JPH0817534B2 - Load drive circuit with protection circuit - Google Patents
Load drive circuit with protection circuitInfo
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- JPH0817534B2 JPH0817534B2 JP61065768A JP6576886A JPH0817534B2 JP H0817534 B2 JPH0817534 B2 JP H0817534B2 JP 61065768 A JP61065768 A JP 61065768A JP 6576886 A JP6576886 A JP 6576886A JP H0817534 B2 JPH0817534 B2 JP H0817534B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自動車制御機器、OA機器、オーディオ機器
等の各種電子装置の保護回路に関するものであり、特に
プランジャーソレノイドやリレースイッチ等を駆動する
ためのパワー出力回路を具備する半導体集積回路に適用
して好適な回路技術に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a protection circuit for various electronic devices such as automobile control equipment, OA equipment, and audio equipment, and particularly drives a plunger solenoid, a relay switch, and the like. The present invention relates to a circuit technology suitable for being applied to a semiconductor integrated circuit having a power output circuit for achieving the above.
近年、自動車の性能向上、安全性向上にマイクロコン
ピュータを用いたエレクトロニクス技術が不可欠のもの
になり、総合電子化が進んでいる。In recent years, electronic technology using a microcomputer has become indispensable for improving the performance and safety of automobiles, and integrated computerization is progressing.
マイクロコンピュータを使用した各制御系は、従来の
アナログ制御回路に比べてより高性能化が可能なため、
広範囲の装置に用いられるようになった。このため、マ
イクロコンピュータと各種アクチュエータ(ソレノイ
ド,リレー,ステッピングモータ,LED(ライトエミッテ
ィングダイオード),ヒータ)とのインターフェイスで
あるドライバー回路は、モノリシックICへと移行し、低
コスト,小型化,多機能化がせまられ、ますます重要度
が高まっている。Since each control system using a microcomputer can achieve higher performance than conventional analog control circuits,
It has come to be used in a wide range of devices. Therefore, the driver circuit, which is the interface between the microcomputer and various actuators (solenoids, relays, stepping motors, LEDs (light emitting diodes), heaters), has moved to monolithic ICs, resulting in low cost, miniaturization, and multi-functionality. It is becoming more and more important as it is becoming increasingly popular.
そして、上記自動車の電子制御を行うに際し、最も重
要なことは、安全性の確立と正確な制御であり、どちら
が欠けても事故につながるものである。When performing electronic control of the automobile, the most important things are establishment of safety and accurate control, and whichever is missing leads to an accident.
なお、自動車の電子制御については、「日経エレクト
ロニクス」(1978、1−23号、発行者日経マグロウヒル
社、pp60〜81)に記載されている。The electronic control of automobiles is described in "Nikkei Electronics" (1978, No. 1-23, publisher Nikkei McGraw-Hill, pp60-81).
本発明者等は、上記電子制御の安全性の向上並びに正
確な制御について検討した。以下は公知とされた技術で
はないが、本発明者等によって検討された技術であり、
その概要は次のとおりである。The present inventors have studied improvement of safety of electronic control and accurate control. The following is not a known technique, but a technique examined by the present inventors,
The outline is as follows.
第3図は自動車20におけるガソリン制御の一例を示す
ものであり、1はマイクロコンピュータ(CPU)、2は
電子装置(IC)であり、電磁弁3を制御してガソリンタ
ンク4(GAS)からエンジン5(ENGINE)に供給される
ガソリン量を制御するものである。FIG. 3 shows an example of gasoline control in the automobile 20, in which 1 is a microcomputer (CPU), 2 is an electronic device (IC), and the solenoid valve 3 is controlled to control the engine from the gasoline tank 4 (GAS). 5 (ENGINE) controls the amount of gasoline supplied.
上記電磁弁3の制御は、第4図に示すような出力回路
(トランジスタQ1)によって行われる。トランジスタQ1
のベースには、制御信号Vcが供給され、電磁弁3を駆動
するコイルLの通電が制御されて電磁弁3が制御され、
ガソリン量を制御するものである。制御用IC2には、負
荷ショートプロテクト機能(出力端がバッテリ電源Vcc
に接続されたときに、出力トランジスタを非動作とさせ
る機能)等の保護機能を付加することが必要である。The solenoid valve 3 is controlled by an output circuit (transistor Q 1 ) as shown in FIG. Transistor Q 1
A control signal Vc is supplied to the base of the solenoid valve 3, the energization of the coil L that drives the solenoid valve 3 is controlled, and the solenoid valve 3 is controlled.
It controls the amount of gasoline. The control IC2 has a load short-circuit protection function (the output end is battery power Vcc
It is necessary to add a protection function such as a function of making the output transistor non-operation when connected to the.
しかし、上記電子装置においてこの保護機能を付加す
るためには、以下の如き問題点を有していることが本発
明者等の検討により明らかにされた。However, in order to add this protection function to the above electronic device, the inventors of the present invention have clarified that the following problems are involved.
自動車においては、信号伝達ライン等にはかなり大き
なストレイキャパシティがつく。上記ストレイキャパシ
ティC1は、出力端子からみたとき第4図に点線で示すよ
うに接続される。In automobiles, signal transmission lines and the like have a considerably large stray capacity. The stray capacity C 1 is connected as shown by the dotted line in FIG. 4 when viewed from the output terminal.
従って、出力端子からみたとき、負荷は誘導性である
ことはもちろんのこと、容量性も有するようになる。正
常動作時において出力トランジスタQ1が入力信号VINに
対応してオン・オフするとコイルにより逆起電圧が発生
し、この電圧によりストレイキャパシティC1が充電され
て、出力端電圧が瞬時的ではあるが、一定の短い時間幅
をもって高電位に保持されることがある。出力端子の電
圧レベルの異常検出を行い、出力トランジスタQ1を保護
する保護回路の一例は、「アナログ集積回路」昭和57年
2月1日第4刷発行、発行所近代科学社、pp218〜230)
に記載されているが、単に出力端子の異常電圧を検出
し、異常時に出力トランジスタQ1を保護する方法では、
上述したような、ある程度の容量をもったコンデンサC
を駆動すると、その容量に起因して発生する電圧を、異
常電圧と誤認して出力トランジスタのシャットダウン動
作が行われてしまい、正常な負荷駆動動作が不能にな
る。かといって、過電圧プロテクト機能をもたせないと
出力端と電源がショートしたときなどに大電流が出力ト
ランジスタに流れ素子破壊が起こる。Therefore, when viewed from the output terminal, the load is not only inductive but also capacitive. In normal operation, when the output transistor Q 1 is turned on / off in response to the input signal V IN , a counter electromotive voltage is generated by the coil, and this voltage charges the stray capacity C 1 and the output end voltage is not instantaneous. However, it may be held at a high potential with a certain short time width. An example of a protection circuit that detects an abnormal voltage level at the output terminal and protects the output transistor Q 1 is "Analog Integrated Circuit" issued on February 1, 1982, the 4th edition of the issue, Publisher Modern Science Company, pp218-230. )
However, in the method of simply detecting an abnormal voltage at the output terminal and protecting the output transistor Q 1 in the event of an abnormality,
A capacitor C having a certain amount of capacitance as described above
When the drive circuit is driven, the voltage generated due to the capacitance is mistakenly recognized as an abnormal voltage, and the output transistor is shut down, so that the normal load driving operation becomes impossible. On the other hand, if the overvoltage protection function is not provided, a large current will flow to the output transistor when the output terminal and the power supply are short-circuited, resulting in element destruction.
本願において開示される発明のうちの代表的なものの
概要を簡単に述べれば、以下の通りである。The following is a brief description of the outline of the typical invention disclosed in the present application.
すなわち、出力端に発生する電圧異常が正常な駆動状
態において寄生容量に起因して一過的に起こったもので
あるのか、負荷ショート等の重大な異常であるのかを区
別する。そのために電圧プロテクト回路を常時ONさせる
のではなくてまず入力信号が印加されると、このタイミ
ングに応じて駆動トランジスタをオンさせ、その入力印
加タイミングから所定時間をおくらせて、電圧プロテク
ト回路を動作させる。That is, it is distinguished whether the voltage abnormality generated at the output end is a transient abnormality caused by the parasitic capacitance in a normal driving state or a serious abnormality such as a load short circuit. Therefore, when the input signal is first applied instead of turning on the voltage protect circuit all the time, the drive transistor is turned on according to this timing, and the voltage protect circuit is operated by delaying a predetermined time from the input application timing. Let
もし電圧異常が前述した如く正常の駆動状態における
寄生容量に起因する一過的なものであれば、駆動トラン
ジスタがオンしてからτ経過後には、その出力端電圧
は、寄生容量C1にチャージされていた電荷を駆動トラン
ジスタが放電するゆえにローレベルになっているはずで
あり、τ経過後に電圧プロテクト回路のうちの異常検出
回路が動作状態となっても、出力端は正常レベルである
から、保護回路はオンしない。ゆえに入力VINに対応し
て正常に負荷を駆動できる。If the voltage abnormality is transient due to the parasitic capacitance in the normal driving state as described above, after τ has elapsed since the driving transistor was turned on, the output terminal voltage is charged in the parasitic capacitance C 1 . It should be at a low level because the drive transistor discharges the electric charge that had been stored, and even if the abnormality detection circuit of the voltage protection circuit is activated after τ, the output terminal is at a normal level. The protection circuit does not turn on. Therefore, the load can be driven normally in accordance with the input V IN .
一方、仮に出力端にVccラインがショートしたのであ
れば、τ経過後に出力端は過電圧印加状態となっており
過電圧プロテクトが働き駆動トランジスタをオフさせ
る。このとき入力VINが印加されてからτ期間だけ駆動
トランジスタはオンするが、τを充分小とすればこの間
に駆動トランジスタを通過して流れるエネルギー量は少
なく駆動トランジスタ(素子)の破壊は起こらない。On the other hand, if the Vcc line is short-circuited to the output terminal, the output terminal is in an overvoltage applied state after τ has elapsed and overvoltage protection is activated to turn off the drive transistor. At this time, the drive transistor is turned on for τ period after the input V IN is applied, but if τ is made sufficiently small, the amount of energy flowing through the drive transistor during this period is small and the drive transistor (element) is not destroyed. .
11はマイクロコンピュータであり、出力信号Vaは電子
装置12のうちのプランジャー駆動回路12aを駆動するも
のである。なを、負荷であるコイルL1はプランジャーコ
イルであり、自動車のガソリン制御に使用されているも
のとする。Reference numeral 11 is a microcomputer, and the output signal Va drives the plunger drive circuit 12a of the electronic device 12. It is assumed that the load coil L 1 is a plunger coil and is used for gasoline control of an automobile.
Cは配線に付随して表れるストレイキャパシテイであ
り、各出力端子と接地ラインとの間に介在している。ま
た、駆動回路12a〜12dはそれぞれ同一の回路構成であ
り、それぞれの目的をもって設けられた負荷である表示
灯La、抵抗Rp、リレイコイルLy等を入力信号Vb〜Vdによ
り駆動するものである。C is a stray capacity that appears along with the wiring, and is interposed between each output terminal and the ground line. The drive circuits 12a to 12d have the same circuit configuration, and drive the indicator light La, the resistance Rp, the relay coil Ly, etc., which are loads provided for each purpose, by the input signals Vb to Vd.
ドライバー12(IC化されている)には、電圧プロテク
ト機能32(電圧保護回路)の他、電流プロテクト回路31
(電流保護回路)も設けられており、過電圧および過電
流のどちらに対しても保護可能である。このように2つ
のプロテクト機能をもっと第5図に示す如くMAX電流I1
とMAX電圧V1を設定しASO(安全動作領域)を規定するこ
とができ保護が完全となる。In addition to the voltage protection function 32 (voltage protection circuit), the driver 12 (which has been integrated into an IC) has a current protection circuit 31.
A (current protection circuit) is also provided and can protect against both overvoltage and overcurrent. MAX current I 1 as shown in this way more Fig. 5 the two protection function
And the MAX voltage V 1 can be set to define the ASO (safe operating area), thus providing complete protection.
第1図の電流保護回路31はトランジスタQ11に流れる
電流を抵抗R1で電圧に変換して検出し、あらかじめ設定
された所定の電圧Vrefと比較器により比較し、その比較
器の出力によりトランジスタQ12を制御する。過電流が
流れたときには、トランジスタQ12がオンとなりトラン
ジスタQ11のベース電流を引き抜くことでQ11をオフとな
し、過電流に対してQ11を保護する。The current protection circuit 31 shown in FIG. 1 converts the current flowing in the transistor Q11 into a voltage by the resistor R1 and detects it, compares it with a preset voltage Vref by a comparator, and compares the transistor Q12 with the output of the comparator. Control. When an overcurrent flows, the transistor Q12 is turned on and the base current of the transistor Q11 is extracted to turn off the transistor Q11, thereby protecting the transistor Q11 against the overcurrent.
本発明は、ある程度の容量ドライブを可能としつつ過
電圧プロテクト機能を付加した駆動回路を得ることがポ
イントとなるので以下過電圧プロテクトについて説明す
る。プロテクト回路は入力信号をτだけ遅延させる遅延
回路22,インバータ23,比較用アンド回路24,NORゲート25
などからなり各部の波形は第2図のようになる。The point of the present invention is to obtain a drive circuit to which an overvoltage protection function is added while enabling a certain capacity drive, so the overvoltage protection will be described below. The protection circuit delays the input signal by τ, delay circuit 22, inverter 23, comparison AND circuit 24, NOR gate 25
The waveform of each part is as shown in FIG.
第2図から理解できるように、正常動作時にはある程
度の容量が寄生しても入力VINに対応して駆動トランジ
スタQ11の駆動信号V5が発生し、駆動トランジスタが駆
動される。As can be understood from FIG. 2, during normal operation, even if some capacitance is parasitic, the drive signal V 5 of the drive transistor Q 11 is generated corresponding to the input V IN , and the drive transistor is driven.
負荷ショートがおこり過電圧異常となったときは、駆
動信号V5は入力VIN入力後τ期間のみ発生し、この期間
においてのみ駆動トランジスタがオンするがτが小のた
め駆動トランジスタQ11の保護がなされる。When a load short circuit occurs and an overvoltage abnormality occurs, the drive signal V 5 is generated only during the τ period after the input of V IN , and the drive transistor turns on only during this period, but τ is small, so the drive transistor Q 11 is protected. Done.
この実施例では次の効果が得られる。 The following effects are obtained in this embodiment.
(1) 異常が発生しても、出力トランジスタは微少時
間τのみオンするだけであるので保護が行なえる。又、
所定値以下の容量性負荷を駆動することができる。(1) Even if an abnormality occurs, the output transistor can be protected because it is turned on only for a minute time τ. or,
Capacitive loads below a predetermined value can be driven.
(2) 上記(1)により、出力トランジスタのオン時
間が決定されるので、出力トランジスタを保護する、と
いう効果が得られる。(2) Since the on time of the output transistor is determined by the above (1), the effect of protecting the output transistor can be obtained.
(3) 出力トランジスタの出力電流の異常を検出し、
出力トランジスタを非動作になすことにより、異常電流
発生時に出力トランジスタを保護する、という効果が得
られる。(3) Detecting an abnormality in the output current of the output transistor,
By making the output transistor inoperative, the effect of protecting the output transistor when an abnormal current occurs can be obtained.
(4) 上記(1)〜(3)により、上記出力トランジ
スタを具備する電子装置の信頼性が向上する、という効
果が得られる。(4) Due to the above (1) to (3), it is possible to obtain the effect that the reliability of the electronic device including the output transistor is improved.
以上に、本発明者によってなされた発明を実施例にも
とづき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定
されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々
変形可能であることはいうまでもない。Although the invention made by the present inventor has been specifically described above based on the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
例えば、出力トランジスタQ11は、プッシュプル回路
に代えてもよい。For example, the output transistor Q 11 may be replaced with a push-pull circuit.
基準電源回路13はIC外に形成されているが、IC内であ
ってもよい。The reference power supply circuit 13 is formed outside the IC, but may be inside the IC.
以上の説明では、主として本発明者等によってなされ
た発明をその背景となった利用分野である自動車の電子
制御に適用した場合について説明したが、それに限定さ
れず、全てのパワーICに適用することができる。In the above description, the case where the invention made mainly by the present inventors is applied to electronic control of an automobile, which is a field of application which is the background of the invention, is not limited thereto and is applied to all power ICs. You can
ある程度の容量性負荷を駆動する必要のある駆動回路
についても過電圧プロテクトを行なえる。Overvoltage protection can also be performed on a drive circuit that needs to drive a capacitive load to some extent.
第1図は本発明を適用したIC化された駆動装置の一実施
例を示す回路図、 第2図は第1図に示される保護回路の回路動作を説明す
る波形図、 第3図は本発明に先立って検討された自動車のガソリン
制御の一例を示す説明図、 第4図は上記制御に使用される電子装置の回路図、 第5図は上記電子装置の安全動作領域を示すトランジス
タの特性図を示すものである。 11……マイクロコンピュータ、12……電子装置、21,23
……位相反転回路、22……遅延回路、24……アンドゲー
ト、25……ノアゲート、31……電流保護回路、Q11,Q12
……トランジスタ、L1……コイル、C……コンデンサ、
V1〜V6……電圧レベル。FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of an IC drive device to which the present invention is applied, FIG. 2 is a waveform diagram explaining the circuit operation of the protection circuit shown in FIG. 1, and FIG. An explanatory view showing an example of gasoline control of an automobile examined prior to the invention, FIG. 4 is a circuit diagram of an electronic device used for the control, and FIG. 5 is a characteristic of a transistor showing a safe operation area of the electronic device. It shows a figure. 11 …… Microcomputer, 12 …… Electronic device, 21,23
...... Phase inversion circuit, 22 …… Delay circuit, 24 …… And gate, 25 …… No gate, 31 …… Current protection circuit, Q 11 , Q 12
…… Transistor, L 1 …… Coil, C …… Capacitor,
V 1 to V 6 ... Voltage level.
Claims (1)
導性負荷が接続された第1のバイポーラトランジスタ
と、 制御信号を一定時間τの間遅延せしめた信号と前記第1
のバイポーラトランジスタのコレクタの出力信号との論
理積をとった第1の信号と、前記制御信号を反転した第
2の信号とを発生し、前記第1と第2の信号の論理和回
路の発生する信号で前記第1のバイポーラトランジスタ
のベースを駆動する電圧保護回路と、 前記第1のバイポーラトランジスタに流れる電流値を所
定レベルと比較する比較器と、前記比較器によりそのベ
ースが制御されそのコレクタが前記第1のバイポーラト
ランジスタのベースに接続された第2のバイポーラトラ
ンジスタとを有する電流保護回路と を有することを特徴とする保護回路付負荷駆動回路。1. A first bipolar transistor having an inductive load connected to drive between its collector and a power supply, a signal obtained by delaying a control signal for a predetermined time τ, and the first bipolar transistor.
Generating a first signal which is a logical product of the output signal of the collector of the bipolar transistor and a second signal which is the inverted control signal, and generating a logical sum circuit of the first and second signals. A voltage protection circuit for driving the base of the first bipolar transistor with a signal, a comparator for comparing the value of the current flowing through the first bipolar transistor with a predetermined level, and the base of which is controlled by the comparator and its collector A current protection circuit having a second bipolar transistor connected to the base of the first bipolar transistor, and a load drive circuit with a protection circuit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61065768A JPH0817534B2 (en) | 1986-03-26 | 1986-03-26 | Load drive circuit with protection circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61065768A JPH0817534B2 (en) | 1986-03-26 | 1986-03-26 | Load drive circuit with protection circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62225129A JPS62225129A (en) | 1987-10-03 |
| JPH0817534B2 true JPH0817534B2 (en) | 1996-02-21 |
Family
ID=13296529
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61065768A Expired - Fee Related JPH0817534B2 (en) | 1986-03-26 | 1986-03-26 | Load drive circuit with protection circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0817534B2 (en) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59100618A (en) * | 1982-11-30 | 1984-06-09 | Nissan Motor Co Ltd | Load driving circuit |
-
1986
- 1986-03-26 JP JP61065768A patent/JPH0817534B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62225129A (en) | 1987-10-03 |
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