(57)【要約】【課題】  電流の回り込みの軽減を図り、内部回路の誤動作の軽減を図ることができる電子機器を提供すること【解決手段】  電子機器７は、直流電源２から供給される電源電圧を制御する制御回路１９と制御回路１９に制御駆動電圧を供給する制御回路用電源２０とを含む電気回路１０と、制御回路１９に接続される通信用信号線Ａ１を備える。直流電源２の正極側と制御回路用電源２０の間に、通信用信号線Ａ１を介して送出される電流を遮断する第１の逆接続用保護素子８が接続される。直流電源２の負極側と電気回路１０の間に、直流電源２が規定の極性とは逆の極性で接続された場合に電気回路１０を保護する第２の逆接続用保護素子９が接続される。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源から供給される電源電圧を制御する制御回路と前記制御回路に制御駆動電圧を供給する制御回路用電源とを含む電気回路を有する電子機器において、
前記制御回路に接続される通信用信号線を備え、
前記直流電源の正極側と前記制御回路用電源の間に、前記通信用信号線を介して送出される電流を遮断する第１の逆接続用保護素子が接続され、
前記直流電源の負極側と前記電気回路の間に、前記直流電源が規定の極性とは逆の極性で接続された場合に前記電気回路を保護する第２の逆接続用保護素子が接続されている
ことを特徴とする電子機器。
【請求項２】
前記第１の逆接続用保護素子がＰチャンネルＦＥＴであり、
前記第２の逆接続用保護素子がＮチャンネルＦＥＴである
ことを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
前記制御回路が前記ＰチャンネルＦＥＴと前記制御回路用電源の間の節点を介して前記電源電圧の信号を監視する
ことを特徴とする請求項２に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器に関し、特に、電気回路が電源に逆極性で接続された場合における電子機器保護のための技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、直流電源を用いる電子機器、例えば、車両用灯具のＬＥＤ（発光ダイオード：Light Emitting Diode）駆動ユニット、モーター駆動ユニット、ＥＣＵ（電子制御ユニット：Electronic Control Unit）等において、誤って直流電源に逆極性で各ユニット内の電気回路が接続（逆接続）された場合における電気回路保護の技術として以下の技術がある。
【０００３】
例えば、逆接続用保護素子として機能するＮチャンネルＦＥＴ（ＮＭＯＳ（Negative Channel Metal Oxide Semiconductor）トランジスタ）が後段の電気回路の負極側に接続されているものが知られている。直流電源に並列接続された第１の電気回路と第２の電気回路は通信信号線を介して接続され、第２の電気回路の後段には他の電気回路が接続されている。上記方法によれば、直流電源の逆接続時にはＮＭＯＳトランジスタがオフ状態となるので後段の電気回路に電圧が供給されることはない。
【０００４】
また、逆接続用保護素子として機能するＰチャンネルＦＥＴ（ＰＭＯＳ（Positive Channel Metal Oxide Semiconductor）トランジスタ）が後段の電気回路の正極側に接続されている（例えば、特許文献１参照）ものも知られている。上記方法によれば、直流電源の逆接続時にはＰＭＯＳトランジスタがオフ状態となるので後段の電気回路に電圧が供給されることはない。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３７９３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記したＮＭＯＳトランジスタを後段の電気回路の負極側に接続する電気回路保護技術では、以下のような問題が生じる。
【０００７】
例えば、直流電源からの電源電圧の信号が、第１の電気回路に入力され、第２の電気回路に入力されていない状態である場合に、第１の電気回路の制御回路から出力される電流（以下、「回り込み電流」と呼ぶ。）が通信信号線を介して第２の電気回路内に流れ、制御回路用電源を介してさらに後段の他の電気回路に回り込んで流れてしまう。すなわち、第２の電気回路に電源電圧の信号を入力する入力スイッチがオフの状態であるにもかかわらず、後段の他の電気回路に回り込み電流が通信信号線を介して流れてしまう。
【０００８】
上記した回り込み電流が後段の電気回路に次々と流れると、回り込み電流が流れた電気回路に誤動作等が生じる可能性が高くなり、電子機器に誤動作が生じる可能性が高くなる。
【０００９】
また、上記したＰＭＯＳトランジスタを後段の電気回路の正極側に接続する電気回路保護技術によれば、ＰＭＯＳトランジスタが電気回路の正極側に接続されているので、上記ＮＭＯＳトランジスタを用いた従来技術における問題点である電流の回り込みは軽減される。しかし、大きな入力電流を必要とする電気回路の入力段にＰＭＯＳトランジスタが接続されると、ＰＭＯＳトランジスタはオン抵抗が大きいため、ＰＭＯＳトランジスタの導通損失（入力電流の二乗×オン抵抗値）が大きくなってしまう。この場合に、大きな導通損失に耐えうるＰＭＯＳトランジスタを用いることが考えられるが、このようなＰＭＯＳトランジスタは高価であり電子機器の製造コストの高騰を来たしてしまう。
【００１０】
そこで、本発明は、電流の回り込みの軽減を図り、内部回路の誤動作の軽減を図ることができる電子機器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様による電子機器は、直流電源から供給される電源電圧を制御する制御回路と前記制御回路に制御駆動電圧を供給する制御回路用電源とを含む電気回路を有し、前記制御回路に接続される通信用信号線を備え、前記直流電源の正極側と前記制御回路用電源の間に、前記通信用信号線を介して送出される電流を遮断する第１の逆接続用保護素子が接続され、前記直流電源の負極側と前記電気回路の間に、前記直流電源が規定の極性とは逆の極性で接続された場合に前記電気回路を保護する第２の逆接続用保護素子が接続されるようにしたものである。
【００１２】
従って、通信用信号線に接続される制御回路用電源を介して流れる電流の回り込みを遮断するように第１の逆接続用保護素子が動作する。また、直流電源が逆の極性で接続された場合に後段の電気回路に電圧を供給させないように第２の逆接続用保護素子が動作する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明電子機器は、直流電源から供給される電源電圧を制御する制御回路と前記制御回路に制御駆動電圧を供給する制御回路用電源とを含む電気回路を有し、前記制御回路に接続される通信用信号線を備え、前記直流電源の正極側と前記制御回路用電源の間に、前記通信用信号線を介して送出される電流を遮断する第１の逆接続用保護素子が接続され、前記直流電源の負極側と前記電気回路の間に、前記直流電源が規定の極性とは逆の極性で接続された場合に前記電気回路を保護する第２の逆接続用保護素子が接続されていることを特徴とする。
【００１４】
したがって、直流電源の逆接続時に電気回路を保護すると共に、他の電子機器への電流の回り込みを防止することができる。
【００１５】
請求項２に記載した発明にあっては、前記第１の逆接続用保護素子としてＰチャンネルＦＥＴを用い、該ＰチャンネルＦＥＴを僅かな電流しか必要としない制御回路用電源に接続されるため、小型のＰチャンネルＦＥＴを使用でき逆接続用保護素子の導通損失を低減できる。
【００１６】
請求項３に記載した発明にあっては、前記制御回路がＰチャンネルＦＥＴと制御回路用電源の間の節点を介して電源電圧の信号を監視しているので、直流電源の電源電圧の監視を高い精度で行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は、直流電源の信号を受けて作動する電子機器に関するものであり、電子機器としては、上記したように車両用灯具のＬＥＤ駆動ユニット、モーター駆動ユニット、ＥＣＵ等が挙げられるが、これらに限らず車両に配置される各種の電装装置への適用が可能である。
【００１８】
以下に、本発明の第１の実施の形態に係る電子機器について図１〜図３を参照して説明する。図１は第１の実施の形態に係る電子機器を複数含んだシステムの構成例を示した図であり、図２は前段の電子機器１の詳細な構成について示した図であり、図３は後段の電子機器７の詳細な構成について示した図である。
【００１９】
電子機器１は、図１に示すように、電源供給を行う直流電源２に接続され、第１の逆接続用保護回路４、第２の逆接続用保護回路５及び電気回路６を備えている。電子機器７は、直流電源２及び電子機器１に接続され、第１の逆接続用保護回路８、第２の逆接続用保護回路９及び電気回路１０を備えている。
【００２０】
直流電源２からの電源供給を受ける端子３、３’については、端子３が正極側端子（正極側の電源供給端子）であり、端子３’が負極側（アースあるいはグランド）端子である。
【００２１】
電気回路６は、図２に示すように、制御回路１４、該制御回路１４に電源を供給する制御回路用電源１５及び電圧を電力に変換し、該電力を負荷（例えば、半導体光源等）に対して供給する変換供給回路１６を備えている。電気回路１０も、図３に示すように、制御回路１９、制御回路用電源２０及び変換供給回路２１を備えている。
【００２２】
第１の逆接続用保護回路４は、図２に示すように、第１の逆接続用保護素子としてのＰＭＯＳトランジスタ１１を含んで構成され、通信用信号線Ａ１を介して他の電子機器７から流れ込む電流の回り込みを防止する機能を有する。ＰＭＯＳトランジスタ１１において、そのドレインが正極側の電源供給端子３に接続されるとともに、ソースが電気回路６を構成する制御回路用電源１５に接続されている。尚、ＰＭＯＳトランジスタ１１に付設されたダイオード１２は寄生ダイオードである。ＰＭＯＳトランジスタ１１のゲート−ソース間には抵抗Ｒ１、コンデンサＣ１及びツェナーダイオード１３が介挿されており、それぞれ並列に接続されている。
【００２３】
第２の逆接続用保護回路５は、第２の逆接続用保護素子としてのＮＭＯＳトランジスタ１７を含んで構成され、直流電源２が規定の極性とは逆の極性で接続された場合に電気回路６を保護する機能を有する。ＮＭＯＳトランジスタ１７において、そのドレインが負極側の電源供給端子３’に接続されるとともに、ソースが電子機器１を構成する電気回路６に接続されている。尚、ＮＭＯＳトランジスタ１７に付設されたダイオード１８は寄生ダイオードである。ＮＭＯＳトランジスタ１７のゲート−ソース間には抵抗Ｒ３及びコンデンサＣ２が並列に接続されており、ソースと電気回路６の間に抵抗Ｒ４が接続されている。
【００２４】
電子機器７は、直流電源２との間の節点（ノード）を介してさらに他の電子機器（図示せず）と接続されている。電気回路１０の制御回路１９は通信用信号線Ａ１を介して電気回路６の制御回路１４に接続されている。制御回路１９は通信用信号線Ｂ１を介して他の電子機器の制御回路（図示せず）に接続されている。通信用信号線Ａ１、Ｂ１は制御信号を伝送するための信号線である。尚、上記したように、電子機器７を構成する各回路、即ち、第１の逆接続用保護回路８、第２の逆接続用保護回路９及び電気回路１０は、電子機器１を構成する各回路、即ち第１の逆接続用保護回路４、第２の逆接続用保護回路５及び電気回路６とそれぞれ同様の構成であるので説明を省略する。
【００２５】
以下に、第１の実施の形態に係る電子機器の動作について説明する。
【００２６】
電源電圧の供給対象である電気回路６に対して直流電源２が正常な極性で接続されている場合には、ＮＭＯＳトランジスタ１７はオン状態となるため、変換供給回路１６には直流電源２の供給電圧にほぼ等しい電源電圧が供給される。ＰＭＯＳトランジスタ１１もオン状態となるため、制御回路用電源１５を介して制御回路１４にも所定の電圧が供給される。尚、ＰＭＯＳトランジスタ１１のゲート電圧について、抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値及びコンデンサＣ１の静電容量値により規定される時定数をもってゲートの充電がなされ、前記時定数によって決定される所定時間経過後にＰＭＯＳトランジスタ１１がオン状態となる。
【００２７】
電源電圧の供給対象である電気回路６に対して直流電源２が逆の極性で接続されている場合には、ＮＭＯＳトランジスタ１７のゲートに、ソースに対して正の電圧が発生しないため、ＮＭＯＳトランジスタ１７がオフ状態となる。従って、後段の電気回路１０に関しては電圧降下が発生せず、回路ヒューズ（図示せず）を溶断することなく保護される。ＰＭＯＳトランジスタ１１についてもゲートに、ソースに対して負の電圧が発生しないためＰＭＯＳトランジスタ１１はオフ状態となる。
【００２８】
また、電源電圧の供給対象である電気回路１０に対しても直流電源２が逆の極性で接続されているので、上記と同様に、ＮＭＯＳトランジスタ１７のゲートに、ソースに対して正の電圧が発生しないためＮＭＯＳトランジスタ１７がオフ状態となり、後段の電気回路については電圧が供給されないため、該後段の電気回路を保護することができる。ＰＭＯＳトランジスタ１１についてもゲートに、ソースに対して負の電圧が発生しないためＰＭＯＳトランジスタ１１はオフ状態となる。
【００２９】
ここで、図１の構成において、例えば、スイッチＳＷ１がオン、ＳＷ２がオフの状態における通信用信号線Ａ１を介して発生する電流の回り込みについて説明する。
【００３０】
電気回路６から通信用信号線Ａ１を介して制御信号に相当する電流が電気回路１０に流れ込んだ場合には、電子機器７のＰＭＯＳトランジスタ１１がオフ状態であるので、電気回路６からの電流が通信用信号線Ａ１、制御回路１９及び制御回路用電源２０を介してＰＭＯＳトランジスタ１１のドレイン側に配置される他の電子機器（図示せず）に回り込むことはない。すなわち、スイッチング素子として機能するＰＭＯＳトランジスタ１１を直流電源２の正極側と制御回路用電源２０の間に介挿する構成をとることにより、他の電子機器（図示せず）に電流が回り込むことを防止することができる。
【００３１】
尚、第１の実施の形態では、直流電源２の正極側と制御回路用電源１５、２０との間にそれぞれ第１の逆接続用保護素子としてＰＭＯＳトランジスタ１１を接続した例を挙げて説明したが、ＰＭＯＳトランジスタ１１の代わりにダイオードを用いても良い。その場合には、ダイオードのアノードは直流電源２の正極に接続され、カソードは制御回路用電源１５、２０に接続される。電気回路６から通信用信号線Ａ１を介して電流が電気回路１０に流れ込んだ場合でも、電気回路６からの電流は前記ダイオードのアノード側へは流れないため、該電流が通信用信号線Ａ１、制御回路１９及び制御回路用電源２０を介して前記ダイオードのアノード側に配置される他の電子機器（図示せず）に回り込むことはない。
【００３２】
また、第１の逆接続用保護素子としてＰＭＯＳトランジスタ１１を用いた場合には、制御回路用電源１５、２０に流れる電流は数十ｍＡ程度であるので、ＰＭＯＳトランジスタ１１には安価な小型（小電流用）の素子を用いることができる。従って、導通損失の低減という観点において、ＰＭＯＳトランジスタ１１の導通損失も僅かであるという利点がある。
【００３３】
また、大きな電流は変換供給回路に接続されたオン抵抗の低いＮＭＯＳトランジスタ１７にのみ流れるので、直流電源２の負極側に接続されたＮＭＯＳトランジスタ１７における導通損失を低減することができ、電子機器の製造コストを低減できる。
【００３４】
以下に、本発明の第２の実施の形態に係る電子機器について図４を参照して説明する。
【００３５】
第２の実施の形態に係る電子機器は、上記した第１の実施の形態と比較して、ＰＭＯＳトランジスタ１１と制御回路用電源２０の間の節点（ノード）を介して直流電源２の電源電圧の信号を監視する機能が制御回路１９に追加されている点が相違する。したがって、以下の第２の実施の形態の説明においては、上記した第１の実施の形態と同様の箇所については省略する。
【００３６】
図４に示すように、直流電源２の電源電圧監視用信号線Ｌ１がＰＭＯＳトランジスタ１１のソースと制御部用電源２０の間のノードから制御回路１９へ配線されている。制御回路１９は、電源電圧監視用信号線Ｌ１を介して直流電源２の電源電圧を監視し、直流電源２からの電源電圧の値が所定の基準値以外の値である場合に電力供給を停止するように制御する。尚、前記基準値は特定の値でも良いし、一定範囲の値でも良い。ＰＭＯＳトランジスタ１１は素子自体の電圧降下が小さく、自身の電圧降下は小さい。従って、制御回路１９は、電源電圧監視用信号線Ｌ１を介して直流電源２の電源電圧を高い精度で監視することができる。
【００３７】
また、通信用信号線Ａ１を介して電流が電気回路１０に流れ込んだ場合でも、電源電圧監視用信号線Ｌ１を介して他の電気機器に回り込むこともない。
【００３８】
上記した各実施の形態は、本発明を好適に実施した形態の一例に過ぎず、本発明は、その主旨を逸脱しない限り、種々変形して実施することが可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る電子機器を含んだシステム構成を示した図である。
【図２】前段の電子機器の構成を示した図である。
【図３】後段の電子機器の構成を示した図である。
【図４】電子機器の他の構成を示した図である。
【符号の説明】
【００４０】
１、７…電子機器、２…直流電源、４、８…第１の逆接続用保護回路、５、９…第２の逆接続用保護回路、６、１０…電気回路、１１…ＰＭＯＳトランジスタ（ＰチャンネルＦＥＴ）、１４、１９…制御回路、１５、２０…制御回路用電源、１６、２１…変換供給回路、１７…ＮＭＯＳトランジスタ（ＮチャンネルＦＥＴ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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