(57)【要約】【課題】後段に接続される回路の動作を極力停止させることなく、過電流から回路素子を保護する。【解決手段】スイッチング電源装置２は、トランジスタＭ１の駆動を制御することにより、入力電圧Ｖｉを所望の出力電圧Ｖｏに変換して出力する。スイッチング電源装置２は、トランジスタＭ１の駆動を制御する駆動制御部４と、トランジスタＭ１に流れる電流である入力電流Ｉｉを検出する過電流検出回路８とを備えている。駆動制御部４は、過電流検出回路８から入力電流Ｉｉが過電流検出閾値を超えたことを示すレベルの電流検出信号Ｓａが与えられるとトランジスタＭ１を強制的にオフする強制オフ動作を開始する。駆動制御部４は、その後、最初のスイッチング周期の開始時点にて、その強制オフ動作を終了する。【選択図】図１
2015104305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子（Ｍ１、Ｍ３１）の駆動を制御することにより、入力電圧を所望の出力電圧に変換して出力するスイッチング電源装置（２、２１、２２、３１、３５）であって、
前記スイッチング素子の駆動を制御する制御手段（４）と、
前記スイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出手段（８）と、
を備え、
前記制御手段は、前記電流検出手段により検出された電流値が所定の判定値を超えると、前記スイッチング素子を強制的にオフする強制オフ動作を開始し、その後、所定のスイッチング周期の開始時点にて、前記強制オフ動作を終了することを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記強制オフ動作を開始した後、その直後の前記スイッチング周期の開始時点にて、前記強制的オフ動作を終了することを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源装置。
【請求項３】
前記出力電圧を検出する電圧検出手段（４１）を備え、
前記制御手段は、前記強制オフ動作を開始した後、前記電圧検出手段の検出値が所定の下限値を下回った時点にて、前記強制オフ動作を終了することを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記強制オフ動作が繰り返し実行された場合、前記強制オフ動作を終了することなく継続することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のスイッチング電源装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記強制オフ動作を実行した回数が所定の規定回数以上になると、前記強制オフ動作を終了することなく継続することを特徴とする請求項４に記載のスイッチング電源装置。
【請求項６】
前記制御手段は、
前記強制オフ動作を実行した回数を計数するカウンタを備え、
前記カウンタの累計カウント数が前記規定回数以上になると、前記強制オフ動作を終了することなく継続することを特徴とする請求項５に記載のスイッチング電源装置。
【請求項７】
前記制御手段は、
前記強制オフ動作を実行した回数を計数するカウンタを備え、
前記カウンタの連続カウント数が前記規定回数以上になると、前記強制オフ動作を終了することなく継続することを特徴とする請求項５に記載のスイッチング電源装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記強制オフ動作を実行した時間が所定の規定時間以上になると、前記強制オフ動作を終了することなく継続することを特徴とする請求項４に記載のスイッチング電源装置。
【請求項９】
前記制御手段は、
前記強制オフ動作を実行した時間を計時するタイマを備え、
前記タイマの累計計時時間が前記規定時間以上になると、前記強制オフ動作を終了することなく継続することを特徴とする請求項８に記載のスイッチング電源装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、
前記強制オフ動作を実行した時間を計時するタイマを備え、
前記タイマの連続計時時間が前記規定時間以上になると、前記強制オフ動作を終了することなく継続することを特徴とする請求項８に記載のスイッチング電源装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、半導体集積回路として構成されており、
前記スイッチング素子は、前記半導体集積回路の外部に設けられることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のスイッチング電源装置。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項に記載のスイッチング電源装置と、
前記スイッチング電源装置から電源供給を受けて動作する制御処理装置（３）と、
を備えていることを特徴とする電子制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング素子の駆動を制御することにより入力電圧を所望の出力電圧に変換して出力するスイッチング電源装置およびそれを有する電子制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スイッチング電源装置においては、種々の異常などに起因する過電流から回路素子を保護するため、次のような機能が設けられている。すなわち、スイッチング素子に流れる電流を検出し、その検出値が所定の検出閾値を超えると、スイッチング素子を強制的にオフするといった保護動作を行う機能（過電流保護機能）である。
【０００３】
この場合、電源立ち上げ時における突入電流やノイズなどによる誤検出は、極力防止することが望ましい。その理由は、次のとおりである。すなわち、スイッチング電源装置の後段には、他の電源回路（例えばシリーズレギュレータ形式の電源回路など）が接続されることが多い。そして、その電源回路の出力がマイコンなどの制御系に与えられることになる。このような構成において、ノイズなどによる誤検出により上記保護動作（スイッチング素子を強制オフする動作）が頻繁に行われると、その度に後段の電源回路の動作が停止するおそれがあり、その結果、制御系の動作が停止してしまう可能性がある。
【０００４】
このような問題の発生を防止する手法としては、上記検出閾値を比較的高めの値に設定する方法、過電流保護機能に代えてまたは加えて過熱保護機能を設ける方法などが挙げられる。過熱保護機能は、例えばスイッチング素子の温度を検出し、その検出値が所定の過熱判定温度を超えると（過熱を検出すると）、スイッチング素子を強制的にオフするといった動作を行う機能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３７３７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
検出閾値を比較的高めの値に設定すると、スイッチング電源装置を構成する回路素子（ダイオード、インダクタ、コンデンサなど）として、装置の仕様として必要となる電流能力よりも、高い電流能力を持つ素子を用いる必要が生じる。そのため、検出閾値をむやみに高い値に設定することは、装置の大型化やコスト高などの問題に繋がる。
【０００７】
また、過熱保護機能は、スイッチング素子およびその駆動を制御する制御回路などが１つのパッケージのＩＣ（半導体集積回路）に内蔵された形態（内蔵型）であれば設けることができるが、スイッチング素子がＩＣの外部に設けられる形態（外付け型）の場合には設けることができない。その理由は、次のとおりである。
【０００８】
すなわち、内蔵型の場合には使用されるスイッチング素子の特性は既知であるため、その特性に基づいて適切な過熱判定温度を設定することが可能である。しかし、外付け型の場合には用いられるスイッチング素子の特性は様々であり特定することができない。従って、外付け型の場合には、適切な過熱判定温度を設定することが困難であるため、過熱保護機能を実装することができない。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、後段に接続される回路の動作を極力停止させることなく、過電流から回路素子を保護することができるスイッチング電源装置およびそれを有する電子制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載のスイッチング電源装置は、スイッチング素子の駆動を制御することにより入力電圧を所望の出力電圧に変換して出力する。スイッチング電源装置は、スイッチング素子の駆動を制御する制御手段と、スイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出手段とを備えている。そして、制御手段は、電流検出手段により検出された電流値が所定の判定値を超えると、スイッチング素子を強制的にオフする強制オフ動作を開始し、その後、所定のスイッチング周期の開始時点にて、その強制オフ動作を終了する。
【００１１】
このような構成によれば、過電流を判定するための判定値を比較的低めの値（例えば装置の電流に関する仕様を考慮した上での最低値など）に設定したとしても、後段に接続される回路の動作が停止する事態の発生が抑制される。なぜなら、この場合、突入電流やノイズなどの影響により、強制オフ動作が開始されたとしても、その後の所定のスイッチング周期の開始時点において、その強制オフ動作は終了となり、スイッチング素子が通常通り駆動される。
【００１２】
従って、ノイズなどの影響により過電流が誤検出されたとしても、後段の回路への出力は、完全に停止されることはなく、その後所定のタイミングにおいて必ず復帰する。そして、突入電流やノイズなどが収まれば、通常通りの制御に戻ることになる。従って、本手段によれば、装置を構成する回路素子として、その装置の仕様を実現するために必要となる最低限の特性（電流能力）を持つ素子を用いることができる。
【００１３】
また、上記構成によれば、何らかの異常に起因して過電流が流れる事態（過電流異常）が生じた場合には、上述した強制オフ動作が繰り返し実行される。これにより、過電流が流れ続けることがなくなるため、過電流から回路素子を保護することができる。このように、本手段によれば、後段に接続される回路の動作を極力停止させることなく、過電流から回路素子を適切に保護することができるという効果が得られる。
【００１４】
請求項２に記載の手段によれば、制御手段は、強制オフ動作を開始した後、その直後のスイッチング周期の開始時点にて強制的オフ動作を終了する。このようにすれば、ノイズなどの影響により過電流が誤検出された場合において、後段への出力の停止時間を最小限に抑えることができる。
【００１５】
請求項３に記載の手段によれば、出力電圧を検出する電圧検出手段を備え、制御手段は、強制オフ動作を開始した後、電圧検出手段の検出値が所定の下限値を下回った時点にて、強制オフ動作を終了する。この場合、上述した下限値を、後段の回路が正常に動作可能となる最低限の値に設定しておけば、ノイズなどの影響による後段の回路の動作停止を確実に防止することができる。
【００１６】
請求項４に記載の手段によれば、制御手段は、強制オフ動作が繰り返し実行された場合、強制オフ動作を終了することなく継続する。ノイズなどに起因する過電流は、一時的なものであるため、強制オフ動作が繰り返し実行されることはない。これに対し、何らかの異常に起因する過電流（本来検出すべき過電流）は、その異常が収まらない限り継続する。従って、この場合、強制オフ動作が繰り返し実行される。そうすると、制御手段は、その強制オフ動作を終了することなく継続させる。従って、本手段によれば、過電流異常が生じた場合には、上述した強制オフ動作が継続して実施されるため、過電流から回路素子を一層確実に保護することができる。
【００１７】
請求項１１に記載の手段によれば、制御手段は、半導体集積回路として構成されており、スイッチング素子は、その半導体集積回路の外部に設けられる。つまり、この場合、スイッチング素子を外付けする外付け型の形態である。従来技術の説明において述べたとおり、外付け型の場合、過熱保護機能を実装することが困難である。そのため、本手段によれば、前述した効果（後段に接続される回路の動作を極力停止させることなく、過電流から回路素子を保護することができるという効果）が特に有益なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施形態を示すもので、電子制御装置の構成図
【図２】過電流検出機能に関する制御内容を示すフローチャート
【図３】入力電流、出力電圧、各部の信号などを示すタイミングチャート
【図４】第２の実施形態を示す図２相当図
【図５】図３相当図
【図６】第３の実施形態を示す図２相当図
【図７】図３相当図
【図８】第４の実施形態を示す図２相当図
【図９】図３相当図
【図１０】第５の実施形態を示すもので、降圧型のスイッチング電源装置の構成図
【図１１】第６の実施形態を示す図１０相当図
【図１２】第７の実施形態を示すもので、昇圧型のスイッチング電源装置の構成図
【図１３】第８の実施形態を示す図１２相当図
【図１４】強制オフ動作の終了タイミングを変更した変形例を示す図１相当図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の複数の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各実施形態において実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について図１〜図３を参照しながら説明する。
図１に示す電子制御装置１（ＥＣＵ）は、例えば自動車などの車両に搭載されるものであり、スイッチング電源装置２および制御処理装置３を備えている。
【００２０】
スイッチング電源装置２は、降圧型のスイッチング電源装置であり、その出力電圧Ｖｏは後段の制御処理装置３に与えられる。制御処理装置３は、スイッチング電源装置２から電源供給を受けて動作し、所定の制御および処理を実行する。制御処理装置３は、例えばシリーズレギュレータ形式の電源回路と、その出力の供給を受けて動作するマイコンなどの制御系とを備えている。スイッチング電源装置２は、駆動制御部４（制御手段に相当）、トランジスタＭ１（スイッチング素子に相当）、シャント抵抗５、ダイオードＤ１、インダクタ６およびコンデンサ７を備えている。
【００２１】
駆動制御部４は、トランジスタＭ１の駆動をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御することにより、電源入力端子Ｐｉを通じて車載のバッテリ（図示略）から供給される入力電圧Ｖｉを降圧し、電源出力端子Ｐｏを通じて後段の回路に出力する。この場合、駆動制御部４は、半導体集積回路（ＩＣ）として構成されている。
【００２２】
トランジスタＭ１は、Ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタである。トランジスタＭ１のドレインは、シャント抵抗５を介して電源入力端子Ｐｉに接続されている。トランジスタＭ１のソースは、ノードＮ１に接続されている。トランジスタＭ１のゲートには、駆動制御部４から駆動信号が与えられる。
【００２３】
還流用のダイオードＤ１は、例えばショットキーバリアダイオードである。ダイオードＤ１は、ノードＮ１およびグランド（回路の基準電位＝０Ｖ）の間に、グランド側をアノードとして接続されている。平滑用のインダクタ６は、ノードＮ１および電源出力端子Ｐｏの間に接続されている。平滑用のコンデンサ７は、電源出力端子Ｐｏおよびグランドの間に接続されている。
【００２４】
駆動制御部４は、過電流検出回路８（電流検出手段に相当）、駆動回路９および電圧制御回路１０を備えている。過電流検出回路８は、シャント抵抗５の端子電圧を入力するコンパレータを含んで構成されている。過電流検出回路８は、シャント抵抗５の端子電圧に基づいて、スイッチング電源装置２への入力電流Ｉｉが過電流検出閾値を超えているか否か、つまり過電流状態であるか否かを検出する。なお、この場合、入力電流Ｉｉは、トランジスタＭ１に流れる電流に相当する。
【００２５】
具体的には、過電流検出回路８は、シャント抵抗５の各端子電圧の差（端子間電圧）が所定の判定値以下であるとき、過電流が検出されていないことを表すレベル、例えばＨｉｇｈレベル（以下、Ｈレベルと称す）の電流検出信号Ｓａを出力する。また、過電流検出回路８は、シャント抵抗５の端子間電圧が所定の判定値を超えるとき、過電流が検出されたことを表すレベル、例えばＬｏｗレベル（以下、Ｌレベルと称す）の電流検出信号Ｓａを出力する。なお、上記判定値は、入力電流Ｉｉが過電流検出閾値に達したときにおけるシャント抵抗５の端子間電圧に相当する値に設定されている。過電流検出回路８から出力される電流検出信号Ｓａは、電圧制御回路１０に与えられる。
【００２６】
駆動回路９は、電圧制御回路１０から与えられる制御信号Ｓｂ（デューティ信号）に基づいて、トランジスタＭ１をオン駆動またはオフ駆動する。具体的には、駆動回路９は、制御信号ＳｂがＨレベルである期間、トランジスタＭ１をオン駆動する。また、駆動回路９は、制御信号ＳｂがＬレベルである期間、トランジスタＭ１をオフ駆動する。
【００２７】
駆動回路９は、電流源１１および駆動部１２を備えている。電流源１１は、電源端子１３から電源の供給を受けて駆動電流を出力する。図示は省略するが、駆動部１２は、その出力段に、２つのスイッチング素子からなるプッシュプル回路を備えている。駆動部１２のハイサイド側のスイッチング素子がオンすることにより、電流源１１から出力される駆動電流がトランジスタＭ１のゲートに供給される。これにより、トランジスタＭ１のゲート容量が充電されてゲート電圧が上昇し、トランジスタＭ１がターンオンする。また、駆動部１２のロウサイド側のスイッチング素子がオンすることにより、トランジスタＭ１のゲートからグランドへと至る放電経路が形成される。これにより、トランジスタＭ１のゲート容量が放電されてゲート電圧が低下し、トランジスタＭ１がターンオフする。
【００２８】
電圧制御回路１０は、出力電圧Ｖｏの目標値およびフィードバックされた出力電圧Ｖｏの差に基づいて駆動回路９に出力する制御信号Ｓｂのデューティ比を変化させ、出力電圧Ｖｏが目標値に一致するように制御する。電圧制御回路１０は、基準電圧生成回路１４、誤差アンプ１５、三角波信号生成回路１６、発振器１７、コンパレータ１８および制御回路１９を備えている。
【００２９】
基準電圧生成回路１４は、例えばバンドギャップリファレンス回路であり、出力電圧Ｖｏの目標値と同じ、または、それに応じた基準電圧Ｖｒを生成する。誤差アンプ１５の反転入力端子には、出力電圧Ｖｏ、または、それを分圧した電圧が入力される（フィードバックされる）。誤差アンプ１５の非反転入力端子には、基準電圧Ｖｒが入力される。誤差アンプ１５は、フィードバック電圧（出力電圧Ｖｏまたはその分圧電圧）および基準電圧Ｖｒの差を増幅した誤差信号を出力する。
【００３０】
三角波信号生成回路１６は、発振器１７から与えられる発振信号Ｓｃ（クロック信号）に基づいて、ＰＷＭ周期（スイッチング周期）に応じた周波数（例えば４００ｋＨｚ）を持つ三角波信号（ＰＷＭのキャリア波）を生成する。コンパレータ１８の非反転入力端子には、誤差アンプ１５から出力される誤差信号が入力される。コンパレータ１８の反転入力端子には、三角波信号生成回路１６から出力される三角波信号が入力される。上記構成によれば、コンパレータ１８の出力信号Ｓｄは、三角波信号に同期するとともに、フィードバック電圧および基準電圧Ｖｒを比較した結果に応じて変化する。コンパレータ１８の出力信号Ｓｄは、フィードバック電圧が基準電圧Ｖｒより大きい期間にはＬレベルとなり、フィードバック電圧が基準電圧Ｖｒより小さい期間にはＨレベルとなる。
【００３１】
制御回路１９は、ロジック回路、カウンタ、タイマなどを含んで構成されている。制御回路１９には、電流検出信号Ｓａ、発振信号Ｓｃおよびコンパレータ１８の出力信号Ｓｄが与えられている。なお、カウンタおよびタイマは、発振信号Ｓｃに同期して動作する。制御回路１９は、電流検出信号Ｓａのレベルに基づいて過電流検出の有無を判断し、その有無に応じて制御内容を切り替えるようになっている。なお、制御回路１９は、トランジスタＭ１をオン駆動している期間（コンパレータ１８の出力信号ＳｄがＨレベルである期間）に、過電流検出の有無を判断する。
【００３２】
具体的には、制御回路１９は、電流検出信号ＳａがＨレベルであるとき、コンパレータ１８の出力信号Ｓｄを制御信号Ｓｂとして出力する。これにより、通常通りの電圧フィードバック制御（通常制御に相当）が実施される。また、制御回路１９は、電流検出信号ＳａがＬレベルであるとき、次のような制御を実施する。
【００３３】
すなわち、制御回路１９は、電流検出信号ＳａがＬレベルであることを検出した時点において、制御信号ＳｂをＬレベルに固定する。これにより、トランジスタＭ１は、上述した電圧フィードバック制御とは関係なく、強制的にオフ駆動される（強制オフ動作）。そして、制御回路１９は、その後、最初に発振信号Ｓｃが立ち上がる時点（スイッチング周期の開始時点）において、制御信号Ｓｂの固定動作を解除し、コンパレータ１８の出力信号Ｓｄを制御信号Ｓｂとして出力する。これにより、強制オフ動作が終了となり、トランジスタＭ１は、通常通り駆動される。
【００３４】
また、制御回路１９は、上述した強制オフ動作を繰り返し実行した場合、その強制オフ動作を終了することなく継続させるようになっている。この場合、制御回路１９は、カウンタを用いて強制オフ動作の繰り返し回数をカウントする。そして、制御回路１９は、カウンタの累計カウント数（累計カウント値）が規定回数（例えば４回）以上になると、強制オフ動作を終了させずに継続させる。なお、カウンタは、制御信号Ｓｂの固定動作が解除されるタイミング（強制オフ動作が開始された後、最初のスイッチング周期の開始時点）において、インクリメントされる。
【００３５】
続いて、このような制御回路１９による具体的な動作について、図２に示すフローチャートに基づいて説明する。まず、装置に対する電源が投入されると（Ｓ１：回路起動）、制御回路１９のカウンタのカウント値cntがクリアされる（Ｓ２：カウンタの初期化（cnt=0））。その後、制御回路１９は、電流検出信号ＳａがＬレベルであるか否かを判断する（Ｓ３）。制御回路１９は、電流検出信号ＳａがＬレベルでない、つまりＨレベルであると判断すると（Ｓ３：ＮＯ）、コンパレータ１８の出力信号Ｓｄを制御信号Ｓｂとして出力する（Ｓ４：通常制御）。これにより、トランジスタＭ１は、通常通り駆動される。ステップＳ４の実行後は、ステップＳ３に戻る。
【００３６】
また、制御回路１９は、電流検出信号ＳａがＬレベルであると判断すると（Ｓ３：ＹＥＳ）、制御信号ＳｂをＬレベルに固定する（Ｓ５：強制オフ動作開始）。これにより、トランジスタＭ１は、強制的にオフ駆動される。そして、制御回路１９は、その後の最初の発振信号Ｓｃの立ち上がり時点において、カウンタをインクリメントする（Ｓ６：cnt＝cnt+1）。その後、制御回路１９は、カウント値cntが４（規定回数）以上であるか否かを判断する（Ｓ７）。
【００３７】
制御回路１９は、カウント値cntが４未満であると判断すると（Ｓ７：ＮＯ）、制御信号Ｓｂの固定状態を解除する（Ｓ８：強制オフ動作終了）。これにより、トランジスタＭ１は、通常通り駆動される。ステップＳ８の実行後は、ステップＳ３に戻る。また、制御回路１９は、カウント値cntが４以上であると判断すると（Ｓ７：ＹＥＳ）、制御信号ＳｂをＬレベルに固定する状態（強制オフ動作）を継続したまま、処理を終了する。
【００３８】
続いて、上記構成による過電流保護機能について、図３に示すタイミングチャートを参照しながら説明する。例えば、突入電流やノイズなどの影響により、入力電流Ｉｉが上昇して過電流検出閾値を超えると、電流検出信号ＳａがＬレベルに転じる（時刻ｔ１）。そうすると、制御信号ＳｂがＬレベルに固定され、トランジスタＭ１が強制的にオフ駆動される。そして、その後、最初の発振信号Ｓｃの立ち上がりのタイミングにおいて、カウンタがインクリメントされる（時刻ｔ２）。このとき、カウント値cntは１、つまり４未満であるため、制御信号Ｓｂの固定状態が解除される。
【００３９】
しかし、この時点において、入力電流Ｉｉは、未だ過電流検出閾値を上回った状態である（電流検出信号ＳａがＬレベルである）ため、制御信号Ｓｂが再びＬレベルに固定され、トランジスタＭ１が強制的にオフ駆動される（時刻ｔ３）。そして、その後、最初の発振信号Ｓｃの立ち上がりのタイミングにおいて、カウンタがインクリメントされる（時刻ｔ４）。このとき、カウント値は２、つまり４未満であるため、制御信号Ｓｂの固定状態が解除される。
【００４０】
そして、この時点において、入力電流Ｉｉは、過電流検出閾値以下である（電流検出信号がＨレベルである）ため、コンパレータ１８の出力信号Ｓｄが制御信号Ｓｂとして出力され、通常通りの駆動が行われる。このように通常通りの駆動が行われる期間（時刻ｔ４〜時刻ｔ５の期間）、カウンタのカウント値cntは保持されている（cnt=2）。
【００４１】
その後、何らかの異常が生じたことにより、入力電流Ｉｉが上昇して過電流検出閾値を超えると、電流検出信号ＳａがＬレベルに転じる（時刻ｔ５）。そうすると、制御信号ＳｂがＬレベルに固定され、トランジスタＭ１が強制的にオフされる。そして、その後、最初の発振信号Ｓｃの立ち上がりのタイミングにおいて、カウンタがインクリメントされる（時刻ｔ６）。このとき、カウント値cntは３、つまり４未満であるため、制御信号Ｓｂの固定状態が解除される（時刻ｔ７）。
【００４２】
この場合、入力電流Ｉｉの過電流状態は、異常が解消されない限り継続する。そのため、上述したような動作「制御信号Ｓｂの固定動作（強制オフ動作の開始）→固定解除（強制オフ動作の終了）」が繰り返し実行される。そして、カウンタのカウント値cntが４に達すると（時刻ｔ８）、制御信号Ｓｂの固定状態が解除されなくなり、その後はトランジスタＭ１が強制的にオフ駆動された状態が維持される。なお、この場合、カウンタのカウント値cntが４に達した後、最初に発振信号Ｓｃが立ち上がるタイミング（時刻ｔ９）において、カウンタがクリア（cnt=0）されているが、カウンタのクリアは必要に応じて行えばよい。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態のスイッチング電源装置２によれば、入力電流Ｉｉが過電流検出閾値を超えると、トランジスタＭ１を強制的にオフする強制オフ動作が開始される。そして、その強制オフ動作は、その後のスイッチング周期の開始時点にて終了される。そのため、過電流を判定するための判定値を比較的低めの値（例えば装置の電流に関する仕様を考慮した上での最低値など）に設定したとしても、後段に接続される制御処理装置３の動作が停止する事態の発生が抑制される。
【００４４】
なぜなら、この場合、突入電流やノイズなどの影響により強制オフ動作が開始されたとしても、その後のスイッチング周期の開始時点において、その強制オフ動作は終了となり、トランジスタＭ１が通常通り駆動される。従って、ノイズなどの影響により過電流が誤検出されたとしても、後段の回路への出力は、完全に停止されることはなく、その後所定のタイミングにおいて必ず復帰する。そして、突入電流やノイズなどが収まれば、通常通りの制御に戻ることになる。従って、スイッチング電源装置２を構成する回路素子（トランジスタＭ１、ダイオードＤ１、インダクタ６、コンデンサ７など）として、その装置の仕様を実現するために必要となる最低限の特性（電流能力）を持つ素子を用いることができる。
【００４５】
また、上記構成によれば、何らかの異常に起因して過電流が流れる事態（過電流異常）が生じた場合には、上述した強制オフ動作が繰り返し実行される。これにより、過電流が流れ続けることがなくなるため、過電流から回路素子を保護することができる。このように、本実施形態によれば、後段に接続される回路の動作を極力停止させることなく、過電流から回路素子を適切に保護することができるという効果が得られる。しかも、本実施形態では、強制オフ動作が開始された後、その直後のスイッチング周期の開始時点にて強制的オフ動作が終了される。そのため、ノイズなどの影響により過電流が誤検出された場合において、後段への出力の停止時間を最小限に抑えることができる。
【００４６】
さらに、本実施形態では、強制オフ動作を実行した回数が規定回数以上になると、強制オフ動作を終了することなく継続する。ノイズなどに起因する過電流は、一時的なものであるため、強制オフ動作が繰り返し実行されることはない。これに対し、何らかの異常に起因する過電流（本来検出すべき過電流）は、その異常が収まらない限り継続する。従って、この場合、強制オフ動作が繰り返し実行され、その実行回数が規定回数以上になると、その後は強制オフ動作が継続的に実施される。
【００４７】
従って、本実施形態によれば、過電流異常が生じた場合には、上述した強制オフ動作が継続して実施されるため、過電流から回路素子を一層確実に保護することができる。なお、このような過電流異常が生じた場合には、後段の回路への出力を停止してでも、スイッチング動作を停止することが望ましい。そのため、上述したように、過電流異常が生じた場合に強制オフ動作が継続されることにより、装置の安全性を一層高めることができる。
【００４８】
また、上述した強制オフ動作を実行した回数は、カウンタによる累計カウント数により計数されるようになっている。このようにすれば、例えば、比較的短い期間だけ過電流が流れるような状態が周期的に起こるような異常が発生した場合でも、カウント数の累計が規定回数（＝４）に達すると、その後は強制オフ動作が継続的に実施される。そのため、このような異常から回路素子を適切に保護することが可能となる。
【００４９】
スイッチング電源装置２は、トランジスタＭ１が半導体集積回路（ＩＣ）の外部に設けられた外付け型の形態である。このよう外付け型の形態によれば、トランジスタＭ１として特性（オン抵抗など）の良いものを採用することができるとともに、発熱が分散されることによりＩＣにおける発熱を低減できるというメリットがある。しかし、外付け型の形態には、従来技術の説明にて述べたように、過熱保護機能を実装することが困難であるというデメリットがある。しかし、本実施形態によれば、過熱保護機能が無くとも、後段に接続される回路の動作を極力停止させることなく、過電流から回路素子を保護することができるため、外付け型の形態による上記メリットが最大限に生かされることになる。
【００５０】
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について図４および図５を参照しながら説明する。
本実施形態では、制御回路１９は、カウンタの連続カウント数（連続カウント値）が規定回数（例えば４回）以上になると、強制オフ動作を終了させずに継続させるようになっている。このような本実施形態の制御回路１９による具体的な動作は、図４のフローチャートに示すとおりである。
【００５１】
図４のフローチャートでは、ステップＳ４の実行後に、ステップＳ３ではなく、ステップＳ２に戻るようになっている。つまり、本実施形態では、カウンタのカウント値cntは、第１の実施形態と同様に過電流が検出される（強制オフ動作が実行される）度にインクリメントされるが、第１の実施形態とは異なり過電流が検出されなかったらクリアされるようになっている。
【００５２】
上記構成による過電流保護機能は、図５のタイミングチャートに示すとおりである。図５に示すように、本実施形態では、過電流状態が一旦解消された後（時刻ｔ４の後）、最初に発振信号Ｓｃが立ち上がるタイミング（時刻ｔａ）において、カウンタがクリアされる（cnt=0）。従って、その後、再び入力電流Ｉｉが上昇して過電流検出閾値を超えた場合、強制オフ動作の実行回数は、新たにカウントし直されることになる。そして、強制オフ動作の実行（開始→終了）が４回連続した時点においてカウント値cntが４に達する（時刻ｔｂ）。
【００５３】
これにより、その後は制御信号Ｓｂの固定状態が解除されなくなり、トランジスタＭ１が強制的にオフした状態が維持される。なお、この場合も、カウンタのカウント値cntが４に達した後、最初に発振信号Ｓｃが立ち上がるタイミング（時刻ｔｃ）において、カウンタがクリア（cnt=0）されているが、カウンタのクリアは必要に応じて行えばよい。
【００５４】
以上説明した本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の作用および効果が得られる。また、本実施形態では、強制オフ動作を実行した回数は、カウンタによる連続カウント数により計数されるようになっている。このようにすれば、例えば、比較的長い期間にわたって発生するノイズなどによる誤検出を防止することができる。
【００５５】
（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について図６および図７を参照して説明する。
本実施形態では、制御回路１９は、強制オフ動作を実行した時間が所定の規定時間以上になると、その強制オフ動作を終了することなく継続させるようになっている。この場合、制御回路１９は、タイマを用いて強制オフ動作を実行した時間を計時する。そして、制御回路１９は、タイマの累計計時時間が規定時間（例えば１０μｓ）以上になると、強制オフ動作を終了させずに継続させる。このような本実施形態の制御回路１９による具体的な動作は、図６のフローチャートに示すとおりである。
【００５６】
図６のフローチャートは、第１の実施形態における図２のフローチャートに対し、ステップＳ２、Ｓ６およびＳ７に代えてステップＴ２、Ｔ６およびＴ７が設けられている点が異なる。ステップＴ２では、タイマの計時時間timeがクリアされる（タイマの初期化（time=0））。ステップＴ６では、タイマの計時時間timeに、スイッチングの１周期に相当する所定時間Ｔａ（２．５μｓ）が加算される（time=time+Ｔａ）。
【００５７】
ステップＴ７では、タイマの計時時間timeが１０μｓ（規定時間）以上であるか否かが判断される。この場合、タイマの計時時間timeが１０μｓ未満であると判断されると（Ｔ７：ＮＯ）、ステップＳ８に進み、制御信号Ｓｂの固定状態が解除される。一方、タイマの計時時間timeが１０μｓ以上であると判断されると（Ｔ７：ＹＥＳ）、制御信号ＳｂをＬレベルに固定する状態（強制オフ動作）が継続されたまま、処理が終了となる。
【００５８】
上記構成による過電流保護機能は、図７のタイミングチャートに示すとおりである。すなわち、本実施形態は、第１の実施形態に対し、カウンタがインクリメントされるタイミングにおいて、タイマの計時時間が所定時間Ｔａ（２．５μｓ）だけ加算されるように変更されている点が異なるだけで、その他の動作については基本的に同じとなっている。従って、本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の作用および効果が得られる。
【００５９】
（第４の実施形態）
以下、第４の実施形態について図８および図９を参照して説明する。
本実施形態では、制御回路１９は、タイマの連続計時時間が規定時間（例えば１０μｓ）以上になると、強制オフ動作を終了させずに継続させるようになっている。このような本実施形態の制御回路１９による具体的な動作は、図８のフローチャートに示すとおりである。
【００６０】
図８のフローチャートでは、ステップＳ４の実行後に、ステップＳ３ではなく、ステップＴ２に戻るようになっている。つまり、本実施形態では、タイマの計時時間timeは、第３の実施形態と同様に過電流が検出される（強制オフ動作が実行される）度に加算されるが、第３の実施形態とは異なり過電流が検出されなかったらクリアされるようになっている。
【００６１】
上記構成による過電流保護機能は、図９のタイミングチャートに示すとおりである。図９に示すように、本実施形態では、過電流状態が一旦解消された後（時刻ｔ４の後）、最初に発振信号Ｓｃが立ち上がるタイミング（時刻ｔａ）において、タイマがクリアされる（time=0）。従って、その後、再び入力電流Ｉｉが上昇して過電流検出閾値を超えた場合、強制オフ動作の実行時間は、新たに計時し直されることになる。そして、強制オフ動作が連続して実行されることによりタイマの計時時間timeが１０μｓに達すると（時刻ｔｂ）、その後は制御信号Ｓｂの固定状態が解除されなくなり、トランジスタＭ１が強制的にオフした状態が維持される。従って、本実施形態によっても、第３の実施形態と同様の作用および効果が得られる。
【００６２】
（第５および第６の実施形態）
以下、第５および第６の実施形態について図１０および図１１を参照して説明する。
上記各実施形態では、降圧型のスイッチング電源装置２への入力電流Ｉｉを検出し、その検出値が判定値を超えるとトランジスタＭ１を強制的にオフ駆動する強制オフ動作を開始するようになっていた。しかし、入力電流Ｉｉに代えて装置の出力電流Ｉｏを検出し、その検出値が判定値を超えると強制オフ動作を開始するようにしてもよい。出力電流Ｉｏを検出する構成としては、例えば図１０または図１１に示すような構成を採用することができる。
【００６３】
図１０に示すように、第５の実施形態のスイッチング電源装置２１は、図１に示したスイッチング電源装置２に対し、シャント抵抗５が省かれている点と、過電流検出回路８に対してシャント抵抗５の端子電圧に代えてインダクタ６の端子電圧が入力されている点とが異なる。この場合、過電流検出回路８は、インダクタ６の端子電圧に基づいてスイッチング電源装置２１の出力電流Ｉｏが過電流検出閾値を超えているか否かを検出する。なお、この場合、出力電流Ｉｏは、トランジスタＭ１に流れる電流に相当する。
【００６４】
具体的には、過電流検出回路８は、インダクタ６の端子間電圧が所定の判定値以下であるときにはＨレベルの電流検出信号Ｓａを出力し、判定値を超えるときにはＬレベルの電流検出信号Ｓａを出力する。なお、上記判定値は、出力電流Ｉｏが過電流検出閾値に達したときにおけるインダクタ６の端子間電圧に相当する値に設定されている。このような構成によれば、インダクタ６の抵抗成分を利用して電流検出を行うことができるため、電流検出用の抵抗を省略できるメリットがある。
【００６５】
一方、図１１に示すように、第６の実施形態のスイッチング電源装置２２は、図１０に示したスイッチング電源装置２１に対し、シャント抵抗２３が追加されている点と、過電流検出回路８に対してインダクタ６の端子電圧に代えてシャント抵抗２３の端子電圧が入力されている点とが異なる。シャント抵抗２３は、インダクタ６および電源出力端子Ｐｏの間に直列に介在するように設けられている。
【００６６】
この場合、過電流検出回路８は、シャント抵抗２３の端子電圧に基づいて、図１０の構成と同様に、スイッチング電源装置２２の出力電流Ｉｏが過電流検出閾値を超えているか否かを検出する。このような構成によれば、電流検出専用のシャント抵抗２３を用いることができるため、電流検出の精度を高めることができるというメリットがある。
【００６７】
このように、入力電流Ｉｉに代えて出力電流Ｉｏを検出し、その検出値が判定値を超えるとトランジスタ３を強制的にオフ駆動する強制オフ動作を開始するように変更した第５および第６の実施形態によっても、上記各実施形態と同様の作用および効果を得ることができる。
【００６８】
（第７および第８の実施形態）
以下、第７および第８の実施形態について図１２および図１３を参照して説明する。
上述した各実施形態による過電流保護機能は、降圧型のスイッチング電源装置に限らず、昇圧型、昇降圧型、反転型など様々な形式のスイッチング電源装置に適用することができる。例えば、昇圧型のスイッチング電源装置であれば、図１２または図１３に示すような構成を採用することができる。
【００６９】
図１２に示すように、第７の実施形態のスイッチング電源装置３１は、駆動制御部４、コンデンサ７、トランジスタＭ３１（スイッチング素子に相当）、インダクタ３３およびダイオードＤ３１を備えている。トランジスタＭ３１は、Ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタである。ダイオードＤ３１は、ショットキーバリアダイオードである。
【００７０】
トランジスタＭ３１のドレインは、インダクタ３３を介して電源入力端子Ｐｉに接続されているとともに、ダイオードＤ３１を順方向に介して電源出力端子Ｐｏに接続されている。トランジスタＭ３１のソースは、グランドに接続されている。この場合、過電流検出回路８は、インダクタ３３の端子電圧に基づいてスイッチング電源装置３１の入力電流Ｉｉが過電流検出閾値を超えているか否かを検出する。また、この場合、昇圧型であるため、駆動制御部４の誤差アンプ１５の各入力端子に与えられる電圧が入れ替えられている。
【００７１】
このような図１２の構成によれば、電流検出用のシャント抵抗を設ける必要がないため、その分だけコスト低減および装置の小型化を図ることができるメリットがある。ただし、図１２の構成において、電流検出用のシャント抵抗を設けてもよい。その場合、電源入力端子ＰｉおよびトランジスタＭ３１のドレインの間に直列に介在するようにシャント抵抗を設ける。そして、過電流検出回路８は、そのシャント抵抗の端子電圧に基づいてスイッチング電源装置３１の入力電流Ｉｉが過電流検出閾値を超えているか否かを検出する。このようにすれば、電流検出の精度が高まるといったメリットがある。
【００７２】
一方、図１３に示すように、第８の実施形態のスイッチング電源装置３５は、図１２に示したスイッチング電源装置３１に対し、シャント抵抗３６が追加されている点と、過電流検出回路８に対してインダクタ６の端子電圧に代えてシャント抵抗３６の端子電圧が入力されている点とが異なる。シャント抵抗３６は、トランジスタＭ３１のソースおよびグランドの間に直列に介在するように設けられている。この場合、過電流検出回路８は、シャント抵抗３６の端子電圧に基づいて、スイッチング電源装置３５の出力電流Ｉｏが過電流検出閾値を超えているか否かを検出する。
【００７３】
このように、スイッチング電源装置の形式を降圧型から昇圧型に変更した第７および第８の実施形態によっても、上記各実施形態と同様の作用および効果を得ることができる。
【００７４】
（その他の実施形態）
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した各実施形態に限定されるものではなく、次のような変形または拡張が可能である。
制御回路１９は、強制オフ動作を開始すると、その直後のスイッチング周期の開始時点（発振信号Ｓｃの立ち上がりタイミング）にて強制オフ動作を終了するようになっていたが、強制オフ動作を終了するタイミングは、これに限らずともよい。例えば、制御回路１９は、強制オフ動作を開始した後、所定のスイッチング周期の開始時点にて、強制オフ動作を終了すればよい。あるいは、次のようなタイミングで強制オフ動作を終了するように変更してもよい。すなわち、図１４に示すように、例えば図１の構成に対し、出力電圧Ｖｏを検出する分圧回路などによる電圧検出回路４１（電圧検出手段に相当）を設け、制御回路１９は、強制オフ動作を開始した後、電圧検出回路４１から与えられる出力電圧Ｖｏの検出値Ｖｄが所定の下限値を下回った時点にて、強制オフ動作を終了するように変更してもよい。この場合、上述した下限値を、後段の回路が正常に動作可能となる最低限の値に設定しておけば、ノイズなどの影響による後段の回路の動作停止を確実に防止することができる。
【００７５】
制御回路１９は、強制オフ動作が繰り返し実行された場合には強制オフ動作を終了することなく継続するようになっていたが、強制オフ動作が繰り返し実行された場合にも前述したような所定のタイミングにて強制オフ動作を終了するようにしてもよい。
【００７６】
スイッチング素子としては、Ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタに限らずともよく、Ｐチャネル型のＭＯＳトランジスタ、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴなど、種々のスイッチング素子を用いることができる。また、還流用のダイオードとしては、ショットキーバリアダイオードに限らずともよく、整流ダイオードなどの他のダイオードを用いてもよい。また、還流用のダイオードに代えてスイッチング素子を設ける構成、つまり同期整流型の構成であってもよい。
【００７７】
上記各実施形態では、本発明を、スイッチング素子を外付けする外付け型のスイッチング電源装置に適用した例を説明したが、本発明はスイッチング素子をＩＣに内蔵する内蔵型のスイッチング電源装置に適用することもできる。また、本発明は、車載用途の電子制御装置１が有するスイッチング電源装置に限らず、種々の用途のスイッチング電源装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００７８】
図面中、１は電子制御装置、２、２１、２２、３１、３５はスイッチング電源装置、３は制御処理装置、４は駆動制御部（制御手段）、８は過電流検出回路（電流検出手段）、Ｍ１、Ｍ３１はトランジスタ（スイッチング素子）を示す。
【図１】
2015104305.tif 000003
【図２】
2015104305.tif 000004
【図３】
2015104305.tif 000005
【図４】
2015104305.tif 000006
【図５】
2015104305.tif 000007
【図６】
2015104305.tif 000008
【図７】
2015104305.tif 000009
【図８】
2015104305.tif 000010
【図９】
2015104305.tif 000011
【図１０】
2015104305.tif 000012
【図１１】
2015104305.tif 000013
【図１２】
2015104305.tif 000014
【図１３】
2015104305.tif 000015
【図１４】
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