JP2017158399A - スイッチング電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】過電流発生時に出力電圧低下で再始動が起こって過電流状態が継続するのを抑制することができるようにしたスイッチング電源装置を提供する。【解決手段】制御回路８により、ＭＯＳＦＥＴ２を所定周期でオンオフ制御して、コイル４を通じてコンデンサ５に所定電圧Ｖｏｕｔを生成する。電圧検出回路９は、出力電圧Ｖｏｕｔが低電圧レベルにあるかどうかを検出する。電流検出回路１０はコイル電流ＩＬが過電流レベルにあるかどうかを検出する。制御回路８は、過電流時にはＭＯＳＦＥＴ２をオフする出力停止を実施し、低電圧時には出力再始動を実施する。両者が競合する状態では、出力停止を優先することで、過電流状態で出力電圧Ｖｏｕｔが上昇することを抑制する。【選択図】図１

Description

本発明は、スイッチング電源装置に関する。

スイッチング電源装置として、スイッチング素子をオンオフ駆動制御することで電源電圧をコイルに通電して降圧させた所定の出力電圧を得るようにしたものがある。このものでは、スイッチング素子を保護するため、過電流を検出する回路を設けていて、過電流検出時にはスイッチング素子をオフさせるようにしている。また、出力電圧が所定以下に低下する場合には、これを検出するとスイッチング素子を駆動させて再始動させる構成を備えている。

しかしながら、過電流が検出されてスイッチング素子がオフされると、電流が供給されないことで出力電圧低下が生ずる。出力の地絡等で過電流が発生する場合に、出力電圧が低下して再始動が発生し、出力起動を行う制御となっていた。したがって、過電流が発生する状態にもかかわらず、スイッチング素子が駆動される制御状態となり、意図せず過電流状態が継続するという不具合があった。

特開２０１５−１０４３０５号公報 特開２０１３−７８１２７号公報

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、過電流発生時に出力電圧低下で再始動が起こって過電流状態が継続するのを抑制することができるようにしたスイッチング電源装置を提供することにある。

請求項１に記載のスイッチング電源装置は、電源入力をスイッチング素子のオンオフ制御によりコイルを通じて降圧した出力電圧で出力する構成のスイッチング電源装置であって、前記コイルを流れる電流が所定の電流閾値を超える過電流状態か否かを検出する電流検出回路と、前記出力電圧が所定の電圧閾値を下回る低電圧状態か否か検出する電圧検出回路と、前記スイッチング素子を駆動して所定レベルの前記出力電圧を生成し、前記電流検出回路が前記過電流状態を検出すると前記スイッチング素子をオフさせて過電流保護動作を実施し、前記電圧検出回路が前記低電圧状態を検出すると再始動して前記スイッチング素子を駆動して前記出力電圧を生成する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記過電流保護動作を実施する場合には、前記電圧検出回路により前記低電圧状態が検出されても前記過電流保護動作を優先実施させる。

上記構成を採用することにより、制御回路は、スイッチング素子をオンオフ制御することで出力電圧が所定レベルとなるように制御する。電流検出回路は、コイルを流れる電流が所定の電流閾値を超える過電流状態か否かを検出しており、電圧検出回路は、出力電圧が所定の電圧閾値を下回る低電圧状態か否か検出している。制御回路は、電流検出回路が過電流状態を検出するとスイッチング素子をオフさせて過電流保護動作を実施し、電圧検出回路が低電圧状態を検出すると再始動する。制御回路は、過電流保護動作を実施するときに、電圧検出回路により低電圧状態が検出されていても過電流保護動作を優先実施させるので、過電流状態で出力電圧が上昇していくことを抑制でき、保護動作を確実に行うことができる。

第１実施形態を示す電気的構成図 保護機能の処理内容 過電流検出および出力低電圧検出の処理内容 各部の信号波形を示すタイムチャート 第２実施形態を示す過電流検出の処理内容 各部の信号波形を示すタイムチャート 第３実施形態を示す過電流検出の処理内容 各部の信号波形を示すタイムチャート 第４実施形態を示す過電流検出の処理内容 各部の信号波形を示すタイムチャート

（第１実施形態）
以下、本発明を非同期型のスイッチング電源装置に適用した場合の第１実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。

スイッチング電源装置１の全体構成を示す図１において、スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ２は、直流電圧Ｖｉｎを供給する直流電源ＶＤから給電される。ＭＯＳＦＥＴ２の出力は電流検出抵抗３およびコイル４を介してコンデンサ５に接続されている。コイル４にはＭＯＳＦＥＴ２のオフ時に電流を流すためのダイオード６が接続されている。コンデンサ５には、ＭＯＳＦＥＴ２のオンオフ制御によりコイル４を通じて充電され、所定の出力電圧Ｖｏｕｔとなるように制御されている。

制御部７は、上記構成のＭＯＳＦＥＴ２のスイッチング制御を行うための構成である。制御部７は、制御回路８、電圧検出回路９および電流検出回路１０を備えている。制御回路８は、マイコン等から構成されるもので、ＭＯＳＦＥＴ２のゲートにゲート駆動信号Ｖｇを与えてオンオフ制御を行う。制御回路８は、コンデンサ５の端子電圧である出力電圧Ｖｏｕｔを電圧検出回路９から入力してこれが所定レベルになるようにＭＯＳＦＥＴ２のオンオフ制御を行う。

電圧検出回路９は、出力端子ＯＵＴの出力電圧Ｖｏｕｔを分圧するなどの回路構成により出力電圧Ｖｏｕｔに相当する検出信号を制御回路８に入力する。電流検出回路１０は、電流検出抵抗３に流れるコイル電流ＩＬを検出して過電流レベルＩｔｈ１に達しているときには過電流検出信号を制御回路８に出力する。制御回路８は、電流検出回路１０からの電流検出信号のレベルが過電流レベルＩｔｈ１に達すると、ＭＯＳＦＥＴ２のオン動作制御をしている場合には直ちにゲート駆動信号Ｖｇを停止してオフさせる。

また、制御回路８は、電圧検出回路９から入力される検出信号が出力電圧Ｖｏｕｔが第１電圧閾値Ｖｔｈ１を下回ることを示すものであるときには、電圧低下状態を判定して出力電圧Ｖｏｕｔを上昇させるように出力再始動を指示する設定状態となる。出力再始動では、制御回路８は、出力電圧Ｖｏｕｔを回復させるために、ＭＯＳＦＥＴ２に対してゲート電圧Ｖｇを徐々に上昇させていくいわゆるソフトスタートによる出力再始動を実施することができる。

次に、上記構成の作用について、図２〜図４も参照して説明する。
制御回路８は、ＭＯＳＦＥＴ２のオンオフ制御を、電圧検出回路９により検出される出力電圧Ｖｏｕｔが所定レベルとなるように行っている。この場合、制御回路８は、所定周期でＭＯＳＦＥＴ２をオンさせ、出力端子ＯＵＴに接続される負荷の電力消費に伴い、出力電圧Ｖｏｕｔを維持するようにオン期間を制御するＰＷＭ制御を行っている。

また、制御回路８は、上記制御の実施とともに、図２に示す保護機能処理を適宜のタイミングで実行している。これは、負荷で消費される電流（負荷電流Ｉｏｕｔ）が増大することで過電流が流れる場合などにおいて、ＭＯＳＦＥＴ２やコイル４、コンデンサ５などの素子が過電流破壊に至るのを防止するための保護機能である。

制御回路８は、保護機能処理を開始すると、まずステップＡ１で過電流検出処理を実施する。この処理は図３（ａ）に示すように、制御回路８は、ステップＢ１で、電流検出回路１０により電流検出を行い、続くステップＢ２で、電流の検出値が過電流レベルを判定するために設定された電流閾値である第１電流閾値Ｉｔｈ１を超えているか否かを判断する。検出値が過電流レベルであった場合には電流検出回路１０から過電流検出信号Ｓａが入力されるので、制御回路８は、ステップＢ２でＹＥＳと判断し、ステップＢ３で出力停止の指示をして前述のステップＡ１に戻る。また、過電流レベルに達していない場合には、制御回路８は、ステップＢ２でＮＯと判断して前述のステップＡ１に戻る。

制御回路８は、次に、ステップＡ２で出力電圧低下検出処理を実施する。この処理は図３（ｂ）に示すように、制御回路８は、ステップＣ１で、電圧検出回路９により出力電圧の検出を行い、続くステップＣ２で、出力電圧Ｖｏｕｔの検出値が低電圧レベルを判定するために設定された電圧閾値Ｖｔｈ１を下回っているか否かを判断する。出力電圧Ｖｏｕｔの検出値が低電圧レベルであった場合には、電圧検出回路９から電圧低下の検出信号Ｓｂが入力されるので、制御回路８は、ステップＣ２でＹＥＳと判断し、ステップＣ３で出力再始動の指示をしてステップＡ２に戻る。また、低電圧レベルに達していない場合には、制御回路８は、ステップＣ２でＮＯと判断して前述のステップＡ２に戻る。

制御回路８は、次に、ステップＡ３で過電流検出処理で過電流検出信号Ｓａが入力されたか否かを判断し、ＹＥＳの場合にはステップＡ４に進んで電流検出回路１０における過電流判定レベルを第２電流閾値Ｉｔｈ２に設定する。また、制御回路８は、前述のように、過電流が検出されている場合には出力停止の指示をしている。なお、制御回路８は、ステップＡ３でＮＯの場合にはステップＡ５に進む。

制御回路８は、ステップＡ５で、前述のステップＡ２での処理で出力電圧Ｖｏｕｔの低下があったか否かを判断する。制御回路８は、出力電圧Ｖｏｕｔの低下があった場合には、ステップＡ５でＹＥＳと判断して次のステップＡ６に進む。また、制御回路８は、前述のように、出力電圧低下が検出されている場合には出力再始動の指示をしている。

そこで、制御回路８は、出力停止の指示を出力し、かつ出力再始動の指示をしている場合に対応し、ステップＡ６では、出力停止の指示を優先させる。また、出力停止の指示が出ていない場合には出力再始動の指示を有効化させる。この結果、制御回路８は、ステップＡ７に進むと、先の検出処理で指示した内容で出力状態を決定する。

すなわち、制御回路８は、出力再始動の指示をした場合でも、過電流が検出されている場合には、出力停止の指示を優先的に実施させるようにしている。これにより、過電流が発生している状態で強制的に出力再始動が実施されることで過電流の発生状態が継続しないようにすることができる。

なお、上述の制御中、ステップＡ３で過電流検出がなかった場合には、そのままステップＡ５に進むようにしているが、次の処理を加えることもできる。すなわち、電流検出回路１０において過電流判定レベルを第２電流閾値Ｉｔｈ２に設定していた場合には、制御回路８は、この時点あるいは複数周期に渡って過電流検出がなかった場合などを条件とする適宜のタイミングで、過電流判定レベルを第１電流閾値Ｉｔｈ１に戻す設定をすることもできる。

次に、具体的な例について図４のタイムチャートを参照して説明する。制御回路８は、図４（ｅ）に示すように、所定の周期のタイミングｔ１〜ｔ４などで、ＭＯＳＦＥＴ２にゲート駆動信号Ｖｇを与えてオンさせる。制御回路８は、出力電圧Ｖｏｕｔをモニタして所定レベルとなるようにＭＯＳＦＥＴ２のオフタイミングを設定している。これにより、コイル４に流れるコイル電流ＩＬは、図４（ｂ）に示すように、ＭＯＳＦＥＴ２のオンタイミングで上昇し、オフタイミングで下降する。

負荷電流Ｉｏｕｔは、図４（ａ）に示すように、出力端子ＯＵＴに接続されている負荷の動作状況によって変化する。負荷電流Ｉｏｕｔが時刻ｔ２あたりから増大していくと、これにともなって、図４（ｅ）に示すように、ＭＯＳＦＥＴ２のオン時間も長くなり、コイル電流ＩＬが増加する傾向となる。

そして、コイル電流ＩＬが増大することで、図４（ｂ）に示すように、時刻ｔ４ａで過電流レベルの第１電流閾値Ｉｔｈ１を超えると、図４（ｄ）に示すように、電流検出回路１０から過電流検出信号Ｓａが出力される。また、このとき電流検出回路１０は、図４（ｂ）に示すように、過電流レベルを判定するための電流閾値が変更される。

前述のステップＡ４で実施したように、制御回路８は、電流検出回路１０における過電流判定のための電流閾値を第２電流閾値Ｉｔｈ２に切替設定する。第２電流閾値Ｉｔｈ２は、第１電流閾値Ｉｔｈ１よりも低い過電流レベルとして設定されている。したがって、電流検出回路１０は、コイル電流ＩＬが第２電流閾値Ｉｔｈ２を超えている状態が継続することになり、図４（ｄ）に示すように、過電流検出信号Ｓａを継続して出力する状態となる。

制御回路８は、過電流検出信号Ｓａが入力された時点ｔ４ａで、図４（ｅ）に示すように、時刻ｔ４の時点からオンさせていたＭＯＳＦＥＴ２をオフさせる。このとき、出力電圧Ｖｏｕｔは、図４（ｃ）に示すように、低電圧を検出するための電圧閾値Ｖｔｈ１以上の状態である。また、前述のように過電流検出信号Ｓａは継続して出力されているので、制御回路８は、図４（ｅ）に示すように、ＭＯＳＦＥＴ２をオンさせる次の時刻ｔ５ではオフ状態を保持させる。

ＭＯＳＦＥＴ２がオフ状態にあることから、コンデンサ４への充電がなくなるので、負荷電流Ｉｏｕｔの消費にともない、図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、コイル電流ＩＬおよび出力電圧Ｖｏｕｔは低下していく。そして、例えば、時刻ｔ５ａで出力電圧Ｖｏｕｔのレベルが電圧閾値Ｖｔｈ１を下回り、図４（ｆ）に示すように、電圧検出回路９から出力再始動信号Ｓｂが出力されると、制御回路８は、前述の保護動作処理におけるステップＡ１〜Ａ５を経てステップＡ６を実施する。制御回路８は、過電流検出信号Ｓａが出力されていることから、出力停止の指示を優先させるようになり、図４（ｅ）に示すように時刻ｔ６においてもＭＯＳＦＥＴ２をオフ状態に保持する。

この後、ＭＯＳＦＥＴ２がオフ状態に保持されていることから、コイル電流ＩＬがさらに低下して、図４（ｂ）に示すように、時刻ｔ６ａで第２電流閾値Ｉｔｈ２を下回るまで低下する。これにより、コイル電流ＩＬは過電流レベルから通常レベルに移行したことになるので、図４（ｄ）に示すように、電流検出回路１０は過電流検出信号Ｓａをローレベルに反転させるようになる。

また、この時点ｔ６ａでは、出力電圧Ｖｏｕｔがまだ低電圧レベルにあるので電圧検出回路９から出力再始動信号Ｓｂが出力されている。このため、制御回路８は、前述の保護動作処理におけるステップＡ１〜Ａ３を経て、ステップＡ５に移行したときに、ＹＥＳと判定してステップＡ６を実行するが、出力停止の指示がないので、出力再始動の指示を実行する。制御回路８は、図４（ｅ）に示すように、時刻ｔ６ａでＭＯＳＦＥＴ２をオンさせる。

上記した本実施形態では、過電流を検出している状態では、制御回路８により、ＭＯＳＦＥＴ２の出力停止の指示を優先させ、出力電圧Ｖｏｕｔが低電圧状態となった場合でも出力再始動を行わないように構成した。これにより、過電流でＭＯＳＦＥＴ２を停止している状態では、出力再始動が実施されないようにすることができ、過電流による保護動作を優先させることができる。

また、本実施形態では、制御回路８により、電流検出回路１０が過電流を検出すると、第１電流閾値Ｉｔｈ１から第２電流閾値Ｉｔｈ２に変更設定するので、過電流保護の動作を確実に行わせることができる。

（第２実施形態）
図５および図６は第２実施形態を示すもので、以下、第１実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、電流検出回路１０における過電流検出後の電流閾値の設定条件を変更している。

図５は保護機能処理を示すもので、制御回路８は、保護機能処理を開始すると、前述同様にステップＡ１で過電流検出処理を実施し、続くステップＡ２で出力電圧低下検出処理を実施する。この実施形態では、この後、制御回路８は、ステップＡ３、Ａ５を合わせた内容のステップＡ８を実施する。

このステップＡ８では、制御回路８は、ステップＡ１、Ａ２での各検出処理の結果、過電流検出信号Ｓａおよび低電圧検出信号Ｓｂの双方が入力されているか否かを判断する。制御回路８は、ＹＥＳの場合にはステップＡ４に進んで電流検出回路１０における過電流判定レベルを第２電流閾値Ｉｔｈ２に設定する。

なお、ステップＡ８での判定処理では、制御回路８は、過電流が検出された状態が継続されていなくても、直前の周期において過電流が検出されている場合あるいは過去の所定回数の周期において過電流が検出されている場合などは、実質的に過電流が流れている状態としてＹＥＳの判定を行う。

次に、制御回路８は、ステップＡ６に進んで出力停止を優先する。制御回路８は、前述の処理において過電流および低電圧の両方を検出して出力停止および出力再始動の指示をしている。制御回路８は、このステップＡ６を実行することで、出力停止の指示を優先させるので、続くステップＡ７で、出力停止を決定しＭＯＳＦＥＴ２をオフさせる。これにより、過電流が発生している状態で強制的に出力再始動が実施されることで過電流の発生状態が継続しないようにすることができる。

なお、制御回路８は、ステップＡ８でＮＯの場合には、過電流および低電圧のいずれも検出されていないか、いずれか一方だけの検出状態であるから、ステップＡ４、Ａ６を実行することなくステップＡ７に進む。制御回路８は、出力停止の指示あるいは、ステップＡ７で出力再始動の指示がある場合には、出ている指示を実施するように出力状態を決定する。

なお、上述の制御中、ステップＡ８で過電流検出および低電圧検出のいずれもない場合あるいはいずれか一方であった場合には、そのままステップＡ７に進むようにしているが、場合によって次の処理を加えることができる。すなわち、制御回路８は、電流検出回路１０において過電流判定レベルを第２電流閾値Ｉｔｈ２に設定していた場合には、この時点あるいは複数周期に渡って過電流検出がなかった場合などを条件とする適宜のタイミングで、過電流判定レベルを第１電流閾値Ｉｔｈ１に戻す設定をすることもできる。

次に、具体的な例について図６のタイムチャートを参照して説明する。制御回路８は、前述同様にしてＭＯＳＦＥＴ２のオンオフ制御を行う。負荷電流Ｉｏｕｔが、図６（ａ）に示すように、時刻ｔ２あたりから増大していくと、これにともなって、図６（ｅ）に示すように、コイル電流ＩＬが増加する傾向となる。

そして、コイル電流ＩＬが増大して図６（ｂ）に示すように、時刻ｔ４ａで過電流レベルの第１電流閾値Ｉｔｈ１を超えると、図６（ｄ）に示すように、電流検出回路１０から過電流検出信号Ｓａが出力される。なお、この実施形態では、この時点では電流検出回路１０は、電流閾値の変更はしない。

制御回路８は、過電流検出信号Ｓａが入力された時点ｔ４ａで、図６（ｅ）に示すように、時刻ｔ４の時点からオンさせていたＭＯＳＦＥＴ２をオフさせる。また、１周期後の時刻ｔ５になると、制御回路８は、図６（ｅ）に示すように、過電流検出信号Ｓａが入力されていないことから、ＭＯＳＦＥＴ２をオンさせる。

しかし、時刻ｔ５の時点で、コイル電流ＩＬは十分に低下しておらず、図６（ｄ）に示すように、短時間で上昇して時刻ｔ５ａで過電流が検出されるようになる。制御回路８は、これに対応してＭＯＳＦＥＴ２をオフさせる。この結果、コイル電流ＩＬもすぐに低下して過電流検出状態を脱する。以下、この繰り返しで、時刻ｔ６においても同様の動作が行われ、コイル電流ＩＬのレベルは、図６（ｂ）に示すように、上昇と下降を繰り返しながら徐々に低下していく。出力電圧Ｖｏｕｔについても、図６（ｃ）に示すように、同様にして徐々に低下していく。

この結果、時刻ｔ７の直前の時刻ｔ６ｂになると、図６（ｃ）に示すように、出力電圧Ｖｏｕｔのレベルが電圧閾値Ｖｔｈ１を下回り、図６（ｆ）に示すように、電圧検出回路９から出力再始動信号Ｓｂが出力される。制御回路８は、過電流検出が繰り返している状態で低電圧が検出されたので、前述の保護動作処理におけるステップＡ８でＹＥＳと判断してステップＡ４に進み、電流検出回路１０における過電流判定のための電流閾値を第２電流閾値Ｉｔｈ２に切替設定する。

これにより、電流検出回路１０は、コイル電流ＩＬが第２電流閾値Ｉｔｈ２を超えている状態に変化し、図６（ｄ）に示すように、時刻ｔ６ｂで過電流検出信号Ｓａが出力されるようになる。また、この状態で、制御回路８は、過電流検出信号Ｓａが出力されたことから、出力停止の指示を優先させるようになり、図６（ｅ）に示すように次の周期の時刻ｔ７においてもＭＯＳＦＥＴ２をオフ状態に保持する。
したがって、このような第２実施形態によっても、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

（第３実施形態）
図７および図８は第３実施形態を示すもので、以下、第１実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、第１実施形態の図２におけるステップＡ４の処理に代えて、図７に示すように、ステップＡ９の処理を行うようにしている。

すなわち、制御回路８は、過電流を検出したときに、ステップＡ３からステップＡ９に進み、電圧検出回路９における電圧閾値を第１電圧閾値Ｖｔｈ１からこれよりも低い第２電圧閾値Ｖｔｈ２に設定する。これにより、電圧検出回路９による出力電圧Ｖｏｕｔの低電圧検出の判定が低い第２電圧閾値Ｖｔｈ２に変更されることで、低電圧状態の検出が遅くなり、過電流検出状態による出力停止の設定が実質的に優先されることになる。

図８は具体的な動作を示すタイムチャートである。第１実施形態と同様にして、時刻ｔ４で過電流が検出されると、図８（ｄ）に示すように、電流検出回路１０から過電流検出信号Ｓａが出力される。また、このとき電圧検出回路９は、図８（ｃ）に示すように、電圧低下を判定するための電圧閾値が変更される。具体的には、制御回路８は、電圧検出回路９における低電圧判定のための電圧閾値を第２電圧閾値Ｖｔｈ２に切替設定する。第２電圧閾値Ｖｔｈ２は、第１電圧閾値Ｖｔｈ１よりも低い電圧レベルとして設定されている。したがって、電圧検出回路９は、出力電圧Ｖｏｕｔの低下による低電圧検出のタイミングが遅くなるように切り替わることになる。

制御回路８は、過電流検出信号Ｓａが入力された時点ｔ４ａで、図８（ｅ）に示すように、時刻ｔ４の時点からオンさせていたＭＯＳＦＥＴ２をオフさせる。ＭＯＳＦＥＴ２がオフ状態にあることから、コンデンサ４への充電がなくなるので、負荷電流Ｉｏｕｔの消費にともない、図８（ｂ）、（ｃ）に示すように、コイル電流ＩＬおよび出力電圧Ｖｏｕｔは低下していく。この結果、過電流状態は短時間で脱するようになり、制御回路８は、次の周期の時刻ｔ５では再びＭＯＳＦＥＴ２をオンさせる。

このように、ＭＯＳＦＥＴ２は、短時間のオンの後オフ状態に切り替わるので、出力電圧Ｖｏｕｔが徐々に低下し、時刻ｔ６ｂにおいて第２電圧閾値Ｖｔｈ２を下回るようになる。この結果、電圧検出回路９から低電圧の検出がなされ出力再始動信号Ｓｂが出力される。制御回路８は、この時点で過電流の検出がない場合には、ＭＯＳＦＥＴ２をオンさせて出力再始動を実施し時刻ｔ７を超えてオン状態を保持する。

しかし、これによって時刻過電流が生ずると、制御回路８は、過電流検出信号Ｓａが入力されると、こちらを優先してＭＯＳＦＥＴ２をオフさせるようになる。
したがって、このような第３実施形態によっても、過電流が発生した場合には、出力再始動を実施している場合でも、出力停止を優先させるようになるので、第１実施形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。

（第４実施形態）
図９および図１０は第４実施形態を示すもので、以下、第２実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、第２実施形態の図５におけるステップＡ４の処理に代えて、図９に示すように、第３実施形態と同じ処理内容のステップＡ９の処理を行うようにしている。

すなわち、制御回路８は、過電流および低電圧を検出したときに、ステップＡ８からステップＡ９に進み、電圧検出回路９における電圧閾値を第１電圧閾値Ｖｔｈ１からこれよりも低い第２電圧閾値Ｖｔｈ２に設定する。これにより、電圧検出回路９による出力電圧Ｖｏｕｔの低電圧検出の判定が低い第２電圧閾値Ｖｔｈ２に変更されることで、低電圧状態の検出が遅くなり、過電流検出状態による出力停止の設定が実質的に優先されることになる。

図１０は具体的な動作を示すタイムチャートである。制御回路８は、前述同様にしてＭＯＳＦＥＴ２のオンオフ制御を行う。コイル電流ＩＬが増大して図１０（ｂ）に示すように、時刻ｔ４ａで過電流レベルの第１電流閾値Ｉｔｈ１を超えると、図６（ｄ）に示すように、電流検出回路１０から過電流検出信号Ｓａが出力される。なお、この実施形態では、この時点では電圧検出回路９は、電圧閾値の変更はしない。

以下、同様に制御を実施し、制御回路８は、過電流が検出されている状態で時刻ｔ６ｂで低電圧が検出されると、電圧検出回路９は、図８（ｃ）に示すように、電圧低下を判定するための電圧閾値が第２電圧閾値Ｖｔｈ２に切替設定される。したがって、電圧検出回路９は、出力電圧Ｖｏｕｔの低下による低電圧検出のタイミングが遅くなるように切り替わることになる。

したがって、このような第４実施形態によっても、過電流が発生した場合には、出力再始動を実施している場合でも、出力停止を優先させるようになるので、第２実施形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。

（他の実施形態）
なお、本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能であり、例えば、以下のように変形または拡張することができる。

上述した各実施形態では、スイッチング素子とダイオードを組み合わせた非同期方式のスイッチング電源装置に適用した場合を示しているが、これに限らず同期方式のスイッチング電源装置にも適用することができる。例えば、図１の構成において、ダイオード６に代えてＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング素子を用いた構成とし、制御回路により２つのＭＯＳＦＥＴを駆動制御する構成を採用することができる。

スイッチング素子は、ＭＯＳＦＥＴ２以外に、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）あるいはバイポーラトランジスタなどを用いることができる。
電流検出方法として、電流検出抵抗３を用いた場合で説明したが、これに限らず、例えばＭＯＳＦＥＴのドレイン−ソース間に発生する電圧とオン抵抗から電流値を算出する構成を採用することもできる。

また、電流検出の部位として、電流検出抵抗３をＭＯＳＦＥＴ２と直流電源ＶＤの端子との間に接続する構成や、ダイオード６とグランドとの間に接続する構成、あるいはその両方に接続する構成が採用できる。

保護動作処理の内容をフローチャートによりソフトウェア動作として説明したが、同様の処理を実行するハードウェアにより構成することもできる。

図面中、１はスイッチング電源装置、２はＭＯＳＦＥＴ（スイッチング素子）、３は電流検出抵抗、４はコイル、５はコンデンサ、６はダイオード、８は制御回路、９は電圧検出回路、１０は電流検出回路である。

Claims (5)

1. 電源入力をスイッチング素子（２）のオンオフ制御によりコイル（４）を通じて降圧した出力電圧で出力する構成のスイッチング電源装置であって、
   前記コイルを流れる電流が所定の電流閾値を超える過電流状態か否かを検出する電流検出回路（１０）と、
   前記出力電圧が所定の電圧閾値を下回る低電圧状態か否か検出する電圧検出回路（９）と、
   前記スイッチング素子を駆動して所定レベルの前記出力電圧を生成し、前記電流検出回路が前記過電流状態を検出すると前記スイッチング素子をオフさせて過電流保護動作を実施し、前記電圧検出回路が前記低電圧状態を検出すると再始動して前記スイッチング素子を駆動して前記出力電圧を生成する制御回路（８）とを備え、
   前記制御回路は、前記過電流保護動作を実施する場合には、前記電圧検出回路により前記低電圧状態が検出されても前記過電流保護動作を優先実施させるスイッチング電源装置。
2. 請求項１に記載のスイッチング電源装置において、
   前記電流検出回路（１０）は、前記過電流の検出を第１電流閾値で実施し、前記過電流を検出した後は前記第１電流閾値よりも小さい第２電流閾値に切り替える構成のスイッチング電源装置。
3. 請求項１に記載のスイッチング電源装置において、
   前記電流検出回路（１０）は、前記過電流の検出を第１電流閾値で実施し、前記過電流を検出した状態で前記前記電圧検出回路により前記低電圧状態が検出されると、前記第１電流閾値よりも小さい第２電流閾値に切り替える構成のスイッチング電源装置。
4. 請求項１に記載のスイッチング電源装置において、
   前記電圧検出回路（９）は、前記低電圧状態の検出を第１電圧閾値で実施し、前記電流検出回路が前記過電流を検出すると、前記第１電圧閾値よりも低い第２電圧閾値に切り替える構成のスイッチング電源装置。
5. 請求項１に記載のスイッチング電源装置において、
   前記電圧検出回路（９）は、前記低電圧状態の検出を第１電圧閾値で実施し、前記電流検出回路が前記過電流を検出した状態で前記前記電圧検出回路により前記低電圧状態が検出されると、前記第１電圧閾値よりも低い第２電圧閾値に切り替える構成のスイッチング電源装置。

Images