(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷への電力ラインに設けられた過電流保護回路であって、
前記電力ラインに設けられて、許容損失の大きな第１スイッチと該第１スイッチより許容損失の小さい第２スイッチとが並列接続されて形成されたスイッチ部と、
負荷への電流を検出して電流検出信号を出力する電流検出回路と、
前記電流検出信号に基づき負荷への電流が過電流状態であるか否かを判断して、過電流状態である場合には前記第１スイッチより先に前記第２スイッチをオフ動作させる制御駆動部と、を備えることを特徴とする過電流保護回路。
【請求項２】
請求項１に記載の過電流保護回路であって、
前記制御駆動部は、前記負荷に電流を供給する際に、前記第２スイッチより先に前記第１スイッチをオン動作させることを特徴とする過電流保護回路。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の過電流保護回路であって、
前記第２スイッチは、前記第１スイッチより小さいオン抵抗を持つことを特徴とする過電流保護回路。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の過電流保護回路であって、
負荷への電流供給を停止する際に、前記第１スイッチを駆動する第１駆動信号の出力を、前記第２スイッチを駆動する第２駆動信号の出力より所定時間遅延させる第１タイミング調整回路を備え、
負荷への電流供給を開始する際に、前記第２駆動信号の出力を前記第１駆動信号の出力より所定時間遅延させる第２タイミング調整回路を備えることを特徴とする過電流保護回路。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の過電流保護回路であって、
前記スイッチ部と前記制御駆動とのインターフェースをなす駆動回路を備えることを特徴とする過電流保護回路。
【請求項６】
負荷への電力ラインに設けられた過電流保護方法であって、
許容損失の大きな第１スイッチと、該第１スイッチより許容損失の小さい第２スイッチとが並列接続されてなるスイッチ部が設けられた負荷への電力ラインに流れる電流を検出して電流検出信号を出力する電流検出手順と、
前記電流検出信号に基づき前記負荷への電流が過電流状態であるか否かを判断する過電流判断手順と、
前記負荷への電流が過電流状態である場合には、前記第１スイッチのオフ動作を前記第２スイッチのオフ動作より遅くする遅延手順と、を含むことを特徴とする過電流保護方法。
【請求項７】
請求項６に記載の過電流保護方法であって、
前記遅延手順は、
前記負荷への電流供給を開始する場合には、前記第１スイッチのオン動作を前記第２スイッチのオン動作より早くする手順を含むことを特徴とする過電流保護方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過電流保護回路及び過電流保護方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
負荷に供給されている電流が過電流とならないようにするために、負荷への電力ラインに過電流保護回路を設けることがある。このような過電流保護回路は、過電流状態になると負荷への電流供給を遮断等する。
【０００３】
この負荷への電流遮断等を行うために、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  ｅｆｆｅｃｔ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）がスイッチとして用いられることがある。このような過電流保護回路では、正常状態におけるＦＥＴで発生する電力損失を低減させるためにオン抵抗の小さいＦＥＴを並列接続して極力抵抗成分を低減させる必要がある。
【０００４】
しかし、例えば小型パッケージのＦＥＴにおいては、オン抵抗も許容損失も小さいものが存在する。また、同一型番のＦＥＴでも、その個体差により閾値電圧等が異なるため、動作タイミングが完全に一致せず、片方のＦＥＴに電流が集中してしまうことがある。このような場合には、ＦＥＴの損傷が焼失等の損傷を受けてしまうことがある。
【０００５】
なお、特開２００７−２８８３５６号公報においては、電源と負荷との間の通電路に２つの半導体スイッチ装置を並列接続して設け、それぞれから出力されるセンス電流の合成センス電流を共通のＲＣ並列回路に流し、各半導体スイッチ装置は、そのＲＣ並列回路の端子電圧を閾値電圧としての分圧電圧と比較して電流異常を検出する電力供給制御装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２８８３５６号公報
【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、上記特許文献における電力供給制御装置では、２つの半導体スイッチ装置の許容損失に大小があると、許容損失の小さい半導体スイッチ装置に電流が集中してしまう場合が生じ、電流集中した半導体スイッチ装置が損傷を受ける場合が合った。
【０００８】
そこで、本発明の主目的は、許容損失の異なるスイッチであっても、損傷を受けることなく負荷への電力供給が制御できる過電流保護回路及び過電流保護方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、負荷への電力ラインに設けられた過電流保護回路は、電力ラインに設けられて、許容損失の大きな第１スイッチと該第１スイッチより許容損失の小さい第２スイッチとが並列接続されて形成されたスイッチ部と、負荷への電流を検出して電流検出信号を出力する電流検出回路と、電流検出信号に基づき負荷への電流が過電流状態であるか否かを判断して、過電流状態である場合には第２スイッチより先に第１スイッチをオフ動作させる制御駆動部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、負荷への電力ラインに設けられた過電流保護方法は、許容損失の大きな第１スイッチと、該第１スイッチより許容損失の小さい第２スイッチとが並列接続されてなるスイッチ部が設けられた負荷への電力ラインに流れる電流を検出して電流検出信号を出力する電流検出手順と、電流検出信号に基づき負荷への電流が過電流状態であるか否かを判断する過電流判断手順と、負荷への電流が過電流状態である場合には、第１スイッチのオフ動作を第２スイッチのオフ動作より遅くする遅延手順と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、第１スイッチ及び第２スイッチの動作タイミングを調整するので、これら第１スイッチと第２スイッチとの許容損失が異なる場合でも、一方が損傷を受けることなく負荷への電力供給が制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明にかかる過電流保護回路のブロック図である。
【図２】制御駆動部のブロック図である。
【図３】過電流保護回路の動作タイミングを示す図で、（ａ）は過電流状態信号のタイミングチャート、（ｂ）は第１駆動信号のタイミングチャート、（ｃ）は第２駆動信号のタイミングチャート、（ｄ）は負荷に流れる電流のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施形態を説明する。図１は、本実施形態にかかる過電流保護回路２のブロック図である。この過電流保護回路２は、電源４と負荷５とを接続する電力ライン６に挿入されて動作する。
【００１４】
過電流保護回路２は、スイッチ部１０、電流検出回路１１、制御駆動部１２を備える。電流検出回路１１は、負荷５に流れる電流を検出して、電流検出信号Ｇ１として制御駆動部１２に出力する。また、スイッチ部１０は、許容損失の大きい第１スイッチ１０ａと、許容損失及びオン抵抗が小さい第２スイッチ１０ｂとが並列接続されて形成されている。例えば、第１スイッチ１０ａ及び第２スイッチ１０ｂとしてＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  ｅｆｆｅｃｔ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が例示できる。なお、許容損失の「大小」との表現は、第１スイッチ１０ａと第２スイッチ１０ｂとの許容損失が同じでなく、相対的に大小関係を持つことを意味する。オン抵抗の「大小」についても同様である。
【００１５】
制御駆動部１２は、過電流判断部１２ａ、第１駆動信号生成部１２ｂ、第２駆動信号生成部１２ｃを備える。そして、過電流判断部１２ａは、電流検出回路１１からの電流検出信号Ｇ１が予め設定された値より大きくなったときに、過電流状態と判断して過電流状態信号Ｇ２を第１駆動信号生成部１２ｂ及び第２駆動信号生成部１２ｃに出力する。第１駆動信号生成部１２ｂは、過電流状態信号Ｇ２に基づき第１駆動信号Ｇ３を生成して、第１スイッチ１０ａに出力する。また、第２駆動信号生成部１２ｃは、過電流状態信号Ｇ２に基づき第２駆動信号Ｇ４を生成して、第２スイッチ１０ｂに出力する。この第１駆動信号Ｇ３及び第２駆動信号Ｇ４により、第１スイッチ１０ａ及び第２スイッチ１０ｂが動作する。
【００１６】
図２は、制御駆動部１２の詳細ブロック図である。この制御駆動部１２は、上述したように、過電流判断部１２ａ、第１駆動信号生成部１２ｂ、第２駆動信号生成部１２ｃを備える。第１，２駆動信号生成部１２ｂ，１２ｃは、それぞれタイミング調整回路２１ａ，２２ａ、駆動回路２１ｂ，２２ｂを備える。
【００１７】
そして、過電流判断部１２ａは、電流検出信号Ｇ１が予め設定された値より大きい場合には過電流状態と判断して過電流状態信号Ｇ２をタイミング調整回路２１ａ，２２ａに出力する。なお、以下の説明では、正常電流状態（定格内電流の状態）から過電流状態に変ると、過電流状態信号Ｇ２は信号レベルが「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに変るとする。このタイミング調整回路２１ａ、２２ａは、例えば寄生容量等を利用した配線を形成することにより信号に遅延を生じさせる構成も可能である。
【００１８】
駆動回路２１ｂ，２２ｂは、タイミング調整回路２１ａ，２２ａからの信号を増幅して、スイッチ部１０に出力する。なお、タイミング調整回路２１ａ，２２ａからの信号によりスイッチ部１０が直接駆動できる場合には、駆動回路２１ｂ，２２ｂは不要である。即ち、駆動回路２１ｂ，２２ｂは、制御駆動部１２とスイッチ部１０とのインターフェースをなしている。
【００１９】
次に、タイミング調整回路２１ａ、２２ａによる第１駆動信号Ｇ３と第２駆動信号Ｇ４との出力タイミングの調整を、図３を参照して説明する。図３は過電流保護回路２の動作タイミングを示す図で、図３（ａ）は過電流状態信号Ｇ２のタイミングチャート、図３（ｂ）は第１駆動信号Ｇ３のタイミングチャート、図３（ｃ）は第２駆動信号Ｇ４のタイミングチャート、図３（ｄ）は負荷５に流れる電流のタイミングチャートである。
【００２０】
電力ライン６を導通させる場合には、第１駆動信号Ｇ３は第２駆動信号Ｇ４より早いタイミングで出力される（図３（ｂ）参照）。図３（ｂ）においては、このタイミング差をδ２として示している。そして、第１駆動信号Ｇ３がレベルＰ２に達すると、許容損失の大きい第１スイッチ１０ａが先にオンして電源ライン６を導通させる。その後に許容損失の小さい第２スイッチ１０ｂがオンする。従って、許容損失の小さい第２スイッチ１０ｂへの損傷を防止しながら負荷５への電流を供給することができる（図３（ｄ）参照）。
【００２１】
一方、電力ライン６を遮断する場合には、第１駆動信号Ｇ３は第２駆動信号Ｇ４より遅いタイミングで出力される（図３（ｃ）参照）。図３（ｃ）においては、このタイミング差をδ１として示している。そして、第２駆動信号Ｇ４がレベルＰ１に達すると、許容損失の小さい第２スイッチ１０ｂがオフする。この状態は第１スイッチ１０ａがオンしている状態なので、電力ライン６は導通状態のままである。その後、第２スイッチ１０ｂがオフした後に許容損失の大きい第１スイッチ１０ａがオフする。この状態になると電源ライン６は遮断される。従って、許容損失の小さい第２スイッチ１０ｂへの損傷を防止しながら負荷５への電流供給が遮断できる（図３（ｄ）参照）。
【００２２】
これにより、負荷５への電流を遮断する際には、大きな許容損失の第１スイッチが最後にオフするので、許容損失の小さい第２スイッチへの損傷を防止しながら負荷５への電流を呈しすることができ、また負荷５に電流を供給する際には、大きな許容損失の第１スイッチが先にオンするので、許容損失の小さい第２スイッチへの損傷を防止しながら負荷５への電流を供給することが可能になる。
【００２３】
なお上記説明では、電力ラインの開閉により、過電流状態を回避するとして説明したが、本発明は係る説明に限定されるものではない。即ち、負荷保護の観点からは過電流状態が回避されればよい。一般に、ＦＥＴ等のトランジスタは、ゲート電圧によりソース・ドレイン間の抵抗（ＳＤ抵抗と記載する）が変化する。そこで、過電流状態になるとＳＤ抵抗を大きくすることにより、電源４からみたインピーダンスを大きくして、負荷に流れる電流を抑止することが可能になる。
【００２４】
例えば、図２（ｃ）において、第２駆動信号Ｇ４が第２スイッチ１０ｂの閾値に達すると、この第２スイッチ１０ｂはオフする。この状態では、電源ライン６を流れる電流は、第１スイッチ１０ａを介して供給されることになる。そして、第１駆動信号Ｇ３の信号レベルが小さくなると、第１スイッチ１０ａのＳＤ間抵抗が増大する。この結果、電源４からみたインピーダンスが大きくなるので、電源６から供給される電流値は小さくなる。即ち、過電流状態が回避されるようになる。このことは、負荷５への電流供給を中断させることなく、過電流状態を回避できることを意味している。そして、かかる機能を達成するためには、第１駆動信号Ｇ３や第２駆動信号Ｇ４は、パルス的に変化せず、所定の傾きでスイープ変化する信号であることが条件となる。
【００２５】
また上記説明においては、電流検出回路はスイッチ部の後段に設けられていたが、スイッチ部の前段に設けてもよい。また、制御駆動部は、マイコン等の機能素子を用いても良い。
【符号の説明】
【００２６】
２    過電流保護回路
４    電源
５    負荷
６    電力ライン
１０    スイッチ部
１０ａ    第１スイッチ
１０ｂ    第２スイッチ
１１    電流検出回路
１２    制御駆動部
１２ａ    過電流判断部
１２ｂ    第１駆動信号生成部
１２ｃ    第２駆動信号生成部
２１ａ，２２ａ    タイミング調整回路
２１ｂ，２２ｂ    駆動回路
【図１】
0005866229.tif 000002
【図２】
0005866229.tif 000003
【図３】
0005866229.tif 000004