(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一の駆動条件にて駆動されるセンストランジスタ及び負荷駆動トランジスタの各々からその出力電圧を入力してそれら電圧が同電位となるように帰還制御する電圧調整部と、前記センストランジスタに流れるセンス電流を検出する電流検出部とを備え、負荷に接続された前記負荷駆動トランジスタに流れる電流を前記電流検出部にて検出されるセンス電流に基づいて検出する電流検出回路において、
前記電流検出部及び電圧調整部をそれぞれ２系統備え、それら各電流検出部及び電圧調整部を前記負荷駆動トランジスタを挟む位置に配設した
ことを特徴とする電流検出回路。
【請求項２】
前記２系統の電流検出部及び電圧調整部は、前記負荷駆動トランジスタを中心に対称の位置に設けられる
前記請求項１記載の電流検出回路。
【請求項３】
請求項１又は２記載の電流検出回路において、
前記各電流検出部のそれぞれにより検出される電流の平均値を算出する平均値算出回路を更に備える
ことを特徴とする電流検出回路。
【請求項４】
請求項１又は２記載の電流検出回路において、
前記センストランジスタ及び負荷駆動トランジスタと前記２系統の電流検出部及び電圧調整部とは、樹脂モールドされた一体の集積回路として形成されてなる
ことを特徴とする電流検出回路。
【請求項５】
請求項３記載の電流検出回路において、
前記センストランジスタ及び負荷駆動トランジスタと前記２系統の電流検出部及び電圧調整部と前記平均値算出回路とは、樹脂モールドされた一体の集積回路として形成されてなる
ことを特徴とする電流検出回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電流検出回路に関し、特にモータや各種アクチュエータ等からなる負荷に流れる電流量をセンストランジスタに流れるセンス電流に基づき検出する電流検出回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の電流検出回路としては、例えば図３に示すような回路が知られている。以下、その構成及び動作の概略を説明する。
【０００３】
同図３に示されるように、この電流検出回路２０は、大きくは制御回路１０から出力される駆動信号Ｓｇに基づいて負荷５０を駆動する負荷駆動部２１、及びこの負荷５０に流れる電流をセンストランジスタＴｒｓに流れるセンス電流に基づき検出する電流検出部２２を備えて構成されている。ここで、負荷駆動部２１は、上記駆動信号Ｓｇに基づいて負荷５０を駆動する負荷駆動トランジスタＴＲｄ等により構成され、一方、電流検出部２２は、上記センストランジスタＴｒｓをはじめ、そのセンス電流Ｉｓを検出するための検出抵抗Ｒｓや、同トランジスタＴｒｓのソース電圧を負荷駆動トランジスタＴＲｄのソース電圧に等しい電圧に調整するための電圧調整部２２ａ等により構成されている。
【０００４】
なお、上記負荷駆動トランジスタＴＲｄ及びセンストランジスタＴｒｓとしては、ＭＯＳ型電界効果トランジスタが用いられている。また、これら両トランジスタＴＲｄ，Ｔｒｓを構成する各トランジスタには電気的特性の等しいものが適用されるとともに、負荷駆動トランジスタＴＲｄには、センストランジスタＴｒｓのｎ倍個のトランジスタが用いられる。
【０００５】
また、上記電圧調整部２２ａは、上記センストランジスタＴｒｓのソース端子と検出抵抗Ｒｓとの間にコレクタ−エミッタ端子が接続されたトランジスタＱ１と、同トランジスタＱ１のベース電圧を制御する演算増幅器（オペアンプ）Ａとにより構成されている。このオペアンプＡの非反転入力端には、上記センストランジスタＴｒｓのソース電圧（センス出力）Ｖｏｓが入力されるとともに、同オペアンプＡの反転入力端には、上記負荷駆動トランジスタＴＲｄのソース電圧（駆動出力）Ｖｏｄが入力される。そして、これら各出力Ｖｏｓ，Ｖｏｄに応じてトランジスタＱ１を動作させることにより、それら出力Ｖｏｓ，Ｖｏｄの電位が等しくなるようにこれを調整する。
【０００６】
次に、このように構成される電流検出回路２０の動作を説明する。
この電流検出回路２０において、上記電圧調整部２２ａは、次の（イ），（ロ）に示す態様にて、上記センス出力Ｖｏｓと駆動出力Ｖｏｄとが同電位となるように帰還動作する。
【０００７】
（イ）  Ｖｏｄ  ＞  Ｖｏｓ  となった場合
このときには、オペアンプＡの各入力端に入力される電圧の関係が、
反転入力端電圧（Ｖｏｄ）＞非反転入力端電圧（Ｖｏｓ）
となり、オペアンプＡの出力端からは、
出力端電圧  ＝  非反転入力端電圧（Ｖｏｓ）−反転入力端電圧（Ｖｏｄ）  …（１）
といった電圧、すなわち負の電圧が出力される。このため、トランジスタＱ１のベースには電流が供給されず同トランジスタＱ１はオフとなり、同トランジスタＱ１のコレクタ電圧、すなわちセンストランジスタＴｒｓのソース電圧Ｖｏｓは一気に上昇するようになる。
【０００８】
（ロ）  Ｖｏｄ  ＜  Ｖｏｓ  となった場合
このときには、上記（イ）とは逆に、オペアンプＡの各入力端に入力される電圧の関係が、
反転入力端電圧（Ｖｏｄ）＜非反転入力端電圧（Ｖｏｓ）
となる。このため、オペアンプＡの出力端からは、上記（１）式に応じた値である正の電圧が出力される。すなわち、トランジスタＱ１のベースに電流が供給されるようになって、同トランジスタＱ１がオンされる。そしてこのときは、検出抵抗Ｒｓに電流（センス電流）Ｉｓが流れるとともに、同トランジスタＱ１のコレクタ電圧、すなわちセンストランジスタＴｒｓのソース電圧Ｖｏｓが下降するようになる。
【０００９】
こうして（イ）及び（ロ）の動作が繰り返されることにより、センス出力Ｖｏｓは、駆動出力Ｖｏｄと略同電位になるように調整される。すなわち、センストランジスタＴｒｓによる電圧降下ΔＶｓ（ドレイン・ソース間電圧ＶＤＳ）と負荷駆動トランジスタＴＲｄによる電圧降下ΔＶｄ（ドレイン・ソース間電圧ＶＤＳ）とは等しくされる。
【００１０】
そしてこの状態で、理論的には負荷５０に流れる電流（負荷電流）ＩＬは上記センス電流Ｉｓのｎ倍となる。すなわち、上記検出抵抗Ｒｓによる検出電圧Ｖｄから、センス電流Ｉｓは下式
Ｉｓ＝検出電圧Ｖｄ／検出抵抗Ｒｓ            …  （２）
にて求められ、負荷電流ＩＬはこのセンス電流Ｉｓをｎ倍した値として求められる。なお、その正確な対応関係は予め実験等により求められる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般に、トランジスタの電気的特性は自身の温度変化に伴って変化する。また、その構成として複数のトランジスタを備えるオペアンプについても同様に、その電気特性が自身の温度変化によって変化する。
【００１２】
こうした熱の影響を考慮した上で、トランジスタやオペアンプといった各素子が配置されるが、その製造時に生じる各素子の、配置のずれや、電気的特性のバラツキ等により、電流の検出値に若干の誤差が生じるおそれがある。この誤差は若干であるとはいえ、微少電流を検出するような場合には、検出値に対する同誤差が過大なものとなって、検出値の信頼性が低下することとなる。
【００１３】
また、こうした電流検出回路が集積回路化される等、限られた狭い範囲内に配置される場合には、同範囲内において負荷駆動トランジスタが占める割合が大きくなる。このため、上記オペアンプ等の他の素子は、自ずと負荷駆動トランジスタの近傍、すなわち同トランジスタが発する熱の影響を受け易い部位に設けられるようになる。しかも、他の素子が発する熱に対して、負荷駆動トランジスタが発する熱量は非常に大きいために、他の素子の温度は、同トランジスタが発する熱によって大きな影響を受けるようになる。なお、こうした場合にも、他の素子が負荷駆動トランジスタから受ける熱の影響を考慮した上で、各素子が配置される。
【００１４】
ところが、一般に、熱源の近傍においては、同熱源と他の素子との距離が変わると、同素子が熱源から受ける熱量も大きく変化するようになる。
このため、熱源である負荷駆動トランジスタの近傍に他の素子が配置される上記集積回路において、素子レイアウト上、各素子の配置にずれが生じる場合には、同素子が熱源から受ける熱量が大きく変化して、その電気的特性が所望の特性と大きく異なる特性を呈するようになる。こうした場合には、上記誤差が大きくなって、検出値の信頼性の低下も顕著なものとなる。
【００１５】
なお、従来、電流の検出を行う回路としては他に、例えば特開平７−２４４０８４号公報に記載された回路等も知られてはいるが、これが集積回路化等されるような場合には、こうした実情も概ね共通したものとなっている。
【００１６】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、各素子の配置に起因して生じる検出値の誤差を抑制して、より精度の高い負荷電流の検出を行うことのできる電流検出回路を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
先ず、請求項１に記載の発明は、同一の駆動条件にて駆動されるセンストランジスタ及び負荷駆動トランジスタの各々からその出力電圧を入力してそれら電圧が同電位となるように帰還制御する電圧調整部と、前記センストランジスタに流れるセンス電流を検出する電流検出部とを備え、負荷に接続された前記負荷駆動トランジスタに流れる電流を前記電流検出部にて検出されるセンス電流に基づいて検出する電流検出回路において、前記電流検出部及び電圧調整部をそれぞれ２系統備え、それら各電流検出部及び電圧調整部を前記負荷駆動トランジスタを挟む位置に配設したことをその要旨とする。
【００１８】
上記構成によれば、２系統の電流検出部からセンス電流がそれぞれ検出される。このため、素子レイアウト上、一方の電流検出部や電圧調整部を構成する素子の配置がずれて、そのずれに伴う電気的特性の変化によってセンス電流に誤差が生じる場合であっても、これらセンス電流に基づいて負荷駆動トランジスタに流れる電流を検出することで、その誤差を抑制することができる。しかも、負荷駆動トランジスタを挟む位置に、それぞれ１系統ずつの電流検出部及び電圧調整部を設けるようにしたために、素子レイアウト上、負荷駆動トランジスタの配置がずれる場合には、同トランジスタからこれら電流検出部及び電圧調整部が受ける熱の影響が、一方の系統では増大するとともに、他方の系統では減少するようになる。すなわち、ずれのない場合におけるセンス電流に対して、それぞれの系統にて検出されるセンス電流は、一方が増大した値、他方が減少した値になる。このため、これらセンス電流に基づいて負荷駆動トランジスタに流れる電流を検出するようにすれば、上記センス電流の増大分と減少分とが相殺される分だけ、その誤差を抑制することができる。従って、各素子の配置に起因して生じる検出値の誤差を抑制して、より精度の高い負荷電流の検出を行うことができるようになる。換言すれば、素子レイアウトの自由度が高められることともなる。
【００１９】
また、請求項２記載の発明は、前記請求項１記載の電流検出回路において、前記２系統の電流検出部及び電圧調整部は、前記負荷駆動トランジスタを中心に対称の位置に設けられることをその要旨とする。
【００２０】
上記構成によれば、上記各系統の電流検出部及び電圧調整部においてそれら系統間の特性や動作のバラツキがより緩和されるようになる。
また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の電流検出回路において、前記各電流検出部のそれぞれにより検出される電流の平均値を算出する平均値算出回路を更に備えることをその要旨とする。
【００２１】
上記構成によれば、各素子の配置に起因して各電流検出部にて検出されるセンス電流にバラツキが生じる場合であっても、より簡易な構成でその影響を回避することができるようになる。
【００２２】
また、請求項４記載の発明は、請求項１又は２記載の電流検出回路において、前記センストランジスタ及び負荷駆動トランジスタと前記２系統の電流検出部及び電圧調整部とは、樹脂モールドされた一体の集積回路として形成されてなることをその要旨とする。
【００２３】
また、請求項５記載の発明は、請求項３記載の電流検出回路において、前記センストランジスタ及び負荷駆動トランジスタと前記２系統の電流検出部及び電圧調整部と前記平均値算出回路とは、樹脂モールドされた一体の集積回路として形成されてなることをその要旨とする。
【００２４】
請求項１又は２記載の構成はもとより、請求項３記載の構成も、当該電流検出回路としての集積回路化に適した構成となっており、こうして実際に集積回路化されることで、上記各効果も最大限に活かされるようになる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる電流検出回路の一実施の形態について、図１及び図２を参照しつつ説明する。なお、図１において、先の図３に例示した電流検出回路と同一の要素についてはそれぞれ同一の若しくは対応する符号を付して示しており、それら要素についての重複する説明は割愛する。
【００２６】
さて、図１に示すように、本実施の形態にかかる電流検出回路２にあっては、電圧調整部を含む前述の電流検出部を電流検出部２２と電流検出部２２’との２系統備えている。また、それら各電流検出部２２，２２’にて検出されるセンストランジスタＴｒｓ，Ｔｒｓ’のセンス電流Ｉｓ，Ｉｓ’についてその平均値を算出する平均値算出回路３を備えている。なお、この平均値算出回路３は、例えば上記各センス電流Ｉｓ，Ｉｓ’をそれぞれ１／２倍に増幅した後に加算する回路等、周知の回路により構成されている。
【００２７】
また、この平均値算出回路３は、コンパレータ３１を介して前記制御回路１０に接続されている。このコンパレータ３１は、上記算出された平均値と所定の基準電圧Ｖｒｅｆとの比較に基づいて、オン信号若しくはオフ信号を選択的に上記制御回路１０に出力する。
【００２８】
一方、前記負荷駆動トランジスタＴＲｄにて駆動される負荷５０としてはモータを想定しており、その負荷電流ＩＬは、負荷駆動トランジスタＴＲｄに印加される信号Ｓｇが前記制御回路１０によってＰＷＭ（パルス幅変調）制御されることで増減制御される。また同時に、この制御回路１０は、上記コンパレータ３１の出力信号に応じて、上記信号Ｓｇのパルス幅を変調することで負荷電流ＩＬの調整を行う。
【００２９】
一方、図２に示されるように、本実施の形態にあっては、負荷駆動トランジスタＴＲｄやセンストランジスタＴｒｓ，Ｔｒｓ’からなるトランジスタアレイ４をはじめ、上記電流検出回路２及び平均値算出回路３が、樹脂モールドされた一体の集積回路６０として形成されている。なお、上記各センストランジスタＴｒｓ，Ｔｒｓ’及び負荷駆動トランジスタＴＲｄには、ＭＯＳ型電界効果トランジスタが用いられている。
【００３０】
そして、本実施の形態では、集積回路６０の中央に上記トランジスタアレイ４を配置しており、このトランジスタアレイ４を構成するトランジスタの例えば両端の各一個ずつをセンストランジスタＴｒｓ，Ｔｒｓ’として、その他のトランジスタを負荷駆動トランジスタＴＲｄとしてそれぞれ用いる。
【００３１】
また、この集積回路６０内において、上記各電流検出部２２，２２’は、そのほとんどが負荷駆動トランジスタＴＲｄからなる上記トランジスタアレイ４を挟む位置に、しかも対称に配設されている。このため、その駆動時、負荷駆動トランジスタＴＲｄから発せられる熱によってそれら電流検出部２２，２２’の温度が変化してその特性が変化したとしても、それら特性上のバラツキが低減されるようになる。しかも本実施の形態にあっては、上記平均値算出回路３を備えていることから、たとえそれら各電流検出部２２，２２’間の特性にバラツキが生じたとしても、その影響はこの平均値算出回路３によって自ずと相殺されるようになる。
【００３２】
以上説明したように、本実施の形態によれば、以下に記載する効果を得ることができる。
（１）２系統の電流検出部２２及び２２’を設けるようにしたために、これら各電流検出部２２，２２’にて検出されるセンス電流Ｉｓ，Ｉｓ’に基づいて負荷電流ＩＬを検出することで、たとえ素子レイアウト上、一方の電流検出部を構成する素子の配置がずれる場合であれ、このずれに起因する誤差を抑制することができる。しかも、各電流検出部２２，２２’を、そのほとんどが負荷駆動トランジスタＴＲｄからなるトランジスタアレイ４を挟む位置に、しかも対称に配設するようにしたために、負荷駆動トランジスタＴＲｄの発する熱によってそれら電流検出部２２，２２’の温度が変化したとしても、それら特性上のバラツキを低減することができる。従って、各素子の配置に起因して生じる検出値の誤差を抑制して、より精度の高い負荷電流の検出を行うことができるようになる。
【００３３】
（２）各電流検出部２２，２２’にて検出された各センス電流Ｉｓ，Ｉｓ’の平均値を算出する平均値算出回路３を設けるようにしたために、たとえ各電流検出部２２，２２’間の特性にバラツキが生じたとしても、その影響を、この平均値算出回路３といった周知の簡易な構成によって相殺することができるようになる。
【００３４】
（３）負荷駆動トランジスタＴＲｄやセンストランジスタＴｒｓ，Ｔｒｓ’からなるトランジスタアレイ４をはじめ、上記電流検出回路２及び平均値算出回路３を、樹脂モールドされた一体の集積回路６０として形成するようにした。これら電流検出回路２及び平均値算出回路３は集積回路化に適した構成となっているため、上記（１），（２）に記載した各効果を最大限に活かすことができるようになる。
【００３５】
なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施の形態では、センストランジスタＴｒｓ及び負荷駆動トランジスタＴＲｄとして、ＭＯＳ型電界効果トランジスタを採用するようにしたが、ＭＯＳ型以外の電界効果トランジスタや、あるいはバイポーラ型トランジスタを採用するようにしてもよい。
【００３６】
・上記実施の形態では、両センス電流Ｉｓ，Ｉｓ’の平均値を算出する平均値算出回路３を設けるようにしたが、この平均値算出回路３は必ずしも必要ではなく、例えば平均値の算出、あるいはバラツキの相殺演算を制御回路１０がプログラム上で実現するようにしてもよい。
【００３７】
・上記実施の形態では、トランジスタアレイ４をはじめ、電流検出回路２及び平均値算出回路３を樹脂モールドした一体の集積回路６０として形成するようにしたが、これらトランジスタアレイ４、電流検出回路２及び平均値算出回路３を例えば基板上に形成するようにしてもよい。
【００３８】
・上記実施の形態では、各電流検出部２２，２２’を、そのほとんどが負荷駆動トランジスタＴＲｄからなるトランジスタアレイ４を挟む位置に、しかも対称に配設するようにしたが、トランジスタアレイ４を挟む位置であれば、これら各電流検出部２２，２２’を非対称な位置に配設するようにしてもよい。こうした構成によれば、素子レイアウト上、負荷駆動トランジスタＴＲｄの配置がずれる場合には、同トランジスタＴＲｄから各電流検出部２２，２２’が受ける熱の影響が、一方の系統では増大するとともに、他方の系統では減少するようになる。すなわち、それぞれから出力されるセンス電流Ｉｓ，Ｉｓ’において、一方は増大した値、他方は減少した値が出力されるようになる。このため、これらセンス電流Ｉｓ，Ｉｓ’に基づいて負荷電流ＩＬを検出することで、上記センス電流の増大分と減少分とを相殺することができ、その誤差を抑制することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる電流検出回路の一実施の形態についてその回路構成を示す回路図。
【図２】同実施の形態の電流検出回路の集積回路としてのレイアウトを示す平面図。
【図３】従来の電流検出回路についてその回路構成を示す回路図。
【符号の説明】
２，２０…電流検出回路、３…平均値算出回路、４…トランジスタアレイ、１０…制御回路、２１…負荷駆動部、２２，２２’…電流検出部、２２ａ，２２ａ’…電圧調整部、３１…コンパレータ、５０…負荷、６０…集積回路、Ａ，Ａ’…オペアンプ、Ｑ１，Ｑ１’…トランジスタ、Ｒｓ，Ｒｓ’…検出抵抗、ＴＲｄ…負荷駆動トランジスタ、Ｔｒｓ，Ｔｒｓ’…センストランジスタ。
【図１】
0003562453.tif 000002
【図２】
0003562453.tif 000003
【図３】
0003562453.tif 000004