(57)【要約】【課題】駆動に適した推奨値からずれた電気的特性を持つ負荷を駆動した場合でも誤検出を極力防止する。【解決手段】しきい値生成回路１１は、抵抗１３、１４にしきい値生成電流ＩTH、ＩTLを流してしきい値電圧ＶTH、ＶTLを生成し、コンパレータ１２はシャント抵抗７の検出電圧Ｖａと比較して過電流検出信号Ｓｃを得る。しきい値補正回路１７は、平均負荷電流、負荷電流の交流変化分、電源電圧ＶＢが大きいほどしきい値電圧ＶTH、ＶTLを増やし、負荷４の温度が低いほどしきい値電圧ＶTH、ＶTLを増やす。【選択図】図１
2013062721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に流れる電流を電圧に変換して出力する電流検出回路と、しきい値電圧を生成するしきい値生成回路と、前記電流検出回路が出力する電圧を前記しきい値電圧と比較して過電流検出信号を出力する比較回路とを備えた過電流検出装置において、
前記しきい値生成回路は、前記負荷に流れる平均電流を検出し、その検出した平均電流が大きいほど前記しきい値電圧を増大させる第１状態検出回路と、前記負荷に流れる電流の交流変化分を検出し、その検出した交流変化分が大きいほど前記しきい値電圧を増大させる第２状態検出回路のうち少なくとも一方を備えていることを特徴とする過電流検出装置。
【請求項２】
前記しきい値生成回路は、前記第１状態検出回路および／または前記第２状態検出回路に加え、前記負荷の温度または前記負荷の周囲温度を検出し、その検出した温度が低いほど前記負荷の種類に応じて前記しきい値電圧を増大または減少させる第３状態検出回路と、前記負荷に印加される電源電圧を検出し、その検出した電源電圧が高いほど前記しきい値電圧を増大させる第４状態検出回路のうち少なくとも一方を備えていることを特徴とする請求項１記載の過電流検出装置。
【請求項３】
前記比較回路は、前記電流検出手段が出力する電圧を所定のヒステリシス幅だけ離間した高レベルしきい値電圧および低レベルしきい値電圧と比較して前記過電流検出信号を出力し、
前記状態検出回路は、前記所定のヒステリシス幅を保ちつつ前記高レベルしきい値電圧と前記低レベルしきい値電圧を増大または減少させることを特徴とする請求項１または２記載の過電流検出装置。
【請求項４】
前記各状態検出回路は、それぞれ前記しきい値電圧の増大分または減少分に相当する大きさのしきい値生成電流を出力し、
前記しきい値生成回路は、前記しきい値生成電流を重畳させて抵抗性回路に流すことにより前記しきい値電圧を生成することを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の過電流検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷に流れる電流に応じて生成される電圧としきい値電圧とを比較して過電流検出信号を出力する過電流検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のユーザは、車両を取得した後に道路運送車両の保安基準に適合する範囲内で、車両に取り付けるランプの数を増やしたり、光量を増やすために消費電流の大きいランプに交換したり、その他の種々の自動車用電気パーツを購入して取り付ける場合がある。こうした自動車用電気パーツには、自動車メーカが各車両用に提供する純正品の他に、パーツメーカが独自に製造して販売しているものがある。
【０００３】
ランプなどの電気パーツは、ＩＣとして構成された負荷駆動装置により駆動される。この負荷駆動装置は、高精度の過電流保護回路を備えており、駆動電流が予め決められたしきい値電流を超えると電流を遮断するようになっている（特許文献１、２参照）。
【０００４】
純正品は、その選択および取り付けを誤らない限り車両の電気的仕様に適合した電気的特性を有している。これに対し、一般のパーツメーカが販売する電気パーツは、複数種類の車両に共通して適用できる汎用品として設計および製造されている場合が多く、純正品に比べると車両の電気的仕様に対して電気的特性のずれが生じ易い。
【０００５】
例えば、電気パーツの消費電力が車両の電気的仕様に適した推奨値よりも大きい場合、駆動電流が増大するとともに駆動電流のリプル分も増大するので、電気パーツ自身の温度変動やバッテリ電圧の変動など僅かな変動要因により過電流保護機能が動作する場合がある。また、正常動作に必要な電源電圧範囲が狭いため電気パーツ自身が昇圧回路または降圧回路を備えるものがあり、これら昇圧回路または降圧回路が動作することにより負荷駆動装置にノイズを与えるものがある。このノイズは、温度や電源電圧の変動などによって増大し、駆動電流に重畳して現れる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２１０７１号公報
【特許文献２】特開２００５−２０４３７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように負荷（電気パーツ）を車両の電源線に接続する場合、その負荷の電気的特性が車両の電気的仕様に適した推奨値からずれていると、過電流検出装置は、本来問題のない通常の使い方でも過電流状態と誤検出する虞がある。この不具合は車両の負荷駆動装置と接続した電気パーツとの不適合が生じて初めて現れるため、ユーザの事前対策は困難である。また、車両メーカも、純正品以外の種々の電気パーツに適合する負荷駆動装置を提供することは困難である。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、推奨値からずれた電気的特性を持つ負荷を駆動した場合でも誤検出を極力防止できる過電流検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載した過電流検出装置は、負荷に流れる電流を電圧に変換して出力する電流検出回路と、しきい値電圧を生成するしきい値生成回路と、電流検出回路が出力する電圧をしきい値電圧と比較して過電流検出信号を出力する比較回路とを備えている。しきい値生成回路は、負荷に流れる平均電流を検出し、その検出した平均電流が大きいほどしきい値電圧を増大させる第１状態検出回路と、負荷に流れる電流の交流変化分を検出し、その検出した交流変化分が大きいほどしきい値電圧を増大させる第２状態検出回路のうち少なくとも一方を備えている。
【００１０】
第１状態検出回路によれば、負荷の電気的特性に応じて負荷に定常的に流れる平均電流を検出し、その平均電流が大きいほど過電流と判定する際のしきい値電圧を増大補正する。また、第２状態検出回路によれば、負荷の電気的特性に応じて負荷電流に定常的に現れるリプル分やノイズ分などの交流変化分を検出し、その交流変化分が大きいほど過電流と判定する際のしきい値電圧を増大補正する。これにより、負荷駆動装置に過熱やノイズによる誤動作などの不具合を発生させない限り、車両の電気的仕様に適した推奨値からずれた電気的特性を持つ負荷を正常に駆動した場合に過電流と誤検出することを極力防止できる。
【００１１】
請求項２に記載した手段によれば、しきい値生成回路は、第１状態検出回路および／または第２状態検出回路に加え、第３状態検出回路と第４状態検出回路のうち少なくとも一方を備えている。第３状態検出回路は、負荷の温度または負荷の周囲温度を検出し、その検出した温度が低いほど負荷の種類に応じてしきい値電圧を増大または減少させる。例えばハロゲン電球、白熱電球など温度の低下に伴い抵抗が低くなる負荷では、検出温度が低いほどしきい値電圧を増大させる。一方、発光ダイオードなど温度の低下に伴い順電圧が高くなる負荷では、検出温度が低いほどしきい値電圧を減少させる。これにより、負荷の温度または負荷の環境温度に依存した過電流の誤検出を極力防止できる。第４状態検出回路は、負荷に印加される電源電圧を検出し、その検出した電源電圧が高いほどしきい値電圧を増大させる。これにより、電源電圧に依存した過電流の誤検出を極力防止できる。
【００１２】
請求項３に記載した手段によれば、比較回路は、電流検出手段が出力する電圧を所定のヒステリシス幅だけ離間した高レベルしきい値電圧および低レベルしきい値電圧と比較して過電流検出信号を出力する。状態検出回路は、所定のヒステリシス幅を保ちつつ高レベルしきい値電圧と低レベルしきい値電圧を増大または減少させる。これにより、しきい値電圧の補正量に合わせてヒステリシス幅を変更することができ、過電流の検出動作と過電流からの復帰動作とを安定して行うことができる。
【００１３】
請求項４に記載した手段によれば、各状態検出回路は、それぞれしきい値電圧の増大分または減少分に相当する大きさのしきい値生成電流を出力する。しきい値生成回路は、しきい値生成電流を重畳させて抵抗性回路に流すことによりしきい値電圧を生成する。これにより、複数種類の状態を反映した総合的なしきい値電圧を容易且つ正確に生成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す過電流検出回路を備えた負荷駆動回路の構成図
【図２】しきい値補正回路の構成図
【図３】第１状態検出回路の構成図
【図４】検出電圧Ｖａの平均値と補正電流ＩTH1、ＩTL1との関係を示す図
【図５】第２状態検出回路の構成図
【図６】電圧ＶＳの交流変化分Ｖ２と補正電流ＩTH2、ＩTL2との関係を示す図
【図７】電圧ＶＳの波形図
【図８】第３状態検出回路の構成図
【図９】ランプ負荷の場合の順方向電圧ＶＤと補正電流ＩTH3、ＩTL3との関係を示す図
【図１０】ランプ負荷の場合の検出温度と補正電流ＩTH3、ＩTL3との関係を示す図
【図１１】負荷が発光ダイオードの場合の順方向電圧ＶＤと補正電流ＩTH3、ＩTL3との関係を示す図
【図１２】負荷が発光ダイオードの場合の検出温度と補正電流ＩTH3、ＩTL3との関係を示す図
【図１３】第４状態検出回路の構成図
【図１４】電源電圧ＶＢと補正電流ＩTH4、ＩTL4との関係を示す図
【図１５】電源電圧ＶＢが増加する場合の電圧、電流の波形図
【図１６】過電流が検出されたときの電圧、電流の波形図
【図１７】本発明の第２の実施形態を示す図１相当図
【図１８】本発明の第３の実施形態を示すしきい値生成回路の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態について図１ないし図１６を参照しながら説明する。図１は、過電流検出回路を内蔵した負荷駆動回路に係る構成を示している。車載用ＩＣとして構成された負荷駆動回路１は、図示しないバッテリから電源電圧ＶＢの供給を受けて動作し、ライトスイッチ２がオンされるとリレー３をオン駆動してランプからなる負荷４を通電させる。負荷駆動回路１の内外における高電位側電源線、低電位側電源線をそれぞれ電源線５、６とすると、電源線５、６間にはシャント抵抗７とリレー３の接点３ｂと負荷４とが直列に接続されている。抵抗値Ｒａを持つシャント抵抗７は、負荷４に流れる電流ＩＬを電圧Ｖａ（＝ＩＬ・Ｒａ）に変換して出力する電流検出回路に相当し、後述する過電流検出回路８の一部を構成している。
【００１６】
負荷駆動回路１は、過電流検出回路８、制御回路９およびハイサイド駆動用のＰチャネル型ＭＯＳトランジスタ１０を備えている。過電流検出装置に相当する過電流検出回路８は、上述したシャント抵抗７の他に、高レベルしきい値電圧ＶTHおよび低レベルしきい値電圧ＶTLを生成するしきい値生成回路１１と、シャント抵抗７の検出電圧Ｖａとしきい値電圧ＶTH、ＶTLとを比較して過電流検出信号Ｓｃを出力するヒステリシスコンパレータ１２（比較回路に相当）とから構成されている。
【００１７】
高レベルしきい値電圧ＶTHと低レベルしきい値電圧ＶTLとは、所定のヒステリシス幅だけ離間している。ヒステリシスコンパレータ１２は、検出電圧Ｖａがしきい値電圧ＶTHよりも大きくなると過電流検出信号ＳｃをＨレベル（過電流検出状態）にする。その後、検出電圧Ｖａがしきい値電圧ＶTL以下になると、その状態が所定の待ち時間だけ継続したことを条件として過電流検出信号ＳｃをＬレベルに戻す。
【００１８】
しきい値生成回路１１は、一端が電源線５に接続された抵抗１３、１４（抵抗性回路）、電流出力回路１５、１６およびしきい値補正回路１７により構成されている。しきい値生成回路１１は、抵抗１３、１４にそれぞれしきい値生成電流ＩTH、ＩTLを流すことによりしきい値電圧ＶTH、ＶTLを生成する。電流出力回路１５は、一定値を持つ標準電流ＩTH0としきい値補正回路１７が流し込む補正電流ＩTH1〜ＩTH4とを重畳（加算）して抵抗１３に流す。電流出力回路１６は、一定値を持つ標準電流ＩTL0としきい値補正回路１７が流し込む補正電流ＩTL1〜ＩTL4とを重畳（加算）して抵抗１４に流す。
【００１９】
しきい値補正回路１７は、図２に示すように第１状態検出回路１８、第２状態検出回路１９、第３状態検出回路２０および第４状態検出回路２１と、ダイオード２２Ｈ〜２５Ｈからなる加算回路２６Ｈと、ダイオード２２Ｌ〜２５Ｌからなる加算回路２６Ｌとにより構成されている。
【００２０】
制御回路９は、ライトスイッチ２を介して電源線５に接続されている。ライトスイッチ２がオンしており過電流検出信号ＳｃがＬレベル（過電流非検出状態）であるときに、例えば０Ｖを持つゲート駆動信号を出力してＭＯＳトランジスタ１０をオン駆動する。これに対し、ライトスイッチ２がオンしており過電流検出信号ＳｃがＨレベル（過電流検出状態）であるときおよびライトスイッチ２がオフしているときに、例えば電源電圧ＶＢを持つゲート駆動信号を出力してＭＯＳトランジスタ１０をオフ駆動する。ＭＯＳトランジスタ１０のドレイン（負荷駆動回路１の出力端子）と電源線６との間には、ＩＣ外部においてリレー３のコイル３ａが接続されている。
【００２１】
続いて、図３ないし図１４を参照しながら第１状態検出回路１８ないし第４状態検出回路２１の構成および作用を説明する。これらの状態検出回路１８〜２１において同一構成部分（抵抗値、基準電圧値のみ異なる構成部分を含む）には同一符号を付している。
【００２２】
図３に示す第１状態検出回路１８は、負荷４に流れる平均電流を検出し、その検出した平均電流が大きいほど補正電流ＩTH1、ＩTL1を増やしてしきい値電圧ＶTH、ＶTLを増大させる。オペアンプ３１は、シャント抵抗７の低電位側端子の電圧ＶＳを受けるバッファ回路である。オペアンプ３２と抵抗３３〜３６からなる差動増幅回路は、抵抗３３〜３６の抵抗値が等しいことから、（１）式に示すように負荷電流ＩＬに応じた検出電圧Ｖａを出力する。
Ｖａ＝ＶＢ−ＶＳ    …（１）
【００２３】
オペアンプ３７、抵抗３８〜４１、基準電圧生成回路４２およびコンデンサ４３からなる差動増幅回路は、基準電圧生成回路４２の基準電圧をＶT1、抵抗３８、４０の抵抗値をＲ１、抵抗３９、４１の抵抗値をＲ２とすれば、（２）式に示すように検出電圧Ｖａを基準電圧ＶT1だけオフセットしてゲインＲ２／Ｒ１倍に増幅した平均化された電圧Ｖ１を出力する。
Ｖ１＝Ｒ２／Ｒ１（Ｖａ−ＶT1）    …（２）
【００２４】
この電圧Ｖ１は、電圧−電流変換回路４４により補正電流ＩTH1、ＩTL1に変換される。すなわち、定電流回路４５と直列に接続されたトランジスタ４６は、エミッタフォロアの形態を有しておりインピーダンス変換する。トランジスタ４７と抵抗値Ｒ３を持つ抵抗４８は、（３）式に示すように電圧Ｖ１を電流Ｉm1に変換する。抵抗値Ｒ３により電圧−電流変換の変換レートを調整できる。
Ｉm1＝Ｖ１／Ｒ３    …（３）
【００２５】
この電流Ｉm1は、トランジスタ４９、５０、５１からなるカレントミラー回路に流れ込む。そして、トランジスタ５２、５３からなるミラー比１のカレントミラー回路によりシンク電流である補正電流ＩTH1に変換され、トランジスタ５４、５５からなるミラー比１のカレントミラー回路によりシンク電流である補正電流ＩTL1に変換される。電源線５とトランジスタ５０、５１との間に接続された抵抗５６、５７により、それぞれ補正電流ＩTH1、ＩTL1の傾きおよび大きさを調整できる。このときの関係式は、抵抗５６、５７の抵抗値をそれぞれＲ４、Ｒ５とすれば以下の（４）式、（５）式となる。
トランジスタ４９のＶBE＝トランジスタ５０のＶBE＋Ｒ４・ＩTH1    …（４）
トランジスタ４９のＶBE＝トランジスタ５１のＶBE＋Ｒ５・ＩTL1    …（５）
【００２６】
図４は、第１状態検出回路１８の入出力特性を示している。横軸はシャント抵抗７による検出電圧Ｖａの平均値を示しており、縦軸は補正電流ＩTH1、ＩTL1を示している。基準電圧ＶT1は補正開始電圧に相当する。検出電圧Ｖａの平均値が基準電圧ＶT1以下のとき、すなわち負荷電流ＩＬの平均値がＶT1／Ｒａ以下のときには補正電流ＩTH1、ＩTL1は流れない。負荷電流ＩＬの平均値がＶT1／Ｒａを超えると、その平均電流が大きくなるほど補正電流ＩTH1、ＩTL1が増加するので、過電流検出信号ＳｃがＨレベル（過電流検出状態）に移行するのに必要なしきい値電圧ＶTH、ＶTLが増大する。
【００２７】
図５に示す第２状態検出回路１９は、負荷４に流れる電流ＩＬの交流変化分を検出し、その検出した交流変化分が大きいほど補正電流ＩTH2、ＩTL2を増やしてしきい値電圧ＶTH、ＶTLを増大させる。ピークホールド回路５８は電圧ＶＳのピーク値ＶＳmaxを検出し、ボトムホールド回路５９は電圧ＶＳのボトム値ＶＳminを検出する。ここでのサンプリング時間およびホールド時間は、負荷電流ＩＬに定常的に現れるリプルやノイズなどの交流変動分のピークツーピーク値を捉えられるように設定されている。オペアンプ３２と抵抗３３〜３６からなる差動増幅回路は、抵抗３３〜３６の抵抗値が等しいことから、（６）式に示すように交流変化分Ｖ２を出力する。
Ｖ２＝ＶＳmax−ＶＳmin    …（６）
【００２８】
この電圧Ｖ２は、電圧−電流変換回路４４により補正電流ＩTH2、ＩTL2に変換される。トランジスタ４７と抵抗値Ｒ６を持つ抵抗４８は、（７）式に示すように電圧Ｖ２を電流Ｉm2に変換する。抵抗値Ｒ６により電圧−電流変換の変換レートを調整できる。
Ｉm2＝Ｖ２／Ｒ６    …（７）
【００２９】
抵抗５６、５７の抵抗値をそれぞれＲ７、Ｒ８とすれば以下の（８）式、（９）式が成立する。
トランジスタ４９のＶBE＝トランジスタ５０のＶBE＋Ｒ７・ＩTH2    …（８）
トランジスタ４９のＶBE＝トランジスタ５１のＶBE＋Ｒ８・ＩTL2    …（９）
【００３０】
図６は、第２状態検出回路１９の入出力特性を示している。横軸は電圧ＶＳの交流変化分Ｖ２を示しており、縦軸は補正電流ＩTH2、ＩTL2を示している。ここでの交流変化分Ｖ２は、リプル分およびノイズ分の両者を含むピークツーピーク値である。また、図７は、負荷電流ＩＬが大きいときの電圧ＶＳの波形（ａ）と、負荷電流ＩＬが小さいときの電圧ＶＳの波形（ｂ）とを同一スケールで示している。二点鎖線は、検出したピーク値ＶＳmaxとボトム値ＶＳminである。
【００３１】
負荷電流ＩＬが大きくなるに従って電圧ＶＳの交流変化分Ｖ２が増大するので、補正電流ＩTH2、ＩTL2を増加させている。これにより、過電流検出信号ＳｃがＨレベル（過電流検出状態）に移行するのに必要なしきい値電圧ＶTH、ＶTLが増大する。
【００３２】
図８に示す第３状態検出回路２０は、負荷４の温度または負荷４の周囲温度を検出し、その検出した温度が低いほど補正電流ＩTH3、ＩTL3を増大させる。温度は、定電流回路６０と直列に接続されたダイオード６１の順方向電圧ＶＤにより検出される。順方向電圧ＶＤは、周知のように負の温度特性を持つ。ダイオード６１は、負荷４の温度または負荷４の周囲温度を検出できるように負荷４の近傍に配置されるが、図１に示すリレー３に設けてもよい。
【００３３】
オペアンプ３７、抵抗３８〜４１および基準電圧生成回路４２からなる差動増幅回路は、基準電圧生成回路４２の基準電圧をＶT2、抵抗３８、４０の抵抗値をＲ９、抵抗３９、４１の抵抗値をＲ１０とすれば、（１０）式に示すように順方向電圧ＶＤを基準電圧ＶT2だけオフセットしてゲインＲ１０／Ｒ９倍に増幅した電圧Ｖ３を出力する。
Ｖ３＝Ｒ１０／Ｒ９（ＶＤ−ＶT2）    …（１０）
【００３４】
この電圧Ｖ３は、電圧−電流変換回路４４により補正電流ＩTH3、ＩTL3に変換される。トランジスタ４７と抵抗値Ｒ１１を持つ抵抗４８は、（１１）式に示すように電圧Ｖ３を電流Ｉm3に変換する。抵抗値Ｒ１１により電圧−電流変換の変換レートを調整できる。
Ｉm3＝Ｖ３／Ｒ１１    …（１１）
【００３５】
抵抗５６、５７の抵抗値をそれぞれＲ１２、Ｒ１３とすれば以下の（１２）式、（１３）式が成立する。
トランジスタ４９のＶBE＝トランジスタ５０のＶBE＋Ｒ１２・ＩTH3    …（１２）
トランジスタ４９のＶBE＝トランジスタ５１のＶBE＋Ｒ１３・ＩTL3    …（１３）
【００３６】
図９は、第３状態検出回路２０の入出力特性を示している。横軸はダイオード６１の順方向電圧ＶＤを示しており、縦軸は補正電流ＩTH3、ＩTL3を示している。この図９を検出温度と補正電流ＩTH3、ＩTL3との関係として表すと図１０になる。すなわち、順方向電圧ＶＤが基準電圧ＶT2（例えば０．４５Ｖ）以下のとき、すなわち検出温度が例えば１５０℃以上のときには補正電流ＩTH3、ＩTL3は流れない。検出温度が１５０℃よりも低い場合、検出温度が低くなるほど補正電流ＩTH3、ＩTL3が増加するので、過電流検出信号ＳｃがＨレベル（過電流検出状態）に移行するのに必要なしきい値電圧ＶTH、ＶTLが増大する。
【００３７】
ここに示した第３状態検出回路２０の特性は、ハロゲン電球、白熱電球など温度の低下に伴い抵抗が低くなる負荷に適している。このような負荷４では、ライトスイッチ２をオンした時の温度が低いほどラッシュカレントが増えるからである。これに対し、発光ダイオードなど温度の低下に伴い順電圧が高くなる負荷４では、図１１、図１２に示すように、順方向電圧ＶＤが高くなるほど、すなわち検出温度が低くなるほど補正電流ＩTH3、ＩTL3を減少させる特性とする。
【００３８】
図１３に示す第４状態検出回路２１は、負荷４に印加される電源電圧ＶＢを検出し、その検出した電源電圧ＶＢが高いほど補正電流ＩTH4、ＩTL4を増大させる。電源線５、６間には、抵抗値Ｒ１４、Ｒ１５を持つ分圧用の抵抗６２、６３が直列に接続されている。電源電圧ＶＢの分圧電圧ＶＲは（１４）式に示すようになる。
ＶＲ＝Ｒ１５／（Ｒ１４＋Ｒ１５）・ＶＢ    …（１４）
【００３９】
オペアンプ３７、抵抗３８〜４１および基準電圧生成回路４２からなる差動増幅回路は、基準電圧生成回路４２の基準電圧をＶT3、抵抗３８、４０の抵抗値をＲ１６、抵抗３９、４１の抵抗値をＲ１７とすれば、（１５）式に示すように電源電圧ＶＢの分圧電圧ＶＲを基準電圧ＶT3だけオフセットしてゲインＲ１７／Ｒ１６倍に増幅した電圧Ｖ４を出力する。
Ｖ４＝Ｒ１７／Ｒ１６（ＶＲ−ＶT3）    …（１５）
【００４０】
この電圧Ｖ４は、電圧−電流変換回路４４により補正電流ＩTH4、ＩTL4に変換される。トランジスタ４７と抵抗値Ｒ１８を持つ抵抗４８は、（１６）式に示すように電圧Ｖ４を電流Ｉm4に変換する。抵抗値Ｒ１８により電圧−電流変換の変換レートを調整できる。
Ｉm4＝Ｖ４／Ｒ１８    …（１６）
【００４１】
抵抗５６、５７の抵抗値をそれぞれＲ１９、Ｒ２０とすれば以下の（１７）式、（１８）式が成立する。
トランジスタ４９のＶBE＝トランジスタ５０のＶBE＋Ｒ１９・ＩTH4    …（１７）
トランジスタ４９のＶBE＝トランジスタ５１のＶBE＋Ｒ２０・ＩTL4    …（１８）
【００４２】
図１４は、第４状態検出回路２１の入出力特性を示している。横軸は電源電圧ＶＢを示しており、縦軸は補正電流ＩTH4、ＩTL4を示している。電源電圧ＶＢが（Ｒ１４＋Ｒ１５）／Ｒ１５・ＶT3以下のときには補正電流ＩTH4、ＩTL4は流れない。電源電圧ＶＢが（Ｒ１４＋Ｒ１５）／Ｒ１５・ＶT3を超えると、その電圧値が大きくなるほど補正電流ＩTH4、ＩTL4が増加するので、過電流検出信号ＳｃがＨレベル（過電流検出状態）に移行するのに必要なしきい値電圧ＶTH、ＶTLが増大する。これは、負荷４に加わる電源電圧ＶＢが増加するほど負荷電流ＩＬが増大するからである。基準電圧ＶT3は補正開始電圧に相当する。
【００４３】
図１５は、電源電圧ＶＢが増加する場合の電圧、電流の波形を示している。時刻ｔ１〜ｔ２の期間および時刻ｔ５〜ｔ６の期間でライトスイッチ２がオンする。ライトスイッチ２がオンした時には負荷４の温度（ランプのフィラメント温度）が低いのでラッシュカレントが流れ、点灯状態が継続するのに伴い負荷電流ＩＬが徐々に低下する。この図では、シャント抵抗７の検出電圧Ｖａがしきい値電圧ＶTHを超えることがないので、負荷４への通電が遮断されることはない。また、時刻ｔ３から時刻ｔ４にかけて電源電圧ＶＢが徐々に増加するのに伴い、第４状態検出回路２１が補正電流ＩTH4、ＩTL4を徐々に増やす。その結果、しきい値生成電流ＩTH、ＩTLおよびしきい値電圧ＶTH、ＶTLも増大する。
【００４４】
図１６は、過電流が検出されたときの電圧、電流の波形を示している。時刻ｔ１１〜ｔ１２の期間および時刻ｔ１３〜ｔ１５の期間でライトスイッチ２がオンする。時刻ｔ１４で負荷４の端子間が短絡すると、シャント抵抗７の検出電圧Ｖａがしきい値電圧ＶTHを超えるので、過電流検出信号ＳｃがＨレベルとなって負荷４への通電が遮断される。ここでは時刻ｔ１５でライトスイッチ２がオフしているが、ライトスイッチ２がオンし続ける場合には、遮断されてから所定の待ち時間が経過すると過電流検出信号ＳｃがＬレベルに戻り通電が再開される。
【００４５】
以上説明した本実施形態によれば、過電流検出回路８は、シャント抵抗７による検出電圧Ｖａとしきい値電圧ＶTH、ＶTLとの比較に基づいて過電流検出信号Ｓｃを出力する。この場合、しきい値生成回路１１は、駆動に関する４種類の状態（平均負荷電流、負荷電流ＩＬの交流変化分、温度、電源電圧ＶＢ）に応じてそれぞれ独立して補正電流ＩTH1〜ＩTH4および補正電流ＩTL1〜ＩTL4を変更し、これら補正電流を重畳させてシャント抵抗７に流すことによりしきい値電圧ＶTH、ＶTLを生成する。これにより、各状態を反映した総合的なしきい値電圧ＶTH、ＶTLを容易且つ正確に生成でき、各状態に基づいてバランスよく過電流を検出できる。
【００４６】
しきい値生成回路１１は、第１状態検出回路１８ないし第４状態検出回路２１を備えている。このうち第１状態検出回路１８は、負荷４に流れる平均電流を検出し、その検出した平均電流が大きいほどしきい値電圧ＶTH、ＶTLを増やす。また、第２状態検出回路１９は、負荷４に流れる電流ＩＬの交流変化分Ｖ２を検出し、その検出した交流変化分Ｖ２が大きいほどしきい値電圧ＶTH、ＶTLを増やす。
【００４７】
これら第１状態検出回路１８および第２状態検出回路１９を備えれば、負荷４の消費電力が負荷駆動回路１の電気的仕様に適した推奨値に比べ大きい方にずれていても、短絡や劣化などの異常がなく正常に動作しており、負荷駆動回路１に対し過熱やノイズによる誤動作などの不具合を発生させない限り、過電流と誤検出することを極力防止できる。その結果、複数種類の車両に共通して適用できる汎用品としてパーツメーカが設計および製造したランプ等の負荷を、車両メーカ等が設計および製造した純正品と同等に支障なく使用できるようになる。
【００４８】
第３状態検出回路２０は、負荷４の温度または負荷４の周囲温度を検出し、その検出した温度が低いほどしきい値電圧ＶTH、ＶTLを増やす。これにより、負荷４のラッシュカレントにより過電流と誤検出することを極力防止できる。また、第４状態検出回路２１は、負荷４に印加される電源電圧ＶＢを検出し、その検出した電源電圧ＶＢが高いほどしきい値電圧ＶTH、ＶTLを増やす。これにより、バッテリ電圧の変動に起因する過電流の誤検出を防止できる。
【００４９】
過電流検出回路８は、ヒステリシスコンパレータ１２を備え、各状態検出回路１８〜２１は、抵抗５６、５７のトリミングにより所望のヒステリシス幅を保ちつつしきい値電圧ＶTH、ＶTLを増大または減少させることができる。これにより、過電流の検出動作と過電流検出状態からの復帰動作とを安定して行うことができる。
【００５０】
（第２の実施形態）
図１７は、過電流検出回路を内蔵した負荷駆動回路の第２の実施形態を示しており、図１に示した各構成要素と対応する構成要素に同一符号を付している。この負荷駆動回路７１は、各構成要素の電源線５、６との接続態様が図１に示す負荷駆動回路１とは逆の関係となっている。例えば負荷４の一端は電源線５に接続されており、シャント抵抗７の一端は電源線６に接続されている。負荷駆動回路７１において、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタ１０はローサイド駆動であり、抵抗１３、１４の一端は電源線６に接続されている。負荷駆動回路７１と負荷駆動回路１は実質的に同一構成である。従って、本実施形態によれば、第１の実施形態と同一の作用および効果が得られる。
【００５１】
（第３の実施形態）
図１８は、過電流検出回路のしきい値生成回路を表す第３の実施形態を示している。本実施形態においても、図１または図１７に示すように電源線５、６間にシャント抵抗７とリレー３の接点３ｂと負荷４とが直列に接続されている。ライトスイッチ２がオンされると、負荷４に対し電源電圧ＶＢが印加されて負荷電流ＩＬが流れる。過電流検出回路は、シャント抵抗７による検出電圧Ｖａとしきい値電圧ＶTH、ＶTLとを比較して過電流検出信号Ｓｃを出力する。
【００５２】
しきい値生成回路８１は、しきい値電圧ＶTH、ＶTLを生成する処理の一部をマイクロコンピュータ８２（以下、マイコン８２と称す）により行っている。マイコン８２の外部には、負荷電流ＩＬに応じた電圧ＶＳを検出する電圧検出部８３、負荷４の温度または負荷４の周囲温度に応じた電圧ＶＤを検出する温度検出部８４、電源電圧ＶＢを検出する電圧検出部８５、Ａ／Ｄ変換器８６〜８８およびＤ／Ａ変換器８９、９０を備えている。Ａ／Ｄ変換器８６〜８８、Ｄ／Ａ変換器８９、９０などは、マイコン８２に内蔵されていてもよい。電圧検出部８３はシャント抵抗７からなり、温度検出部８４は例えばダイオードからなる。
【００５３】
第１補正部９１ないし第４補正部９４および補正値算出部９５は、マイコン８２のＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムに従って実行する処理をブロックとして示したものである。二点鎖線で囲まれた第１状態検出部９６ないし第４状態検出部９９は、本発明でいう第１状態検出回路ないし第４状態検出回路に相当する。補正値算出部９５は、第１補正部９１ないし第４補正部９４でそれぞれ演算されたしきい値電圧ＶTH、ＶTLの補正値を加算して総合的なしきい値電圧ＶTH、ＶTLの値を算出する。このしきい値電圧ＶTH、ＶTLのデジタル値は、Ｄ／Ａ変換器８９、９０を介してアナログ値であるしきい値電圧ＶTH、ＶTLに変換される。
【００５４】
第１補正部９１は、Ａ／Ｄ変換器８６を介して入力した電圧ＶＳに基づいて負荷電流ＩＬの平均値を算出し、その平均値が大きいほどしきい値電圧ＶTH、ＶTLの補正値を増やす。第２補正部９２は、入力した電圧ＶＳの交流変化分を算出し、その交流変化分が大きいほどしきい値電圧ＶTH、ＶTLの補正値を増やす。交流変化分は、負荷電流ＩＬに定常的に現れるリプルやノイズのピークツーピーク値である。第３補正部９３は、Ａ／Ｄ変換器８７を介して入力した電圧ＶＤに基づいて負荷４の温度または負荷４の周囲温度を算出し、その温度が低いほどしきい値電圧ＶTH、ＶTLの補正値を増やす。この場合、負荷４の特性に応じて温度が低いほどしきい値電圧ＶTH、ＶTLの補正値を減らしてもよい。第４補正部９４は、Ａ／Ｄ変換器８８を介して入力した電源電圧ＶＢが高いほどしきい値電圧ＶTH、ＶTLの補正値を増やす。
【００５５】
本実施形態によれば、第１、第２の実施形態と同様に、パーツメーカが供給する汎用的な負荷を駆動した場合、過熱、ノイズ障害、短絡、劣化などの異常がなく正常に動作している限り、過電流と誤検出することを極力防止することができる。また、マイコン８２を用いてしきい値電圧ＶTH、ＶTLの補正処理を実行するので、駆動に関する４種類の状態（平均負荷電流、負荷電流ＩＬの交流変化分、温度、電源電圧ＶＢ）に応じた複雑な補正処理も可能となる。
【００５６】
負荷駆動回路を備えたＥＣＵ（Electronic Control Unit）が本来的に有しているマイコンを利用することができれば、過電流検出のために新たなマイコンを追加する必要がなく、図１、図１７に示したしきい値生成回路１１も不要になる。従って、過電流検出装置の回路サイズを低減することができる。
【００５７】
（その他の実施形態）
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形、拡張を行うことができる。
【００５８】
第１、第２実施形態では第１状態検出回路１８ないし第４状態検出回路２１を備えているが、第１状態検出回路１８と第２状態検出回路１９のうち少なくとも一方を備えていればよい。これに追加して、第３状態検出回路２０と第４状態検出回路２１のうち少なくとも一方を備えてもよい。第３実施形態についても同様である。
【００５９】
比較回路にヒステリシスコンパレータ１２を用いるため、しきい値生成回路１１、８１は２つのしきい値電圧ＶTH、ＶTLを生成したが、ヒステリシス特性を省く場合には１つのしきい値電圧ＶTのみを生成すればよい。
【００６０】
しきい値生成回路１１は、しきい値生成電流ＩTH、ＩTLを抵抗１３、１４に代わる抵抗性回路に流すことによりしきい値電圧ＶTH、ＶTLを生成してもよい。抵抗性回路は、入力した電流に対し一定の関係を持つ電圧を出力する回路要素である。
【００６１】
負荷４は、モータ、ソレノイド、ＬＥＤなどランプ以外の負荷であってもよい。
制御回路９により駆動される出力トランジスタは、ＭＯＳトランジスタに限らずバイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴなどであってもよい。出力トランジスタは、ハイサイドとローサイドの何れに配置してもよい。Ｐチャネル型、Ｎチャネル型の何れを用いてもよく、ＰＮＰ形、ＮＰＮ形の何れを用いてもよい。
リレー３に替えて半導体スイッチング素子を用いてもよい。
【符号の説明】
【００６２】
図面中、４は負荷、７はシャント抵抗（電流検出回路）、８は過電流検出回路（過電流検出装置）、１１、８１はしきい値生成回路、１２はヒステリシスコンパレータ（比較回路）、１３、１４は抵抗（抵抗性回路）、１８、９６は第１状態検出回路、１９、９７は第２状態検出回路、２０、９８は第３状態検出回路、２１、９９は第４状態検出回路、ＶTHは高レベルしきい値電圧、ＶTLは低レベルしきい値電圧、ＩTH1〜ＩTH4、ＩTL1〜ＩTL4はしきい値生成電流、Ｓｃは過電流検出信号である。
【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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