JP5480653B2 - 負荷回路の過電流保護装置 - Google Patents

Description

本発明は、負荷、電子スイッチ、電線からなる負荷回路に過電流が発生した際に、該負荷回路に設けられる電線、及び電子スイッチを過電流から保護する過電流保護装置に関する。

例えば、車両に搭載されるホーンやバックミラー傾倒用モータ、サンシェードモータ、パワーウィンド用モータ等の負荷は、電子スイッチ（例えば、ＭＯＳＦＥＴ等）を介してバッテリに接続されており、電子スイッチのオン、オフを切り替えることにより、負荷の駆動、停止が制御される。

また、負荷にショート故障等が発生して負荷回路に過電流が流れた場合には、負荷、及び接続用のハーネスが発熱により損傷することがあるので、従来より、過電流保護装置を搭載し、負荷回路に過電流が発生した場合にはいち早く電子スイッチを遮断として、負荷回路全体を過電流から保護するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

従来における過電流保護装置では、瞬間的な負荷電流の変動を検出し、負荷電流が過電流閾値を超えた場合に、負荷回路を遮断する。このため、例えばホーンのように、通常駆動時において電流値が上下に大きく変動する波形となる負荷を駆動する場合には、電流波形のピーク値が過電流閾値を超えない程度に、過電流閾値を設定する必要がある。

このため、過電流閾値を比較的高い値に設定せざるを得ず、その分太い電線を使用することになり、ワイヤハーネスの重量増加の要因となっていた。

特開２００４−４８４９８号公報

上述したように、従来における過電流保護装置では、負荷電流が所定の閾値電流を超えた場合に、過電流が発生したものと判断して電子スイッチを遮断するので、例えば車両に搭載されるホーンのように、通常電流が上下に大きく変動する波形となる負荷を制御する場合には、過電流の発生を高精度に検出することができないという欠点があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、電流値が上下に大きく変化する負荷を制御する場合であっても、確実に過電流の発生を検出し、過電流が検出された場合には負荷回路の電線及び電子スイッチが発熱する前の時点で確実に遮断することが可能な負荷回路の過電流保護装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本願請求項１に記載の発明は、直流電源（ＶＢ）、負荷（ＲＬ）、電線、及び電子スイッチ（Ｑ１）を備えた負荷回路に設けられ、前記負荷回路の電線を過電流から保護する過電流保護装置において、電流検出抵抗（Ｒis）を備え、前記負荷（ＲＬ）に流れる電流に比例する参照電流を流す参照電流生成回路と、前記参照電流が流れることにより前記電流検出抵抗に生じる参照電圧（Ｖｐ）の変化に対して、低速度で追随して変化する低速追随電圧（Ｖｃ）を生成する時定数回路と、前記時定数回路で生成された低速追随電圧（Ｖｃ）と、予め設定した第１基準電圧Ｖref1とを比較する第１比較手段（ＣＭＰ１）と、前記電流検出抵抗（Ｒis）に生じる参照電圧と、予め設定され前記第１基準電圧Ｖref1よりも大きい第２基準電圧Ｖref2とを比較する第２比較手段（ＣＭＰ２）と、前記第１比較手段で低速追随電圧が第１基準電圧Ｖref1を上回ったと判定された場合、または前記第２比較手段で参照電圧が第２基準電圧Ｖref2を上回ったと判定された場合に、基準信号を出力する基準判定手段（ＯＲ１）と、複数の過電流判定電圧を有し、前記参照電圧と、前記各過電流判定電圧とを比較する過電流比較手段と、前記各過電流判定電圧ごとに、閾値時間を設定し、更に、前記基準判定手段から基準信号が出力され、且つ、前記参照電圧が前記過電流判定電圧を超えている時間がこの過電流判定電圧に対して決められた閾値時間を上回った場合に、前記電子スイッチを遮断する電子スイッチ制御手段（１４）と、を有することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、前記電子スイッチ制御手段は、前記過電流判定電圧が大きいほど、前記閾値時間が小さくなるように設定することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、前記電子スイッチ制御手段は、前記基準信号が出力されているとき、前記参照電圧が前記過電流判定電圧を超えている時間が既定時間だけ継続し、且つ前記既定時間だけ継続した回数を計数し、この計数した回数が既定回数となった場合に、前記電子スイッチを遮断する機能を備え、更に、継続した回数を計数する際には、前記基準信号が停止し、その後所定時間（Ｔ４）以内に再度基準信号が出力された場合には前記繰り返し回数の計数を継続し、前記所定時間（Ｔ４）以内に再度基準信号が出力されない場合には前記繰り返し回数をリセットすることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、前記電子スイッチ制御手段は、前記参照電圧が前記複数の判定電圧のうちの最大の電圧値となる判定電圧を超えたと判断された場合に、前記電子スイッチを即時に遮断することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、前記電子スイッチを投入してから所定時間の経過前と経過後で、前記過電流判定電圧を変更することを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、前記電子スイッチは、ドレイン及びゲートが共通とされたメインＦＥＴ及びサブＦＥＴからなるマルチソースＦＥＴの、前記メインＦＥＴであり、前記ドレインを前記直流電源に接続し、前記メインＦＥＴのソースを前記負荷に接続し、前記参照電流生成回路は、前記サブＦＥＴのソース電圧が前記メインＦＥＴのソース電圧と等しくなるように制御して前記電流検出抵抗に参照電流を流すことを特徴とする。

請求項１の発明では、参照電圧Ｖｐが第２基準電圧（Ｖref2）を上回った場合、或いは、低速追随電圧（Ｖｃ）が第１基準電圧（Ｖref1）を上回った場合に、過電流判定を満たすものと判断し、この条件が満たされた場合に、基準信号が出力される。そして、基準信号が出力されているときに、過電流判定電圧（例えば、８倍電圧Ｖref8、４倍電圧Ｖref4、２倍電圧Ｖref2）と参照電圧Ｖｐとを比較し、この比較結果に基づいて、電子スイッチを遮断するか否かを判断する。従って、負荷電流が脈動するような場合に、このピーク値を検出してむやみに電子スイッチをオフとすることや、電線が過熱する程度の脈動電流が流れているにも関わらず、電子スイッチが遮断されない等のトラブルを回避でき、負荷電流の大きさ、及びその継続時間に応じた極めて高精度な過電流保護を行うことができる。

また、デッドショート等により負荷電流が急激に上昇した場合には、即時に参照電圧Ｖｐが第２基準電圧（Ｖref2）を上回って基準判定手段より基準信号が出力され、更に、即時に参照電圧が過電流判定電圧を超えるので、いち早く電子スイッチをオフとして負荷回路の電子スイッチ、及び電線を保護することができる。

請求項２の発明では、前記電子スイッチ制御手段は、前記過電流判定電圧が大きいほど、前記閾値時間が小さくなるように設定するのでより一層高精度な過電流保護が可能となる。

請求項３の発明では、負荷電流が過電流となり、その後一旦定常電流となってから再度過電流となった場合には、定常電流となった時間が所定時間（Ｔ４）未満であれば、繰り返し回数の計数を継続し、所定時間（Ｔ４）以上であれば、繰り返し回数の計数をリセットするので、過電流発生時に短時間の電流低下が発生した場合であっても、負荷回路の電子スイッチ、及び電線が過熱する前の時点で電子スイッチを遮断することができる。また、長時間の電流低下が発生した場合には、再度繰り返し回数の計数が行われるので、電子スイッチをむやみに遮断することを防止できる。

請求項４の発明では、参照電圧（Ｖｐ）が複数の判定電圧のうち、最大の電圧値となる判定電圧を超えた場合には、電子スイッチを即時に遮断するので、負荷回路にデッドショートが発生した場合には、負荷回路の電子スイッチ、及び電線を過電流による過熱から保護することができる。

請求項５の発明では、電子スイッチを投入してから所定時間の経過前と経過後で、過電流判定電圧を変更するので、電子スイッチを投入した直後の突入電流発生時、及び暫く時間が経過した定常時の双方で、高精度に過電流の発生を検出し、負荷回路の電子スイッチ、及び電線を過電流による過熱から保護することができる。

請求項６の発明では、マルチソースＦＥＴ（Ｑ１）の、メインＦＥＴを負荷の駆動、停止を制御する電子スイッチとして使用し、サブＦＥＴを参照電流生成用として使用するので、負荷電流に比例する大きさの参照電流を高精度に取得することができ、過電流検出の精度を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る過電流保護装置、及び過電流保護装置が接続される負荷回路の回路図である。 本発明の一実施形態に係る過電流保護装置の処理動作を示すフローチャートの、第１の分図である。 本発明の一実施形態に係る過電流保護装置の処理動作を示すフローチャートの、第２の分図である。 本発明の一実施形態に係る過電流保護装置の、電子スイッチをオンとした直後での過電流と判定する電圧及び経過時間の関係を示すタイミングチャートである。 本発明の一実施形態に係る過電流保護装置の、過電流と判定する電圧及び経過時間の関係を示すタイミングチャートである。 本発明の一実施形態に係る過電流保護装置の、過電流と判定する電圧及び経過時間の関係を示すタイミングチャートである。 車両に搭載されるホーンを駆動する場合の、負荷電流の変動を示す特性図である。 車両に搭載されるホーンを駆動する場合の、負荷電流の変化と基準電圧Ｖref1、２倍電圧Ｖref2との関係を示す特性図である。 車両に搭載されるホーンを駆動する場合の、負荷電流の変化と基準電圧Ｖref1、２倍電圧Ｖref2との関係を示す特性図である。 車両に搭載されるホーンを駆動する場合の、負荷電流の変化と基準電圧Ｖref1の関係を示す特性図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る過電流保護装置１００、及び負荷回路１０１を示す回路図である。図１に示すように、負荷回路１０１は、例えば車両に搭載されるホーンやサンシェードモータなどの負荷ＲＬを駆動する回路であり、車両に搭載されるバッテリ（直流電源）ＶＢと、該バッテリＶＢと負荷ＲＬとの間に設けられるマルチソースＦＥＴ（Ｑ１；以下単に「ＦＥＴ」（Ｑ１）という）、及びこれらを接続する電線を備えている。なお、本実施形態では、ＦＥＴ（Ｑ１）としてＮ型ＭＯＳＦＥＴを用いているが、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴを用いることも可能である。

ＦＥＴ（Ｑ１）は、メインＦＥＴ（Ｑ１ａ；電子スイッチ、以下単に「ＦＥＴ（Ｑ１ａ）」という）と、サブＦＥＴ（Ｑ１ｂ；以下単に「ＦＥＴ（Ｑ１ｂ）」という）の２個のＦＥＴを備えるマルチソース型のＭＯＳＦＥＴであり、それぞれのドレイン、ゲートが共通とされている。

過電流保護装置１００は、アンド回路ＡＮＤ１と、該アンド回路ＡＮＤ１の出力端子に接続されたバッファ１１とを有し、該バッファ１１の出力端子は、外部接続端子Ｂ２を介してＦＥＴ（Ｑ１）のゲートに接続されている。また、バッファ１１には、チャージポンプ１３が接続されている。

更に、アンド回路ＡＮＤ１の一方の入力端子は外部接続端子Ｂ１に接続され、他方の入力端子はフリップフロップ回路１２のＱ出力に接続されている。従って、外部接続端子Ｂ１にＨレベルの信号が供給されると、フリップフロップ回路１２の出力は通常時においてＨレベルであるから、アンド回路ＡＮＤ１の出力信号がＨレベルとなり、更に、バッファ１１にて所定レベルの電圧が加えられてＦＥＴ（Ｑ１）のゲートに供給されるので、該ＦＥＴ（Ｑ１）がオンとなり、負荷ＲＬを駆動させることができる。

また、過電流保護装置１００は、アンプＡＭＰ１を備えており、該アンプＡＭＰ１のマイナス側入力端子は、外部接続端子Ｂ３を介してＦＥＴ（Ｑ１ａ）のソースに接続され、プラス側入力端子は外部接続端子Ｂ４を介してＦＥＴ（Ｑ１ｂ）のソースに接続されている。アンプＡＭＰ１の出力端子は、Ｎ型のＭＯＳＦＥＴ（Ｑ２）のゲートに接続され、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ２）のドレインは、外部接続端子Ｂ４を介してＦＥＴ（Ｑ１ｂ）のソースに接続され、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ２）のソースは、外部接続端子Ｂ５を介して電流検出抵抗Ｒisの一端に接続され、該電流検出抵抗Ｒisの他端はグランドに接続されている。従って、電流検出抵抗Ｒisの一端には、負荷電流Ｉ0に比例した電圧（以下、これを「参照電圧Ｖｐ」という）が発生することになる。

更に、過電流保護装置１００は、５個の比較器ＣＭＰ１〜ＣＭＰ５を備えており、このうち、比較器ＣＭＰ５は、プラス側入力端子が電源Ｖtfに接続され、マイナス側入力端子は外部接続端子Ｂ３を介してＦＥＴ（Ｑ１ａ）のソースに接続されるので、ＦＥＴ（Ｑ１ａ）のソース電圧Ｖsが電源Ｖtfの出力電圧を上回った際に、比較器ＣＭＰ５の出力信号はＬレベルからＨレベルに変化する。この出力信号は、Ｖds検出回路１６、及びオン故障検出回路１７に出力される。

また、４個の比較器ＣＭＰ１（第１比較手段）、ＣＭＰ２（第２比較手段）、ＣＭＰ３、ＣＭＰ４は、負荷回路１０１に流れる過電流の度合いに応じた判定結果を出力するために設けており、比較器ＣＭＰ２〜ＣＭＰ４のプラス側入力端子は、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ２）のソースに接続され、比較器ＣＭＰ１のプラス側入力端子は、抵抗Ｒcfを介してＭＯＳＦＥＴ（Ｑ２）のソースに接続されている。更に、比較器ＣＭＰ１のプラス側入力端子は、外部接続端子Ｂ６を介してコンデンサＣfの一端に接続され、該コンデンサＣfの他端はグランドに接続されている。従って、抵抗ＲcfとコンデンサＣfで時定数回路が形成され、該時定数回路により上述の参照電圧Ｖｐは平滑化されて、低速追随電圧Ｖｃが生成される。

比較器ＣＭＰ１の出力端子、及び比較器ＣＭＰ２の出力端子は、オア回路ＯＲ１（基準判定手段）の入力端子に接続されている。

また、比較器ＣＭＰ１のマイナス側入力端子には、予め設定した基準電圧Ｖref1（第１基準電圧）が供給され、比較器ＣＭＰ２のマイナス側入力端子には、基準電圧Ｖref1を２倍した２倍電圧Ｖref2（第２基準電圧）が供給され、比較器ＣＭＰ３のマイナス側入力端子には、基準電圧Ｖref1を４倍した４倍電圧Ｖref4が供給され、更に、比較器ＣＭＰ４のマイナス側入力端子には、基準電圧Ｖref1を８倍した８倍電圧Ｖref8が供給される。

また、オア回路ＯＲ１の出力端子はロジック回路１４のＩＮ-1に接続され、比較器ＣＭＰ２の出力端子はロジック回路１４のＩＮ-2に接続され、比較器ＣＭＰ３の出力端子はロジック回路１４のＩＮ-4に接続され、比較器ＣＭＰ４の出力端子はロジック回路１４のＩＮ-8に接続されている。

比較器ＣＭＰ２〜ＣＭＰ４の出力信号は、ロジック回路１４に供給され、且つ、比較器ＣＭＰ１とＣＭＰ２の出力信号は、オア回路ＯＲ１の２つの入力端子に供給され、該オア回路ＯＲ１の出力信号は、ロジック回路１４に供給される。該オア回路ＯＲ１は、２つの入力信号のうち少なくとも一方がＨレベルである場合に、Ｈレベルの出力信号（基準信号）を出力する。

ロジック回路１４には、前述した各比較器ＣＭＰ２〜ＣＭＰ４の出力信号、及びオア回路ＯＲ１の出力信号以外に、過電圧検出信号、クロック信号、及び外部接続端子Ｂ１より入力されるＦＥＴ（Ｑ１）の駆動信号が供給される。

ロジック回路１４は、後述するように、タイマ機能（Ｔ１〜Ｔ４）、及びカウント機能（Ｃｔ）を備えており、過電流が発生した場合に、過電流の継続時間、及び過電流が発生した回数をカウントする機能を備えている。更に、ロジック回路１４の出力端子（ＯＵＴ）はオア回路ＯＲ２が有する３つの入力端子のうちの一つに接続され、出力端子（ＯＵＴ）の出力信号がＨレベルとなった場合に、ＦＥＴ（Ｑ１）の駆動信号をＨレベルとする。即ち、ロジック回路１４は、オア回路ＯＲ１（基準判定手段）より、Ｈレベルの信号（基準信号）が出力されており、且つ、参照電圧（Ｖｐ）が予め設定した過電流判定電圧（Ｖref2，Ｖref4，Ｖref8）を超え、その継続時間が予め設定した閾値時間を超えた場合に、ＦＥＴ（Ｑ１ａ；電子スイッチ）を遮断する電子スイッチ制御手段としての機能を備える。また、ロジック回路１４は、発振器１８に接続され、該発振器１８よりクロック信号が供給される。発振器１８は、外部接続端子Ｂ７を介して、コンデンサＣoscの一端に接続され、その他端はグランドに接続されている。更に、ロジック回路１４は、過電圧検出器１９に接続され、バッテリＶＢの電圧が過電圧となった場合に、負荷回路１０１を遮断して回路を保護すると共に、バッテリＶＢの電圧が正常に戻った場合には、遮断を解除して負荷ＲＬを駆動させる。

また、オア回路ＯＲ２の２つ目の入力端子はＶＢＡモニタ回路１５に接続され、３つ目の入力端子はＶds検出回路１６に接続されている。また、オア回路ＯＲ２の出力端子は、フリップフロップ回路１２のリセット入力端子に接続されている。

ＶＢＡモニタ回路１５は、バッテリＶＢの電圧を監視する回路であり、過電流等によりバッテリＶＢの電圧が予め設定した閾値電圧以下に低下した場合に、過電流保護装置１００を正常に駆動することができないと判断して電圧異常信号を出力する。この電圧異常信号によりフリップフロップ回路１２をリセットするので、ＦＥＴ（Ｑ１）をオフとして負荷ＲＬの駆動を停止させる。

Ｖds検出回路１６は、比較器ＣＭＰ５でＦＥＴ（Ｑ１ａ）のソース電圧Ｖsが基準電圧Ｖtfを超えたと判断された際に、ＦＥＴ（Ｑ１）のドレイン・ソース間電圧Ｖdsが異常であると判断し、ＦＥＴ（Ｑ１）をオフとして負荷ＲＬの駆動を停止させる。

オン故障検出回路１７は、比較器ＣＭＰ５の出力信号に基づいてＦＥＴ（Ｑ１）がオン故障したか否かを判定し、オン故障が発生した場合には外部接続端子Ｂ８にオン故障検出信号を出力する。

次に、上述のように構成された本実施形態に係る負荷回路の保護装置の動作について、図２、図３に示すフローチャートを参照して説明する。ここで、図２、図３でステップＳ１１〜Ｓ３２までの処理は、電源投入時の動作であり、ステップＳ３３〜Ｓ５８までの処理は、定常時の動作である。

始めに、外部接続端子Ｂ１にＦＥＴ（Ｑ１）の駆動信号が供給されると、この駆動信号によりアンド回路ＡＮＤ１の出力はＨレベルとなるので、バッファ１１を介してＦＥＴ（Ｑ１）のゲートに、バッテリＶＢの電圧にチャージポンプ１３の出力電圧が加算された駆動電圧が供給される。その結果、ＦＥＴ（Ｑ１）がオンとなり（ステップＳ１１）、ＦＥＴ（Ｑ１ａ）を介して負荷ＲＬに負荷電流Ｉ0が流れ、負荷ＲＬが駆動する。

また、負荷ＲＬに負荷電流Ｉ0が流れると、アンプＡＭＰ１は、ＦＥＴ（Ｑ１ａ）のソース電圧Ｖｓと、ＦＥＴ（Ｑ１ｂ）のソース電圧が等しくなるようにＦＥＴ（Ｑ１ｂ）に参照電流Ｉｒを流すので、この参照電流Ｉｒは、負荷電流Ｉ0に比例した大きさの電流となる。更に、この参照電流Ｉｒは電流検出抵抗Ｒisを介してグランドに流れるので（Ｒis≪Ｒcf）、抵抗Ｒisに生じる参照電圧Ｖｐは、負荷電流Ｉ0に比例した大きさの電圧となる。本実施形態では、この参照電圧Ｖｐと４種類の基準電圧Ｖref1、２倍電圧Ｖref2、４倍電圧Ｖref4、８倍電圧Ｖref8を対比することにより、過電流の大きさを判定する。そして、過電流の大きさと継続時間に応じて負荷回路１０１を遮断するか否かを決定する。

ロジック回路１４は、ＦＥＴ（Ｑ１）の駆動信号が供給されると、時間Ｔ４（所定時間）を計時するＴ４タイマを作動させる（ステップＳ１２）。なお、時間Ｔ４は、例えばランプ突入電流の発生時間よりも長い時間（例えば、２秒）に設定する。

次いで、ロジック回路１４は、比較器ＣＭＰ１の出力信号、または比較器ＣＭＰ２の出力信号の少なくとも一方がＨレベルになったか否かを判断する。換言すれば、負荷電流Ｉ0に比例した参照電圧Ｖｐが２倍電圧Ｖref2を上回ったか、或いは参照電圧Ｖｐを平滑化した電圧（低速追随電圧）Ｖｃが基準電圧Ｖref1を上回ったか否かを判定する（ステップＳ１３）。なお、以下ではステップＳ１３の判定がＹＥＳとなることを「過電流判定を満たす」と称し、ＮＯとなることを「過電流判定を満たさない」と称する。

そして、負荷電流Ｉ0が過電流判定を満たさない場合（各比較器ＣＭＰ１、ＣＭＰ２の出力信号が共にＬレベルである場合）には（ステップＳ１３でＮＯ）、ロジック回路１４による時間Ｔ４の計時が終了したか否かが判定され（ステップＳ１４）、時間Ｔ４が経過した場合には（ステップＳ１４でＹＥＳ）、後述するステップＳ３３（図３）に処理を進める。また、時間Ｔ４が経過しない場合には（ステップＳ１４でＮＯ）、ステップＳ１３の処理に戻る。

他方、負荷電流Ｉ0が過電流判定を満たす場合（各比較器ＣＭＰ１、ＣＭＰ２の出力信号のうち少なくとも一方がＨレベルである場合）には（ステップＳ１３でＹＥＳ）、負荷回路１０１に過電流が発生しているものと判断し、時間Ｔ１（Ｔ１＜Ｔ４）を計時するＴ１タイマを作動させる（ステップＳ１５）。

ここで、例えば車両に搭載されるホーンを駆動する負荷回路１０１を例に挙げると、ホーンを駆動する際に負荷回路１０１に流れる電流は、図７の曲線ｑ１に示すように、短時間に上下方向に大きく変動する波形となり、電流検出抵抗Ｒisに生じる参照電圧Ｖｐも同様に、曲線ｑ１のように変化する。また、時定数回路を通過して得られる低速追随電圧Ｖｃは、曲線ｑ２に示すように、平滑化された波形となる。そして、曲線ｑ１が２倍電圧Ｖref2を超えた場合、または、曲線ｑ１が基準電圧Ｖref1を超えた場合に、オア回路ＯＲ１の出力信号がＨレベルとなる（図２のステップＳ１３の判定がＹＥＳとなる）。

次いで、負荷電流Ｉ0に比例した参照電圧Ｖｐと、８倍電圧Ｖref8を比較する（ステップＳ１６）。その結果、参照電圧Ｖｐが８倍電圧Ｖref8を超えていると判断した場合には（ステップＳ１６でＹＥＳ）、ロジック回路１４はオア回路ＯＲ２に停止信号（Ｈレベルの信号）を出力し、該停止信号によりＦＥＴ（Ｑ１）の駆動信号をオフとする（ステップＳ３２）。即ち、８倍電圧Ｖref8を超える程度の過大な負荷電流Ｉ0が負荷回路１０１に流れた場合には、即時にＦＥＴ（Ｑ１）を遮断して負荷回路１０１の電線、及びＦＥＴ（Ｑ１）を保護する。つまり、負荷回路１０１をオンとした直後（ＦＥＴ（Ｑ１）のオン直後）には、該負荷回路１０１に突入電流が流れ、この突入電流は通常は、基準電圧Ｖref1に相当する電流値の８倍未満であるので（８倍以上となることはないので）、基準電圧Ｖref1の８倍電圧Ｖref8を超えた場合には、突入電流ではなく短絡電流が流れているものと判断して、時間Ｔ１の経過を待たず即時に負荷回路１０１を遮断する。

他方、参照電圧Ｖｐが８倍電圧Ｖref8を超えていないと判断した場合には（ステップＳ１６でＮＯ）、時間Ｔ１が経過したか否かを判断する（ステップＳ１７）。つまり、過電流が発生しているものの、その過電流に対応する参照電圧Ｖｐが８倍電圧Ｖref8に達していない程度である場合には、時間Ｔ１が経過するまでＦＥＴ（Ｑ１）のオン状態を継続する。

そして、時間Ｔ１が経過した場合には（ステップＳ１７でＹＥＳ）、前述したステップＳ１３と同様に、ロジック回路１４は負荷電流Ｉ0が過電流判定を満たすか否かを判断する（ステップＳ１８）。つまり、時間Ｔ１が経過した後に、なお過電流が発生しているか否かを判断する。

そして、過電流判定を満たさないと判断した場合には（ステップＳ１８でＮＯ）、負荷電流Ｉ0は定常電流に戻ったものと判断し、ロジック回路１４による時間Ｔ４の計時が終了したか否かを判断し（ステップＳ１９）、時間Ｔ４が経過した場合には（ステップＳ１９でＹＥＳ）、ステップＳ３３（図３）に処理を進める。また、時間Ｔ４が経過しない場合には（ステップＳ１９でＮＯ）、ステップＳ１８の処理に戻る。

他方、負荷電流Ｉ0が過電流判定を満たすと判断した場合には（ステップＳ１８でＹＥＳ）、参照電圧Ｖｐは８倍電圧Ｖref8よりも低いものの、依然として負荷回路１０１に過電流が発生しているものと判断し、時間Ｔ２（既定時間；Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ４）を計時するＴ２タイマを作動させる（ステップＳ２０）。

その後、参照電圧Ｖｐと４倍電圧Ｖref4とを比較する（ステップＳ２１）。その結果、参照電圧Ｖｐが４倍電圧Ｖref4を超えていると判断した場合には（ステップＳ２１でＹＥＳ）、ロジック回路１４は、ＦＥＴ（Ｑ１）の駆動信号をオフとして該ＦＥＴ（Ｑ１）を遮断する（ステップＳ３２）。即ち、ＦＥＴ（Ｑ１）をオンとした直後であっても、４倍電圧Ｖref4を超える程度の過電流が時間Ｔ１を超えて継続して負荷回路１０１に流れた場合には、ＦＥＴ（Ｑ１）を遮断して負荷回路１０１の電線、及びＦＥＴ（Ｑ１）を保護する。

他方、参照電圧Ｖｐが４倍電圧Ｖref4を超えていないと判断した場合には（ステップＳ２１でＮＯ）、時間Ｔ２が経過したか否かを判断する（ステップＳ２２）。つまり、負荷電流Ｉ0が過電流判定を満たしているものの、その過電流に対応する参照電圧Ｖｐが４倍電圧Ｖref4に達していない大きさである場合には、時間Ｔ２が経過するまでＦＥＴ（Ｑ１）のオン状態を継続する。

そして、時間Ｔ２が経過した場合には（ステップＳ２２でＹＥＳ）、前述したステップＳ１３、Ｓ１８と同様に、ロジック回路１４は、負荷電流Ｉ0が過電流判定を満たすか否かを判断する（ステップＳ２３）。つまり、ＦＥＴ（Ｑ１）のオン後、時間（Ｔ１＋Ｔ２）が経過した後に、なお過電流が発生しているか否かを判断する。

そして、負荷電流Ｉ0が過電流判定を満たさない場合には（ステップＳ２３でＮＯ）、負荷電流Ｉ0は定常電流に戻ったものと判断し、ロジック回路１４による時間Ｔ４の計時が終了したか否かを判断し（ステップＳ２４）、時間Ｔ４が経過した場合には（ステップＳ２４でＹＥＳ）、ステップＳ３３（図３）に処理を進める。また、時間Ｔ４が経過しない場合には（ステップＳ２４でＮＯ）、ステップＳ２３の処理に戻る。

他方、負荷電流Ｉ0が過電流判定を満たす場合には（ステップＳ２３でＹＥＳ）、参照電圧Ｖｐは４倍電圧Ｖref4よりも低いものの、依然として負荷回路１０１に過電流が発生しているものと判断し、時間Ｔ３（既定時間；Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ４）を計時するＴ３タイマを作動させ、且つ、カウント値Ｃｔ＝０にセットする（ステップＳ２５）。

次いで、参照電圧Ｖｐと２倍電圧Ｖref2を比較する（ステップＳ２６）。その結果、参照電圧Ｖｐが２倍電圧Ｖref2を超えていると判断した場合には（ステップＳ２６でＹＥＳ）、ロジック回路１４はＦＥＴ（Ｑ１）の駆動信号をオフとして該ＦＥＴ（Ｑ１）を遮断する（ステップＳ３２）。即ち、２倍電圧Ｖref2を超える程度の過電流が時間（Ｔ１＋Ｔ２）を超えて継続して負荷回路１０１に流れた場合には、ＦＥＴ（Ｑ１）を遮断して負荷回路１０１の電線、及びＦＥＴ（Ｑ１）を保護する。

他方、参照電圧Ｖｐが２倍電圧Ｖref2を超えていないと判断した場合には（ステップＳ２６でＮＯ）、時間Ｔ３が経過したか否かを判断する（ステップＳ２７）。つまり、過電流が発生しているものの、その過電流に対応する参照電圧Ｖｐが２倍電圧Ｖref2に達していない程度である場合には、時間Ｔ３が経過するまでＦＥＴ（Ｑ１）のオン状態を継続する。

そして、時間Ｔ３が経過した場合には（ステップＳ２７でＹＥＳ）、前述したステップＳ１３、Ｓ１８、Ｓ２３と同様に、ロジック回路１４は、負荷電流Ｉ0が過電流判定を満たしているか否かを判断する（ステップＳ２８）。つまり、ＦＥＴ（Ｑ１）のオン後、時間（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３）が経過した後に、なお過電流が発生しているか否かを判断する。

そして、負荷電流Ｉ0が過電流判定を満たさない場合には（ステップＳ２８でＮＯ）、負荷電流Ｉ0は定常電流に戻ったものと判断し、ロジック回路１４による時間Ｔ４の計時が終了したか否かを判断し（ステップＳ２９）、時間Ｔ４が経過した場合には（ステップＳ２９でＹＥＳ）、ステップＳ３３（図３）に処理を進める。また、時間Ｔ４が経過しない場合には（ステップＳ２９でＮＯ）、ステップＳ２８の処理に戻る。

他方、負荷電流Ｉ0が過電流判定を満たす場合には（ステップＳ２８でＹＥＳ）、参照電圧Ｖｐは２倍電圧Ｖref2よりも低いものの、依然として負荷回路１０１に過電流が発生しているものと判断し（この場合は、ＣＭＰ１の出力信号がＨレベル、ＣＭＰ２の出力信号がＬレベルである）、カウント値Ｃｔ＝４であるか否かを判断する（ステップＳ３０）。そして、Ｃｔ≠４の場合には（ステップＳ３０でＮＯ）、カウント値Ｃｔをインクリメントし（Ｃｔ＝Ｃｔ＋１とし）、且つ、Ｔ３タイマを作動させ（ステップＳ３１）、ステップＳ２６に処理を戻す。

その後、ステップＳ３０の処理でカウント値Ｃｔ＝４（既定回数）となった場合には、ＦＥＴ（Ｑ１）を遮断する（ステップＳ３２）。つまり、ステップＳ２６〜Ｓ３１の処理では、参照電圧Ｖｐが２倍電圧Ｖref2よりも小さく、且つ負荷電流Ｉ0が過電流判定を満たす条件、即ち、比較器ＣＭＰ１の出力信号のみがＨレベルとなった場合に、この状態が時間Ｔ３だけ継続する回数が５回（Ｃｔ＝０〜４の５回）に達した際に、ＦＥＴ（Ｑ１）を遮断して負荷回路１０１の電線、及びＦＥＴ（Ｑ１）を保護する。また、カウント値Ｃｔ＝４に達する前に時間Ｔ４が経過した場合には、ステップＳ３３（図３）に処理を進める。

ここまでの処理をまとめると、以下の通りである。
（ａ）ＦＥＴ（Ｑ１）をオンとした後、負荷電流Ｉ0が過電流判定を満たし、更に、参照電圧Ｖｐが８倍電圧Ｖref8を超えた場合には、即時にＦＥＴ（Ｑ１）をオフとする。図４は時間経過に対する参照電圧Ｖｐの変化を示すタイミングチャートであり、図４に示す時刻ｔ０でＦＥＴ（Ｑ１）をオンとし、時刻ｔ０〜ｔ１の時間帯でＶｐがＶref8を超えた場合に、ＦＥＴ（Ｑ１）をオフとする。

（ｂ）ＦＥＴ（Ｑ１）をオンとした後、負荷電流Ｉ0が過電流判定を満たし、更に、過電流判定を満たしてから時間Ｔ１が経過した際に、参照電圧Ｖｐが４倍電圧Ｖref4を超えている場合には、ＦＥＴ（Ｑ１）をオフとする。即ち、図４に示す時刻ｔ１〜ｔ２の時間帯でＶｐがＶref4を超えた場合に、ＦＥＴ（Ｑ１）をオフとする。

（ｃ）上記の時間Ｔ１が経過し、更に時間Ｔ２が経過した際に、参照電圧Ｖｐが２倍電圧Ｖref2を超えている場合には、ＦＥＴ（Ｑ１）をオフとする。即ち、図４に示す時刻ｔ２〜ｔ３の時間帯でＶｐがＶref2を超えた場合に、ＦＥＴ（Ｑ１）をオフとする。

（ｄ）上記の時間Ｔ１が経過し、更に時間Ｔ２が経過した際に、参照電圧Ｖｐが２倍電圧Ｖref2を下回っており、且つ負荷電流Ｉ0が過電流判定を満たしている時間がＴ３に達し、この回数が５回となった場合には、ＦＥＴ（Ｑ１）をオフとする。即ち、図４に示す時刻ｔ２〜ｔ５の時間帯（ｔ３〜ｔ４を除く）で、過電流判定を満たし、且つＶｐがＶref2を下回る時間がＴ３に達し、更にこれが５回繰り返された場合に、ＦＥＴ（Ｑ１）をオフとする。なお、途中で過電流判定を満たさない時間帯（ｔ３〜ｔ４）が存在しても、ＦＥＴ（Ｑ１）をオンとしてからの経過時間がＴ４に達していなければ、カウント値Ｃｔはリセットされないので、時刻ｔ５までカウント値Ｃｔのカウントが継続される。

こうして、ＦＥＴ（Ｑ１）をオンとした直後において、負荷電流Ｉ0の大きさと、その継続時間に応じてＦＥＴ（Ｑ１）をオフとするか否かを判断することにより、ＦＥＴ（Ｑ１）のオン時に生じる突入電流による誤遮断を防止し、且つ、短絡事故等に起因して過電流が発生した場合には、ＦＥＴ（Ｑ１）をオフとして負荷回路１０１の電線、及びＦＥＴ（Ｑ１）を保護することができる。

一方、ＦＥＴ（Ｑ１）がオンとされてから時間Ｔ４（例えば、２秒）が経過すると、ロジック回路１４は、負荷電流Ｉ0が過電流判定を満たしているか否かを判断する（図３の、ステップＳ３３）。つまり、ＦＥＴ（Ｑ１）のオン後、時間Ｔ４が経過した後に、過電流が発生しているか否かを判断する。

そして、過電流判定を満たさないと判断した場合には（ステップＳ３３でＮＯ）、負荷電流Ｉ0は定常電流であるものと判断し、ロジック回路１４によるＴ４タイマが作動中であるか否かを判断し（ステップＳ３４）、作動中でなければＴ４タイマを作動させた後（ステップＳ３６）、ステップＳ３３の処理に戻る。他方、Ｔ４タイマが作動中である場合には、時間Ｔ４の計時が終了したか否かを判断し（ステップＳ３５）、ステップＳ３３の処理に戻る。即ち、ステップＳ３３〜Ｓ３６の処理では、ＦＥＴ（Ｑ１）をオンとしてから時間Ｔ４が経過した後に（突入電流が収束して定常電流となった場合に）、再度Ｔ４タイマを作動させて時間Ｔ４の計時を開始し、過電流が発生しなければ（ステップＳ３３でＮＯの状態が継続されれば）、ステップＳ３３〜Ｓ３６の処理が繰り返される。つまり、負荷回路１０１が定常電流で動作しているときには、この処理が繰り返されることで、ＦＥＴ（Ｑ１）のオン状態が維持される。

また、負荷電流Ｉ0が過電流判定を満たす場合には（ステップＳ３３でＹＥＳ）、ロジック回路１４のＴ５タイマ（Ｔ５＜Ｔ４）を作動させ、且つ、Ｔ４タイマをリセットする。更に、カウント値Ｃｔ＝０に設定する（ステップＳ３７）。

次いで、負荷電流Ｉ0に比例した参照電圧Ｖｐと４倍電圧Ｖref4とを比較する（ステップＳ３８）。その結果、参照電圧Ｖｐが４倍電圧Ｖref4を超えていると判断した場合には（ステップＳ３８でＹＥＳ）、ロジック回路１４はオア回路２に停止信号を出力し、該停止信号によりＦＥＴ（Ｑ１）の駆動信号をオフとして該ＦＥＴ（Ｑ１）を遮断する（図２の、ステップＳ３２）。即ち、ＦＥＴ（Ｑ１）をオンとしてしばらく時間が経過し、突入電流が収束した状態において、４倍電圧Ｖref4を超えるような過大な電流が負荷回路１０１に流れた場合には、即時にＦＥＴ（Ｑ１）を遮断して負荷回路１０１の電線、及びＦＥＴ（Ｑ１）を保護する。

また、参照電圧Ｖｐが４倍電圧Ｖref4を超えていないと判断した場合には（ステップＳ３８でＮＯ）、時間Ｔ５（既定時間）が経過したか否かを判断する（ステップＳ３９）。つまり、負荷電流Ｉ0が過電流判定を満たしているものの、その過電流に対応する参照電圧Ｖｐが４倍電圧Ｖref4を上回らない程度である場合には、時間Ｔ５が経過するまでＦＥＴ（Ｑ１）のオン状態を継続する。

そして、時間Ｔ５が経過した場合には（ステップＳ３９でＹＥＳ）、前述したステップＳ３３と同様に、ロジック回路１４は、負荷電流Ｉ0が過電流判定を満たしているか否かを判断する（ステップＳ４０）。つまり、時間Ｔ５が経過した後に、なお過電流が発生しているか否かを判断する。

そして、過電流判定を満たしていないと判断した場合には（ステップＳ４０でＮＯ）、負荷電流Ｉ0は定常電流であるものと判断し、ロジック回路１４によるＴ４タイマが作動中であるか否かを判断し（ステップＳ４１）、作動中でなければＴ４タイマを作動させた後（ステップＳ４３）、ステップＳ４０の処理に戻る。他方、Ｔ４タイマが作動中である場合には、時間Ｔ４の計時が終了したか否かを判断し（ステップＳ４２）、時間Ｔ４が経過している場合には（ステップＳ４２でＹＥＳ）、ステップＳ３３の処理に戻る。また、時間Ｔ４が経過していない場合には（ステップＳ４２でＮＯ）、ステップＳ４０の処理に戻る。この処理では、過電流が発生していないと判定されていても、時間Ｔ４が経過していない場合にはカウント値Ｃｔ（後述のＳ４４参照）の値を維持し、時間Ｔ４が経過した場合にはカウント値Ｃｔをリセットすることになる。

他方、負荷電流Ｉ0が過電流判定を満たしている場合には（ステップＳ４０でＹＥＳ）、カウント値Ｃｔ＝１であるか否かを判断し（ステップＳ４４）、初期的にはＣｔ＝０であるから（ステップＳ４４でＮＯ）、カウント値Ｃｔをインクリメントし、且つ、Ｔ５タイマを作動させる（ステップＳ４５）。その後、ステップＳ３８に処理を戻す。

その後、ステップＳ３８〜Ｓ４４の処理を繰り返し、ステップＳ４０の処理でＹＥＳと判定した場合には、カウント値Ｃｔ＝１（既定回数）となるので、ステップＳ４４の処理がＹＥＳ判定となる。つまり、負荷電流Ｉ0が過電流判定を満たし、且つ、参照電圧Ｖｐが４倍電圧Ｖref4に達しない状態が時間Ｔ５だけ継続され、更に、その回数が２回に達した場合には、ステップＳ４４でＹＥＳ判定となる。

ステップＳ４４でＹＥＳ判定とされた場合には、前述したステップＳ３３、Ｓ４０と同様に、ロジック回路１４は、負荷電流Ｉ0が過電流判定を満たしているか否かを判断する（ステップＳ４６）。つまり、カウント値Ｃｔ＝１となった後、なお過電流が発生しているか否かを判断する。

そして、過電流判定を満たさない場合には（ステップＳ４６でＮＯ）、負荷電流Ｉ0は定常電流であるものと判断し、ロジック回路１４によるＴ４タイマが作動中であるか否かを判断し（ステップＳ４７）、作動中でなければＴ４タイマを作動させた後（ステップＳ４９）、ステップＳ４６の処理に戻る。他方、Ｔ４タイマが作動中である場合には（ステップＳ４７でＹＥＳ）、時間Ｔ４の計時が終了したか否かを判断し（ステップＳ４８）、時間Ｔ４が経過している場合には（ステップＳ４８でＹＥＳ）、ステップＳ３３の処理に戻る。また、時間Ｔ４が経過していない場合には（ステップＳ４８でＮＯ）、ステップＳ４６の処理に戻る。この処理では、過電流が発生していないと判定されていても、時間Ｔ４が経過していない場合にはカウント値Ｃｔの値を維持し、時間Ｔ４が経過した場合にはカウント値Ｃｔをリセットすることになる。

他方、過電流判定を満たす場合には（ステップＳ４６でＹＥＳ）、Ｔ５タイマを作動させ、Ｔ４タイマをリセットし、カウント値Ｃｔ＝０とする（ステップＳ５０）。つまり、４倍電圧Ｖref4を下回る程度の過電流が時間Ｔ５だけ継続し、これが２回繰り返されてもなお過電流が発生している場合には、再度Ｔ５タイマを作動させ、且つ、Ｔ４タイマをリセットし、カウント値Ｃｔをリセットする。

その後、参照電圧Ｖｐと２倍電圧Ｖref2を比較する（ステップＳ５１）。その結果、参照電圧Ｖｐが２倍電圧Ｖref2を上回っていると判断した場合には（ステップＳ５１でＹＥＳ）、ロジック回路１４はオア回路ＯＲ２に停止信号を出力し、該停止信号によりＦＥＴ（Ｑ１）の駆動信号をオフとして該ＦＥＴ（Ｑ１）を遮断する（図２の、ステップＳ３２）。即ち、４倍電圧Ｖref4を下回る程度の過電流が時間Ｔ５の２回分の時間だけ継続し、その後、なお２倍電圧Ｖref2を超える程度の過電流が発生している場合には、ＦＥＴ（Ｑ１）を遮断して負荷回路１０１の電線、及びＦＥＴ（Ｑ１）を保護する。

他方、参照電圧Ｖｐが２倍電圧Ｖref2を超えていないと判断した場合には（ステップＳ５１でＮＯ）、時間Ｔ５が経過したか否かが判断される（ステップＳ５２）。つまり、過電流が発生しているものの、その過電流に対応する参照電圧Ｖｐが２倍電圧Ｖref2を下回る程度である場合には、時間Ｔ５が経過するまでＦＥＴ（Ｑ１）のオン状態を継続する。

そして、時間Ｔ５が経過した場合には（ステップＳ５２でＹＥＳ）、前述したステップＳ３３、Ｓ４０、Ｓ４６と同様に、ロジック回路１４は、負荷電流Ｉ0が過電流判定を満たしているか否かを判断する（ステップＳ５３）。

その結果、過電流判定を満たさない場合には（ステップＳ５３でＮＯ）、負荷電流Ｉ0は定常電流であるものと判断し、ロジック回路１４によるＴ４タイマが作動中であるか否かを判断し（ステップＳ５４）、作動中でなければＴ４タイマを作動させた後（ステップＳ５６）、ステップＳ５３の処理に戻る。他方、Ｔ４タイマが作動中である場合には（ステップＳ５４でＹＥＳ）、時間Ｔ４の計時が終了したか否かを判断し（ステップＳ５５）、時間Ｔ４が経過している場合には（ステップＳ５５でＹＥＳ）、ステップＳ３３の処理に戻る。また、時間Ｔ４が経過していない場合には（ステップＳ５５でＮＯ）、ステップＳ５３の処理に戻る。この処理では、過電流が発生していないと判断されていても、時間Ｔ４が経過していない場合にはカウント値Ｃｔの値を維持し、時間Ｔ４が経過した場合にはカウント値Ｃｔをリセットすることになる。

他方、過電流判定を満たす場合には（ステップＳ５３でＹＥＳ）、カウント値Ｃｔ＝４であるか否かを判断し、Ｃｔ＝４でない場合には（ステップＳ５７でＮＯ）、カウント値Ｃｔをインクリメントし、且つ、Ｔ５タイマを作動させて（ステップＳ５８）、ステップＳ５１の処理に戻る。

また、カウント値Ｃｔ＝４（既定回数）であると判断した場合には（ステップＳ５７でＹＥＳ）、ＦＥＴ（Ｑ１）を遮断して負荷回路１０１の電線、及びＦＥＴ（Ｑ１）を保護する（ステップＳ３２）。

ここで、図３に示すステップＳ３３以降の処理をまとめると、以下の（ｅ）〜（ｇ）のようになる。

（ｅ）突入電流が収束している状態で負荷電流Ｉ0が過電流判定を満たし、更に、参照電圧Ｖｐが４倍電圧Ｖref4を超えた場合には、即時にＦＥＴ（Ｑ１）をオフとする。図５は突入電流の収束後においての、時間経過に対する参照電圧Ｖｐの変化を示すタイミングチャートであり、図５に示す時刻ｔ０で過電流が発生し、ＶｐがＶref4を超えた場合には、即時にＦＥＴ（Ｑ１）をオフとする。

（ｆ）負荷電流Ｉ0が過電流判定を満たし、更に、参照電圧Ｖｐが４倍電圧Ｖref4を下回る程度の過電流が時間Ｔ５だけ継続し、更にこれが２回繰り返され、その後、参照電圧Ｖｐが２倍電圧Ｖref2を超える場合には、ＦＥＴ（Ｑ１）をオフとする。即ち、図５に示す時刻ｔ０〜ｔ１の時間帯（時間Ｔ５が２回繰り返される時間）でＶｐがＶref4を下回り、その後（時刻ｔ１の後）ＶｐがＶref2を超える場合には、ＦＥＴ（Ｑ１）をオフとする。

（ｇ）負荷電流Ｉ0が過電流判定を満たし、更に、参照電圧Ｖｐが２倍電圧Ｖref2を下回る程度の過電流が時間Ｔ５だけ継続し、更にこれが５回（Ｃｔ＝０〜４の５回）繰り返された場合には、ＦＥＴ（Ｑ１）をオフとする。即ち、例えば、図５に示す時刻ｔ１〜ｔ２の時間帯で過電流の発生する時間Ｔ５が３回繰り返され、その後、時刻ｔ２〜ｔ３の時間帯で定常電流に戻り、更に、時刻ｔ３から過電流の発生する時間Ｔ５が２回繰り返された場合（但し、時刻ｔ２〜ｔ３の時間Ｔｐは、Ｔｐ＜Ｔ４）には、この時刻ｔ４でカウント値Ｃｔ＝４となって、ＦＥＴ（Ｑ１）をオフとする。他方、図６に示すように、時刻ｔ２で定常電流に戻り、再度過電流が検出される時刻ｔ５までの経過時間ＴｐがＴｐ＞Ｔ４である場合には、図３のステップＳ５５の処理でステップＳ３３の処理に戻るので、カウント値Ｃｔがリセットされる。従って、時刻ｔ５〜ｔ６の時間帯（時間Ｔ５が７回繰り返された時間）で過電流が検出された場合に、ＦＥＴ（Ｑ１）をオフとする。

こうして、負荷回路１０１に流れる突入電流が収束した後において、負荷電流Ｉ0の大きさ及びその継続時間に応じて、ＦＥＴ（Ｑ１）のオフとするか否かを判断することにより、負荷回路１０１に生じる短絡事故等に起因して過電流が発生した場合には、ＦＥＴ（Ｑ１）をオフとして負荷回路１０１の電線、及びＦＥＴ（Ｑ１）を保護することができる。

次に、本発明の特徴的な構成である、オア回路ＯＲ１の出力信号を用いて過電流判定を行うことによる作用について、図８〜図１０を参照して詳細に説明する。

前述したように、本実施形態では参照電圧Ｖｐが２倍電圧Ｖref2を超えた場合に比較器ＣＭＰ２の出力信号がＨレベルとなり、参照電圧Ｖｐを平滑化して得られる低速追随電圧Ｖｃが基準電圧Ｖref1を超えた場合に比較器ＣＭＰ１の出力信号がＨレベルとなる。更に、これらのうちの少なくとも一方がＨレベルになると、オア回路ＯＲ１の出力信号がＨレベルとなって、過電流判定を満たすことになる。

つまり、図８に示す曲線ｑ１１のように脈動する負荷電流Ｉ0が流れた場合には、参照電圧Ｖｐのピーク値は２倍電圧Ｖref2を超えないので、比較器ＣＭＰ２の出力信号はＬレベルである。

他方、低速追随電圧Ｖｃは、曲線ｑ１２に示すように平滑化されるので、負荷電流Ｉ0の脈動の影響が軽減され、基準電圧Ｖref1を超えず、比較器ＣＭＰ１の出力信号はＬレベルとなり、オア回路ＯＲ１の出力信号は継続してＬレベルとなる。即ち、過電流判定を満たさないことになる。従って、このような場合には、ＦＥＴ（Ｑ１）は遮断されることなく、負荷ＲＬの駆動が継続されることになる。

これに対して、本発明の特徴的な構成要件である時定数回路を使用せずに、直接参照電圧Ｖｐを比較器ＣＭＰ１の入力端子（＋端子）に供給し、基準電圧Ｖref1と比較するように構成すると（つまり、参照電圧Ｖｐが基準電圧Ｖref1を超えることを過電流判定の条件に設定すると）、図８に示す時刻ｔ２〜ｔ３間では比較器ＣＭＰ１の出力信号はＬレベルとなるが、時刻ｔ１〜ｔ２の間では比較器ＣＭＰ１の出力信号はＨレベルとなり、過電流判定を満たしてしまい、ＦＥＴ（Ｑ１）が遮断されてしまう。

この問題を回避するためには、図１０に示すように、基準電圧Ｖref１を大きい値とし、図８に示した２倍電圧Ｖref2と同等のレベルに設定しなければならない。この場合には、図１０に示す符号ｑ１３のように、基準電圧Ｖref1を若干下回る程度の電流が継続して流れた場合には、ＦＥＴ（Ｑ１）は遮断されないが、負荷回路１０１の電線温度が上昇して過熱するというトラブルが発生してしまう。

即ち、本発明では、比較器ＣＭＰ１、ＣＭＰ２の出力のうち少なくとも一方がＨレベルとなった場合に、過電流判定を満たすので、図７の符号ｑ１に示したような脈動電流が継続して流れた場合でも、ＦＥＴ（Ｑ１）を誤遮断することがなく、また、低めの過電流が継続して流れた場合には、これを検出してＦＥＴ（Ｑ１）を遮断することができる。

更に、図９に示すように、時刻ｔ４の時点で負荷回路１０１にデッドショートが発生した場合には、負荷回路１０１に短絡電流が流れるので、図９に示す曲線ｑ１２（低速追随電圧Ｖｃ）は時定数をもって緩やかに上昇するのに対して、曲線ｑ１１（参照電圧Ｖｐ）は急激に上昇し、瞬時に２倍電圧Ｖref2を上回り、更に、４倍電圧Ｖref4を上回る。即ち、低速追随電圧Ｖｃが基準電圧Ｖref1を超えるよりも早く、参照電圧Ｖｐが２倍電圧Ｖref2を上回るので、瞬時に過電流判定が満たされることになり、その後４倍電圧Ｖref4を上回った時点で、ＦＥＴ（Ｑ１）を遮断して負荷回路１０１の電線、及びＦＥＴ（Ｑ１）を保護することができる。

このようにして、本実施形態に係る負荷回路の過電流保護装置では、参照電圧Ｖｐが２倍電圧Ｖref2を上回った場合、或いは、時定数回路を通過して得られる低速追随電圧Ｖｃが基準電圧Ｖref1を上回った場合に、過電流判定を満たすものと判断し、この条件が満たされた場合に、各判定電圧（８倍電圧Ｖref8、４倍電圧Ｖref4、２倍電圧Ｖref2）と参照電圧Ｖｐとを比較し、参照電圧Ｖｐの大きさと継続時間に基づいて、ＦＥＴ（Ｑ１）を遮断するか否かを判断する。

従って、車両に搭載されるホーンのように、負荷電流Ｉ0が短時間に上下方向に大きく変動する負荷を駆動する場合等においては、負荷電流Ｉ0が定常電流であるにも関わらずむやみにＦＥＴ（Ｑ１）をオフとすることや、負荷回路１０１に影響を及ぼす程度の負荷電流が流れているにも関わらず、ＦＥＴ（Ｑ１）が遮断されない等のトラブルを回避でき、負荷電流の大きさ、及びその継続時間に応じた極めて高精度な過電流保護を行うことができる。

また、負荷電流Ｉ0が過電流となり、その後一旦定常電流となってから再度過電流となった場合には、定常電流となった時間が所定時間（Ｔ４）未満であれば、過電流発生回数のカウント値Ｃｔはリセットされずに継続されるので、過電流発生時に短時間の電流低下が発生した場合であっても、負荷回路の電線、或いはＦＥＴ（Ｑ１）が過熱する前の時点で確実にＦＥＴ（Ｑ１）を遮断して負荷回路１０１の電線、及びＦＥＴ（Ｑ１）を保護することができる。反対に、定常電流となった時間が所定時間以上であれば、過電流継続時間の計時がリセットされ、次回過電流が発生した場合にはカウント値Ｃｔが０からカウントされるので、ＦＥＴ（Ｑ１）がむやみに遮断されることを防止できる。

更に、ＦＥＴ（Ｑ１）をオンとした直後の突入電流発生時には、負荷電流Ｉ0が８倍電流Ｉref8を超えた場合に即時にＦＥＴ（Ｑ１）を遮断し、突入電流が収束した後においては、負荷電流Ｉ0が４倍電流Ｉref4を超えた場合に即時にＦＥＴ（Ｑ１）を遮断するので、ショート故障等による過電流と、通常電流或いは突入電流とを区別することができ、負荷電流の状態に応じた高精度な過電流保護が可能となる。

また、本実施形態では、マルチソースＦＥＴ（Ｑ１）の、メインＦＥＴ（Ｑ１ａ）を負荷の駆動、停止を制御する電子スイッチとして使用し、サブＦＥＴ（Ｑ１ｂ）を参照電流生成用として使用するので、負荷電流Ｉ0に比例する大きさの参照電流Ｉｒを高精度に取得することができ、過電流検出の精度を向上させることができる。

以上、本発明の負荷回路の過電流保護装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。

例えば、本実施形態では、第１基準電圧をＶref1とし、第２基準電圧Ｖref2をＶref1の２倍の電圧としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１基準電圧よりも第２基準電圧の方が大きければ良い。

更に、本実施形態では、４倍電圧Ｖref4、及び８倍電圧Ｖref8を用いる例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。また、ＦＥＴ（Ｑ１）を遮断するためのカウント値Ｃｔの条件を、２回、５回などに設定したが、本発明はこれに限定されるものではない。

本発明は、車両に搭載される負荷を駆動する負荷回路の過電流保護に利用することができる。

１１ バッファ
１２ フリップフロップ回路
１３ チャージポンプ
１４ ロジック回路
１５ ＶＢＡモニタ回路
１６ Ｖds検出回路
１７ オン故障検出器
１８ 発振器
１９ 過電圧検出器
ＶＢ バッテリ（直流電源）
Ｑ１ マルチソースＦＥＴ
Ｑ１ａ メインＦＥＴ
Ｑ１ｂ サブＦＥＴ
ＣＭＰ１〜ＣＭＰ５ 比較器
ＡＭＰ１ アンプ
ＯＲ１ オア回路（基準判定手段）
ＯＲ２ オア回路
ＡＮＤ１ アンド回路
Ｒis 電流検出用抵抗

Claims (6)

1. 直流電源、負荷、電線、及び電子スイッチを備えた負荷回路に設けられ、前記負荷回路に設けられる電線を過電流から保護する過電流保護装置において、
   電流検出抵抗を備え、前記負荷に流れる電流に比例する参照電流を流す参照電流生成回路と、
   前記参照電流が流れることにより前記電流検出抵抗に生じる参照電圧の変化に対して、低速度で追随して変化する低速追随電圧を生成する時定数回路と、
   前記時定数回路で生成された低速追随電圧と、予め設定した第１基準電圧とを比較する第１比較手段と、
   前記電流検出抵抗に生じる参照電圧と、予め設定され前記第１基準電圧よりも大きい第２基準電圧とを比較する第２比較手段と、
   前記第１比較手段で低速追随電圧が第１基準電圧を上回ったと判定された場合、または前記第２比較手段で参照電圧が第２基準電圧を上回ったと判定された場合に、基準信号を出力する基準判定手段と、
   複数の過電流判定電圧を有し、前記参照電圧と、前記各過電流判定電圧とを比較する過電流比較手段と、
   前記各過電流判定電圧ごとに、閾値時間を設定し、更に、
   前記基準判定手段から基準信号が出力され、且つ、前記参照電圧が前記過電流判定電圧を超えている時間がこの過電流判定電圧に対して決められた閾値時間を上回った場合に、前記電子スイッチを遮断する電子スイッチ制御手段と、
   を有することを特徴とする負荷回路の過電流保護装置。
2. 前記電子スイッチ制御手段は、前記過電流判定電圧が大きいほど、前記閾値時間が小さくなるように設定することを特徴とする請求項１に記載の過電流保護装置。
3. 前記電子スイッチ制御手段は、前記基準信号が出力されているとき、
   前記参照電圧が前記過電流判定電圧を超えている時間が既定時間だけ継続し、且つ前記既定時間だけ継続した回数を計数し、この計数した回数が既定回数となった場合に、前記電子スイッチを遮断する機能を備え、
   更に、継続した回数を計数する際には、
   前記基準信号が停止し、その後所定時間以内に再度基準信号が出力された場合には前記繰り返し回数の計数を継続し、前記所定時間以内に再度基準信号が出力されない場合には前記繰り返し回数をリセットすること
   を特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の負荷回路の過電流保護装置。
4. 前記電子スイッチ制御手段は、前記参照電圧が前記複数の判定電圧のうちの最大の電圧値となる判定電圧を超えたと判断された場合に、前記電子スイッチを即時に遮断することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の負荷回路の過電流保護装置。
5. 前記電子スイッチを投入してから所定時間の経過前と経過後で、前記過電流判定電圧を変更することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の負荷回路の過電流保護装置。
6. 前記電子スイッチは、ドレイン及びゲートが共通とされたメインＦＥＴ及びサブＦＥＴからなるマルチソースＦＥＴの、前記メインＦＥＴであり、前記ドレインを前記直流電源に接続し、前記メインＦＥＴのソースを前記負荷に接続し、
   前記参照電流生成回路は、前記サブＦＥＴのソース電圧が前記メインＦＥＴのソース電圧と等しくなるように制御して前記電流検出抵抗に参照電流を流すことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の負荷回路の過電流保護装置。

Images