本公開內(nèi)容涉及具有保護(hù)功能的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置。

背景技術(shù)：

jp2001-8363a公開了一種包括開關(guān)元件(即，mosfet)、計(jì)時(shí)器和控制器的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置(即，燈照明裝置)。開關(guān)元件具有在過(guò)高的溫度下自我切斷的功能，并被接通以從電壓源(即，電池)向負(fù)載(即燈)提供電力。計(jì)時(shí)器從開始對(duì)開關(guān)元件通電的時(shí)間點(diǎn)開始工作。在計(jì)時(shí)器的工作期間，當(dāng)開關(guān)元件的溫度升高到恒定值并且開關(guān)元件被切斷時(shí)，控制器再次將開關(guān)元件接通。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

剛好在燈被點(diǎn)亮之前的正常溫度下，燈的燈絲的電阻低，并且在燈照明期間的高溫下，燈的燈絲的電阻高。因此，剛好在燈照明之后，有沖擊電流流動(dòng)。在jp2001-8363a中，控制器檢測(cè)由沖擊電流引起的開關(guān)元件的自我切斷，并使開關(guān)元件再次工作。作為結(jié)果，在jp2001-8363a中，限制了燈照明的延遲，也就是說(shuō)，改善了響應(yīng)性。

然而，在開關(guān)元件被短路到地或者電壓源并且短路電流作為過(guò)電流流入開關(guān)元件中時(shí)，使開關(guān)元件在被切斷之后再次工作。因此，在發(fā)生短路時(shí)，連接開關(guān)元件、負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置、負(fù)載和電壓源的線束未受到安全保護(hù)。

本公開內(nèi)容的目的在于提供一種能夠提高響應(yīng)性并在發(fā)生短路時(shí)對(duì)開關(guān)元件進(jìn)行安全保護(hù)的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置。

根據(jù)本公開內(nèi)容的一方面，一種負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置包括開關(guān)元件、檢測(cè)器、判定部分、控制器和閾值設(shè)定部分。開關(guān)元件被布置在電壓源和負(fù)載之間或者負(fù)載和地之間。開關(guān)元件被接通以從電壓源向負(fù)載提供電力。檢測(cè)器檢測(cè)在開關(guān)元件中流動(dòng)的電流。判定部分將檢測(cè)器檢測(cè)的檢測(cè)值與閾值進(jìn)行比較，并判斷是否有過(guò)電流在開關(guān)元件中流動(dòng)。控制器基于判定部分的判定結(jié)果對(duì)開關(guān)元件進(jìn)行控制。隨著電壓源的電壓更高，閾值設(shè)定部分將閾值設(shè)定為較高的值。

在電壓源和負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置的連接狀態(tài)、負(fù)載和負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置的連接狀態(tài)或者電壓源的劣化程度相同時(shí)，與在沖擊電流流動(dòng)的沖擊狀態(tài)下相比，在開關(guān)元件被短路至電壓源或地的短路狀態(tài)下電壓源的電壓更低。也就是說(shuō)，在沖擊狀態(tài)下閾值被設(shè)定為較高的值，并且在短路狀態(tài)下閾值被設(shè)定為比在沖擊狀態(tài)下更低的值。

沖擊電流低于在沖擊狀態(tài)下設(shè)定的閾值，并且不被判定為過(guò)電流。作為結(jié)果，改善了負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置的響應(yīng)性。短路電流等于或者高于在短路狀態(tài)下設(shè)定的閾值，并且被判定為過(guò)電流。由于在短路狀態(tài)下設(shè)定的閾值低，因而反電動(dòng)勢(shì)的能量也低。作為結(jié)果，開關(guān)元件在短路狀態(tài)下受到安全保護(hù)。

附圖說(shuō)明

參考附圖根據(jù)以下具體實(shí)施方式，本公開內(nèi)容的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加顯而易見，在附圖中，通過(guò)類似的附圖標(biāo)記表示類似的部分，并且在附圖中：

圖1是示出了根據(jù)第一實(shí)施例的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置的示意性結(jié)構(gòu)的圖示；

圖2是示出了過(guò)電流閾值與電池電壓vb之間的關(guān)系的圖示；

圖3是在發(fā)生接地短路時(shí)的時(shí)序圖；

圖4是示出了沖擊電流與過(guò)電流閾值之間的關(guān)系的圖示；

圖5是示出了在第一變型中過(guò)電流閾值與電池電壓vb之間的關(guān)系的圖示；

圖6是示出了在第二變型中過(guò)電流閾值與電池電壓vb之間的關(guān)系的圖示；

圖7是示出了在第三變型中過(guò)電流閾值與電池電壓vb之間的關(guān)系的圖示；

圖8是示出了在第四變型中過(guò)電流閾值與電池電壓vb之間的關(guān)系的圖示；

圖9是示出了在第五變型中過(guò)電流閾值與電池電壓vb之間的關(guān)系的圖示；

圖10是示出了根據(jù)第六變型的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置的示意性結(jié)構(gòu)的圖示；以及

圖11是示出了根據(jù)第二實(shí)施例的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置的示意性結(jié)構(gòu)的圖示。

具體實(shí)施方式

根據(jù)發(fā)明人的考查，發(fā)現(xiàn)了下述問(wèn)題。

已知通過(guò)檢測(cè)在諸如開關(guān)元件的元件中流動(dòng)的電流并將其與過(guò)電流閾值進(jìn)行比較來(lái)在發(fā)生短路時(shí)對(duì)開關(guān)元件進(jìn)行保護(hù)。然而，在具有大沖擊電流的負(fù)載(例如燈)中，沖擊電流與短路電流是不可區(qū)分的。就電流的檢測(cè)值高于閾值時(shí)斷開開關(guān)元件以中斷電流的情況而言，沖擊電流也被中斷。作為結(jié)果，燈的照明被延遲。

已知將過(guò)電流閾值設(shè)定為充分低于沖擊電流的值，并將電流箝位在該值，從而在開關(guān)元件斷開時(shí)保護(hù)開關(guān)元件不受線束中存儲(chǔ)的能量的影響。

例如，檢測(cè)布置了開關(guān)元件的半導(dǎo)體芯片的溫度以及布置了負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置的除所述開關(guān)元件之外的元件中的至少一部分的半導(dǎo)體芯片的溫度。由半導(dǎo)體芯片的溫度差δt檢測(cè)開關(guān)元件的過(guò)熱狀態(tài)并控制開關(guān)元件的接通和斷開。具體而言，在δt增大到中斷溫度時(shí)斷開開關(guān)元件，并且在δt下降至復(fù)蘇溫度時(shí)接通開關(guān)元件。相應(yīng)地，通過(guò)接通和斷開開關(guān)元件來(lái)使燈發(fā)熱并點(diǎn)亮，以避免使開關(guān)元件過(guò)熱。

在開關(guān)元件與負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置的其他元件被布置到同一半導(dǎo)體芯片中時(shí)，檢測(cè)半導(dǎo)體芯片的接近開關(guān)元件的位置處的溫度以及半導(dǎo)體芯片的遠(yuǎn)離開關(guān)元件的位置處的溫度，以獲得溫度差δt。

在開關(guān)元件為(例如)mosfet時(shí)，對(duì)柵極電壓加以控制，以增大漏極-源極電壓vds，即，增大接通電阻。這樣，將在mosfet中流動(dòng)的電流箝位至充分低于沖擊電流的閾值。然而，在vds增大時(shí)，mosfet中生成的熱量也增大。作為結(jié)果，mosfet由于檢測(cè)到過(guò)熱而被重復(fù)地接通和關(guān)斷，并且燈的照明被延遲。而且，由于通過(guò)溫差δt檢測(cè)到過(guò)熱，在mosfet被重復(fù)地接通和關(guān)斷時(shí)，mosfet的溫度逐漸升高。相應(yīng)地，mosfet未被安全保護(hù)。

本公開內(nèi)容是在考慮上述問(wèn)題的情況下得出的。在下文中，將參考附圖描述本公開內(nèi)容的實(shí)施例。在下述實(shí)施例中，將用相同的符號(hào)標(biāo)示在功能和/或結(jié)構(gòu)上相互對(duì)應(yīng)的部分。

(第一實(shí)施例)

將參考圖1描述根據(jù)本實(shí)施例的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置的示意性結(jié)構(gòu)。

圖1所示的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置10被安裝至車輛，并且利用電池11驅(qū)動(dòng)負(fù)載12，電池11為直流電壓源。負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置10被應(yīng)用于負(fù)載12。例如，負(fù)載12是諸如前燈的燈、加熱器、電動(dòng)機(jī)等。尤其是，負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置10適合應(yīng)用于具有大沖擊電流的負(fù)載12，例如燈。在本實(shí)施例中，將描述負(fù)載12為燈的示例。電池10對(duì)應(yīng)于電壓源。

負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置10包括作為外部連接端子的電源端子t1、輸出端子t2和輸入端子t3。負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置10包括mosfet20、電流檢測(cè)部分30、比較器40、控制電路50、參考生成部分60、電流轉(zhuǎn)換部分70和閾值設(shè)定部分80。

電源端子t1通過(guò)接線13(諸如線束)連接至電池11的正端子。電源端子t1接收來(lái)自電池11的電池電壓vb。在圖1中，接線13被示為具有電感13l和電阻13r。

輸出端子t2通過(guò)諸如線束的接線14連接至負(fù)載12。輸出端子t2是用于從負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置10到負(fù)載12的輸出的端子。在圖1中，接線14被示為具有電感14l和電阻14r。負(fù)載12被連接至電池11的負(fù)端子(即，地)。輸出端子t2對(duì)應(yīng)于連接端子。

輸入端子t3從外部裝置接收用于驅(qū)動(dòng)負(fù)載12的控制命令。在本實(shí)施例中，接收對(duì)燈的控制命令，燈是負(fù)載12。

mosfet20設(shè)置在電池11與負(fù)載12之間。mosfet20被接通，以從電池11向負(fù)載12供應(yīng)電力。mosfet20設(shè)置在負(fù)載12的高側(cè)。mosfet20對(duì)應(yīng)于開關(guān)元件。在本實(shí)施例中，采用n溝道型mosfet作為mosfet20。mosfet20的漏極連接至電源端子t1，并且mosfet20的源極連接至輸出端子t2。開關(guān)元件不限于n溝道型mosfet20。可以采用p溝道型mosfet、igbt和雙極晶體管作為開關(guān)元件。

電流檢測(cè)部分30檢測(cè)在mosfet20中流動(dòng)的電流。電流檢測(cè)部分30包括mosfet31和電阻器32。電流檢測(cè)部分30對(duì)應(yīng)于檢測(cè)器。mosfet31對(duì)應(yīng)于感測(cè)元件。電阻器32對(duì)應(yīng)于感測(cè)電阻器。mosfet31與mosfet20布置在同一半導(dǎo)體芯片內(nèi)，并且具有與mosfet20相同的結(jié)構(gòu)。mosfet20和mosfet31的面積量度是基于在mosfet20中流動(dòng)的電流以及由電流檢測(cè)部分30檢測(cè)到的電流而設(shè)定的。例如，mosfet31的面積量度是mosfet20的面積量度的幾千分之一到幾百萬(wàn)分之一。mosfet31的漏極連接至電源端子t1，并且mosfet31的源極連接至電阻器32的第一端。電阻器32的第二端連接至輸出端子t2。也就是說(shuō)，電阻器32的第二端子連接至mosfet20的源極。mosfet20的柵極和mosfet31的柵極連接至同一柵極驅(qū)動(dòng)器51的輸出端子。

在mosfet31中流動(dòng)的電流與在mosfet20中流動(dòng)的電流成比例。電阻器32將在mosfet31中流動(dòng)的電流轉(zhuǎn)換為電壓。

比較器40將電流檢測(cè)部分30檢測(cè)到的電流檢測(cè)值與用于確定過(guò)電流的閾值(下文稱為過(guò)電流閾值)進(jìn)行比較，并判斷在mosfet20(即，開關(guān)元件)中是否有過(guò)電流流動(dòng)。比較器40對(duì)應(yīng)于判定部分。過(guò)電流對(duì)應(yīng)于在mosfet20被短路到電池11或者在沒(méi)有負(fù)載12的情況下被短路到地時(shí)流動(dòng)的短路電流。由于本實(shí)施例描述了高側(cè)操作，因而過(guò)電流對(duì)應(yīng)于當(dāng)mosfet20在沒(méi)有負(fù)載12的情況下被短路到地時(shí)(即，接地短路狀態(tài))流動(dòng)的電流。

比較器40的非反相輸入端子連接至mosfet31和電阻器32的連接點(diǎn)。也就是說(shuō)，非反相輸入端子接收由在mosfet31中流動(dòng)的電流通過(guò)電阻器32轉(zhuǎn)換成的電壓的值作為電流檢測(cè)值。比較器40的反相輸入端子接收連接點(diǎn)p處的電勢(shì)作為過(guò)電流閾值，稍后將對(duì)連接點(diǎn)p予以描述。

比較器40輸出指示過(guò)電流是否流至控制電路50的判定信號(hào)。在電流檢測(cè)值等于或者高于過(guò)電流閾值時(shí)，比較器40輸出指示有過(guò)電流流動(dòng)的高電平信號(hào)。另一方面，在電流檢測(cè)值低于過(guò)電流閾值時(shí)，比較器40輸出指示沒(méi)有過(guò)電流流動(dòng)的低電平信號(hào)。

控制電路50對(duì)通過(guò)輸入端子t3從未示出的外部裝置提供的控制命令以及比較器40的判定信號(hào)進(jìn)行邏輯處理。之后，控制電路50通過(guò)柵極驅(qū)動(dòng)器51向mosfet20和31的柵極輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)。如上所述，控制電路50基于比較器40的判定結(jié)果來(lái)控制mosfet20。控制電路50對(duì)應(yīng)于控制器。

在控制電路50接收到指導(dǎo)燈的照明的高電平信號(hào)作為控制指令時(shí)，控制電路50控制mosfet20和31使其接通。即使在控制指令為高電平信號(hào)時(shí)，在比較器40的判定信號(hào)從低電平變換到高電平時(shí)，控制電路50也控制mosfet20和31使其關(guān)斷。在控制命令保持高電平的情況下，當(dāng)在mosfet20和31被關(guān)斷之后經(jīng)過(guò)了預(yù)定時(shí)間段時(shí)，控制電路50控制mosfet20和31使其再次接通。在比較器40判定有過(guò)電流流動(dòng)時(shí)，控制電路50關(guān)斷mosfet20，以使電池11與負(fù)載12之間的電流中斷。

參考生成部分60生成與電池電壓vb成比例的參考電壓v1。參考生成部分60包括電阻器61和62、雙極晶體管63和恒流源64。電阻器61和電阻器62相互串聯(lián)連接在負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置10的電源端子t1與地之間。參考電壓v1對(duì)應(yīng)于電阻器61和62的連接點(diǎn)p1處的電勢(shì)。參考電壓v1對(duì)應(yīng)于通過(guò)對(duì)電池電壓vb進(jìn)行電阻分壓而獲得的值。也就是說(shuō)，參考電壓v1與電池電壓vb成比例。

在本實(shí)施例中，采用pnp型晶體管作為雙極晶體管63。雙極晶體管63的基極連接至連接點(diǎn)p1，并且雙極晶體管63的發(fā)射極連接至恒流源64的第一端。恒流源64的第二端連接至電源端子t1。雙極晶體管63的集電極連接至低。因此，在負(fù)載被驅(qū)動(dòng)時(shí)，雙極晶體管63始終接通。通過(guò)將正向電壓vf加到參考電壓v1來(lái)獲得雙極晶體管63的發(fā)射極與恒流源64的連接點(diǎn)p2處的電勢(shì)。

電流轉(zhuǎn)換部分70將參考電壓v1轉(zhuǎn)換成電流。電流轉(zhuǎn)換部分70包括雙極晶體管71、72和電阻器73。在本實(shí)施例中，雙極晶體管71為pnp型，并且雙極晶體管72為npn型。雙極晶體管71的發(fā)射極連接至電源端子t1。雙極晶體管71的基極和集電極連接至雙極晶體管72的集電極。雙極晶體管72的基極連接至連接點(diǎn)p2，并且雙極晶體管72的發(fā)射極通過(guò)電阻器73連接至地。

在負(fù)載被驅(qū)動(dòng)時(shí)，雙極晶體管71始終被接通。在雙極晶體管71被接通時(shí)，電流從恒流源64流至雙極晶體管72的基極。作為結(jié)果，在負(fù)載被驅(qū)動(dòng)時(shí)，雙極晶體管72始終被接通。通過(guò)從連接點(diǎn)p2處的電勢(shì)減去正向電壓vf來(lái)獲得雙極晶體管72的發(fā)射極與電阻器73的連接點(diǎn)p3處的電勢(shì)。在電流轉(zhuǎn)換部分70中，電流進(jìn)行流動(dòng)以使連接點(diǎn)p3處的電勢(shì)等于連接點(diǎn)p1處的電勢(shì)，而連接點(diǎn)p1處的電勢(shì)等于參考電壓v1。

閾值設(shè)定部分80設(shè)定過(guò)電流閾值。隨著電池電壓vb更高，閾值設(shè)定部分80將過(guò)電流閾值設(shè)定為較高的值。在本實(shí)施例中，閾值設(shè)定部分80將過(guò)電流閾值設(shè)定為使得通過(guò)基函數(shù)來(lái)定義電池電壓vb與過(guò)電流閾值之間的關(guān)系，即，線性關(guān)系。具體而言，閾值設(shè)定部分80將與電池電壓vb成比例的值設(shè)定為過(guò)電流閾值。閾值設(shè)定部分80根據(jù)由電流轉(zhuǎn)換部分70轉(zhuǎn)換的電流來(lái)設(shè)定過(guò)電流閾值。上述通過(guò)基函數(shù)定義的關(guān)系不限于完整的原函數(shù)，并且可以是近似基函數(shù)或者近似線性關(guān)系。

閾值設(shè)定部分80包括雙極晶體管81和電阻器82。雙極晶體管81提供具有雙極晶體管71的電流鏡電路。在負(fù)載被驅(qū)動(dòng)時(shí)，雙極晶體管81始終被接通。雙極晶體管81的發(fā)射極連接至電源端子t1，并且雙極晶體管81的基極連接至雙極晶體管71的基極和集電極。

用于設(shè)定過(guò)電流閾值的電阻器82的第一端連接至雙極晶體管81的集電極，并且電阻器82的第二端連接至輸出端子t2。也就是說(shuō)，電阻器82的第二端連接至mosfet20的源極。雙極晶體管81的集電極與電阻器82的連接點(diǎn)p4連接至比較器40的反相輸入端子。

在本實(shí)施例中，雙極晶體管71和81具有相同的特性。雙極晶體管81接收與雙極晶體管71相同的集電極電流。電阻器82還接收從參考電壓v1轉(zhuǎn)換的電流，即接收與電池電壓vb成比例的電流。作為結(jié)果，如圖2所示，連接點(diǎn)p4處的電勢(shì)，即，過(guò)電流閾值與電池電壓vb成比例。盡管描述了在雙極晶體管71和81中流動(dòng)相同的集電極電流的示例，但是本公開內(nèi)容不限于該示例。在雙極晶體管71中流動(dòng)的集電極電流可以是在雙極晶體管81中流動(dòng)的集電極電流的n倍。

如上文所述，負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置10具有保護(hù)mosfet20和接線13、14免受過(guò)電流影響的過(guò)電流保護(hù)電路。過(guò)電流保護(hù)電路包括電流檢測(cè)部分30、比較器40、參考生成部分60、電流轉(zhuǎn)換部分70和閾值設(shè)定部分80。

接下來(lái)，將參考圖3描述在接地短路狀態(tài)下由控制電路50執(zhí)行的處理。如上文所述，接地短路狀態(tài)對(duì)應(yīng)于在沒(méi)有負(fù)載12的情況下mosfet20連接至地(即，電池11的負(fù)端子)的狀態(tài)。在圖1中，接地短路狀態(tài)對(duì)應(yīng)于在沒(méi)有負(fù)載12的情況下接線14連接至地的狀態(tài)。

在接地短路狀態(tài)下，在時(shí)間點(diǎn)t1，通過(guò)輸入端子t3輸入至控制電路50的控制命令input從低電平變換至指導(dǎo)燈的照明的高電平?？刂齐娐?0通過(guò)柵極驅(qū)動(dòng)器51輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)以接通mosfet20和31。作為結(jié)果，在電阻器32中流動(dòng)的電流，即，電流檢測(cè)值增大。

在通過(guò)l表示接線13、14的電感13l、14l之和，通過(guò)r表示電阻13r、14r和mosfet20的電阻之和，并且通過(guò)i表示在mosfet20中流動(dòng)的短路電流時(shí)，通過(guò)下述方程1表達(dá)電池電壓vb。

(公式1)vb＝i×r+l×di/dt

在通過(guò)l1表示接線13的電感13l的電感值并且通過(guò)r1表示接線13的電阻13r的電阻值時(shí)，通過(guò)下述方程2表達(dá)電池電壓vb的變化δv。

(方程2)δv＝i×r1+di/dt×l1

電勢(shì)的參考是負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置10的地。如上述方程1和方程2所示，隨著接線13的電感13l和電阻13r的電阻值更高，電池電壓vb的變化δv增大，即，電池電壓vb大幅下降。另一方面，隨著接線14的電感14l和電阻14r的電阻值更低，電池電壓vb的變化δv增大，也就是說(shuō)，電池電壓vb大幅降低。在mosfet20被接通時(shí)，輸出端子t2的輸出電壓vout增大。

在電池電壓vb降低時(shí)，參考電壓v1也降低。作為結(jié)果，在電流檢測(cè)值增大時(shí)，過(guò)電流閾值由于電池電壓vb降低而降低。相應(yīng)地，電流檢測(cè)值在時(shí)間點(diǎn)t2達(dá)到過(guò)電流閾值。如上所述，在電流檢測(cè)值等于或者高于過(guò)電流閾值時(shí)，比較器40輸出指示過(guò)電流的高電平信號(hào)?？刂齐娐?0在時(shí)間點(diǎn)t2關(guān)斷mosfet20和31。在mosfet20被關(guān)斷時(shí)，存儲(chǔ)在接線13、14的電感13l、14l中的能量流入被關(guān)斷的mosfet20中，并且電池電壓vb增大。作為結(jié)果，在直至?xí)r間點(diǎn)t3的時(shí)間段內(nèi)，電池電壓vb比(例如)剛好在mosfet20被接通之前的電池電壓高。電流檢測(cè)值從時(shí)間點(diǎn)t2開始降低，并在時(shí)間點(diǎn)t3達(dá)到0。

在控制指令input保持指導(dǎo)燈的照明時(shí)，控制電路50在時(shí)間點(diǎn)t4(在mosfet20、31被關(guān)斷之后的預(yù)定時(shí)間段)再次接通mosfet20、31。與時(shí)間點(diǎn)t2類似，當(dāng)電流檢測(cè)值在時(shí)間點(diǎn)t5達(dá)到過(guò)電流閾值時(shí)，比較器40的輸出從低電平變換至高電平，并且控制電路50關(guān)斷mosfet20和31。

接下來(lái)，將描述根據(jù)本實(shí)施例的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置10的作用。

作為負(fù)載12的燈的燈絲的電阻在剛好在燈被點(diǎn)亮之前的正常溫度下為低，在燈的照明期間的高溫下為高。相應(yīng)地，剛好在燈被點(diǎn)亮之后有沖擊電流流動(dòng)。在有沖擊電流流動(dòng)的沖擊狀態(tài)下，接線14和負(fù)載12布置在輸出端子t2與地之間。另一方面，在接地短路狀態(tài)下，負(fù)載12未布置在輸出端子t2與地之間。因此，與在接地短路狀態(tài)下相比，輸出端子t2與地之間的電阻在沖擊狀態(tài)下更高。

當(dāng)電池11和負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置10的連接狀態(tài)、負(fù)載12和負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置10的連接狀態(tài)或者電池11的劣化程度在沖擊狀態(tài)下和接地短路狀態(tài)下都相同時(shí)，接地短路狀態(tài)下的電池電壓vb比沖擊狀態(tài)下的電池電壓vb低。在本實(shí)施例中，隨著電池電壓vb更高，閾值設(shè)定部分80將過(guò)電流閾值設(shè)定為較高的值。

因此，如圖4所示，過(guò)電流閾值被設(shè)定為比沖擊狀態(tài)下的沖擊電流更高的值。例如，在電池電壓vb為18v并且有100a的沖擊電流流動(dòng)的情況下，當(dāng)電池電壓vb等于18v時(shí)，過(guò)電流閾值被設(shè)定為高于100a的值。由于沖擊電流低于在沖擊狀態(tài)下設(shè)定的過(guò)電流閾值，因而比較器40不會(huì)將沖擊電流判定為過(guò)電流。相應(yīng)地，限制由沖擊電流引起的錯(cuò)誤中斷并改善負(fù)載12的響應(yīng)性。具體而言，燈的燈絲被快速加熱，并限制燈的照明的延遲。

另一方面，由于電池電壓vb在接地短路狀態(tài)下比在沖擊電流狀態(tài)下低，因而閾值設(shè)定部分80將過(guò)電流閾值設(shè)定為比沖擊狀態(tài)下的值低的值。具體而言，閾值設(shè)定部分80將過(guò)電流閾值設(shè)定為等于或小于短路電流的值。由于短路電流等于或者高于在接地短路狀態(tài)下設(shè)定的過(guò)電流閾值，因而比較器40將短路電流判定為過(guò)電流。由于接地短路狀態(tài)下的過(guò)電流閾值低，因而當(dāng)mosfet20在接地短路狀態(tài)下被關(guān)斷時(shí)，在接線13、14的電感13l、14l中生成的反電動(dòng)勢(shì)能量降低。作為結(jié)果，mosfet20、接線13和14受到安全保護(hù)。

特別是在本實(shí)施例中，閾值設(shè)定部分80將過(guò)電流閾值設(shè)定為與電池電壓vb成比例。因此，在本實(shí)施例中，過(guò)電流被準(zhǔn)確地檢測(cè)。具體而言，限制了在過(guò)電流閾值低于成比例值時(shí)引起的錯(cuò)誤中斷以及在過(guò)電流閾值高于成比例值時(shí)引起的中斷延遲。也就是說(shuō)，降低了熱生成的增加。

將過(guò)電流閾值設(shè)定為與電池電壓vb成比例并且中斷短路電流而不是沖擊電流類似于監(jiān)測(cè)輸入端子t2和地之間的電阻值并在該電阻值等于或小于預(yù)定值(即處于接地短路狀態(tài))時(shí)中斷來(lái)自輸出端子t2的輸出。

在電池電壓vb因電池11的劣化而降低時(shí)(例如，10v)，沖擊電流也與電池電壓vb成比例地下降。然而，在本實(shí)施例中，過(guò)電流閾值與電池電壓vb成比例，例如，電池電壓vb為10v時(shí)的過(guò)電流閾值比電池電壓vb為18v時(shí)的過(guò)電流閾值低。相應(yīng)地，沖擊電流比過(guò)電流閾值低，并且比較器40不將沖擊電流判定為過(guò)電流。

過(guò)電流閾值和電池電壓vb的比例關(guān)系不限于圖2中所示的示例。如圖5的第一變型和圖6的第二變型中所示，至少在電池11的工作電壓的從vbmin到vbmax(例如，8v到18v)的范圍內(nèi)必須滿足比例關(guān)系。在電池電壓vb等于或者低于幾伏特(例如，4v)的低電壓區(qū)域中，mosfet20未被穩(wěn)定接通。在圖5中，在低電壓區(qū)域中過(guò)電流閾值被設(shè)定為零，以便關(guān)斷mosfet20，并且在其他區(qū)域中滿足比例關(guān)系。在圖6中，與圖5類似，在低電壓區(qū)域中過(guò)電流閾值被設(shè)定為0，并且在電池電壓vb等于或者高于預(yù)定電壓的區(qū)域中，過(guò)電流閾值被設(shè)定為恒定值，所述預(yù)定電壓高于工作電壓范圍的最大值vbmax。

電池電壓vb和過(guò)電流閾值的關(guān)系不限于比例關(guān)系，即，具有0截距的基函數(shù)。如圖7的第三變型和圖8的第四變型中所示，可以將過(guò)電流閾值設(shè)定為使電池電壓vb與過(guò)電流閾值之間的關(guān)系由具有截距的基函數(shù)來(lái)定義，即，由具有截距的線性關(guān)系來(lái)定義。由于過(guò)電流閾值被設(shè)定為具有截距，因而減少了噪聲的影響。滿足圖7的關(guān)系的過(guò)電流閾值是通過(guò)(例如)在圖1中的雙極晶體管63的發(fā)射極與連接點(diǎn)p2之間添加電阻器來(lái)設(shè)定的。滿足圖8的關(guān)系的過(guò)電流閾值是通過(guò)(例如)去除圖1的參考電壓60和電流轉(zhuǎn)換部分70的雙極晶體管72并將雙極晶體管71的基極和集電極連接至電阻器73來(lái)設(shè)定的。

如圖9中的第五變型所示，可以根據(jù)電池電壓vb的增大而逐步增大過(guò)電流閾值。在步的數(shù)量增大時(shí)，電池電壓vb和過(guò)電流閾值的關(guān)系將變?yōu)榻凭€性關(guān)系。通過(guò)(例如)存儲(chǔ)指示電池電壓vb和過(guò)電流閾值的關(guān)系的映射并通過(guò)微計(jì)算機(jī)執(zhí)行專用程序而將過(guò)電流閾值設(shè)定為逐步增大。在負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置10包括多個(gè)比較器時(shí)，過(guò)電流閾值也被設(shè)定為逐步增大。

在電流檢測(cè)部分30檢測(cè)到在mosfet20中流動(dòng)的電流時(shí)，可以采用布置在mosfet20與輸出端子t2之間并且與mosfet20串聯(lián)連接的分流電阻器。在本實(shí)施例中，電流檢測(cè)部分30包括mosfet31(即，感測(cè)元件)和電阻器32(即，感測(cè)電阻器)。因此，與采用分流電阻器的情況相比，在本實(shí)施例中限制了熱量的生成。而且，在本實(shí)施例中降低了成本。

在本實(shí)施例中，電阻器32的與mosfet31相反的第二端連接至通向負(fù)載12的輸出端子t2。在mosfet20中流動(dòng)的電流是在不采用運(yùn)算放大器的情況下檢測(cè)到的。因而，在本實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)了微型化和成本降低。

如圖10的第六變型所示，負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置10可以包括檢測(cè)mosfet20的溫度的溫度檢測(cè)元件90，以保護(hù)mosfet20免受過(guò)熱影響。將溫度檢測(cè)元件90設(shè)置在與mosfet20相同的半導(dǎo)體芯片內(nèi)。例如，采用二極管作為溫度檢測(cè)元件90。溫度檢測(cè)元件90的檢測(cè)信號(hào)被輸入到控制電路50。在溫度元件90檢測(cè)到的溫度升高到達(dá)到預(yù)定的上限溫度時(shí)，控制電路50強(qiáng)制性地關(guān)斷mosfet20。當(dāng)控制命令保持在高電平并且在mosfet20被關(guān)斷之后mosfet20的溫度下降到達(dá)到預(yù)定的下限溫度時(shí)，控制電路50再次接通mosfet20。

沖擊電流隨著接線14的縮短而增大。例如，在負(fù)載12(即燈)具有60w的情況下，當(dāng)接線14的長(zhǎng)度約為1米(車輛中的最短長(zhǎng)度)時(shí)，在沖擊狀態(tài)下在輸出端子t2與地之間的電阻約為150毫歐。該電阻是在接線14的長(zhǎng)度為最短時(shí)，即在沖擊電流的值為最高時(shí)的值。在車輛中，接線14(例如，線束)的長(zhǎng)度(例如)等于或者短于5米。因此，在接地短路狀態(tài)下在輸出端子t2與地之間的電阻等于或者小于80毫歐。

根據(jù)本實(shí)施例，過(guò)電流閾值與電池電壓vb成比例。因此，在輸出端子t2與地之間的電阻等于或者小于80毫歐時(shí)，諸如mosfet20的元件受到保護(hù)，以免受過(guò)電流的影響。也就是說(shuō)，保護(hù)諸如mosfet20的元件不受等于或者小于80毫歐的接地短路的影響。在提供了上文的溫度檢測(cè)元件90時(shí)，即使在發(fā)生高于80毫歐的接地短路時(shí)，也基于溫度檢測(cè)元件90檢測(cè)到的溫度來(lái)保護(hù)元件，例如mosfet20。

(第二實(shí)施例)

可以參考上文的第一實(shí)施例描述第二實(shí)施例。將不再重復(fù)對(duì)與第一實(shí)施例的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置10相似的部分的描述。

如圖11所示，在本實(shí)施例中，負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置10的電流檢測(cè)部分30還包括反饋控制部分33。反饋控制部分33通過(guò)反饋控制來(lái)控制在mosfet31中流動(dòng)的電流，從而使mosfet31與電阻器32之間的電勢(shì)與輸出端子t2(即mosfet20的源極)處的電勢(shì)一致。

反饋控制部分33包括雙極晶體管33a和運(yùn)算放大器33b。在本實(shí)施例中，采用npn型晶體管作為雙極晶體管33a。雙極晶體管33a的基極連接至運(yùn)算放大器33b的輸出端子，并且雙極晶體管33a的發(fā)射極連接至電阻器32。雙極晶體管33a的集電極連接至mosfet31的源極。

運(yùn)算放大器33b的反相輸入端子連接至mosfet20的源極與輸出端子t2的連接點(diǎn)p5。運(yùn)算放大器33b的非反相輸入端子連接至mosfet31與雙極晶體管33a的連接點(diǎn)p6。電阻器32的與雙極晶體管33a相反的第二端未連接至輸出端子t2，而是連接至負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置10的地。

本實(shí)施例的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置10不包括參考生成部分60和電流轉(zhuǎn)換部分70。在本實(shí)施例中，閾值設(shè)定部分80包括電阻器83和84。電阻器83和電阻器84相互串聯(lián)連接在負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置10的電源端子t1與地之間，并且電阻器84連接至地。比較器40的反相輸入端子接收電阻器83和84的連接點(diǎn)p7處的電勢(shì)作為過(guò)電流閾值。連接點(diǎn)p7處的電勢(shì)是通過(guò)對(duì)電池電壓vb進(jìn)行電阻分壓而獲得的，并且與電池電壓vb成比例。因此，閾值設(shè)定部分80被認(rèn)為是兼具參考生成部分60的作用。比較器40的非反相輸入端子接收雙極晶體管33a和電阻器32的連接點(diǎn)p8處的電勢(shì)。

運(yùn)算放大器33b控制雙極晶體管33a的導(dǎo)通狀態(tài)，以使連接點(diǎn)p6處的電勢(shì)與連接點(diǎn)p5處的電勢(shì)一致。連接點(diǎn)p5處的電勢(shì)對(duì)應(yīng)于mosfet20的源極電勢(shì)。例如，在連接點(diǎn)p6處的電勢(shì)相對(duì)于連接點(diǎn)p5處的電勢(shì)下降時(shí)，從運(yùn)算放大器33b輸出的基極電流下降，并且在雙極晶體管33a中流動(dòng)的集電極電流也下降。在集電極電流下降時(shí)，連接點(diǎn)p6處的電勢(shì)增大。在連接點(diǎn)p6處的電勢(shì)超過(guò)連接點(diǎn)p5處的電勢(shì)時(shí)，從運(yùn)算放大器33b輸出的基極電流增大，并且在雙極晶體管33a中流動(dòng)的集電極電流也增大。作為結(jié)果，連接點(diǎn)p6處的電勢(shì)下降。反饋控制部分33控制連接點(diǎn)p8處的電勢(shì)，以使連接點(diǎn)p6處的電勢(shì)與連接點(diǎn)p5處的電勢(shì)一致。

根據(jù)本實(shí)施例的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置10，由于電流檢測(cè)部分30包括運(yùn)算放大器33b，因而在mosfet20中流動(dòng)的電流被更加準(zhǔn)確地檢測(cè)。

(其他實(shí)施例)

可以在開關(guān)元件(例如，mosfet20)布置在負(fù)載12與地之間的結(jié)構(gòu)中，即，在開關(guān)元件布置在負(fù)載12的低側(cè)的結(jié)構(gòu)中實(shí)施本公開內(nèi)容。

在上面的實(shí)施例中，描述了在電流檢測(cè)值達(dá)到過(guò)電流閾值時(shí)控制電路50關(guān)斷mosfet20以中斷電流的示例。然而，控制電路50可以在電流檢測(cè)值達(dá)到過(guò)電流閾值時(shí)將電流箝位在(使電流保持在)過(guò)電流閾值。在這種情況下，當(dāng)由溫度檢測(cè)元件90檢測(cè)到的mosfet20的溫度升高到達(dá)到預(yù)定的中斷溫度時(shí)，控制電路50關(guān)斷mosfet20，并釋放被箝位的電流。當(dāng)mosfet20的溫度降低到達(dá)到預(yù)定的復(fù)蘇溫度時(shí)，控制電路50再次接通mosfet20。

負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置至少包括mosfet20(即，開關(guān)元件)、電流檢測(cè)部分30(即，檢測(cè)器)、比較器40(即，判定部分)、控制電路50(即，控制器)和閾值設(shè)定部分80。

如上文所述，負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置10具有保護(hù)mosfet20和接線13、14免受過(guò)電流影響的過(guò)電流保護(hù)電路。過(guò)電流保護(hù)電路至少包括電流檢測(cè)部分30、比較器40和閾值設(shè)定部分80。

盡管只挑選了選定的示例性實(shí)施例和示例對(duì)本公開內(nèi)容進(jìn)行舉例說(shuō)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然可以由該公開內(nèi)容認(rèn)識(shí)到，可以對(duì)其作出各種變化和修改兒不脫離在所附權(quán)利要求中限定的公開內(nèi)容的范圍。此外，對(duì)根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施例和示例的前述描述只是為了舉例說(shuō)明的目的而提供的，而不是為了對(duì)由所附權(quán)利要求及其等同物限定的公開內(nèi)容進(jìn)行限制。