特許 7026531 半導体装置、半導体システム、及び、制御システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-02-17

(45)【発行日】2022-02-28

(54)【発明の名称】半導体装置、半導体システム、及び、制御システム

(51)【国際特許分類】

   H02M 1/08 20060101AFI20220218BHJP

   H03K 17/16 20060101ALI20220218BHJP

【ＦＩ】

H02M1/08 A

H03K17/16 F

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2018030671

(22)【出願日】2018-02-23

(65)【公開番号】P2019146440

(43)【公開日】2019-08-29

【審査請求日】2020-08-12

(73)【特許権者】

【識別番号】302062931

【氏名又は名称】ルネサスエレクトロニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】田島 英幸

【審査官】栗栖 正和

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－２０６６９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１９３７１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２０１６４６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ １／０８

Ｈ０３Ｋ １７／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外部に設けられた負荷に流れる電流の供給を制御する第１ドライブトランジスタと、
前記第１ドライブトランジスタに流れる電流に比例する電流が流れる第１センストランジスタを有し、当該第１センストランジスタに流れる電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部によって検出された電流の値に応じたデューティ比の第１パルス信号を生成する制御部と、
前記第１ドライブトランジスタと前記負荷との間の外部出力端子の電圧がバッテリ電圧である所定電圧に達しているか否かをモニタする電圧モニタと、
前記外部出力端子の電圧が前記所定電圧に達していない場合、前記第１ドライブトランジスタの制御端子に対する電荷の充放電を、前記第１パルス信号に基づいて第１充放電速度で行うとともに、前記外部出力端子の電圧が前記所定電圧に達している場合、前記第１ドライブトランジスタの制御端子に対する電荷の充放電を、前記第１パルス信号に基づいて第１充放電速度よりも速い第２充放電速度で行うプリドライバと、
を備え、
前記第１ドライブトランジスタは、前記バッテリ電圧が供給される電圧供給端子と、前記外部出力端子と、の間に設けられたハイサイドドライバであって、
前記電圧モニタは、前記外部出力端子の電圧が前記所定電圧以上に達しているか否かをモニタするように構成されている、
半導体装置。

【請求項2】

前記プリドライバは、
前記第１ドライブトランジスタの制御端子に対する電荷の充放電を第１パルス信号に基づいて制御する第１スイッチ部と、
前記外部出力端子の電圧が前記所定電圧に達している場合、第１スイッチ部とともに前記第１ドライブトランジスタの制御端子に対する電荷の充放電を第１パルス信号に基づいて制御する第２スイッチ部と、を有する、
請求項１に記載の半導体装置。

【請求項3】

前記第２スイッチ部は、前記第１ドライブトランジスタの制御端子に対する電荷の充放電を前記第１スイッチ部の場合よりも速い充放電速度で行うように構成されている、
請求項２に記載の半導体装置。

【請求項4】

前記第１スイッチ部は、
電源電圧が供給される電源電圧端子と、前記第１ドライブトランジスタの制御端子と、の間に設けられた第１定電流源と、
前記第１定電流源に直列に設けられ、前記第１パルス信号に基づいてオンオフが制御される第１スイッチ素子と、
前記第１ドライブトランジスタの制御端子と、前記外部出力端子と、の間に設けられた第２定電流源と、
前記第２定電流源に直列に設けられ、前記第１パルス信号に基づいて前記第１スイッチ素子と相補的にオンオフが制御される第２スイッチ素子と、を備えた、
請求項２に記載の半導体装置。

【請求項5】

前記第２スイッチ部は、
前記電源電圧端子と前記第１ドライブトランジスタの制御端子との間に設けられ、前記外部出力端子の電圧が前記所定電圧に達している場合、前記第１パルス信号に基づいてオンオフが制御される第３スイッチ素子と、
前記第１ドライブトランジスタの制御端子と前記外部出力端子との間に設けられ、前記外部出力端子の電圧が前記所定電圧に達している場合、前記第１パルス信号に基づいて前記第３スイッチ素子と相補的にオンオフが制御される第４スイッチ素子と、を備えた、
請求項４に記載の半導体装置。

【請求項6】

前記プリドライバは、
電源電圧が供給される電源電圧端子と、前記第１ドライブトランジスタの制御端子と、の間に設けられ、前記電圧モニタによるモニタ結果に応じた値の電流が流れる第１定電流源と、
前記第１定電流源に直列に設けられ、前記第１パルス信号に基づいてオンオフが制御される第１スイッチ素子と、
前記第１ドライブトランジスタの制御端子と、前記外部出力端子と、の間に設けられ、前記電圧モニタによるモニタ結果に応じた値の電流が流れる第２定電流源と、
前記第２定電流源に直列に設けられ、前記第１パルス信号に基づいて前記第１スイッチ素子と相補的にオンオフが制御される第２スイッチ素子と、を備えた、
請求項１に記載の半導体装置。

【請求項7】

前記第１定電流源及び前記第２定電流源は、何れも、前記外部出力端子の電圧が前記所定電圧に達している場合、前記外部出力端子の電圧が前記所定電圧に達していない場合よりも大きな値の電流を流すように構成されている、
請求項６に記載の半導体装置。

【請求項8】

前記電圧モニタは、前記第１ドライブトランジスタの制御端子の電圧をモニタした結果から、前記外部出力端子の電圧が前記所定電圧以上に達しているか否かを判断するように構成されている、
請求項１に記載の半導体装置。

【請求項9】

前記電圧モニタは、
前記外部出力端子の電圧と前記所定電圧とを比較して比較結果をモニタ結果として出力するコンパレータを有する、
請求項１に記載の半導体装置。

【請求項10】

前記電圧モニタは、
クランプ電圧以下の前記外部出力端子の電圧を前記クランプ電圧にクランプするクランプ回路と、
前記クランプ回路の出力電圧をレベルシフトさせてモニタ結果として出力するレベルシフタと、
を有する、請求項１に記載の半導体装置。

【請求項11】

前記第１ドライブトランジスタのオンオフの切り替わりに応じたタイミングで前記電流検出部の検出電流をサンプリングして所定期間ホールドするサンプルホールド回路をさらに備えた
請求項１に記載の半導体装置。

【請求項12】

前記負荷は、ソレノイドバルブである、
請求項１に記載の半導体装置。

【請求項13】

前記負荷は、インダクタを含む、
請求項１に記載の半導体装置。

【請求項14】

請求項１に記載の半導体装置と、
前記半導体装置によって駆動される前記負荷と、
を備えた、半導体システム。

【請求項15】

請求項１に記載の半導体装置と、
前記半導体装置によって駆動される前記負荷であるソレノイドバルブと、
エンジンと、
前記ソレノイドバルブの電磁力によって前記エンジンの駆動力の伝達を制御するクラッチと、
前記クラッチを介して前記エンジンから伝達された駆動力を、走行状態に応じた回転数及びトルクに変化させてタイヤを回転させるトランスミッションと、
を備えた制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は半導体装置、半導体システム及び制御システムに関し、例えば電流検出精度を向上させるのに適した半導体装置、半導体システム及び制御システムに関する。

【背景技術】

【0002】

自動車には、クラッチの開閉を制御するソレノイドバルブに対する電流の供給を制御する電子制御ユニット（半導体装置）が搭載されている。電子制御ユニットは、ソレノイドバルブに対する電流の供給を制御してクラッチの開閉を制御することにより、自動車の発進、停止、変速時にエンジンの駆動力をトランスミッションに伝えたり遮断したりしている。ここで、電子制御ユニットは、ソレノイドバルブに対する電流の供給を精度良く制御することにより、クラッチの開閉を正確に行う必要がある。

【0003】

そのため、電子制御ユニットには、ソレノイドドライバから出力される電流の値が正常値を示しているか否かを検出する電流検出回路が設けられている。当然ながら、この電流検出回路には、高精度に電流を検出することが求められている。

【0004】

電流検出精度の高い電流検出回路としては、シャント抵抗を用いてドライバに流れる電流を検出する電流検出回路が知られている。しかしながら、シャント抵抗方式の電流検出回路では、回路規模が増大してしまうという問題があった。

【0005】

このような問題に対する解決策が特許文献１に開示されている。特許文献１には、ドライバに流れる電流に比例する電流が流れるセンストランジスタを用いて当該ドライバに流れる電流を検出する電流検出回路の構成が開示されている。それにより、回路規模の増大が抑制される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】米国特許第６３７７０３４号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１の構成では、ドライバに流れる電流を精度良く検出することができないという問題があった。その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0008】

一実施の形態によれば、半導体装置は、外部に設けられた負荷に流れる電流の供給を制御する第１ドライブトランジスタと、前記第１ドライブトランジスタに流れる電流に比例する電流が流れる第１センストランジスタを有し、当該第１センストランジスタに流れる電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部によって検出された電流の値に応じたデューティ比の第１パルス信号を生成する制御部と、前記第１ドライブトランジスタと前記負荷との間の外部出力端子の電圧が所定電圧に達しているか否かをモニタする電圧モニタと、前記外部出力端子の電圧が前記所定電圧に達していない場合、前記第１ドライブトランジスタの制御端子に対する電荷の充放電を、前記第１パルス信号に基づいて第１充放電速度で行うとともに、前記外部出力端子の電圧が前記所定電圧に達している場合、前記第１ドライブトランジスタの制御端子に対する電荷の充放電を、前記第１パルス信号に基づいて第１充放電速度よりも速い第２充放電速度で行うプリドライバと、を備える。

【発明の効果】

【0009】

前記一実施の形態によれば、電流検出精度を向上させることが可能な半導体装置及び半導体システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施の形態１にかかる電子制御ユニットが搭載された自動車の外観図である。

【図2】実施の形態１にかかる電子制御ユニットの構成例を示すブロック図である。

【図3】図２に示す電子制御ユニットの具体的な構成例を示す図である。

【図4】電圧モニタの第１の具体的な構成例を示す図である。

【図5】電圧モニタの第２の具体的な構成例を示す図である。

【図6】図５に示す電圧モニタの動作を示すタイミングチャートである。

【図7】図３に示す電子制御ユニットの構成要素のうち駆動部及び駆動補助部を示した図である。

【図8】図３に示す電子制御ユニットの動作を示すタイミングチャートである。

【図9】実施の形態１にかかる電子制御ユニットの第１変形例を示す図である。

【図10】図９に示す電子制御ユニットの動作を示すタイミングチャートである。

【図11】実施の形態１にかかる電子制御ユニットの第２変形例を示すブロック図である。

【図12】実施の形態２にかかる電子制御ユニットの構成例を示すブロック図である。

【図13】図１２に示す電子制御ユニットの動作を示すタイミングチャートである。

【図14】実施の形態３にかかる電子制御ユニットの具体的な構成例の一部を示す図である。

【図15】図１４に示す電子制御ユニットの動作を示すタイミングチャートである。

【図16】実施の形態４にかかる電子制御ユニットの具体的な構成例の一部を示す図である。

【図17】図１６に示す電子制御ユニットの動作を示すタイミングチャートである。

【図18】実施の形態５にかかる電子制御ユニットの具体的な構成例の一部を示す図である。

【図19】実施の形態１に至る前の構想に係る電子制御ユニットの構成例を示すブロック図である。

【図20】図１９に示す電子制御ユニットの具体的な構成例を示す図である。

【図21】図２０に示す電子制御ユニットの動作を示すタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、様々な処理を行う機能ブロックとして図面に記載される各要素は、ハードウェア的には、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、メモリ、その他の回路で構成することができ、ソフトウェア的には、メモリにロードされたプログラムなどによって実現される。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは当業者には理解されるところであり、いずれかに限定されるものではない。なお、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。

【0012】

また、上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ ＰＲＯＭ）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

【0013】

＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１にかかる電子制御ユニット（ＥＣＵ；Electronic Control Unit）が搭載された自動車の外観図である。

【0014】

図１に示すように、自動車には、例えば、エンジン１０１、クラッチ１０２、トランスミッション１０３、ディファレンシャルギア１０４、タイヤ１０５、ソレノイドバルブ（負荷）１０６、及び、電子制御ユニット（半導体装置）１が搭載されている。

【0015】

例えば、電子制御ユニット１は、ソレノイドバルブ１０６に対する電流の供給を制御する。ソレノイドバルブ１０６は、ソレノイドドライバから供給された電流をインダクタ等によって電磁力に変換した後、その電磁力を用いてクラッチ１０２の開閉を制御する。それにより、自動車の発進、停止、変速時におけるエンジン１０１の駆動力のトランスミッション１０３への伝達が制御される。トランスミッション１０３は、エンジン１０１の駆動力を、走行状態に応じた回転数及びトルクに変化させた後、ディファレンシャルギア１０４に伝達し、タイヤ１０５を回転させる。

【0016】

ここで、電子制御ユニット１は、ソレノイドバルブ１０６に対する電流の供給を精度良く制御することにより、クラッチ１０２の開閉を正確に行う必要がある。そのため、電子制御ユニット１には、ソレノイドドライバから出力される電流の値が正常値を示しているか否かを検出する電流検出部が設けられている。当然ながら、この電流検出部には、高精度に電流を検出することが求められている。

【0017】

（発明者による事前検討）
上述した自動車に搭載された電子制御ユニット１の詳細について説明する前に、まず、本発明者が事前検討した電子制御ユニット５０について、図１９～図２１を用いて説明する。

【0018】

（電子制御ユニット５０の構成）
図１９は、実施の形態１に至る前の構想に係る電子制御ユニット５０の構成例を示すブロック図である。なお、図１９には、電子制御ユニット５０によって電流の供給が制御される負荷Ｌｄ１も示されている。

【0019】

図１９に示すように、電子制御ユニット５０は、負荷Ｌｄ１を駆動する駆動部５１と、駆動部５１の出力電流を検出する電流検出部５２と、電流検出部５２の検出結果に基づいて駆動部５１による負荷Ｌｄ１の駆動を制御する制御部５３と、を備える。

【0020】

図２０は、図１９に示す電子制御ユニット５０の具体的な構成例を示す図である。
図２０に示すように、電子制御ユニット５０では、駆動部５１が、ドライブトランジスタＭＮ５１と、ドライブトランジスタＭＮ５２と、を有し、電流検出部５２が、センストランジスタＴｒ５１と、センストランジスタＴｒ５２と、電流モニタ５２１と、を有する。

【0021】

ドライブトランジスタＭＮ５１は、例えば高耐圧のＮチャネルＭＯＳトランジスタであって、ハイサイドドライバとして用いられる。具体的には、ドライバトランジスタＭＮ５１は、制御部５３から出力されたパルス信号ＨＳに基づいて、バッテリ電圧Ｖｂａｔが供給される電圧供給端子ＩＮと、負荷Ｌｄ１に接続された外部出力端子ＯＵＴと、の間に流れる電流を制御する。

【0022】

ドライブトランジスタＭＮ５２は、例えば高耐圧のＮチャネルＭＯＳトランジスタであって、ローサイドドライバとして用いられる。具体的には、ドライブトランジスタＭＮ５２は、制御部５３から出力されたパルス信号ＬＳに基づいて、外部出力端子ＯＵＴと、基準電圧ＧＮＤが供給される基準電圧端子（以下、基準電圧端子ＧＮＤと称す）と、の間に流れる電流を制御する。

【0023】

負荷Ｌｄ１は、例えばインダクタを有するソレノイドバルブ１０６であって、駆動部５１から供給される電流を、電磁力に変換する。ソレノイドバルブ１０６は、その電磁力を用いて油圧を制御し、これによりクラッチ１０２の開閉を制御する。

【0024】

センストランジスタＴｒ５１は、ドライブトランジスタＭＮ５１と同じく高耐圧のＮチャネルＭＯＳトランジスタによって構成されている。例えば、センストランジスタＴｒ５１のトランジスタサイズは、ドライブトランジスタＭＮ５１のトランジスタサイズの１／１０００倍である。

【0025】

具体的には、センストランジスタＴｒ５１では、ドレインが電圧供給端子ＩＮに接続され、ソースが電流モニタ５２１に接続され、ゲートにパルス信号ＨＳが供給されている。そのため、センストランジスタＴｒ５１のソース－ドレイン間には、ドライブトランジスタＭＮ５１のソース－ドレイン間に流れる電流に比例する電流（具体的には、１／１０００倍の電流）が流れる。

【0026】

センストランジスタＴｒ５２は、ドライブトランジスタＭＮ５２と同じく高耐圧のＮチャネルＭＯＳトランジスタによって構成されている。例えば、センストランジスタＴｒ５２のトランジスタサイズは、ドライブトランジスタＭＮ５２のトランジスタサイズの１／１０００倍である。

【0027】

具体的には、センストランジスタＴｒ５２では、ドレインが外部出力端子ＯＵＴに接続され、ソースが電流モニタ５２１に接続され、ゲートにパルス信号ＬＳが供給されている。そのため、センストランジスタＴｒ５２のソース－ドレイン間には、ドライブトランジスタＭＮ５２のソース－ドレイン間に流れる電流に比例する電流（具体的には、１／１０００倍の電流）が流れる。

【0028】

電流モニタ５２１は、センストランジスタＴｒ５１，Ｔｒ５２のそれぞれに流れる電流をモニタする。電流モニタ５２１によるモニタ結果は、電流検出部５２の検出結果として出力される。

【0029】

制御部５３は、パルス信号ＨＳ，ＬＳを用いてドライブトランジスタＭＮ５１，ＭＮ５２を交互に駆動する。ここで、制御部５３は、電流検出部５２による検出結果に基づいて、パルス信号ＨＳ，ＬＳのデューティ比を制御する。それにより、ドライブトランジスタＭＮ５１，ＭＮ５２の駆動期間が調整される。

【0030】

（電子制御ユニット５０の動作）
続いて、電子制御ユニット５０の動作を、図２１を用いて説明する。
図２１は、電子制御ユニット５０の動作を示すタイミングチャートである。

【0031】

図２１に示すように、まず、パルス信号ＨＳがＬレベルの状態で、パルス信号ＬＳがＨレベルからＬレベルに切り替わる（時刻ｔ５１）。それにより、ドライブトランジスタＭＮ５２のゲート－ソース間電圧Ｖｇｓが閾値電圧Ｖｔｈを下回るため、ドライブトランジスタＭＮ５２はオンからオフに切り替わる（時刻ｔ５１）。このとき、ドライブトランジスタＭＮ５２はオフするが、ドライブトランジスタＭＮ５２のドレイン－ソース間に形成されたボディダイオードに負荷Ｌｄ１のインダクタによって生成された回生電流が流れるため、外部出力端子ＯＵＴの電圧Ｖｏは、基準電圧ＧＮＤからボディダイオードの降下電圧分だけ低い値までさらに低下する。

【0032】

その後、パルス信号ＬＳがＬレベルの状態で、パルス信号ＨＳがＬレベルからＨレベルに切り替わる（時刻ｔ５２）。それにより、ドライブトランジスタＭＮ５１のゲート－ソース間電圧Ｖｇｓが上昇し始める（時刻ｔ５２）。その後、ドライブトランジスタＭＮ５１のゲート－ソース間電圧Ｖｇｓが閾値電圧Ｖｔｈまで上昇すると、ドライブトランジスタＭＮ５１はオフからオンに切り替わる（時刻ｔ５３）。それにより、負荷Ｌｄ１に流れる電流の経路は、ドライブトランジスタＭＮ５２の経路からドライブトランジスタＭＮ５１の経路に切り替わる。このとき、ドライブトランジスタＭＮ５２に電流が流れなくなるためセンストランジスタＴｒ５２によって検出される電流が０になるのに対し、ドライブトランジスタＭＮ５１に流れる電流が上昇し始めるためセンストランジスタＴｒ５１によって検出される電流は上昇し始める。

【0033】

ドライブトランジスタＭＮ５１がオフからオンに切り替わると、外部出力端子ＯＵＴの電圧Ｖｏはバッテリ電圧Ｖｂａｔに向けて上昇し始める（時刻ｔ５３）。ここで、電圧Ｖｏがバッテリ電圧Ｖｂａｔに達するまでの期間中（時刻ｔ５３～ｔ５４）、ドライブトランジスタＭＮ５１のゲート－ソース間容量Ｃｇｓは見かけ上変化しない。そのため、ドライブトランジスタＭＮ５１のゲート－ソース間電圧Ｖｇｓはほとんど変化しない（時刻ｔ５３～ｔ５４）。その後、電圧Ｖｏがバッテリ電圧Ｖｂａｔに達すると（時刻ｔ５４）、ドライブトランジスタＭＮ５１のゲート－ソース間容量Ｃｇｓが充電され始めるため、ドライブトランジスタＭＮ５１のゲート－ソース間電圧Ｖｇｓは、再び上昇を開始し（時刻ｔ５４）、Ｈレベルに相当する上限電圧で安定する（時刻ｔ５５）。

【0034】

ここで、ドライブトランジスタＭＮ５１がオフからオンに切り替わってから、ドライブトランジスタＭＮ５１がフルオンする直前までの期間（時刻ｔ５３～ｔ５５）では、ドライブトランジスタＭＮ５１及びセンストランジスタＴｒ５１のそれぞれに流れる電流の比が所望の比になっていないため、電流検出部５２は精度良く電流検出を行うことができない。

【0035】

その後、一定期間が経過すると、パルス信号ＬＳがＬレベルの状態で、パルス信号ＨＳがＨレベルからＬレベルに切り替わる（時刻ｔ５６）。それにより、ドライブトランジスタＭＮ５１のゲート－ソース間容量Ｃｇｓが放電され始めるため、ドライブトランジスタＭＮ５１のゲート－ソース間電圧Ｖｇｓは低下し始める（時刻ｔ５６）。その後、ドライブトランジスタＭＮ５１のゲート－ソース間電圧Ｖｇｓが閾値電圧Ｖｔｈを下回ると、ドライブトランジスタＭＮ５１はオンからオフに切り替わる（時刻ｔ５７）。それにより、電圧Ｖｏは下降し始める（時刻ｔ５７）。ここで、電圧Ｖｏが基準電圧ＧＮＤにまで下降している期間中（時刻ｔ５７～ｔ５８）、ドライブトランジスタＭＮ５１のゲート－ソース間容量Ｃｇｓは見かけ上変化しない。そのため、ドライブトランジスタＭＮ５１のゲート－ソース間電圧Ｖｇｓはほとんど変化しない。その後、電圧Ｖｏが基準電圧ＧＮＤに達すると（時刻ｔ５８）、ドライブトランジスタＭＮ５１のゲート－ソース間容量Ｃｇｓが放電され始めるため、ドライブトランジスタＭＮ５１のゲート－ソース間電圧Ｖｇｓは、再び下降を開始し（時刻ｔ５８）、Ｌレベルに相当する電圧で安定する（時刻ｔ５９）。

【0036】

ここで、ドライブトランジスタＭＮ５１がフルオン状態からオフに遷移し始めてから、ドライブトランジスタＭＮ５１がオンからオフに切り替わるまでの期間（時刻ｔ５６～ｔ５８）では、ドライブトランジスタＭＮ５１及びセンストランジスタＴｒ５１のそれぞれに流れる電流の比が所望の比になっていないため、電流検出部５２は精度良く電流検出を行うことができない。

【0037】

その後、ドライブトランジスタＭＮ５１に流れる電流が０になるが、ドライブトランジスタＭＮ５２のドレイン－ソース間に形成されたボディダイオードに負荷Ｌｄ１のインダクタによって生成された回生電流が流れるため、外部出力端子ＯＵＴの電圧Ｖｏは、基準電圧ＧＮＤからボディダイオードの降下電圧分だけ低い値までさらに低下する（時刻ｔ５８～ｔ６０）。

【0038】

その後、パルス信号ＨＳがＬレベルの状態で、パルス信号ＬＳがＬレベルからＨレベルに切り替わる（時刻ｔ６０）。それにより、ドライブトランジスタＭＮ５２がオフからオンに切り替わるため、外部出力端子ＯＵＴの電圧Ｖｏは、基準電圧ＧＮＤレベルを示す。

【0039】

電子制御ユニット５０では、このような動作が繰り返される。そして、制御部５３は、電流検出部５２による検出結果に基づいて、パルス信号ＨＳ，ＬＳのデューティ比を制御する。それにより、ドライブトランジスタＭＮ５１，ＭＮ５２の駆動期間が調整される。

【0040】

以上に説明したように、電子制御ユニット５０では、ドライブトランジスタＭＮ５１がオフからオンに切り替わってから、ドライブトランジスタＭＮ５１がフルオンする直前までの期間（時刻ｔ５３～ｔ５５）、及び、ドライブトランジスタＭＮ５１がフルオン状態からオフに遷移し始めてから、ドライブトランジスタＭＮ５１がオンからオフに切り替わるまでの期間（時刻ｔ５６～ｔ５８）において、電流検出部５２が精度良く電流検出を行うことができないという問題があった。

【0041】

なお、ドライブトランジスタＭＮ５１のゲート－ソース間電圧Ｖｇｓが一定の値を示すプラトー期間（例えば、時刻ｔ５３～ｔ５４、時刻ｔ５７～ｔ５８）では、外部出力端子ＯＵＴの電圧Ｖｏの立ち上がり及び立ち下がり変化による電磁放射ノイズの発生を防ぐため、電圧Ｖｏの立ち上がり及び立ち下がりのスルーレートは緩やかになるように制限される。特に、負荷Ｌｄ１がソレノイドバルブ１０６の場合、負荷Ｌｄ１と電子制御ユニット５０とが離れているため、負荷Ｌｄ１と電子制御ユニット５０とをつなぐ配線がアンテナとなってノイズを放射しやすい状態になっており、スルーレートを制限する対策は必須となっている。そのため、プラトー期間を短縮することは実質的に困難である。

【0042】

そこで、ドライブトランジスタのオフからオン及びオンからオフへの遷移期間のうち、ドライブトランジスタのゲート－ソース間電圧Ｖｇｓが一定の値を示すプラトー期間以外の期間を短縮させて、精度良く電流検出を行うことのできない期間を短縮させることにより、電流検出部による電流検出精度を向上させた、実施の形態１にかかる電子制御ユニット１が見出された。

【0043】

（実施の形態１にかかる電子制御ユニット１）
図２は、実施の形態１に係る電子制御ユニット（半導体装置）１の構成例を示すブロック図である。なお、図２には、電子制御ユニット１によって電流の供給が制御される負荷Ｌｄ１も示されている。

【0044】

図２に示すように、電子制御ユニット１は、負荷Ｌｄ１を駆動する駆動部１１と、駆動部１１の出力電流を検出する電流検出部１２と、電流検出部１２の検出結果に基づいて駆動部１１による負荷Ｌｄ１の駆動を制御する制御部１３と、駆動部１１による負荷Ｌｄ１の駆動を補助する駆動補助部１４と、を備える。また、駆動補助部１４は、電圧モニタ１４１と、プリドライバ１４２と、を有する。

【0045】

図３は、図２に示す電子制御ユニット１の具体的な構成例を示す図である。
図３に示すように、電子制御ユニット１では、駆動部１１が、ドライブトランジスタＭＮ１と、ドライブトランジスタＭＮ２と、を有し、電流検出部１２が、センストランジスタＴｒ１と、センストランジスタＴｒ２と、電流モニタ１２１と、を有する。さらに、駆動補助部１４に設けられたプリドライバ１４２は、定電流源Ｉｄ１１，Ｉｄ１２と、スイッチ素子ＳＷ１１，ＳＷ１２と、スイッチ素子ＳＷ１３，ＳＷ１４と、論理積回路（以下ＡＮＤ回路と称す）ＡＤ１１，ＡＤ１２と、インバータＩＶ１１と、を有する。なお、定電流源Ｉｄ１１，Ｉｄ１２と、スイッチ素子ＳＷ１１，ＳＷ１２とによって第１のスイッチ部が構成される。スイッチ素子ＳＷ１３，ＳＷ１４によって第２のスイッチ部が構成される。

【0046】

ドライブトランジスタＭＮ１は、例えば高耐圧のＮチャネルＭＯＳトランジスタであって、ハイサイドドライバとして用いられる。具体的には、ドライブトランジスタＭＮ１は、制御部１３から出力されたパルス信号ＨＳに基づいて、バッテリ電圧が供給される電圧供給端子ＩＮと、負荷Ｌｄ１に接続された外部出力端子ＯＵＴと、の間に流れる電流を制御する。

【0047】

ドライブトランジスタＭＮ２は、例えば高耐圧のＮチャネルＭＯＳトランジスタであって、ローサイドドライバとして用いられる。具体的には、ドライブトランジスタＭＮ２は、制御部１３から出力されたパルス信号ＬＳに基づいて、外部出力端子ＯＵＴと、接地電圧等の基準電圧ＧＮＤが供給される基準電圧端子（以下、基準電圧端子ＧＮＤと称す）と、の間に流れる電流を制御する。

【0048】

負荷Ｌｄ１は、例えばインダクタを有するソレノイドバルブ１０６であって、駆動部１１から供給される電流を、電磁力に変換する。ソレノイドバルブ１０６は、その電磁力を用いて油圧を制御し、これによりクラッチ１０２の開閉を制御する。ここで、負荷Ｌｄ１は、電子制御ユニット１ｅの外部出力端子ＯＵＴと、基準電圧端子ＧＮＤと、の間に設けられている。そのため、本例では、ハイサイドドライバであるドライブトランジスタＭＮ１が負荷Ｌｄ１の駆動に用いられ、ローサイドドライバであるドライブトランジスタＭＮ２が負荷Ｌｄ１の回生電流の放出に用いられる。

【0049】

センストランジスタＴｒ１は、ドライブトランジスタＭＮ１と同じく高耐圧のＮチャネルＭＯＳトランジスタによって構成されている。例えば、センストランジスタＴｒ５１のトランジスタサイズは、ドライブトランジスタＭＮ５１のトランジスタサイズの１／１０００倍である。

【0050】

具体的には、センストランジスタＴｒ１では、ドレインが電圧供給端子ＩＮに接続され、ソースが電流モニタ１２１に接続され、ゲートにパルス信号ＨＳが供給されている。そのため、センストランジスタＴｒ１のソース－ドレイン間には、ドライブトランジスタＭＮ１のソース－ドレイン間に流れる電流に比例する電流（具体的には、１／１０００倍の電流）が流れる。

【0051】

センストランジスタＴｒ２は、ドライブトランジスタＭＮ２と同じく高耐圧のＮチャネルＭＯＳトランジスタによって構成されている。例えば、センストランジスタＴｒ２のトランジスタサイズは、ドライブトランジスタＭＮ２のトランジスタサイズの１／１０００倍である。

【0052】

具体的には、センストランジスタＴｒ２では、ドレインが外部出力端子ＯＵＴに接続され、ソースが電流モニタ１２１に接続され、ゲートにパルス信号ＬＳが供給されている。そのため、センストランジスタＴｒ２のソース－ドレイン間には、ドライブトランジスタＭＮ２のソース－ドレイン間に流れる電流に比例する電流（具体的には、１／１０００倍の電流）が流れる。

【0053】

電流モニタ１２１は、センストランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のそれぞれに流れる電流をモニタする。電流モニタ１２１によるモニタ結果は、電流検出部１２の検出結果として出力される。

【0054】

制御部１３は、パルス信号ＨＳ，ＬＳを用いてドライブトランジスタＭＮ１，ＭＮ２を交互に駆動する。ここで、制御部１３は、電流検出部１２による検出結果に基づいて、パルス信号ＨＳ，ＬＳのデューティ比を制御する。それにより、ドライブトランジスタＭＮ１，ＭＮ２の駆動期間が調整される。

【0055】

電圧モニタ１４１は、外部出力端子ＯＵＴの電圧Ｖｏをモニタする。

【0056】

（電圧モニタ１４１の第１の具体的構成例）
図４は、電圧モニタ１４１の第１の具体的な構成例を電圧モニタ１４１ａとして示す図である。図４に示すように、電圧モニタ１４１ａは、コンパレータＣＭＰ１を備える。

【0057】

コンパレータＣＭＰ１は、外部出力端子ＯＵＴの電圧Ｖｏと、バッテリ電圧Ｖｂａｔと、を比較して、その比較結果をモニタ結果ＶｏＣＬＰとして出力する。例えば、コンパレータＣＭＰ１は、外部出力端子ＯＵＴの電圧Ｖｏがバッテリ電圧Ｖｂａｔを下回る場合、Ｌレベルのモニタ結果ＶｏＣＬＰを出力し、外部出力端子ＯＵＴの電圧Ｖｏがバッテリ電圧Ｖｂａｔに達した場合、Ｈレベルのモニタ結果ＶｏＣＬＰを出力する。

【0058】

なお、本実施の形態では、コンパレータＣＭＰ１が、外部出力端子ＯＵＴの電圧Ｖｏと、バッテリ電圧Ｖｂａｔと、を比較する場合を例に説明するが、これに限られない。コンパレータＣＭＰ１は、外部出力端子ＯＵＴの電圧Ｖｏと、バッテリ電圧Ｖｂａｔより低い任意の所定電圧と、を比較するように構成されていてもよい。また、コンパレータＣＭＰ１は、ヒステリシス特性を持つように構成されてもよい。それにより、チャタリングによるモニタ結果ＶｏＣＬＰの変動を抑制することができる。

【0059】

（電圧モニタ１４１の第２の具体的構成例）
図５は、電圧モニタ１４１の第２の具体的な構成例を電圧モニタ１４１ｂとして示す図である。図６は、電圧モニタ１４１ｂの動作を示すタイミングチャートである。

【0060】

電圧モニタ１４１ｂは、クランプ回路１４１１と、レベルシフタ１４１２と、を備える。クランプ回路１４１１は、クランプ電圧以下の外部出力端子ＯＵＴの電圧Ｖｏをクランプ電圧にクランプする。具体的には、クランプ回路１４１１は、バッテリ電圧Ｖｂａｔよりも電源電圧ＶＤＤ（＝３．３Ｖ）だけ低い電圧（即ち、Ｖｂａｔ－３．３Ｖ）以下の電圧ＶｏをＶｂａｔ－３．３Ｖにクランプする。レベルシフタ１４１２は、クランプ回路１４１１の出力電圧を、基準電圧ＧＮＤレベル、及び、電源電圧ＶＤＤレベル（＝３．３Ｖ）の何れかにレベルシフトさせて、モニタ結果ＶｏＣＬＰとして出力する。

【0061】

図３に戻り説明を続ける。
プリドライバ１４２において、定電流源Ｉｄ１１及びスイッチ素子ＳＷ１１は、電源電圧ＶＤＤが供給される電源電圧端子（以下、電源電圧端子ＶＤＤと称す）と、ドライブトランジスタＭＮ１のゲートと、の間に直列に設けられている。スイッチ素子ＳＷ１１は、パルス信号ＨＳに基づいてオンオフの切り替えを行う。定電流源Ｉｄ１２及びスイッチ素子ＳＷ１２は、ドライブトランジスタＭＮ１のゲート及びソース（外部出力端子ＯＵＴ）間に直列に設けられている。スイッチ素子ＳＷ１２は、パルス信号ＨＳをインバータＩＶ１１によって反転させた信号に基づいてオンオフの切り替えを行う。

【0062】

例えば、パルス信号ＨＳがＨレベルの場合、スイッチ素子ＳＷ１１がオンし、スイッチ素子ＳＷ１２がオフするため、ドライブトランジスタＭＮ１のゲートには、定電流源Ｉｄ１１からスイッチ素子ＳＷ１１を介して電荷が蓄積される。それにより、ドライブトランジスタＭＮ１はオフからオンに切り替わる。他方、パルス信号ＨＳがＬレベルの場合、スイッチ素子ＳＷ１１がオフし、スイッチ素子ＳＷ１２がオンするため、ドライブトランジスタＭＮ１のゲートに蓄積された電荷は、スイッチ素子ＳＷ１２及び定電流源Ｉｄ１２を介して、外部出力端子ＯＵＴに放電される。それにより、ドライブトランジスタＭＮ１はオンからオフに切り替わる。

【0063】

ＡＮＤ回路ＡＤ１１は、モニタ結果ＶｏＣＬＰと、パルス信号ＨＳと、の論理積を出力する。ＡＮＤ回路ＡＤ１２は、モニタ結果ＶｏＣＬＰと、パルス信号ＨＳの反転信号と、の論理積を出力する。スイッチ素子ＳＷ１３は、電源電圧端子ＶＤＤと、ドライブトランジスタＭＮ１のゲートと、の間に設けられ、ＡＮＤ回路ＡＤ１１の出力に基づいてオンオフの切り替えを行う。スイッチ素子ＳＷ１４は、ドライブトランジスタＭＮ１のゲート及びソース（外部出力端子ＯＵＴ）間に設けられ、ＡＮＤ回路ＡＤ１２の出力に基づいてオンオフの切り替えを行う。

【0064】

例えば、外部出力端子ＯＵＴの電圧Ｖｏがバッテリ電圧Ｖｂａｔを下回っている場合、電圧モニタ１４１からＬレベルのモニタ結果ＶｏＣＬＰが出力されるため、ＡＮＤ回路ＡＤ１１，ＡＤ１２は、パルス信号ＨＳに関わらずＬレベルの信号を出力する。それにより、スイッチ素子ＳＷ１３，ＳＷ１４は何れもオフする。このとき、第２のスイッチ部によるドライブトランジスタＭＮ１のゲートに対する電荷の充放電は行われない。

【0065】

それに対し、外部出力端子ＯＵＴの電圧Ｖｏがバッテリ電圧Ｖｂａｔに達している場合、電圧モニタ１４１からＨレベルのモニタ結果ＶｏＣＬＰが出力されるため、ＡＮＤ回路ＡＤ１１，ＡＤ１２は、それぞれパルス信号ＨＳ及びその反転信号をそのまま出力する。

【0066】

具体的には、外部出力端子ＯＵＴの電圧Ｖｏがバッテリ電圧Ｖｂａｔに達している場合において、パルス信号ＨＳがＨレベルの場合、ＡＮＤ回路ＡＤ１１はＨレベルの信号を出力し、ＡＮＤ回路ＡＤ１２はＬレベルの信号を出力する。それにより、スイッチ素子ＳＷ１３がオンし、スイッチ素子ＳＷ１４がオフするため、ドライブトランジスタＭＮ１のゲートには、スイッチ素子ＳＷ１３を介して、スイッチ素子ＳＷ１１の場合よりも速い充放電速度で電荷が蓄積される。それにより、ドライブトランジスタＭＮ１は急速にオフからオンに切り替わる。

【0067】

他方、外部出力端子ＯＵＴの電圧Ｖｏがバッテリ電圧Ｖｂａｔに達している場合、パルス信号ＨＳがＬレベルの場合、ＡＮＤ回路ＡＤ１１はＬレベルの信号を出力し、ＡＮＤ回路ＡＤ１２はＨレベルの信号を出力する。それにより、スイッチ素子ＳＷ１３がオフし、スイッチ素子ＳＷ１４がオンするため、ドライブトランジスタＭＮ１のゲートに蓄積された電荷は、スイッチ素子ＳＷ１４を介して、スイッチ素子ＳＷ１２の場合よりも速い充放電速度で、外部出力端子ＯＵＴに放電される。それにより、ドライブトランジスタＭＮ１は急速にオンからオフに切り替わる。

【0068】

（電子制御ユニット１の動作）
続いて、電子制御ユニット１の動作を、図７及び図８を用いて説明する。図７は、図３に示す電子制御ユニット１の構成要素のうち駆動部１１及び駆動補助部１４を示した図である。図８は、電子制御ユニット１の動作を示すタイミングチャートである。

【0069】

まず、パルス信号ＨＳがＬレベルの状態で、パルス信号ＬＳがＨレベルからＬレベルに切り替わる（時刻ｔ１１）。それにより、ドライブトランジスタＭＮ２のゲート－ソース間電圧Ｖｇｓが閾値電圧Ｖｔｈを下回るため、ドライブトランジスタＭＮ２はオンからオフに切り替わる（時刻ｔ１１）。このとき、ドライブトランジスタＭＮ２はオフするが、ドライブトランジスタＭＮ２のドレイン－ソース間に形成されたボディダイオードに負荷Ｌｄ１のインダクタによって生成された回生電流が流れるため、外部出力端子ＯＵＴの電圧Ｖｏは、基準電圧ＧＮＤからボディダイオードの降下電圧分だけ低い値までさらに低下する。

【0070】

その後、パルス信号ＬＳがＬレベルの状態で、パルス信号ＨＳがＬレベルからＨレベルに切り替わる（時刻ｔ１２）。それにより、ドライブトランジスタＭＮ１のゲート－ソース間電圧Ｖｇｓが上昇し始める（時刻ｔ１２）。その後、ドライブトランジスタＭＮ１のゲート－ソース間電圧Ｖｇｓが閾値電圧Ｖｔｈまで上昇すると、ドライブトランジスタＭＮ１はオフからオンに切り替わる（時刻ｔ１３）。それにより、負荷Ｌｄ１に流れる電流の経路は、ドライブトランジスタＭＮ２の経路からドライブトランジスタＭＮ１の経路に切り替わる。このとき、ドライブトランジスタＭＮ２に電流が流れなくなるためセンストランジスタＴｒ２によって検出される電流が０になるのに対し、ドライブトランジスタＭＮ１に流れる電流が上昇し始めるためセンストランジスタＴｒ１によって検出される電流は上昇し始める。

【0071】

ドライブトランジスタＭＮ１がオフからオンに切り替わると、外部出力端子ＯＵＴの電圧Ｖｏはバッテリ電圧Ｖｂａｔに向けて上昇し始める（時刻ｔ１３）。ここで、電圧Ｖｏがバッテリ電圧Ｖｂａｔに達するまでの期間中（時刻ｔ１３～ｔ１４）、ドライブトランジスタＭＮ１のゲート－ソース間容量Ｃｇｓは見かけ上変化しない。そのため、ドライブトランジスタＭＮ１のゲート－ソース間電圧Ｖｇｓはほとんど変化しない（時刻ｔ１３～ｔ１４）。その後、電圧Ｖｏがバッテリ電圧Ｖｂａｔに達すると（時刻ｔ１４）、ドライブトランジスタＭＮ１のゲート－ソース間容量Ｃｇｓが充電され始めるため、ドライブトランジスタＭＮ１のゲート－ソース間電圧Ｖｇｓは、再び上昇を開始し（時刻ｔ１４）、Ｈレベルに相当する上限電圧で安定する（時刻ｔ１５）。

【0072】

ここで、ドライブトランジスタＭＮ１がオフからオンに切り替わってから、ドライブトランジスタＭＮ１がフルオンする直前までの期間（時刻ｔ１３～ｔ１５）では、ドライブトランジスタＭＮ１及びセンストランジスタＴｒ１のそれぞれに流れる電流の比が所望の比になっていないため、電流検出部１２は精度良く電流検出を行うことができない。

【0073】

しかしながら、この期間のうち、ドライブトランジスタＭＮ１のゲート－ソース間電圧Ｖｇｓが一定の値を示す第１プラトー期間（時刻ｔ１３～ｔ１４）では、電圧Ｖｏの立ち上がり変化による電磁放射ノイズの発生を防ぐため、電圧Ｖｏの立ち上がりのスルーレートは緩やかになるように制限されている。そのため、第１プラトー期間を短縮させることは困難である。それに対し、第１プラトー期間が終了してから、ドライブトランジスタＭＮ１がフルオンして第２プラトー期間が始まるまでの期間（時刻ｔ１４～ｔ１５）では、電圧Ｖｏがバッテリ電圧Ｖｂａｔで安定しているため、電圧Ｖｏのスルーレートの制限を考慮する必要はない。そこで、本実施の形態では、第１プラトー期間と第２プラトー期間との間（時刻ｔ１４～ｔ１５）を短縮させることにより、精度良く電流検出を行うことのできない期間を短縮させている。

【0074】

具体的には、電圧Ｖｏがバッテリ電圧Ｖｂａｔに達することによって電圧モニタ１４１がＨレベルのモニタ結果ＶｏＣＬＰを出力している期間（時刻ｔ１４～ｔ１７）のうち、パルス信号ＨＳがＨレベルを示す期間に、第２スイッチ部であるスイッチ素子ＳＷ１３をオンし、スイッチ素子ＳＷ１４をオフする（時刻ｔ１４～ｔ１６）。それにより、ドライブトランジスタＭＮ１のゲートには第１スイッチ部を用いた場合よりも速い充電速度で電荷が蓄積されるため、ドライブトランジスタＭＮ１のゲート－ソース間電圧Ｖｇｓは、急速に上昇する（時刻ｔ１４～ｔ１５）。それにより、第１プラトー期間と第２プラトー期間との間（時刻ｔ１４～ｔ１５）が短縮されるため、精度良く電流検出を行うことのできない期間が短縮される。その結果、電流検出部１２は、電流検出精度を向上させることができる。

【0075】

その後、一定期間が経過すると、パルス信号ＬＳがＬレベルの状態で、パルス信号ＨＳがＨレベルからＬレベルに切り替わる（時刻ｔ１６）。それにより、ドライブトランジスタＭＮ１のゲート－ソース間容量Ｃｇｓが放電され始めるため、ドライブトランジスタＭＮ１のゲート－ソース間電圧Ｖｇｓは低下し始める（時刻ｔ１６）。その後、ドライブトランジスタＭＮ１のゲート－ソース間電圧Ｖｇｓが閾値電圧Ｖｔｈを下回ると、ドライブトランジスタＭＮ１はオンからオフに切り替わる（時刻ｔ１７）。それにより、電圧Ｖｏは下降し始める（時刻ｔ１７）。ここで、電圧Ｖｏが基準電圧ＧＮＤに下降するまで期間中（時刻ｔ１７～ｔ１８）、ドライブトランジスタＭＮ１のゲート－ソース間容量Ｃｇｓは見かけ上変化しない。そのため、ドライブトランジスタＭＮ１のゲート－ソース間電圧Ｖｇｓはほとんど変化しない。その後、電圧Ｖｏが基準電圧ＧＮＤに達すると（時刻ｔ１８）、ドライブトランジスタＭＮ１のゲート－ソース間容量Ｃｇｓが放電され始めるため、ドライブトランジスタＭＮ１のゲート－ソース間電圧Ｖｇｓは、再び下降を開始し（時刻ｔ１８）、Ｌレベルに相当する電圧で安定する（時刻ｔ１９）。

【0076】

ここで、ドライブトランジスタＭＮ１がフルオン状態からオフに遷移し始めてから、ドライブトランジスタＭＮ１がオンからオフに切り替わるまでの期間（時刻ｔ１６～ｔ１８）では、ドライブトランジスタＭＮ１及びセンストランジスタＴｒ１のそれぞれに流れる電流の比が所望の比になっていないため、電流検出部１２は精度良く電流検出を行うことができない。

【0077】

しかしながら、この期間のうち、ドライブトランジスタＭＮ１のゲート－ソース間電圧Ｖｇｓが一定の値を示す第３プラトー期間（時刻ｔ１７～ｔ１８）では、電圧Ｖｏの立ち下がり変化による電磁放射ノイズの発生を防ぐため、電圧Ｖｏの立ち下がりのスルーレートは緩やかになるように制限されている。そのため、第３プラトー期間を短縮させることは困難である。それに対し、第２プラトー期間が終了してから、第３プラトー期間が始まるまでの期間（時刻ｔ１６～ｔ１７）では、電圧Ｖｏがバッテリ電圧Ｖｂａｔで安定しているため、電圧Ｖｏのスルーレートの制限を考慮する必要はない。そこで、本実施の形態では、第２プラトー期間と第３プラトー期間との間（時刻ｔ１６～ｔ１７）の期間を短縮させることにより、精度良く電流検出を行うことのできない期間を短縮させている。

【0078】

具体的には、電圧Ｖｏがバッテリ電圧Ｖｂａｔに達することによって電圧モニタ１４１がＨレベルのモニタ結果ＶｏＣＬＰを出力している期間（時刻ｔ１４～ｔ１７）のうち、パルス信号ＨＳがＬレベルを示す期間に、第２スイッチ部であるスイッチ素子ＳＷ１３をオフし、スイッチ素子ＳＷ１４をオンする（時刻ｔ１６～ｔ１７）。それにより、ドライブトランジスタＭＮ１のゲートに蓄積された電荷は第１スイッチ部を用いた場合よりも速い放電速度で放電される。それにより、ドライブトランジスタＭＮ１のゲート－ソース間電圧Ｖｇｓは、急速に下降する（時刻ｔ１６～ｔ１７）。それにより、第２プラトー期間と第３プラトー期間との間（時刻ｔ１６～ｔ１７）が短縮されるため、精度良く電流検出を行うことのできない期間が短縮される。その結果、電流検出部１２は、電流検出精度を向上させることができる。

【0079】

その後、ドライブトランジスタＭＮ１に流れる電流が０になるが、ドライブトランジスタＭＮ２のドレイン－ソース間に形成されたボディダイオードに負荷Ｌｄ１のインダクタによって生成された回生電流が流れるため、外部出力端子ＯＵＴの電圧Ｖｏは、基準電圧ＧＮＤからボディダイオードの降下電圧分だけ低い値までさらに低下する（時刻ｔ１８～ｔ２０）。

【0080】

その後、パルス信号ＨＳがＬレベルの状態で、パルス信号ＬＳがＬレベルからＨレベルに切り替わる（時刻ｔ２０）。それにより、ドライブトランジスタＭＮ２がオフからオンに切り替わるため、外部出力端子ＯＵＴの電圧Ｖｏは、基準電圧ＧＮＤレベルを示す。

【0081】

電子制御ユニット１では、このような動作が繰り返される。そして、制御部１３は、電流検出部１２による検出結果に基づいて、パルス信号ＨＳ，ＬＳのデューティ比を制御する。それにより、ドライブトランジスタＭＮ１，ＭＮ２の駆動期間が調整される。

【0082】

このように、本実施の形態にかかる電子制御ユニット１は、ドライブトランジスタＭＮ１のオフからオンの遷移期間、及び、ドライブトランジスタＭＮ１のオンからオフへの遷移期間のうち、ドライブトランジスタＭＮ１のゲート－ソース間電圧Ｖｇｓが一定の値を示すプラトー期間以外の期間を短縮させて、精度良く電流検出を行うことのできない期間を短縮させることにより、電流検出部による電流検出精度を向上させることができる。

【0083】

（電子制御ユニット１の第１変形例）
図９は、電子制御ユニット１の第１変形例を電子制御ユニット１ａとして示す図である。なお、図９には、電子制御ユニット１ａの構成要素のうち駆動部１１及び駆動補助部１４のみが示されている。また、図９には、電子制御ユニット１ａによって電流の供給が制御される負荷Ｌｄ１も示されている。

【0084】

図９に示すように、電子制御ユニット１ａでは、電子制御ユニット１の場合と比較して、電圧モニタ１４１が、外部出力端子ＯＵＴの電圧Ｖｏの代わりに、ドライブトランジスタＭＮ１のゲート電圧をモニタしている。それにより、電圧モニタ１４１は、外部出力端子ＯＵＴの電圧Ｖｏを間接的にモニタすることができる。電子制御ユニット１ａのその他の構成については、電子制御ユニット１の場合と同様であるため、その説明を省略する。

【0085】

図１０は、電子制御ユニット１ａの動作を示すタイミングチャートである。
図１０に示すように、外部出力端子ＯＵＴの電圧Ｖｏがバッテリ電圧Ｖｂａｔに達している場合、ドライブトランジスタＭＮ１のゲート電圧Ｖｇは、電圧Ｖｏよりもゲート－ソース間電圧Ｖｇｓだけ高い電圧レベルを示す。そのため、例えば、電圧モニタ１４１は、ゲート電圧Ｖｇが、電圧Ｖｏよりもゲート－ソース間電圧Ｖｇｓだけ高い電圧レベルを示した場合、Ｈレベルのモニタ結果ＶｏＣＬＰを出力し、それ以外の場合、Ｌレベルのモニタ結果ＶｏＣＬＰを出力するように構成される。

【0086】

このように、電子制御ユニット１ａは、電子制御ユニット１の場合と同等程度の効果を奏することができる。さらに、電子制御ユニット１ａでは、電圧モニタ１４１が、ドライブトランジスタＭＮ１の安定したゲート電圧Ｖｇをモニタしているため、外部出力端子ＯＵＴの電圧Ｖｏが受けるリンギングの影響を受けることなく、より正確な電圧Ｖｏを間接的にモニタすることができる。

【0087】

（電子制御ユニット１の第２変形例）
図１１は、電子制御ユニット１の第２変形例を電子制御ユニット１ｂとして示すブロック図である。なお、図１１には、電子制御ユニット１ｂによって電流の供給が制御される複数の負荷Ｌｄ１も示されている。

【0088】

図１１に示すように、電子制御ユニット１ｂは、駆動部１１、電流検出部１２、及び、駆動補助部１４の組み合わせを複数組と、それらの組み合わせに対して共通に設けられた制御部１３と、を備え、複数の負荷Ｌｄ１を駆動している。各構成要素の回路構成及び動作については、電子制御ユニット１の場合と同様であるため、その説明を省略する。

【0089】

このように、電子制御ユニット１ｂは、電子制御ユニット１の場合と同等程度の効果を奏することができる。

【0090】

＜実施の形態２＞
図１２は、実施の形態２にかかる電子制御ユニット１ｃの構成例を示すブロック図である。また、図１３は、電子制御ユニット１ｃの動作を示すタイミングチャートである。

【0091】

図１２に示すように、電子制御ユニット１ｃは、電子制御ユニット１と比較して、サンプルホールド回路１５をさらに備える。電子制御ユニット１ｂのその他の構成については、電子制御ユニット１の場合と同様であるため、その説明を省略する。

【0092】

図１３に示すように、サンプルホールド回路１５は、例えば、パルス信号ＬＳの立ち下がりタイミングで電流検出部１２の検出電流をサンプリングして所定期間ホールドするとともに（時刻ｔ１１～ｔ１５付近）、パルス信号ＨＳの立ち下がりタイミングで電流検出部１２の検出電流をサンプリングして所定期間ホールドする（時刻ｔ１６～ｔ２０付近）。制御部１３は、サンプルホールド回路１５によってホールドされた検出電流の値に応じて、パルス信号ＨＳ，ＬＳのデューティ比を制御する。

【0093】

それにより、負荷Ｌｄ１に流れる電流の経路がドライブトランジスタＭＮ１の経路からドライブトランジスタＭＮ２の経路に切り替わるタイミングにおいて発生する電流検出誤差が低減される。

【0094】

＜実施の形態３＞
図１４は、実施の形態３にかかる電子制御ユニット１ｄの具体的な構成例を示す図である。なお、図１４には、電子制御ユニット１ｄの構成要素のうち駆動部１１及び駆動補助部１４のみが示されている。また、図１４には、電子制御ユニット１ｄによって電流の供給が制御される負荷Ｌｄ１も示されている。

【0095】

図１４に示すように、電子制御ユニット１ｄでは、プリドライバ１４２が、ＡＮＤ回路ＡＤ１１，ＡＤ１２及びスイッチ素子ＳＷ１３，ＳＷ１４の代わりに、トランジスタＴＲ１１～ＴＲ１４と、ＮＯＲ回路ＮＲ１と、を備える。そのうち、トランジスタＴＲ１２～ＴＲ１４は、電圧モニタ１４１としての役割も果たす。

【0096】

トランジスタＴＲ１１，ＴＲ１２は、ドライブトランジスタＭＮ１のゲートと外部出力端子ＯＵＴとの間に直列に設けられている。トランジスタＴＲ１１は、ＮＯＲ回路ＮＲ１の出力信号に基づいてオンオフを切り替える。トランジスタＴＲ１２，ＴＲ１３は、カレントミラー回路を構成している。したがって、トランジスタＴＲ１３には、トランジスタＴＲ１２に流れる電流に応じた電流Ｉｄｉｓが流れる。トランジスタＴＲ１４には定電流源Ｉｄａｃが流れる。

【0097】

例えば、電流Ｉｄｉｓが電流Ｉｄａｃより小さい場合、トランジスタＴＲ１３，ＴＲ１４間のノードＮ１の電圧ＶｃｍｐはＨレベルを示す。それにより、ＮＯＲ回路ＮＲ１の出力信号がＬレベルを示すため、トランジスタＴＲ１１はオフする。それに対し、電流Ｉｄｉｓが電流Ｉｄａｃ以上場合、電圧ＶｃｍｐはＬレベルを示す。それにより、ＮＯＲ回路ＮＲ１の出力信号がＨレベルを示すため、トランジスタＴＲ１１はオンする。

【0098】

図１５は、電子制御ユニット１ｄの動作を示すタイミングチャートである。
図１５に示すように、パルス信号ＨＳがＬレベルの場合、スイッチ素子ＳＷ１１がオフするため、ドライブトランジスタＭＮ１のゲート電圧ＶｇはＬレベルに維持される。このとき、ドライブトランジスタＭＮ１はオフしているため、外部出力端子ＯＵＴの電圧ＶｏはＬレベルを示す（時刻ｔ３１）。その後、パルス信号ＨＳがＬレベルからＨレベルに切り替わると（時刻ｔ３２）、スイッチ素子ＳＷ１１がオフからオンに切り替わるため、ドライブトランジスタＭＮ１のゲート電圧は上昇する。それにより、ドライブトランジスタＭＮ１がオンするため、外部出力端子ＯＵＴの電圧Ｖｏはバッテリ電圧Ｖｂａｔまで上昇する（時刻ｔ３３）。その後、パルス信号ＨＳがＨレベルからＬレベルに切り替わると（時刻ｔ３４）、スイッチ素子ＳＷ１１がオンからオフに切り替わるため、ドライブトランジスタＭＮ１のゲートへの電荷の供給は停止する。また、このとき、ドライブトランジスタＭＮ１のゲート電圧ＶｇがＨレベルを示すため、トランジスタＴＲ１３に流れる電流Ｉｄｉｓは、トランジスタＴＲ１４に流れる電流Ｉｄａｃよりも大きくなっている。そのため、電圧ＶｃｍｐはＬレベルを示している。それにより、ＮＯＲ回路ＮＲ１の出力信号がＨレベルになるため、トランジスタＴＲ１１がオンする。その結果、ドライブトランジスタＭＮ１のゲート電圧Ｖｇは急速に下降する（時刻ｔ３４～ｔ３５）。その後、電流Ｉｄｉｓが電流Ｉｄａｃより小さくなると、電圧ＶｃｍｐがＬレベルからＨレベルに切り替わるため、ＮＯＲ回路ＮＲ１の出力信号はＨレベルからＬレベルに切り替わる（時刻ｔ３５）。それにより、トランジスタＴＲ１１がオフするため、ドライブトランジスタＭＮ１のゲート電圧Ｖｇの急速な下降は停止する（時刻ｔ３５）。

【0099】

電子制御ユニット１ｄのその他の動作については、電子制御ユニット１の場合と同様であるため、その説明を省略する。

【0100】

電子制御ユニット１ｄは、電子制御ユニット１の場合と同等程度の効果を奏することができる。さらに、電子制御ユニット１ｄは、電圧モニタ１４１を簡単な回路構成のみで実現することができるため、回路規模の増大を抑制することができる。

【0101】

＜実施の形態４＞
図１６は、実施の形態４にかかる電子制御ユニット１ｅの具体的な構成例を示す図である。なお、図１６には、電子制御ユニット１ｅの構成要素のうち駆動部１１及び駆動補助部１４のみが示されている。また、図１６には、電子制御ユニット１ｅによって電流の供給が制御される負荷Ｌｄ１も示されている。

【0102】

ここで、負荷Ｌｄ１は、バッテリ電圧Ｖｂａｔが供給されるバッテリ電圧端子と、電子制御ユニット１ｅの外部出力端子ＯＵＴと、の間に設けられている。そのため、本例では、ローサイドドライバであるドライブトランジスタＭＮ２が負荷Ｌｄ１の駆動に用いられ、ハイサイドドライバであるドライブトランジスタＭＮ１が負荷Ｌｄ１の回生電流の放出に用いられる。

【0103】

また、電子制御ユニット１ｅでは、プリドライバ１４２の代わりにプリドライバ１４３が設けられている。プリドライバ１４２は、パルス信号ＨＳに基づいてドライブトランジスタＭＮ１の駆動を制御していたが、プリドライバ１４３は、パルス信号ＬＳに基づいてドライブトランジスタＭＮ２の駆動を制御する。

【0104】

プリドライバ１４３は、定電流源Ｉｄ２１，Ｉｄ２２と、スイッチ素子ＳＷ２１，ＳＷ２２と、スイッチ素子ＳＷ２３，ＳＷ２４と、ＡＮＤ回路ＡＤ２１，ＡＤ２２と、インバータＩＶ２１と、を有する。なお、プリドライバ１４３における定電流源Ｉｄ２１，Ｉｄ２２、スイッチ素子ＳＷ２１，ＳＷ２２、スイッチ素子ＳＷ１３，ＳＷ１４、ＡＮＤ回路ＡＤ２１，ＡＤ２２、及び、インバータＩＶ２１は、プリドライバ１４２における定電流源Ｉｄ１１，Ｉｄ１２、スイッチ素子ＳＷ１１，ＳＷ１２、スイッチ素子ＳＷ１３，ＳＷ１４、ＡＮＤ回路ＡＤ１１，ＡＤ１２、及び、インバータＩＶ１１に対応している。

【0105】

電子制御ユニット１ｅのその他の構成については、電子制御ユニット１の場合と同様であるため、その説明を省略する。

【0106】

図１７は、電子制御ユニット１ｅの動作を示すタイミングチャートである。
図１７に示すタイミングチャートでは、図８に示すタイミングチャートと比較して、ドライブトランジスタＭＮ２に流れる電流と、ドライブトランジスタＭＮ１に流れる電流と、の関係が逆になっている。また、出力電圧ＶｏのＨレベルとＬレベルとの関係が逆になっている。そのため、電圧モニタ１４１は、出力電圧Ｖｏが低下して基準電圧ＧＮＤに達した場合、Ｈレベルのモニタ結果ＶｏＣＬＰを出力し、出力電圧Ｖｏが基準電圧ＧＮＤを上回る場合、Ｌレベルのモニタ結果ＶｏＣＬＰを出力する。電子制御ユニット１ｅのその他の動作については、基本的には電子制御ユニット１の場合と同様であるため、その説明を省略する。

【0107】

電子制御ユニット１ｅは、電子制御ユニット１の場合と同等程度の効果を奏することができる。つまり、電子制御ユニット１ｅは、ドライブトランジスタＭＮ２のオフからオンの遷移期間、及び、ドライブトランジスタＭＮ２のオンからオフへの遷移期間のうち、ドライブトランジスタＭＮ２のゲート－ソース間電圧Ｖｇｓが一定の値を示すプラトー期間以外の期間を短縮させて、精度良く電流検出を行うことのできない期間を短縮させることにより、電流検出部１２による電流検出精度を向上させることができる。

【0108】

本実施の形態では、電圧モニタ１４１が、外部出力端子ＯＵＴの電圧Ｖｏをモニタする場合を例に説明したが、これに限られない。電圧モニタ１４１は、ドライブトランジスタＭＮ２のゲート電圧Ｖｇをモニタすることにより、外部出力端子ＯＵＴの電圧Ｖｏを間接的にモニタするように構成されてもよい。

【0109】

また、本実施の形態では、電圧モニタ１４１は、出力電圧Ｖｏが基準電圧ＧＮＤに達した場合にＨレベルのモニタ結果ＶｏＣＬＰを出力する場合を例に説明したが、これに限られない。電圧モニタ１４１は、出力電圧Ｖｏが基準電圧ＧＮＤよりも高い任意の所定電圧に達した場合にＨレベルのモニタ結果ＶｏＣＬＰを出力するように構成されてもよい。

【0110】

また、本実施の形態では、プリドライバ１４２の代わりにプリドライバ１４３が設けられた場合を例に説明したが、これに限られない。プリドライバ１４２，１４３が共に設けられてもよい。

【0111】

＜実施の形態５＞
図１８は、実施の形態５にかかる電子制御ユニット１ｆの具体的な構成例を示す図である。なお、図１８には、電子制御ユニット１ｆの構成要素のうち駆動部１１及び駆動補助部１４のみが示されている。また、図１８には、電子制御ユニット１ｆによって電流の供給が制御される負荷Ｌｄ１も示されている。

【0112】

図１８に示すように、電子制御ユニット１ｆでは、駆動補助部１４が、電圧モニタ１４１とプリドライバ１４２ｆとを備える。プリドライバ１４２ｆは、プリドライバ１４２と比較して、ＡＮＤ回路ＡＤ１１，ＡＤ１２及びスイッチ素子ＳＷ１３，ＳＷ１４を備えず、定電流源Ｉｄ１１，Ｉｄ１２の代わりに可変式の定電流源Ｉｄ１１ｆ，Ｉｄ１２ｆを備える。電子制御ユニット１ｆのその他の構成については、電子制御ユニット１の場合と同様であるため、その説明を省略する。

【0113】

例えば、パルス信号ＨＳがＨレベルの場合、スイッチ素子ＳＷ１１がオンし、スイッチ素子ＳＷ１２がオフするため、ドライブトランジスタＭＮ１のゲートには、定電流源Ｉｄ１１ｆからスイッチ素子ＳＷ１１を介して電荷が蓄積される。それにより、ドライブトランジスタＭＮ１はオフからオンに切り替わる。他方、パルス信号ＨＳがＬレベルの場合、スイッチ素子ＳＷ１１がオフし、スイッチ素子ＳＷ１２がオンするため、ドライブトランジスタＭＮ１のゲートに蓄積された電荷は、スイッチ素子ＳＷ１２及び定電流源Ｉｄ１２ｆを介して、外部出力端子ＯＵＴに放電される。それにより、ドライブトランジスタＭＮ１はオンからオフに切り替わる。

【0114】

定電流源Ｉｄ１１ｆ，Ｉｄ１２ｆは、何れも、電圧モニタ１４１のモニタ結果ＶｏＣＬＰに基づいて、定電流の値を選択的に切り替える。

【0115】

例えば、外部出力端子ＯＵＴの電圧Ｖｏがバッテリ電圧Ｖｂａｔを下回っている場合、
電圧モニタ１４１からＬレベルのモニタ結果ＶｏＣＬＰが出力されるため、定電流源Ｉｄ１１ｆ，Ｉｄ１２ｆは、何れも第１の定電流を選択して出力する。それに対し、外部出力端子ＯＵＴの電圧Ｖｏがバッテリ電圧Ｖｂａｔに達している場合、電圧モニタ１４１からＨレベルのモニタ結果ＶｏＣＬＰが出力されるため、定電流源Ｉｄ１１ｆ、Ｉｄ１２ｆは、何れも第１の定電流よりも大きな値を示す第２の定電流を選択して出力する。

【0116】

電子制御ユニット１ｆは、電子制御ユニット１の場合と同等程度の効果を奏することができる。

【0117】

以上のように、上記実施の形態１～５に係る電子制御ユニットは、負荷の駆動に用いられるドライブトランジスタ（例えばＭＮ１）のオフからオンの遷移期間、及び、ドライブトランジスタ（例えばＭＮ１）のオンからオフへの遷移期間のうち、ドライブトランジスタ（例えばＭＮ１）のゲート－ソース間電圧Ｖｇｓが一定の値を示すプラトー期間以外の期間を短縮させて、精度良く電流検出を行うことのできない期間を短縮させることにより、電流検出部による電流検出精度を向上させることができる。

【0118】

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。

【0119】

上記実施の形態１～５では、負荷Ｌｄ１がソレノイドバルブであって、電子制御ユニットがソレノイドドライバとして動作する場合を例に説明したがこれに限られない。インダクタを含む負荷Ｌｄ１であれば、電子制御ユニットはＤＣＤＣコンバータとして動作するように構成されてもよい。

【0120】

例えば、上記の実施の形態に係る半導体装置では、半導体基板、半導体層、拡散層（拡散領域）などの導電型（ｐ型もしくはｎ型）を反転させた構成としてもよい。そのため、ｎ型、及びｐ型の一方の導電型を第１の導電型とし、他方の導電型を第２の導電型とした場合、第１の導電型をｐ型、第２の導電型をｎ型とすることもできるし、反対に第１の導電型をｎ型、第２の導電型をｐ型とすることもできる。

【符号の説明】

【0121】

１ 電子制御ユニット
１ａ～１ｆ 電子制御ユニット
１１ 駆動部
１２ 電流検出部
１３ 制御部
１４ 駆動補助部
１５ サンプルホールド回路
１４１ 電圧モニタ
１４２ プリドライバ
１０１ エンジン
１０２ クラッチ
１０３ トランスミッション
１０４ ディファレンシャルギア
１０５ タイヤ
１０６ ソレノイドバルブ
１２１ 電流モニタ
１４１ 電圧モニタ
１４１ａ,１４１ｂ 電圧モニタ
１４２ プリドライバ
１４２ｆ プリドライバ
１４３ プリドライバ
１４１１ クランプ回路
１４１２ レベルシフタ
ＡＤ１１、ＡＤＤ１２ 論理積回路
ＡＤ２１、ＡＤＤ２２ 論理積回路
ＣＭＰ１ コンパレータ
Ｉｄ１１、Ｉｄ１２ 定電流源
Ｉｄ１１ｆ、Ｉｄ１２ｆ 定電流源
Ｉｄ２１、Ｉｄ２２ 定電流源
ＩＶ１１、ＩＶ２１ インバータ
Ｌｄ１ 負荷
ＭＮ１ ドライブトランジスタ
ＭＮ２ ドライブトランジスタ
ＮＲ１ ＮＯＲ回路
ＳＷ１１，ＳＷ１２ スイッチ素子
ＳＷ１３，ＳＷ１４ スイッチ素子
ＳＷ２１，ＳＷ２２ スイッチ素子
ＳＷ２３，ＳＷ２４ スイッチ素子
Ｔｒ１ センストランジスタ
Ｔｒ２ センストランジスタ
ＴＲ１１～ＴＲ１４ トランジスタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】