过电流保护电路的制作方法

专利名称：过电流保护电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种过电流保护电路。
背景技术：
JP-A-2010-279158公开了一种电路保护设备，其使用电流检测模块检测供应给负载的电流的电流值(负载电流值)，并基于所检测到的负载电流值检测过电流。在该电路保护设备中，将所检测到的负载电流值并行地与多个比较器进行比较。然后，加上与最大阈值相对应的加值，其被比较器确定为超过阈值。当加法的结果超过预定的确定值时，电流保护设备检测到过电流并中断向负载施加电流。通常，希望使得电流中断特性接近于导线的恶化特性，以减小导线的线直径。在这种电路保护设备中，提供与电流的阈值的数量相对应的比较器。因而，为了使得电流中断特性接近于导线的恶化特性，可以增加比较器的数量，并且电路的配置可能复杂化。使用半导体开关来控制对负载的电流施加的开启-关闭状态。然而，电流特性可能随着半导体开关的温度而变化。上面描述的电路保护设备不能根据电流特性的改变执行温度校正。因此，上面描述的电路保护设备不能以较高的精度检测到过电流。JP-A-2009-142146公开了一种电源设备，其计算与供应给与电导线耦合的半导体开关的电流成比例的检测值的平方电流值，将从平方电流值获得的温度增加相应值与异常确定值相比较，并在温度增加相应值大于异常确定值时断开半导体开关。在该电源设备中，与半导体开关的热变化相对应的热流速的过渡热变化可以由逻辑表达式来表示，并且该逻辑表达式可以通过数字计算进行计算。然而，在这种电源设备中，为了根据预定逻辑表达式使用数字电路来呈现热变化，需要数字电路和外围电路。因而，用于保护半导体开关的电路可能是复杂的。

发明内容
本公开内容的一个目的是提供一种能够用简单的电路配置以较高的精确度检测过电流的过电流保护电路。本公开内容的另一目的是提供一种能够使用一个比较器来确定多个电流级别的过电流保护电路。根据本公开内容第一方面的过电流保护电路包括负载驱动部分、导线、电流检测部分、加法和减法部分、比较电路和控制部分。所述负载驱动部分驱动负载。所述导线与所述负载以及所述负载驱动部分耦合。所述电流检测部分检测流入所述负载的电流的负载电流值。所述电流检测部分包括AD转换器和电流值计算电路。所述AD转换器接收与所述负载电流值相对应的检测信号，并对所述检测信号进行模数转换。所述电流值计算电路根据所述AD转换器所转换的所述检测信号计算所述负载电流值。所述加法和减法部分基于所述电流检测部分所检测到的所述负载电流值来确定加减值，存储使用所述加减值的加法和减法的积分结果，并发送所述积分结果。所述加法和减法部分包括加值确定电路。所述加值确定电路基于所述电流值计算电路所计算的所述负载电流值以及指示所述负载电流值和所述加减值中的加值之间的关系的函数表达式或信息来确定所述加值。所述比较电路将从所述加法和减法部分发送的所述积分结果与阈值进行比较，并发送指示过电流检测结果的信号。所述控制电路基于从所述比较电路发送的所述指示过电流检测结果的信号来控制所述负载驱动部分，以限制流入所述负载和所述导线的电流，从而对保护对象进行保护使之免受过电流。根据第二方面的过电流保护电路可以用简单的电路配置以较高的精确度来检测过电流，并且可以用一个比较器确定多个电流级别。根据本公开内容第二方面的过电流保护电路包括负载驱动部分、电流检测部分和控制部分。所述负载驱动部分驱动多个负载。所述电流检测部分检测流入所述多个负载中的每一个负载的电流，并发送与所述电流相对应的电流检测值。所述控制部分包括过电流级别确定部分以及加法和减法部分。所述控制部分基于输入状况开启以及关闭所述负载驱动部分。所述过电流级别确定部分确定所述电流检测值的过电流级别。所述加法和减法部分基于所述过电流级别确定部分的确定结果来加上以及减去与所述电流检测值相对应的预定值。所述加法和减法部分相对于使用与上次的电流检测值相对应的预定值的计算结果，加上以及减去与本次的电流检测值相对应的预定值。当加法和减法部分的计算结果大于确定阈值时，所述控制部分对所述负载驱动部分进行控制以对流入到所述多个负载中的相应负载的电流进行限制。所述电流检测部分包括比较单元、通道切换电路和阈值切换电路。所述比较电路包括比较器，其发送所述电流检测值。分别与所述多个负载耦合的输出端被当作通道。所述通道切换电路选择所述通道中的一个通道，并向所述比较器发送与流入所选通道的电流相对应的电压。所述阈值切换电路为所述通道中的每个通道设置多个阈值。所述阈值切换电路向所述比较器依次发送所选通道的阈值。根据第二方面的过电流保护电路能够用简单的电路配置以较高的精确度检测到过电流，并且能够用一个比较器确定多个电流级别。


当结合附图一起考虑以下详细描述时，本公开内容的额外目的和优点将变得更加显而易见。在附图中图1的方框图示出了根据本公开内容第一实施例的过电流保护电路；图2的图示出了图1中所示的过电流保护电路的一部分；图3的图示出了传感器开关的温度与校正系数之间的关系；图4的图示出了负载电流值与加值之间的关系；图5的方框图示出了根据本公开内容第二实施例的过电流保护电路；图6A的图示出了第一线性类型的在负载电流值与加值之间的关系，以及图6B的图示出了与第二线性类型的在负载电流值与加值之间的关系有关的信息；图7的方框图示出了根据本公开内容第三实施例的过电流保护电路；图8的流程图示出了根据本公开内容第四实施例的由过电流保护电路执行的加减过程；图9的方框图示出了根据本公开内容第五实施例的过电流保护电路；图10的图示出了图9中所示的过电流保护电路的一部分；
图11的图示出了根据第五实施例的在检测电流范围、加值以及减值之间的关系；图12的曲线图示出了根据第五实施例的过电流保护电路的过电流中断特性；图13的曲线图示出了当稳定的负载电流流入作为负载的照明灯时的负载电流以及加减总计；图14的曲线图示出了当负载短路电流流入负载时的负载电流和加减总计；图15的图示出了根据本公开内容第六实施例的过电流保护电路的一部分；以及图16的图示出了根据第六实施例的在检测电流范围、加值和以及减值之间的关
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具体实施例方式
·
发明人中的一些提交了与过电流保护电路有关的日本专利申请No. 2010-469676，在该过电流保护电路中，加法和减法电路将取决于在当前时刻捕获的检测电流值的预定值加到使用取决于在过去时刻捕获的检测电流值的预定值的计算结果，并且当加法和减法电路的计算结果大于阈值时断开半导体开关。在该过电流保护电路中，将过电流级别划分成9个级别，并且提供8个比较器来确定过电流级别。因而，比较器的数量增加，电路规模就增加，并且成本增加。 以下描述根据本公开内容实施例的过电流保护电路。(第一实施例)将描述根据本公开内容第一实施例的过电流保护电路I。在本实施例中，将描述导线(线束)是保护对象的例子以及由过电流引起的导线损坏。根据本实施例的过电流保护电路I可以装配在车辆中，并且可以作为向与导线耦合的负载供应电功率的电源设备进行操作。过电流保护电路I检测流入到导线的过电流以保护负载。如图1中所示的，过电流保护电路I控制半导体开关(SW)2，从而控制从电源Batt到负载3的电流供应并驱动负载3。另外，过电流保护电路I检测供应给负载3的电流变成过电流，并控制半导体开关2以停止或减少供应给负载3的电流。相应地，过电流保护电路I保护导线4免受过电流，其中，电流经由导线4供应给负载3。过电流保护电路I包括控制电路(CONT) 5、电流检测部分6、加法和减法部分7以及比较电路(COMP) 8。半导体开关2可以用作负载驱动部分。如图1中所示的，半导体开关2包括耦合到负载3的高压侧的半导体开关元件。半导体开关元件可以是功率金属氧化物半导体场效应晶体管(功率M0SFET)、绝缘栅双极性晶体管(IGBT)以及双极性晶体管。例如，在将η-类型MOSFET用作半导体开关2的情况中(如图2中所示的)，半导体开关2的漏极与电源Batt耦合，半导体开关2的源极与负载3耦合，并且半导体开关2的栅极经由输入缓冲器5a与控制电路5耦合。电流检测部分6接收与经由半导体开关2供应给负载3的电流相对应的信号。例如，功率MOSFET的漏极和源极之间的电流IDS或者漏极和源极之间的与电流IDS相对应的电压VDS (下文称为漏-源电压VDS)可以是检测信号。半导体开关2可以包括感测元件或分流电阻器，使得检测信号被发送到电流检测部分6。在半导体开关2包括感测元件的情况中，从感测元件流出的感测电流，即从供应给负载3的电流以预定比率衰减的电流，变成检测信号。在分流电阻器耦合到半导体开关2的低压侧的情况中，分流电阻器两端之间的电压或高压侧的电压变成检测信号。控制电路5控制半导体开关2，以控制从电源Batt到负载3的电流供应。例如，在半导体开关2包括η-类型功率MOSFET的情况中，控制电路5通过控制η-类型功率MOSFET的栅极电压来控制半导体开关2。控制电路5基于比较电路8的比较结果来检测过电流。当控制电路5检测到过电流流过时，控制电路5控制栅极电压以控制半导体开关2，并停止或减少供应给负载3的电流。相应地，过电流保护电路I限制由过电流引起的导线4损坏。电流检测部分6计算流入与负载3耦合的导线4的电流的电流值(负载电流值)。在本实施例中，电流检测部分6不仅计算负载电流值,还计算校正负载电流值。电流检测部分6通过将负载电流值与基于半导体开关2的温度信息的温度校正值相乘来计算校正负载电流值。电流检测部分6包括检测信号输入电路(INPUT) 6a、温度检测电路(TEMP) 6b、复用器(MPX)、AD转换器(A/D) 6d、电流值计算电路(CALC) 6e以及电流校正信息存储部分(CORRECTION INFO) 6f。
检测信号输入电路6a从半导体开关2接收检测信号。在本实施例中，检测信号输入电路6a包括VDS检测电路，其检测漏-源电压VDS。在本实施例中，假定将η-类型功率MOSFET用作半导体开关2。例如，检测信号输入电路6a包括图2中所示的放大器6aa。检测信号输入电路6a接收与漏极和源极之间的电流IDS相对应的漏-源电压VDS，以及作为检测信号，并例如在地的基础上放大检测信号，并将放大后的检测信号发送到复用器6c。温度检测电路6b根据半导体开关2的温度发送温度检测信号。例如，半导体开关2包括温度特性电路，其包括图2中所示的二极管20。实际上，温度特性电路包括多级二极管。温度特性电路的高压侧电势由于二极管20的温度特性而随着半导体开关2的温度而变化。因而，温度检测电路6b检测高压侧电势，以作为温度检测信号，并将温度检测信号发送到复用器6c。复用器6c选择从检测信号输入电路6a发送的信号或温度检测电路6b的信号，并将所选择的信号发送到AD转换器6d。例如，复用器6c基于来自控制电路5的切换信号来选择信号。例如，AD转换器6d通过时分控制以预定的采样周期交替地接收来自检测信号输入电路6a的信号和来自温度检测电路6b的信号。AD转换器6d将漏-源电压VDS和温度检测信号的模拟值转换成数字信号，并将数字信号发送到电流值计算电路6e。电流值计算电路6e计算经由半导体开关2供应给负载3的负载电流值I。电流值计算电路6e根据半导体开关2的导通电阻Ro以及从检测信号输入电路6a发送的漏_源电压VDS转换而来的数字值来计算负载电流值I，并将计算结果发送到加法和减法部分7。电流值计算电路6e基本上根据以下公式I来计算负载电流值I。[公式I]I = VDS/Ron在本实施例中，电流值计算电路6e基于电流校正信息存储部分6f的存储内容来执行导通电阻Ron的温度校正。然后，电流值计算电路6e通过用校正之后的导通电阻替换公式I来计算负载电流值。电流校正信息存储部分6f存储半导体开关2的电流校正信息。具体地，电流校正信息存储部分6f存储供电流值计算电路6e对导通电阻Ron进行温度校正的数据。例如，存储对半导体开关2的温度与导通电阻Ron的校正系数之间的关系进行指示的映射。图3的图示出了对半导体开关2的温度与导通电阻Ron的校正系数之间的关系进行指示的映射的例子。如图3中所示的，校正系数随着半导体开关2的温度的增加而增力卩。例如，可以通过将校正系数αI与半导体开关2的温度T相乘并加上常数A来计算温度T处的导通电阻Ron。换句话说，可以使用公式2来计算导通电阻Ron。从公式2可知，相对于温度，基本上可以线性地接近导通电阻Ron。可以基于温度来改变校正系数0 1和常数八。例如，可以在温度是25。C或更高的情况与温度低于25。C的情况之间改变校正系数α I和常数Α。当基于温度改变计算公式时，导通电阻相对于导通电阻Ron并不是完全线性的。因而，可以以更高的精度计算导通电阻Ron。[公式2]Ron = α IXΤ+Α然而，半导体开关2的温度与导通电阻Ron的校正系数之间的关系随着漏-源电流IDS而轻微地改变，具有与图3中所示的关系类似的特性。因而，可以为每个电流IDS存储映射，或者可以存储代表性映射。通过预先检查半导体开关2中包括的元件的温度以及导通电阻Ron，基于温度检测电路6b的检测结果，可以容易地计算出导通电阻Ron。当鉴于电流依赖性根据漏-源电流IDS改变计算公式时，可以获得较高的精确度。例如，在假定电流IDS为IOA的同时计算导通电阻Ron并且计算结果并不与电流IDS为IOA的情况相对应而是与电流IDS为50A的情况相对应时，可以对导通电阻Ron进行校正，并且可以执行重新计算。如上面描述的，当电流值计算电路6e通过替换温度检测电路6b检测到的温度检测信号的数字转换值和用温度校正处理的导通电阻来计算负载电流值I时，过电流保护电路I以较高的精确度检测到过电流，这是因为考虑了温度变化。加法和减法部分7基于电流检测部分6的计算结果来加减预定的值。加法和减法部分7根据电流检测部分6检测到的负载电流I，即过电流级别，来执行计算。加法和减法部分7可以通过微计算机用软件来执行加法和减法，或者加法和减法部分7可以用硬件的数字电路来执行加法和减法。加法和减法部分7包括加值确定电路(DET) 7a、电流确定信息存储部分(DETERMINATION INFO) 7b、加法电路(ADD) 7c和减法电路(SUBTRACT) 7d以及积分寄存器(REGISTER) 7e。在图2中，加值确定电路7a、电流确定信息存储部分7b、加法电路7c和减法电路7d整体上由加减(ADD SUBSTRACT)来表示。加值确定电路7a、电流确定信息存储部分7b、加法电路7c和减法电路7d可以被提供成一个电路，或者加值确定电路7a、电流确定信息存储部分7b、加法电路7c和减法电路7d以及积分寄存器7e可以被提供成一个电路。加值确定电路7a将用于加法的加值确定为与数字化的负载电流值I相对应的预定值，并且将加值发送到加法电路7c。加值确定电路7a基本上将加值确定为与负载电流值I的平方成比例的值，即，与焦耳热的热量值成比例的值。随着积分值的增加，加值可以减小比例系数，以增加精度。然而，因为存储积分值的存储器的容量实际上在增加，所以只有负载电流值I的平方的前10位可以用于确定加值，并且可以将加值发送到加法电路7c。加值确定电路7a还可以基于存储在电流确定信息存储部分7b中的数据来确定与负载电流值I相对应的加值。
电流确定信息存储部分7b存储与负载电流值I和加值之间的关系有关的信息。加值确定电路7a使用存储在电流确定信息存储部分7b中的信息。加值确定电路7a读取与检测到的负载电流值I相对应的加值，并确定加值。图4的图示出了负载电流值I与加值之间的关系的例子。如图3中所示的，针对负载电流值I设置多个检测电流范围I1,12,13,14,15- · · (I1 > I2 > I3 > I4 > I5. · ·)。然后，将各个检测电流范围的检测电流下限的平方值(例如，当检测电流值M1时，是I1的平方值；当I1)检测电流值>12时，是I2的平方值)的10倍设置成加值A1, A2, A3, A4, A5...。虽然在图4中没有示出，但是当负载电流值I小于预定电流值时，加值被设置为零。通过将与负载电流值I与加值之间的关系有关的信息存储在电流确定信息存储部分7b中，可以根据该信息来计算与负载电流值I相对应的加值。即使在基于与负载电流值I和加值之间的关系有关的信息来计算加值的情况中，也可以基于数字化的负载电流值I来计算加值。因而，可以以较高的精确度计算加值。电流确定信息存储部分7b存储诸如表之类的数据。在本实施例中，因为只检测供应给与一个负载3耦合的导线4的电流，所以电流确定信息存储部分7b需要存储仅仅一个表。当被检测的导线4的数量增加时，根据导线特性，要被存储的数据的量增加。因而，在加值确定电路7a通过简单地计算与负载电流值I的平方成比例的值来确定加值的情况下，可以减小存储容量。加法电路7c将加值确定电路7a所确定的加值加到上一采样周期的积分结果，来计算当前采样周期的积分结果。例如，在上面描述的例子中，当负载电流值I小于或等于预定值时，加值被设置成O。因而，当负载电流值I大于预定电流值时，加上加值。加法电路7c从控制电路5接收定时信号。相对于每个采样周期，基于定时信号，加法电路7c将加值加到上一采样周期的积分结果。减法电路7d从上一采样周期的积分结果减去预定减值，以计算当前采样周期的积分结果。减法电路7d从控制电路5接收定时信号。相对于每个采样周期，基于定时信号，减法电路7d从上一采样周期的积分结果减去减值。当负载电流值I小于或等于预定电流值时，减值可以是固定的值。减值还可以随着积分值的减小而减小，以增加精度。减值还可以是依赖于负载电流值I的预定值，或者减值可以是独立于负载电流值I的固定值。基于导线4与环境温度之间的关系，减值还可以随着半导体开关2的温度与环境温度之间的差的增加而增加。在负载电流值I小于或等于预定电流值时将减值设为固定值的情况中，当负载电流I小于或等于预定电流值时，减去减值。积分寄存器7e存储上一采样周期的积分结果。积分寄存器7e将加法电路7c和减法电路7d所计算的当前采样周期的积分结果发送到比较电路8。此外，积分寄存器7e用当前采样周期的积分结果更新上一采样周期的积分结果。换句话说，加法电路7c和减法电路7d中的每一个使用积分寄存器7e中存储的采样周期的积分结果来执行加法或减法，并将当前采样周期的积分结果存储在积分寄存器7e中，当前采样周期的积分结果是通过加法或减法获得的。在上面描述的例子中，当负载电流值I大于预定电流值时加法电路7c加上加值，并且当负载电流值I小于或等于预定电流值时，减法电路7d减去减值。换句话说，相对于每个采样周期，只执行加法和减法中的一个。在加值和减值都根据负载电流值I进行设定以及相对于同一采样周期执行加法和减法的情况下，将加法电路7C和减法电路7d的积分结果存储在积分寄存器7e中。预定电流值可以是例如导线允许电流值或导线冒烟电流值。导线允许电流值是能够稳定地流入导线4而不使导线4恶化的最大电流值。比较电路8可以是例如数字比较器。比较电路8将从积分寄存器7e发送的积分结果与第一确定阈值进行比较。当积分结果大于第一确定阈值时，比较电路8向控制电路5发送对过电流流过进行指示的信号。在比较电路8中，存储为每个类型的导线4确定的预定比较值。比较电路8将比较值用作第一确定阈值。基于比较电路8的比较结果，控制电路5检测过电流。当控制电路5检测到过电流时，控制电路5通过控制栅极电压来控制半导体开关2，从而停止或减少供应给负载3的电流。相应地，过电流保护电路I可以保护向负载3供应电流的导线4免受过电流，并限制导线4的损坏。此外，比较电路8将从积分寄存器7e发送的积分结果与比第一确定阈值小的第二确定阈值进行比较。在供应给负载3的电流被限制之后，当积分结果变得小于或等于第二确定阈值时，比较电路8向控制电路5发送用于接通半导体开关2的信号。相应地，当过电流停止流入导线4并且导线4损坏的可能性降低时，再次驱动负载3。因而，即使断开半导体开关2，在预定时间之后也会接通半导体开关2，并且可以再次驱动曾经被中断的负载3。如上面描述的，在根据本实施例的过电流保护电路I中，AD转换器6d将与供应给负载3的负载电流值I相对应的漏-源电压VDS转换成数字值。根据被AD转换器6d数字化的值来计算负载电流值I。使用与负载电流值I和加值之间的关系有关的函数表达式或信息来计算与负载电流值I相对应的加值。当加上加值并且积分结果变得大于预定阈值时，限制供应给负载3的电流。此外，当负载电流值I小于或等于预定电流值时，减去减值。因此，当积分值变得大于第一确定阈值时，过电流保护电路I检测到过电流流过。在该过电流保护电路I中，加值确定电路7a根据负载电流值I确定加值，并且将加值加到积分结果。此外，当负载电流值I小于或等于预定电流值时，从积分结果减去预定减值。因此，可以以较高的精确度设置与负载电流值I相对应的加值，而不需要使用多个比较器，并且能够以较高的精确度执行过电流保护。此外，因为使用了数字化的负载电流值I以及温度检测信号，所以可以容易地执行负载电流值I的温度校正。相应地，可以适当地执行温度校正，并且可以以较高的精确度执行过电流保护。(第二实施例)将描述根据本公开内容第二实施例的过电流保护电路I。在本实施例中，对根据第一实施例的过电流保护电路进行修改，以处理多个通道。因为其它地方与第一实施例类似，所以将只描述与第一实施例不同的部分。如图5中所示的，根据本实施例的过电流保护电路I控制多个半导体开关2以驱动多个负载3。控制电路5控制半导体开关2中的每一个。过电流保护电路I中的每个组件由向负载3供应电流的导线4共享。将来自每个半导体开关2的检测信号发送到复用器9a。此外，将每个半导体开关2的温度检测信号发送到复用器％。向负载3供应电流的每个导线4被当作一个通道。复用器9a、9b中的每一个选择作为过电流检测对象的信道的输入信号，并将所选择的输入信号从复用器9a、9b发送到检测信号输入电路6a和温度检测电路6b。控制电路5向复用器9a、9b、电流值计算电路6e、加值确定电路7a、加法电路7c等发送选择信号。基于选择信号，每个组件确定作为过电流保护对象的通道。而且在本实施例中，加值确定电路7a通过简单地计算与负载电流值I的平方成比例的值来确定加值。加值确定电路7a还可以在随着积分值的增加而减小比例系数以增加精度的同时来计算加值。以这种方式，加值确定电路7a基于负载电流值I确定加值。电流确定信息存储部分7b可以针对每个线类型存储与负载电流值I和加值之间的关系有关的信息。图6A和图6B的图分别示出了针对第一线类型和第二线类型的与在负载电流值I和加值之间的关系有关的信息。如图6A和图6B中所示的，为负载电流值I设置多个检测电流范围I1, I2, I3, I4, I5- . . (I1 > I2 > I3 > I4 > I5...)。随后，将各个检测电流范围的检测电流下限的平方值(例如，当检测电流值M1时，是I1的平方值；当检测电流值>12时，是I2的平方值)的10倍设置成加值A1, A2, A3, A4, A5...。具有上述配置的过电流保护电路I通过在切换作为过电流检测对象的通道的同时执行过电流检测来保护每个通道的导线4免受过电流。过电流保护电路I使用预定的控制周期来切换作为过电流保护对象的通道。此夕卜，过电流保护电路I使用比控制周期短的采样周期来对在复用器6c处选择的信号进行切换。相应地，将每个通道的电压VDS和温度检测信号依次发送到AD转换器6d。电流值计算电路6e基于从控制电路5发送的选择信号来确定过电流检测对象的通道，并且电流值计算电路6e计算与该通道相对应的负载电流值I。例如，当执行导通电阻Ron的温度校正时，从电流校正信息存储部分6f中读取与通道相对应的信息，并基于导通电阻Ron执行温度校正。在计算出过电流检测对象的通道的负载电流值I之后，加值确定电路7a确定加值。并且在此时，基于数字化的负载电流值I来确定加值。加值确定电路7a可以简单地将加值设置成与负载电流值I的平方成比例的值。加值可以随着积分值的增加而减小比例系数，以增加精度。加值确定电路7a还可以为过电流保护对象的通道从电流确定信息存储部分7b读取负载电流值I和加值之间的关系的信息，并且基于该信息来确定加值。加法电路7c将加值确定电路7a所确定的加值加到在积分寄存器7e中存储的积分结果。类似地，减法电路7d从在积分寄存器7e中存储的积分结果中减去预定的减值。积分寄存器7e存储每个通道的积分结果。加法电路7c和减法电路7d相对于作为过电流检测对象的通道的积分结果来执行加法和减法。将积分结果发送到比较电路8。比较电路8将积分结果与第一确定阈值和第二确定阈值进行比较，并检测过电流。因为控制电路5知道哪个通道是过电流检测对象，所以当检测到过电流时，控制电路5对过电流检测对象的半导体开关2进行控制，以限制对于负载3的电流供应。除了根据第一实施例的过电流保护电路I的组件以外，根据本实施例的过电流保护电路I还包括复用器9a、9b，并且控制电路5发送指示通道是过电流检测对象的选择信号。相应地，过电流保护电路I可以实现多个通道的导线4的过电流保护。(第三实施例)在本实施例中，检测信号输入电路的配置是从第一实施例变化而来的。因为其它方面与第一实施例类似，所以将只描述与第一实施例不同的部分。如图7中所示的，根据本实施例的过电流保护电路I包括具有感测元件的检测信号输入电路。例如，在半导体开关2是η-类型功率MOSFET的情况中，功率MOSFET包括主MOSFET 2a和感测MOSFET 2b。感测MOSFET 2b是感测元件，其中感测电流是以预定比率从主MOSFET 2a的漏-源电流IDS衰减的。检测信号输入电路6a包括放大器6aa、NPN晶体管6ab以及电阻器6ac。主MOSFET2a和感测MOSFET 2b的源极电势被输入到放大器6aa。电阻器6ac的高压侧电势输入到复用器6c。放大器6aa对主MOSFET 2a和感测MOSFET 2b的源极电势之间的电势差进行放大，以改变NPN晶体管6ab的基极电压。相应地，NPN晶体管6ab的集电极电流改变，并且电阻器6ac的高压侧电势改变。通过将电阻器6ac的高压侧电势输入到复用器6c，可以使用功率MOSFET的漏-源电流IDS来确定加值和减值。以这种方式，检测信号输入电路6a可以使用感测元件来接收检测信号。(第四实施例) 将描述根据本公开内容第四实施例的过电流保护电路I。在本实施例中，加法和减法电路7中的加减方法是从第一实施例变化而来的。因为其它地方与第一实施例类似，所以将只描述与第一实施例不同的部分。图8的流程图示出了根据本实施例的过电流保护电路所执行的加减过程。在本实施例中，假定加法和减法电路7中的组件被放置在一个电路中，使用预定控制周期来执行加减过程。在S100，经由检测信号输入电路6a检测漏-源电压VDS。在S110，经由温度检测电路6b检测半导体开关2中的二极管20的正向电压Vf。在S120，通过在预定函数表达式中替换正向电压Vf来计算导通电阻Ron。例如，可以使用以下公式3来计算导通电阻Ron。在公式3中，C是系数，D是常数，它们都是预定的。[公式3]Ron = CX Vf+D导通电阻Ron基本上与正向电压Vf成比例。因此，可以通过近似于如公式3的线性函数来计算导通电阻Ron。实际上，导通电阻Ron是正向电压Vf的平方表达式。因此，还可以使用用于计算与正向电压Vf的平方成比例的值的函数表达式来计算导通电阻。基于复用器6c的信号切换依次执行S100、SI 10、S120处的过程。在S130，计算漏-源电流IDS。如公式4，通过将漏-源电压VDS除以导通电阻Ron来计算漏-源电流IDS。[公式4]IDS = VDS/Ron在S140，计算当前周期的积分值COUNT (η)。通过将加减值加到上一周期的积分值COUNT (η-l)来计算积分值COUNT (η)。加减值是加值的加项和减值的减项的和。例如，加减值可以由以下公式5来计算。
「公式51COUNT (η) = IDS2/I_lim2_C0UNT (n_l)/C0UNTJJM+C0UNT (η_1)如公式5中所示的，加项与对应于负载电流I的漏-源电流IDS的平方成比例，而与能够在作为过电流保护电路的导线4中稳定流动而不使导线4恶化的最大电流I_lim成反比。漏-源电流IDS的平方与导线4的热量值相对应。因此，通过将加项设置成与热量值成比例，加项随着热量值的增加而增加。最大电流I_lim与导线4的电阻相对应。当最大电流值I_lim较大时，电阻值也较大。因此，将加值设置成与最大电流值I_lim成反比，使得加值随着最大电流值I_lim的增加而减小。减项与上一周期处的积分值COUNT (η-l)成比例，并与作为积分值所允许的最大值C0UNT_UM成反比。积分值取决于温度。当上一周期处的积分值COUNT (n_l)较大时，从积分值COUNT (η-l)的温度减小较大。因此，将减项设置成与上一周期处的积分值COUNT(η-l)成比例。当积分值比最大值C0UNT_LIM大时，中断半导体开关2。将减值计算成上一周期处的积分值COUNT (η-l)相对于最大值C0UNT_UM的比率。在S150，确定是否已经中断了半导体开关2。如果在S170已经中断了半导体开关2，则S150的确定结果为YES，如果在S170尚未中断半导体开关2，则S150处的确定结果为
NO。 当S150处的确定为NO时，过程继续到S160，并且确定当前周期的积分值COUNT(η)是否大于最大值。当积分值COUNT (η)小于或等于最大值C0UNT_LM时，重复上面描述的过程。当积分值COUNT (η)大于最大值C0UNT_UM时，过程继续到S170，并且中断半导体开关2。当中断了半导体开关2时，设置指示中断的标志。当S150处的确定为YES时，过程继续到S180，并且确定积分值COUNT (η)是否小于用于重新激活的最大值C0UNT_UMR。用于重新激活的最大值C0UNT_UMR比用作用于中断的确定值的最大值C0UNT_UM小。用于重新激活的最大值C0UNT_LIMR被设置成一值，使用该值可以考虑导线4的温度降低某个量。当S180处的确定为NO时，如果重新开始对导线4的电流供应，则导线4可能损坏。因而，维持半导体2的中断状态。当S180处的确定为YES时，过程继续到S190，并且重新激活半导体开关2。在本实施例中，加法和减法电路7通过将加减值加到上一周期的积分值COUNT(η-l)来计算当前周期的积分值COUNT (η),并且将积分值COUNT (η)与最大值C0UNT_UM和用于重新激活的最大值C0UNT_UMR进行比较。随后，控制电路5基于比较结果来控制半导体开关2的接通-断开状态。加法和减法电路7可以使用公式5来计算积分值。并且在本情况中，可以实现与上面描述的实施例的效果类似的效果。还是在本实施例中，当负载电流值I小于或等于能够稳定地在导线4中流动而不使作为过电流保护对象的导线4恶化的最大电流值时，减值可以是固定的值。根据上述实施例的过电流保护电路I的电路配置仅仅是例子，并且可以适当地进行修改。过电流保护电路I中所提供的通道的数量并不限于第二实施例中所描述的2。在上述实施例中，描述了计算在加值确定电路7a处确定的加值的例子。在另一实施例中，力口值确定电路7a可以使用其它方法来确定加值。在上述实施例中，复用器6c对与负载电流值I相对应的检测信号和温度检测电路6b所检测到的温度检测信号进行切换，并发送到AD转换器6d。在另一实施例中，可以提供两个AD转换器6d，并且可以分别将检测信号和温度检测信号发送到AD转换器6d。当使用复用器6c时，可以只使用一个AD转换器6d来对复用器6c所切换的与负载电流值I相对应的检测信号和温度检测信号进行数字化。在第一实施例中，描述了加值确定电路7a确定加值的例子以及减法电路7d确定减值的例子。在另一实施例中，可以使用相同的表达式来计算加值和减值。例如，当负载电流I大于预定值时，可以加上加值，并且当负载电流值I小于或等于预定值时，可以减去减值。在上述实施例中，相对于半导体开关2的温度来校正负载电流值I。可以在计算加值之前或之后执行校正。在上述实施例中，将导线4描述成过电流保护对象的例子。过电流保护对象可以是除了导线4以外的对象。例如，过电流保护对象可以是包括功率MOSFET的半导体开关2或者包括灯的负载3，并且过电流保护电路I可以限制流入半导体开关2或负载3的过电流，使得流入半导体开关2或负载3的电流限于可允许的电流范围内。(第五实施例) 将描述根据本公开内容第五实施例的过电流保护电路101。例如，过电流保护电路101可以设置在车辆中，并且可以用作向与导线(导线束)耦合的负载供应电功率的电源设备。过电流保护电路101检测在导线中流动的过电流以保护负载。如图9中所示的，过电流保护电路101包括多个半导体开关(sw)110-113、输入电路(INPUT) 120、控制电路(CONTROL) 130、电可擦可编程只读存储器(EEPROM) 140、通道切换电路(CHANNEL Sff) 150、阈值切换电路(THRESHOLD Sff) 160以及比较电路170。过电流保护电路101包括电源端102、多个输入端103a_103f以及多个输出端104a-104f。电源端102与电源耦合。过电流保护电路101基于从电源105供应的电功率而操作。经由多个输出端104a-104f将电功率从电源105供应到多个负载106a_106f。输入端103a_103f经由输入电路120向控制电路130发送用于驱动负载106a-106f的命令信号。如图9中所示的，输入端103a_103f分别与开关107a_107f耦合。例如，当接通开关107a-107f时，输入端103a-103c处于电源电势，而输入端103d_103f处于地电势。输出端104a_104f分别经由导线108a_108f与负载106a_106f耦合。因而，分别经由导线108a-108f向负载106a-106f供应电功率。负载106a_106f中的每一个可以是例如灯、发动机、LED或喇叭。可以根据与导线108a-108f耦合的负载106a_106f来选择导线108a-108f中的每一个的直径和材料。在过电流保护电路101中，与负载106a_106f耦合的输出端104a_104f中的每一个被当作通道。因为过电流保护电路101包括6个输出端104a-104f，所以过电流保护电路101包括6个通道。半导体开关110-115分别耦合在电源端102与输出端104a_104f之间，并且分别驱动负载106a-106f。半导体开关110-115中的每一个可以包括例如功率M0SFET、IGBT或双极性晶体管。当半导体开关110-115是由η类型MOSFET形成的时，半导体开关110-115的漏极与电源端102耦合，并且半导体开关110-115的源极分别与输出端104a-104f耦合。半导体开关110-115的栅极与控制电路130耦合。通道切换电路150接收与经由半导体开关110-115供应给负载106a-106f的电流相对应的检测信号。在半导体开关110-115中的每一个均包括感测元件的情况中，从感测元件流出的感测电流变成检测信号。在分流电阻器与半导体开关110-115中的每一个的低压侧耦合的情况中，分流电阻器的高压侧电压变成检测信号。输入电路120发送与从输入端103a_103f输入的电势相对应的信号，即，与开关107a-107f的接通-断开状态相对应的信号。控制电路130基于从输入电路120发送的信号来控制半导体开关110-115。当从输入电路120发送的信号请求驱动负载106a-106f时，控制电路130接通半导体开关110-115，以向负载106a-106f供应电功率。此外，控制电路130向通道切换电路150和阈值切换电路160发送控制信号，用以执行过电流检测。通道切换电路150、阈值切换电路160和比较电路170检测电流。过电流保护电路101基于电流的检测结果来执行过电流级别确定，并通过基于过电流级别确定的结果执行预定计算来检测过电流。当过电流保护电路101检测到过电流时，控制电路130经由半导体开关110-115限制对负载106a_106f的功率供应，使得过电流并不流入导线108a-108f。相应地，过电流保护电路101限制了导线108a-108f 的损坏。EEPROM 140是存储用于过电流检测的阈值以及与同输出端104a_104f耦合的 导线的直径和材料、负载106a-106f的类型有关的数据以及稍后描述的预定值的存储器。EEPROM 140向控制电路130发送数据。控制电路130使用这些数据来执行过电流检测。通道切换电路150基于从控制电路130发送的控制信号(具体地，通道切换信号)来对半导体开关110-115的要被发送到比较电路170的检测信号进行切换。阈值切换电路160基于控制信号(具体地，通道切换信号)来对阈值进行切换。相对于每个信道设置多个阈值，例如8个阈值。阈值切换电路160基于通道切换信号对要被选择的通道进行切换。此外，基于阈值切换电路，阈值切换电路160从相对于每个通道设置的阈值中选择要使用的阈值。比较电路170包括比较器。比较电路170将从通道切换电路150发送的检测信号与从阈值切换电路160发送的阈值进行比较，并将比较结果作为电流检测的结果发送到控制电路130。基于比较结果，控制电路130执行预定的计算，并将计算结果与用于确定过电流的阈值进行比较。相应地，控制电路130检测过电流。如图10中所示的，控制电路130包括调度电路(SCHEDULING) 131、线类型阈值切换电路(LINE TYPE) 132、通道阈值切换电路(CHANNEL THRESHOLD) 33、加法和减法电路(ADD SUBTRACT) 134、多个寄存器(REG) 135a_135f、比较电路(COMP) 136和输出控制电路(OUTPUT) 137。调度电路131相对于负载106a_106f中的每一个执行对于控制电路130中的各种电路132-137、通道切换电路150和阈值切换电路160的时分控制.相应地，通道chl_ch6共享控制电路130中的各个电路132-137、通道切换电路150以及阈值切换电路160。如图10中所示的，调度电路131包括触发器131a。调度电路131使用预定周期(例如，O. 16ms)来发送信号，同时将触发器131a的输出信号加I。因为过电流保护电路101具有6个通道(chl-ch6)，所以使用周期O. 16ms来输出与0、1、……、5相对应的信号。当输出与5相对应的信号时，重置触发器31a，并且随后再次输出与O对应的信号。例如，与0-5相对应的信号可以以下方式指示chl-che 与O相对应的信号指示chl，并且与I相对应的信号指示Ch2。因此，调度电路131在Ims内发送用于将信道从chl切换到ch6的信道切换信号。相应地，过电流保护电路101相对于每个通道执行过电流检测。通道切换电路150包括用于接收半导体开关110-115的检测信号的末端以及用于切换每个末端与比较电路170的连接状态的开关51。基于来自调度电路131的通道切换信号来切换开关51。相应地，使用采样周期将每个通道的检测信号发送到比较电路170。比较电路170将经由通道切换电路150发送的检测信号与在阈值切换电路160处设置的阈值进行比较，以检测电流。线类型阈值切换电路132基于来自调度电路131的信号将通道切换信号作为控制信号发送到阈值切换电路160。例如，线类型阈值切换电路132相对于每个通道读取与导线108a-108f的线类型有关的数据，并发送通道切换信号，使得在阈值切换电路60处设置与所选择的通道相对应的阈值。由于为每个通道设置多个阈值，所以通道阈值切换电路133发送阈值切换信号，使得通过时分控制依次设置所选信道的阈值。在本实施例中，例如，为每个通道设置8个阈值。因而，通道阈值切换电路160每隔O. 02ms发送阈值切换信号，其中，O. 02ms是通过将采样周期O. 16ms除以阈值数量(S卩，8)得到的。阈值切换电路160包括多个恒定电流源161、模拟开关162、多个阈值设定电阻器 163a-163h以及多个模拟开关164-164g。恒定电流源161生成不同的恒定电流。模拟开关162可以作为第一开关部分进行操作，并且选择恒定电流源161中的一个来使用。模拟开关164a-164g可以作为第二开关部分进行操作。模拟开关164a_164g与阈值设定电阻器163a-163h并联耦合。模拟开关162由从线类型阈值开关电路132发送的通道切换信号来驱动。相应地，选择恒定电流源161中的与每个通道的导线108a-108f的线类型相对应的恒定电流源，并且恒定电流流入阈值设定电阻器163a-163h。从通道阈值切换电路133发送的阈值切换信号用于控制模拟开关164a-164g的接通-断开状态。通过控制模拟开关164a-164g的接通-断开状态，对输入到比较电路170的反向输入端的电压值(即，阈值)进行控制，并且切换阈值。例如，每次输入阈值切换信号(其在时间上被划分)时，依次接通模拟开关164a-164g,从而切换了阈值。加法和减法电路134包括过电流级别确定部分(LEVEL) 134a、加法和减法控制部分(ADD SUBTRACT C0NTR0L)134b、加减值存储部分(ADD SUBTRACT INF0)134c、多个读出电路134da-134df以及多个写入电路134ea_134ef。比较电路170将经由通道切换电路150发送的、每个通道的检测信号(例如，与每个通道的电压相对应的电流)与在阈值切换电路160处设置的阈值的比较结果发送到过电流级别确定部分134a。过电流级别确定部分134a基于比较电路170的比较结果来确定过电流级别与IDl到ID8中的哪个级别相对应，并将确定结果发送到加法和减法控制部分134b。例如，设置电流阈值IDl到ID8的方式为ID8<ID7<ID6<. · ·〈皿。过电流级别确定部分134a向加法和减法控制部分134b发送指示检测信号超过了哪个电流阈值的信号，即，检测信号I是否大于或等于ID1，检测信号是否满足ID2 < I < IDl这一关系(下文称为ID2-1)、ID3-2、ID4-3、ID5-4、ID6-5、ID7-6、或 ID8-7，或者检测信号是否小于 ID8。加法和减法控制部分134b加上以及减去与过电流级别确定部分134a所确定的过电流级别相对应的预定值。加法和减法控制部分134b相对于负载106a-106f中的每一个(S卩，通道chl-ch2中的每一个)执行与过电流级别相对应的计算。加法和减法控制部分134b可以通过微计算机使用软件来执行加法或减法，或者加法和减法控制部分134b可以使用硬件的数字电路来执行加法或减法。加减信息存储部分134c读取在EEPROM 140存储的数据，并存储与加值、减值和过电流级别之间的关系有关的信息。加法和减法控制部分134b使用这些信息来执行加法和减法。图11的图示出了在加减信息存储部分134c中存储的信息的例子，即，与过电流级另IJ、加值和减值之间的关系有关的信息的例子。在图11中，“X”指示ID5的电流阈值。ID5(X)的值指示导线108a-108f的连续通电允许值，即，负载106a-106f的连续通电允许值(连续通电允许电流值)。此外，“Y”指示ID6的电流阈值。如上面描述的，电流阈值ID5和ID6是可变的值。例如，ID5可以是8A，并且ID6可以是7. 6A，其为ID5的95%。加值与检测电流值的平方成比例。由于加值与电流值的平方成比例，所述加值与焦耳热的热量值成比例。在本实施例中，在每个检测电流范围内，加值被设置成检测电流的下限的平方的10倍。减值与导线108a-108f的连续通电允许值的平方成比例，即，取决于导线108a-108f的热辐射值。加值和减值是之前计算的，并且经由EERPOM 140存储在加减信息存储部分134c中。因为减值是通过乘以10来计算的，所以ID5的平方的第一小数位可以是固定点，并且可以容易地执行数字处理。如图11中所示的，根据检测电流范围预先设置加值和减值。加法和减法电路134具有与通道切换电路150的切换状态以及在阈值切换电路160处设置哪个阈值有关的信息。例如，当过电流级别确定部分134a确定电流在ID3-2中时，相对于所选信道，加上加值9000以及减去减值ID52X 10。加法和减法控制部分134b相对于使用取决于上一周期确定的过电流级别的预定值而求出的上一计算结果加上以及减去取决于在当前周期由过电流级别确定部分134a所确定的过电流级别的预定值。相对于每个通道，将使用取决于上一周期处确定的过电流级别的预定值而求出的计算结果存储在寄存器135a-135f中。因此，加法和减法控制部分134b使用相对于每个通道提供的读出电路134da-134df来读出在寄存器135a_135f中存储的计算结果。使用相对于每个信道提供的写入电路134ea-134ef来将当前计算结果存储在寄存器135a-136f中。因为加值和减值是预先设定的，所以加法和减法控制部分134b计算上一计算结果+ (与检测电流值的平方成比例的加值)-(与导线108a-108f的连续通电允许值的平方成比例的减值)。当检测电流值小于ID8时，加法和减法控制部分134b加上O并减去ID52X10。当从调度电路131发送的信号与被设置成读出电路134da_134d中的每一个以及写入电路134ea-134ef中的每一个的通道相对应时，读出电路134da_134d中的每一个以及写入电路134ea-134ef中的每一个从寄存器135a_135f中的相应寄存器读出数据或向该相应寄存器写入数据。因此，加法和减法电路134使用采样周期从chl计算到ch6。即使在控制电路130断开半导体开关110-115之后，加法和减法控制部分134b也继续减去预定值。在半导体开关110-115断开之后，过电流级别确定部分134a检测到电流小于ID8。因此，加值变为0，并且减值变为ID52X10。因此，加法和减法控制部分134b加上O并减去ID52 ΧΙΟ,BP,加法和减法控制部分134b基本上减去ID52 X 10。因此，在半导体开关110-115断开之后，加法和减法控制部分134b继续减法。当计算结果变成负值时，力口法和减法控制部分134b确定变成了温度稳定状态，并且最终的计算结果被设置成O。图12的图示出了根据本实施例的过电流保护电路101的过电流中断特性。水平轴表示时间，并且垂直轴表示电流值。在这个例子中，假定导线108a-108f的最大环境温度是60° C，并且线类型是AVS线或AVSS线。AVS线和AVSS线的允许温度是80° C，并且AVS线和AVSS线的冒烟温度是150° C。因此，例如，在60° C的环境中，可以对导线允许电流特性进行设置，使得温度增加为ΛΤ=20° C，并且可以对导线冒烟电流特性进行设置，使得温度增加为ΛΤ=90° C。导线允许电流特性与加减的总和为从300000到600000的情况相对应(取决于导线直径)。通过基于加减的总和来设置阈值，过电流中断特性可以接近导线允许电流特性。在本实施例中，阈值切换电路160设置8个阈值。因此，过电流中断特性具有8-阶梯形状。当阈值切换电路160所设置的阈 值的数量增加时，或者当使用AD转换器时，可以改善电流的分辨率，并且可以使阶梯形状的特性平滑，并且过电流中断特性可以接近导线允许电流特性。导线允许电流特性与被中断所需要的热容量特性相对应，并取决于导线的直径和材料。在本实施例中，在过电流中断特性接近导线允许电流特性的负载稳定区域中使用过电流保护电路101。可以将过电流保护电路101应用于冒烟区域或负载稳定区域与冒烟区域之间的中间范围。图10中所示的寄存器135a_135f中的每一个将加法和减法电路134的计算结果存储在相对于负载106a-106f中的每一个提供的存储区域中。当相对于每个通道提供寄存器135a-135f时，可以在以下状态中执行负载106a_106f中的一个负载的计算其中负载106a-106f中的另一负载的计算结果存储在寄存器135a-135f中的相应寄存器中。因此，负载106a-106f可以共享加法和减法电路134。相对于每个通道，比较电路136将阈值与加法和减法电路的计算结果进行比较，以确定是否有过电流流过。比较电路136包括两个选择器136a、136b以及数字比较器136c。选择器136a基于从调度电路131发送的信号来发送为每个通道设置的阈值。将每个通道的阈值存储在EEPROM中。选择器136b基于从调度电路131发送的信号将存储在寄存器135a-135f中的每一个中的计算结果发送到数字比较器136c。当从选择器136b发送的加法和减法电路134的比较结果大于从选择器136a发送的第一确定阈值(chl到ch6的阈值)时,数字比较器136c确定过电流流过,并发送高信号。如上面所描述的，选择器136a、136b基于从调度电路131发送的信号而发送与所选通道相对应的第一确定阈值或比较结果。因此，数字比较器163c从chl到ch6依次地将为每个通道设置的第一确定阈值与计算结果进行比较。输出控制电路137作为控制电路130的输出部分进行操作。输出控制电路137基于输入状况发送用于控制半导体开关110-115的信号。输入状况包括接通了开关107a-107f中的任何一个以及从比较电路136发送了指示检测到过电流的比较结果。当加法和减法电路134的计算结果大于第一预定阈值并且输出控制电路137从比较电路136接收到高信号时，输出控制电路137断开半导体开关110-115或者限制从半导体开关110-115流到负载106a-106f的电流。相应地，过电流保护电路101保护导线108a_108f免受过电流。控制电路130还具有比第一确定阈值小的第二确定阈值。当加法和减法电路134的计算结果变得小于或等于第二确定阈值时，控制电路130再次接通半导体开关110-115。相应地，当过电流停止流入导线108a-108f时，负载106a-106f再次操作。即使断开半导体开关110-115，也在预定时间之后接通半导体开关110-115。因此，曾经被中断的负载106a-106f的操作可以重新启动。在图10中所示的例子中，数字比较器136c将第一确定阈值与加减的总计进行比较。第二确定阈值与加减的总计之间的比较可以由未示出的数字比较器来执行。以上是过电流保护电路101的整体配置。接下来，将参考图13和图14来描述过电流保护电路101的操作的例子。在本例子中，负载106a-106f中的一个是照明灯。图13的图示出了当稳定的负载电流流入照明灯时的负载电流和加减总计。图14的图示出了负载短路电流(即，过电流)流入负载106a-106f时的负载电流和加减总计。在图13和图14中，水平轴表示时间，并且垂直轴表示加减总计或负载电流。图13和图14示出了通道中的一个通道的负载电流。虽然存在6个通道，但是下面将描述过电流保护电路101对于流入通道中的一个通道(照明灯)的负载电流的操作。因为由调度电路131以预定采样周期来切换通道chl-ch6，所以过电流保护电路101对于通道chl-ch6的操作是相同的。当对开关107a_107f进行控制并且控制电路130接通期望的半导体开关110-115时，冲击电流流过，如图13中所示。基于比较电路170的比较结果，过电流级别确定部分134a向加法和减法控制部分134b发送取决于冲击电流的确定结果。加法和减法控制部分134b向上一次的计算结果加上并减去与检测电流相对应的加值和减值。在将O作为计算结果存储在寄存器135a_135f中的每一个中的情况下，当接通开关107a-107f并且冲击电流开始流动时，加法和减法控制部分134b相对于O执行加法和减法，并将计算结果存储在寄存器135a-135f中。而且在上次计算结果不为O的情况下，加法和减法控制部分134b相对于上次计算结果执行加法和减法。如图13中所示的，当冲击电流流动时，大电流即刻流动并且电流迅速减小。因而，过电流级别确定部分134a所确定的电流随着时间快速减小，并且加值也减小。如图13中所示的，当冲击电流流动时加减的总计值增加。然而，当冲击电流停止并且电流变得稳定时，减值变得大于加值。相应地，加减的总计逐渐减小到O。如图13中所示的，当稳定负载电流流动时，加减的总计不大于第一确定阈值。因此，比较电路136并不确定过电流流动，控制电路130并不断开半导体开关110-115，并且控制电路130并不限制流入负载106a-106f的电流。相反，如图14中所示的，当过电流流入导线108a_108f时，与冲击电流流动的情况不同，较大的电流保持一直流动。只要过电流保持流动，加减的总计就增加，并且加减的总计变得大于第一确定阈值。因此，控制电路130断开半导体开关110-115。相应地，电流停止流入导线108a_108f，并且负载电流变为O。过电流级别确定部分134a —直检测到电流0，并且加法和减法控制部分134b加上并且减去与电流O相对应的加值和减值。在这种情况中，减值大于加值。因此，基本上，加法和减法控制部分134b从上次的计算结果减去恒定的减值。当从上次的计算结果减去减值并且加减的总计变得小于或等于第二确定阈值时，控制电路130接通半导体开关110-115，或者控制电路130限制从半导体开关110-115向负载106a-106f流动的电流。相应地，电流再次流入导线108a-108f。如果电流是过电流，那么加减的总计再次超过第一确定阈值，并且断开半导体开关110-115。之后，加减的总计变得小于或等于第二确定阈值，接通半导体开关110-115。然而，因为过电流流入导线108a-108f，所以加减的总计超过第一确定阈值，并且半导体开关110-115被断开，或者从半导体开关110-115向负载106a_106流动的电流被限制。重复上述操作。以这种方式，过电流保护电路101检测到过电流，并保护导线108a-108f和负载106a-106fo在上述例子中，当加减的总计变得小于或等于第二确定阈值时，再次接通半导体开关110-113 (重试操作)。在另一例子中，半导体开关110-115可以保持断开(锁存操作)。可以基于EEPROM 140的存储内容来选择重试操作和锁存操作。如上面描述的，在本实施例中，相对于加法和减法电路134的上次计算结果加上并减去与检测电流相对应的加值和减值的操作，以及通过将加减的总计与第一确定阈值进行比较来检测过电流。因此，过电流保护电路101能够使用简单的电路检测到过电流。在本实施例中，预先将与检测电流的平方成比例的值设置成加值，并且预先将作为导线108a-108f中的每一个的热辐射值的变量设置成减值。因此，当电流流入导线108a-108f中的每一个中时，过电流保护电路101不需要以模拟方式或数字方式计算检测电流的平方的变换电路以及计算导线108a-108f中的每一个的热辐射值的复杂电路。因此，过电流保护电路101可以具有简单的配置。在本实施例中，使用调度电路131以预定的采样周期来相对于多个信道执行过电流检测。换句话说，通道切换电路150选择将作为过电流检测对象的通道，并且阈值切换电路160依次地设置每个通道的多个阈值，并且使用包括一个比较器的比较电路170来执行每个通道的电流检测。因此，可以使用一个比较器来执行对多个电流级别的确定。因此，过电流保护电路101并不需要许多比较器。相应地，可以限制电路大小的增加以及成本的增加。此外，负载06a_106f还共享加法和减法电路134。因此，可以以较低的成本获得数字电路。半导体开关110-115中的每一个可以作为负载驱动部分进行操作。通道切换电路150、阈值切换电路160以及比较电路170可以作为电流检测部分进行操作。控制电路130可以作为控制部分进行操作，过电流级别确定部分134a可以作为过电流级别确定部分进行操作，并且加法和减法控制部分134b可以作为加法和减法部分进行操作。(第六实施例)将描述根据本公开内容第六实施例的过电流保护电路101。在本实施例中，阈值切换电路160等的配置是从第五实施例变化的，并且其它方面与第五实施例类似。因此，将主要描述与第五实施例不同的部分。在第五实施例中，阈值切换电路160使用模拟开关162、64a_164g以模拟方式切换阈值。在本实施例中，以数字方式切换阈值。如图15中所示的，根据本实施例的过电流保护电路101包括线类型通道阈值切换电路(LINE TYPE CHANNEL THRESHOLD) 138而不是线类型阈值切换电路132和通道阈值切换电路133。阈值切换电路160包括数模(DA)转换器165。
线类型通道阈值切换电路138发送通道切换信号和阈值切换信号。例如经由8比特的线将通道切换信号和阈值切换信号发送到DA转换器165。基于这些信号，DA转换器165选择要作为过电流检测对象的通道以及要用于确定过电流的阈值。相应地，过电流保护电路101可以检测每个通道的电流。在上述实施例中，使用8比特的线来发送通道切换信号和阈值切换信号，并且DA转换器165的分辨率将每个通道的阈值设置成8个级别。当DA转换器165的分辨率增加时，可以更精细地设置阈值。在 这种情况中，需要能够发送更多数据的信号线。(第七实施例)将描述根据本公开内容第七实施例的过电流保护电路101。在本实施例中，加法和减法控制部分134b在加法和减法中所使用过的加值和减值是从第五实施例变化而来的。因为其它内容与第五实施例类似，所以将只描述与第五实施例不同的部分。图16的图示出了在加减信息存储部分134c中存储的信息的例子，即，与过电流级另O、加值和减值之间的关系有关的信息的例子。如图16中所示的，在过电流检测电路130处检测到的检测电流值I满足关系I > IDl时，加值是128以及减值是-1。当检测电流值I满足关系ID2 < I < IDl时，加值是64，以及减值是_1。当检测电流值I满足关系ID3 ( I
<ID2时，加值是32，以及减值是-1。当检测电流值I满足关系ID4彡I < ID3时，加值是16，以及减值是-1。当检测电流值I满足关系ID5S I < ID4时，加值是8，以及减值是-1。当检测电流值I满足关系ID6彡I < ID5时，加值是4，以及减值是_1。当检测电流值I满足关系ID7 < I < ID6时，加值是2，以及减值是-1。当检测电流值I满足关系ID8 ( I
<ID7时，加值是I，以及减值是-1。当检测电流值I满足I关系< ID8时，加值是0，以及减值是_1或_2。在本例子中，通道chl_ch6具有相同的加值。虽然在检测电流值I大于或等于ID8时将减值设置成-1并且在检测电流值I小于ID8时将减值设置成-1或_2，但是可以通过改变EEPROM 140的设置来改变减值。加法和减法控制部分134b使用加值和减值的信息来加上并减去与检测电流值相对应的加值和减值。即使在使用与加值和减值有关的信息时，过电流保护电路101的操作基本上也与第五实施例类似。如上面所描述的，过电流保护电路101通过对上次计算结果加上并减去与过电流级别确定部分134a检测到的检测电流值相对应的加值和减值来执行过电流检测。当使用与加值和减值有关的信息时，可以减少电流阈值、加值和减值，并且还可以减少数量。因此，可以减少数据量，并且可以减小电路大小。在第五实施例中，如图11中所示的，将与每个电流阈值相对应的加值和减值存储在EEPROM 140中。例如，当加值36000由二进制数表示时，加值可以用16位的数来表示。因为，每个大数都是由二进制数表示的并被存储在EEPROM 40中，所以要处理的数据量增加了。另一方面，在本实施例中，加值是与检测电流值成比例的值。因而，通过计算检测电流值的平方，可以获得图16中所示的加值。在ID2到ID7中，随着电流阈值的增加检测电流值变成2倍的平方根。因此，当对检测电流值进行平方时，使加值加倍。因此，如图16中所示的，根据电流阈值范围使加值加倍成2、4、8、……、128。因为用于计算检测电流值的公式对于导线108a_108f是共用的，所以加值对于导线108a-108f是共用的。加值的数最大是3位的值，并且该值由二进制数来表示。与图11中所示的第五实施例的加值相比较，根据本实施例的加值显然更小。因此，与第五实施例相t匕，即使当加值由二进制数表示时，位数并不增加，可以减少要处理的数据量，并且可以减小电路的大小。如上面所描述的，在本实施例中，因为可以减小阈值、加值和减值的大小和数量，所以可以减少要处理的数据量，并且可以减小电路的大小。根据第五到第七实施例的过电流保护电路101的上述配置仅仅是例子，并且可以适当地改变。例如，在过电流保护中提供的通道的数量不限于6。在上述实施例中，全部通道的电流检测都是由只包括一个比较器的比较电路170来执行的。只要多个通道的电流检测由至少一个比较器来执行，就能够获得上述效果。例如，比较电路170可以包括两个比较器，并且每个比较器可以执行3个通道的电流检测。在上述实施例中，使过电流中断 特性接近于导线允许电流特性。可以通过改变作为参数的阈值、加值、减值和检测电流值或者通过EEPROM 140使过电流中断特性接近导线冒烟电流特性。
权利要求
1.一种过电流保护电路，包括负载驱动部分，用于驱动负载(3)；导线(4)，与所述负载(3)和所述负载驱动部分耦合；电流检测部分(6)，用于检测流入所述负载(3)的电流的负载电流值，所述电流检测部分(6)包括AD转换器(6d)和电流值计算电路(6e)，所述AD转换器(6d)接收与所述负载电流值相对应的检测信号并且对所述检测信号进行模数转换，所述电流值计算电路(6e )根据所述AD转换器(6d)所转换的所述检测信号来计算所述负载电流值；加法和减法部分(7)，用于基于所述电流检测部分(6)检测到的所述负载电流值确定加减值，存储使用所述加减值的加法和减法的积分结果，并发送所述积分结果，所述加法和减法部分(7)包括加值确定电路(7a)，所述加值确定电路(7a)基于所述电流值计算电路 (6e)计算出的所述负载电流值以及指示所述负载电流值与所述加减值中的加值之间的关系的函数表达式或信息来确定所述加值；比较电路(8)，用于将从所述加法和减法部分(7)发送的所述积分结果与阈值进行比较，并发送指示过电流检测结果的信号；以及控制电路(5)，用于基于从所述比较电路(8)发送的指示所述过电流检测结果的所述信号来控制所述负载驱动部分，以限制流入所述负载(3)和所述导线(4)的所述电流，并使得保护对象免受过电流。
2.根据权利要求1所述的过电流保护电路，其中，所述负载驱动部分包括半导体开关(2)，其中，所述电流检测部分(6)还包括温度检测电路(6b)，所述温度检测电路(6b)发送与所述半导体开关(2)的温度相对应的温度检测信号，其中，所述AD转换器(6d)接收从所述温度检测电路(6b )发送的所述温度检测信号，并对所述温度检测信号进行模数转换，并且其中，所述电流值计算电路(6e)基于所述AD转换器(6d)所转换的所述温度检测信号来对所述负载电流值执行温度校正。
3.根据权利要求2所述的过电流保护电路，其中，所述电流检测部分(6)还包括复用器(6c)，所述复用器(6c)在与所述负载电流值相对应的所述检测信号与从所述温度检测电路(6b)发送的所述温度检测信号之间切换被发送到所述AD转换器(6d)的信号。
4.根据权利要求2所述的过电流保护电路，其中，所述电流检测部分(6)还包括电流校正信息存储部分(6f)，所述电流校正信息存储部分(6f)相对于所述半导体开关(2)的温度存储电流校正信息，并且其中，所述电流值计算电路(6e)根据从所述AD转换器(6d)所转换的所述温度检测信号获得的、所述半导体开关(2)的温度，使用在所述电流校正信息存储部分(6f)中存储的所述电流校正信息，来对所述负载电流值执行所述温度校正。
5.根据权利要求4所述的过电流保护电路，其中，所述过电流检测部分(6)还包括电压检测电路(6a)，所述电压检测电路(6a)检测所述半导体开关(2)的漏-源电压，以作为与所述负载电流值相对应的所述检测信号， 其中，所述电流值计算电路(6e)根据所述半导体开关(2)的所述漏-源电压和导通电阻来计算所述负载电流值，其中，所述电流校正信息存储部分(6f)存储与所述半导体开关(2)的温度与所述导通电阻之间的关系有关的信息，以作为所述电流校正信息，并且其中，所述电流值计算电路(6e)通过根据所述半导体开关(2)的温度校正所述导通电阻，来对根据所述漏-源电压和所述导通电阻计算出的所述负载电流值执行所述温度校正。
6.根据权利要求1-5中的任意一项所述的过电流保护电路，其中，所述加值确定电路(7a)计算与所述负载电流值的平方成比例的值，并将所述加值设置成与所述负载电流值的平方成比例的值。
7.根据权利要求1-5中的任意一项所述的过电流保护电路，其中，所述加法和减法部分(7)还包括电流确定信息存储部分(7b)，所述电流确定信息存储部分(7b)包括所述负载电流值与所述加值之间的信息，并且其中，所述加值确定电路(7a)使用所述电流确定信息存储部分(7b)中存储的所述信息来确定与所述电流值计算电路(6e)计算出的所述负载电流值相对应的所述加值。
8.根据权利要求1-5中的任意一项所述的过电流保护电路，其中，所述加减值包括与所述负载电流值的平方成比例的加项。
9.根据权利要求8所述的过电流保护电路，其中，所述加减值包括与所述积分结果成比例的减项。
10.根据权利要求9所述的过电流保护电路，其中，所述加减值中的所述加项与能够稳定地流入所述保护对象而不使所述保护对象恶化的最大电流值的平方成反比。
11.根据权利要求10所述的过电流保护电路，其中，所述加减值中的所述加项与用于确定所述积分值是否是允许值的确定值成反比。
12.根据权利要求8所述的过电流保护电路，其中，当所述负载电流值小于或等于能够稳定地流入所述保护对象而不使所述保护对象恶化的最大电流值时，所述加法和减法部分(7)减去所述加减值中的减值。
13.根据权利要求1-5中的任意一项所述的过电流保护电路，其中，所述加法和减法部分(7)在所述负载电流值大于预定值时加上所述加减值中的加值，并且在所述负载电流值小于或等于所述预定值时减去所述加减值中的减值，并且其中，所述预定值是所述保护对象的允许电流值或者所述保护对象的冒烟电流值。
14.根据权利要求1-5中的任意一项所述的过电流保护电路，其中，所述阈值包括第一确定阈值以及小于所述第一确定阈值的第二确定阈值，其中，当所述比较电路(8)确定所述积分值大于所述第一确定阈值时，所述控制电路 (5)断开所述负载驱动部分(2)，其中，在所述控制电路(5)断开所述负载驱动部分(2)之后，所述加法和减法部分(7) 继续减去所述加减值中的减值，并且其中，当所述比较电路(8)确定所述积分值变得小于或等于所述第二确定阈值时，所述控制电路(5)接通所述负载驱动部分(2)。
15.根据权利要求1-5中的任意一项所述的过电流保护电路，其中，所述负载(3)包括在多个负载(3)中的一个负载中，所述导线(4)包括在多个导线(4)中，所述多个导线(4)分别向所述多个负载(3)供应电流，所述多个导线(4)中的每一个被当作一个通道，其中，所述电流检测部分(6)还包括复用器(9a)，所述复用器(9a)接收与各个通道的负载电流值相对应的检测信号，并切换要被发送的检测信号，并且所述电流检测部分(6)检测每个通道的负载电流值，并且其中，基于为每个通道所检测到的负载电流值来为每个通道检测所述过电流。
16.一种过电流保护电路，包括负载驱动部分(110-115 )，用于驱动多个负载(106a-106f)；电流检测部分(150-170)，用于检测流入所述多个负载(106a-106f)中的每一个负载的电流，并发送与所述电流相对应的电流检测值；以及控制部分(130)，包括过电流级别确定部分(134a)以及加法和减法部分(134b)，所述控制部分(130)基于输入状况对所述负载驱动部分(110-115)进行接通以及断开，所述过电流级别确定部分(134a)确定所述电流检测值的过电流级别，所述加法和减法部分 (134b)基于所述过电流级别确定部分(134a)的确定结果加上以及减去与所述电流检测值相对应的预定值，其中，所述加法和减法部分(134b)相对于使用与上次的电流检测值相对应的预定值而获得的计算结果加上以及减去与本次的电流检测值相对应的预定值，并且当所述加法和减法部分(134b)的计算结果大于确定阈值时，所述控制部分(130)控制所述负载驱动部分 (110-115)，以限制流入所述多个负载(106a-106f)中的相应负载的电流，其中，所述电流检测部分(150-170)包括比较电路(170)、通道切换电路(150)和阈值切换电路(160)，所述比较电路(170)包括发送所述电流检测值的比较器，其中，分别与所述多个负载(106a-106f)耦合的多个输出端(104a-104f)被当作多个通道(chl-ch2),所述通道切换电路(150)选择所述多个通道(chl-ch6)中的一个通道，并向所述比较器发送与流入所选择的通道(chl-ch6)的电流相对应的电压，并且其中，所述阈值切换电路(160)为所述多个通道(chl-ch6)中的每一个通道设置多个阈值，所述阈值切换电路(160)向所述比较器依次地发送所选择的通道的所述多个阈值。
17.根据权利要求16所述的过电流保护电路，其中，所述阈值切换电路(160)包括多个恒定电流源(161)，用于生成不同的恒定电流；第一切换部分(162)，用于选择所述多个恒定电流源(161)中的生成与所选择的通道 (chl-ch6)相对应的恒定电流的一个恒定电流源；多个电阻器(163a-163h)，与所述第一切换部分(162)耦合；以及第二切换部分(164a-164g)，用于选择所述多个电阻器(163a-163h)中的一个电阻器来从所述多个恒定电流源(161)中的由所述第一切换部分(162)选择的所述一个恒定电流源接收恒定电流，并且其中，所述控制部分(130)向所述第一切换部分(162)和所述第二切换部分 (164-164g)发送控制信号，用以选择所述多个恒定电流源(161)中的生成与所选择的通道(ch1-che)相对应的恒定电流的所述一个恒定电流源，以及用以选择所述多个电阻器 (163a-163h)中的所述一个电阻器来接收该恒定电流。
18.根据权利要求16所述的过电流保护电路，其中，所述阈值切换电路(160)包括DA转换器(165)，并且所述阈值切换电路(160)基于来自所述控制部分(130)的信号向所述比较器依次发送所述多个阈值。
19.根据权利要求16-18中的任意一项所述的过电流保护电路，其中，在所述控制部分(130)断开所述负载驱动部分(110-115)之后，所述加法和减法部分(134b)继续进行加减，其中，所述确定阈值是第一确定阈值，并且其中，所述控制部分(130)具有比所述第一确定阈值小的第二确定阈值，并且当所述计算结果变得小于或等于所述第二确定阈值时，所述控制部分(130)接通所述负载驱动部分 (110-115)。
20.根据权利要求16-18中的任意一项所述的过电流保护电路，其中，所述加法和减法部分(134b)所加上的预定值是与所述检测电流值的平方成比例的值。
21.根据权利要求16-18中的任意一项所述的过电流保护电路，其中，所述多个负载(106a-106f)分别经由多个导线(108a-108f)被供应电流，其中，所述加法和减法部分(134b)所减去的预定值是取决于所述多个导线 (108a-108f)中的每一个导线的热辐射值的变量值。
22.根据权利要求16-18中的任意一项所述的过电流保护电路，其中，所述加法和减法部分(134b)以预定的采样周期加上以及减去所述预定值。
23.根据权利要求16-18中的任意一项所述的过电流保护电路，其中，所述加法和减法部分(134b)包括存储有软件的微计算机，并且其中，所述微计算机使用所述软件加上以及减去所述预定值。
24.根据权利要求16-18中的任意一项所述的过电流保护电路，其中，所述加法和减法部分(134b)包括硬件的数字电路，并且所述数字电路加上以及减去所述预定值。
25.根据权利要求16-18中的任意一项所述的过电流保护电路，其中，所述控制部分(130)还包括调度电路(131)，所述调度电路(131)针对所述多个负载(106a-106f)中的每一个负载对所述电流检测部分(150-170)以及所述加法和减法部分(134b )执行时分控制。
26.根据权利要求25所述的过电流保护电路，其中，所述加法和减法部分(134b)包括存储部分(135a-135f)，所述存储部分 (135a-135f)将所述加法和减法部分(134b)针对所述多个负载(106a_106f)中的每一个负载的计算结果存储在为所述多个负载(106a-106f)中的每一个负载提供的存储区域中。
全文摘要
一种过电流保护电路，包括驱动负载(3)的负载驱动部分、与所述负载(3)和所述负载驱动部分耦合的导线(4)、检测流入所述负载(3)的电流的负载电流值的电流检测部分(6)、基于所述负载电流值确定加减值并发送加减积分结果的加法和减法部分(7)、将所述积分结果与阈值进行比较的比较电路(8)以及基于所述比较结果控制所述负载驱动部分的控制电路(5)。所述加法和减法部分(7)包括加值确定电路(7a)，其基于所述负载电流值以及指示所述负载电流值与所述加减值中的加值之间的关系的函数表达式或信息来确定所述加值。
文档编号H02H9/02GK103001202SQ20121033957
公开日2013年3月27日 申请日期2012年9月13日 优先权日2011年9月14日
发明者川本一平, 久田刚巧, 石川富久夫, 杉浦晃 申请人:株式会社电装, 安电株式会社