[发明专利]负载电路的过电流保护装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种过电流保护装置，当过电流流经负载电路时该过电流保护装置检测该过电流并且保护该负载电路，并且具体地，涉及一种避免由于半导体元件的导通电阻的偏差(变化)而引起检测精度的下降的技术。

背景技术

例如，诸如安装在车辆上的各种灯、电机等的负载经由半导体元件而连接于蓄电池(电源)，从而通过切换相应半导体元件的导通/关断状态来分别控制各负载的工作。由于负载电路或连接于该负载电路的各种电路的故障或者运转不良等，过电流可能流入到由该蓄电池、半导体元件和负载构造而成的负载电路中。当过电流流动时，产生半导体元件过热而且连接于各负载与电源之间的线束也过热的问题。因而，已经提出了各种过电流保护装置，每种过电流保护装置都被设置成当发生过电流时立即检测过电流，从而切断流入到负载电路中的电流。

图3是示出了具有现有技术的过电流保护装置的负载电路的构造的电路图。如图3所示，该负载电路包括由蓄电池VB、作为半导体元件的MOSFET(T101)以及诸如灯或者电机的负载RL所形成的串联电路。MOSFET(T101)的栅极经由电阻器R110连接于驱动电路101。因而，该MOSFET(T101)响应于从驱动电路101输出的驱动信号而被导通和关断，从而使负载RL在驱动状态与停止状态之间切换。

MOSFET(T101)的漏极经由电阻器R104和R105的串联电路而接地，并且还经由电阻器R101、晶体管T102和电阻器R103的串联电路与而接地。晶体管T102与电阻器R101之间的连接点连接于放大器AMP101的反相输入端子，而该放大器AMP101的非反相输入端子连接于MOSFET(T101)的源极。此外，放大器AMP101的输出端子连接于晶体管T102的栅极。

此外，晶体管(T102)与电阻器R103之间的连接点(电压V3)连接于比较器CMP101的反相输入端子，而电阻器R104与R105之间的连接点(电压V4)连接于比较器CMP101的非反相输入端子。

当MOSFET(T101)导通并且电流ID流入到负载电路中的时候，电流I1流入到电阻器R101、晶体管T102和电阻器R103的串联电路中。在这种情况下，放大器AMP101控制流入到晶体管T102中的电流I 1，使得MOSFET(T101)的漏-源电压Vds变成与电阻器R101两端所产生的电压相同。

因而，在电阻器R103处产生的电压V3变成通过将电压Vds乘以m(m＝R103/R101)所获得的值。放大的电压V3被输入到比较器CMP101的反相输入端子。通过电压V1被电阻器R104和R105分压所获得的电压V4被输入到比较器CMP101的非反相输入端子，作为过电流判定电压。当负载电流ID变成过电流状态时，电压Vds变大，并且因此电压V3变得比电压V4大。因而，由于比较器CMP101的输出状态被反相，所以检测到过电流状态。

假设MOSFET(T101)的漏电压是V1，其源电压是V2，其导通电阻是Ron，而导通电阻的偏差是±ΔRon，则电压Vds由下面的表达式(1)来表示。

Vds＝V1-V2＝(Ron±ΔRon)*ID    -------------(1)

因而，电压V3由下面的表达式(2)来表示。

V3＝R103*I1

＝(R103/R101)*R101*I1

＝m*ID(Ron±ΔRon)   -------------(2)

因而，由于电压V3包含由(±ΔRon*ID)乘以m所获得的电压，所以该电压引起负载电流检测值的变化。

假设被检测为过电流的负载电流ID的值是Iovc(下文中，称作为“过电流检测值”)，则获得了下面的表达式(3)。

V3＝m*(Ron*Iovc±ΔRon*Iovc)＝V4  -------------(3)

当重写表达式(3)的时候，可以获得下面的表达式(4)。

Iovc＝V4/m/Ron±ΔRon/Ron*Iovc    -------------(4)

当MOSFET(T101)的导通电阻Ron中不包含偏差±ΔRon(即，ΔRon＝0)时，过电流检测值Iovc变成由电压V4、电阻器R101、电阻器R103和导通电阻Ron确定的常数。然而，当MOSFET(T101)的导通电阻Ron中包含偏差±ΔRon时，所述过电流检测值改变并且改变值为“±ΔRon/Ron*Iovc”。由于该偏差ΔRon而引起的改变与过电流检测值Iovc成比例。