JP6553346B2 - 過電流検出回路およびそれを利用したusb給電装置、電子機器、過電流検出方法 - Google Patents
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Description
「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。
回路を1つのチップ上に集積化することにより、回路面積を削減することができるとともに、回路素子の特性を均一に保つことができる。
同様に、「部材Cが、部材Aと部材Bの間に設けられた状態」とは、部材Aと部材C、あるいは部材Bと部材Cが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
図4は、過電流検出回路130の回路図である。過電流検出回路130は、電流センサ120および判定部132を備える。電流センサ120は、USB受電装置200に供給されるサプライ電流ISUPPLYに応じた検出信号ISを、可変のしきい値ITHと比較し、検出信号ISがしきい値ITHを超えると、比較信号S10をアサート(たとえばハイレベル)する。
図6(a)を参照する。初期状態は第1状態φ1であり、サプライ電流ISUPPLYは、しきい値ITH1より低くなっている。時刻t1に、サプライ電流ISUPPLYが増大してしきい値ITH1を超えると、比較信号S10がアサートされて第2状態φ2に遷移し、しきい値ITHが第2値ITH2となる。ISUPPLY<ITH2であるため、比較信号S10は直ちにネゲートされる。その後、判定時間TIMAXの間、第2状態φ2が維持される。過電流検出信号S11はアサートされることなく、時刻t2に第1状態φ1に戻る。
このUSB給電装置100によれば、図6(a)に示すように、サプライ電流ISUPPLYの一時的な過電流状態をマスクすることができる。また図6(b)に示すように、サプライ電流ISUPPLYが、回路異常により増大したこと(真の過電流状態)を短時間で検出することができ、回路保護をかけることができる。
実施の形態では、USB−PD規格に準拠するUSB給電装置100を説明したが、USB−TypeC規格にも適用可能である。図7は、第1変形例に係るUSB給電装置100bのブロック図である。USB−TypeC規格では、コントローラ110bとUSB受電装置200b間の通信は、専用線204を介して行われる。つまりバス電圧VBUSに変調電圧VMODは重畳されないため、図3のキャパシタC3は不要であり、またインダクタL1を省略することもできる。その他については図3と同様である。
最後にUSB給電装置100の用途を説明する。図8は、USB給電装置100を備える電子機器300の斜視図である。電子機器300は、たとえばテレビや液晶ディスプレイ、ノート型コンピュータなどである。
Claims (9)
- USB(Universal Serial Bus)規格に準拠し、USB受電装置に電力を供給するUSB給電装置に搭載される過電流検出回路であって、
前記USB受電装置に供給されるサプライ電流に応じた検出信号を、可変のしきい値と比較し、前記検出信号が前記しきい値を超えると、比較信号をアサートする電流センサと、
(i)前記しきい値が過電流保護の基準値に応じた第1値である第1状態と、(ii)前記しきい値が前記第1値より大きな第2値である第2状態と、が切りかえ可能であり、前記第1状態において、前記比較信号がアサートされると、過電流検出信号のネゲートを維持したまま前記第2状態に遷移し、前記第2状態において前記比較信号がアサートされたときのみ、前記過電流検出信号をアサートする判定部と、
を備えることを特徴とする過電流検出回路。 - 前記判定部は、前記第2状態に遷移してからの時間を測定し、前記第2状態において前記比較信号がネゲートされた状態が所定の判定時間持続すると、前記第1状態に遷移するように構成されることを特徴とする請求項1に記載の過電流検出回路。
- バスライン上に設けられた出力スイッチをさらに備え、
前記判定部は、前記過電流検出信号がアサートされると、前記出力スイッチをオフすることを特徴とする請求項1または2に記載の過電流検出回路。 - 前記サプライ電流の経路上に設けられた検出抵抗をさらに備え、
前記電流センサは、前記検出抵抗の電圧降下を前記検出信号として監視することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の過電流検出回路。 - 前記USB給電装置は、USB−PD(Universal Serial Bus−Power Delivery)規格、またはUSB−TypeC規格に準拠することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の過電流検出回路。
- ひとつの半導体基板に一体集積化されることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の過電流検出回路。
- USB(Universal Serial Bus)規格に準拠し、USB受電装置に電力を供給するUSB給電装置であって、
電源回路と、
前記電源回路の出力と前記USB受電装置とを接続するバスラインと、
前記USB受電装置に供給されるサプライ電流の過電流状態を検出する請求項3に記載の過電流検出回路と、
を備えることを特徴とするUSB給電装置。 - 請求項7に記載のUSB給電装置を備えることを特徴とする電子機器。
- USB(Universal Serial Bus)規格に準拠し、USB受電装置に電力を供給するUSB給電装置における過電流検出方法であって、
前記USB受電装置に供給されるサプライ電流に応じた検出信号を生成するステップと、
前記検出信号を、可変のしきい値と比較し、前記検出信号が前記しきい値を超えると、比較信号をアサートするステップと、
初期状態である第1状態において、前記しきい値を過電流保護の基準値に応じた第1値とするステップと、
第2状態において、前記しきい値を前記第1値より大きな第2値とするステップと、
前記第1状態において、前記比較信号がアサートされると、過電流検出信号のネゲートを維持しつつ、前記第2状態に遷移するステップと、
前記第2状態において前記比較信号がアサートされたときに限り、前記過電流検出信号をアサートするステップと、
を備えることを特徴とする方法。
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