[发明专利]过电流检测电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种过电流检测电路，具体地涉及用于提高电流检测的精确度的技术。

背景技术

近年来，为了实现更高的可靠性/降低导通电阻/降低成本，已经进行了从现有技术中的机械继电器到装备有控制电路的功率MOSFET即IPD(智能功率器件)的更换，所述IPD作为用于驱动诸如例如汽车的车辆中的灯和电机的负载的开关元件。在被提供有负载和IPD的系统中，例如，如果诸如电线或者负载的短路的异常情况出现从而过电流流入负载，那么存在被提供在IPD和负载中的功率MOSFET将会被损坏的可能性。因此，通常在实践中给IPD提供下述电路，该电路检测过电流并且在这些组件被损坏之前切断功率MOSFET，即，为IPD提供过电流检测电路。此外，也已经期待此种过电流检测电路的电流检测值特性具有高精确度使得更加安全地保护负载和功率MOSFET。即，已经期待减少由各个组件的特性中的变化引起的误差。

日本未经审查的专利申请公开No.2005-039573提出了对于此问题的解决方案。图9示出在日本未经审查的专利申请公开No.2005-039573中公布的负载驱动电路(过电流检测电路)。图9中所示的电路包括电源电压端子1、负载2、输入端子3、输出端子4、控制电路5、接地电压端子6、恒流输出装置9、阈值电流输出装置10、输出MOS晶体管Q1、电流检测MOS晶体管Q2、检测电压转移MOS晶体管Q3、检测信号输出MOS晶体管Q4、以及检测电阻器Rs。注意的是，晶体管Q2、Q3和Q4、控制电路5、检测电阻器Rs、恒流输出装置9、以及阈值电流输出装置10组成负载驱动电路。注意的是，图9中的电路具有用于当电源电压被从电源电压端子1提供给负载2时检测晶体管Q1的源极和漏极之间的过电流的功能。具体地，图9中的电路其特征在于，即使当输出端子4处的电势小于接地电压端子处的电势时它也能够检测过电流。

在下文中简要地解释了图9中所示的电路的结构。通过输入端子3将电源电压端子1连接至Q1和Q2的漏极，并且连接到恒流输出装置9和阈值电流输出装置10的输入端子。通过输出端子4将负载2的高电势侧的电源电压端子连接至结点8。结点8也被连接至晶体管Q1的源极、检测电阻器Rs的一个端子以及电阻器Q4的源极。此外，负载2的低电势侧的电源电压端子被连接至接地电压端子6。

控制电路5的输出端子被连接至晶体管Q1和Q2的栅极。晶体管Q2的源极被连接至结点7。结点7也被连接至检测电阻器Rs的另一个端子和晶体管Q3的源极。恒流输出装置9的输出端子被连接至结点11。结点11也被连接至晶体管Q3的漏极和栅极以及晶体管Q4的栅极。阈值电流输出装置10的输出端子被连接至结点12。结点12也被连接至晶体管Q4的漏极和从其输出过电流检测信号的输出端子。

接下来，在下文中解释图9中的电路的操作。通过晶体管Q1控制从电源电压端子1供给负载2的电源电压的导通/切断状态之间的切换。即，通过从控制电路5输出的控制信号控制晶体管Q1的源极和漏极之间的连接。

由于晶体管Q1和Q2在结构上相互类似(只有尺寸是不同的，并且每单位沟道宽度的特性是等同的)，流过晶体管Q2的电流随着流过晶体管Q1的电流的增加基于晶体管Q1和Q2之间的相似比而增加(例如，如果流过晶体管Q1的电流是10A并且相似比是10000∶1，那么流过晶体管Q2的电流变成10A/10000＝1mA)。结果，结点7处的电势Vs和结点11处的电势V1上升。即，当晶体管Q4被导通时，流过其的电流变大。注意的是，晶体管Q3和Q4在结构上相互类似。

当在该晶体管Q4的源极和漏极之间流动的电流超过由阈值电流输出装置10建立的阈值电流Iref2(例如，50uA)时，通过结点12输出的过电流检测信号被从高电平转换成低电平。因此，负载驱动电路能够确定流入负载的电流处于过电流状态。

另一方面，当流过晶体管Q1的电流小时，在晶体管Q4被导通时流动的电流小于阈值电流Iref2。这时，通过结点12输出的过电流检测信号保持在高电平状态下。因此，负载驱动电路能够确定流入负载的电流不是处于过电流状态下。

注意的是，如日本未经审查的专利申请公开No.2005-039573中所示，除了晶体管Q1和Q2之间的关系和晶体管Q3和Q4之间的关系之外，输出信号Iref1的恒流输出装置9和输出信号Iref2的阈值电流输出装置10在结构上相互类似。