JP2019154214A - 過電流保護回路、過電流保護システム、過電流保護回路による過電流保護方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】装置において過電流を検出し電力の供給を停止した後、過電流の原因を除去しない状態で装置が再度起動した場合にも、装置に過電流を流さない過電流保護回路を提供する。【解決手段】過電流保護回路は、電力を供給する経路に直列に設けられる第１のスイッチと、前記経路に流れる電流を検出する検出部と、前記検出部が検出した電流が過電流であるか否かを判定する判定部と、前記検出部が検出した電流が過電流であると前記判定部が判定するまでの間、前記第１のスイッチを閉状態にする制御信号を前記第１のスイッチに供給し、前記検出部が検出した電流が過電流であると前記判定部が判定した以降、前記第１のスイッチを開状態にする制御信号を前記第１のスイッチに供給する制御信号生成装置と、を備える。【選択図】図４

Description

本発明は過電流保護回路、過電流保護システム、過電流保護回路による過電流保護方法及びプログラムに関する。

電力が供給される装置において、例えば、その電力を受ける入力端子がグラウンド端子に短絡した場合、その装置に定格を超える過電流が流れる可能性がある。そのため、電力が供給される装置の中には、その過電流を抑制する過電流保護回路を備えるものがある。
特許文献１には、関連する技術として、過電流保護回路に関する技術が開示されている。

特開２０１７−０４６５７０号公報

ところで、特許文献１に記載の過電流保護回路では、過電流を検出する回路が動作して、入力端子に電力を供給する電源をオフ状態にしたうえで、制御部に供給している電源もオフ状態になった場合、過電流検出がリセットされる。そのため、過電流の原因が除去されていない状態で再度入力端子に電力を供給する電源がオン状態になった場合、再び過電流が検出されるまでの間に装置に電流が流れてしまう。
そこで、装置において過電流を検出し電力の供給を停止した後、過電流の原因を除去しない状態で装置が再度起動した場合にも、装置に過電流を流さない技術が求められている。

本発明の各態様は、上記の課題を解決することのできる過電流保護回路、過電流保護システム、過電流保護回路による過電流保護方法及びプログラムを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の一態様によれば、過電流保護回路は、電力を供給する経路に直列に設けられる第１のスイッチと、前記経路に流れる電流を検出する検出部と、前記検出部が検出した電流が過電流であるか否かを判定する判定部と、前記検出部が検出した電流が過電流であると前記判定部が判定するまでの間、前記第１のスイッチを閉状態にする制御信号を前記第１のスイッチに供給し、前記検出部が検出した電流が過電流であると前記判定部が判定した以降、前記第１のスイッチを開状態にする制御信号を前記第１のスイッチに供給する制御信号生成装置と、を備える。

本発明の別の態様によれば、過電流保護システムは、上記の過電流保護回路と、過電流保護回路を介して電力が供給される装置と、を備える。

本発明の別の態様によれば、過電流保護回路による過電流保護方法は、電力を供給する経路に直列に設けられる第１のスイッチを備える過電流保護回路による過電流保護方法であって、前記経路に流れる電流を検出することと、検出した電流が過電流であるか否かを判定することと、検出した電流が過電流であると判定するまでの間、前記第１のスイッチを閉状態にする制御信号を前記第１のスイッチに供給し、検出した電流が過電流であると判定した以降、前記第１のスイッチを開状態にする制御信号を前記第１のスイッチに供給することと、を含む。

本発明の別の態様によれば、プログラムは、電力を供給する経路に直列に設けられる第１のスイッチを備える過電流保護回路のコンピュータに、前記経路に流れる電流を検出することと、検出した電流が過電流であるか否かを判定することと、検出した電流が過電流であると判定するまでの間、前記第１のスイッチを閉状態にする制御信号を前記第１のスイッチに供給し、検出した電流が過電流であると判定した以降、前記第１のスイッチを開状態にする制御信号を前記第１のスイッチに供給することと、を実行させる。

本発明の各態様によれば、装置において過電流を検出し電力の供給を停止した後、過電流の原因が除去されていない状態で装置が再度起動した場合にも、装置に過電流は流れない。

本発明の一実施形態による過電流保護システムの構成を示す図である。 本発明の一実施形態による過電流保護システムの処理フローを示す図である。 本発明の一実施形態による過電流保護システムの動作シーケンスを示す図である。 本発明の実施形態による過電流保護回路３０の最小構成を示す図である。 少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。

＜実施形態＞
以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。
本発明の一実施形態による過電流保護システム１は、図１に示すように、ＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ Ｃｕｒｒｅｎｔ）−ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）コンバータ１０、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０、過電流保護回路３０を備える。

ＡＣ−ＤＣコンバータ１０は、入力端子ＩＮ１、出力端子ＯＵＴ１を備える。ＤＣ−ＤＣコンバータ２０は、入力端子ＩＮ２、出力端子ＯＵＴ２を備える。過電流保護回路３０は、入力端子ＩＮ３、出力端子ＯＵＴ３を備える。入力端子ＩＮ１は、例えば、図１に示すように、過電流保護システム１の外部に設けられた第１設備２（例えば、電力系統など）に接続される。出力端子ＯＵＴ１は、入力端子ＩＮ３に接続される。出力端子ＯＵＴ３は、入力端子ＩＮ２に接続される。出力端子ＯＵＴ２は、例えば、図１に示すように、過電流保護システム１の外部に設けられる第２設備３（例えば、工場やプラントなど）に接続される。
過電流保護システム１において、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０は、過電流保護回路３０を介してＤＣ−ＤＣコンバータ２０に電力を供給する。過電流保護システム１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の電源端子がグラウンドに短絡するなど、何らかの原因によってＤＣ−ＤＣコンバータ２０に大電流が流れた場合に、過電流保護回路３０が、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０からＤＣ−ＤＣコンバータ２０へ供給する電力を遮断するシステムである。

ＡＣ−ＤＣコンバータ１０は、外部から受けた交流電力を直流電力に変換し、変換後の直流電力を出力する。具体的には、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０は、第１設備２から入力端子ＩＮ１を介して交流電力を受ける。ＡＣ−ＤＣコンバータ１０は、受けた交流電力を直流電力に変換する。ＡＣ−ＤＣコンバータ１０は、変換後の直流電力を出力端子ＯＵＴ１から入力端子ＩＮ３に出力する。

ＤＣ−ＤＣコンバータ２０は、外部から受けた直流電力を後段回路に必要な直流電力に変換し、変換後の直流電力を後段回路に出力する。具体的には、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０は、過電流保護回路３０から入力端子ＩＮ２を介して直流電力を受けた場合、受けた直流電力を第２設備３に必要な直流電力に変換する。ＤＣ−ＤＣコンバータ２０は、変換後の直流電力を第２設備３に出力する。

過電流保護回路３０は、入力端子ＩＮ３で受けた直流電力を出力端子ＯＵＴ３から出力する。また、過電流保護回路３０は、受けた直流電力によって予め定めたしきい値電流を超える電流を検出した場合、出力端子ＯＵＴ３からの直流電力の出力を遮断する。

具体的には、過電流保護回路３０は、図１に示すように、第１トランジスタ３０１（第１のスイッチの一例）、ＬＤＯ（Ｌｏｗ Ｄｒｏｐ−Ｏｕｔ）レギュレータ３０２、第２トランジスタ３０３（第２のスイッチの一例、制御信号生成装置の一例）、コンパレータ３０４（制御信号生成装置の一例）、制御装置３０５（判定部の一例、制御部の一例、制御信号生成装置の一例）、第３トランジスタ３０６（断線手段の一例）、負荷３０７、第１電圧源３０８、第２電圧源３０９、ヒューズＦ１（制御信号生成装置の一例）、電流検出抵抗Ｒ１（検出部の一例）、プルアップ抵抗Ｒ２、プルダウン抵抗Ｒ３を備える。

第１トランジスタ３０１、第２トランジスタ３０３、第３トランジスタ３０６のそれぞれは、ドレイン端子、ゲート端子、ソース端子を備える。ＬＤＯレギュレータ３０２は、入力端子、出力端子を備える。コンパレータ３０４は、プラス入力端子、マイナス入力端子、出力端子を備える。制御装置３０５は、第１入力端子、第２入力端子、第１出力端子、第２出力端子を備える。負荷３０７、第１電圧源３０８、第２電圧源３０９、ヒューズＦ１、電流検出抵抗Ｒ１、プルアップ抵抗Ｒ２、プルダウン抵抗Ｒ３のそれぞれは、第１端子、第２端子を備える。

第１トランジスタ３０１のドレイン端子は、ＬＤＯレギュレータ３０２の入力端子に接続される。第１トランジスタ３０１のゲート端子は、第２トランジスタ３０３のソース端子、プルダウン抵抗Ｒ３の第１端子のそれぞれに接続される。第１トランジスタ３０１のソース端子は、制御装置３０５の第１入力端子、電流検出抵抗Ｒ１の第１端子のそれぞれに接続される。ＬＤＯレギュレータ３０２の出力端子は、ヒューズＦ１の第１端子に接続される。第２トランジスタ３０３のドレイン端子は、コンパレータ３０４の出力端子、プルアップ抵抗Ｒ２の第１端子のそれぞれに接続される。第２トランジスタ３０３のゲート端子は、制御装置３０５の第１出力端子に接続される。コンパレータ３０４のプラス入力端子は、第３トランジスタ３０６のドレイン端子、ヒューズＦ１の第２端子のそれぞれに接続される。コンパレータ３０４のマイナス入力端子は、第１電圧源３０８の第１端子に接続される。制御装置３０５の第２入力端子は、電流検出抵抗Ｒ１の第２端子に接続される。制御装置３０５の第２出力端子は、第３トランジスタ３０６のゲート端子に接続される。第３トランジスタ３０６のソース端子は、負荷３０７の第１端子に接続される。負荷３０７の第２端子、第１電圧源３０８の第２端子、第２電圧源３０９の第１端子、プルダウン抵抗Ｒ３の第２端子のそれぞれは、グラウンドに接続される。第２電圧源３０９の第２端子は、プルアップ抵抗Ｒ２の第２端子に接続される。
なお、第１トランジスタ３０１のドレイン端子、及び、ＬＤＯレギュレータ３０２の入力端子は、過電流保護回路３０の入力端子ＩＮ３に接続されている。また、制御装置３０５の第２入力端子、及び、電流検出抵抗Ｒ１の第２端子は、過電流保護回路３０の出力端子ＯＵＴ３に接続されている。

第１トランジスタ３０１は、制御装置３０５による第２トランジスタ３０３を介したゲート端子に対する電圧制御に応じて、オン状態（すなわち、導通状態）またはオフ状態（すなわち、遮断状態）になる。具体的には、第１トランジスタ３０１は、ゲート端子の電圧がＨｉｇｈレベルに制御される場合に、オン状態になる。また、第１トランジスタ３０１は、ゲート端子の電圧がＬｏｗレベルに制御される場合に、オフ状態になる。
第１トランジスタ３０１は、オン状態の場合、ドレイン端子（すなわち、入力端子ＩＮ３）で受けた電力をソース端子から出力する。その結果、電流検出抵抗Ｒ１を介して出力端子ＯＵＴ３からその電力が出力される。また、第１トランジスタ３０１は、オフ状態の場合、入力端子ＩＮ３で電力を受けても、受けなくても、ソース端子から電力を出力しない。
第１トランジスタ３０１は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。

ＬＤＯレギュレータ３０２は、入力端子から入力する直流電圧から低損失で所定の電圧値の直流電圧を生成する。ＬＤＯレギュレータ３０２は、生成した直流電圧を、ヒューズＦ１を介して、コンパレータ３０４のプラス入力端子、及び、第３トランジスタ３０６のドレイン端子に出力する。

なお、ＬＤＯレギュレータ３０２は、最終的に第１トランジスタ３０１をオン状態にするための電力源としての役割を果たすものである。しかしながら、ＬＤＯレギュレータ３０２は、コンパレータ３０４のプラス入力端子に電圧を供給したうえで、過電流が検出された場合にヒューズＦ１を断線（すなわち、溶断）させることができればよい。そのため、ＬＤＯレギュレータ３０２の外形及び電流容量は、過電流が検出された場合にヒューズＦ１が直ちに断線する程度に小さくてよい。

第２トランジスタ３０３は、制御装置３０５によるゲート端子に対する電圧制御に応じて、オン状態（すなわち、導通状態）またはオフ状態（すなわち、遮断状態）になり、第１トランジスタ３０１のゲート端子に、電圧を出力する。具体的には、第２トランジスタ３０３は、制御装置３０５によってゲート端子の電圧がＨｉｇｈレベルに制御される場合、オン状態になり、コンパレータ３０４の出力端子の電圧に応じた電圧（すなわち、コンパレータ３０４の出力端子の電圧が、ＨｉｇｈレベルであればＨｉｇｈレベルの電圧、ＬｏｗレベルであればＬｏｗレベルの電圧）を、第１トランジスタ３０１のゲート端子に出力する。また、第２トランジスタ３０３は、制御装置３０５によってゲート端子の電圧がＬｏｗレベルに制御される場合、オフ状態になり、第１トランジスタ３０１のゲート端子の電圧は、プルダウン抵抗Ｒ３によってＬｏｗレベルの電圧になる。
第２トランジスタ３０３は、例えば、ＭＯＳＦＥＴである。

第１電圧源３０８は、第１端子から電圧Ｖｒｅｆ（基準電圧の一例）を出力し、コンパレータ３０４のマイナス端子の電圧を決定する。なお、電圧Ｖｒｅｆの電圧値は、ＬＤＯレギュレータ３０２の出力電圧の電圧値に比べて低い値である。

コンパレータ３０４は、プラス入力端子の電圧とマイナス入力端子の電圧Ｖｒｅｆとの大小関係に応じた電圧を、出力端子から出力する。具体的には、例えば、プラス入力端子の電圧がマイナス入力端子の電圧Ｖｒｅｆよりも高い場合、コンパレータ３０４は、Ｈｉｇｈレベルの電圧を、出力端子から第２トランジスタ３０３のドレイン端子へ出力する。また、例えば、プラス入力端子の電圧がマイナス入力端子の電圧Ｖｒｅｆよりも低い場合、コンパレータ３０４は、Ｌｏｗレベルの電圧を、出力端子から第２トランジスタ３０３のドレイン端子へ出力する。つまり、コンパレータ３０４は、ヒューズＦ１が切れているときに、Ｌｏｗレベルの電圧を出力する。

制御装置３０５は、電流検出抵抗Ｒ１に流れる電流に基づいて、第２トランジスタ３０３を介して第１トランジスタ３０１のゲート端子の電圧を制御する。具体的には、制御装置３０５は、第１入力端子で電流検出抵抗Ｒ１の第１端子の電圧を受ける。制御装置３０５は、第２入力端子で電流検出抵抗Ｒ１の第２端子の電圧を受ける。そして、制御装置３０５は、第１入力端子で受けた電圧と第２入力端子で受けた電圧との差電圧を特定する。
制御装置３０５は、特定した差電圧が所定のしきい値電圧を超えた場合、第２トランジスタ３０３のゲート端子にＬｏｗレベルの電圧を出力する。また、制御装置３０５は、特定した差電圧が所定のしきい値電圧を超えない場合、第２トランジスタ３０３のゲート端子にＨｉｇｈレベルの電圧を出力する。ここでの所定のしきい値電圧とは、電流検出抵抗Ｒ１に過電流が流れたか否かを判定するために用いる電圧である。つまり、電流検出抵抗Ｒ１に過電流が流れた場合、第２トランジスタ３０３のソース端子からＬｏｗレベルの電圧が出力されるため、第１トランジスタ３０１は、オフ状態になる。

また、制御装置３０５は、特定した第１入力端子で受けた電圧と第２入力端子で受けた電圧との差電圧が所定のしきい値電圧を超えた場合、すなわち、電流検出抵抗Ｒ１に過電流が流れた場合、電流検出抵抗Ｒ１に過電流が流れたことを報知する過電流検出信号を出力する。具体的には、制御装置３０５は、電流検出抵抗Ｒ１に過電流が流れた場合、Ｈｉｇｈレベルの電圧を示す過電流検出信号を、第２出力端子から第３トランジスタ３０６のゲート端子に出力する。また、制御装置３０５は、電流検出抵抗Ｒ１に過電流が流れていない場合、Ｌｏｗレベルの電圧を示す過電流検出信号を、第２出力端子から第３トランジスタ３０６のゲート端子に出力する。

なお、電流検出抵抗Ｒ１の第１端子の電圧と電流検出抵抗Ｒ１の第２端子の電圧との差電圧は、電流検出抵抗Ｒ１に流れる電流に比例する。そのため、制御装置３０５が特定した第１入力端子で受けた電圧と第２入力端子で受けた電圧との差電圧は、電流検出抵抗Ｒ１に流れる電流と一対一で対応している。したがって、制御装置３０５が第１入力端子で受けた電圧と第２入力端子で受けた電圧との差電圧を特定することは、電流検出抵抗Ｒ１に流れる電流を特定したことに等しい。

また、制御装置３０５は、電流検出抵抗Ｒ１に流れる電流の絶対値を特定する場合には、例えば、電流検出抵抗Ｒ１の抵抗値を予め記憶しておき、特定した第１入力端子で受けた電圧と第２入力端子で受けた電圧との差電圧を電流検出抵抗Ｒ１の抵抗値で除算すればよい。
また、制御装置３０５は、電流検出抵抗Ｒ１に流れる電流の絶対値を特定する場合には、例えば、第１入力端子で受けた電圧と第２入力端子で受けた電圧との差電圧と、流検出抵抗Ｒ１に流れる電流との対応関係を示すデータテーブルを予め記憶し、第１入力端子で受けた電圧と第２入力端子で受けた電圧との差電圧を特定した場合に、特定した差電圧に対応する電流値を、記憶しているデータテーブルにおいて特定するものであってもよい。

第３トランジスタ３０６は、制御装置３０５によるゲート端子に対する電圧制御に応じて、オン状態（すなわち、導通状態）またはオフ状態（すなわち、遮断状態）になる。具体的には、第３トランジスタ３０６は、ゲート端子で、制御装置３０５が出力する過電流検出信号を受ける。第３トランジスタ３０６は、受けた過電流検出信号がＨｉｇｈレベルの電圧を示す信号である場合、オン状態になる。また、第３トランジスタ３０６は、受けた過電流検出信号がＬｏｗレベルの電圧を示す信号である場合、オフ状態になる。

第３トランジスタ３０６は、オン状態になると、ヒューズＦ１を断線させる。具体的には、第３トランジスタ３０６がオン状態になると、ＬＤＯレギュレータ３０２からヒューズＦ１を介してグラウンドへ電流の流れる経路ができる。そのため、ＬＤＯレギュレータ３０２から、ヒューズＦ１、第３トランジスタ３０６を介して、負荷３０７のグラウンドへと電流が流れる。その電流の電流値は、ヒューズＦ１を断線させる電流値を超える。そのため、第３トランジスタ３０６がオン状態になると、ヒューズＦ１は断線する。
第３トランジスタ３０６は、例えば、ＭＯＳＦＥＴである。

負荷３０７は、第３トランジスタ３０６がオン状態になった場合に、ヒューズＦ１に流れる電流の電流値を決定する。負荷３０７としては、第３トランジスタ３０６がオン状態になった場合に、ヒューズＦ１を断線させる電流がヒューズＦ１に流れるような負荷が選択される。負荷３０７は、例えば、チップ抵抗である。
第２電圧源３０９は、第２端子から電圧ＶＲＬを出力する。電圧ＶＲＬの電圧値としては、コンパレータ３０４の出力電圧が安定し、第１トランジスタ３０１がオン状態になる電圧値が選択される。

ヒューズＦ１は、所定の電流以上の電流が流れた場合に断線する。具体的には、ヒューズＦ１は、第３トランジスタ３０６がオン状態になった場合に、大電流が流れるため断線する。

電流検出抵抗Ｒ１には、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０に流れ込む電流と同一の電流が流れる。電流検出抵抗Ｒ１の第１端子と第２端子との間の差電圧は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０に流れ込む電流に比例した電圧となる。

プルアップ抵抗Ｒ２は、コンパレータ３０４がＨｉｇｈレベルの電圧を出力する状態になった場合に、コンパレータ３０４の出力端子の電圧を第１トランジスタが安定した電圧を維持するための抵抗である。なお、コンパレータ３０４の一例としては、一般的なオープンドレインまたはオープンコレクタのコンパレータであり、出力にプルアップ抵抗を接続して、第２電圧源３０９の第２端子に接続するものである。ただし、コンパレータ３０４の別の例としては、例えば、演算増幅器のような差動増幅器であってもよい。コンパレータ３０４が演算増幅器のような差動増幅器である場合には、プルアップ抵抗Ｒ２及び第２電圧源３０９は備えず、演算増幅器のような差動増幅器の低インピーダンスである出力端子から第２トランジスタ３０３のドレイン端子に電圧を与えるものであってもよい。

次に、本発明の一実施形態による過電流保護システム１の処理について図２、図３を用いて説明する。
なお、ヒューズＦ１が断線しておらず、かつ、第１トランジスタ３０１がオン状態であり、過電流保護回路３０が過電流を検出しておらず、かつ、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０から過電流保護回路３０を介してＤＣ−ＤＣコンバータ２０へ電力が供給されている状態を通常状態と呼ぶ。また、過電流保護回路３０が過電流を検出した場合を異常状態と呼ぶ。ここでは、通常状態から異常状態になり、過電流保護回路３０がＡＣ−ＤＣコンバータ１０からＤＣ−ＤＣコンバータ２０への電力の供給を遮断する過電流保護システム１の処理について説明する。

通常状態において、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０の出力端子ＯＵＴ１から過電流保護回路３０の入力端子ＩＮ３に電力が供給されると、ＬＤＯレギュレータ３０２の出力電圧は、ヒューズＦ１を介してコンパレータ３０４のプラス入力端子に出力される。また、第１電圧源３０８の出力電圧Ｖｅｆは、コンパレータ３０４のマイナス入力端子に出力される。コンパレータ３０４は、プラス入力端子の電圧がマイナス入力端子の電圧Ｖｒｅｆよりも高いため、Ｈｉｇｈレベルの電圧を第２トランジスタ３０３のドレイン端子に出力する。

また、通常状態において、制御装置３０５は、第１入力端子で受ける電圧と第２入力端子で受ける電圧との差電圧が所定のしきい値電圧を超えないため、Ｈｉｇｈレベルの電圧を、第１出力端子から第２トランジスタ３０３のゲート端子に出力する。第２トランジスタ３０３は、ゲート端子でＨｉｇｈレベルの電圧を受けてオン状態になる。第２トランジスタ３０３は、コンパレータ３０４から出力されたＨｉｇｈレベルの電圧を、ソース端子から第１トランジスタ３０１のゲート端子に出力する。第１トランジスタ３０１は、オン状態になり、過電流保護回路３０の入力端子ＩＮ３に入力された電力をソース端子から出力する。そのソース端子から出力された電力は、過電流保護回路３０の出力端子ＯＵＴ３から出力される。

また、通常状態において、制御装置３０５は、Ｌｏｗレベルの電圧を示す過電流検出信号を、第２出力端子から第３トランジスタ３０６のゲート端子へ出力する。第３トランジスタ３０６は、ゲート端子でＬｏｗレベルの電圧を受け、オフ状態になる。したがって、ＬＤＯレギュレータ３０２からヒューズＦ１を介してグラウンドへ電流の流れる経路はできない。そのため、ヒューズＦ１は断線しない。

ここで、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０において、電源電圧（すなわち、入力端子ＩＮ２）とグラウンドとが短絡する不具合が発生したとする。この場合、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０から第１トランジスタ３０１、過電流検出抵抗Ｒ１を介して、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０へ大きな電流が流れる。

このとき、過電流検出抵抗Ｒ１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０へ流れ込む電流に応じた、第１入力端子の電圧と第２入力端子の電圧を出力する（ステップＳ１）。制御装置３０５は、第１入力端子の電圧と第２入力端子の電圧との間の差電圧が所定のしきい値電圧を超えたか否かを判定する。ここでの例では、制御装置３０５の第１入力端子の電圧と制御装置３０５の第２入力端子の電圧との間の差電圧は、通常状態における制御装置３０５の第１入力端子の電圧と制御装置３０５の第２入力端子の電圧との間の差電圧に比べて大きくなる（ステップＳ２、図３（ａ）におけるタイミングｔ１）。制御装置３０５は、第１入力端子の電圧と第２入力端子の電圧との間の差電圧が所定のしきい値電圧を超えたと判定する。制御装置３０５は、第１入力端子の電圧と第２入力端子の電圧との間の差電圧が所定のしきい値電圧を超えたと判定した場合、Ｈｉｇｈレベルの電圧を示す過電流検出信号を、第２出力端子から第３トランジスタ３０６のゲート端子へ出力する（ステップＳ３、図３（ｂ）におけるタイミングｔ２）。そして、制御装置３０５は、Ｈｉｇｈレベルの電圧を示す過電流検出信号を、第２出力端子から第３トランジスタ３０６のゲート端子へ出力するのと並行して、Ｌｏｗレベルの電圧を、第１出力端子から第２トランジスタ３０３のゲート端子へ出力する（ステップＳ４）。

第２トランジスタ３０３は、ゲート端子でＬｏｗレベルの電圧を受けると、オフ状態となり、ソース端子の電圧、すなわち、第１トランジスタ３０１のゲート端子の電圧は、プルダウン抵抗Ｒ３により、Ｌｏｗレベルの電圧になる。
第１トランジスタ３０１は、ゲート端子の電圧がＬｏｗレベルの電圧になると、オフ状態になる（ステップＳ５）。

第３トランジスタ３０６は、ゲート端子でＨｉｇｈレベルの電圧を示す過電流検出信号を受けると、オン状態になる（ステップＳ６）。第３トランジスタ３０６がオン状態になると、ＬＤＯレギュレータ３０２から、ヒューズＦ１、第３トランジスタ３０６を介して、負荷３０７へと電流が流れる。このとき、ヒューズＦ１に流れる電流の電流値は、ヒューズＦ１が断線する電流値である。そのため、第３トランジスタ３０６がオン状態になると、ヒューズＦ１は、断線する（ステップＳ７）。ヒューズＦ１が断線すると、ヒューズＦ１の第２端子における電圧は、Ｌｏｗレベルの電圧になる（図３（ｃ）におけるタイミングｔ３）。

コンパレータ３０４は、ヒューズＦ１の第２端子における電圧、すなわち、コンパレータ３０４のプラス入力端子の電圧がＬｏｗレベルの電圧になると（図３（ｄ）におけるタイミングｔ４）、プラス入力端子の電圧がマイナス入力端子の電圧Ｖｒｅｆに比べて低くなるため、Ｌｏｗレベルの電圧を、出力端子から第２トランジスタ３０３のドレイン端子に出力する。

コンパレータ３０４がＬｏｗレベルの電圧を、出力端子から第２トランジスタ３０３のドレイン端子に出力する場合には、制御装置３０５が第１出力端子から第２トランジスタ３０３のゲート端子へＨｉｇｈレベルの電圧を出力する場合、及び、第１出力端子から第２トランジスタ３０３のゲート端子へＬｏｗレベルの電圧を出力する場合（図３（ｅ）におけるタイミングｔ５）の何れにおいても、第２トランジスタ３０３のソース端子の電圧、すなわち、第１トランジスタ３０１のゲート端子の電圧は、Ｌｏｗレベルの電圧になる（図３（ｆ）におけるタイミングｔ６）。

第１トランジスタ３０１は、ゲート端子の電圧がＬｏｗレベルの電圧である場合、オフ状態になる。したがって、例えば、過電流保護システム１が異常状態となったことに伴いリセットされ、制御装置３０５がＨｉｇｈレベルの電圧を、第１出力端子から第２トランジスタ３０３のゲート端子に出力し、Ｌｏｗレベルの電圧を示す過電流検出信号を第３トランジスタ３０６のゲート端子に出力して、異常状態が解除される場合であっても、ヒューズＦ１が断線するため、再度異常状態を検出することはない。そのため、過電流保護システム１は、異常状態となったことに伴いリセットされ、制御装置３０５がＨｉｇｈレベルの電圧を、第１出力端子から第２トランジスタ３０３のゲート端子に出力し、Ｌｏｗレベルの電圧を示す過電流検出信号を第３トランジスタ３０６のゲート端子に出力して、異常状態がされる場合であっても、異常状態の検出と異常状態の解除を繰り返すことはない。その結果、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の入力端子の電圧は、図３（ｇ）に示すように変化する。なお、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０の出力端子の電圧が、例えば、図３（ｈ）に示すようにＬｏｗレベルの電圧からＨｉｇｈレベルの電圧に変化した場合（図３（ｈ）におけるタイミングｔ７）、図３（ｅ）に示すように、第２トランジスタ３０３のゲート端子の電圧がＬｏｗレベルの電圧からＨｉｇｈレベルの電圧に変化する（図３（ｅ）におけるタイミングｔ８）。

なお、ステップＳ５の処理において、第１トランジスタ３０１がオフ状態になると、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０とＤＣ−ＤＣコンバータ２０との間が電気的に切断され、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０からＤＣ−ＤＣコンバータ２０への電力の供給は遮断される。ＤＣ−ＤＣコンバータ２０への電力の供給が遮断されると、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０はオフ状態となる。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０への電力の供給が遮断されると、過電流検出抵抗Ｒ１には電流が流れないため、制御装置３０５は、Ｈｉｇｈレベルの電圧を、第１出力端子から第２トランジスタ３０３のゲート端子に出力し、Ｌｏｗレベルの電圧を示す過電流検出信号を第３トランジスタ３０６のゲート端子に出力する。その結果、異常状態は解除されるが、異常状態の検出と異常状態の解除を繰り返すことはない。

以上、本発明の一実施形態による過電流保護システム１について説明した。
本発明の一実施形態による過電流保護システム１では、制御装置３０５は、過電流を検出した場合に、第３トランジスタ３０６をオン状態に制御することによって、ヒューズＦ１に電流を流してヒューズＦ１を断線させる。ヒューズＦ１が断線することにより、コンパレータ３０４の出力する信号は、第１トランジスタ３０１をオフ状態に制御する信号となる。
このようにすれば、過電流保護システム１において第２トランジスタ３０３がオン状態であってもオフ状態であっても、第１トランジスタ３０１はオフ状態になる。したがって、過電流保護システム１において過電流の原因を除去しない状態で過電流保護システム１が再度起動した場合にも、過電流保護システム１には過電流が流れない。

図４は、本発明の実施形態による過電流保護回路３０の最小構成を示す図である。
過電流保護回路３０は、図４に示すように、第１のスイッチ１０１、検出部１０２、判定部１０３、制御信号生成装置１０４を備える。

第１のスイッチ１０１は、電力を供給する経路に直列に設けられる。検出部１０２は、経路に流れる電流を検出する。判定部１０３は、検出部１０２が検出した電流が過電流であるか否かを判定する。制御信号生成装置１０４は、検出部１０２が検出した電流が過電流であると判定部１０３が判定するまでの間、第１のスイッチ１０１を閉状態にする制御信号を第１のスイッチ１０１に供給し、検出部１０２が検出した電流が過電流であると判定部１０３が判定した以降、第１のスイッチ１０１を開状態にする制御信号を第１のスイッチ１０１に供給する。なお、検出部１０２が検出した電流が過電流であると判定部１０３が判定した以降とは、検出部１０２が検出した電流が過電流であると判定部１０３が最初に判定した以降のことである。そのため、その後、検出部１０２が検出した電流が過電流であると判定部１０３が再度判定した場合であっても、制御信号生成装置１０４は、第１のスイッチ１０１を開状態にする制御信号を第１のスイッチ１０１に供給し続ける。

なお、本発明の実施形態における処理は、適切な処理が行われる範囲において、処理の順番が入れ替わってもよい。

本発明の実施形態における記憶部、その他の記憶装置のそれぞれは、適切な情報の送受信が行われる範囲においてどこに備えられていてもよい。また、記憶部、その他の記憶装置のそれぞれは、適切な情報の送受信が行われる範囲において複数存在しデータを分散して記憶していてもよい。

本発明の実施形態について説明したが、上述の制御装置３０５、その他の制御装置は内部に、コンピュータシステムを有していてもよい。そして、上述した処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。コンピュータの具体例を以下に示す。
図５は、少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
コンピュータ５は、図５に示すように、ＣＰＵ６、メインメモリ７、ストレージ８、インターフェース９を備える。
例えば、上述の制御装置３０５、その他の制御装置のそれぞれは、コンピュータ５に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ８に記憶されている。ＣＰＵ６は、プログラムをストレージ８から読み出してメインメモリ７に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、ＣＰＵ６は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域をメインメモリ７に確保する。

ストレージ８の例としては、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ−ＲＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ８は、コンピュータ５のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インターフェース９または通信回線を介してコンピュータ５に接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ５に配信される場合、配信を受けたコンピュータ５が当該プログラムをメインメモリ７に展開し、上記処理を実行してもよい。少なくとも１つの実施形態において、ストレージ８は、一時的でない有形の記憶媒体である。

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現してもよい。さらに、上記プログラムは、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるファイル、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例であり、発明の範囲を限定しない。これらの実施形態は、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の追加、省略、置き換え、変更を行ってよい。

１・・・過電流保護システム
２・・・第１設備
３・・・第２設備
５・・・コンピュータ
６・・・ＣＰＵ
７・・・メインメモリ
８・・・ストレージ
９・・・インターフェース
１０・・・ＡＣ−ＤＣコンバータ
２０・・・ＤＣ−ＤＣコンバータ
３０・・・過電流保護回路
１０５、３０４・・・コンパレータ
３０１・・・第１トランジスタ
３０２・・・ＬＤＯレギュレータ
３０３・・・第２トランジスタ
３０５・・・制御装置
３０６・・・第３トランジスタ
３０７・・・負荷
３０８・・・第１電圧源
３０９・・・第２電圧源
Ｆ１・・・ヒューズ
Ｒ１・・・過電流検出抵抗
Ｒ２・・・プルアップ抵抗

Claims (7)

1. 電力を供給する経路に直列に設けられる第１のスイッチと、
   前記経路に流れる電流を検出する検出部と、
   前記検出部が検出した電流が過電流であるか否かを判定する判定部と、
   前記検出部が検出した電流が過電流であると前記判定部が判定するまでの間、前記第１のスイッチを閉状態にする制御信号を前記第１のスイッチに供給し、前記検出部が検出した電流が過電流であると前記判定部が判定した以降、前記第１のスイッチを開状態にする制御信号を前記第１のスイッチに供給する制御信号生成装置と、
   を備える過電流保護回路。
2. 前記制御信号生成装置は、
   第１の端子及び第２の端子を有し、前記第１のスイッチを開状態または閉状態にする制御信号を前記第１のスイッチに供給する第２のスイッチと、
   第３の端子、第４の端子及び第５の端子を有するコンパレータであって、前記第３の端子に基準電圧が印加され、前記第４の端子における電圧が前記第３の端子に印加された前記基準電圧よりも高い場合に、前記第１のスイッチを閉状態に制御可能な信号を前記第５の端子から前記第１の端子へ出力し、前記第４の端子における電圧が前記第３の端子に印加された前記基準電圧よりも低い場合に、前記第１のスイッチを開状態に制御可能な信号を前記第５の端子から前記第１の端子へ出力するコンパレータと、
   前記第４の端子に前記基準電圧よりも高い電圧を供給する経路を断線させる断線手段と、
   前記判定部が検出した前記電流が過電流でないと判定した場合に、前記第１の端子と前記第２の端子との間を閉状態に制御し、かつ、前記断線手段が前記経路を断線しないように前記断線手段を制御し、前記判定部が検出した前記電流が過電流であると判定した場合に、前記第１の端子と前記第２の端子との間を開状態に制御し、かつ、前記断線手段が前記経路を断線するように前記断線手段を制御する制御部と、
   を備える請求項１に記載の過電流保護回路。
3. 第６の端子及び第７の端子を有し、前記第６の端子が前記第４の端子に接続され、前記第７の端子に前記基準電圧よりも高い電圧が印加されるヒューズ、
   を備え、
   前記断線手段は、
   動作する状態になることによって前記ヒューズを断線させることのできる断線手段であり、
   前記制御部は、
   前記判定部が検出した前記電流が過電流でないと判定した場合に、前記第１の端子と前記第２の端子との間を閉状態に制御し、かつ、前記断線手段を動作しない状態に制御し、前記判定部が検出した前記電流が過電流であると判定した場合に、前記第１の端子と前記第２の端子との間を開状態に制御し、かつ、前記断線手段を動作する状態に制御する、
   請求項２に記載の過電流保護回路。
4. 前記断線手段は、
   開状態または閉状態となる第３のスイッチと、
   前記第３のスイッチに接続された負荷と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記第３のスイッチを開状態または閉状態に制御することによって、前記ヒューズを断線させるか否かを制御する、
   請求項３に記載の過電流保護回路。
5. 請求項１から請求項４の何れか一項に記載の過電流保護回路と、
   過電流保護回路を介して電力が供給される装置と、
   を備える過電流保護システム。
6. 電力を供給する経路に直列に設けられる第１のスイッチを備える過電流保護回路による過電流保護方法であって、
   前記経路に流れる電流を検出することと、
   検出した電流が過電流であるか否かを判定することと、
   検出した電流が過電流であると判定するまでの間、前記第１のスイッチを閉状態にする制御信号を前記第１のスイッチに供給し、検出した電流が過電流であると判定した以降、前記第１のスイッチを開状態にする制御信号を前記第１のスイッチに供給することと、
   を含む過電流保護回路による過電流保護方法。
7. 電力を供給する経路に直列に設けられる第１のスイッチを備える過電流保護回路のコンピュータに、
   前記経路に流れる電流を検出することと、
   検出した電流が過電流であるか否かを判定することと、
   検出した電流が過電流であると判定するまでの間、前記第１のスイッチを閉状態にする制御信号を前記第１のスイッチに供給し、検出した電流が過電流であると判定した以降、前記第１のスイッチを開状態にする制御信号を前記第１のスイッチに供給することと、
   を実行させるプログラム。