電力供給制御装置
【課題】ＭＯＳＦＥＴを正常に通電動作させた後に電源電圧がオン可能レベルよりもある程度低下しても、その通電状態を保持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】電源電圧Ｖcc（生成電圧Ｖin）が第１レベルと第２レベルとの間のレベルまで低下したとき（Ａ期間）は、電源電圧Ｖcc（生成電圧Ｖin）が第１レベルを下回った時点ではヒステリシス回路２９からの出力信号Ｓ４がローレベルのままとされ、放電阻止用ＦＥＴ２８がオフした放電阻止状態が継続される。つまり、充電回路２５の駆動によって蓄積されたゲート電荷の放電を阻止してゲート電圧を維持することでパワーＭＯＳＦＥＴ１４の通電状態が保持され、負荷１１への電力供給が継続される。
【解決手段】電源電圧Ｖcc（生成電圧Ｖin）が第１レベルと第２レベルとの間のレベルまで低下したとき（Ａ期間）は、電源電圧Ｖcc（生成電圧Ｖin）が第１レベルを下回った時点ではヒステリシス回路２９からの出力信号Ｓ４がローレベルのままとされ、放電阻止用ＦＥＴ２８がオフした放電阻止状態が継続される。つまり、充電回路２５の駆動によって蓄積されたゲート電荷の放電を阻止してゲート電圧を維持することでパワーＭＯＳＦＥＴ１４の通電状態が保持され、負荷１１への電力供給が継続される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイサイドドライブで用いられる電力供給制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力供給制御装置には、下記特許文献１に示すように、ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴをプラス電源と負荷との間に挿入して電流制御を行う、いわゆるハイサイドドライバとして使用されるものがある。このものでは、上記ＭＯＳＦＥＴを十分にオン（通電動作）させるためには、そのゲート電圧を電源電圧以上（一般には電源電圧の２倍程度の電圧）とする必要があり、このためにゲート駆動回路（チャージポンプ回路）が必要となる。具体的には、ゲート駆動回路は、電力供給制御装置に外部からオン指令信号が入力されたときに、電源電圧に基づく入力電圧を昇圧した出力電圧をゲートに与えてＭＯＳＦＥＴをオンさせる。
【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、ゲート駆動回路の入力電圧は電源電圧に基づき生成されているため、この電源電圧がある程度低くなると、これに応じて上記入力電圧も低下する。そして、電源電圧が所定値（以下、「オン可能レベル」という）よりも低くなると、これに応じて低下した入力電圧をゲート駆動回路で昇圧してもＭＯＳＦＥＴを十分にオンさせる程度にゲート電圧を持ち上げることができなくなり、正常な電力供給制御が行えなくなるおそれがある。従って、ハイサイドドライバとして用いられる電力供給制御装置では、電源電圧が上記オン可能レベルよりも低いときにオン指令信号が入力されても、ＭＯＳＦＥＴをターンオンさせないようにする必要がある。
【０００４】
このために、従来の電力供給制御装置では、電源電圧が上記オン可能レベルよりも低いときには、常に、ゲート駆動回路を停止させ、かつ、ゲート電荷を放電させる放電回路（ターンオフ回路）を駆動させてＭＯＳＦＥＴを強制的にオフ状態に保持する構成とされていた。つまり、この従来の構成では、電源電圧がオン可能レベル以上の状態でオン指令信号が入力されてＭＯＳＦＥＴが正常にオンされた後に、電源電圧がオン可能レベルよりも低下したときには、その時点でＭＯＳＦＥＴが即時的に強制オフされてしまう。
【０００５】
ここで、例えば、車両に搭載されその車両用電源（バッテリー）によって駆動される電力供給制御装置では、オン指令信号が入力されてＭＯＳＦＥＴが正常にオンされた後、エンジン始動時に車両用電源の電源電圧が一時的に低下することがある。特に、車両用電源の充電量が低下している場合には、エンジン始動時に電源電圧が一時的にオン可能レベルよりも低くなることがある。このような場合、上記従来のものでは、エンジン始動時に電源電圧がオン可能レベルを下回った時点でＭＯＳＦＥＴが即時的に強制オフされてしまうことがあるという問題があった。
【０００６】
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、その目的は、ＭＯＳＦＥＴを正常に通電動作させた後に電源電圧がオン可能レベルよりもある程度低下しても、その通電状態を保持することが可能な電力供給制御装置を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、電源と負荷との間に設けられて前記電源から前記負荷への電力供給を制御する電力供給制御装置であって、前記電源から前記負荷への通電路に配されるｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴと、外部からのオン指令信号が入力されるとともに前記電源の電源電圧が第１レベル以上であることを条件に、前記ＭＯＳＦＥＴのゲートに充電電流を流して当該ＭＯＳＦＥＴに通電動作を行わせるゲート駆動回路と、前記ゲート駆動回路によって前記ＭＯＳＦＥＴが通電状態とされ、かつ、前記オン指令信号が入力された状態では、前記電源電圧が前記第１レベルよりも低い第２レベルに低下するまで前記ＭＯＳＦＥＴのゲート電荷の放電を阻止する放電阻止回路と、を備える。
【０００８】
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、前記放電阻止回路は、前記電源電圧が前記第２レベルを下回ったことを条件に前記ゲート電荷の放電を行う。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項２に記載の電力供給制御装置において、前記放電阻止回路は、前記ゲートからの放電経路に設けられたスイッチ素子を有し、このスイッチ素子をオンオフさせることで前記ゲート電荷の放電とその阻止とを行う構成とされている。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項３に記載の電力供給制御装置において、前記オン指令信号が入力されたことを条件に前記電源電圧に基づき定電圧を生成するための定電圧電源回路を備え、前記放電阻止回路は、前記定電圧電源回路の生成電圧が前記第１レベルを超えたときに前記スイッチ素子にターンオフさせ、前記生成電圧が前記第２レベルを下回ったときに前記スイッチ素子にターンオンさせるヒステリシス回路を備える。
【発明の効果】
【００１１】
＜請求項１の発明＞
本構成によれば、ゲート駆動回路によってＭＯＳＦＥＴが正常に通電動作された後に、電源電圧が第１レベル（例えばＭＯＳＦＥＴを十分にターンオンさせるために必要なオン可能レベル）を下回っても、第２レベルに低下するまでは電圧にＭＯＳＦＥＴのゲートからの放電が阻止されるから、ＭＯＳＦＥＴの通電状態を保持できる。
【００１２】
＜請求項２の発明＞
例えば、電源電圧が、電力供給制御装置に設けられオン指令信号及びオフ指令信号に基づきゲート駆動回路等を制御する制御回路が動作可能なレベルを下回る程度まで低下した場合には、オフ指令信号が入力されてもＭＯＳＦＥＴに遮断動作をさせることができなくなるおそれがある。そこで、本構成によれば、電源電圧が第２レベルを下回ったことを条件にゲート電荷の放電を行ってＭＯＳＦＥＴに遮断動作させるようにした。
【００１３】
＜請求項３の発明＞
本構成によれば、ゲートからの放電経路中に設けられたスイッチ素子をオンオフさせることによってゲート電荷の放電とその阻止とを行うようにしている。
【００１４】
＜請求項４の発明＞
電源電圧に基づき定電圧を生成するための定電圧電源回路を備えて、この生成電圧によって駆動させる電力供給制御装置では、電源電圧が上記定電圧よりも低いレベルまで低下した場合には、定電圧電源回路の生成電圧は電源電圧に応じたレベルになる。そこで、本構成では、ヒステリシス回路を用いて、定電圧電源回路の生成電圧が第１レベルを超えたときにスイッチ素子にターンオフ（ゲート電荷の放電阻止）させ、生成電圧が第２レベルを下回ったときにスイッチ素子にターンオン（ゲート電荷の放電開始）させる構成とした。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施形態１を図１，２を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態に係る電力供給制御装置１０の全体構成のブロック図である。この電力供給制御装置１０は図示しない車両に搭載され、その車両用電源（以下、「電源１２」）から負荷１１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、ワイパー用モータやデフォッガー用ヒータなどへの電力供給制御を行うために使用される。また、電力供給制御装置１０は、ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴ（以下、「パワーＭＯＳＦＥＴ１４」という）をプラスの電源１２と負荷１１との間に挿入して電流制御を行う、いわゆるハイサイドドライバとして使用される。
【００１６】
（１）基本構成
電力供給制御装置１０は、電源１２から負荷１１への通電路１３中に設けられるパワーＦＥＴとしてのＭＯＳＦＥＴ１４を備えている。そして、電力供給制御装置１０は、パワーＭＯＳＦＥＴ１４のゲートに定電圧信号、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を与えてオンオフ動作させることで、この出力段のパワーＭＯＳＦＥＴ１４に連なる負荷１１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、この電力供給制御装置１０は、入力端子Ｐ１が外部の操作スイッチ１５に接続される構成をなし、この操作スイッチ１５がオンとなることで動作するようになっている。具体的には、入力端子Ｐ１は、抵抗１５ａを介して操作スイッチ１５に接続され、抵抗１５ａと操作スイッチ１５との接続点が抵抗１５ｂを介して電源１２に接続されており、入力端子Ｐ１は、操作スイッチ１５がオフしているときは、電源電圧Ｖcc側にプルアップされている。
【００１７】
電力供給制御装置１０は、図１に示すように、上記入力端子Ｐ１と、電源１２に接続される電源端子Ｐ２及びタブ端子Ｐ３と、負荷１１に接続される負荷接続端子Ｐ４と、例えば車両のボディなどに接続されてグランド電位とされるグランド端子Ｐ５と、を備えた半導体スイッチ装置１７（半導体ディバイス）として構成されている。
【００１８】
半導体スイッチ装置１７には、主として、入力インターフェース部１８、内部グランド生成部１９、コントロールロジック部２０、ゲート駆動部２１が備えられている。入力インターフェース部１８は、入力側が入力端子Ｐ１に接続されており、操作スイッチ１５がオフしているときにハイレベルの制御信号Ｓ１が入力され、オンしているときにローレベルの制御信号Ｓ１が入力され、この制御信号Ｓ１が内部グランド生成部１９及びコントロールロジック部２０に与えられる。
【００１９】
内部グランド生成部１９は、定電圧電源生成回路としての内部電源生成回路２２を備え、この内部電源生成回路２２は、入力側が上記電源端子Ｐ２に接続されるとともに、出力側がスイッチ素子としてのＦＥＴ２３及びを抵抗２４を介してグランド端子Ｐ５に接続されている。内部グランド生成部１９は、入力インターフェース部１８からローレベルの制御信号Ｓ１を受けることでＦＥＴ２３がオンして内部電源生成回路２２が通電し、これにより、電源電圧Ｖccよりも所定の定電圧Ｖｘ分（本実施形態では例えば６Ｖ）だけ低い内部グランドＧＮＤ２を生成する。そして、電源電圧Ｖccから内部グランドＧＮＤ２を差し引いた生成電圧Ｖinがコントロールロジック部２０に供給されることで、このコントロールロジック部２０が動作可能な状態となる。なお、このような構成により、電源電圧Ｖccが上記定電圧Ｖｘよりも低くなっている場合には、内部電源生成回路２２の生成電圧Ｖinは概ね電源電圧Ｖccと等しくなる。従って、後述するように、電源電圧Ｖccが低い場合には、それと等価的な値を示す生成電圧Ｖinを見ることにより、電源電圧Ｖccのレベル変動を見ることができる。
【００２０】
コントロールロジック部２０は、内部電源生成回路２２の生成電圧Ｖinが第２レベル以上で動作可能となる。この第２レベルは本実施形態では例えば３Ｖである。コントロールロジック部２０は、入力インターフェース部１８から上記ローレベルの制御信号Ｓ１を受けたときには、そのときの電源電圧Ｖcc（内部電源生成回路２２の生成電圧Ｖin）が第１レベル（＞第２レベル 上記の「オン可能レベル」に相当）以上であることを条件に、ゲート駆動部２１によってパワーＭＯＳＦＥＴ１４に通電動作（ターンオン）をさせる。
【００２１】
ここで、後述するようにパワーＭＯＳＦＥＴ１４をゲート駆動するための充電回路２５は、電源電圧Ｖccを入力電圧として昇圧してゲート電圧を電源電圧Ｖccよりも高い電圧に持ち上げることで当該パワーＭＯＳＦＥＴ１４に通電動作を行わせる。従って、電源電圧Ｖccがある程度低いときには、このパワーＭＯＳＦＥＴ１４に十分な通電動作をさせるために必要なレベルまでゲート電圧を持ち上げることができない。従って、上記したように、コントロールロジック部２０は、パワーＭＯＳＦＥＴ１４に十分な通電動作をさせることが可能な第１レベル（本実施形態では例えば４．５Ｖ）以上であることを条件に充電回路２５を駆動させる構成としている。
【００２２】
一方、コントロールロジック部２０は、ハイレベルの制御信号Ｓ１を受けるとゲート駆動部２１によってパワーＭＯＳＦＥＴ１４に遮断動作（ターンオフ）をさせる。従って、この実施形態では、ローレベルの制御信号Ｓ１がパワーＭＯＳＦＥＴ１４に通電動作をさせるための「オン指令信号」に相当し、ハイレベルの制御信号Ｓ１がパワーＭＯＳＦＥＴ１４に遮断動作をさせるための「オフ指令信号」に相当する。
【００２３】
ゲート駆動部２１は、電源端子Ｐ２とパワーＭＯＳＦＥＴ１４のゲートとの間に接続された充電回路２５、及び、パワーＭＯＳＦＥＴ１４のゲートと負荷接続端子Ｐ４との間に接続された放電回路２６を備える。充電回路２５は、チャージポンプ回路であって、電源電圧Ｖcc（生成電圧Ｖin）が第１レベル以上のときに上記ローレベルの制御信号Ｓ１（オン指令信号）を受けているコントロールロジック部２０から駆動信号Ｓ２が与えられて駆動し、パワーＭＯＳＦＥＴ１４のゲート電圧を電源電圧Ｖccの略２倍の電圧まで持ち上げて、パワーＭＯＳＦＥＴ１４に十分な通電動作をさせる。一方、放電回路２６は、上記ハイレベルの制御信号Ｓ１（オフ指令信号）を受けているコントロールロジック部２０から駆動信号Ｓ３を与えられて駆動し、パワーＭＯＳＦＥＴ１４に蓄積されたゲート電荷を放電しパワーＭＯＳＦＥＴ１４に遮断動作をさせる。以下、このようにハイレベルの制御信号Ｓ１に基づくパワーＭＯＳＦＥＴ１４の遮断（動作）を「通常遮断（動作）」という。
【００２４】
（２）電源電圧低下時対策
半導体スイッチ装置１７には、パワーＭＯＳＦＥＴ１４に通電状態になっている間に、電源電圧Ｖccが上記第１レベルよりも低くなったときでもその通電状態を保持するための放電阻止回路２７が備えられている。この放電阻止回路２７は、パワーＭＯＳＦＥＴ１４のゲートと負荷接続端子Ｐ４との間に接続されたスイッチ素子としての放電阻止用ＦＥＴ２８と、上記内部電源生成回路２２の生成電圧Ｖinを入力電圧とするヒステリシス回路２９とを備えて構成されている。
【００２５】
ヒステリシス回路２９は、内部電源生成回路２２の生成電圧Ｖinが増加して第１レベルを超えたときに放電阻止用ＦＥＴ２８をターンオフ（放電阻止）させるためのローレベルの出力信号Ｓ４を出力し、その後に、生成電圧Ｖinが減少して上記第２レベルを下回ったときに放電阻止用ＦＥＴ２８をターンオン（放電）させるためのハイレベルの出力信号Ｓ４を出力する。
【００２６】
具体的には、内部電源生成回路２２の入出力間には抵抗３０及び抵抗３１が直列接続されており、この抵抗３１には抵抗３２及びＦＥＴ３３が並列接続されている。また、内部電源生成回路２２の入出力間には、ＦＥＴ３４と定電流素子３５とが直列接続されており、このＦＥＴ３４のゲートに抵抗３０及び抵抗３１による分圧電圧が与えられるようになっている。更に、内部電源生成回路２２の入出力間には、定電流素子３６とＦＥＴ３７とが直列接続されており、このＦＥＴ３７と上記ＦＥＴ３３とのゲート同士がＦＥＴ３４のドレイン側に共通接続されている。なお、本実施形態では、ＦＥＴ３４の閾値電圧は例えば１．５Ｖに設定されている。また、抵抗３０〜３２は、抵抗比が１：２：２に設定されている。
【００２７】
このような構成により、内部電源生成回路２２の生成電圧Ｖinが第１レベルに達する前まではＦＥＴ３３，３４，３７はいずれもオフしており、第１レベルに達したときにＦＥＴ３４のゲート−ソース間電圧が閾値電圧（１．５Ｖ）となってオンし、これに伴ってＦＥＴ３３，３７もオンし、出力信号Ｓ４がハイレベルからローレベルに反転する。コントロールロジック部２０は、ＦＥＴ３４のドレインに接続されており、このドレイン電位がローレベルからハイレベルに反転したことに基づき内部電源生成回路２２の生成電圧Ｖinが第１レベル以上になっていることを認識できる。一度、生成電圧Ｖinが第１レベル以上になると、ＦＥＴ３３がオンし、出力信号Ｓ４がローレベルからハイレベルに反転する閾値が第２レベルとなる。
【００２８】
ゲート駆動部２１には、電源端子Ｐ２と、ＦＥＴ２３及びを抵抗２４の接続点（ＧＮＤ１）との間において、互いに直列接続されたＦＥＴ４０及び定電流素子４１と、互いに直列接続されたＦＥＴ４２及び定電流素子４３とが備えられている。ＦＥＴ４０は、ヒステリシス回路２９からのローレベルの出力信号Ｓ４をゲートに受けることでオンし、これに伴って、ＦＥＴ４０のドレインにゲートが接続されたＦＥＴ４２がオンし、上記放電阻止用ＦＥＴ２８がターンオフし、パワーＭＯＳＦＥＴ１４のゲート電荷の放電経路を遮断してパワーＭＯＳＦＥＴ１４の通電状態を維持させるように働く。
【００２９】
一方、ヒステリシス回路２９からの出力信号Ｓ４がローレベルからハイレベルに反転すると、上記放電阻止用ＦＥＴ２８がターンオンし、パワーＭＯＳＦＥＴ１４のゲート電荷を放電させてパワーＭＯＳＦＥＴ１４に遮断動作をさせる。このときの遮断動作は、オン指令信号が入力されているときにパワーＭＯＳＦＥＴ１４を強制的に遮断するものであり、以下、これを「第１強制遮断（動作）」という。なお、上記定電流素子３５，３６，４１，４３は、抵抗等の抵抗性回路素子であってもよい。
【００３０】
図２には、電源電圧Ｖccのレベル変動による放電阻止回路２７の動作を示すタイムチャートである。なお、同図中の第３レベル（＜第２レベル）は、放電阻止用ＦＥＴ２８をオンさせるのに必要な電源電圧Ｖccのレベルである。
【００３１】
当初、電源電圧Ｖccが定電圧Ｖｘ以上であるときに、操作スイッチ１５がオンされローレベルの制御信号Ｓ１（オン指令信号）が電力供給制御装置１０に入力されると、内部電源生成回路２２の生成電圧Ｖinが上昇し、上記定電圧Ｖｘが生成される。この過程において、生成電圧Ｖinが第３レベルに達した時点で放電阻止用ＦＥＴ２８がターンオンし、更に第１レベルに達した時点でヒステリシス回路２９からの出力信号Ｓ４がハイレベルからローレベルに反転し、放電阻止用ＦＥＴ２８がオフした放電阻止状態となる。また、上記生成電圧Ｖinが第１レベル以上となったときに、ゲート駆動部２１の充電回路２５が、コントロールロジック部２０から駆動信号Ｓ２に基づき駆動し、パワーＭＯＳＦＥＴ１４にターンオンさせて通電状態とする。
【００３２】
ここで、この通電状態になった後に、例えばエンジン始動時に電源１２の電源電圧Ｖccが一時的に低下することがある。特に、電源１２の充電量が低下しているときには、エンジン始動時に電源電圧Ｖccが一時的に第１レベルよりも低くなることがある。電源電圧Ｖccが内部電源生成回路２２で生成すべき定電圧Ｖｘ以下まで低下した場合には、内部電源生成回路２２の生成電圧Ｖinも電源電圧Ｖccと同レベルまで低下する。
【００３３】
図２に示すように、電源電圧Ｖcc（生成電圧Ｖin）が第１レベルと第２レベルとの間のレベルまで低下したとき（同図Ａ期間）は、電源電圧Ｖcc（生成電圧Ｖin）が第１レベルを下回った時点ではヒステリシス回路２９からの出力信号Ｓ４がローレベルのままとされ、放電阻止用ＦＥＴ２８がオフした放電阻止状態が継続される。つまり、充電回路２５の駆動によって蓄積されたゲート電荷の放電を阻止してゲート電圧を維持することでパワーＭＯＳＦＥＴ１４の通電状態が保持され、負荷１１への電力供給が継続される。このとき、内部電源生成回路２２の生成電圧Ｖinはまだコントロールロジック部２０を動作可能な第２レベル以上になっているから、この状態で、ハイレベルの制御信号Ｓ１（オフ指令信号）が電力供給制御装置１０に入力されても、コントロールロジック部２０が正常に動作し、放電回路２６を駆動させてパワーＭＯＳＦＥＴ１４に通常遮断動作をさせることができる。
【００３４】
これに対して、電源電圧Ｖcc（生成電圧Ｖin）が第２レベルよりも低いレベルまで低下したとき（同図Ｂ，Ｃ期間）は、電源電圧Ｖcc（生成電圧Ｖin）が第２レベルを下回った時点ではヒステリシス回路２９からの出力信号Ｓ４がローレベルからハイレベルに反転し、放電阻止用ＦＥＴ２８がターンオンして第１強制遮断動作が行われる。前述したように電源電圧Ｖcc（生成電圧Ｖin）が第２レベルを下回った場合には、コントロールロジック部２０が正常に動作できなくなり、この状態でハイレベルの制御信号Ｓ１が電力供給制御装置１０に入力されても、通常遮断動作が行われないという事態を回避するためである。その後、電源電圧Ｖcc（生成電圧Ｖin）が第１レベルを上回った時点で放電阻止用ＦＥＴ２８がターンオフされ、充電回路２５によってパワーＭＯＳＦＥＴが通電状態に復帰される。
【００３５】
なお、Ｃ期間においては、電源電圧Ｖcc（生成電圧Ｖin）が第３レベルを下回っているときは、放電阻止用ＦＥＴ２８がオフされるが、その前後のタイミングでの放電阻止用ＦＥＴ２８のターンオフによってゲート電荷が放電されパワーＭＯＳＦＥＴを遮断動作させることができる。
【００３６】
以上のように、本実施形態によれば、電源電圧Ｖcc（生成電圧Ｖin）が第１レベル以上でローレベルの制御信号Ｓ１が入力されて正常にパワーＭＯＳＦＥＴ１４が通電状態になったあと、電源電圧Ｖcc（生成電圧Ｖin）が第１レベルを下回っても、コントロールロジック部２０を正常に動作可能な第２レベルを下回らない限り、パワーＭＯＳＦＥＴ１４の通電状態を保持して負荷１１への電力供給を継続することができる。
【００３７】
（３）グランド端子未接続対策
半導体スイッチ装置１７には、グランド端子Ｐ５が正規に接地箇所に接続されておらず、グランド端子Ｐ５の電位ＶgndがパワーＭＯＳＦＥＴ１４のソース電位Ｖsよりも第４レベル以上高くなっているときに、パワーＭＯＳＦＥＴ１４を強制遮断状態とする強制遮断回路５０が備えられている。なお、この強制遮断回路５０による強制遮断（状態）を、「第２強制遮断（状態）」という。
【００３８】
この強制遮断回路５０は、パワーＭＯＳＦＥＴ１４のゲート−ソース間に接続されたスイッチ素子としての短絡用ＦＥＴ５１を備える。短絡用ＦＥＴ５１のゲートには、抵抗５２及び上記抵抗２４を介してグランド端子Ｐ５に接続されており、このグランド端子Ｐ５の電位Ｖgndに応じた電圧がゲートに与えられるようになっている。また、短絡用ＦＥＴ５１のゲート−ソース間には抵抗５３が接続されている。
【００３９】
この短絡用ＦＥＴ５１は、パワーＭＯＳＦＥＴ１４のソース電位Ｖsに対するグランド端子Ｐ５の電位Ｖgndの電位差が、上記第４レベル以上になっているときにオンしてパワーＭＯＳＦＥＴ１４のゲート−ソース間を短絡させることで、当該パワーＭＯＳＦＥＴ１４を第２強制遮断状態とする。
【００４０】
ここで、グランド端子Ｐ５が正規に接地され、かつ、パワーＭＯＳＦＥＴ１４が通常遮断状態にあるとき（ハイレベルの制御信号Ｓ１を受けているとき）でも、例えば車両用ボディにおいてグランド端子Ｐ５が接地される箇所と負荷１１が接地される箇所とがある程度の距離だけ離れている場合には両者に電位差が生じていることがある。つまり、グランド端子Ｐ５の電位Ｖgndが、パワーＭＯＳＦＥＴ１４のソース電位Ｖs（負荷１１の接地電位）よりもあるレベル（第５レベル）だけ高くなっていることがある。また、上記第４レベルがパワーＭＯＳＦＥＴ１４の閾値電圧（パワーＭＯＳＦＥＴ１４の通電が開始されるときのゲート−ソース間電圧）よりも大きいレベルに設定された場合には、グランド端子Ｐ５が正規に接地されておらず、グランド端子Ｐ５の電位Ｖgndが、パワーＭＯＳＦＥＴ１４のソース電位Ｖs（負荷１１の接地電位）よりも上記閾値電圧分だけ高くなった時点でパワーＭＯＳＦＥＴ１４に通電動作をさせてしまうことになる。
【００４１】
そこで、本実施形態では、上記第４レベルを、グランド端子Ｐ５が正規に接地され、かつ、パワーＭＯＳＦＥＴ１４が通常遮断状態にあるときにおけるグランド端子Ｐ５とパワーＭＯＳＦＥＴ１４のソースとの電位差よりも大きく、パワーＭＯＳＦＥＴ１４の閾値電圧よりも小さいレベルに設定されている。これにより、グランド端子Ｐ５が正規に接地された状態で上記第２強制遮断状態になってしまうことを防止することができる。また、グランド端子Ｐ５が接地されていない状態でパワーＭＯＳＦＥＴ１４が通電動作することを防止しつつ確実に第２強制遮断状態とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態に係る電力供給制御装置の全体構成を示すブロック図
【図２】電源電圧のレベル変動による放電阻止回路の動作を示すタイムチャート
【符号の説明】
【００４３】
１０…電力供給制御装置
１１…負荷
１２…電源
１３…通電路
１４…パワーＭＯＳＦＥＴ（ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴ）
２１…ゲート駆動部（ゲート駆動回路）
２２…内部電源生成回路（定電圧電源生成回路）
２７…放電阻止回路
２８…放電阻止用ＦＥＴ（スイッチ素子）
２９…ヒステリシス回路
Ｖcc…電源電圧
Ｖin…生成電圧
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイサイドドライブで用いられる電力供給制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力供給制御装置には、下記特許文献１に示すように、ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴをプラス電源と負荷との間に挿入して電流制御を行う、いわゆるハイサイドドライバとして使用されるものがある。このものでは、上記ＭＯＳＦＥＴを十分にオン（通電動作）させるためには、そのゲート電圧を電源電圧以上（一般には電源電圧の２倍程度の電圧）とする必要があり、このためにゲート駆動回路（チャージポンプ回路）が必要となる。具体的には、ゲート駆動回路は、電力供給制御装置に外部からオン指令信号が入力されたときに、電源電圧に基づく入力電圧を昇圧した出力電圧をゲートに与えてＭＯＳＦＥＴをオンさせる。
【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、ゲート駆動回路の入力電圧は電源電圧に基づき生成されているため、この電源電圧がある程度低くなると、これに応じて上記入力電圧も低下する。そして、電源電圧が所定値（以下、「オン可能レベル」という）よりも低くなると、これに応じて低下した入力電圧をゲート駆動回路で昇圧してもＭＯＳＦＥＴを十分にオンさせる程度にゲート電圧を持ち上げることができなくなり、正常な電力供給制御が行えなくなるおそれがある。従って、ハイサイドドライバとして用いられる電力供給制御装置では、電源電圧が上記オン可能レベルよりも低いときにオン指令信号が入力されても、ＭＯＳＦＥＴをターンオンさせないようにする必要がある。
【０００４】
このために、従来の電力供給制御装置では、電源電圧が上記オン可能レベルよりも低いときには、常に、ゲート駆動回路を停止させ、かつ、ゲート電荷を放電させる放電回路（ターンオフ回路）を駆動させてＭＯＳＦＥＴを強制的にオフ状態に保持する構成とされていた。つまり、この従来の構成では、電源電圧がオン可能レベル以上の状態でオン指令信号が入力されてＭＯＳＦＥＴが正常にオンされた後に、電源電圧がオン可能レベルよりも低下したときには、その時点でＭＯＳＦＥＴが即時的に強制オフされてしまう。
【０００５】
ここで、例えば、車両に搭載されその車両用電源（バッテリー）によって駆動される電力供給制御装置では、オン指令信号が入力されてＭＯＳＦＥＴが正常にオンされた後、エンジン始動時に車両用電源の電源電圧が一時的に低下することがある。特に、車両用電源の充電量が低下している場合には、エンジン始動時に電源電圧が一時的にオン可能レベルよりも低くなることがある。このような場合、上記従来のものでは、エンジン始動時に電源電圧がオン可能レベルを下回った時点でＭＯＳＦＥＴが即時的に強制オフされてしまうことがあるという問題があった。
【０００６】
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、その目的は、ＭＯＳＦＥＴを正常に通電動作させた後に電源電圧がオン可能レベルよりもある程度低下しても、その通電状態を保持することが可能な電力供給制御装置を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、電源と負荷との間に設けられて前記電源から前記負荷への電力供給を制御する電力供給制御装置であって、前記電源から前記負荷への通電路に配されるｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴと、外部からのオン指令信号が入力されるとともに前記電源の電源電圧が第１レベル以上であることを条件に、前記ＭＯＳＦＥＴのゲートに充電電流を流して当該ＭＯＳＦＥＴに通電動作を行わせるゲート駆動回路と、前記ゲート駆動回路によって前記ＭＯＳＦＥＴが通電状態とされ、かつ、前記オン指令信号が入力された状態では、前記電源電圧が前記第１レベルよりも低い第２レベルに低下するまで前記ＭＯＳＦＥＴのゲート電荷の放電を阻止する放電阻止回路と、を備える。
【０００８】
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、前記放電阻止回路は、前記電源電圧が前記第２レベルを下回ったことを条件に前記ゲート電荷の放電を行う。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項２に記載の電力供給制御装置において、前記放電阻止回路は、前記ゲートからの放電経路に設けられたスイッチ素子を有し、このスイッチ素子をオンオフさせることで前記ゲート電荷の放電とその阻止とを行う構成とされている。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項３に記載の電力供給制御装置において、前記オン指令信号が入力されたことを条件に前記電源電圧に基づき定電圧を生成するための定電圧電源回路を備え、前記放電阻止回路は、前記定電圧電源回路の生成電圧が前記第１レベルを超えたときに前記スイッチ素子にターンオフさせ、前記生成電圧が前記第２レベルを下回ったときに前記スイッチ素子にターンオンさせるヒステリシス回路を備える。
【発明の効果】
【００１１】
＜請求項１の発明＞
本構成によれば、ゲート駆動回路によってＭＯＳＦＥＴが正常に通電動作された後に、電源電圧が第１レベル（例えばＭＯＳＦＥＴを十分にターンオンさせるために必要なオン可能レベル）を下回っても、第２レベルに低下するまでは電圧にＭＯＳＦＥＴのゲートからの放電が阻止されるから、ＭＯＳＦＥＴの通電状態を保持できる。
【００１２】
＜請求項２の発明＞
例えば、電源電圧が、電力供給制御装置に設けられオン指令信号及びオフ指令信号に基づきゲート駆動回路等を制御する制御回路が動作可能なレベルを下回る程度まで低下した場合には、オフ指令信号が入力されてもＭＯＳＦＥＴに遮断動作をさせることができなくなるおそれがある。そこで、本構成によれば、電源電圧が第２レベルを下回ったことを条件にゲート電荷の放電を行ってＭＯＳＦＥＴに遮断動作させるようにした。
【００１３】
＜請求項３の発明＞
本構成によれば、ゲートからの放電経路中に設けられたスイッチ素子をオンオフさせることによってゲート電荷の放電とその阻止とを行うようにしている。
【００１４】
＜請求項４の発明＞
電源電圧に基づき定電圧を生成するための定電圧電源回路を備えて、この生成電圧によって駆動させる電力供給制御装置では、電源電圧が上記定電圧よりも低いレベルまで低下した場合には、定電圧電源回路の生成電圧は電源電圧に応じたレベルになる。そこで、本構成では、ヒステリシス回路を用いて、定電圧電源回路の生成電圧が第１レベルを超えたときにスイッチ素子にターンオフ（ゲート電荷の放電阻止）させ、生成電圧が第２レベルを下回ったときにスイッチ素子にターンオン（ゲート電荷の放電開始）させる構成とした。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施形態１を図１，２を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態に係る電力供給制御装置１０の全体構成のブロック図である。この電力供給制御装置１０は図示しない車両に搭載され、その車両用電源（以下、「電源１２」）から負荷１１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、ワイパー用モータやデフォッガー用ヒータなどへの電力供給制御を行うために使用される。また、電力供給制御装置１０は、ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴ（以下、「パワーＭＯＳＦＥＴ１４」という）をプラスの電源１２と負荷１１との間に挿入して電流制御を行う、いわゆるハイサイドドライバとして使用される。
【００１６】
（１）基本構成
電力供給制御装置１０は、電源１２から負荷１１への通電路１３中に設けられるパワーＦＥＴとしてのＭＯＳＦＥＴ１４を備えている。そして、電力供給制御装置１０は、パワーＭＯＳＦＥＴ１４のゲートに定電圧信号、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を与えてオンオフ動作させることで、この出力段のパワーＭＯＳＦＥＴ１４に連なる負荷１１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、この電力供給制御装置１０は、入力端子Ｐ１が外部の操作スイッチ１５に接続される構成をなし、この操作スイッチ１５がオンとなることで動作するようになっている。具体的には、入力端子Ｐ１は、抵抗１５ａを介して操作スイッチ１５に接続され、抵抗１５ａと操作スイッチ１５との接続点が抵抗１５ｂを介して電源１２に接続されており、入力端子Ｐ１は、操作スイッチ１５がオフしているときは、電源電圧Ｖcc側にプルアップされている。
【００１７】
電力供給制御装置１０は、図１に示すように、上記入力端子Ｐ１と、電源１２に接続される電源端子Ｐ２及びタブ端子Ｐ３と、負荷１１に接続される負荷接続端子Ｐ４と、例えば車両のボディなどに接続されてグランド電位とされるグランド端子Ｐ５と、を備えた半導体スイッチ装置１７（半導体ディバイス）として構成されている。
【００１８】
半導体スイッチ装置１７には、主として、入力インターフェース部１８、内部グランド生成部１９、コントロールロジック部２０、ゲート駆動部２１が備えられている。入力インターフェース部１８は、入力側が入力端子Ｐ１に接続されており、操作スイッチ１５がオフしているときにハイレベルの制御信号Ｓ１が入力され、オンしているときにローレベルの制御信号Ｓ１が入力され、この制御信号Ｓ１が内部グランド生成部１９及びコントロールロジック部２０に与えられる。
【００１９】
内部グランド生成部１９は、定電圧電源生成回路としての内部電源生成回路２２を備え、この内部電源生成回路２２は、入力側が上記電源端子Ｐ２に接続されるとともに、出力側がスイッチ素子としてのＦＥＴ２３及びを抵抗２４を介してグランド端子Ｐ５に接続されている。内部グランド生成部１９は、入力インターフェース部１８からローレベルの制御信号Ｓ１を受けることでＦＥＴ２３がオンして内部電源生成回路２２が通電し、これにより、電源電圧Ｖccよりも所定の定電圧Ｖｘ分（本実施形態では例えば６Ｖ）だけ低い内部グランドＧＮＤ２を生成する。そして、電源電圧Ｖccから内部グランドＧＮＤ２を差し引いた生成電圧Ｖinがコントロールロジック部２０に供給されることで、このコントロールロジック部２０が動作可能な状態となる。なお、このような構成により、電源電圧Ｖccが上記定電圧Ｖｘよりも低くなっている場合には、内部電源生成回路２２の生成電圧Ｖinは概ね電源電圧Ｖccと等しくなる。従って、後述するように、電源電圧Ｖccが低い場合には、それと等価的な値を示す生成電圧Ｖinを見ることにより、電源電圧Ｖccのレベル変動を見ることができる。
【００２０】
コントロールロジック部２０は、内部電源生成回路２２の生成電圧Ｖinが第２レベル以上で動作可能となる。この第２レベルは本実施形態では例えば３Ｖである。コントロールロジック部２０は、入力インターフェース部１８から上記ローレベルの制御信号Ｓ１を受けたときには、そのときの電源電圧Ｖcc（内部電源生成回路２２の生成電圧Ｖin）が第１レベル（＞第２レベル 上記の「オン可能レベル」に相当）以上であることを条件に、ゲート駆動部２１によってパワーＭＯＳＦＥＴ１４に通電動作（ターンオン）をさせる。
【００２１】
ここで、後述するようにパワーＭＯＳＦＥＴ１４をゲート駆動するための充電回路２５は、電源電圧Ｖccを入力電圧として昇圧してゲート電圧を電源電圧Ｖccよりも高い電圧に持ち上げることで当該パワーＭＯＳＦＥＴ１４に通電動作を行わせる。従って、電源電圧Ｖccがある程度低いときには、このパワーＭＯＳＦＥＴ１４に十分な通電動作をさせるために必要なレベルまでゲート電圧を持ち上げることができない。従って、上記したように、コントロールロジック部２０は、パワーＭＯＳＦＥＴ１４に十分な通電動作をさせることが可能な第１レベル（本実施形態では例えば４．５Ｖ）以上であることを条件に充電回路２５を駆動させる構成としている。
【００２２】
一方、コントロールロジック部２０は、ハイレベルの制御信号Ｓ１を受けるとゲート駆動部２１によってパワーＭＯＳＦＥＴ１４に遮断動作（ターンオフ）をさせる。従って、この実施形態では、ローレベルの制御信号Ｓ１がパワーＭＯＳＦＥＴ１４に通電動作をさせるための「オン指令信号」に相当し、ハイレベルの制御信号Ｓ１がパワーＭＯＳＦＥＴ１４に遮断動作をさせるための「オフ指令信号」に相当する。
【００２３】
ゲート駆動部２１は、電源端子Ｐ２とパワーＭＯＳＦＥＴ１４のゲートとの間に接続された充電回路２５、及び、パワーＭＯＳＦＥＴ１４のゲートと負荷接続端子Ｐ４との間に接続された放電回路２６を備える。充電回路２５は、チャージポンプ回路であって、電源電圧Ｖcc（生成電圧Ｖin）が第１レベル以上のときに上記ローレベルの制御信号Ｓ１（オン指令信号）を受けているコントロールロジック部２０から駆動信号Ｓ２が与えられて駆動し、パワーＭＯＳＦＥＴ１４のゲート電圧を電源電圧Ｖccの略２倍の電圧まで持ち上げて、パワーＭＯＳＦＥＴ１４に十分な通電動作をさせる。一方、放電回路２６は、上記ハイレベルの制御信号Ｓ１（オフ指令信号）を受けているコントロールロジック部２０から駆動信号Ｓ３を与えられて駆動し、パワーＭＯＳＦＥＴ１４に蓄積されたゲート電荷を放電しパワーＭＯＳＦＥＴ１４に遮断動作をさせる。以下、このようにハイレベルの制御信号Ｓ１に基づくパワーＭＯＳＦＥＴ１４の遮断（動作）を「通常遮断（動作）」という。
【００２４】
（２）電源電圧低下時対策
半導体スイッチ装置１７には、パワーＭＯＳＦＥＴ１４に通電状態になっている間に、電源電圧Ｖccが上記第１レベルよりも低くなったときでもその通電状態を保持するための放電阻止回路２７が備えられている。この放電阻止回路２７は、パワーＭＯＳＦＥＴ１４のゲートと負荷接続端子Ｐ４との間に接続されたスイッチ素子としての放電阻止用ＦＥＴ２８と、上記内部電源生成回路２２の生成電圧Ｖinを入力電圧とするヒステリシス回路２９とを備えて構成されている。
【００２５】
ヒステリシス回路２９は、内部電源生成回路２２の生成電圧Ｖinが増加して第１レベルを超えたときに放電阻止用ＦＥＴ２８をターンオフ（放電阻止）させるためのローレベルの出力信号Ｓ４を出力し、その後に、生成電圧Ｖinが減少して上記第２レベルを下回ったときに放電阻止用ＦＥＴ２８をターンオン（放電）させるためのハイレベルの出力信号Ｓ４を出力する。
【００２６】
具体的には、内部電源生成回路２２の入出力間には抵抗３０及び抵抗３１が直列接続されており、この抵抗３１には抵抗３２及びＦＥＴ３３が並列接続されている。また、内部電源生成回路２２の入出力間には、ＦＥＴ３４と定電流素子３５とが直列接続されており、このＦＥＴ３４のゲートに抵抗３０及び抵抗３１による分圧電圧が与えられるようになっている。更に、内部電源生成回路２２の入出力間には、定電流素子３６とＦＥＴ３７とが直列接続されており、このＦＥＴ３７と上記ＦＥＴ３３とのゲート同士がＦＥＴ３４のドレイン側に共通接続されている。なお、本実施形態では、ＦＥＴ３４の閾値電圧は例えば１．５Ｖに設定されている。また、抵抗３０〜３２は、抵抗比が１：２：２に設定されている。
【００２７】
このような構成により、内部電源生成回路２２の生成電圧Ｖinが第１レベルに達する前まではＦＥＴ３３，３４，３７はいずれもオフしており、第１レベルに達したときにＦＥＴ３４のゲート−ソース間電圧が閾値電圧（１．５Ｖ）となってオンし、これに伴ってＦＥＴ３３，３７もオンし、出力信号Ｓ４がハイレベルからローレベルに反転する。コントロールロジック部２０は、ＦＥＴ３４のドレインに接続されており、このドレイン電位がローレベルからハイレベルに反転したことに基づき内部電源生成回路２２の生成電圧Ｖinが第１レベル以上になっていることを認識できる。一度、生成電圧Ｖinが第１レベル以上になると、ＦＥＴ３３がオンし、出力信号Ｓ４がローレベルからハイレベルに反転する閾値が第２レベルとなる。
【００２８】
ゲート駆動部２１には、電源端子Ｐ２と、ＦＥＴ２３及びを抵抗２４の接続点（ＧＮＤ１）との間において、互いに直列接続されたＦＥＴ４０及び定電流素子４１と、互いに直列接続されたＦＥＴ４２及び定電流素子４３とが備えられている。ＦＥＴ４０は、ヒステリシス回路２９からのローレベルの出力信号Ｓ４をゲートに受けることでオンし、これに伴って、ＦＥＴ４０のドレインにゲートが接続されたＦＥＴ４２がオンし、上記放電阻止用ＦＥＴ２８がターンオフし、パワーＭＯＳＦＥＴ１４のゲート電荷の放電経路を遮断してパワーＭＯＳＦＥＴ１４の通電状態を維持させるように働く。
【００２９】
一方、ヒステリシス回路２９からの出力信号Ｓ４がローレベルからハイレベルに反転すると、上記放電阻止用ＦＥＴ２８がターンオンし、パワーＭＯＳＦＥＴ１４のゲート電荷を放電させてパワーＭＯＳＦＥＴ１４に遮断動作をさせる。このときの遮断動作は、オン指令信号が入力されているときにパワーＭＯＳＦＥＴ１４を強制的に遮断するものであり、以下、これを「第１強制遮断（動作）」という。なお、上記定電流素子３５，３６，４１，４３は、抵抗等の抵抗性回路素子であってもよい。
【００３０】
図２には、電源電圧Ｖccのレベル変動による放電阻止回路２７の動作を示すタイムチャートである。なお、同図中の第３レベル（＜第２レベル）は、放電阻止用ＦＥＴ２８をオンさせるのに必要な電源電圧Ｖccのレベルである。
【００３１】
当初、電源電圧Ｖccが定電圧Ｖｘ以上であるときに、操作スイッチ１５がオンされローレベルの制御信号Ｓ１（オン指令信号）が電力供給制御装置１０に入力されると、内部電源生成回路２２の生成電圧Ｖinが上昇し、上記定電圧Ｖｘが生成される。この過程において、生成電圧Ｖinが第３レベルに達した時点で放電阻止用ＦＥＴ２８がターンオンし、更に第１レベルに達した時点でヒステリシス回路２９からの出力信号Ｓ４がハイレベルからローレベルに反転し、放電阻止用ＦＥＴ２８がオフした放電阻止状態となる。また、上記生成電圧Ｖinが第１レベル以上となったときに、ゲート駆動部２１の充電回路２５が、コントロールロジック部２０から駆動信号Ｓ２に基づき駆動し、パワーＭＯＳＦＥＴ１４にターンオンさせて通電状態とする。
【００３２】
ここで、この通電状態になった後に、例えばエンジン始動時に電源１２の電源電圧Ｖccが一時的に低下することがある。特に、電源１２の充電量が低下しているときには、エンジン始動時に電源電圧Ｖccが一時的に第１レベルよりも低くなることがある。電源電圧Ｖccが内部電源生成回路２２で生成すべき定電圧Ｖｘ以下まで低下した場合には、内部電源生成回路２２の生成電圧Ｖinも電源電圧Ｖccと同レベルまで低下する。
【００３３】
図２に示すように、電源電圧Ｖcc（生成電圧Ｖin）が第１レベルと第２レベルとの間のレベルまで低下したとき（同図Ａ期間）は、電源電圧Ｖcc（生成電圧Ｖin）が第１レベルを下回った時点ではヒステリシス回路２９からの出力信号Ｓ４がローレベルのままとされ、放電阻止用ＦＥＴ２８がオフした放電阻止状態が継続される。つまり、充電回路２５の駆動によって蓄積されたゲート電荷の放電を阻止してゲート電圧を維持することでパワーＭＯＳＦＥＴ１４の通電状態が保持され、負荷１１への電力供給が継続される。このとき、内部電源生成回路２２の生成電圧Ｖinはまだコントロールロジック部２０を動作可能な第２レベル以上になっているから、この状態で、ハイレベルの制御信号Ｓ１（オフ指令信号）が電力供給制御装置１０に入力されても、コントロールロジック部２０が正常に動作し、放電回路２６を駆動させてパワーＭＯＳＦＥＴ１４に通常遮断動作をさせることができる。
【００３４】
これに対して、電源電圧Ｖcc（生成電圧Ｖin）が第２レベルよりも低いレベルまで低下したとき（同図Ｂ，Ｃ期間）は、電源電圧Ｖcc（生成電圧Ｖin）が第２レベルを下回った時点ではヒステリシス回路２９からの出力信号Ｓ４がローレベルからハイレベルに反転し、放電阻止用ＦＥＴ２８がターンオンして第１強制遮断動作が行われる。前述したように電源電圧Ｖcc（生成電圧Ｖin）が第２レベルを下回った場合には、コントロールロジック部２０が正常に動作できなくなり、この状態でハイレベルの制御信号Ｓ１が電力供給制御装置１０に入力されても、通常遮断動作が行われないという事態を回避するためである。その後、電源電圧Ｖcc（生成電圧Ｖin）が第１レベルを上回った時点で放電阻止用ＦＥＴ２８がターンオフされ、充電回路２５によってパワーＭＯＳＦＥＴが通電状態に復帰される。
【００３５】
なお、Ｃ期間においては、電源電圧Ｖcc（生成電圧Ｖin）が第３レベルを下回っているときは、放電阻止用ＦＥＴ２８がオフされるが、その前後のタイミングでの放電阻止用ＦＥＴ２８のターンオフによってゲート電荷が放電されパワーＭＯＳＦＥＴを遮断動作させることができる。
【００３６】
以上のように、本実施形態によれば、電源電圧Ｖcc（生成電圧Ｖin）が第１レベル以上でローレベルの制御信号Ｓ１が入力されて正常にパワーＭＯＳＦＥＴ１４が通電状態になったあと、電源電圧Ｖcc（生成電圧Ｖin）が第１レベルを下回っても、コントロールロジック部２０を正常に動作可能な第２レベルを下回らない限り、パワーＭＯＳＦＥＴ１４の通電状態を保持して負荷１１への電力供給を継続することができる。
【００３７】
（３）グランド端子未接続対策
半導体スイッチ装置１７には、グランド端子Ｐ５が正規に接地箇所に接続されておらず、グランド端子Ｐ５の電位ＶgndがパワーＭＯＳＦＥＴ１４のソース電位Ｖsよりも第４レベル以上高くなっているときに、パワーＭＯＳＦＥＴ１４を強制遮断状態とする強制遮断回路５０が備えられている。なお、この強制遮断回路５０による強制遮断（状態）を、「第２強制遮断（状態）」という。
【００３８】
この強制遮断回路５０は、パワーＭＯＳＦＥＴ１４のゲート−ソース間に接続されたスイッチ素子としての短絡用ＦＥＴ５１を備える。短絡用ＦＥＴ５１のゲートには、抵抗５２及び上記抵抗２４を介してグランド端子Ｐ５に接続されており、このグランド端子Ｐ５の電位Ｖgndに応じた電圧がゲートに与えられるようになっている。また、短絡用ＦＥＴ５１のゲート−ソース間には抵抗５３が接続されている。
【００３９】
この短絡用ＦＥＴ５１は、パワーＭＯＳＦＥＴ１４のソース電位Ｖsに対するグランド端子Ｐ５の電位Ｖgndの電位差が、上記第４レベル以上になっているときにオンしてパワーＭＯＳＦＥＴ１４のゲート−ソース間を短絡させることで、当該パワーＭＯＳＦＥＴ１４を第２強制遮断状態とする。
【００４０】
ここで、グランド端子Ｐ５が正規に接地され、かつ、パワーＭＯＳＦＥＴ１４が通常遮断状態にあるとき（ハイレベルの制御信号Ｓ１を受けているとき）でも、例えば車両用ボディにおいてグランド端子Ｐ５が接地される箇所と負荷１１が接地される箇所とがある程度の距離だけ離れている場合には両者に電位差が生じていることがある。つまり、グランド端子Ｐ５の電位Ｖgndが、パワーＭＯＳＦＥＴ１４のソース電位Ｖs（負荷１１の接地電位）よりもあるレベル（第５レベル）だけ高くなっていることがある。また、上記第４レベルがパワーＭＯＳＦＥＴ１４の閾値電圧（パワーＭＯＳＦＥＴ１４の通電が開始されるときのゲート−ソース間電圧）よりも大きいレベルに設定された場合には、グランド端子Ｐ５が正規に接地されておらず、グランド端子Ｐ５の電位Ｖgndが、パワーＭＯＳＦＥＴ１４のソース電位Ｖs（負荷１１の接地電位）よりも上記閾値電圧分だけ高くなった時点でパワーＭＯＳＦＥＴ１４に通電動作をさせてしまうことになる。
【００４１】
そこで、本実施形態では、上記第４レベルを、グランド端子Ｐ５が正規に接地され、かつ、パワーＭＯＳＦＥＴ１４が通常遮断状態にあるときにおけるグランド端子Ｐ５とパワーＭＯＳＦＥＴ１４のソースとの電位差よりも大きく、パワーＭＯＳＦＥＴ１４の閾値電圧よりも小さいレベルに設定されている。これにより、グランド端子Ｐ５が正規に接地された状態で上記第２強制遮断状態になってしまうことを防止することができる。また、グランド端子Ｐ５が接地されていない状態でパワーＭＯＳＦＥＴ１４が通電動作することを防止しつつ確実に第２強制遮断状態とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態に係る電力供給制御装置の全体構成を示すブロック図
【図２】電源電圧のレベル変動による放電阻止回路の動作を示すタイムチャート
【符号の説明】
【００４３】
１０…電力供給制御装置
１１…負荷
１２…電源
１３…通電路
１４…パワーＭＯＳＦＥＴ（ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴ）
２１…ゲート駆動部（ゲート駆動回路）
２２…内部電源生成回路（定電圧電源生成回路）
２７…放電阻止回路
２８…放電阻止用ＦＥＴ（スイッチ素子）
２９…ヒステリシス回路
Ｖcc…電源電圧
Ｖin…生成電圧
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源と負荷との間に設けられて前記電源から前記負荷への電力供給を制御する電力供給制御装置であって、
前記電源から前記負荷への通電路に配されるｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴと、
外部からのオン指令信号が入力されるとともに前記電源の電源電圧が第１レベル以上であることを条件に、前記ＭＯＳＦＥＴのゲートに充電電流を流して当該ＭＯＳＦＥＴに通電動作を行わせるゲート駆動回路と、
前記ゲート駆動回路によって前記ＭＯＳＦＥＴが通電状態とされ、かつ、前記オン指令信号が入力された状態では、前記電源電圧が前記第１レベルよりも低い第２レベルに低下するまで前記ＭＯＳＦＥＴのゲート電荷の放電を阻止する放電阻止回路と、を備える電力供給制御装置。
【請求項２】
前記放電阻止回路は、前記電源電圧が前記第２レベルを下回ったことを条件に前記ゲート電荷の放電を行う請求項１に記載の電力供給制御装置。
【請求項３】
前記放電阻止回路は、前記ゲートからの放電経路に設けられたスイッチ素子を有し、このスイッチ素子をオンオフさせることで前記ゲート電荷の放電とその阻止とを行う構成とされている請求項２に記載の電力供給制御装置。
【請求項４】
前記オン指令信号が入力されたことを条件に前記電源電圧に基づき定電圧を生成するための定電圧電源回路を備え、
前記放電阻止回路は、前記定電圧電源回路の生成電圧が前記第１レベルを超えたときに前記スイッチ素子にターンオフさせ、前記生成電圧が前記第２レベルを下回ったときに前記スイッチ素子にターンオンさせるヒステリシス回路を備える請求項３に記載の電力供給制御装置。
【請求項１】
電源と負荷との間に設けられて前記電源から前記負荷への電力供給を制御する電力供給制御装置であって、
前記電源から前記負荷への通電路に配されるｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴと、
外部からのオン指令信号が入力されるとともに前記電源の電源電圧が第１レベル以上であることを条件に、前記ＭＯＳＦＥＴのゲートに充電電流を流して当該ＭＯＳＦＥＴに通電動作を行わせるゲート駆動回路と、
前記ゲート駆動回路によって前記ＭＯＳＦＥＴが通電状態とされ、かつ、前記オン指令信号が入力された状態では、前記電源電圧が前記第１レベルよりも低い第２レベルに低下するまで前記ＭＯＳＦＥＴのゲート電荷の放電を阻止する放電阻止回路と、を備える電力供給制御装置。
【請求項２】
前記放電阻止回路は、前記電源電圧が前記第２レベルを下回ったことを条件に前記ゲート電荷の放電を行う請求項１に記載の電力供給制御装置。
【請求項３】
前記放電阻止回路は、前記ゲートからの放電経路に設けられたスイッチ素子を有し、このスイッチ素子をオンオフさせることで前記ゲート電荷の放電とその阻止とを行う構成とされている請求項２に記載の電力供給制御装置。
【請求項４】
前記オン指令信号が入力されたことを条件に前記電源電圧に基づき定電圧を生成するための定電圧電源回路を備え、
前記放電阻止回路は、前記定電圧電源回路の生成電圧が前記第１レベルを超えたときに前記スイッチ素子にターンオフさせ、前記生成電圧が前記第２レベルを下回ったときに前記スイッチ素子にターンオンさせるヒステリシス回路を備える請求項３に記載の電力供給制御装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００７−２０１７２８（Ｐ２００７−２０１７２８Ａ）
【公開日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１６８１２（Ｐ２００６−１６８１２）
【出願日】平成１８年１月２５日（２００６．１．２５）
【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８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月２５日（２００６．１．２５）
【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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