(57)【要約】【課題】高耐圧が要求されず、半導体装置に組み込んでもチップサイズが小さくて済み、コスト高を招かないような過電流検出回路を提供する。【解決手段】高出力電圧電源回路１０Ａから出力する高電圧Ｖ１が供給される負荷２０と前記高出力電圧電源回路１０Ａとの間にホトダイオードＰＤが接続されたホトカプラ３１と、該ホトカプラ３１のホトトランジスＰＴに直列接続された抵抗Ｒ１とを備え、該抵抗Ｒ１に生じる電圧Ｖｓ１により過電流を検出する。【選択図】図１
2014225992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高出力電圧電源回路から出力する高電圧が供給される負荷と前記高出力電圧電源回路との間にホトダイオードが接続されたホトカプラと、該ホトカプラのホトトランジスタに直列接続された第１の抵抗とを備え、該第１の抵抗に生じる検出電圧により過電流を検出することを特徴とする過電流検出回路。
【請求項２】
請求項１に記載の過電流検出回路において、
前記ホトカプラの前記ホトダイオードに並列に、検出すべき過電流の値の決定に寄与する第２の抵抗が接続されていることを特徴とする過電流検出回路。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の過電流検出回路の前記第１の抵抗に生じた検出電圧を入力し閾値と比較することで過電流を判定する判定手段を有する制御回路と、
該制御回路の前記判定手段により過電流と判定されたとき前記負荷に供給する高電圧を遮断する遮断回路と、
を備えたことを特徴とする過電流保護回路。
【請求項４】
請求項３に記載の過電流保護回路において、
前記遮断回路は、前記高出力電圧電源回路よりも前段に設けられていることを特徴とする過電流保護回路。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の過電流保護回路において、
前記制御回路は、前記判定手段が前記過電流を判定したとき前記高出力電圧電源回路の動作を停止させることを特徴とする過電流保護回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高出力電圧電源回路の負荷に流れる過電流を検出する過電流検出回路およびその過電流から負荷を保護する過電流保護回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
過電流検出回路として、図６に示す回路が知られている（非特許文献１）。この過電流検出回路は、検出すべき電流をＩ１としたとき、その電流Ｉ１が流れる端子Ｔ１とＴ２の間に直列に抵抗Ｒ１１を接続し、その抵抗Ｒ１１に電流Ｉ１を流して、そこに発生する電圧を検出して基準値と比較し過電流か否かを判定するものである。ただし、抵抗Ｒ１１は通常動作時にそこにおける電圧降下を小さくするために抵抗値が低く設定されているため、過電流時であってもそこに発生する電圧は低くなるので、この抵抗Ｒ１１に発生する電圧を保護抵抗Ｒ１２，Ｒ１３を介して演算増幅器７１に取り込んで増幅し、その増幅電圧をトランジスタＱＮ１で電流に変換して、カレントミラー回路７２に入力し、そのカレントミラー回路７２の出力電流を抵抗Ｒ１４で検出電圧Ｖｓ３に変換して、その検出電圧Ｖｓ３を閾値を設定した判定回路（図示せず）で判定して、その電圧が閾値を超えたとき、電流Ｉ１が過電流になっていることを検出するものである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】笠原政史  著、「今どきのパワー制御を体験できる実験ボードを作る」、トランジスタ技術SPECIAL No.119、３０〜３１頁、ＣＱ出版社、２０１２年、７月１日発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、図６に示した過電流検出回路では、精度の高い過電流検出は可能であるものの、負荷に供給する電圧が高電圧の場合には、演算増幅器７１として高耐圧のものを使用する必要があり、これを半導体装置に組み込むとチップサイズが大きくなり、コスト高を招く問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、高電圧が供給される負荷に流れる過電流を検出する場合でも、高耐圧が要求されず、半導体装置に組み込んでもチップサイズが小さくて済み、コスト高を招くことのない過電流検出回路および過電流保護回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１にかかる発明の過電流検出回路は、高出力電圧電源回路から出力する高電圧が供給される負荷と前記高出力電圧電源回路との間にホトダイオードが接続されたホトカプラと、該ホトカプラのホトトランジスタに直列接続された第１の抵抗とを備え、該第１の抵抗に生じる検出電圧により過電流を検出することを特徴とする。
請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の過電流検出回路において、前記ホトカプラの前記ホトダイオードに並列に、検出すべき過電流の値の決定に寄与する第２の抵抗が接続されていることを特徴とする。
請求項３にかかる発明の過電流保護回路は、請求項１又は２に記載の過電流検出回路の前記第１の抵抗に生じた検出電圧を入力し閾値と比較することで過電流を判定する判定手段を有する制御回路と、該制御回路の前記判定手段により過電流と判定されたとき前記負荷に供給する高電圧を遮断する遮断回路と、を備えたことを特徴とする。
請求項４にかかる発明は、請求項３に記載の過電流保護回路において、前記遮断回路は、前記高出力電圧電源回路よりも前段に設けられていることを特徴とする。
請求項５にかかる発明は、請求項３又は４に記載の過電流保護回路において、前記制御回路は、前記判定手段が前記過電流を判定したとき前記高出力電圧電源回路の動作を停止させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、負荷に流れる負荷電流と過電圧検出電流とがホトカプラによって絶縁されるので、過電流検出部分に高耐圧が要求されることはなく、半導体装置に組み込んでもチップサイズが小さくて済み、コスト高を招くことはない。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施例の過電流検出回路の回路図である。
【図２】本発明の第２の実施例の過電流検出回路の回路図である。
【図３】本発明の第３の実施例の過電流保護回路の回路図である。
【図４】本発明の第４の実施例の過電流保護回路の回路図である。
【図５】本発明の第５の実施例の過電流保護回路の回路図である。
【図６】従来の過電流検出回路の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜第１の実施例＞
図１に本発明の第１の実施例の過電流検出回路３０Ａおよびその周辺回路を示す。１０Ａは高出力電圧電源回路であり、電圧Ｖｉｎを入力して昇圧動作等により昇圧した高電圧Ｖ１を出力する。２０はこの高電圧Ｖ１が供給される負荷である。過電圧検出回路３０Ａは、高出力電圧電源回路１０Ａと負荷２０との間に接続されていて、ホトカプラ３１、電流/電圧変換抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２から構成されている。ホトカプラ３１は、負荷電流を通過させるホトダイオードＰＤと、そのホトダイオードＰＤの発光光の強さに逆比例して内部抵抗を減少するホトトランジスタＰＴとで構成されている。
【００１０】
本実施例では、負荷２０に流れる電流が通常動作電流であるときは、ホトダイオードＰＤの発光光が通常であり、ホトトランジスタＰＴの内部抵抗も通常値を示すので、抵抗Ｒ１に発生する検出電圧Ｖｓ１は通常値を示す。しかし、負荷２０に過電流が流れたときは、ホトダイオードＰＤの発光光が強くなり、ホトトランジスタＰＴの内部抵抗が小さくなるので、抵抗Ｒ１に発生する検出電圧Ｖｓ１が高くなる。よって、この検出電圧Ｖｓ１を過電流検出用の閾値が設定された判定回路（図示せず）に入力することによって、負荷電流が正常値か過電流かを判定できる。この閾値は高い値となる。なお、抵抗Ｒ２はホトダイオードＰＤに流れる電流を分流するためのものであり、この抵抗Ｒ２の値を適宜設定することにより、ホトダイオードＰＤの発光強度を調整して抵抗Ｒ１に発生する検出電圧Ｖｓ１のレベルを調整することができる。つまり、この抵抗Ｒ２を検出過電流設定の一助とすることができる。
【００１１】
本実施例では、高出力電圧電源回路１０Ａから出力する高電圧Ｖ１が、ホトカプラ３１によって検出電圧Ｖｓ１を生成する回路（電圧源Ｖ２、抵抗Ｒ１）から絶縁分離されているので、検出電圧Ｖｓ１を判定する判定回路に高耐圧が要求されることはない。よって、その判定回路を半導体装置に組み込んでもチップサイズが小さくて済み、コスト高を招くことはない。
【００１２】
＜第２の実施例＞
図２に第２の実施例の過電流検出回路３０Ｂおよびその周辺回路を示す。本実施例の過電流検出回路３０Ｂは、図１における抵抗Ｒ２に代えて、電圧源Ｖ２とホトトランジスタＰＴとの間に電流/電圧変換用の抵抗Ｒ３を接続したものである。本実施例では、検出電圧Ｖｓ２が、通常動作時は抵抗Ｒ３の電圧降下が小さいので高い値を示すが、過電流が発生したときは抵抗Ｒ３の電圧降下が大きくなるので低い値を示すようになる。よって、この検出電圧Ｖｓ２を判定する判定回路に設定する過電流検出用の閾値は、小さな値に設定される。
【００１３】
＜第３の実施例＞
図３に第３の実施例の過電流保護回路を示す。本実施例の過電流保護回路は、過電流検出回路３０Ａ、制御回路４０Ａおよび遮断回路５０Ａにより構成されている。その他は第１の実施例（図１）に示したものと同じである。制御回路４０Ａは前記した判定回路を内蔵し、検出電圧Ｖｓ１が閾値を超えたとき、遮断回路５０Ａに遮断制御信号を出力する。遮断回路５０Ａは、通常は高出力電圧電源回路１０Ａから出力する高電圧Ｖ１を負荷２０に供給しているが、制御回路４０Ａから出力する遮断信号を入力することにより、高出力電圧電源回路１０Ａと過電流検出回路３０Ａとの間を遮断して、負荷２０が破壊されることを防止する。
【００１４】
＜第４の実施例＞
図４に第４の実施例の過電流保護回路を示す。本実施例の過電流保護回路は、過電流検出回路３０Ａ、制御回路４０Ａおよび遮断回路５０Ｂにより構成されている。その他は第３の実施例（図３）に示したものと同じである。本実施例では、遮断回路５０Ｂが高出力電圧電源回路１０Ａの入力側に挿入されている点が、第３の実施例と異なっている。第３の実施例では高電圧Ｖ１を遮断する必要から、その遮断回路５０Ａに高耐圧の回路部品が必要であるが、本実施例ではこのような高耐圧対策は不要となる。
【００１５】
＜第５の実施例＞
図５に第５の実施例の過電流保護回路を示す。本実施例は第４の実施例の過電流保護回路を具体化したものである。本実施例では、図４の高出力電圧電源回路１０Ａを昇圧回路１０Ｂによって実現し、制御回路４０Ａを過電流保護と同時に昇圧制御も行う制御回路４０Ｂによって実現している。６０は入力ＡＣ電圧を整流平滑する整流平滑回路である。
【００１６】
遮断回路５０Ｂは、ＰＭＯＳトランジスタＭＰ１、ＮＭＯＳトランジスタＭＮ２、および抵抗Ｒ４，Ｒ５により構成され、トランジスタＭＮ２がオンしているときはトランジスタＭＰ１もオンして、整流平滑回路６０の直流出力電圧Ｖｉｎを昇圧回路１０Ｂに入力するが、トランジスタＭＮ２がオフするとトランジスタＭＰ１もオフして、整流平滑回路６０の直流出力電圧Ｖｉｎを遮断する。
【００１７】
昇圧回路１０Ｂは、インダクタＬ１、ＮＭＯＳのスイッチングトランジスタＭＮ１、そのトランジスタＭＮ１を駆動するゲート駆動回路１１、およびダイオードＤ１からなり、トランジスタＭＮ１がオンしたときにインダクタＬ１にエネルギーを蓄積し、トランジスタＭＮ１がオフしたときにそのエネルギーの電圧をダイオードＤ１で整流して高電圧Ｖ１として出力する動作を繰り返すことで昇圧を行う。なお、ダイオードＤ１のカソード側と接地との間に平滑容量が接続される場合もある。
【００１８】
制御回路４０ＢはＤＳＣ（Digital Signal Controllor）型で構成され、検出電圧Ｖｓ１を入力する電圧検知端子４１、昇圧回路１０Ｂのゲート駆動回路１１にスイッチング用のＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ制御端子４２、および遮断回路５０Ｂに遮断信号を出力するための遮断制御端子４３を備えている。
【００１９】
さて、負荷２０に正常な電流が流れているときは、抵抗Ｒ１に生じる検出電圧Ｖｓ１は正常値であり、制御回路４０ＢはＰＷＭ制御端子４２からＰＷＭ制御信号を出力して、昇圧回路１０Ｂは正常動作を行う。また、このとき遮断制御端子４３は“Ｈ”となり、遮断回路５０ＢのトランジスタＭＮ２がオンとなり、トランジスタＭＰ１もオンとなり、遮断回路５０Ｂは遮断動作をしていない。
【００２０】
ここで、負荷２０に過電流が流れると、抵抗Ｒ１に生じる検出電圧Ｖｓ１が高くなり、その検出電圧Ｖｓ１が制御回路４０Ｂ内の判定回路に設定された閾値を超えると、その判定回路は過電流を判定する。これにより、ＰＷＭ制御端子４２からのＰＷＭ信号出力が停止されて昇圧回路１０Ｂの昇圧動作が停止する。また、遮断制御端子４３が“Ｌ”に切り替わって、遮断回路５０ＢのトランジスタＭＮ２がオフし、トランジスタＭＰ１がオフして、整流平滑回路６０と昇圧回路１０Ｂの間が遮断される。これによって、負荷２０への高電圧Ｖ１の供給が停止され、過電流保護が行われる。
【符号の説明】
【００２１】
１０Ａ：高出力電圧電源回路、１０Ｂ：昇圧回路
２０：負荷
３０Ａ，３０Ｂ：過電流検出回路
４０Ａ，４０Ｂ：制御回路、４１：電圧検知端子、４２：ＰＷＭ制御端子、４３：遮断制御端子
５０Ａ，５０Ｂ：遮断回路
６０：整流平滑回路
【図１】
2014225992.tif 000003
【図２】
2014225992.tif 000004
【図３】
2014225992.tif 000005
【図４】
2014225992.tif 000006
【図５】
2014225992.tif 000007
【図６】
2014225992.tif 000008