JPH08279232A - 過電流検出回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ピーク負荷に流れる電流に対して安定した過
電流保護動作を行うための過電流検出回路を提供する。 【構成】 ピーク負荷１０に流れる電流を検出する電流
検出手段４０と、この電流検出手段４０の検出信号と第
一の基準電圧とを比較する第一の比較手段６０とを有
し、検出信号が第一の基準電圧より大きくなると第一の
比較手段６０は過電流検出信号を出力してなる過電流検
出回路３０であって、検出信号と第二の基準電圧とを比
較する第二の比較手段５０と、第二の比較手段５０の比
較結果に基づいて検出信号が所定時間を超え連続して第
二の基準電圧より大きいことを検出した場合に基準電圧
低下信号を出力する遅延手段８０と、この基準電圧低下
信号が出力されると第一の基準電圧を低くする基準電圧
低下手段９０とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、フロッピーディスク
ドライブ等のピーク電流が流れる負荷、及びこれに電力
を供給する電源を過電流から保護するために用いられる
過電流検出回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】フロッピーディスクドライブ、ファンモ
ータ、及びプリンタ用ソレノイド等の負荷（以下、ピー
ク負荷とする）にあっては、一時的に動作して定常時は
待機状態となりアクティブには動作しないといった動作
特性を有しているため、一時的に動作する際にはピーク
負荷への電力として大きな電流（以下、ピーク電流とす
る）が流れる一方、定常時には小さな電流（以下、定常
電流とする）が流れる。

【０００３】このようなピーク負荷にあっては、過負荷
や負荷短絡の際に過電流が流れ込み加熱してしまう等の
不具合を防止するため、過電流保護回路を電源内部ある
いは電源とピーク負荷との間に設けてピーク負荷に過電
流が流れないようにしている。

【０００４】電源としては、パワーＭＯＳＦＥＴ等のス
イッチングトランジスタを用いてピーク負荷への電力を
供給するスイッチング電源などが用いられる。

【０００５】過電流保護回路は、例えば図５に示すよう
に、ピーク負荷１に電力を供給する電力制御回路２とこ
れに接続された過電流検出回路３０とを備えており、こ
の過電流検出回路３０はピーク負荷１に流れる電流を検
出してこれが過電流である場合には過電流検出信号を電
力制御回路２に出力するようにしている。過電流検出信
号が出力されると電力制御回路２は電流を制限するか、
あるいは遮断する。

【０００６】この過電流検出回路３は、ピーク負荷１に
流れる電流を検出する電流検出回路４と、この電流検出
回路４から出力される検出信号と基準電圧とを比較する
定常電流比較回路５及びピーク電流比較回路６と、定常
電流比較回路５及びピーク電流比較回路６にそれぞれ一
定の基準電圧信号を出力する基準電圧回路７と、検出信
号が基準電圧より大きいことを示す信号が定常電流比較
回路５から所定時間（以下、遅延時間とする）を超え連
続して出力された場合に過電流検出信号を出力する遅延
回路とを備えている。

【０００７】また、ピーク電流比較回路６に出力される
基準電圧（以下、ピーク電流比較用基準電圧とする）は
ピーク電流を検出したときの検出信号より若干大きな値
に設定されるとともに、定常電流電流比較回路５に出力
される基準電圧（以下、定常電流比較用基準電圧とす
る）は定常電流を検出したときの検出信号より若干大き
な値に設定されている。

【０００８】上記構成により、検出信号としてピーク電
流比較用基準電圧を超えるような電流がピーク負荷１に
流れた場合、あるいは検出信号として定常電流比較用基
準電圧を超えるような電流が遅延時間を超え連続してピ
ーク負荷１に流れた場合には、過電流検出信号を出力す
るようにしている。

【０００９】以上のことにより、過電流検出回路３にあ
っては、遅延時間以内のピーク電流に対しては過電流検
出信号を出力することがなく、これ以外の定常でない大
きな電流が負荷に流れた場合には過電流検出信号を出力
することができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような過電流検出回路３にあっては、定常電流比較回
路５からの信号が遅延回路８に出力されてから遅延時間
経過後に電力制御回路２へ出力されるため電力制御回路
２は常時遅延時間遅れた信号に基づいて電力を制御する
ことになる。このことにより、過電流検出信号が出力さ
れて過電流保護動作が行われた場合には、図６に示すよ
うに、フの字型特性を示しながらピーク負荷に供給され
る電流及び電圧が低下していく際に発振してしまうとい
った問題があった。

【００１１】この発振により、ピーク負荷１へ電力を供
給する電源がスイッチング電源である場合には、パワー
トランジスタに大きなストレスが加わることになりこれ
の劣化を促進した。また、過電流検出回路３０で設定し
た最大の出力電流より大きな電流が流れて負荷の回路素
子が加熱してしまうことがあった。さらに、発振により
電磁ノイズが発生し周辺の回路素子に影響を及ぼしてし
まうことがあった。

【００１２】本発明は上記問題点を鑑みてなされたもの
であり、その目的は、ピーク負荷に流れる電流に対して
安定した過電流保護動作を行うための過電流検出回路を
提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の過電流検出回路にあっては、負荷に流れる電流
を検出する電流検出手段と、この電流検出手段の検出信
号と第一の基準電圧とを比較する第一の比較手段とを有
し、前記検出信号が前記第一の基準電圧より大きくなる
と前記第一の比較手段は過電流検出信号を出力してなる
過電流検出回路であって、前記検出信号と第二の基準電
圧とを比較する第二の比較手段と、前記第二の比較手段
の比較結果に基づいて前記検出信号が所定時間を超え連
続して前記第二の基準電圧より大きいことを検出した場
合に基準電圧低下信号を出力する遅延手段と、この基準
電圧低下信号が出力されると前記第一の基準電圧を低く
する基準電圧低下手段とを備えてなるのである。

【００１４】

【作用】前記検出信号が前記第二の基準電圧より大きい
といった状態が所定時間を超え連続した場合には、前記
遅延手段が基準電圧低下信号を出力して前記基準電圧低
下手段は前記第一の基準電圧を低くするため検出する過
電流のレベルも低くなる。

【００１５】したがって、従来同様、所定時間以内のピ
ーク電流に対しては過電流検出信号を出力することがな
く、これ以外の定常でない大きな電流が負荷に流れた場
合には過電流検出信号を出力することができるといった
過電流検出動作を確保しながらも、従来のような過電流
検出信号を直接、遅延手段を介して出力するといった構
成にはしていないので、ピーク負荷へ流れる電流に対し
て遅れのない精度の良い過電流検出信号を出力できる。

【００１６】よって、過電流検出信号が出力されて過電
流保護動作が行われた場合には、ピーク負荷に供給され
る電流及び電圧が発振するといったことを防止すること
ができる。

【００１７】

【実施例】本発明に係る過電流検出回路の好適な実施例
を図１〜図４を参照にして説明する。

【００１８】図１は本発明に係る一実施例のブロック回
路図であり、電力制御回路２０からピーク負荷１０に供
給される電流Ｉｏｕｔを過電流検出回路３０で検出して
いる。

【００１９】この過電流検出回路３０は、ピーク負荷１
０に流れる電流Ｉｏｕｔを検出する電流検出回路（電流
検出手段）４０と、この電流検出回路４０の検出信号Ｓ
１と基準電圧可変回路（基準電圧低下手段）９０からの
可変基準電圧（第一の基準電圧）Ｖｒｅｆ１とを比較す
るピーク電流及び定常電流比較回路６０（第一の比較手
段）とを有し、前記検出信号Ｓ１が可変基準電圧Ｖｒｅ
ｆ１より大きくなるとピーク電流及び定常電流比較回路
６０は過電流検出信号Ｓ２を出力するようにしている。

【００２０】この過電流検出回路３０は、検出信号Ｓ１
と基準電圧回路７０から出力される基準電圧（第二の基
準電圧）Ｖｒｅｆ２とを比較する定常電流比較回路（第
二の比較手段）５０と、定常電流比較回路５０の比較結
果を示す信号Ｓ３に基づいて検出信号Ｓ１が所定時間を
超え連続して基準電圧Ｖｒｅｆ２より大きいことを検出
した場合に基準電圧低下信号Ｓ４を出力する遅延回路
（遅延手段）８０と、この基準電圧低下信号Ｓ４が出力
されると可変基準電圧Ｖｒｅｆ１を低くする基準電圧可
変回路９０とを備えている。

【００２１】基準電圧可変回路９０は、定常状態では可
変基準電圧Ｖｒｅｆ１を前述したピーク電流比較用基準
電圧に設定しているが、過負荷状態になり検出信号Ｓ１
が定常電流比較用基準電圧に設定された基準電圧Ｖｒｅ
ｆ２を超えるような電流が遅延回路８０で設定された遅
延時間を超え連続してピーク負荷１０に流れた場合に
は、可変基準電圧Ｖｒｅｆ１を定常電流比較用基準電圧
まで低下させる。

【００２２】このことにより、設定したピーク電流を超
えるような電流が負荷に流れた場合、あるいは設定した
定常電流を超えるような電流が遅延時間を超え連続して
ピーク負荷１０に流れた場合には、過電流検出信号を電
力制御回路２０へ出力するようにしている。

【００２３】したがって、従来同様に、遅延時間以下の
ピーク電流に対しては過電流検出信号Ｓ２を出力するこ
とがなく、これ以外の定常でない大きな電流がピーク負
荷１０に流れた場合には過電流検出信号Ｓ２を出力する
ことができるといった過電流検出動作を確保しながら
も、従来のような過電流検出信号を直接、遅延手段を介
して出力するといった構成にはしていないので、ピーク
負荷１０へ流れる電流に対して遅れのない精度の良い過
電流検出信号Ｓ２を出力できる。したがって、過電流保
護動作が行われた場合には、ピーク負荷１０に供給され
る電流及び電圧が発振することを防止することができ安
定した保護動作を確保できる。

【００２４】次に、本実施例について図２を参照にして
より具体的に説明する。図２は本実施例の電子回路図で
あり、図１における過電流検出回路３０が電力制御回路
２０を備えたスイッチング電源（図示省略）に組み込ま
れた構成としている。

【００２５】同図において、電流検出回路としての過電
流検出抵抗Ｒ１でピーク負荷１０に対して供給される電
流Ｉｏｕｔ´を電圧信号Ｓ１に変換し、定常電流検出回
路としての誤差増幅器ＡＭＰ２で電圧信号Ｓ１と基準電
圧Ｖｒｅｆ２との差を増幅して信号Ｓ３として出力す
る。この基準電圧Ｖｒｅｆ２は基準電圧可変回路９０内
部の印加電圧Ｖｃｃ、抵抗Ｒ２、Ｒ３からなる回路部か
ら得ており、誤差増幅器ＡＭＰ２は信号Ｓ３を遅延回路
８０を介して基準電圧可変回路９０に出力し、この基準
電圧可変回路９０は可変基準電圧Ｖｒｅｆ１をピーク電
流及び定常電流比較回路６０としての誤差増幅器ＡＭＰ
１に出力する。誤差増幅器ＡＭＰ１は電圧信号Ｓ１と可
変基準電圧Ｖｒｅｆ１との差を増幅して電力制御回路２
０に信号Ｓ２として出力する。

【００２６】遅延回路８０は、抵抗Ｒ８、Ｒ９、ツェナ
ーダイオードＺＤ、及びコンデンサＣから構成され、こ
れら回路素子で定まる時定数が前述した遅延時間とな
り、電圧信号Ｓ１が基準電圧Ｖｒｅｆ２を超えたことを
示す信号Ｓ３を遅延時間を超え連続して出力すると、基
準電圧可変回路９０へ信号Ｓ４を出力する。

【００２７】基準電圧可変回路９０はトランジスタＴ
ｒ、ダイオードＤ、及び抵抗Ｒ２〜Ｒ７から構成され、
遅延回路８０から信号Ｓ４がトランジスタＴｒのベース
へ出力されてトランジスタＴｒのコレクターエミッタ間
が導通すると抵抗Ｒ４〜Ｒ７とトランジスタＴｒとの合
成抵抗値が小さくなり、結果として基準電圧Ｖｒｅｆ１
が前述の通り低下する。

【００２８】電力制御回路２０では、従来同様、誤差増
幅器ＡＭＰ１の出力が所定レベル以上になると、例えば
内部に設けた過電流保護用トランジスタを駆動してスイ
ッチング電源の出力電力を低下させたり停止させたりし
てピーク負荷へ過電流が流れないように保護動作を行
う。

【００２９】ここで、本実施例の過電流検出回路を用い
た過電流保護動作を確認したところ、図３に示すよう
に、遅延時間を１０ｍｓ、ピーク電流に対する過電流検
出電流を３０Ａ、及び定常電流に対する過電流検出電流
を５Ａとし、４Ａの出力電流を流した状態から３０Ａの
ピーク電流を１０ｍｓ流した後、５Ａに落としても過電
流保護動作は行われないことが確認された。即ち、過負
荷状態になると出力電流を最初の１０ｍｓは３０Ａにそ
れ以後は５Ａに抑えることができた。

【００３０】一方、例えば１０ｍｓを超えて１７Ａの出
力電流を流した場合では、従来のものでは図６に示すよ
うに発振しながら電力が低下していくが、本実施例のも
のでは図４に示すように発振することなく低下していき
安定した過電流保護動作が行われることが確認された。

【００３１】なお、本発明の過電流検出回路は、過電流
から電源や負荷を保護するためのものとして、スイッチ
ング電源やリニア電源以外にピーク負荷の内部回路とし
て組み込まれるなど、種々の変形が可能である。

【００３２】また、ピーク負荷に限らず種々の電流特性
を有する負荷に対しても本発明の過電流検出回路を適用
することができ、要は、負荷に供給される電流に応じて
過電流検出レベルを変更するにあたって、基準電圧を低
下させることにより負荷に供給される電流に対して遅れ
のない、即ち精度の良い過電流検出信号を出力して過電
流保護動作が行われた際に発振のない安定した動作を行
えるようにすれば良い。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の過電流検
出回路にあっては、ピーク負荷へ流れる電流に対して遅
れのない精度の良い過電流検出信号を出力できるため過
電流保護動作が行われる場合には発振のない安定した動
作を行うことができる。

【００３４】したがって、発振による、負荷や電源の回
路素子の加熱や電磁ノイズの発生等の不具合を解消でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施例による過電流検出回路を
示すブロック回路図である。

【図２】本発明に係る一実施例による過電流検出回路を
示す電子回路図である。

【図３】本発明に係る一実施例によるピーク負荷に電流
を流したときの動作特性図である。

【図４】本発明に係る一実施例による過電流保護動作が
行われたときの動作特性図である。

【図５】従来の過電流検出回路を示すブロック回路図で
ある。

【図６】従来の過電流検出回路による過電流保護が行わ
れたときの動作特性図である。

【符号の説明】

１０ ピーク負荷 ２０ 電力制御回路 ３０ 過電流検出回路 ４０ 電流検出手段 ５０ 第二の比較手段 ６０ 第一の比較手段 ７０ 基準電圧回路 ８０ 遅延手段 ９０ 基準電圧低下手段

フロントページの続き (72)発明者 鎌田 彰 東京都港区新橋５丁目36番11号 いわき電 子株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 負荷に流れる電流を検出する電流検出手
   段（４０）と、この電流検出手段（４０）の検出信号と
   第一の基準電圧とを比較する第一の比較手段（６０）と
   を有し、該検出信号が該第一の基準電圧より大きくなる
   と該第一の比較手段（６０）は過電流検出信号を出力し
   てなる過電流検出回路（３０）であって、該検出信号と
   第二の基準電圧とを比較する第二の比較手段（５０）
   と、該第二の比較手段（５０）の比較結果に基づいて該
   検出信号が所定時間を超え連続して該第二の基準電圧よ
   り大きいことを検出した場合に基準電圧低下信号を出力
   する遅延手段（８０）と、この基準電圧低下信号が出力
   されると該第一の基準電圧を低くする基準電圧低下手段
   （９０）とを備えてなることを特徴とする過電流検出回
   路。