(57)【要約】【課題】過電流保護回路において、小さい消費電流で感度良く半導体素子温度を検出し、所定温度になると、半導体素子を遮断状態にして、半導体素子を過熱から保護する。【解決手段】過電流保護回路は、出力ＭＯＳＦＥＴ１のゲート電極とソース電極間に、バイポーラトランジスタ２と、バイポーラトランジスタ漏れ電流検出抵抗３と、遮断回路４とを有する。出力ＭＯＳＦＥＴ１は、過電流が流れると発熱し、これと熱的に結合されているバイポーラトランジスタ２の漏れ電流が増大するため、バイポーラトランジスタ漏れ電流検出抵抗３の両端の電位差が増大する。これに基づき遮断回路４が動作し、出力ＭＯＳＦＥＴ１に流れる電流を遮断して、出力ＭＯＳＦＥＴ１を過電流による過熱から保護する。バイポーラトランジスタ２は、小さい漏れ電流を増幅して大きい電流として得ることができるため、小さい消費電流で感度良く温度変化を検知できる。【選択図】図１
2007088653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドレイン電極、ソース電極、及びゲート電極を有する出力ＭＯＳＦＥＴを過電流による過熱から保護するための過電流保護回路において、
前記出力ＭＯＳＦＥＴのゲート電極とソース電極間に接続され、前記出力ＭＯＳＦＥＴと熱的に結合されたベースオープンのバイポーラトランジスタ及び該バイポーラトランジスタの漏れ電流を検出する検出抵抗と、
前記出力ＭＯＳＦＥＴの過熱による前記バイポーラトランジスタの温度上昇を前記検出抵抗の電圧上昇により検出し、この検出に基づき出力ＭＯＳＦＥＴを遮断状態とする遮断回路と、を備えたことを特徴とする過電流保護回路。
【請求項２】
ドレイン電極、ソース電極、及びゲート電極を有する出力ＭＯＳＦＥＴを過電流による過熱から保護するための過電流保護回路において、
前記出力ＭＯＳＦＥＴのゲート電極とソース電極間に接続され、前記出力ＭＯＳＦＥＴと熱的に結合されたベースオープンのバイポーラトランジスタ及び該バイポーラトランジスタの漏れ電流を検出する検出抵抗と、
前記出力ＭＯＳＦＥＴの過熱による前記バイポーラトランジスタの温度上昇を前記検出抵抗の電圧上昇により検出し、この検出に基づき出力ＭＯＳＦＥＴを遮断状態とする遮断回路と、
前記出力ＭＯＳＦＥＴのソース電極に直列に接続され、前記出力ＭＯＳＦＥＴに流れる電流を検出する出力電流検出抵抗と、
前記出力電流検出抵抗による電圧上昇検出に基づき出力ＭＯＳＦＥＴを電流制限状態とする電流制限回路と、を備えたことを特徴とする過電流保護回路。
【請求項３】
ドレイン電極、ソース電極、及びゲート電極を有する出力ＭＯＳＦＥＴを過電流による過熱から保護するための過電流保護回路において、
前記出力ＭＯＳＦＥＴのゲート電極とソース電極間に接続され、前記出力ＭＯＳＦＥＴと熱的に結合されたベースオープンのバイポーラトランジスタ及び該バイポーラトランジスタの漏れ電流を検出する検出抵抗と、
前記出力ＭＯＳＦＥＴの過熱による前記バイポーラトランジスタの温度上昇を前記検出抵抗の電圧上昇により検出し、この検出に基づき出力ＭＯＳＦＥＴを遮断状態とする遮断回路と、
前記出力ＭＯＳＦＥＴのソース電極に直列に接続され、前記出力ＭＯＳＦＥＴに流れる電流を検出する出力電流検出抵抗と、
前記出力電流検出抵抗による電圧上昇検出に基づき出力ＭＯＳＦＥＴを間欠動作状態とする間欠動作回路と、を備えたことを特徴とする過電流保護回路。
【請求項４】
ドレイン電極、ソース電極、及びゲート電極を有する出力ＭＯＳＦＥＴを過電流による過熱から保護するための過電流保護回路において、
前記出力ＭＯＳＦＥＴのゲート電極とソース電極間に接続され、前記出力ＭＯＳＦＥＴと熱的に結合されたベースオープンのバイポーラトランジスタ及び該バイポーラトランジスタの漏れ電流を検出する検出抵抗と、
前記出力ＭＯＳＦＥＴの過熱による前記バイポーラトランジスタの温度上昇を前記検出抵抗の電圧上昇により検出し、この検出に基づき出力ＭＯＳＦＥＴを遮断状態とする遮断回路と、
前記出力ＭＯＳＦＥＴのソース電極に直列に接続され、前記出力ＭＯＳＦＥＴに流れる電流を検出する出力電流検出抵抗と、
前記出力電流検出抵抗による電圧上昇検出に基づき出力ＭＯＳＦＥＴを電流制限状態とする電流制限回路と、
前記出力電流検出抵抗による電圧上昇検出に基づき出力ＭＯＳＦＥＴを間欠動作状態とする間欠動作回路と、を備えたことを特徴とする過電流保護回路。
【請求項５】
前記バイポーラトランジスタ漏れ電流検出抵抗は、前記出力ＭＯＳＦＥＴ、及び前記バイポーラトランジスタと熱的に遮断されていることを特徴とする請求項１及至請求項４のいずれかに記載の過電流保護回路。
【請求項６】
前記出力電流検出抵抗は、前記出力ＭＯＳＦＥＴ、及び前記バイポーラトランジスタと熱的に遮断されていることを特徴とする請求項２及至請求項４のいずれかに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、半導体素子を過電流に起因した過熱による破壊から保護する過電流保護回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、この種の過電流保護回路において、半導体素子（出力素子）が温度上昇したときにダイオードに流れる逆方向の漏れ電流の増加を検知して、過電流による過熱から半導体素子を保護する過電流保護回路が知られている（例えば特許文献１参照）。すなわち、この過電流保護回路は、半導体基板上に、出力素子と、この出力素子に流れる電流を制御する制御素子と、出力素子の過熱を検出するためのダイオードとを備え、制御素子は、出力素子のゲート電極と高電圧側又は低電圧側主電極との間に接続され、ダイオードと直列抵抗が出力素子のゲート電極と高電圧側又は低電圧側主電極との間に接続され、ダイオードと直列抵抗との接続中点が制御素子のゲート電極に接続されている。このダイオードは、出力素子がオン状態のときに、逆電圧が印加される方向に接続されている。このように構成された過電流保護回路において、出力素子は過電流が流れることにより発熱し、出力素子の温度が上昇したとき、ダイオードに流れる逆方向の漏れ電流の増加に基づき制御素子がオン状態となり、これにより、出力素子に流れる電流を遮断する。
【特許文献１】特開２００４−２２８５９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述したような従来の過電流保護回路においては、ダイオードに逆電圧を印加し、その漏れ電流の温度特性を利用しているため、ダイオードの漏れ電流の温度依存性が小さく、半導体素子温度を感度良く検知することができず、確実な半導体素子の過電流保護ができないといった問題があった。
【０００４】
本発明は、上記のような従来の問題を解決するためになされたものであり、半導体素子温度を感度良く検知し、これが所定温度になると、半導体素子を遮断状態にすることにより、半導体素子の過熱による破壊を防ぐことが可能な過電流保護回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、ドレイン電極、ソース電極、及びゲート電極を有する出力ＭＯＳＦＥＴを過電流による過熱から保護するための過電流保護回路において、出力ＭＯＳＦＥＴのゲート電極とソース電極間に接続され、出力ＭＯＳＦＥＴと熱的に結合されたベースオープンのバイポーラトランジスタ及び該バイポーラトランジスタの漏れ電流を検出する検出抵抗と、出力ＭＯＳＦＥＴの過熱によるバイポーラトランジスタの温度上昇を検出抵抗の電圧上昇により検出し、この検出に基づき出力ＭＯＳＦＥＴを遮断状態とする遮断回路と、を備えたものである。
【０００６】
請求項２の発明は、ドレイン電極、ソース電極、及びゲート電極を有する出力ＭＯＳＦＥＴを過電流による過熱から保護するための過電流保護回路において、出力ＭＯＳＦＥＴのゲート電極とソース電極間に接続され、出力ＭＯＳＦＥＴと熱的に結合されたベースオープンのバイポーラトランジスタ及び該バイポーラトランジスタの漏れ電流を検出する検出抵抗と、出力ＭＯＳＦＥＴの過熱によるバイポーラトランジスタの温度上昇を検出抵抗の電圧上昇により検出し、この検出に基づき出力ＭＯＳＦＥＴを遮断状態とする遮断回路と、出力ＭＯＳＦＥＴのソース電極に直列に接続され、出力ＭＯＳＦＥＴに流れる電流を検出する出力電流検出抵抗と、出力電流検出抵抗による電圧上昇検出に基づき出力ＭＯＳＦＥＴを電流制限状態とする電流制限回路と、を備えたものである。
【０００７】
請求項３の発明は、ドレイン電極、ソース電極、及びゲート電極を有する出力ＭＯＳＦＥＴを過電流による過熱から保護するための過電流保護回路において、出力ＭＯＳＦＥＴのゲート電極とソース電極間に接続され、出力ＭＯＳＦＥＴと熱的に結合されたベースオープンのバイポーラトランジスタ及び該バイポーラトランジスタの漏れ電流を検出する検出抵抗と、出力ＭＯＳＦＥＴの過熱によるバイポーラトランジスタの温度上昇を検出抵抗の電圧上昇により検出し、この検出に基づき出力ＭＯＳＦＥＴを遮断状態とする遮断回路と、出力ＭＯＳＦＥＴのソース電極に直列に接続され、出力ＭＯＳＦＥＴに流れる電流を検出する出力電流検出抵抗と、出力電流検出抵抗による電圧上昇検出に基づき出力ＭＯＳＦＥＴを間欠動作状態とする間欠動作回路と、を備えたものである。
【０００８】
請求項４の発明は、ドレイン電極、ソース電極、及びゲート電極を有する出力ＭＯＳＦＥＴを過電流による過熱から保護するための過電流保護回路において、出力ＭＯＳＦＥＴのゲート電極とソース電極間に接続され、出力ＭＯＳＦＥＴと熱的に結合されたベースオープンのバイポーラトランジスタ及び該バイポーラトランジスタの漏れ電流を検出する検出抵抗と、出力ＭＯＳＦＥＴの過熱によるバイポーラトランジスタの温度上昇を検出抵抗の電圧上昇により検出し、この検出に基づき出力ＭＯＳＦＥＴを遮断状態とする遮断回路と、出力ＭＯＳＦＥＴのソース電極に直列に接続され、出力ＭＯＳＦＥＴに流れる電流を検出する出力電流検出抵抗と、出力電流検出抵抗による電圧上昇検出に基づき出力ＭＯＳＦＥＴを電流制限状態とする電流制限回路と、出力電流検出抵抗による電圧上昇検出に基づき出力ＭＯＳＦＥＴを間欠動作状態とする間欠動作回路と、を備えたものである。
【０００９】
請求項５の発明は、請求項１及至請求項４のいずれかに記載の過電流保護回路において、バイポーラトランジスタ漏れ電流検出抵抗は、出力ＭＯＳＦＥＴ、及びバイポーラトランジスタと熱的に遮断されているものである。
【００１０】
請求項６の発明は、請求項２及至請求項４のいずれかに記載の過電流保護回路において、出力電流検出抵抗は、出力ＭＯＳＦＥＴ、及びバイポーラトランジスタと熱的に遮断されているものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、出力ＭＯＳＦＥＴに過電流が流れると該出力ＭＯＳＦＥＴは発熱し、これと熱的に結合されているバイポーラトランジスタの漏れ電流が増大する。このため、バイポーラトランジスタ漏れ電流検出抵抗の両端の電位差が増大し、これに基づいて遮断回路が動作し、出力ＭＯＳＦＥＴに流れる電流を遮断する。こうして、感度良く出力ＭＯＳＦＥＴを過電流による過熱から保護することができる。
【００１２】
請求項２の発明によれば、出力ＭＯＳＦＥＴに流れる電流が十分大きいと、出力電流検出抵抗の両端の電位差が増大する。これに基づいて電流制限回路が動作し、出力ＭＯＳＦＥＴのゲート電極とソース電極間を短絡させ、出力ＭＯＳＦＥＴに流れる電流を減少させる。出力ＭＯＳＦＥＴに流れる電流が減少すると、電流制限回路は動作を停止し、再び出力ＭＯＳＦＥＴに流れる電流は増大する。こうして、出力ＭＯＳＦＥＴに流れる電流の増減を繰り返し、所定の電流値になると動作が安定する。出力ＭＯＳＦＥＴを電流制限状態にすることにより、出力ＭＯＳＦＥＴの温度上昇を抑制し、出力ＭＯＳＦＥＴを過電流による過熱から保護することができる。また、出力ＭＯＳＦＥＴが電流制限状態となっているときに、周囲状況の影響により出力ＭＯＳＦＥＴが過熱されると、バイポーラトランジスタの漏れ電流が増大するため、遮断回路が動作し、出力ＭＯＳＦＥＴに流れる電流を遮断する。こうして、感度良く出力ＭＯＳＦＥＴを過熱から保護することができる。
【００１３】
請求項３の発明によれば、出力ＭＯＳＦＥＴに流れる電流が十分大きいと、出力電流検出抵抗の両端の電位差が増大し、これに基づいて間欠動作回路が動作し、出力ＭＯＳＦＥＴのゲート電極とソース電極間を短絡させ、出力ＭＯＳＦＥＴに流れる電流を減少させる。出力ＭＯＳＦＥＴに流れる電流が減少すると、間欠動作回路は動作を停止し、出力ＭＯＳＦＥＴのゲート電極に電圧が印加され、再び出力ＭＯＳＦＥＴに流れる電流は増大する。こうして、出力ＭＯＳＦＥＴがオン状態とオフ状態を繰り返し、間欠動作状態となる。これにより、出力ＭＯＳＦＥＴの温度上昇を抑制し、出力ＭＯＳＦＥＴを過電流による過熱から保護することができる。また、出力ＭＯＳＦＥＴが間欠動作状態となっているときに、周囲状況の影響により出力ＭＯＳＦＥＴが過熱されると、遮断回路が動作し、出力ＭＯＳＦＥＴに流れる電流を遮断する。こうして、出力ＭＯＳＦＥＴを過熱から保護することができる。
【００１４】
請求項４の発明によれば、出力ＭＯＳＦＥＴに流れる電流が所定の電流値以上に達したとき、出力電流検出抵抗の検出に基づき電流制限回路、及び間欠動作回路が動作することにより、出力ＭＯＳＦＥＴは、所定の電流値にて間欠動作をする。これにより、出力ＭＯＳＦＥＴの温度上昇を抑制し、出力ＭＯＳＦＥＴを過電流による過熱から保護することができる。また、所定の電流値にて間欠動作状態となっているときに、周囲状況の影響により出力ＭＯＳＦＥＴが過熱されると、遮断回路が動作し、出力ＭＯＳＦＥＴに流れる電流を遮断する。こうして、出力ＭＯＳＦＥＴを過熱から保護することができる。
【００１５】
請求項５の発明によれば、バイポーラトランジスタ漏れ電流検出抵抗が出力ＭＯＳＦＥＴの過熱による熱の影響を受けないため、抵抗値が変動せず、抵抗値の変動による誤動作を回避でき、検出抵抗による正確な感熱検知が可能となる。
【００１６】
請求項６の発明によれば、出力電流検出抵抗が出力ＭＯＳＦＥＴの過熱による熱の影響を受けないため、抵抗値が変動せず、抵抗値の変動による誤動作を回避でき、検出抵抗による正確な電流検出が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の一実施の形態に係る過電流保護回路について、図面を参照して説明する。図１は、実施形態１による過電流保護回路を示す。過電流保護回路は、出力素子としての出力ＭＯＳＦＥＴ１と、ベースオープンのバイポーラトランジスタ２と、バイポーラトランジスタの漏れ電流を検出する検出抵抗３と、出力ＭＯＳＦＥＴ１を遮断状態にする遮断回路４とを備える。
【００１８】
バイポーラトランジスタ２は、コレクタ電極が出力ＭＯＳＦＥＴ１のゲート電極に接続され、エミッタ電極がバイポーラトランジスタ漏れ電流検出抵抗３（以下、漏れ電流検出抵抗という）を介して出力ＭＯＳＦＥＴ１のソース電極に接続され、出力ＭＯＳＦＥＴ１と熱的に結合されている。漏れ電流検出抵抗３は、出力ＭＯＳＦＥＴ１、及びバイポーラトランジスタ２と熱的に遮断されている。
【００１９】
遮断回路４は、ＭＯＳＦＥＴ４１及至ＭＯＳＦＥＴ４４と、抵抗４５及至抵抗４７とを備える。ＭＯＳＦＥＴ４１は、ゲート電極がバイポーラトランジスタ２のエミッタ電極と漏れ電流検出抵抗３との接続中点に接続され、ドレイン電極がＭＯＳＦＥＴ４２のドレイン電極に接続され、ソース電極が出力ＭＯＳＦＥＴ１のソース電極に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ４２は、ゲート電極がＭＯＳＦＥＴ４３のドレイン電極に接続され、ドレイン電極が抵抗４５を介して出力ＭＯＳＦＥＴ１のゲート電極に接続され、ソース電極が出力ＭＯＳＦＥＴ１のソース電極に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ４３は、ゲート電極がＭＯＳＦＥＴ４１のドレイン電極に接続され、ドレイン電極が抵抗４６を介して出力ＭＯＳＦＥＴ１のゲート電極に接続され、ソース電極が出力ＭＯＳＦＥＴ１のソース電極に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ４４は、ゲート電極がＭＯＳＦＥＴ４３のドレイン電極に接続され、ドレイン電極が出力ＭＯＳＦＥＴ１のゲート電極に接続され、ソース電極が出力ＭＯＳＦＥＴ１のソース電極に接続されている。抵抗４７は、出力ＭＯＳＦＥＴ１のゲートラインに直列に、ＭＯＳＦＥＴ４４のドレイン電極と抵抗４６のゲート接続点との間に挿入されている。
【００２０】
上記のように構成された過電流保護回路の動作について次に説明する。出力ＭＯＳＦＥＴ１に過電流が流れず、定常状態であるとき、バイポーラトランジスタ２からの漏れ電流は小さい。そのため、漏れ電流検出抵抗３に流れ込む電流は小さく、バイポーラトランジスタ漏れ電流検出抵抗３の両端に発生する電位差は小さい。この電位差がＭＯＳＦＥＴ４１のしきい値電圧に達しないため、ＭＯＳＦＥＴ４１は動作することなく、ＭＯＳＦＥＴ４１はオフ状態となっている。これにより、ＭＯＳＦＥＴ４１のドレイン電極の電位はＨｉｇｈとなるため、ＭＯＳＦＥＴ４３がオン状態となる。これにより、ＭＯＳＦＥＴ４３のドレイン電極の電位がＬｏｗとなるため、ＭＯＳＦＥＴ４２とＭＯＳＦＥＴ４４はオフ状態となる。すなわち、遮断回路４は動作しない。そのため、出力ＭＯＳＦＥＴ１のゲート電極は電圧が十分に印加され、出力ＭＯＳＦＥＴ１を動作させる。
【００２１】
出力ＭＯＳＦＥＴ１に過電流が流れると、出力ＭＯＳＦＥＴ１は発熱し、熱的に結合されているバイポーラトランジスタ２は、コレクタ電極とエミッタ電極間の漏れ電流が増大する。そのため、漏れ電流検出抵抗３の両端の電位差は増大し、この電位差がＭＯＳＦＥＴ４１のしきい値電圧以上に達すると、ＭＯＳＦＥＴ４１がオン状態となる。これにより、ＭＯＳＦＥＴ４１のドレイン電極の電位はＬｏｗとなるため、ＭＯＳＦＥＴ４３がオフ状態となる。これにより、ＭＯＳＦＥＴ４３のドレイン電極の電位がＨｉｇｈになるため、ＭＯＳＦＥＴ４２とＭＯＳＦＥＴ４４がオン状態となる。すなわち、遮断回路４が動作する。そのため、出力ＭＯＳＦＥＴ１のゲート電極とソース電極間が短絡状態となり、出力ＭＯＳＦＥＴ１はオフ状態となる。こうして、遮断回路４は出力ＭＯＳＦＥＴ１を過電流による過熱から保護する。
【００２２】
上記のように動作する過電流保護回路の動作波形を図６に示す。出力ＭＯＳＦＥＴ１に流れる電流が時間経過と共に増大し、所定の電流値以上となり過電流が流れると、出力ＭＯＳＦＥＴ１が発熱し、漏れ電流検出抵抗３の両端の電位差は、遮断回路４を動作させるしきい値電圧以上に達し、遮断回路４の短絡動作により、出力ＭＯＳＦＥＴ１は遮断状態となり、その状態が保持される。
【００２３】
以上説明したように、実施形態１の過電流保護回路において、遮断回路４にて過電流を検出するための素子として、バイポーラトランジスタ２を使用しているのは、バイポーラトランジスタ２は、ダイオードに比べて、漏れ電流が大きいことに因る。すなわち、バイポーラトランジスタにおいては、ベース電極とエミッタ電極間の電流をコレクタ電流が増幅するために、ダイオードより大きな電流を得ることができるため、ダイオードを使用する場合に比べて感度良く温度変化を検知することができる。かくして、本実施形態１によれば、小さい消費電流で感度良く、出力ＭＯＳＦＥＴ１の温度変化を検知することができる。また、漏れ電流検出抵抗３は、出力ＭＯＳＦＥＴ１、及びバイポーラトランジスタと熱的に遮断されていることにより、出力ＭＯＳＦＥＴ１の過熱による熱の影響を受けないため、抵抗値が変動せず、正確な感熱検知ができる。
【００２４】
図２は、実施形態２による過電流保護回路を示す。過電流保護回路は、上記実施形態１の構成に加えて、出力ＭＯＳＦＥＴ１に流れる電流を検出する出力電流検出抵抗５と、出力ＭＯＳＦＥＴ１を電流制限状態にする電流制限回路６とを備える。
【００２５】
出力電流検出抵抗５は、出力ＭＯＳＦＥＴ１のソース電極に直列に接続され、出力ＭＯＳＦＥＴ１、及びバイポーラトランジスタ２と熱的に遮断されている。電流制限回路６は、ＭＯＳＦＥＴ６１を有し、ゲート電極が出力ＭＯＳＦＥＴ１のソース電極と出力電流検出抵抗５との接続中点に接続され、ドレイン電極が出力ＭＯＳＦＥＴ１のゲート電極に接続され、ソース電極が出力ＭＯＳＦＥＴ１のソース電極に接続されている。遮断回路４、その他の構成は実施形態１と同等の構成とすればよい。
【００２６】
上記のように構成された実施形態２による過電流保護回路の動作について次に説明する。出力ＭＯＳＦＥＴ１に流れる電流が小さいとき、出力電流検出抵抗５に流れる電流値は小さく、出力電流検出抵抗５の両端に発生する電位差が小さいため、この電位差はＭＯＳＦＥＴ６１のしきい値電圧に達しない。そのため、ＭＯＳＦＥＴ６１はオフ状態となっており、出力ＭＯＳＦＥＴ１のゲート電極は十分電圧を印加され、出力ＭＯＳＦＥＴ１は動作状態にある。
【００２７】
出力ＭＯＳＦＥＴ１に流れる電流が十分に大きいとき、出力電流検出抵抗５の両端に発生する電位差は十分に大きく、この電位差がＭＯＳＦＥＴ６１のしきい値電圧以上に達すると、ＭＯＳＦＥＴ６１はオン状態となる。これにより、出力ＭＯＳＦＥＴ１はゲート電極とソース電極間が短絡する。これにより、出力電流検出抵抗５に流れる電流が減少するため、ＭＯＳＦＥＴ６１は再びオフ状態となる。これにより、出力ＭＯＳＦＥＴ１に流れる電流は再び増大する。以上の動作を繰り返し、出力ＭＯＳＦＥＴ１に流れる電流が所定の電流値になると動作は安定し、電流制限状態となる。
【００２８】
出力ＭＯＳＦＥＴ１が電流制限状態において、所定電流が流れているにも関らず、周囲状況の影響により出力ＭＯＳＦＥＴ１が過熱されると、遮断回路４が上述実施形態１において説明したように動作することにより、出力ＭＯＳＦＥＴ１を遮断状態とし、過熱から保護する。
【００２９】
上記のように動作する実施形態２による過電流保護回路の動作波形を図７に示す。同図に示されるように、出力ＭＯＳＦＥＴ１は、電流制限回路６により定電流動作を行い、また、出力ＭＯＳＦＥＴ１が過熱されると、遮断回路４の短絡動作により、出力ＭＯＳＦＥＴ１は遮断状態とされる。
【００３０】
以上説明したように、実施形態２の過電流保護回路によれば、出力電流検出抵抗５の検出に基づき電流制限回路６が動作し、出力ＭＯＳＦＥＴ１に流れる電流を所定の電流値に制限する。出力電流検出抵抗５は、出力ＭＯＳＦＥＴ１、及びバイポーラトランジスタ２と熱的に遮断されていることにより、出力ＭＯＳＦＥＴ１の過熱による熱の影響を受けないため、抵抗値が変動せず、正確な電流測定ができる。また、出力ＭＯＳＦＥＴ１が過熱されると、実施形態１と同様に、遮断回路４が動作し、出力ＭＯＳＦＥＴ１に流れる電流を遮断することにより、出力ＭＯＳＦＥＴ１を過熱から保護する。こうして、実施形態１と同様の効果が得られる。
【００３１】
図３は、実施形態３による過電流保護回路を示す。過電流保護回路は、上記実施形態２の構成における電流制限回路６に代えて、出力ＭＯＳＦＥＴ１を間欠動作状態にする間欠動作回路７を備える。
【００３２】
間欠動作回路７は、ＭＯＳＦＥＴ７１及至ＭＯＳＦＥＴ７３と、抵抗７４及至抵抗７６とを備える。ＭＯＳＦＥＴ７１は、ゲート電極が出力ＭＯＳＦＥＴ１のソース電極と出力電流検出抵抗５との接続中点に接続され、ドレイン電極が抵抗７４を介して出力ＭＯＳＦＥＴ１のゲート電極に接続され、ソース電極が出力ＭＯＳＦＥＴ１のソース電極に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ７２は、ゲート電極がＭＯＳＦＥＴ７１のドレイン電極に接続され、ドレイン電極が抵抗７５を介して出力ＭＯＳＦＥＴ１のゲート電極に接続され、ソース電極が出力ＭＯＳＦＥＴ１のソース電極に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ７３は、ゲート電極がＭＯＳＦＥＴ７２のドレイン電極に接続され、ドレイン電極が出力ＭＯＳＦＥＴ１のゲート電極に接続され、ソース電極が出力ＭＯＳＦＥＴ１のソース電極に接続されている。抵抗７６は、出力ＭＯＳＦＥＴ１のゲートラインに直列に、ＭＯＳＦＥＴ７３のドレイン電極と抵抗７５のゲート接続点との間に接続されている。遮断回路４、その他の構成は実施形態１と同等の構成とすればよい。
【００３３】
上記のように構成された実施形態３による過電流保護回路の動作について次に説明する。出力ＭＯＳＦＥＴ１に流れる電流が小さいとき、出力電流検出抵抗５に流れる電流値は小さいため、出力電流検出抵抗５の両端に発生する電位差はＭＯＳＦＥＴ７１のしきい値電圧に達しない。そのため、ＭＯＳＦＥＴ７１はオフ状態となり、ＭＯＳＦＥＴ７１のドレイン電極の電位はＨｉｇｈとなるため、ＭＯＳＦＥＴ７２はオン状態となる。ＭＯＳＦＥＴ７２のドレイン電極の電位がＬｏｗとなるため、ＭＯＳＦＥＴ７３はオフ状態となり、出力ＭＯＳＦＥＴ１のゲート電極は十分電圧を印加され、出力ＭＯＳＦＥＴ１は動作状態にある。
【００３４】
出力ＭＯＳＦＥＴ１に流れる電流が十分に大きいとき、出力電流検出抵抗５の両端に発生する電位差はＭＯＳＦＥＴ７１のしきい値電圧以上に達する。そのため、ＭＯＳＦＥＴ７１はオン状態となる。これにより、ＭＯＳＦＥＴ７１のドレインの電位はＬｏｗになるため、ＭＯＳＦＥＴ７２はオフ状態となる。これにより、ＭＯＳＦＥＴ７２のドレイン電極の電位はＨｉｇｈとなるため、ＭＯＳＦＥＴ７３はオン状態となる。そのため、出力ＭＯＳＦＥＴ１はゲート電極とソース電極間が短絡する。これにより、出力電流検出抵抗５に流れる電流が減少するため、ＭＯＳＦＥＴ７３は再びオフ状態となる。これにより、出力ＭＯＳＦＥＴ１に流れる電流は再び増大する。出力ＭＯＳＦＥＴ１のゲート電極とソース電極間を短絡させるＭＯＳＦＥＴ７３のゲート電極が出力ＭＯＳＦＥＴ１に流れている経路に直接、接続されていないため、出力ＭＯＳＦＥＴ１のゲート電極に電圧を印加する時間が必要となる。以上の動作を繰り返すことにより、出力ＭＯＳＦＥＴ１は間欠動作とされる。
【００３５】
出力ＭＯＳＦＥＴ１が間欠動作状態において、所定の間欠電流が流れているにも関らず、周囲状況の影響により出力ＭＯＳＦＥＴ１が過熱されると、遮断回路４が上述実施形態１において説明したように動作することにより、出力ＭＯＳＦＥＴ１を遮断状態とし、過熱から保護する。
【００３６】
上記のように動作する実施形態３による過電流保護回路の動作波形を図８に示す。同図に示されるように、出力ＭＯＳＦＥＴ１は、間欠動作回路７により間欠動作を行い、また、出力ＭＯＳＦＥＴ１が過熱されると、遮断回路４の短絡動作により、出力ＭＯＳＦＥＴ１は遮断状態とされる。
【００３７】
以上説明したように、実施形態３の過電流保護回路によれば、出力電流検出抵抗５の検出に基づき間欠動作回路７が動作し、出力ＭＯＳＦＥＴ１に電流が間欠的に流れない状態にする。また、出力ＭＯＳＦＥＴ１が過熱されると、実施形態１、及び実施形態２と同様に、遮断回路４が動作し、出力ＭＯＳＦＥＴ１に流れる電流を遮断することにより、出力ＭＯＳＦＥＴ１を過熱から保護する。こうして、実施形態１、及び実施形態２と同様の効果が得られる。
【００３８】
図４は、実施形態４による過電流保護回路を示す。過電流保護回路は、上記実施形態２の構成に加えて、上記実施形態３の構成における間欠動作回路７を備える。
【００３９】
上記のように構成された実施形態４による過電流保護回路の動作について次に説明する。出力ＭＯＳＦＥＴ１は、電流制限回路６により上述実施形態２において説明したように電流制限状態とされ、さらに、間欠動作回路７により所定の電流値にて上述実施形態３において説明したように間欠動作状態とされる。また、出力ＭＯＳＦＥＴ１が過熱されると、遮断回路４が上述実施形態１において説明したように動作することにより、出力ＭＯＳＦＥＴ１を遮断状態とし、過熱から保護する。
【００４０】
以上説明したように、実施形態４の過電流保護回路によれば、出力電流検出抵抗５の検出に基づき電流制限回路６、及び間欠動作回路７が動作して、出力ＭＯＳＦＥＴ１に流れる電流を所定の電流値に制限し、さらに、この電流を間欠的に出力ＭＯＳＦＥＴ１に流れない状態にする。また、出力ＭＯＳＦＥＴ１が過熱されると、遮断回路４が動作し、出力ＭＯＳＦＥＴ１に流れる電流を遮断することにより、出力ＭＯＳＦＥＴ１を過熱から保護する。こうして、実施形態１及至実施形態３と同様の効果が得られる。
【００４１】
図５は、バイポーラトランジスタとダイオードによる温度と漏れ電流の関係を示す。過電流を検出するための素子として用いているバイポーラトランジスタ２は、ベース電極とエミッタ電極間の小さい漏れ電流をコレクタ電流が増幅するため、ダイオードより大きな電流として得ることができる。そのため、ダイオードを用いる場合に比べて、小さな消費電流で温度変化を感度良く検知することができる。
【００４２】
なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られず、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、本構成において、出力素子としてＭＯＳＦＥＴを用いているが、ＭＯＳＦＥＴ以外にも、サイリスタ、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴなどの出力素子であっても同様の感熱保護動作を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態１に係る過電流保護回路の回路図。
【図２】本発明の実施形態２に係る過電流保護回路の回路図。
【図３】本発明の実施形態３に係る過電流保護回路の回路図。
【図４】本発明の実施形態４に係る過電流保護回路の回路図。
【図５】バイポーラトランジスタとダイオードによる漏れ電流と温度の関係を示す    図。
【図６】本発明の実施形態１に係る過電流保護回路の動作波形を示す図。
【図７】本発明の実施形態２に係る過電流保護回路の動作波形を示す図。
【図８】本発明の実施形態３に係る過電流保護回路の動作波形を示す図。
【符号の説明】
【００４４】
１  出力ＭＯＳＦＥＴ
２  バイポーラトランジスタ
３  バイポーラトランジスタ漏れ電流検出抵抗
４  遮断回路
４１、４２、４３、４４  ＭＯＳＦＥＴ
４５、４６、４７  抵抗
５  出力電流検出抵抗
６  電流制限回路
６１  ＭＯＳＦＥＴ
７  間欠動作回路
７１、７２、７３  ＭＯＳＦＥＴ
７４、７５、７６  抵抗
【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】
2007088653.tif 000009
【図８】
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