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公開番号2021158861
公報種別公開特許公報(A)
公開日20211007
出願番号2020058969
出願日20200327
発明の名称保護回路
出願人KYB株式会社
代理人個人
主分類H02H 3/18 20060101AFI20210910BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】逆接保護回路に静電気保護機能を備えた保護回路を提供する。
【解決手段】電子制御システム100において、保護回路1は、第1トランジスタ721、第2トランジスタ723及び第1抵抗726を備える。第1トランジスタは、バッテリの正極に接続される第1電源端子31から延設された第1電源配線51に第1主電極を接続し、出力端子24に第2主電極を接続する。第2トランジスタは、デプレッション型であり、第1主電極に第3主電極を接続し、第1制御電極に第4主電極を接続し、第3主電極及びバッテリの負極に接続される第2電源端子32から延設された第2電源配線52に、第2制御電極を接続する。第1抵抗726は第3主電極と第2制御電極との間に直列に接続される。そして、保護回路1は、更に第1静電気保護回路61を備える。第1静電気保護回路は、第3主電極と第2電源配線との間に接続され、静電気を吸収する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項1】
バッテリの正極に接続される第1電源端子から延設された第1電源配線と、
前記バッテリの負極に接続される第2電源端子から延設された第2電源配線と、
前記第1電源端子に第1主電極が接続され、出力端子に第2主電極が接続された第1トランジスタと、
前記第1電源配線に第3主電極が接続され、前記第1トランジスタの第1制御電極に第4主電極が接続され、前記第3主電極及び前記第2電源配線に第2制御電極が接続されたデプレッション型の第2トランジスタと、
前記第3主電極と前記第2制御電極との間に直列に接続された第1抵抗と、
前記第3主電極と前記第2電源配線との間に接続され、静電気を吸収する静電気保護回路と、
を備えている保護回路。
続きを表示(約 1,600 文字)【請求項2】
前記静電気保護回路は、
前記第1電源配線にアノード電極が接続された第1整流ダイオードと、
前記第1整流ダイオードのカソード電極が接続された第1配線と、
前記第2電源配線にカソード電極が接続された第2整流ダイオードと、
前記第2整流ダイオードのアノード電極が接続された第2配線と、
前記第1配線にカソード電極、前記第2配線にアノード電極が接続されたツェナーダイオードと、を備えている
請求項1に記載の保護回路。
【請求項3】
前記第1電源配線にカソード電極が接続され、前記第2配線にアノード電極が接続された第3整流ダイオードと、
前記第2電源配線にアノード電極が接続され、前記第1配線にカソード電極が接続された第4整流ダイオードと、
を更に備えている請求項2に記載の保護回路。
【請求項4】
前記第1制御電極と前記第4主電極との間にアノード電極が接続された第5整流ダイオードと、
前記第5整流ダイオードのカソード電極が接続された第3配線と、
前記第4主電極にカソード電極が接続され、前記第2配線にアノード電極が接続された第6整流ダイオードと、
を備え、
前記静電気保護回路は、
前記第1配線と前記第2配線との間に接続され、静電気を吸収する第1静電気保護素子と、
前記第1配線と前記第3配線との間に接続され、静電気を吸収する第2静電気保護素子と、
前記第2配線と前記第3配線との間に接続され、静電気を吸収する第3静電気保護素子と、
を更に備えている請求項2又は請求項3に記載の保護回路。
【請求項5】
前記第1抵抗と前記第2電源端子との間に直列に接続された第2抵抗と、
前記第2抵抗に並列に接続され、前記第1抵抗にアノード電極が接続された第7整流ダイオードと、
を更に備えている請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の保護回路。
【請求項6】
前記第2電源配線に第5主電極が接続され、前記第2抵抗に第6主電極が接続され、イネーブル回路に第3制御電極が接続され、前記イネーブル回路によってオン、オフ制御される第3トランジスタと、
前記第5主電極にアノード電極が接続され、前記第6主電極にカソード電極が接続された第8整流ダイオードと、を更に備えている
請求項5に記載の保護回路。
【請求項7】
前記第1主電極に第7主電極が接続され、前記正極に第8主電極が接続され、前記第1制御電極に供給される制御電圧と同等の制御電圧が供給される第4制御電極を有する第4トランジスタを更に備えている
請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の保護回路。
【請求項8】
前記出力端子に第9主電極が接続され、前記第2主電極に第10主電極が接続され、前記第1制御電極に供給される制御電圧と同等の制御電圧が供給される第5制御電極を有する第5トランジスタを更に備えている
請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の保護回路。
【請求項9】
前記出力端子と前記第2電源配線との間に接続されたコンデンサを更に備え、
前記第2トランジスタは、前記第1電源端子の電圧が下がるときに、この電圧が0Vよりも大きい閾値電圧以下になるとターンオンし、
前記第1トランジスタは、前記第2トランジスタのターンオンに伴いターンオフし、
前記コンデンサは、前記第1トランジスタがターンオフしたときに、前記出力端子が前記閾値電圧よりも大きい値となるように電荷を保持する
請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の保護回路。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、保護回路に関する。
続きを表示(約 2,800 文字)【背景技術】
【0002】
自動車を含む車両では、バッテリから電子制御ユニット(ECU:Electrical Control Unit)等の負荷へ電源が供給されている。このような電源供給システムには、例えば、下記特許文献1の図3に開示されている逆接保護回路が組み込まれている。この逆接保護回路は、バッテリの正極と負荷との間に挿入されたパワートランジスタ(MOSFET)と、このパワートランジスタのソース電極とゲート電極との間に接続されたデプレッション型のトランジスタとを備えている。デプレッション型のトランジスタのゲート電極はバッテリの負極に接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
米国特許第5517379号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
車載用バッテリは、一定の期間が経過したときに、又は電圧の低下により一定の電圧が得られないときに交換されている。交換の際には、バッテリの正極と負極とが間違って逆に接続される「逆接(誤接)」が発生する可能性があり、前記逆接保護回路は電源供給システムに組み込まれている。すなわち、前記逆接保護回路では、仮にバッテリが逆接されると、パワートランジスタのゲート電極とソース電極の間がデプレッション型のトランジスタを介してショート状態となり、パワートランジスタがオフ動作状態とされる。これにより、負荷に逆電圧が印加されないので、例えば電子制御ユニットを保護することができる。しかしながら、上記逆接保護回路では静電気に対する十分な保護を備えていないため、改善の余地があった。
【0005】
本発明は、上記事実を考慮して、逆接保護回路に静電気保護機能を備えた保護回路を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の第1実施態様に係る保護回路は、バッテリの正極に接続される第1電源端子から延設された第1電源配線と、バッテリの負極に接続される第2電源端子から延設された第2電源配線と、第1電源端子に第1主電極が接続され、出力端子に第2主電極が接続された第1トランジスタと、第1電源配線に第3主電極が接続され、第1トランジスタの第1制御電極に第4主電極が接続され、第3主電極及び第2電源配線に第2制御電極が接続されたデプレッション型の第2トランジスタと、第3主電極と第2制御電極との間に直列に接続された第1抵抗と、第3主電極と第2電源配線との間に接続され、静電気を吸収する静電気保護回路と、を備えている。
【0007】
第1実施態様に係る保護回路は、第1電源配線と、第2電源配線と、第1トランジスタと、第2トランジスタと、第1抵抗と、静電気保護回路とを備える。第1電源配線は、バッテリの正極に接続される第1電源端子から延設される。第2電源配線は、バッテリの負極に接続される第2電源端子から延設される。第1トランジスタは、第1電源端子に第1主電極を接続し、出力端子に第2主電極を接続する。第2トランジスタは、第1電源配線に第3主電極を接続し、第1トランジスタの第1制御電極に第4主電極を接続し、第3主電極及び第2電源配線に第2制御電極を接続する。第1抵抗は、第3主電極と第2制御電極の間に電気的に直列に接続する。
ここで、仮に、バッテリが逆接されたとき、第2電源配線を通して第2制御電極に正電圧が印加され、第1電源配線を通して第3主電極に負電圧が印加される。第2制御電極と第3主電極との間には第1抵抗が接続されているので、第2制御電極と第3主電極との間にはバイアスが発生する。このため、第2トランジスタがオン動作状態とされる。第2トランジスタがオン動作状態とされるので、第1制御電極には第1主電極と同等の電圧が印加され、第1トランジスタがオフ動作状態とされる。
つまり、第1トランジスタ及び第2トランジスタは逆接保護回路を構築し、この逆接保護回路によりバッテリの負極と出力端子との間を遮断することができる。これにより、出力端子に接続される次段素子又は次段回路を逆接に対して保護することができる。
一方、静電気保護回路は、第3主電極と第2電源配線との間に接続され、静電気を吸収する。静電気保護回路は静電気に対して第1電源配線又は第2電源配線に接続される回路を保護する。
このように構成される保護回路では、第1トランジスタと第2トランジスタとを含んで構成される逆接保護回路が組み込まれ、さらに静電気保護回路が組み込まれる。
【0008】
本発明の第2実施態様に係る保護回路では、第1実施態様に係る保護回路において、静電気保護回路は、第1電源配線にアノード電極が接続された第1整流ダイオードと、第1整流ダイオードのカソード電極が接続された第1配線と、第2電源配線にカソード電極が接続された第2整流ダイオードと、第2整流ダイオードのアノード電極が接続された第2配線と、第1配線にカソード電極、第2配線にアノード電極が接続されたツェナーダイオードと、を備えている。
【0009】
第2実施態様に係る保護回路では、静電気保護回路は、第1配線と、第2配線と、第1整流ダイオードと、第2整流ダイオードと、ツェナーダイオードとを更に備える。第1整流ダイオードは、第1電源配線にアノード電極を接続し、第1配線にカソード電極を接続する。第2整流ダイオードは、第2電源配線にカソード電極を接続し、第2配線にアノード電極を接続する。ツェナーダイオードは、第1配線にカソード電極、第2配線にアノード電極を接続する。
仮に、バッテリが逆接されたとき、第1電源端子を通して第1電源配線に負電圧が印加される。第1電源配線と第1配線との間において、第1整流ダイオードは順方向に接続されているので、電流の流れは第1整流ダイオードにより遮断される。また、第2電源配線には第2電源端子を通して正電圧が印加される。第2電源配線と第2配線との間において、第2整流ダイオードは順方向に接続されているので、電流の流れは第2整流ダイオードにより遮断される。つまり、第1整流ダイオード及び第2整流ダイオードは逆接保護回路を構築し、逆接保護回路はバッテリの逆接に対して、第1配線と第2配線の間に接続された静電気保護回路を保護する。
【0010】
本発明の第3実施態様に係る保護回路は、第2実施態様に係る保護回路において、第1電源配線にカソード電極が接続され、第2配線にアノード電極が接続された第3整流ダイオードと、第2電源配線にアノード電極が接続され、第1配線にカソード電極が接続された第4整流ダイオードと、を更に備えている。
(【0011】以降は省略されています)

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