特開 2024-175914 スイッチング電源装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024175914

(43)【公開日】2024-12-19

(54)【発明の名称】スイッチング電源装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/28 20060101AFI20241212BHJP

   H02M 1/08 20060101ALI20241212BHJP

【ＦＩ】

H02M3/28 H

H02M3/28 C

H02M1/08 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023094012

(22)【出願日】2023-06-07

(71)【出願人】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】520124752

【氏名又は名称】株式会社ミライズテクノロジーズ

(74)【代理人】

【識別番号】110000567

【氏名又は名称】弁理士法人サトー

(72)【発明者】

【氏名】山田 卓司

【テーマコード（参考）】

5H730

5H740

【Ｆターム（参考）】

5H730AA14

5H730AA17

5H730AA20

5H730AS01

5H730BB43

5H730BB57

5H730DD04

5H730DD12

5H730EE02

5H730EE07

5H730FD25

5H730FD41

5H730FF09

5H730FG07

5H730XX04

5H730XX15

5H730XX25

5H730XX35

5H730XX43

5H740BA12

5H740BB01

5H740BB07

5H740BC01

5H740BC02

5H740HH01

5H740MM12

(57)【要約】

【課題】スイッチの耐量を極力抑制しながら構成でき、通常時の出力電圧のリップルを抑制しながら、異常検出したときの保護動作を適切にできるようにしたスイッチング電源装置を提供する。
【解決手段】第１駆動部１１は、ブートストラップ電源Ｖbstを用いて動作し制御部１０による制御電圧をレベルシフトする高耐圧レベルシフト部２１を備え、高耐圧レベルシフト部２１を通じて第１スイッチＳＷ１を駆動する。第２駆動部１２は、制御部１０による制御電圧を入力し高耐圧レベルシフト部２１を用いることなく第２スイッチＳＷ２を駆動する。制御部１０は、第１駆動部１１を用いて第１スイッチＳＷ１を制御すると共に第２駆動部１２を用いて第２スイッチＳＷ２を制御する際に、レベルシフト部２１の不要な第２スイッチＳＷ２をトランス１４の一次側の通電オフ用スイッチとして動作させる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

スイッチング電源装置（１；２０１；５０１；６０１）であって、
トランスの一次側にて高圧側に接続される第１スイッチ（ＳＷ１）と、
前記第１スイッチに直列で当該第１スイッチの低圧側に接続される第２スイッチ（ＳＷ２）と、
前記トランスの一次側に流れている電流を検出する検出部（１３；６１３）と、
前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのオンオフタイミングを決定し制御電圧を出力する制御部（１０）と、
ブートストラップ電源（Ｖbst）を用いて動作し前記制御部による前記制御電圧をレベルシフトするレベルシフト部（２１）を備え、前記レベルシフト部を通じて前記第１スイッチを駆動する第１駆動部（１１；２１１）と、
前記制御部による制御電圧を入力し前記レベルシフト部を用いることなく前記第２スイッチを駆動する第２駆動部（１２；２１２）と、を備え、
前記制御部は、前記検出部の検出値に基づいて前記第１駆動部を用いて前記第１スイッチをオンオフ制御すると共に前記第２駆動部を用いて前記第２スイッチをオンオフ制御する際に、前記レベルシフト部を不要とする前記第２スイッチを前記トランスの一次側の通電オフ用スイッチとして動作させるスイッチング電源装置。

【請求項2】

前記制御部が、前記第１スイッチをオフ制御、前記第２スイッチをオン制御した状態で待機し、この間、前記ブートストラップ電源に電荷を供給する請求項１記載のスイッチング電源装置。

【請求項3】

前記制御部は、
オン指令に応じて第１駆動部により第１スイッチをオン制御し、
前記検出部により検出値が制御閾値に達したことを検出すると前記第２スイッチをオフ制御し、
前記第２スイッチのオフを確認すると第１スイッチをオフ制御し、
前記第１スイッチのオフを確認すると前記第２スイッチをオン制御する、請求項１又は２記載のスイッチング電源装置。

【請求項4】

前記制御部は、
オン指令に応じて前記第１駆動部により第１スイッチをオン制御し、
前記検出部により検出値が制御閾値に達したことが検出されると前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを同時にオフ制御し、
前記第１スイッチのオフを確認すると前記第２スイッチをオン制御する、請求項１又は２記載のスイッチング電源装置。

【請求項5】

前記制御部は、
オン指令に応じて前記第１駆動部を用いて前記第１スイッチをオン制御し、
前記検出部により検出値が制御閾値に達して前記第２スイッチをオフ制御した後に第１所定時間経過すると第１スイッチをオフ制御し、
前記第１スイッチをオフ制御した後に第２所定時間経過すると前記第２スイッチをオン制御する、請求項１又は２記載のスイッチング電源装置。

【請求項6】

前記制御部は、
オン指令に応じて第１駆動部により前記第１スイッチをオン制御し、
前記検出部により検出値が制御閾値に達すると前記第１スイッチ及び前記第２スイッチをオフ制御し、
前記第１スイッチをオフ制御した後に第３所定時間経過すると前記第２スイッチをオン制御する、請求項１又は２記載のスイッチング電源装置。

【請求項7】

前記制御部は、
前記第１スイッチをオフ制御、且つ、前記第２スイッチをオン制御した待機状態中に、前記検出部による検出値が低下せずゼロを超える所定の短絡閾値に達すると、前記第１スイッチの短絡異常と判定する、請求項１又は２記載のスイッチング電源装置。

【請求項8】

前記制御部は、前記第１スイッチがオン状態で、且つ、前記第２スイッチをオフ制御した後に、前記検出部による検出値が低下せずゼロを超える所定の短絡閾値に達すると、前記第２スイッチの短絡異常と判定する、請求項１又は２記載のスイッチング電源装置。

【請求項9】

前記検出部は、
前記第２スイッチのオフ指令を出力するための制御閾値と、前記トランスの一次側が短絡したことを検知するための短絡閾値とを同一にして比較対象とした比較部（３４）を用いて構成される、請求項１又は２記載のスイッチング電源装置。

【請求項10】

前記制御部は、前記第１スイッチをオン制御し且つ前記第２スイッチをオン制御した状態では、前記第２スイッチをオフ制御した後、所定の一定時間を経過した後に予め定められた所定の閾値を超えていれば前記第２スイッチの短絡異常と判定する、請求項９記載のスイッチング電源装置。

【請求項11】

前記制御部は、前記第２スイッチの短絡異常と判定する前に、前記検出部による検出値がゼロになると前記第１スイッチをオフ制御する請求項８記載のスイッチング電源装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、スイッチング電源装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、スイッチング電源装置は、各種の電子制御装置に用いられている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１記載の技術によれば、トランスの一次側に印加される直流電圧をスイッチングする主スイッチング素子を備え、トランスの二次側出力電圧を検出し、当該検出電圧に応じて主スイッチング素子のスイッチングパルス幅を制御している。特許文献１記載の技術によれば、平滑化コンデンサに生じるリップル電圧を検知し、トランスの一次側に接続された検出部が短絡電流を検出すると、「スイッチ素子」（引用文献１のＳＷ１）を開くことで主スイッチング素子（引用文献１のＱ１）を遮断している。

【0003】

引用文献１には、駆動回路の詳細用途は記載されていないが、仮に入力電圧が高電圧の場合、引用文献１の「スイッチ素子」を駆動するための昇圧電源（例えば、ブートストラップ回路を用いた電源など）を必要とする。制御装置が、スイッチ素子に印加する制御電圧を調整することで出力電圧を調整できる。しかし、制御電圧の値次第では電圧が低下してしまい、「スイッチ素子」がオフ、又は、動作不安定となる。このようなときに「スイッチ素子」の異常検出を設けていないと、異常を検出できず異常状態に陥ると正常に動作させることができない。

【0004】

また、スイッチ素子を駆動する駆動回路が毎回昇圧電源のオンオフ（立上り／立下り）を発生させてしまう。また、駆動指令を伝達するため高耐圧のレベルシフト部も必要となる。高耐圧のレベルシフト部を通じて制御電圧をスイッチ素子に印加することになるが、レベルシフト部の遅延時間が大きく、スイッチ素子を遮断するまでに多くの時間を要してしまう。

【0005】

高耐圧のレベルシフト部の遅延の影響が大きくなると、異常判定、保護動作が遅くなり、遮断直後にトランスの二次側出力電圧が過電圧となり部品に異常を生じさせる虞がある。また高耐圧のレベルシフト部は、遅延の影響により制御電流値が設定値よりも大きくなり、出力電圧のリップルが増加してしまう虞もある。またトランスが磁束飽和する虞がある。この場合、スイッチ素子に異常を生じさせないよう耐量が必要以上に大きいものを用いなければならない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００８－２２８５３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本開示の目的は、スイッチの耐量を極力抑制しながら構成でき、通常時の出力電圧のリップルを抑制しながら、異常検出したときの保護動作を適切にできるようにしたスイッチング電源装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

請求項１記載のスイッチング電源装置は、第１スイッチと、第２スイッチと、検出部と、制御部と、第１駆動部と、第２駆動部と、を備える。第１スイッチ及び第２スイッチは背景技術欄記載のスイッチ素子相当を示す。第１スイッチは、トランスの一次側にて高圧側に接続される。第２スイッチは、第１スイッチに直列で低圧側に接続される。検出部は、トランスの一次側に流れている電流を検出する。

【0009】

制御部は、第１スイッチ及び第２スイッチのオンオフタイミングを決定する。第１駆動部は、昇圧電源を用いて動作し制御部による制御電圧をレベルシフトするレベルシフト部を備えレベルシフト部を通じて第１スイッチを駆動する。第２駆動部は、制御部による制御電圧を入力しレベルシフト部を用いることなく第２スイッチを駆動する。制御部は、検出部の検出値に基づいて第１駆動部を用いて第１スイッチを制御すると共に第２駆動部を用いて第２スイッチを制御する際に、レベルシフト部の不要な第２スイッチをトランスの一次側の通電オフ用スイッチとして動作させる。

【0010】

請求項１記載の発明によれば、制御部は、ブートストラップ電源及びレベルシフト部を用いて高圧側に接続される第１スイッチを制御しており、レベルシフト部を用いることなく第２スイッチを制御している。したがって、制御部が、レベルシフト部の不要な第２スイッチをトランスの一次側の通電オフ用スイッチとして動作させることで、トランスの一次側を速く通電オフできる。

【0011】

通常動作時には、制御閾値に達した瞬間にトランスの一次側の電流を低下させることができ、当該電流が制御閾値より大きくならない。このため、出力電圧のリップルを極力抑制できる。第２スイッチの耐量を極力抑制しながら構成できる。しかも、第２スイッチをトランスの一次側の通電オフ用スイッチとして動作させているため、異常検出したときにも、制御部が第２駆動部により第２スイッチをオフすることにより、トランスの一次側を速く通電オフでき、異常検出したときの保護動作を適切にできる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】第１実施形態におけるスイッチング電源装置の電気的構成図

【図2】第１実施形態における動作を概略的に示すフローチャート

【図3】比較例その１について動作を模式的に示すタイムチャート

【図4】比較例その２について動作を模式的に示すタイムチャート

【図5】第１実施形態における動作を模式的に示すタイムチャート

【図6】第２実施形態における動作を概略的に示すフローチャート

【図7】第３実施形態における動作を概略的に示すフローチャート

【図8】第３実施形態における動作を模式的に示すタイムチャート

【図9】第４実施形態におけるスイッチング電源装置の電気的構成図

【図10】第４実施形態における動作を概略的に示すフローチャート

【図11】第４実施形態における動作を模式的に示すタイムチャート

【図12】第５実施形態におけるスイッチング電源装置の電気的構成図

【図13】第５実施形態における動作を概略的に示すフローチャート

【図14】第６実施形態におけるスイッチング電源装置の電気的構成図

【図15】第６実施形態における動作を模式的に示すタイムチャート

【図16】第７実施形態における動作を模式的に示すタイムチャート

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、スイッチング電源装置の幾つかの実施形態について図面を参照しながら説明する。複数の実施形態について同一又は類似の構成部分には同一又は類似符号を付して説明を省略することがある。

【0014】

（第１実施形態）
第１実施形態について図１から図５を参照しながら説明する。図１に例示したように、スイッチング電源装置１は、制御部１０、第１駆動部１１、第２駆動部１２、検出部１３、トランス１４、入力側平滑回路１５、出力側平滑回路１６、フィードバック部１７、を主として備える。スイッチング電源装置１は絶縁フライバック型に構成されている。トランス１４は、主巻線及び補助巻線からなる一次巻線と、二次巻線とを備える。

【0015】

トランス１４の一次巻線の主巻線の一端には入力直流電圧Ｖｉｎが印加されている。主巻線の他端には、その高圧側に第１スイッチＳＷ１、低圧側に第２スイッチＳＷ２が直列接続されている。第１スイッチＳＷ１は、例えばＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴにより構成されている。第２スイッチＳＷ２もまた例えばＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴにより構成されている。第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２はＩＧＢＴにより構成しても良い。ＩＧＢＴは、Insulated Gate Bipolar Transistor の略を示す。

【0016】

主巻線の他端は、第１スイッチＳＷ１のドレインソース間（通電端子間）、第２スイッチＳＷ２のドレインソース間（通電端子間）、及び、電流検出抵抗Ｒｓを通じてグランドまで直列接続されている。

【0017】

他方、トランス１４の一次側の補助巻線には、入力側平滑回路１５が接続されている。入力側平滑回路１５は、ダイオードＤ２及び入力平滑コンデンサＣ２を図示のように組み合わせて構成され、トランス１４の一次側の補助巻線に発生した電圧を整流、平滑し、その出力直流電圧をフィードバック部１７に出力する。

【0018】

トランス１４の二次巻線には出力側平滑回路１６が接続されている。出力側平滑回路１６は、ダイオードＤ３及び出力平滑コンデンサＣ３を図示のように組み合わせて構成され、トランス１４の二次側に発生した電圧を整流、平滑し出力電圧Ｖｏｕｔとして負荷１８に出力する。

【0019】

第１駆動部１１は、第１スイッチＳＷ１を駆動するために設けられる。第２駆動部１２は、第２スイッチＳＷ２を駆動するために設けられる。第１駆動部１１は、高耐圧レベルシフト部２１、第１ゲート駆動部２２、第１オンオフ判定部２４、及び、高耐圧レベルシフト部２３を備える。第２駆動部１２は、第２ゲート駆動部３１、及び第２オンオフ判定部３２を備える。

【0020】

高耐圧レベルシフト部２１には、電圧Ｖ１及びブートストラップ電源Ｖbstが個別に与えられている。ブートストラップ電源回路は、ダイオードＤ１及びコンデンサＣ１及び電圧Ｖ１を用いて制御用の電源としてブートストラップ電源Ｖbstを生成する。

【0021】

第１スイッチＳＷ１の制御端子としてのゲートは、第１駆動部１１に接続されている。
制御部１０は、出力電圧Ｖｏｕｔの目標電圧に応じた例えばＰＦＭ変調した制御電圧のパルスをオン指令として高耐圧レベルシフト部２１に出力する。高耐圧レベルシフト部２１は、入力した制御電圧のパルスを高圧側にレベルシフトし第１ゲート駆動部２２に出力する。

【0022】

第１ゲート駆動部２２には、ブートストラップ電源回路によるブートストラップ電源Ｖbstが与えられている。第１ゲート駆動部２２は、このブートストラップ電源Ｖbstを用いて第１スイッチＳＷ１のゲートを駆動する。第１スイッチＳＷ１のゲートには、第１オンオフ判定部２４が接続されている。第１オンオフ判定部２４は、第１スイッチＳＷ１のゲート電圧を検出する。第１オンオフ判定部２４は、ゲート電圧を予め定められた所定の閾値電圧と比較することで第１スイッチＳＷ１のオン状態／オフ状態を判定し、この判定結果を高耐圧レベルシフト部２１に出力する。高耐圧レベルシフト部２１は、第１オンオフ判定部２４の判定信号を低圧側にレベルシフトし、制御部１０に出力する。これにより、制御部１０は、第１スイッチＳＷ１のオン状態／オフ状態を検出しながら、第１スイッチＳＷ１をオンオフ制御できる。

【0023】

第２スイッチＳＷ２の制御端子としてのゲートは、第２駆動部１２に接続されている。制御部１０は、第２スイッチＳＷ２をオン制御するときにオン制御電圧を第２ゲート駆動部３１を通じて第２スイッチＳＷ２のゲートに印加する。制御部１０は、第２スイッチＳＷ２をオフ制御するときにゼロ制御電圧を第２ゲート駆動部３１を通じて第２スイッチＳＷ２のゲートに印加する。これにより制御部１０は、第２スイッチＳＷ２をオンオフ制御できる。

【0024】

第２スイッチＳＷ２のゲートには第２オンオフ判定部３２が接続されている。第２オンオフ判定部３２は、第２スイッチＳＷ２のゲート電圧を検出し、ゲート電圧を所定の閾値電圧と比較することで第２スイッチＳＷ２のオン／オフ状態を判定し判定結果を制御部１０に出力する。これにより制御部１０は、第２スイッチＳＷ２のオン／オフ状態を検出しながら第２スイッチＳＷ２をオンオフ制御できる。

【0025】

検出部１３は、電流検出抵抗Ｒｓ、電流検出抵抗Ｒｓにかかる検出電圧ＶＲｓを予め定められた短絡閾値と比較する第１コンパレータ３３、及び、電流検出抵抗Ｒｓにかかる電圧を予め定められた制御閾値と比較する第２コンパレータ３４を備える。第１コンパレータ３３及び第２コンパレータ３４は、比較部として用いられる。短絡閾値は、制御閾値よりも高く予め定められている。

【0026】

制御閾値は、検出部１３からオフ指令を出力するために予め定められたトランス１４の一次側の電流Ｉ１の制御電流閾値（図３参照）に対応した電圧を示す。制御閾値は、制御電流閾値との間で比例関係にある。またトランス１４の一次側が短絡したときには当該トランス１４の一次側の電流Ｉ１が増加し短絡電流が流れる。短絡閾値は、この短絡電流を検出するために予め定められた短絡電流閾値に対応した電圧を示す。短絡閾値は短絡電流閾値と比例関係にある。

【0027】

第１コンパレータ３３は、電流検出抵抗Ｒｓに短絡電流が流れると短絡電流を検知し短絡検知信号を制御部１０に出力する。第２コンパレータ３４は、電流検出抵抗Ｒｓにオン時の制御電流値が流れると制御電流値を検知し、オフ指令信号を制御部１０に出力する。制御部１０は、これらの第１コンパレータ３３の短絡検知信号及び第２コンパレータ３４のオフ指令信号に基づいて第１スイッチＳＷ１又は／及び第２スイッチＳＷ２をオフ制御する。例えば制御部１０は、第２コンパレータ３４からオフ指令信号を入力すると第２スイッチＳＷ２をオフ制御する。第２スイッチＳＷ２のオンオフ制御の詳細タイミングは後述する。

【0028】

他方、入力側平滑回路１５は、一次側の補助巻線に生じる電圧を整流、平滑化しフィードバック部１７に出力する。フィードバック部１７は、入力側平滑回路１５の出力電圧に基づいてオン指令を制御部１０に出力する。制御部１０は、オン指令を受け付けるとオン指令に応じて第１スイッチＳＷ１をオン制御する。第１スイッチＳＷ１のオンオフ制御のタイミングは後述する。

【0029】

制御部１０は、第１駆動部１１を用いて第１スイッチＳＷ１をオンオフ制御すると共に、第２駆動部１２を用いて第２スイッチＳＷ２をオンオフ制御することで、交流電圧をトランス１４の一次巻線に発生させる。トランス１４は、トランス１４の一次巻線に発生した交流電圧を変換して二次巻線に発生させる。二次巻線には出力側平滑回路１６が接続されている。出力側平滑回路１６は交流電圧を整流、平滑し、出力電圧Ｖｏｕｔを負荷１８に供給する。これによりスイッチング電源装置１は直流の出力電圧Ｖｏｕｔを負荷１８に供給できる。

【0030】

次に、直流の出力電圧Ｖｏｕｔを出力するための基本的動作と共に、第１スイッチＳＷ１を監視する場合の処理について図２のフローチャートを参照しながら説明する。以下の説明では、第１スイッチＳＷ１のみ短絡異常であるか否かを監視する場合について説明する。

【0031】

初期の待機状態では、図２のＳ１０１に示すように、制御部１０は、第１スイッチＳＷ１をオフに制御すると共に第２スイッチＳＷ２をオンに制御することで待機状態とする。第１スイッチＳＷ１がオフ状態となっているため、トランス１４の一次側に電流Ｉ１は流れない。このとき制御部１０はブートストラップ電源回路を充電しつつ待機する。初期には、制御部１０が、Ｓ１０３においてＰＦＭ変調したオン指令のパルスを発生させることで当該オン指令に応じて第１駆動部１１により第１スイッチＳＷ１をオン制御する。

【0032】

Ｓ１０４に示すように第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２が共にオンになる。このため、トランス１４の一次側に電流Ｉ１が流れ始める。電流検出抵抗Ｒｓにも電流Ｉ１が流れ始める。第２コンパレータ３４は、Ｓ１０５において電流検出抵抗Ｒｓの検出電圧ＶＲｓを検出し制御閾値を上回るか否か判定する。検出電圧ＶＲｓが制御閾値に達すると、コンパレータ３４はオフ指令を制御部１０に出力する。制御部１０は、オフ指令を受け付けると、Ｓ１０６において第２駆動部１２により第２スイッチＳＷ２をオフ制御することで電流Ｉ１を停止させる。この場合、第２スイッチＳＷ２は高耐圧レベルシフトを必要としないため、遅延なく電流Ｉ１をオフ制御できる。

【0033】

その後、制御部１０は、Ｓ１０７において第２スイッチＳＷ２の状態がオフになったか判定する。このとき、第２スイッチＳＷ２の状態がオフになったか否かは、第２オンオフ判定部３２により第２スイッチＳＷ２のゲート電圧が所定の閾値電圧よりも低下したか否かを検出するとよい。なお、その他の方法として、例えば、検出部１３により電流検出抵抗Ｒｓの両端電圧がゼロに至ったことを検出することでオフ状態になったか否かを判定するようにしてもよい。

【0034】

制御部１０は、第２スイッチＳＷ２の状態オフを確認すると、Ｓ１０８において第１スイッチＳＷ１をオフ制御する。これにより、第２スイッチＳＷ２及び第１スイッチＳＷ１を順にオフ制御できる。

【0035】

その後、制御部１０は、Ｓ１０９において第１スイッチＳＷ１の状態がオフになったか否かを確認する。このとき、第１スイッチＳＷ１の状態がオフになったか否かは、第１オンオフ判定部２４によりゲート電圧が所定の閾値電圧よりも低下したか否かを検出するとよい。なお例えば、制御部１０が、駆動部によりオフ駆動制御開始したタイミングから内蔵のタイマを起動させ、タイマの時間が所定の時間経過したことをトリガとして第１スイッチＳＷ１がオフ状態になったと見做し判定するようにしてもよい。

【0036】

制御部１０は、第１スイッチＳＷ１の状態のオフを確認すると、Ｓ１０１において第２スイッチＳＷ２をオン制御する。これにより、第１スイッチＳＷ１のオフを確認した後に第２スイッチＳＷ２をオンできる。この結果、第１スイッチＳＷ１がオフ状態、第２スイッチＳＷ２がオン状態となる。第２スイッチＳＷ２がオフ状態からオンすることでブートストラップ電源Ｖbstの充電が開始される（後述する図５に示すタイミングｔ３参照）。図２のＳ１０２に示すように、電流検出抵抗Ｒｓの検出電圧ＶＲｓが、電流Ｉ１の短絡電流閾値に対応して予め定められる所定の短絡閾値を下回ると共に、Ｓ１０３にてフィードバック部１７からオン指令を受け付けない限り、制御部１０は、Ｓ１０２、Ｓ１０３の判定処理を繰り返す。

【0037】

Ｓ１０１～Ｓ１０３の待機状態では、制御部１０は、第１スイッチＳＷ１をオフ制御、第２スイッチＳＷ２をオン制御した状態で待機し、この間、コンデンサＣ２から昇圧電源としての電圧Ｖ１、ブートストラップ電源Ｖbstを第１駆動部１１に供給し続けることができる。

【0038】

制御部１０が、Ｓ１０１～Ｓ１０３の待機状態にて判定処理を繰り返している最中、フィードバック部１７は、トランス１４のコンデンサＣ２の電圧Ｖ１をモニタしてオンタイミングを決定する。そしてフィードバック部１７は、決定したオンタイミングでトランス１４の一次側の電流Ｉ１のオン指令を制御部１０に出力する。

【0039】

フィードバック部１７は、トランス１４の一次側の電圧Ｖ１が所定の充電開始電圧より低下したことを検出するとオン指令を制御部１０に出力する。電圧Ｖ１は、高耐圧レベルシフト部２１、高耐圧レベルシフト部２３、第１ゲート駆動部２２、第２ゲート駆動部３１が動作することで電力消費される。

【0040】

前述の所定の充電開始電圧は、この電圧Ｖ１が消費されることで低下し、使用不能になる閾値電圧にマージンを見込んで設定される。このため、高耐圧レベルシフト部２１、高耐圧レベルシフト部２３、第１ゲート駆動部２２、第２ゲート駆動部３１が動作することで電力消費され、電圧Ｖ１が所定の閾値電圧まで低下すると、フィードバック部１７が、トランス１４の一次側の電流Ｉ１のオン指令を制御部１０に出力する。

【0041】

ここで、フィードバック部１７は、トランス１４の一次側の電圧Ｖ１をモニタしてオンタイミングを決定する形態を示したが、フィードバック部１７がモニタする箇所は適宜変更してもよい。例えば、フィードバック部１７は、トランス１４の二次側の出力電圧Ｖｏｕｔをモニタしてオンタイミングを決定するようにしてもよい。出力電圧Ｖｏｕｔは、負荷１８が電力消費することで徐々に低下する。このため、フィードバック部１７は、出力電圧Ｖｏｕｔが充電開始閾値まで低下したことを条件としてトランス１４の一次側の電流Ｉ１のオン指令のタイミングを決定してもよい。この場合、絶縁素子を介して出力電圧Ｖｏｕｔをフィードバック部１７に入力させてもよい。すなわち、フィードバック部１７は、トランス１４の一次側の電圧Ｖ１又は出力側の出力電圧Ｖｏｕｔのいずれの電圧又は双方の電圧に基づいてオン指令のタイミングを決定しても良い。

【0042】

制御部１０は、フィードバック部１７からオン指令を受け付けるとＳ１０４において第１駆動部１１により第１スイッチＳＷ１をオンする。これにより、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２を共にオン制御できる。また制御部１０は、Ｓ１０５において、検出部１３により検出電流が制御電流閾値に達する、すなわち検出電圧ＶＲｓが制御閾値に達したことを検出すると、第２スイッチＳＷ２をオフする。

【0043】

その後、制御部１０は、Ｓ１０７において第２オンオフ判定部３２を用いて第２スイッチＳＷ２のオフを確認すると、Ｓ１０８において第１スイッチＳＷ１をオフする。また、Ｓ１０９において第１スイッチＳＷ１のオフを確認すると第２スイッチＳＷ２をオンする。そしてＳ１０１の待機状態に戻る。通常、このような状態遷移を経てＳ１０１～Ｓ１０９の処理を繰り返すことができる。したがって、制御部１０は、フィードバック部１７から受け付けるオン指令、検出部１３から受け付けるオフ指令、短絡検出信号に基づいて、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２のオン／オフを制御することになる。

【0044】

＜第１スイッチＳＷ１の短絡異常検出＞
制御部１０は、Ｓ１０２、Ｓ１０３の判定処理を繰り返している最中、検出部１３が、第１コンパレータ３３により電流検出抵抗Ｒｓの検出電圧ＶＲｓが短絡閾値以上になったことを検出すると、制御部１０に短絡検知信号を出力する。

【0045】

制御部１０は、短絡検知信号を入力すると、第１スイッチＳＷ１がオフ指令であるにも拘わらず検出電圧ＶＲｓが短絡閾値を超えているため短絡異常と判定する。この場合、制御部１０は、Ｓ１１０において第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２を共にオフ状態に制御する。この場合、例えば所定のフェールセーフ処理を行う。

【0046】

＜比較例その１の説明＞
比較例の技術を適用した場合のタイミングチャートを図３、図４に例示している。図３は、図１に示したスイッチング電源回路と同様の電気的構成を用いるものの、仮に、第１スイッチＳＷ１を保護用途に用いると共に、第２スイッチＳＷ２をオン／オフ制御の制御用途に用いた場合のタイミングチャートを示している。

【0047】

第１スイッチＳＷ１を保護用途に用いる場合、通常動作している間、制御部１０は、常に第１スイッチＳＷ１をオン制御し続ける。そして制御部１０が、図３のタイミングｔａ２、ｔａ４、ｔａ６に示すように、第２スイッチＳＷ２をオン／オフ制御することで、トランス１４の一次側に交流電圧を発生させることになる。

【0048】

前述説明した回路構成では、第２スイッチＳＷ２のオフ期間が長いためブートストラップ電源Ｖbstに電力が供給されずにブートストラップ電源Ｖbstが消費され続け、電圧が低下する。

【0049】

このため、タイミングｔａ１、ｔａ３、ｔａ５に示すように、ブートストラップ電源Ｖbstが所定の閾値電圧Ｖｔを下回る周期で、第１スイッチＳＷ１がオフしオン状態を維持できなくなる。このタイミングｔａ１、ｔａ３、ｔａ５において第１スイッチＳＷ１がオフしたときには第２スイッチＳＷ２もオフしている。このため、高耐圧レベルシフト部２１及びゲート駆動部へのブートストラップ電源Ｖbstの供給が不安定となる。

【0050】

、
その後、仮に図３に示すタイミングｔａ２、ｔａ４、ｔａ６において、制御部１０が第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２を共にオンした場合にはブートストラップ電源Ｖbstに電力が充電されブートストラップ電源Ｖbstが上昇する。しかし前述したように、ブートストラップ電源Ｖbstが所定の閾値電圧Ｖｔを下回る周期で周期的に第１スイッチＳＷ１がオンオフ動作を繰り返し不安定な動作状態となる。

【0051】

しかもその後、図３のタイミングｔ２０において仮に第１スイッチＳＷ１が短絡故障すると、制御部１０は、その後のタイミングｔ１１において第１スイッチＳＷ１をオフ制御する。第１スイッチＳＷ１は、高耐圧レベルシフト部２１により指令電圧を変換してオフ指令することが必要となる。

【0052】

このため、高耐圧レベルシフト部２１のレベルシフト動作に遅延時間Ｔdlsを余分に生じることから、タイミングｔ１１～ｔ１１ａの遅延時間Ｔdlsに示すように、第１スイッチＳＷ１のオフ制御時間もまた遅延してしまう。すると、本来の過電流用の短絡閾値に達したタイミングで瞬時に動作停止させることが困難となる。図３のタイミングｔ１１～ｔ１１ａ以降に示すように、スイッチング電源装置１の出力電圧Ｖoutはその目標電圧から大幅に逸脱した過電圧を生じてしまい好ましくない。

【0053】

＜比較例その２の説明＞
また図４は、図１に示したスイッチング電源装置１と同様の電気的構成の回路を用いるものの、仮に、第１スイッチＳＷ１をオン／オフ制御用途に用いると共に、第２スイッチＳＷ２を保護用途に用いた場合のタイミングチャートを示している。

【0054】

第２スイッチＳＷ２を保護用途に用いる場合、通常動作している間、制御部１０は、常に第２スイッチＳＷ２をオン制御し続ける。そして、制御部１０が、第１スイッチＳＷ１をオン／オフ制御することでトランス１４の一次側に交流電圧を発生させることになる。

【0055】

制御部１０が、第１スイッチＳＷ１を介してオン／オフ制御することになると、高耐圧レベルシフト部２１によりオン／オフ指令の電圧を変換してオン／オフ制御することになる。このため、高耐圧レベルシフト部２１の動作に基づく遅延時間Ｔdlsを余分に生じることから、本来の目標の制御閾値に達した後も出力電圧Ｖｏｕｔが大きく変動する。図４の変動電圧ΔＶ２を参照。このことから、出力電圧Ｖｏｕｔの詳細な制御が困難になる。出力電圧Ｖｏｕｔに大きな電圧リップルを生じることとなり、出力電圧Ｖｏｕｔを目標電圧に制御することが困難である。

【0056】

＜本実施形態の技術的意義の説明＞
これに対し、本実施形態の構成を採用した場合のタイミングチャート例を図５に示している。図５に示すように、第１スイッチＳＷ１は、高耐圧レベルシフト部２１の作用に遅延時間Ｔdlsを生じる。このため、第１スイッチＳＷ１は、オン／オフ指令に遅れて実際にオン／オフする。他方、第２スイッチＳＷ２は、高耐圧レベルシフト部２１を必要としていないため、オン／オフ指令に極力遅れることなくオン／オフする。

【0057】

Ｓ１０１の待機状態では、第１スイッチＳＷ１をオフに保持したまま第２スイッチＳＷ２をオンしており、検出部１３の検出電圧ＶＲｓが短絡閾値を下回っていれば、第２スイッチＳＷ２はオフする。このことから、高耐圧レベルシフト部２１によるレベルシフト作用の遅延時間Ｔdlsを生じることなく、即座に第２スイッチＳＷ２をオフできる。これにより、電圧リップルを極力抑制できるようになり、スイッチング電源装置１の出力電圧Ｖｏｕｔについて目標電圧を中心とした所定範囲に制御でき、出力電圧Ｖｏｕｔに過電圧を生じることもなくなる。

【0058】

＜本実施形態の効果＞
制御部１０は、電圧Ｖ１及び高耐圧レベルシフト部２１を用いて高圧側に接続される第１スイッチＳＷ１を制御しており、高耐圧レベルシフト部２１を用いることなく第２スイッチＳＷ２を制御している。したがって、制御部１０が、高耐圧レベルシフト部２１の不要な第２スイッチＳＷ２をトランス１４の一次側の通電オフ用スイッチとして動作させることで、トランス１４の一次側を速く通電オフできる。

【0059】

通常動作時には、検出電圧ＶＲｓが制御閾値に達した瞬間に低下させることができ、電流Ｉ１が制御電流閾値より大きくならない。また比較例その１に示したようなブートストラップ電源Ｖbstの立上り／立下りを発生させることがなくなり意図しないタイミングでの第１スイッチＳＷ１のオンオフがなくなる。しかも、出力電圧Ｖｏｕｔのリップルを極力抑制でき、第２スイッチＳＷ２の耐量を極力抑制しながら構成できる。狙い通りの目標電流値で出力電圧Ｖｏｕｔを制御可能となり、素早く待機状態に戻すことができる。

【0060】

また、第２スイッチＳＷ２をトランス１４の一次側の通電オフ用スイッチとして動作させているため、異常検出したときにも、制御部１０が、第２駆動部１２により第２スイッチＳＷ２をオフすることでトランス１４の一次側を素早く通電オフでき、異常検出したときの保護動作を適切にできる。

【0061】

（第２実施形態）
第２実施形態について図６を参照して説明する。第１実施形態では、制御部１０が、第２スイッチＳＷ２及び第１スイッチＳＷ１を段階的にオフする形態を示したが、第１スイッチＳＷ１をオフする際には、第２スイッチＳＷ２をオフした後、第１所定時間Ｔd1を経過した後に第１スイッチＳＷ１をオフするようにしてもよい。また、第１スイッチＳＷ１をオフした後、第２所定時間Ｔd2経過した後に第１所定時間Ｔd1経過すると第２スイッチＳＷ２をオンするようにしてもよい。ここでは第１所定時間Ｔd1と第２所定時間Ｔd2とは、同一時間であっても互いに異なる時間であっても良い。

【0062】

例えば、図６に示すように、制御部１０が、Ｓ１０４において第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２を共にオン制御した後、Ｓ１０５において検出電圧ＶＲｓが制御閾値を上回ったか否かを判定するが、制御閾値を上回れば、制御部１０は、Ｓ１０６において第１スイッチＳＷ１をオンに保持したまま第２スイッチＳＷ２をオフ制御する。

【0063】

制御部１０は、この第２スイッチＳＷ２をオフ指令したタイミングからタイマを起動し、Ｓ１０７ａにおいて第１所定時間Ｔd1を経過したと判定すると、第１スイッチＳＷ１をオフ指令する。また、制御部１０は、第１スイッチＳＷ１をオフ指令したタイミングからタイマを再起動し、Ｓ１０９ａにおいて第２所定時間Ｔd2を経過したと判定すると、制御部１０は、Ｓ１０１に処理を戻して第２スイッチＳＷ２をオン制御する。これにより、Ｓ１０１の待機状態に遷移させることができる。これにより、第１実施形態と同様の作用効果を奏する。

【0064】

（第３実施形態）
第３実施形態について図７及び図８を参照して説明する。第１実施形態では、第２スイッチＳＷ２及び第１スイッチＳＷ１を段階的に異なるタイミングでオフする形態を示したが、図２のＳ１０６、Ｓ１０７の処理を省き、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２を同時にオフするようにしてもよい。

【0065】

図７に示すように、制御部１０が、Ｓ１０４において第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２を共にオン制御した後、Ｓ１０５において制御閾値を上回ったか否かを判定するが、制御閾値を上回れば、制御部１０は、Ｓ１０８において第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２を同時にオフ制御してもよい。

【0066】

図８に示すように、制御部１０は、タイミングｔ１において第１スイッチＳＷ１をオン制御する。その後、検出部１３により検出電圧ＶＲｓが制御閾値に達したことが検出されると、制御部１０は、図７のＳ１０８、図８のタイミングｔ２ｂにおいて同時に第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２を共にオフ制御する。制御部１０は、第１スイッチＳＷ１の状態のオフを確認すると、第２スイッチＳＷ２をオン制御する。第１スイッチＳＷ１の状態のオフを確認した後、制御部１０は即座に第２スイッチＳＷ２をオン制御するようにしてもよい。

【0067】

また、第１スイッチＳＷ１の状態のオフを確認後、制御部１０はタイマを起動し第３所定時間Ｔd3が経過したか否かを判定し、第３所定時間Ｔd3の経過後に第２スイッチＳＷ２をオンするようにしてもよい。制御部１０は、第３所定時間Ｔd3の経過後、タイミングｔ３において第２スイッチＳＷ２をオン制御しなおす。これにより、第１スイッチＳＷ１の状態のオフが確認された後、第３所定時間Ｔd3の経過後に、Ｓ１０１において第２スイッチＳＷ２をオン制御することができる。

【0068】

これにより、Ｓ１０１の待機状態に遷移させることができる。これにより、第１実施形態と同様の作用効果を奏する。第１所定時間Ｔd1～第３所定時間Ｔd3は共に同一時間としてもよいし、何れか２つを同一時間とし他の一つを異なる時間としてもよいし、全て互いに異なる時間であってもよい。

【0069】

（第４実施形態）
第４実施形態について図９から図１１を参照して説明する。前述実施形態のスイッチング電源装置１では、第２駆動部１２が、第２スイッチＳＷ２のゲート電圧を検出する第２オンオフ判定部３２を設けた形態を説明したが、第２スイッチＳＷ２の状態を検出する方法はこの方法に限られるものではない。

【0070】

例えば、図９のスイッチング電源装置２０１に示すように、電流オフ検出用の第３コンパレータ３５を検出部２１３に設けても良い。検出部２１３は、第１コンパレータ３３、第２コンパレータ３４、及び、第３コンパレータ３５を備える。第２駆動部１２に代わる第２駆動部２１２は、第２ゲート駆動部３１を備えるものの、第１実施形態で説明した第２オンオフ判定部３２を備えていない。

【0071】

第２スイッチＳＷ２は、トランス１４の一次側の通電オフ用に設けられている。制御部１０が、第２ゲート駆動部３１により第２スイッチＳＷ２のゲートをオフ駆動するとトランス１４の一次側の電流Ｉ１が通電オフされる。このため、電流検出抵抗Ｒｓに流れていた電流Ｉ１が遮断される。検出部２１３の第３コンパレータ３５は、図１０のＳ１０２ａにおいて電流検出抵抗Ｒｓの検出電圧ＶＲｓが所定の短絡閾値を下回り、さらにＳ１０２ｂにおいて検出電圧ＶＲｓがゼロＶになると、第２スイッチＳＷ２のオフ検出信号を制御部１０に出力する。

【0072】

制御部１０は、第３コンパレータ３５から第２スイッチＳＷ２のオフ検出信号を入力すると第２スイッチＳＷ２がオフしたと判定する。これにより、第２オンオフ判定部３２を設けなくても第２スイッチＳＷ２がオフしたことを確認できる。その後、制御部１０は、Ｓ１０８において第１スイッチＳＷ１をオフ制御する。すなわち、制御部１０は、Ｓ１０２ａ→Ｓ１１０において第２スイッチＳＷ２の短絡異常と判定する前に、Ｓ１０２ｂにおいて電流検出抵抗Ｒｓの検出電圧ＶＲｓがゼロになると第１スイッチＳＷ１をオフ制御するようにしている。これにより、短絡異常を生じているか否か正確に判定できる。その後の処理内容は、前述実施形態と同様であるため説明を省略する。

【0073】

第１スイッチＳＷ１がオフ状態で且つ、第２スイッチＳＷ２がオン状態の待機状態のとき、図１１のタイミングｔ２０において第２スイッチＳＷ２が短絡した場合の動作を説明する。制御部１０は、タイミングｔ２０の後のタイミングｔ２１では第１スイッチＳＷ１のオン指令を発生させる。第１スイッチＳＷ１は、第１駆動部１１の遅延時間Ｔdlsの影響でタイミングｔ２１から遅れたタイミングｔ２１ｄにてオン制御される。

【0074】

Ｓ１０５において検出電圧ＶＲｓが制御閾値に達すると、制御部１０は、タイミングｔ２２にて第２スイッチＳＷ２をオフ制御する。第１スイッチＳＷ１がオン制御されていると共に第２スイッチＳＷ２が短絡しているため、電流Ｉ１が流れ続けることで検出電圧ＶＲｓも上昇し続ける。制御部１０は、Ｓ１０２ａにおいて検出電圧ＶＲｓが短絡閾値に達することで第２スイッチＳＷ２の短絡異常と判定する。

【0075】

これにより、制御部１０は、Ｓ１０２にて第１スイッチＳＷ１の短絡異常を判定できると共に、Ｓ１０２ａにて第２スイッチＳＷ２の短絡異常を判定でき、これらの第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２の異常を個別に判別できる。制御部１０は、短絡異常を判定すると図１１のタイミングｔ１１にて第２スイッチＳＷ２をオフ制御する。これにより回路を保護できる。この際、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２を共に、耐量が同一特性の素子を用いることができる。本実施形態の回路構成においても、前述実施形態と同様の作用効果を奏する。

【0076】

（第５実施形態）
第５実施形態について図１２及び図１３を参照して説明する。図１２は第１実施形態の図１に代えて示すスイッチング電源装置５０１の電気的構成図であり、図１３は第３実施形態の図７に代えて示すフローチャートである。それぞれの実施形態と異なる部分について説明する。スイッチング電源装置５０１は、スイッチング電源装置１の構成の他、第１駆動部１１に代えて第１駆動部２１１を備え、第２駆動部１２に代えて第２駆動部２１２を備える。

【0077】

図１２に示すように、第１駆動部２１１は、高耐圧レベルシフト部２１、第１ゲート駆動部２２、コンデンサＣ１、及びダイオードＤ１を備えるものの、第１実施形態で説明した第１駆動部１１の第１オンオフ判定部２４、及び高耐圧レベルシフト部２３を備えていない。また、第２駆動部２１２は、第２ゲート駆動部３１を備えるものの、第１実施形態で説明した第２オンオフ判定部３２を備えていない。

【0078】

図１３に示すように、制御部１０が、Ｓ１０８において第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２を共にオフ制御した後、Ｓ１０９ａにてタイマを用いて所定時間を経過したか否かを判定する。そして制御部１０は、所定時間を経過したことを条件として第１スイッチＳＷ１をオン制御して継続する。このように処理を繰り返すことで、第１オンオフ判定部２４、第２オンオフ判定部３２を設けることなく構成できるようになり、回路面積を削減でき回路規模を小さくできる。

【0079】

（第６実施形態）
第６実施形態について図１４及び図１５を参照して説明する。図１４は第１実施形態の図１、第５実施形態の図１２に代えて示すスイッチング電源装置６０１の電気的構成図であり、図１５は第１実施形態の図３に代えて示すフローチャートである。それぞれの実施形態と異なる部分について説明する。スイッチング電源装置６０１は、スイッチング電源装置１の構成の他、第１駆動部１１に代えて第１駆動部２１１を備え、第２駆動部１２に代えて第２駆動部２１２を備える。スイッチング電源装置６０１は、検出部１３に代えて検出部６１３を備える。

【0080】

図１４に示すように、第１駆動部２１１は第１オンオフ判定部２４を備えていない。第２駆動部２１２は、第２オンオフ判定部３２を備えていない。このため、第５実施形態と同様に回路面積を削減でき回路規模を小さくできる。検出部６１３は、第２コンパレータ３４を備えているものの前述実施形態で説明した第１コンパレータ３３及び第３コンパレータ３５を備えていない。このため、これらの実施形態に比較して回路面積を削減でき回路規模を小さくできる。

【0081】

スイッチング電源装置６０１は、検出部６１３の第２コンパレータ３４を制御用と短絡用で共通としていることが前述実施形態のスイッチング電源装置１、５０１と異なっている。制御部１０は、制御閾値を前述実施形態と同じ制御閾値に設定し、図１５に示すように第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２のオンオフ制御を繰り返す。

【0082】

図１５に示すように、通常動作時、第１スイッチＳＷ１がオフ状態で、且つ、第２スイッチＳＷ２がオン状態となっている待機状態では、制御部１０は、タイミングｔ１において第１スイッチＳＷ１をオン制御することでトランス１４の一次側の電流Ｉ１を上昇させることができる。その後、検出電圧ＶＲｓが電流Ｉ１の制御電流閾値に対応した制御閾値に達すると、検出部６１３は制御閾値に達したことを示す検出信号を制御部１０に出力する。

【0083】

制御部１０は、検出信号を入力するとタイミングｔ２において第２スイッチＳＷ２をオフ制御する。制御部１０は、タイマによる所定時間の経過後にタイミングｔ２ａにおいて第１スイッチＳＷ１をオフ制御する。その後、制御部１０は、タイミングｔ３において第１スイッチＳＷ１のオフを確認すると、その後、第２スイッチＳＷ２をオン制御し待機状態に戻る。

【0084】

このため基本的に、第１スイッチＳＷ１がオフ状態で且つ第２スイッチＳＷ２がオン状態の待機状態では、トランス１４の一次側の電流Ｉ１は上昇することはない。待機状態において、第１スイッチＳＷ１が何らかの影響で短絡してしまうと、図１５のタイミングｔ１０に示すように、トランス１４の一次側の電流Ｉ１が上昇し始める。この検出電圧ＶＲｓが制御閾値に達することで、制御部１０は、制御閾値に達したことを示す検出信号を入力すると第２スイッチＳＷ２をオフ制御する。

【0085】

第１スイッチＳＷ１が短絡していることから、制御部１０は第２スイッチＳＷ２をオフ制御することで電流Ｉ１を停止させる。これにより、保護停止時に出力電圧Ｖｏｕｔの上昇を抑制できる。前述実施形態で説明した短絡閾値が、制御閾値と同一値に設定されていることと同等の保護制御を実施できる。短絡保護時の短絡閾値を通常動作中の制御閾値と同一値に設定できるため、前述実施形態に比較しても出力電圧Ｖｏｕｔの大幅な上昇を抑制できる。

【0086】

本実施形態においても前述実施形態と同様の作用効果を奏する。しかも、制御閾値と短絡閾値と同一とすることで回路を共通化できる。

【0087】

（第７実施形態）
第７実施形態について図１６を参照して説明する。第６実施形態と同一部分について説明を省略し、第６実施形態と異なる部分について説明する。
制御部１０は、第２スイッチＳＷ２をオン状態、第１スイッチＳＷ１をオフ状態とした待機状態から、図１６のタイミングｔ１において第１スイッチＳＷ１をオン制御する。第１スイッチＳＷ１は、遅延時間Ｔdlsを経過したタイミングｔ１ｄにてオン状態となる。この後、制御部１０は、検出電圧ＶＲｓが制御閾値に達すると、第１スイッチＳＷ１をオン状態に維持したまま、タイミングｔ２にて第２スイッチＳＷ２をオフ制御する。

【0088】

制御部１０は、第２スイッチＳＷ２をオフ制御したタイミングｔ２から時間を計測し、所定時間経過した後に、検出電圧ＶＲｓが制御閾値に達しているか否かを判定する。制御部１０は、検出電圧ＶＲｓが制御閾値に達していなければタイミングｔ３０にて第１スイッチＳＷ１をオフ制御する。その後、制御部１０は、タイミングｔ３において第２スイッチＳＷ２をオン制御することで待機状態に戻す。制御部１０は、この一連の制御動作を繰り返す。

【0089】

その後、例えば、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２が共にオフ状態となっているときに、第２スイッチＳＷ２がタイミングｔ２０にて短絡したと仮定する。タイミングｔ２０の後、制御部１０が、第２スイッチＳＷ２をオン制御することで、第１スイッチＳＷ１がオフ状態、第２スイッチＳＷ２がオン状態となった場合には、第２スイッチＳＷ２の短絡異常を検出できない。なぜなら電流Ｉ１が流れないためである。

【0090】

しかしその後、制御部１０は、第１スイッチＳＷ１をオン制御すると電流Ｉ１が流れ始める。その後、制御部１０は、検出電圧ＶＲｓが制御閾値に達したタイミングｔ３２にて第２スイッチＳＷ２をオフ制御する。しかし第２スイッチＳＷ２が短絡しているため、トランス１４の一次側の電流Ｉ１は流れ続ける。したがって電流検出抵抗Ｒｓの検出電圧が制御閾値に達した後も、電流Ｉ１は上昇し続ける。

【0091】

第２スイッチＳＷ２をオフした所定の一定時間後のタイミングｔ３２においても、第２コンパレータ３４は、検出電圧ＶＲｓが制御閾値よりも高いため制御閾値より高い旨を示す検出信号を制御部１０に出力し続ける。このため、制御部１０は第２スイッチＳＷ２が短絡していると判定できる。すると制御部１０は、そのタイミングｔ３２にて第１スイッチＳＷ１をオフ制御することで電流Ｉ１を停止させる。その後、タイミングｔ３２から遅延時間Ｔdlsの経過後に第１スイッチＳＷ１がオフすることで電流Ｉ１を停止できる。

【0092】

本実施形態によれば、制御部１０は、第１スイッチＳＷ１をオン制御で且つ第２スイッチＳＷ２をオン制御した状態では、第２スイッチＳＷ２をオフ制御した後、所定の一定時間を経過した後に予め定められた所定の制御閾値を超えていれば第２スイッチＳＷ２の短絡と判定するようにしている。これにより、前述実施形態と同様の作用効果を奏する。また、短絡閾値と制御閾値とを同一値とすることで回路を共通化できる。

【0093】

（他の実施形態）
本開示は、前述実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に示す変形又は拡張が可能である。

【0094】

第１スイッチＳＷ１は、ＭＯＳＦＥＴにより構成した形態を示したが、これに限定されるものではない。例えばＩＧＢＴなど一般的に知られた如何なる種類のスイッチをも第１スイッチＳＷ１として用いることが可能である。

【0095】

なお、扱う電圧が、特に補機バッテリの電圧（１２Ｖバッテリなど）の低電圧入力の場合には、Ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴを適用してもよいし、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴを適用してもよい。扱う電圧が、電気自動車の駆動用バッテリ（例えば６００Ｖ、８００Ｖ程度）の高電圧の場合には、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴを用いることが望ましい。扱う電圧が、低電圧であっても、耐圧を低くできオン抵抗も低くなることから、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴを用いることがなお好ましい。

【0096】

第１スイッチＳＷ１をＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴとすると、ブートストラップ回路を使用した昇圧電源を必要とする。第１スイッチＳＷ１をＰチャネル型のＭＯＳＦＥＴとした場合にはスイッチの上位基準で高電圧の電源を必要とする。このため、Ｎチャネル型、Ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴの何れを用いても前述の課題を生じ、前述実施形態のように構成することで同様の効果を得ることが可能となる。

【0097】

例えば、前述で例示したように二値の制御信号を用いる場合には、Ｌレベルの信号を受信する場合に第１スイッチＳＷ１を閉じ、Ｈレベルの信号を受信する場合は第１スイッチＳＷ１を開く構成であればよい。このため、一般的に知られた、いかなるスイッチを第１スイッチＳＷ１として用いることが可能である。

【0098】

本開示に記載の手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

【0099】

本開示は、前述の実施形態に準拠して記述されたが、本開示は当該実施形態や実施形態に記載された構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

【符号の説明】

【0100】

図面中、１、２０１、５０１、６０１はスイッチング電源装置、ＳＷ１は第１スイッチ、ＳＷ２は第２スイッチ、１０は制御部、１１、２１１は第１駆動部、１２、２１２は第２駆動部、１３、６１３は検出部、１４はトランス、２１はレベルシフト部、Ｖbstはブートストラップ電源を示す。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】