(57)【要約】【課題】負のサージ電圧が印加された場合でも通常動作を継続させることが可能な半導体装置及びそれを備えた電子制御システムを提供すること。【解決手段】一実施の形態によれば、ドライバＩＣ１１３は、バッテリ電圧端子ＶＢＡＴと、負荷に接続される出力端子ＯＵＴと、の間に設けられた出力トランジスタ４０２と、出力端子ＯＵＴの電圧を基準にして出力トランジスタ４０２のゲート電圧を制御することにより出力トランジスタ４０２のオンオフを切り替えるドライバ制御回路４０１と、出力端子ＯＵＴに所定電圧より低い負電圧が印加された場合、ドライバ制御回路４０１による制御に関わらず出力トランジスタ４０２をオンする負電位クランプ回路４０５と、バッテリ電圧端子ＶＢＡＴと基準電圧端子ＶＳＳとの間に設けられ、バッテリ電圧端子ＶＢＡＴにサージ電圧が印加された場合に導通するＥＳＤ保護回路３０５と、を備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から電力が供給される入力端子と、負荷に接続される出力端子と、の間に設けられた出力トランジスタと、
前記出力端子の電圧を基準にして前記出力トランジスタのゲート電圧を制御することにより前記出力トランジスタのオンオフを切り替える制御回路と、
前記出力端子に所定電圧より低い負電圧が印加された場合、前記制御回路による制御に関わらず前記出力トランジスタをオンする負電位クランプ回路と、
前記入力端子と基準電圧端子との間に設けられ、前記入力端子にサージ電圧が印加された場合に導通するサージ保護回路と、
を備えた、半導体装置。
【請求項２】
前記負電位クランプ回路は、
前記出力トランジスタのゲートと前記基準電圧端子との間に設けられ、前記出力端子に前記所定電圧より低い負電圧が印加された場合に、前記出力トランジスタのゲート電圧を前記所定電圧に対応する電圧にクランプする、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記負電位クランプ回路は、
前記出力トランジスタのゲートから前記基準電圧端子にかけて順方向に設けられた１又は複数のツェナーダイオードと、
前記１又は複数のツェナーダイオードに直列かつ逆方向に設けられた逆流防止用ダイオードと、
を有する、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記出力トランジスタのゲートと前記出力端子との間に設けられた第１ゲート保護ダイオードをさらに備えた、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記サージ保護回路は、
前記入力端子と前記基準電圧端子との間に設けられたＭＯＳトランジスタと、
前記ＭＯＳトランジスタのゲートと前記入力端子との間に設けられ、前記入力端子にサージ電圧が印加された場合に導通するクランプ回路と、
前記ＭＯＳトランジスタのゲートと前記基準電圧端子との間に設けられた抵抗素子と、
を有する、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記サージ保護回路は、
前記ＭＯＳトランジスタのゲートと前記基準電圧端子との間に、前記抵抗素子に並列に設けられた第２ゲート保護ダイオードをさらに有する、
請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記負荷は、誘導性負荷である、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項８】
負荷と、
前記負荷に供給される電力を制御する請求項１に記載の半導体装置と、
を備えた、電子制御システム。
【請求項９】
前記負荷は、誘導性負荷である、
請求項８に記載の電子制御システム。
【請求項１０】
第１外部接続端子と第２外部接続端子との間に設けられた出力トランジスタと、
前記第２外部接続端子の電圧を基準にして前記出力トランジスタのゲート電圧を制御することにより前記出力トランジスタのオンオフを切り替える制御回路と、
前記第２外部接続端子に所定電圧より低い負電圧が印加された場合、前記制御回路による制御に関わらず前記出力トランジスタをオンする負電位クランプ回路と、
前記第１外部接続端子と基準電圧端子との間に設けられ、前記第１外部接続端子にサージ電圧が印加された場合に導通するサージ保護回路と、
を備えた、半導体装置。
【請求項１１】
前記負電位クランプ回路は、
前記出力トランジスタのゲートと前記基準電圧端子との間に設けられ、前記第２外部接続端子に前記所定電圧より低い負電圧が印加された場合に、前記出力トランジスタのゲート電圧を前記所定電圧に対応する電圧にクランプする、
請求項１０に記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記負電位クランプ回路は、
前記出力トランジスタのゲートから前記基準電圧端子にかけて順方向に設けられた１又は複数のツェナーダイオードと、
前記１又は複数のツェナーダイオードに直列かつ逆方向に設けられた逆流防止用ダイオードと、
を有する、
請求項１０に記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記出力トランジスタのゲートと前記第２外部接続端子との間に設けられた第１ゲート保護ダイオードをさらに備えた、
請求項１０に記載の半導体装置。
【請求項１４】
前記サージ保護回路は、
前記第１外部接続端子と前記基準電圧端子との間に設けられたＭＯＳトランジスタと、
前記ＭＯＳトランジスタのゲートと前記第１外部接続端子との間に設けられ、前記第１外部接続端子にサージ電圧が印加された場合に導通するクランプ回路と、
前記ＭＯＳトランジスタのゲートと前記基準電圧端子との間に設けられた抵抗素子と、
を有する、
請求項１０に記載の半導体装置。
【請求項１５】
前記サージ保護回路は、
前記ＭＯＳトランジスタのゲートと前記基準電圧端子との間に、前記抵抗素子に並列に設けられた第２ゲート保護ダイオードをさらに有する、
請求項１４に記載の半導体装置。
【請求項１６】
負荷と、
前記第１外部接続端子が電力供給源に接続され、前記第２外部接続端子が前記負荷に接続された、請求項１０に記載の半導体装置と、
を備えた、電子制御システム。
【請求項１７】
前記負荷は、誘導性負荷である、
請求項１６に記載の電子制御システム。
【請求項１８】
負荷と、
前記第１外部接続端子が前記負荷に接続され、前記第２外部接続端子が電力供給源に接続された、請求項１０に記載の半導体装置と、
を備えた、電子制御システム。
【請求項１９】
前記負荷は、誘導性負荷である、
請求項１８に記載の電子制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置及びそれを備えた電子制御システムに関し、例えば負のサージ電圧が印加された場合でも通常動作を継続させることが可能な半導体装置及びそれを備えた電子制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車やバイク等の車両には、エンジン等を電子的に制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ(Electronic Control Unit)）が搭載されている。この電子制御ユニットには、エンジン内に設けられたソレノイド等の誘導性の負荷を駆動するドライバＩＣ(Integrated Circuit)が設けられている。ドライバＩＣは、バッテリ電源（電力供給源）から負荷への電力の供給経路上に設けられた出力トランジスタと、出力トランジスタのオンオフを制御する制御回路と、を備える。
【０００３】
近年では、ドライバＩＣがハイサイドドライバとして用いられることが増えている。ハイサイドドライバでは、出力トランジスタがハイサイドスイッチとしてバッテリ電源と負荷との間に設けられている。ドライバＩＣがハイサイドドライバとして用いられた場合、出力トランジスタ側にバッテリ電源が設置され、負荷側に基準電圧源（接地電圧源）が設置されることになるため、負荷周辺での電力ケーブルの引き回しを減らすことができる。
【０００４】
ここで、ハイサイドドライバでは、出力トランジスタをオンからオフに切り替えることによってバッテリ電源から誘導性負荷への電力供給を止めた場合、負荷に蓄積された電磁エネルギーが放出されて負の逆起電圧（サージ電圧）が発生する。例えば、特許文献１に開示された構成では、逆電圧によって出力トランジスタが破壊されてしまうのを防ぐため、逆起電圧を所定のクランプ電圧までクランプするクランプ回路が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−２０８４０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ハイサイドドライバは、負のサージ電圧が大きくなった場合でも出力トランジスタを破壊することなく通常動作を継続させることができれば、負荷からの電磁エネルギーを効率よく短時間に放出することが可能となる。
【０００７】
しかしながら、特許文献１の構成では、大きな負のサージ電圧が印加された場合、当該負のサージ電圧がクランプ回路によってクランプ電圧にまでクランプされてしまうため、通常動作を継続させることができない。仮にクランプ回路によって設定されるクランプ電圧の値を大きくした場合、大きな負のサージ電圧によって出力トランジスタが破壊されてしまう可能性があった。その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一実施の形態によれば、半導体装置は、外部から電力が供給される入力端子と、負荷に接続される出力端子と、の間に設けられた出力トランジスタと、前記出力端子の電圧を基準にして前記出力トランジスタのゲート電圧を制御することにより前記出力トランジスタのオンオフを切り替える制御回路と、前記出力端子に所定電圧より低い負電圧が印加された場合、前記制御回路による制御に関わらず前記出力トランジスタをオンする負電位クランプ回路と、前記入力端子と基準電圧端子との間に設けられ、前記入力端子にサージ電圧が印加された場合に導通するサージ保護回路と、を備える。
【０００９】
他の実施の形態によれば、半導体装置は、第１外部接続端子と第２外部接続端子との間に設けられた出力トランジスタと、前記第２外部接続端子の電圧を基準にして前記出力トランジスタのゲート電圧を制御することにより前記出力トランジスタのオンオフを切り替える制御回路と、前記第２外部接続端子に所定電圧より低い負電圧が印加された場合、前記制御回路による制御に関わらず前記出力トランジスタをオンする負電位クランプ回路と、前記第１外部接続端子と基準電圧端子との間に設けられ、前記第１外部接続端子にサージ電圧が印加された場合に導通するサージ保護回路と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
前記一実施の形態によれば、負のサージ電圧が印加された場合でも通常動作を継続させることが可能な半導体装置及びそれを備えた電子制御システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１にかかる電子制御ユニットが搭載された車両の外観図である。
【図２】図１に示す車両に設けられた電子制御システムの具体的な構成例を示すブロック図である。
【図３】図２に示す電子制御ユニットに設けられたドライバＩＣの具体的な構成例を示すブロック図である。
【図４】図３に示すドライバＩＣにおけるドライバの具体的な構成例を示す図である。
【図５】図４に示すドライバＩＣにおけるドライバ制御回路の具体的な構成例を示す回路図である。
【図６】図４に示すドライバＩＣに設けられたＥＳＤ保護回路の具体的な構成例を示す図である。
【図７】ハイサイドスイッチとして用いられる出力トランジスタと、バッテリ電源と、誘導性負荷と、の接続関係を示す図である。
【図８】図７に示す接続状態におけるドライバの動作を示すタイミングチャートである。
【図９】ドライバＩＣの出力端子ＯＵＴに負電圧が印加された場合における、当該ドライバＩＣに流れる電流の経路を示す図である。
【図１０】ドライバＩＣの出力端子ＯＵＴに正電圧が印加された場合における、当該ドライバＩＣに流れる電流の経路を示す図である。
【図１１】実施の形態２にかかるドライバＩＣの具体的な構成例を示すブロック図である。
【図１２】図１１に示すドライバＩＣにおけるドライバの具体的な構成例を示す図である。
【図１３】図１２に示すドライバＩＣに設けられたドライバにおけるドライバ制御回路の具体的な構成例を示す図である。
【図１４】ハイサイドスイッチとして用いられる出力トランジスタと、バッテリ電源と、誘導性負荷と、の接続関係を示す図である。
【図１５】図１４に示す接続状態におけるドライバの動作を示すタイミングチャートである。
【図１６】ドライバＩＣの外部接続端子ＯＵＴＳに負電圧が印加された場合における、当該ドライバＩＣに流れる電流の経路を示す図である。
【図１７】ドライバＩＣの外部接続端子ＯＵＴＳに正電圧が印加された場合における、当該ドライバＩＣに流れる電流の経路を示す図である。
【図１８】ローサイドスイッチとして用いられる出力トランジスタと、バッテリ電源と、誘導性負荷と、の接続関係を示す図である。
【図１９】図１８に示す接続状態におけるドライバの動作を示すタイミングチャートである。
【図２０】ドライバＩＣの外部接続端子ＯＵＴＤに正電圧が印加された場合における、当該ドライバＩＣに流れる電流の経路を示す図である。
【図２１】ドライバＩＣの外部接続端子ＯＵＴＤに負電圧が印加された場合における、当該ドライバＩＣに流れる電流の経路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について説明する。なお、図面は簡略的なものであるから、この図面の記載を根拠として実施の形態の技術的範囲を狭く解釈してはならない。また、同一の要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１３】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、応用例、詳細説明、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。
【００１４】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（動作ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数等（個数、数値、量、範囲等を含む）についても同様である。
【００１５】
＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１に係る電子制御ユニット（ＥＣＵ；Electronic Control Unit）が搭載された車両の外観図である。
【００１６】
図１に示すように、車両１には、例えば、ＥＣＵ１１、エンジン１２、トランスミッション１３、ディファレンシャルギア１４、及び、タイヤ１５が搭載されている。ＥＣＵ１１は、エンジン１２による駆動を制御する。エンジン１２は、トランスミッション１３に接続されており、ＥＣＵ１１により制御された駆動力をトランスミッション１３に伝達する。トランスミッション１３は、ディファレンシャルギア１４に接続されており、エンジン１２の駆動力を、走行状態に応じた回転数及びトルクに変化させた後、ディファレンシャルギア１４に伝達し、タイヤ１５を回転させる。
【００１７】
図２は、図１に示す車両１に設けられた電子制御システムの具体的な構成例を示す図である。
【００１８】
図２に示すように、電子制御システムＳＹＳ１は、ＥＣＵ１１と、ＥＣＵ１１によって制御される負荷のエンジン１２と、により構成されている。ＥＣＵ１１は、マイコン１１１、センサＩＣ１１２及びドライバＩＣ１１３を備える。エンジン１２は、燃料タンク１２１、燃料ポンプ１２２、燃料噴射装置１２３、吸気管１２４、シリンダー１２５、排気管１２６、Ｏ２センサ１２７、及び、Ｏ２センサヒータ１２８を備える。
【００１９】
エンジン１２では、燃料ポンプ１２２によって燃料タンク１２１から吸い上げられた燃料が燃料噴射装置１２３に供給される。燃料噴射装置１２３は、その燃料をシリンダー１２５に向けて噴射する。シリンダー１２５内では、燃料噴射装置１２３によって噴射された燃料が、外部から吸気管１２４を介して供給された空気に反応して燃焼する。それにより、シリンダー１２５内のピストンが上下動作を行う。つまり、エンジン１２は駆動力を生成する。なお、燃焼後の排気ガスは、排気管１２６を介して外部に排気される。
【００２０】
Ｏ２センサヒータ１２８は、Ｏ２センサ１２７を加熱する。Ｏ２センサ１２７は、加熱された状態で排気管１２６を通る排気ガス中のＯ２含有量を監視する。
【００２１】
ＥＣＵ１１では、センサＩＣ１１２は、例えば、Ｏ２センサ１２７の監視結果によりＯ２含有量が許容量以下であるか否かを検出する。マイコン１１１は、センサＩＣ１１２の検出結果に基づいて、ドライバＩＣ１１３を用いて、エンジン１２内の燃料ポンプ１２２、燃料噴射装置１２３及びＯ２センサヒータ１２８等を制御する（即ち、エンジン１２の駆動を制御する）。
【００２２】
（ドライバＩＣ１１３の具体的な構成例）
図３は、ドライバＩＣ１１３の具体的な構成例を示すブロック図である。
図３に示すように、ドライバＩＣ１１３は、入出力回路３０１と、制御ロジック３０２と、レギュレータ３０３と、３つのドライバ３０４（ドライバ３０４＿１〜３０４＿３とも称す）と、ＥＳＤ(Electro-Static Discharge)保護回路３０５と、を備える。
【００２３】
レギュレータ３０３は、電源からの電源電圧ＶＣＣが供給される電源電圧端子（以下、電源電圧端子ＶＣＣと称す）と、基準電源（例えば接地電源）から基準電圧ＶＳＳが供給される基準電圧端子（以下、基準電圧端子ＶＳＳと称す）と、の間に設けられ、所定の内部電圧を生成する。
【００２４】
入出力回路３０１は、入出力端子ＩＯを介して、マイコン１１１と通信を行う。制御ロジック３０２は、例えば、入出力回路３０１が受信したマイコン１１１からの信号に基づいて、ドライバ３０４＿１〜３０４＿３を制御する。なお、入出力回路３０１及び制御ロジック３０２のそれぞれの高電位側電圧端子には、レギュレータ３０３からの内部電圧が供給され、低電位側電圧端子には、基準電圧ＶＳＳが供給される。
【００２５】
各ドライバ３０４＿１〜３０４＿３は、制御ロジック３０２からの制御信号に基づいて負荷を駆動する。例えば、ドライバ３０４＿１は、負荷である燃料ポンプ１２２を駆動する。ドライバ３０４＿２は、負荷である燃料噴射装置１２３を駆動する。ドライバ３０４＿３は、負荷であるＯ２センサヒータ１２８を駆動する。
【００２６】
なお、各ドライバ３０４＿１〜３０４＿３は、バッテリ電圧ＶＢＡＴを昇圧した昇圧電圧ＶＣＰが供給される昇圧電圧端子（以下、昇圧電圧端子ＶＣＰと称す）と、基準電圧端子ＶＳＳと、バッテリ電源（電力供給源）からのバッテリ電圧ＶＢＡＴが供給されるバッテリ電圧端子（以下、バッテリ電圧端子ＶＢＡＴと称す）と、対応する出力端子ＯＵＴ（出力端子ＯＵＴ＿１〜ＯＵＴ＿３とも称す）と、に接続されている。
【００２７】
ＥＳＤ保護回路（サージ保護回路）３０５は、各ドライバ３０４＿１〜３０４＿３の高電位側電圧端子（バッテリ電圧端子ＶＢＡＴ）及び低電位側電圧端子（基準電圧端子ＶＳＳ）間に設けられている。ＥＤＳ保護回路３０５は、例えばバッテリ電圧端子ＶＢＡＴに印加されたＥＳＤ等のサージ電圧を吸収することにより、各ドライバ３０４＿１〜３０４＿３をＥＳＤから保護する。
【００２８】
（ドライバ３０４の具体的な構成例）
図４は、ドライバＩＣ１１３におけるドライバ３０４の具体的な構成例を示す図である。なお、図４には、ドライバＩＣ１１３の構成要素のうちドライバ３０４及びＥＳＤ保護回路３０５が示されている。
【００２９】
図４に示すように、ドライバ３０４は、ドライバ制御回路４０１と、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタの出力トランジスタ４０２と、ゲート保護ダイオード４０４と、負電位クランプ回路４０５と、を備える。なお、出力トランジスタ４０２のソース−ドレイン間には、ボディダイオード４０３が形成されている。負電位クランプ回路４０５は、直列接続された１又は複数のツェナーダイオード４０６と、Ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタ４０７と、を有する。なお、ＭＯＳトランジスタ４０７のソース−ドレイン間には、ボディダイオード４０８が形成されている。
【００３０】
出力トランジスタ４０２は、バッテリ電圧が供給されるバッテリ電圧端子ＶＢＡＴと、負荷に接続された出力端子ＯＵＴと、の間に設けられ、ドライバ制御回路４０１からの制御信号ＣＴＬに基づいてオンオフを切り替える。即ち、出力トランジスタ４０２は、ハイサイドスイッチとして用いられている。なお、本実施の形態では、出力端子ＯＵＴに接続される負荷が、誘導性負荷である場合を例に挙げて説明する。
【００３１】
ドライバ制御回路４０１は、昇圧電圧端子ＶＣＰと基準電圧端子ＶＳＳとの間に設けられ、制御ロジック３０２からの制御信号に基づいて、出力トランジスタ４０２のオンオフを制御するための制御信号ＣＴＬを出力する。この制御信号ＣＴＬによって、出力トランジスタ４０２のゲート−ソース間電圧（ソース電圧を基準にしたゲート電圧）が閾値電圧以上に制御されたり閾値電圧未満に制御されたりする。
【００３２】
（ドライバ制御回路４０１の具体的な構成例）
図５は、ドライバ３０４におけるドライバ制御回路４０１の具体的な構成例を示す回路図である。
【００３３】
図５に示すように、ドライバ制御回路４０１は、オフ制御回路５０１及びオン制御回路５０２を備える。オフ制御回路５０１は、Ｐチャネル型のＭＯＳトランジスタＭＰ１，ＭＰ２と、Ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタＭＮ１〜ＭＮ５と、を有する。オン制御回路５０２は、Ｐチャネル型のＭＯＳトランジスタＭＰ３，ＭＰ４と、Ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタＭＮ６〜ＭＮ８と、を有する。
【００３４】
オフ制御回路５０１において、ＭＯＳトランジスタＭＰ１，ＭＮ３，ＭＮ５は、昇圧電圧端子ＶＣＰと基準電圧端子ＶＳＳとの間に直列に接続されている。ＭＯＳトランジスタＭＮ３のゲートには、制御ロジック３０２からの制御信号としてオフ制御信号が印加される。
【００３５】
ＭＯＳトランジスタＭＮ４では、ソースが基準電圧端子ＶＳＳに接続され、ゲート及びドレインが何れも定電流源及びＭＯＳトランジスタＭＮ５のゲートに接続されている。つまり、ＭＯＳトランジスタＭＮ４，ＭＮ５は、カレントミラー回路を構成している。そのため、ＭＯＳトランジスタＭＮ３がオンしている場合、ＭＯＳトランジスタＭＮ５のソース−ドレイン間には、ＭＯＳトランジスタＭＮ４のソース−ドレイン間に流れる電流に比例した電流が流れる。
【００３６】
ＭＯＳトランジスタＭＰ２では、ソースが昇圧電圧端子ＶＣＰに接続され、ドレインがＭＯＳトランジスタＭＮ１のドレインに接続され、ゲートがトランジスタＭＰ１のゲート及びドレインに接続されている。つまり、ＭＯＳトランジスタＭＰ１，ＭＰ２は、カレントミラー回路を構成している。そのため、ＭＯＳトランジスタＭＮ３がオンしている場合、ＭＯＳトランジスタＭＰ２のソース−ドレイン間には、ＭＯＳトランジスタＭＰ１のソース−ドレイン間に流れる電流（換言すると、ＭＯＳトランジスタＭＮ４のソース−ドレイン間に流れる電流）に比例する電流が流れる。
【００３７】
ＭＯＳトランジスタＭＮ１では、ソースが出力端子ＯＵＴに接続され、ゲート及びドレインが何れもＭＯＳトランジスタＭＰ２のドレイン及びＭＯＳトランジスタＭＮ２のゲートに接続されている。ＭＯＳトランジスタＭＮ２では、ソースが出力端子ＯＵＴに接続され、ドレインが出力トランジスタ４０２のゲートに接続されている。つまり、ＭＯＳトランジスタＭＮ１，ＭＮ２は、カレントミラー回路を構成している。そのため、ＭＯＳトランジスタＭＮ３がオンしている場合、ＭＯＳトランジスタＭＮ２のソース−ドレイン間には、ＭＯＳトランジスタＭＮ１のソース−ドレイン間に流れる電流（換言すると、ＭＯＳトランジスタＭＮ４のソース−ドレイン間に流れる電流）に比例する電流が流れる。このとき、出力トランジスタ４０２は、ゲート−ソース間電圧が閾値電圧未満となるためオフする。
【００３８】
オン制御回路５０２において、ＭＯＳトランジスタＭＰ３，ＭＮ６，ＭＮ８は、昇圧電圧端子ＶＣＰと基準電圧端子ＶＳＳとの間に直列に接続されている。ＭＯＳトランジスタＭＮ６のゲートには、制御ロジック３０２からの制御信号としてオン制御信号が印加される。なお、オン制御信号は、例えばオフ制御信号と相反する電圧レベルを示す。即ち、オン制御信号は、オフ制御信号がＨレベルの場合にＬレベルを示し、オフ制御信号がＬレベルの場合にＨレベルを示す。
【００３９】
ＭＯＳトランジスタＭＮ７では、ソースが基準電圧端子ＶＳＳに接続され、ゲート及びドレインが何れも定電流源及びＭＯＳトランジスタＭＮ８のゲートに接続されている。つまり、ＭＯＳトランジスタＭＮ７，ＭＮ８は、カレントミラー回路を構成している。そのため、ＭＯＳトランジスタＭＮ６がオンしている場合、ＭＯＳトランジスタＭＮ８のソース−ドレイン間には、ＭＯＳトランジスタＭＮ７のソース−ドレイン間に流れる電流に比例する電流が流れる。
【００４０】
ＭＯＳトランジスタＭＰ４では、ソースが昇圧電圧端子ＶＣＰに接続され、ドレインが出力トランジスタ４０２のゲートに接続され、ゲートがＭＯＳトランジスタＭＰ３のゲート及びドレインに接続されている。つまり、ＭＯＳトランジスタＭＰ３，ＭＰ４は、カレントミラー回路を構成している。そのため、ＭＯＳトランジスタＭＮ６がオンしている場合、ＭＯＳトランジスタＭＰ４のソース−ドレイン間には、ＭＯＳトランジスタＭＰ３のソース−ドレイン間に流れる電流（換言すると、ＭＯＳトランジスタＭＮ７のソース−ドレイン間に流れる電流）に比例する電流が流れる。このとき、出力トランジスタ４０２は、ゲート−ソース間電圧が閾値電圧以上となるため、オンする。
【００４１】
図４に戻り説明を続ける。
ゲート保護ダイオード４０４は、ツェナーダイオードであって、出力トランジスタ４０２のゲート−ソース間に設けられている。具体的には、ゲート保護ダイオード４０４のアノードが出力トランジスタ４０２のソースに接続され、ゲート保護ダイオード４０４のカソードが出力トランジスタ４０２のゲートに接続されている。
【００４２】
ゲート保護ダイオード４０４は、出力トランジスタ４０２のゲート−ソース間電圧が許容電圧を超えた場合に、ブレークダウンして、当該出力トランジスタ４０２のゲート−ソース間電圧を許容電圧以下にクランプする。それにより、ゲート保護ダイオード４０４は、出力トランジスタ４０２のゲート−ソース間に過電圧が印加されるのを防ぐことができる。なお、出力トランジスタ４０２のゲート絶縁膜が十分に耐性を持つ場合には、ゲート保護ダイオード４０４は、設けられなくてもよい。
【００４３】
負電位クランプ回路４０５は、出力端子ＯＵＴに負電圧（負のサージ電圧）が印加されることによって出力トランジスタ４０２のゲート電圧ＶＧと基準電圧ＶＳＳとの間の電位差が所定のクランプ電圧よりも大きくなった場合に、ゲート電圧ＶＧをクランプ電圧にクランプする。なお、出力トランジスタ４０２がオンからオフに切り替わった状態では、ドライバ制御回路４０１内で出力トランジスタ４０２のゲート及びソースが導通しているため、出力トランジスタ４０２のゲート電圧及びソース電圧は同等程度の値を示す。ゲート電圧ＶＧがクランプ電圧にクランプされると、出力トランジスタ４０２のゲート−ソース間電圧が閾値電圧以上にまで開くため、出力トランジスタ４０２は強制的にオンする。
【００４４】
なお、負電位クランプ回路４０５において、１又は複数のツェナーダイオード４０６は、クランプ電圧の値を決定するために設けられ、また、ＭＯＳトランジスタ４０７のソース−ドレイン間に形成されたボディダイオード４０８は、逆流防止のために設けられている。
【００４５】
（ＥＳＤ保護回路３０５の具体的な構成例）
図６は、ＥＳＤ保護回路３０５の具体的な構成例を示す回路図である。
図６に示すように、ＥＳＤ保護回路３０５は、Ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタ６０１と、抵抗素子６０３と、ゲート保護ダイオード６０４と、クランプ回路６０５と、を有する。
【００４６】
ＭＯＳトランジスタ６０１は、バッテリ電圧が供給されるバッテリ電圧端子ＶＢＡＴと、基準電圧端子ＶＳＳと、の間に設けられている。なお、ＭＯＳトランジスタ６０１のソース−ドレイン間には、ボディダイオード６０２が形成されている。
【００４７】
ゲート保護ダイオード６０４は、ツェナーダイオードであって、ＭＯＳトランジスタ６０１のゲート−ソース間に設けられている。具体的には、ゲート保護ダイオード６０４のアノードがＭＯＳトランジスタ６０１のソースに接続され、ゲート保護ダイオード６０４のカソードがＭＯＳトランジスタ６０１のゲートに接続されている。
【００４８】
ゲート保護ダイオード６０４は、ＭＯＳトランジスタ６０１のゲート−ソース間電圧が許容電圧を超えた場合に、ブレークダウンして、当該ＭＯＳトランジスタ６０１のゲート−ソース間電圧を許容電圧以下にクランプする。それにより、ゲート保護ダイオード６０４は、ＭＯＳトランジスタ６０１のゲート−ソース間に過電圧が印加されるのを防ぐことができる。なお、ＭＯＳトランジスタ６０１のゲート絶縁膜が十分に耐性を持つ場合には、ゲート保護ダイオード６０４は、設けられなくてもよい。
【００４９】
クランプ回路６０５は、ＭＯＳトランジスタ６０１のゲートと、バッテリ電圧端子ＶＢＡＴと、の間に設けられている。具体的には、クランプ回路６０５は、例えば直列接続された１又は複数のツェナーダイオードにより構成されており、アノード側が、ＭＯＳトランジスタ６０１のゲートに接続され、カソード側がバッテリ電圧端子ＶＢＡＴに接続されている。
【００５０】
クランプ回路６０５は、バッテリ電圧端子ＶＢＡＴに印加されたＥＳＤ等のサージ電圧を所定電圧（クランプ電圧）以下にクランプする。具体的には、クランプ回路６０５は、バッテリ電圧端子ＶＢＡＴの電圧が上昇してＭＯＳトランジスタ６０１のゲート−ドレイン間電圧がクランプ電圧より大きくなった場合に、ブレークダウンする。このとき、ブレークダウン電流が抵抗素子６０３に流れるため、抵抗素子６０３の両端にはＭＯＳトランジスタ６０１の閾値電圧以上の電位差が発生する。それにより、ＭＯＳトランジスタ６０１はオンする。それにより、バッテリ電圧端子ＶＢＡＴの電圧はクランプ電圧以下にクランプされる。このようにして、ＥＳＤ保護回路３０５は、ドライバ３０４を過電圧から保護することができる。
【００５１】
抵抗素子６０３は、ＭＯＳトランジスタ６０１のゲート−ソース間に設けられている。抵抗素子６０３は、クランプ回路６０５がブレークダウンしていない状態（非保護動作状態）において、ＭＯＳトランジスタ６０１のゲート電圧をソース電圧にバイアスする。それにより、非保護動作状態においてＭＯＳトランジスタ６０１が意図せずオンすることを防ぐことができる。
【００５２】
なお、抵抗素子６０３は、高い抵抗値を有する。それにより、抵抗素子６０３は、ある電流値当たりの電圧降下（電流値×抵抗値）を大きくすることができるため、ＥＳＤ等のサージ電圧が印加されることによってクランプ回路６０５がブレークダウンした場合に、ＭＯＳトランジスタ６０１のゲート−ソース間電圧を速やかに上昇させて、当該ＭＯＳトランジスタ６０１を速やかにオンさせることができる。
【００５３】
（ドライバＩＣ１１３によるサージ電圧の保護動作）
続いて、ドライバＩＣ１１３によるサージ電圧の保護動作について説明する。
【００５４】
図７は、ハイサイドスイッチとして用いられる出力トランジスタと、バッテリ電源と、誘導性負荷と、の接続関係を示す図である。
【００５５】
図７に示すように、ドライバＩＣ１１３では、バッテリ電圧端子ＶＢＡＴがバッテリ電源７０１に接続され、出力端子ＯＵＴが負荷７０２に接続されている。換言すると、ドライバＩＣ１１３内のドライバ３０４に設けられた出力トランジスタ４０２では、ドレインがバッテリ電源７０１に接続され、ソースが負荷７０２に接続されている。なお、負荷７０２の低電位側電圧端子は、基準電圧ＰＧＮＤが供給される基準電圧端子（以下、基準電圧端子ＰＧＮＤと称す）に接続されている。
【００５６】
図８は、ドライバ３０４の動作を示すタイミングチャートである。図８に示すように、ドライバ３０４に設けられたドライバ制御回路４０１の制御信号ＣＴＬがＨレベル（出力トランジスタ４０２のソース電圧を基準にしたゲート電圧が、出力トランジスタ４０２の閾値電圧以上となるレベル）の場合、出力トランジスタ４０２がオンするため、出力端子ＯＵＴの電位は、バッテリ電源７０１からのバッテリ電圧ＶＢＡＴの値を示す（時刻ｔ１０〜ｔ１１）。
【００５７】
その後、ドライバ制御回路４０１の制御信号ＣＴＬがＨレベルからＬレベル（出力トランジスタ４０２のソース電圧を基準にしたゲート電圧が、出力トランジスタ４０２の閾値電圧未満となるレベル）に切り替わると、出力トランジスタ４０２はオンからオフに切り替わる。このとき、負荷７０２に蓄積された電磁エネルギーが放出されて負の逆起電圧（サージ電圧）が発生するため、出力端子ＯＵＴの電位は、一時的に基準電圧ＰＧＮＤよりも低い負の電位を示す（時刻ｔ１１〜ｔ１２）。その後、出力端子ＯＵＴの電位は、基準電圧ＰＧＮＤの値に安定する（時刻ｔ１２〜ｔ１３）。
【００５８】
図９は、ドライバＩＣ１１３の出力端子ＯＵＴに負電圧（負のサージ電圧）が印加された場合における、当該ドライバＩＣ１１３に流れる電流の経路を示す図である。
【００５９】
まず、ドライバＩＣ１１３の出力端子ＯＵＴに負電圧が印加された場合において、出力トランジスタ４０２のゲート電圧ＶＧと基準電圧ＶＳＳとの間の電位差が、負電位クランプ回路４０５によって設定されたクランプ電圧以下である場合、負電位クランプ回路４０５によるクランプ動作は行われない。この場合、出力トランジスタ４０２は、通常通り、ドライバ制御回路４０１からの制御信号ＣＴＬに応じてオンオフを切り替える。
【００６０】
他方、ドライバＩＣ１１３の出力端子ＯＵＴに負電圧が印加された場合において、出力トランジスタ４０２のゲート電圧ＶＧと基準電圧ＶＳＳとの間の電位差が、負電位クランプ回路４０５によって設定されたクランプ電圧を超えた場合、出力トランジスタ４０２のゲート電圧ＶＧはクランプ電圧にクランプされる。それにより、出力トランジスタ４０２のゲート−ソース間電圧が閾値電圧以上にまで開くため、出力トランジスタ４０２は強制的にオンする。それにより、バッテリ電圧端子ＶＢＡＴと出力端子ＯＵＴとが導通するため、バッテリ電圧端子ＶＢＡＴの電位は、出力端子ＯＵＴの電位と同等程度の負電位を示す。その結果、基準電圧端子ＶＳＳから、ＥＳＤ保護回路３０５内のＭＯＳトランジスタ６０１のボディダイオード６０２、及び、出力トランジスタ４０２を介して、出力端子ＯＵＴに向けて、電流が流れる（図９の矢印）。つまり、ＥＳＤ保護回路３０５によるサージ電圧の保護動作が行われる。
【００６１】
例えば、出力端子ＯＵＴに印加される負電圧が−２５Ｖよりも低くなった場合にのみクランプ動作が働くように、負電位クランプ回路４０５のクランプ電圧が設定されてもよい。その場合、ドライバＩＣ１１３は、出力端子ＯＵＴに−２５Ｖより低い負電圧が印加されるまでの間、通常通りのドライブ動作を継続させることができる。それにより、ドライバＩＣ１１３は、負荷からの電磁エネルギーを効率よく短時間に放出することが可能となる。
【００６２】
ここで、ドライバ制御回路４０１は、出力端子ＯＵＴの電圧（出力トランジスタ４０２のソース電圧）を基準にして出力トランジスタ４０２のゲート電圧を制御している。そのため、出力端子ＯＵＴに負電圧が印加された場合でも、出力トランジスタ４０２のゲート−ソース間に過電圧が印加されることはない。つまり、出力端子ＯＵＴに負電圧が印加された場合でも、過電圧によって出力トランジスタ４０２が破壊されることはない。
【００６３】
なお、ドライバＩＣ１１３は、出力端子ＯＵＴに正電圧（正のサージ電圧）が印加された場合でも、ＥＳＤ保護回路３０５によるサージ電圧の保護動作を実行させることができる。以下、図１０を用いて説明する。
【００６４】
図１０は、ドライバＩＣ１１３の出力端子ＯＵＴに正電圧が印加された場合における、当該ドライバＩＣ１１３に流れる電流の経路を示す図である。
【００６５】
図１０に示すように、ドライバＩＣ１１３の出力端子ＯＵＴに正電圧が印加された場合、出力トランジスタ４０２のボディダイオード４０３が導通するため、バッテリ電圧端子ＶＢＡＴの電位は出力端子ＯＵＴの電位と同様程度の正電位を示す。ここで、バッテリ電圧端子ＶＢＡＴの電圧が、ＥＳＤ保護回路３０５内のクランプ回路６０５のクランプ電圧を超えると、ＭＯＳトランジスタ６０１がオンするため、バッテリ電圧端子ＶＢＡＴと基準電圧端子ＶＳＳとの間の電流経路が開通する。その結果、出力端子ＯＵＴから、出力トランジスタ４０２のボディダイオード４０３、及び、ＥＳＤ保護回路３０５内のＭＯＳトランジスタ６０１を介して、基準電圧端子ＶＳＳに向けて、電流が流れる（図１０の矢印）。つまり、ＥＳＤ保護回路３０５によるサージ電圧の保護動作が行われる。
【００６６】
このように、本実施の形態に係るドライバＩＣ及びそれを備えたＥＣＵは、バッテリ電圧端子ＶＢＡＴと、負荷に接続される出力端子ＯＵＴと、の間に設けられた出力トランジスタと、出力トランジスタのソース電圧を基準にしてゲート電圧を制御することにより出力トランジスタのオンオフを切り替えるドライバ制御回路と、出力端子ＯＵＴに所定クランプ電圧より低い負電圧が印加された場合に出力トランジスタをオンする負電位クランプ回路と、バッテリ電圧端子ＶＢＡＴと基準電圧端子ＶＳＳとの間に設けられたＥＳＤ保護回路と、を備える。それにより、本実施の形態に係るドライバＩＣ及びそれを備えたＥＣＵは、大きな負電圧（負のサージ電圧）が印加された場合でも、出力トランジスタを破壊することなく、通常通りのドライブ動作を継続させることができる。それにより、本実施の形態に係るドライバＩＣ及びそれを備えた電子制御システムは、負荷からの電磁エネルギーを効率よく短時間に放出することが可能となる。
【００６７】
また、本実施の形態に係るドライバＩＣ及びそれを備えたＥＣＵは、出力端子ＯＵＴに大きな正電圧（正のサージ電圧）が印加された場合でも、ＥＳＤ保護回路を動作させることで、出力トランジスタの破壊等を防ぐことができる。
【００６８】
本実施の形態では、ドライバＩＣ１１３の出力端子ＯＵＴに接続される負荷が、ソレノイド等の誘導性負荷である場合を例に説明したが、これに限られない。ドライバＩＣ１１３の出力端子ＯＵＴに負電圧が印加されるような構成の負荷が接続されていてもよい。
【００６９】
＜実施の形態２＞
図１１は、ドライバＩＣ１１３の他の構成例であるドライバＩＣ１１０１の具体的な構成例を示すブロック図である。
【００７０】
図１１に示すように、ドライバＩＣ１１０１は、入出力回路３０１と、制御ロジック３０２と、レギュレータ３０３と、３つのドライバ１１０２（ドライバ１１０２＿１〜１１０２＿３とも称す）と、３つのＥＳＤ保護回路３０５（ＥＳＤ保護回路３０５＿１〜３０５＿３）と、を備える。
【００７１】
レギュレータ３０３は、電源電圧端子ＶＣＣと基準電圧端子ＶＳＳとの間に設けられ、所定の内部電圧を生成する。
【００７２】
入出力回路３０１は、入出力端子ＩＯを介して、マイコン１１１と通信を行う。制御ロジック３０２は、例えば、入出力回路３０１が受信したマイコン１１１からの信号に基づいて、ドライバ１１０２＿１〜１１０２＿３を制御する。なお、入出力回路３０１及び制御ロジック３０２のそれぞれの高電位側電圧端子には、レギュレータ３０３からの内部電圧が供給され、低電位側電圧端子には、基準電圧ＶＳＳが供給される。
【００７３】
各ドライバ１１０２＿１〜１１０２＿３は、制御ロジック３０２からの制御信号に基づいて負荷を駆動する。例えば、ドライバ１１０２＿１は、負荷である燃料ポンプ１２２を駆動する。ドライバ１１０２＿２は、負荷である燃料噴射装置１２３を駆動する。ドライバ１１０２＿３は、負荷であるＯ２センサヒータ１２８を駆動する。
【００７４】
なお、各ドライバ１１０２＿１〜１１０２＿３は、昇圧電圧端子ＶＣＰと、基準電圧端子ＶＳＳと、対応する外部接続端子ＯＵＴＤ（外部接続端子ＯＵＴＤ＿１〜ＯＵＴＤ＿３とも称す）と、対応する外部接続端子ＯＵＴＳ（外部接続端子ＯＵＴＳ＿１〜ＯＵＴＳ＿３）と、に接続されている。
【００７５】
ＥＳＤ保護回路３０５＿１〜３０５＿３は、それぞれドライバ１１０２＿１〜１１０２＿３の高電位側電圧端子（外部接続端子ＯＵＴＤ＿１〜ＯＵＴＤ＿３）及び低電位側電圧端子（基準電圧端子ＶＳＳ）間に設けられている。ＥＤＳ保護回路３０５＿１〜３０５＿３は、それぞれ外部接続端子ＯＵＴＤ＿１〜ＯＵＴＤ＿３に印加されたＥＳＤ等のサージ電圧を吸収することにより、ドライバ１１０２＿１〜１１０２＿３をＥＳＤから保護する。
【００７６】
（ドライバ１１０２の具体的な構成例）
図１２は、ドライバＩＣ１１０１におけるドライバ１１０２の具体的な構成例を示す図である。なお、図１２には、ドライバＩＣ１１０１の構成要素のうちドライバ１１０２及びそれに対応するＥＳＤ保護回路３０５が示されている。
【００７７】
図１２に示すように、ドライバ１１０２は、ドライバ３０４と同様の構成を有する。ただし、出力トランジスタ４０２は、バッテリ電圧端子ＶＢＡＴと出力端子ＯＵＴとの間に設けられるのではなく、外部接続端子ＯＵＴＤと外部接続端子ＯＵＴＳとの間に設けられている。本実施の形態では、外部接続端子ＯＵＴＤ又は外部接続端子ＯＵＴＳに接続される負荷が、誘導性負荷である場合を例に挙げて説明する。
【００７８】
ドライバ１１０２のその他の構成については、ドライバ３０４の場合と同様であるため、その説明を省略する。
【００７９】
（ドライバ制御回路４０１の具体的な構成例）
図１３は、ドライバ１１０２におけるドライバ制御回路４０１の具体的な構成例を示す回路図である。図１３を参照すると、ドライバ１１０２におけるドライバ制御回路４０１の具体的な構成例については、ドライバ３０４におけるドライバ制御回路４０１の場合と同様であるため、その説明を省略する。
【００８０】
（ハイサイド構成が採用されたドライバＩＣ１１０１によるサージ電圧の保護動作）
続いて、ハイサイド構成が採用されたドライバＩＣ１１０１によるサージ電圧の保護動作について説明する。
【００８１】
図１４は、ハイサイドスイッチとして用いられる出力トランジスタと、バッテリ電源と、誘導性負荷と、の接続関係を示す図である。
【００８２】
図１４に示すように、ドライバＩＣ１１０１では、外部接続端子ＯＵＴＤがバッテリ電源１４０１に接続され、外部接続端子ＯＵＴＳが負荷１４０２に接続されている。換言すると、ドライバＩＣ１１０１内のドライバ１１０２に設けられた出力トランジスタ４０２では、ドレインがバッテリ電源１４０１に接続され、ソースが負荷１４０２に接続されている。なお、負荷１４０２の低電位側電圧端子は、基準電圧端子ＰＧＮＤに接続されている。
【００８３】
図１５は、ドライバ１１０２の動作を示すタイミングチャートである。図１５に示すように、ドライバ１１０２に設けられたドライバ制御回路４０１の制御信号ＣＴＬがＨレベル（出力トランジスタ４０２のソース電圧を基準にしたゲート電圧が、出力トランジスタ４０２の閾値電圧以上となるレベル）の場合、出力トランジスタ４０２がオンするため、外部接続端子ＯＵＴＳの電位は、バッテリ電源１４０１からのバッテリ電圧ＶＢＡＴの値を示す（時刻ｔ２０〜ｔ２１）。
【００８４】
その後、ドライバ制御回路４０１の制御信号ＣＴＬがＨレベルからＬレベル（出力トランジスタ４０２のソース電圧を基準にしたゲート電圧が、出力トランジスタ４０２の閾値電圧未満となるレベル）に切り替わると、出力トランジスタ４０２はオンからオフに切り替わる。このとき、負荷１４０２に蓄積された電磁エネルギーが放出されて負の逆起電圧（サージ電圧）が発生するため、外部接続端子ＯＵＴＳの電位は、一時的に基準電圧ＰＧＮＤよりも低い負の電位を示す（時刻ｔ２１〜ｔ２２）。その後、外部接続端子ＯＵＴＳの電位は、基準電圧ＰＧＮＤの値に安定する（時刻ｔ２２〜ｔ２３）。
【００８５】
図１６は、ドライバＩＣ１１０１の外部接続端子ＯＵＴＳに負電圧（負のサージ電圧）が印加された場合における、当該ドライバＩＣ１１０１に流れる電流の経路を示す図である。
【００８６】
まず、ドライバＩＣ１１０１の外部接続端子ＯＵＴＳに負電圧が印加された場合において、出力トランジスタ４０２のゲート電圧ＶＧと基準電圧ＶＳＳとの間の電位差が、負電位クランプ回路４０５によって設定されたクランプ電圧以下である場合、負電位クランプ回路４０５によるクランプ動作は行われない。この場合、出力トランジスタ４０２は、通常通り、ドライバ制御回路４０１からの制御信号ＣＴＬに応じてオンオフを切り替える。
【００８７】
他方、ドライバＩＣ１１０１の外部接続端子ＯＵＴＳに負電圧が印加された場合において、出力トランジスタ４０２のゲート電圧ＶＧと基準電圧ＶＳＳとの間の電位差が、負電位クランプ回路４０５によって設定されたクランプ電圧を超えた場合、出力トランジスタ４０２のゲート電圧ＶＧはクランプ電圧にクランプされる。それにより、出力トランジスタ４０２のゲート−ソース間電圧が閾値電圧以上にまで開くため、出力トランジスタ４０２は強制的にオンする。それにより、外部接続端子ＯＵＴＤと外部接続端子ＯＵＴＳとが導通するため、外部接続端子ＯＵＴＤの電位は、外部接続端子ＯＵＴＳの電位と同等程度の負電位を示す。その結果、基準電圧端子ＶＳＳから、ＥＳＤ保護回路３０５内のＭＯＳトランジスタ６０１のボディダイオード６０２、及び、出力トランジスタ４０２を介して、外部接続端子ＯＵＴＳに向けて、電流が流れる（図１６の矢印）。つまり、ＥＳＤ保護回路３０５によるサージ電圧の保護動作が行われる。
【００８８】
例えば、外部接続端子ＯＵＴＳに印加される負電圧が−２５Ｖよりも低くなった場合にのみクランプ動作が働くように、負電位クランプ回路４０５のクランプ電圧が設定されてもよい。その場合、ドライバＩＣ１１０１は、外部接続端子ＯＵＴＳに−２５Ｖより低い負電圧が印加されるまでの間、通常通りのドライブ動作を継続させることができる。それにより、ドライバＩＣ１１０１は、負荷からの電磁エネルギーを効率よく短時間に放出することが可能となる。
【００８９】
ここで、ドライバ制御回路４０１は、外部接続端子ＯＵＴＳの電圧（出力トランジスタ４０２のソース電圧）を基準にして出力トランジスタ４０２のゲート電圧を制御している。そのため、外部接続端子ＯＵＴＳに負電圧が印加された場合でも、出力トランジスタ４０２のゲート−ソース間に過電圧が印加されることはない。つまり、外部接続端子ＯＵＴＳに負電圧が印加された場合でも、過電圧によって出力トランジスタ４０２が破壊されることはない。
【００９０】
なお、ドライバＩＣ１１０１は、外部接続端子ＯＵＴＳに正電圧（正のサージ電圧）が印加された場合でも、ＥＳＤ保護回路３０５によるサージ電圧の保護動作を実行させることができる。以下、図１７を用いて説明する。
【００９１】
図１７は、ドライバＩＣ１１０１の外部接続端子ＯＵＴＳに正電圧が印加された場合における、当該ドライバＩＣ１１０１に流れる電流の経路を示す図である。
【００９２】
図１７に示すように、ドライバＩＣ１１０１の外部接続端子ＯＵＴＳに正電圧が印加された場合、出力トランジスタ４０２のボディダイオード４０３が導通するため、外部接続端子ＯＵＴＤの電位は外部接続端子ＯＵＴＳの電位と同様程度の正電位を示す。ここで、外部接続端子ＯＵＴＤの電圧が、ＥＳＤ保護回路３０５内のクランプ回路６０５のクランプ電圧を超えると、ＭＯＳトランジスタ６０１がオンするため、外部接続端子ＯＵＴＤと基準電圧端子ＶＳＳとの間の電流経路が開通する。その結果、外部接続端子ＯＵＴＳから、出力トランジスタ４０２のボディダイオード４０３、及び、ＥＳＤ保護回路３０５内のＭＯＳトランジスタ６０１を介して、基準電圧端子ＶＳＳに向けて、電流が流れる（図１７の矢印）。つまり、ＥＳＤ保護回路３０５によるサージ電圧の保護動作が行われる。
【００９３】
（ローサイド構成が採用されたドライバＩＣ１１０１によるサージ電圧の保護動作）
続いて、ローサイド構成が採用されたドライバＩＣ１１０１によるサージ電圧の保護動作について説明する。
【００９４】
図１８は、ローサイドスイッチとして用いられる出力トランジスタと、バッテリ電源と、誘導性負荷と、の接続関係を示す図である。
【００９５】
図１８に示すように、ドライバＩＣ１１０１の外部接続端子ＯＵＴＤと、バッテリ電源１８０１と、の間に負荷１８０２が設けられている。また、ドライバＩＣ１１０１の外部接続端子ＯＵＴＳは、基準電圧端子ＰＧＮＤに接続されている。
【００９６】
図１９は、ドライバ１１０２の動作を示すタイミングチャートである。図１９に示すように、ドライバ１１０２に設けられたドライバ制御回路４０１の制御信号ＣＴＬがＨレベル（出力トランジスタ４０２のソース電圧を基準にしたゲート電圧が、出力トランジスタ４０２の閾値電圧以上となるレベル）の場合、出力トランジスタ４０２がオンするため、外部接続端子ＯＵＴＤの電位は、基準電圧ＰＧＮＤの値を示す（時刻ｔ３０〜ｔ３１）。
【００９７】
その後、ドライバ制御回路４０１の制御信号ＣＴＬがＨレベルからＬレベル（出力トランジスタ４０２のソース電圧を基準にしたゲート電圧が、出力トランジスタ４０２の閾値電圧未満となるレベル）に切り替わると、出力トランジスタ４０２はオンからオフに切り替わる。このとき、負荷１８０２に蓄積された電磁エネルギーが放出されて正の逆起電圧（サージ電圧）が発生するため、外部接続端子ＯＵＴＤの電位は、一時的にバッテリ電圧ＶＢＡＴよりも高い正の電位を示す（時刻ｔ３１〜ｔ３２）。その後、外部接続端子ＯＵＴＤの電位は、バッテリ電圧ＶＢＡＴの値に安定する（時刻ｔ３２〜ｔ３３）。
【００９８】
図２０は、ドライバＩＣ１１０１の外部接続端子ＯＵＴＤに正電圧（正のサージ電圧）が印加された場合における、当該ドライバＩＣ１１０１に流れる電流の経路を示す図である。
【００９９】
図２０に示すように、ドライバＩＣ１１０１の外部接続端子ＯＵＴＤに正電圧が印加された場合において、外部接続端子ＯＵＴＤの電圧が、ＥＳＤ保護回路３０５内のクランプ回路６０５のクランプ電圧を超えると、ＭＯＳトランジスタ６０１がオンするため、外部接続端子ＯＵＴＤと基準電圧端子ＶＳＳとの間の電流経路が開通する。その結果、外部接続端子ＯＵＴＤから、ＥＳＤ保護回路３０５内のＭＯＳトランジスタ６０１を介して、基準電圧端子ＶＳＳに向けて、電流が流れる（図２０の矢印）。つまり、ＥＳＤ保護回路３０５によるサージ電圧の保護動作が行われる。
【０１００】
なお、ドライバＩＣ１１０１は、外部接続端子ＯＵＴＤに負電圧（負のサージ電圧）が印加された場合でも、ＥＳＤ保護回路３０５によるサージ電圧の保護動作を実行させることができる。以下、図２１を用いて説明する。
【０１０１】
図２１は、ドライバＩＣ１１０１の外部接続端子ＯＵＴＤに負電圧が印加された場合における、当該ドライバＩＣ１１０１に流れる電流の経路を示す図である。
【０１０２】
図２１に示すように、ドライバＩＣ１１０１の外部接続端子ＯＵＴＤに負電圧が印加された場合、基準電圧端子ＶＳＳから、ＥＳＤ保護回路３０５内のＭＯＳトランジスタ６０１のボディダイオード６０２を介して、外部接続端子ＯＵＴＤに向けて、電流が流れる（図２１の矢印）。つまり、ＥＳＤ保護回路３０５によるサージ電圧の保護動作が行われる。
【０１０３】
このように、本実施の形態にかかるドライバＩＣ及びそれを備えたＥＣＵは、外部接続端子ＯＵＴＤと外部接続端子ＯＵＴＳとの間に設けられた出力トランジスタと、出力トランジスタのソース電圧を基準にしてゲート電圧を制御することにより出力トランジスタのオンオフを切り替えるドライバ制御回路と、外部接続端子ＯＵＴＳに所定クランプ電圧より低い負電圧が印加された場合に出力トランジスタをオンする負電位クランプ回路と、外部接続端子ＯＵＴＤと基準電圧端子ＶＳＳとの間に設けられたＥＳＤ保護回路と、を備える。
【０１０４】
それにより、本実施の形態に係るドライバＩＣ及びそれを備えたＥＣＵは、例えばハイサイドドライバとして用いられることにより、外部接続端子ＯＵＴＳに大きな負電圧（負のサージ電圧）が印加された場合でも、出力トランジスタを破壊することなく、通常通りのドライブ動作を継続させることができる。それにより、本実施の形態に係るドライバＩＣ及びそれを備えた電子制御システムは、負荷からの電磁エネルギーを効率よく短時間に放出することが可能となる。
【０１０５】
また、本実施の形態に係るドライバＩＣ及びそれを備えたＥＣＵは、例えばハイサイドドライバとして用いられることにより、外部接続端子ＯＵＴＳに大きな正電圧（正のサージ電圧）が印加された場合でも、ＥＳＤ保護回路を動作させることで、出力トランジスタの破壊等を防ぐことができる。
【０１０６】
さらに、本実施の形態に係るドライバＩＣ及びそれを備えたＥＣＵは、ハイサイドドライバとして用いられることができるだけでなく、ローサイドドライバとして用いられることもできる。ここで、本実施の形態に係るドライバＩＣ及びそれを備えたＥＣＵは、例えばローサイドドライバとして用いられることにより、外部接続端子ＯＵＴＤに大きな負電圧又は大きな負電圧が印加された場合でも、ＥＳＤ保護回路を動作させることで、出力トランジスタの破壊等を防ぐことができる。
【０１０７】
本実施の形態では、ドライバＩＣ１１０１の外部接続端子ＯＵＴＳ又は外部接続端子ＯＵＴＤに接続される負荷が、ソレノイド等の誘導性負荷である場合を例に説明したが、これに限られない。ドライバＩＣ１１０１の外部接続端子ＯＵＴＳ又は外部接続端子ＯＵＴＤに負又は正のサージ電圧が印加されるような構成の負荷が接続されていてもよい。
【０１０８】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【０１０９】
例えば、上記の実施の形態に係る半導体装置では、半導体基板、半導体層、拡散層（拡散領域）などの導電型（ｐ型もしくはｎ型）を反転させた構成としてもよい。そのため、ｎ型、及びｐ型の一方の導電型を第１の導電型とし、他方の導電型を第２の導電型とした場合、第１の導電型をｐ型、第２の導電型をｎ型とすることもできるし、反対に第１の導電型をｎ型、第２の導電型をｐ型とすることもできる。
【符号の説明】
【０１１０】
１  車両
１１  ＥＣＵ
１２  エンジン
１３  トランスミッション
１４  ディファレンシャルギア
１５  タイヤ
１１１  マイコン
１１２  センサＩＣ
１１３  ドライバＩＣ
１２１  燃料タンク
１２２  燃料ポンプ
１２３  燃料噴射装置
１２４  吸気管
１２５  シリンダー
１２６  排気管
１２７  Ｏ２センサ
１２８  Ｏ２センサヒータ
３０１  入出力回路
３０２  制御ロジック
３０３  レギュレータ
３０４  ドライバ
３０４＿１〜３０４＿３  ドライバ
３０５  ＥＳＤ保護回路
３０５＿１〜３０５＿３  ＥＳＤ保護回路
４０１  ドライバ制御回路
４０２  出力トランジスタ
４０３  ボディダイオード
４０４  ゲート保護ダイオード
４０５  負電位クランプ回路
４０６  ツェナーダイオード
４０７  ＭＯＳトランジスタ
４０８  ボディダイオード
５０１  オフ制御回路
５０２  オン制御回路
ＭＰ１〜ＭＰ４  ＭＯＳトランジスタ
ＭＮ１〜ＭＮ８  ＭＯＳトランジスタ
６０１  ＭＯＳトランジスタ
６０２  ボディダイオード
６０３  抵抗素子
６０４  ゲート保護ダイオード
６０５  クランプ回路
７０１  バッテリ電源
７０２  負荷
１１０１  ドライバＩＣ
１１０２  ドライバ
１１０２＿１〜１１０２＿３  ドライバ
１４０１  バッテリ電源
１４０２  負荷
１８０１  バッテリ電源
１８０２  負荷
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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