JP7036084B2 - 電流センス回路 - Google Patents

Description

本開示は、電流センス回路に関する。

従来、電流センス回路の一例として、特許文献１に開示された電流検出回路がある。この電流検出回路は、パワーＭＯＳに並列にセンスＭＯＳが設けられており、オペアンプを含むフィードバック回路により両ＭＯＳの端子間電圧を一定にする。

特開平０９－１４５７４９号公報

ところで、電流センス回路は、複数チャンネルの電流を検出する構成が考えられる。特許文献１に開示されている電流検出回路は、複数チャンネルの電流を検出する構成とした場合、チャンネル数分のオペアンプが必要になる。このため、電流検出回路は、オペアンプが増える分、体格が大きくなるという問題がある。

本開示は、上記問題点に鑑みなされたものであり、体格が大きくなることを抑制できる電流センス回路を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本開示は、
オンすることで負荷に電力を供給する駆動スイッチ（１１、２１）と、駆動スイッチに並列接続され駆動スイッチに流れる電流を検出するための検出スイッチ（１２、２２）とを有する複数のチャンネル（１、１ａ、２、２ａ）と、
各検出スイッチと接続された検出端子（３０）と、
第１入力端子に各駆動スイッチの負荷側の電極が接続され、第２入力端子に各検出スイッチの検出端子側の電極が接続された一つのオペアンプ（４０）を含み、各チャンネルにおける駆動スイッチと検出スイッチの端子間電圧を揃えるフィードバック回路と、
各駆動スイッチの負荷側の電極と第１入力端子とに接続された、双方向の耐圧を有する複数の駆動側双方向スイッチ（１８、２８）と、を備え、
複数の駆動側双方向スイッチは、接続されている駆動スイッチが検出対象である対象駆動スイッチの場合にオンし、接続されている駆動スイッチが非検出対象である非対象駆動スイッチの場合にオフすることを特徴とする。

本開示は、このように制御される駆動側双方向スイッチを備えているため、検出対象のチャンネルにおける電流を検出する際に、非検出対象のチャンネルの干渉を抑制できる。このため、本開示は、一つのオペアンプを複数のチャンネルで共有することができる。よって、本開示は、複数のチャンネルのそれぞれにオペアンプが設けられている構成よりも体格が大型化することを抑制できる。

なお、特許請求の範囲、およびこの項に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。

第１実施形態における電流センス回路の概略構成を示す回路図である。 第１実施形態における電流センス回路の動作を示すタイミングチャートである。 第１実施形態における電流センス回路の概略構成を示す素子レイアウト図である。 第２実施形態における電流センス回路の概略構成を示す回路図である。 第２実施形態における第１チャンネル側の制御回路の概略構成を示す回路図である。 第２実施形態における第２チャンネル側の制御回路の概略構成を示す回路図である。 第２実施形態における電流センス回路の概略構成を示す素子レイアウト図である。

以下において、図面を参照しながら、本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において、先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において、構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を参照し適用することができる。

（第１実施形態）
図１～図３を用いて、本実施形態の電流センス回路１００に関して説明する。電流センス回路１００は、複数の負荷３１０、３２０を駆動する駆動スイッチ１１、２１に流れる電流を検出するための回路である。このため、電流センス回路１００は、複数チャンネルの電流を検出するための回路と言える。本実施形態では、一例として、２チャンネルの電流を検出する回路を採用している。しかしながら、本開示は、これに限定されず、３チャンネル以上の電流を検出する回路であっても採用できる。

まず、図１、図３を用いて、電流センス回路１００の構成に関して説明する。電流センス回路１００は、レベルシフト回路９１、ゲートドライバ９２、マイコン２００、第１負荷３１０、第２負荷３２０と電気的に接続されている。しかしながら、本開示は、レベルシフト回路９１、ゲートドライバ９２を備えた電流センス回路１００であっても採用できる。なお、以下においては、電気的に接続されていることを単に接続されていると記載する。

レベルシフト回路９１は、電流センス回路１００の第１イネーブル端子１７および第２イネーブル端子２７と接続されている。レベルシフト回路９１は、第１イネーブル端子１７を介して、後程説明する第１駆動側素子１８および第１検出側素子１９のゲート電極に接続されている。レベルシフト回路９１は、第１イネーブル端子１７を介して、第１駆動側素子１８および第１検出側素子１９をオンオフするイネーブル信号を出力する。

また、レベルシフト回路９１は、第２イネーブル端子２７を介して、第２駆動側素子２８および第２検出側素子２９のゲート電極に接続されている。レベルシフト回路９１は、第２イネーブル端子２７を介して、第２駆動側素子２８および第２検出側素子２９をオンオフするイネーブル信号を出力する。

ゲートドライバ９２は、電流センス回路１００の第１ゲート端子１３および第２ゲート端子２３と接続されている。ゲートドライバ９２は、第１ゲート端子１３を介して、後程説明する第１駆動スイッチ１１および第１検出スイッチ１２のゲート電極に接続されている。ゲートドライバ９２は、第１ゲート端子１３を介して、第１駆動スイッチ１１および第１検出スイッチ１２をオンオフする制御信号を出力する。

また、ゲートドライバ９２は、第２ゲート端子２３を介して、後程説明する第２駆動スイッチ２１および第２検出スイッチ２２のゲート電極に接続されている。ゲートドライバ９２は、第２ゲート端子２３を介して、第２駆動スイッチ２１および第２検出スイッチ２２をオンオフする制御信号を出力する。

マイコン２００は、電流センス回路１００の電流検出端子３０と接続されている。マイコン２００は、例えばＡＤ端子に、電流検出端子３０が接続されている。マイコン２００は、電流検出端子３０を介して、電流の検出値が入力される。電流検出端子３０は、各検出スイッチ１２、２２のソース電極と接続されている。詳述すると、電流検出端子３０は、第１出力段スイッチ１５を介して、第１検出スイッチ１２のソース電極と接続されている。電流検出端子３０は、第２出力段スイッチ２５を介して、第２検出スイッチ２２のソース電極と接続されている。

マイコン２００は、レベルシフト回路９１やゲートドライバ９２を駆動制御することができる。この場合、レベルシフト回路９１は、マイコン２００からの指示に応じてイネーブル信号を出力する。同様に、ゲートドライバ９２は、マイコン２００からの指示に応じて制御信号を出力する。

また、電流検出端子３０は、電流検出抵抗３１を介してグランドに接続されている。電流センス回路１００は、センス電流ＩＳを電圧変換した検出値をマイコン２００のＡＤ端子に返す。マイコン２００は、例えば、検出値を元に、負荷３１０、３２０の異常（オープンやショート）を判断する。さらに、マイコン２００は、検出値に基づいて異常と判断した場合に、負荷電流が過大な場合（ショート）は負荷３１０、３２０の駆動を停止するように指示することで、システムや電流センス回路１００を保護することができる。また、マイコン２００は、検出値に基づいて異常と判断した場合に、負荷電流が過小な場合（オープン）はシステムに負荷の異常をダイアグ等で知らせることができる。

第１負荷３１０は、電流センス回路１００の第１出力端子１４と接続されている。第１負荷３１０は、一方の端子が第１出力端子１４に接続され、他方の端子がグランドに接続されている。第１出力端子１４は、第１駆動スイッチ１１のソース電極に接続されている。

第２負荷３２０は、電流センス回路１００の第２出力端子２４と接続されている。第２負荷３２０は、一方の端子が第２出力端子２４に接続され、他方の端子がグランドに接続されている。第２出力端子２４は、第２駆動スイッチ２１のソース電極に接続されている。

本実施形態では、第１負荷３１０および第２負荷３２０の一例としてライトを採用している。しかしながら、本開示は、これに限定されず、モータなどであっても採用できる。

電流センス回路１００は、駆動スイッチ１１、２１と、検出スイッチ１２、２２とを有する複数のチャンネル１、２を備えている。第１チャンネル１は、オンすることで第１負荷３１０に電力を供給する第１駆動スイッチ１１と、第１駆動スイッチ１１に並列接続され第１駆動スイッチ１１に流れる電流（駆動電流）を検出するための第１検出スイッチ１２とを有している。さらに、第１チャンネル１は、第１出力段スイッチ１５を有しているとみなせる。なお、駆動電流は、負荷電流とも言える。

本実施形態では、第１駆動スイッチ１１および第１検出スイッチ１２として、ＮチャネルのＭＯＳＦＥＴを採用している。本実施形態では、第１出力段スイッチ１５として、ＰチャネルのＭＯＳＦＥＴを採用している。しかしながら、本開示は、これに限定されずＩＧＢＴなどであっても採用できる。また、この点は、第２駆動スイッチ２１および第２検出スイッチ２２に関しても同様である。

第１駆動スイッチ１１と第１検出スイッチ１２は、同じ半導体チップに形成されている。第１検出スイッチ１２は、第１駆動スイッチ１１と同一構造を有しつつ、その面積が第１駆動スイッチ１１とに流れる電流と検出する電流に応じて設定されている。第１検出スイッチ１２の面積は、第１駆動スイッチ１１の面積の数千～数万分の一となっている。つまり、第１検出スイッチ１２には、第１駆動スイッチ１１に流れる駆動電流に対応したセンス電流ＩＳが流れる。

第１駆動スイッチ１１および第１検出スイッチ１２は、ドレイン電極が電源ＶＣＣに接続され、ゲート電極が第１ゲート端子１３に接続されている。このように、第１駆動スイッチ１１および第１検出スイッチ１２は、ゲート電極が共通の第１ゲート端子１３に接続されている。このため、第１駆動スイッチ１１および第１検出スイッチ１２は、同じタイミングでオンし、同じタイミングでオフする。

第１駆動スイッチ１１は、ソース電極が第１出力端子１４に接続されている。一方、第１検出スイッチ１２は、ソース電極が第１出力段スイッチ１５のソース電極に接続されている。第１出力段スイッチ１５は、ゲート電極が第１結合抵抗８１を介してオペアンプ４０の出力端子に接続されており、ドレイン電極が電流検出端子３０に接続されている。

第１出力段スイッチ１５は、第１検出スイッチ１２による検出値を電流検出端子３０から出力するか否かを切り替えるスイッチである。第２チャンネル２には、第１出力段スイッチ１５と同様の第２出力段スイッチ２５が設けられている。このため、各出力段スイッチ１５、２５は、各検出スイッチ１２、２２に個別に接続されており、各検出スイッチ１２、２２の電流検出端子３０側の電極と電流検出端子３０とに接続されていると言える。各出力段スイッチ１５、２５は、電流検出端子３０から検出値を出力するチャンネルを切り替えるスイッチとも言える。

第２チャンネル２は、オンすることで第２負荷３２０に電力を供給する第２駆動スイッチ２１と、第２駆動スイッチ２１に並列接続され第２駆動スイッチ２１に流れる電流を検出するための第２検出スイッチ２２とを有している。さらに、第２チャンネル２は、第２出力段スイッチ２５を有しているとみなせる。第２チャンネル２は、第１チャンネル１と同様に構成されている。このため、第２チャンネル２の各構成要素に関しては、第１チャンネル１の各構成要素の説明を参照できる。

電流検出端子３０は、第１検出スイッチ１２と第２検出スイッチ２２とに共通に設けられている。つまり、電流センス回路１００は、複数のチャンネル１、２に対して一つの電流検出端子３０を備えていると言える。よって、電流センス回路１００は、各チャンネル１、２検出値を同時に出力することができず、異なるタイミングで出力することになる。

また、電流センス回路１００は、電流検出端子３０が第１検出スイッチ１２と第２検出スイッチ２２とに共通に設けられた構成とすることで、マイコン２００のＡＤ端子を減らすことができる。つまり、電流センス回路１００は、各検出スイッチ１２、２２のそれぞれに対応する電流検出端子３０を備えている場合、マイコン２００のＡＤ端子が二つ必要になる。しかしながら、電流センス回路１００は、マイコン２００の一つのＡＤ端子と接続するだけで、両チャンネルの検出値をマイコン２００に出力することができる。

また、電流センス回路１００は、第１チャンネル１に対応して設けられた第１チャンネル側回路として、第１切替スイッチ１６、第１インバータ１６ａ、第１駆動側素子１８、第１検出側素子１９を備えている。同様に、電流センス回路１００は、第２チャンネル２に対応して設けられた第２チャンネル側回路として、第２切替スイッチ２６、第２インバータ２６ａ、第２駆動側素子２８、第２検出側素子２９を備えている。第１チャンネル側回路と第２チャンネル側回路は、同様に構成されている。このため、ここでは、主に、第１チャンネル側回路を代表例として説明する。

第１切替スイッチ１６は、レベルシフト回路９１からのイネーブル信号に応じて、第１出力段スイッチ１５のオンオフを切り替えるスイッチである。第１切替スイッチ１６は、第１インバータ１６ａを介して、第１イネーブル端子１７と接続されている。本実施形態では、第１切替スイッチ１６として、ＰチャネルのＭＯＳＦＥＴを採用している。

第１切替スイッチ１６は、ゲート電極に第１インバータ１６ａが接続されている。よって、第１切替スイッチ１６は、第１インバータ１６ａを介してイネーブル信号がゲート電極に印加される。また、第１切替スイッチ１６は、ソース電極が電源ＶＣＣに接続され、ドレイン電極が第１出力段スイッチ１５のゲート電極に接続されている。このため、第１切替スイッチ１６は、第１駆動側素子１８や第１検出側素子１９と、同じタイミングで異なるイネーブル信号が印加される。

第１駆動側素子１８は、双方向の耐圧を有する駆動側双方向スイッチに相当する。第１駆動側素子１８は、第１駆動スイッチ１１の負荷側の電極（ソース電極）と、オペアンプ４０の第１入力端子とに接続されている。

詳述すると、第１駆動側素子１８は、二つのＰチャネルＭＯＳＦＥＴを有し、各ＰチャネルＭＯＳＦＥＴのソース電極同士を接続させて双方向耐圧としている。第１駆動側素子１８は、一方のＰチャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン電極がオペアンプ４０に接続され、他方のＰチャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン電極が第１駆動側抵抗５１を介して第１出力端子１４に接続されている。また、第１駆動側素子１８は、両ＰチャネルＭＯＳＦＥＴのゲート電極が第１イネーブル端子１７に接続されている。なお、第２駆動側素子２８は、第２駆動側抵抗６１を介して第２出力端子２４に接続されている。

本実施形態では、各ＰチャネルＭＯＳＦＥＴを保護するために、ツェナーダイオードを備えた第１駆動側素子１８を採用している。しかしながら、本開示は、これに限定されず、ツェナーダイオードを備えていなくもてよい。

第１駆動側素子１８は、第１駆動スイッチ１１のソース電圧をオペアンプ４０に入力するか否かを切り替えるためのスイッチである。第１駆動側素子１８は、第１駆動スイッチ１１が検出対象の場合にオンされ、第２駆動スイッチ２１が検出対象の場合にオフされる。つまり、第１駆動スイッチ１１が検出対象の場合、電流センス回路１００は、第１駆動側素子１８がオンし、第２駆動側素子２８がオフする。一方、第２駆動スイッチ２１が検出対象の場合、電流センス回路１００は、第１駆動側素子１８がオフし、第２駆動側素子２８がオンする。

なお、第１駆動スイッチ１１は、自身が検出対象の場合は対象駆動スイッチに相当し、第２駆動スイッチ２１が検出対象の場合は非対象駆動スイッチに相当する。また、第１検出スイッチ１２は、第１駆動スイッチ１１が対象駆動スイッチの場合は対象検出スイッチ、第２駆動スイッチ２１が対象駆動スイッチの場合は非対象検出スイッチと言える。

第１駆動側素子１８は、第２駆動スイッチ２１が検出対象の場合、すなわち、第１駆動スイッチ１１が非対象駆動スイッチの場合に、第１チャンネル１による干渉を抑制するために双方向耐圧としている。つまり、第１駆動側素子１８は、検出対象である第２駆動スイッチ２１の検出結果に影響を及ぼさないように双方向耐圧としていると言える。また、第１駆動側素子１８は、第１駆動スイッチ１１が非対象駆動スイッチの場合に、確実にオフするために双方向耐圧としていると言える。

また、電流センス回路１００は、第２駆動スイッチ２１が検出対象の場合、第２駆動側素子２８にオンを示すイネーブル信号が入力され、第１駆動側素子１８にオフを示すイネーブル信号が入力される。このとき、第１駆動側素子１８は、双方向耐圧であるため、第１駆動側素子１８を確実にオフすることができる。よって、オペアンプ４０は、第１チャンネル１の影響を受けずに、第１入力端子に第２駆動スイッチ２１のソース電圧が入力される。つまり、第１駆動側素子１８は、双方向耐圧であるため、第１入力端子に入力される第２駆動スイッチ２１のソース電圧に、第１駆動スイッチ１１のソース電圧が重畳することを抑制できる。なお、オペアンプ４０に関しては、後程説明する。

第１検出側素子１９は、双方向の耐圧を有する検出側双方向スイッチに相当する。第１検出側素子１９は、第１検出スイッチ１２の電流検出端子３０側の電極（ソース電極）と、オペアンプ４０の第２入力端子とに接続されている。

詳述すると、第１検出側素子１９は、二つのＰチャネルＭＯＳＦＥＴを有し、各ＰチャネルＭＯＳＦＥＴのソース電極同士を接続させて双方向耐圧としている。第１検出側素子１９は、一方のＰチャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン電極がオペアンプ４０に接続され、他方のＰチャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン電極が第１検出側抵抗５２を介して、第１出力段スイッチ１５のソース電極に接続されている。つまり、第１検出側素子１９は、第１検出側抵抗５２、第１出力段スイッチ１５を介して電流検出端子３０に接続されている。また、第１駆動側素子１８は、両ＰチャネルＭＯＳＦＥＴのゲート電極が第１イネーブル端子１７に接続されている。なお、第２検出側素子２９は、第２検出側抵抗６２、第２出力段スイッチ２５を介して電流検出端子３０に接続されている。

第１駆動側素子１８と第１検出側素子１９は、各ゲート電極が共通の第１イネーブル端子１７に接続されている。このため、第１駆動側素子１８と第１検出側素子１９は、同じタイミングで同じイネーブル信号が印加される。

なお、本実施形態では、各ＰチャネルＭＯＳＦＥＴを保護するために、ツェナーダイオードを備えた第１検出側素子１９を採用している。しかしながら、本開示は、これに限定されず、ツェナーダイオードを備えていなくもてよい。

第１検出側素子１９は、第１検出スイッチ１２のソース電圧をオペアンプ４０に入力するか否かを切り替えるためのスイッチである。第１検出側素子１９は、第１駆動スイッチ１１が検出対象の場合にオンされ、第２駆動スイッチ２１が検出対象の場合にオフされる。つまり、第１駆動スイッチ１１が検出対象の場合、電流センス回路１００は、第１検出側素子１９がオンし、第２検出側素子２９がオフする。一方、第２駆動スイッチ２１が検出対象の場合、電流センス回路１００は、第１検出側素子１９がオフし、第２検出側素子２９がオンする。

第１検出側素子１９は、第２駆動スイッチ２１が検出対象の場合、すなわち、第１駆動スイッチ１１が非対象駆動スイッチの場合に、第１チャンネル１による干渉を抑制するために双方向耐圧としている。つまり、第１検出側素子１９は、検出対象である第２駆動スイッチ２１の検出結果に影響を及ぼさないように双方向耐圧としていると言える。また、第１検出側素子１９は、第１駆動スイッチ１１が非対象駆動スイッチの場合に、確実にオフするために双方向耐圧としていると言える。

また、電流センス回路１００は、第２検出スイッチ２２が検出対象の場合、第２検出側素子２９にオンを示すイネーブル信号が入力され、第１検出側素子１９にオフを示すディスエーブル信号が入力される。このとき、第１検出側素子１９は、双方向耐圧であるため、第１検出側素子１９を確実にオフすることができる。よって、オペアンプ４０は、第１チャンネル１の影響を受けずに、第２入力端子に第２検出スイッチ２２のソース電圧が入力される。つまり、第１検出側素子１９は、双方向耐圧であるため、第２入力端子に入力される第２検出スイッチ２２のソース電圧に、第１検出スイッチ１２のソース電圧が重畳することを抑制できる。

なお、本実施形態では、駆動側素子１８、２８と、検出側素子１９、２９の両方を備えた例を採用している。しかしながら、本開示は、少なくとも駆動側素子１８、２８を備えていればよい。

さらに、電流センス回路１００は、電流検出端子３０と、各チャンネルにおける駆動スイッチ１１、２１と検出スイッチ１２、２２の端子間電圧を揃えるフィードバック回路とを備えている。詳述すると、フィードバック回路は、第１駆動スイッチ１１と第１検出スイッチ１２の端子間電圧を揃えるとともに、第２駆動スイッチ２１と第２検出スイッチ２２の端子間電圧を揃える。

フィードバック回路は、上記オペアンプ４０を含んでいる。オペアンプ４０は、電源ＶＣＣと、電流センス回路１００の内部低圧電圧との間に接続されて動作する。また、オペアンプ４０は、上記のように、第１入力端子と第２入力端子と出力端子とを備えている。第１入力端子には、各駆動スイッチ１１、２１の負荷３１０、３２０側の電極が接続されている。一方、第２入力端子には、各検出スイッチ１２、２２の電流検出端子３０側の電極が接続されている。そして、出力端子は、出力段スイッチ１５、２５のゲート電極に接続されている。

このように、電流センス回路１００は、第１チャンネル１と第２チャンネル２に共通に設けられたオペアンプ４０を備えている。つまり、電流センス回路１００は、二つのチャンネル１、２で共有できる一つのオペアンプ４０を備えている。なお、オペアンプ４０は、電流センスアンプと言い換えることもできる。

オペアンプ４０は、第１入力端子と電源ＶＣＣとの間に第１保護素子７１が接続されており、第２入力端子と電源ＶＣＣとの間に第２保護素子７２が接続されている。各保護素子７１、７２は、ツェナーダイオードを採用している。各保護素子７１、７２は、オペアンプ４０に印加される電圧を、内部低圧電圧を基準とした電圧を超えない範囲に維持することで、オペアンプ４０を保護する。

電流センス回路１００は、両保護素子７１、７２を備えることで、低い耐圧のオペアンプ４０を採用することができる。つまり、電流センス回路１００は、オペアンプ４０として、内部低圧電圧を基準とした電圧に対応した低耐圧のものを採用でき、グランドを基準とした電圧に対応した高耐圧のものを採用する必要がない。なお、両保護素子７１、７２は、保護回路に相当する。しかしながら、本開示は、両保護素子７１、７２を備えていなくてもよい。

なお、フィードバック回路は、駆動側素子１８、２８と、検出側素子１９、２９を含んでいるとみなすこともできる。また、フィードバック回路は、駆動側抵抗５１、６１と、検出側抵抗５２、６２を含んでいるとみなすこともできる。さらに、フィードバック回路は、出力段スイッチ１５、２５や、結合抵抗８１、８２を含んでいるとみなすこともできる。

また、本実施形態では、オペアンプ４０の出力端子と各出力段スイッチ１５、２５のゲート電極（制御端子）とに接続された第１結合抵抗８１、第２結合抵抗８２を備えた電流センス回路１００を採用している。つまり、電流センス回路１００は、第１出力段スイッチ１５と第２出力段スイッチ２５を第１結合抵抗８１と第２結合抵抗８２で抵抗結合させている。しかしながら、本開示は、結合抵抗８１、８２を備えていなくてもよい。なお、結合抵抗８１、８２は、抵抗素子に相当する。電流センス回路１００は、抵抗結合を備えることで、各出力段スイッチ１５、２５と電流検出端子３０の間にマルチプレクサに代表されるスイッチ素子が不要となる。つまり、電流センス回路１００は、第１出力段スイッチ１５をオンさせるときは、第２結合抵抗８２と第２出力段スイッチ２５のゲートの間にある第２切替スイッチ２６をオンさせることで、第２出力段スイッチ２５をオフさせることできる。このため、電流センス回路１００は、第２出力段スイッチ２５と電流検出端子３０の間にスイッチ素子が不要となる。なお、結合抵抗８１、８２が無いと、各出力段スイッチ１５、２５のゲート電位は同電位となり、各出力段スイッチ１５、２５をそれぞれ制御することができなくなる。

図３に示すように、電流センス回路１００は、上記のように説明した各構成要素を、対称性を持たせた素子レイアウトにすると好ましい。つまり、電流センス回路１００は、各チャンネル１、２間において共通に有する構成要素に、対称性をもたせると好ましい。これによって、電流センス回路１００は、第１チャンネル１と第２チャンネル２との間の特性差を抑えることができる。

ここで、図２を用いて、電流センス回路１００の動作に関して説明する。なお、本実施形態では、タイムチャートをわかりやすくするために、第１駆動スイッチ１１と第２駆動スイッチ２１とのでレベルを異ならせている。しかしながら、本開示は、これに限定されない。図２では、タイミングｔ１で第１駆動スイッチ１１がオンされ、タイミングｔ２で第２駆動スイッチ２１がオンされた例を採用している。よって、電流センス回路１００は、タイミングｔ１から第１駆動スイッチ１１に駆動電流が流れ、タイミングｔ２から第２駆動スイッチ２１に駆動電流が流れる。

まず、第１チャンネル１の駆動電流を検出する場合に関して説明する。タイミングｔ３で第１イネーブル端子１７をローレベル（Ｌ）とする。このとき、第２イネーブル端子２７はハイレベル（Ｈ）とする。ここでは、タイミングｔ３とタイミングｔ４の期間で、第１チャンネル１の駆動電流を検出する例を採用している。

電流センス回路１００は、第１イネーブル端子１７がＬとなることで、第１切替スイッチ１６がオフし、第１出力段スイッチ１５がオンする。これによって、電流センス回路１００は、第１検出スイッチ１２によるセンス電流ＩＳを出力する。つまり、電流センス回路１００は、第１駆動スイッチ１１に流れる電流に対応した検出値を電流検出端子３０から出力する。

このとき、第２イネーブル端子２７はＨであるため、電流センス回路１００は、第２切替スイッチ２６がオンし、第２出力段スイッチ２５がオフする。このため、電流センス回路１００は、第２検出スイッチ２２によるセンス電流ＩＳの出力を停止することができる。

また、電流センス回路１００は、第１イネーブル端子１７がＬとなることで、第１駆動側素子１８と第１検出側素子１９がオンする。これによって、オペアンプ４０は、第１入力端子に第１駆動側素子１８のソース電圧が入力され、第２入力端子に第１検出側素子１９のソース電圧が入力される。

一方、第２イネーブル端子２７はＨであるため、電流センス回路１００は、第２駆動側素子２８と第２検出側素子２９とがオフする。第２駆動側素子２８と第２検出側素子２９は、上記のように双方向耐圧であるため、第２イネーブル端子２７がＨとなることで確実にオフする。このため、電流センス回路１００は、第２チャンネル２の干渉を防止しながら、第１検出スイッチ１２によるセンス電流ＩＳを出力することができる。

そして、タイミングｔ４で第１イネーブル端子１７をＨとする。これによって、電流センス回路１００は、第１切替スイッチ１６がオンし、第１出力段スイッチ１５がオフする。

次に、第２チャンネル２の駆動電流を検出する場合に関して説明する。タイミングｔ５で第２イネーブル端子２７をＬとする。このとき、第１イネーブル端子１７はハイレベルＨとする。ここでは、タイミングｔ５とタイミングｔ６の期間で、第２チャンネル２の駆動電流を検出する例を採用している。

電流センス回路１００は、第２イネーブル端子２７がＬとなることで、第２切替スイッチ２６がオフし、第２出力段スイッチ２５がオンする。これによって、電流センス回路１００は、第２検出スイッチ２２によるセンス電流ＩＳを出力する。つまり、電流センス回路１００は、第２駆動スイッチ２１に流れる電流に対応した検出値を電流検出端子３０から出力する。

このとき、第１イネーブル端子１７はＨであるため、電流センス回路１００は、第１切替スイッチ１６がオンし、第１出力段スイッチ１５がオフする。このため、電流センス回路１００は、第１検出スイッチ１２によるセンス電流ＩＳの出力を停止することができる。

また、電流センス回路１００は、第２イネーブル端子２７がＬとなることで、第２駆動側素子２８と第２検出側素子２９がオンする。これによって、オペアンプ４０は、第１入力端子に第２駆動側素子２８のソース電圧が入力され、第２入力端子に第２検出側素子２９のソース電圧が入力される。

一方、第１イネーブル端子１７はＨであるため、電流センス回路１００は、第１駆動側素子１８と第１検出側素子１９とがオフする。第１駆動側素子１８と第１検出側素子１９は、上記のように双方向耐圧であるため、第１イネーブル端子１７がＨとなることで確実にオフする。このため、電流センス回路１００は、第１チャンネル１の干渉を防止しながら、第２検出スイッチ２２によるセンス電流ＩＳを出力することができる。

そして、タイミングｔ６で第２イネーブル端子２７をＨとする。これによって、電流センス回路１００は、第２切替スイッチ２６がオンし、第２出力段スイッチ２５がオフする。

電流センス回路１００は、上記のように制御される駆動側素子１８、２８を備えているため、検出対象のチャンネルにおける電流を検出する際に、非検出対象のチャンネルの干渉を抑制できる。このため、電流センス回路１００は、一つのオペアンプ４０を複数のチャンネル１、２で共有することができる。よって、電流センス回路１００は、複数のチャンネル１、２のそれぞれにオペアンプ４０が設けられている構成よりも体格が大型化することを抑制できる。

また、電流センス回路１００は、複数のチャンネル１、２のそれぞれにオペアンプ４０が設けられている構成よりも、オペアンプ４０のトリミング等の調整時間も短縮できる。これに伴って、電流センス回路１００は、コストを低減することができる。さらに、電流センス回路１００は、検査時間（コスト）増大することを抑制できる。

さらに、電流センス回路１００は、駆動側素子１８、２８に加えて、検出側素子１９、２９を備えている。このため、電流センス回路１００は、検出対象のチャンネルにおける電流を検出する際に、非検出対象のチャンネルの干渉をより一層抑制できる。

なお、電流センス回路１００は、出力段スイッチ１５、２５と電流検出端子３０との間に、マルチプレクサを備えていてもよい。つまり、電流センス回路１００は、マルチプレクサによって、第１検出スイッチ１２と第２検出スイッチ２２のうちいずれか一方のみを電流検出端子３０に接続させる構成であってもよい。

以上、本開示の好ましい実施形態について説明した。しかしながら、本開示は、上記実施形態に何ら制限されることはなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能である。

（第２実施形態）
図４～図７を用いて、第２実施形態における電流センス回路１００ａに関して説明する。本実施形態では、電流センス回路１００ａにおける電流センス回路１００との相違点を中心に説明する。電流センス回路１００ａは、主に、制御回路１２ａ、２２ａを備える点が電流センス回路１００と異なる。

図４に示すように、電流センス回路１００ａは、第１チャンネル１ａと第２チャンネル２ａとを備えている。

第１チャンネル１ａは、第１チャンネル１の構成に加えて、第１制御回路１２ａと第１ソース端子１２ｂを備えている。第１制御回路１２ａは、第１検出スイッチ１２に接続され、第１検出スイッチ１２のみをオンオフする回路である。第１制御回路１２ａは、第１ゲート端子１３と第１検出スイッチ１２のゲート電極との間に設けられている。また、第１制御回路１２ａは、第１イネーブル端子１７と第２イネーブル端子２７との接続されている。第１ソース端子１２ｂは、第１検出スイッチ１２のソース電極と第１制御回路１２ａに接続されている。

第２チャンネル２ａは、第２チャンネル２の構成に加えて、第２制御回路２２ａと第２ソース端子２２ｂを備えている。なお、電流センス回路１００ａは、各検出スイッチ１２、２２に個別に接続され、検出スイッチ１２、２２のみをオンオフする複数の制御回路１２ａ、２２ａを備えている。第１チャンネル１ａと第２チャンネル２ａは、同様の構成を有している。よって、第２チャンネル２ａに関しては、第１チャンネル１ａの説明を参照できる。

電流センス回路１００ａは、検出切替スイッチ９ａ、検出側抵抗９ｂ、検出イネーブル端子９ｃを備えている。検出切替スイッチ９ａは、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴを採用している。検出切替スイッチ９ａは、ゲート電極が検出イネーブル端子９ｃに接続されており、ソース電極がオペアンプ４０の第２入力端子に接続されている。また、検出切替スイッチ９ａは、ドレイン電極が検出側抵抗９ｂを介して、各チャンネル１ａ、２ａのソース端子１２ｂ、２２ｂに接続されている。

検出イネーブル端子９ｃは、レベルシフト回路９１に接続されている。検出イネーブル端子９ｃは、検出切替スイッチ９ａに加えて、第１インバータ１６ａにも接続されている。よって、検出切替スイッチ９ａと第１切替スイッチ１６のゲート電極には、イネーブル信号が入力される。

また、電流センス回路１００ａは、切替スイッチとインバータとして、第１切替スイッチ１６と第１インバータ１６ａのみを備えている。このため、電流センス回路１００ａは、第２切替スイッチ２６と第２インバータ２６ａを備えていない。また、電流センス回路１００ａは、出力段スイッチとして、第１出力段スイッチ１５のみを備えている。つまり、電流センス回路１００ａは、第２出力段スイッチ２５を備えていない。

さらに、電流センス回路１００ａは、駆動側素子１８、２８を備えているが、検出側素子１９、２９を備えていない。これは、電流センス回路１００ａは、制御回路１２ａ、２２ａによって、各検出スイッチ１２、２２を確実にオフすることができるので、検出側素子１９、２９を必要としないためである。

次に、図５、図６を用いて、各制御回路１２ａ、２２ａの構成に関して説明する。第１制御回路１２ａは、例えば図５に示すような構成を採用することができる。一方、第２制御回路２２ａは、例えば図６に示すような構成を採用することができる。

第１制御回路１２ａは、第１スイッチ１２ａ１、第２スイッチ１２ａ２、第３スイッチ１２ａ３、第４スイッチ１２ａ４、第１制御インバータ１２ａ５、第２制御インバータ１２ａ６を備えている。一方、第２制御回路２２ａは、第１スイッチ２２ａ１、第２スイッチ２２ａ２、第３スイッチ２２ａ３、第４スイッチ２２ａ４を備えている。このように、第１制御回路１２ａは、第２制御回路２２ａの構成に加えて第１制御インバータ１２ａ５、第２制御インバータ１２ａ６を備えている。

なお、図７に示すように、電流センス回路１００ａは、電流センス回路１００と同様、各構成要素を、対称性を持たせた素子レイアウトにすると好ましい。

ここで、電流センス回路１００ａの動作に関して説明する。ここでは、主に、各制御回路１２ａ、２２ａの動作に関して説明する。

まず、第１チャンネル１ａの駆動電流を検出する場合、第１イネーブル端子１７がＬ、第２イネーブル端子２７がＨとなる。第１制御回路１２ａは、第１イネーブル端子１７がＬの場合に、第２スイッチ１２ａ２がオンし、これに伴って第１スイッチ１２ａ１がオンする。そして、第１制御回路１２ａは、第２イネーブル端子２７がＨの場合に、第４スイッチ１２ａ４がオフして、これに伴って、第３スイッチ１２ａ３がオフする。

一方、第２制御回路２２ａは、第１イネーブル端子１７がＬの場合に、第２スイッチ２２ａ２がオフし、これに伴って第１スイッチ２２ａ１がオフする。そして、第２制御回路２２ａは、第２イネーブル端子２７がＨの場合に、第４スイッチ１２ａ４がオンして、これに伴って、第３スイッチ１２ａ３がオンする。よって、第２検出スイッチ２２は、ゲートソース間がショートされてオフする。

この例の場合、第１駆動スイッチ１１が対象駆動スイッチ、第１検出スイッチ１２が象駆動スイッチと同じチャンネルの対象検出スイッチに相当する。また、第２駆動スイッチ２１が非対象駆動スイッチ、第２検出スイッチ２２が非対象駆動スイッチと同じチャンネルの非対象検出スイッチに相当する。

よって、制御回路１２ａ、２２ａは、接続されている検出スイッチ１２、２２が対象駆動スイッチと同じチャンネルの対象検出スイッチの場合に対象検出スイッチをオンする。また、制御回路１２ａ、２２ａは、接続されている検出スイッチが非対象駆動スイッチと同じチャンネルの非対象検出スイッチの場合に、非対象検出スイッチをオフする。

なお、第２チャンネル２ａの駆動電流を検出する場合は、第１イネーブル端子１７がＨ、第２イネーブル端子２７がＬとなる。これによって、各制御回路１２ａ、２２ａは、上記と反対の動作をする。そして、第１検出スイッチ１２は、ゲートソース間がショートされてオフする。

電流センス回路１００ａは、駆動側素子１８、２８を備えており、且つ、制御回路１２ａ、２２ａを備えているため、電流センス回路１００と同様の効果を奏することができる。

１，１ａ…第１チャンネル、１１…第１駆動スイッチ、１２…第１検出スイッチ、１２ａ…第１制御回路、１５…第１出力段スイッチ、１６…第１切替スイッチ、１６ａ…第１インバータ、１７…第１イネーブル端子、１８…第１駆動側素子、１９…第１検出側素子、９ａ…検出切替スイッチ、９ｂ…検出側抵抗、９ｃ…検出イネーブル端子、２，２ａ…第２チャンネル、２１…第２駆動スイッチ、２２…第２検出スイッチ、２２ａ…第２制御回路、２５…第２出力段スイッチ、２６…第２切替スイッチ、２６ａ…第２インバータ、２７…第２イネーブル端子、２８…第２駆動側素子、２９…第２検出側素子、３０…電流検出端子、３１…電流検出抵抗、４０…オペアンプ、５１…第１駆動側抵抗、５２…第１検出側抵抗、６１…第２駆動側抵抗、６２…第２検出側抵抗、８１…第１結合抵抗、８２…第２結合抵抗、１００，１００ａ…電流センス回路

Claims (6)

1. オンすることで負荷に電力を供給する駆動スイッチ（１１、２１）と、前記駆動スイッチに並列接続され前記駆動スイッチに流れる電流を検出するための検出スイッチ（１２、２２）とを有する複数のチャンネル（１、１ａ、２、２ａ）と、
   各検出スイッチと接続された検出端子（３０）と、
   第１入力端子に各駆動スイッチの前記負荷側の電極が接続され、第２入力端子に各検出スイッチの前記検出端子側の電極が接続された一つのオペアンプ（４０）を含み、各チャンネルにおける前記駆動スイッチと前記検出スイッチの端子間電圧を揃えるフィードバック回路と、
   各駆動スイッチの前記負荷側の電極と前記第１入力端子とに接続された、双方向の耐圧を有する複数の駆動側双方向スイッチ（１８、２８）と、を備え、
   複数の前記駆動側双方向スイッチは、接続されている前記駆動スイッチが検出対象である対象駆動スイッチの場合にオンし、接続されている前記駆動スイッチが非検出対象である非対象駆動スイッチの場合にオフする電流センス回路。
2. 各検出スイッチの前記検出端子側の電極と前記第２入力端子とに接続された、双方向の耐圧を有する複数の検出側双方向スイッチ（１９、２９）をさらに備え、
   複数の前記検出側双方向スイッチは、接続されている前記検出スイッチが前記対象駆動スイッチと同じチャンネルである場合にオンし、接続されている前記検出スイッチが前記非対象駆動スイッチと同じチャンネルである場合にオフする請求項１に記載の電流センス回路。
3. 各検出スイッチに個別に接続されており、各検出スイッチの前記検出端子側の電極と前記検出端子とに接続された複数の出力段スイッチ（１５、２５）と、
   前記オペアンプの出力端子と各出力段スイッチの制御端子とに接続された抵抗素子（８１、８２）と、をさらに備えている請求項２に記載の電流センス回路。
4. 各検出スイッチに個別に接続され、前記検出スイッチのみをオンオフする複数の制御回路（１２ａ、２２ａ）をさらに備え、
   複数の前記制御回路は、接続されている前記検出スイッチが前記対象駆動スイッチと同じチャンネルの対象検出スイッチの場合に、前記対象検出スイッチをオンし、接続されている前記検出スイッチが前記非対象駆動スイッチと同じチャンネルの非対象検出スイッチの場合に、前記非対象検出スイッチをオフする請求項１に記載の電流センス回路。
5. 前記検出端子は、複数の前記検出スイッチに共通に設けられている請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電流センス回路。
6. 前記オペアンプの保護回路（７１、７２）をさらに備えている請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電流センス回路。

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