JP2005073452A - Overcurrent protecting circuit - Google Patents
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Description
本発明は、スイッチング動作する出力デバイスを保護する過電流保護回路に関するものである。 The present invention relates to an overcurrent protection circuit that protects an output device that performs switching operation.
従来の過電流保護回路として、特許文献1,2に記載された回路構成のものを例示することができる。
As a conventional overcurrent protection circuit, the circuit configuration described in
図4は従来の過電流保護回路の構成図、図5は従来の過電流保護動作のタイミングチャートである。 FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional overcurrent protection circuit, and FIG. 5 is a timing chart of a conventional overcurrent protection operation.
図4において、1は入力信号端子、2はAND回路、3はドライバー回路、4は出力MOSFET、5は過電流検出抵抗、6は電源電圧、7は電圧比較器、8は基準電圧、9はSR−FF回路、10はディレイ回路、11はNAND回路、12は過電流検出端子、13,14,15はインバータ回路である。 In FIG. 4, 1 is an input signal terminal, 2 is an AND circuit, 3 is a driver circuit, 4 is an output MOSFET, 5 is an overcurrent detection resistor, 6 is a power supply voltage, 7 is a voltage comparator, 8 is a reference voltage, and 9 is a reference voltage. SR-FF circuit, 10 is a delay circuit, 11 is a NAND circuit, 12 is an overcurrent detection terminal, and 13, 14 and 15 are inverter circuits.
図5において、101は入力信号端子1の電圧波形、102はAND回路2の出力電圧波形、103は出力MOSFET4のソース電圧波形、104は出力MOSFET4のドレイン電圧波形、105は基準電圧波形、106は過電流検出セット信号、107は過電流検出リセット信号、108は過電流検出端子12の電圧波形である。
In FIG. 5, 101 is a voltage waveform of the
以上のように構成された過電流保護回路について、以下に、その動作について説明する。 The operation of the overcurrent protection circuit configured as described above will be described below.
まず、入力信号端子1に印加された入力信号101がドライバー回路3を通り出力MOSFET4を駆動する。次に出力MOSFET4がオンして電流が流れると、過電流検出抵抗5により電圧降下が起こり、その電圧降下が大きく、波形104と105のように出力MOSFET4のドレイン電圧が基準電圧8より小さくなると、電圧比較器7によって過電流検出として波形106のように過電流検出セット信号が出力される。
First, the
また、入力信号端子1をディレイ回路10に接続することにより、ディレイをもった信号が出力され、インバータ回路13を通り反転した信号と入力信号端子1をNAND回路11に接続することにより、波形107のように入力信号端子1の立ち上がりに同期したパルスを作り、過電流検出リセット信号とする。ただし、ディレイの大きさは1周期の時間より短いものとする。
Further, by connecting the
次に前記の過電流検出セット信号とリセット信号をSR−FF回路9に入力し、出力をインバータ回路15を通すと波形108のような電圧波形が過電流検出端子12に出る。過電流検出端子12をAND回路2を介することにより、過電流が検出された場合入力信号をシャットダウンし出力MOSFET4をオフすることで保護する。
Next, when the overcurrent detection set signal and the reset signal are input to the SR-
図5において、入力信号端子1の電圧波形101と過電流検出端子12の電圧波形108とをAND回路2を介した結果が、AND回路2の出力電圧波形102であり、過電流検出端子12は入力端子1より必ず回路遅延分だけ遅れる。例え出力MOSFET4のドレイン電圧が基準電圧8より高くなることがなくても(図5(1))、出力MOSFET4は回路遅延の時間は電流が流れる。波形103において、網掛の部分は過電流検出によってオフしている部分を示す。
しかしながら、前記従来の構成では、過電流検出をフィードバックした信号により入力信号をシャットダウンしているため、必ず最低でも回路遅延時間分は電流が流れる。また、動作周期が早くなればなるほど、1周期に占める過電流の割合が大きくなり、過電流保護の効果が小さくなるという課題を有していた。 However, in the conventional configuration, since the input signal is shut down by a signal fed back overcurrent detection, a current always flows for at least the circuit delay time. In addition, the earlier the operation cycle, the larger the proportion of overcurrent in one cycle, and the overcurrent protection effect is reduced.
本発明は、前記従来の問題点を解決するものであり、過電流が連続して検出されると、一定期間入力信号をシャットダウンすることができる過電流保護回路を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide an overcurrent protection circuit capable of shutting down an input signal for a certain period when an overcurrent is continuously detected.
前記目的を達成するため、本発明の過電流保護回路は、従来回路に加え、過電流検出信号を第4のインバータ回路を介してNOR回路の一方の入力端子に接続し、該NOR回路の他方の入力端子に入力信号端子を接続し、前記NOR回路の出力端子をリセット端子とクロック端子と正出力端子を有するクロックを4回カウントする第1のカウンター回路のリセット端子に接続し、該第1のカウンター回路のクロック端子には過電流検出信号を接続し、前記第1のカウンター回路の正出力端子に第2のディレイ回路の入力端子を接続し、該第2のディレイ回路の出力端子を第5のインバータ回路を介して第2のNAND回路の一方の入力端子に接続し、該第2のNAND回路の他方の入力端子に前記第1のカウンター回路の正出力端子を接続し、前記第2のNAND回路の出力端子を第2のSR−FF回路のセット端子に接続し、該第2のSR−FF回路の出力端子を第6のインバータ回路を介してOR回路の一方の入力端子に接続し、該OR回路の他方の出力端子をリセット端子とクロック端子と正出力端子を有するクロックを64回カウントする第2のカウンター回路のリセット端子に接続し、該第2のカウンター回路のクロック端子に基準クロック端子を接続し、前記第2のカウンター回路の正出力端子を第7のインバータ回路を介して、前記第1のAND回路の他方の入力端子とリセット付きDフリップフロップ回路のクロック端子に接続し、該Dフリップフロップ回路の入力端子を電源電圧に接続し、前記Dフリップフロップ回路のリセット端子に前記第6のインバータ回路の出力端子を接続し、前記Dフリップフロップ回路の正出力端子を前記第2のSR−FF回路のリセット端子と前記OR回路の他方の入力端子に接続する構成にしている。 In order to achieve the above object, an overcurrent protection circuit according to the present invention connects an overcurrent detection signal to one input terminal of a NOR circuit via a fourth inverter circuit in addition to the conventional circuit, and connects the other of the NOR circuit. The input signal terminal is connected to the input terminal of the first counter circuit, the output terminal of the NOR circuit is connected to the reset terminal of the first counter circuit that counts the clock having the reset terminal, the clock terminal, and the positive output terminal four times. An overcurrent detection signal is connected to the clock terminal of the counter circuit, the input terminal of the second delay circuit is connected to the positive output terminal of the first counter circuit, and the output terminal of the second delay circuit is connected to the second output terminal. 5 is connected to one input terminal of the second NAND circuit through the inverter circuit, and the positive output terminal of the first counter circuit is connected to the other input terminal of the second NAND circuit. The output terminal of the second NAND circuit is connected to the set terminal of the second SR-FF circuit, and the output terminal of the second SR-FF circuit is connected to one input of the OR circuit via the sixth inverter circuit. And the other output terminal of the OR circuit is connected to a reset terminal of a second counter circuit that counts a clock having a reset terminal, a clock terminal, and a positive output terminal 64 times, and the second counter circuit A reference clock terminal is connected to the clock terminal, and the positive output terminal of the second counter circuit is connected to the other input terminal of the first AND circuit and the clock of the D flip-flop circuit with reset via a seventh inverter circuit. And the input terminal of the D flip-flop circuit is connected to a power supply voltage, and the sixth inverter circuit is connected to the reset terminal of the D flip-flop circuit. Of connecting the output terminals, and the configuration of connecting the positive output terminal of the D flip-flop circuit to the other input terminal of the reset terminal and the OR circuit of said second SR-FF circuit.
本発明によれば、過電流の誤検出によるタイマーの誤作動を防止でき、また、タイマー回路によって一定時間入力信号をシャットダウンすることにより、過電流保護の働きを大きくすることができ、正常動作に自己復帰することができる。 According to the present invention, it is possible to prevent malfunction of the timer due to erroneous detection of overcurrent, and it is possible to increase the function of overcurrent protection by shutting down the input signal for a certain period of time by the timer circuit, and for normal operation. Can self-recover.
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明の一実施例における過電流保護回路の構成図であり、図4に示す従来例にて説明した構成部材に対応する部材には同一符号を付した。 FIG. 1 is a block diagram of an overcurrent protection circuit according to an embodiment of the present invention, and members corresponding to those described in the conventional example shown in FIG.
図1において、1は入力信号端子、2a,2bはAND回路、3はドライバー回路、4は出力MOSFET、5は過電流検出抵抗、6は電源電圧、7は電圧比較器、8は基準電圧、9はSR−FF回路、10はディレイ回路、11はNAND回路、12は過電流検出端子、13,14,15はインバータ回路、16はNOR回路、17はクロック端子,リセット端子,正出力端子をもつ4カウント用カウンター回路、18はディレイ回路、19はインバータ回路、20はNAND回路、21はSR−FF回路、22はインバータ回路、23はOR回路、24はクロック端子、リセット端子、正出力端子をもつ64カウント用カウンター回路、25は基準クロック端子、26はインバータ回路、27はリセット付きD−FF回路、28は電源電圧である。 In FIG. 1, 1 is an input signal terminal, 2a and 2b are AND circuits, 3 is a driver circuit, 4 is an output MOSFET, 5 is an overcurrent detection resistor, 6 is a power supply voltage, 7 is a voltage comparator, 8 is a reference voltage, 9 is an SR-FF circuit, 10 is a delay circuit, 11 is a NAND circuit, 12 is an overcurrent detection terminal, 13, 14 and 15 are inverter circuits, 16 is a NOR circuit, 17 is a clock terminal, a reset terminal, and a positive output terminal. 4 count counter circuit, 18 delay circuit, 19 inverter circuit, 20 NAND circuit, 21 SR-FF circuit, 22 inverter circuit, 23 OR circuit, 24 clock terminal, reset terminal, positive output terminal Counter circuit for 64 counts, 25 is a reference clock terminal, 26 is an inverter circuit, 27 is a D-FF circuit with reset, and 28 is a power supply It is.
図2は本実施例における過電流保護回路のカウンター回路17が連続4回カウントするまでのタイミングを示すタイミングチャートであり、201は入力信号端子1の電圧波形、202は過電流検出端子12の電圧波形、203はカウンター回路17のリセット端子の電圧波形、204はカウンター回路17の出力端子の電圧波形、205はカウンター回路17の立ち上がりに同期したパルス波形、206はD−FF回路27のリセット端子の入力信号の波形、207はカウンター回路24のリセット信号、208は基準クロックの波形、209はカウンター回路24の出力端子の電圧波形である。
FIG. 2 is a timing chart showing the timing until the
図3は本実施例の過電流保護回路の回路動作を説明するためのタイムチャートであって、カウンター回路17が連続4回カウントしてからカウンター回路24が連続64回カウントするまでのタイミングチャートであり、211はカウンター回路17の出力端子の電圧波形、212はカウンター回路17の立ち上がりに同期したパルス波形、213はD−FF回路31のリセット端子の入力信号の波形、214はカウンター回路24のリセット信号、215はカウンター回路24の出力端子の電圧波形、216はD−FF回路27の出力端子の電圧波形である。
FIG. 3 is a time chart for explaining the circuit operation of the overcurrent protection circuit of the present embodiment, and is a timing chart from when the
以上のように構成された本実施例の過電流保護回路について、以下に、その回路動作を説明する。 The circuit operation of the overcurrent protection circuit of the present embodiment configured as described above will be described below.
図1において従来例と同一回路から、過電流検出端子12をカウンター回路17のクロック端子に接続し、過電流検出をカウントする。だだし、入力信号に対して連続して過電流検出がないと、誤動作と認識させるため、入力信号と過電流検出信号12の反転をNOR回路16を介してカウンター回路17のリセット端子に接続する。なぜなら、正常動作の時は過電流検出信号はHIGHであり、入力信号がLOWのときにリセット信号を出し、カウンタはその都度リセットされる。
In FIG. 1, the
過電流を検出したときは、SR−FF回路21により一度検出すると入力信号が立ち上がるまで過電流検出信号12はLOW信号であるので、入力信号がLOWになってもリセット信号はLOWのままであり、カウントされ、連続4回カウントされると過電流検出と認識し、出力端子にHIGH信号が出力される。これにより誤認識か過電流検出かを判断する。次に、カウンター回路17の出力によってカウンター回路24を動作スタートさせるために、SR−FF回路21でカウンター回路24のリセット信号をLOWにする。
When an overcurrent is detected, once detected by the SR-
そこで、カウンター回路17の出力端子をSR−FF回路21のセット端子に接続するが、カウンター回路24がカウントしているときは入力信号端子をシャットダウンしているため、カウンター回路17の出力端子がHIGHになったままになる可能性がある。そうなると、カウンター回路24が64回カウントして正常動作に戻るときに、セット端子にHIGHが入力された状態ならリセット端子にどんな信号を入力しても出力端子はLOW信号にはならない。
Therefore, the output terminal of the
それを解決するために、ディレイ回路18とインバータ回路19とNAND回路20によってカウンター回路17の出力信号の立ち上がりに同期したパルスを作成する。そのパルスをSR−FF回路21のセット端子に接続することで前記の問題を解決することができる。
In order to solve this problem, the
次にSR−FF回路21のセット端子にHIGHの信号が入力されると、インバータ回路22の出力がLOWになり、かつ、D−FF回路27の出力はLOWであるのでOR回路23によりカウンター回路24のリセット端子がLOWになり、リセットが解除されて基準クロック25を64カウントし始める。カウントが開始されると、カウンター回路24の出力端子はHIGHになり、インバータ回路26を介してAND回路2aに接続され入力信号端子の信号をシャットダウンする。
Next, when a HIGH signal is input to the set terminal of the SR-
また、64回カウントすると、カウンター回路24の出力端子はLOWになり、インバータ回路26の出力はHIGHになり入力信号端子のシャットダウンが解除され、かつD−FF回路27にクロックが入力されて、出力端子がHIGHになりSR−FF回路21がリセットされて、SR−FF回路21の出力端子からインバータ回路22を通った信号はHIGHになりD−FF回路27はリセットされ、出力端子がLOWになり、SR−FF回路21のリセット端子はLOWになりカウンター回路17の入力待ち状態に戻る。
When counting 64 times, the output terminal of the
また、D−FF回路27の出力端子がHIGHになると、NOR回路16の出力端子がHIGHになり、カウンター回路24がリセットされている状態に戻る。すなわち、カウンター回路17が一定連続回数過電流検出をカウントすると、カウンター回路24により一定時間入力信号をシャットダウンすることで過電流から出力MOSFET4を保護し、一定時間経過すると、瞬時にカウンター回路17の出力待ちの状態に戻ることができる。
When the output terminal of the D-
以上のように、本実施例によれば、過電流検出をカウントし、4回数連続検出されたときクロック64回分入力信号をシャットダウンすることにより出力MOSFETに流れる過電流を4/64に減らすことができる。 As described above, according to the present embodiment, the overcurrent detection is counted, and the overcurrent flowing through the output MOSFET can be reduced to 4/64 by shutting down the input signal for 64 clocks when four consecutive detections are made. it can.
なお、本実施例では立ち上がりに同期したパルスを作成する回路は、入力信号をディレイ回路を通し、インバータ回路を通した信号と入力信号をNAND回路を通したが、入力信号をディレイ回路を通した信号と入力信号をインバータ回路を通した信号をNOR回路を通してパルスを作成してもよい。 In this embodiment, the circuit for generating the pulse synchronized with the rising edge passes the input signal through the delay circuit, the signal through the inverter circuit and the input signal through the NAND circuit, but the input signal passes through the delay circuit. A pulse may be created by passing a signal and an input signal through an inverter circuit and a NOR circuit.
また、本実施例では過電流検出を連続4回カウントとしたが、連続N回カウントでもよい。 In this embodiment, overcurrent detection is continuously counted four times, but may be counted continuously N times.
なお、本実施例では基準クロックを64回カウントとしたが、M回カウントでもよい。 In this embodiment, the reference clock is counted 64 times, but may be counted M times.
本発明は、スイッチング動作する出力デバイスを保護する過電流保護回路に適用され、特に、過電流の誤検出によるタイマーの誤作動を防止し、また、過電流保護の働きを大きくして、正常動作に自己復帰することを可能にする過電流保護回路に用いて有用である。 The present invention is applied to an overcurrent protection circuit that protects an output device that performs switching operation. In particular, the timer prevents malfunction due to erroneous detection of overcurrent, and the function of overcurrent protection is increased to operate normally. This is useful for an overcurrent protection circuit that enables self-recovery.
1 入力信号端子
2a,2b AND回路
3 ドライバー回路
4 出力MOSFET
5 過電流検出抵抗
6 電源電圧
7 電圧比較器
8 基準電圧
9 SR−FF回路
10 ディレイ回路
11 NAND回路
12 過電流検出端子
13,14,15 インバータ回路
16 NOR回路
17 4カウント用カウンター回路
18 ディレイ回路
19 インバータ回路
20 NAND回路
21 SR−FF回路
22 インバータ回路
23 OR回路
24 64カウント用カウンター回路
25 基準クロック端子
26 インバータ回路
27 リセット付きD−FF回路
28 電源電圧
1 Input signal terminals 2a and 2b AND
5
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