JP2755391B2

JP2755391B2 - 過電流保護回路

Info

Publication number: JP2755391B2
Application number: JP63171940A
Authority: JP
Inventors: 一朗久郷
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 1988-07-12
Filing date: 1988-07-12
Publication date: 1998-05-20
Anticipated expiration: 2013-05-20
Also published as: JPH0223028A

Description

【発明の詳細な説明】〔概要〕レギュレータからの電源電圧が入力される電装品内の
電源入力部と等価な等価電源入力部と、レギュレータに
接続される上記等価電源入力部に流れる電流を検知して
検知電流が所定の値を超えたときに検知信号を出力する
電流検知部と、上記検知信号が有る場合に上記レギュレ
ータと上記電装品との間を非導通とし、上記検知信号が
無い場合に上記レギュレータと上記電装品との間を導通
とする切替部とから構成される過電流保護回路であっ
て、電装品に過大電流が発生したことを等価的に検知し
て電源電圧の電装品への供給を自動的に停止することが
可能となる。

〔産業上の利用分野〕

本発明は電装品を過大電流から保護するための過電流
保護回路に関する。

さらに詳しく言えば、電装品に定格を越える電流が流
れ込んで内部の素子が焼損等により破壊されないよう
に、上記過電流保護回路が必要となる。

〔従来の技術〕

第５図は従来の過電流保護手段を示す回路図である。
レギュレータ５から所定の電源電圧Ｖ（例えば5V）が電
装品６、例えばマイコンに供給されると、マイコンは正
常に動作する。このマイコンを構成する素子としては、
消費電力の比較的小さいCMOSが実用上有利であり、最近
から用いられる傾向にある。ところが、上記CMOSにおい
ては、他の半導体素子と異なり、電源電圧Ｖが瞬間的に
のみ増大した場合でも、ラッチアップ現象とよばれる一
種のサイリスタ現象を引き起こして電流がどんどん増大
することがある。しかも、上記ラッチアップ現象は、一
度発生すると電源電圧Ｖの供給を停止しない限り止まら
ない。その結果、マイコンはほとんどショートに近い状
態になりついにはCMOSが破壊されてしまう。

この対策として、従来は、レギュレータ５内にショー
ト保護回路８を設け、出力側（マイコン側）がショート
状態になると電源電圧Ｖの供給を停止していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のとおり、従来はレギュレータ５内のショート保
護回路８を動作させてマイコンに大きな電流が流れない
ようにしていた。しかし、上記ショート保護回路は、も
ともとマイコンよりもむしろレギュレータ５を出力側の
ショートから保護するために設けられたものなので、マ
イコンがショート状態とみなせるほど大きな電流が流れ
ない限り動作しない。そのため、次のような問題が発生
する。

すなわち、例えばラッチアップ現象が発生した場合、
ショートに近い状態になるまでにマイコンにかなり大き
な電流が連続して流れるため、ショート保護回路が動作
する前にマイコン内の素子が破壊されてしまうおそれが
あることである。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、マ
イコン等の電装品６内の素子が破壊されるのを確実に阻
止することが可能な過電流保護回路を提供することを目
的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理構成を示すブロック図である。
なお、前述した構成要素と同様のものについては、同一
の参照番号を付して表わす。

ここでは、電源電圧Ｖが直接入力される電装品６内の
電源入力部７と等価の特性を有するように形成された等
価電源入力部１を、レギュレータ５に接続して設けてい
る。さらに、この等価電源入力部１に流れる電流を検知
して検知電流が所定の値を超えたときに検知信号Ｓを出
力する電流検知部５と、上記検知信号Ｓが有る場合に上
記レギュレータ５と上記電装品６との間を非導通とし、
上記検知信号Ｓが無い場合に上記レギュレータ５と上記
電装品６との間を導通とする切替部３とを設けて過電流
保護回路を構成している。

〔作用〕

第１図においては、電装品６内の電源入力部と等価の
特性、例えば同等の負荷を有する等価電源入力部１を電
装品６の外部に形成している。上記等価電源入力部１に
流れる電流を電流検知部２により検知すれば、電装品６
に流れ込む電流を等価的に検知したことになる。上記等
価電源入力部１に流れる電流が、予め設定された所定の
値を越えたときには、電装品６内にラッチアップ現象等
の異常が発生したとみなして直ちに検知信号Ｓを出力し
て切替部３を自動的に開放する。その結果、レギュレー
タ５と切替部３との間が遮断されて電源電圧Ｖの供給が
停止する。その後、検知信号Ｓが出力されなくなると、
切替スイッチ３は自動的に再接続される。

かくして、本発明では、電装品６に定格を超える電流
が発生すると同時に電源電圧Ｖの電装品６への供給を自
動的に停止することができるので、過大電流により電装
品６内の素子が破壊されるのを未然に防止することが可
能となる。しかも、電装品６が正常な状態に復帰すると
電源電圧Ｖの供給を自動的に再開することができるの
で、電源を再投入する必要がない。

〔実施例〕

第２図は本発明の第１の実施例を示す回路図である。
この場合、電源入力部７の入力抵抗値にほぼ等しい抵抗
値を有する等価入力抵抗10と、この等価入力抵抗10を流
れる等価電流Ｉを調整するための等価電流調整抵抗11
と、この等価電流調整抵抗11に接続して電流検知部２の
入力レベルを設定するためのレベル設定用抵抗12とを各
々直列に接続した後、レギュレータ５とアースとの間に
配置して等価電流入力部１を構成している。さらに、電
源入力部７の正常動作時における電流を基準電流Irとし
て発生する電流源等からなる基準電流発生部13および上
記基準電流Irを調整するための基準電流調整抵抗14を直
列に接続して、同様にレギュレータ５とアースとの間に
配置している。また、電流検知部２は、点ａの電位と点
ｂの電位とを比較することにより等価電流Ｉが変化した
ことを検知して検知信号Ｓを出力するコンパレータ21
と、このコンパレータ21の出力レベルを反転しかつ出力
インピーダンスを変換するバッファ用インバータ22と、
このバッファ用インバータ22の出力レベルを再び反転し
て切替部３に入力する切替制御インバータ23とから構成
される。なお、コンパレータ21の出力レベルの高低に応
じてレベル設定用抵抗12の両端をそれぞれ開放または短
絡する例えばMOS形のレベル設定用トランジスタ24は、
出力インピーダンスの低いバッファ用インバータ22の出
力側に接続するのが好ましい。また、切替部３として、
切替制御インバータ23からの出力レベルに応じてスイッ
チング動作を行なうスイッチングトランジスタ30が設け
られている。なお、このスイッチングトランジスタ30へ
の入力電圧は、切替制御インバータ23から保護抵抗31を
介して供給するのが好ましい。

ついで、上記第１の実施例の動作を詳細に説明する。
まず初めに、電装品６、例えばマイコンが正常に動作し
ている時に電源入力部７に流れ込む基準電流Irを予め調
べておく。この基準電流Irは、基準電流発生部13から基
準電流調整抵抗14に常時供給される。マイコンの使用条
件等により基準電流Irが多少ばらつくことがあるので、
上記基準電流調整抵抗14により調整を行なう。次に、レ
ギュレータ５から等価入力抵抗10に供給される等価電流
Ｉを、等価電流調整抵抗11により調整して基準電流Irに
一致させる。もしマイコンが正常に動作していれば、等
価電流Ｉと基準電流Irとが一致しているので、点ｂの電
位は点ａの電位と等しくなりコンパレータ21には検知信
号Ｓが出力されない。そのためコンパレータ21の出力側
（点ｃ）は“H"（High Level）のままになっている。し
たがって、バッファ用インバータ22の出力側は“L"（Lo
w Level）のままなので、レベル設定用トランジスタ24
は動作せずレベル設定用抵抗12の両端は開放される。ま
た、切替制御インバータ23の出力側（点ｄ）は“H"のま
まなので、スイッチングトランジスタ30は動作状態にな
っており平常通り電源電圧Ｖがマイコンに供給される。
もしラッチアップ現象塔が発生してマイコン内の電流が
定格以上に増大すれば、電源電圧Ｖが下降するので、点
ｂの電位も下降する。それに対して点ａの電位は電源電
圧Ｖの変化によらず一定なので、点ｂの電位と点ａの電
位とに差が生じてコンパレータ21から検知信号Ｓが出力
される。そのためコンパレータ21の出力側（点ｃ）は
“L"に変化する。したがって、バッファ用インバータ22
の出力側は“H"になるので、レベル設定用トランジスタ
24が動作してレベル設定用抵抗12の両端は短絡される。
その結果、点ｂの電位はさらに低下するのでコンパレー
タ21の出力レベルは“L"のままで安定する。すなわち、
上記レベル設定用トランジスタ24およびレベル設定用抵
抗21によりほんのわずかな過大電流に対してもコンパレ
ータ21が敏感に応答することが可能となる。また、切替
制御インバータ23の出力側（点ｄ）は“L"になるので、
スイッチングトランジスタ30は非動作状態になりレギュ
レータ５とマイコンとの間が遮断されて電源電圧Ｖのマ
イコンへの供給が停止する。レギュレータ５がマイコン
から遮断された後は、レギュレータ５の出力側における
電源電圧Ｖは再び正常な値に戻るので、スイッチングト
ランジスタ30は再び動作状態になって電源電圧Ｖのマイ
コンへの供給を再開する。

第３図は本発明の第２の実施例を示すブロック図であ
る。ここでは、第１図の電流検知部２と切換部２との間
に、検知信号Ｓが出力されてから切替部３を所定の時間
非導通とする遮断時間設定部４を新たに設けている。

第３図においては、電装品６に異常が発生してから直
ちに電源電圧Ｖの供給を停止しても、電装品６が正常な
状態に復帰するまでにはある一定の時間ｔ秒を要する点
を考慮し、遮断時間設定部４により切替部３の非導通時
間を前記ｔ秒より長いＴ秒に設定している。その結果、
切替部３が一度解放されてから再び接続されるまでに、
電装品６は確実に正常な状態に復帰しているので、第１
図の場合と比較して切替部３の動作回数が少なくて済
む。

第４図は本発明の第２の実施例の具体例を示す回路図
である。この場合、前記第１の実施例（第２図）におけ
る切替制御インバータ23と保護抵抗31との間に、さらに
遮断時間設定部４を設けている。この遮断時間設定部４
は、切替制御インバータ23の出力側（点ｄ）およびスイ
ッチングトランジスタ30のコレクタに接続する時間設定
用抵抗41と、切替制御インバータ23の出力側（点ｄ）お
よびアースに接続する時間設定用コンデンサ42とから構
成される。

第４図において、マイコン内の電流が定格以上に増大
した場合、切替制御インバータ23の出力側（点ｄ）が
“L"に変化するまでの動作は前記第１の実施例の場合と
同様である。ただし、切替制御インバータ23の出力側
（点ｄ）の“L"の状態は、前記第１の実施例と異なり、
時間設定用抵抗41におよび時間設定用コンデンサ42によ
り一定の時間持続する。その結果、スイッチングトラン
ジスタ30も一定の時間非導通状態を持続する。ここで、
時間設定用抵抗41の抵抗値をR₁、時間設定用コンデンサ
42のキャパシタンスをC₁とすると、スイッチングトラン
ジスタ30の非導通時間Ｔ秒はＴ＝C₁R₁ で表わされる。上記非導通時間Ｔ秒は、マイコンが正常
な状態に復帰するまでの時間より少し長めに設定する。

なお、ここでは抵抗およびコンデンサのみを用いて非
導通時間を設定したが、モノマルチ等を併用して設定す
ることもできる。このモノマルチを併用すれば、抵抗お
よびコンデンサのみを用いた場合よりも過渡応答時間が
速くなるので、実用上有利である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、マイコン等の電
装品内に過大電流が発生すると同時に電源電圧の供給を
自動的に停止するような過電流保護回路が実現されるの
で、電装品内の素子の劣化や破壊を防止することができ
る。さらに、電装品が正常な状態に復帰すると電源電圧
が自動的に再供給されるので、電源再投入の手間が省け
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成を示すブロック図、第２図は本発明の第１の実施例を示す回路図、第３図は本発明の第２の実施例を示すブロック図、第４図は本発明の第２の実施例の具体例を示す回路図、第５図は従来の過電流保護手段を示すブロック図であ
る。１……等価電源入力部、２……電流検知部、３……切替部、４……遮断時間制定部、５……レギュレータ、６……電装品、 10……等価入力抵抗、13……基準電流発生部、 21……コンパレータ、 30……スイッチングトランジスタ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電装品（６）に電源電圧（Ｖ）を供給する
レギュレータ（５）を有してなる過電流保護回路におい
て、前記電源電圧（Ｖ）が入力される前記電装品（６）内の
電源入力部（７）と等価な等価電源入力部（１）と、前記レギュレータ（５）に接続される該等価電源入力部
（１）に流れる電流を検知して検知電流が所定の値を越
えたときに検知信号（Ｓ）を出力する電流検知部（２）
と、前記検知信号（Ｓ）が有る場合に前記レギュレータ
（５）と前記電装品（６）との間を非導通とし、前記検
知信号（Ｓ）が無い場合に前記レギュレータ（５）と前
記電装品（６）との間を導通とする切替部（３）とを設
けることを特徴とする過電流保護回路。