(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１主端子、第２主端子および制御端子を備え、その第２主端子を基準電位として駆動用電源から制御端子に付与する電圧または電流に基づいて駆動される出力トランジスタについて、その第１、第２主端子間に流れる電流が保護開始電流値を超えたときに電流を制限する過電流保護回路であって、
前記出力トランジスタに対し制御端子同士が接続され、前記出力トランジスタに流れる電流に応じた検出電流を流す検出用トランジスタと、
入力部と出力部を有し、入力部は前記検出用トランジスタに流れる検出電流を入力し、出力部は、その入力した検出電流に応じた駆動制限電流を、前記駆動用電源から前記出力トランジスタの制御端子に至る制御ラインから引き抜く駆動制限回路と、
前記駆動制限回路の入力部と並列に接続され、前記検出用トランジスタに流れる検出電流のうち、前記保護開始電流値に対応して前記検出用トランジスタに流れる検出電流値よりも小さく設定された引受電流を、前記駆動制限回路の入力部に替わって流し込む電流引受回路とを備えたことを特徴とする過電流保護回路。
【請求項２】
前記電流引受回路は、前記引受電流に対応した引受指令電流を流す入力側トランジスタと前記引受電流を流す出力側トランジスタとからなるカレントミラー回路であることを特徴とする請求項１記載の過電流保護回路。
【請求項３】
前記駆動制限回路は、前記検出電流が入力される入力側トランジスタと前記制御ラインから前記駆動制限電流を引き抜く出力側トランジスタとからなるカレントミラー回路であることを特徴とする請求項１または２記載の過電流保護回路。
【請求項４】
前記駆動用電源は、互いに独立した複数の駆動用電源から構成され、
前記駆動制限回路の出力側トランジスタは、前記各駆動用電源ごとに独立して前記駆動制限電流を引き抜く複数の出力側トランジスタから構成されていることを特徴とする請求項３記載の過電流保護回路。
【請求項５】
前記複数の駆動用電源の少なくとも１つは、チャージポンプ回路を有する電圧源または電流源であることを特徴とする請求項４記載の過電流保護回路。
【請求項６】
前記駆動制限回路の入力部と前記電流引受回路は、前記検出用トランジスタの第２主端子と、前記出力トランジスタの第２主端子が繋がる共通ラインとの間に接続されていることを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載の過電流保護回路。
【請求項７】
前記検出用トランジスタに流れる検出電流を折り返して出力する検出電流用カレントミラー回路を備え、
前記駆動制限回路の入力部と前記電流引受回路は、前記検出電流用カレントミラー回路の出力側トランジスタと、所定の共通ラインとの間に接続されていることを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載の過電流保護回路。
【請求項８】
前記出力トランジスタの制御端子と前記検出用トランジスタの制御端子との間に、前記駆動制限回路を構成する入力側トランジスタの制御電圧に等しいシフト電圧を生成するレベルシフト回路が設けられ、前記駆動用電源は前記レベルシフト回路を介して前記出力トランジスタの制御端子を駆動することを特徴とする請求項６記載の過電流保護回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、出力トランジスタに流れる電流が保護開始電流値を超えたときに電流を制限する過電流保護回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、出力トランジスタの負荷が短絡した状態で当該出力トランジスタにオン信号が印加されると、駆動用電源から出力トランジスタに対し絶対最大定格を超える過大な電流が流れる。そこで、この出力トランジスタに対しゲート同士が接続され、出力トランジスタに流れる電流に応じた検出電流を流す検出用トランジスタと、駆動用電源から出力トランジスタのゲート（またはベース）に至る制御ラインから検出電流に応じた駆動制限電流を引き抜く駆動制限回路とを備えた過電流保護回路が用いられている。
【０００３】
図１１は、特許文献１に開示されたローサイド駆動回路に対する過電流保護回路を、ハイサイド駆動回路に対する過電流保護回路に書き直したものである。電源電圧ＶＢが与えられる端子１と負荷３が接続される端子２との間には、ＭＯＳトランジスタ４が接続され、そのＭＯＳトランジスタ４には電流検出用のＭＯＳトランジスタ５が設けられている。チャージポンプ回路６とＭＯＳトランジスタ４、５との間には、抵抗７とダイオード８が接続されている。トランジスタ９、１０からなるカレントミラー回路は、駆動制限回路１１を構成している。
【０００４】
ＭＯＳトランジスタ５には、ＭＯＳトランジスタ４に流れる電流Ｉｍに応じた検出電流Ｉｓが流れ、その検出電流Ｉｓに対しトランジスタ９、１０のミラー比で定まる駆動制限電流が制御ライン１２からトランジスタ１０を通して引き抜かれる。ＭＯＳトランジスタ４、５をオンさせるには、チャージポンプ回路６からＭＯＳトランジスタ４、５に対し、ゲート容量を短時間で充電可能な制御電流（ゲート電流）を流す必要がある。
【０００５】
負荷３が短絡した状態でオン指令が入ると、ＭＯＳトランジスタ４に流れる電流Ｉｍが急速に増加する。検出電流Ｉｓが電流Ｉｍの保護開始電流値に対応した値にまで増加すると、制御ライン１２から引き抜かれる駆動制限電流或いはトランジスタ１０の低下したコレクタ・エミッタ間電圧によってゲート容量の充電が妨げられ、ＭＯＳトランジスタ４のゲート・ソース間電圧ひいては電流Ｉｍが制限される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２３７０２８号公報（図８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ハイサイド駆動回路に対して駆動用電源として用いられるチャージポンプ回路６は、周知のようにコンデンサとスイッチング素子とから構成され、入力電圧に対し昇圧された電圧Ｖcpを生成する。しかし、チャージポンプ回路６は出力インピーダンスが高いため、出力電流が増えると昇圧電圧Ｖcpが急激に低下する。上述した従来構成においてオン駆動されたＭＯＳトランジスタ４が通電状態にあるときは、過大な電流が流れていない時でもチャージポンプ回路６から駆動制限回路１１を通して駆動制限電流が流れ続ける。そのため、チャージポンプ回路６からＭＯＳトランジスタ４のゲートに供給されるゲート電流がその分だけ減少し、ＭＯＳトランジスタ４のオン駆動能力（ゲート容量の充電電流）を低下させる。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、出力トランジスタの駆動用電源から引き抜かれる無駄な駆動制限電流を低減可能な過電流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に記載した手段によれば、出力トランジスタに対し制御端子同士が接続された検出用トランジスタに、出力トランジスタに流れる電流に応じた検出電流が流れる。駆動制限回路は、入力部と出力部を有し、入力部は検出用トランジスタに流れる検出電流を入力し、出力部は、入力した検出電流に応じた駆動制限電流を、駆動用電源から出力トランジスタの制御端子に至る制御ラインに流れる制御電流から引き抜く。
【００１０】
電流引受回路は、その出力部が駆動制限回路の入力部と並列に接続され、検出用トランジスタに流れる検出電流のうち、出力トランジスタの過電流保護開始電流値に対応して検出用トランジスタに流れる検出電流値（以下、保護開始検出電流値と言う）よりも小さく設定された引受電流を、駆動制限回路の入力部に替わって流し込む。
【００１１】
この構成によれば、検出用トランジスタに流れる検出電流が保護開始検出電流値よりも小さい場合（過電流保護の必要がない場合）には、検出電流のうち保護開始検出電流値よりも小さく設定された引受電流が検出用トランジスタから電流引受回路に流れる。これにより、検出用トランジスタから駆動制限回路の入力部に流れる電流が最大で引受電流だけ減少し、それに応じて駆動用電源から駆動制限回路に引き抜かれる無駄な駆動制限電流が減少する。その結果、駆動用電源は従来よりも高い電圧または大きい電流で出力トランジスタを駆動できる。
【００１２】
一方、検出用トランジスタに流れる検出電流が保護開始検出電流値よりも大きくなると、検出電流のうち上記引受電流を差し引いた残余の電流が駆動制限回路の入力部に流れ、その入力電流に応じた駆動制限電流が制御ラインから引き抜かれる。これにより、出力トランジスタを駆動する電圧または電流が低下し、出力トランジスタに流れる電流が制限される（過電流保護動作）。
【００１３】
請求項２に記載した手段によれば、電流引受回路は、引受電流に対応した引受指令電流を流す入力側トランジスタ（入力部）と引受電流を流す出力側トランジスタ（出力部）とからなるカレントミラー回路により構成されている。この構成を用いると、引受指令電流により引受電流の大きさをミラー比に応じて適宜設定できる。
【００１４】
請求項３に記載した手段によれば、駆動制限回路は、検出電流が入力される入力側トランジスタ（入力部）と制御ラインから駆動制限電流を引き抜く出力側トランジスタ（出力部）とからなるカレントミラー回路により構成されている。この構成を用いると、入力される検出電流に対する駆動制限電流の大きさをミラー比に応じて適宜設定できる。
【００１５】
請求項４に記載した手段によれば、駆動用電源が互いに独立した複数の駆動用電源から構成されている場合、駆動制限回路の出力側トランジスタは、各駆動用電源ごとに独立して駆動制限電流を引き抜く複数の出力側トランジスタから構成されている。この構成を用いると、各駆動用電源が出力する制御電流に対し、引き抜かれる駆動制限電流および出力トランジスタを駆動するために利用可能な制御電流を個別且つ正確に設定することができる。
【００１６】
請求項５に記載した手段によれば、複数の駆動用電源の少なくとも１つは、チャージポンプ回路である。チャージポンプ回路は、出力インピーダンスが高いため、出力電流が増えると出力電圧が急激に低下する特性を持つ。このため、本手段を採用すると従来構成に比べチャージポンプ回路の出力電流を低減でき、従来よりも高い電圧または大きい電流で出力トランジスタを駆動できる。また、チャージポンプ回路の段数やコンデンサの容量を低減することができるので、半導体集積回路装置として構成するときのチップ上のレイアウトサイズおよびスイッチングノイズを低減することができる。
【００１７】
請求項６に記載した手段によれば、駆動制限回路の入力部と電流引受回路は、検出用トランジスタの第２主端子と、出力トランジスタの第２主端子が繋がる共通ラインとの間に接続されている。
【００１８】
請求項７に記載した手段によれば、検出用トランジスタに流れる検出電流を折り返して出力する検出電流用カレントミラー回路を備え、駆動制限回路の入力部と電流引受回路は、検出電流用カレントミラー回路の出力側トランジスタと、所定の共通ラインとの間に接続されている。検出電流用カレントミラー回路が接続される基準電位および上記共通ラインの電位は、検出用トランジスタと駆動制限回路の動作に必要な電圧を確保できる電位であればよい。
【００１９】
請求項８に記載した手段によれば、出力トランジスタの制御端子と検出用トランジスタの制御端子との間に、駆動制限回路を構成する入力側トランジスタの制御電圧に等しいシフト電圧を生成するレベルシフト回路を備えている。この構成によれば、出力トランジスタに印加される制御電圧（制御端子と第２主端子との間の電圧）と、検出用トランジスタに印加される制御電圧（制御端子と第２主端子との間の電圧）とが等しくなるので、出力トランジスタに流れる電流と検出用トランジスタに流れる電流との比（ミラー比、分流比）の精度を高めることができる。また、温度変動によるミラー比の変化を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施形態を示す過電流保護回路の構成図
【図２】負荷短絡状態における出力電流Ｉｍを示す図
【図３】第２の実施形態を示す図１相当図
【図４】オン駆動時の共通ラインの電圧変化を示す図
【図５】第３の実施形態を示す図１相当図
【図６】第４の実施形態を示す図１相当図
【図７】図２相当図
【図８】第５の実施形態を示す図１相当図
【図９】第６の実施形態を示す図１相当図
【図１０】第７の実施形態を示す図１相当図
【図１１】従来構成を示す図１相当図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
各実施形態において実質的に同一の構成部分には同一の符号を付して説明を省略する。
（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態について図１および図２を参照しながら説明する。
【００２２】
図１に示す過電流保護回路２１は、例えば車載用の半導体集積回路装置として構成されており、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタ４のドレイン（第１主端子）・ソース（第２主端子）間に流れる電流Ｉｍが保護開始電流値Ｉm1を超えたときに電流を制限し、以てＭＯＳトランジスタ４を過電流から保護するものである。ＭＯＳトランジスタ４（出力トランジスタ）は、バッテリ電圧などの電源電圧ＶＢが与えられる端子１と負荷３が接続される端子２との間に接続されたハイサイドスイッチである。負荷３は、例えばソレノイドバルブである。
【００２３】
ＭＯＳトランジスタ４には、検出用トランジスタであるＭＯＳトランジスタ５が設けられている。ＭＯＳトランジスタ４と５のゲート相互間は、ＭＯＳトランジスタ４側をカソードとするダイオード８を介して接続されている。このダイオード８は、ＭＯＳトランジスタ４、５のゲート・ソース間電圧を等しくし、高精度且つ温度特性の小さいミラー比（分流比）を得るために用いられるレベルシフト回路であるが、必ずしも必要なものではない。
【００２４】
ＭＯＳトランジスタ４を駆動する駆動用電源は、電源電圧ＶＢを入力とするチャージポンプ回路６である。このチャージポンプ回路６は、コンデンサとトランジスタとが多段に縦続接続された昇圧部と、その昇圧電圧Ｖcpに基づいて一定の制御電流Ｉg1を出力する定電流部とから構成されている。チャージポンプ回路６の出力ノードは、ダイオード２２を介してＭＯＳトランジスタ５のゲートに接続され、さらにダイオード８を介してＭＯＳトランジスタ４のゲートに接続されている。チャージポンプ回路６の定電流部は、駆動指令信号に基づいて、オン指令のときに制御電流Ｉg1を出力し、オフ指令のときに電流出力を停止する。
【００２５】
駆動制限回路１１は、ＭＯＳトランジスタ４のソースが繋がる共通ライン２３に接続された入力側トランジスタ９（入力部）と出力側トランジスタ１０（出力部）とからなるカレントミラー回路により構成されている。トランジスタ９は、ＭＯＳトランジスタ５のソースと共通ライン２３との間に接続され、ＭＯＳトランジスタ５に流れる検出電流Ｉｓを入力する。トランジスタ１０は、チャージポンプ回路６の出力ノードに繋がるダイオード２４のカソードと共通ライン２３との間に接続され、トランジスタ９が入力した検出電流に対しミラー比で定まる駆動制限電流を、チャージポンプ回路６の出力ノードからＭＯＳトランジスタ４、５のゲートに至る制御ライン１２から引き抜く。
【００２６】
駆動制限回路１１の入力側トランジスタ９には、電流引受回路２５が並列に接続されている。電流引受回路２５は、共通ライン２３に接地された入力側トランジスタ２６（入力部）と出力側トランジスタ２７（出力部）とからなるカレントミラー回路により構成されている。トランジスタ２６は、電源電圧ＶＢに繋がる定電流回路２８から一定の引受指令電流を入力する。トランジスタ２７は、トランジスタ９と並列に接続されており、ＭＯＳトランジスタ５に流れる検出電流Ｉｓのうち、ミラー比により引受指令電流に対応する引受電流Ｉａをトランジスタ９に替わって流し込む。
【００２７】
なお、チャージポンプ回路６とダイオード８、２２からなる回路がＭＯＳトランジスタ４のオン駆動回路であるが、ＭＯＳトランジスタ４のゲート電荷を高速で引き抜くオフ駆動回路は、図１において省略されている。また、電流引受回路２５に対し引受指令電流を流す定電流回路２８には、チャージポンプ回路とは異なり、十分な電流出力能力を持つ電源が用いられる。
【００２８】
次に、本実施形態の作用を説明する。
負荷３が完全にまたは部分的に短絡した状態でＭＯＳトランジスタ４がオンすると、ＭＯＳトランジスタ４に流れる電流Ｉｍが保護開始電流値Ｉm1を超えて急速に増大し、それに伴ってドレイン損失も急速に増大する。本実施形態における保護開始電流値Ｉm1とは、所定の温度条件および所定の通電条件の下で、ＭＯＳトランジスタ４を故障なく継続的にオンオフ動作させることができるＭＯＳトランジスタ４の上限電流値である。
【００２９】
過電流保護回路２１は、ＭＯＳトランジスタ４に流れる電流Ｉｍが保護開始電流値Ｉm1を超えると、駆動制限回路１１により電流Ｉｍを保護開始電流値Ｉm1以下に制限する。図２は、負荷３が完全にまたは部分的に短絡した状態で、時刻ｔ１にオン指令が与えられたときのＭＯＳトランジスタ４の電流Ｉｍを示している。負荷短絡状態での共通ライン２３の電圧は、ＭＯＳトランジスタ４のオン抵抗と電流Ｉｍおよび負荷３の抵抗値により決まるが、正常時とは異なり電圧ＶＢ付近にまでは高くならず、（ＶＢ−Ｖｆ）以下の電圧値になる。
【００３０】
定電流回路２８は、少なくともチャージポンプ回路６にオン指令が入力されている期間において、電流引受回路２５のトランジスタ２６に対し一定の引受指令電流を出力する。このとき、電流引受回路２５のトランジスタ２７は、引受指令電流に対しミラー比で定まる引受電流Ｉａを流し得る状態となる。引受電流Ｉａは、ＭＯＳトランジスタ４の保護開始電流値Ｉm1に対応してＭＯＳトランジスタ５に流れる検出電流値（保護開始検出電流値Ｉs1）よりも小さく設定されている。
【００３１】
チャージポンプ回路６にオン指令が入力されると、ＭＯＳトランジスタ４に流れる電流Ｉｍが増大し、それとともにＭＯＳトランジスタ５に流れる検出電流Ｉｓも増大する。共通ライン２３の電圧は、電流Ｉｍに比例して高くなる。検出電流Ｉｓが引受電流Ｉａ以下のとき、駆動制限回路１１のトランジスタ９はオフとなり、ＭＯＳトランジスタ５に流れる検出電流Ｉｓは全て電流引受回路２５のトランジスタ２７に流れ込む。従って、チャージポンプ回路６が出力する制御電流Ｉg1は、駆動制限回路１１に流れ込むことはなく、全てＭＯＳトランジスタ４のゲート容量を充電するために使われる。これにより、ＭＯＳトランジスタ４を大きいゲート電流でオン駆動することができ、オン時間が短縮され、オンに伴うスイッチング損失を低減することができる。
【００３２】
ＭＯＳトランジスタ５に流れる検出電流Ｉｓが引受電流Ｉａを超えると、検出電流Ｉｓのうち引受電流Ｉａは電流引受回路２５に流れ込み、超えた分の検出電流（＝Ｉｓ−Ｉａ）は駆動制限回路１１のトランジスタ９に流れ込む。このとき、チャージポンプ回路６が出力する制御電流Ｉg1のうち、トランジスタ９に流れ込む電流に対しミラー比で定まる駆動制限電流が制御ライン１２から駆動制限回路１１に引き抜かれる。その結果、ＭＯＳトランジスタ４のゲート容量を充電する制御電流が減少するが、ＭＯＳトランジスタ４は十分にオンすることができる。
【００３３】
ＭＯＳトランジスタ５に流れる検出電流Ｉｓがさらに増えて保護開始検出電流値Ｉs1を超えると、駆動制限回路１１のトランジスタ９に流れ込む電流が一層増大し、トランジスタ１０に流し得る駆動制限電流が、チャージポンプ回路６が出力する制御電流Ｉg1以上になる。その結果、制御ライン１２の電圧が低下し、ＭＯＳトランジスタ４のゲート電圧が低く制限されるので、ＭＯＳトランジスタ４に流れる電流Ｉｍが保護開始電流値Ｉm1以下に制限される。図２では、電流Ｉｍが一時的に保護開始電流値Ｉm1を超えているが、これは駆動制限に係る制御の遅れによる。なお、電流引受回路２５は検出電流Ｉｓのうち引受電流Ｉａを流し続ける。
【００３４】
以上説明した本実施形態によれば、駆動制限回路１１は、チャージポンプ回路６が出力する制御電流Ｉg1から、ＭＯＳトランジスタ５に流れる検出電流Ｉｓに応じた駆動制限電流を引き抜くので、負荷３が短絡した状態でオン指令を与えても、ＭＯＳトランジスタ４に流れる電流Ｉｍが保護開始電流値Ｉm1以下に制限され、ＭＯＳトランジスタ４を過電流から保護することができる。
【００３５】
そして、この駆動制限回路１１とともに、検出電流Ｉｓのうち引受電流Ｉａを駆動制限回路１１に替わって流し込む電流引受回路２５を備えたので、その分だけ駆動制限回路１１に引き抜かれる駆動制御電流が減少し、ＭＯＳトランジスタ４のオン駆動に寄与する制御電流を増やすことができる。引受電流Ｉａは、ＭＯＳトランジスタ４の保護開始電流値Ｉm1に対応してＭＯＳトランジスタ５に流れる検出電流値（保護開始検出電流値Ｉs1）よりも小さく設定されているので、上記過電流保護動作の保護電流レベルが保護開始電流値Ｉm1を超えて大きくずれることはない。
【００３６】
本実施形態はハイサイドの駆動形態であるため、電源電圧ＶＢよりも高い昇圧電圧Ｖcpを生成するチャージポンプ回路６を必要としている。このチャージポンプ回路６は、コンデンサに蓄積された電荷をトランジスタにより充放電して昇圧電圧Ｖcpを得る構成なので、出力インピーダンスが高く、出力する制御電流が増えると昇圧電圧Ｖcpが急激に低下する特性を持つ。電流引受回路２５を備えたことにより、引受電流Ｉａに相当する電流をオン駆動のために有効に利用することができるので、チャージポンプ回路６の段数やコンデンサの容量を低減することができ、半導体チップ上のレイアウトサイズ、コスト、自己発熱量、スイッチングノイズなどを低減することができる。
【００３７】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について図３および図４を参照しながら説明する。
図３に示す駆動回路は、互いに独立した２つの駆動用電源でＭＯＳトランジスタ４を駆動する。１つは第１の実施形態と同じチャージポンプ回路６であり、他の１つはＭＯＳトランジスタ４のドレインに接続される電源電圧ＶＢを入力とする定電流回路３２である。定電流回路３２は、駆動指令信号に基づいて、オン指令のときに制御電流Ｉg2を出力し、オフ指令のときに電流出力を停止する。
【００３８】
過電流保護回路３１に設けられた駆動制限回路３３は、チャージポンプ回路６から駆動制限電流を引き抜く出力側トランジスタ１０に加え、定電流回路３２から駆動制限電流を引き抜く出力側トランジスタ３４（出力部）を備えている。定電流回路３２の出力ノードは、ダイオード３５を介してＭＯＳトランジスタ５のゲートに接続されているとともに、ダイオード３６を介してトランジスタ３４のコレクタに接続されている。
【００３９】
このように駆動用電源（チャージポンプ回路６、定電流回路３２）ごとにトランジスタ１０、３４を設け、それぞれミラー比を個別に設定することにより、各駆動用電源が出力する制御電流Ｉg1、Ｉg2に対し、引き抜かれる駆動制限電流およびＭＯＳトランジスタ４を駆動するために利用可能な制御電流を個別に且つ正確に設定することができる。これにより駆動制限電流のばらつきを低減できる。その他の構成は、第１の実施形態と同様である。
【００４０】
このように駆動用電源を複数（本実施形態では２つ）設けるのは、チャージポンプ回路６が出力する制御電流Ｉg1の不足を補うためである。図４は、時刻ｔ１でオン指令が入力されたときの共通ライン２３の電圧変化を示している。定電流回路３２は、電源電圧ＶＢ付近までの電圧しか出力できないが、チャージポンプ回路６の制御電流Ｉg1よりも大きい制御電流Ｉg2を出力することができる。
【００４１】
このため、オン指令によるＭＯＳトランジスタ４のゲート容量の充電の際、共通ライン２３の電圧が（１）式で示される電圧ＶCL1に達するまでは、主として定電流回路３２からの制御電流Ｉg2によりオン駆動する。（１）式において、ＶCEは定電流回路３２の入出力電圧差、Ｖｆはｐｎ接合の順方向電圧、ＶGSはＭＯＳトランジスタ４のゲート・ソース間電圧である。
ＶCL1＝ＶＢ−ＶCE−２・Ｖｆ−ＶGS    …（１）
【００４２】
ＭＯＳトランジスタ４のオン抵抗を低減するには、共通ライン２３の電圧がＶCL2（＝ＶＢ−ＶDS）以上となるまでＭＯＳトランジスタ４のゲート電圧を高める必要がある。共通ライン２３の電圧がＶCL1を超えると、チャージポンプ回路６だけがＭＯＳトランジスタ４のゲート容量を充電する。
【００４３】
このように複数の駆動用電源を用いる構成でも、電流引受回路２５は、既述したようにＭＯＳトランジスタ５に流れる検出電流Ｉｓのうち引受電流Ｉａを駆動制限回路３３に替わって流し込む。従って、駆動用電源から駆動制限回路３３に引き抜かれる駆動制御電流が引受電流Ｉａだけ減少し、ＭＯＳトランジスタ４のオン駆動に寄与する制御電流を増やすことができる。
【００４４】
また、チャージポンプ回路６よりも大きい電流を出力可能な定電流回路３２を駆動用電源として採用したので、第１の実施形態よりもオン時間を短縮できる。その結果、チャージポンプ回路６の回路規模を縮小してレイアウトサイズやスイッチングノイズを一層低減することもできる。
【００４５】
（第３の実施形態）
図５に示す過電流保護回路４１は、図３に示した過電流保護回路３１の構成を簡易化したものである。すなわち、ＭＯＳトランジスタ４は、チャージポンプ回路６と定電流回路３２の２つの駆動用電源で駆動されるが、駆動制限回路１１は、チャージポンプ回路６が出力する制御電流Ｉg1と定電流回路３２が出力する制御電流Ｉg2に対して駆動制限電流をまとめて引き抜く。
【００４６】
本実施形態によれば、各駆動用電源が出力する制御電流Ｉg1、Ｉg2に対し、引き抜かれる駆動制限電流を個別に設定することはできない。しかし、ＭＯＳトランジスタ４の電流Ｉｍが保護開始電流値Ｉm1を超えると、ＭＯＳトランジスタ４のゲート電圧が低下するので、ＭＯＳトランジスタ４に流れる電流Ｉｍを保護開始電流値Ｉm1以下に制限することができる。また、電流引受回路２５は、上述した各実施形態と同様に動作するので、駆動用電源から駆動制限回路１１に引き抜かれる駆動制御電流が引受電流Ｉａだけ減少し、ＭＯＳトランジスタ４のオン駆動に寄与する制御電流を増やすことができる。
【００４７】
（第４の実施形態）
図６は、図３に示した過電流保護回路３１に対し、他の種類の過電流保護回路５１を組み合わせた回路構成を示している。過電流保護回路３１は、上述したようにＭＯＳトランジスタ４に流れる電流Ｉｍを保護開始電流値Ｉm1以下に制限する。これに対し、過電流保護回路５１は、ＭＯＳトランジスタ４に流れる電流Ｉｍが保護開始電流値Ｉm2を時間Ｔm1以上連続して超えたときに、数ｍｓ程度の予め決められた時間Ｔm2の期間だけ駆動用電源（チャージポンプ回路６、定電流回路３２）をオフさせる。
【００４８】
ＭＯＳトランジスタ４には、ゲートとソースが共通に接続された電流検出用のＭＯＳトランジスタ５２が設けられており、端子１とＭＯＳトランジスタ５２のドレインとの間には抵抗５３が接続されている。ＭＯＳトランジスタ５２には、ＭＯＳトランジスタ４に流れる電流Ｉｍに応じた検出電流Ｉｔが流れる。抵抗５３の抵抗値をＲｓとすると、ＭＯＳトランジスタ５２のドレインの電圧は、（ＶＢ−Ｉｔ×Ｒｓ）となる。
【００４９】
コンパレータ５４は、ＭＯＳトランジスタ５２のドレインの電圧（ＶＢ−Ｉｔ×Ｒｓ）と、保護開始電流値Ｉm2に相当するしきい値電圧Ｖth(Im2)とを比較する。ＭＯＳトランジスタ４に流れる電流Ｉｍが保護開始電流値Ｉm2を超えると、ＭＯＳトランジスタ５２のドレインの電圧がしきい値電圧Ｖth(Im2)よりも低下する。過電流制御回路５５は、コンパレータ５４の出力がＬレベルとなっている時間をタイマにより計測し、時間Ｔm1以上連続してＬレベルが継続すると、Ｔm1経過時点から時間Ｔm2の期間だけチャージポンプ回路６と定電流回路３２の出力をオフさせる。
【００５０】
図７は、負荷３が完全にまたは部分的に短絡した状態で、時刻ｔ１にオン指令が与えられたときのＭＯＳトランジスタ４に流れる電流Ｉｍを示している。ここでは、保護開始電流値Ｉm2をＩm1よりも若干小さく設定している。電流Ｉｍは時刻ｔ２で保護開始電流値Ｉm2を超えるので、過電流制御回路５５はタイマによる計時を開始する。その後、電流Ｉｍは保護開始電流値Ｉm1に制限されるが、保護開始電流値Ｉm2を僅かに超えているので、時刻ｔ２から時間Ｔm1だけ経過した時刻ｔ３においてＭＯＳトランジスタ４はオフされる。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態は、ＭＯＳトランジスタ４に通電させながら電流を制限する第１の過電流保護動作と、ＭＯＳトランジスタ４の通電を一時的に停止する第２の過電流保護動作とを併用している。第１の過電流保護動作により電流Ｉｍが保護開始電流値Ｉm1に制限されたとしても、その制限状態を継続することによりＭＯＳトランジスタ４に故障が生じる虞がある。本実施形態によれば、こうしたときにＭＯＳトランジスタ４を一旦オフさせるので、より確実にＭＯＳトランジスタ４を保護することができる。過電流保護回路５１は、過電流保護回路３１とは独立して設けられ、制御電流Ｉg1、Ｉg2に影響を及ぼさないので、電流引受回路２５は上述した各実施形態と同様に動作することができる。
【００５２】
（第５の実施形態）
図８に示す過電流保護回路６１は、図３に示した過電流保護回路３１に対し、ＭＯＳトランジスタ５に流れる検出電流Ｉｓを検出電流用カレントミラー回路６２で折り返した構成において相違する。このカレントミラー回路６２は、端子１に繋がる電源線６３を接地電位とするＰＮＰ形のトランジスタ６４、６５から構成されている。入力側トランジスタ６４は、電源線６３とＭＯＳトランジスタ５のドレインとの間に接続されている。出力側トランジスタ６５のコレクタと共通ラインとなるグランド線６６との間には、駆動制限回路３３の入力側トランジスタ９と電流引受回路２５の出力側トランジスタ２７が並列に接続されている。なお、本実施形態では、ＭＯＳトランジスタ４と５のゲート相互間に、レベル合わせのためのダイオードは不要である。
【００５３】
本実施形態は、第２の実施形態に対し検出電流Ｉｓの取り出し方を異にするが、駆動制限回路３３および電流引受回路２５の動作は同様となる。従って、第２の実施形態と同様の作用および効果が得られる。なお、カレントミラー回路６２に対する接地電位は、トランジスタ６４、６５の動作に必要な電圧Ｖｆを確保できる電位であれば電源線６３に限られない。また、駆動制限回路３３および電流引受回路２５が繋がる共通ラインも同様であり、グランド線６６に限られず、例えばＭＯＳトランジスタ４のソース電位（端子２）であってもよい。
【００５４】
（第６の実施形態）
図９に示す過電流保護回路７１は、上述した各実施形態に対し電流引受回路の構成が異なる。電流引受回路７２は、駆動制限回路３３の入力側トランジスタ９と並列に接続されたトランジスタ７３と、電流検出用のＭＯＳトランジスタ５２のドレインの電圧を入力し、トランジスタ７３を駆動する増幅回路７４とから構成されている。
【００５５】
ＭＯＳトランジスタ５２には、ＭＯＳトランジスタ４に流れる電流Ｉｍに応じた検出電流Ｉｔが流れ、そのドレインの電圧は（ＶＢ−Ｉｔ×Ｒｓ）となる。増幅回路７４は、このドレインの電圧が保護開始電流値Ｉm3に相当するしきい値電圧Ｖth(Im3)以下のときには、トランジスタ７３を十分にオン駆動する。これにより、ＭＯＳトランジスタ５に流れる検出電流Ｉｓは全て電流引受回路７２のトランジスタ７３に流れ込む。一方、上記ドレインの電圧がしきい値電圧Ｖth(Im3)を超えると、増幅回路７４は、ＭＯＳトランジスタ５に流れる検出電流Ｉｓのうちトランジスタ７３に流れる電流を減少させて、駆動制限回路３３の入力側トランジスタ９に流れる電流を増加させる。
【００５６】
本実施形態によれば、ＭＯＳトランジスタ４に流れる電流Ｉｍが保護開始電流値Ｉm3以下の場合には、チャージポンプ回路６が出力する制御電流Ｉg1および定電流回路３２が出力する制御電流Ｉg2は、全てＭＯＳトランジスタ４のゲート容量を充電するために使われる。また、電流Ｉｍが保護開始電流値Ｉm3を超えた場合には、駆動制限回路３３により制御ライン１２から引き抜かれる駆動制限電流が増えるので、ＭＯＳトランジスタ４に流れる電流Ｉｍをより確実に制限することができる。
【００５７】
（第７の実施形態）
図１０は、ハイサイド駆動回路とローサイド駆動回路を備えた駆動回路における過電流保護回路８１を示している。ハイサイド駆動回路の低電位側端子２ｐと、ローサイド駆動回路の高電位側端子１ｎとの間には、負荷３と電流検出用の抵抗８２が直列に接続されている。また、その直列回路に対し電流還流用のダイオード８３が並列に接続されている。ハイサイド駆動回路とローサイド駆動回路のうち一方のＭＯＳトランジスタ４がオンとされ、他方のＭＯＳトランジスタ４がパルス駆動される。駆動制限回路３３および電流引受回路２５の動作は、第１、第２の実施形態で説明した通りである。
【００５８】
このように、ハイサイド、ローサイドの何れの駆動回路に対しても、上述した駆動制限回路１１、３３および電流引受回路２５、７２を適用可能である。また、Ｈブリッジ構成の駆動回路に対しても適用可能である。
【００５９】
（その他の実施形態）
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲内で以下のように種々の変形、拡張を行うことができる。
【００６０】
第４の実施形態の過電流保護回路５１は、過電流保護回路２１、４１、６１、８１に対しても同様に適用できる。
第６の実施形態の過電流保護回路７１において、駆動制限回路３３に替えて駆動制限回路１１を採用し、定電流回路３２を省略し、ダイオード２４、３６を省略し、または検出電流用カレントミラー回路６２を備えてもよい。
【００６１】
第７の実施形態の過電流保護回路８１において、過電流保護回路３１に替えて過電流保護回路２１、４１、６１、７１を採用してもよい。また、過電流保護回路５１を加えてもよい。
各実施形態において、少なくとも１つの駆動用電源は、チャージポンプ回路６に代表されるように電流出力能力が低いものである。また、駆動用電源は、電流源に限らず電圧源であってもよい。
【００６２】
各実施形態においてダイオード８は必要に応じて設ければよい。
出力トランジスタ、検出用トランジスタはＭＯＳトランジスタに限らず例えばバイポーラトランジスタ（コレクタが第１主端子、エミッタが第２主端子、ベースが制御端子に相当）であってもよい。
電流引受回路２５に入力する引受指令電流を制御して引受電流Ｉａを変更してもよい。
【符号の説明】
【００６３】
図面中、４はＭＯＳトランジスタ（出力トランジスタ）、５はＭＯＳトランジスタ（検出用トランジスタ）、６はチャージポンプ回路（駆動用電源）、８はダイオード（レベルシフト回路）、９は入力側トランジスタ（入力部）、１０、３４は出力側トランジスタ（出力部）、１１、３３は駆動制限回路、１２は制御ライン、２１、３１、４１、６１、７１、８１は過電流保護回路、２３は共通ライン、２５、７２は電流引受回路、２６は入力側トランジスタ、２７、７３は出力側トランジスタ、３２は定電流回路（駆動用電源）、６２は検出電流用カレントミラー回路、６６はグランド線（共通ライン）である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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