JPH0223028A - 過電流保護回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 レギュレータからの電源電圧が入力される電装品内の電
源入力部と等価な等価電源入力部と、レギュレータに接
続される上記等価電源入力部に流れる電流を検知して検
知電流が所定の値を超えたときに検知信号を出力する電
流検知部と、上記検知信号の有無に応じてレギュレータ
および電装品間を、それぞれ非導通または導通とする切
替部とから構成される過電流保護回路であって、電装品
に過大電流が発生したことを等価的に検知して電源電圧
の電装品への供給を自動的に停止することが可能となる
。

〔産業上の利用分野〕

本発明は電装品を過大電流から保護するための過電流保
護回路に関する。

さらに詳しく言えば、電装品に定格を越える電流が流れ
込んで内部の素子が焼損等により破壊されないように、
上記過電流保護回路が必要となる。

〔従来の技術〕

第５図は従来の過電流保護手段を示す回路図である。レ
ギュレータ５から所定の電源電圧Ｖ（例えば５Ｖ）が電
装品６、例えばマイコンに供給されると、マイコンは正
常に動作する。このマイコンを構成する素子としては、
消費電力の比較的小さいＣ！Ｊ　ＯＳが実用上有利であ
り、最近よく用いられる傾向にある。ところが、上記Ｃ
ＭＯ３においては、他の半導体素子と異なり、電源電圧
Ｖが瞬間的にのみ増大した場合でも、ラッチアップ現象
とよばれる一種のサイリスク現象を引き起こして電流が
どんどん増大することがある。しかも、上記ラフチアツ
ブ現象は、−度発生すると電源電圧Ｖの供給を停止しな
い限り止まらない。その結果、マイコンはほとんどショ
ートに近い状態になりついにはＣＭ　ＯＳが破壊されて
しまう。

この対策として、従来は、レギュレータ５内にショート
保護回路８を設け、出力側（マイコン側）がショート状
態になると電源電圧Ｖの供給を停止していた。

〔発明が解決しようとする課題〕 上記のとおり、従来はレギュレータ５内のショート保護
回路８を動作させてマイコンに大きな電流が流れないよ
うにしていた。しかし、上記ショート保護回路は、もと
もとマイコンよりもむしろレギュレータ５を出力側のシ
ョートから保護するために設けられたものなので、マイ
コンがショート状態とみなせるほど大きな電流が流れな
い限り動作しない。そのため、次のような問題が発生す
る。

すなわち、例えばラッチアップ現象が発生した場合、シ
ョートに近い状態になるまでにマイコンにかなり大きな
電流が連続して流れるため、ショート保護回路が動作す
る前にマイコン内の素子が破壊されてしまうおそれがあ
ることである。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、マイ
コン等の電装品６内の素子が破壊されるのを確実に阻止
することが可能な過電流保護回路を提供することを目的
とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理構成を示すブロック図である。な
お、前述した構成要素と同様のものについては、同一の
参照番号を付して表わす。

ここでは、電源電圧Ｖが直接入力される電装品６内の電
源入力部７と等価の特性を有するように形成された等価
電源入力部１を、レギュレータ５に接続して設けている
。さらに、この等価電源入力部１に流れる電流を検知し
て検知電流が所定の値を超えたときに検知信号Ｓを出力
する電流検知部５と、上記検知信号Ｓの有無に応じてレ
ギュレータ５および電装品６間を、それぞれ非導通また
は導通とする切替部３とを設けて過電流保護回路を構成
している。

こ作　用〕 第１図においては、電装品６内の電源入力部と等価の特
性、例えば同等の負荷を有する等価電源入力部１を電装
品６の外部に形成している。上記等価電源入力部１に流
れる電流を電流検知部２により検知すれば、電装品６に
流れ込む電流を等価的に検知したことになる。上記等価
電源入力部１に流れる電流が、予め設定された所定の値
を越えたときには、電装品６内にラッチアップ現象等の
異常が発生したとみなして直ちに検知信号Ｓを出力して
切替部３を自動的に開放する。その結果、レギュレータ
５と切替部３との間が遮断されて電源電圧Ｖの供給が停
止する。その後、検知信号Ｓが出力されなくなると、切
替スイッチ３は自動的に再接続される。

かくして、本発明では、電装品６に定格を超える電流が
発生すると同時に電源電圧Ｖの電装品６への供給を自動
的に停止することができるので、過大電流により電装品
６内の素子が破壊されるのを未然に防止することが可能
となる。しかも、電装品６が正常な状態に復帰すると電
源電圧Ｖの供給を自動的に再開することができるので、
電源を再投入する必要がない。

〔実施例〕

第２図は本発明の第１の実施例を示す回路図である。こ
の場合、電源入力部７の入力抵抗値にほぼ等しい抵抗値
を有する等値入力抵抗１０と、この等価入力抵抗１０を
流れる等価電流Ｉを調整するための等価電流調整抵抗１
１と、この等価電流調整抵抗１１に接続して電流検知部
２の入力レベルを設定するためのレベル設定用抵抗１２
とを各々直列に接続した後、レギュレータ５とアースと
の間に配置して等価電源入力部１を構成している。

さらに、電源入力部７の正常動作時における電流を基準
電流Ｉｒとして発生する電流源等からなる基準電流発生
部１３および上記基準電流１ｒを調整するための基準電
流調整抵抗１４を直列に接続して、同様にレギュレータ
５とアースとの間に配置している。また、電流検知部２
は、点ａの電位と点すの電位とを比較することにより等
価電流Ｉが変化したことを検知して検知信号Ｓを出力す
るコンパレータ２１と、このコンパレータ２１の出力レ
ベルを反転しかつ出力インピーダンスを変換するバッフ
ァ用インバータ２２と、このバッファ用インバータ２２
の出力レベルを再び反転して切替部３に入力する切替制
御インバータ２３とから構成される。なお、コンパレー
タ２１の出力レベルの高低に応じてレベル設定用抵抗１
２の両端をそれぞれ開放または短絡する例えばＭＯＳ形
のレベル設定用トランジスタ２４は、出力インピーダン
スの低いバッファ用インバータ２２の出力側に接続する
のが好ましい。また、切替部３として、切替制御インバ
ータ２３からの出力レベルに応じてスイッチング動作を
行なうスイッチングトランジスタ３０が設けられている
。なお、このスイッチングトランジスタ３０への入力電
圧は、切替制御インバータ２３から保護抵抗３１を介し
て供給するのが好ましい。

ついで、上記第１の実施例の動作を詳細に説明する。ま
ず初めに、電装品６、例えばマイコンが正常に動作して
いる時に電源入力部７に流れ込む基準電流Ｉｒを予め調
べておく。この基準電流Ｉｒは、基準電流発生部１３か
ら基準電流調整抵抗１４に常時供給される。マイコンの
使用条件等により基準電流Ｉｒが多少ばらつくことがあ
るので、上記基準電流調整抵抗１４により調整を行なう
。次に、レギュレータ５から等価入力抵抗１０に供給さ
れる等価電流Ｉを、等価電流調整抵抗１１により調整し
て基準電流Ｉｒに一致させる。

もしマイコンが正常に動作していれば、等価電流工と基
準電流１ｒとが一致しているので、点すの電位は点ａの
電位に等しくなりコンパレータ２１には検知信号Ｓが出
力されない。そのためコンパレータ２１の出力側（点Ｃ
）は“Ｈ”　　（Ｈｉｇｈ　Ｌｅｖｅｌ）のままになっ
ている。したがって、バッファ用インバータ２２の出力
側は“Ｌ’　　（Ｌｏｗ　Ｌｅｖｅｌ）のままなので、
レベル設定用トランジスタ２４は動作せずレベル設定用
抵抗１２の両端は開放される。

また、切替制御インバータ２３の出力側（点ｄ）は“Ｈ
”のままなので、スイッチングトランジスタ３０は動作
状態になっており平常通り電源電圧Ｖがマイコンに供給
される。もしラッチアップ現象等が発生してマイコン内
の電流が定格以上に増大すれば、電源電圧Ｖが下降する
ので、点すの電位も下降する。それに対して点ａの電位
は電源電圧Ｖの変化によらず一定なので、点すの電位と
点ａの電位とに差が生じてコンパレータ２１から検知信
号Ｓが出力される。そのためコンパレータ２１の出力側
（点Ｃ）は“Ｌ”に変化する。したがって、バッファ用
インバータ２２の出力側は“Ｈ”になるので、レベル設
定用トランジスタ２４が動作してレベル設定用抵抗１２
の両端は短絡される。その結果、点すの電位はさらに低
下するのでコンパレータ２１の出力レベルは“Ｌ″のま
まで安定する。すなわち、上記レベル設定用トランジス
タ２４およびレベル設定用抵抗１２によりほんのわずか
な過大電流に対してもコンパレータ２１が敏感に応答す
ることが可能となる。また、切替制御インバータ２３の
出力側（点ｄ）は“Ｌ″になるので、スイッチングトラ
ンジスタ３０は非動作状態になりレギュレータ５とマイ
コンと（ＤＭが遮断されて電源電圧Ｖのマイコンへの供
給が停止する。レギュレータ５がマイコンから遮断され
た後は、レギュレータ５の出力側における電源電圧Ｖは
再び正常な値に戻るので、スイッチングトランジスタ３
０は再び動作状態になって電源電圧Ｖのマイコンへの供
給を再開する。

第３図は本発明の第２の実施例を示すブロック図である
。ここでは、第１図の電流検知部２と切替部３との間に
、検知信号Ｓが出力されてから切替部３を所定の時間非
導通とする遮断時間設定部４を新たに設けている。

第３図においては、電装品６に異常が発生してから直ち
に電源電圧Ｖの供給を停止しても、電装品６が正常な状
態に復帰するまでにはある一定の時間を秒を要する点を
考慮し、遮断時間設定部４により切替部３の非導通時間
を前記を秒より長いＴ秒に設定している。その結果、切
替部３が一度解放されてから再び接続されるまでに、電
装品６は確実に正常な状態に復帰しているので、第１図
の場合と比較して切替部３の動作回数が少なくて済む。

第４図は本発明の第２の実施例の具体例を示す回路図で
ある。この場合、前記第１の実施例（第２図）における
切替制御インバータ２３と保護抵抗３１との間に、さら
に遮断時間設定部４を設けている。この遮断時間設定部
４は、切替制御インバータ２３の出力側（点ｄ）および
スイッチングトランジスタ３０のコレクタに接続する時
間設定用抵抗４１と、切替制御インバータ２３の出力側
（点ｄ）およびアースに接続する時間設定用コンデンサ
４２とから構成される。

第４図において、マイコン内の電流が定格以上に増大し
た場合、切替制御インバータ２３の出力側（点ｄ）が“
Ｌ”に変化するまでの動作は前記第１の実施例の場合と
同様である。ただし、切替制御インバータ２３の出力側
（点ｄ）の“Ｌ”の状態は、前記第１の実施例と異なり
、時間設定用抵抗４１および時間設定用コンデンサ４２
により一定の時間持続する。その結果、スイッチングト
ランジスタ３０も一定の時間非導通状態を持続する。こ
こで、時間設定用抵抗４１の抵抗値をＲ１、時間設定用
コンデンサ４２のキャパシタンスをＣ＋　　とすると、
スイッチングトランジスタ３０の非導通時間Ｔ秒は Ｔ＝Ｃ，Ｒ。

で表わされる。上記非導通時間Ｔ秒は、マイコンが正常
な状態に復帰するまでの時間より少し長めに設定する。

なお、ここでは抵抗およびコンデンサのみを用いて非導
通時間を設定したが、モノマルチ等を併用して設定する
こともできる。このモノマルチを併用すれば、抵抗およ
びコンデンサのみを用いた場合よりも過渡応答時間が速
（なるので、実用上有利である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、マイコン等の電装
品内に過大電流が発生すると同時に電源電圧の供給を自
動的に停止するような過電流保護回路が実現されるので
、電装品内の素子の劣化や破壊を防止することができる
。さらに、電装品が正常な状態に復帰すると電源電圧が
自動的に再供給されるので、電源再投入の手間が省ける
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成を示すブロック図、第２図は
本発明の第１の実施例を示す回路図、第３図は本発明の
第２の実施例を示すブロック図、 第４図は本発明の第２の実施例の具体例を示す回路図、 第５図は従来の過電流保護手段を示すブロック図である
。 １・・・等価電源入力部、　　２・・・電流検知部、３
・・・切替部、　　　　　　４・・・遮断時間設定部、
５・・・レギュレータ、　　　６・・・電装品、１０・
・・等価入力抵抗、　　１３・・・基準電流発生部、２
１・・・コンパレータ、 ３０・・・スイッチングトランジスタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電装品（６）に電源電圧（Ｖ）を供給するレギュレ
   ータ（５）を有してなる過電流保護回路において、 前記電源電圧（Ｖ）が入力される前記電装品（６）内の
   電源入力部（７）と等価な等価電源入力部（１）と、 前記レギュレータ（５）に接続される該等価電源入力部
   （１）に流れる電流を検知して検知電流が所定の値を超
   えたときに検知信号（Ｓ）を出力する電流検知部（２）
   と、 前記検知信号（Ｓ）の有無に応じて前記レギュレータ（
   ５）および前記電装品（６）間を、それぞれ非導通また
   は導通とする切替部（３）とを設けることを特徴とする
   過電流保護回路。