特開 2024-178115 電流突入リミッタのためのディセーブル回路

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024178115

(43)【公開日】2024-12-24

(54)【発明の名称】電流突入リミッタのためのディセーブル回路

(51)【国際特許分類】

   H02M 1/00 20070101AFI20241217BHJP

   H02J 1/00 20060101ALI20241217BHJP

   H03K 17/687 20060101ALI20241217BHJP

【ＦＩ】

H02M1/00 H

H02J1/00 309R

H03K17/687 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】21

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2024085283

(22)【出願日】2024-05-27

(31)【優先権主張番号】18/450,575

(32)【優先日】2023-08-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】202341036859

(32)【優先日】2023-05-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】IN

(71)【出願人】

【識別番号】507107291

【氏名又は名称】テキサス インスツルメンツ インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】230129078

【弁護士】

【氏名又は名称】佐藤 仁

(72)【発明者】

【氏名】アブヒジート ゴッドボール

(57)【要約】      （修正有）

【課題】コンデンサへの突入電流を抑制する。
【解決手段】電力制御回路が、第１の制御入力と第１の電流端子とを有するトランジスタを含む。コントローラが、第１の制御入力に結合されるコントローラ出力を有する。電流突入制限回路が、出力と、第１の制御入力に結合される入力とを有する。ディセーブル回路が、第１の入力と、感知入力と、供給基準端子とを有する。第１の入力は、電流突入制限回路の出力に結合される。感知入力は、第１の電流端子に結合される。ディセーブル回路は、第１の電流端子の電圧が閾値を下回ることに応答して、電流突入制限回路の出力を供給基準端子に結合し、第１の電流端子の電圧が閾値を上回ることに応答して、電流突入制限回路の出力を供給基準端子から結合解除するように構成される。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

装置であって、
第１の制御入力と第１の電流端子とを有するトランジスタと、
前記第１の制御入力に結合されるコントローラ出力を有するコントローラと、
入力及び出力を有する電流突入制限回路であって、前記電流突入制限回路の前記入力が前記第１の制御入力に結合される、前記電流突入制限回路と、
第１の入力と、感知入力と、供給基準端子と、を有するディセーブル回路であって、前記ディセーブル回路の前記第１の入力が、前記電流突入制限回路の前記出力に結合され、前記感知入力が前記第１の電流端子に結合される、前記ディセーブル回路と、
を含み、
前記ディセーブル回路が、
前記第１の電流端子の電圧が閾値を下回ることに応答して、前記電流突入制限回路の前記出力を前記供給基準端子に結合し、
前記第１の電流端子の前記電圧が前記閾値を上回ることに応答して、前記電流突入制限回路の前記出力を前記供給基準端子から結合解除する、
ように構成される、
装置。

【請求項2】

請求項１に記載の装置であって、前記トランジスタが第１のトランジスタであり、前記ディセーブル回路が、前記電流突入制限回路の前記出力と前記供給基準端子との間に結合される第２のトランジスタを含み、
前記ディセーブル回路が、
前記第２のトランジスタをオンにすることによって前記電流突入制限回路の前記出力を前記供給基準端子に結合し、
前記第２のトランジスタをオフにすることによって前記電流突入制限回路の前記出力を前記供給基準端子から結合解除する、
ように構成される、
装置。

【請求項3】

請求項１に記載の装置であって、前記ディセーブル回路が更に、
前記感知入力と前記供給基準端子との間に結合される抵抗器ディバイダと、
前記抵抗器ディバイダに結合される制御入力を有し、前記第２のトランジスタの制御入力に結合される第２の電流端子を有する、第３のトランジスタと、
前記装置の電圧入力と前記第２のトランジスタの前記御入力との間に結合される抵抗器と、
を含む、装置。

【請求項4】

請求項３に記載の装置であって、イネーブル入力を有する非活性化回路を更に含み、前記非活性化回路が、前記装置の前記電圧入力と前記抵抗器との間に結合される、装置。

【請求項5】

請求項４に記載の装置であって、前記コントローラが、前記非活性化回路の前記イネーブル入力に結合されるコントローライネーブル入力を有する、装置。

【請求項6】

請求項４に記載の装置であって、前記非活性化回路が、前記装置の前記電圧入力と前記抵抗器との間に結合される第４のトランジスタを含む、装置。

【請求項7】

請求項１に記載の装置であって、前記電流突入制限回路が、前記突入制限回路の前記入力と前記出力との間のコンデンサと直列に結合される抵抗器を含む、装置。

【請求項8】

請求項１に記載の装置であって、前記ディセーブル回路が、ヒステリシスを有する前記閾値を実装するように構成される、装置。

【請求項9】

請求項１に記載の装置であって、前記トランジスタが第１のトランジスタであり、前記コントローラが第１のコントローラであり、前記電流突入制限回路が第１の電流突入制限回路であり、前記ディセーブル回路が第１のディセーブル回路であり、前記装置が更に、
第２の制御入力と第２の電流端子とを有する第２のトランジスタと、
前記第２の制御入力に結合される第２のコントローラ出力を有する第２のコントローラと、
第２の入力と第２の出力とを有する第２の電流突入制限回路であって、前記電流突入制限回路の前記第２の入力が前記第２の制御入力に結合される、前記第２の電流突入制限回路と、
前記第２の出力に結合される第２のディセーブル回路と、
を更に含み、
前記第２のディセーブル回路が、第２の感知入力と第２の供給基準端子とを有し、前記第２の感知入力が前記第２の電流端子に結合され、
前記第２のディセーブル回路が、
前記第２の電流端子の第２の電圧が第２の閾値を下回ることに応答して、前記第２の電流突入制限回路の前記第２の出力を前記第２の供給基準端子に結合し、
前記第２の電流端子の前記第２の電圧が前記第２の閾値を上回ることに応答して、前記第２の電流突入制限回路の前記第２の出力を前記第２の供給基準端子から結合解除する、
ように構成される、
装置。

【請求項10】

電力制御回路であって、
第１の制御入力と第１の電流端子とを有する第１のトランジスタと、
前記第１の制御入力に結合されるコントローラ出力を有するコントローラと、
第２の制御入力端子と、第２及び第３の電流端子と、を有する第２のトランジスタであって、前記第３の電流端子が供給基準端子に結合される、前記第２のトランジスタと、
入力及び出力を有する電流突入制限回路であって、前記電流突入制限回路の前記入力が前記第１の制御入力に結合され、前記電流突入制限回路の前記出力が前記第２の電流端子に結合される、前記電流突入制限回路と、
前記電力制御回路の電圧入力と前記第２の制御入力との間に結合される第１の抵抗器と、
第３の制御入力と第４の電流端子とを有する第３のトランジスタであって、前記第３の制御入力が前記第１の電流端子に結合され、前記第４の電流端子が前記第２の制御入力に結合される、前記第３のトランジスタと、
を含む、電力制御回路。

【請求項11】

請求項１０に記載の電力制御回路であって、前記第１の電流端子と前記供給基準端子との間に結合される抵抗器ディバイダを更に含み、前記抵抗器ディバイダが、前記第３の制御入力に結合される出力を有する、電力制御回路。

【請求項12】

請求項１０に記載の電力制御回路であって、前記電力制御回路の前記電圧入力と前記第１の抵抗器との間に結合される第４のトランジスタを更に含む、電力制御回路。

【請求項13】

請求項１２に記載の電力制御回路であって、前記第４のトランジスタが第４の制御入力を有し、前記電力制御回路が更に、
第５の制御入力と第５の電流端子とを有する第５のトランジスタであって、前記第５の制御入力がイネーブル入力に結合される、前記第５のトランジスタと、
前記第５の電流端子と前記第４の制御入力との間に結合される第２の抵抗器と、
を含む、電力制御回路。

【請求項14】

請求項１３に記載の電力制御回路であって、前記コントローラが前記イネーブル入力に結合される、電力制御回路。

【請求項15】

請求項１０に記載の電力制御回路であって、前記電流突入制限回路が、前記電流突入制限回路の前記入力と前記電流突入制限回路の前記出力との間のコンデンサと直列に結合される第１の抵抗器を含む、電力制御回路。

【請求項16】

回路であって、
第１の制御入力と第１の電流端子と第２の電流端子とを有する第１のトランジスタであって、前記第２の電流端子が供給基準端子に結合される、前記第１のトランジスタ、
第１の電圧入力と前記第１の制御入力との間に結合される第１の抵抗器と、
第２の制御入力と第３の電流端子とを有する第２のトランジスタであって、前記第２の制御入力が第２の電圧入力に結合され、前記第３の電流端子が前記第１の制御入力に結合される、前記第２のトランジスタと、
を含む、回路。

【請求項17】

請求項１６に記載の回路であって、前記第２の電圧入力と前記供給基準端子との間に結合される抵抗器ディバイダを更に含み、前記抵抗器ディバイダが、前記第２の制御入力に結合される出力を有する、回路。

【請求項18】

請求項１６に記載の回路であって、前記第１の電圧入力と前記第１の抵抗器との間に結合される第３のトランジスタを更に含む、回路。

【請求項19】

請求項１８に記載の回路であって、前記第３のトランジスタが第３の制御入力を有し、前記回路が更に、
第４の制御入力と第４の電流端子とを有する第４のトランジスタであって、前記第４の制御入力がイネーブル入力に結合される、前記第４のトランジスタと、
前記第４の電流端子と前記第３の制御入力との間に結合される第２の抵抗器と、
を含む、回路。

【請求項20】

請求項１６に記載の回路であって、前記第２のトランジスタが、前記供給基準端子に結合される第４の電流端子を有する、回路。

【請求項21】

請求項１６に記載の回路であって、更に、
第３の制御入力と第４の電流端子とを有する第３のトランジスタと、
入力及び出力を有する電流突入制限回路と、
を含み、
前記電流突入制限回路の前記入力が、前記第３の制御入力に結合され、前記電流突入制限回路の前記出力が、前記第１の電流端子に結合される、
回路。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願へのクロスリファレンス
本出願は、参照により本明細書に組み込まれている、２０２３年５月２６日に出願されたインド仮出願番号２０２３４１０３６８５９、発明の名称「容量性負荷を有する高突入電流制御応用例におけるゲートドライバのより高速なライン過渡応答のための新規な回路」の優先権を主張する。

【背景技術】

【0002】

望ましくない電源電圧変動を低減するために、電気的負荷の電源入力端子と供給基準端子（例えば、接地）との間に結合されるコンデンサを有することは一般的な手法である。そのようなコンデンサは、そのような電気的負荷を含むシステムの電源投入事象の間に初期的に充電される。コンデンサにステップ電圧を印加すると、大きな、それゆえ悪影響を及ぼし得る、コンデンサへの突入電流が生じる恐れがある。

【発明の概要】

【0003】

一例において、電力制御回路が、第１の制御入力と第１の電流端子とを有するトランジスタを含む。コントローラが、第１の制御入力に結合されるコントローラ出力を有する。電流突入制限回路が入力及び出力を有する。電流突入制限回路の入力は、第１の制御入力に結合される。ディセーブル回路が、第１の入力と、感知入力と、供給基準端子とを有する。ディセーブル回路の第１の入力は、電流突入制限回路の出力に結合される。感知入力は第１の電流端子に結合される。ディセーブル回路は、第１の電流端子の電圧が閾値を下回ることに応答して、電流突入制限回路の出力を供給基準端子に結合し、第１の電流端子の電圧が閾値を上回ることに応答して、電流突入制限回路の出力を供給基準端子から結合解除するように構成される。

【図面の簡単な説明】

【0004】

【図1】一例において、バッテリと電子機器ユニットとの間の過剰な電流レベルから保護するためのヒューズを含む、例示のシステムの概略図である。

【0005】

【図2】一例において、ヒューズの代わりに固体スイッチを含む、別の例示のシステムの概略図である。

【0006】

【図3】一例において、電流突入制限回路を含むシステムである。

【0007】

【図4】図３のシステムと電流突入制限回路の動作を図示する例示の波形である。

【0008】

【図5】一例において、電流突入制限回路に結合されるディセーブル回路を含む電力制御回路である。

【0009】

【図6】一例におけるディセーブル回路の概略図である。

【0010】

【図7】別の例における、電流突入制限回路に結合されるディセーブル回路を含む電力制御回路である。

【0011】

【図8】一例における図７のディセーブル回路の概略図である。

【0012】

【図9】図６及び図８の回路の動作を図示する例示の波形である。

【0013】

【図10】一例における、一次電力回路と補助電力回路とを含む例示のシステムである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

図面において、同一の参照番号又は他の参照符号が、（機能及び／又は構造が）同一又は類似の特徴を示すために用いられる。

【0015】

図１は、バッテリ１２０に結合される１つ又は複数の電子機器ユニット１１０及び１１２を含むシステム１００の概略図である。バッテリ１２０は、電子機器ユニット１１０及び１１２の各々に対して動作電圧及び電流を提供する。１つ又は複数のヒューズが、バッテリ１２０と電子機器ユニット１１０及び１１２との間に結合される。図１において、個々のヒューズ１３２を含むバッテリヒューズボックス１３０が含まれる。電気ケーブルが、各電子機器ユニットをバッテリヒューズボックス１３０に結合する。例えば、電気ケーブル１３５が、バッテリヒューズボックス１３０を電子機器ユニット１１０に結合し、電気ケーブル１３６が、電子機器ユニット１１２をバッテリヒューズボックスに結合する。ヒューズが、各電気ケーブル内に含まれてもよく、又は各電気ケーブルに結合されてもよい。例えば、ヒューズ１４０が、電気ケーブル１３５及び電気ユニット１１０と関連付けられ、電子機器ユニット１１０への電流が、ヒューズ１４０を介して流れる。同様に、ヒューズ１４２が、電気ケーブル１３６及び電気ユニット１１２と関連付けられ、電子機器ユニット１１２への電流がヒューズ１４２を介して流れる。図１において、ヒューズ１３２、１４０、及び１４２は溶融ヒューズとすることができ、溶融ヒューズにおいて、ヒューズを介する過剰な電流がヒューズを過熱して、ヒューズ内の導体を溶融させ、導体の第１の部分を第２の部分から分離したままにし、それによって電流の流れを遮断する。

【0016】

システム１００には、種々の応用例が可能である。例えば、システム１００は、車両（例えば、自動車、トラック、バス、飛行機など）の一部であってもよい。自動車の文脈において、電子機器ユニット１１０は、エミッションコントローラであり得、電子機器ユニット１１２は、ボディ制御モジュールであり得る。電子機器ユニット１１０及び１１２は、様々な構成要素を含み得る。例えば、電子機器ユニット１１０は、マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）１１１と、センサ１１３と、レジスタ１１４とを含む。電子機器ユニット１１２は、ＭＣＵ１１１、ドライバ１１５、１１６を含み、ドライバ１１５、１１６はそれぞれ、光（例えば、発光ダイオード）１１７、１１８をオンにし、それらに対して電流を提供する。自動車は、バッテリ１２０から動作電力を受け取る、１つ又は複数の、典型的には多くの、電子機器ユニットを含み得る。

【0017】

各電子機器ユニットはまた、その電源端子入力と供給基準端子（例えば、接地）との間に結合されるコンデンサを含み得る。例えば、電子機器ユニット１１０がコンデンサＣ１を含み、電子機器ユニット１１２がコンデンサＣ２を含む。上述のように、そのようなコンデンサは、バッテリ１２０から各電子機器ユニット内の回路への供給電圧上のリップルを低減する。そのようなコンデンサは比較的大きい（例えば、５ｍＦ）場合がある。

【0018】

車両は、複数のヒューズボックス１３０にわたって分散された多数のヒューズ（例えば、８０個を超えるヒューズ）を有し得る。電気ケーブル１３５及び１３６は、ヒューズを溶融させることなくヒューズが導通し得る最大量の電流を安全に導通するために、それらの厚み（断面積）に関して寸法決めされるべきである。例えば、２０アンペア（Ａ）の定格のヒューズの場合、電気ケーブルは、少なくとも２０Ａまでの電流を安全に導通するような寸法にする必要がある。しかしながら、溶融ヒューズの電流定格には、かなりのばらつきがある。例えば、２０Ａのヒューズは、その電流が２５Ａに達するまで融解しないことがある。このようなばらつきに起因して、車両内の電気ケーブルは概して、ヒューズの記載された電流定格より多くの電流を適応するように寸法決めされる。より大きな電流容量のケーブルは、ケーブルの断面積がより大きく、そのため、車両内でより多くの空間を占め、ケーブルもより重いことを意味する。

【0019】

上述の問題に対処するために、自動車における１つ又は複数の溶融ヒューズは、固体スイッチで置換することができる。例えば、図２は、融解ヒューズ（例えば、図１のヒューズ１４０）の代わりに、固体トランジスタ、例えば、トランジスタＱ１、が含まれるシステム２００の概略図である。ヒューズのうち任意のもの又はすべてを固体スイッチで置換することができる。固体トランジスタは、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）であってもよい。コントローラ２５０が、トランジスタＱ１の制御入力（例えば、ゲート）に結合される。トランジスタＱ１を介する電流は、コントローラ２５０によって正確に監視され得、コントローラ２５０は、トランジスタを介する電流が所定の電流（例えば、２０Ａ）を超えることに応答して、トランジスタＱ１をオフにし得る。コントローラ２５０によって実装される過電流閾値は、ヒューズを溶融する電流よりも変動が小さいので、固体スイッチと電子機器ユニットとの間に結合される電気ケーブルは、溶融ヒューズの場合よりも小さなゲージのワイヤを使用し得る。固体トランジスタＱ１及びそれらの関連するコントローラ２５０は、車両内の配電ボックス／ゾーンモジュール２４０の一部として含まれ得る。

【0020】

溶融ヒューズの代わりにスイッチとしてトランジスタを用いることにより、車両においてより小型で軽量なケーブル配線を使用し得るが、このようなトランジスタを用いると、コンデンサＣ１を充電するためにトランジスタを介する突入電流がトランジスタを損傷させるという問題が生じることがある。例えば、車両がオフの場合、コントローラ２５０はオフであり得、コントローラ２５０がオフの場合、トランジスタＱ１もオフである。トランジスタＱ１がオフの場合、コンデンサＣ１は放電され得る。車両がオンになること応答して、コントローラ２５０はトランジスタＱ１をオンにする。コンデンサへの電流は、時間に関してコンデンサの両端の電圧の変化率に比例する（コンデンサ電流∝ｄｖ／ｄｔ）。従って、トランジスタＱ１がオンになるときのコンデンサ電圧の急激な変化は、トランジスタＱ１が損傷するほど充分に大きな可能性があるコンデンサへの突入電流を引き起こす可能性がある。

【0021】

図３は、トランジスタＱ１がオンにされたときの大きな突入電流に対する解決策を図示する電力制御回路３００の概略図である。図３の電力制御回路３００は、トランジスタＱ１と、コントローラ２５０と、電流突入制限回路３１０とを含む。トランジスタＱ１のドレイン上の電圧は、例えば、バッテリ（例えば、自動車バッテリ）からの入力電圧ＶＩＮと標示される。トランジスタＱ１のソース上の電圧は、出力電圧（ＶＯＵＴ）と標示され、出力電圧は、電子機器ユニット及びそのコンデンサ（例えば、コンデンサＣ１）に提供される。

【0022】

この例では、電流突入制限回路は、トランジスタＱ１のゲートに結合される入力３１１と、接地基準３６０に結合される出力３１２とを有する。電流突入制限回路３１０は、入力３１１、及びそのためトランジスタＱ１のゲートと、出力３１２、及びそのため接地基準３６０との間のコンデンサＣ３に直列に結合される、抵抗器Ｒ２を含み得る。コントローラ２５０は、感知入力３５１、３５３、及び３５４と、出力３５２とを含む。感知入力３５１は、トランジスタＱ１のドレインに結合され、感知入力３５４は、トランジスタＱ１のソースに結合される。トランジスタＱ１のソースと感知入力３５３との間に抵抗器Ｒ１が結合される。コントローラ出力３５２は、トランジスタＱ１のゲート及び抵抗器Ｒ２に結合される。

【0023】

コントローラ２５０がトランジスタＱ１のターンオンを開始すると、コントローラ２５０は、その出力３５２を介して電流Ｉ１をソースする。電流Ｉ１は、トランジスタＱ１のゲート静電容量への電流Ｉ２と、電流突入制限回路３１０への電流Ｉ３とに分かれる。電流Ｉ２は、トランジスタのゲート静電容量を充電し、電流Ｉ３は、コンデンサＣ３を充電する。コンデンサＣ３が充電されている間、トランジスタＱ１のゲート上の電圧（ＨＧＡＴＥ）の上昇は、抵抗器Ｒ２の抵抗とコンデンサＣ３の静電容量との組み合わせによって実装される時定数に起因して制限される。ＨＧＡＴＥが立ち上がり得る速さを制限することによって、トランジスタＱ１は、電流突入制限回路３１０がない場合に生じ得るものと比較して、よりゆっくりとオンになる。電流突入制限回路３１０は、トランジスタＱ１を介するコンデンサＣ１への突入電流の大きさを制限するが、電流突入制限回路３１０は、入力電圧ＶＩＮに過渡電流が存在する場合、いくつかの問題を生じさせる可能性がある。

【0024】

図４は、電流突入制限回路３１０に関するいくつかの課題を図示する例示の波形を含む。図４の例示の波形は、ＶＩＮ、ＶＯＵＴ、ＨＧＡＴＥ、トランジスタＱ１のゲート－ソース間電圧（Ｖｇｓ＿Ｑ１）、及びトランジスタＱ１のドレイン－ソース間電圧（Ｖｄｓ＿Ｑ１）を含む。ＶＩＮ波形は、ＶＩＮがその公称レベル（例えば、１２Ｖ）から４０Ｖに急速に増加し、１ミリ秒（ｍｓ）で１２Ｖに戻る過渡現象４１０を図示する。トランジスタＱ１（ＶＯＵＴ）のソース上の電圧はまた、入力電圧ＶＩＮの過渡現象４１０をほぼ追跡する過渡現象４１１を有する。しかしながら、ゲート電圧（ＨＧＡＴＥ）は、電流突入制限回路３１０の静電容量Ｃ３に起因して、ＶＩＮ又はＶＯＵＴほど急速に上昇することができない。従って、ＨＧＡＴＥの過渡現象４１２は、ＶＩＮ及びＶＯＵＴの過渡現象４１０及び４１１より小さいスルーレートである。電流突入制限回路３１０は、トランジスタＱ１のゲート電圧ＨＧＡＴＥがトランジスタのソース電圧と同じくらい急速に上昇することを防止するので、Ｖｇｓ＿Ｑ１は、Ｖｇｓ＿Ｑ１の過渡現象４１３によって図示されるように減少する。Ｖｇｓ＿Ｑ１の減少が引き起こし得る問題の一つは、Ｖｇｓ＿Ｑ１がトランジスタの閾値電圧（Ｖｔｈ）まで降下すると、トランジスタＱ１が望ましくなくオフになり、それによって電子機器ユニットへの電力がオフになることである。

【0025】

電流突入制限回路３１０の存在によって起こり得る別の問題は、コントローラ２５０の過電流検出能力の誤トリガである。トランジスタＱ１がオンであり、完全に増強されているとき、そのオン抵抗（Ｒｄｓｏｎ）は、かなり低く、既知の抵抗レベル（例えば、１００ミリオーム）にある。Ｖｄｓ＿Ｑ１のレベルは、トランジスタＱ１を流れる電流とそのオン抵抗との積である。コントローラ２５０の感知入力３５１及び３５３は、トランジスタＱ１のソース及びドレインに（抵抗器Ｒ１を介して）結合され得る。感知入力３５１と３５３との間の電圧降下はＶｄｓ＿Ｑ１に比例し、そのため、トランジスタを介する電流に比例する。コントローラ２５０は、感知入力３５１と３５３との間の電圧差と内部基準電圧とを比較する電圧比較器を含み得る。感知入力３５１と３５３との間の電圧差が基準電圧を超える場合（これは電子回路ユニット内の短絡などの過電流状態に応答して起こり得る）、コントローラ２５０はトランジスタＱ１をオフにし得る。しかしながら、過渡現象４１３におけるＶｇｓ＿Ｑ１の減少は、トランジスタＱ１のＲｄｓｏｎを増加させる。トランジスタＱ１のＲｄｓｏｎの増大は、過渡現象４１４に図示されるように、そのＶｄｓ＿Ｑ１を増大させる。コントローラ２５０は、望ましくないことに、トランジスタＱ１をオフにすることによってＶｄｓ＿Ｑ１の正の過渡現象４１４に応答することがある。すなわち、Ｖｄｓ＿Ｑ１の正の過渡現象４１４は、コントローラ２５０の過電流保護の誤ったトリガを引き起こし得る。

【0026】

図５は、トランジスタＱ１と、コントローラ２４０と、電流突入制限回路３１０と、ディセーブル回路５１０とを含む電力制御回路５００の概略図である。ディセーブル回路５１０を含むことにより、ＶＩＮの過渡現象に応答して電流突入制限回路３１０によって引き起こされる上述の問題のいずれか又は両方を改善することができる。

【0027】

ディセーブル回路５１０は、第１の入力５１１と、感知入力５１２と、接地基準３６０に結合される接地端子５１３とを含む。電流突入制限回路３１０の出力３１２は、ディセーブル回路５１０の入力５１１に結合される。従って、電流突入制限回路３１０は、トランジスタＱ１のゲートとディセーブル回路５１０の第１の入力５１１との間に結合される。従って、抵抗器Ｒ２及びコンデンサＣ３が、トランジスタＱ１のゲートと第１の端子５１１との間に直列に結合される。ディセーブル回路５１０の感知入力５１２は、ＶＯＵＴを受け取る。ディセーブル回路５１０は、ＶＯＵＴが閾値を下回るか又は閾値を上回るかを検出する。閾値は、ＶＩＮより小さいが、ＶＩＮに近い。

【0028】

起動の間（例えば、自動車がオンにされると）、コントローラ２５０は、トランジスタＱ１をオンにし始め、電流突入制限回路３１０は、トランジスタＱ１のゲートへの電流Ｉ２が、電流突入制限回路がない場合よりも小さくなることを確実にし、それによって、トランジスタＱ１が完全にオンになる速度を減速させる。トランジスタＱ１がオンし始めると、ＶＯＵＴは、０ＶからＶＩＮのレベル（例えば、１２Ｖ）に向かって増加する。ＶＯＵＴが閾値未満であることを検出したことに応答して、ディセーブル回路５１０は、第１の入力５１１を接地端子５１３に、そのため接地基準３６０に結合し、それによって、電流突入制限回路３１０の動作をイネーブルして、コンデンサＣ１への突入電流を制限する。ＶＯＵＴが閾値を超えることを検出したことに応答して（例えば、コンデンサＣ１がほぼ完全に充電されているとき）、ディセーブル回路５１０は、電流突入制限回路３１０を結合解除し、それによって、電流突入制限回路３１０をディセーブルする。電流突入制限回路３１０が接地端子５１３及び接地基準３６０から結合解除されると、トランジスタＱ１のゲートから抵抗器Ｒ２及びコンデンサＣ３を介して接地基準３６０までの電流経路が切断され、それによって、電流突入制限回路３１０が上述の問題のいずれか又は両方を引き起こすことを防止する。

【0029】

図６は、図５のものと同様であるが、ディセーブル回路５１０の例示の実装を含む概略図である。この例では、ディセーブル回路５１０は、トランジスタＱ２及びＱ３と、抵抗器Ｒ３と、抵抗ディバイダ６２０とを含む。トランジスタＱ２及びＱ３は、この例ではＮＰＮバイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）である。コレクタトランジスタＱ２は、第１の入力５１１に、そのためコンデンサＣ３に結合される。抵抗器Ｒ３は、ＶＩＮとトランジスタＱ２のベース及びトランジスタＱ３のコレクタとの間に結合される。トランジスタＱ２及びＱ３のエミッタは、共に結合され、接地端子５１３に結合される。抵抗器ディバイダ６２０は、感知入力５１２と接地端子５１３との間に直列に結合される抵抗器Ｒ４及びＲ５を含む。この例では、抵抗器ディバイダ６２０が２つの抵抗器Ｒ４及びＲ５を含むが、他の例において、抵抗器ディバイダ６２０が３つ以上の抵抗器を含むこともできる。抵抗器Ｒ４とＲ５との間の接続は、抵抗器ディバイダ６２０の出力６２１であり、トランジスタＱ３のベースに結合される。

【0030】

抵抗器ディバイダ６２０の出力６２１における電圧は、ＶＯＵＴと、抵抗器Ｒ４及びＲ５の相対抵抗値とに基づく。例えば、Ｖ＿６２１＝ＶＯＵＴ×Ｒ５／（Ｒ４＋Ｒ５）であり、Ｖ＿６２１は、出力６２１における電圧である。トランジスタＱ３は、そのベース電圧Ｖ＿６２１がトランジスタのベース－エミッタ間電圧（Ｖｂｅ、例えば、０．６Ｖ）未満であるとき、オフである。トランジスタＱ３は、そのベース電圧Ｖ＿６２１がそのＶｂｅを上回るとき、オンである。抵抗器ディバイダ６２０は、ＶＯＵＴがＶＩＮに近づくまでトランジスタＱ３をオフにし、その時点で、トランジスタＱ３のベース－エミッタ間電圧は、トランジスタＱ３をオンにするのに充分に高い。ＶＩＮが１２Ｖである例では、抵抗器Ｒ４及びＲ５の値は、ＶＯＵＴが約１１ＶであるときにＶＯＵＴ×Ｒ５／（Ｒ４＋Ｒ５）が０．７Ｖに達するように選択することができる。上述の閾値は、Ｒ４及びＲ５の値に基づいて設定され、一例において、０．７Ｖである。

【0031】

起動の間、トランジスタＱ３はオフであるが、トランジスタＱ２は、そのベースが抵抗器Ｒ３によってＶＩＮにプルアップされているためオンである。トランジスタＱ２がオンの場合、電流突入制限回路３１０は、イネーブルされ、接地基準３６０に結合される。トランジスタＱ１のゲートと接地基準３６０との間の抵抗器Ｒ２とコンデンサＣ３との直列の組み合わせを介する電流経路がイネーブルされると、電流突入制限回路３１０は、トランジスタＱ１がオンになる速度を制限するように動作可能であり、それによって、コンデンサＣ１への電流突入電流を制限する。

【0032】

ＶＯＵＴがＶＩＮに近い値に達すると、Ｖ＿６２１は、トランジスタＱ３をオンにするのに充分な大きさ（例えば、０．７Ｖ）になる。トランジスタＱ３がオンになると、トランジスタＱ２のベースは、トランジスタＱ３を介して接地にプルされ、それによってトランジスタＱ２をオフにする。トランジスタＱ２がオフの場合、電流突入制限回路３１０は接地基準３６０から結合解除され、それによって、トランジスタＱ１のゲートから抵抗器Ｒ２及びコンデンサＣ３を介する接地への電流経路をオフにする。この状態では、電流突入制限回路３１０は、ディセーブルされ、ＶＩＮの過渡現象の間に起こり得る上述の問題のいずれか又は両方を引き起こさない。

【0033】

図７は、図６のものと同様であるが、相違点を有する概略図である。相違点は、図７の例におけるディセーブル回路５１０が、コントローラ２５０のイネーブル入力５０９に結合されるイネーブル入力７１４を含む点である。入力５０９及び７１４をイネーブルするためにイネーブル信号（ＥＮ）が提供され得る。イネーブル信号ＥＮが第１の論理状態（例えば、論理０／低）にあることに応答して、コントローラ２５０及びディセーブル回路５１０はディセーブルされ、それによって、例えば、自動車が駐車（オフ）されているときの静止電流を低減する。イネーブル信号ＥＮが第２の論理状態（例えば、論理１／高）にあることに応答して、コントローラ２５０及びディセーブル回路５１０がイネーブルされ、それによって、コントローラ２５０及びディセーブル回路５１０に、本明細書で説明されるようなそれらの機能性を実施させる。

【0034】

図８は、図６のものと同様の概略図であるが、ディセーブル回路５１０は、イネーブル信号ＥＮの論理状態に応答するために、非活性化回路８１０を含む。この例では、非活性化回路８１０は、トランジスタＱ４及びＱ５と抵抗器Ｒ６及びＲ７とを含む。この例では、トランジスタＱ４はＮＰＮ ＢＪＴであり、トランジスタＱ５はＰＮＰ ＢＪＴである。トランジスタＱ５のエミッタはＶＩＮに結合される。抵抗器Ｒ３は、トランジスタＱ５のコレクタと、トランジスタＱ２のベース及びトランジスタＱ３のコレクタとの間に結合される。抵抗器Ｒ７は、トランジスタＱ５のベースとトランジスタＱ４のコレクタとの間に結合される。抵抗器Ｒ６は、トランジスタＱ４のベースとイネーブル入力７１４との間に結合される。

【0035】

イネーブル信号ＥＮが論理高であるとき、トランジスタＱ４はオンであり、トランジスタＱ５のベースを接地にプルし、それによってトランジスタＱ５をオンにする。トランジスタＱ５がオンの場合、ディセーブル回路５１０は、上述のように動作して、ＶＯＵＴが抵抗器ディバイダ６２０によって設定された閾値よりも小さいときに第１の入力５１１を接地端子５１３に結合し、ＶＯＵＴが閾値よりも大きいときに第１の入力５１１を接地端子５１３から結合解除して電流制限回路３１０をディセーブルする。イネーブル信号ＥＮが論理低であるとき、トランジスタＱ４はオフになり、これにより、トランジスタＱ５もオフになる。トランジスタＱ５がオフの場合、ディセーブル回路５１０は、ディセーブルされ、静止電流をほとんど又は全く消費しない。

【0036】

図９は、図６及び図８のディセーブル回路の動作を図示する例示の波形を含む。図９における波形には、ＶＩＮ、ＶＯＵＴ、ＥＮ（図６ではなく図８に関連する）、Ｖｇｓ＿Ｑ１、及びＶｄｓ＿Ｑ１が含まれる。この例では、ＶＩＮは、上述のように過渡現象４１０を受ける。ＶＯＵＴは過渡現象９１２で応答する。ＶＩＮ過渡現象４１０が起こる間、イネーブル信号ＥＮは論理高であり、それによってディセーブル回路５１０がイネーブルされる（そして図６のディセーブル回路５１０は常にイネーブルされる）。Ｖｇｓ＿Ｑ１は、ディセーブル回路５１０がない図４の場合のような下向きの過渡現象４１３を受けない。Ｖｇｓ＿Ｑ１にドループがない場合、トランジスタＱ１は、ディセーブル回路５１０がない場合に起こり得るように、そのままであり、意図せずオフになることを回避する。また、Ｖｇｓ＿Ｑ１はドループしないので、トランジスタＱ１のオン抵抗は実質的に増加せず、そのためＶｄｓ＿Ｑ１は、ＶＩＮの過渡現象４１０の間、比較的一定のままである。Ｖｄｓ＿Ｑ１は、それ自体の過渡現象を経験しないので、コントローラ２５０が過電流状態を誤って検出して、トランジスタＱ１をオフにするリスクは実質的に低い。

【0037】

図９の例において、イネーブル信号ＥＮは強制的に低にされる（９１５）。これは、例えば、自動車が駐車されている場合に起こり得る。ＥＮが論理低状態である場合、コントローラ２５０は、トランジスタＱ１をオフにし、それによってＶＯＵＴを０Ｖまで低下させる（９１６）。トランジスタＱ１のドレイン電圧はＶＩＮであり、そのソース電圧は０Ｖである。従って、Ｖｄｓ＿Ｑ１は、９１８において、ほぼＶＩＮまで増加する。９２０において、イネーブル信号ＥＮは、論理高状態に強制的に戻される（例えば、自動車が、駐車から動作状態に遷移される）。コントローラ２５０は、その出力３５２からの電流Ｉ１に強制的にトランジスタＱ１をオンにさせることによって応答する。Ｖｇｓ＿Ｑ１はそれに応答して増加し（９２５）、Ｖｄｓ＿Ｑ１は、トランジスタＱ１がオンになるにつれて減少する（９２７）。

【0038】

図６及び図８の例示のディセーブル回路５１０はＢＪＴを含む。他の例において、ディセーブル回路のトランジスタのうちの１つ又は複数を電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）とし得る。例えば、図８において、トランジスタＱ２及びＱ３をＢＪＴとし得、トランジスタＱ４及びＱ５をＦＥＴとし得る。あるいは、トランジスタＱ２及びＱ３はＦＥＴであってもよく、トランジスタＱ４及びＱ５はＢＪＴであってもよい。更に別の例において、トランジスタＱ２～Ｑ５はＦＥＴとし得る。

【0039】

図１０は、補助電力回路１０６０に結合される一次電力回路１０２０を含むシステム１０００の概略図である。各電力回路１０２０、１０６０は、図５に示したものとほぼ同じとし得る。一次及び補助電力回路１０２０、１０６０の各々におけるディセーブル回路５１０は、上記で説明した図６及び図８の例に示すように実装され得る。電力回路１０２０、１０６０への入力は異なる電圧源に結合されるが、電圧源の大きさは同じとし得る。一次電力回路１０２０は一次電圧（Ｖ_{ＰＲＩＭＡＲＹ}）を受け取り、補助電力回路１０６０は補助電圧（Ｖ_ＡＵＸ）を受け取る。一次及び補助電力回路１０２０、１０６０の出力は、出力電圧（ＶＯＵＴ）を負荷に提供するために共に結合される。

【0040】

コントローラ２５０の各々は、電圧感知入力（ＶＳＮＳ）を含む。一次電力回路１０２０のコントローラ２５０のＶＳＮＳ入力は、一次電圧Ｖ_{ＰＲＩＭＡＲＹ}に結合され、補助電力回路１０６０のコントローラ２５０のＶＳＮＳ入力は、補助電圧Ｖ_ＡＵＸに結合される。一次電圧Ｖ_{ＰＲＩＭＡＲＹ}がアクティブである（例えば、閾値を上回る）間、一次電力回路１０２０は、負荷に出力電圧ＶＯＵＴを供給し、コントローラ２５０は、補助電力回路１０６０のトランジスタＱ１をオフすることによって一次電圧を感知することに応答する。一次電圧Ｖ_{ＰＲＩＭＡＲＹ}が閾値を下回ると、一次電力回路１０２０のコントローラ２５０は、一次電力回路のトランジスタＱ１をオフにし、補助電力回路１０６０のコントローラ２５０は、補助電力回路のトランジスタＱ１をオンにする。

【0041】

いくつかの例において、第２のトランジスタが、電圧源（例えば、Ｖ_{ＰＲＩＭＡＲＹ}又はＶ_ＡＵＸ）と負荷との間で、電力回路１０２０及び１０６０の各々内のトランジスタＱ１に直列に結合される。例えば、そのような第２のトランジスタは、電圧源（例えば、Ｖ_{ＰＲＩＭＡＲＹ}又はＶ_ＡＵＸ）とそれぞれのトランジスタＱ１のドレインとの間に結合され得、第２のトランジスタのドレイン及びトランジスタＱ１は共に結合される。従って、第２のトランジスタのバックゲートダイオードの極性は、トランジスタＱ１のバックゲートダイオードの極性とは逆になる。Ｖ_{ＰＲＩＭＡＲＹ}とＶ_ＡＵＸとの間に電圧差が存在する場合、それぞれの電力回路１０２０、１０６０内のこのようなバックツーバックトランジスタは、一次側から補助側へのフィードバック電流のリスクを低減するのに役立ち、逆もまた同様である。例えば、電圧Ｖ_{ＰＲＩＭＡＲＹ}がＶ_ＡＵＸより大きい場合、補助電力回路１０６０における第２のトランジスタのバックゲートダイオードはオフになり（第２のトランジスタのチャネルもオフになり）、それにより、一次電源回路１０２０内のＶＯＵＴからのいかなるフィードバック電流も、補助電力回路を介して電圧Ｖ_ＡＵＸにフィードバックすることが阻止される。同様に、電圧Ｖ_ＡＵＸがＶ_{ＰＲＩＭＡＲＹ}より大きい場合、一次電力回路１０２０における第２のトランジスタのバックゲートダイオードはオフにされ、それによって、補助電力回路１０６０内のＶＯＵＴからのいかなるフィードバック電流も電圧Ｖ_{ＰＲＩＭＡＲＹ}にフィードバックすることが阻止される。

【0042】

各電力回路１０２０、１０６０は、上述のように、電流突入制限回路３１０とディセーブル回路５１０との組合せを含むことから利点を得る。加えて、ディセーブル回路５１０が上述のように、一次電力回路の電流突入制限回路３１０をディセーブルすることによって、一次電力回路１０２０から補助電力回路１０６０への切替えは、電流突入制限回路３１０がディセーブルされなかった場合より速い。

【0043】

本記載において、「結合する」という用語は、本記載と一貫する機能的関係を可能にする、接続、通信、又は信号経路を包含し得る。例えば、デバイスＡが或る行為を行うためにデバイスＢを制御する信号を生成する場合、（ａ）第１の例において、デバイスＡは直接接続によってデバイスＢに結合され、又は（ｂ）第２の例において、介在構成要素ＣがデバイスＡとデバイスＢとの間の機能的関係を変更しない場合に、デバイスＡが、介在構成要素Ｃを介してデバイスＢに結合されて、デバイスＢはデバイスＡによって生成された制御信号を介してデバイスＡによって制御される。

【0044】

また、本記載において、「～に基づく」という記載は「～に少なくとも部分的に基づく」ことを意味する。そのため、ＸがＹに基づく場合、Ｘは、Ｙ及び任意の数の他の要因の関数であり得る。

【0045】

或るタスク又は機能を実施する「ように構成される」デバイスは、その機能を実施するように製造業者によって製造時に構成され（例えば、プログラム及び／又は配線接続され）、及び／又は、その機能及び／又は、他の付加的な又は代替の機能を実施するように製造後にユーザによって構成可能（又は再構成可能）であり得る。こういった構成は、デバイスのファームウェア及び／又はソフトウェアプログラミングを介してもよく、ハードウェア構成要素の構築及び／又はレイアウトを介してもよく、デバイスの相互接続を介してもよく、又はそれらの組み合わせを介してもよい。

【0046】

本記載で用いる場合、「端子」、「ノード」、「相互接続」、「ピン」、及び「リード」という用語は、交換可能に用いられる。特に断りのない限り、これらの用語は概して、デバイス要素、回路要素、集積回路、デバイス、又は、他の電子機器もしくは半導体構成要素、の間の相互接続、又はそれらの終端を意味するために用いられる。

【0047】

特定の構成要素を含むものとして本明細書に記載される回路又はデバイスが、代わりに、記載される回路要素又はデバイスを形成するようにそれらの構成要素に結合されるように適合され得る。例えば、１つ又は複数の半導体素子（トランジスタなど）、１つ又は複数の受動素子（抵抗器、コンデンサ、及び／又はインダクタなど）、及び／又は１つ又は複数の供給源（電圧及び／又は電流源など）を含むものとして記載される構造が、代わりに、単一の物理デバイス（例えば、半導体ダイ及び／又は集積回路（ＩＣ）パッケージ）内の半導体素子のみを含み得、製造時又は製造の後に、例えばエンドユーザー及び／又は第三者によって、記載される構造を形成するために、受動素子及び／又は供給源の少なくともいくつかに結合されるように適合され得る。

【0048】

本明細書では特定のトランジスタの使用について説明するが、代わりに、他のトランジスタ（又は同等のデバイス）を、残りの回路にほとんど又は全く変化を加えずに用いることもできる。例えば、電界効果トランジスタ（「ＦＥＴ」）（例えば、ｎチャネルＦＥＴ（ＮＦＥＴ）又はｐチャネルＦＥＴ（ＰＦＥＴ））、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ：例えば、ＮＰＮトランジスタ又はＰＮＰトランジスタ）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、及び／又は、接合電界効果トランジスタ（ＪＦＥＴ）が、本明細書に記載されるデバイスの代わりに、又はそれと併せて用いられ得る。トランジスタは、空乏モードデバイス、ドレイン拡張デバイス、エンハンスメントモードデバイス、ナチュラルトランジスタ、又は他のタイプのデバイス構造トランジスタであり得る。また、デバイスは、シリコン基板（Ｓｉ）、炭化シリコン基板（ＳｉＣ）、窒化ガリウム基板（ＧａＮ）、又はヒ化ガリウム基板（ＧａＡｓ）内／上に実装され得る。

【0049】

特許請求の範囲において、トランジスタの制御入力及びその電流端子について言及され得る。ＦＥＴの文脈において、制御入力はゲートであり、電流端子はドレイン及びソースである。ＢＪＴの文脈において、制御入力はベースであり、電流端子はコレクタ及びエミッタである。

【0050】

本記載における「オン」又は「イネーブル」であるＦＥＴについての言及は、ＦＥＴの導電チャネルが存在し、ＦＥＴを介してドレイン電流が流れ得ることを意味する。本記載において、「オフ」又は「ディセーブル」であるＦＥＴについての言及は、導電チャネルが存在せず、そのため、ＦＥＴを介してドレイン電流が流れないことを意味する。しかしながら、「オフ」であるＦＥＴは、トランジスタのボディダイオードを介して電流を流し得る。

【0051】

本明細書において記載される回路は、構成要素交換前に利用可能な機能性と少なくとも部分的に同様の機能性を提供するように、付加的な又は異なる構成要素を含むように再構成可能である。抵抗器として示される構成要素が、別途記載がない限り、概して、示される抵抗器によって表されるインピーダンスの量を提供するために直列及び／又は並列に結合される、任意の１つ又は複数の要素を表す。例えば、単一の構成要素として本記載に示され記載される抵抗器又はコンデンサが、代わりに、同じノード間で並列に結合される、それぞれ、複数の抵抗器又はコンデンサであってもよい。例えば、単一の構成要素として本記載に示され記載される抵抗器又はコンデンサが、代わりに、単一の抵抗器又はコンデンサと同じ２つのノード間に直列に結合される、それぞれ、複数の抵抗器又はコンデンサであってもよい。

【0052】

記載される例の或る要素が集積回路に含まれ、他の要素が集積回路の外部にあるが、他の例示の実施例において、付加的な又はより少ない特徴が集積回路に組み込まれてもよい。また、集積回路の外部にあるものとして図示された特徴の一部又は全部が集積回路に含まれてもよく、及び／又は、集積回路の内部にあるものとして図示されたいくつかの特徴が、集積回路の外部に組み込まれてもよい。本記載で用いる場合、「集積回路」という用語は、（１）半導体基板内／上に組み込まれる、（２）単一の半導体パッケージ内に組み込まれる、（３）同じモジュール内に組み込まれる、及び／又は（４）同じ印刷回路基板内／上に組み込まれる、１つ又は複数の回路を意味する。

【0053】

前述の説明における「接地」という用語の使用は、シャーシ接地、アース接地、浮動接地、仮想接地、デジタル接地、共通接地、及び／又は、本記載の教示に適用可能であるか又は本記載の教示に適した、任意の他の形態の接地接続を含む。本記載では、特に明記しない限り、或るパラメータに先行する、「約」、「およそ」、又は「実質的に」は、そのパラメータの＋／－１０パーセント以内であること、又は、パラメータがゼロである場合、ゼロ付近の値の妥当な範囲を意味する。

【0054】

本発明の特許請求の範囲内で、説明した実施例に改変が成され得、他の実施例が可能である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【外国語明細書】