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JP2003284328A - DC-DC converter current detection method and DC-DC converter using the method - Google Patents

DC-DC converter current detection method and DC-DC converter using the method

Info

Publication number
JP2003284328A
JP2003284328A JP2002082350A JP2002082350A JP2003284328A JP 2003284328 A JP2003284328 A JP 2003284328A JP 2002082350 A JP2002082350 A JP 2002082350A JP 2002082350 A JP2002082350 A JP 2002082350A JP 2003284328 A JP2003284328 A JP 2003284328A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mosfet
current
converter
voltage
drain
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.)
Pending
Application number
JP2002082350A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuhito Nakahara
和仁 中原
Koichi Ueki
浩一 植木
Fumito Takahashi
文人 高橋
Takayuki Usuda
隆行 薄田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP2002082350A priority Critical patent/JP2003284328A/en
Publication of JP2003284328A publication Critical patent/JP2003284328A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Control Of Voltage And Current In General (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】常時スイッチオンしている保護用のMOSFETを用
いて、電流検出を行うDC・DCコンバータの電流検出方法
およびそのDC・DCコンバータを提供する。 【解決手段】常時はオン状態にあり、異常時に回路を切
り離しする保護用の電界効果トランジスタ(MOSFET)を有
するDC・DCコンバータの電流検出方法であって、MOSFET
のゲート・ソース間に予め定められたオンゲート電圧を
印加し、このときの該MOSFETのドレイン・ソース間の電
圧差Vds より該MOSFETのドレイン電流Idを演算する。
[PROBLEMS] To provide a current detection method of a DC / DC converter for performing current detection using a protection MOSFET which is always switched on, and a DC / DC converter thereof. A current detecting method of a DC / DC converter having a protection field-effect transistor (MOSFET) that is always in an ON state and disconnects a circuit when an abnormality occurs.
A predetermined on-gate voltage is applied between the gate and source of the MOSFET, and the drain current Id of the MOSFET is calculated from the voltage difference Vds between the drain and source of the MOSFET at this time.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、特に、車載用に好
適なDC・DCコンバータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a DC / DC converter particularly suitable for vehicle mounting.

【0002】[0002]

【従来の技術】車載用のDC・DCコンバータとして図9に
図示される弊社提案(99P00205)のものが知られている。
図9において、このDC・DCコンバータは、直流電源1
と、この直流電源1に接続されオン・オフ制御される第
1電界効果トランジスタ(以下、MOSFETと略称する)M1
と、この第1MOSFET(M1)に直列に接続され, この第1MO
SFET(M1)がオンすることにより励磁されるインダクタL
と、このインダクタLの出力電流を充電・平滑する容量
Cと、第1MOSFET(M1)がオフ時,インダクタLに注入さ
れたエネルギーの転流・放出回路を形成する(転流)ダ
イオードD2あるいは図示省略した第2MOSFET(M2)と、を
備えて主回路を構成することができる。
2. Description of the Related Art As a vehicle-mounted DC / DC converter, one proposed by our company (99P00205) shown in FIG. 9 is known.
In FIG. 9, this DC / DC converter is a DC power supply 1
And a first field effect transistor (hereinafter abbreviated as MOSFET) M1 connected to the DC power supply 1 and controlled to be turned on and off.
And is connected in series with this first MOSFET (M1).
Inductor L excited by turning on SFET (M1)
And a capacitor C for charging / smoothing the output current of the inductor L and a diode D2 (commutation) forming a commutation / discharge circuit of energy injected into the inductor L when the first MOSFET (M1) is off. The main circuit can be configured by including the omitted second MOSFET (M2).

【0003】さらに保護回路の構成として、直流電源1
の電圧がDC・DCコンバータで変換され、このコンバータ
出力がインダクタLを介して, 正常時オンの第3MOSFET
(M3)を介して電池2および負荷RLに供給される。また、
充電・平滑用の容量Cと直列に接続され, 正常時オンの
第4MOSFET(M4)を介してグランド(0V)に接続される。さ
らに、すべてのMOSFET (M1〜M4) がオフしているとき
に、第1MOSFET(M1)のドレイン・ソース間およびダイオ
ードD2のアノード・カソード間には、直流電源1を抵抗
R21,R22 による分圧電圧が印加される様に回路が構成さ
れている。
Further, as a structure of the protection circuit, a DC power source 1
The voltage of is converted by the DC / DC converter, and the output of this converter is passed through the inductor L to the third MOSFET that is normally ON.
It is supplied to the battery 2 and the load RL via (M3). Also,
It is connected in series with the charging / smoothing capacitor C, and is connected to the ground (0V) through the normally-on fourth MOSFET (M4). Furthermore, when all the MOSFETs (M1 to M4) are off, the DC power supply 1 is connected between the drain and source of the first MOSFET (M1) and between the anode and cathode of the diode D2.
The circuit is configured so that the divided voltage by R21 and R22 is applied.

【0004】かかる構成により、第1MOSFET(M1)のオン
デューティ制御を図示省略した制御回路で制御すること
により、高圧側バッテリ(直流電源)1から低圧側バッ
テリ(電池)2への適切なる充電制御および負荷RLを駆
動することができる。次に、保護回路構成を説明する。
常時オン動作している第3MOSFET(M3)は、低圧側バッテ
リ2が逆接続されたときの保護に必要なスイッチ素子で
あり、通常は常時オンしている。
With this configuration, the on-duty control of the first MOSFET (M1) is controlled by a control circuit (not shown), so that appropriate charging control from the high voltage side battery (DC power source) 1 to the low voltage side battery (battery) 2 can be performed. And the load RL can be driven. Next, the protection circuit configuration will be described.
The third MOSFET (M3), which is always on, is a switch element required for protection when the low voltage side battery 2 is reversely connected, and is normally always on.

【0005】また、第4MOSFET(M4)は、バッテリー1が
過電圧になったときの保護に必要なスイッチ素子であ
り、通常は常時オン動作しているが、バッテリー1の電
圧が異常に上昇したときにオフされる。即ち、第1MOSF
ET(M1)と第4MOSFET(M4)がオフしているとき、第1MOSF
ET(M1)とダイオードD2に加わる電圧は、定常状態では分
圧抵抗R21,R22 によって定まるが、容量Cの容量が大き
く、また分圧抵抗R21,R22 の抵抗値が大きいとき、容量
Cの電圧は急変することができないので、第4MOSFET(M
4)がオンしていると、ダイオードD2に加わる電圧はほと
んど変化することができない。それ故に、バッテリー1
の電圧が過電圧検出レベルを越えて上昇したとき、この
電圧変化分はほとんど第1MOSFET(M1)のスイッチ素子に
加わることになる。この現象を回避するため、バッテリ
ー1の電圧が過電圧検出レベルを越えたとき、第4MOSF
ET(M4)をオフする。この様に、車載用のDC・DCコンバー
タにおいては、第3MOSFET(M3)および第4MOSFET(M4)
は、DC・DCコンバータとして必修の不可欠な保護回路機
能を構成し、かつ、正常な制御状態では常時スイッチオ
ンしている回路素子である。
The fourth MOSFET (M4) is a switching element necessary for protection when the battery 1 becomes overvoltage, and normally operates always on, but when the voltage of the battery 1 rises abnormally. Turned off. That is, the first MOSF
When ET (M1) and 4th MOSFET (M4) are off, 1st MOSF
The voltage applied to ET (M1) and diode D2 is determined by the voltage dividing resistors R21 and R22 in the steady state, but when the capacitance of the capacitor C is large and the resistance value of the voltage dividing resistors R21 and R22 is large, the voltage of the capacitor C is large. Cannot change suddenly, so the fourth MOSFET (M
When 4) is on, the voltage applied to diode D2 can hardly change. Hence the battery 1
When the voltage rises above the overvoltage detection level, most of this voltage change is added to the switch element of the first MOSFET (M1). To avoid this phenomenon, when the voltage of the battery 1 exceeds the overvoltage detection level, the 4th MOSF
Turn off ET (M4). In this way, in the on-vehicle DC / DC converter, the third MOSFET (M3) and the fourth MOSFET (M4)
Is a circuit element that constitutes an indispensable and essential protection circuit function as a DC / DC converter and is always switched on in a normal control state.

【0006】また、この様なDC・DCコンバータは、一般
的に電流制御や過電流保護の目的で電流検出が行われ
る。この電流検出方法として、図10の(A) に図示するイ
ンダクタLに直列に接続される抵抗Det1で図示する (1)
シャント抵抗方式、または、同図のDet2(ホール素子)
で図示する (2)ホールCT方式、あるいは、図10の(B) に
図示する (3)電流トランス(AC-CT,DC-CT) 方式などが知
られている。
In such a DC / DC converter, current detection is generally performed for the purpose of current control and overcurrent protection. As a method of detecting this current, a resistor Det1 connected in series with the inductor L shown in FIG.
Shunt resistance method or Det2 (Hall element) in the figure
The (2) Hall CT method shown in Fig. 10 and the (3) current transformer (AC-CT, DC-CT) method shown in Fig. 10B are known.

【0007】しかし、これらの電流検出方法では、 (1) シャント抵抗方式では、取り扱う電流値が小さいと
きは問題ないが、電流値が大きくなるとシャント抵抗で
発生する電力損失が無視できなくなる。 (2) ホールCT方式では、直流電流を容易に検出できる
が、概して形状が大きく、コストも高い。
However, in these current detection methods, (1) the shunt resistance method has no problem when the current value handled is small, but the power loss generated in the shunt resistance cannot be ignored when the current value increases. (2) With the Hall CT method, DC current can be easily detected, but it is generally large in size and costly.

【0008】(3) 電流トランス(DC-CT,AC-CT) 方式で、
直流電流トランスDC-CT 方式は直流電流を正確に検出で
きるが、ホールCT方式と同様に形状およびコスト面で問
題がある。また、交流電流トランスAC-CT 方式は安価で
はあるが、交流電流しか検出できないので、直流電流を
正確には検出できないと言う問題がある。さらに、AC-C
T のインダクタンスにより、第1MOSFET(M1)のオン・オ
フ動作によるスイッチング電流変化により電圧の跳ね上
がり現象が発生し、第1MOSFET(M1)や転流ダイオードD2
に悪影響を及ぼす場合もある。
(3) With a current transformer (DC-CT, AC-CT) system,
The DC current transformer DC-CT method can detect DC current accurately, but it has the same problems in shape and cost as the Hall CT method. Further, although the AC current transformer AC-CT method is inexpensive, it has a problem that it cannot detect a DC current accurately because it can detect only an AC current. In addition, AC-C
Due to the inductance of T, the switching current change due to the on / off operation of the first MOSFET (M1) causes a voltage jump phenomenon, and the first MOSFET (M1) and commutation diode D2
May adversely affect.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
技術の車載用のDC・DCコンバータは、正常な制御状態で
は常時スイッチオンしている第3MOSFETおよび第4MOSF
ETは、DC・DCコンバータとして必修の保護機能を構成
し、また、電流制御や過電流保護の目的で電流検出を行
うときに用いるシャント抵抗方式、ホールCT方式、ある
いは、電流トランス(DC-CT,AC-CT) 方式などは、それぞ
れ、大電流時のシャント抵抗で発生する電力損失の問
題、形状が大きいとかコストの問題、あるいはスイチン
グノイズの発生などの問題がある。
As described above, the conventional vehicle-mounted DC / DC converter has the third MOSFET and the fourth MOSF which are always switched on in the normal control state.
The ET is a DC / DC converter that constitutes a compulsory protection function.It also uses the shunt resistance method, Hall CT method, or current transformer (DC-CT) method for current detection for the purpose of current control and overcurrent protection. , AC-CT) methods have problems such as power loss caused by shunt resistance at large current, large shape and cost, and switching noise.

【0010】本発明は上記の点にかんがみてなされたも
のであり、その目的は前記した課題を解決して、DC・DC
コンバータとして必修の不可欠な常時スイッチオンして
いる保護用のMOSFETを用いて、電流検出を行うことがで
きるDC・DCコンバータの電流検出方法およびその方法を
用いたDC・DCコンバータを提供することにある。
The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to solve the above-mentioned problems by providing DC / DC
To provide a DC / DC converter using the current detection method of a DC / DC converter that can perform current detection by using a MOSFET for protection that is always required to be switched on as a converter. is there.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、常時はオン状態にあり、異常時に回路を切り離しす
る保護用の電界効果トランジスタ(MOSFET)を有するDC・
DCコンバータの電流検出方法であって、MOSFETのゲート
・ソース間に予め定められたオンゲート電圧を印加し、
このときの該MOSFETのドレイン・ソース間の電圧差より
該MOSFETのドレイン電流を演算するものとする。
In order to achieve the above object, a DC field-effect transistor (MOSFET) that is always on and has a protective field-effect transistor (MOSFET) that disconnects the circuit when an abnormality occurs
A method for detecting the current of a DC converter, in which a predetermined on-gate voltage is applied between the gate and source of the MOSFET,
At this time, the drain current of the MOSFET is calculated from the voltage difference between the drain and the source of the MOSFET.

【0012】かかる方法により、MOSFETのゲート・ソー
ス間に予め定められたオンゲート電圧を印加したとき、
該MOSFETはオン状態にあり、このオン状態では該MOSFET
は抵抗素子と見做すことができる。このオン抵抗値は、
該MOSFETで定まる一定範囲内のオン抵抗値を有する。従
って、予め該MOSFETのオン抵抗値を定められたオンゲー
ト電圧で計測することによりオン抵抗値を知ることがで
き、当該MOSFETのドレイン・ソース間の電圧差をこのオ
ン抵抗値で除算することにより該MOSFETのドレイン電流
を求めることができる。
According to this method, when a predetermined on-gate voltage is applied between the gate and source of the MOSFET,
The MOSFET is in the ON state and in this ON state the MOSFET is
Can be regarded as a resistance element. This on resistance value is
It has an on-resistance value within a certain range determined by the MOSFET. Therefore, the on-resistance value can be known by measuring the on-resistance value of the MOSFET with a predetermined on-gate voltage in advance, and the on-resistance value can be obtained by dividing the voltage difference between the drain and source of the MOSFET by the on-resistance value. The drain current of the MOSFET can be obtained.

【0013】直流電源をオン・オフ制御する第1MOSFET
と、この第1MOSFETに直列に接続されオン電圧で励磁さ
れるインダクタと、このインダクタの出力電流を充電・
平滑する容量と、第1MOSFETがオフ時インダクタに注入
されたエネルギーの転流・放出回路を形成するダイオー
ドあるいは第2MOSFETと、を備えてなるDC・DCコンバー
タにおいて、インダクタを介して出力端子に直列に接続
される第3MOSFETと、充電・平滑する容量を電源0Vに接
続する第4MOSFETと、これら第3MOSFETまたは第4MOSF
ETあるいは第3MOSFETおよび第4MOSFETの導通時のドレ
イン・ソース間電圧差より電流を検出する電流検出手段
と、を備えるものとする。
First MOSFET for controlling on / off of DC power supply
And an inductor that is connected in series with this first MOSFET and is excited by an on-voltage, and the output current of this inductor is charged.
In a DC / DC converter including a smoothing capacitor and a diode or a second MOSFET that forms a commutation / emission circuit of energy injected into the inductor when the first MOSFET is off, in a series with an output terminal via an inductor Third MOSFET connected, fourth MOSFET connecting charging / smoothing capacity to power supply 0V, and third MOSFET or fourth MOSF
ET or current detection means for detecting a current from the drain-source voltage difference when the third MOSFET and the fourth MOSFET are conducting.

【0014】また、電流検出手段は、当該MOSFETに予め
定められたオンゲート電圧をゲート・ソース間に印加
し、このときのドレイン・ソース間電圧差をレベルシフ
トアンプで予め定められた基準電位にレベルシフトして
当該MOSFETの導通電流を求めることができる。かかる構
成により、常時オンしている保護用のスイッチ素子、第
3MOSFETおよび第4MOSFETに予め定められたオンゲート
電圧をゲート・ソース間に印加する。この状態では、第
3MOSFETおよび第4MOSFETは抵抗素子の状態にあり、こ
のときの該MOSFETのドレイン・ソース間電圧差を計測
し、オン抵抗値で除算することにより該MOSFETのドレイ
ン電流を求めることができる。
The current detecting means applies a predetermined on-gate voltage to the MOSFET between the gate and the source, and the voltage difference between the drain and the source at this time is leveled to a predetermined reference potential by a level shift amplifier. The conduction current of the MOSFET can be obtained by shifting. With such a configuration, a predetermined on-gate voltage is applied between the gate and the source to the protection switching element, the third MOSFET, and the fourth MOSFET that are always on. In this state, the third MOSFET and the fourth MOSFET are in the state of resistance elements, and the drain current of the MOSFET can be obtained by measuring the drain-source voltage difference of the MOSFET at this time and dividing by the ON resistance value. it can.

【0015】特に、このMOSFETのドレイン・ソース間電
圧の計測をレベルシフトアンプを用いて測定することに
より、レベルシフトアンプのゲインを当該計測するMOSF
ETのオン抵抗値に反比例する様に選択することにより、
レベルシフトアンプの出力電圧は、予め定められた基準
電位、例えば、電源0Vに統一された電位で当該MOSFETの
ドレイン電流に比例した出力電圧を得ることができる。
In particular, by measuring the drain-source voltage of the MOSFET using a level shift amplifier, the MOSF for measuring the gain of the level shift amplifier is measured.
By selecting so that it is inversely proportional to the on-resistance value of ET,
The output voltage of the level shift amplifier can be an output voltage proportional to the drain current of the MOSFET at a predetermined reference potential, for example, a potential unified with the power source 0V.

【0016】また、電流検出手段は、電流計測する当該
MOSFETの近傍に配置される温度センサと、この温度セン
サからの信号によりレベルシフトアンプのゲイン調整を
行うゲイン調整回路と、を有し、この温度センサの温度
が上昇したとき全体のゲインを下げ、温度が低下したと
きこの全体のゲインを上げることができる。また、電流
検出手段のMOSFETの温度センサは、温度に対して正の温
度特性を有するサーミスタ、または、負の温度特性を有
するサーミスタを用いて構成することができる。
Further, the current detecting means measures the current.
It has a temperature sensor arranged in the vicinity of the MOSFET and a gain adjusting circuit for adjusting the gain of the level shift amplifier by the signal from this temperature sensor, and when the temperature of this temperature sensor rises, the overall gain is lowered, This overall gain can be increased when the temperature drops. Further, the temperature sensor of the MOSFET of the current detecting means can be configured by using a thermistor having a positive temperature characteristic with respect to temperature or a thermistor having a negative temperature characteristic.

【0017】かかる構成により、スイッチ素子(MOSFET)
のオン抵抗が温度の上昇と共に大きくなる温度依存性を
正または負の温度特性を有するサーミスタを用いてレベ
ルシフトアンプに付加されるゲイン調整回路で全体のゲ
インを補正することにより、スイッチ素子の自己温度上
昇を含めて補正することができる。また、電流検出手段
は、検出電流をフィルタするフィルタ回路を有すること
ができる。
With this configuration, the switch element (MOSFET)
The temperature dependence of the on resistance of the switch increases as the temperature rises, and the entire gain is corrected by the gain adjustment circuit that is added to the level shift amplifier using a thermistor that has a positive or negative temperature characteristic. It can be corrected including the temperature rise. Further, the current detecting means can have a filter circuit for filtering the detected current.

【0018】かかる構成により、MOSFETのドレイン・ソ
ース電圧をオン抵抗で除算して該MOSFETのドレイン電流
を瞬時値として検出できるが、このMOSFET回路素子のリ
ード線のインダクタンス成分による微分波形の影響をフ
ィルタ回路で除去することができる。
With this configuration, the drain-source voltage of the MOSFET can be divided by the on-resistance to detect the drain current of the MOSFET as an instantaneous value. However, the influence of the differential waveform due to the inductance component of the lead wire of the MOSFET circuit element can be filtered. It can be removed by the circuit.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るDC・DCコンバ
ータについて、車載用に好適なDC・DCコンバータへの適
用例に基づいて詳述する。図1は本発明の一実施例によ
るDC・DCコンバータのブロック回路図、図2は一実施例
のレベルシフトアンプの回路図、図3は DC/DCコンバー
タの出力電流と、容量Cの受・放電電流およびインダク
タLに流れる電流を演算する演算回路図、図4は温度補
正手段を有するレベルシフトアンプの回路図、図5、図
6は一実施例による温度補正回路図、図7は検出電流を
フィルタするフィルタ回路図、図8は検出電流の特性波
形図であり、図9、図10に対応する同一部材には同じ符
号が付してある。 (実施の形態1)常時はオン状態にあり、異常時に回路
を切り離しする保護用の電界効果トランジスタ(MOSFET)
を有するDC・DCコンバータの電流検出方法であって、MO
SFETのゲート・ソース間に予め定められたオンゲート電
圧を印加し、このときの該MOSFETのドレイン・ソース間
の電圧差Vds より該MOSFETのドレイン電流Idを演算する
ものとする。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a DC / DC converter according to the present invention will be described in detail based on an application example to a DC / DC converter suitable for vehicle mounting. FIG. 1 is a block circuit diagram of a DC / DC converter according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram of a level shift amplifier according to an embodiment, and FIG. 3 is a diagram showing an output current of a DC / DC converter and a capacitor C. FIG. 4 is a circuit diagram of a level shift amplifier having temperature correction means, FIG. 5 and FIG. 6 are temperature correction circuit diagrams according to one embodiment, and FIG. 7 is a detected current. 8 is a characteristic circuit diagram of the detected current, and the same members corresponding to FIGS. 9 and 10 are designated by the same reference numerals. (Embodiment 1) A field effect transistor (MOSFET) for protection that is normally on and disconnects a circuit when an abnormality occurs
A method for detecting current in a DC / DC converter having:
A predetermined on-gate voltage is applied between the gate and source of the SFET, and the drain current Id of the MOSFET is calculated from the voltage difference Vds between the drain and source of the MOSFET at this time.

【0020】かかる方法により、MOSFETのゲート・ソー
ス間に予め定められたオンゲート電圧を印加したとき、
該MOSFETはオン状態にあり、このオン状態では該MOSFET
は抵抗素子と見做すことができる。このオン抵抗値Ron
は、該MOSFETで定まる一定範囲内のオン抵抗値Ron を有
する。従って、予め当該MOSFETのオン抵抗値Ron を定め
られたオンゲート電圧で計測することによりオン抵抗値
Ron を知ることができ、当該MOSFETのドレイン・ソース
間の電圧差Vds をこのオン抵抗値Ron で除算することに
より該MOSFETのドレイン電流Id(=Vds/Ron)を求めること
ができる。 (実施の形態2)図1において、DC・DCコンバータは、
直流電源1をオン・オフ制御する第1MOSFET(M1)と、こ
の第1MOSFET(M1)に直列に接続されオン電圧で励磁され
るインダクタLと、このインダクタLの出力電流を充電
・平滑する容量Cと、第1MOSFET(M1)がオフ時インダク
タLに注入されたエネルギーの転流・放出回路を形成す
るダイオードD2あるいは第2MOSFET(M2)と、を備え、イ
ンダクタLを介して出力端子に直列に接続される第3MO
SFET(M3)と、充電・平滑する容量Cを電源0Vに接続する
第4MOSFETと、これら第3MOSFETまたは第4MOSFETある
いは第3MOSFETおよび第4MOSFET(M4)の導通時のドレイ
ン・ソース間電圧差Vds より電流Idを検出する電流検出
手段3と、を備えて構成することができる。
According to this method, when a predetermined on-gate voltage is applied between the gate and source of the MOSFET,
The MOSFET is in the ON state and in this ON state the MOSFET is
Can be regarded as a resistance element. This on resistance value Ron
Has an on-resistance value Ron within a certain range determined by the MOSFET. Therefore, by measuring the on-resistance value Ron of the MOSFET in advance with the predetermined on-gate voltage, the on-resistance value
The Ron can be known, and the drain current Id (= Vds / Ron) of the MOSFET can be obtained by dividing the drain-source voltage difference Vds of the MOSFET by the ON resistance value Ron. (Embodiment 2) In FIG. 1, the DC / DC converter is
A first MOSFET (M1) for controlling ON / OFF of the DC power supply 1, an inductor L connected in series with the first MOSFET (M1) and excited by an ON voltage, and a capacitor C for charging / smoothing the output current of the inductor L. And a diode D2 or a second MOSFET (M2) that forms a commutation / release circuit of the energy injected into the inductor L when the first MOSFET (M1) is off, and is connected in series to the output terminal via the inductor L. 3rd MO
The SFET (M3), the fourth MOSFET that connects the charging / smoothing capacity C to the power source 0V, and the drain-source voltage difference Vds when the third MOSFET, the fourth MOSFET, or the third MOSFET and the fourth MOSFET (M4) are conductive. And a current detection unit 3 that detects Id.

【0021】また、電流検出手段3は、当該MOSFET(第
3MOSFET(M3)および第4MOSFET(M4))に、予め定められ
たオンゲート電圧Vgson をゲート・ソース間に印加し、
このときのドレイン・ソース間電圧差Vds をレベルシフ
トアンプG1で予め定められた基準電位(例えば、0V) に
レベルシフトして当該MOSFETの導通時電流Idを求めるこ
とができる。
The current detecting means 3 applies a predetermined on-gate voltage Vgson between the gate and the source of the MOSFET (third MOSFET (M3) and fourth MOSFET (M4)),
The drain-source voltage difference Vds at this time can be level-shifted to a predetermined reference potential (for example, 0V) by the level shift amplifier G1 to obtain the conduction current Id of the MOSFET.

【0022】かかる構成により、常時オンしている保護
用のスイッチ素子、第3MOSFET(M3)および第4MOSFET(M
4)に予め定められたオンゲート電圧Vgson をゲート・ソ
ース間に印加する。この状態では、第3MOSFET(M3)およ
び第4MOSFET(M4)は抵抗素子の状態にあり、このときの
該MOSFET(M3),(M4) のドレイン・ソース間電圧差Vds3,V
ds4 を計測し、オン抵抗値Ron3,Ron4 で除算することに
より、該MOSFET(M3),(M4)のドレイン電流Id3,Id4 を求
めることができる。
With such a structure, the switching element for protection, the third MOSFET (M3) and the fourth MOSFET (M
Apply the predetermined on-gate voltage Vgson between gate and source in 4). In this state, the third MOSFET (M3) and the fourth MOSFET (M4) are in the resistance element state, and the drain-source voltage difference Vds3, V of the MOSFETs (M3), (M4) at this time is
The drain currents Id3 and Id4 of the MOSFETs (M3) and (M4) can be obtained by measuring ds4 and dividing by the ON resistance values Ron3 and Ron4.

【0023】特に、このMOSFET(M3),(M4) のドレイン・
ソース間電圧Vds3,Vds4 の計測をレベルシフトアンプG1
を用いて測定することにより、レベルシフトアンプG1の
ゲインを当該計測するMOSFET(M3),(M4) のオン抵抗値Ro
n3,Ron4 に反比例する様に選択することにより、レベル
シフトアンプG1の出力電圧Vo-j(Vo-3,Vo-4) は、予め定
められた基準電位、例えば、電源0Vに統一された電位で
当該MOSFET(M3),(M4)のドレイン電流Id3,Id4 に比例し
た出力電圧Vo-3,Vo-4 を得ることができ、この出力電圧
Vo-3,Vo-4 を予め定められた係数で換算することによ
り、ドレイン電流Id3,Id4 に読み替えることができる。
In particular, the drains of the MOSFETs (M3), (M4)
Level shift amplifier G1 for measurement of source-to-source voltage Vds3, Vds4
The gain of the level shift amplifier G1 is measured by using the ON resistance value Ro of the MOSFET (M3), (M4) to be measured.
The output voltage Vo-j (Vo-3, Vo-4) of the level shift amplifier G1 is selected so as to be inversely proportional to n3, Ron4, so that the output voltage Vo-j (Vo-3, Vo-4) of the level shift amplifier G1 is the same as that of the standard voltage of 0V. It is possible to obtain output voltages Vo-3 and Vo-4 proportional to the drain currents Id3 and Id4 of the MOSFETs (M3) and (M4).
By converting Vo-3 and Vo-4 with a predetermined coefficient, the drain currents Id3 and Id4 can be read.

【0024】[0024]

【実施例】(実施例1)図2において、電流検出手段3
を構成するレベルシフトアンプG1は、演算増幅器Q1と、
対をなす抵抗R1,R2 とで、差動増幅器回路を構成し、演
算増幅器Q1の入力端子(+) 側の抵抗R2の他方の端子を基
準電位、例えば、電源0Vに接続して構成することができ
る。
Embodiment (Embodiment 1) Referring to FIG.
The level shift amplifier G1 constituting the
A differential amplifier circuit should be configured with a pair of resistors R1 and R2, and the other terminal of the resistor R2 on the input terminal (+) side of the operational amplifier Q1 should be connected to a reference potential, for example, 0 V power supply. You can

【0025】かかる構成により、レベルシフトアンプG1
の入力端Vd,Vs に印加された電圧Vd(該MOSFET(M3,M4の
ドレイン電圧), Vs(該MOSFET(M3,M4のソース電圧)の差
電圧(Vd-Vs) を0Vを基準電位とする出力電圧Vo-j(Vo-3,
Vo-4) として出力することができる。実施の形態1で述
べた様に、MOSFETはオン状態では抵抗素子と見做すこと
ができる。MOSFETのドレイン電圧をVd, ソース電圧をV
s, オン抵抗値をRon とすると、このMOSFETのドレイン
電流がIdのときのドレイン・ソース間電圧差Vds は、
With this configuration, the level shift amplifier G1
The voltage Vd (drain voltage of the MOSFET (M3, M4)), Vs (source voltage of the MOSFET (M3, M4)) applied to the input terminals Vd, Vs of the differential voltage (Vd-Vs) is 0V as the reference potential. Output voltage Vo-j (Vo-3,
Vo-4) can be output. As described in the first embodiment, the MOSFET can be regarded as a resistance element in the ON state. MOSFET drain voltage is Vd and source voltage is Vd
s, Ron is the on-resistance value, the drain-source voltage difference Vds when the drain current of this MOSFET is Id is

【0026】[0026]

【数1】Vds=Vd−Vs= Ron×Id ・・・・(1) で表すことができる。従って、ドレイン電流Idはドレイ
ン・ソース間電圧差Vdsを検出し、この電圧差Vds をオ
ン抵抗値Ron で除算することにより得ることができる。
[Formula 1] Vds = Vd−Vs = Ron × Id ... (1) Therefore, the drain current Id can be obtained by detecting the drain-source voltage difference Vds and dividing this voltage difference Vds by the ON resistance value Ron.

【0027】また、図2に図示されるレベルシフトアン
プG1の入出力特性は、(2) 式で表すことができる。
The input / output characteristic of the level shift amplifier G1 shown in FIG. 2 can be expressed by the equation (2).

【0028】[0028]

【数2】Vo-j=(R2/R1)(Vd−Vs) ・・・・(2) 従って、レベルシフトアンプG1のゲインを示す抵抗比
を、例えば、
[Formula 2] Vo-j = (R2 / R1) (Vd−Vs) (2) Therefore, the resistance ratio indicating the gain of the level shift amplifier G1 is, for example,

【0029】[0029]

【数3】(R2/R1)=(1Ω/Ron) ・・・・(3) に選択することにより、MOSFETのドレイン・ソース間電
圧Vds(=Vd−Vs) からドレイン電流Idを求めることがで
きる。
[Equation 3] (R2 / R1) = (1Ω / Ron) ············· (3), the drain current Id can be obtained from the drain-source voltage Vds (= Vd-Vs) of the MOSFET. it can.

【0030】[0030]

【数4】Id= (Vd−Vs)/Ron =Vo-j(A) ・・・・(4) 即ち、 (3)式の係数条件下では、レベルシフトアンプG1
の出力電圧がそのまま当該MOSFETの出力電流(単位はア
ンペアA)で読み取ることができる。
[Equation 4] Id = (Vd−Vs) / Ron = Vo-j (A) (4) That is, under the coefficient condition of the equation (3), the level shift amplifier G1
The output voltage of can be read as it is with the output current of the MOSFET (unit is ampere A).

【0031】図3は電流検出手段3の一実施例である。
図3において、図示例の電流検出手段3(3A)は、2種類
のレベルシフトアンプG1-3,G1-4 を有し、レベルシフト
アンプG1-3には第3MOSFET(M3)のドレイン電圧Vd3 とソ
ース電圧Vs3 とが入力され、このレベルシフトアンプG1
-3のゲインは、例えば (3)式で表される第3MOSFET(M3)
のRon-3 の関係を満たす抵抗比(R2/R1) に選択すると、
出力電圧Vo-3は検出した電圧Vo-3をアンペア単位で読み
替えた電流が第3MOSFET(M3)に流れていることを検知で
きる。また、レベルシフトアンプG1-4には第4MOSFET(M
4)のドレイン電圧Vd4 とソース電圧Vs4 とが入力され、
このレベルシフトアンプG1-4のゲインは、例えば (3)式
で表される第4MOSFET(M4)のRon-4 の関係を満たす抵抗
比(R2/R1) に選択すると、出力電圧Vo-4は検出した電圧
Vo-4をアンペア単位で読み替えた電流が第4MOSFET(M4)
に流れていることを検知できる。また、両出力電圧Vo-
3,Vo-4 の和(Vo-L)は, 即ちインダクタLに流れている
電流として検知できる。
FIG. 3 shows an embodiment of the current detecting means 3.
In FIG. 3, the current detection means 3 (3A) in the illustrated example has two types of level shift amplifiers G1-3 and G1-4, and the level shift amplifier G1-3 has a drain voltage Vd3 of the third MOSFET (M3). And source voltage Vs3 are input, and this level shift amplifier G1
The gain of -3 is, for example, the third MOSFET (M3) expressed by the equation (3).
When selecting the resistance ratio (R2 / R1) that satisfies the Ron-3 relationship of
The output voltage Vo-3 can detect that a current obtained by replacing the detected voltage Vo-3 in amperes is flowing through the third MOSFET (M3). The level shift amplifier G1-4 has a fourth MOSFET (M
The drain voltage Vd4 and source voltage Vs4 of 4) are input,
If the gain of this level shift amplifier G1-4 is selected as the resistance ratio (R2 / R1) that satisfies the relationship of Ron-4 of the fourth MOSFET (M4) expressed by the equation (3), the output voltage Vo-4 becomes Detected voltage
The current obtained by replacing Vo-4 in amperes is the fourth MOSFET (M4).
Can be detected. Both output voltage Vo-
The sum (Vo-L) of 3, Vo-4 can be detected as the current flowing in the inductor L.

【0032】即ち、第3MOSFET(M3)で検出された電流Id
3(Vo-3) は DC/DCコンバータの出力電流を示し、第4MO
SFET(M4)で検出された電流Id4(Vo-4) は容量Cへの受電
・放電電流を示し、また、第3MOSFET(M3)で検出された
電流Id3(Vo-3) と第4MOSFET(M4)で検出された電流Id4
(Vo-4) との和はインダクタLに流れる電流ILとして検
出することができる。 (実施例2)また、電流検出手段3は、電流Idを計測す
る当該MOSFET(M3,M4) の近傍に配置される温度センサ(R
T)と、この温度センサ(RT)からの信号によりレベルシフ
トアンプG1のゲイン調整を行うゲイン調整回路G2-Tと、
を有し、この温度センサ(RT)の温度T が上昇したとき全
体のゲインを下げ、温度T が低下したときこの全体のゲ
インを上げることができる。
That is, the current Id detected by the third MOSFET (M3)
3 (Vo-3) indicates the output current of the DC / DC converter,
The current Id4 (Vo-4) detected by the SFET (M4) indicates the receiving / discharging current to the capacitance C, and the current Id3 (Vo-3) detected by the third MOSFET (M3) and the fourth MOSFET (M4 ) Current detected by Id4
The sum of (Vo-4) can be detected as a current IL flowing through the inductor L. (Embodiment 2) Further, the current detecting means 3 includes a temperature sensor (R) arranged near the MOSFET (M3, M4) for measuring the current Id.
T) and a gain adjustment circuit G2-T that adjusts the gain of the level shift amplifier G1 by the signal from this temperature sensor (RT),
It is possible to reduce the overall gain when the temperature T 1 of the temperature sensor (RT) rises, and increase the overall gain when the temperature T 1 decreases.

【0033】また、電流検出手段3のMOSFETの温度セン
サ(RT)は、温度T に対して正の温度特性を有するサーミ
スタ(RT-2,RT-4) 、または、負の温度特性を有するサー
ミスタ(RT-1,RT-3) を用いて構成することができる。か
かる構成により、スイッチ素子(MOSFET)のオン抵抗Ron
が温度T の上昇と共に大きくなる温度依存性を正または
負の温度特性を有するサーミスタ(RT-2,RT-4),(RT-1,RT
-3) を用いてレベルシフトアンプG1に付加されるゲイン
調整回路G2-Tで全体のゲインを補正することにより、ス
イッチ素子の自己温度上昇を含めて補正を行うことがで
きる。
The temperature sensor (RT) of the MOSFET of the current detecting means 3 is a thermistor (RT-2, RT-4) having a positive temperature characteristic with respect to the temperature T or a thermistor having a negative temperature characteristic. It can be configured using (RT-1, RT-3). With this configuration, the ON resistance Ron of the switching element (MOSFET) is
Is a thermistor (RT-2, RT-4), (RT-1, RT-4) that has a positive or negative temperature characteristic with temperature dependence that increases with increasing temperature T.
By using (3) to correct the overall gain with the gain adjustment circuit G2-T added to the level shift amplifier G1, it is possible to perform the correction including the self-temperature rise of the switch element.

【0034】図4において、温度補正手段を有する電流
検出手段3は、例えば、実施例1で述べた演算増幅器Q1
と対をなす抵抗R1,R2 とからなるレベルシフトアンプG1
にゲイン調整回路G2-Tを付加して構成することができ
る。このゲイン調整回路G2-Tは、例えば、図5の(A) に
図示する固定抵抗R3と、固定抵抗R4とサーミスタ(RT1)
と、の分圧回路でゲイン調整回路G2-Tを構成することに
より、温度T に対して負の温度特性を有するサーミスタ
(RT1) で当該温度センサ(RT)の温度T が上昇したとき全
体のゲインを下げて補正することができる。また、温度
T に対して正の温度特性を有するサーミスタ(RT-2)は図
5の(B) に図示する固定抵抗R5とサーミスタ(RT2) と、
固定抵抗R6と、の分圧回路でゲイン調整回路G2-Tを構成
することにより、同様に補正することができる。
In FIG. 4, the current detecting means 3 having the temperature correcting means is, for example, the operational amplifier Q1 described in the first embodiment.
Level shift amplifier G1 consisting of resistors R1 and R2 paired with
Can be configured by adding a gain adjusting circuit G2-T to. This gain adjustment circuit G2-T is, for example, a fixed resistor R3, a fixed resistor R4 and a thermistor (RT1) shown in (A) of FIG.
By configuring the gain adjusting circuit G2-T with the voltage dividing circuit of and, the thermistor with negative temperature characteristics with respect to the temperature T
When the temperature T of the temperature sensor (RT) rises at (RT1), the entire gain can be lowered and corrected. Also the temperature
The thermistor (RT-2) that has a positive temperature characteristic with respect to T has the fixed resistor R5 and thermistor (RT2) shown in Fig. 5B,
The same correction can be performed by configuring the gain adjusting circuit G2-T with the voltage dividing circuit of the fixed resistor R6.

【0035】また、図6において、ゲイン調整回路G2-T
は、演算増幅器Q2の負帰還回路に分圧回路を挿入するこ
とにより、ゲイン調整回路G2-Tを構成することができ
る。図6の(A) は、演算増幅器Q2の出力を固定抵抗R8と
サーミスタ(RT3) と、固定抵抗R7と、の分圧した電圧が
レベルシフトアンプG1の出力信号に等しい関係より、温
度T に対して負の温度特性を有するサーミスタ(RT3) を
用いることにより、当該温度センサ(RT)の温度T が上昇
したとき全体のゲインを下げて補正することができる。
また、図6の(B) の構成により、同様に温度T に対して
正の温度特性を有するサーミスタ(RT4) を用いることに
より、当該温度センサ(RT)の温度T が上昇したとき全体
のゲインを下げて補正することができる。
Further, in FIG. 6, the gain adjusting circuit G2-T
The gain adjusting circuit G2-T can be configured by inserting a voltage dividing circuit into the negative feedback circuit of the operational amplifier Q2. In (A) of FIG. 6, the voltage divided by the fixed resistor R8, thermistor (RT3), and fixed resistor R7 from the output of the operational amplifier Q2 is equal to the output signal of the level shift amplifier G1. On the other hand, by using the thermistor (RT3) having a negative temperature characteristic, it is possible to correct by lowering the overall gain when the temperature T 1 of the temperature sensor (RT) rises.
In addition, by using the thermistor (RT4) having a positive temperature characteristic with respect to the temperature T by the configuration of FIG. 6B, the overall gain when the temperature T of the temperature sensor (RT) rises Can be corrected by lowering.

【0036】以上の説明では各MOSFET(M3,M4) のドレイ
ン・ソース電圧から検出される電流Id(Id3,Id4) に対し
てそれぞれ温度補正を行う例で説明したが、各MOSFET(M
3,M4) の温度に大差がない場合は、電流Id3,Id4 を加算
した結果(例えば、図3の出力ILに対して一つだけ温度
によるゲイン補正回路を設けてもよい。また、上記の説
明では温度センサは、抵抗体の抵抗値の温度特性を利用
して検出ゲインの補正を行う例を示したが、例えば、赤
外線センサなどにより温度情報を得て、その温度情報に
より電流検出値のゲインに補正をかけるなど、他の方法
で温度情報を得て補正を行ってもよい。
In the above description, the temperature Id (Id3, Id4) detected from the drain-source voltage of each MOSFET (M3, M4) is temperature-corrected.
When the temperature of (3, M4) is not so different, the result of adding the currents Id3 and Id4 (for example, only one gain correction circuit by temperature may be provided for the output IL of FIG. 3. Further, In the description, the temperature sensor shows an example in which the detection gain is corrected by utilizing the temperature characteristic of the resistance value of the resistor, but for example, the temperature information is obtained by an infrared sensor or the like, and the current detection value The temperature information may be obtained by another method such as the correction of the gain to perform the correction.

【0037】また、図7において、電流検出手段3は、
検出電流Idをフィルタするフィルタ回路を有することが
できる。図3と異なる点は電流ILをフィルタするため、
フィルタ回路(G3-F)を付加した点である。かかる構成に
より、平均化手段G3-Fを有しない電流検出手段3を用い
て電流を検出すると、例えば、図1に図示するインダク
タLに流れる電流ILは、実際値が図8に図示する実線で
あるのに対して、検出値は点線で図示するようになる。
Further, in FIG. 7, the current detecting means 3 is
A filter circuit for filtering the detection current Id can be included. The difference from FIG. 3 is that the current IL is filtered,
The point is that a filter circuit (G3-F) is added. With such a configuration, when a current is detected using the current detecting means 3 having no averaging means G3-F, for example, the current IL flowing through the inductor L shown in FIG. 1 has an actual value indicated by the solid line shown in FIG. On the other hand, the detected value is shown by the dotted line.

【0038】この現象は、電流検出手段3のレベルシフ
トアンプに入力されるMOSFETのドレイン電圧Vd, ソース
電圧Vsが当該MOSFETのリード線が持つインダクタンスL0
により、L0×(di/dt) の検出誤差を有するためである。
この検出誤差は、電流ILが増加していくときは+の誤差
Vaを有し、電流ILが減少していくときは−の誤差Vbを有
する。この点線部分の誤差Va,Vb 間には、(5) 式の関係
を有するので、
This phenomenon is caused by the fact that the drain voltage Vd and source voltage Vs of the MOSFET input to the level shift amplifier of the current detecting means 3 have an inductance L0 of the lead wire of the MOSFET.
This is because there is a detection error of L0 × (di / dt).
This detection error is a + error when the current IL increases.
It has Va and has a negative error Vb when the current IL decreases. Since the errors Va and Vb in the dotted line have the relationship of equation (5),

【0039】[0039]

【数5】Va×ta=Vb×tb ・・・・・(5) この検出電流ILの平均値は, 実線の波形と点線の波形を
同じ波形にすることができる。即ち、例えば、抵抗と容
量で構成する簡単な1次遅れのフィルタなどのローパス
フィルタG3-Fで正確な平均値を得ることができる。
(5) Va × ta = Vb × tb (5) As for the average value of the detection current IL, the waveform of the solid line and the waveform of the dotted line can be the same waveform. That is, for example, an accurate average value can be obtained by a low-pass filter G3-F such as a simple first-order lag filter formed of a resistor and a capacitor.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、DC・DCコンバータとして必修の不可欠な常時ス
イッチオンしている保護用のMOSFETを用いて、このドレ
イン・ソース間電圧を用いて電流を演算することができ
るので、大電流が流れる部分に新たに部品を追加する必
要がなく、電力損失の増加と、またインダクタンスの増
加もなく、演算増幅器と固定抵抗と、温度係数を有する
抵抗体のみの追加で安価に電流検出を行うことができる
DC・DCコンバータの電流検出方法およびその方法を用い
たDC・DCコンバータを提供することができる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, the drain-source voltage is used by using the protection MOSFET which is always required to be switched on and is essential as a DC / DC converter. Since it is possible to calculate the current by using the current amplifier, it is not necessary to add a new component to the part where a large current flows, and there is no increase in power loss or increase in inductance, and it has an operational amplifier, fixed resistance, and temperature coefficient. Current can be detected at low cost by adding only a resistor
A current detection method for a DC / DC converter and a DC / DC converter using the method can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例によるDC・DCコンバータのブ
ロック回路図
FIG. 1 is a block circuit diagram of a DC / DC converter according to an embodiment of the present invention.

【図2】一実施例のレベルシフトアンプの回路図FIG. 2 is a circuit diagram of a level shift amplifier according to an embodiment.

【図3】DC/DCコンバータの出力電流と、容量Cの受・
放電電流およびインダクタLに流れる電流を演算する演
算回路図
[Figure 3] Output current of DC / DC converter and reception of capacity C
Arithmetic circuit diagram for computing discharge current and current flowing in inductor L

【図4】温度補正手段を有するレベルシフトアンプの回
路図
FIG. 4 is a circuit diagram of a level shift amplifier having temperature correction means.

【図5】一実施例による温度補正回路図FIG. 5 is a temperature correction circuit diagram according to one embodiment.

【図6】他の実施例による温度補正回路図FIG. 6 is a temperature correction circuit diagram according to another embodiment.

【図7】検出電流をフィルタするフィルタ回路図FIG. 7 is a filter circuit diagram for filtering a detection current.

【図8】検出電流の特性波形図FIG. 8 is a characteristic waveform diagram of detected current

【図9】従来技術によるDC・DCコンバータのブロック回
路図
FIG. 9 is a block circuit diagram of a DC / DC converter according to a conventional technique.

【図10】従来技術による電流検出手段を有するDC・DCコ
ンバータのブロック回路図
FIG. 10 is a block circuit diagram of a DC / DC converter having current detection means according to a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 直流電源 2 電池 3 電流検出手段 M1〜M4 MOSFET L インダクタ C 容量 RL 負荷 Vd,Vd3,Vd4 ドレイン電圧 Vs,Vs3,Vs4 ソース電圧 R21,R22 分圧抵抗 G1,G1-3,G1-4 レベルシフトアンプ Vo-3,V-4,Vo-L,VTj 検出出力 R1〜R10 抵抗 RT1〜RT4 温度センサ G2-T 温度調整 Q1,Q2 演算増幅器 G3-F 平均化手段 D2 転流ダイオード Det1,Det2,Det3 電流検出手段 1 DC power supply 2 batteries 3 Current detection means M1 to M4 MOSFET L inductor C capacity RL load Vd, Vd3, Vd4 drain voltage Vs, Vs3, Vs4 Source voltage R21, R22 partial pressure resistance G1, G1-3, G1-4 Level shift amplifier Vo-3, V-4, Vo-L, VTj detection output R1 to R10 resistance RT1 to RT4 temperature sensor G2-T temperature adjustment Q1, Q2 operational amplifier G3-F Averaging means D2 commutation diode Det1, Det2, Det3 Current detection means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 文人 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (72)発明者 薄田 隆行 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 Fターム(参考) 5H410 BB04 CC02 DD02 EA11 EB01 EB37 FF05 FF25 GG05 KK05 LL06 5H730 BB13 BB57 DD04 EE13 FD37 FD57 FD61 FF01 FG01 XX03 XX15 XX23 XX35 XX42    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Fumito Takahashi             1-1 Tanabe Nitta, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa             Within Fuji Electric Co., Ltd. (72) Inventor Takayuki Atsuta             1-1 Tanabe Nitta, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa             Within Fuji Electric Co., Ltd. F-term (reference) 5H410 BB04 CC02 DD02 EA11 EB01                       EB37 FF05 FF25 GG05 KK05                       LL06                 5H730 BB13 BB57 DD04 EE13 FD37                       FD57 FD61 FF01 FG01 XX03                       XX15 XX23 XX35 XX42

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】常時はオン状態にあり、異常時に回路を切
り離しする保護用の電界効果トランジスタ(以下、MOSF
ETと略称する)を有するDC・DCコンバータの電流検出方
法であって、 MOSFETのゲート・ソース間に予め定められたオンゲート
電圧を印加し、このときの該MOSFETのドレイン・ソース
間の電圧差より該MOSFETのドレイン電流を演算する、こ
とを特徴とするDC・DCコンバータの電流検出方法。
1. A field effect transistor for protection (hereinafter referred to as MOSF) which is normally in an on state and disconnects a circuit when an abnormality occurs.
(Hereinafter abbreviated as ET) is a method for detecting current in a DC / DC converter, in which a predetermined on-gate voltage is applied between the gate and source of the MOSFET, and the voltage difference between the drain and source of the MOSFET at this time A method for detecting a current in a DC / DC converter, comprising calculating a drain current of the MOSFET.
【請求項2】直流電源をオン・オフ制御する第1MOSFET
と、この第1MOSFETに直列に接続されオン電圧で励磁さ
れるインダクタと、このインダクタの出力電流を充電・
平滑する容量と、第1MOSFETがオフ時前記インダクタに
注入されたエネルギーの転流・放出回路を形成するダイ
オードあるいは第2MOSFETと、を備えてなるDC・DCコン
バータにおいて、 前記インダクタを介して出力端子に直列に接続される第
3MOSFETと、前記充電・平滑する容量を電源0Vに接続す
る第4MOSFETと、これら第3MOSFETまたは第4MOSFETあ
るいは第3MOSFETおよび第4MOSFETの導通時のドレイン
・ソース間電圧差より電流を検出する電流検出手段と、
を備える、 ことを特徴とするDC・DCコンバータ。
2. A first MOSFET for controlling on / off of a DC power supply.
And an inductor that is connected in series with this first MOSFET and is excited by an on-voltage, and the output current of this inductor is charged.
A DC / DC converter comprising a capacitor for smoothing and a diode or a second MOSFET that forms a commutation / release circuit of energy injected into the inductor when the first MOSFET is off, in which the output terminal is connected via the inductor. A third MOSFET connected in series, a fourth MOSFET connecting the charging / smoothing capacity to a power source of 0 V, and a current from the drain-source voltage difference when the third MOSFET or the fourth MOSFET or the third MOSFET and the fourth MOSFET are conductive. Current detecting means for detecting,
A DC / DC converter characterized by comprising:
【請求項3】請求項2に記載のDC・DCコンバータにおい
て、 電流検出手段は、当該MOSFETに予め定められたオンゲー
ト電圧をゲート・ソース間に印加し、このときのドレイ
ン・ソース間電圧差をレベルシフトアンプで予め定めら
れた基準電位にレベルシフトして当該MOSFETの導通電流
を求める、 ことを特徴とするDC・DCコンバータ。
3. The DC / DC converter according to claim 2, wherein the current detection means applies a predetermined on-gate voltage to the MOSFET between the gate and the source, and the drain-source voltage difference at this time is applied. A DC / DC converter characterized in that a conduction current of the MOSFET is obtained by level-shifting to a predetermined reference potential with a level shift amplifier.
【請求項4】請求項2または請求項3に記載のDC・DCコ
ンバータにおいて、 電流検出手段は、温度センサと、この温度センサからの
信号により前記レベルシフトアンプのゲイン調整を行う
ゲイン調整回路と、を有し、この温度センサの温度が上
昇したとき全体のゲインを下げ、温度が低下したときこ
の全体のゲインを上げる、 ことを特徴とするDC・DCコンバータ。
4. The DC / DC converter according to claim 2, wherein the current detecting means includes a temperature sensor, and a gain adjusting circuit that adjusts the gain of the level shift amplifier based on a signal from the temperature sensor. A DC / DC converter characterized in that, when the temperature of the temperature sensor rises, the overall gain is reduced, and when the temperature drops, the overall gain is increased.
【請求項5】請求項4に記載のDC・DCコンバータにおい
て、 電流検出手段のMOSFETの温度センサは、温度に対して正
の温度特性を有するサーミスタ、または、負の温度特性
を有するサーミスタを用いる、 ことを特徴とするDC・DCコンバータ。
5. The DC / DC converter according to claim 4, wherein the temperature sensor of the MOSFET of the current detecting means uses a thermistor having a positive temperature characteristic with respect to temperature or a thermistor having a negative temperature characteristic. , DC / DC converter characterized by the following.
【請求項6】請求項2ないし請求項5のいずれかの項に
記載のDC・DCコンバータにおいて、 電流検出手段は、検出電流をフィルタするフィルタ回路
を有する、 ことを特徴とするDC・DCコンバータ。
6. The DC / DC converter according to any one of claims 2 to 5, wherein the current detecting means has a filter circuit for filtering the detected current. .
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