(57)【要約】【課題】不定周期でパルス信号を発生させる構成を採用しながら、制御対象による所望の制御を実現できるようにしたパルス発生回路を提供する。【解決手段】予め定められた所定時間が経過すると、計数回路７のカウンタＣＯ１のカウント値が既定値に達する。すると、計数回路７のカウンタＣＯ１がパルスを出力することで、閾値電圧切換回路８が制御スイッチＳＷ２を用いて比較回路５の比較対象となる閾値を強制的に変更する。その後、インダクタＬ１の磁気エネルギーが負荷側に伝達されるとノードＮ４の電圧が低下し、パルス検出回路６がこの電圧低下タイミングを検出するとパルスを出力する。すると、信号発生回路３の出力電圧は初期化される。【選択図】図１
2013038693.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
時間経過に応じて変化する信号を発生させる信号発生手段と、
制御対象の出力電圧が低下すると変動閾値を上昇させ、前記制御対象の出力電圧が上昇すると変動閾値を下降させる変動閾値発生手段と、
前記信号発生手段の発生信号が前記変動閾値より高くなると当該変動閾値よりも低い所定の解除閾値に変化すると共に、前記信号発生手段の発生信号が前記解除閾値よりも低くなると前記変動閾値に前記変動閾値発生手段の閾値を変化させるヒステリシス特性を有し、当該変動閾値発生手段の閾値と前記信号発生手段の発生信号とを比較した論理信号を前記制御対象に出力する比較手段と、
前記制御対象の制御周期の開始を検出する検出手段と、
前記検出手段が制御周期の開始タイミングを検出すると前記信号発生手段の発生信号を初期化する初期化手段と、
前記検出手段が検出した制御周期の開始タイミング、または、前記初期化手段により初期化された初期化タイミングから時間を計数する計数手段と、
前記計数手段により予め定められた所定時間が計数されると、前記信号発生手段の発生信号が前記変動閾値より低いときには、当該信号発生手段の発生信号と前記変動閾値との高低を逆転する反転手段とを備えたことを特徴とするパルス発生回路。
【請求項２】
時間経過に応じて変化する信号を発生させる信号発生手段と、
制御対象の出力電圧が低下すると変動閾値を上昇させ、前記制御対象の出力電圧が上昇すると変動閾値を下降させる変動閾値発生手段と、
前記信号発生手段の発生信号が前記変動閾値より高くなると当該変動閾値よりも低い所定の解除閾値に変化すると共に、前記信号発生手段の発生信号が前記解除閾値よりも低くなると前記変動閾値に前記変動閾値発生手段の閾値を変化させるヒステリシス特性を有し、当該変動閾値発生手段の閾値と前記信号発生手段の発生信号とを比較した論理信号を前記制御対象に出力する比較手段と、
前記制御対象の制御周期の開始を検出する検出手段と、
前記検出手段が制御周期の開始タイミングを検出すると前記信号発生手段の発生信号を初期化する初期化手段と、
前記制御対象の過電流を検出する過電流検出手段と、
前記過電流検出手段により過電流が検出されると、前記信号発生手段の発生信号が前記変動閾値より低いときには、当該信号発生手段の発生信号と前記変動閾値との高低を逆転する反転手段とを備えたことを特徴とするパルス発生回路。
【請求項３】
時間経過に応じて変化する信号を発生させる信号発生手段と、
制御対象の出力電圧が低下すると変動閾値を上昇させ、前記制御対象の出力電圧が上昇すると変動閾値を下降させる変動閾値発生手段と、
前記信号発生手段の発生信号が前記変動閾値より高くなると当該変動閾値よりも低い所定の解除閾値に変化すると共に、前記信号発生手段の発生信号が前記解除閾値よりも低くなると前記変動閾値に前記変動閾値発生手段の閾値を変化させるヒステリシス特性を有し当該変動閾値発生手段の閾値と前記信号発生手段の発生信号を比較した論理信号を前記制御対象に出力する比較手段と、
前記制御対象の制御周期の開始を検出する検出手段と、
前記検出手段が制御周期の開始タイミングを検出すると前記信号発生手段の発生信号を初期化する初期化手段と、
前記制御対象の過熱状態を検出する過熱検出手段と、
前記過熱検出手段により過熱状態が検出されると、前記信号発生手段の発生信号が前記変動閾値より低いときには、当該信号発生手段の発生信号と前記変動閾値との高低を逆転する反転手段とを備えたことを特徴とするパルス発生回路。
【請求項４】
前記反転手段は、
前記変動閾値を、当該変動閾値より低く且つ前記解除閾値以上となる反転閾値であり、前記信号発生手段の発生信号よりも低く予め定められた反転閾値にすることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載のパルス発生回路。
【請求項５】
前記反転手段は、前記信号発生手段の発生信号を、前記変動閾値より高い所定値に設定することを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載のパルス発生回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御対象に与えられる制御信号の発生タイミングが不定で且つ信号幅が可変である制御対象に与えるパルスを発生するパルス発生回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、スイッチング駆動方式のＤＣ／ＤＣコンバータは、一般に例えば三角波やのこぎり波などの時間変化信号と閾値信号を用いてパルス信号を生成し、このパルス信号によりスイッチング素子を駆動することで出力電力を供給する（例えば、特許文献１〜３参照）。出力電圧を安定的に保つためのスイッチング素子の駆動方式は、代表的に、ＰＷＭ(Pulse Width Modulation)方式 、ＰＦＭ(Pulse frequency modulation)方式、ＰＳＭ(Pulse Skip Modulation) 方式などが知られている。
【０００３】
一般に、ＰＷＭ方式は、スイッチング素子のオンタイミングを常に一定にし、スイッチング素子のオン時間をコンバータ出力電圧に応じて制御する方式であり、他方、ＰＦＭ方式は、スイッチング素子に与える駆動信号の発生タイミングがコンバータ出力電圧に応じて連続的に制御される純粋ＰＦＭ方式と、スイッチング素子に与える駆動信号の発生タイミングは一定でコンバータ出力電圧に応じてスイッチング素子に駆動信号を与えるか、与えずにスキップさせるように動作する疑似ＰＦＭ方式（上述のＰＳＭ方式）とが知られている。
【０００４】
特許文献１記載のＤＣ／ＤＣコンバータでは、三角波発生回路がコンデンサを充放電することで三角波を発生し、コンパレータがエラーアンプの出力電圧と三角波発生回路の三角波を比較することで、ハイレベル／ローレベル信号を出力している。この場合、例えば、デューティ比制限用電圧とエラーアンプの出力を比較し、エラーアンプの出力がデューティ比制限用電圧を上回っているときにデューティ比制限用電圧によってデューティ比を決定している。これにより、パルス発生回路はデューティ比の最大値を制限してパルス信号を発生できる。
【０００５】
また、特許文献２記載の電源制御回路では、スイッチングレギュレータのパルス幅変調部を駆動するときに、三角波を用いて出力電圧に応じて変化するパルス幅の制御パルスを発生し、制限パルス幅出力を、同期入力に同期して得るようにしている。また、特許文献３記載のＤＣ−ＤＣコンバータでは、ＰＳＭ制御によるチョッパ型昇圧形式のコンバータを採用している。
【０００６】
例えば、ＰＷＭ方式、ＰＳＭ方式ＤＣ／ＤＣコンバータでは、スイッチング素子に与えられるパルス信号の発生周期が一定であるため、図８（ａ）に示すように、例えば確保すべきオフ時間だけ例えばＰＷＭ信号の原信号の後半をマスクすることでスイッチング素子のオン時間を制限することができる。
【０００７】
しかしながら、ＰＦＭ方式や、ＰＦＭ方式とＰＷＭ方式を混合したＰＷＦＭ方式では、一定周期でパルス信号を発生させる仕様とはならないため、図８（ｂ）、図８（ｃ）に示すように、原信号の後半で一定のオフ時間を確保してマスクしたとしてもオン時間欠損（図８（ｂ））、オン制御不良（図８（ｃ））の出力が得られてしまう。そこで、オン時間欠損、オン制御不良をなくす工夫が要望されている。しかも、制御対象が、何らかの要因による負荷の変動、温度変化、耐久劣化などに応じた素子特性変化などの異常状態を生じたときにも所望の制御を持続させる必要がある場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−２１４９７１号公報
【特許文献２】特開平２−２２３３８１号公報
【特許文献３】特開２００４−２９７９２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、不定周期でパルス信号を発生させる構成を採用しながら、制御対象により所望の制御を持続できるようにしたパルス発生回路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記載の発明によれば、信号発生手段が時間経過に応じて変化する信号を発生させる。変動閾値発生手段は、制御対象の出力電圧が低下すると変動閾値を上昇させ、制御対象の出力電圧が上昇すると変動閾値を下降させる。比較手段は、信号発生手段の発生信号が変動閾値より高くなると当該変動閾値よりも低い所定の解除閾値に変化すると共に、信号発生手段の発生信号が解除閾値よりも低くなると変動閾値に変動閾値発生手段の閾値を変化させるヒステリシス特性を有し、変動閾値発生手段の閾値と信号発生手段の発生信号を比較した論理信号を制御対象に出力する。検出手段は、制御対象の制御周期の開始を検出するが、初期化手段は、検出手段が制御周期の開始タイミングを検出すると信号発生手段の発生信号を初期化する。
【００１１】
計数手段は、検出手段が検出した制御周期の開始タイミング、または、初期化手段により初期化された初期化タイミングから時間を計数するが、この計数手段により予め定められた所定時間が計数されると、信号発生手段の発生信号が変動閾値より低いときには、信号発生手段の発生信号と変動閾値との高低を逆転する。
【００１２】
請求項１記載の発明はこのような機能を備えているため、所定時間が経過したとき、信号発生手段の発生信号と変動閾値発生手段の変動閾値とがどのような高低関係となっていたとしても、信号発生手段の発生信号を変動閾値発生手段の変動閾値より高くすることができる。比較手段は信号発生手段の発生信号が変動閾値より高くなったとみなし比較対象とする閾値を所定の解除閾値にすると共に、制御対象が比較手段の出力に応じて強制的に所望の制御を持続できる。したがって、不定周期でパルス信号を発生させる構成を採用したときであっても制御対象による所望の制御を持続できる。
【００１３】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の計数手段に代えて、制御対象の過電流を検出する過電流検出手段を備えている。反転手段は、過電流検出手段により過電流が検出されると、信号発生手段の発生信号が変動閾値より低いときには、信号発生手段の発生信号と変動閾値との高低を逆転する。請求項２記載の発明はこのような機能を備えているため、制御対象に過電流が流れると、信号発生手段の発生信号と変動閾値発生手段の変動閾値とがどのような高低関係となっていたとしても、信号発生手段の発生信号を変動閾値発生手段の変動閾値より高くすることができる。比較手段は信号発生手段の発生信号が変動閾値より高くなったとみなし比較対象とする閾値を所定の解除閾値にすると共に、制御対象は比較手段の出力に応じて強制的に所望の制御を持続できる。したがって、不定周期でパルス信号を発生させる構成を採用したときであっても制御対象による所望の制御を持続できる。
【００１４】
請求項３記載の発明によれば、請求項１記載の計数手段に代えて、制御対象の過熱状態を検出する過熱検出手段を備えている。反転手段は、過熱検出手段により過熱状態が検出されると、信号発生手段の発生信号が変動閾値より低いときには、信号発生手段の発生信号と変動閾値との高低を逆転する。請求項３記載の発明はこのような機能を備えているため、制御対象の過熱状態が検出されると、信号発生手段の発生信号と変動閾値発生手段の変動閾値とがどのような高低関係となっていたとしても、信号発生手段の発生信号を変動閾値発生手段の変動閾値より高くすることができる。比較手段は信号発生手段の発生信号が変動閾値より高くなったとみなし比較対象とする閾値を所定の解除閾値にすると共に、制御対象は比較手段の出力に応じて強制的に所望の制御を持続できる。したがって、不定周期でパルス信号を発生させる構成を採用したときであっても制御対象による所望の制御を持続できる。
【００１５】
請求項４記載の発明によれば、反転手段は、変動閾値を、当該変動閾値より低く且つ解除閾値以上となる反転閾値であり、信号発生手段の発生信号よりも低く予め定められた反転閾値にするため、信号発生手段の発生信号を反転閾値より高くすることができる。請求項５記載の発明によれば、反転手段は、信号発生手段の発生信号を変動閾値より高く設定するため、信号発生手段の発生信号を変動閾値より高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態を示す制御システムの電気的構成図
【図２】通常状態におけるタイミングチャート（（ａ）は標準負荷、（ｂ）は軽負荷の場合、（ｃ）は重負荷の場合）
【図３】異常状態を生じたときのタイミングチャート（その１）
【図４】異常状態を生じたときのタイミングチャート（その２）
【図５】本発明の第２実施形態を示す図１相当図
【図６】本発明の第３実施形態を示す図１相当図
【図７】本発明の第４実施形態を示す図１相当図
【図８】従来技術の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第１実施形態）
以下、本発明を昇圧チョッパ型のＤＣ／ＤＣコンバータ（制御対象）を構成するスイッチング素子に与えるパルス信号を供給するパルス発生回路の第１実施形態について図１ないし図４を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は、制御システムの電気的構成を示している。図１に示すように、スイッチング電源回路となるＤＣ／ＤＣコンバータ（制御対象に相当）１が構成されている。このＤＣ／ＤＣコンバータ１は、例えば非絶縁昇圧チョッパ型のＤＣ／ＤＣコンバータであり、スイッチング素子Ｍ１を備え、当該スイッチング素子Ｍ１の制御端子にパルス駆動信号が与えられることに応じて入力電圧を出力電圧（＜＞入力電圧）に変換出力する。
【００１９】
このＤＣ／ＤＣコンバータ１は、インダクタＬ１およびダイオードＤ１のアノード−カソード間が入力側の第１入力ノードＮ１から出力側に直列接続されており、例えばＮチャネル型のＭＯＳトランジスタからなるスイッチング素子Ｍ１がインダクタＬ１とダイオードＤ１の共通接続ノードＮ４と第２入力ノードＮ２との間に接続され、さらにコンデンサＣ１がダイオードＤ１のカソードと第２入力ノードＮ２との間に接続されることによって構成されている。
【００２０】
このＤＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧（制御対象の出力電圧）はパルス発生回路２に与えられており、このパルス発生回路２は、スイッチング素子Ｍ１のスイッチングタイミング（制御対象の制御周期の開始タイミング）およびＤＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧（の変化）に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ１のスイッチング素子Ｍ１に与えるパルス駆動信号（パルス周期、パルス幅）を変化させるように構成されている。本実施形態では、パルス駆動信号のパルス幅、パルス周期を共に変化させる所謂ＰＷＦＭ(Pulse Wide Frequency Modulation)方式の駆動方式を採用している。
【００２１】
以下、パルス発生回路２の構成例について説明する。パルス発生回路２は、信号発生回路（信号発生手段）３、閾値電圧発生回路（変動閾値発生手段）４、比較回路（比較手段）５、パルス検出回路（検出手段）６、計数回路（計数手段）７、閾値電圧切換回路（反転手段）８、駆動回路９および１０を図示接続して構成されている。
【００２２】
信号発生回路３は、例えばＣＲ直列回路Ｒ２およびＣ２のコンデンサＣ２に制御スイッチ（初期化手段）Ｍ２を並列接続して構成され、この制御スイッチＭ２がオフしている間、ＣＲ直列回路Ｒ２およびＣ２の共通接続点Ｎ３の充電電圧を出力する。
【００２３】
閾値電圧発生回路４は、例えばオペアンプＯＰ１および抵抗Ｒ３〜Ｒ６を図示接続して構成され、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧に応じて出力閾値電圧（変動閾値に相当）を変化させるように構成されている。図示の回路構成を適用すると、閾値電圧発生回路４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧が低下すると出力閾値電圧を上昇させ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧が上昇すると出力閾値電圧を下降させる。
【００２４】
閾値電圧発生回路４の出力には、比較回路５が閾値電圧切換回路８を通じて接続されており、比較回路５は主に閾値電圧発生回路４の閾値電圧と信号発生回路３の出力電圧を比較する回路として構成されている。
【００２５】
比較回路５は、コンパレータＯＰ２および制御スイッチＳＷ１を用いて構成され、比較回路５が出力する論理信号（比較結果）に応じて制御スイッチＳＷ１を切換え、これにより、閾値電圧切換回路８の出力電圧を比較対象とするか、予め定められた解除用閾値電圧（解除閾値）を比較対象とするかを切換える。
【００２６】
パルス検出回路６は、コンデンサＣ３、抵抗Ｒ７、Ｒ８を組み合わせた微分回路、反転ゲート（パルス出力回路）Ｇ１を図示形態で接続して構成されており、インダクタＬ１およびダイオードＤ１のアノードの共通接続ノードＮ４の信号（電圧）を入力し、この共通接続ノードＮ４の電圧変化を前記の微分回路によって検出し、この検出結果をパルス（初期化パルス）として出力する。このパルス検出回路６の検出信号は駆動回路９を通じて制御スイッチＭ２の制御端子に与えられる。
【００２７】
計数回路７は、パルス検出回路６の検出信号をリセット端子に入力するカウンタＣＯ１を備えて構成され、カウンタＣＯ１はクロック周期が予め定められたクロック信号を入力することに応じて当該クロックパルスをカウントし、当該カウント結果を既定値と比較した比較結果を閾値電圧切換回路８に出力する。
【００２８】
閾値電圧切換回路８は、制御スイッチＳＷ２を備え、計数回路７の出力（カウンタＣＯ１による比較結果）に応じて制御スイッチＳＷ２の状態を切換え、閾値電圧発生回路４が出力する閾値電圧（変動閾値）または予め定められた反転用閾値電圧（反転閾値に相当）を比較回路５に出力する。
【００２９】
駆動回路９は、パルス検出回路６のが出力する初期化パルスに応じて制御スイッチＭ２を駆動し、パルス検出回路６が初期化パルスを出力すると制御スイッチＭ２を一時的にオンに切換える。制御スイッチＭ２が一時的にオンするとコンデンサＣ２に充電された電荷は放電される。駆動回路１０は、比較回路５の出力論理信号に応じてＰＷＦＭ駆動信号を生成し、当該ＰＷＦＭ駆動信号によりスイッチング素子Ｍ１を駆動する。
【００３０】
上記構成の動作について図２〜図４を参照しながら説明する。図２（ａ）〜図２（ｃ）は、通常時の基本的な動作についてタイミングチャートを示している。図２（ａ）は標準負荷を駆動する場合、図２（ｂ）は軽負荷を駆動する場合、図２（ｃ）は重負荷を駆動する場合、についての時間的流れに応じた各ノードの動作状態を示している。
【００３１】
信号発生回路３はコンデンサＣ２および抵抗Ｒ２の時定数に応じた充電電圧を出力する。このため、信号発生回路３は、初期状態（最低電圧出力状態：（Ａ）のタイミング）から徐々に上昇する上昇電圧を出力する。他方、閾値電圧発生回路４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧に応じた電圧を出力するが、軽負荷の場合には、標準負荷の場合に比較して低い電圧を出力し（図２（ｂ）参照）、重負荷の場合には、標準負荷に比較して高い電圧を出力する（図２（ｃ）参照）。
【００３２】
比較回路５は、閾値電圧発生回路４の出力電圧と信号発生回路３の出力電圧を比較し、閾値電圧発生回路４の出力電圧が信号発生回路３の出力電圧よりも高いときには、ハイ信号（論理信号：「Ｈ」）を駆動回路１０に出力する。すると、駆動回路１０はオン駆動信号をスイッチング素子Ｍ１の制御端子に出力するため、スイッチング素子Ｍ１はオンし（図２の（Ａ）のタイミング）、入力電圧がインダクタＬ１に印加されるようになり、インダクタＬ１に磁気エネルギーが蓄積される。
【００３３】
その後、信号発生回路３の信号電圧が上昇し、閾値電圧発生回路４の出力電圧を上回ると、比較回路５はその出力を反転したロウ信号（論理信号：「Ｌ」）を駆動回路１０に出力する。駆動回路１０はスイッチング素子Ｍ１の制御端子にオフ駆動信号を出力するため、スイッチング素子Ｍ１はオフし（図２の（Ｂ）のタイミング）、インダクタＬ１の電圧、ノードＮ４の電圧は急激に上昇する。
【００３４】
他方、比較回路５の出力は制御スイッチＳＷ１の制御端子に与えられているため、比較回路５がロウ信号「Ｌ」を出力すると、制御スイッチＳＷ１が切換わり、コンパレータＯＰ２の比較対象電圧が解除用閾値電圧（解除閾値に相当：＜変動閾値）に切換わる。
【００３５】
この間、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の負荷に電圧が供給されるが、インダクタＬ１とダイオードＤ１のアノードの共通接続ノードＮ４にはパルス検出回路６が接続されており、当該共通接続ノードＮ４の電圧変化を検出する。このため、インダクタＬ１に蓄積された磁気エネルギーが負荷側に伝達され、当該共通接続ノードＮ４の電圧が低下すると、パルス検出回路６は、この電圧低下タイミング（エネルギー放出タイミング：≒制御周期の開始タイミング）を微分回路により検出した後、反転ゲートＧ１によって初期化パルスを出力する。
【００３６】
したがって、パルス検出回路６が電圧低下タイミングを検出すると、駆動回路９に初期化パルスを出力する（図２の（５）参照）が、駆動回路９が初期化パルスを受付けると、信号発生回路３の制御スイッチＭ２にオン制御信号（初期化信号）を出力する。すると、制御スイッチＭ２がオンすることで、コンデンサＣ２の蓄積電荷が放電されることになり、信号発生回路３の出力電圧が急激に低下し初期状態（最低電圧出力状態）に戻る。パルス検出回路６が、電圧低下タイミングを検出した後に、スイッチング素子Ｍ１をオン制御する理由はスイッチング損失を低減してソフトスイッチングを実現するためである。
【００３７】
この間、計数回路７のカウンタＣＯ１は、初期状態から予め定められた周期のクロック信号ＣＬＫ（独立周期）を入力するたびにカウントし続けているが、既定値に達することなくパルス検出回路６が初期化パルスを出力すると、この初期化パルスがカウンタＣＯ１のリセット信号として与えられるため、カウント値はクリア（初期化）され、初期状態（初期化タイミング）から再度クロック信号ＣＬＫに応じたカウントを繰り返す。
【００３８】
このようにして、ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、パルス発生回路２の比較回路５の出力論理信号に応じてスイッチング素子Ｍ１が駆動されることになり、インダクタＬ１の磁気エネルギーの蓄積、伝達を繰り返して入力電圧を出力電圧に変換している。
【００３９】
何らかの要因による負荷の増加、温度変化、耐久劣化などに応じて、素子特性の変化、各ノード電圧、電流の変動、不出力などの異常状態を生じることがある。この異常状態では、スイッチング素子Ｍ１の通電時間が長くなると素子劣化など急速に進む虞がある、そこで、本実施形態では、この異常状態に備えて、オン通電時間を制限する機能を設けている。以下、この説明について図３および図４を参照しながら説明する。
【００４０】
図３は、信号発生回路３に異常を生じた場合の例を示している。何らかの影響で、信号発生回路３の抵抗Ｒ２が増加すると時定数が増加し、信号発生回路３の出力電圧の上昇勾配が通常動作（図２相当）に比較して低下する。このとき、図３に示すように、スイッチング素子Ｍ１のオン上限時間が経過した場合であっても、信号発生回路３の出力電圧が閾値電圧発生回路４の出力電圧（変動閾値）を上回れない場合には、スイッチング素子Ｍ１を保護する必要がある。
【００４１】
そこで、図３に示すように、予め定められた所定時間（スイッチング素子Ｍ１の最大オン時間）が経過し、計数回路７を構成するカウンタＣＯ１のカウント値が既定値に達したときに計数回路７がパルスを出力する（図３の（Ｄ）のタイミング）ことで、閾値電圧切換回路８が制御スイッチＳＷ２を用いて比較回路５の比較対象となる閾値を強制的に変更する（図３（１）に示す「反転用閾値電圧」参照）。
【００４２】
閾値電圧切換回路８が切換える反転用閾値電圧は、変動閾値電圧よりも予め定められた解除用閾値電圧（解除閾値）に近い値に設定されていると良い。この反転用閾値電圧（反転閾値）は、スイッチング素子Ｍ１の所望の最大オン時間の経過タイミングにおける信号発生回路３の出力電圧について、各素子の劣化状態およびマージンを見込んで予め想定される閾値に設定すると良く、前述の解除用閾値電圧に近い値であれば良く、解除用閾値電圧と等しくても良い。
【００４３】
すると、閾値電圧切換回路８の出力電圧が信号発生回路３の出力電圧よりも下回ることになり（図３の（Ｄ）のタイミング）、比較回路５はオフ制御信号を出力することで駆動回路１０はスイッチング素子Ｍ１にオフ駆動信号を出力する。これにより、スイッチング素子Ｍ１はオフし、インダクタＬ１に磁気エネルギーが蓄積され当該インダクタＬ１の電圧は上昇する。この後、インダクタＬ１に蓄積された磁気エネルギーが負荷側に伝達され時間経過すると、ノードＮ４の電圧が低下する。このとき、パルス検出回路６がこの電圧低下タイミング（エネルギー放出タイミング：制御周期の開始タイミング）を検出しパルス検出回路６がパルスを出力する（図３の（Ｅ）のタイミング）。すると、前述同様に、信号発生回路３の出力電圧は初期化されることになり、通常動作と同様の動作が繰り返されることになる。
【００４４】
図４は、閾値電圧発生回路４に異常を生じた場合の例を示している。何らかの影響で、閾値電圧発生回路４の素子劣化を生じ、通常よりも閾値電圧発生回路４の出力電圧が大きくなった場合を考慮する。このとき、前述の図３と同様に、図４に示すようにスイッチング素子Ｍ１のオン上限時間が経過したとしても、信号発生回路３の出力電圧が閾値電圧発生回路４の出力電圧（変動閾値）を上回ることができないという虞を生じる。
【００４５】
そこで、図４に示すように、予め定められた所定時間（スイッチング素子Ｍ１の最大オン時間）が経過し、計数回路７を構成するカウンタＣＯ１のカウント値が既定値に達したときに計数回路７がパルスを出力する（図４の（Ｆ）のタイミング）ことで、閾値電圧切換回路８が制御スイッチＳＷ２を用いて比較回路５の比較対象となる閾値を強制的に変更する（図４（１）に示す「反転用閾値電圧」参照）。
【００４６】
この後、インダクタＬ１に蓄積された磁気エネルギーが負荷側に伝達され時間経過すると、ノードＮ４の電圧が低下する。このとき、パルス検出回路６がこの電圧低下タイミング（エネルギー放出タイミング：制御周期の開始タイミング）を検出することでパルス検出回路６がパルスを出力する（図４の（Ｇ）のタイミング）。すると、前述と同様に、信号発生回路３の出力電圧は初期化されることになり、通常動作と同様の動作が繰り返されることになる。
【００４７】
本実施形態によれば、何らかの要因による負荷の変動、温度変化、耐久劣化などに応じて、素子特性の変化などの異常状態を生じ、信号発生回路３の出力電圧が閾値電圧発生回路４の出力電圧を上回ることができなかったとしても、予め定められた所定時間が経過したときに、比較回路５の比較対象となる閾値を反転用閾値電圧（反転閾値）としている。
【００４８】
このため、比較回路５がオフ制御信号を出力し、駆動回路１０がスイッチング素子Ｍ１にオフ駆動信号を出力することでスイッチング素子Ｍ１をオフできる。インダクタＬ１に蓄積された磁気エネルギーがＤＣ／ＤＣコンバータ１の負荷側に伝達され、パルス検出回路６がインダクタＬ１とダイオードＤ１の共通接続ノードＮ４の電圧低下タイミング（制御周期の開始タイミング）を検出すると、このタイミング以降、信号発生回路３の出力を初期状態に戻すことができる。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１による所望の制御を持続しながらスイッチング素子Ｍ１のオン時間を制限できる。この後、図３、図４に示す異常動作状態から図２に示す通常動作状態に復帰することになれば、この通常動作を繰り返すことができる。
【００４９】
また、制御対象が不定周期であってもオン上限時間を１周期で判定できるため、パルス幅（スイッチング素子Ｍ１のオン時間）を素早く制限でき、複数周期の時間を必要とすることがなくなる。
【００５０】
（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態を示すもので、前述実施形態と異なるところは、所定時間が経過したときに、信号発生手段の発生信号を変動閾値発生手段の変動閾値より高い所定値に設定したところにある。前述実施形態と同一機能、類似機能を有する部分については同一符号または類似符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。
【００５１】
信号発生回路３は、前述の比較回路５に代わる比較回路（比較手段）５ａに接続されている。比較回路５ａは、制御スイッチＳＷ３およびコンパレータＯＰ３を備え、コンパレータＯＰ３の反転入力端子には、信号発生回路３の発生信号が、前述の閾値電圧切換回路８に代わる閾値電圧切換回路８ａを通じて入力されている。
【００５２】
閾値電圧切換回路８ａは、制御スイッチＳＷ４を備えて構成され、通常時には信号発生回路３の出力電圧を出力するが、計数回路７のカウンタＣＯ１が既定値に達したときに制御スイッチＳＷ４を切換え信号発生回路３の発生信号の上限値より高く且つ閾値電圧発生回路４が出力する変動閾値の上限値より高い所定電圧（所定値）を出力する。
【００５３】
つまり、パルス検出回路６がパルスを発生してカウンタＣＯ１がカウントをリセットしてから所定時間が経過すると、信号発生回路３の出力電圧（発生信号）を閾値電圧発生回路４が出力する変動閾値の上限値より高く予め設定された反転用閾値電圧（所定値：反転閾値）に切換え、比較回路５ａのコンパレータＯＰ３の反転入力端子に入力させている。
【００５４】
したがって、所定時間が経過すると、閾値電圧切換回路８ａが反転用閾値電圧を出力するため、閾値電圧発生回路４の出力電圧より強制的に高くできる。これにより、閾値電圧切換回路８ａの出力電圧を閾値電圧発生回路４の出力電圧より高くすることができる。すると、コンパレータＯＰ３の出力を強制的にロウ信号「Ｌ」として、駆動回路１０を通じてスイッチング素子Ｍ１に与える駆動信号をオフ駆動信号とすることができ、スイッチング素子Ｍ１を強制的にオフできる。
【００５５】
したがって、ＤＣ／ＤＣコンバータ１について所望の制御を持続しながらスイッチング素子Ｍ１のオン時間を制限できる。この後、通常動作状態に復帰することになれば、この通常動作を繰り返すことができる。これにより、前述実施形態とほぼ同様の作用効果が得られる。
【００５６】
（第３実施形態）
図６は、本発明の第３実施形態を示すもので、前述実施形態と異なるところは、過電流検出手段がスイッチング素子の過電流を検出し、当該過電流が検出されると、信号発生手段の発生信号が変動閾値より低いときには、信号発生手段の発生信号と変動閾値との高低を逆転するようにしたところにある。前述実施形態と同一部分については同一符号を付して説明を省略し、以下、異なる部分について説明する。
【００５７】
図６は、本実施形態の回路構成を示すもので、図１の構成の計数回路に代えて過電流検出手段を追加した回路構成を示している。
この図６に示すように、計数回路７に代えて過電流検出回路（過電流検出手段）１１が構成されている。この過電流検出回路１１は、閾値が比較対象として与えられたコンパレータＯＰ４を主として構成されており、スイッチング素子Ｍ１の電流検出抵抗Ｒ９の通電電流を検出し、当該電流が所定の閾値を上回ったか否かを判定し、上回ったときに、閾値電圧切換回路８の制御スイッチＳＷ２の制御端子に対し、反転用閾値電圧に切換えるための切換制御信号を入力させる。
【００５８】
閾値電圧切換回路８は、制御スイッチＳＷ２の制御端子に切換制御信号が入力されると、反転用閾値電圧（反転閾値）を出力し、比較回路５の比較対象として強制的に入力させる。すると、第１実施形態と同様に、信号発生回路３の出力電圧（発生信号）が閾値電圧切換回路８の反転用閾値電圧より上回ることになり、比較回路５はロウ信号を駆動回路１０に出力することで駆動回路１０はオフ駆動信号をスイッチング素子Ｍ１の制御端子に出力し、スイッチング素子Ｍ１を強制的にオフできる。これにより、スイッチング素子Ｍ１の過電流検出結果に応じてスイッチング素子Ｍ１のオン時間を制限できる。前述実施形態とほぼ同様の作用効果が得られる。
【００５９】
（第４実施形態）
図７は、本発明の第４実施形態を示すもので、前述実施形態と異なるところは、過熱検出手段がスイッチング素子の過熱を検出し、当該過熱が検出されると、信号発生手段の発生信号が変動閾値より低いときには、信号発生手段の発生信号と変動閾値との高低を逆転するようにしたところにある。前述実施形態と同一部分については同一符号を付して説明を省略し、以下、異なる部分について説明する。
【００６０】
図７は、本実施形態の回路構成を示すもので、図１記載回路の計数回路に代えて過熱検出手段を追加した回路構成を示している。
この図７に示すように、第１実施形態の計数回路７に代えて過熱検出回路（過熱検出手段）１２が構成されている。この過熱検出回路１２は、閾値電圧が比較対象として与えられたコンパレータＯＰ５を主として構成され、電流源Ｉ１、ダイオードＤ２からなる検出回路１２ａに接続されている。
【００６１】
ダイオードＤ２は、温度測定対象となるＤＣ／ＤＣコンバータ１に近接（具体例ではスイッチング素子Ｍ１に隣接）して配置されている。ダイオードＤ２は一般に温度が高くなると順方向電圧が低下し、その傾きは一般に−２［ｍＶ／℃］とされている。
【００６２】
したがって、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の温度が標準温度環境であるとき、電流源Ｉ１からダイオードＤ２に一定電流が供給された場合にはダイオードＤ２の順方向電圧は一定となる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１の温度が標準温度から高くなりダイオードＤ２の周辺温度が高くなると、ダイオードＤ２の温度も高くなり順方向電圧が低下する。コンパレータＯＰ５は、ダイオードＤ２の順方向電圧の低下状態を検出し、閾値電圧より下回ると、閾値電圧切換回路８の制御スイッチＳＷ２の制御端子に切換制御信号を入力させる。
【００６３】
閾値電圧切換回路８は制御スイッチＳＷ２の制御端子に切換制御信号が入力されると、反転用閾値電圧を出力し、比較回路５の比較対象として強制的に入力させる。すると、第１実施形態と同様に、信号発生回路３の出力電圧（発生信号）が閾値電圧切換回路８の反転用閾値電圧より上回ることになり、比較回路５はロウ信号を駆動回路１０に出力することで駆動回路１０はオフ駆動信号を出力し、スイッチング素子Ｍ１を強制的にオフできる。これにより、スイッチング素子Ｍ１の過熱検出結果に応じてスイッチング素子Ｍ１のオン時間を制限できる。これにより、スイッチング素子Ｍ１のオン時間を制限できる。前述実施形態とほぼ同様の作用効果が得られる。
【００６４】
（他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に示す変形または拡張が可能である。
第２実施形態では、計数回路７のカウンタ値が既定値に達した（つまり所定時間が経過した）ときに、信号発生回路３の出力電圧（信号発生手段の発生信号）を閾値電圧発生回路４の出力電圧（変動閾値）よりも高い所定電圧（所定値）に設定した実施形態を示したが、この所定電圧（所定値）の設定は、第３実施形態（過電流検出手段）、第４実施形態（過熱検出手段）の態様にも適用できる。
【００６５】
すなわち、第３実施形態の過電流検出手段を用いた回路形態を適用した場合、過電流検出回路１１（過電流検出手段）が制御対象（例えばスイッチング素子Ｍ１）の過電流を検出したときに、第２実施形態に示したように、信号発生回路３の出力電圧を閾値電圧発生回路４の出力電圧（変動閾値）より高い所定電圧（所定値）に設定するように構成しても良い。
【００６６】
また、第４実施形態の過熱検出手段を用いた回路形態を適用した場合、過熱検出回路１２（過熱検出手段）が制御対象（例えばスイッチング素子Ｍ１）の過熱を検出したときに、第２実施形態に示したように、信号発生回路３の出力電圧を閾値電圧発生回路４の出力電圧（変動閾値）よりも高い所定電圧（所定値）に設定するように構成しても良い。
【００６７】
第１および第２実施形態では、パルス検出回路６の初期化タイミングでカウンタＣＯ１にリセット信号を入力させることで計数回路７が初期化してカウント開始する実施形態を示しているが、制御スイッチＭ２（初期化手段）のオンタイミングを検出したタイミングをリセット信号としてカウンタＣＯ１に入力させることで計数回路７が初期化してカウント開始するようにしても良い。
【００６８】
制御対象として非絶縁型昇圧チョッパＤＣ／ＤＣコンバータ１に適用した実施形態を示したが、制御対象の回路形態は前述実施形態に示した形態に限られない。制御対象の制御周期の開始を検出できればどのような回路形態の制御対象を適用しても良い。
【符号の説明】
【００６９】
図面中、１はＤＣ／ＤＣコンバータ（制御対象）、２はパルス発生回路、３は信号発生回路（信号発生手段）、４は閾値電圧発生回路（変動閾値発生手段）、５、５ａは比較回路（比較手段）、６はパルス検出回路（検出手段）、７は計数回路（計数手段）、８、８ａは閾値電圧切換回路（反転手段）、９、１０は駆動回路、１１は過電流検出回路（過電流検出手段）、１２は過熱検出回路（過熱検出手段）、Ｌ１はインダクタ、Ｍ１はスイッチング素子、Ｍ２は制御スイッチ（初期化手段）、Ｄ１はダイオード、Ｃ１はコンデンサ、ＣＯ１はカウンタ、を示す。
【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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【図７】
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【図８】
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