JP7463952B2 - 過電流検出回路およびスイッチング電源回路 - Google Patents

Description

本発明は、過電流検出回路およびスイッチング電源回路に関する。

例えばスイッチング素子を駆動して電源を生成するスイッチング電源回路おいて過電流を検出する場合に、スイッチング動作で流れる電流波形は一定にならず、スイッチング周期で増減しているため電流検出出力はパルス状になる。このため、監視している電流状態を維持する構成としてフリップフロップ回路による検出カウンタを設けて、一定回数連続して過電流検出信号がカウントされた場合に、過電流状態の判断を行うようにしている。

これによって、スイッチング動作に伴う断続的な電流検出において、ノイズなどによる単発の電流変化や、電流揺らぎなどによる誤検出を防止しながら、確実に過電流を判定してスイッチング素子や回路の保護機能を動作させることができる。

しかしながら、上記した過電流検出の判定技術では、ノイズなどの影響で過電流の検出信号が正常に取り込めず低いレベルの電流レベルになる場合があると、過電流の検出信号が連続的に検出されない誤検出状態となり、この結果、未検出状態と判断して検出カウンタのカウント値をダウンカウントしたり、あるいはリセットしたりしてしまうことがある。

このため、実際に過電流が流れている状態であっても、このような誤検出状態が継続してしまうことになり、スイッチング素子の保護動作が遅れてしまうという課題があった。
また、このような課題は、スッチング電源回路だけではなく、シリーズ電源回路においても過電流検出を周期的に行う構成の場合には発生するものである。

特開２０１２－１０５７７号公報 特開平１１－２４７６２号公報

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、過電流の検出を周期的に実施し、検出信号の有無に応じてカウント値を増減して所定カウント値に達したときに過電流を判定する構成で、過電流の検出信号の取りこぼしによる未検出状態が発生する場合でも、過電流状態を迅速に判定することができるようにした過電流検出回路およびこのような過電流検出回路を用いたスイッチング電源回路を提供することにある。

請求項１および２に記載の過電流検出回路は、半導体素子に流れる過電流を検出して保護動作を行わせるようにした過電流検出回路であって、前記半導体素子に流れる電流を所定周期で検出して過電流検出レベルを超えるときに過電流検出信号を出力する過電流検出部（２２）と、前記過電流検出部による前記過電流検出信号があるときに応じてカウント値を加算カウントし、前記過電流検出信号がないときに応じて前記カウント値を減算カウントし、前記カウント値が判定カウント値に達したときに過電流状態を判定する判定部（２１）とを備え、前記判定部は、単位時間あたりの加算カウントのカウント数を、単位時間あたりの減算カウントのカウント数よりも大きくなるように設定している。請求項１に記載の過電流検出回路において、前記判定部は、前記過電流検出部による前記過電流検出信号があるときにはカウント値を加算カウントするとともに次の過電流検出を前記所定周期で実施し、前記過電流検出信号がないときにはカウント値を減算カウントするとともに次の過電流検出を前記所定周期よりも長い周期で実施する。請求項２に記載の過電流検出回路において、前記判定部は、前記過電流検出部による前記過電流検出信号が１回をまたは連続する複数回あるときにはカウント値を加算カウントし、前記過電流検出信号が前記加算カウント時よりも多い複数回連続するときには前記カウント値を減算カウントする。

上記構成を採用することにより、過電流検出部により、半導体素子に流れる電流が過電流検出レベルを超えるときに過電流検出信号を出力し、判定部により、過電流検出信号が出力されたときにはカウント値を加算カウントし、過電流検出信号が出力されないときにはカウント値を減算カウントし、カウント値が判定カウント値に達すると過電流状態を判定する。このとき、判定部は、カウント値の加算カウントの時間あたりの割合を、減算カウントの時間あたりの割合よりも大きくなるように設定しているので、過電流状態で誤検出が発生することにより過電流検出信号の出力のある状態とない状態とが交互に発生するような場合でも、カウント値を増加させることができ、迅速に過電流状態を判定することができる。

第１実施形態を示す電気的構成図 第１実施形態を示すタイミングチャート 第２実施形態を示す電気的構成図 第２実施形態を示すタイミングチャート 第３実施形態を示す電気的構成図

（第１実施形態）
以下、本発明をスイッチング電源回路に適用した場合の第１実施形態について、図１および図２を参照して説明する。

電気的構成を示す図１において、降圧型のスイッチング電源回路を構成するパワーステージ１００は、スイッチング駆動回路１０により駆動制御される。スイッチング駆動回路１０は、内部に過電流検出回路２０が設けられる。

パワーステージ１００は、スイッチング用の半導体素子としてのＭＯＳトランジスタ１、電流検出用の抵抗２、ダイオード３、コイル４およびコンデンサ５を備える。ＭＯＳトランジスタ１は、ここでは例えばＰチャンネル型のものを用いている。ＭＯＳトランジスタ１は、ソースが抵抗２を介して直流電源Ｖｃｃの電源端子に接続され、ドレインがダイオード３を逆方向に介してグランドＧＮＤに接続されるとともに、コイル４、コンデンサ５を介してグランドＧＮＤに接続される。コンデンサ５とコイル４の共通接続点は出力電圧Ｖｏｕｔの出力端子に接続される。

スイッチング駆動回路１０は、上記した過電流検出回路２０に加え、スイッチング制御回路１１、駆動回路１２および保護回路１３を備える。スイッチング制御回路１１は、クロック信号ＣＬＫが与えられ、モニタ端子ＶＯＭを介して出力電圧Ｖｏｕｔが入力される。スイッチング制御回路１１は、出力電圧Ｖｏｕｔが設定された電圧レベルとなるようにクロック信号ＣＬＫの周期で駆動回路１２に駆動信号を出力する。

駆動回路１２は、スイッチング制御回路１１から与えられる駆動信号に応じて、端子ＶＧを介してＭＯＳトランジスタ１のゲートにゲート駆動信号を出力する。これにより、ＭＯＳトランジスタ１は、クロック信号ＣＬＫの周期でオンオフ駆動制御される。保護回路１３は、過電流検出回路２０から駆動回路過電流状態を判定した信号が入力されると、駆動回路１２の駆動出力を制御してＭＯＳトランジスタ１に対する保護動作を実施する。

過電流検出回路２０は、判定部としての過電流判定部２１と過電流検出部としてのコンパレータ２２を備えている。コンパレータ２２は、反転入力端子にＭＯＳトランジスタ１のソース電圧Ｖｓが入力される。また、コンパレータ２２は、非反転入力端子に参照電圧Ｖｒｅｆが与えられる。参照電圧Ｖｒｅｆは、ＭＯＳトランジスタ１の電流Ｉｄが過電流検出レベルＩｏｃとなるときの電圧に設定される。

コンパレータ２２は、ＭＯＳトランジスタ１に流れる電流Ｉｄが過電流検出レベルＩｏｃを超えるときにＭＯＳトランジスタ１のソース電圧Ｖｓが参照電圧Ｖｒｅｆよりも低下するので、ハイレベルの検出信号を出力する。過電流判定部２１は、内部にカウンタとカウント値を制御する制御部が設けられている。

過電流判定部２１は、コンパレータ２２から入力される検出信号をクロック信号ＣＬＫに同期して制御部により設定されたカウント値をカウンタに指示して増減のカウントを実行し、後述するように過電流状態を判定する。過電流判定部２１は、過電流状態を判定すると過電流判定信号を保護回路１３に出力する。

なお、保護回路１３は、保護動作としては半導体素子の耐量およびシステム要件などを考慮し、スイッチング制御回路１１や、ＭＯＳトランジスタ１の破壊、あるいは不具合が発生しないように制御するように設けられる。

保護回路１３による保護動作の例としては、例えば以下に示す（ａ）～（ｅ）のような動作がある。これらのいずれかの保護動作を設けた構成としても良いし、他の保護動作を設けた構成とすることもできる。

（ａ）出力電圧Ｖｏｕｔ出力を完全に停止する。
（ｂ）出力電圧Ｖｏｕｔの停止後、一定時間経過後にリスタート（再起動）する。
（ｃ）出力電圧Ｖｏｕｔの停止動作およびスイッチング動作を繰り返す。
（ｄ）上記した（ｂ）または（ｃ）の動作を一定回数繰り返した後、完全停止する
（e）最大出力電流を制限した制御状態に切り替えて、出力をする。

次に、上記構成の作用について、図２も参照して説明する。
図２は、過電流検出回路２０の過電流判定部２１における判定動作を説明するためのすタイムチャートである。この実施形態では、判定動作のパターンとして第１から第３の３パターンについて示す。また、図２では、比較のために、従来相当の判定動作のパターンを比較パターン１、２として示している。

まず、過電流が流れない通常の動作状態について説明する。パワーステージ１００は、スイッチング駆動回路１０に駆動指令が与えられると、スイッチング制御回路１１は、クロック信号ＣＬＫの周期で駆動回路１２に駆動信号を出力する。このとき、スイッチング制御回路１１は、パワーステージ１００の出力電圧Ｖｏｕｔをモニタしていて、この電圧を所定電圧となるようにフィードバック制御をしている。

この状態で、過電流検出回路２０においては、ＭＯＳトランジスタ１のソース電圧Ｖｓを取り込んでＭＯＳトランジスタ１の電流Ｉｄが過電流検出レベルに達しているかどうかを判定している。ＭＯＳトランジスタ１の電流Ｉｄにより、電流検出用の抵抗２の電圧降下があるので、ソース電圧Ｖｓが参照電圧Ｖｒｅｆよりも低下すると過電流が流れていることが検出できる。

図２では、ＭＯＳトランジスタ１の電流Ｉｄを基準として過電流検出レベルをＩｏｃとして過電流状態を検出することを示している。電流Ｉｄは、クロックＣＬＫの周期に合わせたタイミングｔ０、ｔ１、・・・でＭＯＳトランジスタ１がオン駆動されると、電流が上昇していくが、正常状態では次の周期に入る前の時点で過電流検出レベルＩｏｃに達することはない。

しかし、何らかの状況変化でＭＯＳトランジスタ１の電流Ｉｄが過電流レベルに増加すると、次の周期に入る前に過電流検出レベルＩｏｃを超えるようになり、コンパレータ２２はハイレベルの過電流検出信号を過電流判定部２１に出力する。

次に、過電流判定部２１においては、過電流が検出されていない正常状態においては、カウンタに対する指示は減算カウントとなり、カウンタのカウンタ値は「０」の状態が保持されている。

＜第１パターン＞
第１パターンでは、過電流検出信号が出力されたときには、カウント値を加算カウントして、次の周期で再び過電流検出信号の出力の有無に応じてカウント値の加算あるいは減算カウントを実施し、過電流検出信号が出力されないときには、カウント値を減算カウントし、次の周期では過電流検出信号の出力の有無にかかわらずカウント値を保持する。

前述のように、ＭＯＳトランジスタ１に過電流が流れ始めると、時刻ｔ０以降の周期において、電流Ｉｄが過電流検出レベルＩｏｃを超えたときに、過電流検出信号が出力される。このとき、過電流判定部２１においては、第１パターンでは、次のようにしてカウント値を加算カウントおよび減算カウントしていく。

まず、過電流検出信号が時刻ｔ０からｔ３にかけて４回連続して出力されると、過電流判定部２１は、各検出タイミングにおいて、カウント値を「１」加算カウントする。これにより、「１」、「２」、「３」、「４」と順次カウント値が増加する。

この後、時刻ｔ４の周期でノイズなどの影響により誤信号で電流値が小さく過電流検出信号が出力されない状態になると、過電流判定部２１はカウント値を「１」減算カウントして「３」とする。このように、過電流検出信号が出力されずにカウント値を減算カウントした後は、過電流判定部２１は、次の時刻ｔ５の周期では過電流検出信号の有無にかかわらず判定を実施せず、カウンタ値「３」を保持する。

過電流判定部２１は、この後、時刻ｔ６の周期で、図示のように過電流検出信号が出力された場合にはカウンタ値を加算カウントしてカウント値を「４」とする。なお、過電流判定部２１は、時刻ｔ６の周期で、過電流検出信号が出力されない場合にはカウンタ値を減算カウントしてカウント値を「２」とする。

この後、電流Ｉｄがノイズの影響を受けない状態となって、時刻ｔ６の周期以降で再び過電流検出信号が連続して出力されると、過電流判定部２１は、各周期においてカウント値を「１」加算カウントして「４」、「５」、「６」とする。これにより、時刻ｔ９でカウント値が過電流判定値である「６」になるので、過電流判定部２１は、保護回路１３に判定信号を出力して保護動作を行わせる。

上記のように、第１パターンでは、過電流判定部２１により、過電流検出信号の検出時には加算カウントし、過電流検出信号の未検出時には減算カウント後の判定の周期を２倍に長くするので、時間当たりの加算カウントのカウント数が大きくなる。

この結果、過電流検出信号が出力される場合とノイズなどによる誤検出で過電流検出信号がない場合とが交互に発生して過電流状態の判定が遅れることを抑制でき、確実かつ迅速に過電流状態を判定することができる。この結果、過電流状態の判定から保護動作までの時間が長くなることを抑制でき、ＭＯＳトランジスタ１や、各回路のダメージの低減を図ることができる。

＜第２パターン＞
第２パターンでは、過電流検出信号が出力されたときには、カウント値を加算カウントし、過電流検出信号が連続して２回出力されないときには、カウント値を減算カウントする。

前述同様にして、図２に示す過電流検出信号の発生パターンがあるとする。過電流検出信号が時刻ｔ０からｔ３にかけて４回連続して出力されると、過電流判定部２１は、各検出タイミングにおいて、カウント値を「１」加算カウントする。これにより、「１」、「２」、「３」、「４」と順次カウント値が増加する。

この後、時刻ｔ４およびｔ５の周期でノイズなどの影響により誤信号で電流値が小さく過電流検出信号が連続して出力されない状態になると、過電流判定部２１は時刻ｔ５のタイミングではカウント値を「４」のまま保持し、時刻ｔ６のタイミングでカウント値を「１」に減算カウントしてカウント値を「３」とする。

過電流判定部２１は、この後、時刻ｔ７の周期で、過電流検出信号が出力された場合にはカウンタ値を加算カウントしてカウント値を「４」とする。なお、過電流判定部２１は、時刻ｔ７の周期で、過電流検出信号が出力されない場合にはカウンタ値を「３」のまま保持する。

この後、電流Ｉｄがノイズの影響を受けない状態となって、時刻ｔ７の周期以降で再び過電流検出信号が連続して出力されると、過電流判定部２１は、各周期においてカウント値を「１」加算カウントして「４」、「５」、「６」とする。これにより、カウント値が過電流判定値である「６」になるので、過電流判定部２１は、保護回路１３に判定信号を出力して保護動作を行わせる。

上記のように、第２パターンでは、過電流判定部２１により、過電流検出信号が出力されたときには、カウント値を加算カウントし、過電流検出信号が連続して２回出力されないときには、カウント値を減算カウントするので、時間当たりの加算カウントのカウント数が大きく設定された状態になる。この結果、第１パターンの場合と同様の効果を得ることができる。

＜第３パターン＞
第３パターンでは、過電流検出信号が出力されたときには、カウント値を「２」だけ加算カウントし、過電流検出信号出力されないときには、カウント値を「１」だけ減算カウントする。また、このパターンでは、過電流判定値をカウント値「１２」に設定している。

前述同様にして、図２に示す過電流検出信号の発生パターンがあるとする。過電流検出信号が時刻ｔ０からｔ３にかけて４回連続して出力されると、過電流判定部２１は、各検出タイミングにおいて、カウント値を「２」加算カウントする。これにより、「２」、「４」、「６」、「８」と順次カウント値が増加する。

この後、時刻ｔ４およびｔ５の周期でノイズなどの影響により誤信号で電流値が小さく過電流検出信号が連続して出力されない状態になると、過電流判定部２１は時刻ｔ５のタイミングでカウント値を「１」だけ減算カウントして「７」とし、次の時刻ｔ６のタイミングで再びカウント値を「１」だけ減算カウントしてカウント値を「６」とする。

過電流判定部２１は、この後、時刻ｔ６の周期で、過電流検出信号が出力された場合にはカウンタ値を「２」加算カウントして時刻ｔ７のタイミングでカウント値を「８」とする。なお、過電流判定部２１は、過電流検出信号が出力されない場合には、時刻ｔ７のタイミングでカウンタ値を「５」に減算カウントする。

この後、電流Ｉｄがノイズの影響を受けない状態となって、時刻ｔ７の周期以降で再び過電流検出信号が連続して出力されると、過電流判定部２１は、各周期においてカウント値を「２」加算カウントして「１０」、「１２」とする。これにより、時刻ｔ９のタイミングでカウント値が過電流判定値である「１２」になるので、過電流判定部２１は、保護回路１３に判定信号を出力して保護動作を行わせる。

上記のように、第３パターンでは、過電流判定部２１により、過電流検出信号が出力されたときには、カウント値を「２」加算カウントし、過電流検出信号が出力されないときには、カウント値を「１」減算カウントするので、時間当たりの加算カウントのカウント数が大きく設定された状態になる。この結果、第１パターンの場合と同様の効果を得ることができる。

なお、上記した本実施形態における３つのパターンに対して、図２に示す従来方式の２つの比較パターン１、２では、同じ過電流検出信号の出力パターンに対して、過電流状態の判定が遅れる場合が生じていることがわかる。

すなわち、比較パターン１では、カウンタのカウント動作として、過電流検出回路でコンパレータから過電流検出信号が出力された周期では加算カウントをし、過電流検出信号が出力されない周期ではカウント値をリセットして「０」に戻す方式を示している。この方式では、図２に示した過電流検出信号の出力パターンが発生したときに、過電流状態の判定が時刻ｔ１３の時点となり、第１から第３パターンでの判定の時刻ｔ１０よりも大幅に遅れている。

また、比較パターン２では、カウンタのカウント動作として、過電流検出回路でコンパレータから過電流検出信号が出力された周期では加算カウントをし、過電流検出信号が出力されない周期ではカウント値を減算カウントする方式を示している。この方式では、図２に示した過電流検出信号の出力パターンが発生したときに、過電流状態の判定が時刻ｔ１１の時点となり、やはり第１から第３パターンでの判定の時刻ｔ１０よりも遅れていることがわかる。

このような第１実施形態によれば、過電流検出回路２０において、過電流判定部２１によるカウンタの加算カウントの割合を、減算カウントの割合よりも大きい値に設定しているので、過電流状態で誤検出が発生することにより過電流検出信号の出力のある状態とない状態とが交互に発生するような場合でも、迅速に過電流状態を判定することができる。

そして、上記したカウンタの加算カウントの割合および減算カウントの割合の設定について、以下の第１～第３パターンの３通りの設定を可能としたので、種々の設定方向を採用できる。

すなわち、第１パターンでは、加算カウント時のカウント周期に対して減算カウント時のカウント周期を長くすることで設定し、第２パターンでは、加算カウントするときの過電流検出信号の出力回数よりも減算カウントするときの過電流検出信号の未検出回数を多く設定し、第３パターンでは、加算カウント時のカウント値を減算カウント時のカウント値よりも多く設定することで実施した。

なお、上記実施形態において、第１パターンでは、過電流検出部による過電流検出信号があるときにはカウント値を加算カウントするとともに次の過電流検出を所定周期で実施し、過電流検出信号がないときにはカウント値を減算カウントするとともに次の過電流検出を所定周期よりも長い周期で実施するようにしても良い。

また、第２パターンでは、過電流検出部による過電流検出信号が１回をまたは連続する複数回あるときにはカウント値を加算カウントし、過電流検出信号が加算カウント時よりも多い複数回連続するときにカウント値を減算カウントするようにしても良い。

そして、第３パターンでは、過電流検出部による過電流検出信号の検出があるときにはｍ個のカウント値を加算カウントし、過電流検出信号の検出がないときにはｍ個よりも少ないｎ（ｎ＜ｍ）個のカウント値を減算カウントするようにしても良い。
また、上記実施形態では、過電流判定値を「６」あるいは「１２」などとしているが、これらは一例に過ぎず、適宜の過電流判定値を設定することができる。

（第２実施形態）
図３および図４は第２実施形態を示すもので、以下、第１実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、複数の過電流検知レベルを設定し、レベルによって加算カウント数を異なる設定としたものである。これによって、大電流を検知した時ほどカウンタ値を早く増加させることができ、大電流状態が継続する過電流状態ではより早く過電流状態を判定できるようにしている。

図３は電気的構成を示すもので、スイッチング駆動回路１０ａの過電流検出回路２０ａは、過電流判定部２１ａ、第１コンパレータ２３ａおよび第２コンパレータ２３ｂを備えている。２つのコンパレータ２３ａ、２３ｂは、第１過電流検出部、第２過電流検出部として機能するもので、ともにＭＯＳトランジスタ１のソース電圧Ｖｓが反転入力端子に入力される。

そして、第１コンパレータ２３ａは、第１実施形態のコンパレータ２２と同様に、非反転入力端子に参照電圧Ｖｒｅｆと同じレベルの第１参照電圧Ｖｒｅｆ１が入力される。また、第２コンパレータ２３ｂは、非反転入力端子に第１参照電圧Ｖｒｅｆ１よりも大きく設定された第２参照電圧Ｖｒｅｆ２が入力される。

第１コンパレータ２２は、第１参照電圧Ｖｒｅｆ１に基づいて、第１実施形態と同じ第１過電流検出レベルＩｏｃ１の電流Ｉｄが流れた過電流状態を検出し、第２コンパレータ２３は、第２参照電圧Ｖｒｅｆ２に基づいて、第１過電流検出レベルＩｏｃ１よりも大きい第２過電流検出レベルＩｏｃ２の電流Ｉｄが流れた過電流状態を検出する。

過電流判定部２１ａは、第１コンパレータ２３ａから第１過電流検出信号が入力されると、加算カウント値「１」を加算し、第２コンパレータ２３ｂから第２過電流検出信号が入力されると、加算カウント値「２」を加算する。また、２つのコンパレータ２３ａ、２３ｂから、第１および第２過電流検出信号がいずれも出力されない場合には、減算カウント値「１」を減算する。

次に、上記構成の作用について、図４も参照して説明する。
図４は、過電流検出回路２０ａの過電流判定部２１ａにおける判定動作を説明するためのすタイムチャートである。検出パターンを第４パターンとして示している。また、図４では、比較のために、前述した従来相当の比較パターン２を示している。

第１実施形態の場合と同様の電流Ｉｄが流れた場合を示しており、この実施形態では、２つの検出レベルで第１または第２過電流検出信号を出力する。第１過電流検出レベルＩｏｃ１は、第１実施形態と同じレベルであるので、同様の過電流検出信号を第１過電流検出信号として出力している。また、第２過電流検出レベルＩｏｃ２は、第１過電流検出レベルＩｏｃ１よりも大きいレベルであり、ここでは、時刻ｔ３、ｔ６－ｔ９の各周期で検出されており、第２過電流検出信号として出力している。また、時刻ｔ４、ｔ５の周期では、誤検出により過電流状態であるが第１および第２過電流検出信号のいずれも出力されていない。

図４に示しているように、第１過電流検出信号が時刻ｔ０からｔ３の周期にかけて４回連続して出力され、時刻ｔ３の周期では過電流検出信号２も出力されている。すると、過電流判定部２１ａは、時刻ｔ０からｔ２の３周期の検出タイミングにおいて、カウント値を「１」加算カウントし、時刻ｔ４のタイミングでカウント値を「２」加算カウントする。これにより、「１」、「２」、「３」、「５」とカウント値が増加する。

この後、時刻ｔ４およびｔ５の周期でノイズなどの影響により誤信号で電流値が小さく第１および第２過電流検出信号がいずれも連続して出力されない状態になると、過電流判定部２１ａは時刻ｔ５、ｔ６の各タイミングでカウント値を順次「１」減算カウントして「４」、「３」と下げていく。

実際にはＭＯＳトランジスタ１の電流Ｉｄが第２過電流検出レベルＩｏｃ２を超える状態となっているので、続く時刻ｔ６、ｔ７の各周期で誤検出となることなく第１および第２過電流検出信号がそれぞれ出力されると、過電流判定部２１ａは、それぞれ時刻ｔ７、ｔ８のタイミングでカウント値を「２」加算カウントする。これにより、カウント値は「５」、「７」と増加する。

これにより、時刻ｔ８でカウント値が過電流判定値である「６」を超えるので、過電流判定部２１ａは、保護回路１３に判定信号を出力して保護動作を行わせる。

このような第２実施形態では、第４パターンとして、過電流判定部２１ａにより、第１過電流検出信号が出力されたときには、カウント値を「１」加算カウントし、第２過電流検出信号が出力されたときには、カウント値を「２」加算カウントし、第１および第２過電流検出信号がいずれも出力されないときには、カウント値を「１」減算カウントするようにした。

これにより、時間当たりの加算カウントのカウント数が大きく設定された状態になる。この結果、第１パターンの場合と同様の効果を得ることができる。また、第２過電流検出レベルＩｏｃ２を超える大きな過電流が流れる場合には、カウント値を「２」増加させることで、迅速に過電流状態を判定することができるようになる。

なお、上記実施形態において、第１および第２過電流検出信号の出力に応じて加算カウントするカウント値は「１」、「２」に限らず、第２過電流検出信号の出力に応じたカウント値を大きくする条件を満たせば適宜のカウント値に設定することができる。

（第３実施形態）
図５は第３実施形態を示すもので、以下、第１実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、スイッチング駆動回路１０ｂの起動時にモニタ端子ＶＯＭの開放異常による過昇圧不具合を防止できる構成例と組み合わせたものである。

図５に示すように、本実施形態では、第１実施形態の構成に加えて、出力電圧Ｖｏｕｔをモニタし、過電圧検出する過電圧検出回路１４、起動時の制御切替を行う起動時制御回路１５および電源特性改善のため軽負荷時のみ電流を増加する軽負荷制御回路１６を備えている。また、軽負荷制御回路１６によりオンオフの駆動制御がなされるＭＯＳトランジスタ１７を備えている。

パワーステージ１００にはコンデンサ５の充電電荷を放電させるために、出力端子が抵抗６を介してスイッチング駆動回路１０ｂのブリード端子ＢＲＥＥＤに接続されている。過電圧検出回路１４は、パワーステージ１００の出力端子がモニタ端子ＶＯＭを介して接続されるとともに、ブリード端子ＢＲＥＥＤからも出力電圧Ｖｏｕｔがモニタされる。

軽負荷制御回路１６は、過電流検出端子ＯＣからソース電圧Ｖｓが入力され、ＭＯＳトランジスタ１の電流Ｉｄが所定以下に低下する軽負荷状態を検出している。軽負荷制御回路１６は、軽負荷状態であると判定すると、ＭＯＳトランジスタ１７をオン駆動してコンデンサ５の電荷を放電させることで出力端子Ｖｏｕｔの電位が上昇するのを防止する。

また、起動時制御回路１５は、モニタ端子ＶＯＭが開放状態である場合に、電源起動を行うとフィードバック制御がフルオン動作となって負荷に過電圧がかかるのを防止するためのもので、起動時に軽負荷制御回路１６をオフ状態とし、ブリード端子ＢＲＥＥＤの電圧をモニタすることでモニタ端子ＶＯＭとブリード端子ＢＲＥＥＤの電位差によりモニタ端子ＶＯＭの開放異常を検出する。

このような第３実施形態によれば、過電流状態の判定に加えて、過電圧状態の検出や起動時の制御も併せて行えるので、スイッチング駆動回路１０ｂによるパワーステージ１００の駆動制御をより高機能で保護動作を行うようにすることができる。

（他の実施形態）
なお、本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能であり、例えば、以下のように変形または拡張することができる。

上記各実施形態では、ＭＯＳトランジスタ１はＰチャンネル型のＭＯＳＦＥＴを用いたが、Ｎチャンネル型のＭＯＳＦＥＴを用いることもできる。この場合には、ソースとドレインが逆になるので、ソース電圧Ｖｓではなくドレイン電圧Ｖｄがコンパレータ２２に入力されるが、基本的には同様の検出原理を実施することができる。

上記各実施形態では、過電流検出回路２０、２０ａをスイッチング電源回路１０、１０ａ、１０ｂに適用した場合を示したが、シリーズ電源の半導体素子の過電流検出に用いることもできる。この場合、過電流検出動作を周期的に実施する構成の過電流検出回路に適用することができる。

上記各実施形態では、半導体素子として、ＭＯＳトランジスタ１を用いる構成を示したが、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やバイポーラトランジスタなどを用いたパワーステージに適用することもできる。

本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

図面中、１はＭＯＳトランジスタ（半導体素子）、１０、１０ａ、１０ｂはスイッチング駆動回路、１１はスイッチング制御回路、１２は駆動回路、１３は保護回路、１４は過電圧検出回路、２０、２０ａは過電流検出回路、２１、２１ａは過電流判定部（判定部）、２２はコンパレータ（過電流検出部）、２３ａは第１コンパレータ（第１過電流検出部）、２３ｂは第２コンパレータ（第２過電流検出部）、１００はパワーステージである。

Claims (4)

1. 半導体素子に流れる過電流を検出して保護動作を行わせるようにした過電流検出回路であって、
   前記半導体素子に流れる電流を所定周期で検出して過電流検出レベルを超えるときに過電流検出信号を出力する過電流検出部（２２、２３ａ、２３ｂ）と、
   前記過電流検出部による前記過電流検出信号があるときに応じてカウント値を加算カウントし、前記過電流検出信号がないときに応じて前記カウント値を減算カウントし、前記カウント値が判定カウント値に達したときに過電流状態を判定する判定部（２１、２１ａ）とを備え、
   前記判定部は、単位時間あたりの加算カウントのカウント数を、単位時間あたりの減算カウントのカウント数よりも大きくなるように設定しており、
   前記判定部は、前記過電流検出部による前記過電流検出信号があるときにはカウント値を加算カウントするとともに次の過電流検出を前記所定周期で実施し、前記過電流検出信号がないときにはカウント値を減算カウントするとともに次の過電流検出を前記所定周期よりも長い周期で実施する過電流検出回路。
2. 半導体素子に流れる過電流を検出して保護動作を行わせるようにした過電流検出回路であって、
   前記半導体素子に流れる電流を所定周期で検出して過電流検出レベルを超えるときに過電流検出信号を出力する過電流検出部（２２、２３ａ、２３ｂ）と、
   前記過電流検出部による前記過電流検出信号があるときに応じてカウント値を加算カウントし、前記過電流検出信号がないときに応じて前記カウント値を減算カウントし、前記カウント値が判定カウント値に達したときに過電流状態を判定する判定部（２１、２１ａ）とを備え、
   前記判定部は、単位時間あたりの加算カウントのカウント数を、単位時間あたりの減算カウントのカウント数よりも大きくなるように設定しており、
   前記判定部は、前記過電流検出部による前記過電流検出信号が１回をまたは連続する複数回あるときにはカウント値を加算カウントし、前記過電流検出信号が前記加算カウント時よりも多い複数回連続するときには前記カウント値を減算カウントする過電流検出回路。
3. 前記半導体素子をスイッチング駆動により所定電圧を出力するようにしたスイッチング電源回路であって、
   前記請求項１または２に記載の過電流検出回路（２０、２０ａ、２０ｂ）と、
   前記過電流検出回路により前記半導体素子の過電流状態が判定されたときに前記半導体素子を保護する保護回路（１３）とを備えたスイッチング電源回路。
4. 前記半導体素子に印加される電圧を検出して過電圧が印加されているときに前記保護回路により保護動作を実施させる過電圧検出回路（１４）を備えた請求項３に記載のスイッチング電源回路。

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