(57)【要約】【課題】低抵抗による電流検出によって消費電力の低減を図り、且つ電流検出の高速応答を可能とする。【解決手段】スイッチング電源の０Ｖラインに挿入されている電流検出抵抗Ｒ１と、該電流検出回路の両端の電圧を検出する第１の電流ミラー回路１２と、該第１の電流ミラー回路による検出信号を伝達する第２の電流ミラー回路１４とを具備し、該第２の電流ミラー回路により電源電圧からの電流変化に変換し、その電流変化を電圧変換抵抗Ｒ２により０Ｖラインに対する電圧変化に変換することにより、電流検出抵抗の両端電圧に追従した高電圧の検出パルス信号を作成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング電源の０Ｖラインに挿入されている電流検出抵抗と、該電流検出回路の両端の電圧を検出する第１の電流ミラー回路と、該第１の電流ミラー回路による検出信号を伝達する第２の電流ミラー回路とを具備し、該第２の電流ミラー回路により電源電圧からの電流変化に変換し、その電流変化を電圧変換抵抗により０Ｖラインに対する電圧変化に変換することにより、電流検出抵抗の両端電圧に追従した高電圧の検出パルス信号を作成することを特徴とする電流検出回路。
【請求項２】
第１の電流ミラー回路は、ダイオード接続型の第１のトランジスタと、該第１のトランジスタとベースが共通接続された第２のトランジスタとからなり、第１のトランジスタのコレクタは、一端が＋側電源電圧に接続された抵抗の他端に接続され、エミッタは電流検出抵抗の一端に接続され、第２のトランジスタのコレクタは、第２の電流ミラー回路に接続され、エミッタは、抵抗を介して電流検出抵抗の他端に接続される構成であり、第２の電流ミラー回路は、ダイオード接続型の第３のトランジスタと、該第３のトランジスタとベース及びエミッタがそれぞれ共通接続された第４のトランジスタとからなり、第３のトランジスタ及び第４のトランジスタのエミッタは、共に＋側電源電圧に接続され、第３のトランジスタのコレクタは第２のトランジスタのコレクタに、また第４のトランジスタのコレクタは電圧変換抵抗を介して０Ｖラインに接続される構成である請求項１記載の電流検出回路。
【請求項３】
電流検出抵抗は、抵抗値が１０ｍΩ以下の低抵抗である請求項１又は２記載の電流検出回路。
【請求項４】
スイッチング電源が絶縁型スイッチングＤＣ−ＤＣコンバータであり、前記電流検出抵抗は、変圧器の一次側でスイッチング素子と直列に接続されている請求項１乃至３のいずれかに記載の電流検出回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流検出抵抗の両端電圧を第１の電流ミラー回路で検出し、その信号を第２の電流ミラー回路で伝達し、高電圧の検出信号を作成する電流検出回路に関するものである。この技術は、高効率が要求されるスイッチングＤＣ−ＤＣコンバータのパルス電流検出に有用である。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、スイッチング電源では、過電流保護などのために電流検出回路が組み込まれている。この種の電流検出回路は、典型的には、スイッチング素子と直列に電流検出抵抗を接続し、該電流検出抵抗における電圧降下を検出する方式である（特許文献１など参照）。
【０００３】
近年、スイッチング電源の高効率化が要求されるのに伴い、内部損失を低減するため、電流検出抵抗には抵抗値が非常に小さい抵抗が使用されている。その場合、低抵抗になればなるほど内部損失を低減できるが、抵抗値が小さいと、検出できる信号も小さくなるため、増幅器で増幅するなどの対策が必要となる。しかし、そのように増幅器で増幅する方式では一般に応答が遅く、数百ＫＨｚのスイッチング周波数に対応するためには高性能の増幅器が必要となり、高価となる欠点がある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３１２１３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、低抵抗による電流検出によって消費電力の低減を図り、且つ電流検出の高速応答を可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、スイッチング電源の０Ｖラインに挿入されている電流検出抵抗と、該電流検出回路の両端の電圧を検出する第１の電流ミラー回路と、該第１の電流ミラー回路による検出信号を伝達する第２の電流ミラー回路とを具備し、該第２の電流ミラー回路により電源電圧からの電流変化に変換し、その電流変化を電圧変換抵抗により０Ｖラインに対する電圧変化に変換することにより、電流検出抵抗の両端電圧に追従した高電圧の検出パルス信号を作成することを特徴とする電流検出回路である。なお、電流検出抵抗は、検出電圧がピーク１００ｍＶ以下（例えば５ｍΩの抵抗にピーク１０Ａの検出電流＝ピーク５０ｍＶ）となるような低抵抗である。
【０００７】
ここで、例えば第１の電流ミラー回路は、ダイオード接続型の第１のトランジスタと、該第１のトランジスタとベースが共通接続された第２のトランジスタとからなり、第１のトランジスタのコレクタは、一端が＋側電源電圧に接続された抵抗の他端に接続され、エミッタは電流検出抵抗の一端に接続され、第２のトランジスタのコレクタは、第２の電流ミラー回路に接続され、エミッタは、抵抗を介して電流検出抵抗の他端に接続される構成とし、第２の電流ミラー回路は、ダイオード接続型の第３のトランジスタと、該第３のトランジスタとベース及びエミッタがそれぞれ共通接続された第４のトランジスタとからなり、第３のトランジスタ及び第４のトランジスタのエミッタは、共に＋側電源電圧に接続され、第３のトランジスタのコレクタは第２のトランジスタのコレクタに、また第４のトランジスタのコレクタは電圧変換抵抗を介して０Ｖラインに接続される構成とする。
【０００８】
本発明では、スイッチング電源が典型的には絶縁型スイッチングＤＣ−ＤＣコンバータであり、電流検出抵抗は、変圧器の一次側でスイッチング素子と直列に接続されている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の電流検出回路は、２段階の電流ミラー回路によって電流検出抵抗の両端電圧に追従した高電圧の検出パルス信号を作成するように構成されているため、低抵抗による電流検出が可能になり、損失を低減できる。また、０Ｖラインに電流検出抵抗を入れ、変換後の電圧も０Ｖラインに対して発生するため、使用する部品に低電圧品が使用でき、消費電力も少なくなり、安価に製作できる。更に、電流ミラー回路を構成しているトランジスタがリニアに動作しているため、非常に高速で電流検出抵抗の変化に追従した電圧信号を生成させることができる。
【実施例】
【００１０】
図１は、本発明を適用するスイッチング電源の典型的な一例を示す説明図である。このスイッチング電源は、直流入力に対してトランスＴの１次巻線Ｎ１とスイッチング素子ＳＷを直列に接続し、前記トランスＴの２次巻線Ｎ２にダイオードＤと平滑コンデンサＣからなる整流平滑回路１０を設け直流出力を生じる構成の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータである。本発明では、このスイッチング電源の０Ｖラインに前記スイッチング素子ＳＷと直列となるように電流検出抵抗Ｒ１を挿入する。
【００１１】
図２は、本発明に係る電流検出回路の一実施例を示す回路図である。この電流検出回路は、スイッチング電源の０Ｖラインに挿入されている電流検出抵抗Ｒ１と、該電流検出抵抗Ｒ１の両端の電圧を検出する第１の電流ミラー回路１２と、該第１の電流ミラー回路１２による検出信号を伝達する第２の電流ミラー回路１４とを具備している。前記第１の電流ミラー回路１２で電流検出抵抗Ｒ１の両端の電圧を検出し、前記第２の電流ミラー回路１４により＋側電源電圧Ｖｃｃからの電流変化に変換し、その電流変化を電圧変換抵抗Ｒ２により０Ｖラインに対する電圧変化に変換することにより、電流検出抵抗Ｒ１の両端電圧に追従した高電圧の検出パルス信号を作成する。ここで電流検出抵抗Ｒ１は、検出電圧がピーク値で数十ｍＶ（例えばピーク１０Ａの検出電流が流れる場合、５ｍΩの抵抗を用いると検出電圧はピーク５０ｍＶ）となる低抵抗である。
【００１２】
第１の電流ミラー回路１２は、ダイオード接続型の（ベースとコレクタが短絡された）第１のトランジスタ（ＮＰＮ型バイポーラトランジスタ）Ｑ１と、該第１のトランジスタＱ１とベースが共通接続された第２のトランジスタ（ＮＰＮ型バイポーラトランジスタ）Ｑ２とからなる。第１のトランジスタＱ１のコレクタは、一端が＋側電源電圧Ｖｃｃに接続された抵抗Ｒ３の他端に接続され、エミッタは電流検出抵抗Ｒ１の一端に接続される。第２のトランジスタＱ２のコレクタは、第２の電流ミラー回路１４に接続され、エミッタは、抵抗Ｒ４を介して電流検出抵抗Ｒ１の他端に接続される。この電流検出抵抗Ｒ１の他端側（符号ａで示す）の電圧が基準となる。
【００１３】
第２の電流ミラー回路１４は、ダイオード接続型の（ベースとコレクタが短絡された）第３のトランジスタ（ＰＮＰ型バイポーラトランジスタ）Ｑ３と、該第３のトランジスタＱ３とベース及びエミッタがそれぞれ共通接続された第４のトランジスタ（ＰＮＰ型バイポーラトランジスタ）Ｑ４とからなる。第３のトランジスタＱ３及び第４のトランジスタＱ４のエミッタは、共に＋側電源電圧Ｖｃｃに接続され、第３のトランジスタＱ３のコレクタは第２のトランジスタＱ２のコレクタに、また第４のトランジスタＱ４のコレクタは電圧変換抵抗Ｒ２を介して０Ｖラインに接続される。この電圧変換抵抗Ｒ２の端子電圧が検出パルス出力となる。なお、電圧変換抵抗Ｒ２は、正常動作時における検出出力値が所定の値となるように、固定抵抗と微調整可能な半固定抵抗の直列接続としてもよい。
【００１４】
０Ｖラインに挿入されている電流検出抵抗Ｒ１に流れる電流の電圧降下により、第１のトランジスタＱ１に流れる電流が変化すると、第１の電流ミラー回路１２で第２のトランジスタＱ２に流れる電流が変化する。このようにして電流検出抵抗Ｒ１の両端の電圧が第１の電流ミラー回路１２で検出される。その検出信号は、第３のトランジスタＱ３及び第４のトランジスタＱ４からなる第２の電流ミラー回路１４で伝達され、電源電圧Ｖｃｃ側からの電流変化に変換され、電圧変換抵抗Ｒ２により電流の変化が高電圧の検出パルス信号に変換される。このようにして、スイッチング電源のパルス電流を検出し、パルス信号として電圧変換されるため、パルスバイパルスの制御ができ、過電流に対する装置の保護に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明を適用するスイッチング電源の典型的な一例を示す説明図。
【図２】本発明に係る電流検出回路の一実施例を示す回路図。
【符号の説明】
【００１６】
１２  第１の電流ミラー回路
１４  第２の電流ミラー回路
Ｒ１  電流検出抵抗
Ｒ４  電圧変換抵抗
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４  トランジスタ
【図１】
2010073067.tif 000003
【図２】
2010073067.tif 000004