负载驱动装置的制作方法

专利名称：负载驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有在发生过电流时中断电路的功能的负载驱动装置。本发明尤其涉及一种在过电流检测功能中具有用于检测故障的自诊断功能的负载驱动装置。
背景技术：
例如，在用于驱动诸如设置在车辆内的灯或者电动机的负载的负载驱动装置中，将作为电子开关的MOSFET设置在电池与负载之间，而且通过导通或者截止该MOSFET，来驱动或者停止驱动该负载。它们设置有电流检测功能，以在过电流流过该负载时，通过立即检测到该过电流，来保护该负载的电路元件、MOSFET和电子线路。
图7示出被称为这种具有过电流检测功能的负载驱动装置的典型电路。
如图7所示，这种负载驱动装置设置有电池VB、MOSFET T101(下面简称为“FET”)以及诸如灯或者电动机的负载101的串联电路。
驱动器102被连接到FET T101的栅极。当从驱动器102输出驱动信号时，该FET T101导通，并将电池VB的输出电压施加到负载101，以驱动它。
该FET T101的漏极(电压V1)通过电阻器R101和R102的串联电路接地，而电阻器R101和R102的连接点(电压V4)连接到比较器CMP101的正极(plus-side)输入端。该FET T101的源极(电压V2)连接到比较器CMP101的负极输入端。图7所示的参考符号R101下面所示的项目“1K”指电阻器R101的阻抗是1kΩ。此外，这也适用于其他电阻器。即，电阻器R102的电阻是150kΩ。
电阻器R103、R104和R105与电阻器R102并联设置，而将它们的电阻值分别设置为150kΩ、75kΩ和37.5kΩ。电阻器R103、R104和R105分别通过FET T102、T103和T104接地。
下面，说明具有上述配置的负载驱动装置的运行过程。在驱动器102输出驱动信号时，该FET T101被导通，并且，电流ID沿电池VB、FET T101和负载101的通路流动。在以这种方式供给能量来驱动负载101。电压VDS(电极间电压)(其是在FET T101的漏极(第一电极)的电压V1与源极(第二电极)的电压V2之间的压差)是负载电流ID与FET T101的导通电阻Ron的乘积。即，等式(1)成立。
VDS＝V1-V2＝Ron*ID...(1)由于电阻Ron是恒定的，所以电压VDS与负载电流ID成正比地改变。因此，通过监测电压VDS的幅值，可以判定负载电流ID是否是过电流。这将以如下方式来进行。将电阻器R101两端的电压(V1-V4)设置为判定电压。当电压VDS变得高于判定电压(V1-V4)时，换句话说，当FET T101的源极电压V2变得低于电压V4时，通过比较器CMP101的输出信号的反转(inversion)，就检测到出现了过电流。
在FET T102至T104全部截止时，电压V4等于通过在电阻器R101与R102之间分压电压V1获得的电压。由于在正常情况下，FET T101的导通电阻通常约为5mΩ，而负载电流ID约为10A，所以在正常情况下，漏-源极电压VDS约等于50mV。据此，设置电压V4，以使电压(V1-V4)变得约等于100mV。在图7所示的例子中，当V1＝14.5V时，利用下面的等式(2)求得电压(V1-V4)
V1-V4＝V1*R101/(R101+R102)＝14.5*1/(1+150)＝96(mV)...(2)利用上述设置，在常规情况下，关系V4＜V2成立。如果出现过电流，而且电压V2减小到建立关系V4＞V2，则比较器CMP101的输出信号被反转(inverted)。通过检测这种反转，检测出现了过电流。
在开始驱动负载101时，流过涌流。为了防止将涌流错误地判定为过电流，通过将控制信号A1至A3提供到FET T102至T104，对判定电压(V1-V4)的变化进行控制。例如，如果FET T102导通，则判定电压(V1-V4)接近二倍。如果FET T103也导通，则判定电压(V1-V4)接近三倍。如果FET T104也导通，则判定电压(V1-V4)约是其原始值的八倍。这样控制FET T102至T104可以避免出现因为负载电流ID的涌流或者正常变化，而错误地中断电路的麻烦。
在上述电路配置中，如果FET T102至T104至少之一发生导通故障(on-failure)，即，如果因为某种原因，应该被截止的FET T102至T104至少之一被导通，则判定电压(V1-V4)是在正常状态下的正常状态值的两倍或者两倍以上。在正常运行过程中，进行控制，以使FETT102至T104全部截止。然而，例如，如果因为导通故障而使FET T102导通，则判定电压(V1-V4)约是在FET T102被截止时获得的值的两倍。
如果在这种情况下出现过电流，则即使电压VDS高于标准判定电压(即，电压VDS超过在FET T102至T104全部截止时设置的判定电压)，也检测不到过电流。不能进行适当保护，而且FET T101可能被击穿，或该线路可能被烧断。
即使在FET T102至T104中的一个或者一些发生导通故障时，也不能发现该故障，因为只要考虑包括涌流情况下的正常操作中流过的负载电流ID，就导致错误操作。仅在因为短路等，而实际出现过电流后，才发现故障。即，在FET T102至T104中的一个或者一些发生导通故障时，在因为短路等而实际出现过电流之前，不出现故障。从放障的观点出发，出现这种情况是不可取的。
如上所述，传统的负载驱动装置不仅设置了立即检测流过负载的过电流(电流ID)的功能，而且设置了用于防止错误检测在正常状态下流过的诸如涌流的电流的电阻器R103至R105和FET T102至T104。然而，传统负载驱动装置存在的问题是，如果FET T102至T104之一或者一些发生导通故障而产生过电流，则不能可靠地保护该电路。
除了用于进行判定电压设置的电路元件外，过电流保护电路还包括电路元件和连接它们的线路。如果在这些电路元件和线路中发生故障，则可能丧失电路保护功能。由于电路保护功能的丧失不立即表现出了，所以一旦出现故障，该故障就长时间持续存在。结果，尽管发生过电流事故的概率低，但是如果发生过电流事故，就不能保护该电路。

发明内容
设计了本发明用于解决上述现有技术中的问题，因此，本发明的目的是提供一种具有可以对过电流检测/保护功能是否出现异常进行诊断的自诊断功能的负载驱动电路。
为了实现上述目的，根据本发明，提供了一种在驱动电路的控制下，通过使半导体器件导通/截止，对驱动负载和使负载停止进行控制的负载驱动装置，包括过电流检测单元，用于将在半导体器件的第一电极与第二电极之间流过电流时产生的电极间电压与规定的判定电压进行比较，而且在电极间电压高于该判定电压时，判定正流过半导体器件的过电流；以及诊断单元，用于对在半导体器件处于导通状态的情况下，过电流检测单元是否正常工作进行诊断，其中在诊断单元判定过电流检测单元不正常工作时，该诊断单元将用于截止该半导体器件的指示信号输出到该驱动电路。
在上述配置中，在半导体器件处于导通状态时，对过电流检测单元是否正常工作进行诊断。如果判定过电流检测单元出现异常，则截止该半导体器件，以停止驱动该负载。这样可以避免出现在过电流检测单元发生异常的状态下继续驱动该负载的麻烦。结果，在出现过电流时，通过切断该半导体器件，可以可靠地保护该电路。
优选的，该过电流检测单元包括比较单元，其用于将电极间电压与判定电压进行比较。在诊断单元对过电流检测单元进行诊断时，该诊断单元切换，以将该判定电压变更为比在正常电流流过负载时获得的半导体器件的电极间电压低的诊断判定电压，而且在比较单元判定电极间电压低于或者等于诊断判定电压时，该诊断单元判定过电流检测单元出现异常。
在上述配置中，在诊断单元诊断过电流检测单元时，将要与电极间电压进行比较的判定电压变更为比正常判定电压低的诊断判定电压。因此，如果过电流检测单元未发生异常，则反转比较单元的输出信号，而如果过电流检测单元发生异常，则不反转该比较单元的输出信号。通过判定比较单元的输出信号是否被反转，可以判定过电流检测单元是否发生异常。还可以检测过小电流是否流过负载。
优选地，该过电流检测单元包括比较单元，其用于将电极间电压与判定电压进行比较。在诊断单元对过电流检测单元进行诊断时，通过将规定电压与电极间电压相加，诊断单元产生相加的电压，该比较单元不将电极间电压，而是将该相加电压与判定电压进行比较。在比较单元判定该相加的电压低于或者等于该判定电压时，诊断单元判定过电流检测单元已经出现异常。
在上述配置中，在诊断单元诊断过电流检测单元时，不将电极间电压，而将通过将规定电压与电极间电压相加获得的相加的电压施加到比较单元，并且，该比较单元将该相加的电压与判定电压进行比较。因此，在过电流检测单元未发生异常时，该相加的电压高于判定电压，因此，比较单元的输出信号被反转。另一方面，在过电流检测单元发生异常时，比较单元的输出信号未被反转。通过判定比较单元的输出信号是否被反转，可以判定过电流检测单元是否发生异常。在该诊断方法中，如果相加的电压设置得高于或者等于标准判定电压，则即使负载电流过小，也判定过电流检测单元正常。该诊断方法可以应用于即使在负载电流过小时，也无需切断半导体器件的情况，因为它不是导致诸如发热的麻烦的因素。第二实施例可以应用于这种情况。
优选地，过电流检测单元包括比较单元，其用于将电极间电压与判定电压进行比较。在诊断单元对过电流检测单元进行诊断时，该诊断单元切换，以将该判定电压变更为比在正常电流流过负载时获得的半导体器件的电极间电压低的诊断判定电压，而且通过将规定电压与电极间电压相加，诊断单元产生相加的电压。该比较单元不将电极间电压，而将该相加的电压与诊断判定电压进行比较。在比较单元判定相加的电压低于或者等于诊断判定电压时，该诊断单元判定过电流检测单元出现异常。
在上述配置中，在诊断单元诊断过电流检测单元时，使判定电压变更为比正常判定电压低的诊断判定电压，并且，不将电极间电压，而将通过将规定电压与电极间电压相加获得的相加的电压施加到比较单元。因此，如果过电流检测单元没有发生异常，则比较单元的输出信号被反转，而如果过电流检测单元发生异常，则该比较单元的输出信号不被反转。通过判定比较单元的输出信号是否被反转，可以判定过电流检测单元是否发生异常。在过小电流流过负载时，比较单元的输出信号被反转。因此，只能检测过电流检测单元是否发生异常，即，没有检测到出现过小负载电流。
在此，优选地，过电流检测单元具有在诊断状态之外的正常状态下，在比较单元判定电极间电压高于判定电压时，检测过电流的功能。过电流检测单元包括禁止单元，用于在诊断单元诊断过电流检测单元时，根据比较单元的输出，禁止用于检测过电流的功能。
在上述配置中，在诊断单元诊断过电流检测单元时，禁止单元禁止根据比较单元的输出信号进行过电流判定。这样可以防止在诊断过程中由于比较单元的输出信号的反转造成的错误过电流检测。


通过参考附图详细说明本发明的优选实施例，本发明的上述目的和优点更加显而易见，其中图1是示出根据本发明第一实施例具有自诊断功能的负载驱动装置配置的电路图；图2是示出根据第一实施例的负载驱动装置的各种控制信号和电压的变化的时序图；图3是示出根据本发明的第二实施例包括自诊断功能的负载驱动装置配置的电路图；图4是示出根据第二实施例的负载驱动装置的各种控制信号和电压的变化的时序图；图5是示出根据本发明的第三实施例包括自诊断功能的负载驱动装置配置的电路图；图6是示出根据第三实施例的负载驱动装置的各种控制信号和电压的变化的时序图；以及图7是示出传统负载驱动装置配置的电路图。
具体实施例方式
下面将参考

本发明实施例。图1是示出根据本发明第一实施例具有自诊断功能的负载驱动装置配置的电路图。
如图1所示，该负载驱动装置设置了电池VB、MOSFET T1(半导体器件，下面简称为“FET”)以及诸如灯泡或者电动机的负载1的串联电路。
驱动器(驱动电路)2连接到FET T1的栅极。在驱动器2输出驱动信号时，FET T1导通，并且，将电池VB的输出电压施加到负载1，以驱动它。
FET T1的漏极(第一电极，电压V1)通过电阻器R1和R2的串联电路接地，而电阻器R1和R1的连接点(电压V4)连接到比较器CMP1的正极输入端。该FET T1的源极(第二电极，电压V2)连接到比较器CMP1的负极输入端。图1所示参考符号R1下面所示的项目“1K”指电阻器R1的电阻是1kΩ。此外，这也适用于其他电阻器。即，电阻器R2的电阻是600kΩ。
从比较器CMP1的输出端分成两个支路线。一个支路线连接到“与(AND)”电路AND1(禁止单元)的一个输入端，而另一个支路线连接到控制电路3(过电流检测单元，诊断单元)。“与”电路AND1的其他输入端连接到该控制电路3。
电阻器R3、R4和R5与电阻器R2并联设置，而将它们的电阻值分别设置为150kΩ、75kΩ和37.5kΩ。电阻器R3、R4和R5分别通过FET T2、T3和T4接地。
电阻器R21与电阻器R2并联，而且通过FET T5接地。电阻器R2和R21的电阻值分别是600kΩ和200kΩ，因此，它们的合成电阻(并联)等于150kΩ，它与图7所示传统装置的电阻器R102的电阻相等。
该FET T2至T5的栅极连接到控制电路3，而且根据从控制电路3输出的控制信号A1至A3和C，对FET T2至T5进行导通/截止控制。
下面，说明具有上述配置的负载驱动装置的运行过程。
<正常运行过程>
在驱动信号从驱动器2输出，而且将该驱动信号提供到FET T1的栅极时，该FET T1导通，并且，电流ID沿电池VB、FET T1和负载1的通路流动。在以这种方式供给能量时，驱动负载101。作为FETT1的漏极电压V1与源极电压V2之间的压差的电压VDS(电极间电压)是负载电流ID与FET T1的导通电阻Ron的乘积。即，等式(1)成立，如在“背景技术”小节所述。
VDS＝V1-V2＝Ron*ID...(1)由于电阻Ron是恒定的，所以电压VDS与负载电流ID成正比改变。因此，通过监测电压VDS的幅值，可以判定负载电流ID是否是过电流。这是以如下方式进行的。将电阻器R1两端的电压(V1-V4)设置为判定电压。当电压VDS变得高于电压(V1-V4)时，即，当FETT1的源极电压V2变得低于电压V4时，通过比较器CMP1的输出信号反转，来检测过电流的出现。
在FET T2至T4全部截止，而FET T5导通时，电压V4等于通过在电阻器R1(1kΩ)与R2和R21(并联)的合成电阻器(150kΩ)之间分压电压V1获得的电压。由于在正常情况下，FET T1的导通电阻通常约为5mΩ，而负载电流ID约为10A，所以在正常情况下，漏-源极电压VDS约等于50mV。根据此事实，设置电压V4，以使判定电压(V1-V4)变得约等于100mV。在图1所示的例子中，在V1＝14.5V时，电压(V1-V4)由下面的等式(2)给出V1-V4＝V1*R1/(R1+R2‖R21)＝14.5*1/(1+150)＝96(mV)...(2)其中R2‖R21是电阻器R2和R21(并联)的合成电阻。
利用上述设置，在常规状态下，关系V4＜V2成立。如果出现过电流，而且电压V2减小到建立关系V4＞V2，则比较器CMP1的输出信号被反转。通过检测这种反转，可检测过电流的出现。检测到比较器CMP1的输出信号反转后，控制电路3将截止FET T1的指示信号输出到驱动器2。
在开始驱动负载1时，涌流流过。为了防止将涌流错误地判定为过电流，通过将控制电路3输出的控制信号A1至A3送到FET T2至T4，对判定电压(V1-V4)的变化进行控制。例如，如果FET T2导通，则判定电压(V1-V4)几乎二倍。如果FET T3也导通，则判定电压(V1-V4)几乎是三倍。如果FET T4也导通，则判定电压(V1-V4)约是其原始值的八倍。以这种方式控制FET T2至T4，使其可以避免出现因为负载电流ID的涌流或者正常变化，而错误地中断电路的麻烦。
下面说明具体的运行过程。假定送到“与”电路AND1的一个输入端的控制信号B是H(高)电平。首先，如果在FET T2至T4全部被截止，而FET T5导通的状态下，比较器CMP1的输出信号被反转(即，检测到过电流)，则使FET T2至T4全部导通。在这种情况下，判定电压(V1-V4)是正常状态值的八倍。如果在这种状态下还检测到过电流，则由于认为因为全短路等，而导致流过非常大的过电流，所以立即截止FET T1。
如果通过使判定电压(V1-V4)是正常状态值的八倍，而不再检测到过电流(即，比较器CMP1的输出信号返回原始状态)，则在经历了预定时间后，仅使FET T4被截止。结果，使判定电压(V1-V4)是正常状态值的四倍。如果在该状态下，再一次检测到过电流，则切断FET T1。另一方面，如果没有检测到过电流，则在经历了预定时间后，使FET T3截止，从而使判定电压(V1-V4)是正常状态值的两倍。
如果在这种状态下，检测到过电流，则使FET T1截止。如果没有检测到过电流，则在经历了预定时间后，使FET T2截止。如果在这种状态下，检测到过电流，则切断FET T1。另一方面，如果没有检测到过电流，则由于认为该过电流是因为象涌流一样的正常电流变化产生的，所以保持当前状态。即，继续驱动负载1，同时使FET T2至T4保持截止。
由于以上述方式分别对FET T2至T4进行导通/截止控制，所以在象发生全短路时流过的电流一样，非常大的电流流过FET T1时，该电路被立即中断，因此可以保护FET T1、负载1和线路。此外，由于不将在正常状态下产生的诸如涌流的电流判定为过电流，可以避免因此导致的错误中断。
<诊断操作>
下面，说明诊断过电流检测电路是否发生故障的操作。图2是示出从控制电路3输出的用于控制相应FET T2至T5的控制信号、输入到“与”电路AND1的一个输入端的控制信号B以及各种电压的变化的时序图。图2(a)示出控制信号A1至A3，图2(b)示出控制信号B，而图2(c)示出控制信号C。图2(d)示出电压V1、电压V2a(后面说明)、电压V2、电压V4以及电压V4a(后面说明)的变化。在控制信号A1至A3全部被切断(即，处于L(低)电平)，而判定电压处于标准状态时，进行诊断。
在开始诊断时，在时间t1，图2(b)所示的控制信号B的电平从“H”切换到“L”，从而使送到“与”电路AND1(禁止单元)的一个输入端的信号电平变成“L”。因此，“与”电路AND1的输出信号的电平被固定在“L”。即，即使它是比较器CMP1产生的，也禁止输出过电流判定信号。
在这种情况下，在时间t2，图2(c)所示的控制信号C的电平从“H”切换到“L”，从而使FET T5截止，而且电阻器R21被中断。电阻器R1和R2的串联电路将产生电压V4。由于从电阻器R2和R21(并联)的合成电阻(150kΩ)切换到电阻器R2(600kΩ)，所以判定电压(V1-V4)迅速降低(到诊断判定值)。即，电压V4迅速升高，如图2(d)所示。电压V4超过电压V2，从而使比较器CMP1的输出信号反转。这样就检测不到过电流，因为禁止“与”电路AND1输出过电流判定信号。因此，不检测到出现过电流。
控制电路3检测比较器CMP1的输出信号是否被反转。如果检测到反转，则控制电路3判定包括FET T2至T4的过电流检测电路正常工作。在时间t3，控制信号C的电平从“L”返回“H”，随后，电压V4变得低于电压V2时(判定电压从诊断判定值变更为正常判定值)。在时间t4，控制信号B的电平从“L”返回“H”，从而恢复正常过电流检测功能。通过周期性地执行时间t1至t4的上述操作，以预定间隔执行上述诊断功能。
如果FET T2至T4的至少之一发生导通故障，则在诊断期间，通过中断电阻器R21，使电阻器R3至R5的至少之一起作用。电阻器R2至R5(并联)的合成电阻小于150kΩ。因此，电压V4变得小于正常工作的值(即，在电阻器R2和R21互相并联在一起时获得的值)。即，如图2(d)所示，作为这种情况下的电压V4的电压V4a比仅电阻器R2起作用时获得的值小电压Vx。因此，电压V4a不超过电压V2，且比较器CMP1的输出信号不被反转。
因此，如果在t2至t3的周期内，比较器CMP1的输出信号不被反转，则控制电路3可以判定过电流检测电路不工作。如果在周期性执行的时间t1至t14的处理过程中，控制电路3连续多次(例如，三次)检测到比较器CMP1的输出信号未被反转，则控制电路3判定过电流检测电路确实存在障碍。为了防止在最坏情况下发生可能导致车辆着火的这种故障，控制电路3将停止信号输出到驱动器2，从而切断FETT1。此外，利用灯、蜂鸣器等(未示出)，控制电路3声明过电流检测功能发生异常。
如上所述，在根据该实施例具有自诊断功能的负载驱动装置中，利用如图1所示的并联连接的电阻器R2和R21代替在正常状态下进行电压分压的电阻器R102(请参考图7)，并且，将它们的合成电阻设置为与电阻器R102的电阻相同(150kΩ)。在诊断期间，截止FET T5，因此，判定电压(V1-V4)使得诊断判定值小于正常判定值，而且比较器CMP1的输出信号被反转。
上面的电路还可以检测流过负载1的电流过小的情况。下面对此做说明。根据等式(1)，在流过负载1的电流(即，负载电流ID)因为某种原因而低于正常工作中的负载电流时，电压VDS变低。即，FETT1的源极电压V2(即，图2(d)所示的电压V2a)变得高于正常状态下的源极电压。在这种情况下，即使FET T5截止以提高电压V4，电压V4也不超过电压V2a。由于比较器CMP1的输出信号没有被反转，所以控制电路3判定丧失了过电流检测功能。这说明通过截止FET T5，使判定电压(V1-V4)低于标准状态下的判定电压，还可以检测到流过负载1的电流过小的异常情况。
下面解释上面的讨论。设ΔV4表示在FET T5截止时出现的电压V4的升高。如果在判定电压(V1-V4)处于标准状态(即，进行控制，以致截止FET T2至T4)的状态下，电压V4增加ΔV4，而确认关系(V1-V4)＜DVS成立，则在因为线路故障等而使电压VDS增加ΔV4时，可以保证过电流检测功能确实工作。在上面的描述中，FET T2至T4之一或者之一些发生导通故障是损坏过电流检测功能的一个因素。另一方面，如果电压V4升高ΔV4，则确认使比较器CMP1的输出信号反转意味着，不仅确认FET T2至T4正常，而且确认涉及该过电流检测功能的所有部件和线路正常工作。
下面，说明本发明的第二实施例。图3是示出根据本发明第二实施例的负载驱动装置配置的电路图。除了根据该电路设置了电阻器R6和R7以及FET T6外，根据该实施例的电路与图1所示电路的配置相同。
更具体地说，在根据第二实施例的负载驱动装置上，在FET T1的源与比较器CMP1的负极输入端之间设置电阻器R6，而在电阻器R6的一端与地线之间设置电阻器R7和FET T6的串联电路。该FET T6的栅极连接到FET T5的源极。
接着，说明第二实施例的运行过程。在正常状态下，根据第二实施例的负载驱动装置以与根据第一实施例的方式相同的方式工作。下面将参考图4所示的流程图说明诊断操作。
在诊断操作过程中，在时间t1，控制信号B的电平变更为“L”，从而使“与”电路AND1的输出信号的电平被固定在“L”。在时间t2，将控制信号C输入到FET T5的栅极，从而截止FET T5。结果，与第一实施例的情况相同，电压V4升高。如图4(d)所示，在时间t2至t3的周期内，电压V4升高，而且超过电压V2。因此，比较器CMP1的输出信号被反转，而且检测到过电流保护功能正常，包括FET T2至T4没有发生导通故障。
与此同时，在时间t2，该FET T6导通，随后，电流流过电阻器R6和R7，而且电阻器R6两端出现电压降。将低于电压V2的电压V3送到比较器CMP1的负极输入端。即，电压(V1-V3)是通过将规定的电压与电压VDS(电极间电压)相加获得的相加电压。
因此，即使在过小电流流过负载1，而且电压V2(即，图4(d)所示的电压V2a)变得高于正常值时，在时间t2至t3的周期内，电阻器R6两端的电压降使其降低的电压V3变得低于电压V4，因此，比较器CMP1的输出信号被反转。这样可以防止发生因为流过负载1的电流过小而导致CMP1的输出信号不被反转的现象。
在第一实施例中，在诊断操作过程中，通过不使比较器CMP1的输出信号反转，可以检测到过小的负载电流ID。相反，在第二实施例中，可以从检测对象中排除这种事务，因为在负载电流ID过小时，比较器CMP1的输出信号被反转。可以认为，即使在负载电流过小时，也无需切断FET T1，因为与过电流相反，过小电流不是与安全有关的问题。第二实施例可以应用于这种情况。
下面，说明本发明的第三实施例。图5是示出根据第三实施例的负载驱动装置的电路图。该实施例的电路与图3所示电路的不同之处在于，去除了电阻R21、FET T5，且利用电阻器R20(150kΩ)代替电阻器R2(600kΩ)，而且将控制信号C送到FET T6的栅极。该实施例的控制信号C就是反转的图4(c)所示控制信号。此外，为了改变电压(V2-V3)的幅值，改变电阻器R6和R7的电阻值。在图5所示的电路上，在诊断操作过程中，不改变电压V4，而仅执行使电压与电压VDS相加的操作。即，与在第一实施例中不同，不将判定电压(V1-V4)变更为比正常判定值小的诊断判定值，而仅执行通过将规定的电压与电压VDS相加获得相加的电压的处理。
将参考图6所示的流程图说明第三实施例的运行过程。图6所示的例子与图2和图4所示例子的相同之处在于，在控制信号A1至A3处于L电平，而且在时间t1到t4的周期内，将控制信号B设置为L电平，以将“与”电路AND1的输出电平固定在“L”的状态下执行诊断操作。
在时间t2，控制信号C的电平从“L”变更为“H”，从而使FETT6导通，随后，电流流过电阻器R6，而且其上产生电压降。
设置电阻器R6和R7的电阻值，以使压降(V2-V3)的幅值稍许大于标准判定电压(V1-V4)。结果，如果过电流检测电路正常工作，则在时间t2至t3的周期内，关系V3＜V4成立，且因此，比较器CMP1的输出信号被反转。即使对于与正常值相比负载电流ID过小时获得的电压V2a，也可以使比较器CMP1的输出信号反转。即，利用更简单的电路配置，第三实施例实现了过小负载电流不是检测对象的第二实施例的特征。
上面以说明所示的实施例的形式说明了根据本发明具有自诊断功能的负载驱动装置。然而，本发明并不局限于这些实施例。可以利用具有同样功能的所要求的电路代替每个单独部分。
在半导体开关导通时，以规定间隔诊断是否执行插入半导体开关内的过电流保护功能。在发生异常的情况下，则截止该半导体开关，因此能够可靠地防止因为半导体开关的故障而导致诸如发热或者失火的事故。结果，该半导体开关的可靠性与包括熔断器和继电器的传统开关机构的可靠性相同。因此，利用半导体开关可以实现过电流保护功能和开关功能。
尽管根据特定优选实施例，对本发明进行了描述和说明，但是本技术领域内的技术人员明白，根据本发明的内容，可以进行各种变更和修改。显然，这些变更和修改在所附权利要求限定的本发明实质范围内。
本专利申请基于2005年11月11日提交的第2005-323439号日本专利申请，在此引用该专利申请的内容供参考。
权利要求
1.一种负载驱动装置，其在驱动电路的控制下，通过使半导体器件导通/截止，用于对驱动负载和使负载停止进行控制，包括过电流检测单元，用于将在半导体器件的第一电极与第二电极之间流过电流时产生的电极间电压与规定的判定电压进行比较，而且在电极间电压大于该判定电压时，判定过电流流过该半导体器件；以及诊断单元，用于对在半导体器件处于导通状态的情况下，过电流检测单元是否正常工作进行诊断，其中在诊断单元判定该过电流检测单元不正常工作时，该诊断单元将用于截止该半导体器件的指示信号输出到该驱动电路。
2.根据权利要求1所述的负载驱动装置，其中该过电流检测单元包括比较单元，用于比较电极间电压与判定电压；以及其中在诊断单元对过电流检测单元进行诊断时，该诊断单元切换，以将该判定电压变更为比在正常电流流过负载时获得的半导体器件的电极间电压低的诊断判定电压，而且在比较单元判定电极间电压低于或者等于诊断判定电压时，该诊断单元判定过电流检测单元出现异常。
3.根据权利要求1所述的负载驱动装置，其中该过电流检测单元包括比较单元，用于将电极间电压与判定电压进行比较；以及其中在诊断单元对过电流检测单元进行诊断时，通过将规定电压与电极间电压相加，诊断单元产生相加电压，该比较单元不将电极间电压，而将该相加的电压与判定电压进行比较；以及其中在比较单元判定该相加电压低于或者等于该判定电压时，诊断单元判定过电流检测单元中已经出现异常。
4.根据权利要求1所述的负载驱动装置，其中该过电流检测单元包括比较单元，用于将电极间电压与判定电压进行比较；以及其中在诊断单元对过电流检测单元进行诊断时，该诊断单元切换，以将该判定电压变更为比在正常电流流过负载时获得的半导体器件的电极间电压低的诊断判定电压，而且通过将规定电压与电极间电压相加，诊断单元产生相加电压，该比较单元不将电极间电压，而将该相加电压与诊断判定电压进行比较；以及其中在比较单元判定该相加的电压低于或者等于该诊断判定电压时，该诊断单元判定该过电流检测单元出现异常。
5.根据权利要求2所述的负载驱动装置，其中过电流检测单元在诊断状态之外的正常状态下，在比较单元判定电极间电压高于判定电压时，具有检测过电流的功能；以及其中过电流检测单元包括禁止单元，用于在诊断单元诊断过电流检测单元时，根据该比较单元的输出，禁止过电流的检测的功能。
6.根据权利要求3所述的负载驱动装置，其中该过电流检测单元在诊断状态之外的正常状态下，在比较单元判定电极间电压高于判定电压时，具有检测过电流的功能；以及其中过电流检测单元包括禁止单元，用于在诊断单元诊断过电流检测单元时，根据该比较单元的输出，禁止过电流的检测的功能。
7.根据权利要求4所述的负载驱动装置，其中该过电流检测单元在诊断状态之外的正常状态下，在比较单元判定电极间电压高于判定电压时，具有检测过电流的功能；以及其中过电流检测单元包括禁止单元，用于在诊断单元诊断过电流检测单元时，根据该比较单元的输出，禁止过电流的检测的功能。
全文摘要
一种在驱动电路的控制下，通过使半导体开关导通/截止，对驱动负载和使负载停止进行控制的负载驱动装置，包括过电流检测单元，用于将在半导体器件的第一电极与第二电极之间流过电流时产生的电极间电压与规定的判定电压进行比较，而且在电极间电压大于该判定电压时，判定过电流流过半导体器件；以及诊断单元，用于对在半导体器件处于导通状态的情况下，过电流检测单元是否正常工作进行诊断。在诊断单元判定过电流检测单元不正常工作时，该诊断单元将用于截止该半导体器件的指示信号输出到该驱动电路。
文档编号H03K17/08GK1964191SQ20061014394
公开日2007年5月16日 申请日期2006年11月7日 优先权日2005年11月8日
发明者大岛俊藏 申请人:矢崎总业株式会社