(57)【要約】【課題】温度が上昇すると、スイッチング電源から出力される出力電圧を大きく低下させることが可能な保護回路を提供すること。【解決手段】保護回路５は、温度センサー５１が出力した電圧Ｖｓｅｎｓが所定電位の電圧Ｖｒｅｆを超えた場合に、温度センサー５１が出力した電圧Ｖｓｅｎｓに応じた検出電流Ｉ１を供給する比較器５２と、比較器５２が供給した検出電流Ｉ１を指数関数的に増加させた制御電流Ｉ２を供給する制御回路５３と、制御回路５３が供給した制御電流Ｉ２に基づいて、スイッチング電源１から出力される出力電圧Ｖｏｕｔを低下させる定電圧回路５４と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度に応じた電圧を出力する温度センサーと、
前記温度センサーが出力した電圧が所定電位の電圧を超えた場合に、前記温度センサーが出力した電圧に応じた検出電流を供給する比較器と、
前記比較器が供給した前記検出電流を指数関数的に増加させた制御電流を供給する制御回路と、
前記制御回路が供給した前記制御電流に基づいて、スイッチング電源から出力される出力電圧を低下させる定電圧回路と、
を備えることを特徴とする保護回路。
【請求項２】
前記温度センサーは、前記スイッチング電源が備える二次側の整流素子と熱結合していることを特徴とする請求項１に記載の保護回路。
【請求項３】
前記比較器は、
ベースが、前記温度センサーの出力端子に接続され、コレクタが、前記制御回路に接続され、エミッタが、第１抵抗を介してグラウンドに接続された、ｎｐｎ型の第１バイポーラトランジスタと、
一端が、電源に接続され、他端が、第３抵抗の一端に接続された第２抵抗と、
一端が、前記第２抵抗の他端に接続され、他端が、グラウンドに接続された前記第３抵抗と、
ベースが、前記第２抵抗と前記第３抵抗との間に接続され、コレクタが、第４抵抗を介して、前記スイッチング電源の出力に接続され、エミッタが、前記第１バイポーラトランジスタのエミッタと前記第１抵抗との間に接続された、ｎｐｎ型の第２バイポーラトランジスタと、
を有し、
前記検出電流は、前記第１バイポーラトランジスタのコレクタ電流であることを特徴とする請求項１又は２に記載の保護回路。
【請求項４】
前記制御回路は、
ベースが、第４バイポーラトランジスタのベースに接続され、エミッタが、第５抵抗を介して、前記スイッチング電源の出力に接続され、コレクタが、前記比較器の出力と自素子のベースとに接続された、ｐｎｐ型の第３バイポーラトランジスタと、
ベースが、前記第３バイポーラトランジスタのベースに接続され、エミッタが、前記スイッチング電源の出力に接続され、コレクタが、前記定電圧回路に接続された、ｐｎｐ型の前記第４バイポーラトランジスタと、
を有し、
前記制御電流は、前記第４バイポーラトランジスタのコレクタ電流であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の保護回路。
【請求項５】
前記定電圧回路は、
一端が、前記スイッチング電源の出力に接続され、他端が、第７抵抗の一端に接続された、第６抵抗と、
一端が、前記第６抵抗の他端に接続され、他端が、グラウンドに接続された、前記第７抵抗と、
前記制御回路の出力は、前記第６抵抗と前記第７抵抗との間に接続され、
リファレンス端子が、前記第６抵抗と前記第７抵抗との間に接続され、カソードが、第８抵抗と第９抵抗とを介して、前記スイッチング電源の出力に接続され、アノードが、グラウンドに接続された、シャントレギュレータと、
発光ダイオードのアノードが、前記第８抵抗と前記第９抵抗との間に接続され、前記発光ダイオードのカソードが、前記第９抵抗と前記シャントレギュレータとの間に接続され、フォトトランジスタのコレクタが、ドライバ回路のフィードバック端子に接続され、前記フォトトランジスタのエミッタが、グラウンドに接続された、フォトカプラと、
を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の保護回路。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の保護回路を備えることを特徴とするスイッチング電源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング電源を熱から保護するための保護回路、及び、スイッチング電源に関する。
【背景技術】
【０００２】
スイッチング電源を熱から保護するための従来の保護回路には、例えば、トランス、整流素子であるダイオード等の発熱部品の近くに温度センサーが設けられている。温度センサーは、例えば、検出した温度に比例した電圧を出力する。温度センサーが出力した電圧が、所定電位の電圧となったときに、保護回路は、スイッチング電源の動作を停止する（第１従来例）。例えば、温度センサーとして、サーミスタが用いられている。サーミスタは、素子温度が上昇すると、出力電圧が単調増加する素子である。保護回路は、出力電圧を監視し、所定の電位以上になると、スイッチング電源の動作を停止する。しかしながら、第１従来例では、一定の温度を超えると、電源が切れるという問題がある。
【０００３】
また、例えば、音声信号を増幅するＡＶアンプにおいて、ヒートシンクの温度を監視し、温度が一定値を超えたとき、ボリュームを小さくすることで、発熱を抑える技術が知られている（第２従来例）。しかしながら、第２従来例では、スイッチング電源の二次側コンデンサの故障等で、過大な電流が流れたとき、アンプの制御では対応できないという問題がある。
【０００４】
図４は、特許文献１に記載の保護回路の回路構成を示す図である（第３従来例）。二次側整流ダイオードＤ５１Ａには、ショットキーバリアダイオードＤ５１Ｂが内蔵されている。ショットキーバリアダイオードＤ５１Ｂの漏れ電流で二次側整流ダイオードの温度を検出する。シャントレギュレータＺ５１のリファレンス端子に漏れ電流を加えることで、出力電圧を下げる制御を行う。すなわち、二次側整流ダイオードの温度が上がると、出力電圧が下がり、消費電力が小さくなる。しかしながら、第３従来例では、出力電圧が変化し始める閾値を設定できないという問題がある。また、特殊なダイオードを使用する必要があるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４７７０４４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の第１〜第３従来例には、上述した問題点があるが、共通して、温度が上昇しても、出力電圧を大きく低下させることができないという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、温度が上昇すると、スイッチング電源から出力される出力電圧を大きく低下させることが可能な保護回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明の保護回路は、温度に応じた電圧を出力する温度センサーと、前記温度センサーが出力した電圧が所定電位の電圧を超えた場合に、前記温度センサーが出力した電圧に応じた検出電流を供給する比較器と、前記比較器が供給した前記検出電流を指数関数的に増加させた制御電流を供給する制御回路と、前記制御回路が供給した前記制御電流に基づいて、スイッチング電源から出力される出力電圧を低下させる定電圧回路と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明では、制御回路は、比較器が供給した検出電流を指数関数的に増加させた制御電流を供給する。また、定電圧回路は、制御回路が供給した制御電流に基づいて、スイッチング電源から出力される出力電圧を低下させる。従って、温度が上昇すればするほど、出力電圧を大きく低下させることができる。これにより、温度が上昇しても、スイッチング電源の動作を停止する必要がない。
【００１０】
第２の発明の保護回路は、第１の発明の保護回路において、前記温度センサーは、前記スイッチング電源が備える二次側の整流素子と熱結合していることを特徴とする。
【００１１】
本発明では、温度センサーは、スイッチング電源が備える二次側の整流素子と熱結合している。従って、整流素子の温度が上昇すればするほど、出力電圧を大きく低下させることができる。また、特殊な部品を使用することなく、整流素子の温度を検出可能である。
【００１２】
第３の発明の保護回路は、第１又は第２の発明の保護回路において、前記比較器は、ベースが、前記温度センサーの出力端子に接続され、コレクタが、前記制御回路に接続され、エミッタが、第１抵抗を介してグラウンドに接続された、ｎｐｎ型の第１バイポーラトランジスタと、一端が、電源に接続され、他端が、第３抵抗の一端に接続された第２抵抗と、一端が、前記第２抵抗の他端に接続され、他端が、グラウンドに接続された前記第３抵抗と、ベースが、前記第２抵抗と前記第３抵抗との間に接続され、コレクタが、第４抵抗を介して、前記スイッチング電源の出力に接続され、エミッタが、前記第１バイポーラトランジスタのエミッタと前記第１抵抗との間に接続された、ｎｐｎ型の第２バイポーラトランジスタと、を有し、前記検出電流は、前記第１バイポーラトランジスタのコレクタ電流であることを特徴とする。
【００１３】
本発明では、温度センサーが出力する電圧が、第２バイポーラトランジスタのベース電圧を超えると、比較器は、検出電流を供給する。ここで、第２バイポーラトランジスタのベース電圧は、第３抵抗／（第２抵抗＋第３抵抗）×電源電圧である。従って、抵抗の抵抗値、電源電圧の電位を調整することで、出力電圧が変化し始める閾値（第２バイポーラトランジスタのベース電圧）を自由に設定することができる。
【００１４】
第４の発明の保護回路は、第１〜第３の発明のいずれかの保護回路において、前記制御回路は、ベースが、第４バイポーラトランジスタのベースに接続され、エミッタが、第５抵抗を介して、前記スイッチング電源の出力に接続され、コレクタが、前記比較器の出力と自素子のベースとに接続された、ｐｎｐ型の第３バイポーラトランジスタと、ベースが、前記第３バイポーラトランジスタのベースに接続され、エミッタが、前記スイッチング電源の出力に接続され、コレクタが、前記定電圧回路に接続された、ｐｎｐ型の前記第４バイポーラトランジスタと、を有し、前記制御電流は、前記第４バイポーラトランジスタのコレクタ電流であることを特徴とする。
【００１５】
本発明では、第３バイポーラトランジスタ、第４バイポーラトランジスタによるカレントミラー回路において、第３バイポーラトランジスタのエミッタに、第５抵抗が挿入されている。これにより、カレントミラー回路のバランスが崩れ、第４バイポーラトランジスタのコレクタ電流である制御電流は、指数関数的に増加する。
【００１６】
第５の発明の保護回路は、第１〜第４の発明のいずれかの保護回路において、前記定電圧回路は、一端が、前記スイッチング電源の出力に接続され、他端が、第７抵抗の一端に接続された、第６抵抗と、一端が、前記第６抵抗の他端に接続され、他端が、グラウンドに接続された、前記第７抵抗と、前記制御回路の出力は、前記第６抵抗と前記第７抵抗との間に接続され、リファレンス端子が、前記第６抵抗と前記第７抵抗との間に接続され、カソードが、第８抵抗と第９抵抗とを介して、前記スイッチング電源の出力に接続され、アノードが、グラウンドに接続された、シャントレギュレータと、発光ダイオードのアノードが、前記第８抵抗と前記第９抵抗との間に接続され、前記発光ダイオードのカソードが、前記第９抵抗と前記シャントレギュレータとの間に接続され、フォトトランジスタのコレクタが、ドライバ回路のフィードバック端子に接続され、前記フォトトランジスタのエミッタが、グラウンドに接続された、フォトカプラと、を有することを特徴とする。
【００１７】
本発明では、フォトカプラにおいて、シャントレギュレータのカソード吸い込み電流の増減に応じて、発光ダイオードの電流が増減する。発光ダイオードの電流の増減に応じて、フォトトランジスタの電流が増減する。フォトランジスタの電流の増減は、ドライバ回路のフィードバック端子の電圧を変化させる。これにより、ドライバ回路は、フィードバック端子の電圧の変化に応じて、スイッチング素子によるオン／オフのデューティーを変化させて、出力電圧を調整する。
【００１８】
第６の発明のスイッチング電源は、第１〜第５の発明のいずれかの保護回路を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、任意の温度を超えて温度が上昇すればするほど、出力電圧を大きく低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係るスイッチング電源の回路構成を示す図である。
【図２】保護回路の要部を示す図である。
【図３】（ａ）は、制御電流を示すグラフである。（ｂ）は、検出電流を示すグラフである。（ｃ）は、温度センサーが出力した電圧を示すグラフである。
【図４】特許文献１に記載の保護回路の回路構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（スイッチング電源）
以下、本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態に係るスイッチング電源の回路構成を示す図である。スイッチング電源１は、整流回路２、コンデンサＣ１、スイッチング素子３、ドライバＩＣ４、トランスＴ１、ダイオードＤ１、コンデンサＣ２、保護回路５を備える。
【００２２】
整流回路２は、交流電源から入力される交流電圧を整流する。コンデンサＣ１は、整流回路２が整流した電圧を平滑する。平滑された電圧は、スイッチング素子３に供給される。ドライバＩＣ４は、スイッチング素子３を制御する。スイッチング素子３は、ドライバＩＣ４（ドライバ回路）により制御され、任意の周波数でスイッチングすることにより、任意の周波数の交流電圧をトランスＴ１の一次巻線Ｔ１１に供給する。スイッチング素子３は、例えば、ｎ型のＭＯＳ電界効果トランジスタである。スイッチング素子３は、コンデンサＣ１からの電圧、又は、接地電位の電圧を一次巻線Ｔ１１に供給する。トランスＴ１は、一次巻線Ｔ１１に供給された電圧を変圧して二次巻線Ｔ１２から出力する。ダイオードＤ１は、二次巻線Ｔ１２からの交流電圧を整流する。コンデンサＣ２は、ダイオードＤ１が整流した電圧を平滑する。コンデンサＣ２が平滑した電圧が、スイッチング電源１の出力電圧Ｖｏｕｔである。
【００２３】
（保護回路）
図２は、保護回路５の要部を示す図である。図１及び図２に示すように、保護回路５は、温度センサー５１、比較器５２、制御回路５３、定電圧回路５４を有する。
【００２４】
（温度センサー）
温度センサー５１は、温度に比例した電圧Ｖｓｅｎｓを出力する。温度センサー５１は、二次側の整流素子であるダイオードＤ１と熱結合している。従って、温度センサー５１は、ダイオードＤ１の温度を検出し、検出した温度に比例した電圧Ｖｓｅｎｓを出力する。温度センサー５１の一方の端子は、電源ＶＣＣに接続されている。温度センサー５１の他方の端子は、グラウンドＧＮＤに接続されている。温度センサー５１の出力端子は、比較器５２に接続されている。具体的には、温度センサー５１の出力端子は、比較器５２が有するバイポーラトランジスタＱ１のベースに接続されている。
【００２５】
（比較器）
比較器５２は、温度センサー５１が出力した電圧が所定電位の電圧Ｖｒｅｆを超えた場合に、温度センサー５１が出力した電圧Ｖｓｅｎｓに応じた検出電流Ｉ１を供給する。
【００２６】
比較器５２は、バイポーラトランジスタＱ１、Ｑ２、抵抗Ｒ１〜Ｒ４を有する。バイポーラトランジスタＱ１（第１バイポーラトランジスタ）は、ｎｐｎ型のバイポーラトランジスタである。バイポーラトランジスタＱ１のベースは、温度センサー５１の出力端子に接続されている。バイポーラトランジスタＱ１のコレクタは、制御回路５３に接続されている。具体的には、バイポーラトランジスタＱ１のコレクタは、制御回路５３が有するバイポーラトランジスタＱ３のコレクタに接続されている。バイポーラトランジスタＱ１のエミッタは、抵抗Ｒ１（第１抵抗）を介して、グラウンドＧＮＤに接続されている。
【００２７】
抵抗Ｒ２（第２抵抗）の一端は、電源ＶＣＣに接続されている。抵抗Ｒ２の他端は、抵抗Ｒ３の一端に接続されている。抵抗Ｒ３（第３抵抗）の一端は、抵抗Ｒ２の他端に接続されている。抵抗Ｒ３の他端は、グラウンドに接続されている。
【００２８】
バイポーラトランジスタＱ２（第２バイポーラトランジスタ）は、ｎｐｎ型のバイポーラトランジスタである。バイポーラトランジスタＱ２のベースは、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３との間に接続されている。バイポーラトランジスタＱ２のコレクタは、抵抗Ｒ４（第４抵抗）を介して、スイッチング電源１の出力に接続されている。バイポーラトランジスタＱ２のエミッタは、バイポーラトランジスタＱ１のエミッタと抵抗Ｒ１との間に接続されている。
【００２９】
（制御回路）
制御回路５３は、比較器５２が供給した検出電流Ｉ１を指数関数的に増加させた制御電流Ｉ２を供給する。制御回路５３は、バイポーラトランジスタＱ３、Ｑ４、抵抗Ｒ５を有する。バイポーラトランジスタＱ３（第３バイポーラトランジスタ）は、ｐｎｐ型のバイポーラトランジスタである。バイポーラトランジスタＱ３のベースは、バイポーラトランジスタＱ４のベースに接続されている。バイポーラトランジスタＱ３のエミッタは、抵抗Ｒ５を介して、スイッチング電源１の出力に接続されている。バイポーラトランジスタＱ３のコレクタは、ベースに接続されている。また、バイポーラトランジスタＱ３のコレクタは、比較器５２の出力に接続されている。具体的には、バイポーラトランジスタＱ３のコレクタは、比較器５２が有するバイポーラトランジスタＱ１のコレクタに接続されている。
【００３０】
バイポーラトランジスタＱ４（第４バイポーラトランジスタ）は、ｐｎｐ型のバイポーラトランジスタである。バイポーラトランジスタＱ４のベースは、バイポーラトランジスタＱ３のベースに接続されている。バイポーラトランジスタＱ４のエミッタは、スイッチンング電源１の出力に接続されている。バイポーラトランジスタＱ４のコレクタは、定電圧回路５４に接続されている。具体的には、バイポーラトランジスタＱ４のコレクタは、定電圧回路５４が有する抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ７との間に接続されている。
【００３１】
（定電圧回路）
定電圧回路５４は、制御回路５３が供給した制御電流Ｉ２に基づいて、スイッチング電源１から出力される出力電圧Ｖｏｕｔを低下させる。定電圧回路５４は、抵抗Ｒ６〜Ｒ９、シャントレギュレータ５５、フォトカプラ５６、コンデンサＣ３を有する。抵抗Ｒ６（第６抵抗）の一端は、スイッチング電源１の出力に接続されている。抵抗Ｒ６の他端は、抵抗Ｒ７の一端に接続されている。抵抗Ｒ７（第７抵抗）の一端は、抵抗Ｒ６の他端に接続されている。抵抗Ｒ７の他端は、グラウンドＧＮＤに接続されている。
【００３２】
シャントレギュレータ５５のリファレンス端子は、抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ７との間に接続されている。抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ７との間にバイポーラトランジスタＱ４のコレクタが接続されている。このため、バイポーラトランジスタＱ４のコレクタ電流が、シャントレギュレータ５５のリファレンス端子に流れる。シャントレギュレータ５５のカソードは、抵抗Ｒ８（第８抵抗）と抵抗Ｒ９（第９抵抗）とを介して、スイッチング電源１の出力に接続されている。シャントレギュレータ５５のアノードは、グラウンドＧＮＤに接続されている。
【００３３】
フォトカプラ５６は、発光ダイオード、フォトトランジスタを有する。発光ダイオードのアノードは、抵抗Ｒ８と抵抗Ｒ９との間に接続されている。発光ダイオードのカソードは、抵抗Ｒ９とシャントレギュレータ５５のカソードとの間に接続されている。フォトトランジスタのコレクタは、ドライバＩＣ４のフィードバック端子ＦＢに接続されている。フォトトランジスタのエミッタは、グラウンドＧＮＤに接続されている。コンデンサＣ３の一端は、ドライバＩＣ４のフィードバック端子ＦＢとフォトロランジスタのコレクタとに接続されている。コンデンサＣ３の他端は、グラウンドＧＮＤに接続されている。
【００３４】
（温度センサー及び比較器の動作）
温度センサー５１は、ダイオードＤ１と熱結合している。温度センサー５１の温度Ｔ_５１により、温度センサー５１の出力端子の電圧Ｖｓｅｎｓが変動する。以下の（式１）で計算される電圧Ｖｓｅｎｓが、温度センサー５１の出力端子から出力される。
Ｖｓｅｎｓ＝（０．０１×Ｔ＿５１）＋０．６  （Ｖ）・・・（式１）
本実施形態では、（式１）のような特性を有する温度センサーが採用されている。バイポーラトランジスタＱ２のベース電圧Ｖｒｅｆ（所定電位の電圧）は、以下の式（２）で計算される。
Ｖｒｅｆ＝Ｒ３／（Ｒ２＋Ｒ３）×ＶＣＣ  （Ｖ）・・・（式２）
【００３５】
Ｖｒｅｆ＞Ｖｓｅｎｓのとき、バイポーラトランジスＱ２のコレクタ電流Ｉ４が流れる。Ｖｒｅｆ＜Ｖｓｅｎｓのとき、バイポーラトランジスタＱ１のコレクタ電流Ｉ１（検出電流）が流れる。コレクタ電流Ｉ４は、以下の（式３）で計算される。Ｖｂｅ＿Ｑ２は、バイポーラトランジスタＱ２のベース・エミッタ間電圧である。
Ｉ４＝（Ｖｒｅｆ−Ｖｂｅ＿Ｑ２）÷Ｒ１  （Ａ）・・・（式３）
コレクタ電流Ｉ１は、以下の（式４）で計算される。Ｖｂｅ＿Ｑ１は、バイポーラトランジスタＱ１のベース・エミッタ間電圧である。
Ｉ１＝（Ｖｓｅｎｓ−Ｖｂｅ＿Ｑ１）÷Ｒ１  （Ａ）・・・（式４）
【００３６】
（制御回路の動作）
バイポーラトランジスタＱ３、Ｑ４の電流増幅率が十分に大きい場合、バイポーラトランジスタＱ３、Ｑ４のベース電流の合計は、バイポーラトランジスタＱ３のコレクタ電流より十分小さくなる。このため、バイポーラトランジスタＱ３のコレクタ電流は、バイポーラトランジスタＱ１のコレクタ電流Ｉ１と等価とみなすことができる。上述のように、Ｉ１の値は、（式４）で計算される。バイポーラトランジスタＱ３のコレクタ電流Ｉ１も同様に（式４）で計算される。
【００３７】
バイポーラトランジスタＱ３のベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅ＿Ｑ３は、以下の（式５）で計算される。Ｔ＿Ｑ３は、バイポーラトランジスタＱ３の絶対温度、ｋは、ボルツマン定数（１．３８×１０＾（−２３）Ｊ／Ｋ）、ｑは、電子の電荷（１．６×１０＾（−１９）Ｃ）、Ｉｓ＿Ｑ３は、バイポーラトランジスタＱ３の飽和電流である。
Ｖｂｅ＿Ｑ３＝（ｋ×Ｔ＿Ｑ３／ｑ）×ｌｏｇ（Ｉ１／Ｉｓ＿Ｑ３）  （Ｖ）・・・（式５）
【００３８】
バイポーラトランジスタＱ４のコレクタ電流Ｉ２（制御電流）は、以下の（式６）で計算される。Ｔ＿Ｑ４は、バイポーラトランジスタＱ４の絶対温度、Ｉｓ＿Ｑ４は、バイポーラトランジスタＱ４の飽和電流である。
Ｉ２＝Ｉｓ＿Ｑ４×ｅｘｐ｛（Ｖｂｅ＿Ｑ３＋Ｒ５×Ｉ１）÷（ｋ×Ｔ＿Ｑ４／ｑ）｝
＝Ｉｓ＿Ｑ４×Ｉ１／Ｉｓ＿Ｑ３×ｅｘｐ（Ｔ＿Ｑ３／Ｔ＿Ｑ４）×ｅｘｐ（Ｒ５×Ｉ１÷（ｋ×Ｔ＿Ｑ４／ｑ））  （Ａ）・・・（式６）
【００３９】
バイポーラトランジスタＱ３とバイポーラトランジスタＱ４との温度、飽和電流が等しく、すなわち、Ｉｓ＿Ｑ３＝Ｉｓ＿Ｑ４、Ｔ＿Ｑ３＝Ｔ＿Ｑ４の場合、Ｉ２は、（式７）となる。
Ｉ２＝Ｉ１×ｅ×ｅｘｐ（Ｒ５×Ｉ１÷（ｋ×Ｔ＿Ｑ４／ｑ）  （Ａ）・・・（式７）
このように、制御電流Ｉ２は、検出電流Ｉ１に応じて、指数関数的に増加する。ここで、バイポーラトランジスタＱ３、Ｑ４によるカレントミラー回路において、バイポーラトランジスタＱ３のエミッタに、抵抗Ｒ５を挿入することにより、カレントミラー回路のバランスが崩れ、制御電流Ｉ２は、上記のとおりとなる。
【００４０】
（定電圧回路の動作）
シャントレギュレータ５５は、リファレンス端子電圧Ｖｒｅｆ＿ｏｕｔが一定値（例えば、２．４９５Ｖ）となるように、カソードの吸い込み電流を調整する。出力電圧Ｖｏｕｔは、以下の（式８）で計算される。
Ｖｏｕｔ＝（（Ｒ６＋Ｒ７）／Ｒ７）×Ｖｒｅｆ＿ｏｕｔ−Ｒ６×Ｉ２
従って、Ｉ２が増加するほど、出力電圧Ｖｏｕｔは、低下する。
【００４１】
フォトカプラ５６においては、シャントレギュレータ５５のカソード吸い込み電流の増減に応じて、発光ダイオードの電流が増減する。発光ダイオードの電流の増減に応じて、フォトトランジスタの電流が増減する。フォトランジスタの電流の増減は、ドライバＩＣ４のフィードバック端子ＦＢの電圧を変化させる。ドライバＩＣ４は、フィードバック端子ＦＢの電圧の変化に応じて、スイッチング素子３によるオン／オフのデューティーを変化させて、出力電圧Ｖｏｕｔを調整する。
【００４２】
図３（ａ）は、制御電流Ｉ２を示すグラフである。図３（ｂ）は、検出電流Ｉ１を示すグラフである。図３（ｃ）は、温度センサー５１が出力した電圧Ｖｓｅｎｓを示すグラフである。Ｖｒｅｆ≒Ｖｓｅｎｓのとき、バイポーラトランジスタＱ１、Ｑ２双方が能動領域で動作する範囲があるため、図３のような電流特性となる。Ｖｓｅｎｓが１．７Ｖ以上で、Ｉ１、Ｉ２がクリップしているのは、Ｒ０２２×Ｉ２２≒Ｖｏｕｔとなり、バイポーラトランジスタＱ４が飽和するためである。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態では、制御回路５３は、比較器５２が供給した検出電流Ｉ１を指数関数的に増加させた制御電流Ｉ２を供給する。また、定電圧回路５４は、制御回路５３が供給した制御電流Ｉ２に基づいて、スイッチング電源１から出力される出力電圧Ｖｏｕｔを低下させる。従って、温度が上昇すればするほど、出力電圧Ｖｏｕｔを大きく低下させることができる。これにより、温度が上昇しても、スイッチング電源１の動作を停止する必要がない。
【００４４】
また、本実施形態では、温度センサー５１は、スイッチング電源１が備える二次側の整流素子であるダイオードＤ１と熱結合している。従って、ダイオードＤ１の温度が上昇すればするほど、出力電圧Ｖｏｕｔを大きく低下させることができる。また、特殊な部品を使用することなく、ダイオードＤ１の温度を検出可能である。
【００４５】
また、本実施形態では、温度センサー５１が出力する電圧Ｖｓｅｎｓが、バイポーラトランジスタＱ２のベース電圧Ｖｒｅｆを超えると、比較器５２は、検出電流Ｉ１を供給する。ここで、バイポーラトランジスタＱ２のベース電圧Ｖｒｅｆは、（式２）で示したとおりである。従って、抵抗Ｒ２、Ｒ３の抵抗値、電源ＶＣＣ電圧の電位を調整することで、出力電圧Ｖｏｕｔが変化し始める閾値Ｖｒｅｆ（第２バイポーラトランジスタのベース電圧）を自由に設定することができる。
【００４６】
また、本実施形態では、バイポーラトランジスタＱ３、Ｑ４によるカレントミラー回路において、バイポーラトランジスタＱ３のエミッタに、抵抗Ｒ５が挿入されている。これにより、カレントミラー回路のバランスが崩れ、バイポーラトランジスタＱ４のコレクタ電流である制御電流Ｉ２は、指数関数的に増加する。
【００４７】
また、本実施形態では、フォトカプラ５６において、シャントレギュレータ５５のカソード吸い込み電流の増減に応じて、発光ダイオードの電流が増減する。発光ダイオードの電流の増減に応じて、フォトトランジスタの電流が増減する。フォトランジスタの電流の増減は、ドライバＩＣ４のフィードバック端子ＦＢの電圧を変化させる。これにより、ドライバＩＣ４は、フィードバック端子ＦＢの電圧の変化に応じて、スイッチング素子３によるオン／オフのデューティーを変化させて、出力電圧Ｖｏｕｔを調整する。
【００４８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明を適用可能な形態は、上述の実施形態には限られるものではなく、以下に例示するように、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることが可能である。
【００４９】
上述の実施形態においては、温度センサー５１は、ダイオードＤ１と熱結合している。これに限らず、他の素子と熱結合していてもよい。
【００５０】
上述の実施形態では、温度センサー５１は、温度に比例した電圧Ｖｓｅｎｓを出力する。これに限らず、温度に応じた電圧を出力する温度センサーを用いればよい。例えば、温度センサーとして、サーミスタのように、素子温度が上昇すると、出力電圧が単調増加する素子を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、スイッチング電源を熱から保護するための保護回路、及び、スイッチング電源に関する。
【符号の説明】
【００５２】
１  スイッチング電源
３  スイッチング素子
４  ドライバＩＣ（ドライバ回路）
５  保護回路
５１  温度センサー
５２  比較器
５３  制御回路
５４  定電圧回路
５５  シャントレギュレータ
５６  フォトカプラ
Ｃ３  コンデンサ
Ｄ１  ダイオード
Ｑ１  バイポーラトランジスタ（第１バイポーラトランジスタ）
Ｑ２  バイポーラトランジスタ（第２バイポーラトランジスタ）
Ｑ３  バイポーラトランジスタ（第３バイポーラトランジスタ）
Ｑ４  バイポーラトランジスタ（第４バイポーラトランジスタ）
Ｒ１  抵抗（第１抵抗）
Ｒ２  抵抗（第２抵抗）
Ｒ３  抵抗（第３抵抗）
Ｒ４  抵抗（第４抵抗）
Ｒ５  抵抗（第５抵抗）
Ｒ６  抵抗（第６抵抗）
Ｒ７  抵抗（第７抵抗）
Ｒ８  抵抗（第８抵抗）
Ｒ９  抵抗（第９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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