KR20100129231A

KR20100129231A - 과전류 보호 회로

Info

Publication number: KR20100129231A
Application number: KR1020100050330A
Authority: KR
Inventors: 야스우유끼 우에다
Original assignee: 산요덴키가부시키가이샤; 산요 세미컨덕터 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2009-05-29
Filing date: 2010-05-28
Publication date: 2010-12-08
Also published as: US8488287B2; KR101106813B1; TWI407657B; TW201101631A; US20100302698A1; CN101902028A; CN101902028B; JP2010279188A

Abstract

본 발명은, 외장 부품을 늘리지 않고, 과전류 상태를 고정밀도로 검출함과 함께, 발열의 제거를 충분히 담보하는 것을 가능하게 하는 과전류 보호 회로를 제공한다.
과전류 보호 회로는, 전원 회로가 기동하면 단자 전압이 제1 전압에 도달할 때까지 콘덴서를 충전하는 제1 동작 모드와, 전원 회로의 출력 트랜지스터에 흐르는 전류가 소정값을 넘고 있는 기간에 따라서, 단자 전압이 제1 전압으로부터 제2 전압을 향해 상승하도록 콘덴서를 충전하고, 단자 전압이 제2 전압에 도달하면 전원 회로를 셧다운시키는 제2 동작 모드와, 전원 회로를 셧다운시키면, 단자 전압이 제3 전압에 도달할 때까지 콘덴서를 방전하고, 단자 전압이 제3 전압에 도달하면 전원 회로를 셧다운으로부터 해제시키는 제3 동작 모드를 포함하여 동작하는 것을 특징으로 한다.

Description

과전류 보호 회로{OVERCURRENT PROTECTION CIRCUIT}

본 발명은 과전류 보호 회로에 관한 것이다.

현재, 다양한 전기 기기에 전원 회로가 사용되고 있다. 일반적으로, 전원 회로에는, 과전류에 의한 전원 회로의 파괴를 방지하기 위해 다양한 보호 기능이 구비되어 있다.

이러한 보호 기능으로서, 단락 등에 의해 출력 트랜지스터에 과전류가 흐르고 있는 것을 검출하면 출력 트랜지스터를 오프시킨다는 과전류 검출 기능이 일반적이다.

또한, 전원 회로의 기동시에 출력 전압이 원하는 전압값까지 급격히 다가오면, 출력은 대용량 콘덴서에 가상 접지되어 있기 때문에 과전류가 발생하게 된다. 이것을 피하기 위해, 전원 회로의 기동시에 있어서는 출력 전압을 서서히 상승시킨다는 소프트 스타트 기능도 일반화되어 왔다.

도 4는, 이러한 과전류 검출 기능 및 소프트 스타트 기능을 구비한 전원 회로의 구성예를 나타낸다. 전원 회로(100)는, 전원 제어 회로(110)와, 그것에 외장된 다이오드(120), 코일(121), 콘덴서(122) 및 저항(123, 124)을 포함하여 구성되어 있다. 이 중, 전원 제어 회로(110)는, 출력 트랜지스터(141), 에러 증폭기(142), 내부 전원(143), 전류원(144), 발진 회로(145), 비교기(146), 출력 제어 회로(147) 및 과전류 검출 회로(148)를 포함하여 구성된다.

처음으로, 전원 회로(100)의 일반적인 거동에 대하여 설명하면, 출력 트랜지스터(141)는, 드레인에 입력 전압이 인가되고, 게이트에 출력 제어 회로(147)로부터의 제어 전압이 인가되고, 소스에 출력 단자가 접속된다. 제어 전압에 따라서 출력 트랜지스터(141)가 온(ON)으로 되면, 코일(121)에 전류가 흘러 콘덴서(122)가 충전되어, 부하에 대한 출력 전압이 상승한다. 한편, 제어 전압에 따라서 출력 트랜지스터(141)가 오프(OFF)되면, 부하에 대한 출력 전압이 하강한다. 에러 증폭기(142)는, 출력 전압을 저항(123, 124)에 의해 저항 분할하여 얻어지는 귀환 전압과, 내부 전원(143)에 의한 기준 전압과의 오차를 증폭시켜 출력한다. 비교기(146)는, 에러 증폭기(142)로부터의 출력과, 발진 회로(145)로부터 출력되는 삼각파 등의 발진 신호를 비교하여 PWM 신호를 출력한다. 출력 제어 회로(147)는, PWM 신호에 기초하여, 출력 트랜지스터(141)를 PWM 제어한다. 이와 같이, 전원 회로(100)는, 귀환 전압과 기준 전압과의 오차에 따라서, 출력 트랜지스터(141)를 온/오프 제어함으로써, 귀환 전압과 기준 전압과의 오차를 작게 하여, 출력 전압을 원하는 전압에 가까이하도록 거동한다.

계속해서, 전원 회로(100)의 과전류 검출 기능에 대하여 설명하면, 과전류 검출 회로(148)는, 단락 등에 의해 출력 트랜지스터(141)에 과전류가 흐르고 있는 것을 검출하면, 출력 트랜지스터(141)를 오프하기 위한 신호를 출력 제어 회로(147)에 출력하여, 과전류에 의한 출력 트랜지스터(141)의 파괴를 방지한다.

또한, 전원 회로(100)의 소프트 스타트 기능에 대하여 설명하면, 전원 회로(100)의 기동시에 있어서는 귀환 전압과 기준 전압과의 오차가 크기 때문에, 이 오차에 따라서 PWM 제어를 행하면 출력 트랜지스터(141)가 온으로 되는 시간이 매우 길어져, 출력은 대용량의 콘덴서(122)에 가상 접지되어 있기 때문에 과전류가 발생할 가능성이 크다. 이것을 피하기 위해, 에러 증폭기(142)에는, 단자를 통해 콘덴서(130)가 접속된다. 그리고, 에러 증폭기(142)는, 기준 전압 또는 콘덴서(130)의 전위의 어느 하나가 낮은 전압과, 귀환 전압을 비교한다. 이와 같은 구성에 의해, 전원 회로(100)의 기동시에 있어서는, 콘덴서(130)의 전위가 전류원(144)으로부터 공급되는 전류에 따라 서서히 상승하기 때문에, 에러 증폭기(142)는 콘덴서(130)의 전위와 귀환 전압과의 오차를 증폭시키게 되기 때문에, 과전류의 발생을 피할 수 있다.

일본 특허 공개 제2004-15881호 공보

그런데, 출력 트랜지스터(141)는, 순간적으로 많이 전류를 흘리는 경우가 있다. 이것은, 단락 등을 원인으로 한 과전류와는 상이한 것이지만, 그때마다, 과전류 검출 회로(148)가 과전류 상태라고 인정해 버려 출력 트랜지스터(141)를 오프시키게 되면, 전원 회로(100)의 동작에 지장이 발생하게 된다.

또한, 전원 회로(100)는, 과전류가 발생하면 출력 트랜지스터(141)를 오프하는 것이지만, 이 상태로부터 바로 출력 트랜지스터(141)가 온으로 되는 상태로 복귀하게 되면, 전원 회로(100)가 탑재된 시스템에 발생하고 있는 열의 제거가 불충분한 경우가 있다.

본 발명의 목적은, 외장 부품을 늘리지 않고, 과전류 상태를 고정밀도로 검출함과 함께, 발열의 제거를 충분히 담보하는 것을 가능하게 하는 과전류 보호 회로를 제공하는 것이다.

본 발명에 관한 과전류 보호 회로는, 콘덴서에 접속되는 단자의 단자 전압에 따라서 기동시에 소프트 스타트를 행하는 전원 회로에 구비되는 과전류 보호 회로이며, 상기 전원 회로가 기동하면, 상기 단자 전압이 제1 전압에 도달할 때까지 상기 콘덴서를 충전하는 제1 동작 모드와, 상기 전원 회로의 출력 트랜지스터에 흐르는 전류가 소정값을 넘고 있는 기간에 따라서, 상기 단자 전압이 상기 제1 전압으로부터 제2 전압을 향해 상승하도록 상기 콘덴서를 충전하고, 상기 단자 전압이 상기 제2 전압에 도달하면 상기 전원 회로를 셧다운시키는 제2 동작 모드와, 상기 전원 회로를 셧다운시키면, 상기 단자 전압이 제3 전압에 도달할 때까지 상기 콘덴서를 방전하고, 상기 단자 전압이 상기 제3 전압에 도달하면 상기 전원 회로를 셧다운으로부터 해제시키는 제3 동작 모드를 포함하여 동작하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 의해, 동일한 콘덴서를 이용하여, 소프트 스타트 기능, 과전류의 오검출 방지 기능, 셧다운 기간의 조정 기능을 전원 회로에 공급하는 과전류 보호 회로를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 관한 실시 형태에 있어서, 과전류 보호 회로를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명에 관한 실시 형태에 있어서, 콘덴서에 충전된 전압에 대한 과전류 보호 회로의 동작의 변화를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명에 관한 실시 형태에 있어서, 과전류 검출 신호의 신호 처리를 설명하기 위한 도면.
도 4는 일반적인 전원 회로를 도시하는 도면.

이하에, 본 발명에 관한 실시 형태에 대하여 첨부 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 이하에 있어서는, 과전류 보호 회로가 탑재되는 전원 회로의 전체 구성에 대해서는 설명을 생략하지만, 과전류 보호 회로는, 예를 들어 도 4에 도시된 바와 같은 소프트 스타트 기능을 갖는 전원 회로(100)에 탑재된다.

처음으로, 본 실시 형태에 관한 과전류 보호 회로의 구성에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은, 과전류 보호 회로(1)를 도시하는 도면이다. 과전류 보호 회로(1)는, 전류원(2 내지 3), 스위치(4 내지 5), 트랜지스터(6), 플립플롭(7 내지 8), NOR 게이트(9 내지 11), OR 게이트(12), 히스테리시스 증폭기(13), 비교기(14), NOT 게이트(15 내지 19) 및 단자 SS를 포함하여 구성된다. 그리고, 단자 SS는, 외장의 콘덴서(21)가 접속된다.

단자 SS는, 콘덴서(21)와 접속되어 있다. 콘덴서(21)는, 전원 회로에 있어서는 소프트 스타트 기능을 위해 설치되어 있고, 예를 들어, 도 4에서 설명한 전원 회로(100)에 있어서는 콘덴서에 상당한다.

전류원(2)은 스위치(4)를 통해 단자 SS와 접속되고, 콘덴서(21)를 충전하는 전류 Ic를 흘린다. 전류원(3)은 단자 SS와 접속되고, 콘덴서(20)를 방전하는 전류 Id를 흘린다. 전류 Ic는, 전류 Id보다도 전류값이 커지도록 구성된다. 본 실시 형태에서는, 전류 Ic는 6㎂, 전류 Id는 0.6㎂로 되도록 구성되는 것으로 한다. 이와 같은 구성에 의해, 전류원(2 내지 3)은, 스위치(4)가 온으로 되면 콘덴서(21)를 충전하고, 스위치(4)가 오프되면 콘덴서(21)를 방전하도록 기능한다. 그리고, 콘덴서(21)의 충방전에 따라서, 단자 SS에 발생하는 단자 전압 Vc가 변화한다.

트랜지스터(6)는, 베이스에 스위치(5)를 통해 전압원(51)이 접속되고, 이미터에 단자 SS가 접속된다. 이와 같은 구성에 의해, 스위치(5)가 온으로 되면, 단자 전압 Vs는 전압원(51)에 따른 전압에 따른 전압으로 유지된다. 본 실시 형태에서는, 스위치(5)가 온으로 되면, 단자 전압 Vs는, 1.1V로 유지되는 것으로 한다.

히스테리시스 증폭기(13)는, 입력단에 단자 SS가 접속되고, 출력단에 NOT 게이트(16)를 통해, NOR 게이트(11)의 입력 단자 및 플립플롭(7)의 리셋 단자가 접속된다. 본 실시 형태에서는, 히스테리시스 증폭기(13)는, 단자 전압 Vs가 점점 상승하여 1.1V를 넘으면 H 레벨을 출력하고, 단자 전압 Vs가 점점 하강하여 0.2V를 하회하면 L 레벨을 출력하는 것으로 한다.

비교기(14)는, 비반전 입력 단자에 단자 SS가 접속되고, 반전 입력 단자에 전압원(52)이 접속되고, 출력 단자에 NOT 게이트(15)를 통해 NOR 게이트(11)의 입력 단자가 접속된다. 본 실시 형태에서는, 전압원(51)의 전압은 1.3V인 것으로 한다. 이와 같은 구성에 의해, 비교기(14)는, 단자 전압 Vs가 1.3V를 넘으면 H 레벨을 출력한다.

NOR 게이트(11)는, 비교기(14)의 출력이 NOT 게이트(15)를 통해 입력됨과 함께, 히스테리시스 증폭기(13)의 출력이 NOT 게이트(16)를 통해 입력되고, 출력 단자에 플립플롭(7)의 스타트 단자가 접속된다. 이와 같은 구성에 의해, NOR 게이트(11)는, 단자 전압 Vs가 1.3V를 넘으면 H 레벨을 플립플롭(7)의 스타트 단자에 출력한다.

플립플롭(7)은, 스타트 단자에 NOR 게이트(11)의 출력이 입력되고, 리셋 단자에 히스테리시스 증폭기(13)의 출력이 NOT 게이트(16)를 통해 입력된다. 이와 같은 구성에 의해, 플립플롭(7)은, 단자 전압 Vs가 1.3V까지 상승하면 H 레벨을 출력 단자로부터 출력함과 함께, 그 후, 단자 전압 Vs가 0.2V를 하회할 때까지 하강하면 리셋되어 L 레벨을 출력 단자로부터 출력한다. 그리고, 플립플롭(7)이 H 레벨의 신호를 출력 단자로부터 출력하고 있는 기간에 있어서, 전원 회로는 셧다운하도록 제어된다. 또한, 여기서 말하는 셧다운이라 함은, 예를 들어, 도 4에 도시한 전원 회로(100)에 있어서는 출력 제어 회로(147)가 일정 기간에 있어서 출력 트랜지스터에 PWM 신호를 출력하지 않도록 하는 등에 의해, 전원 회로(100)가 출력 전압을 출력하지 않게 되는 상태가 된다.

플립플롭(8)은, 스타트 단자에 NOT 게이트(19)를 통해 PWM 신호가 입력되고, 리셋 단자에 과전류 전출 신호가 입력된다. 여기서, PWM 신호라 함은, 출력 트랜지스터(예를 들어, 도 4에서 도시한 전원 회로(100)에 있어서는, 출력 트랜지스터(141)에 상당함)의 게이트에 입력되는 신호에 상당한다. 상세한 것은 후술하지만, 이와 같은 구성에 의해, 플립플롭(8)은, 과전류가 발생하고 있는 기간에 따라서 L 레벨의 신호를 출력 단자로부터 출력한다. 또한, 여기서는, 과전류라 함은, 출력 트랜지스터에 흐르는 전류이며, 소정량을 넘은 전류를 말한다.

NOR 게이트(10)는, 한쪽의 입력 단자에 NOT 게이트(16)의 출력이 입력되고, 다른 쪽의 입력 단자에 NOT 게이트(18)의 출력이 입력된다. 이와 같은 구성에 의해, NOR 게이트(10)는, 단자 전압 Vs가 1.1V를 넘은 후이며 0.2V를 하회할 때까지의 기간에 있어서, 과전류가 발생하고 있지 않은 기간에만 H 레벨을 출력 단자로부터 출력한다.

OR 게이트(12)는, 한쪽의 입력 단자에 플립플롭(7)의 출력이 입력되고, 다른 쪽의 입력 단자에 NOR 게이트(10)의 출력이 입력된다. 이와 같은 구성에 의해, OR 게이트(12)는, 단자 전압 Vs가 1.1V를 넘은 후이며 0.2V를 하회할 때까지의 기간, 또는, 과전류가 발생하고 있는 기간에 있어서 L 레벨을 출력 단자로부터 출력한다. 그러면, 당해 L 레벨의 신호는 NOT 게이트(17)에 의해 반전되어 스위치(4)에 입력되고, 스위치(4)가 온으로 되어, 콘덴서(21)가 전류원(2)으로부터 공급되는 전류에 의해 충전된다.

NOR 게이트(9)는, 한쪽의 입력 단자에 NOT 게이트(16)의 출력이 입력되고, 다른 쪽의 입력 단자에 플립플롭(7)의 출력이 입력된다. 이와 같은 구성에 의해, NOR 게이트(9)는, 단자 전압 Vs가 1.1V를 넘은 후이며 0.2V를 하회할 때까지의 기간이며, 단자 전압 Vs가 1.3V에 도달하고 있지 않은 기간에 있어서 H 레벨을 출력한다. 그러면, 당해 H 레벨의 신호에 의해 스위치(5)가 온으로 되어, 트랜지스터(6)의 베이스는 전압원(51)과 접속된다.

계속해서, 도 2를 참조하면서, 도 1에 도시된 과전류 보호 회로(1)의 동작에 대하여 구체적으로 설명한다.

기간 A는, 예를 들어, 과전류 보호 회로(1)가 탑재된 전원 회로가 기동한 직후에 상당하는 기간이다. 전원 회로가 기동한 직후에 있어서는, 콘덴서(21)는 실질적으로는 충전되어 있지 않은 상태이기 때문에, 히스테리시스 증폭기(13) 및 비교기(14)는 L 레벨을 출력한다. 그러면, NOR 게이트(11)는, H 레벨의 신호만이 입력되기 때문에 L 레벨을 출력한다. 이때, 플립플롭(7)은, 스타트 단자에 L 레벨이 입력되고, 리셋 단자에 H 레벨이 입력되기 때문에 L 레벨을 출력한다. 즉, 기간 A에서는, 과전류 보호 회로(1)는, 전원 회로에 대하여 셧다운을 지시하지 않는다.

NOR 게이트(10)는, NOT 게이트(16)로부터 H 레벨이 입력된다. 이로 인해, NOR 게이트(10)는, 플립플롭(8)의 출력에 관계없이 L 레벨을 출력한다. OR 게이트(12)는, 플립플롭(7) 및 NOR 게이트(10)로부터 L 레벨이 입력된다. 이로 인해, OR 게이트(12)는 L 레벨을 출력한다.

이상에 의해, 과전류 보호 회로(1)는, 전원 회로가 기동하면, 스위치(4)가 온으로 되어 콘덴서(21)를 충전한다. 즉, 도 2를 참조하면, 전원 회로를 기동한 직후의 기간 A에 있어서는, 단자 전압 Vs가 상승한다. 또한, 기간 A에 있어서, 전원 회로는, 단자 전압 Vs에 기초하여 소프트 스타트를 행한다.

기간 B는, 전원 회로가 소프트 스타트를 종료한 후이며, 전원 회로가 통상의 동작을 행하고 있는 기간이다. 기간 A에 있어서 콘덴서(21)가 충전되어 단자 전압 Vs가 상승하는 것이지만, 단자 전압 Vs가 1.1V를 넘으면, 히스테리시스 증폭기(13)는 H 레벨을 출력한다. 기간 B에 있어서도, 단자 전압 Vs는 1.3V를 하회하고 있기 때문에, 비교기(14)는 L 레벨을 출력하기 때문에, 플립플롭(7)은 L 레벨을 출력한다. 즉, 기간 B에 있어서도, 과전류 보호 회로(1)는 전원 회로에 대하여 셧다운을 지시하지 않는다.

NOR 게이트(9)는, NOT 게이트(16) 및 플립플롭(7)으로부터 L 레벨이 입력되기 때문에, 스위치(5)를 온으로 한다. 그러면, 스위치(4)가 오프되어 있는 기간에 있어서는, 단자 전압 Vs는 1.1V로 유지된다. NOR 게이트(10)는, NOT 게이트(16)로부터 L 레벨이 입력되고, 플립플롭(8)으로부터 출력 트랜지스터에 과전류가 흐르고 있는 기간에 따른 L 레벨이 입력된다. 그러면, NOR 게이트(10)는, 출력 트랜지스터에 과전류가 흐르고 있지 않으면 H 레벨을 계속해서 출력하지만, 출력 트랜지스터에 과전류가 흐르면, 그 기간에 따라서 L 레벨을 출력하게 된다.

OR 게이트(12)는, 플립플롭(7)으로부터 L 레벨이 입력된다. 또한, OR 게이트(12)는, NOR 게이트(10)로부터 H 레벨 또는 L 레벨이 입력된다. 즉, OR 게이트(12)는, 출력 트랜지스터에 과전류가 흐르고 있지 않으면 H 레벨을 출력하고, 출력 트랜지스터에 과전류가 흐르면, 그 기간에 따라서 L 레벨을 출력하게 된다. 이에 의해, 스위치(4)는, 출력 트랜지스터에 과전류가 흐르고 있지 않으면 오프된다. 그러면, 단자 전압 Vs는 1.1V로 유지된다. 또한, 스위치(4)는, 출력 트랜지스터에 과전류가 흐르면, 그 기간에 따라서 온으로 된다. 그러면, 단자 전압 Vs는 1.1V로부터 상승한다. 이때, 과전류가 돌발적으로 발생한 것에 지나지 않는 경우 등에 있어서는, 스위치(4)는 한번 온으로 되지만, 그 후 오프되기 때문에, 콘덴서(21)는 전류원(3)으로부터 방전되어, 단자 전압 Vs는 1.1V로 유지되게 된다. 한편, 과전류가 계속적으로 발생하고 있는 경우에는, 스위치(4)가 빈번히 온으로 되게 되어, 단자 전압 Vs는 계속 상승하게 된다.

이상으로부터, 기간 B에 있어서는, 과전류가 계속적으로 발생한 경우만 단자 전압 Vs가 1.3V까지 상승한다. 이에 의해, 콘덴서(21)를 활용하여, 과전류 보호 회로(1)가 과전류를 오검출한 경우 등에 전원 회로를 셧다운하는 것을 피할 수 있다.

기간 C는, 기간 B에 있어서, 과전류가 계속적으로 발생한 후의 기간에 상당한다. 기간 B에 있어서 과전류가 계속적으로 발생하여 단자 전압 Vs가 1.3V까지 상승하면, NOT 게이트(15)는, L 레벨을 출력하게 된다. 그러면, NOR 게이트(11)는, L 레벨만이 입력되기 때문에 H 레벨을 출력한다. 이에 의해, 플립플롭(7)은 H 레벨을 출력한다. 즉, 과전류 보호 회로(1)는, 전원 회로에 셧다운을 지시한다.

NOR 게이트(9)는, 플립플롭(7)으로부터 H 레벨이 입력되기 때문에 L 레벨을 출력한다. 이로 인해, 기간 C에 있어서는, 스위치(5)는 오프되기 때문에, 단자 전압 Vs는 1.1V를 하회할 수 있게 된다.

OR 게이트(12)는, 플립플롭(7)으로부터 H 레벨을 입력되기 때문에, 플립플롭(8)의 출력에 관계없이, H 레벨을 출력하게 된다. 즉, 단자 전압 Vs가 0.2V를 하회할 때까지는 히스테리시스 증폭기(13)는 H 레벨을 계속해서 출력하기 때문에, 플립플롭(7)은 리셋되지 않고 H 레벨을 계속해서 출력한다. 이로 인해, OR 게이트(12)는, 기간 C에 있어서는, 계속해서 스위치(4)를 오프한다.

이상으로부터, 기간 C에 있어서는, 콘덴서(21)는 전류원(2)에 의해서는 충전되지 않기 때문에, 전류원(3)에 의해 방전을 계속한다. 이로 인해, 단자 전압 Vs는 점점 하강하게 된다. 그리고, 단자 전압 Vs가 0.2V를 하회할 때까지는, 과전류 보호 회로(1)는, 전원 회로에 셧다운을 계속 지시하게 된다. 즉, 콘덴서(21)를 활용하여, 셧다운을 계속하는 기간을 조정할 수 있다.

그리고, 단자 전압 Vs가 0.2V를 하회하면, 히스테리시스 증폭기(13)는 L 레벨을 출력하기 때문에, 플립플롭은 리셋된다. 이에 의해, 과전류 보호 회로(1)는, 셧다운의 지시를 해제하고, 소프트 스타트를 다시 지시하게 된다.

여기서, 도 3을 참조하여, 플립플롭(8)의 입출력 신호에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 3의 (a)는, 전원 회로를 스위칭 제어하기 위한 PWM 신호를 나타낸다. 예를 들어, 도 4에 도시한 전원 회로(100)에 있어서는, PWM 신호는 출력 트랜지스터(141)의 게이트에 입력되는 신호에 상당한다.

도 3의 (b)는, PWM 신호가 NOT 게이트(19)에 의해 반전된 반전 PWM 신호를 나타내고, 플립플롭(8)의 스타트 단자에 입력되는 신호이다.

도 3의 (c)는, 출력 트랜지스터에 흐르는 전류에 상당하는 감지 전류의 파형도이다. 감지 전류가, 과전류 설정값을 넘으면, 출력 트랜지스터에 과전류가 흐르고 있는 것으로 한다. 여기서, PWM 신호는 일정 주기로 계속해서 H 레벨의 펄스는 발생하는 것이지만, 과전류가 검출되면, PWM 신호는 그 1 펄스에 있어서는 L 레벨이 된다. 즉, 출력 트랜지스터는, 일정 주기로 스위칭 제어되는 것이지만, 과전류가 검출되면 즉시 오프되고, 다음 H 레벨의 펄스가 입력되어 다시 온으로 된다. 이로 인해, 과전류가 검출되면, 감지 전류는, 다음에 출력 트랜지스터가 온으로 될 때까지 감소한다.

도 3의 (d)는, 감지 전류로부터 생성되는 펄스이며, 플립플롭(8)의 리셋 단자에 입력되는 과전류 검출 신호이다. 과전류 검출 신호는, 감지 전류가 과전류 설정값을 넘으면 상승된다. 그리고, PWM 신호의 하강하는 주기에 따라서, 과전류 검출 신호도 하강된다. 이에 의해, 과전류가 검출되지 않은 기간은, 과전류 검출 신호는 L 레벨을 계속하지만, 과전류를 검출하면 H 레벨의 펄스로 된다. 그리고, 과전류가 계속되면, 과전류 검출 신호는 H 레벨의 펄스를 PWM 신호의 주기마다 출력하게 된다.

이와 같은 구성에 의해, 도 2의 기간 B에 있어서의 작용을 검토하면, 과전류가 계속해서 검출되지 않은 기간에 있어서는, 스위치(4)는 당연히 오프되어 있고, 단자 전압 Vs는 1.1V로 유지된다.

그리고, 일시적으로 과전류가 흐른 경우나, 과전류를 오검출한 경우에 있어서는, 스위치(4)가 온으로 되기 때문에, 단자 전압 Vs는 1.1V로부터 상승한다. 그러나, 이들의 경우에는 계속해서 계속되는 것은 아니기 때문에, 단자 전압 Vs가 1.3V까지 상승하기 전에 스위치(4)가 오프되는 비율이 대부분을 차지하게 되어, 콘덴서(21)는 전류원(3)에 의해 방전되어, 단자 전압 Vs는 1.1V까지 하강한다.

한편, 단락 등 과전류가 계속적으로 흐르게 되면, 스위치(4)가 온으로 되는 비율이 많아진다. 그러면, 전류원(2)은, 전류원(3)보다도 큰 전류를 흘리고 있기 때문에, 단자 전압 Vs는 상승을 계속하게 된다. 그리고, 단자 전압 Vs가 1.3V까지 상승하면, 과전류 보호 회로(1)는 전원 회로를 셧다운시키게 된다.

이상, 본 실시 형태에 관한 과전류 보호 회로(1)는, 전원 회로의 소프트 스타트에 사용되는 콘덴서(21)를 활용하여, 과전류의 오검출을 방지할 수 있음과 함께, 전원 회로를 셧다운시키고 나서 재기동시킬 때까지의 기간을 조정할 수 있다.

또한, 상기 실시예는 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하여 해석하기 위한 것은 아니다. 본 발명은, 그 취지를 일탈하지 않고, 변경, 개량될 수 있음과 함께, 본 발명에는 그 등가물도 포함된다.

예를 들어, 본 실시 형태에서는, 과전류 보호 회로는 도 4에 도시한 전원 회로(1)에 탑재되는 것인 것을 예시하였다. 그러나, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 예를 들어, 출력 트랜지스터가 전원측뿐만 아니라 접지측에도 설치되고, 이들이 상보적으로 스위칭 제어되는 전원 회로이어도, 과전류 보호 회로(1)는 마찬가지로 탑재할 수 있다. 이 경우, 도 3의 (c)에 도시한 감지 전류는, 전원측의 출력 트랜지스터에 흐르는 전류 혹은 접지측의 출력 트랜지스터에 흐르는 전류 또는 이들의 양쪽에 따르도록 구성할 수 있다.

1: 과전류 보호 회로
2, 3: 전류원
4, 5: 스위치
6: 트랜지스터
7, 8: 플립플롭
9, 10, 11: NOR 게이트
12: 0R 게이트
13: 히스테리시스 증폭기
14: 비교기
15, 16, 17, 18, 19: NOT 게이트
20: 콘덴서
51, 52: 전압원
100: 전원 회로
141: 출력 트랜지스터
145: 발진 회로
147: 출력 제어 회로
148: 과전류 검출 회로

Claims

콘덴서에 접속되는 단자의 단자 전압에 따라서 기동시에 소프트 스타트를 행하는 전원 회로에 구비되는 과전류 보호 회로이며,
상기 전원 회로가 기동하면, 상기 단자 전압이 제1 전압에 도달할 때까지 상기 콘덴서를 충전하는 제1 동작 모드와,
상기 전원 회로의 출력 트랜지스터에 흐르는 전류가 소정값을 넘고 있는 기간에 따라서, 상기 단자 전압이 상기 제1 전압으로부터 제2 전압을 향해 상승하도록 상기 콘덴서를 충전하고, 상기 단자 전압이 상기 제2 전압에 도달하면 상기 전원 회로를 셧다운시키는 제2 동작 모드와,
상기 전원 회로를 셧다운시키면, 상기 단자 전압이 제3 전압에 도달할 때까지 상기 콘덴서를 방전하고, 상기 단자 전압이 상기 제3 전압에 도달하면 상기 전원 회로를 셧다운으로부터 해제시키는 제3 동작 모드를 포함하여 동작하는 것을 특징으로 하는 과전류 보호 회로.
제1항에 있어서, 상기 제2 동작 모드에서는, 상기 출력 트랜지스터의 제어 단자에 입력되는 PWM 신호의 주기에 맞추어, 상기 출력 트랜지스터에 흐르는 전류가 소정값을 넘고 있는지 여부가 검출되고 있는 것을 특징으로 하는 과전류 보호 회로.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전원 회로가 셧다운하면, 상기 출력 트랜지스터는 스위칭 제어를 정지하는 것을 특징으로 하는 과전류 보호 회로.