータ３２から異常信号Ｓ２が出力される。これにより、過電流異常の発生後、その過電流異常が継続する場合には通電時間ｔ２経過後にパワーＭＯＳＦＥＴ１５に自己復帰不能な遮断動作させて、配線５１が焼損等することを防止することができる。
【００４５】
このように、本実施形態に係る電力供給制御装置１０は、例えば短絡異常や過電流異常などの電流異常が発生した場合、各異常電流レベルに応じた適切な通電時間（ｔ１，ｔ２）で自己復帰不能な遮断動作を実行することができる。
【００４６】
また、ＲＣ並列回路１２は、半導体スイッチ１１の外部に設けた構成であるから、製造過程に起因する抵抗値のばらつき（いわゆる倍半分とも称されるような大きなばらつき）を抑えてＲＣ並列回路１２の特性を精度よく設定でき、且つ、回路定数を自由に設定でき、ひいては、配線に応じた高精度のヒューズ機能を実現できる。
【００４７】
しかも、ＲＣ並列回路１２は、直列接続された第１抵抗６０及びコンデンサ６２と、第２抵抗６４とが並列接続された構成である。この構成であれば、通電開始当初や異常電流発生当初における異常電流Ｉｏの最大電流量を、上記数式３で示すように有限値にすることができる。従って、第１，２抵抗６０，６４の抵抗値Ｒ，ｒを調整することで、パワーＭＯＳＦＥＴ１５やセンスＭＯＳＦＥＴ１６の最大許容電流値を超えない値に設定してパワーＭＯＳＦＥＴ１５やセンスＭＯＳＦＥＴ１６を保護できるようにすることができる。
【００４８】
＜実施形態２＞
図５は（請求項５，６の発明に対応する）実施形態２を示す。前記実施形態との相違は、ＲＣ回路１２の回路定数の設定値にあり、その他の点は前記実施形態１と同様である。従って、実施形態１と同一符号を付して重複する説明を省略し、異なるところのみを次に説明する。
【００４９】
図５で点線で示した収束曲線Ｌ３は、異常電流Ｉｏと通電時間ｔとの関係を示すものであり、上記実施形態１の収束曲線と同様の数式１〜４で表すことができる。同図で実線で示した曲線は、パワーＭＯＳＦＥＴ１５の自己破壊特性について、パワーＭＯＳＦＥＴ１５に流れる電流レベルとその電流レベルでパワーＦＥＴ１５が自己破壊し得るまでの許容通電時間との関係を示した曲線を示した自己破壊特性曲線Ｌ４である。つまり、パワーＭＯＳＦＥＴ１５に任意の一定電流（ワンショット電流）を継続して流したときに、当該パワーＭＯＳＦＥＴ１５が自己破壊するまでの時間を示している。
【００５０】
同図中でＩstdは定格電流であり、ＩmaxはパワーＭＯＳＦＥＴ１５における発熱と放熱のバランスがとれた熱平衡状態で流すことが可能な平衡時限界電流である。この平衡時限界電流Ｉmaxよりも高いレベルの電流を流す場合には、過度熱抵抗領域となり、電流レベルと自己破壊までの通電時間ｔとが略反比例関係となる。なお、自己破壊特性曲線Ｌ４は例えば実験的に求めることができる。
【００５１】
本実施形態では、図５に示すように、上記収束曲線Ｌ３が自己破壊特性曲線Ｌ４よりも低いレベル領域内において当該自己破壊特性曲線Ｌ４にほぼ平行な曲線になるように、ＲＣ並列回路１２の各回路定数（第１抵抗６０及び第２抵抗６４の抵抗値ｒ，Ｒ、コンデンサ６２の容量Ｃ）が調整されている。また、上記電流Ｉｏ２をパワーＭＯＳＦＥＴ１５の定格電流Ｉstdにほぼ一致させている。ここで、第１抵抗６０及び第２抵抗６４は、通電開始当初において上記電流Ｉｏ１を設定し、上記自己破壊特性曲線Ｌ４を超えないようにする役割を果たす。
なお、上記自己破壊特性曲線Ｌ４は、パワーＭＯＳＦＥＴ１５の構成や製造ばらつき等によって異なるが、外付けされたＲＣ並列回路１２の回路定数（ｒ，Ｃ，Ｒ）を調整することによって、保護対象となる各パワーＭＯＳＦＥＴの自己破壊特性曲線に応じた収束曲線を形成することができる。
【００５２】
また、図５で一点鎖線で示した曲線は、例えばランプやモータなどの負荷５０の突入電流特性について、その負荷５０に流れる負荷電流レベルと、その通電時間との関係を示した突入電流特性曲線Ｌ５である。つまり、電流異常が発生しない状態において、負荷５０への通電を開始してから定常状態になるまで負荷電流レベルの経時的変化を示している。なお、この突入電流特性曲線Ｌ５も例えば実験的に求めることができる。そして、上記収束曲線Ｌ３が、この突入電流特性曲線Ｌ５よりも高いレベル領域内に位置するように、ＲＣ並列回路１２の各回路定数（第１抵抗６０及び第２抵抗６４の抵抗値ｒ，Ｒ、コンデンサ６２の容量Ｃ）が調整されている。
【００５３】
このような構成であれば、例えば短絡異常や過電流異常などの電流異常が発生した場合、各異常電流レベルに応じた適切な通電時間（ｔ１，ｔ２）で自己復帰不能な遮断動作を実行させて、パワーＭＯＳＦＥＴ１５を自己破壊から確実に保護することができる。しかも、負荷５０への通電開始当初に流れる突入電流に対して異常検出してパワーＭＯＳＦＥＴ１５に遮断動作させることも防止できる。
【００５４】
＜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）上記各実施形態では、閾値電圧を付与する定電圧手段として、ツェナーダイオード３４を用いた構成としたが、これに限らず、ダイオード接続したＦＥＴを用いた構成であってもよい。
【００５５】
（２）上記各実施形態では、異常信号Ｓ２を受けてパワーＭＯＳＦＥＴ１５に遮断動作させる保護用論理回路４０を、電力供給制御装置１０内に設けた構成としたが、これに限らず、電力供給制御装置１０から外部に異常信号Ｓ２を出力し、外部に設けた保護回路によってパワーＭＯＳＦＥＴ１５に遮断動作させる構成であってもよい。
【００５６】
（３）上記各実施形態では、コンパレータ３２は外部端子Ｐ４の電圧が閾値電圧Ｖｒを上回ったときにハイレベルの異常信号Ｓ２を出力する正論理回路としたが、ローレベルの異常信号Ｓ２を出力する負論理回路で構成しても勿論よい。
【００５７】
（４）上記実施形態１について、実施形態２と同様に、収束曲線Ｌ１を負荷５０の突入電流特性曲線Ｌ５よりも高いレベル領域内に位置するようにして、突入電流に対する異常検出を回避する構成としてもよい。
【００５８】
（５）上記実施形態２に対して、収束曲線Ｌ２を突入電流特性曲線Ｌ５よりも高いレベル領域内において当該突入電流特性曲線Ｌ５に沿った曲線であって、他の特性曲線（上記発煙特性曲線Ｌ２や上記自己破壊特性曲線Ｌ４以外の特性曲線）よりも低いレベル領域内に位置する曲線になるようにＲＣ回路１２の回路定数を設定する構成であってもよい。
【００５９】
（６）上記実施形態では、第２抵抗６４を、第１抵抗６０の抵抗値とほぼ同じものとしたが、これに限らず、第１抵抗６０の抵抗値よりも大きいものや小さいものであってもよい。具体的には、例えば第１抵抗６０と第２抵抗６４の抵抗値の比を、１対４にする構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施形態１の電力供給制御装置の全体構成を例示するブロック図
【図２】図１の電力供給制御装置の過電流検知回路（異常検出回路）の構成を主として例示する回路図
【図３】収束曲線と発煙特性曲線とを示したグラフ
【図４】保護回路を概念的に例示するブロック図
【図５】実施形態２の収束曲線と自己破壊特性曲線と突入電流特性曲線を示したグラフ
【符号の説明】
【００６１】
１０…電力供給制御装置
１１…半導体スイッチ素子
１２…ＲＣ並列回路（変換回路）
１３…過電流検知回路（異常検出回路）
１５…パワーＭＯＳＦＥＴ（パワーＦＥＴ）
１６…センスＭＯＳＦＥＴ（センスＦＥＴ）
４０…保護用論理回路（保護回路）
５１…配線（外部回路）
６０…第１抵抗（第１抵抗素子）
６２…コンデンサ
６４…第２抵抗（第２抵抗素子）
Ｌ１，Ｌ３…収束曲線（関係曲線）
Ｌ２…発煙特性曲線
Ｌ４…自己破壊特性曲線
Ｌ５…突入電流特性曲線
Ｐ４…外部端子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力供給制御装置に関し、特に、半導体スイッチに連なる外部回路等の保護技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電源と負荷とを接続する電流供給ラインに、例えばパワーＭＯＳＦＥＴなどの大電力用半導体スイッチ素子を介設し、この半導体スイッチ素子をオンオフさせることにより負荷への電流供給を制御するようにした電力供給制御装置が提供されている。このような電力供給制御装置では、過電流が流れると上記半導体スイッチ素子の制御端子の電位を制御して当該スイッチ素子をオフにして通電を遮断することにより、上記半導体スイッチ素子を保護する自己保護機能を有するものが知られている。具体的には、例えば、電流検出抵抗を通電端子（例えばＭＯＳＦＥＴであればソースまたはドレイン）に直列に接続し、この抵抗での電圧降下を検出して、この電圧降下が所定レベル以上になると過電流と判定するようなものがある。
【特許文献１】特開２００１−２１７６９６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上述の自己保護機能を有する電力供給制御装置を用いた場合であっても、その自己保護機能が働いて半導体スイッチ素子に通電状態と遮断とを間欠的に行う強制オンオフ動作が継続的に実行されると、その電力供給によって電力供給制御装置に連なる外部回路（例えば配線部材（配線等））が発熱し、焼損するおそれがあった。このために、従来は、当該外部回路の負荷抵抗等を考慮したヒューズ素子を別途、電流供給ラインに設けるようにしていた。
【０００４】
しかしながら、ヒューズ素子を別途設ける構成では、装置全体が大型化するため、近年、更に強まる装置の小型化、回路構成の集積化等の要請に応えることができないという問題があった。
【０００５】
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、ヒューズ素子を別途設けることなく外部回路やパワーＦＥＴを保護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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明に係る電力供給制御装置は、パワーＦＥＴを用いて電力供給制御を行う電力供給制御装置であって、前記パワーＦＥＴと、前記パワーＦＥＴの電流量に応じたセンス電流が流れるセンスＦＥＴと、前記センス電流を電圧に変換する変換回路と、前記変換回路の端子電圧と、閾値電圧との比較に基づき異常信号を出力する異常検出回路と、を備え、前記変換回路は、前記センス電流の電流経路に対して直列接続された第１抵抗素子及びコンデンサと、これらの第１抵抗素子及びコンデンサに対して並列接続される第２抵抗素子と、を有して構成されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載の電力供給制御装置において、前記第２抵抗素子は、前記第１抵抗素子よりも抵抗値が大きいことを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の電力供給制御装置において、前記変換回路は、その端子電圧が前記閾値電圧に達するまでのセンス電流−通電時間の関係曲線が、前記パワーＦＥＴに連なる外部回路の発煙特性曲線よりも下の領域において当該発煙特性曲線に沿った曲線になるよう回路定数が設定されていることを特徴とする。
なお、「発煙特性曲線」とは、上記外部回路（例えば配線部材（配線）など）に流れる電流とその電流レベルで焼損（発煙）が生じ得るまでの許容通電時間との関係を示した曲線をいう。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１又は請求項２に記載の電力供給制御装置において、前記変換回路は、その端子電圧が前記閾値電圧に達するまでのセンス電流−通電時間の関係曲線が、前記パワーＦＥＴの自己破壊特性曲線よりも下の領域において当該自己破壊特性曲線に沿った曲線になるよう回路定数が設定されていることを特徴とする。
なお、「自己破壊特性曲線」とは、パワーＦＥＴに流れる電流とその電流レベルでパワーＦＥＴが自己破壊し得るまでの許容通電時間との関係を示した曲線をいう。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項３又は請求項４に記載の電力供給制御装置において、前記センス電流−通電時間の関係曲線が、前記パワーＦＥＴに連なる外部回路の突入電流特性曲線よりも上の領域に位置するよう前記回路定数が設定されていることを特徴とする。
なお、「突入電流特性曲線」とは、上記外部回路（例えばランプやモータなど）に流れる負荷電流と、その通電時間との関係を示した曲線をいう。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項１又は請求項２に記載の電力供給制御装置において、前記変換回路は、その端子電圧が前記閾値電圧に達するまでのセンス電流−通電時間の関係曲線が、前記パワーＦＥＴに連なる外部回路の突入電流特性曲線よりも上の領域において当該突入電流特性曲線に沿った曲線になるよう回路定数が設定されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項７の発明は、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の電力供給制御装置において、前記パワーＦＥＴ、前記センスＦＥＴ及び前記異常検出回路は、ワンチップ化された、或いは、複数のチップで構成されてワンパッケージ内に収容された半導体スイッチ素子とされ、前記変換回路は、前記半導体スイッチ素子の外部に設けられるとともに、当該半導体スイッチの外部端子を介して前記センス電流を受けることを特徴とする。
【００１３】
請求項８の発明は、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の電力供給制御装置において、前記異常検出回路から異常信号が出力されたことを条件に、前記パワーＦＥＴに自己復帰不能な遮断動作をさせる保護回路を備えていることを特徴とする。
【００１４】
請求項９の発明は、請求項８に記載の電力供給制御装置において、前記パワーＦＥＴ、前記センスＦＥＴ、前記異常検出回路及び前記保護回路は、ワンチップ化された、或いは、複数のチップで構成されてワンパッケージ内に収容された半導体スイッチ素子とされ、前記変換回路は、前記半導体スイッチ素子の外部に設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
＜請求項１，２の発明＞
本構成によれば、変換回路は、センス電流の通電時間経過に伴ってそのセンス電流から電圧への変換率を増大させる特性を示す。つまり、例えば外部回路（配線部材など）の短絡異常や、短絡していなくても所定の規格電流よりも大きい電流がパワーＦＥＴに流れる過電流異常が発生した場合、その通電時間経過に伴う変換回路での変換率の増大により端子電圧が上昇し、閾値電圧に達したときに異常信号が出力される。そして、上記電流異常発生時から異常信号出力時までの異常電流の通電時間は、その異常電流レベルが大きいほど短く、小さいほど長くなることを意味する。
要するに、電力供給制御装置は、パワーＦＥＴに連なる外部回路（例えば配線部材（配線））に高いレベルの異常電流が流れたときには即時的に異常信号を出力し、比較的に低いレベルの異常電流が流れたときにはある程度の通電時間を許容した後に異常信号を出力するように動作する。これにより、外部回路に大電流が流れて焼損などすることを抑制することが可能となる。
そして、本構成では、変換回路は、センス電流の電流経路に対して直列接続された第１抵抗素子及びコンデンサと、それらに対して並列接続される第２抵抗素子（請求項２では第１抵抗素子よりも抵抗値が大きいもの）と、を有して構成した。このような構成であれば、変換回路の回路定数（各抵抗素子の抵抗値、コンデンサの容量）を変更することで、その端子電圧が閾値電圧に達するまでのセンス電流−通電時間の関係曲線を適切なものに調整することができる。また、変換回路に流れるセンス電流の最大電流量は有限であるため、この最大電流量を、第１抵抗素子、第２抵抗素子のうち少なくともいずれか一方の抵抗値を調整することによりパワーＦＥＴの最大許容電流値に対応した値に設定することができる。また、第２抵抗素子の抵抗値を調整することにより過電流状態が長時間継続した場合におけるセンス電流の収束値を調整することができる。更に、第１及び第２の抵抗素子及びコンデンサの値を調整することによりセンス電流−通電時間の関係曲線の経時的な収束度合いを調整することができる。
【００１６】
＜請求項３の発明＞
本構成によれば、変換回路の端子電圧が閾値電圧に達するまでのセンス電流−通電時間の関係曲線を、外部回路の発煙特性曲線よりも下の領域において当該発煙特性曲線に沿った曲線にすることで、外部回路の焼損を確実に防止することができる。
【００１７】
＜請求項４の発明＞
本構成によれば、変換回路の端子電圧が閾値電圧に達するまでのセンス電流−通電時間の関係曲線を、パワーＦＥＴの自己破壊特性曲線よりも下の領域において当該自己破壊特性曲線に沿った曲線にすることで、パワーＦＥＴを保護することができる。
【００１８】
＜請求項５，６の発明＞
例えば、外部回路がランプやモータ等である場合、通常、通電開始当初は、定常時よりもレベルが高い突入電流がパワーＦＥＴ及び外部回路に流れるが、この突入電流が流れたことで異常検出されてしまうのは好ましくない。そこで、本構成では、センス電流−通電時間の関係曲線が、パワーＦＥＴに連なる外部回路の突入電流特性曲線よりも上の領域に位置するよう変換回路の回路定数を設定した。これにより、突入電流に対して異常検出を行わずに、定常状態以降における電流の異常検出を行うようにすることができる。
【００１９】
＜請求項７，９の発明＞
本構成によれば、変換回路を、半導体スイッチ素子内に設けるのではなく、半導体スイッチ素子の外部に外付けとして設けることができるので、製造過程に起因する抵抗値のばらつき（いわゆる倍半分とも称されるような大きなばらつき）を抑えて変換回路の特性を精度よく設定でき、且つ、回路定数を自由に設定でき、ひいては、異常検出を高精度に行うことができ、且つ、異常検出特性を自由に設定できる。
【００２０】
＜請求項８の発明＞
本構成のように、電力供給制御装置自体が、異常検出回路にて異常が検出されたことを条件にパワーＦＥＴに自己復帰不能な遮断動作（例えば、電力供給制御装置の外部から信号を受けることで初めて復帰可能な遮断動作）をさせる保護回路を備えて、外部回路を保護するヒューズ機能を有する構成が望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１〜図４を参照しつつ説明する。
（１）全体構成
図１は、本実施形態に係る電力供給制御装置１０の全体構成を示すブロック図であり、同図に示すように、本実施形態の電力供給制御装置１０は、定電圧信号、或いは、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation。パルス幅変調）制御信号などの制御信号Ｓ１を直接又は間接的にパワーＭＯＳＦＥＴ１５（パワーＭＯＳＦＥＴ１５は、本発明の「パワーＦＥＴ」に相当）の制御入力端子（ゲート端子Ｇ）に与えることで、このパワーＭＯＳＦＥＴ１５の出力側に連なる車両用電源６１（以下、単に電源６１とも称する）から負荷５０への電力供給を制御するように構成されている。なお、本実施形態では、電力供給制御装置１０は図示しない車両に搭載され、負荷５０として例えば車両用のランプ、クーリングファン用モータやデフォッガー用ヒータなどの駆動制御をするために使用される。この電力供給制御装置１０は、入力端子Ｐ１において、操作スイッチ５２が接続される構成をなし、操作スイッチ５２がＯＮとなることで動作するようになっている。
【００２２】
図１に示すように、制御信号Ｓ１は入力端子Ｐ１に接続された入力インターフェース４５に入力されるようになっており、この制御信号Ｓ１の入力に応じてＦＥＴ４７がオン状態となり、保護用論理回路４０が通電される構成をなしている。保護用論理回路４０にはチャージポンプ回路４１とターンオフ回路４２がそれぞれ接続されており、さらに過電流検知回路１３、過温度検知回路４８もそれぞれ接続されている。また、パワーＭＯＳＦＥＴ１５のドレイン端子Ｄ及びゲート端子Ｇの間にはダイナミッククランプ４４が接続されている。
【００２３】
チャージポンプ回路４１は、パワーＭＯＳＦＥＴ１５のゲート端子Ｇに接続されており、チャージポンプ回路４１とパワーＭＯＳＦＥＴ１５のゲート端子Ｇとの間には、過電流検知回路１３からのライン（具体的には、後述するセンスＭＯＳＦＥＴ１６のゲート端子Ｇからのライン（図２参照））が接続されている。また、チャージポンプ回路４１とパワーＭＯＳＦＥＴ１５のゲート端子Ｇとの間のラインにおける過電流検知回路１３との接続点と、パワーＭＯＳＦＥＴ１５のゲート端子Ｇとの間には、ターンオフ回路４２からのラインが接続されている。また、ターンオフ回路４２は、パワーＭＯＳＦＥＴ１５のドレイン端子Ｄとソース端子Ｓにもそれぞれ接続されている。なお、図１において図示は省略しているが、半導体スイッチ素子１１の外部端子Ｐ４には、変換回路としてのＲＣ並列回路１２が接続され、センスＭＯＳＦＥＴ１６からのセンス電流はこのＲＣ並列回路１２を通してグランドに流れ込む。ＲＣ並列回路１２の詳細については後述する。
また、図１に示すように、電力供給制御装置１０は、パワーＭＯＳＦＥＴ１５と、過電流検知回路１３と、保護用論理回路４０等、同図において点線で囲まれた回路構成がワンチップ化された形態、或いは、複数のチップで構成されてワンパッケージ内に収容された形態にて半導体スイッチ素子１１が構成されている。
【００２４】
（２）過電流検知回路
図２は、パワーＭＯＳＦＥＴ１５に流れる電流の異常検出を行う過電流検知回路１３（本発明の「異常検出回路」に相当）を主として示す回路図である。同図において、一点鎖線で囲まれた構成が過電流検知回路１３である。この過電流検知回路１３は、パワーＭＯＳＦＥＴ１５の電流量に応じたセンス電流が流れるセンスＭＯＳＦＥＴ１６（本発明の「センスＦＥＴ」に相当）を有している。
【００２５】
パワーＭＯＳＦＥＴ１５は、ドレイン端子Ｄが電源端子Ｐ２に接続され、ソース端子Ｓが出力端子Ｐ３に接続されている。センスＭＯＳＦＥＴ１６は、ゲート端子Ｇ及びドレイン端子ＤがパワーＭＯＳＦＥＴ１５のゲート端子Ｇ及びドレイン端子Ｄと共通接続されている。また、パワーＭＯＳＦＥＴ１５のソース端子Ｓ及びセンスＭＯＳＦＥＴ１６のソース端子Ｓは、オペアンプ１８の各入力端子にそれぞれ接続されており、このオペアンプ１８の出力側には、ＦＥＴ２０のゲート端子が接続されている。
【００２６】
このように、パワーＭＯＳＦＥＴ１５及びセンスＭＯＳＦＥＴ１６のドレイン端子Ｄ同士、ソース端子Ｓ同士を互いに同電位することで、パワーＭＯＳＦＥＴ１５に流れる電流Ｉｐに対して安定した一定比率のセンス電流ＩｓをセンスＭＯＳＦＥＴ１６に流すことができる。これらのパワーＭＯＳＦＥＴ１５及びセンスＭＯＳＦＥＴ１６は、操作スイッチ５２がＯＮとなって入力端子Ｐ１から制御信号Ｓ１が入力されることを前提条件としてＯＮするように構成されている。
【００２７】
センスＭＯＳＦＥＴ１６からのセンス電流Ｉｓは、ＦＥＴ２４及びＦＥＴ２６からなるカレントミラー回路によってセンス電流Ｉｓと同レベルのミラー電流Ｉｓ’がＦＥＴ２６及びＦＥＴ２８の接続ラインに流れる。そして、更にＦＥＴ２８及びＦＥＴ３０からなるカレントミラー回路によってセンス電流Ｉｓと同レベルのミラー電流Ｉｓ”がＦＥＴ３０及び外部端子Ｐ４に流れるようになっている。
【００２８】
また、ＦＥＴ３０と外部端子Ｐ４との接続ラインにはコンパレータ３２の一方の入力端子が接続されている。また、電源６１に連なる電源ラインとグランドとの間には、抵抗３５及びツェナーダイオード３４が直列接続されてなる定電圧手段が設けられ、抵抗３５とツェナーダイオード３４との接続点にコンパレータ３２の他方の入力端子が接続されている。コンパレータ３２は、次述するＲＣ並列回路１２が接続される外部端子Ｐ４の電圧（ＲＣ並列回路１２の端子電圧Ｖｏ）が、ツェナーダイオード３４による定電圧としての閾値電圧Ｖｒを上回ったときにオン動作してハイレベルの異常信号Ｓ２を出力する。
【００２９】
（３）ＲＣ並列回路
（ａ）回路構成
図２に示すように、ＲＣ並列回路１２は、直列接続された第１抵抗６０（抵抗値ｒ）及びコンデンサ６２と、第２抵抗６４（抵抗値Ｒ）とが並列接続されて構成されている。そして、このＲＣ並列回路１２の一端側が外部端子Ｐ４に接続され、他端側がグランドに接続される。従って、ＲＣ並列回路１２の端子電圧Ｖｏが外部端子Ｐ４を介してコンパレータ３２の入力端子に与えられる。
【００３０】
（ｂ）回路定数の設定
ここで、ＲＣ並列回路１２にセンス電流Ｉｓ（詳しくは、センス電流のミラー電流Ｉｓ”）を流した場合の端子電圧Ｖｏは、次の数式１で求めることができる。
【数１】
ｒ：第１抵抗６０の抵抗値
Ｃ：コンデンサ６２の容量
Ｒ：第２抵抗６４の抵抗値
ｔ：通電時間
【００３１】
従って、数式１から異常検出される電流（端子電圧Ｖｏが閾値電圧Ｖｒに達したときのセンス電流Ｉｓ、以下、「異常電流Ｉｏ」という）は、次の数式２で表すことができる。
【数２】
そして、通電開始当初は、センス電流Ｉｓのミラー電流Ｉｓ”が第１抵抗６０、第２抵抗６４及びコンデンサ６２に流れる。このときの異常電流Ｉｏは、上記数式２より、次の数式３に示す電流Ｉｏ１となる。
【数３】
（通電時間ｔ＝０）
【００３２】
そして、その通電状態が継続し通電時間ｔが経過するに従って、異常電流Ｉｏは、数式４に示す電流Ｉｏ２に収束していく。
【数４】
（通電時間ｔ＝∞）
以上から、異常電流Ｉｏと通電時間ｔとの関係は、図３の点線で示す収束曲線Ｌ１となる。このことは、通電開始当初、ＲＣ並列回路１２の電流／電圧の変換率が小さく異常電流Ｉｏは大きなレベルとなり（つまり、大電流を流すことができ）、そのまま通電状態が継続した場合、ＲＣ並列回路１２における電流／電圧の変換率が徐々に増大し、異常電流Ｉｏのレベルが低減していく（流すことができる電流量が低減していく）ことを意味する。要するに、ＲＣ並列回路１２は、それに流れたセンス電流Ｉｓの通電時間に応じて増大する変換率によって当該センス電流Ｉｓを端子電圧Ｖｏに変換するのである。
【００３３】
また、同図で実線で示した曲線は、例えば電力供給制御装置１０及び負荷５０の間に連なる配線５１（例えば電線被覆材）の発煙特性について、電流レベルと通電時間（発煙時間）との関係を示した発煙特性曲線Ｌ２である。つまり、電線５１に任意の一定電流（ワンショット電流）を継続して流したときに、当該電線５１の被覆材の焼損が発生するまでの時間を示している。
【００３４】
同図中でＩstdは定格電流であり、Ｉmaxは電線５１における発熱と放熱のバランスがとれた熱平衡状態で流すことが可能な平衡時限界電流である。この平衡時限界電流Ｉmaxよりも高いレベルの電流を流す場合には、過度熱抵抗領域となり、電流レベルと焼損までの通電時間ｔとが略反比例関係となる。なお、発煙特性曲線Ｌ２は例えば実験的に求めることができる。
【００３５】
本実施形態では、図３に示すように、上記収束曲線Ｌ１が発煙特性曲線Ｌ２よりも低いレベル領域内において当該発煙特性曲線Ｌ２にほぼ平行な曲線になるように、ＲＣ並列回路１２の各回路定数（第１抵抗６０及び第２抵抗６４の抵抗値ｒ，Ｒ、コンデンサ６２の容量Ｃ）が調整されている。また、上記電流Ｉｏ２を配線５１の定格電流Ｉstdにほぼ一致させている。ここで、第１抵抗６０及び第２抵抗６４は、通電開始当初において上記電流Ｉｏ１を設定し、上記発煙特性曲線Ｌ２を超えないようにする役割を果たす。
なお、上記発煙特性曲線Ｌ２は、電力供給制御装置１０に接続される外部回路としての配線部材（例えば配線など）の種類等によって異なるが、外付けされたＲＣ並列回路１２の回路定数（ｒ，Ｃ，Ｒ）を調整することによって、保護対象となる各配線部材の発煙特性曲線に応じた収束曲線を形成することができる。
【００３６】
なお、上述の異常信号Ｓ２は保護用論理回路４０に入力されるように構成されており、後述の保護動作がなされるようになっている。また、この異常信号Ｓ２はＯＲ回路４９にも入力されるようになっており、異常信号Ｓ２、或いは過温度検知回路４８からの温度異常を示す異常信号Ｓ３のいずれかの信号が入力された場合には、ＦＥＴ４６がオンされ、外部端子Ｐ５に連なるプルアップ抵抗５４を利用して外部回路（例えば警告ランプ等）に異常を示す信号が出力される。温度異常が発生したときにはパワーＭＯＳＦＥＴ１５を一時的又は継続的に遮断動作をさせる構成となっている。
【００３７】
（４）保護用論理回路
図４には、前述の制御信号Ｓ１を受けることで起動する保護用論理回路４０の構成が示されている。この保護用論理回路４０は、チャージポンプ回路４１、ターンオフ回路４２に制御信号Ｓ４を与えてオンオフ動作させる、ラッチ回路としてのＲＳ−ＦＦ６６（ＲＳフリップフロップ）を有している。このＲＳ−ＦＦ６６はセット端子ＳにＯＲ回路６８からのセット信号ＳＥＴが入力され、リセット端子ＲにＡＮＤ回路７０からの出力信号が入力される。ＯＲ回路６８には、電流異常の異常信号Ｓ２と温度異常の異常信号Ｓ３が入力され、いずれかの信号が入力されたときにセット信号ＳＥＴを出力してＲＳ−ＦＦ６６をセット状態とし、これによりＲＳ−ＦＦ６６はハイレベルの制御信号Ｓ４を出力する。
【００３８】
ＡＮＤ回路７０には、温度異常の異常信号Ｓ３をレベル反転した信号と、リセット信号ＲＳＴとが入力される。これにより、ＡＮＤ回路７０は、温度異常が発生せず或いは解消されて保護用論理回路４０が異常信号Ｓ３を受けていないときはリセット信号ＲＳＴを有効化させてＲＳ−ＦＦ６６をリセット状態にする。一方、温度異常の発生により保護用論理回路４０が異常信号３を受けているときはリセット信号ＲＳＴを無効化させる。このリセット信号ＲＳＴは、入力端子Ｐ１に制御信号Ｓ１が入力されたとき（負荷駆動信号が入力されたとき）、または、温度異常（過熱状態）から温度低下により復帰温度（正常に動作可能な閾値温度）に達したときにパルス信号として保護用論理回路４０に与えられる。
【００３９】
このような構成により、保護用論理回路４０は、制御信号Ｓ１を受けることで起動し、正常時は、チャージポンプ回路４１を駆動させ、このチャージポンプ回路４１は昇圧した電圧をパワーＭＯＳＦＥＴ１５及びセンスＭＯＳＦＥＴ１６の各ゲート−ソース間に与えてオンして通電状態にさせるように動作する。一方、保護用論理回路４０は、上記電流異常の異常信号Ｓ２を受けた異常検出時には、チャージポンプ回路４１をオフさせるとともに、ターンオフ回路４２を駆動させるハイレベルの制御信号Ｓ４を出力し、これにより、パワーＭＯＳＦＥＴ１５及びセンスＭＯＳＦＥＴ１６の各ゲート−ソース間の電荷を放電し、遮断動作させるように動作する。そして、この遮断動作は、制御信号Ｓ１が再入力（例えば負荷駆動信号が入力）されない限り通電状態に復帰することができない、自己復帰不能な遮断動作である。
【００４０】
また、保護用論理回路４０は、温度異常の異常信号Ｓ３を受けたときも制御信号Ｓ４を出力してパワーＭＯＳＦＥＴ１５及びセンスＭＯＳＦＥＴ１６に遮断動作させる。この遮断動作は、パワーＭＯＳＦＥＴ１５が復帰温度に達したときに、保護用論理回路４０が温度異常の異常信号Ｓ３を受けなくなり、再び通電状態に復帰する、自己復帰可能な遮断動作である。
【００４１】
（５）本実施形態の作用効果
操作スイッチ５２がＯＮされ制御信号Ｓ１が電力供給制御装置１０に与えられると、保護用論理回路４０のＲＳ−ＦＦ６６がリセット状態となる。これにより、チャージポンプ回路４１が駆動しパワーＭＯＳＦＥＴ１５及びセンスＭＯＳＦＥＴ１６がオンして通電状態となり、負荷５０への電力供給が開始される。
【００４２】
ここで、例えば配線部材（配線５１など）が短絡し、パワーＭＯＳＦＥＴ１５に大電流が流れると、これに比例した高いレベルのセンス電流Ｉｓ（Ｉｓ”）がＲＣ並列回路１２に流れる（以下、このときのセンス電流Ｉｓを「短絡電流Ｉｓ１」という）。そして、この短絡電流Ｉｓ１は、短絡異常の発生当初は、第１抵抗６０、第２抵抗６４及びコンデンサ６２に流れ込む。このとき、ＲＣ並列回路１２は低変換率状態にあるから、端子電圧Ｖｏは未だ閾値電圧Ｖｒに達することはなく、コンパレータ３２から異常信号Ｓ２は出力されない。
【００４３】
そして、そのまま短絡電流Ｉｓ１が流れ続けると、ＲＣ並列回路１２が次第に高変換率状態となり、図３で示すように、通電時間がｔ１になったとき（短絡電流Ｉｓ１と通電時間の関係が上記収束曲線Ｌ１上に達したとき）に、端子電圧Ｖｏが閾値電圧Ｖｒを超えてコンパレータ３２から異常信号Ｓ２が出力される。この異常信号Ｓ２を受けて保護用論理回路４０のＲＳ−ＦＦ６６はセット状態となってハイレベルの制御信号Ｓ４を出力して、パワーＭＯＳＦＥＴ１５及びセンスＭＯＳＦＥＴ１６に上記自己復帰不能な遮断動作をさせる。ここで、収束曲線Ｌ１は配線５１の発煙特性曲線Ｌ２よりも低いレベル領域内に設定されているから、短絡異常の発生後、その短絡異常が継続する場合には通電時間ｔ１経過後にパワーＭＯＳＦＥＴ１５に遮断動作させて、配線５１が焼損等することを防止することができる。即ち、電力供給制御装置１０は、配線５１を保護する、いわゆるヒューズ機能を有しているのである。
【００４４】
また、短絡状態にはならなくても何らかの原因により、パワーＭＯＳＦＥＴ１５に定格電流Ｉstdよりも大きい電流が流れる過電流異常が発生する場合がある（以下、このときのセンス電流Ｉｓを「過電流Ｉｓ２（＜短絡電流Ｉｓ１）」という）。この場合、この過電流異常が継続し、図３に示すように、通電時間がｔ２（＞ｔ１）になったとき（過電流Ｉｓ２と通電時間の関係が上記収束曲線Ｌ１上に達したとき）に、端子電圧Ｖｏが閾値電圧Ｖｒを超えてコンパレータ３２から異常信号Ｓ２が出力される。これにより、過電流異常の発生後、その過電流異常が継続する場合には通電時間ｔ２経過後にパワーＭＯＳＦＥＴ１５に自己復帰不能な遮断動作させて、配線５１が焼損等することを防止することができる。
【００４５】
このように、本実施形態に係る電力供給制御装置１０は、例えば短絡異常や過電流異常などの電流異常が発生した場合、各異常電流レベルに応じた適切な通電時間（ｔ１，ｔ２）で自己復帰不能な遮断動作を実行することができる。
【００４６】
また、ＲＣ並列回路１２は、半導体スイッチ１１の外部に設けた構成であるから、製造過程に起因する抵抗値のばらつき（いわゆる倍半分とも称されるような大きなばらつき）を抑えてＲＣ並列回路１２の特性を精度よく設定でき、且つ、回路定数を自由に設定でき、ひいては、配線に応じた高精度のヒューズ機能を実現できる。
【００４７】
しかも、ＲＣ並列回路１２は、直列接続された第１抵抗６０及びコンデンサ６２と、第２抵抗６４とが並列接続された構成である。この構成であれば、通電開始当初や異常電流発生当初における異常電流Ｉｏの最大電流量を、上記数式３で示すように有限値にすることができる。従って、第１，２抵抗６０，６４の抵抗値Ｒ，ｒを調整することで、パワーＭＯＳＦＥＴ１５やセンスＭＯＳＦＥＴ１６の最大許容電流値を超えない値に設定してパワーＭＯＳＦＥＴ１５やセンスＭＯＳＦＥＴ１６を保護できるようにすることができる。
【００４８】
＜実施形態２＞
図５は（請求項５，６の発明に対応する）実施形態２を示す。前記実施形態との相違は、ＲＣ回路１２の回路定数の設定値にあり、その他の点は前記実施形態１と同様である。従って、実施形態１と同一符号を付して重複する説明を省略し、異なるところのみを次に説明する。
【００４９】
図５で点線で示した収束曲線Ｌ３は、異常電流Ｉｏと通電時間ｔとの関係を示すものであり、上記実施形態１の収束曲線と同様の数式１〜４で表すことができる。同図で実線で示した曲線は、パワーＭＯＳＦＥＴ１５の自己破壊特性について、パワーＭＯＳＦＥＴ１５に流れる電流レベルとその電流レベルでパワーＦＥＴ１５が自己破壊し得るまでの許容通電時間との関係を示した曲線を示した自己破壊特性曲線Ｌ４である。つまり、パワーＭＯＳＦＥＴ１５に任意の一定電流（ワンショット電流）を継続して流したときに、当該パワーＭＯＳＦＥＴ１５が自己破壊するまでの時間を示している。
【００５０】
同図中でＩstdは定格電流であり、ＩmaxはパワーＭＯＳＦＥＴ１５における発熱と放熱のバランスがとれた熱平衡状態で流すことが可能な平衡時限界電流である。この平衡時限界電流Ｉmaxよりも高いレベルの電流を流す場合には、過度熱抵抗領域となり、電流レベルと自己破壊までの通電時間ｔとが略反比例関係となる。なお、自己破壊特性曲線Ｌ４は例えば実験的に求めることができる。
【００５１】
本実施形態では、図５に示すように、上記収束曲線Ｌ３が自己破壊特性曲線Ｌ４よりも低いレベル領域内において当該自己破壊特性曲線Ｌ４にほぼ平行な曲線になるように、ＲＣ並列回路１２の各回路定数（第１抵抗６０及び第２抵抗６４の抵抗値ｒ，Ｒ、コンデンサ６２の容量Ｃ）が調整されている。また、上記電流Ｉｏ２をパワーＭＯＳＦＥＴ１５の定格電流Ｉstdにほぼ一致させている。ここで、第１抵抗６０及び第２抵抗６４は、通電開始当初において上記電流Ｉｏ１を設定し、上記自己破壊特性曲線Ｌ４を超えないようにする役割を果たす。
なお、上記自己破壊特性曲線Ｌ４は、パワーＭＯＳＦＥＴ１５の構成や製造ばらつき等によって異なるが、外付けされたＲＣ並列回路１２の回路定数（ｒ，Ｃ，Ｒ）を調整することによって、保護対象となる各パワーＭＯＳＦＥＴの自己破壊特性曲線に応じた収束曲線を形成することができる。
【００５２】
また、図５で一点鎖線で示した曲線は、例えばランプやモータなどの負荷５０の突入電流特性について、その負荷５０に流れる負荷電流レベルと、その通電時間との関係を示した突入電流特性曲線Ｌ５である。つまり、電流異常が発生しない状態において、負荷５０への通電を開始してから定常状態になるまで負荷電流レベルの経時的変化を示している。なお、この突入電流特性曲線Ｌ５も例えば実験的に求めることができる。そして、上記収束曲線Ｌ３が、この突入電流特性曲線Ｌ５よりも高いレベル領域内に位置するように、ＲＣ並列回路１２の各回路定数（第１抵抗６０及び第２抵抗６４の抵抗値ｒ，Ｒ、コンデンサ６２の容量Ｃ）が調整されている。
【００５３】
このような構成であれば、例えば短絡異常や過電流異常などの電流異常が発生した場合、各異常電流レベルに応じた適切な通電時間（ｔ１，ｔ２）で自己復帰不能な遮断動作を実行させて、パワーＭＯＳＦＥＴ１５を自己破壊から確実に保護することができる。しかも、負荷５０への通電開始当初に流れる突入電流に対して異常検出してパワーＭＯＳＦＥＴ１５に遮断動作させることも防止できる。
【００５４】
＜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）上記各実施形態では、閾値電圧を付与する定電圧手段として、ツェナーダイオード３４を用いた構成としたが、これに限らず、ダイオード接続したＦＥＴを用いた構成であってもよい。
【００５５】
（２）上記各実施形態では、異常信号Ｓ２を受けてパワーＭＯＳＦＥＴ１５に遮断動作させる保護用論理回路４０を、電力供給制御装置１０内に設けた構成としたが、これに限らず、電力供給制御装置１０から外部に異常信号Ｓ２を出力し、外部に設けた保護回路によってパワーＭＯＳＦＥＴ１５に遮断動作させる構成であってもよい。
【００５６】
（３）上記各実施形態では、コンパレータ３２は外部端子Ｐ４の電圧が閾値電圧Ｖｒを上回ったときにハイレベルの異常信号Ｓ２を出力する正論理回路としたが、ローレベルの異常信号Ｓ２を出力する負論理回路で構成しても勿論よい。
【００５７】
（４）上記実施形態１について、実施形態２と同様に、収束曲線Ｌ１を負荷５０の突入電流特性曲線Ｌ５よりも高いレベル領域内に位置するようにして、突入電流に対する異常検出を回避する構成としてもよい。
【００５８】
（５）上記実施形態２に対して、収束曲線Ｌ２を突入電流特性曲線Ｌ５よりも高いレベル領域内において当該突入電流特性曲線Ｌ５に沿った曲線であって、他の特性曲線（上記発煙特性曲線Ｌ２や上記自己破壊特性曲線Ｌ４以外の特性曲線）よりも低いレベル領域内に位置する曲線になるようにＲＣ回路１２の回路定数を設定する構成であってもよい。
【００５９】
（６）上記実施形態では、第２抵抗６４を、第１抵抗６０の抵抗値とほぼ同じものとしたが、これに限らず、第１抵抗６０の抵抗値よりも大きいものや小さいものであってもよい。具体的には、例えば第１抵抗６０と第２抵抗６４の抵抗値の比を、１対４にする構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施形態１の電力供給制御装置の全体構成を例示するブロック図
【図２】図１の電力供給制御装置の過電流検知回路（異常検出回路）の構成を主として例示する回路図
【図３】収束曲線と発煙特性曲線とを示したグラフ
【図４】保護回路を概念的に例示するブロック図
【図５】実施形態２の収束曲線と自己破壊特性曲線と突入電流特性曲線を示したグラフ
【符号の説明】
【００６１】
１０…電力供給制御装置
１１…半導体スイッチ素子
１２…ＲＣ並列回路（変換回路）
１３…過電流検知回路（異常検出回路）
１５…パワーＭＯＳＦＥＴ（パワーＦＥＴ）
１６…センスＭＯＳＦＥＴ（センスＦＥＴ）
４０…保護用論理回路（保護回路）
５１…配線（外部回路）
６０…第１抵抗（第１抵抗素子）
６２…コンデンサ
６４…第２抵抗（第２抵抗素子）
Ｌ１，Ｌ３…収束曲線（関係曲線）
Ｌ２…発煙特性曲線
Ｌ４…自己破壊特性曲線
Ｌ５…突入電流特性曲線
Ｐ４…外部端子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワーＦＥＴを用いて電力供給制御を行う電力供給制御装置であって、
前記パワーＦＥＴと、
前記パワーＦＥＴの電流量に応じたセンス電流が流れるセンスＦＥＴと、
前記センス電流を電圧に変換する変換回路と、
前記変換回路の端子電圧と、閾値電圧との比較に基づき異常信号を出力する異常検出回路と、を備え、
前記変換回路は、前記センス電流の電流経路に対して直列接続された第１抵抗素子及びコンデンサと、これらの第１抵抗素子及びコンデンサに対して並列接続される第２抵抗素子と、を有して構成されていることを特徴とする電力供給制御装置。
【請求項２】
前記第２抵抗素子は、前記第１抵抗素子よりも抵抗値が大きいことを特徴とする請求項１に記載の電力供給制御装置。
【請求項３】
前記変換回路は、その端子電圧が前記閾値電圧に達するまでのセンス電流−通電時間の関係曲線が、前記パワーＦＥＴに連なる外部回路の発煙特性曲線よりも下の領域において当該発煙特性曲線に沿った曲線になるよう回路定数が設定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電力供給制御装置。
【請求項４】
前記変換回路は、その端子電圧が前記閾値電圧に達するまでのセンス電流−通電時間の関係曲線が、前記パワーＦＥＴの自己破壊特性曲線よりも下の領域において当該自己破壊特性曲線に沿った曲線になるよう回路定数が設定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電力供給制御装置。
【請求項５】
前記センス電流−通電時間の関係曲線が、前記パワーＦＥＴに連なる外部回路の突入電流特性曲線よりも上の領域に位置するよう前記回路定数が設定されていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の電力供給制御装置。
【請求項６】
前記変換回路は、その端子電圧が前記閾値電圧に達するまでのセンス電流−通電時間の関係曲線が、前記パワーＦＥＴに連なる外部回路の突入電流特性曲線よりも上の領域において当該突入電流特性曲線に沿った曲線になるよう回路定数が設定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電力供給制御装置。
【請求項７】
前記パワーＦＥＴ、前記センスＦＥＴ及び前記異常検出回路は、ワンチップ化された、或いは、複数のチップで構成されてワンパッケージ内に収容された半導体スイッチ素子とされ、
前記変換回路は、前記半導体スイッチ素子の外部に設けられるとともに、当該半導体スイッチの外部端子を介して前記センス電流を受けることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の電力供給制御装置。
【請求項８】
前記異常検出回路から異常信号が出力されたことを条件に、前記パワーＦＥＴに自己復帰不能な遮断動作をさせる保護回路を備えていることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の電力供給制御装置。
【請求項９】
前記パワーＦＥＴ、前記センスＦＥＴ、前記異常検出回路及び前記保護回路は、ワンチップ化された、或いは、複数のチップで構成されてワンパッケージ内に収容された半導体スイッチ素子とされ、
前記変換回路は、前記半導体スイッチ素子の外部に設けられていることを特徴とする請求項８に記載の電力供給制御装置。
【請求項１】
パワーＦＥＴを用いて電力供給制御を行う電力供給制御装置であって、
前記パワーＦＥＴと、
前記パワーＦＥＴの電流量に応じたセンス電流が流れるセンスＦＥＴと、
前記センス電流を電圧に変換する変換回路と、
前記変換回路の端子電圧と、閾値電圧との比較に基づき異常信号を出力する異常検出回路と、を備え、
前記変換回路は、前記センス電流の電流経路に対して直列接続された第１抵抗素子及びコンデンサと、これらの第１抵抗素子及びコンデンサに対して並列接続される第２抵抗素子と、を有して構成されていることを特徴とする電力供給制御装置。
【請求項２】
前記第２抵抗素子は、前記第１抵抗素子よりも抵抗値が大きいことを特徴とする請求項１に記載の電力供給制御装置。
【請求項３】
前記変換回路は、その端子電圧が前記閾値電圧に達するまでのセンス電流−通電時間の関係曲線が、前記パワーＦＥＴに連なる外部回路の発煙特性曲線よりも下の領域において当該発煙特性曲線に沿った曲線になるよう回路定数が設定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電力供給制御装置。
【請求項４】
前記変換回路は、その端子電圧が前記閾値電圧に達するまでのセンス電流−通電時間の関係曲線が、前記パワーＦＥＴの自己破壊特性曲線よりも下の領域において当該自己破壊特性曲線に沿った曲線になるよう回路定数が設定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電力供給制御装置。
【請求項５】
前記センス電流−通電時間の関係曲線が、前記パワーＦＥＴに連なる外部回路の突入電流特性曲線よりも上の領域に位置するよう前記回路定数が設定されていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の電力供給制御装置。
【請求項６】
前記変換回路は、その端子電圧が前記閾値電圧に達するまでのセンス電流−通電時間の関係曲線が、前記パワーＦＥＴに連なる外部回路の突入電流特性曲線よりも上の領域において当該突入電流特性曲線に沿った曲線になるよう回路定数が設定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電力供給制御装置。
【請求項７】
前記パワーＦＥＴ、前記センスＦＥＴ及び前記異常検出回路は、ワンチップ化された、或いは、複数のチップで構成されてワンパッケージ内に収容された半導体スイッチ素子とされ、
前記変換回路は、前記半導体スイッチ素子の外部に設けられるとともに、当該半導体スイッチの外部端子を介して前記センス電流を受けることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の電力供給制御装置。
【請求項８】
前記異常検出回路から異常信号が出力されたことを条件に、前記パワーＦＥＴに自己復帰不能な遮断動作をさせる保護回路を備えていることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の電力供給制御装置。
【請求項９】
前記パワーＦＥＴ、前記センスＦＥＴ、前記異常検出回路及び前記保護回路は、ワンチップ化された、或いは、複数のチップで構成されてワンパッケージ内に収容された半導体スイッチ素子とされ、
前記変換回路は、前記半導体スイッチ素子の外部に設けられていることを特徴とする請求項８に記載の電力供給制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−１９７２８（Ｐ２００７−１９７２８Ａ）
【公開日】平成１９年１月２５日（２００７．１．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１９７６２６（Ｐ２００５−１９７６２６）
【出願日】平成１７年７月６日（２００５．７．６）
【出願人】（３９５０１１６６５）株式会社オートネットワーク技術研究所 (2,668)
【出願人】（０００１８３４０６）住友電装株式会社 (6,135)
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１月２５日（２００７．１．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月６日（２００５．７．６）
【出願人】（３９５０１１６６５）株式会社オートネットワーク技術研究所 (2,668)
【出願人】（０００１８３４０６）住友電装株式会社 (6,135)
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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