(57)【要約】【課題】ランプ、ＬＥＤ、インダクタなどの負荷を駆動するパワースイッチ素子に関し、過電流、短絡電流が流れた場合、パワースイッチ素子の入力を低電位にし、パワースイッチ素子をオフして破壊から守る。【解決手段】ＩＮ端子から低電位側（グランド電位）に２つの抵抗を接続し、パワー素子が十分負荷１７を駆動出来る電位までＩＮ端子電圧が上昇した後、スイッチ素子６をオンさせ、パワースイッチ素子に流れる電流を検出可能にし、過電流、短絡電流が流れると保護機能は働き、電源９の印加とＩＮ端子からの信号順番に関係なく、ＩＮ端子からのハイ、ロー信号に応じて負荷１７を駆動出来るものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワースイッチ素子とその制御回路を１チップ上に構成する半導体装置であって、パワースイッチ素子の異常電流を検出した時、そのパワースイッチ素子をオフにし、その半導体装置を破壊から守る保護機能を備え、正常時、入力の信号に応じ正常にスイッチ動作をすることを特徴とした半導体装置。
【請求項２】
パワースイッチ素子の異常電流を検出した時、そのパワースイッチ素子をオフにする手段が、入力端子から低電位側に接続された２つの抵抗による分圧電圧で駆動するスイッチ素子の高電位側が異常電流を検出しパワースイッチ素子のゲートを低電位にすることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
入力端子から低電位側に接続された２つの抵抗による分圧電圧で駆動するスイッチ素子の２つの抵抗の低電位側に並列にコンデンサーを接続されたことを特徴とした請求項２記載の半導体装置。
【請求項４】
パワースイッチ素子がＮ型ＭＯＳＦＥＴで構成されることを特徴とする請求項１、２あるいは３記載の半導体装置。
【請求項５】
パワースイッチ素子がＩＧＢＴで構成されることを特徴とする請求項１、２あるいは３記載の半導体装置。
【請求項６】
パワースイッチ素子がバイポーラトランジスタで構成されることを特徴とする請求項１、２あるいは３記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ランプ、ＬＥＤ、インダクタなどの負荷を駆動するパワースイッチ素子に関し、過電流、短絡電流が流れた場合、パワースイッチ素子の入力を低電位にし、パワースイッチ素子をオフして破壊から守る。また、正常時パワースイッチ素子の入力の信号に応じ正常にスイッチ動作をするパワースイッチ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ランプやコイル等の負荷を駆動する手法として図３に示すように負荷の低電位側に１の半導体装置を設け、その半導体装置のオン、オフにより、負荷を駆動する方法は一般的によく用いられている。図３において９は電源、１７は例えば抵抗、コイル等の負荷、１はスイッチである半導体装置を示す。この半導体装置は過電流、短絡保護機能を備えたものが一般的に用いられている。
【０００３】
その保護機能は、パワースイッチ素子がオン状態で、負荷が異常となり、過電流、短絡電流が流れると、その電流に応じＤ端子電位は上昇し、抵抗３，４で分圧された電圧がスイッチ素子５のゲートに加わりスイッチ素子５はオンし、パワー素子のゲートは０Ｖ近くになりパワースイッチ素子２はオフし破壊から守られる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平０１−２９５５２０号公報（第３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の技術を用いた場合、過電流、短絡電流が流れると保護機能は働くが、ＩＮ端子からのハイ、ロー信号に応じて負荷１７を駆動できない。一般には電源９は常時負荷に印加されており、Ｄ端子電圧は電源９の高い電圧（５〜３０Ｖ程度）が加わり、抵抗３，４で分圧された電圧がスイッチ素子５に加わりパワースイッチ素子のゲートは０Ｖ近くに維持されパワースイッチ素子２はオフし、ＩＮ端子からパワー素子を駆動するハイ信号が加わってもパワー素子は駆動出来ずオフしラッチ状態となる。
【０００５】
正常動作させるためには、ＩＮ端子に信号を印加後、電源９の電圧を印加する必要があり、これはＩＮ端子電圧と電源９のオン、オフの電圧印加を同期させる必要があり、一般的ではないし、システムとして大掛かりになり複雑になる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の半導体装置１は、ＩＮ端子から低電位側（グランド電位）に２つの抵抗を接続し、パワー素子が十分負荷１７を駆動出来る電位までＩＮ端子電圧が上昇した後、スイッチ素子６をオンさせ、パワースイッチ素子に流れる電流を検出可能にし、過電流、短絡電流が流れると保護機能は働き、電源９の印加とＩＮ端子からの信号順番に関係なく、ＩＮ端子からのハイ、ロー信号に応じて負荷１７を駆動出来るものである。
【発明の効果】
【０００７】
以上のように本発明によれば、ＩＮ端子からのハイ、ロー信号に応じて負荷１７を正常駆動でき、負荷に異常が発生し、パワー素子に過電流、短絡電流が流れると、パワースイッチ素子に流れる電流を検出しパワースイッチ素子２をオフして破壊から守り、信頼性を向上させるという効果がある。また電源９の印加とＩＮ端子からの信号順番に関係なく、半導体装置を複雑でなく、簡素に構成できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態１について、図を用いて説明する。
【０００９】
図１は本発明の半導体装置である。ＩＮ端子から低電位側（グランド電位）に２つ（以上）の抵抗を接続し、入力の電圧を分圧しその分圧された電圧をスイッチ素子６のゲートに加える。パワー素子は正常な負荷を駆動出来るＩＮ端子電圧はパワー素子の特性上決まっており、その正常な負荷を駆動出来る入力電圧以上にＩＮ電圧が上昇した後、スイッチ素子６がオンする様に抵抗７，８の値を決める。ＩＮ端子に電圧が印加され、パワー素子２はオンし、負荷１７を駆動する。その時Ｄ端子は電源９の電圧から、パワー素子２と負荷１７の値で決まるオン電圧の低い電圧になり、負荷１７を駆動する。正常な負荷を駆動出来る入力端子電圧以上にＩＮ電圧が上昇し、負荷１７に電流が流れた後にスイッチ素子６はオン状態になり、過電流、ショート監視状態となる。負荷に異常が無ければ、ＩＮ端子が低電位になれば、パワー素子２はオフし、その後、ＩＮ端子の入力電圧に応じて、負荷１７を駆動する。過電流、ショート監視状態となった後、負荷１７の異常が発生し、過電流、ショート電流が負荷１７およびパワー素子２に流れると、Ｄ端子電圧はその電流に応じて上昇し、抵抗３，４で分圧された電圧がスイッチ素子５に加わり、スイッチ素子６はすでにオンしているため、パワー素子２のゲートは低電位側と接続されたことになりその電位はほぼ０Ｖになり、パワー素子２はオフして、過電流、ショート電流からパワー素子２を守る。
【００１０】
本発明の実施の形態２について、図を用いて説明する。
【００１１】
図２は負荷がランプ駆動の場合有効な本発明の半導体装置である。ランプ負荷１８の場合、フィラメントが温まるまで、定格の数倍の突入電流が流れる。この突入電流が流れている間は過電流、ショート電流の検出を短い時間（１０ｎ秒〜数ｕ秒）遅らせ、ランプの点灯個数を増やすものである。これは、電流、時間共パワー素子の破壊レベルより以下になる様に設定する必要がある。
【００１２】
動作は、ＩＮ端子から低電位側（グランド電位）に２つ（以上）の抵抗を接続し、低電位に接続された抵抗８と並列にコンデンサー１１を接続することにより、スイッチ素子６が過電流、ショート電流の監視状態になる時間を少し（１０ｎ秒〜数ｕ秒）遅らせ、その間負荷１７に流れる突入電流は感知しないようにする。突入電流が流れた後、Ｄ端子電圧を検知し、異常電流がパワー素子２に流れた場合は、パワー素子２のゲートの電位はほぼ０Ｖとし、パワー素子２はオフして、過電流、ショート電流からパワー素子２を守る。他の動作の明細は実施の形態１と同じであるため、省略する。
【産業上の利用可能性】
【００１３】
本発明にかかる半導体装置は、信頼性の向上と、半導体装置の簡素化に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の半導体装置の形態１を示す回路図
【図２】本発明の半導体装置の形態２を示す回路図
【図３】従来の半導体装置の形態を示す回路図
【符号の説明】
【００１５】
１  半導体装置
２  パワースイッチ素子
３，４，７，８，１０  抵抗
５，６  スイッチ素子
９  電源
１１  コンデンサー
１７  負荷
１８  ランプ負荷
【図１】
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【図２】
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【図３】
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