專(zhuān)利名稱：負(fù)載電路的過(guò)電流保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在過(guò)電流流經(jīng)負(fù)載電路時(shí)檢測(cè)過(guò)電流并保護(hù)負(fù)載電路的過(guò)電流 保護(hù)裝置，并且特別涉及一種避免由運(yùn)算放大器的偏移電壓所帶來(lái)的影響的技術(shù)。
背景技術(shù)：
例如，安裝在車(chē)輛上的諸如各種車(chē)燈、電機(jī)等的負(fù)載經(jīng)由各半導(dǎo)體元件連接到蓄 電池(電源)，從而通過(guò)切換對(duì)應(yīng)的半導(dǎo)體元件的開(kāi)/關(guān)狀態(tài)來(lái)分別控制負(fù)載的工作。由于 負(fù)載電路或連接于該負(fù)載電路的各種回路的故障或操作不當(dāng)?shù)?，過(guò)電流可能流入到由蓄電 池、半導(dǎo)體元件和負(fù)載所構(gòu)成的負(fù)載電路中。當(dāng)過(guò)電流流動(dòng)時(shí)，引起了半導(dǎo)體元件過(guò)熱以及 連接在負(fù)載與電源之間的線束也過(guò)熱的問(wèn)題。因而，已經(jīng)提出了各種過(guò)電流保護(hù)裝置，每種 過(guò)電流保護(hù)裝置都設(shè)置為當(dāng)過(guò)電流產(chǎn)生時(shí)立即檢測(cè)過(guò)電流從而切斷流入到負(fù)載電路中的 電流。圖2是示出了設(shè)置有現(xiàn)有技術(shù)的過(guò)電流保護(hù)裝置的負(fù)載電路的構(gòu)造的電路 圖(參見(jiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。如圖2所示，該負(fù)載電路包括由蓄電池VB、作為半導(dǎo)體元件的 MOSFET(TlOl)、例如車(chē)燈或電機(jī)的負(fù)載RL所構(gòu)成的串聯(lián)電路。MOSFET(TlOl)的柵極經(jīng)由電 阻器RllO連接于驅(qū)動(dòng)器電路101。因而，該MOSFET (TlOl)針對(duì)從驅(qū)動(dòng)器電路101輸出的驅(qū) 動(dòng)信號(hào)而被導(dǎo)通和關(guān)斷，以從而使負(fù)載RL在驅(qū)動(dòng)狀態(tài)和停止?fàn)顟B(tài)之間切換。MOSFET (TlOl)的漏極經(jīng)由電阻器R104和R105的串聯(lián)電路而接地，并且還經(jīng)由電 阻器R101、晶體管T102和電阻器R103的串聯(lián)電路而接地。晶體管T102和電阻器RlOl之 間的連接點(diǎn)連接于放大器AMPlOl的反相輸入端子，并且放大器AMPlOl的非反相輸入端子 連接于MOSFET (TlOl)的源極。此外，放大器AMPlOl的輸出端子連接于晶體管T102的柵極。晶體管(T2)與電阻器R103之間的連接點(diǎn)(電壓V3)連接于比較器CMPlOl的反 相輸入端子，而電阻器R104和R105之間的連接點(diǎn)(電壓V4)連接于比較器CMPlOl的非反 相輸入端子。當(dāng)MOSFET(TlOl)導(dǎo)通并且電流ID流入負(fù)載電路的時(shí)候，電流Il流入電阻器 R101、晶體管T102和電阻器R103的串聯(lián)電路中。在這種情況下，放大器AMPlOl控制流入 晶體管T102中的電流II，使得MOSFET (TlOl)的漏-源電壓Vds成為與電阻器RlOl兩端之 間產(chǎn)生的電壓相等。從而，在電阻器R103處產(chǎn)生的電壓V3變成通過(guò)使電壓Vds乘以m (m = R103/R101) 所得到的值。被放大的電壓V3輸入到比較器CMPlOl的反相輸入端子。通過(guò)由電阻器R104 和電阻器R105將電壓Vl分壓所得到的電壓V4輸入到比較器CMPlOl的非反相輸入端子來(lái) 作為過(guò)電流判定電壓。當(dāng)負(fù)載電流ID變?yōu)檫^(guò)電流狀態(tài)時(shí)，電壓Vds變大，所以電壓V3變得 比電壓V4大。從而，由于比較器CMP 101的輸出狀態(tài)被反相，所以檢測(cè)出過(guò)電流狀態(tài)。假設(shè)MOSFET (TlOl)的漏極電壓是VI，其源極電壓是V2，并且其導(dǎo)通電阻是Ron，那 么由下面表達(dá)式(1)來(lái)表示電壓Vds。Vds = V1-V2 = Ron*ID ----------(1)4
通過(guò)由電阻器R101、R103、晶體管T102和放大器AMP 101構(gòu)成的放大器電路來(lái)放 大電壓Vbs。在放大器AMPlOl中存在偏移電壓。由于該偏移電壓而引起過(guò)電流的檢測(cè)誤 差。以下，將研究在放大器AMPlOl具有偏移電壓士Voff的情況下的所述檢測(cè)誤差。在圖2 中，在長(zhǎng)短交替的點(diǎn)劃線的方框中示出了放大器AMP101，并且與該運(yùn)算放大器的符號(hào)分開(kāi) 地示出了偏移電壓士Voff。從而，由三角表示的該運(yùn)算放大器是具有零伏特偏移電壓的理 想運(yùn)算放大器。從而，流經(jīng)從電源VB經(jīng)由電阻器R101、晶體管T102和電阻器R103到地GND的線 路的電流Il的大小成為由于通過(guò)放大器AMPlOl和晶體管T2總是將電壓Va和電壓V2控 制為彼此相等所確定的電流值。假設(shè)放大器AMPlOl的偏移電壓是士 Voff，則得到下面的表達(dá)式。Vds 士 Voff = R101*I1 ----------(2)假設(shè)電阻器R103的電壓降V3為通過(guò)放大電壓Vds所獲得的值，并且m是R103/ R101，那么由下面的表達(dá)式(3)來(lái)表示電壓V3。V3 = R103*I1= R103/R101*R101*I1= R103/R101*(Vds 士 Voff)= m* (Ron* ID 士 Voff) ----------(3)由表達(dá)式C3)可知，通過(guò)使偏移電壓(士Voff)乘以m所得到的電壓包含在電壓V3 中，這導(dǎo)致了差量的起因。被放大的電壓V3輸入到比較器CMP101的反相輸入端子，并且由電壓Vl被電阻 R104和R105分壓所得到的電壓V4輸入到比較器CMP101的非反相輸入端子來(lái)作為過(guò)電流 判定電壓。當(dāng)流入負(fù)載RL的電流ID變?yōu)檫^(guò)電流狀態(tài)的時(shí)候，電壓Vds變大，所以電壓V3 變得比電壓V4更大。從而，由于比較器CMP101的輸出信號(hào)反相，所以檢測(cè)出過(guò)電流狀態(tài)。 假設(shè)當(dāng)檢測(cè)為過(guò)電流的電流ID的值為I ovc，那么得到下面的表達(dá)式G)。V3 = m*(Ron*I ovc+ Voff) = V4I ovc = V4/m/Ron± Voff/Ron ----------(4)當(dāng)放大器AMPlOl不具有偏移電壓的時(shí)候，電流I ovc為通過(guò)V4、R101、R103和Ron 所確定的恒定值。相反地，當(dāng)放大器AMP101具有偏移電壓(士Voff)的時(shí)候，過(guò)電流檢測(cè)值 I ovc變化并且其差量為士Voff/Ron。由偏移電壓Voff所導(dǎo)致的差量為通過(guò)將偏移電壓 Voff除以導(dǎo)通電阻Ron所得到的恒定值。在放大器AMPlOl形成為IC的情況下，該放大器AMPlOl的偏移電壓(士Voff)的差 量范圍取決于形成IC的過(guò)程。假設(shè)Ron為3[πιΩ]，那么由于通常的IC具有大約士 10[mV] 的差量范圍，所以切斷電流值在士3.3[A]的范圍內(nèi)變化?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)1 JP-A-2002-353794

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問(wèn)題
如上所述，現(xiàn)有技術(shù)的負(fù)載電路的保護(hù)裝置具有這樣的問(wèn)題當(dāng)放大器AMP 101 具有偏移電壓Voff的時(shí)候，由于過(guò)電流判定值I ovc受偏移電壓Voff影響，所以不能基于 精確的過(guò)電流判定值I ovc來(lái)切斷電路。本發(fā)明意在解決現(xiàn)有技術(shù)的該問(wèn)題，并且本發(fā)明的目的是提供一種負(fù)載電路的過(guò) 電流保護(hù)裝置，能夠避免運(yùn)算放大器的偏移電壓Voff對(duì)過(guò)電流檢測(cè)的影響并因此能夠基 于精確的過(guò)電流判定值I ovc來(lái)切斷負(fù)載電路。解決問(wèn)題的手段(1)為了達(dá)到該目的，根據(jù)本發(fā)明的負(fù)載電路的過(guò)電流保護(hù)裝置是用于保護(hù)負(fù)載 電路免遭過(guò)電流的過(guò)電流保護(hù)裝置，該負(fù)載電路包括電源、負(fù)載以及設(shè)置在該電源和該負(fù) 載之間的第一半導(dǎo)體元件(Tl)，所述第一半導(dǎo)體元件(Tl)的第一主電極連接于所述電源 的正電極，而所述第一半導(dǎo)體元件(Tl)的第二主電極經(jīng)由所述負(fù)載連接于所述電源的負(fù) 電極；該過(guò)電流保護(hù)裝置包括放大部件(AMPl)；第一電阻器(Rl)，該第一電阻器包括連接于所述第一半導(dǎo)體元件(Tl)的第一主 電極的一端，以及連接于所述放大部件(AMPl)的反相輸入端子的另一端；第二電阻器(R2)，該第二電阻器包括連接于點(diǎn)c的一端，即連接于所述第一半導(dǎo) 體元件(Tl)的第二主電極的一端，以及連接于所述放大部件(AMPl)的非反相輸入端子的另一端；第三電阻器(R3)；第二半導(dǎo)體元件(T2)，該第二半導(dǎo)體元件包括第一主電極、第二主電極以及控制 電極，該第一主電極經(jīng)由所述第三電阻器(舊)而接地，該第二主電極連接于所述第一電阻 器(Rl)與所述放大部件(AMPl)的反相輸入端子之間的連接點(diǎn)點(diǎn)a，而該控制電極連接于所 述放大部件的輸出端子；以及第一電流源(IA)，該第一電流源設(shè)置在點(diǎn)a和地之間，其中，在電流流經(jīng)所述負(fù)載并且由于所述放大部件(AMPl)的偏移電壓而使所述 點(diǎn)a處的電壓變得低于所述點(diǎn)c處的電壓(M)的情況下，將所述第一電流源(IA)設(shè)置為 流動(dòng)這樣一個(gè)電流，該電流等于通過(guò)將所述點(diǎn)c與所述點(diǎn)a之間的電壓除以所述第一電阻 器(Rl)的電阻值所得到的電流。(2)為了達(dá)到該目的，根據(jù)本發(fā)明的負(fù)載電路的過(guò)電流保護(hù)裝置是用于保護(hù)負(fù)載 電路免遭過(guò)電流的過(guò)電流保護(hù)裝置，該負(fù)載電路包括電源、負(fù)載以及設(shè)置在該電源和該負(fù) 載之間的第一半導(dǎo)體元件(Tl)，所述第一半導(dǎo)體元件(Tl)的第一主電極連接于所述電源 的正電極，而所述第一半導(dǎo)體元件(Tl)的第二主電極經(jīng)由所述負(fù)載連接于所述電源的負(fù) 電極；該過(guò)電流保護(hù)裝置包括放大部件(AMPl)；第一電阻器(Rl)，該第一電阻器包括連接于所述第一半導(dǎo)體元件(Tl)的第一主 電極的一端，以及連接于所述放大部件(AMPl)的反相輸入端子的另一端；第二電阻器(R2)，該第二電阻器包括連接于點(diǎn)c的一端，即連接于所述第一半導(dǎo) 體元件(Tl)的第二主電極的一端，以及連接于所述放大部件(AMPl)的非反相輸入端子的另一端；
第三電阻器(R3)；第二半導(dǎo)體元件(T2)，該第二半導(dǎo)體元件包括第一主電極、第二主電極以及控制 電極，該第一主電極經(jīng)由所述第三電阻器(舊)而接地，該第二主電極連接于所述第一電阻 器(Rl)與所述放大部件(AMPl)的反相輸入端子之間的連接點(diǎn)點(diǎn)a，而該控制電極連接于所 述放大部件的輸出端子；以及第二電流源(IB)，該第二電流源設(shè)置在地和點(diǎn)b之間，該點(diǎn)b是所述第二電阻器 (R2)與所述放大部件(AMPl)的非反相輸入端子之間的連接點(diǎn)，其中，在電流流經(jīng)所述負(fù)載并且由于所述放大部件(AMPl)的偏移電壓而使所述 點(diǎn)a處的電壓高于所述點(diǎn)c處的電壓(V2)的情況下，將所述第二電流源(IB)設(shè)置為使電 流流入所述第二電阻器(R2)，使得在所述點(diǎn)c和所述點(diǎn)a之間的電壓為零。(3)根據(jù)構(gòu)造(1)的負(fù)載電路的過(guò)電流保護(hù)裝置，還包括比較部件(CMPl)，該比較部件包括一個(gè)輸入端子與另一個(gè)輸入端子，在所述第二 半導(dǎo)體元件(T2)和所述第三電阻器(R3)之間的連接點(diǎn)(點(diǎn)e)處的電壓(V3)被輸入到所 述一個(gè)輸入端子，而通過(guò)將所述第一半導(dǎo)體元件(Tl)的第一主電極的電壓(Vl)以電阻比 率(R4 R5)分壓而產(chǎn)生的判定電壓(V4)被輸入到所述另一個(gè)輸入端子，其中，當(dāng)在所述第一半導(dǎo)體元件(Tl)的所述第一主電極和第二主電極之間產(chǎn)生 電壓(V4/m)的情況下，流經(jīng)所述第一電流源IA的電流的電流值變成用于將所述比較部件 (CMPl)的輸出信號(hào)從低電平改變?yōu)楦唠娖降碾娏鞯碾娏髦?，所述電?V4/m)是通過(guò)將所 述判定電壓(V4)除以由將所述第三電阻器(R3)的值除以所述第一電阻器(Rl)的值得到 的值(m)所得到的。(4)根據(jù)構(gòu)造O)的負(fù)載電路的過(guò)電流保護(hù)裝置，還包括比較部件(CMPl)，該比較部件包括一個(gè)輸入端子與另一個(gè)輸入端子，在所述第二 半導(dǎo)體元件(T2)和所述第三電阻器(R3)之間的連接點(diǎn)(點(diǎn)e)處的電壓(V3)被輸入到所 述一個(gè)輸入端子，而通過(guò)將所述第一半導(dǎo)體元件(Tl)的第一主電極的電壓(Vl)以電阻比 率(R4 R5)分壓所產(chǎn)生的判定電壓(V4)被輸入到所述另一個(gè)輸入端子，其中，當(dāng)在所述第一半導(dǎo)體元件(Tl)的所述第一主電極和第二主電極之間產(chǎn)生 電壓(V4/m)的情況下，流經(jīng)所述第二電流源(IB)的電流具有用于將所述比較部件(CMPl) 的輸出信號(hào)從高電平改變?yōu)榈碗娖降碾娏髦?，所述電?V4/m)是通過(guò)將所述判定電壓 (V4)除以由將所述第三電阻器(R3)的值除以所述第一電阻器(Rl)的值得到的值(m)所得 到的。發(fā)明的效果根據(jù)具有構(gòu)造⑴或(2)的本發(fā)明，當(dāng)放大器(AMPl)具有正值的偏移電壓 Voff (Voff >0)的時(shí)候，通過(guò)接通第一電流源(IA)而從流經(jīng)第一電阻器(Rl)的電流Il中 減去Ia而得到的電流流入電阻器(R3)中。相反地，當(dāng)放大器(AMPl)具有負(fù)值的偏移電壓 Voff (Voff < 0)的時(shí)候，由于接通第二電流源(IB)而在第二電阻器(似)處產(chǎn)生電壓降， 從而控制使得電壓Vds變得與在電阻器(Rl處)產(chǎn)生的電壓相等。從而，由于在第三電阻 器(R3)處產(chǎn)生的電壓V3變?yōu)閺闹邢似齐妷篤off的影響的電壓，所以可以通過(guò)消除 該偏移電壓Voff的影響來(lái)精確地判定過(guò)電流。結(jié)果，由于不需要針對(duì)過(guò)電流擴(kuò)大電線的直 徑，所以能夠使得用于負(fù)載電路的電線的直徑是小的。
根據(jù)具有構(gòu)造(3)或(4)的本發(fā)明，在將由(V4/m)表示的電壓施加到第一半導(dǎo)體 元件(Tl)的第一主電極和第二主電極之間的情況下，當(dāng)比較部件(CMPl)的輸出信號(hào)為低 電平時(shí)設(shè)置第一電流源(IA)，然而當(dāng)比較部件(CMPl)的輸出信號(hào)為高電平時(shí)設(shè)置第二電 流源(IB)，從而去除了偏移電壓Voff的影響。從而，不需要提供兩個(gè)電流源，能夠簡(jiǎn)化裝置 的構(gòu)造。


圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的過(guò)電流保護(hù)裝置的構(gòu)造的電路圖。圖2是示出了現(xiàn)有技術(shù)的過(guò)電流保護(hù)裝置的構(gòu)造的電路。符號(hào)說(shuō)明10驅(qū)動(dòng)器電路VB蓄電池(電源)RL負(fù)載CMPl比較器AMPl放大器(放大部件)TlMOSFET (第一半導(dǎo)體元件)
具體實(shí)施例方式以下，將參考附圖來(lái)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例。圖1是示出了設(shè)置有根據(jù)本發(fā)明 的實(shí)施例的過(guò)電流保護(hù)裝置的負(fù)載電路的構(gòu)造的電路圖。如圖1所示，負(fù)載電路包括由蓄 電池(電源)VB、作為半導(dǎo)體元件的MOSFET(Tl)和例如車(chē)燈或電機(jī)的負(fù)載RL所構(gòu)成的串聯(lián) 電路。MOSFET(Tl)的柵極經(jīng)由電阻器RlO連接于驅(qū)動(dòng)器電路10。因而，該MOSFET(Tl)針 對(duì)從驅(qū)動(dòng)器電路10輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)而被導(dǎo)通和關(guān)斷，以從而使負(fù)載RL在驅(qū)動(dòng)狀態(tài)和停止 狀態(tài)之間切換。MOSFET(Tl)的漏極(點(diǎn)d 電壓VI)經(jīng)由電阻器R4 (例如，112 [K Ω ])和R5 (例 如，8 [K Ω ])的串聯(lián)電路而接地，并且還經(jīng)由電阻器Rl (例如，5 [K Ω ])、晶體管Τ2和電阻器 R3(例如，100[ΚΩ])的串聯(lián)電路而接地。晶體管Τ2和電阻器Rl之間的連接點(diǎn)(點(diǎn)a:電 壓Va)連接于放大器AMPl的反相輸入端子。該放大器AMPl的非反相輸入端子經(jīng)由電阻器 R2 (例如5 [K Ω ])連接于MOSFET (Tl)的源極(點(diǎn)c 電壓V2)。此外，放大器AMP 1的輸出 端子連接于晶體管T2的柵極。放大器AMPl具有偏移電壓Voff并且與放大器的符號(hào)分開(kāi) 地示出了該偏移電壓士Voff。即，AMPl所示的的三角形符號(hào)表示理想的運(yùn)算放大器AMP1。晶體管T2與電阻器R3之間的連接點(diǎn)(點(diǎn)e 電壓V3)連接于比較器CMPl的反相 輸入端子，而電阻器R4與R5之間的連接點(diǎn)(點(diǎn)f 電壓V4)連接于比較器CMPl的非反相 輸入端子。作為電阻器Rl和晶體管T2之間的連接點(diǎn)的點(diǎn)a經(jīng)由電阻器R6 (例如，5 [K Ω ])和 電流源IA而接地。此外，作為放大器AMP 1的非反相輸入端子的點(diǎn)b經(jīng)由電流源IB而接 地，在該點(diǎn)b和作為M0SFETT1的源極的點(diǎn)c之間設(shè)置電阻器R2 (例如，5 [K Ω ])。下面，將說(shuō)明根據(jù)本實(shí)施例的過(guò)電流保護(hù)裝置的操作。假設(shè)流經(jīng)電流源IA、IB的 電流分別是la、Ib，那么當(dāng)在放大器AMPl中沒(méi)有偏移電壓Voff，即，Voff = O [V]的時(shí)候，即使Ia = Ib = 0[A]，電壓Va也為V2。在這種情況下，假設(shè)m = R3/R1，那么在晶體管T2與電阻器R3之間的連接點(diǎn)點(diǎn)e 處的電壓V3由下面的表達(dá)式( 表示。V3 = Vds*R3/Rl = Vds*m ----------(5)S卩，電壓V3是通過(guò)將MOSFET (Tl)的漏-源電壓Vds精確地放大了放大系數(shù)m所 得到的電壓。在放大器AMPl具有正值的偏移電壓Voff，即，Voff > O的情況下，如果Ia = Ib =O [A]，假設(shè)MOSFET (Tl)的源極電壓V2與點(diǎn)a處的電壓Va之間的電壓是V2a ( = V2-Va)， 那么等于Voff且大于O。即，由于放大器AMPl以(Va+Voff)等于V2的方式來(lái)控制電 流II，所以Ma等于Voff。此外，通過(guò)下面的表達(dá)式(6)來(lái)表示流經(jīng)電阻器Rl的電流II。Il = (Vds+V2a)/Rl ----------(6)由于電流Il流經(jīng)電阻器R3，所以電壓V3由下面的表達(dá)式(7)來(lái)表示。V3 = R3* (Vds+V2a) /Rl= m* (Vds+V2a)= m*Vds+m*V2a= m*Vds+m*Voff ----------(7)由該表達(dá)式(7)，在電阻器R3處產(chǎn)生的電壓V3包含通過(guò)將偏移電壓Voff放大m 倍所得到的電壓，該電壓引起了誤差。根據(jù)本實(shí)施例，為了消除該誤差，電流Ia = V2a/Rl流經(jīng)電流源IA。假設(shè)電源線與 MOSFET (Tl)的漏極之間的連接點(diǎn)是d，那么電流Ia從點(diǎn)d經(jīng)由R1、R6和IA流動(dòng)到地GND0 結(jié)果，流經(jīng)電阻器R3的電流13與電流Il不一致，而是小于該電流II。即，電流13由下面 的表達(dá)式⑶表示。13 = Il-Ia = Il_V2a/Rl ----------(8)從而，得到下面的表達(dá)式(9)。V3 = R3*I3= R3*(Il_V2a/Rl)= R3*((Vds+V2a)/Rl_V2a/Rl)= R3*Vds/Rl= m*Vds ----------(9)由表達(dá)式(9)，當(dāng)電流Ia( = V2a/Rl)流經(jīng)電流源IA的時(shí)候，電壓V3變成電壓Vds 精確的m倍的電壓，所以能夠消除偏移電壓Voff的影響。將說(shuō)明找出電流Ia( = V2a/Rl)的方法。當(dāng)將電阻器R6設(shè)定為具有與電阻器Rl 相同的電阻值(即，Rl = R6)的時(shí)候，通過(guò)使電流Ia流經(jīng)電阻器R6所產(chǎn)生的電壓降VR6由 下面的表達(dá)式(10)來(lái)表示。VR6 = Ia*R6 = V2a/R1*R6 = V2a ----------(10)S卩，為了找出電流Ia = V2a/Rl，電流Ia逐漸從O增加以找出通過(guò)其能使在電阻器 R6處產(chǎn)生的電壓降變成與電壓Vh或偏移電壓Voff相等的電流值。此時(shí)，比較器CMPl的 輸出信號(hào)從低電平改變?yōu)楦唠娖健?
以這種方式，當(dāng)放大器AMPl的偏移電壓Voff是正值的時(shí)候，通過(guò)上述方法來(lái)確定 電流la。然后，使當(dāng)這樣確定的電流Ia流經(jīng)電流源IA的時(shí)候，能夠消除偏移電壓Voff的影響。下面，將對(duì)放大器AMPl具有負(fù)值的偏移電壓Voff，即，Voff < O的情況進(jìn)行說(shuō)明。 在這種情況下，如果Ia= Λ = 0[A]，那么MOSFET(Tl)的源極電壓V2與點(diǎn)a處的電壓Va 之間的Ma等于Voff ( < 0)。在這種情況下，當(dāng)電流源IB的電流Λ從O增大的時(shí)候，電流源IA的電流保持為 O。電流Λ從MOSFET (Tl)的源極(點(diǎn)c)經(jīng)由R2、點(diǎn)b和電流源IB流動(dòng)到地GND，從而在 電阻器R2處產(chǎn)生電壓降VR2。從而，通過(guò)調(diào)節(jié)電流Λ的大小能夠使電壓Va2為O。此時(shí)， VR2變?yōu)榈扔赩off，而且比較器CMPl的輸出信號(hào)從高電平改變?yōu)榈碗娖?。在這種情況下， 電流Ib還流經(jīng)MOSFET (Tl)而在其導(dǎo)通電阻Ron處產(chǎn)生電壓降。然而，由于MOSFET (Tl)的 導(dǎo)通電阻Ron的值與電阻器R6的值相比非常小，所以由電流Λ在導(dǎo)通電阻Ron處產(chǎn)生的 電壓降是可以忽略的。當(dāng)將這樣得到的電流Λ設(shè)定為電流源IB的電流值的時(shí)候，消除了 偏移電壓Voff的影響，并且滿足表達(dá)式(9)。以這種方式，即使偏移電壓Voff是負(fù)值，也能消除偏移電壓Voff的影響。如上所述，依據(jù)根據(jù)本實(shí)施例的負(fù)載電路的過(guò)電流保護(hù)裝置，即使放大器AMPl具 有偏移電壓Voff，也可以通過(guò)消除該偏移電壓Voff的影響來(lái)檢測(cè)出過(guò)電流。從而，當(dāng)過(guò)電 流流經(jīng)負(fù)載RL的時(shí)候，能夠確定地檢測(cè)過(guò)電流，從而保護(hù)負(fù)載電路。結(jié)果，由于不需要針對(duì) 過(guò)電流而增大電線的直徑，所以能夠使得用于負(fù)載電路的電線的直徑是小的。(修改實(shí)例的說(shuō)明)在該實(shí)施例中，以當(dāng)偏移電壓Voff具有正值(Voff >0)時(shí)使電流源IA導(dǎo)通而當(dāng) 偏移電壓Voff具有負(fù)值(Voff < 0)時(shí)使電流源IB導(dǎo)通的方式，來(lái)消除放大器AMPl的偏 移電壓Voff的影響。即，將本實(shí)施例構(gòu)造成依據(jù)偏移電壓Voff具有正值還是負(fù)值而采用 電流源IA和IB中的一個(gè)。就此而言，由于放大器AMPl的偏移電壓Voff是不會(huì)從正值變?yōu)樨?fù)值或從負(fù)值變 為正值的恒定判定值，所以僅提供電流源IA和IB中的一個(gè)即足矣。從而，根據(jù)本發(fā)明的修改實(shí)例，假設(shè)從電路中除去圖1中所示的電流源IA和電流 源IB，并且電壓(V4/m)施加到MOSFET(Tl)的漏極和源極之間。在這種情況下，當(dāng)比較器 CMPl的輸出信號(hào)變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，由于確定了偏移電壓Voff是正值(Voff >0)。所以，僅提 供電流源IA就足夠了。另一方面，當(dāng)比較器CMPl的輸出信號(hào)變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，由于確定了偏移電壓Voff是 負(fù)值(Voff < 0)，所以僅提供電流源IB就足夠了。通過(guò)利用這種方法，由于無(wú)需使用圖1 中所示的兩個(gè)電流源IA和IB，所以能夠簡(jiǎn)化電路構(gòu)造并且能夠?qū)崿F(xiàn)低成本和小空間化。雖然已經(jīng)對(duì)根據(jù)附圖中所示的本發(fā)明的負(fù)載電路的過(guò)電流保護(hù)裝置的實(shí)施例進(jìn) 行了說(shuō)明，但是本發(fā)明并不限于此，而是能夠由具有同樣功能的任意部件來(lái)分別替換各部 件的構(gòu)造。例如，在本實(shí)施例中，雖然MOSFET(Tl)用作為半導(dǎo)體元件的實(shí)例，但是本發(fā)明并 不限于此，而是可以采用其他半導(dǎo)體元件。雖然已經(jīng)參考特定實(shí)施例說(shuō)明了本發(fā)明，但是在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下進(jìn)行各種變化和修改對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。本申請(qǐng)基于2008年6月4日提交的日本專(zhuān)利申請(qǐng)(日本專(zhuān)利申請(qǐng) No. 2008-147255)，其內(nèi)容通過(guò)引用的方式結(jié)合于此。工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明對(duì)于意在抑制由于偏移電壓而產(chǎn)生的運(yùn)算放大器的輸出的差量來(lái)說(shuō)是很 有用的。
權(quán)利要求
1.一種用于保護(hù)負(fù)載電路免遭過(guò)電流的過(guò)電流保護(hù)裝置，該負(fù)載電路包括電源、負(fù) 載以及設(shè)置在該電源和該負(fù)載之間的第一半導(dǎo)體元件(Tl)，所述第一半導(dǎo)體元件(Tl)的 第一主電極連接于所述電源的正電極，而所述第一半導(dǎo)體元件(Tl)的第二主電極經(jīng)由所 述負(fù)載連接于所述電源的負(fù)電極；所述過(guò)電流保護(hù)裝置包括放大部件(AMPl)；第一電阻器(Rl)，該第一電阻器包括連接于所述第一半導(dǎo)體元件(Tl)的第一主電極 的一端，以及連接于所述放大部件(AMPl)的反相輸入端子的另一端；第二電阻器(R2)，該第二電阻器包括連接于點(diǎn)c的一端，即連接于所述第一半導(dǎo)體元 件(Tl)的第二主電極的一端，以及連接于所述放大部件(AMPl)的非反相輸入端子的另一 端；第三電阻器(R3)；第二半導(dǎo)體元件(T2)，該第二半導(dǎo)體元件包括第一主電極、第二主電極以及控制電 極，該第一主電極經(jīng)由所述第三電阻器(舊)而接地，該第二主電極連接于所述第一電阻器 (Rl)與所述放大部件(AMPl)的反相輸入端子之間的連接點(diǎn)點(diǎn)a，而該控制電極連接于所述 放大部件的輸出端子；以及第一電流源(IA)，該第一電流源設(shè)置在點(diǎn)a和地之間，其中，在電流流經(jīng)所述負(fù)載并且由于所述放大部件(AMPl)的偏移電壓而使所述點(diǎn)a處 的電壓變得低于所述點(diǎn)c處的電壓(M)的情況下，將所述第一電流源(IA)設(shè)置為流動(dòng)這 樣一個(gè)電流，該電流等于通過(guò)將所述點(diǎn)c與所述點(diǎn)a之間的電壓除以所述第一電阻器(Rl) 的電阻值所得到的電流。
2.一種用于保護(hù)負(fù)載電路免遭過(guò)電流的過(guò)電流保護(hù)裝置，該負(fù)載電路包括電源、負(fù) 載以及設(shè)置在該電源和該負(fù)載之間的第一半導(dǎo)體元件(Tl)，所述第一半導(dǎo)體元件(Tl)的 第一主電極連接于所述電源的正電極，而所述第一半導(dǎo)體元件(Tl)的第二主電極經(jīng)由所 述負(fù)載連接于所述電源的負(fù)電極；所述過(guò)電流保護(hù)裝置包括放大部件(AMPl)；第一電阻器(Rl)，該第一電阻器包括連接于所述第一半導(dǎo)體元件(Tl)的第一主電極 的一端，以及連接于所述放大部件(AMPl)的反相輸入端子的另一端；第二電阻器(R2)，該第二電阻器包括連接于點(diǎn)c的一端，即連接于所述第一半導(dǎo)體元 件(Tl)的第二主電極的一端，以及連接于所述放大部件(AMPl)的非反相輸入端子的另一 端；第三電阻器(R3)；第二半導(dǎo)體元件(T2)，該第二半導(dǎo)體元件包括第一主電極、第二主電極以及控制電 極，該第一主電極經(jīng)由所述第三電阻器(舊)而接地，該第二主電極連接于所述第一電阻器 (Rl)與所述放大部件(AMPl)的反相輸入端子之間的連接點(diǎn)點(diǎn)a，而該控制電極連接于所述 放大部件的輸出端子；以及第二電流源(IB)，該第二電流源設(shè)置在地和點(diǎn)b之間，該點(diǎn)b是所述第二電阻器(R2) 與所述放大部件(AMPl)的非反相輸入端子之間的連接點(diǎn)，其中，在電流流經(jīng)所述負(fù)載并且由于所述放大部件(AMP 1)的偏移電壓而使所述點(diǎn)a 處的電壓變得高于所述點(diǎn)c處的電壓(M)的情況下，將所述第二電流源(IB)設(shè)置為使一電流流過(guò)所述第二電阻器(似)，使得在所述點(diǎn)c和所述點(diǎn)a之間的電壓為零。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過(guò)電流保護(hù)裝置，還包括比較部件(CMPl)，該比較部件包括一個(gè)輸入端子和另一個(gè)輸入端子，在所述第二半導(dǎo) 體元件(T2)與所述第三電阻器(R3)之間的連接點(diǎn)(點(diǎn)e)處的電壓(V3)被輸入到所述 一個(gè)輸入端子，而通過(guò)將所述第一半導(dǎo)體元件(Tl)的第一主電極的電壓(Vl)以電阻比率 (R4 RS)分壓而產(chǎn)生的判定電壓(V4)被輸入到所述另一個(gè)輸入端子，其中，當(dāng)在所述第一半導(dǎo)體元件(Tl)的所述第一主電極和第二主電極之間產(chǎn)生電壓 (V4/m)的情況下，流經(jīng)所述第一電流源(IA)的電流的電流值變?yōu)橛糜趯⑺霰容^部件 (CMPl)的輸出信號(hào)從低電平改變?yōu)楦唠娖降碾娏鞯碾娏髦担鲭妷?V4/m)是通過(guò)將所 述判定電壓(V4)除以由將所述第三電阻器(R3)的值除以所述第一電阻器(Rl)的值得到 的值(m)所得到的。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的過(guò)電流保護(hù)裝置，還包括比較部件(CMPl)，該比較部件包括一個(gè)輸入端子與另一個(gè)輸入端子，在所述第二半導(dǎo) 體元件(T2)和所述第三電阻器(R3)之間的連接點(diǎn)(點(diǎn)e)處的電壓(V3)被輸入到所述 一個(gè)輸入端子，而通過(guò)將所述第一半導(dǎo)體元件(Tl)的第一主電極的電壓(Vl)以電阻比率 (R4 R5)分壓而產(chǎn)生的判定電壓(V4)被輸入到所述另一個(gè)輸入端子，其中，當(dāng)在所述第一半導(dǎo)體元件(Tl)的所述第一主電極和第二主電極之間產(chǎn)生電壓 (V4/m)的情況下，流經(jīng)所述第二電流源(IB)的電流具有用于將所述比較部件(CMPl)的輸 出信號(hào)從高電平改變?yōu)榈碗娖降碾娏髦?，所述電?V4/m)是通過(guò)將所述判定電壓(V4)除 以由將所述第三電阻器(R3)的值除以所述第一電阻器(Rl)的值得到的值(m)所得到的。
全文摘要
本發(fā)明提供一種負(fù)載電路的過(guò)電流保護(hù)裝置，其能夠進(jìn)行高精度過(guò)電流檢測(cè)而不受放大器(AMP1)的偏移電壓(Voff)的影響。如果在放大器(AMP1)中存在偏移電壓(Voff)并且該偏移電壓(Voff)具有正值(Voff＞0)的時(shí)候，電流源(IA)將從流經(jīng)電阻器(R1)的電流(I1)中減去了電流(Ia)的電流供給到電阻器(R3)。此外，如果偏移電壓(Voff)具有負(fù)值(Voff＜0)，那么電流源(IB)引起電阻器(R2)中的電壓降，并且控制使得電壓(Vds)成為等于在電阻器(R1)中產(chǎn)生的電壓。結(jié)果，在電阻器(R3)中產(chǎn)生的電壓(V3)成為從中消除了偏移電壓(Voff)的影響的電壓，從而使得能夠進(jìn)行從中消除了偏移電壓(Voff)的影響的高精度過(guò)電流判定。
文檔編號(hào)H02M1/00GK102057573SQ20098012084
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2009年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月4日
發(fā)明者大島俊藏 申請(qǐng)人:矢崎總業(yè)株式會(huì)社