JP2019017128A - 逆接続保護装置の状態検出回路 - Google Patents

Abstract

【課題】外部電源が正負逆に接続された場合に、外部電源に接続される装置を保護する保護回路の故障を、より簡潔な構成で精度よく検出する。【解決手段】外部電源２０が正負逆に接続された場合に電気回路装置１０への電力供給を遮断する逆接続保護装置は、ドレイン−ソース間が正極電源端子１１と回路部８とを結ぶ経路となり、正極電源端子１１の側から回路部８へ向かう方向が寄生ダイオード５２の順方向となる状態で配置された電界効果トランジスタ５を有し、逆接続保護装置の動作状態を検出する逆接続保護装置の状態検出回路１は、電界効果トランジスタ５のドレイン−ソース間電圧に基づいて電界効果トランジスタ５の動作状態を判定する判定回路１を備え、判定回路１は、正極電源端子１１の側に接続されたバイポーラトランジスタ２と、負極電源端子１２の側に接続された電流電圧変換回路３との直列回路を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、外部電源の極性が正負逆に接続された場合に外部電源から電気回路装置への電力供給を遮断する逆接続保護装置の動作状態を検出する技術に関する。

電子制御装置等にバッテリなどの外部電源の極性が正負逆に接続された場合のフェールセーフ技術が種々実現されている。例えば、特開２０１７−４２０１５号公報（特許文献１）には、負荷とグラウンドとの間に逆接続防止素子としてＦＥＴ（Field Effect Transistor）を備えることが記載されている。このＦＥＴは、バッテリが正負逆に接続された場合には、負荷への電力供給を遮断し、正負正しく接続された場合には、負荷へ電力を供給する。ＦＥＴが、正常に機能している場合には、バッテリの接続方向が正しくない場合でも、負荷に逆電圧が印加されることを抑制し、負荷を保護することができる。

一般的にＦＥＴは、ドレイン−ソース間に寄生ダイオードを有しており、ＦＥＴは、バッテリが正しく接続された場合に電流の流れる方向がこの寄生ダイオードの順方向となるように配置されている。初期状態でＦＥＴはオフ状態に制御されており、バッテリが正負逆に接続された場合には、寄生ダイオードによって電流が遮断される。バッテリが正負正しく接続された場合には、寄生ダイオードの順方向電圧降下を伴って順方向に電流が流れる。その後、ＦＥＴがオン状態に制御されると、電流は、よりインピーダンスの小さいドレイン−ソース間を流れ、寄生ダイオードによる順方向電圧降下もなくなる。

しかし、ＦＥＴが故障している場合には、負荷を充分に保護することができない。例えば、ＦＥＴがショート故障（オフ状態とならない故障）をしている場合には、バッテリが正負逆に接続されていても電流を充分に遮断することができない可能性がある。また、ＦＥＴがオープン故障（オン状態とならない故障）している場合には、バッテリが正負正しく接続されており、ＦＥＴがオン状態となるように制御してもドレイン−ソース間に電流が流れず、寄生ダイオードによる電圧降下が残ることになる。このため、特許文献１では、このＦＥＴが故障しているか否かを診断する機能が設けられている。

特許文献１では、寄生ダイオードによる順方向電圧降下を監視し、そのモニタ電圧の違いによって、故障を診断している。具体的には、モニタ電圧をマイクロコンピュータ等に内蔵されたＡ／Ｄコンバータによりデジタル値に変換し、マイクロコンピュータ等により構成された故障診断部において基準値と比較することによって故障を診断している（特許文献１の図３、図４等）。しかし、この場合の電圧の差はＡ／Ｄコンバータのダイナミックレンジ等と比べると大きいものではなく、ノイズや温度などの動作環境によって誤診断を招いたり、精度が低下したりする可能性がある。また、Ａ／Ｄコンバータを用い、変換後の値に基づいて診断の演算を行うため、マイクロコンピュータの規模や演算負荷を増大させる可能性もある。

特開２０１７−４２０１５号公報

上記背景に鑑みて、外部電源が正負逆に接続された場合に、外部電源に接続される装置を保護する保護回路の故障を、より簡潔な構成で精度よく検出することができる技術が望まれる。

上記に鑑みた、電気回路装置に電力を供給する外部電源が正負逆に接続された場合に前記電気回路装置への電力供給を遮断する逆接続保護装置の動作状態を検出する逆接続保護装置の状態検出回路は、１つの態様として、前記電気回路装置が、共に前記外部電源に接続される正極電源端子及び負極電源端子と、回路部とを有し、前記逆接続保護装置は、ドレイン−ソース間が前記正極電源端子と前記回路部とを結ぶ経路となり、前記正極電源端子の側から前記回路部へ向かう方向がドレイン−ソース間に並列に接続された寄生ダイオードの順方向となる状態で配置された電界効果トランジスタを有し、前記正極電源端子の側に接続されたバイポーラトランジスタと、前記負極電源端子の側に接続された電流電圧変換回路との直列回路を含み、前記電界効果トランジスタのドレイン−ソース間電圧に基づいて前記電界効果トランジスタの動作状態を判定する判定回路を備える。

この構成によれば、バイポーラトランジスタと電流電圧変換回路を有する判定回路が、逆接続保護装置の電界効果トランジスタのドレイン−ソース間電圧に基づいて電界効果トランジスタの動作状態を判定する。つまり、ドレイン−ソース間電圧が、寄生ダイオードによる電圧降下を生じている場合と、生じていない場合とを、判定回路によって判定することができる。つまり、Ａ／Ｄコンバータや、マイクロコンピュータによる演算を要せず、判定回路によって、電界効果トランジスタの動作状態を簡潔に精度よく判定することができる。このように、本構成によれば、外部電源が正負逆に接続された場合に、外部電源に接続される装置を保護する保護回路の故障を、より簡潔な構成で精度よく検出することができる。

ここで、前記電界効果トランジスタは、前記判定回路による判定結果を受け取る制御装置によってスイッチング制御され、前記判定回路は、前記電気回路装置に前記外部電源が接続され、前記電界効果トランジスタがオフ状態において、前記電界効果トランジスタが正常である場合には予め規定された有効電圧以上の電圧で前記判定結果を出力し、前記電界効果トランジスタが正常ではない場合には前記有効電圧未満の電圧で前記判定結果を出力し、前記電気回路装置に前記外部電源が接続され、前記電界効果トランジスタがオン状態において、前記電界効果トランジスタが正常である場合には前記有効電圧未満の電圧で前記判定結果を出力し、前記電界効果トランジスタが正常ではない場合には前記有効電圧以上の電圧で前記判定結果を出力すると好適である。

上述したように、外部電源が正しい極性で接続されている場合、逆接続保護装置の電界効果トランジスタのドレイン−ソース間電圧は、電界効果トランジスタの被制御状態（オン／オフの状態）によって異なる。また、電界効果トランジスタの故障には、例えば、ショート故障（オフ状態とならない故障）と、オープン故障（オン状態とならない故障）とがあるが、これらは、電界効果トランジスタの被制御状態によって検出できない場合がある。例えば、電界効果トランジスタがオン状態に制御されている場合には、故障していてもしていなくてもドレイン−ソース間電圧はほぼゼロのため、ショート故障を検出することは困難である。同様に、電界効果トランジスタがオフ状態に制御されている場合には、故障していてもしていなくてもドレイン−ソース間電圧は寄生ダイオードによる電圧降下分の電圧となるため、オープン故障を検出することは困難である。従って、電界効果トランジスタが故障しているか否かの診断は、電界効果トランジスタの被制御状態も加味して行われると好適である。

ここで、前記電界効果トランジスタと前記バイポーラトランジスタとは、素子の動作温度が予め規定された温度範囲以内となるように実装されていることが好ましい。

半導体素子の電気的特性は、動作温度によって変動することが知られている。つまり、寄生ダイオードによる電圧降下は電界効果トランジスタの動作温度の影響を受け、バイポーラトランジスタのベース−エミッタ間電圧はバイポーラトランジスタの動作温度の影響を受ける。電界効果トランジスタの動作温度と、バイポーラトランジスタの動作温度とが大きく異なっていると、判定回路による判定結果に影響を与え、判定精度を低下させる可能性がある。従って、電界効果トランジスタとバイポーラトランジスタとは、素子の動作温度が近い温度となるように実装されていると好ましい。例えば、電界効果トランジスタとバイポーラトランジスタとを近傍に実装することや、熱伝導率の高い材質の基板（例えば銅など）に両者を実装することなどによって、両者の動作温度が近くなるようにすることが好ましい。

さらに、前記電界効果トランジスタと前記バイポーラトランジスタとが、同一のパッケージに収容された集積回路であると好適である。

上述したように、電界効果トランジスタの動作温度と、バイポーラトランジスタの動作温度との差は、小さい方が好ましい。電界効果トランジスタとバイポーラトランジスタとを同一のパッケージ内に集積することによって、電界効果トランジスタの動作温度と、バイポーラトランジスタの動作温度とをほぼ同等とすることができる。

逆接続保護装置の状態検出回路さらなる特徴と利点は、図面を参照して説明する実施形態についての以下の記載から明確となる。

逆接続保護回路及び状態検出回路を含むシステムの模式的回路ブロック図 逆接続保護回路の状態を診断する条件の一例を示すフローチャート 順方向電圧及びベース−エミッタ間電圧の温度特性の一例を示す図

以下、逆接続保護装置の状態検出回路の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、例えば車両などのＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０に備えられた逆接続保護回路（５，７）、及びその状態検出回路（１）を含むシステム構成を模式的に示している。状態検出回路（１）は、電気回路装置に電力を供給する外部電源が正負逆に接続された場合に電気回路装置への電力供給を遮断する逆接続保護装置の動作状態を検出する回路である。本実施形態において、電気回路装置には、ＥＣＵ１０が対応し、電気回路装置に含まれる回路部には、負荷回路８（ELE）が対応する。

また、外部電源には、バッテリ２０が対応し、逆接続保護回路には、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ：Field Effect Transistor）５が対応する。逆接続保護回路には、ＦＥＴ５に加えて、ＦＥＴ５のスイッチング制御を行う電源管理装置７（PCTRL）が含まれていてもよい。状態検出回路には、バイポーラトランジスタ２と電流電圧変換回路３とを含む判定回路１が対応する。電源管理装置７は、判定回路１の判定結果に基づいてＦＥＴ５が故障しているか否かを診断することができるため、逆接続保護回路と同様に、状態検出回路には、判定回路１に加えて電源管理装置７が含まれていてもよい。尚、ここでは機能上、電源管理装置７と負荷回路８とを分けて記載しているが、これらは、一部又は全てが同一の回路（例えばマイクロコンピュータ）によって構成されていてもよい。負荷回路８は、例えば、車載の種々のモータやソレノイド等のアクチュエータを駆動する駆動制御回路を適用することができる。尚、コンデンサＣ１，Ｃ２、コイルＬ１などを用いた平滑回路やフィルタ回路も負荷回路８と共に回路部に含めることができる（負荷回路８０）。

ＥＣＵ１０は、好ましくは１つのユニットとして構成されている。図１に示すように、ＥＣＵ１０は、共にバッテリ２０に接続される正極電源端子１１及び負極電源端子１２と、負荷回路８とを有している。ＥＣＵ１０には、逆接続保護装置としてＦＥＴ５が備えられている。本実施形態では、ＦＥＴ５はｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor FET）であるが、ｎチャネル型を用いる形態を妨げるものではない。ＦＥＴ５は、素子本体部５１と、素子本体部５１に並列に接続された寄生ダイオード５２とを有している。ＦＥＴ５は、ドレイン−ソース間が正極電源端子１１と負荷回路８とを結ぶ経路となり、正極電源端子１１の側から負荷回路８へ向かう方向がドレイン−ソース間に並列に接続された寄生ダイオード５２の順方向となる状態で配置されている。

ゲート抵抗Ｒ２は、ゲート駆動信号ＶＧによりＦＥＴ５をオン／オフ制御する場合に、ソース−ゲート間電圧を適切に設定するための抵抗器である。ゲート駆動信号ＶＧは、非有効状態では、バッテリ２０の正極側の電位に相当する電位や、ハイインピーダンスであり、有効状態では、例えばバッテリ２０の負極側の電位に相当する電位や、バッテリ２０の正極側の電位よりも、ＦＥＴ５をオンすることが可能な所定の電位以上低い電位である。ゲート駆動信号ＶＧが非有効状態であり、ｐチャネル型のＦＥＴ５がオフ状態に制御される場合には、ゲート抵抗Ｒ２は、ゲート（Ｇ）の電圧をソース（Ｓ）の電圧に吊り上げ、ゲート駆動信号ＶＧが有効状態であり、ＦＥＴ５がオン状態に制御される場合には、ソース−ゲート間に駆動のための適切な電圧を生じさせる。

正極電源端子１１及び負極電源端子１２に正しい極性でバッテリ２０が接続されると、寄生ダイオード５２を介してバッテリ２０から負荷回路８に電流が流れる。図示は省略しているが、電源管理装置７にもレギュレータ回路などを介してバッテリ２０から電力が供給される。バッテリ２０が接続される前には、電源管理装置７に電力が供給されておらず、ＦＥＴ５をオン状態に制御することができないため、バッテリ２０がＥＣＵ１０に接続された時点では、ＦＥＴ５はオフ状態である。従って、正極電源端子１１及び負極電源端子１２に正しい極性でバッテリ２０が接続された場合でも、電流は素子本体部５１を流れず、寄生ダイオード５２を通って負荷回路８に供給される。

バッテリ２０が正しい極性でＥＣＵ１０に接続されると、マイクロコンピュータを中核として構成された電源管理装置７にも電力が供給される。電源管理装置７が、ＦＥＴ５がオン状態となるように有効状態のゲート駆動信号ＶＧを出力すると、ＦＥＴ５がオン状態となる。ＦＥＴ５がオン状態となると、寄生ダイオード５２よりもインピーダンスの低い素子本体部５１を通って、バッテリ２０から負荷回路８に電流が流れる。

一方、正極電源端子１１及び負極電源端子１２に逆極性でバッテリ２０が接続された場合には、寄生ダイオード５２には逆方向電圧が印加されることになり、寄生ダイオード５２には電流は流れない。また、上述したようにＦＥＴ５の素子本体部５１はオフ状態であるから、素子本体部５１にも電流は流れない。即ち、バッテリ２０から負荷回路８への電流は遮断される。これにより、負荷回路８を保護することができる。

このように、逆接続保護回路としてＦＥＴ５を備えることによって、バッテリ２０を取り付ける際に、極性を誤ってもＥＣＵ１０への影響を抑制することができる。つまり、ＦＥＴ５によってバッテリ２０の取り付け時におけるフェールセーフが実現できる。しかし、このＦＥＴ５が故障しているような場合には、フェールセーフが充分に機能しない可能性がある。例えば、ＦＥＴ５がショート故障（オフ状態とならない故障）の場合には、常に導通状態となるため、バッテリ２０が逆接続されていてもＦＥＴ５によって電流を充分に遮断することができない。また、ＦＥＴがオープン故障（オン状態とならない故障）の場合には、バッテリ２０が正しく接続された状態でＦＥＴ５がオン状態に制御されても、ＦＥＴ５のドレイン−ソース間に電流が流れず、電流は寄生ダイオード５２を介して流れることになる。寄生ダイオード５２に順電流が流れると０．６〜０．７ボルトの順方向電圧（Ｖｆ）に相当する電圧降下が生じてしまうため、損失が増加したり、負荷回路８の動作が不安定となったりする可能性がある。

このため、本実施形態では、ＥＣＵ１０は、さらに、ＦＥＴ５のドレイン−ソース間電圧に基づいてＦＥＴ５の動作状態を判定する判定回路１を備えている。判定回路１は、正極電源端子１１の側に接続されたバイポーラトランジスタ２と、負極電源端子１２の側に接続された電流電圧変換回路３との直列回路を含んで構成されている。本実施形態では、バイポーラトランジスタ２は、ＰＮＰ型のバイポーラトランジスタである。

バッテリ２０が正しく接続され、ＦＥＴ５の素子本体部５１がオフ状態であると、ＦＥＴ５のドレイン−ソース間電圧は、寄生ダイオード５２の順方向電圧（Ｖｆ）となる。バイポーラトランジスタ２のエミッタ端子（Ｅ）は、ＦＥＴ５のソース端子（Ｓ）の側（バッテリ２０の側及び寄生ダイオード５２のアノード端子（Ａ）の側）に接続されており、バイポーラトランジスタ２のベース端子（Ｂ）には、電流制限抵抗Ｒ１を介してＦＥＴ５のドレイン端子（Ｄ）の側（寄生ダイオード５２のカソード端子（Ｋ）の側）に接続されている。つまり、バイポーラトランジスタ２のベース−エミッタ間電圧（Ｖｂｅ）がこの順方向電圧（Ｖｆ）となり、順方向電圧（Ｖｆ）に応じた電流がバイポーラトランジスタ２のエミッタからコレクタへ向かって流れる。

バイポーラトランジスタ２のエミッタとグラウンド（負極電源端子１２の側）との間には、バイポーラトランジスタ２に流れる電流を電圧値に変換する電流電圧変換回路３が設けられている。ここでは、電流電圧変換回路３が第１抵抗器３１及び第２抵抗器３２による分圧回路である形態を例示している。しかし、電流電圧変換回路３は、第１抵抗器３１のみを有して構成されていてもよいし、ツェナーダイオードを用いて構成されていてもよい。

電圧変換された信号は、判定回路１による判定結果を示す出力信号ＯＵＴとして電源管理装置７に出力される。上述したように、電源管理装置７はマイクロコンピュータを中核として構成されており、出力信号ＯＵＴは例えばマイクロコンピュータのポート端子に接続される。ポート端子は、入力される信号の信号レベル（電圧レベル）に応じて当該信号が“Ｈｉ”又は“Ｌｏ”の何れの状態（論理レベル）であるかを選別して取得する。つまり、ポート端子は、出力信号ＯＵＴの電圧レベルが予め規定された入力しきい値電圧（有効電圧）以上の場合には、出力信号ＯＵＴの倫理レベルが“Ｈｉ”であるとして出力信号ＯＵＴを受け取り、入力しきい値電圧未満の場合には、出力信号ＯＵＴの論理レベルが“Ｌｏ”であるとして出力信号ＯＵＴを受け取る。

電流電圧変換回路３における第１抵抗器３１及び第２抵抗器３２の値は、順方向電圧（Ｖｆ）に応じてバイポーラトランジスタ２に流れる電流が電圧に変換された値が、上述した入力しきい値電圧（有効電圧）を超えるように設定されている。この条件は、電流電圧変換回路３が１つの抵抗器（第１抵抗器３１）のみで構成される場合や、ツェナーダイオードを用いて構成される場合においても同様である。つまり、電源管理装置７は、例えば順方向電圧（Ｖｆ）等をＡ／Ｄ変換する必要もなく、また、順方向電圧（Ｖｆ）と判定しきい値との比較演算等を行う必要もなく、判定回路１からの出力信号ＯＵＴを受け取るだけでＦＥＴ５の状態を知ることができる。

バッテリ２０が正しく接続され、ＦＥＴ５の素子本体部５１がオン状態であると、ＦＥＴ５のオン抵抗は非常に小さいため、ＦＥＴ５のドレイン−ソース間電圧は、ほぼゼロとなる。従って、バイポーラトランジスタ２のベース−エミッタ間電圧（Ｖｂｅ）の電圧もほぼゼロとなり、バイポーラトランジスタ２には電流は流れない。その結果、電流電圧変換回路３からの出力信号ＯＵＴもほぼゼロとなる。マイクロコンピュータのポート端子に入力される信号は、入力しきい値電圧未満となるため、ポート端子は、出力信号ＯＵＴの論理レベルが“Ｌｏ”であるとして出力信号ＯＵＴを受け取る。

図１に示すように、電源管理装置７は、ＦＥＴ５の制御も行っている。つまり、ＦＥＴ５は、判定回路１による判定結果を受け取る制御装置によってスイッチング制御されている。従って、電源管理装置７は、ＦＥＴ５のオン／オフ状態（電源管理装置７による制御状態）と、出力信号ＯＵＴの論理レベルとに基づいて、ＦＥＴ５の状態を検出することができる。以下、図２のフローチャートも参照して説明する。尚、電源管理装置７も動作電力が必要であるため、ＦＥＴ５の状態検出処理は、バッテリ２０が正しい極性で接続されている場合に実行される。

上述したように、電源管理装置７は、ＦＥＴ５の制御も行っているので、ＦＥＴ５がオン状態又はオフ状態の何れの状態に制御されているかを判定する（＃１）。本実施形態では、ＦＥＴ５がｎチャネル型のＦＥＴであるため、電源管理装置７が出力しているゲート駆動信号ＶＧの論理レベルにより判定される。ステップ＃１では、ゲート駆動信号ＶＧの論理レベルが“Ｌｏ”であるか否か、つまり、ＦＥＴ５がオフ状態であるか否かが判定される。

ゲート駆動信号ＶＧの論理レベルが“Ｌｏ”である（ＦＥＴ５がオフ状態である）場合には、次に、ステップ＃２において、出力信号ＯＵＴの論理レベルが判定される。上述したように、ＦＥＴ５がオフ状態の場合には、寄生ダイオード５２の順方向電圧（Ｖｆ）により、出力信号ＯＵＴの論理レベルは“Ｈｉ”となる。従って、ステップ＃２において出力信号ＯＵＴの論理レベルが“Ｈｉ”であると判定されると、ＦＥＴ５が正常（NORMAL）であると検出される（＃４）。

一方、ＦＥＴ５がショート故障しているような場合には、ＦＥＴ５がオフ状態となるように制御していても、ＦＥＴ５に電流が流れるため、ドレイン−ソース間電圧はほぼゼロとなって出力信号ＯＵＴの論理レベルは“Ｌｏ”となる。従って、ステップ＃２において出力信号ＯＵＴの論理レベルが“Ｌｏ”であると判定されると、ＦＥＴ５が故障（FAIL）であると検出される（＃５）。

ゲート駆動信号ＶＧの論理レベルが“Ｈｉ”である（ＦＥＴ５がオン状態である）場合には、ステップ＃３において出力信号ＯＵＴの論理レベルが判定される。上述したように、ＦＥＴ５がオン状態の場合には、ドレイン−ソース間電圧はほぼゼロとなって出力信号ＯＵＴの論理レベルは“Ｌｏ”となる。従って、ステップ＃３において出力信号ＯＵＴの論理レベルが“Ｌｏ”であると判定されると、ＦＥＴ５が正常（NORMAL）であると検出される（＃４）。

一方、ＦＥＴ５がオープン故障しているような場合には、ＦＥＴ５がオン状態となるように制御していても、ＦＥＴ５がオン状態とならないため、寄生ダイオード５２の順方向電圧（Ｖｆ）により、出力信号ＯＵＴの論理レベルは“Ｈｉ”となる。従って、ステップ＃３において出力信号ＯＵＴの論理レベルが“Ｈｉ”であると判定されると、ＦＥＴ５が故障（FAIL）であると検出される（＃５）。

このように、電源管理装置７は、ＦＥＴ５のオン／オフ状態（ゲート駆動信号ＶＧの論理レベル）と、出力信号ＯＵＴの論理レベルとに基づいて、ＦＥＴ５の状態を検出することができる。判定回路１から見れば、判定回路１は、ＥＣＵ１０にバッテリ２０が接続され、ＦＥＴ５がオフ状態において、ＦＥＴ５が正常である場合には予め規定された有効電圧（例えばポート端子の入力しきい値電圧）以上の電圧で判定結果（出力信号ＯＵＴ）を出力し、ＦＥＴ５が正常ではない場合には有効電圧未満の電圧で判定結果（出力信号ＯＵＴ）を出力する。また、判定回路１は、ＥＣＵ１０にバッテリ２０が接続され、ＦＥＴ５がオン状態において、ＦＥＴ５が正常である場合には有効電圧未満の電圧で判定結果（出力信号ＯＵＴ）を出力し、ＦＥＴ５が正常ではない場合には有効電圧以上の電圧で判定結果（出力信号ＯＵＴ）を出力する。

ところで、半導体素子の電気的特性は、動作温度によって変動することが知られている。例えば、ＦＥＴ５の寄生ダイオード５２による電圧降下（順方向電圧（Ｖｆ））は、ＦＥＴ５の動作温度の影響を受け、バイポーラトランジスタ２のベース−エミッタ間電圧（Ｖｂｅ）はバイポーラトランジスタ２の動作温度の影響を受ける。図３は、寄生ダイオード５２の順方向電圧（Ｖｆ）、及びバイポーラトランジスタ２のベース−エミッタ間電圧（Ｖｂｅ）の温度特性の一例を模式的に示している。

図３に示すように、ＦＥＴ５の動作温度とバイポーラトランジスタ２の動作温度とが同じ場合には、寄生ダイオード５２の順方向電圧（Ｖｆ）と、バイポーラトランジスタ２のベース−エミッタ間電圧（Ｖｂｅ）との差はほぼ一定である。しかし、両者の動作温度が異なっていると、寄生ダイオード５２の順方向電圧（Ｖｆ）と、バイポーラトランジスタ２のベース−エミッタ間電圧（Ｖｂｅ）との差が、一義的に定まらなくなる。

例えば、相対的にＦＥＴ５の動作温度が高い温度（Ｔ２）であり、バイポーラトランジスタ２の動作温度が低い温度（Ｔ１）の場合、寄生ダイオード５２の順方向電圧（Ｖｆ）は低くなり、バイポーラトランジスタ２のベース−エミッタ間電圧（Ｖｂｅ）は高くなる。その結果、寄生ダイオード５２の順方向電圧（Ｖｆ）が、バイポーラトランジスタ２のベース−エミッタ間に印加されても、バイポーラトランジスタ２に流れる電流が小さくなる。その結果、電流電圧変換回路３からの出力信号ＯＵＴの電圧も低くなり、電源管理装置７が論理レベル“Ｌｏ”の出力信号ＯＵＴを受け取る可能性がある。ここでは、寄生ダイオード５２に順方向電圧（Ｖｆ）が生じており、出力信号ＯＵＴは“Ｈｉ”となるべきであるので、誤検出及び誤診断を招く可能性がある。

このように、ＦＥＴ５の動作温度と、バイポーラトランジスタ２の動作温度とが大きく異なっていると、判定回路１による判定結果に影響を与え、判定精度を低下さる可能性がある。従って、ＦＥＴ５とバイポーラトランジスタ２とは、素子の動作温度が近い温度となるように実装されていると好ましい。例えば、ＦＥＴ５とバイポーラトランジスタ２とは、同一のパッケージに収容された集積回路６（図１参照）であると好適である。この際、集積回路６には、バイポーラトランジスタ２のベース端子（Ｂ）に接続される電流制限抵抗Ｒ１を含むと好適である。ＦＥＴ５とバイポーラトランジスタ２とを同一のパッケージ内に集積することによって、ＦＥＴ５の動作温度と、バイポーラトランジスタ２の動作温度とをほぼ同等とすることができる。また、逆接続保護装置（５）及びその状態検出回路（１）を小型化することができる。また、集積回路６として１つにまとまっているため、ＥＣＵ１０の構成（部品の配置や基板の材料）に拘わらず、動作温度を考慮した状態で、ＦＥＴ５及びバイポーラトランジスタ２の配置の自由度が向上する。

尚、電流電圧変換回路３は、出力信号ＯＵＴを受け取る回路（マイクロコンピュータなど）の電気的仕様に応じて調整可能であることが好ましい。このため、本実施形態では、電流電圧変換回路３を集積回路６の外部に設ける形態を例示している。しかし、電流電圧変換回路３も含めて集積回路を構成することを妨げるものではない。

尚、ＦＥＴ５とバイポーラトランジスタ２との動作温度が近くなるようにすることができればよいので、これらを１つの集積回路６として構成する形態には限定されない。例えば、ＦＥＴ５とバイポーラトランジスタ２とを近傍に実装することや、熱伝導率の高い材質の基板（例えば銅など）に両者を実装することなどによって、両者の動作温度が近くなるようにしてもよい。

１ ：判定回路
２ ：バイポーラトランジスタ
３ ：電流電圧変換回路
５ ：ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）
６ ：集積回路
７ ：電源管理装置
８ ：負荷回路（回路部）
１０ ：ＥＣＵ（電気回路装置）
１１ ：正極電源端子
１２ ：負極電源端子
２０ ：バッテリ（外部電源）
５２ ：寄生ダイオード
８０ ：負荷回路（回路部）
ＯＵＴ ：出力信号

Claims (4)

1. 電気回路装置に電力を供給する外部電源が正負逆に接続された場合に前記電気回路装置への電力供給を遮断する逆接続保護装置の動作状態を検出する逆接続保護装置の状態検出回路であって、
   前記電気回路装置は、共に前記外部電源に接続される正極電源端子及び負極電源端子と、回路部とを有し、
   前記逆接続保護装置は、ドレイン−ソース間が前記正極電源端子と前記回路部とを結ぶ経路となり、前記正極電源端子の側から前記回路部へ向かう方向がドレイン−ソース間に並列に接続された寄生ダイオードの順方向となる状態で配置された電界効果トランジスタを有し、
   前記正極電源端子の側に接続されたバイポーラトランジスタと、前記負極電源端子の側に接続された電流電圧変換回路との直列回路を含み、前記電界効果トランジスタのドレイン−ソース間電圧に基づいて前記電界効果トランジスタの動作状態を判定する判定回路を備える逆接続保護装置の状態検出回路。
2. 前記電界効果トランジスタは、前記判定回路による判定結果を受け取る制御装置によってスイッチング制御され、
   前記判定回路は、
   前記電気回路装置に前記外部電源が接続され、前記電界効果トランジスタがオフ状態において、前記電界効果トランジスタが正常である場合には予め規定された有効電圧以上の電圧で前記判定結果を出力し、前記電界効果トランジスタが正常ではない場合には前記有効電圧未満の電圧で前記判定結果を出力し、
   前記電気回路装置に前記外部電源が接続され、前記電界効果トランジスタがオン状態において、前記電界効果トランジスタが正常である場合には前記有効電圧未満の電圧で前記判定結果を出力し、前記電界効果トランジスタが正常ではない場合には前記有効電圧以上の電圧で前記判定結果を出力する、請求項１に記載の逆接続保護装置の状態検出回路。
3. 前記電界効果トランジスタと前記バイポーラトランジスタとは、素子の動作温度が予め規定された温度範囲以内となるように実装されている請求項１又は２に記載の逆接続保護装置の状態検出回路。
4. 前記電界効果トランジスタと前記バイポーラトランジスタとは、同一のパッケージに収容された集積回路である請求項１から３の何れか一項に記載の逆接続保護装置の状態検出回路。

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