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JP2002148288A - Current-detecting device - Google Patents

Current-detecting device

Info

Publication number
JP2002148288A
JP2002148288A JP2000340342A JP2000340342A JP2002148288A JP 2002148288 A JP2002148288 A JP 2002148288A JP 2000340342 A JP2000340342 A JP 2000340342A JP 2000340342 A JP2000340342 A JP 2000340342A JP 2002148288 A JP2002148288 A JP 2002148288A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
temperature
voltage value
voltage
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Abandoned
Application number
JP2000340342A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Eiji Nagatomo
英治 長友
Keizo Yamamoto
慶三 山本
Makiko Hisanaga
真希子 久永
Akira Serizawa
亮 芹澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yazaki Corp
Original Assignee
Yazaki Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yazaki Corp filed Critical Yazaki Corp
Priority to JP2000340342A priority Critical patent/JP2002148288A/en
Publication of JP2002148288A publication Critical patent/JP2002148288A/en
Abandoned legal-status Critical Current

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  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
  • Tests Of Electronic Circuits (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a current-detecting device which can precisely detect current, without being affected by power source and can be made small-sized. SOLUTION: This device is provided with a power MOSFET 11, which is inserted in series into the main path where the current to be detected flows; a diode 12 which is provided to the power MOSFET side by side across an insulating thin film and varies in characteristics with the temperature; a constant-current circuit 20 which supplies a constant current to the diode 12, independently of the current flowing through the main path; a storage device 21 which stores the value of the voltage across the diode when the power MOSFET is turned on, a voltage detecting circuit 22 which detects the value of the voltage across the diode, while the power MOSFET is held on; and a difference detecting circuit 23, which detects the value of the difference voltage between the voltage value stored in the storage device and the voltage value detected by the voltage detecting circuit and detects the current flowing to the main circuit, according to the difference voltage value.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電気回路に流れる
電流を検出する電流検出装置に関する。
The present invention relates to a current detecting device for detecting a current flowing in an electric circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、被検出電流が流れる主経路に既知
の値を有する抵抗を挿入し、この主経路に電流が流れた
時の抵抗の両端間の電圧を測定することにより、主経路
に流れる電流の大きさを検知する電流検出装置が知られ
ている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a resistor having a known value is inserted into a main path through which a current to be detected flows, and a voltage between both ends of the resistor when a current flows through the main path is measured, so that the main path is measured. 2. Description of the Related Art A current detection device that detects the magnitude of a flowing current is known.

【0003】また、主経路に流れる電流に対して非常に
微小な電流が流れる分流経路を設け、その分流経路に既
知の値を有する抵抗を挿入し、この分流経路に電流が流
れた時の抵抗の両端間電圧を測定することにより、主経
路に流れる電流の大きさを検知する電流検出装置も知ら
れている。以下、これら抵抗を用いて主回路に流れる電
流を検出する技術を「第1の先行技術」と呼ぶ。
Further, a shunt path through which a very small current flows with respect to the current flowing through the main path is provided, a resistor having a known value is inserted into the shunt path, and a resistance when a current flows through the shunt path is set. There is also known a current detection device that detects the magnitude of the current flowing in the main path by measuring the voltage between both ends of the current path. Hereinafter, a technique for detecting a current flowing through the main circuit using these resistors will be referred to as “first prior art”.

【0004】一方、半導体素子の破壊を防ぐために、素
子破壊限界領域付近の温度にチップ温度が達したかどう
かを、半導体素子に近接して設けられたダイオードの両
端間電圧に基づいて判断し、破壊温度に達する直前に動
作を停止させて破壊から保護するという過熱遮断機能を
有する半導体素子が知られている。この半導体素子で
は、ダイオードに定電流を流してその両端間電圧をモニ
タし、その絶対値によってチップ温度を検出するか、逆
にダイオードに定電圧をかけてそのダイオードに流れる
電流をモニタし、その絶対値によってチップ温度を検知
し、検知された温度によって過熱遮断を行っている。こ
の場合、半導体素子に設けられたダイオードは、電流検
出装置と考えることができる。以下、この技術を「第2
の先行技術」と呼ぶ。
On the other hand, in order to prevent the semiconductor element from being destroyed, it is determined whether or not the chip temperature has reached a temperature near the element breakdown limit region based on a voltage between both ends of a diode provided in proximity to the semiconductor element. 2. Description of the Related Art There is known a semiconductor device having an overheat shut-off function of stopping operation just before a breakdown temperature is reached and protecting the device from destruction. In this semiconductor device, a constant current is applied to the diode to monitor the voltage between both ends thereof, and the chip temperature is detected based on the absolute value, or a constant voltage is applied to the diode to monitor the current flowing to the diode. The chip temperature is detected based on the absolute value, and overheating is shut off based on the detected temperature. In this case, the diode provided in the semiconductor element can be considered as a current detection device. Hereinafter, this technology is referred to as “No.
Of the prior art.

【0005】この第2の先行技術として、例えば特開平
5−129598号公報は、制御用パワーIC等の半導
体基板に形成され、そのパワーICに含まれるパワーデ
バイスの異常温度を検出する「パワーデバイスの過熱検
出回路」を開示している。また、特開平5−13543
号公報は、半導体チップ上に温度検出手段を設けると共
に、電源パッドから内部回路に電源を供給する電源供給
系に電源電圧の供給/遮断を制御可能な電源電圧供給制
御手段を設け、温度検出手段がチップの異常な温度上昇
を検出した場合に電源電圧の供給を停止する「半導体集
積回路」を開示している。
As a second prior art, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-129598 discloses a "power device" which is formed on a semiconductor substrate such as a control power IC and detects an abnormal temperature of a power device included in the power IC. Overheat detection circuit ". In addition, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-13543
Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H11-15095 discloses a power supply system for supplying power to an internal circuit from a power supply pad and a power supply voltage supply control means capable of controlling supply / interruption of a power supply voltage. Discloses a "semiconductor integrated circuit" that stops supply of a power supply voltage when an abnormal temperature rise of a chip is detected.

【0006】また、特開平6−232410号公報は、
過負荷時又は周囲温度上昇時に破壊を防止するダイオー
ドを備えた「MOS型半導体素子」を開示している。更
に、特開平8−254071号公報は、電流値検出用の
シャント抵抗を備えた「パワーウインドレギュレータ回
路」を開示している。
[0006] Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-232410 discloses that
A "MOS semiconductor device" including a diode for preventing destruction at the time of overload or increase in ambient temperature is disclosed. Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-254071 discloses a "power window regulator circuit" provided with a shunt resistor for detecting a current value.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た第1の先行技術では、抵抗を実装するスペースが必要
になるので小型化が困難になる。また、主経路に抵抗を
設ける構成では、電流が流れると抵抗が発熱するので熱
処理のための措置を施さなければならないという問題が
発生する。更に、検出対象となる電流が流れる主経路に
抵抗を実装するため電源電圧の影響を受け、電源電圧依
存性が生じてしまう。
However, in the above-mentioned first prior art, a space for mounting a resistor is required, so that downsizing is difficult. Further, in a configuration in which a resistor is provided in the main path, the resistance generates heat when a current flows, so that there is a problem that a measure for heat treatment must be taken. Further, since a resistor is mounted on a main path through which a current to be detected flows, the resistance is affected by the power supply voltage, and power supply voltage dependency occurs.

【0008】また、上述した第2の先行技術では、主経
路に挿入された半導体素子とダイオードとが同一の電源
で動作するので、電源電圧の影響を受ける。また、ダイ
オードの両端間電圧に基づいてチップ温度を判断するの
で、ダイオード自体の温度依存性の影響を受ける。
In the second prior art, since the semiconductor element and the diode inserted in the main path operate on the same power supply, they are affected by the power supply voltage. Further, since the chip temperature is determined based on the voltage between both ends of the diode, the temperature dependency of the diode itself is affected.

【0009】本発明は、上述した問題を解消するために
なされたものであり、電源の影響を受けることなく精度
よく電流を検出でき、しかも小型化が可能な電流検出装
置を提供することを課題とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problem, and an object of the present invention is to provide a current detecting device which can accurately detect a current without being affected by a power supply and which can be downsized. And

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、請求項1に記載の発明は、被検出電流が流れる主経
路に直列に挿入されたパワートランジスタと、前記パワ
ートランジスタに絶縁性薄膜を介して併設された、温度
に応じて特性が変化する感温素子と、前記主経路に流れ
る電流とは独立に前記感温素子に定電流を供給する定電
流回路と、前記パワートランジスタがオンにされた時の
前記感温素子の両端間の電圧値を記憶する記憶装置と、
前記パワートランジスタがオンにされている間の前記感
温素子の両端間の電圧値を検出する電圧検出回路と、前
記記憶装置に記憶された電圧値と前記電圧検出回路で検
出された電圧値との差分電圧値を検出し、該差分電圧値
に基づき前記主回路に流れる電流を検出する差分検出回
路とを備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention is directed to a power transistor inserted in series in a main path through which a current to be detected flows, and an insulating thin film provided on the power transistor. A temperature-sensitive element whose characteristics change according to temperature, a constant current circuit that supplies a constant current to the temperature-sensitive element independently of the current flowing through the main path, and a power transistor that is turned on. A storage device for storing a voltage value between both ends of the temperature-sensitive element when
A voltage detection circuit that detects a voltage value between both ends of the temperature sensing element while the power transistor is turned on, and a voltage value stored in the storage device and a voltage value detected by the voltage detection circuit. And a difference detection circuit for detecting a current flowing through the main circuit based on the difference voltage value.

【0011】この請求項1に記載の発明によれば、主経
路に流れる電流とは独立に、定電流回路から供給される
定電流によって発生する感温素子の両端間電圧に基づい
て主経路のパワートランジスタに流れる電流を検出する
ので、電源電圧の影響を受けることがない。その結果、
主経路に流れる電流を精度よく検出できる。また、主回
路にノイズが発生してもその影響を受けないので感温素
子及びその周辺回路を保護するための構成を簡素化でき
る。また、差分電圧値に基づいて主経路に流れる電流を
検出するので、周囲環境による感温素子の温度依存性を
排除できる。更に、従来のように主経路に直列に抵抗を
挿入しないので、実装スペースや発熱の問題は存在しな
い。
According to the first aspect of the invention, independently of the current flowing through the main path, the main path of the main path is determined based on the voltage between both ends of the temperature sensing element generated by the constant current supplied from the constant current circuit. Since the current flowing through the power transistor is detected, it is not affected by the power supply voltage. as a result,
The current flowing in the main path can be accurately detected. Further, even if noise is generated in the main circuit, it is not affected by the noise, so that the configuration for protecting the temperature sensing element and its peripheral circuit can be simplified. Further, since the current flowing through the main path is detected based on the difference voltage value, the temperature dependency of the temperature-sensitive element due to the surrounding environment can be eliminated. Furthermore, since no resistor is inserted in series in the main path as in the prior art, there is no problem of mounting space or heat generation.

【0012】また、請求項2に記載の発明は、請求項1
に記載の発明において、前記差分検出回路からの差分電
圧値が所定値を越えた場合に、前記パワートランジスタ
をオフにする制御回路を更に備えたことを特徴とする。
The invention described in claim 2 is the first invention.
In the invention described in (1), a control circuit for turning off the power transistor when a difference voltage value from the difference detection circuit exceeds a predetermined value is further provided.

【0013】この請求項2に記載の発明によれば、差分
電圧値に基づいて過電流又は過負荷であるかどうかを検
出し、過電流又は過負荷である場合はパワートランジス
タをオフにするようにしたので、上述した請求項1に記
載の発明による効果に加え、過電流又は過負荷によるパ
ワートランジスタを含む系の破壊を防止できる。
According to the second aspect of the present invention, whether or not an overcurrent or an overload is detected based on the difference voltage value, and if the overcurrent or the overload occurs, the power transistor is turned off. Therefore, in addition to the effect of the first aspect of the present invention, it is possible to prevent the system including the power transistor from being destroyed due to overcurrent or overload.

【0014】また、請求項3に記載の発明は、被検出電
流が流れる主経路に直列に挿入された抵抗体と、前記抵
抗体に絶縁性薄膜を介して併設された、温度に応じて特
性が変化する感温素子と、前記主経路に流れる電流とは
独立に前記感温素子に定電流を供給する定電流回路と、
前記抵抗体への電流供給が開始された時の前記感温素子
の両端間の電圧値を記憶する記憶装置と、前記抵抗体へ
の電流供給が継続されている間の前記感温素子の両端間
の電圧値を検出する電圧検出回路と、前記記憶装置に記
憶された電圧値と前記電圧検出回路で検出された電圧値
との差分電圧値を検出し、該差分電圧値に基づき前記主
回路に流れる電流を検出する差分検出回路とを備えたこ
とを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a resistor which is inserted in series in a main path through which a current to be detected flows, and which has a characteristic according to temperature, which is provided in parallel with the resistor via an insulating thin film. A temperature-sensitive element that changes, a constant current circuit that supplies a constant current to the temperature-sensitive element independently of the current flowing through the main path,
A storage device for storing a voltage value between both ends of the temperature sensing element when current supply to the resistor is started, and both ends of the temperature sensing element while current supply to the resistor is continued A voltage detection circuit for detecting a voltage value between the two, and a difference value between a voltage value stored in the storage device and a voltage value detected by the voltage detection circuit, and the main circuit is detected based on the difference voltage value. And a difference detection circuit for detecting a current flowing through the circuit.

【0015】この請求項3に記載の発明によれば、主経
路に流れる電流とは独立に、定電流回路から供給される
定電流によって発生する感温素子の両端間電圧に基づい
て主経路の抵抗体に流れる電流を検出するので、電源電
圧の影響を受けることがない。その結果、主経路に流れ
る電流を精度よく検出できる。また、主回路にノイズが
発生してもその影響を受けないので感温素子及びその周
辺回路を保護するための構成を簡素化できる。また、差
分電圧に基づいて主経路に流れる電流を検出するので、
周囲環境による感温素子の温度依存性を排除できる。
According to the third aspect of the invention, independently of the current flowing through the main path, the main path of the main path is determined based on the voltage between both ends of the temperature sensing element generated by the constant current supplied from the constant current circuit. Since the current flowing through the resistor is detected, it is not affected by the power supply voltage. As a result, the current flowing through the main path can be accurately detected. Further, even if noise is generated in the main circuit, it is not affected by the noise, so that the configuration for protecting the temperature sensing element and its peripheral circuit can be simplified. Also, since the current flowing through the main path is detected based on the differential voltage,
The temperature dependency of the temperature sensing element due to the surrounding environment can be eliminated.

【0016】また、請求項4に記載の発明は、請求項3
に記載の発明において、前記差分検出回路からの差分電
圧値が所定値を越えた場合に、前記抵抗体に流れる電流
を遮断する制御回路を更に備えたことを特徴とする。
Further, the invention according to claim 4 is the same as the invention according to claim 3.
In the invention described in (1), a control circuit for interrupting a current flowing through the resistor when the difference voltage value from the difference detection circuit exceeds a predetermined value is further provided.

【0017】この請求項4に記載の発明によれば、差分
電圧値に基づいて過電流又は過負荷であるかどうかを検
出し、過電流又は過負荷である場合は抵抗体に流れる電
流を遮断するようにしたので、上述した請求項3に記載
の発明による効果に加え、過電流又は過負荷による抵抗
体を含む系の破壊を防止できる。
According to the fourth aspect of the present invention, whether or not an overcurrent or an overload is detected based on the difference voltage value, and if the overcurrent or the overload occurs, the current flowing through the resistor is cut off. Therefore, in addition to the effect of the third aspect of the present invention, the destruction of the system including the resistor due to overcurrent or overload can be prevented.

【0018】また、請求項5に記載の発明は、請求項1
〜4の何れか1項に記載の発明において、前記感温素子
は感温ダイオードであることを特徴とする。
The invention described in claim 5 is the first invention.
5. The invention according to any one of Items 4 to 4, wherein the temperature-sensitive element is a temperature-sensitive diode.

【0019】この請求項5に記載の発明によれば、感温
素子として感温ダイオードを用いたので、安価且つ小型
に感温素子を構成できる。
According to the fifth aspect of the present invention, since the temperature-sensitive diode is used as the temperature-sensitive element, the temperature-sensitive element can be formed at a low cost and in a small size.

【0020】また、請求項6に記載の発明は、被検出電
流が流れる主経路に直列に挿入されたパワートランジス
タと、前記パワートランジスタに絶縁性薄膜を介して併
設された、温度に応じて特性が変化する第1感温素子
と、前記第1感温素子に熱的に絶縁されて併設された、
温度に応じて特性が変化する第2感温素子と、前記主経
路に流れる電流とは独立に前記第1感温素子及び前記第
2感温素子に定電流を供給する定電流回路と、前記記憶
装置に記憶された電圧値と前記電圧検出回路で検出され
た電圧値との差分電圧値を検出し、該差分電圧値に基づ
き前記主回路に流れる電流を検出する差分検出回路とを
備えたことを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a power transistor which is inserted in series in a main path through which a current to be detected flows, and which has a characteristic according to temperature which is provided in parallel with the power transistor via an insulating thin film. A first temperature-sensitive element that changes, and a heat-insulated side-by-side attached to the first temperature-sensitive element;
A second temperature-sensitive element whose characteristics change according to temperature, a constant current circuit that supplies a constant current to the first temperature-sensitive element and the second temperature-sensitive element independently of the current flowing through the main path; A difference detection circuit that detects a difference voltage value between a voltage value stored in a storage device and a voltage value detected by the voltage detection circuit, and detects a current flowing through the main circuit based on the difference voltage value. It is characterized by the following.

【0021】この請求項6に記載の発明によれば、上述
した請求項1に記載の作用・効果に加え、差分電圧値を
検出するための基準電圧として、請求項1及び2に記載
の発明のように記憶装置に記憶された電圧値ではなく、
第2感温素子からリアルタイムに得られる電圧値が用い
られるので、周囲温度が変化した場合であっても正確な
電流値を検出できる。
According to the sixth aspect of the present invention, in addition to the operation and effect of the first aspect, the invention according to the first and second aspects is used as a reference voltage for detecting a differential voltage value. Is not the voltage value stored in the storage device like
Since a voltage value obtained in real time from the second temperature sensing element is used, an accurate current value can be detected even when the ambient temperature changes.

【0022】また、請求項7に記載の発明は、請求項6
に記載の発明において、前記差分検出回路からの差分電
圧値が所定値を越えた場合に、前記パワートランジスタ
をオフにする制御回路を更に備えたことを特徴とする。
The invention described in claim 7 is the same as the invention in claim 6
In the invention described in (1), a control circuit for turning off the power transistor when a difference voltage value from the difference detection circuit exceeds a predetermined value is further provided.

【0023】この請求項7に記載の発明によれば、差分
電圧値に基づいて過電流又は過負荷であるかどうかを検
出し、過電流又は過負荷である場合はパワートランジス
タをオフにするようにしたので、上述した請求項1に記
載の発明による効果に加え、過電流又は過負荷によるパ
ワートランジスタを含む系の破壊を防止できる。
According to the present invention, whether or not an overcurrent or an overload is detected based on the difference voltage value, and if the overcurrent or the overload occurs, the power transistor is turned off. Therefore, in addition to the effect of the first aspect of the present invention, it is possible to prevent the system including the power transistor from being destroyed due to overcurrent or overload.

【0024】また、請求項8に記載の発明は、被検出電
流が流れる主経路に直列に挿入された抵抗体と、前記抵
抗体に絶縁性薄膜を介して併設された、温度に応じて特
性が変化する第1感温素子と、前記第1感温素子に熱的
に絶縁されて併設された、温度に応じて特性が変化する
第2感温素子と、前記主経路に流れる電流とは独立に前
記第1感温素子及び第2感温素子に定電流を供給する定
電流回路と、前記記憶装置に記憶された電圧値と前記電
圧検出回路で検出された電圧値との差分電圧値を検出
し、該差分電圧値に基づき前記主回路に流れる電流を検
出する差分検出回路とを備えたことを特徴とする。
The invention according to claim 8 is characterized in that a resistor inserted in series in a main path through which a current to be detected flows, and a resistor provided in parallel with the resistor via an insulating thin film, according to temperature. Are changed, a second temperature-sensing element that is thermally insulated from the first temperature-sensing element and has a characteristic that changes according to the temperature, and a current flowing through the main path are: A constant current circuit for independently supplying a constant current to the first temperature sensing element and the second temperature sensing element; and a difference voltage value between a voltage value stored in the storage device and a voltage value detected by the voltage detection circuit. And a difference detection circuit for detecting a current flowing through the main circuit based on the difference voltage value.

【0025】この請求項8に記載の発明によれば、上述
した請求項6に記載の作用・効果に加え、差分電圧を検
出するための基準電圧として、請求項3及び4に記載の
発明のように記憶装置に記憶された電圧値ではなく、第
2感温素子からリアルタイムに得られる電圧値が用いら
れるので、周囲温度が変化した場合であっても正確な電
流値を検出できる。
According to the eighth aspect of the present invention, in addition to the operation and effect of the sixth aspect, the reference voltage for detecting the differential voltage is used as the reference voltage of the third and fourth aspects of the present invention. As described above, not the voltage value stored in the storage device but the voltage value obtained in real time from the second temperature sensing element is used, so that an accurate current value can be detected even when the ambient temperature changes.

【0026】また、請求項9に記載の発明は、請求項8
に記載の発明において、前記差分検出回路からの差分電
圧値が所定値を越えた場合に、前記抵抗体に流れる電流
を遮断する制御回路を更に備えたことを特徴とする。
The invention according to claim 9 is the same as the invention according to claim 8.
In the invention described in (1), a control circuit for interrupting a current flowing through the resistor when the difference voltage value from the difference detection circuit exceeds a predetermined value is further provided.

【0027】この請求項9に記載の発明によれば、差分
電圧値に基づいて過電流又は過負荷であるかどうかを検
出し、過電流又は過負荷である場合は抵抗体に流れる電
流を遮断するようにしたので、上述した請求項8に記載
の発明による効果に加え、過電流又は過負荷による抵抗
体を含む系の破壊を防止できる。
According to the ninth aspect of the present invention, whether or not an overcurrent or an overload is detected based on the difference voltage value, and if the overcurrent or the overload is detected, the current flowing through the resistor is cut off. Therefore, in addition to the effect of the invention described in claim 8, it is possible to prevent the system including the resistor from being destroyed due to overcurrent or overload.

【0028】更に、請求項10に記載の発明は、請求項
6〜9の何れか1項に記載の発明において、前記第1感
温素子及び第2感温素子は感温ダイオードであることを
特徴とする。
Further, the invention according to claim 10 is the invention according to any one of claims 6 to 9, wherein the first temperature sensing element and the second temperature sensing element are temperature sensing diodes. Features.

【0029】この請求項10に記載の発明によれば、感
温素子として感温ダイオードを用いたので、安価且つ小
型に感温素子を構成できる。
According to the tenth aspect of the present invention, since the temperature-sensitive diode is used as the temperature-sensitive element, the temperature-sensitive element can be configured at a low cost and in a small size.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
電流検出装置を図面を参照しながら詳細に説明する。な
お、以下では、この電流検出装置が自動車に適用される
場合を想定して説明する。また、以下で説明する各実施
の形態において同一または相当部には同一符号を付して
説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a current detecting device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following, description will be made assuming that this current detection device is applied to an automobile. Further, in each of the embodiments described below, the same or corresponding parts will be denoted by the same reference characters.

【0031】(第1の実施の形態)本発明の第1の実施
の形態に係る電流検出装置では、パワーMOSFETと
感温ダイオードとから成る検出素子が使用される。
(First Embodiment) In a current detection device according to a first embodiment of the present invention, a detection element including a power MOSFET and a temperature-sensitive diode is used.

【0032】この電流検出装置は、図1に示すように、
検出素子10、電源13、負荷14、検出回路15及び
制御回路16から構成されている。検出回路15は、定
電流回路20、記憶装置21、電圧検出回路22及び差
分検出回路23から構成されている。また、制御回路1
6は、判別回路30及びゲート駆動回路31から構成さ
れている。
This current detecting device, as shown in FIG.
It comprises a detection element 10, a power supply 13, a load 14, a detection circuit 15, and a control circuit 16. The detection circuit 15 includes a constant current circuit 20, a storage device 21, a voltage detection circuit 22, and a difference detection circuit 23. Also, the control circuit 1
Reference numeral 6 includes a determination circuit 30 and a gate drive circuit 31.

【0033】検出素子10は、Nチャンネル型のパワー
MOSFET11と感温ダイオード(以下、単に「ダイ
オード」という)12とから構成されている。パワーM
OSFET11は、本発明のパワートランジスタに対応
し、ソース及びドレイン間を流れる電流の大きさに応じ
て発熱する発熱体として作用する。なお、パワーMOS
FETとしては、Nチャンネル型に限らずPチャンネル
型を用いることもできる。
The detecting element 10 comprises an N-channel type power MOSFET 11 and a temperature-sensitive diode (hereinafter simply referred to as “diode”) 12. Power M
The OSFET 11 corresponds to the power transistor of the present invention, and functions as a heating element that generates heat according to the magnitude of the current flowing between the source and the drain. In addition, power MOS
The FET is not limited to the N-channel type but may be a P-channel type.

【0034】また、ダイオード12は、本発明の感温素
子に対応し、温度により特性(例えば電圧)が変化する
電流検出素子として作用する。なお、本発明の感温素子
はダイオードに限定されず、サーミスタや熱電対といっ
た温度によって特性が変化する素子を使用することもで
きる。
The diode 12 corresponds to the temperature sensing element of the present invention, and functions as a current detection element whose characteristics (for example, voltage) change with temperature. Note that the temperature-sensitive element of the present invention is not limited to a diode, and an element whose characteristics change with temperature, such as a thermistor or a thermocouple, can also be used.

【0035】検出素子10は、パワーMOSFET11
のポリシリコン層に、電気的に絶縁された高い熱伝導率
の絶縁性薄膜を挟んで、ダイオード12を集積すること
により構成されている。これにより、検出素子10は、
発熱体、絶縁性薄膜及び感温素子が一体化されたダイオ
ード内蔵パワー半導体として実現されている。
The detection element 10 includes a power MOSFET 11
The diode 12 is integrated on the polysilicon layer with an insulating thin film of high thermal conductivity that is electrically insulated. Thereby, the detection element 10
It is realized as a power semiconductor with a built-in diode in which a heating element, an insulating thin film and a temperature sensing element are integrated.

【0036】電源13は、検出素子10に含まれるパワ
ーMOSFET11のドレインに電流を供給する。この
パワーMOSFET11のソースは負荷14の一端に接
続されており、ゲートは制御回路16に含まれるゲート
駆動回路31に接続されている。上記電源13は、図示
を省略してあるが、検出回路15及び制御回路16にに
も電力を供給する。
The power supply 13 supplies a current to the drain of the power MOSFET 11 included in the detecting element 10. The source of the power MOSFET 11 is connected to one end of the load 14, and the gate is connected to a gate drive circuit 31 included in the control circuit 16. Although not shown, the power supply 13 also supplies power to the detection circuit 15 and the control circuit 16.

【0037】負荷14は、例えばヘッドライト、テール
ランプといったランプ類やワイパー、ウインドウ等を駆
動するためのモータから構成されている。この負荷14
の他端は接地されている。上記電源13から検出素子1
0を経由して負荷14に至る経路は、本発明の主経路に
対応する。
The load 14 is composed of, for example, lamps such as headlights and tail lamps, and motors for driving wipers, windows and the like. This load 14
Is grounded. From the power supply 13 to the detecting element 1
The path leading to the load 14 via 0 corresponds to the main path of the present invention.

【0038】制御回路16に含まれるゲート駆動回路3
1は、図示しないコンソールスイッチ等からの外部入力
信号に応答して、パワーMOSFET11のゲートに供
給するゲート信号を生成する。パワーMOSFET11
は、ゲート駆動回路31からのゲート信号が高レベル
(以下、「Hレベル」という)にされることによりター
ンオンし、低レベル(以下、「Lレベル」という)にさ
れることによりターンオフする。このゲート信号によ
り、負荷14に電流を供給するかどうかが制御される。
Gate drive circuit 3 included in control circuit 16
1 generates a gate signal to be supplied to the gate of the power MOSFET 11 in response to an external input signal from a console switch or the like (not shown). Power MOSFET 11
Turns on when the gate signal from the gate drive circuit 31 is set to a high level (hereinafter, referred to as “H level”), and is turned off when the gate signal is set to a low level (hereinafter, referred to as “L level”). The gate signal controls whether to supply a current to the load 14.

【0039】なお、パワーMOSFET11としてPチ
ャンネル型が用いられる場合は、ゲート駆動回路31は
上記レベルとは逆のゲート信号を生成する。また、ゲー
ト駆動回路31で生成されたゲート信号は、記憶装置2
1及び電圧検出回路22にも供給される(詳細は後述す
る)。更に、ゲート駆動回路31には、後述するよう
に、判別回路30からゲートオフ信号が入力される。ゲ
ート駆動回路31は、このゲートオフ信号に応答して、
ゲート信号を強制的にLレベルにする。
When a P-channel type is used as the power MOSFET 11, the gate drive circuit 31 generates a gate signal opposite to the above level. The gate signal generated by the gate drive circuit 31 is stored in the storage device 2
1 and the voltage detection circuit 22 (the details will be described later). Further, the gate drive circuit 31 receives a gate-off signal from the determination circuit 30 as described later. The gate drive circuit 31 responds to the gate-off signal by
The gate signal is forced to the L level.

【0040】検出回路15に含まれる定電流回路20
は、上記外部入力信号に応答して、電源13の出力とは
独立に一定電流を発生する。定電流回路20は、上記ゲ
ート信号がHレベルの間は一定電流を出力し続ける。定
電流回路20で発生された電流はダイオード12のアノ
ードに供給される。ダイオード12のカソードは接地さ
れている。上記の構成により、ダイオード12に流れる
ダイオード電流IF及びアノード−カソード間電圧VF
は、その温度にのみ依存して変化し、電源電圧には影響
されない。
Constant current circuit 20 included in detection circuit 15
Generates a constant current independently of the output of the power supply 13 in response to the external input signal. The constant current circuit 20 keeps outputting a constant current while the gate signal is at the H level. The current generated by the constant current circuit 20 is supplied to the anode of the diode 12. The cathode of the diode 12 is grounded. With the above configuration, the diode current IF flowing through the diode 12 and the anode-cathode voltage VF
Changes only depending on its temperature and is not affected by the power supply voltage.

【0041】また、ダイオード12のアノードは、更に
記憶装置21及び電圧検出回路22に接続されており、
これら記憶装置21及び電圧検出回路22にダイオード
12の両端間電圧(アノード−カソード間電圧)VFを
供給する。ダイオード12の両端間電圧VFは、図2に
示すように、時間の経過、即ちパワーMOSFET11
の温度上昇に連れて徐々に低下する。
The anode of the diode 12 is further connected to a storage device 21 and a voltage detection circuit 22.
A voltage (anode-cathode voltage) VF across the diode 12 is supplied to the storage device 21 and the voltage detection circuit 22. As shown in FIG. 2, the voltage VF between both ends of the diode 12 elapses, that is, the power MOSFET 11
Gradually decreases as the temperature rises.

【0042】検出回路15に含まれる記憶装置21は、
例えばメモリ、バッファ、レジスタ、ピークホールド回
路等によって構成できる。記憶装置21は、図2に示す
ように、ゲート駆動回路31からのゲート信号の立ち上
がり変化に同期して、ダイオード12の両端間電圧VF
を表す電圧値を記憶する。従って、記憶装置21には、
パワーMOSFET11の温度上昇が起こる前のダイオ
ード12の両端間電圧が記憶される。以下、記憶装置2
1に記憶された電圧値に対応する電圧をVF基準電圧と
いう。
The storage device 21 included in the detection circuit 15
For example, it can be constituted by a memory, a buffer, a register, a peak hold circuit and the like. As shown in FIG. 2, the storage device 21 stores the voltage VF across the diode 12 in synchronization with the rising change of the gate signal from the gate drive circuit 31.
Is stored. Therefore, in the storage device 21,
The voltage between both ends of the diode 12 before the temperature rise of the power MOSFET 11 is stored. Hereinafter, the storage device 2
The voltage corresponding to the voltage value stored in 1 is called a VF reference voltage.

【0043】記憶装置21は、ゲート駆動回路31から
のゲート信号がHレベルの間、VF基準電圧を表す電圧
値を保持する。記憶装置21に記憶されたVF基準電圧
を表す電圧値は、差分検出回路23に供給される。
The storage device 21 holds a voltage value representing the VF reference voltage while the gate signal from the gate drive circuit 31 is at the H level. The voltage value representing the VF reference voltage stored in the storage device 21 is supplied to the difference detection circuit 23.

【0044】検出回路15に含まれる電圧検出回路22
は、ゲート駆動回路31からゲート信号がHレベルの
間、ダイオード12の両端間電圧を検出する。電圧検出
回路22で検出された電圧値は差分検出回路23に供給
される。
Voltage detection circuit 22 included in detection circuit 15
Detects the voltage between both ends of the diode 12 while the gate signal from the gate drive circuit 31 is at the H level. The voltage value detected by the voltage detection circuit 22 is supplied to the difference detection circuit 23.

【0045】差分検出回路23は減算器で構成されてい
る。差分検出回路23は、記憶装置21に記憶されてい
るVF基準電圧を表す電圧値から電圧検出回路22で検
出された電圧値を減算する。この減算により得られた差
分電圧値ΔVFは、パワーMOSFET11の温度変
化、換言すれば、ソース−ドレイン間に流れる電流の変
化を表している。この差分電圧値ΔVFは、判別回路3
0に供給される。
The difference detection circuit 23 comprises a subtractor. The difference detection circuit 23 subtracts the voltage value detected by the voltage detection circuit 22 from the voltage value representing the VF reference voltage stored in the storage device 21. The difference voltage value ΔVF obtained by the subtraction represents a change in the temperature of the power MOSFET 11, in other words, a change in the current flowing between the source and the drain. This difference voltage value ΔVF is determined by the determination circuit 3
0 is supplied.

【0046】制御回路16に含まれる判別回路30は、
差分検出回路23からの差分電圧ΔVFが、予め定めら
れた過電流基準電圧より大きくなったかどうかを調べ、
過電流基準電圧より大きくなったことを検出した場合
に、ゲートオフ信号を生成してゲート駆動回路31に供
給する。これにより、ゲート駆動回路31は、ゲート信
号を強制的にLレベルにする。
The discriminating circuit 30 included in the control circuit 16
It is determined whether the difference voltage ΔVF from the difference detection circuit 23 has become larger than a predetermined overcurrent reference voltage,
When it is detected that the voltage exceeds the overcurrent reference voltage, a gate-off signal is generated and supplied to the gate drive circuit 31. Thus, the gate drive circuit 31 forcibly sets the gate signal to the L level.

【0047】半導体素子は、一般に、図3に示すよう
に、正常動作領域と破壊領域とから構成され、正常動作
領域は、更に通常動作領域、過負荷(過電流)領域及び
過熱保護領域から構成されている。これら各領域は、負
荷によって決定される。
As shown in FIG. 3, a semiconductor device generally includes a normal operation region and a destruction region. The normal operation region further includes a normal operation region, an overload (overcurrent) region, and an overheat protection region. Have been. Each of these areas is determined by the load.

【0048】正常動作領域は、半導体素子が一定の発熱
でサチュレートして好ましい状態で動作する領域であ
る。過負荷(過電流)領域は、半導体素子は正常に動作
するが過負荷(過電流)状態にあり、温度上昇が引き起
こされる領域である。過熱保護領域は、温度上昇が限界
にあり、これ以上の温度上昇を抑止すべき領域である。
破壊領域は、温度上昇により半導体素子が破壊される領
域である。
The normal operation region is a region where the semiconductor element saturates with a certain amount of heat and operates in a preferable state. The overload (overcurrent) region is a region where the semiconductor element operates normally but is in an overload (overcurrent) state and a temperature rise is caused. The overheat protection region is a region where the temperature rise is at a limit and further temperature rise should be suppressed.
The destruction region is a region where the semiconductor element is destroyed due to a temperature rise.

【0049】過熱保護機能は、破壊領域と正常動作領域
との境界領域を検出して、半導体素子の破壊を防ぐ機能
である。判別回路30は、過負荷(過電流)を判別する
ために、通常動作領域外であって過熱保護領域まで達し
ない範囲、つまり過負荷(過電流)領域に属する電流値
及び電圧値を過電流基準値として記憶している。これに
より、判別回路30は、負荷14が過電流又は過負荷状
態になったかどうかを判別し、判別結果をゲート駆動回
路31にフィードバックする。
The overheat protection function is a function of detecting a boundary region between the destruction region and the normal operation region to prevent the destruction of the semiconductor element. The determination circuit 30 determines the overload (overcurrent) in a range outside the normal operation area and not reaching the overheat protection area, that is, the current value and the voltage value belonging to the overload (overcurrent) area. It is stored as a reference value. Accordingly, the determination circuit 30 determines whether the load 14 has become overcurrent or overloaded, and feeds back the determination result to the gate drive circuit 31.

【0050】検出素子10で発生する過渡熱はパワーと
等価であり、この過渡熱を直接にダイオード12の両端
間電圧の変化量である差分電圧ΔVFとして検出するた
め、通常動作領域と過熱保護領域との境界となる電圧
(図2の過電流基準電圧)を基準値として持つことによ
り容易に過負荷(過電流)を判別できるものとなってい
る。
The transient heat generated in the detecting element 10 is equivalent to the power. Since the transient heat is directly detected as the difference voltage ΔVF which is the amount of change in the voltage between both ends of the diode 12, the normal operation area and the overheat protection area The overload (overcurrent) can be easily determined by having a voltage (overcurrent reference voltage in FIG. 2) which is a boundary with the reference value as a reference value.

【0051】次に、以上のように構成される電流検出装
置の動作を説明する。
Next, the operation of the current detecting device configured as described above will be described.

【0052】図示しないコンソールスイッチ等から外部
入力信号が供給されると、定電流回路20は一定の電流
を発生し、ダイオード12に供給する。この状態におい
て、パワーMOSFET11はスイッチとして動作す
る。即ち、ゲート駆動回路31は、ゲート信号をLレベ
ルからHレベルに変化させ、記憶装置21及びパワーM
OSFET11のゲートに供給する。
When an external input signal is supplied from a console switch or the like (not shown), the constant current circuit 20 generates a constant current and supplies it to the diode 12. In this state, the power MOSFET 11 operates as a switch. That is, the gate drive circuit 31 changes the gate signal from the L level to the H level, and the storage device 21 and the power M
It is supplied to the gate of the OSFET 11.

【0053】これにより、記憶装置21は、ゲート信号
の立ち上がり変化に同期して、その時点のダイオード1
2の両端間電圧VF、即ち、VF基準電圧を表す電圧値
を記憶すると共に、そのVF基準電圧を表す電圧値を差
分検出回路23に供給する。
As a result, the memory device 21 synchronizes with the rising change of the gate signal to store the diode 1 at that time.
In addition to storing the voltage VF between both ends, that is, a voltage value representing the VF reference voltage, the voltage value representing the VF reference voltage is supplied to the difference detection circuit 23.

【0054】一方、パワーMOSFET11はターンオ
ンし、電源13からの電流は、パワーMOSFET11
のソース−ドレイン間を経由して負荷14に流れる。こ
の際、パワーMOSFET11のソース−ドレイン間に
は必ずオン抵抗が存在するので、このオン抵抗により電
力が消費される。この電力の消費によって発生した過度
熱はダイオード12に伝導し、ダイオード12の温度を
時間の経過に連れて上昇させる。ダイオード12の両端
間電圧VFは、図2に示すように、この温度上昇に連れ
て下降する。
On the other hand, the power MOSFET 11 is turned on, and the current from the power
Flows to the load 14 via the source-drain of the IGBT. At this time, since there is always an on-resistance between the source and the drain of the power MOSFET 11, power is consumed by the on-resistance. The excessive heat generated by this power consumption is conducted to the diode 12 and raises the temperature of the diode 12 over time. As shown in FIG. 2, the voltage VF between both ends of the diode 12 decreases as the temperature rises.

【0055】電圧検出回路22は、このダイオード12
の両端間電圧VFを表す電圧値を差分検出回路23に供
給する。差分検出回路23は、記憶装置21からの電圧
値から、電圧検出回路22からの電圧値を減算し、差分
電圧値ΔVFとして出力する。従って、この差分電圧値
ΔVFは、図2に示すように、時間の経過に連れて大き
くなる。この差分電圧値ΔVFは、判別回路30に供給
される。
The voltage detection circuit 22 includes the diode 12
Is supplied to the difference detection circuit 23. The difference detection circuit 23 subtracts the voltage value from the voltage detection circuit 22 from the voltage value from the storage device 21 and outputs the result as a difference voltage value ΔVF. Therefore, the difference voltage value ΔVF increases as time passes, as shown in FIG. This difference voltage value ΔVF is supplied to the determination circuit 30.

【0056】判別回路30は、差分検出回路23からの
差分電圧値ΔVFが過電流基準電圧より大きくなったか
どうかを常にモニタしている。そして、差分電圧値ΔV
Fが過電流基準電圧より大きくなったことを判断した場
合に、ゲートオフ信号をアクティブにして、その旨をゲ
ート駆動回路31に知らせる。これに応答して、ゲート
駆動回路31は、ゲート信号をLレベルに変化させ、パ
ワーMOSFET11をターンオフさせる。これによ
り、パワーMOSFET11の破壊が防止されると共
に、負荷14に過電流が流れるのが防止される。
The determination circuit 30 constantly monitors whether the difference voltage value ΔVF from the difference detection circuit 23 has become larger than the overcurrent reference voltage. Then, the differential voltage value ΔV
When it is determined that F has become larger than the overcurrent reference voltage, the gate-off signal is activated, and the fact is notified to the gate drive circuit 31. In response to this, the gate drive circuit 31 changes the gate signal to L level, and turns off the power MOSFET 11. This prevents the power MOSFET 11 from being destroyed and prevents an overcurrent from flowing through the load 14.

【0057】以上の構成により、環境によるダイオード
12の温度特性、つまりダイオード12が設置されてい
る雰囲気の温度による影響を相殺できるので、その温度
における基準値からの変化量が常に検出される。この変
化量と主経路に流れる電流は1対1の関係となるので、
主経路、換言すれば負荷14に流れる電流が精度よく検
出される。
With the above configuration, the temperature characteristics of the diode 12 due to the environment, that is, the influence of the temperature of the atmosphere in which the diode 12 is installed can be offset, so that the amount of change in the temperature from the reference value is always detected. Since the amount of change and the current flowing through the main path have a one-to-one relationship,
The current flowing in the main path, in other words, the current flowing through the load 14 is detected with high accuracy.

【0058】ここで、ダイオードの両端間電圧VFに基
づいて負荷に流れる電流を検出する電流検出装置と、ダ
イオードの両端間電圧VFに従って算出された差分電圧
ΔVFに基づいて負荷に流れる電流を検出する第1の実
施の形態に係る電流検出装置との比較を行うために、ダ
イオードの特性の電源電圧による変動を調べたので、以
下に説明する。
Here, a current detecting device for detecting the current flowing to the load based on the voltage VF across the diode, and the current flowing to the load based on the differential voltage ΔVF calculated according to the voltage VF across the diode. In order to make a comparison with the current detection device according to the first embodiment, a change in the characteristics of the diode due to the power supply voltage was examined, and will be described below.

【0059】図4は、電源電圧を8、10、12、14
及び16Vと変化させた場合のダイオードの両端間電圧
VFと主経路に流れる電流Idとの関係を示す。各プロ
ット点は、パワーMOSFET11をオンにしてから4
0ミリ秒後の値である。この図4を参照すると、ダイオ
ード12の両端間電圧VFは、電源電圧によるばらつき
が大きい。従って、主経路に流れる電流を検出した結果
もばらつきが大きいことが理解できる。
FIG. 4 shows that the power supply voltages are 8, 10, 12, 14
And the relationship between the voltage VF across the diode and the current Id flowing through the main path when the voltage is changed to 16 V and 16 V. Each plot point is 4 points after turning on the power MOSFET 11.
This is the value after 0 millisecond. Referring to FIG. 4, the voltage VF between both ends of diode 12 greatly varies depending on the power supply voltage. Therefore, it can be understood that the result of detecting the current flowing through the main path also has a large variation.

【0060】これに対し、図5は、電源電圧を8、1
0、12、14及び16Vと変化させた場合の差分電圧
ΔVFと主経路に流れる電流Idとの関係を示す。差分
電圧ΔVFは、上述したように、パワーMOSFET1
1の温度上昇前のダイオード12の両端間電圧VFと、
電流が流れることによる温度上昇後のダイオード12の
両端間電圧VFとの差分電圧である。また、各プロット
点は、パワーMOSFET11をオンにしてから40ミ
リ秒後の値である。この図5を参照すると、主経路に供
給される電源電圧が変動しても、差分電圧ΔVFは殆ど
変化しないことが分かる。従って、差分電圧ΔVFに基
づいて主経路に流れる電流を検出すれば、精度よく検出
できることが理解できる。
On the other hand, FIG.
The relationship between the difference voltage ΔVF and the current Id flowing through the main path when the voltage is changed to 0, 12, 14, and 16 V is shown. The difference voltage ΔVF is, as described above, the power MOSFET 1
1. The voltage VF between both ends of the diode 12 before the temperature rise of 1
This is a difference voltage from the voltage VF between both ends of the diode 12 after the temperature rise due to the current flowing. Each plot point is a value 40 ms after the power MOSFET 11 is turned on. Referring to FIG. 5, it can be seen that even if the power supply voltage supplied to the main path changes, the difference voltage ΔVF hardly changes. Therefore, it can be understood that if the current flowing through the main path is detected based on the difference voltage ΔVF, the current can be accurately detected.

【0061】以上説明したように、第1の実施の形態に
係る電流検出装置によれば、パワーMOSFET11及
び負荷14(被検出系)には電源13からの電流が流れ
るが、ダイオード12(検出系)には、電源13からの
電流とは独立した、定電流回路20からの一定電流が流
れる。従って、検出系が被検出系の電源電圧の影響を受
けることがないので、パワーMOSFET11を介して
負荷14に流れる電流を精度よく検出できる。
As described above, according to the current detection device of the first embodiment, the current from the power supply 13 flows through the power MOSFET 11 and the load 14 (the system to be detected), but the diode 12 (the detection system). ), A constant current from the constant current circuit 20 flows independently of the current from the power supply 13. Therefore, since the detection system is not affected by the power supply voltage of the detected system, the current flowing to the load 14 via the power MOSFET 11 can be accurately detected.

【0062】また、被検出系と検出系が独立であるた
め、被検出系(主経路)にサージ等が印加されても検出
系は影響を受けない。従って、検出系を保護するための
構成が不要乃至は簡素化できる。また、従来のように主
経路や分流経路に抵抗を挿入する必要がないので、抵抗
を実装するスペースが不要になる。
Further, since the detected system and the detection system are independent, even if a surge or the like is applied to the detected system (main path), the detection system is not affected. Therefore, the configuration for protecting the detection system is unnecessary or can be simplified. Further, since there is no need to insert a resistor into the main path or the branch path as in the related art, a space for mounting the resistor is not required.

【0063】更に、差分電圧ΔVFに基づいて主経路に
流れる電流を検出するので、周囲環境によるダイオード
12の温度特性の影響を相殺することができ、ダイオー
ド12の温度依存性を排除できる。
Furthermore, since the current flowing through the main path is detected based on the difference voltage ΔVF, the influence of the temperature characteristics of the diode 12 due to the surrounding environment can be canceled, and the temperature dependency of the diode 12 can be eliminated.

【0064】詳細に説明すると、ダイオード12の特性
は、一般に、周囲温度に依存して大きく変動する。図6
は、−40℃、0℃、20℃、85℃の各周囲温度にお
けるダイオード12の両端間電圧VFの温度特性を示
す。各プロット点は、パワーMOSFET11をオンに
してから40ミリ秒後の値である。この図6から明らか
なように、主経路に流れる電流が一定であっても、周囲
温度が変化するとダイオード12の両端間電圧VFは変
化する。
More specifically, the characteristics of the diode 12 generally fluctuate greatly depending on the ambient temperature. FIG.
Shows the temperature characteristics of the voltage VF between both ends of the diode 12 at the respective ambient temperatures of −40 ° C., 0 ° C., 20 ° C., and 85 ° C. Each plot point is a value 40 ms after the power MOSFET 11 is turned on. As is apparent from FIG. 6, even when the current flowing through the main path is constant, the voltage VF between both ends of the diode 12 changes when the ambient temperature changes.

【0065】これに対し、図7は、第1の実施の形態で
使用される検出素子10の、周囲温度が−40℃、0
℃、20℃、85℃における差分電圧ΔVFの温度特性
を示す。この図7によると、主経路に流れる電流(横
軸)が一定の場合であっても、差分電圧ΔVFが温度に
よって変化するように見えるが、この変化は、パワーM
OSFET11で消費される電力の温度依存性に起因す
るものである。
On the other hand, FIG. 7 shows that the ambient temperature of the detecting element 10 used in the first embodiment is -40.degree.
5 shows the temperature characteristics of the differential voltage ΔVF at ° C, 20 ° C, and 85 ° C. According to FIG. 7, even when the current (horizontal axis) flowing through the main path is constant, it appears that the difference voltage ΔVF changes with temperature.
This is due to the temperature dependence of the power consumed by the OSFET 11.

【0066】パワーMOSFET11での消費電力Pは
「P=Ion」で表される。ここで、IはパワーM
OSFET11に流れる電流であり、RonはパワーM
OSFET11のオン抵抗である。パワーMOSFET
11で消費される電力は、図8に示すように、周囲温度
に依存して変化する。これは、パワーMOSFET11
のオン抵抗の温度依存性によるものである。
The power consumption P of the power MOSFET 11 is represented by “P = I 2 R on ”. Where I is the power M
The current flowing through the OSFET 11 and R on is the power M
This is the on-resistance of the OSFET 11. Power MOSFET
The power consumed at 11 varies depending on the ambient temperature, as shown in FIG. This is the power MOSFET 11
This is due to the temperature dependence of the on-resistance of the transistor.

【0067】図7に示す差分電圧ΔVFの変化は、図8
に示したパワーMOSFET11の温度依存性に起因す
るものであり、実際にはダイオード12の温度依存性は
排除されている。従って、検出回路15に温度補正回路
を付加する場合に、ダイオード12の温度依存性を考慮
する必要がなく、パワーMOSFET11の温度補正回
路のみを付加すればよいので、補正回路を簡素化でき
る。
The change in the difference voltage ΔVF shown in FIG.
The temperature dependency of the power MOSFET 11 is caused by the temperature dependency of the diode 12 in practice. Therefore, when a temperature correction circuit is added to the detection circuit 15, it is not necessary to consider the temperature dependency of the diode 12, and only the temperature correction circuit of the power MOSFET 11 needs to be added, so that the correction circuit can be simplified.

【0068】(第2の実施の形態)本発明の第2の実施
の形態に係る電流検出装置では、抵抗体と感温ダイオー
ドとから成る検出素子が使用される。以下では、第1の
実施の形態と異なる部分を中心に説明する。
(Second Embodiment) In a current detection device according to a second embodiment of the present invention, a detection element including a resistor and a temperature-sensitive diode is used. In the following, a description will be given focusing on portions different from the first embodiment.

【0069】この電流検出装置は、図9に示すように、
検出素子10a、電源13、負荷14、検出回路15及
び制御回路16aから構成されている。検出回路15
は、定電流回路20、記憶装置21、電圧検出回路22
及び差分検出回路23から構成されている。また、制御
回路16aは、判別回路30、スイッチ制御回路(SW
制御回路)32及びスイッチ33から構成されている。
This current detecting device, as shown in FIG.
It comprises a detection element 10a, a power supply 13, a load 14, a detection circuit 15, and a control circuit 16a. Detection circuit 15
Is a constant current circuit 20, a storage device 21, a voltage detection circuit 22
And a difference detection circuit 23. The control circuit 16a includes a discrimination circuit 30, a switch control circuit (SW
(Control circuit) 32 and a switch 33.

【0070】検出素子10aは、抵抗体17とダイオー
ド12とから構成されている。抵抗体17は、その両端
間を流れる電流の大きさに応じて発熱する発熱体として
作用する。また、ダイオード12は、本発明の感温素子
に対応し、温度により特性(例えば電圧)が変化する電
流検出素子として作用する。
The detecting element 10a comprises a resistor 17 and a diode 12. The resistor 17 functions as a heating element that generates heat according to the magnitude of the current flowing between both ends. Further, the diode 12 corresponds to the temperature sensing element of the present invention, and functions as a current detection element whose characteristics (for example, voltage) change with temperature.

【0071】ダイオード12としては、複数個のダイオ
ードを直列に接続した複合ダイオードを使用するのが好
ましい。この構成により、温度変化に対する、ダイオー
ド順方向電圧の変化分が大きくなるので検出感度を増大
させることができる。この場合、ダイオード12の両端
間電圧(アノード−カソード間電圧)VFは、「ダイオ
ード12の順方向電圧×ダイオードの個数」になり、こ
の電圧が温度により変動する。
As the diode 12, it is preferable to use a composite diode in which a plurality of diodes are connected in series. With this configuration, the change in the diode forward voltage with respect to the temperature change increases, so that the detection sensitivity can be increased. In this case, the voltage VF between both ends of the diode 12 (anode-cathode voltage) is “forward voltage of the diode 12 × number of diodes”, and this voltage fluctuates depending on temperature.

【0072】検出素子10aは、抵抗体17に、電気的
に絶縁された高い熱伝導率の絶縁性薄膜を挟んで、ダイ
オード12を集積することにより構成されている。これ
により、検出素子10aは、発熱体、絶縁性薄膜及び感
温素子が一体化された半導体として実現されている。こ
の構成によれば、ダイオード12と主経路とが電気的に
絶縁されているため、主経路の雑音がダイオード12に
直接影響を与えることはない。
The detecting element 10a is constituted by integrating a diode 12 with a highly insulated thin insulating film having high thermal conductivity interposed between resistors 17. Thus, the detection element 10a is realized as a semiconductor in which the heating element, the insulating thin film, and the temperature sensing element are integrated. According to this configuration, since the diode 12 and the main path are electrically insulated, noise in the main path does not directly affect the diode 12.

【0073】電源13は、スイッチ33を経由して検出
素子10aの抵抗体17の一端に電流を供給する。抵抗
体17の他端は負荷14の一端に接続されている。負荷
14の他端は接地されている。上記電源13からスイッ
チ33及び抵抗体17を経由して負荷14に至る経路
は、本発明の主経路に対応する。
The power supply 13 supplies a current to one end of the resistor 17 of the detecting element 10a via the switch 33. The other end of the resistor 17 is connected to one end of the load 14. The other end of the load 14 is grounded. The path from the power supply 13 to the load 14 via the switch 33 and the resistor 17 corresponds to the main path of the present invention.

【0074】検出回路15の構成及び動作は、ゲート信
号がスイッチ制御回路32で生成される点を除けば、第
1の実施の形態のそれと同じである。
The configuration and operation of the detection circuit 15 are the same as those of the first embodiment except that the gate signal is generated by the switch control circuit 32.

【0075】制御回路16aは、上述したように、判別
回路30、スイッチ制御回路32及びスイッチ33から
構成されている。判別回路30は、第1の実施の形態の
それと同じである。
As described above, the control circuit 16a includes the discrimination circuit 30, the switch control circuit 32, and the switch 33. The determination circuit 30 is the same as that in the first embodiment.

【0076】スイッチ制御回路32は、図示しないコン
ソールスイッチ等からの外部入力信号に応答してゲート
信号を生成し、スイッチ33に供給する。このゲート信
号により、負荷14に電流を供給するかどうかが制御さ
れる。また、スイッチ制御回路32で生成されたゲート
信号は、記憶装置21及び電圧制御回路22にも供給さ
れる(詳細は後述する)。更に、スイッチ制御回路32
には、後述するように、判別回路30からゲートオフ信
号が入力される。スイッチ制御回路32は、このゲート
オフ信号に応答して、ゲート信号を強制的にLレベルに
する。
The switch control circuit 32 generates a gate signal in response to an external input signal from a console switch or the like (not shown) and supplies the gate signal to the switch 33. The gate signal controls whether to supply a current to the load 14. The gate signal generated by the switch control circuit 32 is also supplied to the storage device 21 and the voltage control circuit 22 (details will be described later). Further, the switch control circuit 32
, A gate-off signal is input from the determination circuit 30 as described later. The switch control circuit 32 forcibly sets the gate signal to the L level in response to the gate-off signal.

【0077】スイッチ33は、例えばリレーから構成さ
れている。スイッチ33は、スイッチ制御回路32から
のゲート信号がHレベルにされることにより閉成され、
Lレベルにされることにより開成される。これにより、
負荷14に電流を供給するかどうかが制御される。な
お、スイッチ33としてはリレーに限らず、他のメカニ
カルスイッチ、半導体スイッチ等を用いることができ
る。
The switch 33 is composed of, for example, a relay. The switch 33 is closed when the gate signal from the switch control circuit 32 is set to H level,
It is opened by being set to L level. This allows
Whether the current is supplied to the load 14 is controlled. The switch 33 is not limited to a relay, but may be another mechanical switch, a semiconductor switch, or the like.

【0078】次に、以上のように構成される電流検出装
置の動作を説明する。
Next, the operation of the current detecting device configured as described above will be described.

【0079】図示しないコンソールスイッチ等から外部
入力信号が供給されると、定電流回路20は一定の電流
を発生し、ダイオード12に供給する。この状態におい
て、スイッチ制御回路32は、ゲート信号をLレベルか
らHレベルに変化させ、スイッチ33、記憶装置21及
び電圧検出回路22に供給する。
When an external input signal is supplied from a console switch or the like (not shown), the constant current circuit 20 generates a constant current and supplies it to the diode 12. In this state, the switch control circuit 32 changes the gate signal from the L level to the H level and supplies the gate signal to the switch 33, the storage device 21, and the voltage detection circuit 22.

【0080】これにより、スイッチ33はオンにされ、
電源13からスイッチ33及び検出素子10の抵抗体1
7を経由して負荷14に電流が流れる。この際、抵抗体
17により電力が消費される。この電力の消費によって
発生した熱はダイオード12に伝導し、ダイオード12
の温度を時間の経過に連れて上昇させる。ダイオード1
2の両端間電圧VFは、図2に示すように、温度上昇に
連れて下降する。
As a result, the switch 33 is turned on,
From the power supply 13 to the switch 33 and the resistor 1 of the detection element 10
A current flows through the load 14 via the switch 7. At this time, power is consumed by the resistor 17. The heat generated by this power consumption is conducted to the diode 12 and the diode 12
Is raised over time. Diode 1
2, the voltage VF between both ends decreases as the temperature rises, as shown in FIG.

【0081】また、記憶装置21は、ゲート信号の立ち
上がり変化に同期して、その時点のダイオード12の両
端間電圧VF、即ち、VF基準電圧を表す電圧値を記憶
すると共に、そのVF基準電圧を表す電圧値を差分検出
回路23に供給する。
The storage device 21 stores the voltage VF across the diode 12 at that time, that is, a voltage value representing the VF reference voltage, and stores the VF reference voltage in synchronization with the rising change of the gate signal. The represented voltage value is supplied to the difference detection circuit 23.

【0082】電圧検出回路22は、ダイオード12の両
端間電圧VFを表す電圧値を差分検出回路23に供給す
る。差分検出回路23は、記憶装置21からの電圧値か
ら、電圧検出回路22からの電圧値を減算し、差分電圧
値ΔVFとして出力する。従って、この差分電圧値ΔV
Fは、図2に示すように、時間の経過に連れて大きくな
る。この差分電圧値ΔVFは、判別回路30に供給され
る。
The voltage detection circuit 22 supplies a voltage value representing the voltage VF between both ends of the diode 12 to the difference detection circuit 23. The difference detection circuit 23 subtracts the voltage value from the voltage detection circuit 22 from the voltage value from the storage device 21 and outputs the result as a difference voltage value ΔVF. Therefore, the difference voltage value ΔV
F increases as time passes, as shown in FIG. This difference voltage value ΔVF is supplied to the determination circuit 30.

【0083】判別回路30は、差分検出回路23からの
差分電圧値ΔVFが過電流基準電圧より大きくなったか
どうかを常にモニタしている。そして、差分電圧値ΔV
Fが過電流基準電圧より大きくなったことを判断した場
合に、ゲートオフ信号をアクティブにして、その旨をス
イッチ制御回路32に知らせる。これに応答して、スイ
ッチ制御回路32は、ゲート信号をLレベルに変化さ
せ、スイッチ33を開放させる。これにより、負荷14
へ過電流が流れるのが防止される。
The determination circuit 30 constantly monitors whether the difference voltage value ΔVF from the difference detection circuit 23 has become larger than the overcurrent reference voltage. Then, the differential voltage value ΔV
When it is determined that F has become larger than the overcurrent reference voltage, the gate-off signal is activated to notify the switch control circuit 32 of that fact. In response to this, the switch control circuit 32 changes the gate signal to L level, and opens the switch 33. Thereby, the load 14
The overcurrent is prevented from flowing.

【0084】以上説明したように、第2の実施の形態に
係る電流検出装置によれば、従来のスペースや発熱の問
題は解消されないが、被検出系(主経路)と検出系が独
立しているため、検出系は主経路の影響を受け難い。そ
の結果、検出系は電源電圧の影響が小さくなるので、正
確な電流を検出することができる。
As described above, according to the current detection device according to the second embodiment, the conventional problems of space and heat generation are not solved, but the system to be detected (main path) and the detection system are independent. Therefore, the detection system is hardly affected by the main route. As a result, the influence of the power supply voltage on the detection system is reduced, so that an accurate current can be detected.

【0085】また、従来の電流検出装置では、特にハイ
サイドで使用した場合に電源電圧が検出系に影響を及ぼ
す可能性があるので保護回路が必要になるが、第2の実
施の形態に係る電流検出装置によれば、被検出系(主経
路)と検出系が独立しているため、周辺回路として設け
られる保護回路を簡略化することができる。
In the conventional current detection device, a protection circuit is required because the power supply voltage may affect the detection system especially when the current detection device is used on the high side. According to the current detection device, since the detection target system (main path) and the detection system are independent, the protection circuit provided as a peripheral circuit can be simplified.

【0086】なお、上述した第2の実施の形態では、ス
イッチ33を検出素子10aの上流側(電源13側)に
設けたが、検出素子10aの下流側(負荷14側)に設
けてもよい。この場合も上記と同様の作用・効果を奏す
る。
In the second embodiment, the switch 33 is provided on the upstream side of the detecting element 10a (on the side of the power supply 13). However, the switch 33 may be provided on the downstream side of the detecting element 10a (on the side of the load 14). . In this case, the same operation and effect as described above can be obtained.

【0087】(第3の実施の形態)本発明の第3の実施
の形態に係る電流検出装置では、パワーMOSFETと
2個の感温ダイオードとから成る検出素子が使用され
る。以下では、第1の実施の形態と異なる部分を中心に
説明する。
(Third Embodiment) In a current detection device according to a third embodiment of the present invention, a detection element including a power MOSFET and two temperature-sensitive diodes is used. In the following, a description will be given focusing on portions different from the first embodiment.

【0088】この電流検出装置は、図10に示すよう
に、検出素子10b、電源13、負荷14、検出回路1
5a及び制御回路16から構成されている。検出回路1
5aは、定電流回路20a及び差分検出回路23aから
構成されている。また、制御回路16は、判別回路30
及びゲート駆動回路31から構成されている。
As shown in FIG. 10, the current detecting device includes a detecting element 10b, a power source 13, a load 14, a detecting circuit 1
5a and a control circuit 16. Detection circuit 1
5a includes a constant current circuit 20a and a difference detection circuit 23a. Further, the control circuit 16 includes a determination circuit 30
And a gate drive circuit 31.

【0089】検出素子10bは、Nチャンネル型のパワ
ーMOSFET11、第1ダイオード12a及び第2ダ
イオード12bから構成されている。パワーMOSFE
T11は、本発明のパワートランジスタに対応し、ソー
ス及びドレイン間を流れる電流の大きさに応じて発熱す
る発熱体として作用する。なお、パワーMOSFETと
しては、Nチャンネル型に限らずPチャンネル型を用い
ることもできる。
The detecting element 10b comprises an N-channel type power MOSFET 11, a first diode 12a and a second diode 12b. Power MOSFE
T11 corresponds to the power transistor of the present invention, and functions as a heating element that generates heat according to the magnitude of the current flowing between the source and the drain. The power MOSFET is not limited to the N-channel type, but may be a P-channel type.

【0090】また、第1ダイオード12a及び第2ダイ
オード12bは、本発明の第1感温素子及び第2感温素
子にそれぞれ対応する。一般に、ダイオードの両端間電
圧VFは、図11に示すように、ダイオードに流す電流
IFが一定であれば温度によって変化する。従って、第
1ダイオード12a及び第2ダイオード12bは、温度
により特性(例えば電圧)が変化する電流検出素子とし
て作用する。第1ダイオード12aは、主経路の発熱を
検知するために使用される。また、第2ダイオード12
bは、周囲温度に対応した基準電圧Vrefを発生する
ために使用される。なお、本発明の第1及び第2感温素
子はダイオードに限定されず、サーミスタや熱電対とい
った温度によって特性が変化する素子を使用することも
できる。
Further, the first diode 12a and the second diode 12b correspond to the first temperature sensing element and the second temperature sensing element of the present invention, respectively. In general, as shown in FIG. 11, the voltage VF between both ends of the diode changes depending on the temperature if the current IF flowing through the diode is constant. Therefore, the first diode 12a and the second diode 12b function as current detecting elements whose characteristics (for example, voltage) change with temperature. The first diode 12a is used to detect heat generation in the main path. The second diode 12
b is used to generate a reference voltage V ref corresponding to the ambient temperature. Note that the first and second temperature sensing elements of the present invention are not limited to diodes, but may be elements such as thermistors and thermocouples whose characteristics change with temperature.

【0091】検出素子10bは、パワーMOSFET1
1のポリシリコン層に、電気的に絶縁された高い熱伝導
率の絶縁性薄膜を挟んで第1ダイオード12aを集積
し、更にパワーMOSFET11及び第1ダイオード1
2aと熱的に絶縁された位置に第2ダイオード12bを
集積することにより構成されている。これにより、検出
素子10bは、発熱体、絶縁性薄膜、第1感温素子及び
第2感温素子が一体化されたダイオード内蔵パワー半導
体として実現されている。
The detection element 10b includes a power MOSFET 1
The first diode 12a is integrated on one polysilicon layer with an electrically insulated thin insulating film having a high thermal conductivity interposed therebetween, and the power MOSFET 11 and the first diode 1 are further integrated.
The second diode 12b is integrated at a position thermally insulated from the second diode 12a. As a result, the detection element 10b is realized as a power semiconductor with a built-in diode in which the heating element, the insulating thin film, the first temperature sensing element and the second temperature sensing element are integrated.

【0092】電源13及び負荷14は、第1の実施の形
態のそれらと同じである。上記電源13から検出素子1
0bを経由して負荷14に至る経路は、本発明の主経路
に対応する。
The power supply 13 and the load 14 are the same as those of the first embodiment. From the power supply 13 to the detecting element 1
The route to the load 14 via 0b corresponds to the main route of the present invention.

【0093】制御回路16に含まれるゲート駆動回路3
1は、図示しないコンソールスイッチ等からの外部入力
信号に応答して、パワーMOSFET11のゲートに供
給するゲート信号を生成する。パワーMOSFET11
は、ゲート駆動回路31からのゲート信号がHレベルに
されることによりターンオンし、Lレベルにされること
によりターンオフする。このゲート信号により、負荷1
4に電流を供給するかどうかが制御される。
Gate drive circuit 3 included in control circuit 16
1 generates a gate signal to be supplied to the gate of the power MOSFET 11 in response to an external input signal from a console switch or the like (not shown). Power MOSFET 11
Is turned on when the gate signal from the gate drive circuit 31 is set to the H level, and turned off when the gate signal is set to the L level. With this gate signal, load 1
4 is controlled.

【0094】なお、パワーMOSFET11としてPチ
ャンネル型が用いられる場合は、ゲート駆動回路31は
上記レベルとは逆のゲート信号を生成する。また、ゲー
ト駆動回路31で生成されたゲート信号は、差分検出回
路23aにも供給される(詳細は後述する)。更に、こ
のゲート駆動回路31には、後述するように、判別回路
30からゲートオフ信号が入力される。ゲート駆動回路
31は、このゲートオフ信号に応答して、ゲート信号を
強制的にLレベルにする。
When a P-channel type is used as the power MOSFET 11, the gate drive circuit 31 generates a gate signal opposite to the above level. The gate signal generated by the gate drive circuit 31 is also supplied to the difference detection circuit 23a (details will be described later). Further, a gate-off signal is input from the determination circuit 30 to the gate drive circuit 31 as described later. Gate drive circuit 31 forcibly sets the gate signal to L level in response to the gate-off signal.

【0095】検出回路15aに含まれる定電流回路20
aは、上記外部入力信号に応答して、電源13の出力と
は独立に、第1の一定電流及び第2の一定電流を発生す
る。この定電流回路20aは、上記ゲート信号がHレベ
ルの間は第1及び第2の一定電流を出力し続ける。定電
流回路20aで発生された第1及び第2の一定電流は第
1ダイオード12aのアノード及び第2ダイオード12
bのアノードにそれぞれ供給される。第1ダイオード1
2a及び第2ダイオード12bの各カソードは接地され
ている。上記の構成により、第1及び第2ダイオード1
2a及び12bの各々に流れるダイオード電流IF及び
アノード−カソード間電圧VFは、その温度にのみ依存
して変化し、電源電圧には影響されない。
Constant current circuit 20 included in detection circuit 15a
a generates a first constant current and a second constant current independently of the output of the power supply 13 in response to the external input signal. The constant current circuit 20a keeps outputting the first and second constant currents while the gate signal is at the H level. The first and second constant currents generated by the constant current circuit 20a are the anode of the first diode 12a and the second diode 12a.
b, respectively. First diode 1
Each cathode of the 2a and the second diode 12b is grounded. With the above configuration, the first and second diodes 1
The diode current IF and the anode-cathode voltage VF flowing through each of 2a and 12b change only depending on the temperature, and are not affected by the power supply voltage.

【0096】また、第1ダイオード12aのアノード
は、差分検出回路23aに接続されており、差分検出回
路23aに第1ダイオード12aの両端間電圧(アノー
ド−カソード間電圧)VFを供給する。第1ダイオード
12aの両端間電圧VFは、図12に示すように、時間
の経過、即ちパワーMOSFET11の温度上昇に連れ
て徐々に低下する。
The anode of the first diode 12a is connected to the difference detection circuit 23a, and supplies a voltage (anode-cathode voltage) VF across the first diode 12a to the difference detection circuit 23a. As shown in FIG. 12, the voltage VF between both ends of the first diode 12a gradually decreases as time passes, that is, as the temperature of the power MOSFET 11 rises.

【0097】同様に、第2ダイオード12bのアノード
は、差分検出回路23aに接続されており、差分検出回
路23aに第2ダイオード12bの両端間電圧(アノー
ド−カソード間電圧)VFrefを供給する。第2ダイ
オード12bの両端間電圧VFrefは、周囲温度によ
って決定され、時間の経過、即ちパワーMOSFET1
1の温度が上昇してもほぼ一定の電圧を保つ。
Similarly, the anode of the second diode 12b is connected to the difference detection circuit 23a, and supplies a voltage (anode-cathode voltage) VF ref across the second diode 12b to the difference detection circuit 23a. The voltage VF ref between both ends of the second diode 12b is determined by the ambient temperature, and lapse of time, that is, the power MOSFET 1
1 keeps a substantially constant voltage even when the temperature rises.

【0098】差分検出回路23aは減算器で構成されて
いる。差分検出回路23aは、図12に示すように、ゲ
ート駆動回路31からのゲート信号がHレベルの間、第
1ダイオード12aの両端間電圧VFを表す電圧値から
第2ダイオード12bの両端間電圧VFrefを表す電
圧値を減算する。この減算により得られた差分電圧値Δ
VFは、パワーMOSFET11の温度変化、換言すれ
ば、ソース−ドレイン間に流れる電流の変化を表してい
る。この差分電圧値ΔVFは、判別回路30に供給され
る。判別回路30の構成及び動作は第1の実施の形態の
それらと同じである。
The difference detection circuit 23a is constituted by a subtractor. As shown in FIG. 12, while the gate signal from the gate drive circuit 31 is at the H level, the difference detection circuit 23a calculates the voltage VF across the second diode 12b from the voltage value representing the voltage VF across the first diode 12a. The voltage value representing ref is subtracted. The difference voltage value Δ obtained by this subtraction
VF represents a change in the temperature of the power MOSFET 11, in other words, a change in the current flowing between the source and the drain. This difference voltage value ΔVF is supplied to the determination circuit 30. The configuration and operation of the discrimination circuit 30 are the same as those of the first embodiment.

【0099】次に、以上のように構成される電流検出装
置の動作を説明する。
Next, the operation of the current detecting device configured as described above will be described.

【0100】図示しないコンソールスイッチ等から外部
入力信号が供給されると、定電流回路20aは第1及び
第2の一定電流を発生し、第1ダイオード12a及び第
2ダイオード12bにそれぞれ供給する。この状態にお
いて、パワーMOSFET11はスイッチとして動作す
る。即ち、ゲート駆動回路31は、ゲート信号をLレベ
ルからHレベルに変化させ、パワーMOSFET11の
ゲート及び差分検出回路23aに供給する。
When an external input signal is supplied from a console switch or the like (not shown), the constant current circuit 20a generates first and second constant currents and supplies them to the first diode 12a and the second diode 12b, respectively. In this state, the power MOSFET 11 operates as a switch. That is, the gate drive circuit 31 changes the gate signal from the L level to the H level and supplies the gate signal to the gate of the power MOSFET 11 and the difference detection circuit 23a.

【0101】これにより、パワーMOSFET11はタ
ーンオンし、電源13からの電流は、パワーMOSFE
T11のソース−ドレイン間を経由して負荷14に流れ
る。この際、パワーMOSFET11のソース−ドレイ
ン間には必ずオン抵抗が存在するので、このオン抵抗に
より電力が消費される。この電力の消費によって発生し
た過度熱は第1ダイオード12aに伝導し、第1ダイオ
ード12aの温度を時間の経過に連れて上昇させる。そ
の結果、第1ダイオード12aの両端間電圧VFは、図
12に示すように、この温度上昇に連れて下降する。
As a result, the power MOSFET 11 is turned on, and the current from the power supply 13 is changed to the power MOSFET.
The current flows to the load 14 via the source and drain of T11. At this time, since there is always an on-resistance between the source and the drain of the power MOSFET 11, power is consumed by the on-resistance. The excessive heat generated by the consumption of the electric power is conducted to the first diode 12a, and raises the temperature of the first diode 12a over time. As a result, the voltage VF between both ends of the first diode 12a decreases as the temperature rises, as shown in FIG.

【0102】第1ダイオード12aの両端間電圧VFは
差分検出回路23aに供給される。一方、第2ダイオー
ド12bは、その時点の周囲温度に対応した両端間電圧
VF refを出力する。両端間電圧VFrefは差分検
出回路23aに供給される。
The voltage VF between both ends of the first diode 12a is
The difference is supplied to the difference detection circuit 23a. On the other hand,
12b is a voltage between both ends corresponding to the ambient temperature at that time.
VF refIs output. Voltage VF between both endsrefIs the difference detection
It is supplied to the output circuit 23a.

【0103】差分検出回路23aは、第1ダイオード1
2aからの電圧値から、第2ダイオード12bからの電
圧値を減算し、差分電圧値ΔVFとして出力する。従っ
て、この差分電圧値ΔVFは、図12に示すように、時
間の経過に連れて大きくなる。この差分電圧値ΔVF
は、判別回路30に供給される。
The difference detection circuit 23a includes the first diode 1
The voltage value from the second diode 12b is subtracted from the voltage value from 2a and output as a difference voltage value ΔVF. Therefore, as shown in FIG. 12, this difference voltage value ΔVF increases with time. This difference voltage value ΔVF
Is supplied to the determination circuit 30.

【0104】判別回路30は、差分検出回路23aから
の差分電圧値ΔVFが過電流基準電圧より大きくなった
かどうかを常にモニタしている。そして、差分電圧値Δ
VFが過電流基準電圧より大きくなったことを判断した
場合に、ゲートオフ信号をアクティブにして、その旨を
ゲート駆動回路31に知らせる。これに応答して、ゲー
ト駆動回路31は、ゲート信号をLレベルに変化させ、
パワーMOSFET11をターンオフさせる。これによ
り、パワーMOSFET11の破壊が防止されると共
に、負荷14に過電流が流れるのが防止される。
The determination circuit 30 constantly monitors whether the difference voltage value ΔVF from the difference detection circuit 23a has become larger than the overcurrent reference voltage. And the difference voltage value Δ
When it is determined that VF has become larger than the overcurrent reference voltage, the gate-off signal is activated, and the fact is notified to the gate drive circuit 31. In response, the gate drive circuit 31 changes the gate signal to L level,
The power MOSFET 11 is turned off. This prevents the power MOSFET 11 from being destroyed and prevents an overcurrent from flowing through the load 14.

【0105】以上の構成により、環境による第1ダイオ
ード12aの温度特性、つまり第1ダイオード12aが
設置されている雰囲気の温度による影響を相殺できるの
で、その温度における基準値からの変化量が常に検出さ
れる。この変化量と主経路に流れる電流は1対1の関係
となるので、主経路、換言すれば負荷14に流れる電流
が精度よく検出される。
With the above configuration, the temperature characteristic of the first diode 12a due to the environment, that is, the influence of the temperature of the atmosphere in which the first diode 12a is installed can be offset, so that the amount of change in the temperature from the reference value is always detected. Is done. Since the amount of change and the current flowing through the main path have a one-to-one relationship, the current flowing through the main path, in other words, the current flowing through the load 14 is accurately detected.

【0106】以上説明したように、第3の実施の形態に
係る電流検出装置によれば、パワーMOSFET11及
び負荷14(被検出系)には電源13からの電流が流れ
るが、第1ダイオード12a及び第2ダイオード12b
(検出系)には、電源13からの電流とは独立した、定
電流回路20aからの一定電流が流れる。従って、検出
系が被検出系の電源電圧の影響を受けることがないの
で、パワーMOSFET11を介して負荷14に流れる
電流を精度よく検出できる。
As described above, according to the current detecting device according to the third embodiment, the current from the power supply 13 flows through the power MOSFET 11 and the load 14 (the system to be detected). Second diode 12b
A constant current from the constant current circuit 20a flows through the (detection system) independently of the current from the power supply 13. Therefore, since the detection system is not affected by the power supply voltage of the detected system, the current flowing to the load 14 via the power MOSFET 11 can be accurately detected.

【0107】また、被検出系と検出系が独立であるた
め、被検出系(主経路)にサージ等が印加されても検出
系は影響を受けない。従って、検出系を保護するための
構成が不要乃至は簡素化できる。また、従来のように主
経路や分流経路に抵抗を挿入する必要がないので、抵抗
を実装スペースが不要になる。
Further, since the detected system and the detection system are independent, even if a surge or the like is applied to the detected system (main path), the detection system is not affected. Therefore, the configuration for protecting the detection system is unnecessary or can be simplified. Further, since it is not necessary to insert a resistor in the main path or the branch path as in the related art, a space for mounting the resistor is not required.

【0108】また、差分電圧ΔVFに基づいて主経路に
流れる電流を検出するので、第1の実施の形態で詳細に
説明したように、周囲環境による第1ダイオード12a
の温度特性の影響を相殺することができ、第1ダイオー
ド12aの温度依存性を排除できる。その結果、検出回
路15aに温度補正回路を付加する場合に、第1ダイオ
ード12aの温度依存性を考慮する必要がなく、パワー
MOSFET11の温度補正回路のみを付加すればよい
ので、補正回路を簡素化できる。
Since the current flowing in the main path is detected based on the difference voltage ΔVF, as described in detail in the first embodiment, the first diode 12a
Can be canceled out, and the temperature dependence of the first diode 12a can be eliminated. As a result, when a temperature correction circuit is added to the detection circuit 15a, it is not necessary to consider the temperature dependency of the first diode 12a, and only the temperature correction circuit of the power MOSFET 11 needs to be added, so that the correction circuit is simplified. it can.

【0109】更に、この電流検出装置によれば、パワー
MOSFETに流れる電流に基づく熱エネルギーを薄膜
を介して検出するため、被検出系にノイズ等によるイン
パルス電流が流れても、エネルギーとしては小さいの
で、差分電圧ΔVFは小さくなる。その結果、検出系に
対するインパルス電流の影響は小さくなるので、電源に
生じるノイズを除去するためのフィルタを簡素化でき
る。
Further, according to this current detection device, thermal energy based on the current flowing through the power MOSFET is detected through the thin film. Therefore, even if an impulse current due to noise or the like flows through the detected system, the energy is small. , The difference voltage ΔVF becomes smaller. As a result, the influence of the impulse current on the detection system is reduced, so that a filter for removing noise generated in the power supply can be simplified.

【0110】また、この電流検出装置によれば、差分電
圧ΔVFを検出するための基準電圧として、第1及び第
2の実施の形態のように記憶装置21に記憶された電圧
値ではなく、第2ダイオード12bからリアルタイムに
得られる電圧値が用いられるので、周囲温度が変化した
場合であっても正確な電流値を検出できる。
Further, according to this current detection device, the reference voltage for detecting the difference voltage ΔVF is not the voltage value stored in the storage device 21 as in the first and second embodiments, but the reference voltage. Since a voltage value obtained in real time from the two diodes 12b is used, an accurate current value can be detected even when the ambient temperature changes.

【0111】(第4の実施の形態)本発明の第4の実施
の形態に係る電流検出装置では、抵抗体と2個の感温ダ
イオードとから成る検出素子が使用される。以下では、
第3の実施の形態と異なる部分を中心に説明する。
(Fourth Embodiment) In a current detection device according to a fourth embodiment of the present invention, a detection element including a resistor and two temperature-sensitive diodes is used. Below,
The following description focuses on the differences from the third embodiment.

【0112】この電流検出装置は、図13に示すよう
に、検出素子10c、電源13、負荷14、検出回路1
5b及び制御回路16aから構成されている。検出回路
15bは、定電流回路20a及び差分検出回路23aか
ら構成されている。また、制御回路16aは、判別回路
30、スイッチ制御回路(SW制御回路)32及びスイ
ッチ33から構成されている。
As shown in FIG. 13, this current detecting device comprises a detecting element 10c, a power source 13, a load 14, a detecting circuit 1
5b and a control circuit 16a. The detection circuit 15b includes a constant current circuit 20a and a difference detection circuit 23a. Further, the control circuit 16a includes a discrimination circuit 30, a switch control circuit (SW control circuit) 32, and a switch 33.

【0113】検出素子10aは、抵抗体17、第1ダイ
オード12a及び第2ダイオード12bとから構成され
ている。抵抗体17は、その両端間を流れる電流の大き
さに応じて発熱する発熱体として作用する。また、第1
ダイオード12a及び第2ダイオード12bは、本発明
の第1感温素子及び第2感温素子にそれぞれ対応し、温
度により特性(例えば電圧)が変化する電流検出素子と
して作用する。
The detecting element 10a comprises a resistor 17, a first diode 12a and a second diode 12b. The resistor 17 functions as a heating element that generates heat according to the magnitude of the current flowing between both ends. Also, the first
The diode 12a and the second diode 12b correspond to the first temperature sensing element and the second temperature sensing element of the present invention, respectively, and function as current detection elements whose characteristics (for example, voltage) change with temperature.

【0114】検出素子10cは、抵抗体17に、電気的
に絶縁された高い熱伝導率の絶縁性薄膜を挟んで第1ダ
イオード12aを集積し、更に抵抗体17及び第1ダイ
オード12aと熱的に絶縁された位置に第2ダイオード
12bを集積することにより構成されている。これによ
り、検出素子10cは、発熱体、絶縁性薄膜、第1感温
素子及び第2感温素子が一体化された半導体として実現
されている。この構成によれば、第1ダイオード12a
と主経路とが電気的に絶縁されているため、主経路の雑
音が第1ダイオード12aに直接影響を与えることはな
い。
In the detecting element 10c, the first diode 12a is integrated on the resistor 17 with an electrically insulated thin insulating film having a high thermal conductivity interposed therebetween, and furthermore, the first diode 12a is thermally connected to the resistor 17 and the first diode 12a. The second diode 12b is integrated at a position insulated from the second diode 12b. Thereby, the detection element 10c is realized as a semiconductor in which the heating element, the insulating thin film, the first temperature sensing element, and the second temperature sensing element are integrated. According to this configuration, the first diode 12a
And the main path are electrically insulated, so that noise in the main path does not directly affect the first diode 12a.

【0115】電源13は、スイッチ33を経由して検出
素子10cの抵抗体17の一端に電流を供給する。この
抵抗体17の他端は負荷14の一端に接続されている。
この負荷14の他端は接地されている。上記電源13か
らスイッチ33及び抵抗体17を経由して負荷14に至
る経路は、本発明の主経路に対応する。
The power supply 13 supplies a current to one end of the resistor 17 of the detection element 10c via the switch 33. The other end of the resistor 17 is connected to one end of the load 14.
The other end of the load 14 is grounded. The path from the power supply 13 to the load 14 via the switch 33 and the resistor 17 corresponds to the main path of the present invention.

【0116】検出回路15bの構成及び動作は、ゲート
信号がスイッチ制御回路32で生成される点を除けば、
第3の実施の形態のそれと同じである。
The configuration and operation of the detection circuit 15b are the same as those of the detection circuit 15b except that the gate signal is generated by the switch control circuit 32.
This is the same as that of the third embodiment.

【0117】制御回路16aの構成及び動作は、スイッ
チ制御回路32が生成したゲート信号が差分検出回路2
3aに供給されることを除けば、第2の実施の形態のそ
れと同じである。
The configuration and operation of the control circuit 16a are as follows. The gate signal generated by the switch control circuit 32 is
This is the same as that of the second embodiment except that it is supplied to 3a.

【0118】次に、以上のように構成される電流検出装
置の動作を説明する。
Next, the operation of the current detecting device configured as described above will be described.

【0119】図示しないコンソールスイッチ等から外部
入力信号が供給されると、定電流回路20aは第1及び
第2の一定電流を発生し、第1ダイオード12a及び第
2ダイオード12bにそれぞれ供給する。この状態にお
いて、スイッチ制御回路32は、ゲート信号をLレベル
からHレベルに変化させ、スイッチ33及び差分検出回
路23aに供給する。
When an external input signal is supplied from a console switch or the like (not shown), the constant current circuit 20a generates first and second constant currents and supplies them to the first diode 12a and the second diode 12b, respectively. In this state, the switch control circuit 32 changes the gate signal from L level to H level and supplies the gate signal to the switch 33 and the difference detection circuit 23a.

【0120】これにより、スイッチ33はオンにされ、
電源13からスイッチ33及び検出素子10の抵抗体1
7を経由して負荷14に電流が流れる。この際、抵抗体
17により電力が消費される。この電力の消費によって
発生した過度熱は第1ダイオード12aに伝導し、第1
ダイオード12aの温度を時間の経過に連れて上昇させ
る。その結果、第1ダイオード12aの両端間電圧VF
は、図12に示すように、この温度上昇に連れて下降す
る。
As a result, the switch 33 is turned on,
From the power supply 13 to the switch 33 and the resistor 1 of the detection element 10
A current flows through the load 14 via the switch 7. At this time, power is consumed by the resistor 17. The excessive heat generated by the consumption of the electric power is conducted to the first diode 12a,
The temperature of the diode 12a is increased over time. As a result, the voltage VF between both ends of the first diode 12a
Falls as the temperature rises, as shown in FIG.

【0121】また、記憶装置21は、ゲート信号の立ち
上がり変化に同期して、その時点のダイオード12の両
端間電圧VF、即ち、VF基準電圧を表す電圧値を記憶
すると共に、そのVF基準電圧を表す電圧値を差分検出
回路23に供給する。
The storage device 21 stores the voltage VF across the diode 12 at that time, that is, a voltage value representing the VF reference voltage, and stores the VF reference voltage in synchronization with the rising change of the gate signal. The represented voltage value is supplied to the difference detection circuit 23.

【0122】第1ダイオード12aの両端間電圧VFは
差分検出回路23aに供給される。一方、第2ダイオー
ド12bは、その時点の周囲温度に対応した両端間電圧
VF refを出力する。この両端間電圧VFrefは差
分検出回路23aに供給される。
The voltage VF between both ends of the first diode 12a is
The difference is supplied to the difference detection circuit 23a. On the other hand,
12b is a voltage between both ends corresponding to the ambient temperature at that time.
VF refIs output. This voltage VF between both endsrefIs the difference
It is supplied to the minute detecting circuit 23a.

【0123】差分検出回路23aは、第1ダイオード1
2aからの電圧値から、第2ダイオード12bからの電
圧値を減算し、差分電圧値ΔVFとして出力する。従っ
て、この差分電圧値ΔVFは、図12に示すように、時
間の経過に連れて大きくなる。この差分電圧値ΔVF
は、判別回路30に供給される。
The difference detection circuit 23a includes the first diode 1
The voltage value from the second diode 12b is subtracted from the voltage value from 2a and output as a difference voltage value ΔVF. Therefore, as shown in FIG. 12, this difference voltage value ΔVF increases with time. This difference voltage value ΔVF
Is supplied to the determination circuit 30.

【0124】判別回路30は、差分検出回路23aから
の差分電圧値ΔVFが過電流基準電圧より大きくなった
かどうかを常にモニタしている。そして、差分電圧値Δ
VFが過電流基準電圧より大きくなったことを判断した
場合に、ゲートオフ信号をアクティブにして、その旨を
スイッチ制御回路32に知らせる。これに応答して、ス
イッチ制御回路32は、ゲート信号をLレベルに変化さ
せ、スイッチ33を開放させる。これにより、負荷14
へ過電流が流れるのが防止される。
The determination circuit 30 constantly monitors whether or not the difference voltage value ΔVF from the difference detection circuit 23a has become larger than the overcurrent reference voltage. And the difference voltage value Δ
When it is determined that VF has become larger than the overcurrent reference voltage, the gate-off signal is activated, and the switch control circuit 32 is notified of this. In response to this, the switch control circuit 32 changes the gate signal to L level, and opens the switch 33. Thereby, the load 14
The overcurrent is prevented from flowing.

【0125】以上説明したように、第4の実施の形態に
係る電流検出装置によれば、第3の実施の形態と同様の
効果を奏する。
As described above, according to the current detecting device of the fourth embodiment, the same effects as those of the third embodiment can be obtained.

【0126】また、この電流検出装置によれば、従来の
スペースや発熱の問題は解消されないが、第2の実施の
形態と同様に、正確な電流を検出できると共に、周辺回
路として設けられる保護回路を簡略化することができる
という利点がある。
According to this current detecting device, the conventional problems of space and heat generation are not solved. However, as in the second embodiment, an accurate current can be detected and a protection circuit provided as a peripheral circuit can be provided. Can be simplified.

【0127】また、この電流検出装置によれば、差分電
圧ΔVFを検出するための基準電圧として、第3の実施
の形態のように記憶装置21に記憶された電圧値ではな
く、第2ダイオード12bからリアルタイムに得られる
電圧値が用いられるので、周囲温度が変化した場合であ
っても正確な電流値を検出できる。
According to this current detecting device, the reference voltage for detecting the difference voltage ΔVF is not the voltage value stored in the storage device 21 as in the third embodiment, but the second diode 12b. Since a voltage value obtained in real time is used, an accurate current value can be detected even when the ambient temperature changes.

【0128】なお、上述した第4の実施の形態では、ス
イッチ33を検出素子10cの上流側(電源13側)に
設けたが、検出素子10cの下流側(負荷14側)に設
けてもよい。この場合も上記と同様の作用・効果を奏す
る。
In the above-described fourth embodiment, the switch 33 is provided on the upstream side (the power supply 13 side) of the detection element 10c, but may be provided on the downstream side (the load 14 side) of the detection element 10c. . In this case, the same operation and effect as described above can be obtained.

【0129】以上のように構成される本発明の第1乃至
第4の実施の形態に係る電流検出装置は、自動車のパワ
ーウインドウシステムにおける挟み込み防止機能を実現
するために使用できる。このパワーウインドウシステム
では、パワーウインドウの閉動作時に異物が挟み込まれ
た場合、モータにモータロック電流が流れ、この電流値
が或る値になるとモータへの電流供給が遮断される。従
って、電流供給が遮断されたことを検知してパワーウイ
ンドウモータを反転させることにより、挟み込み防止機
能を実現できる。
The current detection devices according to the first to fourth embodiments of the present invention configured as described above can be used to realize a function of preventing pinching in a power window system of an automobile. In this power window system, when a foreign object is caught during the closing operation of the power window, a motor lock current flows to the motor, and when this current value reaches a certain value, the current supply to the motor is cut off. Therefore, the anti-jamming function can be realized by reversing the power window motor upon detecting that the current supply has been interrupted.

【0130】この電流検出装置をパワーウインドウシス
テムに使用した場合は、パワーウインドウが全閉又は全
開になった時に、検出素子にモータロック電流が流れて
モータへの電流供給が自動的に遮断されるため、全閉又
は全開用のセンサが不要になる。この電流検出装置は、
ランプ点灯時の突入電流制御やランプ断芯検出などにも
応用できる。
When this current detection device is used in a power window system, when the power window is fully closed or fully opened, a motor lock current flows through the detection element and the current supply to the motor is automatically cut off. Therefore, a sensor for full closing or full opening becomes unnecessary. This current detector is
It can also be applied to inrush current control when the lamp is lit and detection of lamp disconnection.

【0131】[0131]

【発明の効果】以上詳述したように、請求項1に記載の
発明によれば、主経路に流れる電流とは独立に、定電流
回路から供給される定電流によって発生する感温素子の
両端間電圧に基づいて主経路のパワートランジスタに流
れる電流を検出するので、電源電圧の影響を受けること
がない。その結果、主経路に流れる電流を精度よく検出
できる。また、主回路にノイズが発生してもその影響を
受けないので感温素子及びその周辺回路を保護するため
の構成を簡素化できる。また、差分電圧値に基づいて主
経路に流れる電流を検出するので、周囲環境による感温
素子の温度依存性を排除できる。更に、従来のように主
経路に直列に抵抗を挿入しないので、実装スペースや発
熱の問題は存在しない。
As described in detail above, according to the first aspect of the present invention, both ends of the temperature sensing element generated by the constant current supplied from the constant current circuit independently of the current flowing through the main path. Since the current flowing through the power transistor in the main path is detected based on the inter-voltage, there is no influence of the power supply voltage. As a result, the current flowing through the main path can be accurately detected. Further, even if noise is generated in the main circuit, it is not affected by the noise, so that the configuration for protecting the temperature sensing element and its peripheral circuit can be simplified. Further, since the current flowing through the main path is detected based on the difference voltage value, the temperature dependency of the temperature-sensitive element due to the surrounding environment can be eliminated. Furthermore, since no resistor is inserted in series in the main path as in the prior art, there is no problem of mounting space or heat generation.

【0132】また、請求項2に記載の発明によれば、差
分電圧値に基づいて過電流又は過負荷であるかどうかを
検出し、過電流又は過負荷である場合はパワートランジ
スタをオフにするようにしたので、上述した請求項1に
記載の発明による効果に加え、過電流又は過負荷による
パワートランジスタを含む系の破壊を防止できる。
According to the second aspect of the present invention, whether or not an overcurrent or an overload is detected based on the difference voltage value, and if the overcurrent or the overload is detected, the power transistor is turned off. As a result, in addition to the effect of the first aspect of the present invention, the destruction of the system including the power transistor due to overcurrent or overload can be prevented.

【0133】また、請求項3に記載の発明によれば、主
経路に流れる電流とは独立に、定電流回路から供給され
る定電流によって発生する感温素子の両端間電圧に基づ
いて主経路の抵抗体に流れる電流を検出するので、電源
電圧の影響を受けることがない。その結果、主経路に流
れる電流を精度よく検出できる。また、主回路にノイズ
が発生してもその影響を受けないので感温素子及びその
周辺回路を保護するための構成を簡素化できる。また、
差分電圧値に基づいて主経路に流れる電流を検出するの
で、周囲環境による感温素子の温度依存性を排除でき
る。
According to the third aspect of the present invention, independently of the current flowing through the main path, the main path is generated based on the voltage between both ends of the temperature sensing element generated by the constant current supplied from the constant current circuit. Since the current flowing through the resistor is detected, it is not affected by the power supply voltage. As a result, the current flowing through the main path can be accurately detected. Further, even if noise is generated in the main circuit, it is not affected by the noise, so that the configuration for protecting the temperature sensing element and its peripheral circuit can be simplified. Also,
Since the current flowing through the main path is detected based on the difference voltage value, it is possible to eliminate the temperature dependency of the temperature sensing element due to the surrounding environment.

【0134】また、請求項4に記載の発明によれば、差
分電圧値に基づいて過電流又は過負荷であるかどうかを
検出し、過電流又は過負荷である場合は抵抗体に流れる
電流を遮断するようにしたので、上述した請求項3に記
載の発明による効果に加え、過電流又は過負荷による抵
抗体を含む系の破壊を防止できる。
According to the fourth aspect of the present invention, whether or not an overcurrent or an overload is detected based on the differential voltage value, and if the overcurrent or the overload is detected, the current flowing through the resistor is detected. Since the cutoff is performed, in addition to the effect of the third aspect of the present invention, it is possible to prevent the system including the resistor from being broken due to the overcurrent or the overload.

【0135】また、請求項5に記載の発明によれば、感
温素子として感温ダイオードを用いたので、安価且つ小
型に感温素子を構成できる。
According to the fifth aspect of the present invention, since the temperature-sensitive diode is used as the temperature-sensitive element, the temperature-sensitive element can be configured at low cost and small size.

【0136】また、請求項6に記載の発明によれば、上
述した請求項1に記載の効果に加え、差分電圧を検出す
るための基準電圧として、請求項1及び2に記載の発明
のように記憶装置に記憶された電圧値ではなく、第2感
温素子からリアルタイムに得られる電圧値が用いられる
ので、周囲温度が変化した場合であっても正確な電流値
を検出できる。
According to the invention of claim 6, in addition to the effect of claim 1 described above, the reference voltage for detecting the differential voltage is as in the invention of claims 1 and 2. Since the voltage value obtained in real time from the second temperature sensing element is used instead of the voltage value stored in the storage device, an accurate current value can be detected even when the ambient temperature changes.

【0137】また、請求項7に記載の発明によれば、差
分電圧値に基づいて過電流又は過負荷であるかどうかを
検出し、過電流又は過負荷である場合はパワートランジ
スタをオフにするようにしたので、上述した請求項1に
記載の発明による効果に加え、過電流又は過負荷による
パワートランジスタを含む系の破壊を防止できる。
According to the seventh aspect of the present invention, whether or not an overcurrent or an overload is detected based on the differential voltage value, and if the overcurrent or the overload is detected, the power transistor is turned off. As a result, in addition to the effect of the first aspect of the present invention, the destruction of the system including the power transistor due to overcurrent or overload can be prevented.

【0138】また、請求項8に記載の発明によれば、上
述した請求項6に記載の効果に加え、差分電圧を検出す
るための基準電圧として、請求項3及び4に記載の発明
のように記憶装置に記憶された電圧値ではなく、第2感
温素子からリアルタイムに得られる電圧値が用いられる
ので、周囲温度が変化した場合であっても正確な電流値
を検出できる。
According to the eighth aspect of the present invention, in addition to the effect of the sixth aspect, the reference voltage for detecting the differential voltage is the same as that of the third and fourth aspects. Since the voltage value obtained in real time from the second temperature sensing element is used instead of the voltage value stored in the storage device, an accurate current value can be detected even when the ambient temperature changes.

【0139】また、請求項9に記載の発明によれば、差
分電圧値に基づいて過電流又は過負荷であるかどうかを
検出し、過電流又は過負荷である場合は抵抗体に流れる
電流を遮断するようにしたので、上述した請求項8に記
載の発明による効果に加え、過電流又は過負荷による抵
抗体を含む系の破壊を防止できる。
According to the ninth aspect of the present invention, whether or not an overcurrent or an overload is detected based on the difference voltage value, and if the overcurrent or the overload is detected, the current flowing through the resistor is detected. Since the cutoff is performed, in addition to the effect of the invention described in claim 8, it is possible to prevent the system including the resistor from being destroyed due to overcurrent or overload.

【0140】更に、請求項10に記載の発明によれば、
感温素子として感温ダイオードを用いたので、安価且つ
小型に感温素子を構成できる。
Furthermore, according to the tenth aspect of the present invention,
Since a temperature-sensitive diode is used as the temperature-sensitive element, the temperature-sensitive element can be configured inexpensively and compactly.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態に係る電流検出装置
の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a current detection device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示した電流検出装置で使用されるダイオ
ードの両端間電圧VFとゲート信号との関係を示す図で
ある。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a voltage VF across a diode used in the current detection device shown in FIG. 1 and a gate signal.

【図3】一般的な半導体素子の正常動作領域と破壊領域
とを説明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining a normal operation region and a destruction region of a general semiconductor element.

【図4】図1に示した電流検出装置において、電源電圧
を変化させた場合のダイオードの両端間電圧VFと主経
路に流れる電流Idとの関係を示す図である。
4 is a diagram showing a relationship between a voltage VF between both ends of a diode and a current Id flowing through a main path when a power supply voltage is changed in the current detection device shown in FIG.

【図5】図1に示した電流検出装置において、電源電圧
を変化させた場合の差分電圧ΔVFと主経路に流れる電
流Idとの関係を示す図である。
5 is a diagram showing a relationship between a difference voltage ΔVF and a current Id flowing through a main path when the power supply voltage is changed in the current detection device shown in FIG.

【図6】図1に示した電流検出装置において、複数の周
囲温度におけるダイオードの両端間電圧VFの温度特性
を示す図である。
6 is a diagram showing temperature characteristics of a voltage VF across the diode at a plurality of ambient temperatures in the current detection device shown in FIG. 1;

【図7】図1に示した電流検出装置で使用される検出素
子の、複数の周囲温度における差分電圧ΔVFの温度特
性を示す図である。
7 is a diagram showing temperature characteristics of a differential voltage ΔVF at a plurality of ambient temperatures of a detection element used in the current detection device shown in FIG.

【図8】図1に示す電流検出装置において、パワーMO
SFETで消費される電力と電流の関係を示す図であ
る。
8 is a diagram illustrating a power MO in the current detection device shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between power consumed by an SFET and current.

【図9】本発明の第2の実施の形態に係る電流検出装置
の構成を示すブロック図である。
FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of a current detection device according to a second embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第3の実施の形態に係る電流検出装
置の構成を示すブロック図である。
FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration of a current detection device according to a third embodiment of the present invention.

【図11】一般的なダイオードの温度特性を説明するた
めの図である。
FIG. 11 is a diagram for explaining temperature characteristics of a general diode.

【図12】図10に示した電流検出装置で使用されるダ
イオードの両端間電圧VF、差分電圧ΔVF及びゲート
信号の関係を示す図である。
12 is a diagram showing a relationship among a voltage VF between both ends of a diode used in the current detection device shown in FIG. 10, a difference voltage ΔVF, and a gate signal.

【図13】本発明の第4の実施の形態に係る電流検出装
置の構成を示すブロック図である。
FIG. 13 is a block diagram illustrating a configuration of a current detection device according to a fourth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、10a、10b、10c 検出素子 11 パワーMOSFET 12 ダイオード 12a 第1ダイオード 12b 第2ダイオード 13 電源 14 負荷 15、15a、15b 検出回路 16、16a 制御回路 17 抵抗体 20、20a 定電流回路 21 記憶装置 22 電圧制御回路 23、23a 差分検出回路 30 判別回路 31 ゲート駆動回路 32 スイッチ制御回路 33 スイッチ 10, 10a, 10b, 10c Detection element 11 Power MOSFET 12 Diode 12a First diode 12b Second diode 13 Power supply 14 Load 15, 15a, 15b Detection circuit 16, 16a Control circuit 17 Resistor 20, 20a Constant current circuit 21 Storage device Reference Signs List 22 voltage control circuit 23, 23a difference detection circuit 30 discrimination circuit 31 gate drive circuit 32 switch control circuit 33 switch

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久永 真希子 静岡県裾野市御宿1500 矢崎総業株式会社 内 (72)発明者 芹澤 亮 静岡県裾野市御宿1500 矢崎総業株式会社 内 Fターム(参考) 2G032 AA10 AB19 AC03 AD01 AK11 AL14 2G035 AA20 AA26 AB02 AC08 AC15 AD02 AD04 AD07 AD23 AD26 AD56 5F038 AR00 AV04 AV06 AV13 AZ08 AZ10 BH04 BH16 CD16 DF01 DF05 DF06 DT12 DT17 DT18 EZ20  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Makiko Hisaga 1500 Onjuku 1500, Susono City, Shizuoka Prefecture Inside (72) Inventor Ryo Serizawa 1500 Onjuku 1500, Susono City, Shizuoka Prefecture F-term (reference) 2G032 AA10 AB19 AC03 AD01 AK11 AL14 2G035 AA20 AA26 AB02 AC08 AC15 AD02 AD04 AD07 AD23 AD26 AD56 5F038 AR00 AV04 AV06 AV13 AZ08 AZ10 BH04 BH16 CD16 DF01 DF05 DF06 DT12 DT17 DT18 EZ20

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被検出電流が流れる主経路に直列に挿入
されたパワートランジスタと、 前記パワートランジスタに絶縁性薄膜を介して併設され
た、温度に応じて特性が変化する感温素子と、 前記主経路に流れる電流とは独立に前記感温素子に定電
流を供給する定電流回路と、 前記パワートランジスタがオンにされた時の前記感温素
子の両端間の電圧値を記憶する記憶装置と、 前記パワートランジスタがオンにされている間の前記感
温素子の両端間の電圧値を検出する電圧検出回路と、 前記記憶装置に記憶された電圧値と前記電圧検出回路で
検出された電圧値との差分電圧値を検出し、該差分電圧
値に基づき前記主回路に流れる電流を検出する差分検出
回路と、を備えたことを特徴とする電流検出装置。
1. A power transistor inserted in series in a main path through which a current to be detected flows, a temperature-sensitive element provided in parallel with the power transistor via an insulating thin film and having a characteristic that changes according to temperature, A constant current circuit that supplies a constant current to the temperature sensing element independently of a current flowing through the main path; and a storage device that stores a voltage value between both ends of the temperature sensing element when the power transistor is turned on. A voltage detection circuit for detecting a voltage value between both ends of the temperature sensing element while the power transistor is turned on; a voltage value stored in the storage device and a voltage value detected by the voltage detection circuit And a difference detection circuit for detecting a difference voltage value between the first and second signals and detecting a current flowing through the main circuit based on the difference voltage value.
【請求項2】 前記差分検出回路からの差分電圧値が所
定値を越えた場合に、前記パワートランジスタをオフに
する制御回路を更に備えたことを特徴とする請求項1に
記載の電流検出装置。
2. The current detection device according to claim 1, further comprising a control circuit for turning off the power transistor when a difference voltage value from the difference detection circuit exceeds a predetermined value. .
【請求項3】 被検出電流が流れる主経路に直列に挿入
された抵抗体と、 前記抵抗体に絶縁性薄膜を介して併設された、温度に応
じて特性が変化する感温素子と、 前記主経路に流れる電流とは独立に前記感温素子に定電
流を供給する定電流回路と、 前記抵抗体への電流供給が開始された時の前記感温素子
の両端間の電圧値を記憶する記憶装置と、 前記抵抗体への電流供給が継続されている間の前記感温
素子の両端間の電圧値を検出する電圧検出回路と、 前記記憶装置に記憶された電圧値と前記電圧検出回路で
検出された電圧値との差分電圧値を検出し、該差分電圧
値に基づき前記主回路に流れる電流を検出する差分検出
回路と、を備えたことを特徴とする電流検出装置。
3. A resistor inserted in series in a main path through which a current to be detected flows, a temperature-sensitive element provided in parallel with the resistor via an insulating thin film and having a characteristic that changes according to temperature, A constant current circuit that supplies a constant current to the temperature sensitive element independently of a current flowing through the main path; and a voltage value between both ends of the temperature sensitive element when current supply to the resistor is started. A storage device, a voltage detection circuit that detects a voltage value between both ends of the temperature sensing element while current supply to the resistor is continued, a voltage value stored in the storage device, and the voltage detection circuit A difference detection circuit that detects a difference voltage value from the voltage value detected in step (a) and detects a current flowing through the main circuit based on the difference voltage value.
【請求項4】 前記差分検出回路からの差分電圧値が所
定値を越えた場合に、前記抵抗体に流れる電流を遮断す
る制御回路を更に備えたことを特徴とする請求項3に記
載の電流検出装置。
4. The current according to claim 3, further comprising a control circuit for interrupting a current flowing through the resistor when a difference voltage value from the difference detection circuit exceeds a predetermined value. Detection device.
【請求項5】 前記感温素子は感温ダイオードであるこ
とを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の電
流検出装置。
5. The current detection device according to claim 1, wherein the temperature sensing element is a temperature sensing diode.
【請求項6】 被検出電流が流れる主経路に直列に挿入
されたパワートランジスタと、 前記パワートランジスタに絶縁性薄膜を介して併設され
た、温度に応じて特性が変化する第1感温素子と、 前記第1感温素子に熱的に絶縁されて併設された、温度
に応じて特性が変化する第2感温素子と、 前記主経路に流れる電流とは独立に前記第1感温素子及
び前記第2感温素子に定電流を供給する定電流回路と、 前記記憶装置に記憶された電圧値と前記電圧検出回路で
検出された電圧値との差分電圧値を検出し、該差分電圧
値に基づき前記主回路に流れる電流を検出する差分検出
回路と、を備えたことを特徴とする電流検出装置。
6. A power transistor inserted in series in a main path through which a current to be detected flows, and a first temperature-sensitive element having a characteristic that changes in accordance with temperature, provided in parallel with the power transistor via an insulating thin film. A second temperature-sensitive element, which is thermally insulated and provided with the first temperature-sensitive element, and whose characteristics change in accordance with temperature; and the first temperature-sensitive element and the current independent of the current flowing through the main path. A constant current circuit for supplying a constant current to the second temperature sensing element; detecting a difference voltage value between a voltage value stored in the storage device and a voltage value detected by the voltage detection circuit; And a difference detection circuit for detecting a current flowing through the main circuit based on the current detection device.
【請求項7】 前記差分検出回路からの差分電圧値が所
定値を越えた場合に、前記パワートランジスタをオフに
する制御回路を更に備えたことを特徴とする請求項6に
記載の電流検出装置。
7. The current detection device according to claim 6, further comprising a control circuit for turning off the power transistor when a difference voltage value from the difference detection circuit exceeds a predetermined value. .
【請求項8】 被検出電流が流れる主経路に直列に挿入
された抵抗体と、 前記抵抗体に絶縁性薄膜を介して併設された、温度に応
じて特性が変化する第1感温素子と、 前記第1感温素子に熱的に絶縁されて併設された、温度
に応じて特性が変化する第2感温素子と、 前記主経路に流れる電流とは独立に前記第1感温素子及
び第2感温素子に定電流を供給する定電流回路と、 前記記憶装置に記憶された電圧値と前記電圧検出回路で
検出された電圧値との差分電圧値を検出し、該差分電圧
値に基づき前記主回路に流れる電流を検出する差分検出
回路と、を備えたことを特徴とする電流検出装置。
8. A resistor inserted in series in a main path through which a current to be detected flows, and a first temperature-sensitive element having a characteristic that changes according to temperature, which is provided in parallel with the resistor via an insulating thin film. A second temperature-sensitive element, which is thermally insulated and provided with the first temperature-sensitive element, and whose characteristics change in accordance with temperature; and the first temperature-sensitive element and the current independent of the current flowing through the main path. A constant current circuit for supplying a constant current to the second temperature sensing element; detecting a difference voltage value between the voltage value stored in the storage device and the voltage value detected by the voltage detection circuit; And a difference detection circuit for detecting a current flowing in the main circuit based on the current detection device.
【請求項9】 前記差分検出回路からの差分電圧値が所
定値を越えた場合に、前記抵抗体に流れる電流を遮断す
る制御回路を更に備えたことを特徴とする請求項8に記
載の電流検出装置。
9. The current according to claim 8, further comprising a control circuit for interrupting a current flowing through the resistor when a difference voltage value from the difference detection circuit exceeds a predetermined value. Detection device.
【請求項10】 前記第1感温素子及び第2感温素子は
感温ダイオードであることを特徴とする請求項6乃至9
の何れか1項に記載の電流検出装置。
10. The temperature sensing diode according to claim 6, wherein the first temperature sensing element and the second temperature sensing element are temperature sensing diodes.
The current detection device according to any one of the above.
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