JP6301942B2 - Load drive current detection device - Google Patents
Load drive current detection device Download PDFInfo
- Publication number
- JP6301942B2 JP6301942B2 JP2015538952A JP2015538952A JP6301942B2 JP 6301942 B2 JP6301942 B2 JP 6301942B2 JP 2015538952 A JP2015538952 A JP 2015538952A JP 2015538952 A JP2015538952 A JP 2015538952A JP 6301942 B2 JP6301942 B2 JP 6301942B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- current
- current detection
- circuit
- side driver
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/16—Modifications for eliminating interference voltages or currents
- H03K17/161—Modifications for eliminating interference voltages or currents in field-effect transistor switches
- H03K17/165—Modifications for eliminating interference voltages or currents in field-effect transistor switches by feedback from the output circuit to the control circuit
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
- H03K2217/0027—Measuring means of, e.g. currents through or voltages across the switch
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
- H03K2217/0063—High side switches, i.e. the higher potential [DC] or life wire [AC] being directly connected to the switch and not via the load
Landscapes
- Electronic Switches (AREA)
Description
本発明は、負荷駆動電流検出方式、及びそれを用いた装置に関する。 The present invention relates to a load drive current detection method and an apparatus using the same.
各種制御対象が電子制御されるに従って、電気信号を機械的運動や油圧に変換するためにモータやソレノイドなどの電動アクチュエータが広く用いられるようになっている。これらの電動アクチュエータを駆動するためには、駆動対象である負荷に流れる電流を高精度に検出する必要がある。 As various control objects are electronically controlled, electric actuators such as motors and solenoids are widely used to convert electrical signals into mechanical motion and hydraulic pressure. In order to drive these electric actuators, it is necessary to detect the current flowing through the load that is the driving target with high accuracy.
負荷を駆動するドライバ用MOSまたはトランジスタ(以下ではMOSという)に対して並列に小型な電流検出用MOSを接続し、電流検出用MOSに流れる小電流を検出する負荷駆動電流検出装置を提供する方法が用いられている(例えば、特許文献1、特許文献2)。
A method for providing a load drive current detection device for detecting a small current flowing in a current detection MOS by connecting a small current detection MOS in parallel to a driver MOS or transistor (hereinafter referred to as MOS) for driving a load (For example,
負荷(例えば、ソレノイド)を駆動するために接続されたドライバ用MOSを例えばPWM(Pulse Width Modulation)制御のために、オンオフして負荷駆動するとき、ドライバ用MOSの出力電圧の高周波成分によるEMI(Electro Magnetic Interference)ノイズが発生する。 When a driver MOS connected to drive a load (for example, a solenoid) is driven on and off for, for example, PWM (Pulse Width Modulation) control, the driver MOS is driven by a high frequency component of the output voltage of the driver MOS. Electro Magnetic Interference) noise is generated.
十分な負荷駆動電圧波形の立上り時間及び立下り時間(以下では傾きないしはスロープともいう)を持たせ、EMIノイズを低減させる方法は公知である。 A method for reducing the EMI noise by providing a sufficient rise time and fall time (hereinafter also referred to as slope or slope) of the load drive voltage waveform is known.
従来の負荷駆動電流検出装置の1例として、図13の構成と図14のタイミングチャートを用いて説明する。 As an example of a conventional load drive current detection device, a description will be given using the configuration of FIG. 13 and the timing chart of FIG.
図13に示す負荷駆動電流検出装置100はグランドGNDに接続されたソレノイド、インダクタ等の電磁負荷4に駆動電流Ioutを流すハイサイドドライバ用MOS11とハイサイドドライバ用MOS11と電気的に並列に接続したハイサイド電流検出回路12と、電磁負荷4に駆動電流Ioutを流し、かつハイサイドドライバ用MOS11と電気的に直列に接続されるローサイドドライバ用MOS21と、ハイサイド電流検出回路12の出力電流IcurHを電圧値に変換する抵抗3と、抵抗3で変換した電圧値に対する電圧測定回路5を備える。
The load drive
図14に、図13の従来例の負荷駆動電流検出装置のタイミングチャートの一例を示す。 FIG. 14 shows an example of a timing chart of the conventional load drive current detection device of FIG.
ハイサイドドライバ用MOS11及びハイサイド電流検出回路のゲート駆動信号HGATEと、ローサイドドライバ用MOS21のゲート駆動信号LGATEと、電磁負荷4への出力端子であるOUT端子の電圧と、ハイサイドドライブ用MOS11の出力電流ImHと、ハイサイド電流検出回路12の出力電流IcurHと、ハイサイドドライバ用MOS11のドレイン−ソース間電圧VDSHと、ImH×VDSHで求まるハイサイドドライバ用MOS11の電力損失PdHを図14に示す。
The gate drive signal HGATE of the high-
ハイサイドドライバのEMI低減のため、図14に示すように、スロープを持たせることにより、特にハイサイドドライバ立下り時に電力損失PdHが増大する。 To reduce the EMI of the high side driver, as shown in FIG. 14, by providing a slope, the power loss PdH increases particularly when the high side driver falls.
ハイサイドドライバ用MOS11とハイサイド電流検出回路12の発熱に対する特性の差異により、電流検出する際に仮定していたハイサイドドライバ駆動電流IoutHとハイサイド電流検出回路の出力電流IcurHとの関係に誤差が発生し、電流検出誤差が発生する。
Due to the difference in characteristics of the high-
そこで、本発明は、ハイサイドドライバのEMI低減と電流検出機能の高精度化の両立を可能とする負荷駆動電流検出装置を提供する。 Therefore, the present invention provides a load drive current detection device that enables both EMI reduction of a high-side driver and high accuracy of a current detection function.
上記課題を解決するために、本発明は、グランドに接続された電磁負荷に駆動電流を流すハイサイドドライバ用MOSと前記ハイサイドドライバ用MOSと電気的に並列に接続したハイサイド電流検出回路と、前記電磁負荷に駆動電流を流し、かつ前記ハイサイドドライバ用MOSと電気的に直列に接続されるローサイドドライバ用MOSと、前記ローサイドドライバ用MOSと電気的に並列に接続したローサイド電流検出回路と、前記ハイサイド電流検出回路の出力電流を電圧値に変換する抵抗と、前記抵抗で変換した電圧値に対する電圧測定回路と、前記ローサイド電流検出回路の出力電流に基づいて前記ローサイドドライバ用MOSの駆動電流を検出する電流検出回路と、前記電流検出回路の電流検出信号に基づいて、前記ローサイドドライバ用MOSの還流電流を検出し、前記ハイサイドドライバ用MOSのゲート駆動信号の立下りエッジから前記還流電流の開始までの期間は、イネーブル信号生成回路の出力信号であるイネーブル信号を用い、前記電圧測定回路による前記ハイサイド電流検出回路の出力電流に基づいた前記ハイサイドドライバ用MOSの駆動電流の検出を停止することを特徴とする負荷駆動電流検出装置を有する。
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a high-side driver MOS for supplying a driving current to an electromagnetic load connected to a ground, and a high-side current detection circuit electrically connected in parallel with the high-side driver MOS. A low-side driver MOS that supplies a driving current to the electromagnetic load and is electrically connected in series with the high-side driver MOS; and a low-side current detection circuit that is electrically connected in parallel with the low-side driver MOS; A resistor for converting the output current of the high-side current detection circuit into a voltage value, a voltage measurement circuit for the voltage value converted by the resistor, and driving of the low-side driver MOS based on the output current of the low-side current detection circuit A current detection circuit for detecting a current, and the low side based on a current detection signal of the current detection circuit; Detecting a MOS reflux for current drivers, the period from the falling edge to the start of the return current of the MOS gate drive signal for the high-side driver, using an enable signal which is an output signal of the enable signal generating circuit, wherein The load driving current detecting device is characterized in that the detection of the driving current of the high side driver MOS based on the output current of the high side current detecting circuit by the voltage measuring circuit is stopped.
本発明によれば、ハイサイドドライバのEMI低減と電流検出機能の高精度化の両立を可能とする負荷駆動電流検出装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the load drive current detection apparatus which enables coexistence of EMI reduction of a high side driver and the high precision of a current detection function can be provided.
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。なお、図面は簡略的なものであるから、この図面の記載を根拠として本発明の技術的範囲を狭く解釈してはならない。また、同一の要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Since the drawings are simplified, the technical scope of the present invention should not be interpreted narrowly based on the description of the drawings. Moreover, the same code | symbol is attached | subjected to the same element and the overlapping description is abbreviate | omitted.
本発明の第1の実施形態では、ハイサイドドライバのEMI低減と電流検出機能の高精度化の両立を可能とする負荷駆動電流検出装置の構成及び動作について説明する。 In the first embodiment of the present invention, the configuration and operation of a load drive current detection device capable of achieving both EMI reduction of a high side driver and high accuracy of a current detection function will be described.
図5は本発明の実施形態である負荷駆動電流検出装置の全体構成である。 FIG. 5 shows the overall configuration of the load drive current detection device according to the embodiment of the present invention.
図5に示す負荷駆動電流検出装置100は、ハイサイドドライバ用MOS11とローサイドドライバ用MOS21とが同時に導通しないようにPWM信号に応じて、ハイサイドドライバ用MOS11のゲート駆動信号HGATEと、ローサイドドライバ用MOS21のゲート駆動信号LGATEを生成するプリドライバ回路9と、PWM信号の立下りエッジ検出回路10を備え、PWM信号の立下りエッジタイミングを検出し、電流検出回路6の電流検出信号DCURLに基づいて、ローサイドドライバ用MOS21の還流電流を検出し、PWM信号の立下りエッジタイミングから還流電流の開始までの期間には、イネーブル信号生成回路7の出力信号であるイネーブル信号ENを用い、電圧測定回路5によるハイサイド電流検出回路12の出力電流IcurHに基づいたハイサイドドライバ用MOS11の駆動電流IoutHの検出を停止することを特徴とする。
The load drive
図6では図5に示した実施例をリニアソレノイドドライバに適用した例として、ハイサイドドライバ1のドライバ用MOS11と電流検出回路12と、ローサイドドライバ2のドライバ用MOS12と電流検出回路22と、電流検出回路6と、イネーブル信号生成回路7と、プリドライバ回路9と、立下りエッジ検出回路10の具体的なブロック例または回路例を示し、図7および図10でそのタイミングチャートを用いて動作を説明する。
In FIG. 6, as an example in which the embodiment shown in FIG. 5 is applied to a linear solenoid driver, the
図6に示すリニアソレノイドドライバは、電源VBと、電源VBより高電位を出力するVCP昇圧回路125と、グランドGNDとOUT端子の間に接続された駆動対象となる電磁負荷4と、電源VBと電磁負荷4の間に接続して電磁負荷4を駆動するハイサイドドライバ用MOS11と、ハイサイドドライバ用MOS11と並列に接続してハイサイドの駆動電流IoutHを検出するハイサイド電流検出回路12と、電磁負荷4とグランドGNDの間に接続して電磁負荷4を駆動するローサイドドライバ用MOS21と、ローサイドドライバ用MOS21と並列に接続してローサイドの駆動電流IoutLを検出するローサイド電流検出回路22と、ハイサイド電流検出回路12の出力電流IcurHを電圧に変換する検出抵抗3と、入力信号PWMからハイサイドドライブ用MOS11と検出用MOS121を駆動するためのゲート電圧HGATEと、入力信号PWMからローサイドドライブ用MOSドラ21と検出用MOS221を駆動するためのゲート電圧LGATEとを生成するローサイドプリドライバ回路9を備えている。
The linear solenoid driver shown in FIG. 6 includes a power supply VB, a
ハイサイド電流検出回路12は例えば、図6に示すように、ハイサイドドライバ用MOS11とソース端子とゲート端子を共通として、ドレイン端子はハイサイドドライバ用MOS11のドレイン端子とオペアンプ122とMOS123を用いた負帰還回路で等電位になるように接続されたハイサイド用電流検出用MOS121と、ハイサイド用電流検出用MOS121のドレイン電流IsHを入力としてグランドに入力に比例した電流IcurHを出力する電流コピー回路124を備えている。電流コピー回路124は例えば、入力電流に対して一定の電流コピー比率RcHとして、出力電流=入力電流/RcH、すなわち、IcurH=IsH/RcHとする。
For example, as shown in FIG. 6, the high-side
ローサイド電流検出回路22は例えば、図6に示すように、ローサイドドライバ用MOS21とドレイン端子とゲート端子を共通としてソース端子はローサイドドライバ用MOS21のソース端子とオペアンプ222とMOS223を用いた負帰還回路で等電位になるように接続された電流検出用NMOS221と、ローサイド用電流検出用MOS21のソース電流IsLを入力としてグランドに入力に比例した電流IcurLを出力する電流コピー回路224を備えている。電流コピー回路224として例えば、入力電流に対して一定の電流コピー比率RcLとして、出力電流=入力電流/RcL、すなわち、IcurL=IsL/RcLとする。
For example, as shown in FIG. 6, the low-side
ハイサイドドライバ用MOS11と検出用MOS121は同一シリコン基板上のMOSであり、近傍に配置されることが好ましく、ゲート幅/ゲート長の比率で駆動する電流の比率を決定する。例えば、ハイサイドドライバ用MOS11と検出用MOS121のゲート長が同じで、ハイサイドドライバ用MOS11のゲート幅/検出用MOS121のゲート幅=NH(NH>1)としたとき、ハイサイドドライバ用MOS11の駆動電流ImHと検出用MOS121の駆動電流IsHは
ImH=NH×IsH
となり、ハイサイドドライバの出力電流IoutH=IsH+ImHであるので、検出用MOS121の電流IsHは、
IsH=IoutH/(NH+1)
となる。検出用NMOS121の電流IsHは電流コピー比率RcHの電流コピー回路123によりハイサイド電流検出回路12の出力電流IcurHとして出力される。すなわち、
IcurH=IsH/RcH=IoutH/((NH+1)×RcH)
であり、ハイサイド電流検出回路12はハイサイドドライバの負荷電流IoutHを1/((NH+1)×RcH)倍した電流を出力する。ここで、例えば、NH>1かつRcH>1とすることで、IcurHはIoutHに比べ小さな電流値とすることができる。The high-
Since the output current IoutH of the high side driver is IsH + ImH, the current IsH of the
IsH = IoutH / (NH + 1)
It becomes. The current IsH of the
IcurH = IsH / RcH = IoutH / ((NH + 1) × RcH)
The high side
電磁負荷4は例えば、図2(a)に示すように、OUT出力とグランドGND間に接続されたリニアソレノイドあるいはインダクタ41を備える。もしくは図2(b)に示すように、リニアソレノイドあるいはインダクタ41に加えて、コンデンサ42をOUT出力とグランドGND間に接続された構成でも良い。
For example, as shown in FIG. 2A, the
電圧測定回路5は例えば、ADコンバータ回路など電圧値を測定する機能を備える。ここで、電圧測定回路5はイネーブル信号ENがHのとき動作し、Lのとき停止することとする。
電流検出回路6は例えば、図6に示すように、コンパレータ61と、抵抗62と、基準電圧源63を備えている。これにより、ローサイド電流検出回路22の出力電流IcurLを抵抗62により、電圧値に変換後、基準電圧源63の電圧レベル以上のとき、コンパレータ61の出力信号である電流検出信号DCURLはHレベルとなる。The
For example, as shown in FIG. 6, the
イネーブル信号生成回路7は例えば、図8に示すように、リセット優先リセットセット−フリップフロップ、RS−FF71を備える。ここでリセット優先RS−FFはインバータゲート711と、NANDゲート712で構成できる。
For example, as shown in FIG. 8, the enable signal generation circuit 7 includes a reset priority reset set-flip-flop and an RS-
立下りエッジ検出回路10は例えば、図9に示すように、クロック信号CLKの立上りエッジトリガー型のフリップフロップ101と、インバータゲート102と、ANDゲート103で構成できる。図10に示すように、PWM信号に対応した信号であるINH0信号のH→Lの立下りエッジからクロック信号CLKの次ぎの立上りエッジまでの期間、立下りエッジ検出回路10の出力信号DETとして、Hパルス信号を生成できる。このHパルス幅を調整するために例えば、クロック信号CLKの周波数またはデューティーまたはフリップフロップ101を複数個数珠つなぎとしても良い。図8に示したリセット優先RS−FF71により、図10に示すようにDET信号のL→Hの信号変化から電流検出回路6の出力信号である電流検出信号DURLのL→Hまでの期間、イネーブル信号ENをLレベルにすることができる。
The falling
プリドライバ回路9は例えば、図6に示すように、ゲート駆動信号発生回路91と、レベルシフト回路92と、ハイサイドプリドライバ93Hと、ローサイドドライバ93Lを備える。PWM入力信号に応じて、ゲート駆動信号生成回路91により、出力信号INH0と出力信号INLとの間に、図7に示すように、期間TA、TBを生成し、ハイサイドドライバ用MOS11とローサイドドライバ用MOS21とが同時に導通しないように、ハイサイドドライバ用MOS11のゲート駆動信号HGATEとローサイドドライバ用MOS21のゲート駆動信号LGATEとの間にデッドタイム期間THLとTLHを生成する。ここでデッドタイム期間とはハイサイドドライバ用MOS11とローサイドドライバ用MOS21のゲートがともにオフし、貫通電流が流れない期間のこととする。
For example, as shown in FIG. 6, the
図7に、図6の実施例の負荷駆動電流検出装置のタイミングチャートの一例を示す。 FIG. 7 shows an example of a timing chart of the load drive current detection device of the embodiment of FIG.
PWM入力信号と、プリドライバ回路9におけるINH0、INH1、INL信号と、ハイサイドドライバ用MOS11及び電流検出用MOS121のゲート駆動信号HGATEと、ローサイドドライバ用MOS21及び電流検出用MOS221のゲート駆動信号LGATEと、電磁負荷4への出力端子であるOUT端子の電圧と、ハイサイドドライブ用MOS11の出力電流ImHと、ハイサイド電流検出回路12の出力電流IcurHと、ハイサイドドライバ用MOS11のドレイン−ソース間電圧VDSHと、ImH×VDSHで求まるハイサイドドライバ用MOS11の電力損失PdHと、ローサイドドライブ用MOS21の出力電流ImLと、ローサイド電流検出回路22の出力電流IcurLと、ローサイドドライブ用MOS21のドレイン−ソース間電圧VDSLと、ImL×VDSLで求まるローサイドドライバ用MOS21の電力損失PdLと、電流検出回路6の出力信号である電流検出信号DCURLと、イネーブル生成回路7の出力信号であるイネーブル信号ENとを図7に示す。
PWM input signals, INH0, INH1, and INL signals in the
ハイサイドドライバのオン期間は、ハイサイドドライバ用MOS11から電磁負荷4に出力電流Ioutを流すため、リーク電流の影響を無視すると、出力端子OUTは電源電圧VBから、ハイサイドドライバ用MOS11のオン電圧VonH分、電圧降下した電圧となる。ここで、オン電圧VonHはハイサイドドライバ用MOS11のオン抵抗をRonH、駆動電流をImHとした時、VonH=ImH×RonHである。
Since the output current Iout flows from the high-
ハイサイドドライバ用MOS11のソース電圧はOUT端子電圧であるため、MOSの閾値電圧Vthとすると、大電流を駆動するドライバ回路においてオン抵抗RonHは低抵抗であることが好ましく、ImH×RonH<Vthとなる。これより、ハイサイドドライバ用MOS11をオンさせるために必要なHGATEの電圧は、
HGATE電圧=VB−VonH+Vth=VB−ImH×RonH+Vth>VB
となる。よって、HGATE電圧はVB電圧以上であることが必要である。HGATE電圧を出力するプリドライバ93Hに供給するVCP電圧もVB電圧より高電位であることが必要である。Since the source voltage of the high-
HGATE voltage = VB−VonH + Vth = VB−ImH × RonH + Vth> VB
It becomes. Therefore, the HGATE voltage needs to be equal to or higher than the VB voltage. The VCP voltage supplied to the pre-driver 93H that outputs the HGATE voltage must also be higher than the VB voltage.
VCP電圧は、例えば、装置外部電源から端子経由で供給しても、VB電源からチャージポンプやDCDCコンバータやブートストラップなどから生成して構成してもよい。 The VCP voltage may be supplied from a device external power supply via a terminal, or may be generated from a VB power supply from a charge pump, a DCDC converter, a bootstrap, or the like.
ハイサイドドライバのオン期間からハイサイドドライバのオフ期間へ遷移するとき、ハイサイドドライバ用MOS11がオフしたとき、電磁負荷4のフライバック電圧が発生し、ローサイドドライバ用MOS21のボディダイオードによってグランドGNDから出力電流Ioutに流れる。このときリーク電流の影響を無視すると、出力端子OUTはグランドGNDからローサイドドライバ用MOS21のボディダイオードの順方向電圧VOFF電圧降下した電圧となる。このとき流れる電流を還流電流と呼ぶこととする。還流電流はローサイド電流検出回路22により、IcurH電流として、電流検出回路6の出力信号である電流検出信号DCURLがLからHとなることで検出する。
When the high-
ハイサイドドライバのオン期間からハイサイドドライバのオフ期間への遷移開始の検出方法として、例えば、PWM入力信号の立下りもしくはPWM信号に対応した信号、図6及び図7に示すようなゲート駆動信号生成回路91の出力信号であるINH0の立下りエッジタイミングを立下りエッジ検出回路10を用いて検出する。
As a method of detecting the start of transition from the on period of the high side driver to the off period of the high side driver, for example, a falling edge of the PWM input signal or a signal corresponding to the PWM signal, a gate drive signal as shown in FIGS. The falling edge timing of INH0 that is the output signal of the
立下りエッジ検出回路10により、立下りエッジを検出してから電流検出回路6による還流電流を検出するまでの期間を図7に示すように、イネーブル信号生成回路7により、イネーブル信号ENをLとすることで、ハイサイドドライバの立下り期間、電圧測定回路5を停止することができる。
As shown in FIG. 7, the enable signal generating circuit 7 sets the enable signal EN to L as shown in FIG. 7 from the time when the falling edge is detected by the falling
ソレノイド駆動時のEMI低減のため、ハイサイドドライバの駆動電圧波形OUTに関して、スロープもしくは傾きを持たせることが有効である。しかしながら、図7に示すように、ハイサイドドライバ用MOS11の電力損失PdHはハイサイドドライバの立下り期間に局所的、過渡的に増加し、ハイサイドドライバ用MOS11での局所的、過渡的な発熱が発生する。このため、
IcurH=IsH/RcH=IoutH/((NH+1)×RcH)
の比例関係を前提として、ハイサイドドライバのソレノイド駆動電流IoutHの検出を行うと、ハイサイドドライバの駆動電圧波形OUTの立下り期間はハイサイドドライバ用MOS11と検出用MOS121との発熱に対する特性の差異により、電流検出する際に仮定していたハイサイドドライバ用MOS11の電流ImHと検出用MOS121の電流IsHの以下の関係において、
ImH=NH×IsH
比例係数NHに誤差が発生する。比例係数NHが大きいほど、より大きな電流検出誤差が発生する。In order to reduce EMI when the solenoid is driven, it is effective to give a slope or slope to the drive voltage waveform OUT of the high side driver. However, as shown in FIG. 7, the power loss PdH of the high-
IcurH = IsH / RcH = IoutH / ((NH + 1) × RcH)
If the solenoid drive current IoutH of the high-side driver is detected on the assumption of the proportional relationship, the difference in characteristics with respect to heat generation between the high-
ImH = NH × IsH
An error occurs in the proportional coefficient NH. As the proportionality coefficient NH is larger, a larger current detection error occurs.
ハイサイドドライバの立下り期間、イネーブル信号ENにより、電圧測定回路5を停止することにより、ハイサイドドライバの駆動電圧波形OUTの立下り期間におけるハイサイドドライバ用MOS11の電力損失PdHによる局所的、過渡的な発熱によるハイサイドドライバ駆動電流の検出誤差をなくすことができ、電流検出精度を向上することができる。
以上より、ハイサイドドライバのEMI低減と電流検出機能の高精度化の両立できる負荷駆動電流検出装置を可能とする。By stopping the
As described above, it is possible to provide a load drive current detection device capable of achieving both EMI reduction of the high side driver and high accuracy of the current detection function.
以上では、リニアソレノイドドライバに適用した例として、電磁負荷4として、図2(a)または図2(b)に示すように、OUT出力とグランドGND間に接続されたリニアソレノイドあるいはインダクタ41を備えた場合であったが、図2(c)に示すように、OUT出力にインダクタ41とコンデンサ42が接続した、非絶縁型のDC−DCコンバータ構成でもよい。ここで、負荷43とはDC−DCコンバータが電力を供給する、例えば、ばハードディスクドライブHDD、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、拡張カード(PCI CARD
)、メモリ(DDRメモリ、DRAM(Dynamic RAM)、フラッシュメモリ等)、CPU
(Central Processing Unit)等である。As described above, as an example applied to a linear solenoid driver, the
), Memory (DDR memory, DRAM (Dynamic RAM), flash memory, etc.), CPU
(Central Processing Unit).
図5および図6の構成において、イネーブル信号ENを用いた電圧測定回路5の停止期間の開始は図5および図6で示したプリドライバ回路9、立下りエッジ検出回路10を用いたが、これに限定されることなく、以下、図1または図3または図4にて示す負荷駆動電流検出装置100の構成としても良い。
In the configuration of FIGS. 5 and 6, the
図1は本発明の別実施形態である負荷駆動電流検出装置の全体構成である。 FIG. 1 shows an overall configuration of a load drive current detection device according to another embodiment of the present invention.
図1に示す負荷駆動電流検出装置100はグランドGNDに接続されたソレノイド、インダクタ等の電磁負荷4に駆動電流Ioutを流すハイサイドドライバ用MOS11とハイサイドドライバ用MOS11と電気的に並列に接続したハイサイド電流検出回路12と、電磁負荷4に駆動電流Ioutを流し、かつハイサイドドライバ用MOS11と電気的に直列に接続されるローサイドドライバ用MOS21と、ローサイドドライバ用MOS21と電気的に並列に接続したローサイド電流検出回路22と、ハイサイド電流検出回路12の出力電流IcurHを電圧値に変換する抵抗3と、抵抗3で変換した電圧値に対する電圧測定回路5と、ローサイド電流検出回路22の出力電流IcurLに基づいてローサイドドライバ用MOS21の駆動電流IoutLを検出する電流検出回路6と、電流検出回路6の電流検出信号DCURLに基づいて、ローサイドドライバ用MOS21の還流電流を検出し、還流電流の開始までの期間は、イネーブル信号生成回路7の出力信号であるイネーブル信号ENを用い、電圧測定回路5によるハイサイド電流検出回路12の出力電流IcurHに基づいたハイサイドドライバ用MOS11の駆動電流IoutHの検出を停止することを特徴とする。
A load drive
図3は本発明の別実施形態である負荷駆動電流検出装置の全体構成である。 FIG. 3 shows the overall configuration of a load drive current detection device according to another embodiment of the present invention.
図3に示す負荷駆動電流検出装置100は、イネーブル信号ENに対応して、電圧測定回路5を停止させるのではなく、電圧測定回路5は常時動作させるがその電流検出結果に対して、イネーブル信号ENに対応して、ハイサイドドライバ用MOS11の電力損失PdHによる局所的、過渡的な発熱によるハイサイドドライバ駆動電流の検出誤差分を予め反映して補正する電流値補正手段8を備えることを特徴とする。
Load drive
図4は本発明の別実施形態である負荷駆動電流検出装置の全体構成である。 FIG. 4 shows the overall configuration of a load drive current detection device according to another embodiment of the present invention.
図4に示す負荷駆動電流検出装置100は、ハイサイド電流検出回路12の出力電流IcurHとローサイド電流検出回路22の出力電流IcurL2との和となる和電流Icurを抵抗3により電圧に変換することを特徴とする。
4 converts the sum current Icur, which is the sum of the output current IcurH of the high-side
これによりハイサイドドライバの駆動電流だけでなく、ローサイドドライバの駆動電流も電圧測定回路5を用いて、検出することが可能となる。
As a result, not only the driving current of the high side driver but also the driving current of the low side driver can be detected using the
本発明の第2の実施形態では、ハイサイドドライバのEMI低減と電流検出機能の高精度化の両立に加え、ハイサイドドライバのオン期間からハイサイドドライバのオフ期間へ遷移するときのデッドタイム期間THLを最適に制御できる負荷駆動電流検出装置の構成及び動作について説明する。 In the second embodiment of the present invention, the dead time period when the high side driver transitions from the on period of the high side driver to the off period of the high side driver, in addition to the compatibility of the high side driver EMI reduction and the high accuracy of the current detection function. The configuration and operation of a load drive current detection device capable of optimally controlling THL will be described.
図11は本発明の第2の実施形態の1形態であり、以下では実施例1の1形態である図5からの差分に関して説明する。図12でそのタイミングチャートを用いて動作を説明する。 FIG. 11 shows one form of the second embodiment of the present invention, and the difference from FIG. 5 which is one form of Example 1 will be described below. The operation will be described with reference to the timing chart in FIG.
図11に示す負荷電流検出装置100は、図12のタイミングチャートに示すように、ハイサイドドライバ、オフによる還流電流発生は電流検出回路6の電流検出信号DCURLがL→Hとなることで検出でき、その後にローサイドドライバ2のゲート駆動信号LGATEをオンするようにプリドライバ回路9を制御することにより、デッドタイム期間THLを短く、最適に制御することが可能となる。
As shown in the timing chart of FIG. 12, the load
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換える事が可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について他の構成の追加・削除・置換をする事が可能である。 In addition, this invention is not limited to an above-described Example, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of a certain embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of a certain embodiment. In addition, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
また、制御線や信号線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や信号線を示しているとは限らない。 In addition, control lines and signal lines are those that are considered necessary for the explanation, and not all control lines and signal lines are necessarily shown in the product.
1 ハイサイドドライバ
2 ローサイドドライバ
3 抵抗
4 電磁負荷
5 電圧測定回路
6 電流検出回路
7 イネーブル信号生成回路
8 電流値補正手段
9 プリドライバ回路
10 立下りエッジ検出回路
100 負荷駆動電流検出装置
HGATE,LGATE ゲート駆動信号
PWM PWM信号
DCURL 電流検出信号
EN イネーブル信号
DET 立下りエッジ検出信号
CLK クロック信号
VB 電源
GND グランドDESCRIPTION OF
Claims (10)
を備え、
前記電流検出回路の電流検出信号に基づいて、前記ローサイドドライバ用MOSの還流電流を検出し、前記ハイサイドドライバ用MOSのゲート駆動信号の立下りエッジから前記還流電流の開始までの期間は、イネーブル信号生成回路の出力信号であるイネーブル信号を用い、前記電圧測定回路による前記ハイサイド電流検出回路の出力電流に基づいた前記ハイサイドドライバ用MOSの駆動電流の検出を停止することを特徴とする負荷駆動電流検出装置。 A high-side driver MOS for flowing a drive current to an electromagnetic load connected to ground, a high-side current detection circuit electrically connected in parallel to the high-side driver MOS, a drive current to flow to the electromagnetic load, and the A low-side driver MOS electrically connected in series with the high-side driver MOS, a low-side current detection circuit electrically connected in parallel with the low-side driver MOS, and an output current of the high-side current detection circuit as a voltage A resistor for converting to a value, a voltage measuring circuit for a voltage value converted by the resistor, a current detecting circuit for detecting a driving current of the low-side driver MOS based on an output current of the low-side current detecting circuit,
With
Based on the current detection signal of the current detection circuit, the return current of the low-side driver MOS is detected, and the period from the falling edge of the gate drive signal of the high-side driver MOS to the start of the return current is enabled A load that uses an enable signal that is an output signal of a signal generation circuit to stop detection of the drive current of the high-side driver MOS based on the output current of the high-side current detection circuit by the voltage measurement circuit; Drive current detection device.
を備え、
前記電流検出回路の電流検出信号に基づいて、前記ローサイドドライバ用MOSの還流電流を検出し、前記ハイサイドドライバ用MOSのゲート駆動信号の立下りエッジから、前記還流電流の開始までの期間は、イネーブル信号生成回路の出力信号であるイネーブル信号に応じて、前記電圧測定回路の出力信号である電流検出結果を補正する電流値補正手段を、さらに備えることを特徴とする負荷駆動電流検出装置。 A high-side driver MOS for flowing a drive current to an electromagnetic load connected to ground, a high-side current detection circuit electrically connected in parallel to the high-side driver MOS, a drive current to flow to the electromagnetic load, and the A low-side driver MOS electrically connected in series with the high-side driver MOS, a low-side current detection circuit electrically connected in parallel with the low-side driver MOS, and an output current of the high-side current detection circuit as a voltage A resistor for converting to a value, a voltage measuring circuit for a voltage value converted by the resistor, a current detecting circuit for detecting a driving current of the low-side driver MOS based on an output current of the low-side current detecting circuit,
With
Based on the current detection signal of the current detection circuit, the return current of the low-side driver MOS is detected, and the period from the falling edge of the gate drive signal of the high-side driver MOS to the start of the return current is: A load drive current detection device further comprising current value correction means for correcting a current detection result which is an output signal of the voltage measurement circuit in accordance with an enable signal which is an output signal of the enable signal generation circuit.
前記電流検出信号は、前記プリドライバ回路により生成される前記ローサイドドライバ用MOSのゲート駆動信号と、前記ハイサイドドライバ用MOSのゲート駆動信号とが共にオフとなるデッドタイム生成に用いることを特徴とする負荷駆動電流検出装置。 The load drive current detection device according to claim 1, wherein the high side driver MOS gate drive signal and the low side driver MOS are not turned on at the same time, according to a PWM signal, the high side driver MOS gate drive signal, A pre-driver circuit for generating a gate drive signal for the low-side driver MOS ;
The current detection signal is used for dead time generation in which both the gate drive signal of the low-side driver MOS generated by the pre-driver circuit and the gate drive signal of the high-side driver MOS are turned off. A load driving current detecting device.
前記電流検出信号は、前記プリドライバ回路により生成される前記ローサイドドライバ用MOSのゲート駆動信号と、前記ハイサイドドライバ用MOSのゲート駆動信号とが共にオフとなるデッドタイム生成に用いることを特徴とする負荷駆動電流検出装置。 The load drive current detection device according to claim 2, wherein the high side driver MOS gate drive signal and the low side driver MOS are not turned on at the same time according to a PWM signal, A pre-driver circuit for generating a gate drive signal for the low-side driver MOS ;
The current detection signal is used for dead time generation in which both the gate drive signal of the low-side driver MOS generated by the pre-driver circuit and the gate drive signal of the high-side driver MOS are turned off. A load driving current detecting device.
前記ハイサイド電流検出回路は前記ハイサイドドライバ用MOSとソース端子とゲート端子を共通として、ドレイン端子は前記ハイサイドドライバ用MOSのドレイン端子とオペアンプを用いた負帰還回路で等電位になるように接続されたハイサイド用電流検出用MOSと、前記ハイサイド用電流検出用MOSのドレイン電流を入力としてグランドに入力に比例した電流を出力する電流コピー回路とを有し、
前記ローサイド電流検出回路は前記ローサイドドライバ用MOSとドレイン端子とゲート端子を共通としてソース端子は前記ローサイドドライバ用MOSのソース端子とオペアンプを用いた負帰還回路で等電位になるように接続された電流検出用MOSと、前記ローサイド用電流検出用MOSのソース電流を入力としてグランドに入力に比例した電流を出力する電流コピー回路とを有することを特徴とする負荷駆動電流検出装置。 The load drive current detection device according to claim 1,
The high-side current detection circuit has a common source terminal and gate terminal with the high-side driver MOS, and the drain terminal is equipotential with a negative feedback circuit using the drain terminal of the high-side driver MOS and an operational amplifier. A high-side current detection MOS that is connected, and a current copy circuit that outputs a current proportional to the input to the ground using the drain current of the high-side current detection MOS as an input;
The low-side current detection circuit has a drain terminal and a gate terminal in common with the low-side driver MOS, and the source terminal is connected to the source terminal of the low-side driver MOS and a negative feedback circuit using an operational amplifier so as to be equipotential. A load drive current detection device comprising: a detection MOS; and a current copy circuit that receives a source current of the low-side current detection MOS and outputs a current proportional to the input to ground.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013197677 | 2013-09-25 | ||
JP2013197677 | 2013-09-25 | ||
PCT/JP2014/065837 WO2015045506A1 (en) | 2013-09-25 | 2014-06-16 | Load driving current detection device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2015045506A1 JPWO2015045506A1 (en) | 2017-03-09 |
JP6301942B2 true JP6301942B2 (en) | 2018-03-28 |
Family
ID=52742664
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015538952A Expired - Fee Related JP6301942B2 (en) | 2013-09-25 | 2014-06-16 | Load drive current detection device |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6301942B2 (en) |
WO (1) | WO2015045506A1 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7260392B2 (en) * | 2019-05-20 | 2023-04-18 | ローム株式会社 | Power supply controller and switching power supply |
CN113219233B (en) * | 2021-04-30 | 2023-06-09 | 石家庄宇飞电子有限公司 | Voltage expansion circuit for high-side current sampling |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3580297B2 (en) * | 2002-04-01 | 2004-10-20 | 日産自動車株式会社 | Semiconductor device with current detection function |
JP2006203415A (en) * | 2005-01-19 | 2006-08-03 | Toyota Motor Corp | Linear solenoid drive circuit |
JP2010206699A (en) * | 2009-03-05 | 2010-09-16 | Hitachi Automotive Systems Ltd | Solenoid current control circuit |
JP2013055620A (en) * | 2011-09-06 | 2013-03-21 | Hitachi Automotive Systems Ltd | Current control device |
JP5814892B2 (en) * | 2012-08-31 | 2015-11-17 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Current detection circuit and current control device using the same |
-
2014
- 2014-06-16 WO PCT/JP2014/065837 patent/WO2015045506A1/en active Application Filing
- 2014-06-16 JP JP2015538952A patent/JP6301942B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2015045506A1 (en) | 2015-04-02 |
JPWO2015045506A1 (en) | 2017-03-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7138786B2 (en) | Power supply driver circuit | |
KR100927882B1 (en) | Control method of DC-DC converter and DC-DC converter | |
KR100912865B1 (en) | Switching regulator and semiconductor device using the same | |
CN102742135B (en) | Step-up/down DC-DC converter and switching control circuit | |
KR101036867B1 (en) | DC-DC converter | |
KR101048779B1 (en) | DC-DC converter | |
US20080278125A1 (en) | Apparatus for optimizing diode conduction time during a deadtime interval | |
CN103516203B (en) | DC-DC controller and operation method thereof | |
JP5853153B2 (en) | Buck-boost converter | |
US9685865B2 (en) | Power-supply apparatus having a high-side transistor and a low-side transistor | |
JP6209022B2 (en) | Switching regulator | |
JP4674661B2 (en) | DC / DC converter | |
JP4734390B2 (en) | Converter control circuit | |
JP2008228514A (en) | Switching regulator and operation control method therefor | |
JP5865028B2 (en) | DC-DC converter | |
JP5708202B2 (en) | DC-DC converter control method and DC-DC converter control circuit | |
CN108365742A (en) | Bias generation circuit and synchronous dual-mode boost DC-DC converter thereof | |
JP6301942B2 (en) | Load drive current detection device | |
JP2009225642A (en) | Power supply apparatus and semiconductor integrated circuit apparatus | |
US9887625B2 (en) | Output current monitor circuit for switching regulator | |
JP5199019B2 (en) | Buck-boost DC-DC converter | |
CN104682679A (en) | Power converter and its slope detection controller and method | |
JP7028634B2 (en) | DC / DC converter control circuit, control method, power supply management circuit and electronic equipment | |
CN102299624B (en) | Switching control circuit and switching power supply circuit | |
JP5071145B2 (en) | Control circuit, power supply control semiconductor integrated circuit, and DC-DC converter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170516 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170712 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20171219 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180131 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180206 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180301 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6301942 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |