JP2002149246A - 安定化電源回路および過電流保護方法 - Google Patents
安定化電源回路および過電流保護方法Info
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- JP2002149246A JP2002149246A JP2000339118A JP2000339118A JP2002149246A JP 2002149246 A JP2002149246 A JP 2002149246A JP 2000339118 A JP2000339118 A JP 2000339118A JP 2000339118 A JP2000339118 A JP 2000339118A JP 2002149246 A JP2002149246 A JP 2002149246A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 制御素子が電界効果トランジスタの場合でも
過電流保護を有効に行う。 【解決手段】 電界効果トランジスタQ1に電流が流れ
た時のパルス負荷は、過電流保護回路4により検出さ
れ、シャントレギュレータSR1のアノード−検出端子
間の電圧がしきい値Vthを越えた場合、シャントレギュ
レータSR1のアノード−カソード間がオン状態とな
り、電流の引き込みが行われることにより、電界効果ト
ランジスタQ1のゲート電圧を一定値以下に制限し、電
界効果トランジスタQ1を過電流から保護する。
過電流保護を有効に行う。 【解決手段】 電界効果トランジスタQ1に電流が流れ
た時のパルス負荷は、過電流保護回路4により検出さ
れ、シャントレギュレータSR1のアノード−検出端子
間の電圧がしきい値Vthを越えた場合、シャントレギュ
レータSR1のアノード−カソード間がオン状態とな
り、電流の引き込みが行われることにより、電界効果ト
ランジスタQ1のゲート電圧を一定値以下に制限し、電
界効果トランジスタQ1を過電流から保護する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、安定化電源回路お
よび過電流保護方法に関し、特に、ドロッパ型直流安定
化電源に適用して好適なものである。
よび過電流保護方法に関し、特に、ドロッパ型直流安定
化電源に適用して好適なものである。
【0002】
【従来の技術】従来のドロッパ型直流安定化電源では、
制御素子としてバイポーラトランジスタが一般的に用い
られている。このため、サージ電流などの過電流に対す
る保護を行うため、制御素子に流れる電流を検出し、バ
イポーラトランジスタのベース電流を制御することによ
り、制御素子に流れる電流を抑えることが行われてい
た。
制御素子としてバイポーラトランジスタが一般的に用い
られている。このため、サージ電流などの過電流に対す
る保護を行うため、制御素子に流れる電流を検出し、バ
イポーラトランジスタのベース電流を制御することによ
り、制御素子に流れる電流を抑えることが行われてい
た。
【0003】図7は、従来の安定化電源回路の概略構成
を示す図である。図7において、バイポーラトランジス
タQ11のコレクタには電圧Vinが入力されるととも
に、バイポーラトランジスタQ11のエミッタからは抵
抗R63を介して電圧Voutが出力される。また、バ
イポーラトランジスタQ11のベースには、抵抗R61
を介して電圧V+が供給されるとともに、抵抗R62を
介してバイポーラトランジスタQ12のコレクタが接続
されている。また、バイポーラトランジスタQ12のベ
ースには、出力制御過電流保護回路61が接続されてい
る。
を示す図である。図7において、バイポーラトランジス
タQ11のコレクタには電圧Vinが入力されるととも
に、バイポーラトランジスタQ11のエミッタからは抵
抗R63を介して電圧Voutが出力される。また、バ
イポーラトランジスタQ11のベースには、抵抗R61
を介して電圧V+が供給されるとともに、抵抗R62を
介してバイポーラトランジスタQ12のコレクタが接続
されている。また、バイポーラトランジスタQ12のベ
ースには、出力制御過電流保護回路61が接続されてい
る。
【0004】ここで、電圧Voutは可変抵抗R64を
介して出力制御過電流保護回路61に入力されるととも
に、抵抗R63にかかる電圧は出力制御過電流保護回路
61に入力され、出力制御過電流保護回路61はこれら
の電圧に基づいてバイポーラトランジスタQ12のベー
ス電流を制御する。
介して出力制御過電流保護回路61に入力されるととも
に、抵抗R63にかかる電圧は出力制御過電流保護回路
61に入力され、出力制御過電流保護回路61はこれら
の電圧に基づいてバイポーラトランジスタQ12のベー
ス電流を制御する。
【0005】すなわち、出力制御過電流保護回路61
は、抵抗R64に流れる電流が大きくなると、バイポー
ラトランジスタQ12のベース電流を減らし、抵抗R6
4に流れる電流が小さくなると、バイポーラトランジス
タQ12のベース電流を増やすことにより、バイポーラ
トランジスタQ11に流れる電流を制御し、出力電圧V
outの安定化を行う。また、出力制御過電流保護回路
61は、抵抗R63に流れる電流に基づいて、バイポー
ラトランジスタQ12のベース電流を制御し、バイポー
ラトランジスタQ11を過電流から保護する。ここで、
従来の過電流保護の方法として、パルス負荷のピーク電
流を基準に電流の制限値を設定する方法と、パルス負荷
が検出されないような時定数を設定する方法がある。
は、抵抗R64に流れる電流が大きくなると、バイポー
ラトランジスタQ12のベース電流を減らし、抵抗R6
4に流れる電流が小さくなると、バイポーラトランジス
タQ12のベース電流を増やすことにより、バイポーラ
トランジスタQ11に流れる電流を制御し、出力電圧V
outの安定化を行う。また、出力制御過電流保護回路
61は、抵抗R63に流れる電流に基づいて、バイポー
ラトランジスタQ12のベース電流を制御し、バイポー
ラトランジスタQ11を過電流から保護する。ここで、
従来の過電流保護の方法として、パルス負荷のピーク電
流を基準に電流の制限値を設定する方法と、パルス負荷
が検出されないような時定数を設定する方法がある。
【0006】図8は、従来の過電流保護方法を説明する
図である。図8(a)において、実際の負荷特性におけ
るピーク電流がI1とすると、パルス負荷のピーク電流
を基準に電流の制限値を設定する方法では、負荷電流の
最大値をピーク電流I1より大きなI2に設定する(従
来の過電流保護方法1)。これにより、I2を越える負
荷電流が流れた場合においても、バイポーラトランジス
タQ12に流れる電流の大きさをI2以下に制限するこ
とが可能となり、バイポーラトランジスタQ12を過電
流から保護することができる。
図である。図8(a)において、実際の負荷特性におけ
るピーク電流がI1とすると、パルス負荷のピーク電流
を基準に電流の制限値を設定する方法では、負荷電流の
最大値をピーク電流I1より大きなI2に設定する(従
来の過電流保護方法1)。これにより、I2を越える負
荷電流が流れた場合においても、バイポーラトランジス
タQ12に流れる電流の大きさをI2以下に制限するこ
とが可能となり、バイポーラトランジスタQ12を過電
流から保護することができる。
【0007】また、パルス負荷が検出されないような時
定数を設定する方法では、実際の負荷特性におけるピー
ク電流のパルス幅がt1とすると、出力制御過電流保護
回路61における時定数をパルス幅t1より大きなt2
に設定する(従来の過電流保護方法2)。これにより、
バイポーラトランジスタQ12には、パルス幅がt2以
下の大電流短時間パルスが通り過ぎた後に電流を流すこ
とが可能となり、このような大電流短時間パルスが負荷
に流れた場合においても、バイポーラトランジスタQ1
2にはこのような大電流短時間パルスが流れないように
することが可能となることから、バイポーラトランジス
タQ12がサージ電流により破壊されることを防止でき
る。
定数を設定する方法では、実際の負荷特性におけるピー
ク電流のパルス幅がt1とすると、出力制御過電流保護
回路61における時定数をパルス幅t1より大きなt2
に設定する(従来の過電流保護方法2)。これにより、
バイポーラトランジスタQ12には、パルス幅がt2以
下の大電流短時間パルスが通り過ぎた後に電流を流すこ
とが可能となり、このような大電流短時間パルスが負荷
に流れた場合においても、バイポーラトランジスタQ1
2にはこのような大電流短時間パルスが流れないように
することが可能となることから、バイポーラトランジス
タQ12がサージ電流により破壊されることを防止でき
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た方法は、バイポーラトランジスタQ12のベース電流
を制御することにより、過電流保護を行っているため、
制御素子がバイポーラトランジスタQ12の場合には有
効であるが、制御素子が電圧制御型の電界効果トランジ
スタの場合には有効でないという問題があった。
た方法は、バイポーラトランジスタQ12のベース電流
を制御することにより、過電流保護を行っているため、
制御素子がバイポーラトランジスタQ12の場合には有
効であるが、制御素子が電圧制御型の電界効果トランジ
スタの場合には有効でないという問題があった。
【0009】また、従来の過電流保護方法1では、図8
(b)に示すように、パルス幅がt4で電流値がI3の
短時間大電流パルス負荷に対しては、電流値がI2に制
限され、バイポーラトランジスタQ12を過電流から有
効に保護することができる。これに対して、この方法で
は、図8(c)に示すように、パルス幅がt3で電流値
がI1の長時間パルス負荷に対しては、電流値I1の電
流がパルス幅t3だけ流れ、バイポーラトランジスタQ
12の熱的な保護には有効でないという問題があった。
(b)に示すように、パルス幅がt4で電流値がI3の
短時間大電流パルス負荷に対しては、電流値がI2に制
限され、バイポーラトランジスタQ12を過電流から有
効に保護することができる。これに対して、この方法で
は、図8(c)に示すように、パルス幅がt3で電流値
がI1の長時間パルス負荷に対しては、電流値I1の電
流がパルス幅t3だけ流れ、バイポーラトランジスタQ
12の熱的な保護には有効でないという問題があった。
【0010】一方、従来の過電流保護方法2では、図8
(c)に示すように、パルス幅がt3で電流値がI1の
長時間パルス負荷に対しては、印加時間がt2に制限さ
れ、バイポーラトランジスタQ12の熱的な保護に有効
である。これに対して、この方法では、図8(b)に示
すように、パルス幅がt4で電流値がI3の短時間大電
流パルス負荷に対しては、電流値I3の電流がパルス幅
t4だけ流れ、バイポーラトランジスタQ12をサージ
などの過電流から有効に保護できないという問題があっ
た。
(c)に示すように、パルス幅がt3で電流値がI1の
長時間パルス負荷に対しては、印加時間がt2に制限さ
れ、バイポーラトランジスタQ12の熱的な保護に有効
である。これに対して、この方法では、図8(b)に示
すように、パルス幅がt4で電流値がI3の短時間大電
流パルス負荷に対しては、電流値I3の電流がパルス幅
t4だけ流れ、バイポーラトランジスタQ12をサージ
などの過電流から有効に保護できないという問題があっ
た。
【0011】そこで、本発明の第1の目的は、安定化電
源の制御素子が電界効果トランジスタの場合でも過電流
保護が可能な安定化電源回路および過電流保護方法を提
供することである。
源の制御素子が電界効果トランジスタの場合でも過電流
保護が可能な安定化電源回路および過電流保護方法を提
供することである。
【0012】また、本発明の第2の目的は、短時間大電
流パルスおよび長時間パルスのいずれが入力された場合
においても、過電流保護が可能な安定化電源回路および
過電流保護方法を提供することである。
流パルスおよび長時間パルスのいずれが入力された場合
においても、過電流保護が可能な安定化電源回路および
過電流保護方法を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項1記載の発明によれば、出力電圧の制御
を行う電界効果トランジスタと、前記出力電圧に基づい
て前記電界効果トランジスタのゲート電圧を制御する出
力制御回路と、前記電界効果トランジスタにかかるゲー
ト電圧を一定値以下に制限する第1の過電流保護回路と
を備えることを特徴とする。
ために、請求項1記載の発明によれば、出力電圧の制御
を行う電界効果トランジスタと、前記出力電圧に基づい
て前記電界効果トランジスタのゲート電圧を制御する出
力制御回路と、前記電界効果トランジスタにかかるゲー
ト電圧を一定値以下に制限する第1の過電流保護回路と
を備えることを特徴とする。
【0014】これにより、電界効果トランジスタに流れ
る電流を制限して電界効果トランジスタを過電流から保
護することが可能となり、安定化電源の制御素子が電界
効果トランジスタの場合においても、安定化電源が過電
流により破壊されることを防止することができる。
る電流を制限して電界効果トランジスタを過電流から保
護することが可能となり、安定化電源の制御素子が電界
効果トランジスタの場合においても、安定化電源が過電
流により破壊されることを防止することができる。
【0015】また、請求項2記載の発明によれば、前記
電界効果トランジスタに流れる電流を検出し、前記電流
がある値以上の場合、所定の時定数だけ遅れて前記電界
効果トランジスタに流れる電流を制限する第2の過電流
保護回路を備えることを特徴とする。
電界効果トランジスタに流れる電流を検出し、前記電流
がある値以上の場合、所定の時定数だけ遅れて前記電界
効果トランジスタに流れる電流を制限する第2の過電流
保護回路を備えることを特徴とする。
【0016】これにより、通常のパルス負荷はそのまま
印加されるようにして、熱破壊を起こすような長時間パ
ルス負荷の印加を制限することが可能となり、通常動作
に影響を与えることなく、安定化電源を熱破壊から防止
することができる。
印加されるようにして、熱破壊を起こすような長時間パ
ルス負荷の印加を制限することが可能となり、通常動作
に影響を与えることなく、安定化電源を熱破壊から防止
することができる。
【0017】また、請求項3記載の発明によれば、出力
電圧の制御を行うバイポーラトランジスタと、前記出力
電圧に基づいて前記バイポーラトランジスタのベース電
流を制御する出力制御回路と、前記バイポーラトランジ
スタに流れるベース電流を一定値以下に制限する第1の
過電流保護回路と、前記バイポーラトランジスタからの
出力電流を検出し、前記出力電流がある値以上の場合、
所定の時定数だけ遅れて前記バイポーラトランジスタに
流れるベース電流を制限する第2の過電流保護回路を備
えることを特徴とする。
電圧の制御を行うバイポーラトランジスタと、前記出力
電圧に基づいて前記バイポーラトランジスタのベース電
流を制御する出力制御回路と、前記バイポーラトランジ
スタに流れるベース電流を一定値以下に制限する第1の
過電流保護回路と、前記バイポーラトランジスタからの
出力電流を検出し、前記出力電流がある値以上の場合、
所定の時定数だけ遅れて前記バイポーラトランジスタに
流れるベース電流を制限する第2の過電流保護回路を備
えることを特徴とする。
【0018】これにより、パルス負荷時の過電流制限と
定常負荷時の過電流制限との双方を行うことが可能とな
り、短時間大電流パルスおよび長時間パルスのいずれが
入力された場合においても、通常のパルス負荷時の動作
に影響を与えることなく、過電流を制限することが可能
となり、安定化電源を過電流から保護することが可能と
なる。
定常負荷時の過電流制限との双方を行うことが可能とな
り、短時間大電流パルスおよび長時間パルスのいずれが
入力された場合においても、通常のパルス負荷時の動作
に影響を与えることなく、過電流を制限することが可能
となり、安定化電源を過電流から保護することが可能と
なる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態に係わる
過電流保護回路およびその方法について図面を参照しな
がら説明する。
過電流保護回路およびその方法について図面を参照しな
がら説明する。
【0020】図1は、本発明の第1実施形態に係わる過
電流保護回路が適用された安定化電源回路の概略構成を
示す図である。なお、この第1実施形態は、制御素子と
して電界効果トランジスタを用いた場合の過電流保護を
行うものである。
電流保護回路が適用された安定化電源回路の概略構成を
示す図である。なお、この第1実施形態は、制御素子と
して電界効果トランジスタを用いた場合の過電流保護を
行うものである。
【0021】図1において、電界効果トランジスタQ1
のドレインには電圧Vinが入力されるとともに、電界
効果トランジスタQ1のソースからは抵抗R4を介して
電圧Voutが出力され、電界効果トランジスタQ1の
ゲート−ソース間には、抵抗R3が接続されている。
のドレインには電圧Vinが入力されるとともに、電界
効果トランジスタQ1のソースからは抵抗R4を介して
電圧Voutが出力され、電界効果トランジスタQ1の
ゲート−ソース間には、抵抗R3が接続されている。
【0022】バイポーラトランジスタQ2のエミッタ
は、抵抗R2を介して電界効果トランジスタQ1のゲー
トに接続され、バイポーラトランジスタQ2のコレクタ
には、抵抗R1を介して電圧V+が供給される。また、
バイポーラトランジスタQ2のベースには出力制御回路
1が接続され、電圧Voutは可変抵抗R7を介して出
力制御回路1に入力され、出力制御回路1は、この電圧
Voutに基づいてバイポーラトランジスタQ2のベー
ス電流を制御する。また、バイポーラトランジスタQ2
は、出力制御回路1からの制御に基づいて、電界効果ト
ランジスタQ1のゲート電圧を制御することにより、電
界効果トランジスタQ1の出力電流を制御する。
は、抵抗R2を介して電界効果トランジスタQ1のゲー
トに接続され、バイポーラトランジスタQ2のコレクタ
には、抵抗R1を介して電圧V+が供給される。また、
バイポーラトランジスタQ2のベースには出力制御回路
1が接続され、電圧Voutは可変抵抗R7を介して出
力制御回路1に入力され、出力制御回路1は、この電圧
Voutに基づいてバイポーラトランジスタQ2のベー
ス電流を制御する。また、バイポーラトランジスタQ2
は、出力制御回路1からの制御に基づいて、電界効果ト
ランジスタQ1のゲート電圧を制御することにより、電
界効果トランジスタQ1の出力電流を制御する。
【0023】また、電界効果トランジスタQ1のソース
とバイポーラトランジスタQ2のベースとの間には、過
電流保護回路4が接続され、過電流保護回路4は、電界
効果トランジスタQ1のゲート電圧を一定値以下に制限
する。ここで、過電流保護回路4は、シャントレギュレ
ータSR1を備え、シャントレギュレータSR1のアノ
ードは、抵抗R4を介し電界効果トランジスタQ1のソ
ースに接続され、シャントレギュレータSR1のカソー
ドは、バイポーラトランジスタQ2のベースに接続され
ている。そして、シャントレギュレータSR1の検出端
子には、電界効果トランジスタQ1のソースとバイポー
ラトランジスタQ2のベースとの間の電圧を抵抗R5、
R6で分割した電圧が入力される。また、電界効果トラ
ンジスタQ1のソースとバイポーラトランジスタQ2の
ベースとの間には、保護用のダイオードD1が接続され
ている。
とバイポーラトランジスタQ2のベースとの間には、過
電流保護回路4が接続され、過電流保護回路4は、電界
効果トランジスタQ1のゲート電圧を一定値以下に制限
する。ここで、過電流保護回路4は、シャントレギュレ
ータSR1を備え、シャントレギュレータSR1のアノ
ードは、抵抗R4を介し電界効果トランジスタQ1のソ
ースに接続され、シャントレギュレータSR1のカソー
ドは、バイポーラトランジスタQ2のベースに接続され
ている。そして、シャントレギュレータSR1の検出端
子には、電界効果トランジスタQ1のソースとバイポー
ラトランジスタQ2のベースとの間の電圧を抵抗R5、
R6で分割した電圧が入力される。また、電界効果トラ
ンジスタQ1のソースとバイポーラトランジスタQ2の
ベースとの間には、保護用のダイオードD1が接続され
ている。
【0024】また、抵抗R4の電圧は過電流保護回路2
に入力され、過電流保護回路2は、この電圧に基づいて
スイッチング制御回路3を制御する。
に入力され、過電流保護回路2は、この電圧に基づいて
スイッチング制御回路3を制御する。
【0025】図2は、図1の回路の具体例を示す図であ
る。図2において、出力制御回路1は、オペアンプOP
1および抵抗R11、R12を備えている。そして、オ
ペアンプOP1では、電圧Voutを抵抗R7、R12
で分割した電圧と基準電圧Vr1とが比較され、この比
較結果に基づいてバイポーラトランジスタQ2のベース
電流が制御される。このベース電流の制御結果は、抵抗
R2を介して電界効果トランジスタQ1のゲート電圧に
変換され、このゲート電圧に基づいて電界効果トランジ
スタQ1を流れる電流が制御される。
る。図2において、出力制御回路1は、オペアンプOP
1および抵抗R11、R12を備えている。そして、オ
ペアンプOP1では、電圧Voutを抵抗R7、R12
で分割した電圧と基準電圧Vr1とが比較され、この比
較結果に基づいてバイポーラトランジスタQ2のベース
電流が制御される。このベース電流の制御結果は、抵抗
R2を介して電界効果トランジスタQ1のゲート電圧に
変換され、このゲート電圧に基づいて電界効果トランジ
スタQ1を流れる電流が制御される。
【0026】また、安定化電源におけるパルス負荷は過
電流保護回路4により検出され、シャントレギュレータ
SR1のアノード−検出端子間の電圧がしきい値Vthを
越えると、シャントレギュレータSR1のアノード−カ
ソード間がオン状態となり、電流の引き込みが行われ
る。このため、負荷に過電流が入力された場合において
も、電界効果トランジスタQ1のゲート電圧を一定値以
下に制限することが可能となり、サージ電流や出力ショ
ート時の過電流から電界効果トランジスタQ1を保護す
ることができる。
電流保護回路4により検出され、シャントレギュレータ
SR1のアノード−検出端子間の電圧がしきい値Vthを
越えると、シャントレギュレータSR1のアノード−カ
ソード間がオン状態となり、電流の引き込みが行われ
る。このため、負荷に過電流が入力された場合において
も、電界効果トランジスタQ1のゲート電圧を一定値以
下に制限することが可能となり、サージ電流や出力ショ
ート時の過電流から電界効果トランジスタQ1を保護す
ることができる。
【0027】図3は、図2の過電流保護回路4がある場
合とない場合の特性を比較して示す図である。図3
(a)において、過電流保護回路4がない場合、電界効
果トランジスタQ1のVGS−Id特性に従い、負荷電流
の増加に伴ってゲート電圧が上昇し、負荷電流を流せる
ように制御される。このため、図3(b)に示すよう
に、一定の出力電圧に対して、負荷電流の制限がかから
ない。
合とない場合の特性を比較して示す図である。図3
(a)において、過電流保護回路4がない場合、電界効
果トランジスタQ1のVGS−Id特性に従い、負荷電流
の増加に伴ってゲート電圧が上昇し、負荷電流を流せる
ように制御される。このため、図3(b)に示すよう
に、一定の出力電圧に対して、負荷電流の制限がかから
ない。
【0028】これに対し、過電流保護回路4がある場合
では、図3(a)に示すように、電界効果トランジスタ
Q1のゲート電圧が、シャントレギュレータSR1のし
きい値Vthに基づいて制限される。このため、図3
(b)に示すように、一定の出力電圧に対して負荷電流
に制限がかかり、電界効果トランジスタQ1を過電流か
ら保護することができる。
では、図3(a)に示すように、電界効果トランジスタ
Q1のゲート電圧が、シャントレギュレータSR1のし
きい値Vthに基づいて制限される。このため、図3
(b)に示すように、一定の出力電圧に対して負荷電流
に制限がかかり、電界効果トランジスタQ1を過電流か
ら保護することができる。
【0029】図2において、過電流保護回路2は、オペ
アンプOP2、OP3、抵抗R21〜R26およびキャ
パシタC1を備えている。ここで、オペアンプOP2お
よび抵抗R21〜R24は減算回路を構成し、抵抗R4
にかかる電圧はオペアンプOP2で検出される。そし
て、この検出結果は、抵抗R25とキャパシタC1で決
まる時定数に従って、オペアンプOP3の反転端子に入
力され、基準電圧Vr2と比較される。そして、オペア
ンプOP3の反転端子に入力された電圧が基準電圧Vr
2を越えると、オペアンプOP3からの出力信号が抵抗
R26を介して図1のスイッチング制御回路3に入力さ
れる。スイッチング制御回路3は、オペアンプOP3か
らの信号を受け取ると、安定化電源のメインのスイッチ
ングを停止させることにより、電界効果トランジスタQ
1を過電流から保護する。
アンプOP2、OP3、抵抗R21〜R26およびキャ
パシタC1を備えている。ここで、オペアンプOP2お
よび抵抗R21〜R24は減算回路を構成し、抵抗R4
にかかる電圧はオペアンプOP2で検出される。そし
て、この検出結果は、抵抗R25とキャパシタC1で決
まる時定数に従って、オペアンプOP3の反転端子に入
力され、基準電圧Vr2と比較される。そして、オペア
ンプOP3の反転端子に入力された電圧が基準電圧Vr
2を越えると、オペアンプOP3からの出力信号が抵抗
R26を介して図1のスイッチング制御回路3に入力さ
れる。スイッチング制御回路3は、オペアンプOP3か
らの信号を受け取ると、安定化電源のメインのスイッチ
ングを停止させることにより、電界効果トランジスタQ
1を過電流から保護する。
【0030】図4は、本発明の実施形態に係わる過電流
保護方法を説明する図である。図4(a)において、実
際の負荷特性におけるピーク電流がI1とすると、過電
流保護回路4により、パルス負荷の最大値をピーク電流
I1より大きく、かつ、過電流破壊を起こさない電流I
2に設定する。これにより、図4(b)に示すように、
電流の大きさがI3で、パルス幅がt4の短時間大電流
パルスが入力された場合においても、負荷電流の大きさ
をI2以下とすることが可能となり、実際のパルス負荷
時の動作に影響を与えることなく、電界効果トランジス
タQ1をサージ電流などから保護することができる。
保護方法を説明する図である。図4(a)において、実
際の負荷特性におけるピーク電流がI1とすると、過電
流保護回路4により、パルス負荷の最大値をピーク電流
I1より大きく、かつ、過電流破壊を起こさない電流I
2に設定する。これにより、図4(b)に示すように、
電流の大きさがI3で、パルス幅がt4の短時間大電流
パルスが入力された場合においても、負荷電流の大きさ
をI2以下とすることが可能となり、実際のパルス負荷
時の動作に影響を与えることなく、電界効果トランジス
タQ1をサージ電流などから保護することができる。
【0031】また、実際の負荷特性における定常電流の
大きさがI5、実際の負荷特性におけるパルス幅がt1
とすると、過電流保護回路2により、定常負荷時におけ
る電流の最大値を定常電流の大きさI5より大きく、か
つ、熱破壊を起こさない電流I4に設定するとともに、
電流制限がかかり始める時間をパルス幅t1より大き
く、かつ、熱破壊を起こさない時間t2に設定する。こ
れにより、図4(c)に示すように、電流の大きさがI
1で、パルス幅がt3の長時間パルスが入力された場合
においても、t2以降の時間には、負荷電流の大きさを
I4以下に制限することが可能となる。このため、実際
のパルス負荷時の動作に影響を与えることなく、電界効
果トランジスタQ1を熱破壊などから保護することが可
能となるとともに、電界効果トランジスタQ1が設置さ
れるヒートシンクの小型化を図り、電界効果トランジス
タQ1の定格に対するマージンを小さくすることが可能
となる。
大きさがI5、実際の負荷特性におけるパルス幅がt1
とすると、過電流保護回路2により、定常負荷時におけ
る電流の最大値を定常電流の大きさI5より大きく、か
つ、熱破壊を起こさない電流I4に設定するとともに、
電流制限がかかり始める時間をパルス幅t1より大き
く、かつ、熱破壊を起こさない時間t2に設定する。こ
れにより、図4(c)に示すように、電流の大きさがI
1で、パルス幅がt3の長時間パルスが入力された場合
においても、t2以降の時間には、負荷電流の大きさを
I4以下に制限することが可能となる。このため、実際
のパルス負荷時の動作に影響を与えることなく、電界効
果トランジスタQ1を熱破壊などから保護することが可
能となるとともに、電界効果トランジスタQ1が設置さ
れるヒートシンクの小型化を図り、電界効果トランジス
タQ1の定格に対するマージンを小さくすることが可能
となる。
【0032】図5は、本発明の第2実施形態に係わる過
電流保護回路が適用された安定化電源回路の概略構成を
示す図である。なお、この第2実施形態は、制御素子と
してバイポーラトランジスタを用いた場合に、パルス負
荷時の過電流制限と定常負荷時の過電流制限との双方を
行うようにしたものである。
電流保護回路が適用された安定化電源回路の概略構成を
示す図である。なお、この第2実施形態は、制御素子と
してバイポーラトランジスタを用いた場合に、パルス負
荷時の過電流制限と定常負荷時の過電流制限との双方を
行うようにしたものである。
【0033】図5において、バイポーラトランジスタQ
3のコレクタには電圧Vinが入力されるとともに、バ
イポーラトランジスタQ3のエミッタからは直列接続さ
れた抵抗R32、R33を介して電圧Voutが出力さ
れる。また、バイポーラトランジスタQ3のベース−エ
ミッタ間には、抵抗R31が接続されるとともに、バイ
ポーラトランジスタQ3のベースには、ダイオードD2
を介して出力制御過電流保護回路6が接続されている。
3のコレクタには電圧Vinが入力されるとともに、バ
イポーラトランジスタQ3のエミッタからは直列接続さ
れた抵抗R32、R33を介して電圧Voutが出力さ
れる。また、バイポーラトランジスタQ3のベース−エ
ミッタ間には、抵抗R31が接続されるとともに、バイ
ポーラトランジスタQ3のベースには、ダイオードD2
を介して出力制御過電流保護回路6が接続されている。
【0034】バイポーラトランジスタQ3のソース−ベ
ース間には、過電流保護回路5が接続され、過電流保護
回路5は、バイポーラトランジスタQ3のベース電流を
一定値以下に制限する。ここで、過電流保護回路5、シ
ャントレギュレータSR2を備え、シャントレギュレー
タSR2のアノードは、抵抗R32を介しバイポーラト
ランジスタQ3のエミッタに接続され、シャントレギュ
レータSR2のカソードは、ダイオードD2を介しバイ
ポーラトランジスタQ3のベースに接続されている。ま
た、シャントレギュレータSR2の検出端子は、バイポ
ーラトランジスタQ3のエミッタに接続され、シャント
レギュレータSR2の検出端子−カソード間には、保護
用のキャパシタC2が接続されている。
ース間には、過電流保護回路5が接続され、過電流保護
回路5は、バイポーラトランジスタQ3のベース電流を
一定値以下に制限する。ここで、過電流保護回路5、シ
ャントレギュレータSR2を備え、シャントレギュレー
タSR2のアノードは、抵抗R32を介しバイポーラト
ランジスタQ3のエミッタに接続され、シャントレギュ
レータSR2のカソードは、ダイオードD2を介しバイ
ポーラトランジスタQ3のベースに接続されている。ま
た、シャントレギュレータSR2の検出端子は、バイポ
ーラトランジスタQ3のエミッタに接続され、シャント
レギュレータSR2の検出端子−カソード間には、保護
用のキャパシタC2が接続されている。
【0035】また、電圧Voutは可変抵抗R34を介
して出力制御過電流保護回路6に入力されるとともに、
抵抗R33にかかる電圧は出力制御過電流保護回路6に
入力され、出力制御過電流保護回路6は、これらの電圧
に基づいてバイポーラトランジスタQ3のベース電流を
制御する。
して出力制御過電流保護回路6に入力されるとともに、
抵抗R33にかかる電圧は出力制御過電流保護回路6に
入力され、出力制御過電流保護回路6は、これらの電圧
に基づいてバイポーラトランジスタQ3のベース電流を
制御する。
【0036】図6は、図5の回路の具体例を示す図であ
る。図6において、図5の出力制御過電流保護回路6
は、出力制御回路6aおよび過電流保護回路6bを備え
ている。出力制御回路6aは、シャントレギュレータS
R3、フォトカプラPC2、バイポーラトランジスタQ
4および抵抗R51〜R57を備えている。電圧Vou
tは、シャントレギュレータSR3を介してフォトカプ
ラPC2に入力されるとともに、電圧Voutを抵抗R
34、R57で分割した電圧がシャントレギュレータS
R3のアノード−検出端子間に加えられる。フォトカプ
ラPC2は、電圧Voutに基づいてバイポーラトラン
ジスタQ4のベース電流を制御し、このバイポーラトラ
ンジスタQ4は、バイポーラトランジスタQ3のベース
電流を制御することにより、電圧Voutに安定化を行
う。
る。図6において、図5の出力制御過電流保護回路6
は、出力制御回路6aおよび過電流保護回路6bを備え
ている。出力制御回路6aは、シャントレギュレータS
R3、フォトカプラPC2、バイポーラトランジスタQ
4および抵抗R51〜R57を備えている。電圧Vou
tは、シャントレギュレータSR3を介してフォトカプ
ラPC2に入力されるとともに、電圧Voutを抵抗R
34、R57で分割した電圧がシャントレギュレータS
R3のアノード−検出端子間に加えられる。フォトカプ
ラPC2は、電圧Voutに基づいてバイポーラトラン
ジスタQ4のベース電流を制御し、このバイポーラトラ
ンジスタQ4は、バイポーラトランジスタQ3のベース
電流を制御することにより、電圧Voutに安定化を行
う。
【0037】また、安定化電源におけるパルス負荷は過
電流保護回路5により検出され、シャントレギュレータ
SR2のアノード−検出端子間の電圧がしきい値Vthを
越えると、シャントレギュレータSR2のアノード−カ
ソード間がオン状態となり、電流の引き込みが行われ
る。このため、負荷に過電流が入力された場合において
も、バイポーラトランジスタQ3のゲート電流を一定値
以下に制限することが可能となり、バイポーラトランジ
スタQ3をサージなどの過電流から保護することができ
る。
電流保護回路5により検出され、シャントレギュレータ
SR2のアノード−検出端子間の電圧がしきい値Vthを
越えると、シャントレギュレータSR2のアノード−カ
ソード間がオン状態となり、電流の引き込みが行われ
る。このため、負荷に過電流が入力された場合において
も、バイポーラトランジスタQ3のゲート電流を一定値
以下に制限することが可能となり、バイポーラトランジ
スタQ3をサージなどの過電流から保護することができ
る。
【0038】過電流保護回路6bはオペアンプOP4、
OP5、抵抗R41〜R47、キャパシタC3およびフ
ォトカプラPC1を備えている。ここで、オペアンプO
P4および抵抗R41〜R44は減算回路を構成し、抵
抗R33にかかる電圧は、オペアンプOP4で検出され
る。そして、この検出結果は、抵抗R45とキャパシタ
C3で決まる時定数に従って、オペアンプOP5の反転
端子に入力され、基準電圧Vr2と比較される。そし
て、オペアンプOP5の反転端子に入力された電圧が基
準電圧Vr2を越えると、オペアンプOP5からの出力
信号が抵抗R46を介してフォトカプラPC1に入力さ
れる。
OP5、抵抗R41〜R47、キャパシタC3およびフ
ォトカプラPC1を備えている。ここで、オペアンプO
P4および抵抗R41〜R44は減算回路を構成し、抵
抗R33にかかる電圧は、オペアンプOP4で検出され
る。そして、この検出結果は、抵抗R45とキャパシタ
C3で決まる時定数に従って、オペアンプOP5の反転
端子に入力され、基準電圧Vr2と比較される。そし
て、オペアンプOP5の反転端子に入力された電圧が基
準電圧Vr2を越えると、オペアンプOP5からの出力
信号が抵抗R46を介してフォトカプラPC1に入力さ
れる。
【0039】フォトカプラPC1の出力は、フォトカプ
ラPC2の出力と並列に接続され、フォトカプラPC1
は、オペアンプOP5からの出力信号に基づいてバイポ
ーラトランジスタQ4のベース電流を制御し、バイポー
ラトランジスタQ4は、バイポーラトランジスタQ3の
ベース電流を制御することにより、バイポーラトランジ
スタQ3に流れる負荷電流を制限する。
ラPC2の出力と並列に接続され、フォトカプラPC1
は、オペアンプOP5からの出力信号に基づいてバイポ
ーラトランジスタQ4のベース電流を制御し、バイポー
ラトランジスタQ4は、バイポーラトランジスタQ3の
ベース電流を制御することにより、バイポーラトランジ
スタQ3に流れる負荷電流を制限する。
【0040】ここで、図6の過電流保護回路5、6bに
ついても、図4と同様な方法により電流制限値や遅延時
間の設定が行われる。これにより、実際の負荷特性に影
響を与えることなく、大電流短時間パルス負荷や長時間
パルス負荷からバイポーラトランジスタQ3を保護する
ことができる。このため、サージ電流による破壊や熱的
破壊を防止することが可能となるとともに、バイポーラ
トランジスタQ3が設置されるヒートシンクの小型化を
図り、バイポーラトランジスタQ3の定格に対するマー
ジンを小さくすることができる。
ついても、図4と同様な方法により電流制限値や遅延時
間の設定が行われる。これにより、実際の負荷特性に影
響を与えることなく、大電流短時間パルス負荷や長時間
パルス負荷からバイポーラトランジスタQ3を保護する
ことができる。このため、サージ電流による破壊や熱的
破壊を防止することが可能となるとともに、バイポーラ
トランジスタQ3が設置されるヒートシンクの小型化を
図り、バイポーラトランジスタQ3の定格に対するマー
ジンを小さくすることができる。
【0041】なお、抵抗R32、R33は、過電流保護
回路5、6bで共有してもよく、例えば、過電流保護回
路6bの入力端子を抵抗R32の両端に接続してもよ
い。
回路5、6bで共有してもよく、例えば、過電流保護回
路6bの入力端子を抵抗R32の両端に接続してもよ
い。
【0042】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電界効果トランジスタにかかるゲート電圧を制限するこ
とが可能となり、安定化電源の制御素子が電界効果トラ
ンジスタの場合においても、安定化電源を過電流から保
護することができる。
電界効果トランジスタにかかるゲート電圧を制限するこ
とが可能となり、安定化電源の制御素子が電界効果トラ
ンジスタの場合においても、安定化電源を過電流から保
護することができる。
【図1】本発明の第1実施形態に係わる安定化電源回路
の概略構成を示す図である。
の概略構成を示す図である。
【図2】図1の回路の具体例を示す図である。
【図3】図2の過電流保護回路がある場合とない場合の
特性を比較して示す図である。
特性を比較して示す図である。
【図4】本発明の実施形態に係わる過電流保護方法を説
明する図である。
明する図である。
【図5】本発明の第2実施形態に係わる安定化電源回路
の概略構成を示す図である。
の概略構成を示す図である。
【図6】図5の回路の具体例を示す図である。
【図7】従来の安定化電源回路の概略構成を示す図であ
る。
る。
【図8】従来の過電流保護方法を説明する図である。
1、6a 出力制御回路 2、4、5、6b 過電流保護回路 3 スイッチング制御回路 6 出力制御過電流保護回路 Q1 電界効果トランジスタ Q2、Q3 バイポーラトランジスタ SR1〜SR3 シャントレギュレータ D1、D2 ダイオード R1〜R6、R11、R12、R21〜R26、R31
〜R33、R41〜R47、R51〜R57 抵抗 R7、R34 可変抵抗 OP1〜OP5 オペアンプ C1〜C3 キャパシタ PC1、PC2 フォトカプラ
〜R33、R41〜R47、R51〜R57 抵抗 R7、R34 可変抵抗 OP1〜OP5 オペアンプ C1〜C3 キャパシタ PC1、PC2 フォトカプラ
フロントページの続き Fターム(参考) 5G004 AA04 AB02 BA03 BA04 DA02 DC04 DC09 EA01 5H430 BB01 BB09 BB11 EE02 EE06 EE17 FF02 FF08 FF13 GG08 HH03 LA07 LA15 LA17 LB02
Claims (6)
- 【請求項1】 出力電圧の制御を行う電界効果トランジ
スタと、 前記出力電圧に基づいて前記電界効果トランジスタのゲ
ート電圧を制御する出力制御回路と、 前記電界効果トランジスタにかかるゲート電圧を一定値
以下に制限する第1の過電流保護回路とを備えることを
特徴とする安定化電源回路。 - 【請求項2】 前記電界効果トランジスタに流れる電流
を検出し、前記電流がある値以上の場合、所定の時定数
だけ遅れて前記電界効果トランジスタに流れる電流を制
限する第2の過電流保護回路を備えることを特徴とする
請求項1記載の安定化電源回路。 - 【請求項3】 出力電圧の制御を行うバイポーラトラン
ジスタと、 前記出力電圧に基づいて前記バイポーラトランジスタの
ベース電流を制御する出力制御回路と、 前記バイポーラトランジスタに流れるベース電流を一定
値以下に制限する第1の過電流保護回路と、 前記バイポーラトランジスタからの出力電流を検出し、
前記出力電流がある値以上の場合、所定の時定数だけ遅
れて前記バイポーラトランジスタに流れるベース電流を
制限する第2の過電流保護回路を備えることを特徴とす
る安定化電源回路。 - 【請求項4】 制御素子として電界効果トランジスタが
用いられた安定化電源の過電流保護方法において、 パルス負荷時における前記電界効果トランジスタにかか
るゲート電圧を一定値以下に制限することを特徴とする
過電流保護方法。 - 【請求項5】 定常負荷時における前記電界効果トラン
ジスタに流れる電流の大きさを、所定の時定数だけ遅れ
て一定値以下に制限することを特徴とする請求項4記載
の安定化電源回路。 - 【請求項6】 制御素子としてバイポーラトランジスタ
が用いられた安定化電源の過電流保護方法において、 パルス負荷時の過電流制限と定常負荷時の過電流制限と
の双方を行うことを特徴とする過電流保護方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000339118A JP2002149246A (ja) | 2000-11-07 | 2000-11-07 | 安定化電源回路および過電流保護方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000339118A JP2002149246A (ja) | 2000-11-07 | 2000-11-07 | 安定化電源回路および過電流保護方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002149246A true JP2002149246A (ja) | 2002-05-24 |
Family
ID=18814229
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000339118A Pending JP2002149246A (ja) | 2000-11-07 | 2000-11-07 | 安定化電源回路および過電流保護方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002149246A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009535004A (ja) * | 2006-04-21 | 2009-09-24 | エアバス・フランス | 半導体スイッチ安全デバイス |
| JP2015231299A (ja) * | 2014-06-05 | 2015-12-21 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 電源装置及び該電源装置を用いた前照灯装置及び該前照灯装置を用いた車両 |
| JP2016054625A (ja) * | 2014-09-04 | 2016-04-14 | 株式会社東海理化電機製作所 | 電流調整装置 |
| WO2024219310A1 (ja) * | 2023-04-19 | 2024-10-24 | 日置電機株式会社 | 電流制限回路 |
-
2000
- 2000-11-07 JP JP2000339118A patent/JP2002149246A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009535004A (ja) * | 2006-04-21 | 2009-09-24 | エアバス・フランス | 半導体スイッチ安全デバイス |
| JP2015231299A (ja) * | 2014-06-05 | 2015-12-21 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 電源装置及び該電源装置を用いた前照灯装置及び該前照灯装置を用いた車両 |
| JP2016054625A (ja) * | 2014-09-04 | 2016-04-14 | 株式会社東海理化電機製作所 | 電流調整装置 |
| WO2024219310A1 (ja) * | 2023-04-19 | 2024-10-24 | 日置電機株式会社 | 電流制限回路 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050318 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071009 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080311 |