JP2006254657A

JP2006254657A - Power supply device with overcurrent prevention function

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Publication number: JP2006254657A
Application number: JP2005071048A
Authority: JP
Inventors: Maki Wasekura; 真樹早稲倉
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-03-14
Filing date: 2005-03-14
Publication date: 2006-09-21

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power supply device with an overcurrent prevention function by which a switching frequency is not necessary to be changed and a sufficient overcurrent prevention effect can be obtained. <P>SOLUTION: In the power supply device, a detection transistor Q1 is arranged in parallel to an output transistor Q2 and a resistor R1 is disposed in a current path of the detection transistor Q1. The detection transistor Q1 is turned on prior to the turning-on of the output transistor Q2. A resistor R2 dropping a voltage by a current of the detection transistor Q1, a comparator 16 comparing a voltage generated by a voltage drop with constant voltage B1 and a latch 14 inverting a Q terminal output when an output of the comparator 16 is inverted are arranged. When overcurrent is detected by turning-on of the detection transistor Q1, the output transistor Q2 is not turned on. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は，負荷へ電力を供給する電源装置に関する。さらに詳細には，過負荷や短絡等による過電流を防止する過電流防止機能を備えた電源装置に関するものである。 The present invention relates to a power supply device that supplies power to a load. More specifically, the present invention relates to a power supply device having an overcurrent prevention function for preventing overcurrent due to overload or short circuit.

従来から，電力供給をスイッチングする半導体素子を有し，インダクタを介して負荷へ電力を供給する電源装置が使用されている（特許文献１，２等）。この種の電源装置では多く，半導体素子のスイッチングをパルス信号で操作し，そのパルス幅で出力調整するようになっている。また，この種の電源装置では，過負荷や短絡に起因して過電流状態になる場合がある。このため一般的に，過電流保護機能を備えている。過電流が検知されたときには，パルス幅を狭める等の手段により電流を制限するのである。
特開平７−４６８２８号公報特開２００１−６１２７２号公報 2. Description of the Related Art Conventionally, power supply devices that have semiconductor elements that switch power supply and supply power to a load via an inductor have been used (Patent Documents 1, 2, etc.). In many power supply devices of this type, switching of semiconductor elements is operated with a pulse signal, and the output is adjusted with the pulse width. Also, this type of power supply device may be in an overcurrent state due to an overload or a short circuit. For this reason, an overcurrent protection function is generally provided. When an overcurrent is detected, the current is limited by means such as narrowing the pulse width.
JP 7-46828 A JP 2001-61272 A

しかしながら，前記した従来の一般的な電源装置には，次のような問題点があった。すなわち，単にパルス幅を狭めるだけでは，過電流を有効に防止できないのである。その原因は，内部回路による応答遅れ，スイッチング周波数，インダクタのインダクタンスの関係にある。この関係によっては，オフ時における電流の傾斜が緩く，電流減少の程度が不十分なのである。このため，図６に示すように，電流制限を行った状態でも結局は，電流がさらに漸増していってしまう。このように，過電流の有効な防止になっていないのである。 However, the conventional general power supply device described above has the following problems. In other words, overcurrent cannot be effectively prevented by simply narrowing the pulse width. The cause is the relationship between the response delay due to the internal circuit, the switching frequency, and the inductance of the inductor. Depending on this relationship, the slope of the current at the time of OFF is gentle, and the degree of current decrease is insufficient. For this reason, as shown in FIG. 6, even if the current is limited, the current eventually increases further. Thus, it is not effective prevention of overcurrent.

これに対し，過電流検出時にスイッチング周波数を低下させてオフ時間を十分に長く取ることが考えられる。これは，過電流の防止には有効であるが，スイッチング周波数の変化自体が別の問題を引き起こす。例えば，スイッチング信号を他の回路のクロックとして流用することができない。また，スイッチング周波数の変化は，回路の諸定数も変化することを意味する。このため回路設計上これを見込んでおく必要があり，煩雑である。また，スイッチングノイズの評価が困難となる。さらに，スイッチング周波数変更のための回路を必要とする。 On the other hand, it is conceivable to take a sufficiently long off time by lowering the switching frequency when an overcurrent is detected. This is effective in preventing overcurrent, but the switching frequency itself causes another problem. For example, the switching signal cannot be used as a clock for another circuit. A change in switching frequency also means that various circuit constants also change. For this reason, it is necessary to anticipate this in the circuit design, which is complicated. In addition, it becomes difficult to evaluate switching noise. Furthermore, a circuit for changing the switching frequency is required.

本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，スイッチング周波数を変化させる必要なく，かつ，十分な過電流防止効果が得られる過電流防止機能付き電源装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art. That is, an object of the present invention is to provide a power supply device with an overcurrent prevention function that does not need to change the switching frequency and can obtain a sufficient overcurrent prevention effect.

この課題の解決を目的としてなされた本発明の過電流防止機能付き電源装置は，元電源からインダクタを介して負荷へ電力を供給するとともに，過電流防止機能を有するものであって，負荷へ断続的に電力を供給するメイン出力素子と，メイン出力素子による負荷への電力供給開始に先立ち，メイン出力素子による電流より小さい電流にて負荷へ電力を供給するプレ出力手段と，プレ出力手段による電力供給が行われている状態における過電流を検出する過電流検出部と，過電流検出部が過電流を検出するとメイン出力素子による負荷への電力供給を禁止する電力供給禁止部とを有している。 The power supply device with an overcurrent prevention function of the present invention, which has been made for the purpose of solving this problem, supplies power from an original power supply to a load via an inductor and has an overcurrent prevention function, and is intermittently connected to the load. A main output element for supplying electric power, a pre-output means for supplying electric power to the load at a current smaller than the current by the main output element, before the start of power supply to the load by the main output element, and power by the pre-output means An overcurrent detection unit that detects an overcurrent in a state where the supply is performed, and a power supply prohibition unit that prohibits power supply to the load by the main output element when the overcurrent detection unit detects an overcurrent. Yes.

この過電流防止機能付き電源装置では，メイン出力素子による負荷への電力供給が始まる前に，プレ出力手段が負荷へ電力を供給する。プレ出力手段による電力供給は，メイン出力素子による電流より小さい電流にて行われる。この状態で，過電流検出部により過電流検出が行われる。すなわち，プレ出力手段が通常状態で供給する電流より多くの電流が流れるか否かが検出される。過電流でなかった場合には，メイン出力素子による本来の電力供給が行われる。過電流であった場合には，電力供給禁止部により，メイン出力素子による電力供給が禁止される。すなわち，メイン出力素子による電力供給は行われない。これにより，メイン出力素子がオンした状態での過電流が防止される。この過電流防止機能において，メイン出力素子を操作するスイッチング周波数を変更する必要はない。 In this power supply device with an overcurrent prevention function, the pre-output means supplies power to the load before power supply to the load by the main output element starts. The power supply by the pre-output means is performed with a current smaller than that of the main output element. In this state, overcurrent detection is performed by the overcurrent detection unit. That is, it is detected whether more current flows than the current supplied by the pre-output means in the normal state. If it is not an overcurrent, the main power element supplies the original power. In the case of an overcurrent, the power supply prohibiting unit prohibits power supply by the main output element. That is, power is not supplied by the main output element. This prevents overcurrent when the main output element is turned on. In this overcurrent prevention function, it is not necessary to change the switching frequency for operating the main output element.

本発明の過電流防止機能付き電源装置では，プレ出力手段に，メイン出力素子による負荷への電力供給開始に先立ってオンされる検出用素子が含まれるとともに，検出用素子がオンであるときにおける検出用素子による電流経路の抵抗値が，メイン出力素子がオンであるときにおけるメイン出力素子による電流経路の抵抗値より大きいことが望ましい。このようにすることにより，プレ出力手段による電力供給の電流は，メイン出力素子による電力供給の電流より小さいものとなる。よって，仮に過電流状態であったとしても，メイン出力素子による電力供給開始前の過電流検出の時点で，直ちに過大な電流が流れることはない。 In the power supply device with an overcurrent prevention function of the present invention, the pre-output means includes a detection element that is turned on prior to the start of power supply to the load by the main output element, and when the detection element is on. It is desirable that the resistance value of the current path by the detection element is larger than the resistance value of the current path by the main output element when the main output element is on. By doing so, the power supply current by the pre-output means is smaller than the power supply current by the main output element. Therefore, even if it is in an overcurrent state, an excessive current does not immediately flow at the time of overcurrent detection before the start of power supply by the main output element.

さらに，過電流検出部に，検出用素子の電流により電圧降下を生じる検出用抵抗と，検出用抵抗の電圧降下による電圧を定電圧と比較する比較手段とが含まれることが望ましい。このようにすると，プレ出力手段による電力供給の開始により，検出用抵抗に電圧降下が生じる。その電圧降下の程度は，比較手段により定電圧と比較される。これにより，プレ出力手段による電力供給の段階での過電流を検出することができる。 Further, it is desirable that the overcurrent detection unit includes a detection resistor that causes a voltage drop due to the current of the detection element and a comparison unit that compares a voltage due to the voltage drop of the detection resistor with a constant voltage. In this case, a voltage drop occurs in the detection resistor due to the start of power supply by the pre-output means. The degree of the voltage drop is compared with a constant voltage by the comparison means. Thereby, an overcurrent at the stage of power supply by the pre-output means can be detected.

本発明の過電流防止機能付き電源装置ではまた，プレ出力手段が電力供給を開始してからメイン出力素子が電力供給を開始するまでの時間差が，プレ出力手段が電力供給を開始してから過電流検出により電力供給禁止部が電力供給を禁止するまでの所要時間より大きいことが望ましい。これにより，過電流検出部により過電流が検出された場合における，メイン出力素子の電力供給禁止が担保される。 In the power supply device with an overcurrent prevention function of the present invention, the time difference from when the pre-output means starts supplying power until the main output element starts supplying power is excessive after the pre-output means starts supplying power. It is desirable that it is longer than the time required until the power supply prohibition unit prohibits the power supply by detecting the current. Thereby, the power supply prohibition of the main output element is ensured when the overcurrent is detected by the overcurrent detection unit.

本発明の過電流防止機能付き電源装置は，プレ出力手段による電力供給を開始させ，その所定時間後にメイン出力素子による電力供給を開始させる出力制御部を有することが望ましい。これにより，メイン出力素子による電力供給開始に先立って，プレ出力手段が電力供給する期間が確保される。この期間内に過電流検出がなされる。 The power supply device with an overcurrent prevention function of the present invention preferably includes an output control unit that starts power supply by the pre-output means and starts power supply by the main output element after a predetermined time. This ensures a period during which the pre-output means supplies power prior to the start of power supply by the main output element. Overcurrent detection is performed within this period.

また，本発明の過電流防止機能付き電源装置では，電力供給禁止部が，プレ出力手段による電力供給の停止をも行うことが望ましい。こうすれば，過電流検出部により過電流が検出された場合の回路や負荷の保護がより確実である。 Moreover, in the power supply device with an overcurrent prevention function of the present invention, it is desirable that the power supply prohibition unit also stops power supply by the pre-output means. This ensures more reliable circuit and load protection when an overcurrent is detected by the overcurrent detector.

本発明の過電流防止機能付き電源装置ではさらに，メイン出力素子およびプレ出力手段と接地との間にダイオードが設けられており，プレ出力手段のみがオンであるときにおける，負荷へ供給される電流の経路の抵抗値が，
｛ｔON*ＶINmax−Ｔ*ＶOUTmin−ｔOFF*Ｖf｝／（ＩOUTmax*ｔON）
で与えられる下限値より大きいことが望ましい。「プレ出力手段のみがオンであるとき」とは，プレ出力手段がオンでありメイン出力素子がオフであるときのことである。これにより，最悪条件，すなわち入力電圧と出力電圧との差が最大であるときでも電流の過上昇が防止される。 In the power supply device with an overcurrent prevention function of the present invention, a diode is provided between the main output element and the pre-output means and the ground, and the current supplied to the load when only the pre-output means is on. The resistance value of the path of
{TON * VINmax−T * VOUTmin−tOFF * Vf} / (IOUTmax * tON)
It is desirable to be larger than the lower limit value given by. “When only the pre-output means is on” means when the pre-output means is on and the main output element is off. This prevents excessive current rise even under the worst conditions, that is, when the difference between the input voltage and the output voltage is maximum.

さらに，その抵抗値は
Ｔ*（ＶOUTmin＋Ｖf）／（ＩOUTmax*ｔON）
で与えられる上限値より小さいことが望ましい。これにより，ダイオードから電流が逆流する事態に至ることがない。 Furthermore, the resistance value is T * (VOUTmin + Vf) / (IOUTmax * tON)
It is desirable to be smaller than the upper limit value given by. As a result, no current flows backward from the diode.

本発明の過電流防止機能付き電源装置はさらに，メイン出力素子とともにオンオフ操作される第２検出用素子と，第２検出用素子の過電流を検出する第２過電流検出部とを有することが望ましい。これにより，メイン出力素子による電力供給が開始された後においても，第２過電流検出部による過電流検出がなされる。このようにすると，メイン出力素子の電流経路に検出用抵抗を設ける必要がない。そうすればオン時の抵抗ロスが少ない。第２過電流検出部は，第２検出用素子の電流により電圧降下を生じる第２検出用抵抗と，第２検出用抵抗の電圧降下による電圧を定電圧と比較する第２比較手段とで構成することができる。 The power supply device with an overcurrent prevention function of the present invention may further include a second detection element that is turned on / off together with the main output element, and a second overcurrent detection unit that detects an overcurrent of the second detection element. desirable. Thereby, even after the power supply by the main output element is started, the overcurrent detection by the second overcurrent detection unit is performed. In this way, it is not necessary to provide a detection resistor in the current path of the main output element. Then, there is little resistance loss at the time of ON. The second overcurrent detection unit includes a second detection resistor that causes a voltage drop due to the current of the second detection element, and a second comparison unit that compares the voltage due to the voltage drop of the second detection resistor with a constant voltage. can do.

本発明によれば，スイッチング周波数を変化させる必要なく，かつ，十分な過電流防止効果が得られる過電流防止機能付き電源装置が提供されている。 According to the present invention, there is provided a power supply device with an overcurrent prevention function that does not require a switching frequency to be changed and that provides a sufficient overcurrent prevention effect.

以下，本発明を具体化した最良の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態の過電流防止機能付き電源装置は，図１の回路図に示すように構成されている。この過電流防止機能付き電源装置は，出力トランジスタＱ２を有している。この過電流防止機能付き電源装置は基本的に，元電源ＶINから出力トランジスタＱ２を介して負荷１００へ電流を供給するものである。このためにこの過電流防止機能付き電源装置は，ＰＷＭ制御装置１と，発振器２を備えている。ＰＷＭ制御装置１は，発振器２からの基本パルス信号に基づいて，出力トランジスタＱ２のオンオフ操作をするものである。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the best mode for embodying the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The power supply device with an overcurrent prevention function of this embodiment is configured as shown in the circuit diagram of FIG. This power supply device with an overcurrent prevention function has an output transistor Q2. This power supply device with an overcurrent prevention function basically supplies current from the original power supply VIN to the load 100 via the output transistor Q2. For this purpose, the power supply device with an overcurrent prevention function includes a PWM control device 1 and an oscillator 2. The PWM control device 1 turns on / off the output transistor Q2 based on the basic pulse signal from the oscillator 2.

ＰＷＭ制御装置１には，この他，出力電流ＩOUT を平滑化するインダクタＬ１が設けられている。また，出力トランジスタＱ２のドレイン側には，出力電圧ＶOUT を規制するショットキーダイオードＤ１が設けられている。 In addition, the PWM control device 1 is provided with an inductor L1 for smoothing the output current IOUT. A Schottky diode D1 for regulating the output voltage VOUT is provided on the drain side of the output transistor Q2.

この過電流防止機能付き電源装置にはさらに，過電流防止機能のための要素も設けられている。すなわち，出力トランジスタＱ２と並列に，検出用トランジスタＱ１が設けられている。また，検出用トランジスタＱ１と直列に，抵抗Ｒ１が設けられている。ここで，検出用トランジスタＱ１のオン抵抗Ｒon1 と抵抗Ｒ１の抵抗値との合計は，出力トランジスタＱ２のオン抵抗Ｒon2 より大きい（Ｒon1＋Ｒ１＞Ｒon2）。以下の説明では，Ｒ１≫Ｒon1かつＲ１≫Ｒon2として，特に必要のない場合にはＲon1，Ｒon2を無視することがある。さらに，出力トランジスタＱ２および検出用トランジスタＱ１のソース側に，抵抗Ｒ２が設けられている（Ｒ１≫Ｒ２）。ＰＷＭ制御装置１は，出力トランジスタＱ２のみならず，検出用トランジスタＱ１についてもオンオフ操作を行うようになっている。 The power supply device with an overcurrent prevention function is further provided with an element for the overcurrent prevention function. That is, the detection transistor Q1 is provided in parallel with the output transistor Q2. A resistor R1 is provided in series with the detection transistor Q1. Here, the sum of the on-resistance Ron1 of the detection transistor Q1 and the resistance value of the resistor R1 is larger than the on-resistance Ron2 of the output transistor Q2 (Ron1 + R1> Ron2). In the following description, Ron >> Ron1 and R1 >> Ron2, and Ron1 and Ron2 may be ignored unless particularly necessary. Further, a resistor R2 is provided on the source side of the output transistor Q2 and the detection transistor Q1 (R1 >> R2). The PWM control device 1 performs an on / off operation not only on the output transistor Q2 but also on the detection transistor Q1.

ＰＷＭ制御装置１は，駆動信号生成部１０と，遅延回路１１とを中心に構成されている。ＰＷＭ制御装置１はさらに，オア回路１２，１３と，ラッチ１４と，解除信号生成部１５と，コンパレータ１６とを有している。駆動信号生成部１０は，発振器２からの基本パルス信号に基づいて，検出用トランジスタＱ１および出力トランジスタＱ２への駆動信号を生成するブロックである。遅延回路１１は，駆動信号生成部１０の出力信号を遅延させた遅延信号を生成するブロックである。遅延回路１１が出力する遅延信号は，駆動信号生成部１０の出力信号の右肩（オフ→オン）のみ遅延させた信号であり，左肩（オン→オフ）は遅延されない。このような遅延信号は，元の信号（駆動信号生成部１０の出力信号）とその単純遅延信号との論理積として容易に作成できる。 The PWM control device 1 is configured around a drive signal generation unit 10 and a delay circuit 11. The PWM control device 1 further includes OR circuits 12 and 13, a latch 14, a release signal generation unit 15, and a comparator 16. The drive signal generation unit 10 is a block that generates drive signals to the detection transistor Q1 and the output transistor Q2 based on the basic pulse signal from the oscillator 2. The delay circuit 11 is a block that generates a delay signal obtained by delaying the output signal of the drive signal generation unit 10. The delay signal output from the delay circuit 11 is a signal obtained by delaying only the right shoulder (off → on) of the output signal of the drive signal generation unit 10, and the left shoulder (on → off) is not delayed. Such a delay signal can be easily created as a logical product of the original signal (the output signal of the drive signal generator 10) and its simple delay signal.

オア回路１２は，駆動信号生成部１０の出力信号の反転とラッチ１４のＱ端子出力との論理和を出力するブロックである。オア回路１２の出力信号が検出用トランジスタＱ１のゲート電圧となる。オア回路１３は，遅延回路１１の出力信号の反転とラッチ１４のＱ端子出力との論理和を出力するブロックである。オア回路１３の出力信号が出力トランジスタＱ２のゲート電圧となる。検出用トランジスタＱ１，出力トランジスタＱ２とも，ゲート電圧がローであるときがオンであり，ハイであるときがオフである。 The OR circuit 12 is a block that outputs a logical sum of the inversion of the output signal of the drive signal generation unit 10 and the Q terminal output of the latch 14. The output signal of the OR circuit 12 becomes the gate voltage of the detection transistor Q1. The OR circuit 13 is a block that outputs a logical sum of the inversion of the output signal of the delay circuit 11 and the Q terminal output of the latch 14. The output signal of the OR circuit 13 becomes the gate voltage of the output transistor Q2. Both the detection transistor Q1 and the output transistor Q2 are on when the gate voltage is low, and are off when the gate voltage is high.

コンパレータ１６は，検出用トランジスタＱ１および出力トランジスタＱ２のソース電圧を監視する役割を有している。このため，コンパレータ１６の負入力端子には検出用トランジスタＱ１および出力トランジスタＱ２のソース電圧が入力され，正入力端子には定電圧Ｂ１が入力されるようになっている。コンパレータ１６の出力端子はラッチ１４のＳ端子に接続されている。ラッチ１４のＲ端子には，解除信号生成部１５の出力信号が入力されるようになっている。 The comparator 16 has a role of monitoring the source voltages of the detection transistor Q1 and the output transistor Q2. Therefore, the source voltage of the detection transistor Q1 and the output transistor Q2 is input to the negative input terminal of the comparator 16, and the constant voltage B1 is input to the positive input terminal. The output terminal of the comparator 16 is connected to the S terminal of the latch 14. The output signal of the release signal generator 15 is input to the R terminal of the latch 14.

図１の過電流防止機能付き電源装置は，以下のように動作する。図１の過電流防止機能付き電源装置の基本的な動作は，ＰＷＭ制御装置１からの駆動信号により，負荷１００への電流供給を調整することである。図１の過電流防止機能付き電源装置では，通常状態ではラッチ１４のＱ端子出力はローである。そのため，オア回路１２，１３は，駆動信号生成部１０，遅延回路１１の出力の反転を出力する。これにより，検出用トランジスタＱ１および出力トランジスタＱ２が周期的にオンオフ操作される。こうして，主として出力トランジスタＱ２により（Ｒ１＋Ｒon1≫Ｒon2であるため），負荷１００へ電流ＩOUT が供給される。すなわち出力トランジスタＱ２は，主たる出力素子である。 The power supply device with an overcurrent prevention function of FIG. 1 operates as follows. The basic operation of the power supply device with an overcurrent prevention function in FIG. 1 is to adjust the current supply to the load 100 by the drive signal from the PWM control device 1. In the power supply device with an overcurrent prevention function of FIG. 1, the Q terminal output of the latch 14 is low in the normal state. Therefore, the OR circuits 12 and 13 output the inversion of the outputs of the drive signal generation unit 10 and the delay circuit 11. As a result, the detection transistor Q1 and the output transistor Q2 are periodically turned on and off. Thus, the current IOUT is supplied to the load 100 mainly by the output transistor Q2 (because R1 + Ron1 >> Ron2). That is, the output transistor Q2 is a main output element.

まず，通常時の動作を，図２のタイミングチャートの「通常時」の部分により説明する。図２のタイミングチャートでは，基本パルス周期をＴで示している。時刻ｔ０で，駆動信号生成部１０の出力のハイアップにより，検出用トランジスタＱ１のゲート電圧（オア回路１２の出力）がローダウンする。このため，検出用トランジスタＱ１の状態がオフからオンに切り替わる。これにより，検出用トランジスタＱ１から電流が供給される。このため負荷１００への出力電流ＩOUTが減少から増加に転じる。このときの出力電流ＩOUTの増加の傾きＧ１は，
｛ＶIN−ＶOUT−(Ｒ１＋Ｒon1＋Ｒ２）*ＩOUT｝／Ｌ１
で与えられる。Ｒ１がかなり大きいので，この傾きＧ１は小さい。この，時刻ｔ２より前における検出用トランジスタＱ１による電力供給が，プレ出力である。 First, normal operation will be described with reference to the “normal” portion of the timing chart of FIG. In the timing chart of FIG. 2, the basic pulse period is indicated by T. At time t0, the gate voltage of the detection transistor Q1 (the output of the OR circuit 12) is lowered by the output of the drive signal generator 10 being increased. For this reason, the state of the detection transistor Q1 is switched from OFF to ON. Thereby, a current is supplied from the detection transistor Q1. For this reason, the output current IOUT to the load 100 turns from a decrease to an increase. The slope G1 of the increase in output current IOUT at this time is
{VIN-VOUT- (R1 + Ron1 + R2) * IOUT} / L1
Given in. Since R1 is quite large, this gradient G1 is small. This power supply by the detection transistor Q1 before time t2 is a pre-output.

時刻ｔ０からΔｔ経過した時刻ｔ２になると，遅延回路１１の出力のハイアップにより，出力トランジスタＱ２のゲート電圧（オア回路１３の出力）がローダウンする。このため出力トランジスタＱ２の状態もオフからオンに切り替わる。時刻ｔ２以後，出力トランジスタＱ２からも電流が供給される。このため負荷１００への出力電流ＩOUT の増加の傾きが大きくなる。この状態での出力電流ＩOUT はほとんど，出力トランジスタＱ２の寄与による（Ｒ１＋Ｒon1≫Ｒon2であるため）。よって，このときの出力電流ＩOUT の増加の傾きＧ２は，
（ＶIN−ＶOUT−Ｒ２*ＩOUT）／Ｌ１
で表される。Ｒ２は小さいので，
（ＶIN−ＶOUT）／Ｌ１
と見なしてもよい。 At time t2 when Δt has elapsed from time t0, the gate voltage of the output transistor Q2 (output of the OR circuit 13) is lowered by the output of the delay circuit 11 being increased. For this reason, the state of the output transistor Q2 is also switched from OFF to ON. After time t2, current is also supplied from the output transistor Q2. For this reason, the slope of the increase in the output current IOUT to the load 100 increases. The output current IOUT in this state is mostly due to the contribution of the output transistor Q2 (because R1 + Ron1 >> Ron2). Therefore, the slope G2 of the increase in the output current IOUT at this time is
(VIN-VOUT-R2 * IOUT) / L1
It is represented by Since R2 is small,
(VIN-VOUT) / L1
May be considered.

時刻ｔ２のさらに後の時刻ｔ３（デューティ比による）になると，検出用トランジスタＱ１，出力トランジスタＱ２のゲート電圧がともにハイアップする。このため検出用トランジスタＱ１および出力トランジスタＱ２がともにオフ状態となる。これにより，検出用トランジスタＱ１および出力トランジスタＱ２からの電流の供給が停止される。このため負荷１００への出力電流ＩOUTが増加から減少に転じる。このときの出力電流ＩOUTの減少の傾きＧ３は，
−（ＶOUT＋Ｖf）／Ｌ１
で与えられる。ここでＶf は，ショットキーダイオードＤ１のフォワード電圧である。インダクタＬ１のインダクタンスのために，出力電流ＩOUT は急激には減少できないのである。以後，周期Ｔにて以上が反復される。 At time t3 (according to the duty ratio) further after time t2, the gate voltages of the detection transistor Q1 and the output transistor Q2 are both increased. Therefore, both the detection transistor Q1 and the output transistor Q2 are turned off. As a result, the supply of current from the detection transistor Q1 and the output transistor Q2 is stopped. For this reason, the output current IOUT to the load 100 turns from increasing to decreasing. The slope G3 of the decrease in the output current IOUT at this time is
-(VOUT + Vf) / L1
Given in. Here, Vf is a forward voltage of the Schottky diode D1. Because of the inductance of the inductor L1, the output current IOUT cannot be decreased rapidly. Thereafter, the above is repeated at the period T.

次に，何らかの原因により過電流状態となった場合の動作を，図２のタイミングチャートの「過電流時」の部分により説明する。時刻ｔ０で検出用トランジスタＱ１のゲート電圧がローダウンすると，検出用トランジスタＱ１の状態がオフからオンに切り替わる。このこと自体は通常時の場合と同じである。 Next, the operation when an overcurrent state occurs due to some cause will be described with reference to the “overcurrent” portion of the timing chart of FIG. When the gate voltage of the detection transistor Q1 goes down at time t0, the state of the detection transistor Q1 is switched from OFF to ON. This is the same as in the normal case.

しかしながら過電流状態では，ＶOUT が低下するため，通常時と比較して，その後の出力電流ＩOUT の増加の傾きＧ１が大きい。また，抵抗Ｒ２の電圧降下も大きく，検出用トランジスタＱ１のソース電圧が急速に低下する。このため出力電流ＩOUT は，急速な増加によりすぐに過電流検出閾値を超えてしまう。過電流検出閾値とは，抵抗Ｒ２の電圧降下による検出用トランジスタＱ１のソース電圧が定電圧Ｂ１と等しくなる電流値である。なお図２中，「過電流時」の「ＩOUT」は，「通常時」の「ＩOUT」に比して縦軸が縮小されている。 However, in the overcurrent state, VOUT decreases, so that the slope G1 of the increase in the output current IOUT thereafter is larger than that in the normal state. Further, the voltage drop of the resistor R2 is large, and the source voltage of the detection transistor Q1 is rapidly reduced. Therefore, the output current IOUT quickly exceeds the overcurrent detection threshold due to a rapid increase. The overcurrent detection threshold is a current value at which the source voltage of the detection transistor Q1 due to the voltage drop of the resistor R2 becomes equal to the constant voltage B1. In FIG. 2, the vertical axis of “IOUT” at “overcurrent” is reduced compared to “IOUT” at “normal time”.

このため，時刻ｔ２に至る前に，時刻ｔ１で検出用トランジスタＱ１のゲート電圧がハイアップして検出用トランジスタＱ１の状態がオフされてしまう。ソース電圧の低下によりコンパレータ１６の出力が反転してラッチ１４がセットされるからである。これが過電流状態の検出である。すなわち，検出用トランジスタＱ１は，出力トランジスタＱ２がオンする前に少しだけ電流を流す役割を果たす検出用素子である。そして抵抗Ｒ２は，その状態で電圧降下を起こす検出用抵抗である。コンパレータ１６は，その電圧降下により過電流を検知する役割を果たしている。なお図２より，出力電流ＩOUT が過電流検出閾値を超えてから検出用トランジスタＱ１がオフする時刻ｔ１までに若干の時間がかかっていることがわかる。これは，回路の内部遅れによるものであり不可避な現象である。 Therefore, before reaching time t2, the gate voltage of the detection transistor Q1 is increased at time t1, and the state of the detection transistor Q1 is turned off. This is because the output of the comparator 16 is inverted due to a decrease in the source voltage, and the latch 14 is set. This is detection of an overcurrent state. That is, the detection transistor Q1 is a detection element that plays a role of allowing a small amount of current to flow before the output transistor Q2 is turned on. The resistor R2 is a detection resistor that causes a voltage drop in this state. The comparator 16 plays a role of detecting overcurrent due to the voltage drop. It can be seen from FIG. 2 that it takes some time from the time when the output current IOUT exceeds the overcurrent detection threshold to the time t1 when the detection transistor Q1 is turned off. This is due to an internal delay of the circuit and is an inevitable phenomenon.

このため時刻ｔ１以降，オア回路１２の出力がハイに固定されるのである。このため検出用トランジスタＱ１がオフ状態となる。これにより，検出用トランジスタＱ１からの電流の供給が停止される。このため負荷１００への出力電流ＩOUT が増加から減少に転じる。このときの出力電流ＩOUT の減少の傾きは，通常時の動作の時刻ｔ３以降の傾きＧ３と同じく，
−（ＶOUT＋Ｖf）／Ｌ１
で与えられる。 For this reason, the output of the OR circuit 12 is fixed to high after time t1. Therefore, the detection transistor Q1 is turned off. As a result, the supply of current from the detection transistor Q1 is stopped. For this reason, the output current IOUT to the load 100 turns from increasing to decreasing. The slope of the decrease in the output current IOUT at this time is the same as the slope G3 after time t3 of the normal operation,
-(VOUT + Vf) / L1
Given in.

また，時刻ｔ１でラッチ１４がセットされることは，オア回路１２ばかりでなく，オア回路１３の出力もハイに固定されることを意味する。このため過電流が検出された状態では，時刻ｔ２以降も出力トランジスタＱ２がオンすることはない。つまり，検出用トランジスタＱ１のオンにより過電流が検出されると，出力トランジスタＱ２がオンする前にオフ動作をしてしまうのである。これにより，出力トランジスタＱ２による電力供給が禁止される。このため，次周期の開始時刻である時刻ｔ４に至るまで，上記の傾きによる出力電流ＩOUT の減少が続く。そして，時刻ｔ４に至ると，解除信号生成部１５によりラッチ１４がリセットされ，上記の時刻ｔ０以降の動作が繰り返される。周期Ｔにて以上が反復される。 Further, setting the latch 14 at time t1 means that not only the OR circuit 12 but also the output of the OR circuit 13 is fixed to high. For this reason, in the state where the overcurrent is detected, the output transistor Q2 is not turned on even after the time t2. That is, when an overcurrent is detected by turning on the detection transistor Q1, the off operation is performed before the output transistor Q2 is turned on. As a result, power supply by the output transistor Q2 is prohibited. For this reason, the output current IOUT continues to decrease due to the inclination until time t4, which is the start time of the next cycle. When the time t4 is reached, the release signal generator 15 resets the latch 14, and the operations after the time t0 are repeated. The above is repeated at the period T.

この，過電流状態での動作では，周期Ｔの初期のごく短時間（時刻ｔ０〜時刻ｔ１）のみがオン（ただし検出用トランジスタＱ１のみ）であり，残り（時刻ｔ１〜時刻ｔ４），すなわち周期Ｔの大部分はオフである。このためオフである期間が長い。また，オンからオフに変わる時点（時刻ｔ１）での電流増加はさほど大きくない。その時点までオンされているのが，抵抗の大きい検出用トランジスタＱ１のみだからである。したがって，時刻ｔ１にて出力電流ＩOUT がある程度増加していても，時刻ｔ４までには十分に元の水準まで低下する。このため，過電流状態が継続することによる負荷１００あるいは電源装置自身のダメージが防止される。これが，図１の過電流防止機能付き電源装置における過電流防止機能である。 In the operation in the overcurrent state, only the initial short period (time t0 to time t1) of the period T is on (however, only the detection transistor Q1), and the rest (time t1 to time t4), that is, the period Most of T is off. For this reason, the off period is long. In addition, the current increase at the time point when switching from on to off (time t1) is not so large. This is because only the detection transistor Q1 having a large resistance is turned on until that time. Therefore, even if the output current IOUT increases to some extent at time t1, it sufficiently decreases to the original level by time t4. For this reason, damage to the load 100 or the power supply device itself due to the continued overcurrent state is prevented. This is the overcurrent prevention function in the power supply device with the overcurrent prevention function of FIG.

この過電流防止機能は，低電圧への短絡による過電流を想定したものである。過電流時にはＶOUT が低下するため，傾きＧ１が増加して傾きＧ３が低下することになる。つまり電流増加時の傾きが大きく減少時の傾きが小さいということになる。本形態では，電流増加を抑制するため，抵抗Ｒ１を大きくして傾きＧ１を小さくすることが重要である。 This overcurrent prevention function assumes an overcurrent due to a short circuit to a low voltage. Since VOUT decreases during an overcurrent, the gradient G1 increases and the gradient G3 decreases. In other words, the slope when the current increases is large and the slope when the current decreases is small. In this embodiment, in order to suppress an increase in current, it is important to increase the resistance R1 and decrease the slope G1.

なお，通常時においては，コンパレータ１６の出力が反転するほどに出力電流ＩOUT が増加することはない。 In normal times, the output current IOUT does not increase so much that the output of the comparator 16 is inverted.

この過電流防止機能付き電源装置では，入力電圧ＶINと出力電圧ＶOUT との差が最大であるときにも電流上昇しないようになっている必要がある。そのためには，抵抗Ｒ１，Ｒ２，および検出用トランジスタＱ１を含めた全オン抵抗ＲONが，次式の条件を満たす必要がある。
（ＶINmax−ＶOUTmin−ＲON*ＩOUTmax）*ｔON ＜（ＶOUTmin＋Ｖf）*ｔOFF
ＶINmax：ＶINの最大値
ＶOUTmin：過電流動作が保証される範囲内でのＶOUTの最小値
ＩOUTmax：ＩOUTの最大値，すなわち過電流保護の閾値
ｔON：過電流検出の瞬間（図２の「過電流時」中，ＩOUT が過電流検出閾値に達した瞬間）から時刻ｔ１までの所要時間
ｔOFF：時刻ｔ１から時刻ｔ４までの所要時間（≒ Ｔ−ｔON）
これよりＲONは，次式を満たす必要がある。
ＲON ＞｛ｔON*ＶINmax−Ｔ*ＶOUTmin−ｔOFF*Ｖf｝／（ＩOUTmax*ｔON）（１）
この式は，ＲONの下限を規定している。 In this power supply device with an overcurrent prevention function, it is necessary that the current does not increase even when the difference between the input voltage VIN and the output voltage VOUT is maximum. For this purpose, all the on-resistances RON including the resistors R1, R2 and the detection transistor Q1 must satisfy the following equation.
(VINmax−VOUTmin−RON * IOUTmax) * tON <(VOUTmin + Vf) * tOFF
VINmax: Maximum value of VIN VOUTmin: Minimum value of VOUT within the range in which overcurrent operation is guaranteed IOUTmax: Maximum value of IOUT, that is, overcurrent protection threshold tON: Moment of overcurrent detection (see “Overcurrent” in FIG. "Time", the moment tOFF from the moment IOUT reaches the overcurrent detection threshold) to time t1: Time required from time t1 to time t4 (≈ T-tON)
Therefore, RON must satisfy the following equation.
RON> {tON * VINmax−T * VOUTmin−tOFF * Vf} / (IOUTmax * tON) (1)
This equation defines the lower limit of RON.

一方，ＲONによる電圧降下が大きすぎると，ショットキーダイオードＤ１から電流が流れてしまう。これでは過電流検知に支障がある。ＲONの電圧降下に関して次式が成り立つ。
ＲON*ＩOUTmax ＞ＶIN＋Ｖf
ショットキーダイオードＤ１からの電流が流れ始めるＶINの閾値ＶINthは，上式より，
ＶINth ＝ＲON*ＩOUTmax−Ｖf （２）
と求められる。ＶINがＶINth以下であるときには出力トランジスタＱ２の効果が得られないので，検出用トランジスタＱ１がオンしたときの過電流保護が成立する必要がある。このため，次式が成立する必要がある。
（ＶINth−ＶOUTmin）*ｔON ＜（ＶOUTmin＋Ｖf）*ｔOFF
これに上の（２）式を適用して，
ＲON ＜Ｔ*（ＶOUTmin＋Ｖf）／（ＩOUTmax*ｔON）（３）
が得られる。この式は，ＲONの上限を規定している。 On the other hand, if the voltage drop due to RON is too large, current flows from the Schottky diode D1. This hinders overcurrent detection. The following equation holds for the voltage drop of RON.
RON * IOUTmax> VIN + Vf
The VIN threshold VINth at which the current from the Schottky diode D1 begins to flow is
VINth = RON * IOUTmax−Vf (2)
Is required. Since the effect of the output transistor Q2 cannot be obtained when VIN is equal to or less than VINth, it is necessary to establish overcurrent protection when the detection transistor Q1 is turned on. For this reason, the following equation must be satisfied.
(VINth−VOUTmin) * tON <(VOUTmin + Vf) * tOFF
Applying the above equation (2) to this,
RON <T * (VOUTmin + Vf) / (IOUTmax * tON) (3)
Is obtained. This equation defines the upper limit of RON.

上記の（１）式と（３）式とにより決まる上下限の範囲内に，ＲONを設定すればよい。例えば，
ＶINmax ＝１５Ｖ
ＶOUTmin ＝０Ｖ
ｔON ＝０.０５μｓ
ｔOFF ＝０.９５μｓ
Ｖf ＝０.５Ｖ
ＩOUTmax ＝１Ａ
とすると，
５.５Ω ＜ＲON ＜１０Ω
となる。 RON may be set within the upper and lower limits determined by the above equations (1) and (3). For example,
VINmax = 15V
VOUTmin = 0V
tON = 0.05μs
tOFF = 0.95μs
Vf = 0.5V
IOUTmax = 1A
Then,
5.5Ω <RON <10Ω
It becomes.

また，遅延量Δｔは，内部回路の遅れ（ＩOUT が過電流検出閾値に達してから時刻ｔ１まで）よりやや大きい程度がよい。これが短すぎると，過電流検出時のオフ操作が，出力トランジスタＱ２のオンに間に合わないおそれがあるからである。一方，遅延量Δｔが長すぎると，ＰＷＭ制御のデューティ比をあまり上げられないことになる。周期Ｔに対して遅延量Δｔが占める割合が無視できなくなるからである。 The delay amount Δt is preferably slightly larger than the delay of the internal circuit (from the time when IOUT reaches the overcurrent detection threshold until time t1). This is because if this is too short, the off operation at the time of overcurrent detection may not be in time for the output transistor Q2 to be on. On the other hand, if the delay amount Δt is too long, the duty ratio of PWM control cannot be increased very much. This is because the ratio of the delay amount Δt to the period T cannot be ignored.

図３に，過電流発生時の出力電流ＩOUT の実測に基づくグラフを示す。図３中に矢印Ａで示す箇所が，過電流検出が最初のオフ時（図２中の時刻ｔ１に相当）である。図３のグラフでは，矢印Ａの時刻後も，電流値が漸増することなくほぼ一定の水準で抑えられている。これより，過電流防止機能が有効に作用していることを理解できる。図４はそのときの出力電圧ＶOUT の実測値のグラフである。矢印Ａの時刻後の電圧のピーク値がそれ以前の電圧値よりも抑えられていることが理解できる。 Fig. 3 shows a graph based on actual measurement of the output current IOUT when an overcurrent occurs. A portion indicated by an arrow A in FIG. 3 is when overcurrent detection is initially turned off (corresponding to time t1 in FIG. 2). In the graph of FIG. 3, even after the time indicated by the arrow A, the current value does not increase gradually and is kept at a substantially constant level. From this, it can be understood that the overcurrent prevention function works effectively. FIG. 4 is a graph of measured values of the output voltage VOUT at that time. It can be understood that the peak value of the voltage after the time indicated by the arrow A is suppressed as compared with the previous voltage value.

次に，変形例を説明する。図５に，変形例に係る過電流防止機能付き電源装置の回路図を示す。図５の過電流防止機能付き電源装置の，図１の過電流防止機能付き電源装置に対する相違点は，以下の通りである。以下の相違点以外は，図１の過電流防止機能付き電源装置と同じである。 Next, a modified example will be described. FIG. 5 shows a circuit diagram of a power supply device with an overcurrent prevention function according to a modification. The difference between the power supply device with an overcurrent prevention function in FIG. 5 and the power supply device with an overcurrent prevention function in FIG. 1 is as follows. Except for the following differences, it is the same as the power supply device with an overcurrent prevention function of FIG.

まず，検出用トランジスタＱ１および出力トランジスタＱ２と並んで，検出用トランジスタＱ３が設けられている。検出用トランジスタＱ３は，出力トランジスタＱ２と同じく，オア回路１３の出力によりオンオフ操作されるようになっている。また，検出用トランジスタＱ１および検出用トランジスタＱ３のそれぞれのソース側に抵抗Ｒ２，Ｒ３が設けられている。その一方で，出力トランジスタＱ２のソース側は，抵抗を介さず直接に元電源ＶINに接続されている。検出用トランジスタＱ３のオン抵抗と抵抗Ｒ３の抵抗値との合計は，出力トランジスタＱ２のオン抵抗より大きい（Ｒ３＋Ｒon3≫Ｒon2）。 First, a detection transistor Q3 is provided along with the detection transistor Q1 and the output transistor Q2. The detection transistor Q3 is turned on and off by the output of the OR circuit 13, like the output transistor Q2. Resistors R2 and R3 are provided on the source sides of the detection transistor Q1 and the detection transistor Q3, respectively. On the other hand, the source side of the output transistor Q2 is directly connected to the original power source VIN without a resistor. The sum of the ON resistance of the detection transistor Q3 and the resistance value of the resistor R3 is larger than the ON resistance of the output transistor Q2 (R3 + Ron3 >> Ron2).

さらに，ＰＷＭ制御装置３には，コンパレータ１６に加えて，コンパレータ１７が設けられている。コンパレータ１７の正入力端子には定電圧Ｂ２が入力され，負入力端子には検出用トランジスタＱのソース電圧が入力されるようになっている。そして，コンパレータ１６および１７の出力の論理和をラッチ１４のＳ端子に入力するオア回路１８が設けられている。 Further, the PWM control device 3 is provided with a comparator 17 in addition to the comparator 16. The constant voltage B2 is input to the positive input terminal of the comparator 17, and the source voltage of the detection transistor Q is input to the negative input terminal. An OR circuit 18 for inputting the logical sum of the outputs of the comparators 16 and 17 to the S terminal of the latch 14 is provided.

図５の過電流防止機能付き電源装置も基本的には，図１の過電流防止機能付き電源装置と同様の動作をする。図５の過電流防止機能付き電源装置の動作上の特徴点は，以下の通りである。まず，オン状態（図２における時刻ｔ２から時刻ｔ３まで）において，抵抗損失が少ないことが挙げられる。出力トランジスタＱ２の電流経路（元電源ＶIN→出力トランジスタＱ２→インダクタＬ１→負荷１００）に抵抗器が含まれていないからである。 The power supply device with an overcurrent prevention function shown in FIG. 5 basically operates in the same manner as the power supply device with an overcurrent prevention function shown in FIG. The operational features of the power supply device with an overcurrent prevention function of FIG. 5 are as follows. First, in the ON state (from time t2 to time t3 in FIG. 2), the resistance loss is small. This is because a resistor is not included in the current path of the output transistor Q2 (source power supply VIN → output transistor Q2 → inductor L1 → load 100).

さらに，図２における時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間においても過電流検出が有効になされることが挙げられる。出力トランジスタＱ２と同一の制御信号により操作される検出用トランジスタＱ３についても，抵抗Ｒ３とコンパレータ１７とにより過電流監視がなされているからである。つまり，時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間に検出用トランジスタＱ３の電流がその制限値（その電圧降下が定電圧Ｂ２に相当する）を上回れば，やはりラッチ１４がセットされる。すなわち過電流防止機能が働く。これにより，より確実に過電流に対する防止機能が作用する。 Furthermore, it can be mentioned that overcurrent detection is also effective between time t2 and time t3 in FIG. This is because the detection transistor Q3 operated by the same control signal as the output transistor Q2 is also monitored for overcurrent by the resistor R3 and the comparator 17. That is, if the current of the detection transistor Q3 exceeds the limit value (the voltage drop corresponds to the constant voltage B2) between time t2 and time t3, the latch 14 is also set. That is, the overcurrent prevention function works. As a result, a function to prevent overcurrent acts more reliably.

以上詳細に説明したように，本形態に係る過電流防止機能付き電源装置（図１）では，出力トランジスタＱ２と並列に検出用トランジスタＱ１を設け，検出用トランジスタＱ１の電流経路の抵抗を出力トランジスタＱ２のそれより大きくしている。また，駆動信号生成部１０の出力信号に基づいて，遅延回路１１で遅延信号を発生させている。そして，駆動信号生成部１０の出力信号で検出用トランジスタＱ１を，遅延回路１１の遅延信号で出力トランジスタＱ２を，それぞれ操作するようにしている。これにより，出力トランジスタＱ２がオンするのに先立ち，検出用トランジスタＱ１が微少な電流を流すようにしている。 As described in detail above, in the power supply device with an overcurrent prevention function according to the present embodiment (FIG. 1), the detection transistor Q1 is provided in parallel with the output transistor Q2, and the resistance of the current path of the detection transistor Q1 is set as the output transistor. It is larger than that of Q2. Further, a delay signal is generated by the delay circuit 11 based on the output signal of the drive signal generator 10. Then, the detection transistor Q1 is operated by the output signal of the drive signal generation unit 10, and the output transistor Q2 is operated by the delay signal of the delay circuit 11. As a result, before the output transistor Q2 is turned on, the detection transistor Q1 allows a minute current to flow.

そして，この段階で過電流が検知されると出力トランジスタＱ２および検出用トランジスタＱ１をオフさせることとしている。これにより，過電流状態にて出力トランジスタＱ２から過大な電流が供給されることを防止している。ここにおいて，上記の過電流防止機能は，発振器２からの基本パルス信号の周波数を変更することなく発揮されている。このようにして，スイッチング周波数を変化させる必要なく，かつ，十分な過電流防止効果が得られる過電流防止機能付き電源装置が実現されている。 If an overcurrent is detected at this stage, the output transistor Q2 and the detection transistor Q1 are turned off. This prevents an excessive current from being supplied from the output transistor Q2 in an overcurrent state. Here, the above-described overcurrent prevention function is exhibited without changing the frequency of the basic pulse signal from the oscillator 2. In this way, a power supply device with an overcurrent prevention function that can obtain a sufficient overcurrent prevention effect without changing the switching frequency is realized.

また，図５の過電流防止機能付き電源装置では，検出用トランジスタＱ１とは別に，出力トランジスタＱ２と同じ信号で操作される検出用トランジスタＱ３を設けている。そして，出力トランジスタＱ２の電流経路から検出用抵抗を排除している。これにより，出力トランジスタＱ２のオン後における過電流検出と，オン時における低い抵抗損失とを両立させている。 In addition, in the power supply device with an overcurrent prevention function of FIG. 5, a detection transistor Q3 operated by the same signal as the output transistor Q2 is provided separately from the detection transistor Q1. Then, the detection resistor is excluded from the current path of the output transistor Q2. As a result, both overcurrent detection after the output transistor Q2 is turned on and low resistance loss when the output transistor Q2 is turned on are compatible.

本形態は，本発明の単なる例示にすぎず，本発明を何ら拘束するものではない。したがって本発明は，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形，改良が可能である。例えば，図１の過電流防止機能付き電源装置において，検出用トランジスタＱ１として，それ自体のオン抵抗が出力トランジスタＱ２のオン抵抗より大きいものを用いる（Ｒon1≫Ｒon2）ことにより，抵抗Ｒ１を省略してもよい。抵抗Ｒ１がある場合でも，検出用トランジスタＱ１と抵抗Ｒ１との順序はどちらでもよい。検出用トランジスタＱ１のソース側およびドレイン側の双方に抵抗器を配置してもよい。 This embodiment is merely an example of the present invention and does not restrict the present invention. Therefore, the present invention can be variously modified and improved without departing from the scope of the invention. For example, in the power supply device with an overcurrent prevention function of FIG. 1, the resistor R1 is omitted by using the detection transistor Q1 whose on-resistance is larger than the on-resistance of the output transistor Q2 (Ron1 >> Ron2). May be. Even when the resistor R1 is provided, the order of the detection transistor Q1 and the resistor R1 may be any. A resistor may be disposed on both the source side and the drain side of the detection transistor Q1.

また，検出用の抵抗Ｒ２が検出用トランジスタＱ１のみのソース側に接続されるようにして，出力トランジスタＱ２のソース側を元電源ＶINに直結することも考えられる。このようにすると，オン時における抵抗Ｒ２による損失を排除できる。ただしその代償として，図２中の時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間における過電流検出が有効に機能しない。これに対し，第２の検出用トランジスタＱ３を設けることで，オン時における低損失と時刻ｔ２以後の過電流検出とを両立させたのが図５の過電流防止機能付き電源装置である。検出用の抵抗Ｒ２，Ｒ３を，検出用トランジスタＱ１，Ｑ３のソース側でなくドレイン側に配置することも可能である。 It is also conceivable that the source side of the output transistor Q2 is directly connected to the original power source VIN so that the detection resistor R2 is connected to the source side of only the detection transistor Q1. In this way, it is possible to eliminate the loss due to the resistor R2 at the on time. However, as a compensation, overcurrent detection from time t2 to time t3 in FIG. 2 does not function effectively. On the other hand, by providing the second detection transistor Q3, the power supply device with an overcurrent prevention function in FIG. 5 achieves both low loss at the time of ON and overcurrent detection after time t2. It is also possible to arrange the detection resistors R2 and R3 on the drain side instead of the source side of the detection transistors Q1 and Q3.

さらに，遅延回路１１の出力信号を，駆動信号生成部１０の出力信号の単純遅延信号とすることも可能である。その場合には，図２の通常時の部分において，出力トランジスタＱ２のゲート電圧が，検出用トランジスタＱ１のゲート電圧に対し，右肩のみならず左肩も遅延されることになる。また，ラッチ１４のＱ端子出力を，オア回路１３のみに入力する構成も考えられる。その場合，オア回路１２を廃止し，駆動信号生成部１０の出力信号の反転をそのまま検出用トランジスタＱ１のゲート電圧とすればよい。このようにすると，過電流が検知された場合でも，検出用トランジスタＱ１による電力供給は，図２の通常時の部分の「Ｑ１のゲート電圧」に従って行われることになる。検出用トランジスタＱ１の電流経路のオン抵抗は大きいので，これでも大きな支障はない。また，ショットキーダイオードＤ１は電位差による片導通手段であれば良く，ツェナーダイオード，ＰＩＮ型ダイオード，サイリスタダイオードといった一般的に使われるダイオードなどに替えてもよい。 Further, the output signal of the delay circuit 11 can be a simple delay signal of the output signal of the drive signal generation unit 10. In this case, in the normal portion of FIG. 2, the gate voltage of the output transistor Q2 is delayed not only on the right shoulder but also on the left shoulder with respect to the gate voltage of the detection transistor Q1. A configuration in which the Q terminal output of the latch 14 is input only to the OR circuit 13 is also conceivable. In that case, the OR circuit 12 may be eliminated, and the inversion of the output signal of the drive signal generator 10 may be used as it is as the gate voltage of the detection transistor Q1. In this way, even when an overcurrent is detected, the power supply by the detection transistor Q1 is performed according to the “gate voltage of Q1” in the normal portion of FIG. Since the on-resistance of the current path of the detection transistor Q1 is large, this does not cause any serious trouble. Further, the Schottky diode D1 may be a single conduction means based on a potential difference, and may be replaced with a commonly used diode such as a Zener diode, a PIN type diode, or a thyristor diode.

実施の形態に係る過電流防止機能付き電源装置の回路図である。It is a circuit diagram of a power supply device with an overcurrent prevention function concerning an embodiment. 図１の過電流防止機能付き電源装置の通常時および過電流時の動作を説明するタイミングチャートである。2 is a timing chart for explaining operations of the power supply device with an overcurrent prevention function of FIG. 1 during normal time and overcurrent. 過電流時の電流値の推移を示すグラフである。It is a graph which shows transition of the electric current value at the time of overcurrent. 過電流時の電圧値の推移を示すグラフである。It is a graph which shows transition of the voltage value at the time of overcurrent. 実施の形態の変形例に係る過電流防止機能付き電源装置の回路図である。It is a circuit diagram of a power supply device with an overcurrent prevention function concerning a modification of an embodiment. 従来の過電流防止機能付き電源装置において過電流検出がなされている状態での電流の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the electric current in the state in which overcurrent detection is made | formed in the conventional power supply device with an overcurrent prevention function.

符号の説明Explanation of symbols

１ＰＷＭ制御装置
１０駆動信号生成部
１１遅延回路
１４ラッチ
１６コンパレータ
１７コンパレータ
Ｄ１ショットキーダイオード
Ｌ１インダクタ
Ｑ１検出用トランジスタ
Ｑ２出力トランジスタ
Ｑ３検出用トランジスタ
Ｒ２抵抗
Ｒ３抵抗 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 PWM controller 10 Drive signal generation part 11 Delay circuit 14 Latch 16 Comparator 17 Comparator D1 Schottky diode L1 Inductor Q1 Detection transistor Q2 Output transistor Q3 Detection transistor R2 Resistance R3 Resistance

Claims

元電源からインダクタを介して負荷へ電力を供給するとともに，過電流防止機能を有する過電流防止機能付き電源装置において，
負荷へ断続的に電力を供給するメイン出力素子と，
前記メイン出力素子による負荷への電力供給開始に先立ち，前記メイン出力素子による電流より小さい電流にて負荷へ電力を供給するプレ出力手段と，
前記プレ出力手段による電力供給が行われている状態にて過電流を検出する過電流検出部と，
前記過電流検出部が過電流を検出すると，前記メイン出力素子による負荷への電力供給を禁止する電力供給禁止部とを有することを特徴とする過電流防止機能付き電源装置。 In the power supply with overcurrent prevention function that supplies power from the main power supply to the load via the inductor and has overcurrent prevention function,
A main output element that intermittently supplies power to the load;
Prior to starting power supply to the load by the main output element, pre-output means for supplying power to the load at a current smaller than the current from the main output element;
An overcurrent detection unit for detecting an overcurrent in a state where power is supplied by the pre-output means;
A power supply device with an overcurrent prevention function, comprising: a power supply prohibition unit that prohibits power supply to the load by the main output element when the overcurrent detection unit detects an overcurrent.

請求項１に記載の過電流防止機能付き電源装置において，
前記プレ出力手段に，前記メイン出力素子による負荷への電力供給開始に先立ってオンされる検出用素子が含まれるとともに，前記検出用素子がオンであるときにおける前記検出用素子による電流経路の抵抗値が，前記メイン出力素子がオンであるときにおける前記メイン出力素子による電流経路の抵抗値より大きく，
前記過電流検出部に，
前記検出用素子の電流により電圧降下を生じる検出用抵抗と，
前記検出用抵抗の電圧降下による電圧を定電圧と比較する比較手段とが含まれることを特徴とする過電流防止機能付き電源装置。 In the power supply device with an overcurrent prevention function according to claim 1,
The pre-output means includes a detection element that is turned on prior to the start of power supply to the load by the main output element, and a resistance of a current path by the detection element when the detection element is on A value greater than the resistance value of the current path by the main output element when the main output element is on;
In the overcurrent detection unit,
A detection resistor that causes a voltage drop due to the current of the detection element;
A power supply device with an overcurrent prevention function, comprising: comparing means for comparing a voltage caused by a voltage drop of the detection resistor with a constant voltage.

請求項１に記載の過電流防止機能付き電源装置において，
前記プレ出力手段が電力供給を開始してから前記メイン出力素子が電力供給を開始するまでの時間差が，
前記プレ出力手段が電力供給を開始してから過電流検出により前記電力供給禁止部が電力供給を禁止するまでの所要時間より大きいことを特徴とする過電流防止機能付き電源装置。 In the power supply device with an overcurrent prevention function according to claim 1,
The time difference from when the pre-output means starts supplying power until the main output element starts supplying power is:
A power supply device with an overcurrent prevention function characterized by being longer than a required time from when the pre-output means starts power supply to when the power supply prohibition unit prohibits power supply due to overcurrent detection.

請求項１に記載の過電流防止機能付き電源装置において，
前記プレ出力手段による電力供給を開始させ，その所定時間後に前記メイン出力素子による電力供給を開始させる出力制御部を有することを特徴とする過電流防止機能付き電源装置。 In the power supply device with an overcurrent prevention function according to claim 1,
A power supply device with an overcurrent prevention function, comprising: an output control unit that starts power supply by the pre-output unit and starts power supply by the main output element after a predetermined time.

請求項１に記載の過電流防止機能付き電源装置において，
前記電力供給禁止部は，前記プレ出力手段による電力供給の停止をも行うことを特徴とする過電流防止機能付き電源装置。 In the power supply device with an overcurrent prevention function according to claim 1,
The power supply prohibiting unit also stops power supply by the pre-output means, and is a power supply device with an overcurrent prevention function.

請求項１に記載の過電流防止機能付き電源装置において，
前記メイン出力素子および前記プレ出力手段と接地との間にダイオードが設けられており，
前記プレ出力手段のみがオンであるときにおける，負荷へ供給される電流の経路の抵抗値が，
｛ｔON*ＶINmax−Ｔ*ＶOUTmin−ｔOFF*Ｖf｝／（ＩOUTmax*ｔON）
で与えられる値より大きく，
Ｔ*（ＶOUTmin＋Ｖf）／（ＩOUTmax*ｔON）
で与えられる値より小さい範囲内にあることを特徴とする過電流防止機能付き電源装置。ｔON：前記過電流検出部が過電流を検出してから前記電力供給禁止部が電力供給を禁止するまでの所要時間
ＶINmax：元電源の最大電圧
Ｔ：負荷への断続的な電力供給の周期
ＶOUTmin：過電流動作が保証される範囲内での負荷への出力電圧の最小値
ｔOFF：前記電力供給禁止部が電力供給を禁止してから次回の前記プレ出力手段の電力供給開始までの時間
Ｖf：前記ダイオードのフォワード電圧
ＩOUTmax：負荷への出力電流の最大値 In the power supply device with an overcurrent prevention function according to claim 1,
A diode is provided between the main output element and the pre-output means and the ground,
When only the pre-output means is on, the resistance value of the path of the current supplied to the load is
{TON * VINmax−T * VOUTmin−tOFF * Vf} / (IOUTmax * tON)
Greater than the value given by
T * (VOUTmin + Vf) / (IOUTmax * tON)
A power supply device with an overcurrent prevention function, wherein the power supply device is in a range smaller than a value given by. tON: Time required from when the overcurrent detection unit detects overcurrent until the power supply prohibition unit prohibits power supply VINmax: Maximum voltage of the original power supply T: Period of intermittent power supply to the load VOUTmin : Minimum value tOFF of the output voltage to the load within the range where overcurrent operation is guaranteed tf: Time from when the power supply prohibition unit prohibits power supply to the start of power supply of the pre-output means next time Vf: Forward voltage IOUTmax of the diode: maximum value of output current to the load

請求項１に記載の過電流防止機能付き電源装置において，
前記メイン出力素子とともにオンオフ操作される第２検出用素子と，
前記第２検出用素子の過電流を検出する第２過電流検出部とを有することを特徴とする過電流防止機能付き電源装置。 In the power supply device with an overcurrent prevention function according to claim 1,
A second detection element that is turned on and off together with the main output element;
A power supply device with an overcurrent prevention function, comprising: a second overcurrent detection unit that detects an overcurrent of the second detection element.