JP7347316B2 - 給電制御装置 - Google Patents

Description

本開示は給電制御装置に関する。

車両には、半導体スイッチとして機能するＭＯＳＦＥＴ(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)をオン又はオフに切替えることによって、電源から負荷への給電を制御する給電制御装置（例えば、特許文献１を参照）が搭載されている。特許文献１に記載の給電制御装置では、電源から負荷への電流の第１電流経路にＭＯＳＦＥＴのドレイン及びソースが配置されている。特許文献１に記載の給電制御装置では、更に、電源から抵抗に流れる電流の第２電流経路が設けられている。第２電流経路を流れる電流は、ＭＯＳＦＥＴのドレイン及びソース間の電圧に比例する電流に調整される。

ＭＯＳＦＥＴのドレイン及びソース間の電圧は、第１電流経路を介して流れる電流と、ＭＯＳＦＥＴのオン抵抗値との積で表される。オン抵抗値は、ＭＯＳＦＥＴがオンである場合におけるＭＯＳＦＥＴのドレイン及びソースの抵抗値である。ＭＯＳＦＥＴのオン抵抗値は、ＭＯＳＦＥＴの温度に応じて変動する。

特許文献１に記載の給電制御装置では、抵抗の両端間の電圧についてアナログ値をデジタル値に変換する。演算素子は、デジタル値で表される抵抗の両端間の電圧と、ＭＯＳＦＥＴの温度と同様に変動するＭＯＳＦＥＴの周囲温度とに基づいて、ＭＯＳＦＥＴを介して流れる電流を算出する。演算素子が算出した電流が大きい場合、ＭＯＳＦＥＴをオフに切替える。これにより、ＭＯＳＦＥＴを介して過電流が流れることが防止される。

特開２０１１－８５４７０号公報

しかしながら、ＭＯＳＦＥＴを介して流れる電流の算出にかかる時間は長い。このため、特許文献１に記載の給電制御装置には、ＭＯＳＦＥＴを介して流れる電流が大きい場合に即時にＭＯＳＦＥＴをオフにすることができないという問題がある。

本開示は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、半導体スイッチを介して流れる電流を算出することなく、半導体スイッチを適切なタイミングでオフに切替えることができる給電制御装置を提供することにある。

本開示の一態様に係る給電制御装置は、電流が流れる半導体スイッチをオン又はオフに切替えることによって給電を制御する給電制御装置であって、前記半導体スイッチの上流側の一端に一端が接続されている抵抗回路と、前記抵抗回路を介して流れる電流を、前記半導体スイッチの両端間の電圧を前記抵抗回路の抵抗値で除算した値に調整する電流調整回路と、前記抵抗回路を介して流れる電流の電流経路に配置される抵抗と、前記抵抗の両端間の電圧が所定電圧を超えた場合に前記半導体スイッチをオフに切替える切替え回路とを備え、前記半導体スイッチのオン抵抗値は、前記半導体スイッチの周囲温度に応じて変動し、前記抵抗回路の抵抗値は、前記周囲温度に応じて前記オン抵抗値と同じ方向に変動する。

上記の態様によれば、半導体スイッチを介して流れる電流を算出することなく、半導体スイッチを適切なタイミングでオフに切替えることができる。

実施形態１における電源システムの要部構成を示すブロック図である。 給電制御装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。 給電ＦＥＴのオン抵抗値及び周囲温度の関係を示すグラフである。 抵抗回路の回路図である。 直列抵抗の抵抗値を決定する方法の説明図である。 実施形態２における抵抗回路の回路図である。 給電制御装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。 並列抵抗の効果の説明図である。 実施形態３における抵抗回路の回路図である。 実施形態４における抵抗回路の回路図である。

［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列挙して説明する。以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。

（１）本開示の一態様に係る給電制御装置は、電流が流れる半導体スイッチをオン又はオフに切替えることによって給電を制御する給電制御装置であって、前記半導体スイッチの上流側の一端に一端が接続されている抵抗回路と、前記抵抗回路を介して流れる電流を、前記半導体スイッチの両端間の電圧を前記抵抗回路の抵抗値で除算した値に調整する電流調整回路と、前記抵抗回路を介して流れる電流の電流経路に配置される抵抗と、前記抵抗の両端間の電圧が所定電圧を超えた場合に前記半導体スイッチをオフに切替える切替え回路とを備え、前記半導体スイッチのオン抵抗値は、前記半導体スイッチの周囲温度に応じて変動し、前記抵抗回路の抵抗値は、前記周囲温度に応じて前記オン抵抗値と同じ方向に変動する。

上記の態様にあっては、抵抗回路を介して流れる電流は、（半導体スイッチの両端間の電圧）／（抵抗回路の抵抗値）で表される。半導体スイッチの両端間の電圧は、半導体スイッチを介して流れる電流と、半導体スイッチのオン抵抗値との積で表される。半導体スイッチの周囲温度に応じて、半導体スイッチのオン抵抗値と、抵抗回路の抵抗値とが同じ方向に変動する。このため、半導体スイッチの周囲温度が変動した場合であっても、抵抗を介して流れる電流は殆ど変動することはない。抵抗の両端間の電圧は、半導体スイッチの周囲温度に応じて殆ど変動せず、半導体スイッチを介して流れる電流に比例する。抵抗の両端間の電圧が所定電圧を超えた場合、半導体スイッチを介して流れる電流が大きいとして、半導体スイッチをオフに切替える。このように、半導体スイッチを介して流れる電流を算出することなく、半導体スイッチを適切なタイミングでオフに切替えることができる。

（２）本開示の一態様に係る給電制御装置では、前記抵抗回路は第２の半導体スイッチを有し、前記切替え部は、前記半導体スイッチをオンに切替えた場合、前記第２の半導体スイッチをオンに切替え、前記第２の半導体スイッチのオン抵抗値は、前記半導体スイッチの前記周囲温度に応じて、前記半導体スイッチのオン抵抗値と同じ方向に変動する。

上記の態様にあっては、抵抗回路には、第２の半導体スイッチが配置されており、第２の半導体スイッチのオン抵抗値は、半導体スイッチの周囲温度に応じて、半導体スイッチのオン抵抗値と同じ方向に変動する。このため、抵抗回路の抵抗値は、半導体スイッチの周囲温度に応じて、半導体スイッチのオン抵抗値と同じ方向に変動する。

第２の半導体スイッチとして、例えば、構造が半導体スイッチの構造と同じスイッチを用いる。具体的には、半導体スイッチがＭＯＳＦＥＴである場合、第２の半導体スイッチとしてＭＯＳＦＥＴを用いる。この場合、半導体スイッチの周囲温度に応じて、抵抗値が半導体スイッチのオン抵抗値と同様に変動する抵抗回路を容易に実現することができる。

（３）本開示の一態様に係る給電制御装置では、前記抵抗回路は、前記第２の半導体スイッチに直列に接続される直列抵抗を有する。

上記の態様にあっては、半導体スイッチのオン抵抗値と抵抗回路の抵抗値との比が半導体スイッチの周囲温度に無関係に一定である場合においては、半導体スイッチを介して流れる電流に関する電流閾値は半導体スイッチの周囲温度に無関係に一定である。この場合、半導体スイッチを適切なタイミングでオフに切替えることができる。半導体スイッチのオン抵抗値と第２の半導体スイッチのオン抵抗値との比が周囲温度に無関係に一定ではないと仮定する。この場合であっても、第２の半導体スイッチに直列抵抗を直列に接続することによって、半導体スイッチのオン抵抗値と抵抗回路の抵抗値との比が半導体スイッチの周囲温度に無関係に一定である構成を実現することができる。

（４）本開示の一態様に係る給電制御装置では、前記抵抗回路は、前記第２の半導体スイッチ及び直列抵抗の直列回路に並列に接続される並列抵抗を有する。

上記の態様にあっては、半導体スイッチのオン抵抗値と第２の半導体スイッチのオン抵抗値との比が周囲温度に無関係に一定ではないと仮定する。この場合であっても、第２の半導体スイッチに直列抵抗を直列に接続し、かつ、直列回路に並列抵抗を並列に接続することによって、半導体スイッチのオン抵抗値と抵抗回路の抵抗値との比が半導体スイッチの周囲温度に無関係に一定である構成を実現することができる。

（５）本開示の一態様に係る給電制御装置では、前記抵抗回路は、前記第２の半導体スイッチに並列に接続される並列抵抗を有する。

上記の態様にあっては、第２の半導体スイッチに並列抵抗が並列に接続されている。これにより、抵抗値が、第２の半導体スイッチのオン抵抗値から、第２の半導体スイッチ及び並列抵抗の並列回路の抵抗値に低下する。

（６）本開示の一態様に係る給電制御装置では、前記電流調整回路は、可変抵抗器と、前記半導体スイッチ及び抵抗回路の下流側の一端の電圧が一致するように前記可変抵抗器の抵抗値を調整する抵抗調整部とを有する。

上記の態様にあっては、半導体スイッチ及び抵抗回路の下流側の一端の電圧が一致するように可変抵抗器の抵抗値を調整する。これにより、抵抗回路を介して流れる電流は、半導体スイッチの両端間の電圧を抵抗回路の抵抗値で除算した値に調整される。

［本開示の実施形態の詳細］
本開示の実施形態に係る電源システムの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

（実施形態１）
＜電源システムの構成＞
図１は、実施形態１における電源システム１の要部構成を示すブロック図である。電源システム１は、車両に好適に搭載されており、給電制御装置１０、直流電源１１及び負荷１２を備える。直流電源１１は、例えばバッテリである。負荷１２は、車両に搭載されている電気機器である。

給電制御装置１０は、直流電源１１から負荷１２への給電を制御するための給電ＦＥＴ２０を有する。給電ＦＥＴ２０は、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴであり、半導体スイッチとして機能する。給電ＦＥＴ２０のドレイン及びソースそれぞれは、直流電源１１の正極及び負荷１２の一端に接続されている。直流電源１１の負極と、負荷１２の他端とは接地されている。

給電ＦＥＴ２０について、状態がオンである場合、ドレイン及びソース間の抵抗値は小さく、ドレイン及びソースを介して電流が流れることが可能である。給電ＦＥＴ２０のオン抵抗値は、給電ＦＥＴ２０がオンである場合における給電ＦＥＴ２０のドレイン及びソース間の抵抗値である。給電ＦＥＴ２０がオンである場合、直流電源１１の正極から、電流が、給電ＦＥＴ２０、負荷１２及び直流電源１１の負極の順に流れ、負荷１２に電力が供給される。負荷１２に電力が供給された場合、負荷１２は作動する。

給電ＦＥＴ２０について、状態がオフである場合、ドレイン及びソース間の抵抗値は十分に大きく、ドレイン及びソースを介して電流が流れることはない。給電ＦＥＴ２０がオフである場合、負荷１２に電力が供給されることはない。給電ＦＥＴ２０がオフに切替わった場合、負荷１２への給電は停止し、負荷１２は動作を停止する。
給電制御装置１０は、給電ＦＥＴ２０をオン又はオフに切替えることによって、直流電源１１から負荷１２への給電を制御する。

＜給電制御装置１０の構成＞
給電制御装置１０は、給電ＦＥＴ２０に加えて、駆動回路２１、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）２２、コンパレータ２３、抵抗回路２４、電流調整回路２５及び検出抵抗２６を有する。抵抗回路２４は、電流が入力される入力端、電流が出力される出力端及び制御端を有する。電流調整回路２５は、電流を調整するための調整ＦＥＴ３０及び差動増幅器３１を有する。コンパレータ２３及び差動増幅器３１それぞれは、プラス端、マイナス端及び出力端を有する。調整ＦＥＴ３０は、Ｐチャネル型のＦＥＴ(Field Effect Transistor)である。

給電ＦＥＴ２０のゲートには、駆動回路２１が接続されている。駆動回路２１は、更に、マイコン２２と、コンパレータ２３の出力端とが接続されている。給電ＦＥＴ２０のドレイン及びゲートそれぞれは、抵抗回路２４の入力端及び制御端に接続されている。抵抗回路２４の出力端は、電流調整回路２５の調整ＦＥＴ３０のソースに接続されている。調整ＦＥＴ３０のドレインは検出抵抗２６の一端に接続されている。検出抵抗２６の他端は接地されている。電流調整回路２５内において、調整ＦＥＴ３０のソース及びゲートそれぞれは、差動増幅器３１のマイナス端及び出力端に接続されている。差動増幅器３１のプラス端は、給電ＦＥＴ２０のソースに接続されている。検出抵抗２６の一端は、更に、コンパレータ２３のマイナス端に接続されている。

駆動回路２１は電圧を出力する。駆動回路２１の出力電圧は、給電ＦＥＴ２０のゲートと抵抗回路２４の制御端とに印加される。駆動回路２１の出力電圧の基準電位は接地電位である。駆動回路２１の出力電圧が第１オン電圧以上の電圧である場合、給電ＦＥＴ２０はオンである。抵抗回路２４の状態として、抵抗回路２４を介して電流が流れることが可能なオン状態と、抵抗回路２４を介して電流が流れないオフ状態とがある。駆動回路２１の出力電圧が第２オン電圧以上の電圧である場合、抵抗回路２４はオンである。

駆動回路２１の出力電圧が第１オフ電圧未満の電圧である場合、給電ＦＥＴ２０はオフである。駆動回路２１の出力電圧が第２オフ電圧未満の電圧である場合、抵抗回路２４はオフである。第１オン電圧は第１オフ電圧を超えている。第１オフ電圧は正の電圧である。同様に、第２オン電圧が第２オフ電圧を超えている。第２オフ電圧は正の電圧である。

駆動回路２１は、出力電圧を第１オン電圧及び第２オン電圧よりも高い電圧に調整することによって、給電ＦＥＴ２０及び抵抗回路２４をオンに切替える。駆動回路２１は、出力電圧を第１オフ電圧及び第２オフ電圧よりも低い電圧に調整することによって、給電ＦＥＴ２０及び抵抗回路２４をオフに切替える。給電ＦＥＴ２０がオンである場合、前述したように、給電ＦＥＴ２０を介して電流が流れ、直流電源１１から負荷１２に電力が供給される。このとき、給電ＦＥＴ２０では、電流は給電ＦＥＴ２０のドレイン及びソースの順に流れる。従って、給電ＦＥＴ２０を介して流れる電流経路において、給電ＦＥＴ２０のドレイン及びソースそれぞれは、上流側及び下流側の一端である。給電ＦＥＴ２０がオフである場合、前述したように、負荷１２への給電が停止する。以下では、給電ＦＥＴ２０を介して流れる電流をスイッチ電流と記載する。

抵抗回路２４がオンである場合、直流電源１１の正極から、電流が、抵抗回路２４、電流調整回路２５の調整ＦＥＴ３０及び検出抵抗２６の順に流れる。抵抗回路２４では、電流は入力端及び出力端の順に流れる。従って、抵抗回路２４を介して流れる電流の電流経路において、入力端及び出力端それぞれは上流側及び下流側の一端である。以下では、抵抗回路２４を介して流れる電流を抵抗電流と記載する。抵抗電流の電流経路において、電流調整回路２５の調整ＦＥＴ３０は抵抗回路２４の下流側に配置され、検出抵抗２６は電流調整回路２５の調整ＦＥＴ３０の下流側に配置されている。抵抗回路２４がオフである場合、抵抗回路２４を介した電流の通流が停止する。

マイコン２２及びコンパレータ２３それぞれは、ハイレベル電圧及びローレベル電圧を駆動回路２１に出力する。ハイレベル電圧及びローレベル電圧の基準電位は接地電位である。ハイレベル電圧はローレベル電圧よりも高い。駆動回路２１は、マイコン２２及びコンパレータ２３の出力電圧に基づいて、給電ＦＥＴ２０及び抵抗回路２４をオン又はオフに切替える。

マイコン２２は、負荷１２を作動させる場合に出力電圧をハイレベル電圧に切替え、負荷１２の動作を停止させる場合に出力電圧をローレベル電圧に切替える。コンパレータ２３のプラス端には、一定の所定電圧が印加されている。所定電圧は、正の電圧であり、例えば、レギュレータが直流電源１１の出力電圧を降圧することによって生成される。所定電圧の基準電位は接地電位である。コンパレータ２３のマイナス端には、基準電位が接地電位である検出抵抗２６の一端の電圧、即ち、検出抵抗２６の両端間の電圧が印加されている。以下では、検出抵抗２６の両端間の電圧を検出電圧と記載する。コンパレータ２３は、検出電圧が所定電圧以下の電圧となった場合、出力電圧をローレベル電圧からハイレベル電圧に切替える。コンパレータ２３は、検出電圧が所定電圧を超えた場合、出力電圧をハイレベル電圧からローレベル電圧に切替える。

電流調整回路２５内において、差動増幅器３１は、基準電位が接地電位である電圧を出力する。差動増幅器３１の出力電圧は調整ＦＥＴ３０のゲートに印加される。差動増幅器３１の出力電圧が高い程、調整ＦＥＴ３０のドレイン及びソース間の抵抗値は大きい。差動増幅器３１の出力電圧が低い程、調整ＦＥＴ３０のドレイン及びソース間の抵抗値は小さい。差動増幅器３１は、出力電圧を調整することによって、調整ＦＥＴ３０のドレイン及びソース間の抵抗値を調整する。調整ＦＥＴ３０及び差動増幅器３１それぞれは可変抵抗器及び抵抗調整部として機能する。

以下では、給電ＦＥＴ２０のソースの電圧をスイッチ電圧と記載する。抵抗回路２４の出力端の電圧を抵抗電圧と記載する。スイッチ電圧及び抵抗電圧の基準電位は接地電位である。差動増幅器３１は、スイッチ電圧から抵抗電圧を減算することによって算出される差分電圧が高い程、出力電圧を高い電圧に調整する。

差動増幅器３１は、スイッチ電圧が抵抗電圧よりも高い電圧に上昇した場合、出力電圧を上昇させる。このとき、スイッチ電圧及び抵抗電圧の差分電圧が大きい程、差動増幅器３１の出力電圧の上昇幅は大きい。これにより、調整ＦＥＴ３０のドレイン及びソース間の抵抗値が上昇し、抵抗回路２４を介して流れる電流が低下する。結果、抵抗回路２４において発生する電圧降下の幅が低下し、抵抗電圧は上昇する。

差動増幅器３１は、スイッチ電圧が抵抗電圧よりも低い電圧に低下した場合、出力電圧を低下させる。このとき、スイッチ電圧及び抵抗電圧の差分電圧の絶対値が大きい程、差動増幅器３１の出力電圧の低下幅は大きい。これにより、調整ＦＥＴ３０のドレイン及びソース間の抵抗値が低下し、抵抗回路２４を介して流れる電流が上昇する。結果、抵抗回路２４において発生する電圧降下の幅が上昇し、抵抗電圧は低下する。

以上のように、差動増幅器３１は、スイッチ電圧及び抵抗電圧が一致するように、調整ＦＥＴ３０のドレイン及びソース間の抵抗値を調整する。直流電源１１の両端間の電圧をＶｂと記載する。給電ＦＥＴ２０のオン抵抗値をＲａと記載する。給電ＦＥＴ２０を介して流れるスイッチ電流をＩａと記載する。抵抗回路２４がオンである場合における抵抗回路２４の抵抗値をＲｔと記載する。抵抗回路２４を介して流れる抵抗電流をＩｓと記載する。給電ＦＥＴ２０がオンである場合、スイッチ電圧は（Ｖｂ－Ｒａ・Ｉａ）で表される。「・」は積を示す。抵抗回路２４がオンである場合、抵抗電圧は（Ｖｂ－Ｒｔ・Ｉｓ）で表される。

スイッチ電圧は抵抗電圧に一致するので、給電ＦＥＴ２０及び抵抗回路２４がオンである場合、下記式が成り立つ。
Ｖｂ－Ｒａ・Ｉａ＝Ｖｂ－Ｒｔ・Ｉｓ
この式を展開することによって下記式が得られる。
Ｉｓ＝Ｒａ・Ｉａ／Ｒｔ
従って、差動増幅器３１は、抵抗回路２４がオンである場合、抵抗電流Ｉｓを（Ｒａ・Ｉａ／Ｒｔ）に調整する。Ｒａ・Ｉａは、給電ＦＥＴ２０がオンである場合における給電ＦＥＴ２０の両端間の電圧である。

検出抵抗２６の抵抗値及び検出電圧それぞれをＲｓ及びＶｄで表す。検出電圧ＶｄはＲｓ・Ｉｓで表され、抵抗電流Ｉｓは（Ｒａ・Ｉａ／Ｒｔ）で表されるので、下記式が成り立つ。
Ｖｄ＝Ｒｓ・Ｒａ・Ｉａ／Ｒｔ

コンパレータ２３のプラス端に印加されている所定電圧をＶｒと記載する。コンパレータ２３の出力電圧は、Ｖｒ≧Ｖｄを満たす場合、ハイレベル電圧である。Ｖｒ≧Ｖｄにおいて、Ｖｄに（Ｒｓ・Ｒａ・Ｉａ／Ｒｔ）を代入することによって下記式が得られる。
Ｖｒ≧Ｒｓ・Ｒａ・Ｉａ／Ｒｔ
この式を展開することによって下記式が得られる。
Ｉａ≦（Ｒｔ・Ｖｒ）／（Ｒｓ・Ｒａ）

コンパレータ２３の出力電圧は、Ｖｒ＜Ｖｄを満たす場合、ローレベル電圧である。Ｖｒ＜Ｖｄにおいて、Ｖｄに（Ｒｓ・Ｒａ・Ｉａ／Ｒｔ）を代入し、式を展開する。これにより、下記式が得られる。
Ｉａ＞（Ｒｔ・Ｖｒ）／（Ｒｓ・Ｒａ）

電流閾値Ｉｔｈを下記式のように定義する。
Ｉｔｈ＝（Ｒｔ・Ｖｒ）／（Ｒｓ・Ｒａ）
コンパレータ２３は、スイッチ電流Ｉａが電流閾値Ｉｔｈ以下の電流となった場合に出力電圧をハイレベル電圧に切替え、スイッチ電流Ｉａが電流閾値Ｉｔｈを超えた場合に出力電圧をローレベル電圧に切替える。

給電ＦＥＴ２０及び抵抗回路２４がオフである場合、負荷１２を介して電流が流れず、検出抵抗２６を介して電流が流れない。このため、スイッチ電圧及び抵抗電圧はゼロＶであるため、差動増幅器３１は出力電圧の調整を停止している。抵抗回路２４がオフである場合、検出抵抗２６を介して電流が流れないので、検出電圧はゼロＶである。所定電圧は正の電圧であるので、ゼロＶは所定電圧Ｖｒ以下の電圧である。従って、給電ＦＥＴ２０及び抵抗回路２４がオフである場合、コンパレータ２３はハイレベル電圧に出力する。

＜給電制御装置１０の動作＞
図２は、給電制御装置１０の動作を説明するためのタイミングチャートである。図２では、マイコン２２の出力電圧、給電ＦＥＴ２０の状態、コンパレータ２３の出力電圧及びスイッチ電流の推移が示されている。これらの推移の横軸には時間が示されている。図２では、ハイレベル電圧及びローレベル電圧それぞれはＨ及びＬで示されている。マイコン２２の出力電圧がローレベル電圧である場合、駆動回路２１は給電ＦＥＴ２０をオフに維持しているため、スイッチ電流はゼロＡである。給電ＦＥＴ２０がオフである場合、抵抗回路２４もオフであるので、コンパレータ２３の出力電圧はハイレベル電圧である。

マイコン２２が出力電圧をローレベル電圧からハイレベル電圧に切替えた場合、駆動回路２１は、コンパレータ２３の出力電圧に無関係に給電ＦＥＴ２０をオンに切替える。これにより、給電ＦＥＴ２０を介してスイッチ電流が流れ、スイッチ電流がゼロＡから上昇する。電源システム１が正常である場合においては、給電ＦＥＴ２０がオンであるとき、スイッチ電流は電流閾値Ｉｔｈ以下の電流である。

前述したように、駆動回路２１は、給電ＦＥＴ２０をオンに切替える場合、抵抗回路２４もオンに切替える。従って、給電ＦＥＴ２０がオンである場合、スイッチ電流に比例する検出電圧がコンパレータ２３に印加される。ここで、スイッチ電流は電流閾値Ｉｔｈ以下の電流であるため、コンパレータ２３はハイレベル電圧を出力し続ける。

マイコン２２が出力電圧をハイレベル電圧からローレベル電圧に切替えた場合、駆動回路２１は、コンパレータ２３の出力電圧に無関係に給電ＦＥＴ２０をオフに切替える。これにより、スイッチ電流はゼロＡに低下する。前述したように、駆動回路２１は、給電ＦＥＴ２０をオフに切替えた場合、抵抗回路２４もオフに切替える。このため、検出電圧がゼロＶに低下する。コンパレータ２３はハイレベル電圧を出力し続ける。

前述したように、マイコン２２が出力電圧をローレベル電圧からハイレベル電圧に切替えた場合、駆動回路２１は給電ＦＥＴ２０をオンに切替え、給電ＦＥＴ２０を介して、スイッチ電流が流れる。給電ＦＥＴ２０がオンである場合において、スイッチ電流が電流閾値Ｉｔｈ以下の電流であるとき、コンパレータ２３はハイレベル電圧を出力している。電源システム１において故障が発生し、スイッチ電流が上昇したと仮定する。故障は、例えば、負荷１２の両端の短絡である。

スイッチ電流が電流閾値Ｉｔｈを超えた場合、コンパレータ２３は出力電圧をハイレベル電圧からローレベル電圧に切替える。マイコン２２の出力電圧がハイレベル電圧である状態でコンパレータ２３の出力電圧がハイレベル電圧からローレベル電圧に切替わった場合、駆動回路２１は給電ＦＥＴ２０をオフに切替える。これにより、スイッチ電流はゼロＡに低下する。駆動回路２１は、給電ＦＥＴ２０をオフに切替えた場合、抵抗回路２４もオフに切替えるので、検出電圧はゼロＶに低下する。結果、コンパレータ２３は、出力電圧をローレベル電圧からハイレベル電圧に切替える。駆動回路２１は、マイコン２２の出力電圧がローレベル電圧からハイレベル電圧に切替わるまで、給電ＦＥＴ２０をオフに維持する。駆動回路２１は切替え回路として機能する。

以上のように、駆動回路２１は、スイッチ電流が電流閾値Ｉｔｈを超えた場合に給電ＦＥＴ２０をオフに切替えるため、給電ＦＥＴ２０を介して過電流が流れることが防止される。給電ＦＥＴ２０を介して過電流が流れた場合、給電ＦＥＴ２０の温度が異常な温度に上昇する可能性がある。このとき、給電ＦＥＴ２０において故障が発生する可能性がある。

＜給電ＦＥＴ２０のオン抵抗値の温度依存性＞
図３は、給電ＦＥＴ２０のオン抵抗値Ｒａ及び周囲温度の関係を示すグラフである。給電ＦＥＴ２０を介してスイッチ電流が流れた場合、給電ＦＥＴ２０は発熱し、給電ＦＥＴ２０の温度が上昇する。給電ＦＥＴ２０の周囲温度は、給電ＦＥＴ２０の温度と同様に変動する。給電ＦＥＴ２０のオン抵抗値Ｒａは、給電ＦＥＴ２０の温度、即ち、給電ＦＥＴ２０の周囲温度に応じて変動する。図３に示すように、給電ＦＥＴ２０のオン抵抗値Ｒａは、給電ＦＥＴ２０の周囲温度が高い程、高い。

前述したように、電流閾値Ｉｔｈは（Ｒｔ・Ｖｒ）／（Ｒｓ・Ｒａ）で表される。ここで、Ｒｔ、Ｖｒ及びＲｓそれぞれは、抵抗回路２４の抵抗値、所定電圧及び検出抵抗２６の抵抗値である。電流閾値Ｉｔｈは、給電ＦＥＴ２０の温度、即ち、給電ＦＥＴ２０の周囲温度に無関係に、一定であることが好ましい。しかしながら、給電ＦＥＴ２０のオン抵抗値Ｒａは、給電ＦＥＴ２０の周囲温度に応じて変動する。

抵抗回路２４の抵抗値Ｒｔは、給電ＦＥＴ２０の周囲温度に応じて、給電ＦＥＴ２０のオン抵抗値と同じ方向に変動する。給電ＦＥＴ２０の周囲温度が上昇したことによって、給電ＦＥＴ２０のオン抵抗値が上昇前のオン抵抗値の２倍に上昇したと仮定する。この場合において、抵抗回路２４の抵抗値Ｒｔが上昇前の抵抗値の２倍に上昇すれば、電流閾値Ｉｔｈは変動することはない。

電流閾値Ｉｔｈが一定の目標電流Ｉｇに維持するためには、下記式を満たす必要がある。
Ｒｔ／Ｒａ＝Ｒｓ・Ｉｇ／Ｖｒ
ここで、検出抵抗２６の抵抗値Ｒｓは、給電ＦＥＴ２０の周囲温度に無関係に一定であるので、（Ｒｓ・Ｉｇ／Ｖｒ）は定数である。抵抗回路２４として、給電ＦＥＴ２０の周囲温度が変動した場合であっても、抵抗回路２４の抵抗値Ｒｔ及び給電ＦＥＴ２０のオン抵抗値Ｒａの比が一定値に維持される回路を設計すればよい。これにより、電流閾値Ｉｔｈは、給電ＦＥＴ２０の周囲温度に無関係に一定の目標電流Ｉｇに維持される。

＜抵抗回路２４の構成＞
図４は抵抗回路２４の回路図である。抵抗回路２４は、回路ＦＥＴ４０及び直列抵抗４１を有する。回路ＦＥＴ４０は、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴであり、第２の半導体スイッチとして機能する。回路ＦＥＴ４０のドレイン及びゲートそれぞれは、給電ＦＥＴ２０のドレイン及びゲートに接続されている。回路ＦＥＴ４０のソースに直列抵抗４１の一端が接続されている。直列抵抗４１の他端は、電流調整回路２５の調整ＦＥＴ３０のソースに接続されている。回路ＦＥＴ４０のドレイン及びゲートそれぞれは、抵抗回路２４の入力端及び制御端である。直列抵抗４１の他端は抵抗回路２４の出力端である。
以上のように、直列抵抗４１は回路ＦＥＴ４０に直列に接続されている。

駆動回路２１の出力電圧が第２オン電圧以上である場合、回路ＦＥＴ４０はオンである。回路ＦＥＴ４０について、状態がオンである場合、ドレイン及びソース間の抵抗値は小さく、ドレイン及びソースを介して電流が流れることが可能である。回路ＦＥＴ４０のオンは、抵抗回路２４のオンを意味する。回路ＦＥＴ４０のオン抵抗値は、回路ＦＥＴ４０がオンである場合における回路ＦＥＴ４０のドレイン及びソース間の抵抗値である。回路ＦＥＴ４０がオンである場合、直流電源１１の正極から、電流が、回路ＦＥＴ４０、直列抵抗４１、調整ＦＥＴ３０及び検出抵抗２６の順に流れる。

駆動回路２１の出力電圧が第２オフ電圧未満である場合、回路ＦＥＴ４０はオフである。回路ＦＥＴ４０について、状態がオフである場合、ドレイン及びソース間の抵抗値は十分に大きく、ドレイン及びソースを介して電流が流れることはない。回路ＦＥＴ４０のオフは、抵抗回路２４のオフを意味する。回路ＦＥＴ４０がオフである場合、抵抗回路２４を介して電流が流れることはない。
駆動回路２１は、給電ＦＥＴ２０をオンに切替える場合、回路ＦＥＴ４０もオンに切替え、給電ＦＥＴ２０をオフに切替える場合、回路ＦＥＴ４０もオフに切替える。

回路ＦＥＴ４０は、例えば、給電ＦＥＴ２０の近傍に配置されている。このため、回路ＦＥＴ４０のオン抵抗値は、給電ＦＥＴ２０の周囲温度に応じて変動する。前述したように、給電ＦＥＴ２０及び回路ＦＥＴ４０の両方はＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴであり、給電ＦＥＴ２０及び回路ＦＥＴ４０の構造は同じである。このため、回路ＦＥＴ４０のオン抵抗値は、給電ＦＥＴ２０の周囲温度に応じて、給電ＦＥＴ２０のオン抵抗値と同じ方向に変動する。従って、給電ＦＥＴ２０の周囲温度が変化したことによって、給電ＦＥＴ２０のオン抵抗値が上昇した場合、回路ＦＥＴ４０のオン抵抗値も上昇する。

抵抗回路２４は回路ＦＥＴ４０を有しているので、抵抗回路２４の抵抗値は、給電ＦＥＴ２０の周囲温度に応じて給電ＦＥＴ２０のオン抵抗値と同じ方向に変動する。回路ＦＥＴ４０として、構造が給電ＦＥＴ２０と同じＦＥＴを用いることによって、抵抗回路２４を容易に実現することができる。

回路ＦＥＴ４０に直列抵抗４１を直列に接続することによって、回路ＦＥＴ４０がオンである場合における抵抗回路２４の抵抗値と給電ＦＥＴ２０のオン抵抗値との比が一定値となるように調整することができる。
回路ＦＥＴ４０のオン抵抗値及び直列抵抗４１の抵抗値それぞれをＲｒ及びＲｃと記載する。回路ＦＥＴ４０がオンである場合における抵抗回路２４の抵抗値Ｒｔは（Ｒｒ＋Ｒｃ）で表される。直列抵抗４１の抵抗値Ｒｃは、給電ＦＥＴ２０の周囲温度に無関係に一定である。

＜パラメータの設計＞
図５は、直列抵抗４１の抵抗値Ｒｃを決定する方法の説明図である。ここでは、パラメータの設計の一例を述べる。図５には、給電ＦＥＴ２０のオン抵抗値Ｒａ、回路ＦＥＴ４０のオン抵抗値Ｒｒ及び抵抗回路２４の抵抗値Ｒｔそれぞれについて、給電ＦＥＴ２０の周囲温度との関係が示されている。前述したように、Ｒｔは、回路ＦＥＴ４０がオンである場合における抵抗回路２４の抵抗値である。

予め設定されている周囲温度の範囲内において、オン抵抗値が直線的に変化するＦＥＴが給電ＦＥＴ２０及び回路ＦＥＴ４０として用いられる。従って、給電ＦＥＴ２０のオン抵抗値Ｒａ及び周囲温度の関係を示す式と、回路ＦＥＴ４０のオン抵抗値Ｒｒ及び周囲温度の関係を示す式とは直線の式で表すことができる。

給電ＦＥＴ２０の周囲温度をＴと記載する。給電ＦＥＴ２０のオン抵抗値Ｒａ及び周囲温度Ｔの関係は下記の近似式で表される。
Ｒａ＝Ｃａ・Ｔ＋Ｂａ
Ｃａは正の定数である。Ｂａは定数である。給電ＦＥＴ２０のオン抵抗値Ｒａは、給電ＦＥＴ２０の周囲温度Ｔの一次関数で表される。

回路ＦＥＴ４０のオン抵抗値Ｒｒ及び周囲温度Ｔの関係は下記の近似式で表される。
Ｒｒ＝Ｃｒ・Ｔ＋Ｂｒ
Ｃｒは正の定数である。Ｂｒは定数である。回路ＦＥＴ４０のオン抵抗値Ｒｒは、給電ＦＥＴ２０の周囲温度Ｔの一次関数で表される。

直列抵抗４１の抵抗値をＲｃと記載する。抵抗回路２４の抵抗値Ｒｔは下記式で表される。
Ｒｔ＝Ｒｒ＋Ｒｃ
この式に、Ｒｒ＝Ｃｒ・Ｔ＋Ｂｒを代入することによって、下記の近似式が得られる。
Ｒｔ＝Ｃｒ・Ｔ＋Ｂｒ＋Ｒｃ

従って、抵抗回路２４の抵抗値Ｒｔと給電ＦＥＴ２０のオン抵抗値Ｒａとの比は下記の近似式で表される。
Ｒｔ／Ｒａ＝（Ｃｒ・Ｔ＋Ｂｒ＋Ｒｃ）／（Ｃａ・Ｔ＋Ｂａ）
この式を展開することによって、下記式が得られる。
Ｒｔ／Ｒａ＝（Ｃｒ／Ｃａ）・（Ｃａ・Ｔ＋（Ｃａ・（Ｂｒ＋Ｒｃ）／Ｃｒ）
／（（Ｃａ・Ｔ）＋Ｂａ）

前述したように、抵抗回路２４の抵抗値Ｒｔと給電ＦＥＴ２０のオン抵抗値Ｒａとの比が一定である場合、電流閾値は、給電ＦＥＴ２０の周囲温度Ｔに無関係に一定である（図３参照）。従って、下記式が満たされた場合、抵抗回路２４の抵抗値Ｒｔと給電ＦＥＴ２０のオン抵抗値Ｒａとの比は一定である。
Ｃａ・（Ｂｒ＋Ｒｃ）／Ｃｒ＝Ｂａ
この式を展開することによって下記式が得られる。
Ｒｃ＝（Ｃｒ・Ｂａ／Ｃａ）－Ｂｒ

従って、直列抵抗４１として、抵抗値が（（Ｃｒ・Ｂａ／Ｃａ）－Ｂｒ）である抵抗を用いた場合、電流閾値が給電ＦＥＴ２０の周囲温度Ｔに無関係に一定である構成が実現される。この場合、下記式が成り立つ。
Ｒｔ／Ｒａ＝Ｃｒ／Ｃａ

前述したように、抵抗回路２４の抵抗値Ｒｔと給電ＦＥＴ２０のオン抵抗値Ｒａとの比は下記式でも表される。
Ｒｔ／Ｒａ＝Ｒｓ・Ｉｇ／Ｖｒ
前述したように、Ｒｓ、Ｉｇ及びＶｒそれぞれは、検出抵抗２６の抵抗値、目標電流及び所定電圧である。

従って、直列抵抗４１の抵抗値Ｒｃを決定した後、下記式が満たされるように、検出抵抗２６の抵抗値Ｒｓ、目標電流Ｉｇ及び所定電圧Ｖｒを決定すればよい。
Ｒｓ・Ｉｇ／Ｖｒ＝Ｃｒ／Ｃａ

＜給電制御装置１０の効果＞
給電ＦＥＴ２０の周囲温度に応じて、給電ＦＥＴ２０のオン抵抗値と、抵抗回路２４の抵抗値とが同じ方向に変動する。このため、給電ＦＥＴ２０の周囲温度が変動した場合であっても、検出抵抗２６を介して流れる電流は殆ど変更することはない。検出抵抗２６の両端間の電圧は、給電ＦＥＴ２０の周囲温度に応じて殆ど変動せず、給電ＦＥＴ２０を介して流れるスイッチ電流に比例する。検出抵抗２６の両端間の電圧が所定電圧を超えた場合、スイッチ電流が電流閾値を超えたとして、駆動回路２１は給電ＦＥＴ２０をオフに切替える。このように、検出抵抗２６の両端間の電圧に基づいてスイッチ電流を算出することなく、駆動回路２１は給電ＦＥＴ２０を適切なタイミングでオフに切替えることができる。

給電ＦＥＴ２０のオン抵抗値と回路ＦＥＴ４０のオン抵抗値との比が周囲温度に無関係に一定ではないと仮定する。この場合であっても、給電制御装置１０のように、回路ＦＥＴ４０に直列抵抗４１を直列に接続することによって、給電ＦＥＴ２０のオン抵抗値と抵抗回路２４の抵抗値との比が給電ＦＥＴ２０の周囲温度に無関係に一定である構成を実現することができる。

（実施形態２）
実施形態１における給電制御装置１０の抵抗回路２４では、回路ＦＥＴ４０に直列抵抗４１が直列に接続されている。しかしながら、抵抗回路２４の構成はこの構成に限定されない。
以下では、実施形態２について、実施形態１と異なる点を説明する。後述する構成を除く他の構成は実施形態１と共通している。このため、実施形態１と共通する構成部には、実施形態１と同一の参照符号を付してその説明を省略する。

＜抵抗回路２４の構成＞
図６は実施形態２における抵抗回路２４の回路図である。実施形態２における抵抗回路２４は、回路ＦＥＴ４０及び直列抵抗４１に加えて、並列抵抗４２を有する。回路ＦＥＴ４０のドレイン及びソース間に並列抵抗４２が接続されている。このように、回路ＦＥＴ４０に並列抵抗４２が並列に接続されている。

従って、実施形態２では、回路ＦＥＴ４０がオンである場合だけではなく、回路ＦＥＴ４０がオフである場合も抵抗回路２４を介して抵抗電流が流れる。並列抵抗４２の抵抗値をＲｐと記載する。並列抵抗４２の抵抗値Ｒｐは、給電ＦＥＴ２０の周囲温度に無関係に一定である。抵抗回路２４の抵抗値Ｒｔは、（Ｒｒ・Ｒｐ／（Ｒｒ＋Ｒｐ））＋Ｒｃである。実施形態１の説明で述べたように、Ｒｒ及びＲｃそれぞれは、回路ＦＥＴ４０のオン抵抗値及び直列抵抗４１の抵抗値である。Ｒｔは、回路ＦＥＴ４０がオンである場合における抵抗回路２４の抵抗値である。回路ＦＥＴ４０がオフである場合における抵抗回路２４の抵抗値は（Ｒｐ＋Ｒｃ）である。

＜給電制御装置１０の動作＞
給電ＦＥＴ２０がオフである場合、スイッチ電圧がゼロＶであるため、差動増幅器３１は、抵抗電圧を低下させるために、調整ＦＥＴ３０のゲートの電圧を低下させる。結果、給電ＦＥＴ２０がオフである場合、調整ＦＥＴ３０のドレイン及びソース間の抵抗値は十分に小さな値に調整される。給電ＦＥＴ２０がオフである場合、回路ＦＥＴ４０はオフであり、直流電源１１の両端間の電圧は、抵抗回路２４及び検出抵抗２６によって分圧される。直流電源１１の両端間の電圧を分圧することによって得られた分圧電圧がコンパレータ２３のマイナス端に印加される。回路ＦＥＴ４０がオフである場合における分圧電圧は所定電圧Ｖｒを超えている。

図７は、給電制御装置１０の動作を説明するためのタイミングチャートである。図７は図２に対応する。図７では、図２と同様に、マイコン２２の出力電圧、給電ＦＥＴ２０の状態、コンパレータ２３の出力電圧及びスイッチ電流の推移が示されている。これらの推移の横軸には時間が示されている。図７でも、ハイレベル電圧及びローレベル電圧それぞれはＨ及びＬで示されている。

実施形態２では、給電ＦＥＴ２０がオフである場合、回路ＦＥＴ４０もオフである。回路ＦＥＴ４０がオフである場合、抵抗回路２４及び検出抵抗２６が分圧した分圧電圧は、前述したように、所定電圧Ｖｒを超えている。従って、コンパレータ２３の出力電圧はローレベル電圧である。給電ＦＥＴ２０がオンである場合、コンパレータ２３の出力電圧の推移は、実施形態１の推移と同様である。マイコン２２の出力電圧の推移及び給電ＦＥＴ２０の状態の推移それぞれは、実施形態１の推移と同様である。従って、マイコン２２の出力電圧がハイレベル電圧である状態で給電ＦＥＴ２０を介して流れるスイッチ電流が電流閾値を超えた場合、コンパレータ２３の出力電圧がハイレベル電圧からローレベル電圧に切替わり、駆動回路２１は給電ＦＥＴ２０をオフに切替える。

＜並列抵抗４２の効果＞
図８は並列抵抗４２の効果の説明図である。図８には、回路ＦＥＴ４０のオン抵抗値Ｒｒと給電ＦＥＴ２０の周囲温度との関係が示されている。更に、図８には、回路ＦＥＴ４０及び並列抵抗４２の並列回路の抵抗値と給電ＦＥＴ２０の周囲温度との関係が示されている。ここで、並列回路の抵抗値は、回路ＦＥＴ４０がオンである場合における抵抗値である。

回路ＦＥＴ４０及び並列抵抗４２の並列回路の抵抗値は、（Ｒｒ・Ｒｐ／（Ｒｒ＋Ｒｐ））であり、回路ＦＥＴ４０のオン抵抗値Ｒｒよりも低い。従って、回路ＦＥＴ４０に並列抵抗４２を並列に接続することによって、抵抗値がＲｒから（Ｒｒ・Ｒｐ／（Ｒｒ＋Ｒｐ））に低下する。給電ＦＥＴ２０の周囲温度が第１温度Ｔ１である場合における回路ＦＥＴ４０のオン抵抗値をＲｒ１と記載する。給電ＦＥＴ２０の周囲温度が第２温度Ｔ２である場合における回路ＦＥＴ４０のオン抵抗値をＲｒ２と記載する。回路ＦＥＴ４０のオン抵抗値Ｒｒは、実施形態１と同様に、給電ＦＥＴ２０の周囲温度が高い程、大きい。第２温度Ｔ２は第１温度Ｔ１よりも高いので、オン抵抗値Ｒｒ２はオン抵抗値Ｒｒ１よりも大きい。

給電ＦＥＴ２０の周囲温度が第１温度Ｔ１である場合、並列回路の抵抗値は、（Ｒｒ１・Ｒｐ／（Ｒｒ１＋Ｒｐ））で表される。回路ＦＥＴ４０に並列抵抗４２を並列に接続することによって、抵抗値がＲｒ１から（Ｒｒ１・Ｒｐ／（Ｒｒ１＋Ｒｐ））に低下する。同様に、給電ＦＥＴ２０の周囲温度が第２温度Ｔ２である場合、並列回路の抵抗値は、（Ｒｒ２・Ｒｐ／（Ｒｒ２＋Ｒｐ））で表される。回路ＦＥＴ４０に並列抵抗４２を並列に接続することによって、抵抗値がＲｒ２から（Ｒｒ２・Ｒｐ／（Ｒｒ２＋Ｒｐ））に低下する。

給電ＦＥＴ２０の周囲温度が第２温度Ｔ２である場合における抵抗値の低下幅は、給電ＦＥＴ２０の周囲温度が第１温度Ｔ１である場合における抵抗値の低下幅よりも大きい。例えば、オン抵抗値Ｒｒ１、オン抵抗値Ｒｒ２及び抵抗値Ｒｐそれぞれが５オーム、１０オーム及び５オームであると仮定する。給電ＦＥＴ２０の周囲温度が第２温度Ｔ２である場合、抵抗値は１０オームから３．３３（＝１０／３）オームに低下し、低下幅は６．６６（＝２０／３）オームである。給電ＦＥＴ２０の周囲温度が第１温度Ｔ１である場合、抵抗値は５オームから２．５オームに低下し、低下幅は２．５オームである。

実施形態２においては、並列回路の抵抗値を改めてＲｒと記載する。更に、予め設定されている周囲温度の範囲内において、並列回路の抵抗値と給電ＦＥＴ２０の周囲温度との関係を下記の近似式で表す。
Ｒｒ＝Ｃｒ・Ｔ＋Ｂｒ
ここで、Ｔは給電ＦＥＴ２０の周囲温度である。Ｃｒは正の定数である。Ｂｒは定数である。

直列抵抗４１の抵抗値Ｒｃについては、実施形態１と同様に、（（Ｃｒ・Ｂａ／Ｃａ）－Ｂｒ）に決定する。これにより、電流閾値が給電ＦＥＴ２０の周囲温度Ｔに無関係に一定である構成が実現される。この場合、実施形態１と同様に下記式が成り立つ。
Ｒｔ／Ｒａ＝Ｃｒ／Ｃａ
実施形態１の説明で述べたように、Ｂａ及びＣａそれぞれは、給電ＦＥＴ２０のオン抵抗値Ｒａの近似式で用いられる定数である。Ｒｔは抵抗回路２４の抵抗値である。

実施形態２を実施形態１と比較した場合、回路ＦＥＴ４０に並列抵抗４２を並列に接続することによって、定数Ｃｒを低減することができる。結果、抵抗回路２４の抵抗値Ｒｔと給電ＦＥＴ２０のオン抵抗値Ｒａとの比を調整することができる。

実施形態１の説明で述べたように、抵抗回路２４の抵抗値Ｒｔと給電ＦＥＴ２０のオン抵抗値Ｒａとの比は下記式でも表される。
Ｒｔ／Ｒａ＝Ｒｓ・Ｉｇ／Ｖｒ
実施形態１の説明で述べたように、Ｒｓ、Ｉｇ及びＶｒそれぞれは、検出抵抗２６の抵抗値、目標電流及び所定電圧である。

直列抵抗４１の抵抗値Ｒｃを決定した後、Ｒｔ／Ｒａ＝Ｒｓ・Ｉｇ／Ｖｒが満たされるように、検出抵抗２６の抵抗値Ｒｓ、目標電流Ｉｇ及び所定電圧Ｖｒを決定する。実施形態２では、定数Ｃｒを調整することができるので、検出抵抗２６の抵抗値Ｒｓ、目標電流Ｉｇ及び所定電圧Ｖｒそれぞれを所望の値に容易に決定することができる。

＜給電制御装置１０の効果＞
実施形態２における給電制御装置１０は、実施形態１における給電制御装置１０が奏する効果を同様に奏する。

（実施形態３）
実施形態２における抵抗回路２４では、給電ＦＥＴ２０の周囲温度に応じて抵抗値が変化する素子として、回路ＦＥＴ４０、即ち、半導体スイッチが用いられている。しかしながら、給電ＦＥＴ２０の周囲温度に応じて抵抗値が変化する素子は半導体スイッチに限定されない。
以下では、実施形態３について、実施形態２と異なる点を説明する。後述する構成を除く他の構成は実施形態２と共通している。このため、実施形態２と共通する構成部には、実施形態２と同一の参照符号を付してその説明を省略する。

図９は実施形態３における抵抗回路２４の回路図である。実施形態３における抵抗回路２４は、実施形態２と同様に、直列抵抗４１及び並列抵抗４２を有する。実施形態３における抵抗回路２４は、回路ＦＥＴ４０の代わりに、サーミスタ５０を有する。サーミスタ５０の抵抗値は、サーミスタ５０の温度が上昇した場合に上昇する。サーミスタ５０は、給電ＦＥＴ２０の近傍に配置されている。このため、給電ＦＥＴ２０の周囲温度が上昇した場合、サーミスタ５０の温度が上昇する。結果、サーミスタ５０の抵抗値が上昇する。

サーミスタ５０の一端は、給電ＦＥＴ２０のドレインに接続されている。サーミスタ５０の他端は直列抵抗４１の一端に接続されている。並列抵抗４２は、サーミスタ５０に並列に接続されている。サーミスタ５０の抵抗値は実施形態２における回路ＦＥＴ４０のオン抵抗値に対応する。サーミスタ５０の一端は抵抗回路２４の入力端である。直列抵抗４１の他端は、実施形態２と同様に、抵抗回路２４の出力端である。実施形態３では、抵抗回路２４は制御端を有していない。

＜給電制御装置１０の動作＞
実施形態３においては、駆動回路２１は抵抗回路２４に接続されておらず、駆動回路２１の出力電圧に応じて抵抗回路２４の抵抗値が変化することはない。サーミスタ５０の抵抗値は、実施形態２における回路ＦＥＴ４０のオン抵抗値Ｒｒに対応する。予め設定されている周囲温度の範囲内において、抵抗値が直線的に変化するサーミスタがサーミスタ５０として用いられる。抵抗回路２４の抵抗値は実施形態２における抵抗値Ｒｔに対応する。給電ＦＥＴ２０がオフである場合、調整ＦＥＴ３０のドレイン及びソース間の抵抗値が十分に小さいので、直流電源１１の両端間の電圧は、抵抗回路２４及び検出抵抗２６によって分圧される。直流電源１１の両端間の電圧を分圧することによって得られた分圧電圧がコンパレータ２３のマイナス端に印加される。給電ＦＥＴ２０がオフである場合における分圧電圧は所定電圧Ｖｒを超えている。従って、給電制御装置１０の動作は実施形態２と同様である。

＜給電制御装置１０の効果＞
実施形態３における給電制御装置１０は、実施形態２における給電制御装置１０が奏する効果を同様に奏する。

（実施形態４）
実施形態２における給電制御装置１０の抵抗回路２４では、回路ＦＥＴ４０に並列抵抗４２が並列に接続されている。しかしながら、並列抵抗４２が接続される場所は、回路ＦＥＴ４０のドレイン及びソースに限定されない。
以下では、実施形態４について、実施形態２と異なる点を説明する。後述する構成を除く他の構成は実施形態２と共通している。このため、実施形態２と共通する構成部には、実施形態２と同一の参照符号を付してその説明を省略する。

図１０は実施形態４における抵抗回路２４の回路図である。図１０に示すように、実施形態４における抵抗回路２４では、回路ＦＥＴ４０及び直列抵抗４１の直列回路に並列抵抗４２が並列に接続されている。

実施形態４では、実施形態２と同様に、回路ＦＥＴ４０がオンである場合だけではなく、回路ＦＥＴ４０がオフである場合も抵抗回路２４を介して抵抗電流が流れる。回路ＦＥＴ４０がオンである場合における直列回路の抵抗値をＲｆと記載する。ここで、直列回路は、回路ＦＥＴ４０に直列抵抗４１が直列に接続されている回路である。抵抗値Ｒｆは、（Ｒｒ＋Ｒｃ）で表される。実施形態１の説明で述べたように、Ｒｒ及びＲｃそれぞれは、回路ＦＥＴ４０のオン抵抗値及び直列抵抗４１の抵抗値である。

抵抗回路２４の抵抗値Ｒｔは（Ｒｆ・Ｒｐ／（Ｒｆ＋Ｒｐ））である。実施形態２の説明で述べたように、Ｒｐは並列抵抗４２の抵抗値である。Ｒｔは、回路ＦＥＴ４０がオンである場合における抵抗回路２４の抵抗値である。回路ＦＥＴ４０がオフである場合における抵抗回路２４の抵抗値はＲｐである。

＜給電制御装置１０の動作＞
実施形態２の説明で述べたように、給電ＦＥＴ２０がオフである場合、調整ＦＥＴ３０のドレイン及びソース間の抵抗値は十分に小さな値に調整される。給電ＦＥＴ２０がオフである場合、回路ＦＥＴ４０はオフであり、直流電源１１の両端間の電圧は、抵抗回路２４及び検出抵抗２６によって分圧される。直流電源１１の両端間の電圧を分圧することによって得られた分圧電圧がコンパレータ２３のマイナス端に印加される。回路ＦＥＴ４０がオフである場合における分圧電圧は所定電圧Ｖｒを超えている。従って、給電制御装置１０の動作は実施形態２と同様である（図７参照）。

＜直列抵抗４１の効果＞
図５に示すように、回路ＦＥＴ４０がオンである場合における直列回路の抵抗値Ｒｆは、（Ｒｒ＋Ｒｃ）で表され、回路ＦＥＴ４０のオン抵抗値Ｒｒを超えている。ここで、直列回路は、回路ＦＥＴ４０に直列抵抗４１が直列に接続されている回路である。直列抵抗４１の抵抗値Ｒｃが大きい程、直列回路の抵抗値Ｒｆは大きい。直列抵抗４１の抵抗値Ｒｃを調整することによって、予め設定されている周囲温度の範囲内における抵抗回路２４の抵抗値Ｒｔの最小値を調整することができる。

＜並列抵抗４２の効果＞
実施形態２における並列抵抗４２の効果の説明（図８参照）において、回路ＦＥＴ４０のオン抵抗値Ｒｒを、回路ＦＥＴ４０及び直列抵抗４１の直列回路の抵抗値Ｒｆに置き換えることによって、実施形態４における並列抵抗４２の効果を説明することができる。並列抵抗４２の抵抗値を調整することによって、給電ＦＥＴ２０の周囲温度に応じて上昇する抵抗回路２４の抵抗値Ｒｔの傾きを調整することができる。抵抗値Ｒｔは、実施形態１の説明で述べたように、回路ＦＥＴ４０がオンである場合における抵抗回路２４の抵抗値である。

＜パラメータの設計＞
パラメータの設計の一例を述べる。抵抗回路２４の抵抗値Ｒｔが、給電ＦＥＴ２０の周囲温度に無関係に、下記式を満たすように、直列抵抗４１の抵抗値Ｒｃ及び並列抵抗４２の抵抗値Ｒｐを決定する。Ｄは正の定数である。
Ｒｔ／Ｒａ＝Ｄ

実施形態１の説明で述べたように、Ｒａは（Ｃａ・Ｔ＋Ｂａ）で表される。実施形態１の説明で述べたように、Ｔは給電ＦＥＴ２０の周囲温度である。Ｃａは正の定数である。Ｂａは定数である。抵抗回路２４の抵抗値Ｒｔが下記式を満たすように、直列抵抗４１の抵抗値Ｒｃ及び並列抵抗４２の抵抗値Ｒｐを決定する。
Ｒｔ＝Ｄ・（Ｃａ・Ｔ＋Ｂａ）

実施形態１の説明で述べたように、Ｒｔ／Ｒａは（Ｒｓ・Ｉｇ／Ｖｒ）で表される。Ｒｓ、Ｉｇ及びＶｒそれぞれは、検出抵抗２６の抵抗値、目標電流及び所定電圧である。下記式が満たされるように、検出抵抗２６の抵抗値Ｒｓ、目標電流Ｉｇ及び所定電圧Ｖｒを決定すればよい。
Ｒｓ・Ｉｇ／Ｖｒ＝Ｄ

＜給電制御装置１０の効果＞
実施形態２と同様に、給電ＦＥＴ２０の周囲温度に応じて、給電ＦＥＴ２０のオン抵抗値と、抵抗回路２４の抵抗値とが同じ方向に変動するので、駆動回路２１は給電ＦＥＴ２０を適切なタイミングでオフに切替えることができる。

給電ＦＥＴ２０のオン抵抗値と回路ＦＥＴ４０のオン抵抗値との比が周囲温度に無関係に一定ではないと仮定する。この場合であっても、給電制御装置１０のように、回路ＦＥＴ４０に直列抵抗４１を直列に接続し、直列回路に並列抵抗４２を並列に接続することによって、給電ＦＥＴ２０のオン抵抗値と抵抗回路２４の抵抗値との比が給電ＦＥＴ２０の周囲温度に無関係に一定である構成を実現することができる。

＜変形例＞
実施形態２における抵抗回路２４において、回路ＦＥＴ４０と図示しない抵抗との直列回路に並列抵抗４２が並列に接続されてもよい。この場合、直列回路に直列抵抗４１が直列に接続される。同様に、実施形態３における抵抗回路２４において、サーミスタ５０と図示しない抵抗との直列回路に並列抵抗４２が並列に接続されてもよい。この場合も、直列回路に直列抵抗４１が直列に接続される。実施形態４において、実施形態３と同様に、回路ＦＥＴ４０の代わりに、サーミスタ５０を用いてもよい。

実施形態１において、回路ＦＥＴ４０のオン抵抗値と給電ＦＥＴ２０のオン抵抗値との比が給電ＦＥＴ２０の周囲温度に無関係に一定である場合、抵抗回路２４は直列抵抗４１を有していなくてもよい。この場合、回路ＦＥＴ４０のソースは、抵抗回路２４の出力端であり、電流調整回路２５の調整ＦＥＴ３０のソースに接続される。
実施形態１において、実施形態３と同様に、回路ＦＥＴ４０の代わりにサーミスタ５０を用いてもよい。

実施形態２において、回路ＦＥＴ４０及び並列抵抗４２の並列回路の抵抗値と、給電ＦＥＴ２０のオン抵抗値との比が給電ＦＥＴ２０の周囲温度に無関係に一定である場合、抵抗回路２４は直列抵抗４１を有していなくてもよい。ここで、回路ＦＥＴ４０及び並列抵抗４２の並列回路の抵抗値は回路ＦＥＴ４０がオンである場合における抵抗値である。抵抗回路２４は直列抵抗４１を有しない場合、回路ＦＥＴ４０のソースは、抵抗回路２４の出力端であり、電流調整回路２５の調整ＦＥＴ３０のソースに接続される。

同様に、実施形態３において、サーミスタ５０及び並列抵抗４２の並列回路の抵抗値と、給電ＦＥＴ２０のオン抵抗値との比が給電ＦＥＴ２０の周囲温度に無関係に一定である場合、抵抗回路２４は直列抵抗４１を有していなくてもよい。この場合、サーミスタ５０の他端は電流調整回路２５の調整ＦＥＴ３０のソースに接続される。

実施形態１，２，４において、抵抗回路２４が有するスイッチは、オン抵抗値が給電ＦＥＴ２０の周囲温度に応じて給電ＦＥＴ２０のオン抵抗値と同じ方向に変動する半導体スイッチであればよい。このため、実施形態１，２，４における抵抗回路２４が有するスイッチは、回路ＦＥＴ４０、即ち、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴに限定されず、ＭＯＳＦＥＴとは異なるＮチャネル型のＦＥＴ、Ｐチャネル型のＦＥＴ又はＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)等であってもよい。

実施形態１～４において、直流電源１１及び負荷１２間に接続されるスイッチは、半導体スイッチであればよいので、給電ＦＥＴ２０、即ち、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴに限定されない。直流電源１１及び負荷１２間に接続されるスイッチは、例えば、ＩＧＢＴであってもよい。
実施形態１～４において、電流調整回路２５が有する可変抵抗器は、調整ＦＥＴ３０、即ち、Ｐチャネル型のＦＥＴに限定されない。可変抵抗器は、例えば、ＰＮＰ型のバイポーラトランジスタであってもよい。この場合、バイポーラトランジスタのエミッタ、コレクタ及びベースそれぞれは、調整ＦＥＴ３０のソース、ドレイン及びゲートに対応する。

開示された実施形態１～４はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 電源システム
１０ 給電制御装置
１１ 直流電源
１２ 負荷
２０ 給電ＦＥＴ（半導体スイッチ）
２１ 駆動回路（切替え回路）
２２ マイコン
２３ コンパレータ
２４ 抵抗回路
２５ 電流調整回路
２６ 検出抵抗
３０ 調整ＦＥＴ（可変抵抗器）
３１ 差動増幅器（抵抗調整部）
４０ 回路ＦＥＴ（第２の半導体スイッチ）
４１ 直列抵抗
４２ 並列抵抗
５０ サーミスタ

Claims (6)

1. 電流が流れる半導体スイッチをオン又はオフに切替えることによって給電を制御する給電制御装置であって、
   前記半導体スイッチの上流側の一端に一端が接続されている抵抗回路と、
   前記抵抗回路を介して流れる電流を、前記半導体スイッチの両端間の電圧を前記抵抗回路の抵抗値で除算した値に調整する電流調整回路と、
   前記抵抗回路を介して流れる電流の電流経路に配置される抵抗と、
   前記抵抗の両端間の電圧が所定電圧を超えた場合に前記半導体スイッチをオフに切替える切替え回路と
   を備え、
   前記半導体スイッチのオン抵抗値は、前記半導体スイッチの周囲温度に応じて変動し、
   前記抵抗回路の抵抗値は、前記周囲温度に応じて前記オン抵抗値と同じ方向に変動する
   給電制御装置。
2. 前記抵抗回路は第２の半導体スイッチを有し、
   前記切替え部は、前記半導体スイッチをオンに切替えた場合、前記第２の半導体スイッチをオンに切替え、
   前記第２の半導体スイッチのオン抵抗値は、前記半導体スイッチの前記周囲温度に応じて、前記半導体スイッチのオン抵抗値と同じ方向に変動する
   請求項１に記載の給電制御装置。
3. 前記抵抗回路は、前記第２の半導体スイッチに直列に接続される直列抵抗を有する
   請求項２に記載の給電制御装置。
4. 前記抵抗回路は、前記第２の半導体スイッチ及び直列抵抗の直列回路に並列に接続される並列抵抗を有する
   請求項２に記載の給電制御装置。
5. 前記抵抗回路は、前記第２の半導体スイッチに並列に接続される並列抵抗を有する
   請求項２又は請求項３に記載の給電制御装置。
6. 前記電流調整回路は、
   可変抵抗器と、
   前記半導体スイッチ及び抵抗回路の下流側の一端の電圧が一致するように前記可変抵抗器の抵抗値を調整する抵抗調整部と
   を有する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の給電制御装置。

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