(57)【要約】【課題】直流電源の逆接続時に逆流防止ＭＯＳトランジスタのセルフターンオンで駆動ＭＯＳトランジスタが破壊するのを抑制できる負荷駆動装置を提供する。【解決手段】負荷１、駆動ＭＯＳトランジスタ２、逆流防止ＭＯＳトランジスタ３の直列回路が車載バッテリＶＢとグランドとの間に接続される。駆動ＭＯＳトランジスタ２はドライバ４によりオンオフ制御される。逆流防止回路５は、逆流防止ＭＯＳトランジスタ３を駆動するトランジスタ１０、トランジスタ１０を駆動するトランジスタ６などとともに、逆流防止ＭＯＳトランジスタ３をオフ動作させるトランジスタ１２を備える。車載バッテリＶＢによる正常給電では、逆流防止回路５により逆流防止ＭＯＳトランジスタ３がオンされ、逆接続給電では、逆流防止ＭＯＳトランジスタ３がセルフターンオンしてもトランジスタ１２が動作してオフさせる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源（ＶＢ）の正極と負極との間に負荷（１）と駆動ＭＯＳトランジスタ（２、１０２）との直列回路が接続された負荷駆動装置であって、
前記直列回路に直列に接続される逆流防止ＭＯＳトランジスタ（３、１０３）と、
前記駆動ＭＯＳトランジスタがオンしたことを条件として動作し、前記直流電源が正常に接続された状態では前記逆流防止ＭＯＳトランジスタをオンさせ、前記直流電源の正極と負極が逆接続された状態では前記逆流防止ＭＯＳトランジスタをバイポーラトランジスタ（１２）によりオフ状態に制御する逆流防止回路（５）とを備えた負荷駆動装置。
【請求項２】
直流電源の正極と負極との間に負荷（１）と駆動ＭＯＳトランジスタ（２、１０２）との直列回路が接続された負荷駆動装置であって、
前記直列回路に直列に接続される逆流防止ＭＯＳトランジスタ（３、２０３）と、
前記逆流防止ＭＯＳトランジスタに設けられ、前記直流電源の正極と負極とが逆接続された状態で電流を阻止する寄生ダイオード（３ａ、１０３ａ）と、
前記直流電源が正常に接続された状態で、前記駆動用ＭＯＳトランジスタがオンしたときに前記寄生ダイオードに流れる電流が正常レベルであるか否かを判定する判定回路（１４、１４ａ、１１４、１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ）と、
前記判定回路の判定結果に応じて動作し、前記直流電源が正常に接続された状態では前記逆流防止ＭＯＳトランジスタをオンさせ、前記直流電源の正極と負極が逆接続された状態では前記逆流防止ＭＯＳトランジスタをバイポーラトランジスタ（１２）によりオフ状態に制御する逆流防止回路（５）とを備えた負荷駆動装置。
【請求項３】
前記逆流防止ＭＯＳトランジスタ（３、１０３）に設けられ、前記直流電源の正極と負極とが逆接続された状態で電流を阻止する寄生ダイオード（３ａ、１０３ａ）と、
前記直流電源が正常に接続された状態で、前記駆動ＭＯＳトランジスタがオンしたときに前記寄生ダイオードに流れる電流が正常レベルであるか否かを判定する判定回路（１４、１４ａ、１１４、１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ）とを備え、
前記逆流防止回路は、前記駆動ＭＯＳトランジスタがオンしたことを条件として動作を開始し、前記判定回路の判定結果に応じて前記逆流防止ＭＯＳトランジスタのオンオフ制御を行う請求項１に記載の負荷駆動装置。
【請求項４】
前記逆流防止ＭＯＳトランジスタ（３、１０３）のゲート−ソース間に接続され、ソース−ドレイン間に電圧が印加されたときにオフ固定するオフ固定抵抗（２２）を設けた請求項１から３のいずれか一項に記載の負荷駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バッテリなどの直流電源から負荷への給電経路にＭＯＳトランジスタを設けて通断電を制御する負荷駆動装置では、直流電源の接続を誤って逆接続した場合には動作しないように逆流防止の構成を設けている。
【０００３】
例えば逆流防止として、給電経路にダイオード等を設けるものがある。ダイオードを設けることで、直流電源を正常に接続した場合には、ダイオードに順方向に通電されるので負荷に給電することができ、直流電源を逆接続した場合には、ダイオードにより給電経路を遮断することができる。しかし、この構成では、負荷への給電時にダイオードで順電圧が掛かり続けるので、発熱や電力損失となる。
【０００４】
これに対して、逆流防止として、ＭＯＳトランジスタを給電経路に設けるものがある。直流電源を正常に接続した場合には、逆流防止ＭＯＳトランジスタをオンさせて負荷に給電し、直流電源を逆接続した場合には、逆流防止ＭＯＳトランジスタをオフ状態として給電経路を遮断するものである。
【０００５】
ここで、この構成においては、負荷の駆動ＭＯＳトランジスタを制御する信号を用いて逆流防止ＭＯＳトランジスタをオフ制御するために、ゲート−ソース間に抵抗を設けている。これにより、駆動ＭＯＳトランジスタがオンしない場合を除いて逆流防止ＭＯＳトランジスタのゲート−ソース間を同電位にしてオフさせる。
【０００６】
しかしながら、逆流防止ＭＯＳトランジスタを設ける構成では、バッテリが逆接続されたときに、逆流防止ＭＯＳトランジスタは、セルフターンオン動作によってゲートに電圧が印加されることがあり、この場合にはゲートとソース間に電圧が発生するためにオン動作して通電してしまうことになる。
【０００７】
オン動作した逆流防止ＭＯＳトランジスタは、ゲート電荷がゲートとソース間の抵抗を通じて放電されることでやがてオフするが、このとき放電の時間が長いと、この間に貫通が起きて駆動用ＭＯＳトランジスタや逆流防止ＭＯＳトランジスタが破壊に至る恐れがある。
【０００８】
また、バッテリを逆極性で接続したことに気付かずに、通電ＭＯＳトランジスタをオンさせると、逆流防止ＭＯＳトランジスタがオン状態である場合には、そのままオン動作して誤動作してしまうことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−１７７３８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、直流電源の逆接続時に逆流防止ＭＯＳトランジスタのセルフターンオンに起因した駆動ＭＯＳトランジスタの破壊を抑制することができるようにした負荷駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の負荷駆動装置は、直流電源の正極と負極（１）との間に負荷と駆動用ＭＯＳトランジスタ（２、１０２）との直列回路が接続された負荷駆動装置であって、前記直列回路に直列に接続される逆流防止ＭＯＳトランジスタ（３、１０３）と、前記駆動ＭＯＳトランジスタがオンしたことを条件として動作し、前記直流電源が正常に接続された状態では前記逆流防止ＭＯＳトランジスタをオンさせ、前記直流電源の正極と負極が逆接続された状態では前記逆流防止ＭＯＳトランジスタをバイポーラトランジスタ（１２）によりオフ状態に制御する逆流防止回路（５）とを備えている。
【００１２】
上記構成を採用することにより、直流電源の正極および負極が正常に接続された状態では、駆動ＭＯＳトランジスタがオンしたときに、逆流防止回路により逆流防止ＭＯＳトランジスタをオンさせることで、負荷に給電することができる。また、直流電源の正極および負極が逆接続された状態では、逆流防止ＭＯＳトランジスタが瞬時的にセルフターンオンすることがあるが、このとき逆流防止回路のバイポーラトランジスタがオン動作して逆流防止ＭＯＳトランジスタをオフ動作させることができ、駆動ＭＯＳトランジスタが破壊するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態を示す電気的構成図
【図２】インバータ回路の電気的構成図
【図３】直流電源の逆接続時の作用説明図
【図４】第２実施形態を示す電気的構成図
【図５】コンパレータ回路の電気的構成図
【図６】直流電源の逆接続時の作用説明図
【図７】第３実施形態を示す電気的構成図
【図８】ＮＡＮＤ回路の電気的構成図
【図９】第４実施形態を示す電気的構成図
【図１０】第５実施形態を示す電気的構成図
【図１１】第６実施形態を示す電気的構成図
【図１２】第７実施形態を示す電気的構成図
【図１３】第８実施形態を示す電気的構成図
【図１４】第９実施形態を示す電気的構成図
【図１５】第１０実施形態を示す電気的構成図
【図１６】第１１実施形態を示す電気的構成図
【図１７】第１２実施形態を示す電気的構成図
【図１８】第１３実施形態を示す電気的構成図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
図１において、負荷駆動装置は、直流電源としての車載バッテリＶＢの正極と負極であるグランドとの間に負荷１、負荷駆動用の駆動ＭＯＳトランジスタ２および逆流防止ＭＯＳトランジスタ３の直列回路として接続されている。負荷１は、例えばリレースイッチ１ａおよびリレーコイル１ｂからなるものである。
【００１５】
駆動ＭＯＳトランジスタ２は、ｎチャンネル型のものであり、ドレインが負荷１側に接続され、ソースがグランド側に接続されている。また、駆動ＭＯＳトランジスタ２は、負荷１への給電方向とは逆方向の寄生ダイオード２ａを並列に有する。逆流防止ＭＯＳトランジスタ３は、ｎチャンネル型のものであり、ソースが駆動ＭＯＳトランジスタ２のソースに、ドレインがグランドに接続されている。また、逆流防止ＭＯＳトランジスタ３は、負荷への給電方向の寄生ダイオード３ａを並列に有する。なお、この実施形態においては、逆流防止ＭＯＳトランジスタ３は、寄生ダイオード３ａを備えないものを用いることもできる。
【００１６】
駆動ＭＯＳトランジスタ２はドライバ４によりオンオフの駆動制御がなされる。ドライバ４は、外部から駆動信号が与えられると駆動ＭＯＳトランジスタ２のゲートにハイレベルのゲート駆動信号を与えてオン動作させる。ドライバ４は、出力段にｐチャンネル型のＭＯＳトランジスタ４ａ、ｎチャンネル型のＭＯＳトランジスタ４ｂおよびダイオード４ｃを直列接続した出力回路が直流電源ＶＤとグランドとの間に設けられている。
【００１７】
この場合、直流電源ＶＤは、車載バッテ入りＶＢの電圧に基づいて所定の直流電圧ＶＤを生成する回路から供給される。ダイオード４ｃは車載バッテリＶＢが逆接続されたときに通電を阻止するように設けられる。また、直流電源ＶＤは、車載バッテリＶＢが逆接続された場合には、直流電圧の生成機能がオフしてオープン状態となる。
【００１８】
逆流防止ＭＯＳトランジスタ３は逆流防止回路５によりオンオフの駆動制御がなされる。逆流防止回路５は、車載バッテリＶＢを電源としてドライバ４のゲート駆動信号で動作する回路と、直流電源ＶＤを電源として逆流防止ＭＯＳトランジスタ３を駆動する回路とを有する。ｎｐｎ型のバイポーラトランジスタ（以下、単にトランジスタと称する）６は抵抗７を介して車載バッテリＶＢとグランドとの間に接続される。トランジスタ６はドライバ４のゲート駆動信号がインバータ回路８および抵抗９を介してベースに駆動信号が与えられる。
【００１９】
この場合、駆動ＭＯＳトランジスタ２をオンさせるハイレベルのゲート駆動信号がドライバ４から出力されると、トランジスタ６は、インバータ回路８を介してベースにローレベルの電圧が与えられるのでオフ状態が保持され、コレクタはハイレベルの状態となる。
【００２０】
ここで、インバータ回路８は、逆流防止型のものであり、図２に示す構成である。インバータ回路８は、直流電源ＶＤとグランドとの間に、ｐチャンネル型のＭＯＳトランジスタ８ａ、ダイオード８ｂおよび抵抗８ｃの直列回路が接続された構成である。ＭＯＳトランジスタ８ａのゲートは入力端子ＩＮとされ、ドレインは出力端子ＯＵＴとされる。図１においては、入力端子ＩＮはドライバ４の出力端子に接続され、出力端子ＯＵＴは抵抗９を介してトランジスタ６のベースに接続されている。
【００２１】
ｎｐｎ型のバイポーラトランジスタ（以下、単にトランジスタと称する）１０は、コレクタが車載バッテリＶＢに接続されエミッタが逆流防止ＭＯＳトランジスタ３のゲートに接続される。トランジスタ１０のベースは抵抗１１を介してトランジスタ６のコレクタに接続される。トランジスタ１０は、ベース電位がハイレベルのときつまりトランジスタ６がオフのときにオン動作し、逆流防止ＭＯＳトランジスタ３にハイレベルのゲート駆動信号を与える。
【００２２】
ｐｎｐ型のバイポーラトランジスタ（以下、単にトランジスタと称する）１２は、エミッタ−コレクタ間が逆流防止ＭＯＳトランジスタ３のソース−ゲート間に接続される。トランジスタ１２のベースは抵抗１３を介してトランジスタ６のコレクタに接続される。
【００２３】
次に、図３も参照して上記構成の作用について説明する。
まず、図１に示している車載バッテリＶＢが正常に接続された状態での動作について説明する。ドライバ４により駆動ＭＯＳトランジスタ２をオンするハイレベルのゲート駆動信号が出力されると、駆動ＭＯＳトランジスタ２はオンし、ソース電位は直流電源ＶＢとなってハイレベルになる。この状態では、逆流防止ＭＯＳトランジスタ３の寄生ダイオード３ａが順方向に介在された状態であるから、負荷１には車載バッテリＶＢから通電される。
【００２４】
また、このハイレベルのゲート駆動信号によってトランジスタ６は、インバータ８を介してローレベルの信号が与えられることでオフ状態になる。これにより、逆流防止回路５においては、トランジスタ６のコレクタはハイレベルとなる。トランジスタ１０はベース電流が流れてオンし、同時にトランジスタ１２はベースにハイレベルの電位が与えられるのでオフ状態となる。
【００２５】
この結果、逆流防止ＭＯＳトランジスタ３はトランジスタ１０を介してゲートにハイレベルの電圧が与えられるのでオンし、負荷１に流れる電流は寄生ダイオード３ａではなく、オン状態となった逆流防止ＭＯＳトランジスタ３を通じて流れるようになる。また、この状態は、ドライバ４から駆動ＭＯＳトランジスタ２に対してハイレベルのゲート駆動信号が与えられている期間保持される。
【００２６】
これによって、車載バッテリＶＢが正常に接続された状態で負荷１に通電するためにドライバ４からハイレベルの駆動信号を出力した場合には、逆流防止ＭＯＳトランジスタ３もオン状態とすることができる。
【００２７】
一方、図３に示すように、車載バッテリＶＢが、逆接続された状態では、次のように動作する。この状態では、車載バッテリＶＢの正極からの電圧は逆接防止ＭＯＳトランジスタ３のドレインに印加され、負荷１側はグランド側に接続される。また、直流電源ＶＤを生成する電源回路は機能しないので、直流電源ＶＤの端子はオープン状態となる。
【００２８】
このため、逆流防止回路５においては、トランジスタ６のエミッタが車載バッテリＶＢに接続され、コレクタは抵抗７を介してグランドに接続された状態となり、トランジスタ６はオフ状態となる。また、トランジスタ１０は、コレクタおよびベースがグランドに接続された状態となってオフ状態となる。
【００２９】
さらに、ドライバ４の出力段には逆流防止用のダイオード４ｃが設けられているので、駆動ＭＯＳトランジスタ２にはゲート駆動信号が出力されない状態である。しかし、駆動ＭＯＳトランジスタ２は、ソースが車載バッテリＶＢ側に接続されるため、寄生ダイオード２ａが順方向に介在する状態となる。また、インバータ回路８は、図２に示したように、内部にダイオード８ｂが介在されているので、出力がオープン状態となる。
【００３０】
この状態で、逆流防止ＭＯＳトランジスタ３は、車載バッテリＶＢが逆接続されたタイミングでドレイン−ゲート間に急激に電圧が印加されることから、ドレイン−ゲート間の寄生ゲート容量を介してゲートに充電され、これによってゲート電圧が上昇するため、セルフターンオンすることがある。セルフターンオンによって逆流防止ＭＯＳトランジスタ３がオンすると、車載バッテリＶＢから逆流防止ＭＯＳトランジスタ３、寄生ダイオード２ａを介して負荷１に通電されるようになる。
【００３１】
一方、逆流防止ＭＯＳトランジスタ３のオンによってソース電位が車載バッテリＶＢの電位となるので、トランジスタ１２はベース電流が流れるようになる。この場合、トランジスタ１２のベース電流は、図３中白抜き矢印で示すように、トランジスタ１２のベースから抵抗１３、７を介してグランドに至る経路である。
【００３２】
これにより、トランジスタ１２がオン状態となるので、逆流防止ＭＯＳトランジスタ３のソースがゲートに接続された状態となるため、ゲート電極の電荷が急速に放電され、逆流防止ＭＯＳトランジスタ３はゲート電圧が低下してオフ状態に移行する。
【００３３】
この結果、セルフターンオンした逆流防止ＭＯＳトランジスタ３は急速にオフ状態に移行されることで、駆動ＭＯＳトランジスタ２や負荷１に電流が流れ続けることを抑制し、貫通電流による発熱や破壊を防止することができる。
【００３４】
このような第１実施形態では、逆流防止ＭＯＳトランジスタ３および逆流防止回路５を設ける構成とした。これにより、車載バッテリＶＢが正常に接続されたときには、逆流防止ＭＯＳトランジスタ３をオン動作させ、逆接続されたときには、逆流防止ＭＯＳトランジスタ３がセルフターンオンした後に、トランジスタ１２をオンさせることで逆流防止ＭＯＳトランジスタ３のゲート−ソース間を同電位にしてオフさせて逆流を阻止することができる。
【００３５】
この結果、車載バッテリＶＢの正常接続時には、逆流防止ＭＯＳトランジスタ３のオン抵抗分の電圧降下で負荷１への通電を行うことができ、車載バッテリＶＢの逆接続時には、逆流防止ＭＯＳトランジスタ３を急速にオフ動作させることで駆動ＭＯＳトランジスタ２や負荷１に過電流が流れるのを防止することができる。
【００３６】
また、逆流防止回路５では、逆流防止ＭＯＳトランジスタ３のソース−ゲート間を同電位にするためにｐｎｐ型のバイポーラトランジスタ１２を設ける構成としたので、わずかに流れるベース電流でオン動作させることができ、迅速にオン状態に移行させることができる。
【００３７】
（第２実施形態）
図４から図６は第２実施形態を示すもので、以下、第１実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、車載バッテリＶＢが正常に接続された場合における逆流防止ＭＯＳトランジスタ３の駆動を確実にするための回路が別途付加された構成である。
【００３８】
すなわち、図４に示すように、負荷駆動装置は、逆流防止回路５を駆動するための判定回路１４が付加された構成である。第１実施形態では、逆流防止回路５のトランジスタ６は、ドライバ４の出力によりインバータ回路８を介して駆動する構成であったのに対して、この実施形態では、判定回路１４により駆動する構成としている。
【００３９】
判定回路１４は、コンパレータ１５を中心とした回路構成である。コンパレータ１５は、直流電源ＶＤで駆動されるもので、出力端子は抵抗９を介してトランジスタ６のベースに接続されている。コンパレータ１５の反転入力端子は逆流防止ＭＯＳトランジスタ３のソースに接続されている。コンパレータ１５の非反転入力端子には電圧設定回路１６から判定電圧が与えられる。
【００４０】
電圧設定回路１６において、直流電源ＶＤとグランドとの間に定電流回路１７、分圧抵抗１８ａ、１８ｂの直列回路が接続されている。分圧抵抗１８ａと１８ｂとの共通接続点がコンパレータ１５の非反転入力端子に接続される。分圧抵抗１８ａおよび１８ｂの直列回路には、ｎチャンネル型のＭＯＳトランジスタ１９のソース−ドレイン間を接続している。ＭＯＳトランジスタ１９は寄生ダイオード１９ａを内蔵している。コンパレータ１５の出力端子はインバータ回路２０を介してＭＯＳトランジスタ１９のゲートに接続されている。
【００４１】
図５はコンパレータ１５の電気的構成を示している。コンパレータ１５においては、直流電源ＶＤに、ｐチャンネル型のＭＯＳトランジスタ１５ａ、１５ｂからなるカレントミラー回路が接続されている。ＭＯＳトランジスタ１５ａのドレインは、自身のゲートに接続されるとともに、ダイオード１５、ｎチャンネル型のＭＯＳトランジスタ１５ｅおよび抵抗１５ｇを介してグランドに接続されている。
【００４２】
ＭＯＳトランジスタ１５ｂのドレインはダイオード１５ｄ、ｎチャンネル型のＭＯＳトランジスタ１５ｆおよび抵抗１５ｇを介してグランドに接続されている。２つのＭＯＳトランジスタ１５ｆおよび１５ｅのゲートは、２つの入力端子ＩＮ１、ＩＮ２とされる。
【００４３】
直流電源ＶＤとグランドとの間には、さらに出力用のＭＯＳトランジスタ１５ｈ、ダイオード１５ｉおよび抵抗１５ｊの直列回路が接続される。ＭＯＳトランジスタ１５ｈは、ゲートがＭＯＳトランジスタ１５ｂのドレインに接続され、ドレインが出力端子ＯＵＴとして設けられる。
【００４４】
このように、コンパレータ１５は、直流電源ＶＤとグランドとの間には、いずれもダイオード１５ｃ、１５ｄ、１５ｉが接続されるので、車載バッテリＶＢの逆接続時には電流が阻止される構成である。
【００４５】
次に、上記構成の作用について図６も参照して説明する。
まず、図４のように車載バッテリＶＢが正常に接続された状態での動作について説明する。ドライバ４がゲート駆動信号を出力していない状態では、駆動ＭＯＳトランジスタ２はオフ状態であり、ソース電位はグランドレベルとなっている。このため、判定回路１４においては、コンパレータ１５がハイレベルの信号を出力するので、逆流防止回路５においては、トランジスタ６がオンしていてコレクタ電位がローレベルであり、トランジスタ１０はオフ状態となっている。
【００４６】
次に、ドライバ４により駆動ＭＯＳトランジスタ２をオンするハイレベルのゲート駆動信号が出力されると、駆動ＭＯＳトランジスタ２はオンし、ソース電位は直流電源ＶＢとなってハイレベルになる。この状態では、逆流防止ＭＯＳトランジスタ３の寄生ダイオード３ａが順方向に介在された状態であるから、負荷１には車載バッテリＶＢから通電される。
【００４７】
寄生ダイオード３ａに電流が流れると、順方向電圧Ｖｆ（≒０．７Ｖ）が逆流防止ＭＯＳトランジスタ３のソースの電位となる。これにより、コンパレータ１５の反転入力端子に入力される電圧が電圧設定回路１６の設定電圧を上回るので、コンパレータ１５は出力がローレベルに反転する。また、このときコンパレータ１５の出力によって電圧設定回路１６のＭＯＳトランジスタ１９がオンされるので、分圧抵抗１８ａ、１８ｂはほぼ短絡状態となり、非反転入力端子に設定する電圧も低くなり、コンパレータ１５の出力状態が保持される。
【００４８】
これにより、逆流防止回路５においては、トランジスタ６がオフ状態となるので、トランジスタ６のコレクタはハイレベルとなる。トランジスタ１０はベース電流が流れてオンし、同時にトランジスタ１２はベースにハイレベルの電位が与えられるのでオフ状態となる。
【００４９】
この結果、逆流防止ＭＯＳトランジスタ３はトランジスタ１０を介してゲートにハイレベルの電圧が与えられるのでオンし、負荷１に流れる電流は寄生ダイオード３ａではなく、オン状態となった逆流防止ＭＯＳトランジスタ３を通じて流れるようになる。また、この状態は、ドライバ４から駆動ＭＯＳトランジスタ２に対してハイレベルのゲート駆動信号が与えられている期間保持される。
【００５０】
これによって、車載バッテリＶＢが正常に接続された状態で負荷１に通電するためにドライバ４からハイレベルの駆動信号を出力した場合には、逆流防止ＭＯＳトランジスタ３をオン状態とすることができる。
【００５１】
一方、図６に示すように、車載バッテリＶＢが、逆接続された状態では、次のように動作する。この状態では、車載バッテリＶＢの電位は逆接防止ＭＯＳトランジスタ３のドレインに印加され、負荷１側はグランドに接続される。また、電源回路は機能しないので、電源端子ＶＤはオープン状態となる。
【００５２】
このため、逆流防止回路５においては、第１実施形態と同様に、トランジスタ６のエミッタが車載バッテリＶＢに接続され、コレクタは抵抗７を介してグランドに接続された状態となる。また、トランジスタ１０は、コレクタおよびベースがグランドに接続された状態となる。
【００５３】
さらに、ドライバ４の出力段には逆流防止用のダイオード４ｃが設けられているので、駆動ＭＯＳトランジスタ２にはゲート駆動信号が出力されない状態である。しかし、駆動ＭＯＳトランジスタ２は、ソースが車載バッテリＶＢ側に接続されるため、寄生ダイオード２ａが順方向に介在する状態となる。また、判定回路１４は、コンパレータ１５のグランドが車載バッテリＶＢに接続され、電源端子はオープン状態となるため機能せず、トランジスタ６はオフ状態が保持される。
【００５４】
この状態で、逆流防止ＭＯＳトランジスタ３は、車載バッテリＶＢが逆接続されたタイミングでドレイン−ゲート間に急激に電圧が印加されることから、第１実施形態と同様にしてセルフターンオンすることがある。しかし、前述同様にして動作することで、トランジスタ１２がオン状態となるので、逆流防止ＭＯＳトランジスタ３のソースがゲートに接続された状態となり、ゲート電極の電荷が急速に放電され、逆流防止ＭＯＳトランジスタ３はオフ状態に移行する。
【００５５】
この結果、セルフターンオンした逆流防止ＭＯＳトランジスタ３は急速にオフ状態に移行することで、駆動ＭＯＳトランジスタ２や負荷１に電流が流れ続けることを抑制し、貫通電流による発熱や破壊を防止することができる。
【００５６】
したがって、このような第２実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第２実施形態によれば、判定回路１４を設けているので、車載バッテリＶＢが正常に接続された状態で動作させる場合に、誤動作を防止して確実に駆動ＭＯＳトランジスタ２がオンした状態によってコンパレータ１５により逆流防止ＭＯＳトランジスタ３をオン駆動することができる。
【００５７】
（第３実施形態）
図７および図８は第３実施形態を示すもので、以下、第２実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、第２実施形態で示した構成とその機能に加えて、第１実施形態で示した機能を加えた動作をする構成としている。
【００５８】
図７に示すように、判定回路１４ａのコンパレータ１５は、２つの入力端子の極性が入れ替えられている。すなわち、コンパレータ１５の非反転入力端子は逆流防止ＭＯＳトランジスタ３のソースに接続され、反転入力端子は電圧設定回路１６から判定電圧が与えられる。また、コンパレータ１５の出力端子は、２入力のＮＡＮＤ回路２１を介して逆流防止回路５に接続する構成としている。ＮＡＮＤ回路２１のもう一つの入力端子はドライバ４の出力端子に接続されている。なお、インバータ回路２０の入力端子は、コンパレータ１５の出力端子ではなく、ＮＡＮＤ回路２１の出力端子に接続される。
【００５９】
図８はＮＡＮＤ回路２１の電気的構成を示している。直流電源ＶＤにｐチャンネル型のＭＯＳトランジスタ２１ａおよび２１ｂのソースを接続している。ＭＯＳトランジスタ２１ａおよび２１ｂは、ドレインを共通にした上で、ダイオード２１ｃ、ｎチャンネル型のＭＯＳトランジスタ２１ｄ、２１ｅを直列に介してグランドに接続される構成である。通常のＮＡＮＤ回路と異なり、直流電源ＶＤとグランドとの間にダイオード２１ｃを介在させることで、車載バッテリＶＢの逆接続時に電流を阻止して機能しないように構成されている。
【００６０】
次に、上記構成の作用について簡単に説明する。
まず、車載バッテリＶＢが正常に接続された状態での動作について説明する。ドライバ４がゲート駆動信号を出力していないローレベルの出力状態では、駆動ＭＯＳトランジスタ２はオフ状態であり、ソース電位はグランドレベルとなっている。このため、判定回路１４ａにおいては、コンパレータ１５がローレベルの信号を出力する。これにより、ＮＡＮＤ回路２１は、２入力がいずれもローレベルであることで、ハイレベルの信号を出力する。逆流防止回路５においては、トランジスタ６がオンしていてコレクタ電位がローレベルであり、トランジスタ１０はオフ状態となっている。
【００６１】
次に、ドライバ４により駆動ＭＯＳトランジスタ２をオンするハイレベルのゲート駆動信号が出力されると、駆動ＭＯＳトランジスタ２はオンし、ソース電位は直流電源ＶＢとなってハイレベルになる。この状態では、逆流防止ＭＯＳトランジスタ３の寄生ダイオード３ａが順方向に介在された状態であるから、負荷１には車載バッテリＶＢから通電される。
【００６２】
寄生ダイオード３ａに電流が流れると、順方向電圧Ｖｆ（≒０．７Ｖ）が逆流防止ＭＯＳトランジスタ３のソースの電位となる。これにより、コンパレータ１５の反転入力端子に入力される電圧が電圧設定回路１６の設定電圧を上回るので、コンパレータ１５は出力がハイレベルに反転する。また、このときコンパレータ１５の出力によってＮＡＮＤ回路２１により電圧設定回路１６のＭＯＳトランジスタ１９がオンされるので、分圧抵抗１８ａ、１８ｂはほぼ短絡状態となり、非反転入力端子に設定する電圧も低くなり、コンパレータ１５の出力状態が保持される。
【００６３】
上記のように、ＮＡＮＤ回路２１は、２入力がいずれもハイレベルに変化することで、ローレベルの出力状態に変化する。逆流防止回路５においては、トランジスタ６がオフ状態となるので、トランジスタ６のコレクタはハイレベルとなる。トランジスタ１０はベース電流が流れてオンし、同時にトランジスタ１２はベースにハイレベルの電位が与えられるのでオフ状態となる。
【００６４】
この結果、逆流防止ＭＯＳトランジスタ３はゲートにハイレベルの電圧が与えられるのでオンし、負荷１に流れる電流は寄生ダイオード３ａではなく、オン状態となった逆流防止ＭＯＳトランジスタ３を通じて流れるようになる。また、この状態は、ドライバ４から駆動ＭＯＳトランジスタ２に対してハイレベルのゲート駆動信号が与えられている期間保持される。
【００６５】
これによって、車載バッテリＶＢが正常に接続された状態で負荷１に通電するためにドライバ４からハイレベルの駆動信号を出力した場合には、逆流防止ＭＯＳトランジスタ３もオン状態とすることができる。
【００６６】
一方、車載バッテリＶＢが、逆接続された状態では、第２実施形態と同様に、逆流防止ＭＯＳトランジスタ３がセルフターンオンすると、トランジスタ１２がオン状態となるので、逆流防止ＭＯＳトランジスタ３は迅速にオフ状態に移行し、駆動ＭＯＳトランジスタ２や負荷１に電流が流れ続けることを抑制し、貫通電流による発熱や破壊を防止することができる。
【００６７】
したがって、このような第３実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、本実施形態によれば、ＮＡＮＤ回路２１を設けてドライバ４の出力信号がハイレベルになることを条件として逆流防止ＭＯＳトランジスタ３を駆動する構成としているので、次の効果を得ることができる。すなわち、ドライバ４がハイレベルのゲート駆動信号を出力していない状態で何らかの原因で駆動ＭＯＳトランジスタ２がオンしたり、駆動ＭＯＳトランジスタ２が短絡状態となった場合でも、逆流防止ＭＯＳトランジスタ３がオンするのを防止できる。
【００６８】
（第４実施形態）
図９は第４実施形態を示すもので、以下、第１実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、図９に示しているように、第１実施形態で示した構成に加えて、逆流防止ＭＯＳトランジスタ３のソース−ゲート間に抵抗２２をオフ固定抵抗として接続している。
【００６９】
この構成により、第１実施形態において、車載バッテリＶＢが正常に接続された状態では、ドライバ４により駆動ＭＯＳトランジスタ２をオンするハイレベルのゲート駆動信号が出力されると、駆動ＭＯＳトランジスタ２はオンし、ソース電位は直流電源ＶＢとなってハイレベルになる。
【００７０】
この状態で、逆流防止ＭＯＳトランジスタ３の寄生ダイオード３ａが順方向に介在された状態であるから、負荷１には車載バッテリＶＢから通電されるが、このとき、逆流防止ＭＯＳトランジスタ３がオフ固定抵抗２２によりソース−ゲート間が接続されていることでオフ状態が保持され、この後確実にオン動作させることができる。
【００７１】
したがって、このような第４実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得る事ができるとともに、オフ固定抵抗２２を設けたことで、立ち上がり時に逆流防止ＭＯＳトランジスタ３をオフ固定させることができる。
【００７２】
（第５実施形態）
図１０は第５実施形態を示すもので、以下、第１実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、負荷１の通電経路に設ける駆動ＭＯＳトランジスタ２と逆流防止ＭＯＳトランジスタ３の接続順序を入れ替えている。
【００７３】
すなわち、図１０に示しているように、車載バッテリＶＢとグランドとの間に、負荷１、逆流防止ＭＯＳトランジスタ３のソース−ドレイン間、駆動ＭＯＳトランジスタ２のドレイン−ソース間が順次接続された構成である。
したがって、このような第５実施形態においても、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００７４】
（第６実施形態）
図１１は第６実施形態を示すもので、以下、第２実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、負荷１の通電経路に設ける駆動ＭＯＳトランジスタ２と逆流防止ＭＯＳトランジスタ３の接続順序を入れ替えている。
【００７５】
すなわち、図１１に示しているように、車載バッテリＶＢとグランドとの間に、負荷１、逆流防止ＭＯＳトランジスタ３のソース−ドレイン間、駆動ＭＯＳトランジスタ２のドレイン−ソース間が順次接続された構成である。
【００７６】
また、逆流防止ＭＯＳトランジスタ３を駆動ＭＯＳトランジスタ２よりも高圧側に配置していることから、判定回路１４ｂとして、ｎチャンネル型のＭＯＳトランジスタ１９に直列にｎチャンネル型のＭＯＳトランジスタ１９ｂのドレイン−ソース間を接続した構成としている。
【００７７】
また、ＭＯＳトランジスタ１９ｂのゲートは、ドライバ４の出力端子に接続され、ハイレベルのオン駆動信号が出力されている状態でＭＯＳトランジスタ１９を有効化させる。車載バッテリＶＢが正常に接続された状態では、ドライバ４からハイレベルの駆動信号が出力されたことを条件としてＭＯＳトランジスタ１９ｂがオンするので、基準電圧を設定する抵抗１８ａ、１８ｂの分圧の設定に対して、寄生ダイオード１９ａの順方向電圧とＭＯＳトランジスタ１９をオンによる短絡状態とを切り替え可能にしている。
したがって、このような第６実施形態においても、第２実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００７８】
（第７実施形態）
図１２は第７実施形態を示すもので、以下、第３実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、負荷１の通電経路に設ける駆動ＭＯＳトランジスタ２と逆流防止ＭＯＳトランジスタ３の接続順序を入れ替えている。
【００７９】
すなわち、図１２に示しているように、車載バッテリＶＢとグランドとの間に、負荷１、逆流防止ＭＯＳトランジスタ３のソース−ドレイン間、駆動ＭＯＳトランジスタ２のドレイン−ソース間が順次接続された構成である。
【００８０】
また、逆流防止ＭＯＳトランジスタ３を駆動ＭＯＳトランジスタ２よりも高圧側に配置していることから、判定回路１４に代えて、判定回路１４ｃを設ける構成としている。なお、判定回路１４ｃでは、コンパレータ１５の出力信号とＮＡＮＤ回路２１における出力反転の関係を考慮して、コンパレータ１５の入力を入れ替えている。
したがって、このような第７実施形態においても、第３実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００８１】
（第８実施形態）
図１３は第８実施形態を示すもので、以下、第１実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、駆動ＭＯＳトランジスタ２に代えて、負荷１をハイサイドで駆動するｐチャンネル型の駆動ＭＯＳトランジスタ１０２を設ける構成としている。駆動ＭＯＳトランジスタ１０２は寄生ダイオード１０２ａを有する。
【００８２】
図１３に示すように、この実施形態では、同じく逆流防止ＭＯＳトランジスタ３に代えて、ｐチャンネル型の逆流防止ＭＯＳトランジスタ１０３を設けている。逆流防止ＭＯＳトランジスタ１０３は、寄生ダイオード１０３ａを有する。逆流防止ＭＯＳトランジスタ１０３のゲートは、抵抗１０３ｂを介して車載バッテリＶＢに接続される。また、ドライバ１０４は、ｐチャンネル型の駆動ＭＯＳトランジスタ２を駆動する信号として、オフ駆動ではハイレベルのゲート信号を出力し、オン駆動ではローレベルのゲート信号を出力する。
上記構成によっても、ｐチャンネル型の動作に対応する点の違いを除いて、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００８３】
（第９実施形態）
図１４は第９実施形態を示すもので、以下、第２実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態においても、駆動ＭＯＳトランジスタ２に代えて、負荷１をハイサイドで駆動するｐチャンネル型の駆動ＭＯＳトランジスタ１０２を設ける構成としている。駆動ＭＯＳトランジスタ１０２は寄生ダイオード１０２ａを有する。
【００８４】
図１４に示すように、逆流防止ＭＯＳトランジスタ３に代えて、ｐチャンネル型の逆流防止ＭＯＳトランジスタ１０３を設けている。逆流防止ＭＯＳトランジスタ１０３は、寄生ダイオード１０３ａを有する。逆流防止ＭＯＳトランジスタ１０３のゲートは、抵抗１０３ｂを介して車載バッテリＶＢに接続される。また、ドライバ１０４は、ｐチャンネル型の駆動ＭＯＳトランジスタ２を駆動する信号として、オフ駆動ではハイレベルのゲート信号を出力し、オン駆動ではローレベルのゲート信号を出力する。
【００８５】
また、判定回路１４に代えて、判定回路１１４を設けている。コンパレータ１５Ａは、非反転入力端子に逆流防止ＭＯＳトランジスタ１０３のソースが接続され、反転入力端子に電圧設定回路１１６の基準電圧が入力される。また、コンパレータ１５Ａは、車載バッテリＶＢから逆流阻止用のダイオード１５Ｂを介して給電される。
【００８６】
電圧設定回路１１６は、電圧設定回路１６に代わるもので、車載バッテリＶＢとグランドとの間に分圧抵抗１８ａ、１８ｂ、定電流回路１７の直列回路が接続されている。分圧抵抗１８ａと１８ｂとの共通接続点がコンパレータ１５Ａの反転入力端子に接続される。
【００８７】
分圧抵抗１８ａおよび１８ｂの直列回路には、ｐチャンネル型のＭＯＳトランジスタ１１９ｂのソース−ドレイン間、およびｐチャンネル型のＭＯＳトランジスタ１１９のドレイン−ソース間の直列回路が接続されている。ＭＯＳトランジスタ１１９、１１９ｂは、それぞれ寄生ダイオード１１９ａ、１１９ｃを内蔵している。
【００８８】
コンパレータ１５Ａ出力端子は、抵抗９を介してトランジスタ６のベースに接続されるとともに、ＭＯＳトランジスタ１１９のゲートに接続されている。ＭＯＳトランジスタ１１９ｂのゲートはドライバ１０４の出力端子に接続されている。
【００８９】
上記構成によれば、車載バッテリＶＢが正常に接続された状態では、ドライバ１０４からローレベルの駆動信号が出力されたことを条件としてＭＯＳトランジスタ１１９ｂがオンするので、判定電圧を設定する抵抗１８ａ、１８ｂの分圧の設定に対して、寄生ダイオード１１９ａの順方向電圧とＭＯＳトランジスタ１１９をオンによる短絡状態とを切り替え可能にしている。
したがって、このような第９実施形態においても、ｐチャンネル型の動作に対応する点の違いを除いて、第２実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００９０】
（第１０実施形態）
図１５は第１０実施形態を示すもので、以下、第９実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、第９実施形態で示した構成とその機能に加えて、第８実施形態で示した機能を加えた動作をする構成としている。
【００９１】
図１５に示すように、判定回路１１４に代えて、判定回路１１４ａを設けている。判定回路１１４ａでは、コンパレータ１５Ａの２つの入力端子の極性が入れ替えられている。なお、コンパレータ１５Ａの電源は、車載バッテリＶＢから逆流防止用のダイオード１５Ｂを介して供給される。
【００９２】
コンパレータ１５Ａの反転入力端子は逆流防止ＭＯＳトランジスタ１０３のソースに接続され、非反転入力端子は電圧設定回路１１６から判定電圧が与えられる。また、コンパレータ１５Ａの出力端子は、２入力のＮＡＮＤ回路２１を介して逆流防止回路５に接続する構成としている。ＮＡＮＤ回路２１のもう一つの入力端子には、ドライバ１０４の出力端子がインバータ回路２１ａを介して接続されている。電圧設定回路１１６のＭＯＳトランジスタ１１９のゲートは、コンパレータ１５Ａの出力端子ではなく、ＮＡＮＤ回路２１の出力端子に接続される。
したがって、このような第１０実施形態によっても、第９実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９３】
また、本実施形態によれば、ＮＡＮＤ回路２１を設けてドライバ１０４の出力信号がローレベルになることを条件として逆流防止ＭＯＳトランジスタ１０３を駆動する構成としているので、次の効果を得ることができる。すなわち、ドライバ１０４がローレベルのゲート駆動信号を出力していない状態で何らかの原因で駆動ＭＯＳトランジスタ１０２がオンしたり、駆動ＭＯＳトランジスタ１０２が短絡状態となった場合でも、逆流防止ＭＯＳトランジスタ１０３がオンするのを防止できる。
【００９４】
（第１１実施形態）
図１６は第１１実施形態を示すもので、以下、第８実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、負荷１の通電経路に設ける駆動ＭＯＳトランジスタ１０２と逆流防止ＭＯＳトランジスタ１０３の接続順序を入れ替えている。
【００９５】
すなわち、図１６に示しているように、車載バッテリＶＢとグランドとの間に、逆流防止ＭＯＳトランジスタ１０３のドレイン−ソース間、駆動ＭＯＳトランジスタ１０２のソース−ドレイン間、負荷１が順次接続された構成である。
したがって、このような第１１実施形態においても、第８実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００９６】
（第１２実施形態）
図１７は第１２実施形態を示すもので、以下、第９実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、負荷１の通電経路に設ける駆動ＭＯＳトランジスタ１０２と逆流防止ＭＯＳトランジスタ１０３の接続順序を入れ替えている。
【００９７】
すなわち、図１７に示しているように、車載バッテリＶＢとグランドとの間に、逆流防止ＭＯＳトランジスタ１０３のドレイン−ソース間、駆動ＭＯＳトランジスタ１０２のソース−ドレイン間、負荷１が順次接続された構成である。また、逆流防止ＭＯＳトランジスタ１０３を駆動ＭＯＳトランジスタ１０２よりも高圧側に配置していることから、判定回路１１４ｂとして、ｐチャンネル型のＭＯＳトランジスタ１１９のみを接続した構成としている。
したがって、このような第１２実施形態においても、第９実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００９８】
（第１３実施形態）
図１８は第１３実施形態を示すもので、以下、第１０実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、負荷１の通電経路に設ける駆動ＭＯＳトランジスタ２と逆流防止ＭＯＳトランジスタ３の接続順序を入れ替えている。
【００９９】
すなわち、図１８に示しているように、車載バッテリＶＢとグランドとの間に、逆流防止ＭＯＳトランジスタ１０３のドレイン−ソース間、駆動ＭＯＳトランジスタ１０２のソース−ドレイン間、負荷１が順次接続された構成である。
【０１００】
また、逆流防止ＭＯＳトランジスタ１０３を駆動ＭＯＳトランジスタ１０２よりも高圧側に配置していることから、判定回路１１４ｃとして、ｐチャンネル型のＭＯＳトランジスタ１１９のみを接続した構成としている。判定回路１１４ｃでは、コンパレータ１５Ａの２つの入力端子の極性が入れ替えられている。なお、コンパレータ１５Ａの電源は、車載バッテリＶＢから逆流防止用のダイオード１５Ｂを介して供給される。コンパレータ１５Ａの反転入力端子は逆流防止ＭＯＳトランジスタ１０３のソースに接続され、非反転入力端子は電圧設定回路１１６から判定電圧が与えられる。
したがって、このような第１２実施形態においても、第９実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【０１０１】
（他の実施形態）
なお、本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能であり、例えば、以下のように変形または拡張することができる。
【０１０２】
直流電源は、車載バッテリＶＢ以外のバッテリ（電池）でも良いし、負荷への給電に用いる直流電源で負荷駆動装置に接続可能なものであれば適用することができる。
第４実施形態で示したオフ固定抵抗は、第５、第８、第１１実施形態にも適用することができる。
【０１０３】
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
【符号の説明】
【０１０４】
図面中、１は負荷、２、１０２は駆動ＭＯＳトランジスタ、３、１０３は逆流防止ＭＯＳトランジスタ、２ａ、３ａ、１０２ａ、１０３ａは寄生ダイオード、４、１０４はドライバ、５は逆流防止回路、８はインバータ回路、１２はｐｎｐ型バイポーラトランジスタ、１４、１４ａ、１１４、１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃは判定回路、１５、１５Ａはコンパレータ、１６、１６ａ、１１６、１１６ａは電圧設定回路、２１はＮＡＮＤ回路、２２はオフ固定抵抗、ＶＢは車載バッテリ、ＶＤは直流電源である。
【図１】
2020123893.tif 000003
【図２】
2020123893.tif 000004
【図３】
2020123893.tif 000005
【図４】
2020123893.tif 000006
【図５】
2020123893.tif 000007
【図６】
2020123893.tif 000008
【図７】
2020123893.tif 000009
【図８】
2020123893.tif 000010
【図９】
2020123893.tif 000011
【図１０】
2020123893.tif 000012
【図１１】
2020123893.tif 000013
【図１２】
2020123893.tif 000014
【図１３】
2020123893.tif 000015
【図１４】
2020123893.tif 000016
【図１５】
2020123893.tif 000017
【図１６】
2020123893.tif 000018
【図１７】
2020123893.tif 000019
【図１８】
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