(57)【要約】【課題】周囲温度に応じて負荷の消費電力が変化する場合であっても、適切な過電流保護を行うことができる電源装置を提供する。【解決手段】過電流対処部１３は、ＦＥＴ２２を導通状態として電源回路２０から負荷１００に電力を供給している際に、電流検出部１２により検出された電流が判定閾値以上となったときには、ＦＥＴ２２を遮断状態とする。検出電流増加部３０ａは、抵抗３１とショットキーバリアダイオード３２からなる直列回路を、Ｖccと抵抗２３の高電位側の接続箇所との間に接続して構成されている。【選択図】  図１
2018038212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に電力を供給する電源回路と、
前記電源回路から前記負荷に対する電力の供給と遮断とを切り替える第１スイッチング素子と、
前記電源回路から前記負荷に供給される電流を検出する電流検出部と、
前記電源回路から前記負荷に電力を供給している際に、前記電流検出部により検出された電流が判定閾値以上となったときには、前記第１スイッチング素子により前記電源回路から前記負荷への電力の供給を遮断する過電流対処部と
を備えた電源装置において、
ショットキーバリアダイオードと、該ショットキーバリアダイオードの逆方向に所定電圧を印加する電圧印加回路とを有し、該ショットキーバリアダイオードの逆方向電流の大きさに応じて、前記電流検出部による検出電流を増加させる検出電流増加部を備えていることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電源装置において、
前記電源回路から前記負荷に供給される電流に応じたレベルの電流が流れる第１抵抗を有し、
前記電流検出部は、前記第１抵抗における降下電圧に基づいて、前記電源回路から前記負荷に供給される電流を検出し、
前記電圧印加回路は、前記ショットキーバリアダイオードを、カソード側を所定電位部に接続すると共に、アノード側を前記第１抵抗の高電位側の端部に接続して構成されていることを特徴とする電源装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電源装置において、
前記ショットキーバリアダイオードは、第２抵抗を介して前記所定電位部又は前記第１抵抗の高電位側の端部に接続されていることを特徴とする電源装置。
【請求項４】
請求項１に記載の電源装置において、
前記電源回路から前記負荷に供給される電流に応じたレベルの電流が流れる第１抵抗と、該第１抵抗に並列に接続されて第３抵抗及び第４抵抗からなる直列回路とを有し、
前記電流検出部は、前記第４抵抗における降下電圧に基づいて、前記電源回路から前記負荷に供給される電流を検出し、
前記電圧印加回路は、前記ショットキーバリアダイオードと第５抵抗からなる直列回路に前記所定電圧を印加し、
前記検出電流増加部は、前記第４抵抗と並列に接続されて第２スイッチング素子及び第６抵抗からなる直列回路と、前記第５抵抗における降下電圧と所定の閾値電圧とを比較し、前記第５抵抗における降下電圧が該閾値電圧以上であるときは前記第２スイッチング素子を遮断状態とし、前記第５抵抗における降下電圧が該閾値電圧よりも低いときには前記第２スイッチング素子を導通状態とするコンパレータとを有することを特徴とする電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷に供給する電流が過大になったときに、電流の供給を遮断する機能を備えた電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電源回路から負荷への供給電流を監視し、供給電流が閾値を超えたときに、電源回路と負荷とを接続するスイッチング素子（トランジスタ等）をＯＦＦ状態（遮断状態）にして電源回路を保護するようにした電源装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載された電源装置においては、周囲温度の影響による過電流保護の動作点の変化を抑制するために、周囲温度に応じて抵抗値が変化するサーミスタを用いて、過電流の判定閾値の設定回路と電流検出回路とを構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１１１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、ガス給湯器で使用される電源装置においては、低温環境下で給湯運転を行うときは、設定温度の湯を供給するために必要なバーナの燃焼量が多くなるため、燃焼ファン等の負荷の消費電力が増大する。一方、高温環境下で給湯運転を行うときには、設定温度の湯を供給するために必要なバーナの燃焼量が少なくなるため、燃焼ファン等の負荷の消費電力が減少する。
【０００６】
そのため、上述した特許文献１に記載された電源装置のように、過電流の判定閾値が一定である場合には、低温環境下での大きな消費電力に合わせて判定閾値を設定することになるが、この場合には高温環境下での負荷の消費電力に対する判定閾値の余裕度が大きくなって、高温環境下での過電流保護のタイミングが遅れるおそれがある。
【０００７】
本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、周囲温度に応じて負荷の消費電力が変化する場合であっても、適切な過電流保護を行うことができる電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の電源装置は、
負荷に電力を供給する電源回路と、
前記電源回路から前記負荷に対する電力の供給と遮断とを切り替える第１スイッチング素子と、
前記電源回路から前記負荷に供給される電流を検出する電流検出部と、
前記電源回路から前記負荷に電力を供給している際に、前記電流検出部により検出された電流が判定閾値以上となったときには、前記第１スイッチング素子により前記電源回路から前記負荷への電力の供給を遮断する過電流対処部と
を備えた電源装置において、
ショットキーバリアダイオードと、該ショットキーバリアダイオードの逆方向に所定電圧を印加する電圧印加回路とを有し、該ショットキーバリアダイオードの逆方向電流の大きさに応じて、前記電流検出部による検出電流を増加させる検出電流増加部を備えていることを特徴とする。
【０００９】
かかる本発明において、ショットキーバリアダイオードに流れる逆方向電流（漏れ電流）は、ショットキーバリアダイオードの周囲温度が高くなるに従って増加する。そのため、検出電流増加部は、ショットキーバリアダイオードの逆方向電流の大きさに応じて、電流検出部による検出電流を増加させることで、周囲温度が高くなるほど、実際に負荷に供給される電流に対する判定閾値までの余裕度を小さくしている。そして、これにより、低温環境下では消費電力が増大すると共に、高温環境下では消費電力が減少する負荷に電力を供給する際に、負荷の消費電力の変化に応じた適切な余裕度をもった過電流保護を行うことができる。
【００１０】
また、前記電源回路から前記負荷に供給される電流に応じたレベルの電流が流れる第１抵抗を有し、
前記電流検出部は、前記第１抵抗における降下電圧に基づいて、前記電源回路から前記負荷に供給される電流を検出し、
前記電圧印加回路は、前記ショットキーバリアダイオードを、カソード側を所定電位部に接続すると共に、アノード側を前記第１抵抗の高電位側の端部に接続して構成されていることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、ショットキーバリアダイオードを所定電位部と第１抵抗の高電位側の端部に接続するという簡易な構成により、検出電流増加部を実現することができる。
【００１２】
また、前記ショットキーバリアダイオードは、第２抵抗を介して前記所定電位部又は前記第１抵抗の高電位側の端部に接続されていることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、ショットキーバリアダイオードの漏れ電流の範囲を抵抗により制限して、過電流対処部による処理を安定的に行うことができる。
【００１４】
また、前記電源回路から前記負荷に供給される電流に応じたレベルの電流が流れる第１抵抗と、該第１抵抗に並列に接続されて第３抵抗及び第４抵抗からなる直列回路とを有し、
前記電流検出部は、前記第４抵抗における降下電圧に基づいて、前記電源回路から前記負荷に供給される電流を検出し、
前記電圧印加回路は、前記ショットキーバリアダイオードと第５抵抗からなる直列回路に前記所定電圧を印加し、
前記検出電流増加部は、前記第４抵抗と並列に接続されて第２スイッチング素子及び第６抵抗からなる直列回路と、前記第５抵抗における降下電圧と所定の閾値電圧とを比較し、前記第５抵抗における降下電圧が該閾値電圧以上であるときは前記第２スイッチング素子を遮断状態とし、前記第５抵抗における降下電圧が該閾値電圧よりも低いときには前記第２スイッチング素子を導通状態とするコンパレータとを有することを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、コンパレータを用いることにより、電流検出部により検出される電流を検出電流増加部によって増加させるための条件を、コンパレータの閾値電圧を変更することによって任意に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態における電源装置の構成図。
【図２】第２実施形態における電源装置の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施形態について、図１〜図２を参照して説明する。
【００１８】
［１．第１実施形態］
先ず、図１を参照して、本発明の電源装置の第１実施形態について説明する。
【００１９】
第１実施形態の電源装置１ａは、例えば、ガス給湯器に搭載して使用され、図示しない燃焼ファン、ガス開閉弁、ガス比例弁等の負荷に対して駆動電力を供給する。
【００２０】
電源装置１ａは、ＨＶ（例えば、１４０Ｖ）の直流電力をスイッチングして１３Ｖの直流電力を生成する電源回路２０と、電源回路２０の出力電圧を１３Ｖに維持する定電圧制御と、電源回路２０から負荷１００に供給される電流が過大になったときに、電源回路２０から負荷１００への電流供給を遮断する処理とを行うスイッチング電源ＩＣ１０と、周囲温度の変化に応じて、スイッチング電源ＩＣ１０により検出される電流を増加させる検出電流増加部３０ａとを備えている。
【００２１】
電源回路２０は、ＨＶの出力端子間（図中ＨＶ−ＨＣＯＭ間）に直列に接続されたトランス２１、ＦＥＴ２２（本発明の第１スイッチング素子に相当する）、及び抵抗２３（本発明の第１抵抗に相当する）と、トランス２１の２次側の出力端子間に接続されたコンデンサ２４とを備えている。電源回路２０の出力部は、接続端子５１，５２を介して負荷１００に接続されている。また、電源回路２０の出力電圧を検出する電圧検出部４０が設けられている。
【００２２】
スイッチング電源ＩＣ１０は、電圧検出部４０に接続された電圧検出用端子１５と、ＦＥＴ２２のゲートに接続された制御出力端子１６と、抵抗２３の高電位側に接続された電流検出用端子１７とを備えている。電圧検出用端子１５には電圧検出部４０による電圧検出信号Ｖoutが入力され、電流検出用端子１７には抵抗２３における降下電圧Ｖdropが入力される。また、制御出力端子１６から出力される制御信号Ｃtrlにより、ＦＥＴ２２が導通状態と遮断状態とに切り替えられる。
【００２３】
スイッチング電源ＩＣ１０は、定電圧制御部１１、電流検出部１２、及び過電流対処部１３の機能を有している。定電圧制御部１１は、電圧検出用端子１５に入力される電圧検出信号Ｖoutから認識される電源回路２０の出力電圧が所定レベル（本実施形態では１３Ｖ）に維持されるように、制御出力端子１６から出力する制御信号Ｃtrlのレベル（Ｈigh／Ｌow）を切り替えて、ＦＥＴ２２をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御によりスイッチングすることによって、電源回路２０から負荷１００に供給される電流量を調節する。
【００２４】
本実施形態では、制御信号ＣtrlがＬowレベルであるときにＦＥＴ２２がＯＦＦ（遮断状態）になり、制御信号ＣtrlがＨighレベルであるときにＦＥＴ２２がＯＮ（導通状態）になる。
【００２５】
電流検出部１２は、電流検出用端子１７に入力される電圧Ｖdropのレベルに基づいて、電源回路２０から負荷１００に供給される電流を検出する。過電流対処部１３は、電流検出部１２により検出された電流が、予め設定された判定閾値以上となったときに、制御出力端子１６から出力する制御信号ＣtrlをＬowレベルに維持してＦＥＴ２２をＯＦＦし、これにより電源回路２０から負荷１００への電力供給を遮断する。
【００２６】
検出電流増加部３０ａは、第２抵抗３１とショットキーバリアダイオード３２からなる直列回路を、Ｖcc（例えばＤＣ２０Ｖ、本発明の所定電圧に相当する）とスイッチング電源ＩＣ１０の電流検出用端子１７との間に接続して構成されている。ここで、ショットキーバリアダイオード３２にＶccを印加する構成は本発明の電圧印加回路に相当し、Ｖccの電位部は本発明の所定電位部に相当する。
【００２７】
ショットキーバリアダイオード３２は、アノード側を抵抗２３の高電位側に接続すると共に、カソード側をＶcc電位に接続して配置されている。そのため、ショットキーバリアダイオード３２には逆方向に電圧が印可された状態となっている。
【００２８】
ここで、ショットキーバリアダイオード３２は、周囲温度が高くなるに従って、逆方向の電圧を印加したときに流れる電流Ｉ１（逆方向電流、漏れ電流）が増加する特性を有している。従って、周囲温度が高くなるほど、検出電流増加部３０ａから抵抗２３に流れ込むＩ１が増加して、電流検出用端子１７に入力される抵抗２３での降下電圧Ｖdropが高くなる。
【００２９】
以上説明した検出電流増加部３０ａによる作用により、電流検出部１２によって検出される電流値が周囲温度が高くなるほど増加して（かさ上げされて）、判定閾値に対する余裕度が小さくなる。そのため、電源装置１ａを、例えば、ガス給湯器、ガス温風暖房機、ガス衣類乾燥機のように、周囲温度が低いときはバーナの燃焼量が多くなるために負荷１００の消費電力が多くなり、周囲温度が高いときにはバーナの燃焼量が少なくなるために負荷の消費電力が減少する機器に搭載して使用する場合に、負荷の消費電力のレベルに対して判定閾値の余裕度を適切に設定して、過電流保護を行うことができる。
【００３０】
なお、本実施形態では、ショットキーバリアダイオード３２に抵抗３１を介してＶccに接続することにより、検出電流増加部３０ａによる検出電流の増加範囲を制限しているが、抵抗３１を設けない場合にも本発明の効果を得ることができる。
【００３１】
［２．第２実施形態］
次に、図２を参照して、本発明の電源装置の第２実施形態について説明する。
【００３２】
第２実施形態の電源装置１ｂは、上述した第１実施形態の電源装置１ａに対して、検出電流増加部３０ａに代えて検出電流増加部３０ｂを備えている点が相違し、他の構成は電源装置１ａと共通である。そのため、電源装置１ａと同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３３】
検出電流増加部３０ｂは、抵抗２３と並列に接続されて抵抗２５（本発明の第３抵抗に相当する），抵抗７０（本発明の第４抵抗に相当する）からなる直列回路、抵抗７０と並列に接続されてトランジスタ６１（本発明の第２スイッチング素子に相当する）と抵抗６２（本発明の第６抵抗に相当する）からなる直列回路、及びトランジスタ６１のベースに出力端子が接続されたコンパレータ６４を備えている。抵抗２５と抵抗７０の接続箇所は、スイッチング電源ＩＣ１０の電流検出用端子１７に接続されている。
【００３４】
コンパレータ６４の正入力端子（＋端子）は、ＨＶ１５（１５Ｖの電位部）とＨＣＯＭとの間に直列に接続された抵抗６５，６６の接続箇所に接続されており、負入力端子（−端子）は、ＨＶ１５とＨＣＯＭとの間に直列に接続されて抵抗６７，ショットキーバリアダイオード６８，及び抵抗６９（本発明の第５抵抗に相当する）からなる直列回路の抵抗６９とショットキーバリアダイオード６８との接続箇所に接続されている。また、コンパレータ６４の出力端子は、抵抗６３を介してＨＶ１５にプルアップされている。
【００３５】
ここで、ＨＶ１５は本発明の所定電圧に相当し、抵抗６７，ショットキーバリアダイオード６８，及び抵抗６９からなる直列回路にＨＶ１５を印加する構成は、本発明の電圧印加回路に相当する。
【００３６】
この回路構成により、コンパレータ６４の正入力端子には、ＤＣ１５Ｖを抵抗６５，６６により分圧した閾値電圧Ｖthが入力される。また、コンパレータ６４の負入力端子には、ショットキーバリアダイオード６８の逆方向電流（漏れ電流）Ｉ２による抵抗６９での降下電圧Ｖrvが入力される。
【００３７】
コンパレータ６４はＶrvとＶthとを比較し、Ｖrv＜Ｖthのときは出力をオープン状態としてトランジスタ６１をＯＮ（導通状態）にし、Ｖrv≧Ｖthのときには０Ｖを出力してトランジスタ６１をＯＦＦ（遮断状態）にする。
【００３８】
トランジスタ６１がＯＮであるときは、抵抗２３における降下電圧を、抵抗２５と，抵抗７０，６２の並列回路とにより分圧した電圧が、電流検出用端子１７に入力される。また、トランジスタ６１がＯＦＦであるときには、抵抗２３における降下電圧を、抵抗２５と抵抗７０とにより分圧した電圧が、電流検出用端子１７に入力される。
【００３９】
そのため、トランジスタ６１がＯＦＦ状態であるときの方が、トランジスタ６１がＯＮ状態であるときよりも電流検出用端子１７に入力される電圧Ｖdropが高くなり、電流検出部１２により検出される電流量が多くなる。
【００４０】
そして、上述したように、ショットキーバリアダイオード６８は、周囲温度が高くなるに従って逆方向電流Ｉ２が増加する特定を有しているため、低温環境下では逆方向電流Ｉ2が小さくＶrv＜Ｖthになって、トランジスタ６１がＯＮ状態となり、電流検出部１２により検出される電流量は増加しない（かさ上げされない）。
【００４１】
一方、高温環境下では逆方向電流Ｉ２が大きくなってＶrv≧Ｖthとなり、トランジスタ６１がＯＦＦ状態になる。その結果、電流検出部１２により検出される電流量が増加する（かさ上げされる）。
【００４２】
以上説明した検出電流増加部３０ｂによる作用により、電流検出部１２によって検出される電流値が周囲温度が高くなるほど増加して（かさ上げされて）、判定閾値に対する余裕度が小さくなる。そのため、電源装置１ｂを、例えば、ガス給湯器、ガス温風暖房機、ガス衣類乾燥機のように、周囲温度が低いときはバーナの燃焼量が多くなるために負荷１００の消費電力が多くなり、周囲温度が高いときにはバーナの燃焼量が少なくなるために負荷の消費電力が減少する機器に搭載して使用する場合に、負荷の消費電力のレベルに対して判定閾値の余裕度を適切に設定して、過電流保護を行うことができる。
【符号の説明】
【００４３】
１ａ，１ｂ…電源装置、１０…スイッチング電源ＩＣ、１１…定電圧制御部、１２…電流検出部、１３…過電流対処部、２０…電源回路、３０ａ，３０ｂ…検出電流増加部、３２，６８…ショットキーバリアダイオード、６４…コンパレータ。
【図１】
2018038212.tif 000003
【図２】
2018038212.tif 000004