JP2002199574A - 過電流保護回路および過電流保護方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電源装置の電力あるいは負荷容量が大きい場
合であっても、異常時には、可能な限り早くその異常を
検知することにより、後段の負荷に流れ込む電流を極力
減らすことができる過電流保護装置を提供する。 【解決手段】 主電源回路２と、主電源回路２の電圧を
出力するよりも先に副電源電圧を出力する副電源回路３
とを備える電源装置に用いられる過電流保護回路４であ
って、副電源電圧から参照電圧値を立ち上げる時の立ち
上げ特性と、主電源電圧値Ｖｏｕｔの立ち上げ特性を利
用して、主電源電圧値Ｖｏｕｔが立ち上がる時にも参照
電圧値以下である場合を検出できるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、商用電源の交流電
圧を負荷である後段回路用の電圧に変換して出力する電
源装置に用いられる過電流保護回路に関し、特に、出力
電圧の値が参照電圧の値以下である場合に過電流が流れ
ていると判断して電源回路の出力を遮断する過電流保護
回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】商用電源の交流電圧を負荷である後段回
路用の電圧に変換して出力する電源装置に用いられる従
来の過電流保護回路は、固定値の参照電圧値を用いてお
り、出力電圧の値がその参照電圧値以下である場合に、
過電流が流れていると判断して電源回路の出力を遮断し
ていた。

【０００３】図７は、電源装置および従来の過電流保護
回路の構成を示すブロック図である。

【０００４】図７に示した電源装置において、１は、商
用電源から入力される交流電圧を直流電圧に整流して出
力する交流／直流変換回路である。２は、交流／直流変
換回路１から出力された直流電圧を、後段に配置される
負荷５（後述）用の規定値の主電源電圧に変換して出力
する主電源回路である。３は、主電源回路２の電圧を出
力するよりも先に、交流／直流変換回路１から出力され
る直流電圧を、主電源回路２から負荷５に出力される主
電源電圧値Ｖｏｕｔの制御回路（一定値に制御する）に
電源電圧を供給するための規定値の副電源電圧ＳＶｃｃ
に変換して出力する副電源回路である。５は、電源装置
から電力供給を受ける負荷（回路）である。６は、副電
源回路３から副電源電圧ＳＶｃｃの供給を受けて主電源
電圧値Ｖｏｕｔを固定値である参照電圧値Ｖｒｅｆと比
較し、その主電源電圧値Ｖｏｕｔが参照電圧値Ｖｒｅｆ
以下である場合を検出して、その場合には主電源回路２
の出力である主電源電圧値Ｖｏｕｔを遮断する過電流保
護回路である。

【０００５】主電源回路２は、無効電力を減少させる力
率改善回路１１と、負荷５に対して適した直流電圧を供
給するために直流／直流変換するＤＣ／ＤＣ変換回路１
２を有している。

【０００６】過電流保護回路６は、主電源電圧値Ｖｏｕ
ｔが入力されて参照値Ｖｒｅｆと比較されることによ
り、主電源電圧値Ｖｏｕｔが電圧が参照電圧値Ｖｒｅｆ
未満になる場合を検出する低電圧検出回路２３と、主電
源回路２中のＤＣ／ＤＣ変換回路１２の出力を遮断する
遮断回路を有している。また、低電圧検出回路２３は、
さらに、主電源回路２のオン信号を受けてから主電源電
圧値Ｖｏｕｔが立ち上がり終わるまで主電源電圧値Ｖｏ
ｕｔと参照電圧値Ｖｒｅｆとの比較を遅延させる遅延回
路２４と、参照電圧値Ｖｒｅｆを格納する参照値記憶部
２５とを有している。なお、本従来例では参照電圧値Ｖ
ｒｅｆを参照値記憶部２５に記憶させているが、この電
圧を単なる電圧値として出力させるように回路を構成す
る場合もある。

【０００７】次に、過電流保護回路６の動作について、
図７と共に図８の電源装置の出力特性図を用いて説明す
る。図８（ａ）が主電源電圧Ｖｏｕｔが正常に立ち上が
る場合のカーブを示し、図８（ｂ）が異常時のカーブで
ある。また、Ｖｓは、主電源電圧Ｖｏｕｔの規定値であ
り、主電源電圧Ｖｏｕｔが正常に立ち上がった場合に
は、例えば、図８（ａ）のハッチング部分のように、規
定値Ｖｓ＋／−５％の範囲に収まることになる。参照電
圧値Ｖｒｅｆは、例えば、規定値Ｖｓ−５％よりも下側
で、安全係数や部品等のばらつき等を考慮して、それ以
下の電圧が確実に異常と判断できる値に設定する。

【０００８】交流／直流変換回路１から出力された直流
電圧は、主電源回路２と副電源回路３に供給される。ま
ず、副電源回路３が立ち上がり、副電源電圧ＳＶｃｃを
主電源回路２に供給すると共に、副電源電圧ＳＶｃｃを
過電流保護回路６に供給する。

【０００９】すると、過電流保護回路６内の低電圧検出
回路２３および遮断回路２２に電力が供給されて各回路
がオンし、次いで、主電源回路２がオンしてそのオン信
号を過電流保護回路６の低電圧検出回路２３内の遅延回
路２４に出力する。主電源回路２では、供給された電力
に対し、力率改善回路１１により力率を改善し、ＤＣ／
ＤＣ変換回路１２で負荷５に適した電圧に変換して主電
源電圧Ｖｏｕｔを出力する。

【００１０】過電流保護回路６は、主電源回路２のオン
信号を受信して、そのオン信号を遅延回路２４により、
図８（ａ）に示したように、正常時の主電源電圧値Ｖｏ
ｕｔのオン時刻（０）から立ち上がり終わったと判断さ
れる時刻Ｔ１までの時間ｔ１分だけ遅延させた後に、主
電源電圧Ｖｏｕｔと参照値記憶部２５から読み出された
参照電圧値Ｖｒｅｆとを比較する。その比較結果が、図
８（ｂ）に示したように、主電源電圧Ｖｏｕｔが参照電
圧値Ｖｒｅｆ未満となった場合には、遮断回路２２に低
電圧検出信号Ｖｍを出力する。低電圧検出信号Ｖｍを受
信した遮断回路２２は、主電源回路２内のＤＣ／ＤＣ変
換回路１２に遮断信号Ｖｎを出力する。

【００１１】このように、従来の過電流保護回路６は、
主電源電圧Ｖｏｕｔが立ち上がり初めてから、正常時の
主電源電圧値Ｖｏｕｔが立ち上がったと判断される時間
ｔ１分だけ後に固定値の参照電圧値Ｖｒｅｆと比較し
て、主電源電圧値Ｖｏｕｔが参照電圧値Ｖｒｅｆ未満で
ある場合には、過電流が流れていると判断して、主電源
回路２を遮断することができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の過電流保護回路６では、図８（ｂ）に示したよ
うに主電源電圧値Ｖｏｕｔが異常時に、時間ｔ１分だけ
は過電流が流れることになる。この異常時の場合には、
図９の主電源回路の電圧−電流特性図に示したように、
規定の電流Ｉｓよりも相当に大きい電流が負荷５に流れ
込むことになる。すると、負荷５に用いられている各素
子には、規定値以上の電流が流れ込むことから各素子は
発熱し、発熱による温度上昇が耐熱温度を超えた場合に
は素子がダメージを受けてしまうという問題がある。ま
た、各素子に発熱による温度上昇がさらに進んでしまう
と、各素子が発煙したり発火する可能性がある。

【００１３】このような問題は、電源装置で発生される
電力の容量が大きくなるほど、あるいは、逆に考えて負
荷容量が大きくなるほど、異常時に大きな電流が負荷５
に流れ込むので、素子がダメージを受ける可能性や発煙
や発火の可能性が大きくなる。

【００１４】ところが、電源装置の電力を大きくした
り、負荷容量を大きくすると、主電源電圧値Ｖｏｕｔを
立ち上げるための時間も増加するので、過電流保護回路
６が主電源電圧Ｖｏｕｔを遮断するまでの遅延時間ｔ１
も増加する。従って、電源装置の電力、あるいは、負荷
容量が大きくなればなるほど、素子がダメージを受ける
可能性や発煙や発火の可能性が大きくなることになる。

【００１５】本発明は、上述した如き従来の問題を解決
するためになされたものであって、電源装置の電力、あ
るいは、負荷容量が大きい場合であっても、異常時に
は、可能な限り早くその異常を検知することにより、後
段の負荷中の各素子の温度上昇を抑えて、各素子が受け
るダメージを減らすことができる過電流保護装置を提供
することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、請求項１に記載した本発明の過電流保護回路は、商
用電源の交流電圧を直流電圧に変換して出力する交流／
直流変換回路と、交流／直流変換回路から供給される直
流電圧を負荷である後段回路用の規定値の主電源電圧に
変換して出力する主電源回路と、主電源回路の電圧を出
力するよりも先に記交流／直流変換回路から供給される
直流電圧を主電源回路から負荷に出力される主電源電圧
値を一定に制御するための規定値の副電源電圧に変換し
て出力する副電源回路とを備える電源装置に用いられ、
副電源電圧の供給を受けて、主電源電圧値を所定の参照
電圧値と比較し、該主電源電圧値が参照電圧値以下であ
る場合を検出する低電圧検出回路を備えて、該低電圧検
出回路の出力により主電源回路の出力を遮断する過電流
保護回路であって、低電圧検出回路は、立ち上げ時の参
照電圧値および立ち上げ時の主電源電圧値を利用して、
主電源電圧値が参照電圧値以下である場合を検出するこ
とを特徴とする。

【００１７】また、請求項２の本発明は、請求項１に記
載の過電流保護装置において、低電圧検出回路は、立ち
上げ時の参照電圧を、副電源電圧を切り替え手段でオン
させることにより生成することを特徴とする。

【００１８】また、請求項３の本発明は、請求項２に記
載の過電流保護装置において、低電圧検出回路は、立ち
上げ時の参照電圧を、主電源回路のオン信号を遅延手段
で遅延させたタイミングで、副電源電圧をオンさせるこ
とにより生成することを特徴とする。

【００１９】また、請求項４の本発明は、請求項３に記
載の過電流保護装置において、低電圧検出回路は、参照
電圧を遅延手段で遅延させてからオンするタイミング
を、主電源回路の出力がオンされてから立ち上げ終わる
時間までの間で設定することを特徴とする。

【００２０】また、請求項５の本発明は、請求項３また
４に記載の過電流保護装置において、低電圧検出回路
は、参照電圧を遅延手段で遅延させてからオンするタイ
ミングを、正常に立ち上がる時の主電源回路の出力を立
ち上げ時の参照電圧値が上回らないように設定すること
を特徴とする。

【００２１】また、請求項６の本発明は、請求項５に記
載の過電流保護装置において、低電圧検出回路は、参照
電圧を遅延手段で遅延させてからオンするタイミング
を、遅延時間が最も少なくなるように設定することを特
徴とする。

【００２２】また、請求項７の本発明は、請求項３〜６
の何れかに記載の過電流保護装置において、遅延手段
は、コンデンサであり、その充電時間により遅延時間を
設定することを特徴とする。

【００２３】また、請求項８の本発明は、請求項２〜７
の何れかに記載の過電流保護装置において、低電圧検出
回路は、参照電圧の立ち上がりカーブを設定するため
に、切り替え手段の後段にコンデンサを配置することを
特徴とする。

【００２４】また、請求項９に記載の本発明の過電流保
護方法は、商用電源の交流電圧を直流電圧に変換して出
力する交流／直流変換回路と、交流／直流変換回路から
供給される直流電圧を、負荷である後段回路用の規定値
の主電源電圧に変換して出力する主電源回路と、主電源
回路の電圧を出力するよりも先に、交流／直流変換回路
から供給される直流電圧を、主電源回路から負荷に出力
される主電源電圧値を一定に制御するための規定値の副
電源電圧に変換して出力する副電源回路とを備える電源
装置を過電流から保護するために、副電源電圧の供給を
受けて、主電源電圧値を所定の参照電圧値と比較し、該
主電源電圧値が参照電圧値以下である場合を検出して主
電源回路の出力を遮断する過電流保護方法であって、副
電源回路がオンされて副電源電圧が立ち上がるステップ
と、主電源回路のオン信号を受信するステップと、主電
源回路のオン信号に基づいて参照電圧をオンさせるステ
ップと、立ち上げ時の主電源電圧が立ち上げ時の参照電
圧以上であるか否かを検出するステップと、立ち上げ時
の主電源電圧が立ち上げ時の参照電圧未満になった場合
に主電源電圧の出力を遮断するステップとを少なくとも
有することを特徴とする。

【００２５】また、請求項１０の本発明は、請求項９に
記載の過電流保護方法において、参照電圧の立ち上がり
後の規定値は、主電源回路の出力電圧の立ち上がり後の
電圧変動範囲の最小値よりも小さい一定値に設定される
ことを特徴とする。

【００２６】また、請求項１１の本発明は、請求項１０
に記載の過電流保護方法において、主電源回路のオン信
号に基づいて参照電圧をオンさせるステップでは、主電
源回路のオン信号に基づいて所定時間だけ遅延させたタ
イミングで参照電圧をオンさせることを特徴とする。

【００２７】また、請求項１２の本発明は、請求項１１
に記載の過電流保護方法において、主電源回路のオン信
号に基づいて参照電圧をオンさせるステップでは、遅延
させる際に用いられる所定時間が、主電源回路の出力が
オンされてから立ち上げ終わる時間までの間で設定され
ることを特徴とする。

【００２８】また、請求項１３の本発明は、請求項１１
また１２に記載の過電流保護方法において、主電源回路
のオン信号に基づいて参照電圧をオンさせるステップで
は、遅延させる際に用いられる所定時間が、正常な立ち
上げ時の主電源回路の出力を立ち上げる時の参照電圧値
が上回らないように設定されることを特徴とする。

【００２９】また、請求項１４の本発明は、請求項１３
に記載の過電流保護方法において、主電源回路のオン信
号に基づいて参照電圧をオンさせるステップでは、遅延
させる際に用いられる所定時間が最少となる時間に設定
されることを特徴とする。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示した実施形態
に基づいて説明する。

【００３１】図１は、本発明の第１の実施形態の過電流
保護回路の構成を電源装置と共に示すブロック図であ
る。なお、図１中では、図７に示した従来の過電流保護
装置と同じ機能を有する部分については同じ符号を付与
し、重複する説明を省略する。

【００３２】図１の過電流保護回路４が、図７の過電流
保護回路６と主に異なる点は、構成上では、本実施形態
の低電圧検出回路２１と従来の低電圧検出回路２３の内
部構成が違う点であり、動作上では、参照電圧Ｖｒｅｆ
として立ち上がり終わった固定値部分のみではなく立ち
上がり途中の部分も用いる点と、副電源電圧から立ち上
がる参照電圧を生成する点と、遅延時間の定義方法およ
び使用方法が異なる点と、従来のように主電源電圧Ｖｏ
ｕｔが立ち上がった後ばかりでなく立ち上がる最中にも
主電源回路を遮断するための信号を遮断回路２２に出力
できる点である。

【００３３】まず、本実施形態の低電圧検出回路２１の
内部構成について、その内部構成を示す図２を用いて説
明する。

【００３４】図２に示したように、低電圧検出回路２１
には、副電源回路３からの直流電圧である副電源電圧Ｓ
Ｖｃｃが供給されている。この副電源電圧ＳＶｃｃは、
上記したように主電源回路２を制御する必要があるため
に、例えば、図３に示したように主電源回路２より先に
立ち上がっている。図７に示した従来の過電流保護回路
６では、この副電源電圧ＳＶｃｃを、文字通り過電流保
護回路６の内部回路を動作させるための電源として用い
るのみであったが、本実施形態では、主電源電圧Ｖｏｕ
ｔが立ち上がる時の参照電圧Ｖｒｅｆを得るために、副
電源電圧ＳＶｃｃを切り替え手段（後述するＱ１）でオ
ンさせて投入する時の立ち上がり特性カーブを利用して
いる。

【００３５】また、低電圧検出回路２１は、主電源回路
２から主電源回路２がオンしたという事を示すオン信号
Ｖｐが入力される。従来の過電流保護回路６では、この
オン信号Ｖｐは、電圧検出処理を実行するまでの遅延時
間ｔ１を得るための計時開始信号として用いられてい
た。すなわち、従来の過電流保護回路６では、オン信号
Ｖｐを主電源電圧Ｖｏｕｔの立ち上がりを無視するため
に用いていた。本実施形態では、このオン信号Ｖｐを、
主電源電圧Ｖｏｕｔの立ち上がりに合わせて参照電圧Ｖ
ｒｅｆを立ち上げるために用いている。また、主電源電
圧Ｖｏｕｔの立ち上がりカーブと参照電圧Ｖｒｅｆの立
ち上がりカーブの立ち上がる速度の違いを考慮して、オ
ン信号Ｖｐを、主電源電圧Ｖｏｕｔの立ち上がり開始か
ら極めて短時間だけ遅延させてから参照電圧Ｖｒｅｆを
立ち上がらせるための計時開始信号として用いられる。

【００３６】図２において、トランジスタＴｒ１は、オ
ン信号Ｖｐが入力することによりオンされるスイッチン
グ用のトランジスタである。抵抗Ｒ１は、電圧調整用の
抵抗であり、コンデンサＣ１は、後述する参照電圧Ｖｒ
ｅｆの立ち上がりを、主電源電圧Ｖｏｕｔの立ち上がり
開始から極めて短時間だけ遅延させてから立ち上がらせ
るための充電時間を有するコンデンサである。抵抗Ｒ２
は、トランジスタＴｒ１がオフになった時に切り替え手
段である後述するＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）の
Ｑ１のゲート電圧をプルダウンすることによりＴｒ１が
オフの時にＱ１をオフさせるためのものである。また、
抵抗Ｒ２は、抵抗Ｒ１と共に分圧抵抗となりＱ１のゲー
ト入力電圧を決定している。

【００３７】抵抗Ｒ３およびＲ４は、副電源電圧ＳＶｃ
ｃを分圧することにより比較器ＣＯＭＰ１の入力に適切
な電圧レベルとする抵抗である。Ｑ１は、参照電圧Ｖｒ
ｅｆをオンさせるためのスイッチング用のＦＥＴで、Ｃ
１で遅延されたＴｒ１のオン信号がＱ１のゲートに入力
されると、参照信号Ｖｒｅｆが立ち上がり始める。参照
信号Ｖｒｅｆは、コンデンサＣ２に充電されながら立ち
上がるため、その立ち上がりカーブはコンデンサＣ２に
より制御することができる。このようにして、立ち上が
った参照電圧Ｖｒｅｆが比較器ＣＯＭＰ１の一方の入力
端子（例えば、反転入力端子）に入力される。抵抗Ｒ３
およびＲ４により決定される参照電圧Ｖｒｅｆの立ち上
がり後の規定値は、主電源回路の出力電圧の立ち上がり
後の電圧変動範囲の最小値よりも小さい一定の値に設定
される。

【００３８】抵抗Ｒ５およびＲ６は、例えば、５Ｖある
いは１２Ｖ等まで立ち上がる主電源回路２の出力である
主電源電圧Ｖｏｕｔを分圧することにより比較器ＣＯＭ
Ｐ１の入力に適切な電圧レベルとする抵抗である。この
主電源電圧Ｖｏｕｔの分圧成分は、比較器ＣＯＭＰ１の
他方の入力端子（例えば、非反転入力端子）に入力され
る。

【００３９】比較器ＣＯＭＰ１は、主電源電圧Ｖｏｕｔ
の分圧成分と、副電源電圧ＳＶｃｃの分圧成分である参
照電圧Ｖｒｅｆとを比較して、主電源電圧Ｖｏｕｔの分
圧成分が参照電圧Ｖｒｅｆ未満となった場合に、低電圧
検出信号Ｖａを遮断回路２２に出力する。この低電圧検
出信号Ｖａを受けた図１の遮断回路２２は、主電源回路
２のＤＣ／ＤＣ変換回路１２に遮断信号Ｖｂを出力して
主電源電圧Ｖｏｕｔの出力を停止させる。

【００４０】次に、上記の低電圧検出回路２１の処理
を、処理時間の点で説明するために、時間の経過に対応
して立ち上がる各電圧を示す図４を用いる。なお、図４
（ａ）、（ｂ）では、オン信号Ｖｐにより参照電圧Ｖｒ
ｅｆが立ち上がる。また、上記したように、参照電圧Ｖ
ｒｅｆの立ち上がりカーブはコンデンサＣ２の定数を選
択することにより調整可能であるので、参照電圧Ｖｒｅ
ｆの立ち上がりカーブが主電源電圧Ｖｏｕｔの立ち上が
りカーブの下側に来るように設定する。

【００４１】図４（ａ）は、主電源電圧Ｖｏｕｔが正常
である場合、すなわち、過電流が流れていないと判断で
きる場合であるので、オン信号Ｖｐと同時に立ち上がり
始める主電源電圧Ｖｏｕｔと共に、参照電圧Ｖｒｅｆは
立ち上がる。

【００４２】この図４（ａ）の場合には、参照電圧Ｖｒ
ｅｆ（１）の立ち上がりカーブは、設定されたとおり、
常時、主電源電圧Ｖｏｕｔの立ち上がりカーブよりも下
側に来る。従って、比較器ＣＯＭＰ１は、低電圧検出信
号Ｖａを遮断回路２２に出力しないことになり、この場
合、後段の遮断回路２２は動作しないことになる。

【００４３】また、図４（ｂ）の場合には、主電源電圧
Ｖｏｕｔが異常である場合、すなわち、過電流が流れて
いると判断できる場合であるので、オン信号Ｖｐと同時
に立ち上がり始める主電源電圧Ｖｏｕｔは、時刻Ｔ２、
すなわち、主電源電圧Ｖｏｕｔがオンされてから時間ｔ
２が経過した時点で参照電圧Ｖｒｅｆ（１）を横切る。
その結果、主電源電圧Ｖｏｕｔは、参照電圧Ｖｒｅｆ
（１）未満の値となる。

【００４４】この図４（ｂ）の場合には、主電源電圧Ｖ
ｏｕｔの立ち上がりカーブが参照電圧Ｖｒｅｆ（１）の
立ち上がりカーブよりも下側に来た時点で、比較器ＣＯ
ＭＰ１が、低電圧検出信号Ｖａを遮断回路２２に出力す
ることになる。従って、この場合、オン信号Ｖｐから時
間ｔ２が経過した時点で過電流保護回路４が動作するこ
とになる。

【００４５】本実施形態の遮断までの時間ｔ２を、従来
の遮断までの時間ｔ１と比較すると、その差時間ｔ３分
の違いがあり、従来の過電流検出回路６では、この差時
間ｔ３分だけ後段の回路（負荷５）に過電流が流れてダ
メージを与えていたが、本実施形態では、主電源電圧Ｖ
ｏｕｔの立ち上がり中に、参照電圧Ｖｒｅｆ（１）未満
となるとすぐに（最小時間で）出力を遮断できるので、
後段の回路に与えるダメージを差時間ｔ３分だけ減らす
ことができる。

【００４６】特に、異常時には瞬間的に大電流が立ち上
がってしまうような容量の大きい電源装置においては、
遅延時間ｔ１のわずかな時間の間に流れる過電流によ
り、後段の負荷回路等に致命的なダメージを与えてしま
う可能性もあるので、本実施形態のように、主電源電圧
Ｖｏｕｔの立ち上がり中に異常電圧を検出したら遮断で
きる回路は極めて有効となる。

【００４７】このように本実施形態では、大電流が立ち
上がる可能性のある電源装置のように電力あるいは負荷
容量が大きい場合であっても、異常時には、後段の負荷
に流れ込む電流を減らして最小の時間で遮断することが
できるので、後段に設けられた負荷中の各素子の温度上
昇を抑えることができ、また、各素子が受けるダメージ
を減らすことができる。

【００４８】ところで、上記した第１の実施形態では、
オン信号Ｖｐによりすぐに参照電圧Ｖｒｅｆ（１）をオ
ンして立ち上げるようにしたが、実際に回路を設計する
上では、主電源電圧Ｖｏｕｔおよび参照電圧Ｖｒｅｆ
（１）共に、オンされてから立ち上がる当初は、スイッ
チングノイズや負荷の影響等により、設定されたとおり
の電圧が得られない場合がある。すなわち、オンされて
から立ち上がる当初は、主電源電圧Ｖｏｕｔが参照電圧
Ｖｒｅｆ（１）よりも上に来ない場合が考えられる。

【００４９】その場合、主電源電圧Ｖｏｕｔの立ち上げ
当初は、主電源電圧Ｖｏｕｔが正常に立ち上がっている
か異常であるかが判別できないことになる。ところが、
過電流が発生する異常状態は、主電源電圧Ｖｏｕｔの立
ち上げ当初にも発生するので、その立ち上げ当初であっ
ても異常であるか否かの低電圧状態を判別できる過電流
保護回路が望まれる。

【００５０】また、主電源電圧Ｖｏｕｔの立ち上げ当初
に過電流が発生する場合には、瞬間的に大電流が立ち上
がっていると判断でき、また、過電流は、流れる時間が
多くなればなるほど、後段の負荷５に与えるダメージが
大きくなり、発煙や発火等の可能性も大きくなることか
ら、主電源電圧Ｖｏｕｔの立ち上げ当初から、なるべく
速やかに異常であるか否かの低電圧状態を判別して主電
源電圧Ｖｏｕｔを遮断できる過電流保護回路が望まれ
る。

【００５１】また、コンデンサＣ２の定数によっては、
主電源電圧Ｖｏｕｔの立ち上がりカーブよりも、参照電
圧Ｖｒｅｆの立ち上がりカーブの方が急激に立ち上がる
カーブとなり、主電源電圧Ｖｏｕｔと参照電圧Ｖｒｅｆ
とを同時に立ち上げ始めると、主電源電圧Ｖｏｕｔが参
照電圧Ｖｒｅｆ（１）よりも上に来なくなってしまう場
合が考えられる。

【００５２】そこで、以下に示す第２の実施形態では、
オン信号Ｖｐから参照電圧Ｖｒｅｆが出力され始めるま
での時間をわずかに遅延させて、正常時であれば主電源
電圧Ｖｏｕｔが参照電圧Ｖｒｅｆよりも確実に上に来る
タイミングから、参照電圧Ｖｒｅｆを立ち上げるように
する。

【００５３】第２の実施形態の低電圧検出回路２１の処
理を、処理時間の点で説明するために図５の時間と電圧
を対比する図を用いる。なお、図５（ａ）、（ｂ）で
は、図４（ａ）、（ｂ）とは異なりオン信号Ｖｐからわ
ずかな遅延時間ｔｄ後に参照電圧Ｖｒｅｆ（２）が立ち
上がり始める。そのため、、参照電圧Ｖｒｅｆ（２）の
立ち上がりカーブは、主電源電圧Ｖｏｕｔの立ち上がり
カーブよりも急激に立ち上がっていても、主電源電圧Ｖ
ｏｕｔの立ち上がりカーブと交わらないようにすること
ができる。これにより、コンデンサＣ２の定数を選択す
る際の選択範囲の自由度が増大する。

【００５４】また、第２の実施形態の構成は、図２に示
した第１の実施形態と同様であるが、低電圧検出回路２
１のコンデンサＣ１の定数の選び方が異なる。具体的に
は、図２の低電圧検出回路２１中のコンデンサＣ１の定
数を選択することにより、Ｑ１のゲート電圧がオン状態
に達するまでの時間を変えて、オン信号Ｖｐの受信タイ
ミング（０）から参照電圧Ｖｒｅｆ（２）が出力され始
めるタイミング（Ｔｄ）までの時間ｔｄを調整する。

【００５５】このコンデンサＣ１の定数を適切に選択す
ることにより、主電源電圧Ｖｏｕｔの立ち上げ当初も、
異常であるか否かの低電圧状態を判別でき、過電流が後
段の回路に流れる時間を低減させることができ、参照電
圧Ｖｒｅｆの立ち上がりカーブが急である場合にも主電
源電圧Ｖｏｕｔを参照電圧Ｖｒｅｆよりも上にすること
ができる。

【００５６】図５（ａ）は、主電源電圧Ｖｏｕｔが正常
である場合、すなわち、過電流が流れていないと判断で
きる場合であるので、オン信号Ｖｐと同時に立ち上がり
始める主電源電圧Ｖｏｕｔの発生開始から遅延時間ｔｄ
が経過してから、参照電圧Ｖｒｅｆ（２）が立ち上がっ
ていく。

【００５７】この図５（ａ）の場合には、参照電圧Ｖｒ
ｅｆ（２）の立ち上がりカーブは、主電源電圧Ｖｏｕｔ
の立ち上がり開始時のノイズや負荷の影響による変動が
有る無しに関わらず、また、参照電圧Ｖｒｅｆ（２）の
立ち上がりカーブの変動に関わらず、常時、主電源電圧
Ｖｏｕｔの立ち上がりカーブよりも上側に来る。従っ
て、比較器ＣＯＭＰ１は、低電圧検出信号Ｖａを遮断回
路２２に出力しないことになり、この場合、後段の遮断
回路２２は動作しないことになる。

【００５８】また、図５（ｂ）の場合には、主電源電圧
Ｖｏｕｔが異常である場合、すなわち、過電流が流れて
いると判断できる場合であるので、オン信号Ｖｐと同時
に立ち上がり始める主電源電圧Ｖｏｕｔは、時刻Ｔ
２’、すなわち、主電源電圧Ｖｏｕｔがオンされてから
時間ｔ２’が経過した時点で参照電圧Ｖｒｅｆ（２）を
横切る。その結果、主電源電圧Ｖｏｕｔは、参照電圧Ｖ
ｒｅｆ（２）未満の値となる。特に、図５（ｂ）の場合
のような瞬間的に大電流が立ち上がっている場合では、
なるべく速やかに主電源電圧Ｖｏｕｔを遮断する必要が
ある。

【００５９】この図５（ｂ）の場合にも、図４（ｂ）の
場合と同様に、主電源電圧Ｖｏｕｔの立ち上がりカーブ
が参照電圧Ｖｒｅｆ（２）の立ち上がりカーブよりも下
側に来た時点で、比較器ＣＯＭＰ１が、低電圧検出信号
Ｖａを遮断回路２２に出力することになる。従って、こ
の場合、オン信号Ｖｐから時間ｔ２’が経過した時点で
過電流保護回路４が動作することになる。

【００６０】しかしながら、図５（ｂ）に示したよう
に、遅延時間ｔｄと時間ｔ２’との差は少ないことか
ら、遅延時間ｔｄを適切な最小値に設定することによ
り、低電圧検出回路２１が低電圧検出信号Ｖａを出力す
るまでの時間ｔ２’も最小値にできることがわかる。す
なわち、図２のコンデンサＣ１の定数を適切に選択する
ことにより、主電源電圧Ｖｏｕｔの立ち上がり開始時の
ノイズや負荷の影響が有る無しに関わらず、また、参照
電圧Ｖｒｅｆ（２）の立ち上がりカーブの変動に関わら
ず、過電流保護回路４が過電流を検出して主電源電圧Ｖ
ｏｕｔを遮断するまでの時間を小さな値にすることがで
きる。

【００６１】本実施形態の動作は、図６のフローチャー
トに示したように実施される。

【００６２】まず、図１の副電源回路３がオンされて副
電源電圧ＳＶｃｃが一定になると（ステップＳ１）、副
電源回路３からは、副電源電圧ＳＶｃｃが主電源回路２
及び過電流保護回路４に供給される。その後、主電源回
路２の各回路が交流／直流変換回路１からの電力を受け
てオン状態となると、主電源回路２からは、オン信号Ｖ
ｐが出力され、過電流保護回路４内の低電圧検出回路２
１がそのオン信号Ｖｐを受信する（ステップＳ２）。

【００６３】低電圧検出回路２１では、オン信号Ｖｐを
受信することにより、図２のトランジスタＴｒ１がオン
されて、副電源電圧ＳＶｃｃが抵抗Ｒ１を介してコンデ
ンサＣ１に充電され始める。Ｃ１の定数により決定され
る所定の遅延時間ｔｄが経過するとコンデンサＣ１の電
圧が上昇してＱ１のゲートをオンさせる電圧となる。

【００６４】Ｑ１のゲートがオンされると、抵抗Ｒ３お
よびＲ４により分圧された副電源電圧ＳＶｃｃが、Ｑ１
から参照電圧Ｖｒｅｆ（２）として比較器ＣＯＭＰ１の
反転入力端子に出力され始める（ステップＳ４）。この
比較器ＣＯＭＰ１の反転入力端子への入力は、コンデン
サＣ２への充電電圧であるので立ち上がり特性を有して
いるが、上記したように主電源電圧Ｖｏｕｔの立ち上が
り特性になるべく近づけられる。一方、比較器ＣＯＭＰ
１の非反転入力端子には、主電源回路２から出力される
主電源電圧Ｖｏｕｔが抵抗Ｒ５およびＲ６により分圧さ
れて入力される。

【００６５】比較器ＣＯＭＰ１の各入力端子に電圧が入
力されると、比較器ＣＯＭＰ１では、主電源電圧Ｖｏｕ
ｔが参照電圧Ｖｒｅｆ（２）未満になったか否かを判断
する（ステップＳ５）。主電源電圧Ｖｏｕｔが参照電圧
Ｖｒｅｆ（２）未満になった場合（ステップＳ５：ＹＥ
Ｓ）には、比較器ＣＯＭＰ１は、低電圧検出信号Ｖａを
遮断回路２２に出力して、主電源電圧Ｖｏｕｔの出力を
遮断させる（ステップＳ６）。また、主電源電圧Ｖｏｕ
ｔが参照電圧Ｖｒｅｆ（２）未満にならない場合（ステ
ップＳ５：ＮＯ）には、主電源電圧Ｖｏｕｔおよび副電
源電圧ＳＶｃｃがオンされている限りステップＳ５およ
びＳ６の処理を繰り返し、主電源電圧Ｖｏｕｔと参照電
圧Ｖｒｅｆ（２）との比較を繰り返す。

【００６６】このように本実施形態では、第１の実施形
態と比較して、主電源電圧Ｖｏｕｔの立ち上がり開始時
のノイズや負荷の影響や、参照電圧Ｖｒｅｆ（２）の立
ち上がりカーブの変動に対応させるために、過電流を検
出するまでにわずかな遅延時間ｔｄが挿入されるが、遅
延時間ｔｄが終了した時刻Ｔｄ後に主電源電圧Ｖｏｕｔ
が遮断される時刻Ｔ２’までの時間（ｔ２’−ｔｄ）を
小さな値にできるので、特に、図５（ｂ）の場合のよう
な瞬間的に大電流が立ち上がっている場合では、主電源
電圧Ｖｏｕｔの立ち上がり開始時のノイズや負荷の影響
や、参照電圧Ｖｒｅｆ（２）の立ち上がりカーブの変動
に対応させた上で、速やかに主電源電圧Ｖｏｕｔを遮断
することができることになる。

【００６７】このように本実施形態では、大電流が立ち
上がる可能性のある電源装置のように電力あるいは負荷
容量が大きい場合ばかりでなく、電圧や素子の変動要素
が大きい場合であっても、異常時には、後段の負荷に流
れ込む電流を減らして最小の時間で遮断することができ
るので、後段に設けられた負荷中の各素子の温度上昇を
抑えることができ、また、各素子が受けるダメージを減
らすことができる。

【００６８】なお、上記した各実施形態では、主電源回
路２の構成要素として力率改善回路１１およびＤＣ／Ｄ
Ｃ変換回路１２を用いたものを利用して説明したが、本
発明の過電流保護回路４はこれに限られるものではな
く、例えば、力率改善回路１１やＤＣ／ＤＣ変換回路１
２を有していないスイッチング電源装置に用いても良
い。

【００６９】また、上記した各実施形態における低電圧
検出回路２１は、本発明を実施するために一般的に考え
て最も実現可能と考えられる例として示したものであ
り、例えば、同様な機能を他の素子により低電圧を検出
しても良く、また、低電圧検出回路２１内の一部の素子
を省略したものを用いても良い。

【００７０】

【発明の効果】上記のように本発明は、大電流が立ち上
がる可能性のある電源装置のように電力あるいは負荷容
量が大きい場合であっても、異常時には、後段の負荷に
流れ込む電流を最小の時間で遮断することができるの
で、後段に設けられた負荷中の各素子の温度上昇を抑え
ることができ、また、各素子が受けるダメージを減らす
ことができる。

【００７１】また、本発明は、大電流が立ち上がる可能
性のある電源装置のように電力あるいは負荷容量が大き
い場合であって、かつ、電圧や素子の変動要素が大きい
場合であっても、異常時には、後段の負荷に流れ込む電
流を最小の時間で遮断することができるので、実際の回
路設計で制限範囲がある場合であっても、その制限範囲
に合わせて後段に設けられた負荷中の各素子の温度上昇
を抑えることができ、また、各素子が受けるダメージを
減らすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態の過電流保護回路の
構成を電源装置と共に示すブロック図である。

【図２】 図１の低電圧検出回路の内部構成を示す図で
ある。

【図３】 主電源電圧と副電源電圧の相関特性を示す図
である。

【図４】 （ａ），（ｂ）は時間の経過に対応して立ち
上がる第１の実施形態の電圧を示す図である。

【図５】 （ａ），（ｂ）は時間の経過に対応して立ち
上がる第２の実施形態の電圧を示す図である。

【図６】 第２の実施形態の動作を示すフローチャート
である。

【図７】 電源装置および従来の過電流保護回路の構成
を示すブロック図である。

【図８】 （ａ），（ｂ）は時間の経過に対応して立ち
上がる従来の出力電圧を示す図である。

【図９】 主電源回路の電圧−電流特性図である。

【符号の説明】

１ 交流／直流変換回路、 ２ 主電源回路、 ３ 副
電源回路、 ４、６過電流保護回路、 ５ 負荷、 １
１ 力率改善回路、 １２ ＤＣ／ＤＣ変換回路、 ２
１、２３ 低電圧検出回路、 ２２ 遮断回路、 ２４
遅延回路、２５ 参照値記憶部、 Ｖｏｕｔ 主電源
電圧、 ＳＶｃｃ 副電源電圧、Ｖｐ （主電源回路
の）オン信号、 Ｖａ、Ｖｍ 低電圧検出信号、 Ｖ
ｂ、Ｖｎ 遮断信号、 Ｖｒｅｆ、Ｖｒｅｆ（１）、Ｖ
ｒｅｆ（２） 参照電圧、 Ｔｒ１ トランジスタ、
Ｑ１ ＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）、 Ｒ１〜Ｒ
６ 抵抗、 Ｃ１〜Ｃ２ コンデンサ、 ＣＯＭＰ１
比較器、 ｔ１、ｔｄ遅延時間、 ｔ２ 遮断時間、
ｔ３ 差時間。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G035 AA15 AB08 AC01 AC16 AD02 AD03 AD10 AD11 AD13 AD23 AD44 AD56 AD58 AD61 5G004 AA05 AB02 BA03 BA04 DC02 DC04 EA01 FA01 5H730 AA20 AS01 CC04 FD01 XX03 XX15 XX23 XX33 XX42

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 商用電源の交流電圧を直流電圧に変換し
   て出力する交流／直流変換回路と、前記交流／直流変換
   回路から供給される直流電圧を、負荷である後段回路用
   の規定値の主電源電圧に変換して出力する主電源回路
   と、前記主電源回路の電圧を出力するよりも先に、前記
   交流／直流変換回路から供給される直流電圧を、前記主
   電源回路から負荷に出力される主電源電圧値を一定に制
   御するための規定値の副電源電圧に変換して出力する副
   電源回路とを備える電源装置に用いられ、 前記副電源電圧の供給を受けて、前記主電源電圧値を所
   定の参照電圧値と比較し、該主電源電圧値が参照電圧値
   以下である場合を検出する低電圧検出回路を備えて、該
   低電圧検出回路の出力により前記主電源回路の出力を遮
   断する過電流保護回路であって、 前記低電圧検出回路は、立ち上げ時の前記参照電圧値お
   よび立ち上げ時の前記主電源電圧値を利用して、前記主
   電源電圧値が前記参照電圧値以下である場合を検出する
   ことを特徴とする過電流保護回路。
2. 【請求項２】 前記低電圧検出回路は、前記立ち上げ時
   の参照電圧を、前記副電源電圧を切り替え手段でオンさ
   せることにより生成することを特徴とする請求項１に記
   載の過電流保護装置。
3. 【請求項３】 前記低電圧検出回路は、前記立ち上げ時
   の参照電圧を、前記主電源回路のオン信号を遅延手段で
   遅延させたタイミングで、前記副電源電圧をオンさせる
   ことにより生成することを特徴とする請求項２に記載の
   過電流保護装置。
4. 【請求項４】 前記低電圧検出回路は、前記参照電圧を
   遅延手段で遅延させてからオンするタイミングを、前記
   主電源回路の出力がオンされてから立ち上げ終わる時間
   までの間で設定することを特徴とする請求項３に記載の
   過電流保護装置。
5. 【請求項５】 前記低電圧検出回路は、前記参照電圧を
   遅延手段で遅延させてからオンするタイミングを、正常
   に立ち上がる時の前記主電源回路の出力を立ち上げ時の
   参照電圧値が上回らないように設定することを特徴とす
   る請求項３また４に記載の過電流保護装置。
6. 【請求項６】 前記低電圧検出回路は、前記参照電圧を
   遅延手段で遅延させてからオンするタイミングを、遅延
   時間が最も少なくなるように設定することを特徴とする
   請求項５に記載の過電流保護装置。
7. 【請求項７】 前記遅延手段は、コンデンサであり、そ
   の充電時間により遅延時間を設定することを特徴とする
   請求項３〜６の何れかに記載の過電流保護装置。
8. 【請求項８】 前記低電圧検出回路は、前記参照電圧の
   立ち上がりカーブを設定するために、前記切り替え手段
   の後段にコンデンサを配置することを特徴とする請求項
   ２〜７の何れかに記載の過電流保護装置。
9. 【請求項９】 商用電源の交流電圧を直流電圧に変換し
   て出力する交流／直流変換回路と、前記交流／直流変換
   回路から供給される直流電圧を、負荷である後段回路用
   の規定値の主電源電圧に変換して出力する主電源回路
   と、前記主電源回路の電圧を出力するよりも先に、前記
   交流／直流変換回路から供給される直流電圧を、前記主
   電源回路から負荷に出力される主電源電圧値を一定に制
   御するための規定値の副電源電圧に変換して出力する副
   電源回路とを備える電源装置を過電流から保護するため
   に、前記副電源電圧の供給を受けて、前記主電源電圧値
   を所定の参照電圧値と比較し、該主電源電圧値が参照電
   圧値以下である場合を検出して前記主電源回路の出力を
   遮断する過電流保護方法であって、 前記副電源回路がオンされて副電源電圧が立ち上がるス
   テップと、 前記主電源回路のオン信号を受信するステップと、 前記主電源回路のオン信号に基づいて参照電圧をオンさ
   せるステップと、 立ち上げ時の前記主電源電圧が立ち上げ時の前記参照電
   圧以上であるか否かを検出するステップと、 立ち上げ時の前記主電源電圧が立ち上げ時の前記参照電
   圧未満になった場合に前記主電源電圧の出力を遮断する
   ステップとを少なくとも有することを特徴とする過電流
   保護方法。
10. 【請求項１０】 前記参照電圧の立ち上がり後の規定値
    は、前記主電源回路の出力電圧の立ち上がり後の電圧変
    動範囲の最小値よりも小さい一定値に設定されることを
    特徴とする請求項９に記載の過電流保護方法。
11. 【請求項１１】 前記主電源回路のオン信号に基づいて
    参照電圧をオンさせるステップでは、前記主電源回路の
    オン信号に基づいて所定時間だけ遅延させたタイミング
    で前記参照電圧をオンさせることを特徴とする請求項１
    ０に記載の過電流保護方法。
12. 【請求項１２】 前記主電源回路のオン信号に基づいて
    参照電圧をオンさせるステップでは、遅延させる際に用
    いられる所定時間が、前記主電源回路の出力がオンされ
    てから立ち上げ終わる時間までの間で設定されることを
    特徴とする請求項１１に記載の過電流保護方法。
13. 【請求項１３】 前記主電源回路のオン信号に基づいて
    参照電圧をオンさせるステップでは、遅延させる際に用
    いられる所定時間が、正常な立ち上げ時の前記主電源回
    路の出力を立ち上げ時の参照電圧値が上回らないように
    設定されることを特徴とする請求項１１また１２に記載
    の過電流保護方法。
14. 【請求項１４】 前記主電源回路のオン信号に基づいて
    参照電圧をオンさせるステップでは、遅延させる際に用
    いられる所定時間が最少となる時間に設定されることを
    特徴とする請求項１２に記載の過電流保護方法。