(57)【要約】【課題】  スイッチング周波数を変化させる必要なく，かつ，十分な過電流防止効果が得られる過電流防止機能付き電源装置を提供すること。【解決手段】  出力トランジスタＱ２と並列に検出用トランジスタＱ１を設け，検出用トランジスタＱ１の電流経路には抵抗Ｒ１を設けた。また，出力トランジスタＱ２がオンするのに先立ち，検出用トランジスタＱ１がオンされるようにした。さらに，検出用トランジスタＱ１の電流により電圧降下を起こす抵抗Ｒ２と，その電圧降下による電圧を定電圧Ｂ１と比較するコンパレータ１６と，コンパレータ１６の出力が反転するとＱ端子出力を反転させるラッチ１４とを設けた。これにより，検出用トランジスタＱ１のオンにて過電流が検出されると，出力トランジスタＱ２がオンされないようにした。【選択図】          図１
2006254657.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
元電源からインダクタを介して負荷へ電力を供給するとともに，過電流防止機能を有する過電流防止機能付き電源装置において，
負荷へ断続的に電力を供給するメイン出力素子と，
前記メイン出力素子による負荷への電力供給開始に先立ち，前記メイン出力素子による電流より小さい電流にて負荷へ電力を供給するプレ出力手段と，
前記プレ出力手段による電力供給が行われている状態にて過電流を検出する過電流検出部と，
前記過電流検出部が過電流を検出すると，前記メイン出力素子による負荷への電力供給を禁止する電力供給禁止部とを有することを特徴とする過電流防止機能付き電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の過電流防止機能付き電源装置において，
前記プレ出力手段に，前記メイン出力素子による負荷への電力供給開始に先立ってオンされる検出用素子が含まれるとともに，前記検出用素子がオンであるときにおける前記検出用素子による電流経路の抵抗値が，前記メイン出力素子がオンであるときにおける前記メイン出力素子による電流経路の抵抗値より大きく，
前記過電流検出部に，
前記検出用素子の電流により電圧降下を生じる検出用抵抗と，
前記検出用抵抗の電圧降下による電圧を定電圧と比較する比較手段とが含まれることを特徴とする過電流防止機能付き電源装置。
【請求項３】
請求項１に記載の過電流防止機能付き電源装置において，
前記プレ出力手段が電力供給を開始してから前記メイン出力素子が電力供給を開始するまでの時間差が，
前記プレ出力手段が電力供給を開始してから過電流検出により前記電力供給禁止部が電力供給を禁止するまでの所要時間より大きいことを特徴とする過電流防止機能付き電源装置。
【請求項４】
請求項１に記載の過電流防止機能付き電源装置において，
前記プレ出力手段による電力供給を開始させ，その所定時間後に前記メイン出力素子による電力供給を開始させる出力制御部を有することを特徴とする過電流防止機能付き電源装置。
【請求項５】
請求項１に記載の過電流防止機能付き電源装置において，
前記電力供給禁止部は，前記プレ出力手段による電力供給の停止をも行うことを特徴とする過電流防止機能付き電源装置。
【請求項６】
請求項１に記載の過電流防止機能付き電源装置において，
前記メイン出力素子および前記プレ出力手段と接地との間にダイオードが設けられており，
前記プレ出力手段のみがオンであるときにおける，負荷へ供給される電流の経路の抵抗値が，
｛ｔON*ＶINmax−Ｔ*ＶOUTmin−ｔOFF*Ｖf｝／（ＩOUTmax*ｔON）
で与えられる値より大きく，
Ｔ*（ＶOUTmin＋Ｖf）／（ＩOUTmax*ｔON）
で与えられる値より小さい範囲内にあることを特徴とする過電流防止機能付き電源装置。ｔON：前記過電流検出部が過電流を検出してから前記電力供給禁止部が電力供給を禁止するまでの所要時間
ＶINmax：元電源の最大電圧
Ｔ：負荷への断続的な電力供給の周期
ＶOUTmin：過電流動作が保証される範囲内での負荷への出力電圧の最小値
ｔOFF：前記電力供給禁止部が電力供給を禁止してから次回の前記プレ出力手段の電力供給開始までの時間
Ｖf：前記ダイオードのフォワード電圧
ＩOUTmax：負荷への出力電流の最大値
【請求項７】
請求項１に記載の過電流防止機能付き電源装置において，
前記メイン出力素子とともにオンオフ操作される第２検出用素子と，
前記第２検出用素子の過電流を検出する第２過電流検出部とを有することを特徴とする過電流防止機能付き電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，負荷へ電力を供給する電源装置に関する。さらに詳細には，過負荷や短絡等による過電流を防止する過電流防止機能を備えた電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から，電力供給をスイッチングする半導体素子を有し，インダクタを介して負荷へ電力を供給する電源装置が使用されている（特許文献１，２等）。この種の電源装置では多く，半導体素子のスイッチングをパルス信号で操作し，そのパルス幅で出力調整するようになっている。また，この種の電源装置では，過負荷や短絡に起因して過電流状態になる場合がある。このため一般的に，過電流保護機能を備えている。過電流が検知されたときには，パルス幅を狭める等の手段により電流を制限するのである。
【特許文献１】特開平７−４６８２８号公報
【特許文献２】特開２００１−６１２７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら，前記した従来の一般的な電源装置には，次のような問題点があった。すなわち，単にパルス幅を狭めるだけでは，過電流を有効に防止できないのである。その原因は，内部回路による応答遅れ，スイッチング周波数，インダクタのインダクタンスの関係にある。この関係によっては，オフ時における電流の傾斜が緩く，電流減少の程度が不十分なのである。このため，図６に示すように，電流制限を行った状態でも結局は，電流がさらに漸増していってしまう。このように，過電流の有効な防止になっていないのである。
【０００４】
これに対し，過電流検出時にスイッチング周波数を低下させてオフ時間を十分に長く取ることが考えられる。これは，過電流の防止には有効であるが，スイッチング周波数の変化自体が別の問題を引き起こす。例えば，スイッチング信号を他の回路のクロックとして流用することができない。また，スイッチング周波数の変化は，回路の諸定数も変化することを意味する。このため回路設計上これを見込んでおく必要があり，煩雑である。また，スイッチングノイズの評価が困難となる。さらに，スイッチング周波数変更のための回路を必要とする。
【０００５】
本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，スイッチング周波数を変化させる必要なく，かつ，十分な過電流防止効果が得られる過電流防止機能付き電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題の解決を目的としてなされた本発明の過電流防止機能付き電源装置は，元電源からインダクタを介して負荷へ電力を供給するとともに，過電流防止機能を有するものであって，負荷へ断続的に電力を供給するメイン出力素子と，メイン出力素子による負荷への電力供給開始に先立ち，メイン出力素子による電流より小さい電流にて負荷へ電力を供給するプレ出力手段と，プレ出力手段による電力供給が行われている状態における過電流を検出する過電流検出部と，過電流検出部が過電流を検出するとメイン出力素子による負荷への電力供給を禁止する電力供給禁止部とを有している。
【０００７】
この過電流防止機能付き電源装置では，メイン出力素子による負荷への電力供給が始まる前に，プレ出力手段が負荷へ電力を供給する。プレ出力手段による電力供給は，メイン出力素子による電流より小さい電流にて行われる。この状態で，過電流検出部により過電流検出が行われる。すなわち，プレ出力手段が通常状態で供給する電流より多くの電流が流れるか否かが検出される。過電流でなかった場合には，メイン出力素子による本来の電力供給が行われる。過電流であった場合には，電力供給禁止部により，メイン出力素子による電力供給が禁止される。すなわち，メイン出力素子による電力供給は行われない。これにより，メイン出力素子がオンした状態での過電流が防止される。この過電流防止機能において，メイン出力素子を操作するスイッチング周波数を変更する必要はない。
【０００８】
本発明の過電流防止機能付き電源装置では，プレ出力手段に，メイン出力素子による負荷への電力供給開始に先立ってオンされる検出用素子が含まれるとともに，検出用素子がオンであるときにおける検出用素子による電流経路の抵抗値が，メイン出力素子がオンであるときにおけるメイン出力素子による電流経路の抵抗値より大きいことが望ましい。このようにすることにより，プレ出力手段による電力供給の電流は，メイン出力素子による電力供給の電流より小さいものとなる。よって，仮に過電流状態であったとしても，メイン出力素子による電力供給開始前の過電流検出の時点で，直ちに過大な電流が流れることはない。
【０００９】
さらに，過電流検出部に，検出用素子の電流により電圧降下を生じる検出用抵抗と，検出用抵抗の電圧降下による電圧を定電圧と比較する比較手段とが含まれることが望ましい。このようにすると，プレ出力手段による電力供給の開始により，検出用抵抗に電圧降下が生じる。その電圧降下の程度は，比較手段により定電圧と比較される。これにより，プレ出力手段による電力供給の段階での過電流を検出することができる。
【００１０】
本発明の過電流防止機能付き電源装置ではまた，プレ出力手段が電力供給を開始してからメイン出力素子が電力供給を開始するまでの時間差が，プレ出力手段が電力供給を開始してから過電流検出により電力供給禁止部が電力供給を禁止するまでの所要時間より大きいことが望ましい。これにより，過電流検出部により過電流が検出された場合における，メイン出力素子の電力供給禁止が担保される。
【００１１】
本発明の過電流防止機能付き電源装置は，プレ出力手段による電力供給を開始させ，その所定時間後にメイン出力素子による電力供給を開始させる出力制御部を有することが望ましい。これにより，メイン出力素子による電力供給開始に先立って，プレ出力手段が電力供給する期間が確保される。この期間内に過電流検出がなされる。
【００１２】
また，本発明の過電流防止機能付き電源装置では，電力供給禁止部が，プレ出力手段による電力供給の停止をも行うことが望ましい。こうすれば，過電流検出部により過電流が検出された場合の回路や負荷の保護がより確実である。
【００１３】
本発明の過電流防止機能付き電源装置ではさらに，メイン出力素子およびプレ出力手段と接地との間にダイオードが設けられており，プレ出力手段のみがオンであるときにおける，負荷へ供給される電流の経路の抵抗値が，
｛ｔON*ＶINmax−Ｔ*ＶOUTmin−ｔOFF*Ｖf｝／（ＩOUTmax*ｔON）
で与えられる下限値より大きいことが望ましい。「プレ出力手段のみがオンであるとき」とは，プレ出力手段がオンでありメイン出力素子がオフであるときのことである。これにより，最悪条件，すなわち入力電圧と出力電圧との差が最大であるときでも電流の過上昇が防止される。
【００１４】
さらに，その抵抗値は
Ｔ*（ＶOUTmin＋Ｖf）／（ＩOUTmax*ｔON）
で与えられる上限値より小さいことが望ましい。これにより，ダイオードから電流が逆流する事態に至ることがない。
【００１５】
本発明の過電流防止機能付き電源装置はさらに，メイン出力素子とともにオンオフ操作される第２検出用素子と，第２検出用素子の過電流を検出する第２過電流検出部とを有することが望ましい。これにより，メイン出力素子による電力供給が開始された後においても，第２過電流検出部による過電流検出がなされる。このようにすると，メイン出力素子の電流経路に検出用抵抗を設ける必要がない。そうすればオン時の抵抗ロスが少ない。第２過電流検出部は，第２検出用素子の電流により電圧降下を生じる第２検出用抵抗と，第２検出用抵抗の電圧降下による電圧を定電圧と比較する第２比較手段とで構成することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば，スイッチング周波数を変化させる必要なく，かつ，十分な過電流防止効果が得られる過電流防止機能付き電源装置が提供されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下，本発明を具体化した最良の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態の過電流防止機能付き電源装置は，図１の回路図に示すように構成されている。この過電流防止機能付き電源装置は，出力トランジスタＱ２を有している。この過電流防止機能付き電源装置は基本的に，元電源ＶINから出力トランジスタＱ２を介して負荷１００へ電流を供給するものである。このためにこの過電流防止機能付き電源装置は，ＰＷＭ制御装置１と，発振器２を備えている。ＰＷＭ制御装置１は，発振器２からの基本パルス信号に基づいて，出力トランジスタＱ２のオンオフ操作をするものである。
【００１８】
ＰＷＭ制御装置１には，この他，出力電流ＩOUT を平滑化するインダクタＬ１が設けられている。また，出力トランジスタＱ２のドレイン側には，出力電圧ＶOUT を規制するショットキーダイオードＤ１が設けられている。
【００１９】
この過電流防止機能付き電源装置にはさらに，過電流防止機能のための要素も設けられている。すなわち，出力トランジスタＱ２と並列に，検出用トランジスタＱ１が設けられている。また，検出用トランジスタＱ１と直列に，抵抗Ｒ１が設けられている。ここで，検出用トランジスタＱ１のオン抵抗Ｒon1 と抵抗Ｒ１の抵抗値との合計は，出力トランジスタＱ２のオン抵抗Ｒon2 より大きい（Ｒon1＋Ｒ１＞Ｒon2）。以下の説明では，Ｒ１≫Ｒon1かつＲ１≫Ｒon2として，特に必要のない場合にはＲon1，Ｒon2を無視することがある。さらに，出力トランジスタＱ２および検出用トランジスタＱ１のソース側に，抵抗Ｒ２が設けられている（Ｒ１≫Ｒ２）。ＰＷＭ制御装置１は，出力トランジスタＱ２のみならず，検出用トランジスタＱ１についてもオンオフ操作を行うようになっている。
【００２０】
ＰＷＭ制御装置１は，駆動信号生成部１０と，遅延回路１１とを中心に構成されている。ＰＷＭ制御装置１はさらに，オア回路１２，１３と，ラッチ１４と，解除信号生成部１５と，コンパレータ１６とを有している。駆動信号生成部１０は，発振器２からの基本パルス信号に基づいて，検出用トランジスタＱ１および出力トランジスタＱ２への駆動信号を生成するブロックである。遅延回路１１は，駆動信号生成部１０の出力信号を遅延させた遅延信号を生成するブロックである。遅延回路１１が出力する遅延信号は，駆動信号生成部１０の出力信号の右肩（オフ→オン）のみ遅延させた信号であり，左肩（オン→オフ）は遅延されない。このような遅延信号は，元の信号（駆動信号生成部１０の出力信号）とその単純遅延信号との論理積として容易に作成できる。
【００２１】
オア回路１２は，駆動信号生成部１０の出力信号の反転とラッチ１４のＱ端子出力との論理和を出力するブロックである。オア回路１２の出力信号が検出用トランジスタＱ１のゲート電圧となる。オア回路１３は，遅延回路１１の出力信号の反転とラッチ１４のＱ端子出力との論理和を出力するブロックである。オア回路１３の出力信号が出力トランジスタＱ２のゲート電圧となる。検出用トランジスタＱ１，出力トランジスタＱ２とも，ゲート電圧がローであるときがオンであり，ハイであるときがオフである。
【００２２】
コンパレータ１６は，検出用トランジスタＱ１および出力トランジスタＱ２のソース電圧を監視する役割を有している。このため，コンパレータ１６の負入力端子には検出用トランジスタＱ１および出力トランジスタＱ２のソース電圧が入力され，正入力端子には定電圧Ｂ１が入力されるようになっている。コンパレータ１６の出力端子はラッチ１４のＳ端子に接続されている。ラッチ１４のＲ端子には，解除信号生成部１５の出力信号が入力されるようになっている。
【００２３】
図１の過電流防止機能付き電源装置は，以下のように動作する。図１の過電流防止機能付き電源装置の基本的な動作は，ＰＷＭ制御装置１からの駆動信号により，負荷１００への電流供給を調整することである。図１の過電流防止機能付き電源装置では，通常状態ではラッチ１４のＱ端子出力はローである。そのため，オア回路１２，１３は，駆動信号生成部１０，遅延回路１１の出力の反転を出力する。これにより，検出用トランジスタＱ１および出力トランジスタＱ２が周期的にオンオフ操作される。こうして，主として出力トランジスタＱ２により（Ｒ１＋Ｒon1≫Ｒon2であるため），負荷１００へ電流ＩOUT が供給される。すなわち出力トランジスタＱ２は，主たる出力素子である。
【００２４】
まず，通常時の動作を，図２のタイミングチャートの「通常時」の部分により説明する。図２のタイミングチャートでは，基本パルス周期をＴで示している。時刻ｔ０で，駆動信号生成部１０の出力のハイアップにより，検出用トランジスタＱ１のゲート電圧（オア回路１２の出力）がローダウンする。このため，検出用トランジスタＱ１の状態がオフからオンに切り替わる。これにより，検出用トランジスタＱ１から電流が供給される。このため負荷１００への出力電流ＩOUTが減少から増加に転じる。このときの出力電流ＩOUTの増加の傾きＧ１は，
｛ＶIN−ＶOUT−(Ｒ１＋Ｒon1＋Ｒ２）*ＩOUT｝／Ｌ１
で与えられる。Ｒ１がかなり大きいので，この傾きＧ１は小さい。この，時刻ｔ２より前における検出用トランジスタＱ１による電力供給が，プレ出力である。
【００２５】
時刻ｔ０からΔｔ経過した時刻ｔ２になると，遅延回路１１の出力のハイアップにより，出力トランジスタＱ２のゲート電圧（オア回路１３の出力）がローダウンする。このため出力トランジスタＱ２の状態もオフからオンに切り替わる。時刻ｔ２以後，出力トランジスタＱ２からも電流が供給される。このため負荷１００への出力電流ＩOUT の増加の傾きが大きくなる。この状態での出力電流ＩOUT はほとんど，出力トランジスタＱ２の寄与による（Ｒ１＋Ｒon1≫Ｒon2であるため）。よって，このときの出力電流ＩOUT の増加の傾きＧ２は，
（ＶIN−ＶOUT−Ｒ２*ＩOUT）／Ｌ１
で表される。Ｒ２は小さいので，
（ＶIN−ＶOUT）／Ｌ１
と見なしてもよい。
【００２６】
時刻ｔ２のさらに後の時刻ｔ３（デューティ比による）になると，検出用トランジスタＱ１，出力トランジスタＱ２のゲート電圧がともにハイアップする。このため検出用トランジスタＱ１および出力トランジスタＱ２がともにオフ状態となる。これにより，検出用トランジスタＱ１および出力トランジスタＱ２からの電流の供給が停止される。このため負荷１００への出力電流ＩOUTが増加から減少に転じる。このときの出力電流ＩOUTの減少の傾きＧ３は，
−（ＶOUT＋Ｖf）／Ｌ１
で与えられる。ここでＶf は，ショットキーダイオードＤ１のフォワード電圧である。インダクタＬ１のインダクタンスのために，出力電流ＩOUT は急激には減少できないのである。以後，周期Ｔにて以上が反復される。
【００２７】
次に，何らかの原因により過電流状態となった場合の動作を，図２のタイミングチャートの「過電流時」の部分により説明する。時刻ｔ０で検出用トランジスタＱ１のゲート電圧がローダウンすると，検出用トランジスタＱ１の状態がオフからオンに切り替わる。このこと自体は通常時の場合と同じである。
【００２８】
しかしながら過電流状態では，ＶOUT が低下するため，通常時と比較して，その後の出力電流ＩOUT の増加の傾きＧ１が大きい。また，抵抗Ｒ２の電圧降下も大きく，検出用トランジスタＱ１のソース電圧が急速に低下する。このため出力電流ＩOUT は，急速な増加によりすぐに過電流検出閾値を超えてしまう。過電流検出閾値とは，抵抗Ｒ２の電圧降下による検出用トランジスタＱ１のソース電圧が定電圧Ｂ１と等しくなる電流値である。なお図２中，「過電流時」の「ＩOUT」は，「通常時」の「ＩOUT」に比して縦軸が縮小されている。
【００２９】
このため，時刻ｔ２に至る前に，時刻ｔ１で検出用トランジスタＱ１のゲート電圧がハイアップして検出用トランジスタＱ１の状態がオフされてしまう。ソース電圧の低下によりコンパレータ１６の出力が反転してラッチ１４がセットされるからである。これが過電流状態の検出である。すなわち，検出用トランジスタＱ１は，出力トランジスタＱ２がオンする前に少しだけ電流を流す役割を果たす検出用素子である。そして抵抗Ｒ２は，その状態で電圧降下を起こす検出用抵抗である。コンパレータ１６は，その電圧降下により過電流を検知する役割を果たしている。なお図２より，出力電流ＩOUT が過電流検出閾値を超えてから検出用トランジスタＱ１がオフする時刻ｔ１までに若干の時間がかかっていることがわかる。これは，回路の内部遅れによるものであり不可避な現象である。
【００３０】
このため時刻ｔ１以降，オア回路１２の出力がハイに固定されるのである。このため検出用トランジスタＱ１がオフ状態となる。これにより，検出用トランジスタＱ１からの電流の供給が停止される。このため負荷１００への出力電流ＩOUT が増加から減少に転じる。このときの出力電流ＩOUT の減少の傾きは，通常時の動作の時刻ｔ３以降の傾きＧ３と同じく，
−（ＶOUT＋Ｖf）／Ｌ１
で与えられる。
【００３１】
また，時刻ｔ１でラッチ１４がセットされることは，オア回路１２ばかりでなく，オア回路１３の出力もハイに固定されることを意味する。このため過電流が検出された状態では，時刻ｔ２以降も出力トランジスタＱ２がオンすることはない。つまり，検出用トランジスタＱ１のオンにより過電流が検出されると，出力トランジスタＱ２がオンする前にオフ動作をしてしまうのである。これにより，出力トランジスタＱ２による電力供給が禁止される。このため，次周期の開始時刻である時刻ｔ４に至るまで，上記の傾きによる出力電流ＩOUT の減少が続く。そして，時刻ｔ４に至ると，解除信号生成部１５によりラッチ１４がリセットされ，上記の時刻ｔ０以降の動作が繰り返される。周期Ｔにて以上が反復される。
【００３２】
この，過電流状態での動作では，周期Ｔの初期のごく短時間（時刻ｔ０〜時刻ｔ１）のみがオン（ただし検出用トランジスタＱ１のみ）であり，残り（時刻ｔ１〜時刻ｔ４），すなわち周期Ｔの大部分はオフである。このためオフである期間が長い。また，オンからオフに変わる時点（時刻ｔ１）での電流増加はさほど大きくない。その時点までオンされているのが，抵抗の大きい検出用トランジスタＱ１のみだからである。したがって，時刻ｔ１にて出力電流ＩOUT がある程度増加していても，時刻ｔ４までには十分に元の水準まで低下する。このため，過電流状態が継続することによる負荷１００あるいは電源装置自身のダメージが防止される。これが，図１の過電流防止機能付き電源装置における過電流防止機能である。
【００３３】
この過電流防止機能は，低電圧への短絡による過電流を想定したものである。過電流時にはＶOUT が低下するため，傾きＧ１が増加して傾きＧ３が低下することになる。つまり電流増加時の傾きが大きく減少時の傾きが小さいということになる。本形態では，電流増加を抑制するため，抵抗Ｒ１を大きくして傾きＧ１を小さくすることが重要である。
【００３４】
なお，通常時においては，コンパレータ１６の出力が反転するほどに出力電流ＩOUT が増加することはない。
【００３５】
この過電流防止機能付き電源装置では，入力電圧ＶINと出力電圧ＶOUT との差が最大であるときにも電流上昇しないようになっている必要がある。そのためには，抵抗Ｒ１，Ｒ２，および検出用トランジスタＱ１を含めた全オン抵抗ＲONが，次式の条件を満たす必要がある。
（ＶINmax−ＶOUTmin−ＲON*ＩOUTmax）*ｔON ＜（ＶOUTmin＋Ｖf）*ｔOFF
ＶINmax：ＶINの最大値
ＶOUTmin：過電流動作が保証される範囲内でのＶOUTの最小値
ＩOUTmax：ＩOUTの最大値，すなわち過電流保護の閾値
ｔON：過電流検出の瞬間（図２の「過電流時」中，ＩOUT が過電流検出閾値に達した瞬間）から時刻ｔ１までの所要時間
ｔOFF：時刻ｔ１から時刻ｔ４までの所要時間（≒ Ｔ−ｔON）
これよりＲONは，次式を満たす必要がある。
ＲON ＞｛ｔON*ＶINmax−Ｔ*ＶOUTmin−ｔOFF*Ｖf｝／（ＩOUTmax*ｔON）    （１）
この式は，ＲONの下限を規定している。
【００３６】
一方，ＲONによる電圧降下が大きすぎると，ショットキーダイオードＤ１から電流が流れてしまう。これでは過電流検知に支障がある。ＲONの電圧降下に関して次式が成り立つ。
ＲON*ＩOUTmax ＞ ＶIN＋Ｖf
ショットキーダイオードＤ１からの電流が流れ始めるＶINの閾値ＶINthは，上式より，
ＶINth ＝ ＲON*ＩOUTmax−Ｖf    （２）
と求められる。ＶINがＶINth以下であるときには出力トランジスタＱ２の効果が得られないので，検出用トランジスタＱ１がオンしたときの過電流保護が成立する必要がある。このため，次式が成立する必要がある。
（ＶINth−ＶOUTmin）*ｔON ＜（ＶOUTmin＋Ｖf）*ｔOFF
これに上の（２）式を適用して，
ＲON ＜ Ｔ*（ＶOUTmin＋Ｖf）／（ＩOUTmax*ｔON）    （３）
が得られる。この式は，ＲONの上限を規定している。
【００３７】
上記の（１）式と（３）式とにより決まる上下限の範囲内に，ＲONを設定すればよい。例えば，
ＶINmax ＝ １５Ｖ
ＶOUTmin ＝ ０Ｖ
ｔON ＝ ０.０５μｓ
ｔOFF ＝ ０.９５μｓ
Ｖf ＝ ０.５Ｖ
ＩOUTmax ＝ １Ａ
とすると，
５.５Ω ＜ ＲON ＜ １０Ω
となる。
【００３８】
また，遅延量Δｔは，内部回路の遅れ（ＩOUT が過電流検出閾値に達してから時刻ｔ１まで）よりやや大きい程度がよい。これが短すぎると，過電流検出時のオフ操作が，出力トランジスタＱ２のオンに間に合わないおそれがあるからである。一方，遅延量Δｔが長すぎると，ＰＷＭ制御のデューティ比をあまり上げられないことになる。周期Ｔに対して遅延量Δｔが占める割合が無視できなくなるからである。
【００３９】
図３に，過電流発生時の出力電流ＩOUT の実測に基づくグラフを示す。図３中に矢印Ａで示す箇所が，過電流検出が最初のオフ時（図２中の時刻ｔ１に相当）である。図３のグラフでは，矢印Ａの時刻後も，電流値が漸増することなくほぼ一定の水準で抑えられている。これより，過電流防止機能が有効に作用していることを理解できる。図４はそのときの出力電圧ＶOUT の実測値のグラフである。矢印Ａの時刻後の電圧のピーク値がそれ以前の電圧値よりも抑えられていることが理解できる。
【００４０】
次に，変形例を説明する。図５に，変形例に係る過電流防止機能付き電源装置の回路図を示す。図５の過電流防止機能付き電源装置の，図１の過電流防止機能付き電源装置に対する相違点は，以下の通りである。以下の相違点以外は，図１の過電流防止機能付き電源装置と同じである。
【００４１】
まず，検出用トランジスタＱ１および出力トランジスタＱ２と並んで，検出用トランジスタＱ３が設けられている。検出用トランジスタＱ３は，出力トランジスタＱ２と同じく，オア回路１３の出力によりオンオフ操作されるようになっている。また，検出用トランジスタＱ１および検出用トランジスタＱ３のそれぞれのソース側に抵抗Ｒ２，Ｒ３が設けられている。その一方で，出力トランジスタＱ２のソース側は，抵抗を介さず直接に元電源ＶINに接続されている。検出用トランジスタＱ３のオン抵抗と抵抗Ｒ３の抵抗値との合計は，出力トランジスタＱ２のオン抵抗より大きい（Ｒ３＋Ｒon3≫Ｒon2）。
【００４２】
さらに，ＰＷＭ制御装置３には，コンパレータ１６に加えて，コンパレータ１７が設けられている。コンパレータ１７の正入力端子には定電圧Ｂ２が入力され，負入力端子には検出用トランジスタＱのソース電圧が入力されるようになっている。そして，コンパレータ１６および１７の出力の論理和をラッチ１４のＳ端子に入力するオア回路１８が設けられている。
【００４３】
図５の過電流防止機能付き電源装置も基本的には，図１の過電流防止機能付き電源装置と同様の動作をする。図５の過電流防止機能付き電源装置の動作上の特徴点は，以下の通りである。まず，オン状態（図２における時刻ｔ２から時刻ｔ３まで）において，抵抗損失が少ないことが挙げられる。出力トランジスタＱ２の電流経路（元電源ＶIN→出力トランジスタＱ２→インダクタＬ１→負荷１００）に抵抗器が含まれていないからである。
【００４４】
さらに，図２における時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間においても過電流検出が有効になされることが挙げられる。出力トランジスタＱ２と同一の制御信号により操作される検出用トランジスタＱ３についても，抵抗Ｒ３とコンパレータ１７とにより過電流監視がなされているからである。つまり，時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間に検出用トランジスタＱ３の電流がその制限値（その電圧降下が定電圧Ｂ２に相当する）を上回れば，やはりラッチ１４がセットされる。すなわち過電流防止機能が働く。これにより，より確実に過電流に対する防止機能が作用する。
【００４５】
以上詳細に説明したように，本形態に係る過電流防止機能付き電源装置（図１）では，出力トランジスタＱ２と並列に検出用トランジスタＱ１を設け，検出用トランジスタＱ１の電流経路の抵抗を出力トランジスタＱ２のそれより大きくしている。また，駆動信号生成部１０の出力信号に基づいて，遅延回路１１で遅延信号を発生させている。そして，駆動信号生成部１０の出力信号で検出用トランジスタＱ１を，遅延回路１１の遅延信号で出力トランジスタＱ２を，それぞれ操作するようにしている。これにより，出力トランジスタＱ２がオンするのに先立ち，検出用トランジスタＱ１が微少な電流を流すようにしている。
【００４６】
そして，この段階で過電流が検知されると出力トランジスタＱ２および検出用トランジスタＱ１をオフさせることとしている。これにより，過電流状態にて出力トランジスタＱ２から過大な電流が供給されることを防止している。ここにおいて，上記の過電流防止機能は，発振器２からの基本パルス信号の周波数を変更することなく発揮されている。このようにして，スイッチング周波数を変化させる必要なく，かつ，十分な過電流防止効果が得られる過電流防止機能付き電源装置が実現されている。
【００４７】
また，図５の過電流防止機能付き電源装置では，検出用トランジスタＱ１とは別に，出力トランジスタＱ２と同じ信号で操作される検出用トランジスタＱ３を設けている。そして，出力トランジスタＱ２の電流経路から検出用抵抗を排除している。これにより，出力トランジスタＱ２のオン後における過電流検出と，オン時における低い抵抗損失とを両立させている。
【００４８】
本形態は，本発明の単なる例示にすぎず，本発明を何ら拘束するものではない。したがって本発明は，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形，改良が可能である。例えば，図１の過電流防止機能付き電源装置において，検出用トランジスタＱ１として，それ自体のオン抵抗が出力トランジスタＱ２のオン抵抗より大きいものを用いる（Ｒon1≫Ｒon2）ことにより，抵抗Ｒ１を省略してもよい。抵抗Ｒ１がある場合でも，検出用トランジスタＱ１と抵抗Ｒ１との順序はどちらでもよい。検出用トランジスタＱ１のソース側およびドレイン側の双方に抵抗器を配置してもよい。
【００４９】
また，検出用の抵抗Ｒ２が検出用トランジスタＱ１のみのソース側に接続されるようにして，出力トランジスタＱ２のソース側を元電源ＶINに直結することも考えられる。このようにすると，オン時における抵抗Ｒ２による損失を排除できる。ただしその代償として，図２中の時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間における過電流検出が有効に機能しない。これに対し，第２の検出用トランジスタＱ３を設けることで，オン時における低損失と時刻ｔ２以後の過電流検出とを両立させたのが図５の過電流防止機能付き電源装置である。検出用の抵抗Ｒ２，Ｒ３を，検出用トランジスタＱ１，Ｑ３のソース側でなくドレイン側に配置することも可能である。
【００５０】
さらに，遅延回路１１の出力信号を，駆動信号生成部１０の出力信号の単純遅延信号とすることも可能である。その場合には，図２の通常時の部分において，出力トランジスタＱ２のゲート電圧が，検出用トランジスタＱ１のゲート電圧に対し，右肩のみならず左肩も遅延されることになる。また，ラッチ１４のＱ端子出力を，オア回路１３のみに入力する構成も考えられる。その場合，オア回路１２を廃止し，駆動信号生成部１０の出力信号の反転をそのまま検出用トランジスタＱ１のゲート電圧とすればよい。このようにすると，過電流が検知された場合でも，検出用トランジスタＱ１による電力供給は，図２の通常時の部分の「Ｑ１のゲート電圧」に従って行われることになる。検出用トランジスタＱ１の電流経路のオン抵抗は大きいので，これでも大きな支障はない。また，ショットキーダイオードＤ１は電位差による片導通手段であれば良く，ツェナーダイオード，ＰＩＮ型ダイオード，サイリスタダイオードといった一般的に使われるダイオードなどに替えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】実施の形態に係る過電流防止機能付き電源装置の回路図である。
【図２】図１の過電流防止機能付き電源装置の通常時および過電流時の動作を説明するタイミングチャートである。
【図３】過電流時の電流値の推移を示すグラフである。
【図４】過電流時の電圧値の推移を示すグラフである。
【図５】実施の形態の変形例に係る過電流防止機能付き電源装置の回路図である。
【図６】従来の過電流防止機能付き電源装置において過電流検出がなされている状態での電流の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５２】
１    ＰＷＭ制御装置
１０  駆動信号生成部
１１  遅延回路
１４  ラッチ
１６  コンパレータ
１７  コンパレータ
Ｄ１  ショットキーダイオード
Ｌ１  インダクタ
Ｑ１  検出用トランジスタ
Ｑ２  出力トランジスタ
Ｑ３  検出用トランジスタ
Ｒ２  抵抗
Ｒ３  抵抗
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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