(57)【要約】  回路（１０、１００）は、スイッチ（１４）と、ドライバ回路（２２）と、開回路検出器（２２、１０２）とを備える。スイッチは、電源端子に結合される第１電流電極と、負荷に電流を供給するように結合される第２電流電極と、制御電極とを有する。ドライバ回路は、制御信号を受け取るための入力と、スイッチの制御電極に結合される出力とを有する。開回路検出器は、ブートストラップコンデンサ（１２）から電圧を受け取るように結合される第１端子と、電源端子に結合される第２端子と、ドライバ回路に結合される制御端子とを有する。開回路検出器は開回路を検出し、それに応答して、ドライバ回路にスイッチを開かせるために制御端子において信号を提供する。
2013527698.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路であって、
電源端子に結合される第１電流電極、負荷に電流を供給するように結合される第２電流電極、および制御電極を有するスイッチと；
制御信号を受け取るための入力、および前記スイッチの前記制御電極に結合される出力を有するドライバ回路と；
ブートストラップコンデンサから電圧を受け取るように結合される第１端子、前記電源端子に結合される第２端子、および前記ドライバ回路に結合される制御端子を有する開回路検出器と
を備え、
前記開回路検出器は、開回路を検出し、それに応答して、前記ドライバ回路に前記スイッチを開かせるために前記制御端子において信号を提供する、回路。
【請求項２】
前記スイッチはさらに、電気モータを制御するためのハイサイドスイッチであることを特徴とする、
請求項１に記載の回路。
【請求項３】
前記開回路が検出されるとき、前記開回路検出器は、前記ブートストラップコンデンサによって電力供給される、
請求項１に記載の回路。
【請求項４】
前記開回路検出器は、
前記電源端子に結合される第１端子、および第２端子を有する第１電流源と；
前記電源端子に結合される第１端子、および第２端子を有する第２電流源と；
前記第２電流源の前記第２端子に結合される第１端子、および第２端子を有する第１抵抗器と；
前記第１抵抗器の前記第２端子に結合される第１電流電極、第２電流電極、および、前記第１電流源の前記第２端子に結合される制御電極を有する第１トランジスタと；
前記第１トランジスタの前記制御電極に結合される第１端子、および前記第１トランジスタの前記第２電流電極に結合される第２端子を有する第２抵抗器と
を備える、
請求項１に記載の回路。
【請求項５】
前記開回路検出器はさらに、
第１電流電極、前記スイッチの前記第２電流電極に結合される制御電極、および、前記第１抵抗器の前記第１端子に結合される第２電流電極を有する第２トランジスタと；
前記第２トランジスタの前記第１電流電極に結合される入力、および、前記制御端子において前記信号を提供するための出力を有するカレントミラーと
を備える、
請求項４に記載の回路。
【請求項６】
前記第２トランジスタは、バイポーラトランジスタであることを特徴とする、
請求項５に記載の回路。
【請求項７】
前記開回路検出器は、
第１端子と第２端子とを有する第１電流源と；
第１端子と、前記第２端子に結合される第２端子とを有する第２電流源と；
前記第１電流源の前記第１端子に結合される第１平板電極と、前記第２電流源の前記第１端子に結合される第２平板電極とを有するコンデンサと；
前記電源端子に結合される第１端子と、前記第２電流源の前記第１端子に結合される第２端子とを有する抵抗器と；
第１電流電極と、前記コンデンサの前記第１平板電極に結合される制御電極と、前記電源端子に結合される第２電流電極とを有するトランジスタと
を備える、
請求項１に記載の回路。
【請求項８】
前記開回路検出器は、
前記トランジスタの前記第１電流電極に結合される第１端子と、第２端子とを有する第１カレントミラーと；
前記第１カレントミラーの前記第２端子に結合される入力と、前記開回路検出器の前記制御端子に前記信号を提供するための出力とを有するラッチと；
前記ラッチに結合される遅延素子と
を備え、
前記遅延素子は、前記ラッチが所定の遅延の後まで前記信号を提供することを妨げる、
請求項７に記載の回路。
【請求項９】
前記開回路は、接地の喪失である、
請求項１に記載の回路。
【請求項１０】
回路であって、
電源端子に結合される第１電流電極と、負荷に電流を供給するように結合される第２電流電極と、制御電極とを有するパワートランジスタと；
制御信号を受け取るための入力と、前記パワートランジスタの前記制御電極に結合される出力とを有するドライバ回路と；
ブートストラップコンデンサから電圧を受け取るように結合される第１端子と、前記電源端子に結合される第２端子と、前記ドライバ回路に結合される制御端子とを有する開回路検出器と
を備え、
前記開回路検出器は、前記ドライバ回路における接地開放を検出し、それに応答して、前記ドライバ回路に前記パワートランジスタをオフにさせるために前記制御端子において信号を提供する、回路。
【請求項１１】
前記開回路検出器は、前記ドライバ回路において前記接地開放を検出するのに応答して、接地までの代替の電流経路を提供する、
請求項１０に記載の回路。
【請求項１２】
前記開回路検出器は、
第１電流電極と、制御電極と、第２電流電極とを有する第１トランジスタと；
第１端子と、前記第１トランジスタの前記第１電流電極に結合される第２端子とを有する第１抵抗器と；
前記第１トランジスタの前記制御端子に結合される第１端子と、前記第１トランジスタの前記第２電流電極に結合される第２端子とを有する第２抵抗器と；
第１電流電極と、前記パワートランジスタの前記第２電流電極に結合される制御電極と、前記第１抵抗器の前記第１端子に結合される第２電流電極とを有する第２トランジスタと；
前記第２トランジスタの前記第１電流電極に結合される入力と、前記制御端子において前記信号を提供するための出力とを有するカレントミラーと
を備える、
請求項１０に記載の回路。
【請求項１３】
前記第２トランジスタはバイポーラトランジスタである、
請求項１２に記載の回路。
【請求項１４】
前記開回路検出器は、
第１電流電極、制御電極、および第２電流電極を有する第１トランジスタと；
前記制御電極に結合される第１平板電極、および第２平板電極を有するコンデンサと；
前記第１トランジスタの前記第１電流電極に結合される入力、および出力を有するカレントミラーと；
前記カレントミラーの前記出力に結合される入力、および、前記制御端子において前記信号を提供するための出力を有するラッチと；
所定の遅延の後まで前記ラッチが前記信号を提供することを妨げるように結合される遅延回路と
を備える、
請求項１０に記載の回路。
【請求項１５】
前記開回路検出器は、前記ドライバ回路において前記接地開放を検出するのに応答して、前記ブートストラップコンデンサから前記電源端子までの電流経路を提供する、
請求項１０に記載の回路。
【請求項１６】
パワートランジスタの制御電極を駆動するための回路において、開回路を検出するための方法であって、前記方法は、
前記開回路の検出に応答して代替の電流経路を提供することと；
ブートストラップコンデンサによって蓄積されている電圧を使用して前記代替の電流経路に電流を供給することと；
前記電流に応答して制御電圧を提供することであって、前記制御電圧は前記パワートランジスタをオフにさせる、制御電圧を提供することと
を有する、方法。
【請求項１７】
前記開回路を検出することはさらに、接地開放を検出することを有する、
請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記制御電圧を前記提供することはさらに、
ミラー電流を提供するために前記電流をミラーリングすることと；
前記ミラー電流に応答して前記制御電圧をラッチすることと
を有する、
請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記方法はさらに、所定の期間にわたって前記ラッチを遅延させることを有する、
請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記所定の期間は、コンデンサを放電するために必要とされる期間である、
請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般的には回路に関し、より具体的には、開回路検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
供給電圧をモータのような負荷にスイッチングするためには、ハイサイドスイッチが一般的に使用される。このようなハイサイドスイッチは、自動車用途のようなさまざまな用途に使用されることができる。これらのハイサイドスイッチはハイサイドドライバによって駆動され、高いピーク電流を流すことが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２３８４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、これらのハイサイドドライバが結線の破断などに起因してそれらの接地接続を失う場合に、問題が生じる。接地接続の喪失の結果として、ハイサイドスイッチが意図せずオンになってしまい、従って、誘導負荷の動作が制御不可能になっててしまうおそれがある。それゆえ、開回路状態の場合に改善された安全性を有するハイサイドドライバ回路が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
或る実施形態では、回路は、電流を例えば電気モータのような負荷に供給するように結合される、ハイサイドスイッチを含む。ハイサイドドライバ回路は、制御信号を受け取る。ハイサイドドライバ回路は、ハイサイドスイッチのオンおよびオフを制御するために、ハイサイドスイッチに結合される出力を有する。回路はさらに、開回路検出器を含み、閉回路検出器は、開回路状態の検出に応答して、ハイサイドドライバ回路に、スイッチをオフにさせ、従って負荷（例えば、モータ）が意図せず作動することを防止する。或る実施形態では、開回路状態は、ドライバ回路の接地接続の喪失に対応する。さらに、或る実施形態では、開回路検出器は、負荷に結合されるブートストラップコンデンサによって電源供給される。このブートストラップコンデンサは、開回路検出器が、開回路状態（例えば、接地の喪失）を検出し、ハイサイドドライバにスイッチをオフにさせることによって、負荷が意図せずオンにならないことを確実にする時間を有することを可能にする。
【０００６】
「アサート」または「セット」および「ネゲート」（または「アサート停止」もしくは「クリア」）という用語は、本明細書においては、信号、ステータスビット、または類似の装置をそれぞれ、その論理的に真または論理的に偽の状態にレンダリングすることを指す場合に使用される。論理的に真の状態が論理レベル１である場合、論理的に偽の状態は論理レベル０である。そして、論理的に真の状態が論理レベル０である場合、論理的に偽の状態は論理レベル１である。本明細書に記載される各信号は、正または負論理として設計されることができ、ここで、負論理は、信号名の上のバーまたは信号名に続くアスタリスク（＊）によって指示されることができる。負論理信号の場合、信号は、論理的真状態が論理レベル０に対応するアクティブ・ローである。正論理信号の場合、信号は、論理的真状態が論理レベル１に対応するアクティブ・ハイである。本明細書に記載される信号はいずれも負または正論理信号のいずれかとして設計されることができることに留意されたい。それゆえ、代替の実施形態では、正論理信号として記載される信号は、負論理信号として実装されてもよく、負論理信号として記載される信号は、正論理信号として実装されてもよい。
【０００７】
さらに、本明細書において使用される場合、（下記により詳細に説明されることになるスイッチ１４のような）スイッチが「オン」であるとき、これは、導電状態にある、または「開いている」ものとして参照されることができ、「オフ」であるとき、これは、非導電状態にある、または「閉じている」ものとして参照されることができる。
【０００８】
本発明は、例として示されており、添付の図面によって限定されない。図面において、同様の参照符号は類似の要素を示す。図面内の要素は簡潔かつ明瞭にするために示されており、必ずしも原寸に比例して描かれてはいない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の或る実施形態による、開回路検出器を有する回路１０の概略図である。
【図２】本発明の或る実施形態による、開回路検出器を有する回路１００の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、本開示の或る実施形態による回路１０を示す。回路１０は、ブートストラップコンデンサ（Ｃｂｓ）１２と、ハイサイドスイッチ１４（一実施形態では、パワーＮＭＯＳトランジスタであってもよい）と、モータ１６（代替の実施形態では、他のタイプの負荷であってもよい）と、ドライバ回路１８、開回路検出器２０（接地開放検出器２０とも称される場合がある）と、高インピーダンス抵抗器５８と、ダイオード５４と、第１電源端子Ｖｂａｔ（例えば、バッテリなどから第１の電圧供給を受け取る）と、第２電源端子Ｖｓｓ（例えば、接地であってもよい）とを含む。ドライバ回路１８は、ドライバ２２（或る実施形態では、インバータとして実装されてもよい）と、プリドライバ回路１９とを含む。プリドライバ回路１９は、電流源２４と、電流源２６と、インバータ２８とを含む。開回路検出器２０は、ＰＭＯＳトランジスタ３０と、インバータ３２と、カレントミラー（ＰＭＯＳトランジスタ３４およびＰＭＯＳトランジスタ３６を含む）と、抵抗器３８と、バイポーラトランジスタ４０と、ダイオード４２と、抵抗器４８と、電流源４６および４４と、トランジスタ５０と、抵抗器５２と、回路ノード６０とを含む。
【００１１】
スイッチ１４の第１電流電極は第１電源端子Ｖｂａｔに接続され、制御電極はドライバ回路１８の出力に接続され、第２電流電極はモータ１６に電流を供給するためにモータ１６の第１端子に接続される。モータ１６の第２端子は、第２電源端子Ｖｓｓに接続される。回路ノード６２は、スイッチ１４の第２電流電極において画定される。ドライバ２２の出力は、スイッチ１４の制御電極に接続されて、スイッチ１４の制御電極にドライバ回路１８の出力を提供する。ドライバ２２の第１電源入力はＣｂｓの第１平板電極に接続され、ドライバ２２の第２電源入力は回路ノード６２に接続され、この回路ノードはＣｂｓ１２の第２平板電極にも接続される。
【００１２】
電流源２４の第１端子は、Ｃｂｓ１２の第１平板電極に接続され、電流源２４の第２端子は、ドライバ２２の入力に接続される。電流源の制御入力は、インバータ２８の出力に接続される。電流源２６の第１端子はドライバ２２の入力に接続され、電流源２６の第２端子はノード６２に接続され、電流源２６の制御端子は制御信号ＨＳｏｎを受け取るように結合される。ＨＳｏｎは、インバータ２８の入力にも提供される。トランジスタ３０は、Ｃｂｓ１２の第１平板電極に接続される第１電流電極と、ドライバ２２の入力に接続される第２電流電極と、インバータ３２の出力に結合される制御電極とを有する。インバータ３２は、Ｃｂｓ１２の第１平板電極に接続される第１電源入力と、ノード６２に接続される第２電源入力と、入力とを有する。
【００１３】
ＰＭＯＳトランジスタ３４は、Ｃｂｓ１２の第１平板電極に接続される第１電流電極と、制御電極と、インバータ３２の入力に接続されるとともに、抵抗器３８の第１端子に接続される第２電流電極とを有する。抵抗器３８は、ノード６２に接続される第２端子を有する。ＰＭＯＳトランジスタ３６は、Ｃｂｓ１２の第１平板電極に接続される第１電流電極と、ＰＭＯＳトランジスタ３４の制御電極に接続される制御電極と、ＰＭＯＳトランジスタ３６の制御電極に接続されるとともにバイポーラデバイス４０の第１電流電極に接続される第２電流電極とを有する。
【００１４】
バイポーラデバイス４０は、ノード６２に接続される制御電極と、ダイオード４２のアノードに接続される第２電流電極とを有する。電流源４４および４６の各々の第１端子は、第１電源端子Ｖｂａｔに接続される。電流源４４の第２端子は、ダイオード４２のカソードおよび抵抗器４８の第１端子に接続される。ＰＭＯＳトランジスタ５０は、抵抗器４８の第２端子に接続される第１電流電極と、電流源４６の第２端子および抵抗器５２の第１端子に接続される制御電極と、ノード６０に接続される第２電流電極とを有する。抵抗器５２の第２端子はノード６０に接続され、ノード６０はダイオード５４のアノードに接続される。ダイオード５４のカソードは、ノード５６に接続されて、大抵抗器５８の第１端子に接続される。抵抗器５８の第２端子は、第２電源端子Ｖｓｓに接続される。
【００１５】
或る実施形態では、ドライバ回路１８および開回路検出器２０は、スイッチ１４とともにパッケージされる同じ集積回路上に配置される。或る実施形態では、Ｃｂｓ１２、抵抗器５８、およびモータ１６は、スイッチ１４を含むパッケージや回路１８および２０の外部で電源供給される。代替の実施形態では、回路１８および回路２０を実装するために任意の数の集積回路が使用されることができ、それらはスイッチ１４と同じパッケージにパッケージされてもよいし、されなくてもよい。
【００１６】
或る実施形態では、ノード６２およびノード５６は、パッケージの入出力（Ｉ／Ｏ）端子に対応する。或る実施形態では、マイクロコントローラ（図示せず）は、ドライバ回路１８および接地開放検出器２０に結合され、このマイクロコントローラは、ＨＳｏｎを制御するために使用されることができる。或る実施形態では、回路１０のノード５６は、接地開放検出器２０の任意の回路ノードまたは端子を表し、任意の回路ノードまたは端子は、マイクロコントローラのＩ／Ｏ端子（またはＶｓｓ）に結合されることができる。ここで説明されている実施形態では、ノード５６は、大抵抗器５８（例えば、およそ１０Ｋオームの抵抗を有する）によってマイクロコントローラのＩ／Ｏ端子（またはＶｓｓ）に結合され、この結果としてノード５６において高いインピーダンスがもたらされる。或る実施形態では、抵抗器５８は、マイクロコントローラのＩ／Ｏを保護するためにドライバ回路とマイクロコントローラとの間に含まれる。或る実施形態では、ノード５６から抵抗器５８を通る経路は、マイクロコントローラ内の経路を通ってＶｓｓまで伸展する。代替的には、ノード５６から抵抗器５８を通る経路は、マイクロコントローラを通ることなくＶｓｓまで伸展する。
【００１７】
自動車用途のような或る実施形態では、Ｖｓｓは、シャーシ接続のような自動車の接地を表すことができる。ノード６０は、浮動接地またはドライバ回路１８および接地開放検出器２０の接地ノードとして呼ばれる場合がある。ノード６０がＶｓｓに結合される場合、回路１０は通常通りに動作し、ドライバ２２は（下記により詳細に説明されるように）プリドライバ１９によって制御される。しかしながら、ノード６０がＶｓｓに結合されない場合、接地開放状態が存在する。接地開放状態の間、抵抗器５８の抵抗が大きいことに起因して、（ノード６０はもはやＶｓｓに結合されていないため）電流が流れるために高インピーダンス経路のみが利用可能である。
【００１８】
ドライバ回路１８および接地開放検出器２０の接地ノードがノード６０を介するなどしてＶｓｓに結合されている回路１０の通常動作中、ドライバ２２の入力は、プリドライバ回路１９によって制御される。ここで説明される実施形態では、プリドライバ回路１９は、電流源２４，２６およびインバータ２８によって形成される。例えば、通常動作中、入力ＨＳｏｎが（例えば、回路１０に結合されるマイクロコントローラによって制御されるように）アサートされると、電流源２６がイネーブルされインバータ２８の出力がロー（例えば、論理レベル０）になり、それによって、電流源２４がディセーブルされ、従って、ドライバ２２の入力は、ロー（例えば、論理レベル０）にプルされる。ドライバ２２の出力がハイ（例えば、論理レベル１）になり、従って、スイッチ１４がオンになり、それによってモータ１６は、オンになる。通常動作中、入力ＨＳｏｎがネゲートされると、電流源２６がディセーブルされてインバータ２８の出力がハイ（例えば、論理レベル１）になり、それによって、電流源２４がイネーブルされて、従ってドライバ２２の入力は、ハイ（例えば、論理レベル１）にプルされる。それゆえ、ドライバ２２の出力がロー（例えば、論理レベル０）になり、従って、スイッチ１４がオフになり、それによってモータ１６は、オフになる。プリドライバ回路１９の示されている実施態様は、説明を容易にするために簡略化されており、当該技術分野において既知の他のプリドライバ回路がプリドライバ回路１９の機能を実施するために使用されてもよいことに留意されたい。
【００１９】
さらに、通常動作中、ノード６０がＶｓｓに結合される（従って、接地開放状態が存在しない）ことに留意されたい。この場合、電流源４６および４４は、トランジスタ５０をオフのままにするためにＶｂａｔおよびＶｓｓによって給電される。トランジスタ５０がオフであることによって、電流は、トランジスタ５０を通じても、トランジスタ３４および３６を通じても提供されない。それゆえ、インバータ３２の入力はローであり（例えば、論理レベル０にあり）、インバータ３２の出力はハイである（例えば、論理レベル１にある）。それゆえトランジスタ３０は、オフである。このように、トランジスタ３０がオフであることによって、接地開放検出器回路２０は、ディセーブルされ、ドライバ２２の入力は、接地開放検出器２０の出力Ｖｏｇではなくプリドライバ回路１９によって制御される。
【００２０】
接地開放状態（ノード６０がもはやＶｓｓに結合されていない）の間、接地開放検出器回路２０は、Ｃｂｓ１２内に蓄積されている電荷によって給電され、接地開放検出器回路２０の出力Ｖｏｇ（例えば、トランジスタ３０の第２の電極に存在する信号）は、ドライバ２２の入力を制御するためにプリドライバ回路１９をバイパスする。接地開放検出器２０は、Ｃｂｓ１２から電圧Ｖｂｓを受け取るように結合される第１端子と、Ｖｂａｔに結合される第２端子と、ドライバ２２に結合される制御端子（制御電圧または制御信号、例えば、Ｖｏｇを提供する）とを有する。接地開放が検出されると、トランジスタ３０がオンになり、接地開放検出器回路２０の出力におけるＶｏｇがハイ（例えば、論理レベル１）になる。それゆえ、ドライバ２２の出力がロー（例えば、論理レベル０）になり、従って、スイッチ１４がオフになり、同様にモータ１６が確実にオフになる。ノード６０が何らかの形でＶｓｓから接続を切られると、（回路内の配線破断または他の不具合などに起因する）接地開放状態が発生する。接地開放が発生すると、接地への経路が抵抗器５８を通じてノード５６を介してＶｓｓまで提供される高インピーダンス経路になる。この高インピーダンス経路は、例えば、上記のようにマイクロコントローラを通じて伸展する。
【００２１】
この場合、Ｃｂｓ１２に蓄えられている電荷は、トランジスタ３４および３６によって形成されるカレントミラーに電圧Ｖｂｓを提供する。さらに、接地開放状態に起因して電流源４６および４４がディセーブルされ、トランジスタ５０の制御電極がローにプルされ、従ってトランジスタ５０は、オンになる。それゆえ、Ｖｂｓが接地開放検出器２０に給電することによって、電流は、トランジスタ３６、４０、および５０ならびにダイオード５４および抵抗器５８を通じて、Ｖｓｓまで流れる。それゆえ、トランジスタ３４は、トランジスタ３６を通って存在する電流をミラーリングし、従ってインバータ３２の入力をハイ（例えば、論理レベル１）にプルする。それゆえ、インバータ３２の出力がロー（例えば、論理レベル０）になり、従って、トランジスタ３０がオンになる。このように、ドライバ２２の出力が強制的にローになり、従って、接地開放状態の検出に応答してスイッチ１４は、オフになる。
【００２２】
説明されている実施形態において、ダイオード５４は、接地が喪失された（接地開放状態にある）場合、Ｐ基板とＰ基板の中に存在するＮウェルとの間に存在する寄生ダイオードであることに留意されたい。さらに、説明されている実施形態では、トランジスタ４０は、低インピーダンスが望まれるため、バイポーラトランジスタとして実装される。しかしながら、代替の実施形態では、ＭＯＳトランジスタのような他のタイプのトランジスタが使用されることができる。
【００２３】
それゆえ、図１を参照して記載されているように、接地開放検出器２０は、開回路状態を検出するために、Ｃｂｓ１２から（抵抗器５８を通る）Ｖｓｓまでの経路を使用することが可能である。さらに、開回路状態は、どこにでも位置することができ、接地開放状態をもたらすことに留意されたい。或る実施形態では、図２を参照して下記に説明されるように、開回路状態の間、接地までの経路が存在しない場合がある。それゆえ、図２の開回路検出器１０２のような開回路検出器は、（開回路検出器とＶｓｓとの間には高インピーダンス経路を含めて経路が存在しないため、Ｃｂｓ１２と供給電圧端子Ｖｓｓとの間の電流経路とは反対に）Ｃｂｓ１２と供給電圧端子Ｖｂａｔとの間の電流経路を使用することによって開回路状態を検出するために使用されることができる。
【００２４】
図２は、本発明の代替の実施形態による、回路１００を示す。回路１００は、Ｃｂｓ１２と、スイッチ１４と、モータ１６と、ドライバ回路１８と、開回路検出器１０２（接地開放検出器１０２と称される場合もある）と、第１電源端子Ｖｂａｔと、第２電源端子Ｖｓｓとを含む。図１および図２における同様の参照符号は、類似の要素を指す。それゆえ、Ｃｂｓ１２、スイッチ１４、モータ１６、およびドライバ回路１８の接続性は、図１を参照して上述されたものと同じであることに留意されたい。
【００２５】
開回路検出器１０２は、ＰＭＯＳトランジスタ１５２、１０８、１１０、１１４、１１２、および１３６と、ＮＭＯＳトランジスタ１１８、１２４、１３０、１３２、および１４１と、ダイオード１２６、１３８、および１４２と、抵抗器１２０、１２２、１４６、および１４０と、コンデンサ１４４と、電圧源１３４と、電流源１４８および１５０とを含む。ラッチ回路１０６は、トランジスタ１０８、１１０、１１４、および１１８と、抵抗器１２０および１２２とを含む。コア検出回路１０４は、トランジスタ１３６および１４１と、ダイオード１３８および１４２と、抵抗器１４０および１４６と、コンデンサ１４４と、電流源１４８および１５０とを含む。トランジスタ１５２は、Ｃｂｓ１２の第１平板電極に接続される第１電流電極と、ドライバ２２の入力に接続される第２電流電極と、回路ノード１５４に結合される制御電極とを有する。
【００２６】
トランジスタ１０８は、Ｃｂｓ１２の第１平板電極に接続される第１電流電極と、ノード１５４に接続される制御電極と、ノード１５４に結合される第２電流電極とを有する。トランジスタ１１０は、Ｃｂｓ１２の第１平板電極に接続される第１電流電極と、トランジスタ１０８の制御電極に接続される制御電極と、第２電流電極とを有する。トランジスタ１１２は、Ｃｂｓ１２の第１平板電極に接続される第１電流電極と、制御電極と、トランジスタ１１０の第２電流電極に接続される第２電流電極とを有する。トランジスタ１３６は、Ｃｂｓ１２の第１平板電極に接続される第１電流電極と、トランジスタ１１２の制御電極に接続される制御電極と、トランジスタ１３６の制御電極に接続される第２電流電極とを有する。トランジスタ１１８は、ノード１５４に接続される第１電流電極と、抵抗器１２２の第１端子に接続される制御電極と、抵抗器１２０の第１端子に接続される第２電流電極とを含む。
【００２７】
抵抗器１２０の第２端子は、回路ノード１５１に接続される。抵抗器１２２の第２端子は、回路ノード１５１に接続される。トランジスタ１１４は、トランジスタ１１０の第２電流電極に接続される第１電流電極と、制御電極と、トランジスタ１１４の制御電極、抵抗器１２２の第１端子、およびトランジスタ１１８の制御電極に接続される第２電流電極とを有する。トランジスタ１２４は、トランジスタ１１４の第２電流電極に接続される第１電流電極と、制御電極と、ノード１５１に接続される第２電流電極とを有する。コンデンサ１２８は、トランジスタ１２４の制御電極に接続される第１平板電極と、回路ノード１５１に接続される第２平板電極とを有する。トランジスタ１３０は、コンデンサ１２８の第１平板電極に接続される第１電流電極と、制御電極と、ノード１５１に接続される第２電流電極とを有する。トランジスタ１３２は、トランジスタ１３０の制御電極に接続される第１電流電極と、トランジスタ１３０の制御電極に接続される制御電極と、ノード１５１に接続される第２電流電極とを有する。ダイオード１２６は、コンデンサ１２８の第１平板電極に接続されるカソードと、トランジスタ１３２の第１電流電極に接続されるアノードとを有する。
【００２８】
電圧源１３４は、トランジスタ１３２の第１電流電極に接続される第１端子と、ノード１５１に接続される第２端子とを有する。トランジスタ１１６は、トランジスタ１１４の第１電流電極に接続される第１電流電極と、トランジスタ１１４の制御電極に接続される制御電極と、トランジスタ１３２の第１電流電極に接続される第２電流電極とを有する。ダイオード１３８は、トランジスタ１３６の第２電流電極に接続されるアノードと、抵抗器１４０の第１端子に接続されるカソードとを有する。抵抗器１４０の第２端子はトランジスタ１４１の第１電流電極に接続される。トランジスタ１４１は制御電極と、第１電源端子Ｖｂａｔに接続される第２電流電極とを有する。ダイオード１４２は、トランジスタ１４１の第２電流電極に接続されるアノードと、トランジスタ１４１の制御電極に接続されるカソードとを有する。コンデンサ１４４は、トランジスタ１４１の制御電極に接続される第１平板電極と、第２平板電極とを有する。抵抗器１４６の第１端子はトランジスタ１４１の第２電流電極に接続され、抵抗器１４６の第２端子は電流源１５０の第１端子およびコンデンサ１４４の第２平板電極に接続される。電流源１４８の第１端子はコンデンサ１４４の第１平板電極に接続され、電流源１４８の第２端子はノード１５１に接続される。電流源１５０の第２端子は、ノード１５１に接続される。
【００２９】
図１および図２における同様の参照符号が類似の要素を指すことに留意されたい。Ｃｂｓ１２、ハイサイドスイッチ１４、モータ１６、およびドライバ回路１８の接続性および動作は、図１を参照して上述されたものと同じである。すなわち、例えば、通常動作中、ドライバ回路１８のドライバ２２は、例えば、上記のようにドライバ回路１８に結合されることができるマイクロコントローラによって制御されうるＨＳｏｎによって制御される。開回路検出器１０２は、開回路が検出されるとドライバ２２を制御する出力Ｖｏｇを提供する。自動車用途のような或る実施形態では、Ｖｓｓは、シャーシ接続のような自動車の接地を表すことができる。ノード１５１は、浮動接地またはドライバ回路１８および開回路検出器１０２の接地ノードとして参照される場合がある。ノード１５１がＶｓｓに結合される場合、回路１００は通常通りに動作し、ドライバ２２はプリドライバ１９によって制御される。しかしながら、ノード１５１がＶｓｓに結合されない場合、接地開放状態が存在する。
【００３０】
開回路が存在しない通常動作中、コンデンサ１４４は電流源１４８および１５０によって充電されることと、トランジスタ１４１はオフであることとに留意されたい。それゆえ、Ｃｂｓ１２からコア検出部１０４を通じては電流は提供されない。さらに、トランジスタ１１２がトランジスタ１３６とともにカレントミラーとして動作するため、これを通る電流は、存在しない。同様に、電圧源１３４はダイオード１２６を通じてコンデンサ１２８を充電し、従って、トランジスタ１２４がオンになり、トランジスタ１１８は、オフになる。それゆえ、トランジスタ１０８および１１０もオフになり、その制御電極がトランジスタ１０８および１１０によって形成されるカレントミラーのノード１５４に結合されるトランジスタ１５２も、同様にオフになる。このように、トランジスタ１５２がオフであることによって、開回路検出器１０２はディセーブルされ、ドライバ２２の入力は、開回路検出器２０の出力Ｖｏｇではなくプリドライバ回路１９によって制御される。
【００３１】
図２の開回路状態の間、開回路検出器回路１０２の出力Ｖｏｇ（例えば、トランジスタ１５２の第２電流電極に存在する信号）はＣｂｓ１２内に蓄積されている電荷によって給電され、ドライバ２２の入力を制御するためにプリドライバ回路１９をバイパスする。開回路検出器１０２は、Ｃｂｓ１２から電圧Ｖｂｓを受け取るように結合される第１端子と、Ｖｂａｔに結合される第２端子と、ドライバ２２に結合される制御端子（制御電圧または制御信号、例えば、Ｖｏｇを提供する）とを有する。開回路が検出されると、トランジスタ１５２がオンになり、開回路検出器１０２の出力におけるＶｏｇがハイ（例えば、論理レベル１）になる。それゆえ、ドライバ２２の出力がロー（例えば、論理レベル０）になり、従って、スイッチ１４がオフになり、同様にモータ１６が確実にオフになる。
【００３２】
図２に示されている実施形態では、開回路状態は、ノード１５１が何らかの形で（回路内の配線破断または他の不具合に起因するなどして）Ｖｓｓから接続を切られている接地開放状態に対応し得る。さらに示されている実施形態では、接地までの代替の経路は、存在しない。例えば、開回路検出器１０２の回路ノード（ノード１５１など）とマイクロコントローラのＩ／Ｏピンとの間に大抵抗器が接続されたとしても（図１の抵抗器５８を参照して説明されたように）、開回路状態は、マイクロコントローラ自体の中にも存在することになり、従って、あらゆる高インピーダンス経路を含む、Ｖｓｓまでのあらゆる経路が存在することが妨げられる。この場合、開回路検出器１０２のノード１５１が接地を失うと接地までの代替の経路は存在しないため、Ｃｂｓ１２からＶｂａｔまでの電流が開回路の存在を検出するために使用される。さらに、接地までの代替の高インピーダンス経路が（図１の場合のような高インピーダンス抵抗を介するなどして）存在したとしても、開回路検出器１０２は依然としてＣｂｓ１２からＶｂａｔまでの経路を使用して開回路の存在を検出することができる。
【００３３】
図２の実施形態において開状態が発生するとき、Ｃｂｓ１２内に蓄積されている電荷は、トランジスタ１１２および１３６によって形成されるカレントミラーに電圧Ｖｂｓを提供する。さらに、接地開放状態に起因して電流源１４８および１５０は、ディセーブルされる。接地までの高インピーダンス経路が大抵抗器を介するなどしてノード１５１からＶｓｓまでに存在したとしても、電流引き込みは電流源１４８および１５０をイネーブルのままにするには十分でなく、それらは依然としてディセーブルされている（オフになっている）ことに留意されたい。それゆえ、レジスタ１４６を通る電流は存在せず、一方でコンデンサ１４４はその電荷を維持する。（トランジスタ１４１の制御電極に結合される）コンデンサ１４４の第１平板電極における電圧はここで（開回路状態に起因して）電圧Ｖｂａｔよりも高くなるため、トランジスタ１４１がオンになる。電流は、ここでＣｂｓ１２からトランジスタ１３６、ダイオード１３８、抵抗器１４０、トランジスタ１４１を通じてＶｂａｔまで流れる。すなわち、開回路状態の間、電流は、Ｃｂｓ１２からコア検出器１０４を通じてＶｂａｔまで流れる。
【００３４】
トランジスタ１１２はトランジスタ１３６とともにカレントミラーとして動作するため、電流は、トランジスタ１１２を通じて流れる。この電流は、トランジスタ１１４および抵抗器１２２を通じて流れ、従ってトランジスタ１１０をオンにする。それゆえ、トランジスタ１１０とともにカレントミラーを形成するトランジスタ１０８もオンになる。しかしながら、トランジスタ１１８が直ちにオンにはならないため、トランジスタ１０８を通じて電流は、流れない。すなわち、コンデンサ１２８は、トランジスタ１１８がオンになるのを遅延させる遅延素子として動作し、これは、ラッチ回路１０６のラッチ機能を遅延させる。従って、開回路状態発生後、遅延期間までトランジスタ１５２はオンにならず、Ｖｏｇは、ドライバ２２を制御するためにプリドライバ回路１９をバイパスしない。
【００３５】
例えば、図２に示されているように、接地開放状態が発生すると、電圧源１３４はもはや動作可能でなく、電荷が蓄積されているコンデンサ１２８は、トランジスタ１２４が開回路状態の発生後であってもオンのままであることを可能にする。これは、翻ってトランジスタ１１８をオフのままにする（従って、ラッチ１０６はまだイネーブルされない）。開回路状態の発生に応答して、トランジスタ１１４および１１６によって形成されるカレントミラーと、トランジスタ１３０および１３２によって形成されるカレントミラーとは、コンデンサ１２８の放電を開始する。コンデンサ１２８が十分に放電されると、トランジスタ１２４はオフになり、その結果としてトランジスタ１１８は、オンになる。トランジスタ１１８がオンになるのに応答して、ラッチ回路１０６は電流をラッチし、トランジスタ１５２はオンになり、従ってＶｏｇがドライバ２２を制御することを可能にする。すなわち、Ｖｏｇはハイ（例えば、論理レベル１）にプルされ、これは、ドライバ２２の出力Ｖｇｈｓを強制的にロー（例えば、論理レベル０）になるようにし、従ってモータ１６を確実にオフにする。それゆえ、コンデンサ１２８は、所定の遅延（すなわち、所定の遅延期間）の後まで、ラッチ１０６が出力信号Ｖｏｇを提供するのを妨げる遅延素子として動作する。
【００３６】
開回路状態の発生からトランジスタ１５２がドライバ２２を制御するためにオンになるまでの遅延時間は、例えば、コンデンサ１２８またはコンデンサ１２８を放電するために存在する回路（トランジスタ１１４および１１６ならびにトランジスタ１３０および１３２によって形成されるカレントミラーなど）を変更することによって、必要に応じて変更されうる。さらに別の代替の実施形態では、遅延回路は存在しなくてもよく、それによって、開回路状態の発生に応答して、一切さらに遅延することなくトランジスタ１５２がオンになる。この場合、トランジスタ１１２および１１２の第２電流電極はトランジスタ１１８の制御電極に直接接続されることができ、トランジスタ１１４、１１６、１３０、および１３２は、コンデンサ１２８、ダイオード１２６、および電圧源１３４とともに、存在しなくてもよい。
【００３７】
ここまでで、開回路状態（接地開放状態など）を検出するとともに、それに応答してハイサイドスイッチを強制的にオフにすることが可能である回路が提供されたことが理解されるべきである。さらに、開回路状態を検出する検出回路は、ブートストラップコンデンサによって給電されることが可能であり、それゆえ、追加の電源が必要になることが回避される。このように、スイッチ１４のようなハイサイドスイッチを使用する場合がある用途の安全性が向上されることができる。
【００３８】
本発明を実装する装置は、大部分について、当業者に既知の電子部品および回路から成っているため、本発明の基礎となる概念の理解および評価のために、ならびに本発明の教示を分かりにくくせず当該教示から注意を逸らさせないために、回路の詳細は、上記で例示されているように必要と考えられる範囲を超えては説明されない。
【００３９】
本発明は、特定の導電型または電位の極性に関して記載されているが、当業者には導電型および電位の極性は逆になってもよいことが理解される。
その上、本明細書および特許請求の範囲における「正面（ｆｒｏｎｔ）」、「裏（ｂａｃｋ）」、「上部（ｔｏｐ）」、「底（ｂｏｔｔｏｍ）」、「上（ｏｖｅｒ）」、「下（ｕｎｄｅｒ）」などの用語は、存在する場合、説明を目的として使用されており、必ずしも永久的な相対位置を記述するために使用されてはいない。このように使用される用語は、本明細書に記載されている本発明の実施形態が例えば、本明細書において例示または他の様態で記載されている以外の方向で動作することが可能であるように、適切な状況下で置き換え可能であることが理解される。
【００４０】
本明細書において、具体的な実施形態を参照して本発明を説明したが、添付の特許請求の範囲に明記されているような本発明の範囲から逸脱することなくさまざまな改変および変更を為すことができる。例えば、開回路状態は、ＣｂｓとＶｓｓとの間の経路またはＣｂｓとＶｂａｔとの間の経路内の電流を検出することによって検出されることができる。従って、本明細書および図面は限定的な意味ではなく例示とみなされるべきであり、すべてのこのような改変が本発明の範囲内に含まれることが意図されている。本明細書において具体的な実施形態に関して記載されているいかなる利益、利点、または問題に対する解決策も、任意のまたはすべての請求項の重要な、必要とされる、または基本的な特徴または要素として解釈されるようには意図されていない。
【００４１】
本明細書において使用される場合、「結合されている」という用語は、直接結合または機械的結合に限定されるようには意図されていない。
さらに、本明細書において使用される場合、「１つ（”ａ”  ｏｒ  ”ａｎ”）」という用語は、１つまたは２つ以上として定義される。さらに、特許請求の範囲における「少なくとも１つの」および「１つまたは複数の」のような前置きの語句の使用は、不定冠詞「１つの  （"ａ"  ｏｒ  "ａｎ"）」による別の請求項要素の導入が、このように導入された請求項要素を含む任意の特定の請求項を、たとえ同じ請求項が前置きの語句「１つまたは複数の」または「少なくとも１つの」および「１つの  （"ａ"  ｏｒ  "ａｎ"）」のような不定冠詞を含む場合であっても、１つだけのこのような要素を含む発明に限定することを暗示するように解釈されるべきではない。同じことが、定冠詞の使用についても当てはまる。
【００４２】
別途記載されない限り、「第１の」および「第２の」のような用語は、そのような用語が説明する要素間で適宜区別するように使用される。従って、これらの用語は必ずしも、このような要素の時間的なまたは他の優先順位付けを示すようには意図されていない。
【００４３】
以下は本発明のさまざまな実施形態である。
項目１は、回路であって、電源端子に結合される第１電流電極、負荷に電流を供給するように結合される第２電流電極、および制御電極を有するスイッチと；制御信号を受け取るための入力、およびスイッチの制御電極に結合される出力を有するドライバ回路と；ブートストラップコンデンサから電圧を受け取るように結合される第１端子、電源端子に結合される第２端子、およびドライバ回路に結合される制御端子を有する開回路検出器とを備え、前記開回路検出器は、開回路を検出し、それに応答して、ドライバ回路にスイッチを開かせるために制御端子において信号を提供する、回路を含む。
【００４４】
項目２は、スイッチがさらに、電気モータを制御するためのハイサイドスイッチであることを特徴とする、項目１の回路を含む。
項目３は、開回路が検出されるとき、開回路検出器はブートストラップコンデンサによって電力供給される、項目１の回路を含む。
【００４５】
項目４は、開回路検出器が、電源端子に結合される第１端子、および第２端子を有する第１電流源と；電源端子に結合される第１端子、および第２端子を有する第２電流源と；第２電流源の第２端子に結合される第１端子、および第２端子を有する第１抵抗器と；第１抵抗器の第２端子に結合される第１電流電極、第２電流電極、および、第１電流源の第２端子に結合される制御電極を有する第１トランジスタと；第１トランジスタの制御電極に結合される第１端子、および第１トランジスタの第２電流電極に結合される第２端子を有する第２抵抗器とを含む、項目１の回路を含む。
【００４６】
項目５は、開回路検出器がさらに、第１電流電極、スイッチの第２電流電極に結合される制御電極、および、第１抵抗器の第１端子に結合される第２電流電極を有する第２トランジスタと；第２トランジスタの第１電流電極に結合される入力、および、制御端子において信号を提供するための出力を有するカレントミラーとを含む、項目４の回路を含む。
【００４７】
項目６は、第２トランジスタがバイポーラトランジスタであることを特徴とする、項目５の回路を含む。
項目７は、開回路検出器が、第１端子、および第２端子を有する第１電流源と；第１端子、および、上記第２端子に結合される第２端子を有する第２電流源と；第１電流源の第１端子に結合される第１平板電極、および、第２電流源の第１端子に結合される第２平板電極を有するコンデンサと；電源端子に結合される第１端子、および、第２電流源の第１端子に結合される第２端子を有する抵抗器と；第１電流電極、上記コンデンサの第１平板電極に結合される制御電極、および、電源端子に結合される第２電流電極を有するトランジスタとを含む、項目１の回路を含む。
【００４８】
項目８は、開回路検出器が、トランジスタの第１電流電極に結合される第１端子、および第２端子を有する第１カレントミラーと；第１カレントミラーの第２端子に結合される入力、および、開回路検出器の制御端子に信号を提供するための出力を有するラッチと；ラッチに結合される遅延素子であって、この遅延素子は、ラッチが所定の遅延の後まで信号を提供することを妨げる、遅延素子とを含む、項目７の回路を含む。
【００４９】
項目９は、開回路が接地の喪失である、項目１の回路を含む。
項目１０は、回路であって、電源端子に結合される第１電流電極、負荷に電流を供給するように結合される第２電流電極、および制御電極を有するパワートランジスタと；制御信号を受け取るための入力、および、パワートランジスタの制御電極に結合される出力を有するドライバ回路と；ブートストラップコンデンサから電圧を受け取るように結合される第１端子、電源端子に結合される第２端子、および、ドライバ回路に結合される制御端子を有する開回路検出器とを含み、この開回路検出器は、ドライバ回路における接地開放を検出し、それに応答して、ドライバ回路にパワートランジスタをオフにさせるために制御端子において信号を提供する、回路を含む。
【００５０】
項目１１は、開回路検出器が、ドライバ回路において接地開放を検出するのに応答して、接地までの代替の電流経路を提供する、項目１０の回路を含む。
項目１２は、開回路検出器が、第１電流電極、制御電極、および第２電流電極を有する第１トランジスタと；第１端子、および、第１トランジスタの第１電流電極に結合される第２端子を有する第１抵抗器と；、第１トランジスタの制御端子に結合される第１端子、および、第１トランジスタの第２電流電極に結合される第２端子を有する第２抵抗器と；第１電流電極、パワートランジスタの第２電流電極に結合される制御電極、および、第１抵抗器の第１端子に結合される第２電流電極を有する第２トランジスタと；第２トランジスタの第１電流電極に結合される入力、および、制御端子において信号を提供するための出力を有するカレントミラーとを含む、項目１０の回路を含む。
【００５１】
項目１３は、第２トランジスタがバイポーラトランジスタである、項目１２の回路を含む。
項目１４は、開回路検出器が、第１電流電極、制御電極、および第２電流電極を有する第１トランジスタと；上記制御電極に結合される第１平板電極、および第２平板電極を有するコンデンサと；第１トランジスタの第１電流電極に結合される入力、および出力を有するカレントミラーと；カレントミラーの出力に結合される入力、および、制御端子において信号を提供するための出力を有するラッチと；所定の遅延の後までラッチが信号を提供することを妨げるように結合される遅延回路とを含む、項目１０の回路を含む。
【００５２】
項目１５は、開回路検出器が、ドライバ回路において接地開放を検出するのに応答して、ブートストラップコンデンサから電源端子までの電流経路を提供する、項目１０の回路を含む。
【００５３】
パワートランジスタの制御電極を駆動するための回路において、項目１６は、開回路を検出するための方法であって、開回路の検出に応答して代替の電流経路を提供することと；ブートストラップコンデンサによって蓄積されている電圧を使用して代替の電流経路に電流を供給することと；この電流に応答して制御電圧を提供することであって、この制御電圧はパワートランジスタをオフにさせる、制御電圧を提供することとを含む、方法を含む。
【００５４】
項目１７は、開回路を検出することがさらに、接地開放を検出することを含む、項目１６の方法を含む。
項目１８は、制御電圧を提供することがさらに、ミラー電流を提供するために電流をミラーリングすることと；ミラー電流に応答して制御電圧をラッチすることとを含む、項目１６の方法を含む。
【００５５】
項目１９はさらに、所定の期間にわたってラッチを遅延させることを含む、項目１８の方法を含む。
項目２０は、所定の期間が、コンデンサを放電するために必要とされる期間である、項目１９の方法を含む。
【図１】
2013527698.tif 000003
【図２】
2013527698.tif 000004
【国際調査報告】
2013527698.tif 000005
2013527698.tif 000006