特許 6553346 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

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6553346

(24)【登録日】2019年7月12日

(45)【発行日】2019年7月31日

(54)【発明の名称】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

(51)【国際特許分類】

   G01R 19/165 20060101AFI20190722BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20190722BHJP

   H02J 1/00 20060101ALI20190722BHJP

   H02H 3/087 20060101ALI20190722BHJP

   H02H 3/093 20060101ALI20190722BHJP

   H02H 3/08 20060101ALI20190722BHJP

   G06F 1/28 20060101ALI20190722BHJP

【ＦＩ】

   G01R19/165 L

   H02J7/00 S

   H02J1/00 309R

   H02H3/087

   H02H3/093

   H02H3/08 N

   G06F1/28

【請求項の数】9

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-217686(P2014-217686)

(22)【出願日】2014年10月24日

(65)【公開番号】特開2016-85107(P2016-85107A)

(43)【公開日】2016年5月19日

【審査請求日】2017年9月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000116024

【氏名又は名称】ローム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(74)【代理人】

【識別番号】100133215

【弁理士】

【氏名又は名称】真家 大樹

(72)【発明者】

【氏名】本木 健一

【審査官】 山崎 仁之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１７７９４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１７２６０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１３８４５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０１３０２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｒ １９／１６５

Ｇ０６Ｆ １／２８

Ｈ０２Ｈ ３／０８

Ｈ０２Ｈ ３／０８７

Ｈ０２Ｈ ３／０９３

Ｈ０２Ｊ １／００

Ｈ０２Ｊ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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。

【請求項2】

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。

【請求項3】

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。

【請求項4】

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。

【請求項5】

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。

【請求項6】

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。

【請求項7】

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8】

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。

【請求項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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は過電流検出回路に関する。

【背景技術】

【0002】

携帯電話端末、スマートホン、タブレット端末、ノート型コンピュータ、ポータブルオーディオプレイヤをはじめとする電池駆動デバイスは、充電可能な二次電池とともに、それを充電するための充電回路を内蔵する。充電回路には、外部からＵＳＢ（Universal Serial Bus）ケーブルを介して供給されたＤＣ電圧（バス電圧Ｖ_ＢＵＳ）にもとづいて二次電池を充電するものが存在する。

【0003】

現在、モバイル機器に搭載される充電回路は、USB Battery Charging Specificationと呼ばれる規格（以下、ＢＣ規格という）に準拠したものが主流である。ＵＳＢホストあるいはチャージャ（以下、ＵＳＢ給電装置と総称する）には、いくつかの種類が存在する。ＢＣ revision 1.2規格においては、ＵＳＢ給電装置の種類として、ＳＤＰ（Standard Downstream Port）、ＤＣＰ（Dedicated Charging Port）、ＣＤＰ（Charging Downstream Port）が定義されている。そしてＵＳＢ給電装置が供給できる電流（電流容量）は、その種類に応じて規定されている。具体的には、ＤＣＰ、ＣＤＰでは１５００ｍＡ、ＳＤＰでは、ＵＳＢのバージョンに応じて１００ｍＡ、５００ｍＡ、９００ｍＡのように規定されている。

【0004】

ＵＳＢを利用した次世代の二次電池充電の方式、システムとして、USB Power Deliveryと呼ばれる規格（以下、ＰＤ規格という）が策定されている。ＰＤ規格では、供給可能な電力がＢＣ規格の７．５Ｗから、最大１００Ｗまで大幅に増大する。具体的にはＰＤ規格では、ＵＳＢバス電圧として、５Ｖより高い電圧（具体的には、１２Ｖ、２０Ｖ）の供給が許容されており、充電電流も、ＢＣ規格よりも大きな量（具体的には、２Ａ，３Ａ、５Ａ）の供給が許容される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１３−３８８９２号公報

【特許文献2】特開２０１４−３８５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ＵＳＢ−ＰＤ規格においては、過電流保護に関して、ピークカレントという仕様が定められている。ピークカレント仕様では、サプライ電流Ｉ_ＯＵＴが、過電流保護のためのしきい値Ｉ_ＯＣを超えた場合であっても、増加の割合が所定値αより小さく、かつしきい値Ｉ_ＯＣを上回る時間が所定時間Ｔ_ＩＭＡＸ以内であれば、給電を継続するというものである。

【0007】

図１は、本発明者が検討した過電流検出回路１００ｒの回路図である。過電流検出回路１００ｒは、検出抵抗Ｒ１、出力スイッチＳＷ１、電流センサ２０ｒおよびマスク回路２６を含む。電流センサ２０ｒは、検出抵抗Ｒ１の電圧降下（検出電圧）Ｖｓを監視し、検出電圧Ｖｓが所定のしきい値を超えると、比較信号Ｓ１をアサート（たとえばハイレベル）する。たとえば電流センサ２０ｒは、検出抵抗Ｒ１の電圧降下を増幅するセンスアンプ２２と、センスアンプ２２の出力電圧をしきい値Ｖ_ＴＨと比較するコンパレータを含む。マスク回路２６は、ノイズによる過電流状態の誤検出を防止するために、マスク時間Ｔ_ＭＳＫより短い過電流検出（比較信号Ｓ１のアサート）をマスクする。マスク回路２６はアナログフィルタあるいはデジタルタイマなどを用いて構成される。

【0008】

図２（ａ）〜（ｃ）は、図１の過電流検出回路１００ｒの動作波形図である。本発明者は、図１の過電流検出回路１００ｒにおいて、マスク回路２６のマスク時間Ｔ_ＭＳＫを所定時間Ｔ_ＩＭＡＸに設定し、ＵＳＢ−ＰＤ規格に対応させることを検討した。

【0009】

図２（ａ）に示すように、サプライ電流Ｉ_ＯＵＴがしきい値Ｉ_ＯＰを超える状態が、所定時間Ｔ_ＩＭＡＸを超えて持続すると、マスク回路２６の出力（過電流検出信号）Ｓ２がアサートされ、出力スイッチＳＷ１がオフされ、回路保護がかかる。

【0010】

図２（ｂ）に示すように、サプライ電流Ｉ_ＯＵＴがしきい値Ｉ_ＯＰを超える状態が、所定時間Ｔ_ＩＭＡＸより短い場合には、マスク回路２６によって電流センサ２０ｒの出力Ｓ１のアサートがマスクされる。その結果、マスク回路２６の出力Ｓ２はローレベルを維持し、出力スイッチＳＷ１はオンを維持する。つまり図１の過電流検出回路１００ｒによれば、一時的な過電流をマスクすることができる。

【0011】

ところが、図２（ｃ）に示すように、所定時間Ｔ_ＩＭＡＸ中に、サプライ電流Ｉ_ＯＵＴが過電流保護のためのしきい値Ｉ_ＯＣを超え、さらにその後、回路異常（たとえばバスラインの地絡）によりサプライ電流Ｉ_ＯＵＴが非常に大きくなった場合に、直ちに出力スイッチＳＷ１をオフすることができず、大電流Ｉ_ＥＭは、所定時間Ｔ_ＩＭＡＸにわたり流れ続けることとなる。過電流しきい値Ｉ_ＯＣを超える大電流Ｉ_ＥＭが流れ続けると、ＵＳＢホストやＵＳＢデバイス（スレーブ機器）の信頼性に悪影響を及ぼすおそれがある。なお同様の問題は、ＵＳＢ−ＴｙｐｅＣ規格においても生じうる。

【0012】

本発明は係る状況においてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、一時的な過電流状態をマスクしつつ、真の過電流状態を短時間で検出可能な過電流検出回路の提供にある。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明のある態様は、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に関する。過電流検出回路は、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、検出信号が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）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）しきい値が第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、第１状態において、比較信号がアサートされると、第２状態に遷移し、第２状態において比較信号がアサートされると、過電流検出信号をアサートする判定部と、を備える。

【0014】

この態様によると、サプライ電流の一時的な過電流状態をマスクしつつ、サプライ電流が、回路異常により増大したことを短時間で検出することができる。

【0015】

判定部は、第２状態に遷移してからの時間を測定し、第２状態において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、第１状態に遷移するように構成されてもよい。

【0016】

過電流検出回路は、バスライン上に設けられた出力スイッチをさらに備えてもよい。判定部は、過電流検出信号がアサートされると、出力スイッチをオフしてもよい。

【0017】

過電流検出回路は、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てもよい。電流センサは、検出抵抗の電圧降下を検出信号として監視してもよい。

【0018】

ＵＳＢ給電装置は、ＵＳＢ−ＰＤ（Universal Serial Bus−Power Delivery）規格、またはＵＳＢ−ＴｙｐｅＣ規格に準拠してもよい。

【0019】

過電流検出回路は、ひとつの半導体基板に一体集積化されてもよい。
「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。

【0020】

本発明の別の態様は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）規格に準拠し、ＵＳＢ受電装置に電力を供給するＵＳＢ給電装置に関する。ＵＳＢ給電装置は、電源回路と、電源回路の出力とＵＳＢ受電装置とを接続するバスラインと、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上述の過電流検出回路と、を備える。

【0021】

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

【発明の効果】

【0022】

本発明のある態様によれば、一時的な過電流状態をマスクしつつ、真の過電流状態を短時間で検出できる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明者が検討した過電流検出回路の回路図である。

【図2】図２（ａ）〜（ｃ）は、図１の過電流検出回路の動作波形図である。

【図3】実施の形態に係るＵＳＢ給電装置のブロック図である。

【図4】過電流検出回路の回路図である。

【図5】過電流検出回路（判定部）の状態遷移図である。

【図6】図６（ａ）、（ｂ）は、過電流検出回路の動作波形図である。

【図7】第１変形例に係るＵＳＢ給電装置のブロック図である。

【図8】ＵＳＢ給電装置を備える電子機器の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

【0025】

本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合や、部材Ａと部材Ｂが、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。
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。

【0026】

図３は、実施の形態に係るＵＳＢ給電装置１００のブロック図である。ＵＳＢ給電装置１００は、ＵＳＢ−ＰＤ規格に準拠しており、ＵＳＢホストであってもよいし、ホスト機能付きあるいはホスト機能無しのＵＳＢチャージャであってもよいし、あるいはホスト・デバイスのデュアルロール端末に搭載されるＵＳＢチャージャであってもよい。レセプタクル（ＵＳＢポート、ＵＳＢプラグともいう）１０８には、ＵＳＢケーブル２０２を介して、電力供給先のＵＳＢ受電装置２００が接続される。ＵＳＢ受電装置２００は、通常はＵＳＢデバイスであるが、ホスト・デバイスのデュアルロール端末であってもよいし、ホスト機能を有する端末であってもよい。ここでは、ＶＢＵＳラインとＧＮＤラインのみが示される。

【0027】

電源回路１０２は、ＵＳＢ受電装置２００に供給すべきＤＣ電圧Ｖ_ＯＵＴを生成する。電源回路１０２は、その出力電圧Ｖ_ＯＵＴが基準電圧Ｖ_ＲＥＦに近づくようにフィードバック制御される。キャパシタＣ１は、ＵＳＢ給電装置１００の出力電圧Ｖ_ＯＵＴを平滑化する。たとえば電源回路１０２はリニアレギュレータであってもよいし、非絶縁型の降圧、昇圧もしくは昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータであってもよいし、フライバック型、フォワード型の絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータであってもよいし、ＡＣ／ＤＣコンバータであってもよい。

【0028】

バスライン１０６は、電源回路１０２の出力からレセプタクル１０８の間を接続する。出力スイッチＳＷ１およびインダクタＬ１は、バスライン１０６の経路上に直列に設けられる。たとえば出力スイッチＳＷ１は、対向配置された２つのＮチャンネルＭＯＳＦＥＴを含む。キャパシタＣ２は、レセプタクル１０８の近傍においてバスライン１０６と接続され、バス電圧Ｖ_ＢＵＳを平滑化する。

【0029】

コントローラ１１０は、ＵＳＢ給電装置１００全体を統合的に制御する。コントローラ１１０は、（i）ＵＳＢ受電装置２００と通信して設定電圧Ｖ_ＳＥＴを決定する機能、（ii）電源回路１０２を制御する機能、（iii）出力スイッチＳＷ１のオン、オフ状態を制御する機能を有する。コントローラ１１０は、ひとつの半導体基板に一体集積化された機能ＩＣであってもよい。

【0030】

コントローラ１１０のＣＯＭ端子は、キャパシタＣ３を介してバスライン１０６とカップリングされる。通信部１１３は、バス電圧Ｖ_ＢＵＳに重畳される変調電圧Ｖ_ＭＯＤを受け、これを復調してロジック部１１４に出力する。ロジック部１１４は、ＵＳＢ受電装置２００とのネゴシエーションに応じて、ＵＳＢ給電装置１００がＵＳＢ受電装置２００に供給すべきバス電圧Ｖ_ＢＵＳの電圧レベル（設定電圧Ｖ_ＳＥＴ）を決定する。

【0031】

コントローラ１１０のロジック部１１４は、決定した設定電圧Ｖ_ＳＥＴを、フィードバック回路１０４に通知する。

【0032】

ロジック部１１４は、ＵＳＢ給電装置１００の電気的状態や、所定のシーケンスにしたがって、出力スイッチＳＷ１のオン、オフ状態を制御する。ドライバ１１６は、ロジック部１１４が生成する制御信号Ｓ３にもとづいて出力スイッチＳＷ１を制御する。たとえばドライバ１１６は、チャージポンプ回路を含み、出力スイッチＳＷ１のオンが指示されるとき、Ｖ_ＯＵＴより高いハイレベル電圧を生成して出力スイッチＳＷ１のゲートに供給する。

【0033】

電流センサ１２０は、サプライ電流Ｉ_{ＳＵＰＰＬＹ}を監視する。後述するように、電流センサ１２０の検出結果は、過電圧保護に利用される。ロジック部１１４は、過電圧状態を検出すると、出力スイッチＳＷ１をオフし、サプライ電流Ｉ_{ＳＵＰＰＬＹ}を遮断する。そのほか、コントローラ１１０は、ＯＶＰ（過電圧保護）回路などを含んでもよく、ロジック部１１４は過電圧状態が検出されると、出力スイッチＳＷ１をオフに切りかえてもよい。

【0034】

またコントローラ１１０は、出力キャパシタＣ１、Ｃ２の電荷を放電するための放電回路を含んでもよく、ロジック部１１４は放電回路を制御してもよい。ただしこれらの機能は、本発明とは関連がないため省略する。

【0035】

以上がＵＳＢ給電装置１００の全体の構成である。続いて、過電流検出回路１３０について説明する。
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Ｉ_{ＳＵＰＰＬＹ}に応じた検出信号Ｉ_Ｓを、可変のしきい値Ｉ_ＴＨと比較し、検出信号Ｉ_Ｓがしきい値Ｉ_ＴＨ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。

【0036】

たとえば電流センサ１２０は、アンプ１２４およびコンパレータ１２６を含む。抵抗Ｒ_Ｓは、サプライ電流Ｉ_{ＳＵＰＬＬＹ}の経路上に設けられる。抵抗Ｒ_Ｓは、バスライン１０６上に出力スイッチＳＷ１と直列に設けられてもよいし、ＧＮＤライン上に設けられてもよい。抵抗Ｒ_Ｓには、サプライ電流Ｉ_{ＳＵＰＰＬＹ}に比例する電圧降下が発生する。アンプ１２４は、抵抗Ｒ_Ｓの電圧降下を増幅し、サプライ電流Ｉ_{ＳＵＰＰＬＹ}に比例する検出信号Ｉ_Ｓを生成する。

【0037】

コンパレータ１２６は、検出信号Ｉ_Ｓをしきい値Ｉ_ＴＨと比較し、Ｉ_Ｓ＞Ｉ_ＴＨのときに比較信号Ｓ１０をアサートする。なおコンパレータ１２６は、アナログ電圧の検出信号Ｉ_Ｓを、アナログ電圧のしきい値Ｉ_ＴＨと比較するアナログ電圧コンパレータでありえる。あるいはコンパレータ１２６は、アナログ電圧の検出信号Ｉ_Ｓをデジタルの検出値に変換した後に、デジタルのしきい値と比較するデジタルコンパレータであってもよい。後者の場合、コンパレータ１２６はロジック部１１４に内蔵されることになる。

【0038】

判定部１３２は、電流センサ１２０からの比較信号Ｓ１０にもとづいて過電流状態を判定する。判定部１３２は、ロジック部１１４に内蔵されてもよい。

【0039】

判定部１３２は、（i）しきい値Ｉ_ＴＨが過電流保護の基準値（初期値）に応じた第１値Ｉ_ＴＨ１である第１状態φ１と、（ii）しきい値Ｉ_ＴＨが第１値Ｉ_ＴＨより大きな第２値Ｉ_ＴＨ２である第２状態φ２と、が切りかえ可能となっている。そして第１状態φ１において、比較信号Ｓ１０がアサートされると、第２状態φ２に遷移する。第２状態φ２において比較信号Ｓ１０がアサートされると、ただちに過電流検出信号Ｓ１１をアサートする。過電流検出信号Ｓ１１がアサートされた状態を、過電流状態φ３と称する。

【0040】

ロジック部１１４は、過電流検出信号Ｓ１１がアサートされると、制御信号Ｓ３をローレベルとして、出力スイッチＳＷ１をオフさせる。

【0041】

判定部１３２は、第２状態φ２に遷移してからの時間を測定し、第２状態φ２において比較信号Ｓ１０がネゲート（ローレベル）された状態が所定の判定時間Ｔ_ＩＭＡＸ持続すると、第１状態φ１に遷移する。

【0042】

たとえば判定部１３２は、ステートマシン１３４およびタイマ１３６で構成される。図５は、判定部１３２の状態遷移図である。ステートマシン１３４には、上述の第１状態φ１、第２状態φ２、過電流状態φ３が規定される。タイマ１３６は、第２状態φ２に遷移してからの経過時間を測定する。

【0043】

初期状態は第１状態φ１であり、しきい値Ｉ_ＴＨは第１値Ｉ_ＴＨ１となる。検出信号Ｉ_Ｓがしきい値Ｉ_ＴＨ１を超えると、比較信号Ｓ１０がアサートされて、第２状態φ２に遷移する（Ｓ１００）。第２状態φ２において、検出信号Ｉ_Ｓがしきい値Ｉ_ＴＨ２を超えると、比較信号Ｓ１０がアサートされ、過電流状態φ３に遷移する（Ｓ１０２）。

【0044】

第２状態φ２において、しきい値Ｉ_ＴＨを第２値Ｉ_ＴＨ２に高めた後に、検出信号Ｉ_Ｓがしきい値Ｉ_ＴＨ２より低いレベルを維持し、そのまま判定時間Ｔ_ＩＭＡＸが経過したとき、言い換えれば、比較信号Ｓ１０がネゲートされた状態が判定時間Ｔ_ＩＭＡＸ持続したとき（Ｓ１０４）、第１状態φ１に戻り、しきい値Ｉ_ＴＨが第１値Ｉ_ＴＨ１に戻される。

【0045】

過電流状態φ３から第１状態φ１への復帰条件（Ｓ１０６）は特に限定されない。

【0046】

以上が過電流検出回路１３０およびそれを備えるＵＳＢ給電装置１００の構成である。続いてその動作を説明する。

【0047】

図６（ａ）、（ｂ）は、過電流検出回路１３０の動作波形図である。
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Ｉ_{ＳＵＰＰＬＹ}は、しきい値Ｉ_ＴＨ１より低くなっている。時刻ｔ１に、サプライ電流Ｉ_{ＳＵＰＰＬＹ}が増大してしきい値Ｉ_ＴＨ１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Ｉ_ＴＨが第２値Ｉ_ＴＨ２となる。Ｉ_{ＳＵＰＰＬＹ}＜Ｉ_ＴＨ２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Ｔ_ＩＭＡＸ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。

【0048】

図６（ｂ）を参照する。時刻ｔ１に、サプライ電流Ｉ_{ＳＵＰＰＬＹ}が増大してしきい値Ｉ_ＴＨ１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Ｉ_ＴＨが第２値Ｉ_ＴＨ２となる。

【0049】

第２状態φ２に遷移した直後は、Ｉ_{ＳＵＰＰＬＹ}＜Ｉ_ＴＨ２であるため、比較信号Ｓ１０はネゲートされるが、時刻ｔ３に地絡等の異常が発生すると、サプライ電流Ｉ_{ＳＵＰＰＬＹ}がしきい値Ｉ_ＴＨ２よりも大きい異常レベルＩ_ＥＭまで増大する。これにより、第２状態φ２において比較信号Ｓ１０がアサートされることとなり、過電流検出信号Ｓ１１がアサートされ、過電流状態φ３に遷移する。過電流状態φ３に遷移すると、出力スイッチＳＷ１がオフされるため、サプライ電流Ｉ_{ＳＵＰＰＬＹ}は異常レベルＩ_ＥＭを維持することなく、直ちにゼロ付近まで低下する。

【0050】

以上がＵＳＢ給電装置１００の動作である。
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Ｉ_{ＳＵＰＰＬＹ}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Ｉ_{ＳＵＰＰＬＹ}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。

【0051】

以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。

【0052】

（第１の変形例）
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Ｖ_ＢＵＳに変調電圧Ｖ_ＭＯＤ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。

【0053】

（用途）
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。

【0054】

電子機器３００は、筐体３０２、ディスプレイパネル３０４、上述のＵＳＢ給電装置１００を備える。ＵＳＢ給電装置１００の電源回路１０２は、ＡＣ／ＤＣコンバータであり、ＡＣ電圧Ｖ_ＡＣをＤＣ電圧Ｖ_ＯＵＴに変換する。ＤＣ電圧Ｖ_ＯＵＴの設定電圧Ｖ_ＳＥＴは、コントローラ１１０により選択される。レセプタクル１０８は、筐体３０２の前面あるいは背面に設置され、ＵＳＢケーブル２０２が挿入可能となっている。

【0055】

なお電子機器３００は、携帯電話端末、タブレット端末、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラなどであってもよい。

【0056】

実施の形態にもとづき、具体的な用語を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。

【符号の説明】

【0057】

１００…ＵＳＢ給電装置、１０２…電源回路、１０４…フィードバック回路、１０６…バスライン、１０８…レセプタクル、１１０…コントローラ、１１３…通信部、１１４…ロジック部、１１６…ドライバ、１２０…電流センサ、１２４…アンプ、１２６…コンパレータ、１３０…過電流検出回路、１３２…判定部、１３４…ステートマシン、１３６…タイマ、２００…ＵＳＢ受電装置、２０２…ＵＳＢケーブル、ＳＷ１…出力スイッチ、Ｌ１…インダクタ、Ｃ１，Ｃ２…出力キャパシタ、３００…電子機器、３０２…筐体、３０４…ディスプレイパネル。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】