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(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】
(24)【登録日】2022-10-04
(45)【発行日】2022-10-13
(54)【発明の名称】電圧変換装置
(51)【国際特許分類】
G05F 1/56 20060101AFI20221005BHJP
【ＦＩ】
G05F1/56 320E
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2018225348
(22)【出願日】2018-11-30
(65)【公開番号】P2020087306
(43)【公開日】2020-06-04
【審査請求日】2021-09-30
(73)【特許権者】
【識別番号】000237592
【氏名又は名称】株式会社デンソーテン
(72)【発明者】
【氏名】久米 正義
(72)【発明者】
【氏名】小宮 基樹
【審査官】麻生 哲朗
(56)【参考文献】
【文献】特開２００９－２９４８８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０５１０５４（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００５／０２７５３９４（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０５Ｆ １／５６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
入力端子に入力された入力電圧を前記入力電圧よりも低い出力電圧に変換する電圧変換部と、前記入力電圧と前記出力電圧の差に基づいて、前記電圧変換部に流れる電流が過電流であるか否かを判断するための検出基準電圧を決定する基準電圧決定部と、
前記入力端子と前記出力電圧が出力される出力端子との間に配置されるシャント抵抗と、
前記検出基準電圧と、前記シャント抵抗における前記出力端子側の端部の電圧との比較結果に基づいて、前記電圧変換部に流れる過電流を検出する過電流検出部と、
前記過電流検出部が過電流を検出した場合、前記電圧変換部に流れる電流及び前記出力電圧の両者が低下するように前記電圧変換部を駆動させる駆動部と、を備える電圧変換装置。
【請求項2】
請求項１に記載の電圧変換装置であって、前記基準電圧決定部は、
前記出力電圧を前記シャント抵抗における前記出力端子側の端部の電圧から減算した減算値を算出する減算部と、
前記減算部により算出された減算値の逆数に比例する検出基準電流を算出する基準電流算出部と、
一端が前記基準電流算出部により算出された検出基準電流の供給を受け、他端が前記シャント抵抗における前記入力端子側の端部と接続される検出抵抗と、を含み、
前記検出基準電圧は、前記検出抵抗の抵抗値と、前記検出基準電流との乗算値である、電圧変換装置。
【請求項3】
請求項２に記載の電圧変換装置であって、前記減算部は、前記減算値が所定の下限値を下回る場合、前記所定の下限値を前記減算値として前記基準電流算出部に出力する、電圧変換装置。
【請求項4】
請求項２又は３に記載の電圧変換装置であって、
前記出力電圧及び前記電圧変換部に流れる電流によって定義される２次元座標において、前記出力電圧が前記電圧変換部に流れる電流の低下に伴って低下する特性が曲線によって表され、
前記曲線は、前記入力電圧が高くなるに従って前記電圧変換部に流れる電流が小さくなる方向にシフトする、電圧変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、入力電圧を入力電圧よりも低い電圧に変換する電圧変換装置に関する。
【背景技術】
【0002】
シリーズレギュレータは、入力電圧を入力電圧よりも低い電圧に変換し、その変換された電圧を出力電圧として出力する電圧変換装置である。シリーズレギュレータは、入力電圧を変換する素子としてトランジスタを備えることが一般的である。
【0003】
トランジスタが入力電圧を出力電圧に変換する際に、電力損失が発生する。トランジスタの温度は、発生した電力損失によって上昇する。トランジスタが、トランジスタが有する所定の性能を維持できる温度を超えることのないように、許容損失がトランジスタごとに定められている。許容損失は、トランジスタが有する所定の性能を維持できる温度を超えない最大の消費電力である。
【0004】
シリーズレギュレータは、トランジスタの消費電力が許容損失を超えることを防ぐために、過電流保護機能を有している。例えば、特許文献１は、過電流がトランジスタに流れた場合、予め定められた過電流検知特性に従ってトランジスタの出力電圧を低下させる定電圧電源回路を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２００６－７９５１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
出力電圧及びトランジスタを流れる電流によって定義される２次元座標において、過電流検知特性を示す線と許容損失を示す線と表すことできる。以下、上記２次元座標において過電流検知特性を示す線を「検知特性線」と記載する。
【0007】
シリーズレギュレータは、検知特性線に従って出力電圧とトランジスタを流れる電流とを制御する。検知特性線は、トランジスタの許容損失を超えることのないように設定される。つまり、検知特性線は、許容損失線と交差しないように設定される。
【0008】
許容損失線は、入力電圧に応じて２次元座標上を移動する。従って、検知特性線が、入力電圧の変化に応じて移動する許容損失線と交差することのないように、マージン（検知特性線と許容損失線との距離）を大きくする必要がある。マージンを大きくするためには、シリーズレギュレータを構成するトランジスタ等の素子を大型化する等の対策をとる必要がある。素子の大型化は、コスト増加及びシリーズレギュレータのサイズ増大の要因となる。
【0009】
本発明の目的は、検知特性線と許容損失線との距離を短縮できる電圧変換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
第１の発明は、電圧変換部と、基準電圧決定部と、シャント抵抗と、過電流検出部と、駆動部とを備える電圧変換装置である。電圧変換部は、入力端子に入力された入力電圧を入力電圧よりも低い出力電圧に変換する。基準電圧決定部は、入力電圧と出力電圧の差に基づいて、電圧変換部に流れる電流が過電流であるか否かを判断するための検出基準電圧を決定する。シャント抵抗は、入力端子と出力電圧が出力される出力端子との間に配置される。過電流検出部は、検出基準電圧と、シャント抵抗における出力端子側の端部の電圧との比較結果に基づいて、電圧変換部に流れる過電流を検出する。過電流検出部が過電流を検出した場合、駆動部は、電圧変換部に流れる電流及び出力電圧の両者が低下するように電圧変換部を駆動させる。
【0011】
第１の発明によれば、検出基準電圧が、入力電圧と出力電圧との差に基づいて決定される。この結果、出力電圧と電圧変換部を流れる電流によって定義される２次元座標において、過電流検出特性を示す検出特性線を許容損失線に近づけることができる。
【0012】
検出特性線を許容損失線に近づけることにより、電圧変換部の動作領域を従来よりも有効に利用できる。従来の電圧変換装置と第１の発明に係る電圧変換装置とが同じ電圧変換部を利用する場合、第１の発明に係る電圧変換装置は、従来の電圧変換装置よりも出力電流を大きくできる。出力電流の上限が従来の電圧変換装置と第１の発明に係る電圧変換装置とで同じである場合、第１の発明に係る電圧変換装置は、従来の電圧変換装置よりも電圧変換部を小型化できる。
【0013】
第２の発明は、第１の発明であって、基準電圧決定部は、減算部と、基準電流算出部と、検出抵抗とを含む。減算部は、出力電圧をシャント抵抗における前記出力端子側の端部の電圧から減算した減算値を算出する。基準電流算出部は、減算部により算出された減算値の逆数に比例する検出基準電流を算出する。検出抵抗の一端は、基準電流算出部により算出された検出基準電流の供給を受ける。検出抵抗の他端は、シャント抵抗における入力端子側の端部と接続される。検出基準電圧は、検出抵抗の抵抗値と、検出基準電流との乗算値である。
【0014】
第２の発明によれば、上記の２次元座標において、許容損失線と、過電流検出得性を示す線とを略並行にすることができる。これにより、許容損失線と、過電流検出特性を示す線との間隔をさらに短くできる。
【0015】
第３の発明は、第２の発明であって、減算部は、減算値が所定の下限値を下回る場合、所定の下限値を減算値として基準電流算出部に出力する。
【0016】
第３の発明によれば、減算値の下限を設定することにより、出力電流の上限値を設定することができる。
【0017】
第４の発明は、第２又は第３の発明であって、出力電圧及び電圧変換部に流れる電流によって定義される２次元座標において、出力電圧が電圧変換部に流れる電流の低下に伴って低下する特性が曲線によって表される。曲線は、入力電圧が高くなるに従って電圧変換部に流れる電流が小さくなる方向にシフトする。
【0018】
第４の発明によれば、入力電圧が高くなった場合に電圧変換部を流れる電流を小さくすることができる。これにより、電圧変換部の消費電力が電圧変換部の許容損失を超えることをさらに効果的に抑制できる。
【発明の効果】
【0019】
本発明に係る電圧変換装置は、検知特性線と許容損失線との距離を短縮できる電圧変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本発明の実施の形態に係る電圧変換装置の構成を示す機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【0022】
【0023】
電圧変換装置１は、バッテリ２から供給される入力電圧Ｖｉｎを受け、その受けた入力電圧Ｖｉｎを出力電圧Ｖｏｕｔに変換する。出力電圧Ｖｏｕｔは、入力電圧Ｖｉｎよりも低く、一定の電圧である。電圧変換装置１は、入力電圧Ｖｉｎの変換により生成された出力電圧Ｖｏｕｔを、負荷３に出力する。
【0024】
電圧変換装置１は、トランジスタＴ１１を用いて、一定の出力電圧Ｖｏｕｔを出力する。電圧変換装置１は、過電流を検出した場合、出力電圧Ｖｏｕｔ及び負荷電流Ｉｆの両者を低下させる。
【0025】
負荷電流Ｉｆは、トランジスタＴ１１を流れる電流であり、トランジスタＴ１１のコレクタ電流及びエミッタ電流に相当する。
【0026】
以下、説明の便宜上、電圧変換装置１が通常モード及び保護モードのいずれかで動作すると記載する場合がある。通常モードにおいて、電圧変換装置１は、一定の出力電圧Ｖｏｕｔを出力する。過電流が検出された場合、電圧変換装置１は、出力電圧Ｖｏｕｔ及び負荷電流Ｉｆの両者を低下させる保護モードで動作する。つまり、トランジスタＴ１１の消費電力が、トランジスタＴ１１の許容損失を超える虞がある場合、電圧変換装置１は、保護モードで動作する。
【0027】
電圧変換装置１は、電圧変換部１１と、帰還抵抗１２Ａ及び１２Ｂと、基準電圧源１３と、エラーアンプ１４と、基準電圧決定部１５と、過電流検出部１６と、駆動部１７と、シャント抵抗１８と、入力端子１Ｐと、出力端子１Ｑとを備える。
【0028】
電圧変換部１１は、駆動部１７からの制御信号Ｃ１に従って、入力端子１Ｐに入力された入力電圧Ｖｉｎを出力電圧Ｖｏｕｔに変換する。出力電圧Ｖｏｕｔは、出力端子１Ｑから負荷３に出力される。電圧変換部１１は、トランジスタＴ１１を備える。トランジスタＴ１１は、ＰＮＰ型のバイポーラトランジスタである。制御信号Ｃ１は、トランジスタＴ１１のベースに入力される。以下の説明において、バイポーラトランジスタを単に「トランジスタ」と記載する場合がある。
【0029】
帰還抵抗１２Ａ及び１２Ｂは、トランジスタＴ１１のコレクタと接地との間で直列に接続される。具体的には、帰還抵抗１２Ａの一端は、トランジスタＴ１１のコレクタに接続され、帰還抵抗１２Ａの他端は、帰還抵抗１２Ｂの一端及びエラーアンプ１４の反転入力端子に接続される。帰還抵抗１２Ｂの一端は、帰還抵抗１２Ａの他端及びエラーアンプ１４の反転入力端子に接続され、帰還抵抗１２Ｂの他端は、接地される。
【0030】
基準電圧源１３は、基準電圧Ｖｒｅｆをエラーアンプ１４の非反転入力端子に供給する。基準電圧源１３の負極は接地され、基準電圧源１３の正極はエラーアンプ１４の非反転入力端子に接続される。
【0031】
エラーアンプ１４は、反転入力端子に入力される帰還電圧Ｖｆｂと、非反転入力端子に入力される基準電圧Ｖｒｅｆとの差である電圧差を増幅する。エラーアンプ１４は、増幅された電圧差に応じた誤差信号Ｓｅを駆動部１７に出力する。なお、誤差信号Ｓｅは、後述するように電流信号である。
【0032】
基準電圧決定部１５は、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとに基づいて過電流検出特性を変化させ、変化させた過電流検出特性に従って検出基準電圧ＶＴＨを決定する。検出基準電圧ＶＴＨは、負荷電流Ｉｆが過電流であるか否かの判断に用いられる。
【0033】
過電流検出部１６は、基準電圧決定部１５により決定された検出基準電圧ＶＴＨと、シャント抵抗１８の電圧変換部１１側の端部の電圧とに基づいて、電圧変換部１１を流れる過電流を検出する。本実施の形態において、トランジスタＴ１１のエミッタ電圧Ｖｅが、シャント抵抗１８の電圧変換部１１側の端部の電圧に相当する。過電流検出部１６は、過電流の検出結果を示す検出信号Ｄｃを出力する。
【0034】
駆動部１７は、合成信号Ｓｇに基づいて、電圧変換部１１を制御する。合成信号Ｓｇは、誤差信号Ｓｅと検出信号Ｄｃとが端子１Ｇにおいて合成された信号である。駆動部１７は、通常モードにおいて、負帰還制御に基づく制御信号Ｃ１を生成し、その生成した制御信号Ｃ１をトランジスタＴ１１のベースに出力する。これにより、一定の出力電圧Ｖｏｕｔが、トランジスタＴ１１のコレクタから出力される。駆動部１７は、保護モードにおいて、出力電圧Ｖｏｕｔ及び電圧変換部１１に流れる電流Ｉｆの両者が低下するように電圧変換部１１を駆動させる。
【0035】
シャント抵抗１８は、負荷電流Ｉｆを検出するために用いられる。シャント抵抗１８の一端は、電圧変換装置１の入力端子１Ｐに接続される。シャント抵抗１８の他端は、電圧変換部１１（トランジスタＴ１１のエミッタ）及び過電流検出部１６に接続される。
【0036】
［１．２．基準電圧決定部１５の構成］
図２は、図１に示す基準電圧決定部１５及び過電流検出部１６の構成の一例を示す回路図である。図２において、帰還抵抗１２Ａ及び１２Ｂと、基準電圧源１３と、エラーアンプ１４の表示を省略している。
図２は、図１に示す基準電圧決定部１５及び過電流検出部１６の構成の一例を示す回路図である。図２において、帰還抵抗１２Ａ及び１２Ｂと、基準電圧源１３と、エラーアンプ１４の表示を省略している。
【0037】
図２を参照して、基準電圧決定部１５は、減算部１５１と、基準電流算出部１５２と、検出抵抗１５３とを含む。減算部１５１は、出力電圧ＶｏｕｔをトランジスタＴ１１のエミッタ電圧Ｖｅから減算した減算値Ｋ１を算出する。減算値Ｋ１は、電圧信号である。基準電流算出部１５２は、減算部１５１により算出された減算値Ｋ１から、検出基準電流Ｉｄｓを算出する。検出抵抗１５３は、基準電流算出部１５２により算出された検出基準電流Ｉｄｓに基づいて検出基準電圧ＶＴＨを生成するために用いられる。
【0038】
（減算部１５１の構成）
図２を参照して、減算部１５１は、オペアンプＯＰ１と、抵抗Ｒ１１～Ｒ１４とを含む。減算部１５１は、オペアンプＯＰ１を用いた減算回路である。
図２を参照して、減算部１５１は、オペアンプＯＰ１と、抵抗Ｒ１１～Ｒ１４とを含む。減算部１５１は、オペアンプＯＰ１を用いた減算回路である。
【0039】
抵抗Ｒ１１の一端は、抵抗Ｒ１２の一端と、シャント抵抗１８の他端と、過電流検出部１６に含まれるオペアンプＯＰ２の非反転入力端子とに接続される。抵抗Ｒ１１の他端は、オペアンプＯＰ１の非反転入力端子に接続される。
【0040】
抵抗Ｒ１２の一端は、抵抗Ｒ１１の一端と、シャント抵抗１８の他端と、オペアンプＯＰ２の非反転入力端子とに接続される。抵抗Ｒ１２の他端は、接地される。
【0041】
抵抗Ｒ１３の一端は、電圧変換部１１（トランジスタＴ１１のコレクタ）に接続される。抵抗Ｒ１３の他端は、オペアンプＯＰ１の反転入力端子と、抵抗Ｒ１４の一端とに接続される。
【0042】
抵抗Ｒ１４の一端は、抵抗Ｒ１３の他端と、オペアンプＯＰ１の反転入力端子とに接続される。抵抗Ｒ１３の他端は、オペアンプＯＰ１の出力端子と、基準電流算出部１５２に含まれるバッファＢ２１とに接続される。
【0043】
オペアンプＯＰ１の反転入力端子及び非反転入力端子の接続については、説明済みであるため省略する。オペアンプＯＰ１の出力端子は、抵抗Ｒ１４の他端と、基準電流算出部１５２に含まれるバッファＢ２１とに接続される。
【0044】
（基準電流算出部１５２の構成）
図２を参照して、基準電流算出部１５２は、乗除算回路である。具体的には、基準電流算出部１５２は、定電流源Ｇ２２を流れる電流Ｉｂと定電流源Ｇ２３を流れる電流Ｉｃとの乗算値を算出する。基準電流算出部１５２は、算出された除算値を抵抗Ｒ２１を流れる電流Ｉａで除算して除算値を生成する。基準電流算出部１５２は、生成された除算値を検出基準電流Ｉｄｓとして出力する。
図２を参照して、基準電流算出部１５２は、乗除算回路である。具体的には、基準電流算出部１５２は、定電流源Ｇ２２を流れる電流Ｉｂと定電流源Ｇ２３を流れる電流Ｉｃとの乗算値を算出する。基準電流算出部１５２は、算出された除算値を抵抗Ｒ２１を流れる電流Ｉａで除算して除算値を生成する。基準電流算出部１５２は、生成された除算値を検出基準電流Ｉｄｓとして出力する。
【0045】
基準電流算出部１５２は、トランジスタＴ２１～Ｔ２６と、抵抗Ｒ２１～Ｒ２３と、定電流源Ｇ２１～Ｇ２３と、端子Ｅ２１と、バッファＢ２１とを含む。トランジスタＴ２１～Ｔ２６の各々は、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタである。
【0046】
抵抗Ｒ２１の一端は、端子Ｅ２１及びトランジスタＴ２２のベースに接続される。抵抗Ｒ２１の他端は、接地される。
【0047】
抵抗Ｒ２２の一端は、電源電圧ＶＤＤに接続される。抵抗Ｒ２２の他端は、抵抗Ｒ２３の一端と、トランジスタＴ２３及びＴ２６の各々のベースとに接続される。
【0048】
抵抗Ｒ２３の一端は、抵抗Ｒ２２の他端と、トランジスタＴ２３及びＴ２６の各々のベースとに接続される。抵抗Ｒ２３の他端は、接地される。
【0049】
端子Ｅ２１は、トランジスタＴ２１のエミッタと、トランジスタＴ２２のベースと、抵抗Ｒ２１の一端と、バッファＢ２１とに接続される。
【0050】
バッファＢ２１は、減算部１５１と基準電流検出部１５２とのインピーダンスを整合するために設けられる。バッファＢ２１は、端子Ｅ２１に接続される。バッファＢ２１は、オペアンプＯＰ１の出力端子と、抵抗Ｒ１４の他端とに接続される。
【0051】
トランジスタＴ２１のコレクタは、電源電圧ＶＤＤに接続される。トランジスタＴ２１のベースは、トランジスタＴ２３のエミッタと、トランジスタＴ２４のコレクタとに接続される。トランジスタＴ２１のエミッタは、端子Ｅ２１に接続される。
【0052】
トランジスタＴ２２のコレクタは、検出抵抗１５３の一端と、過電流検出部１６に含まれるオペアンプＯＰ２の非反転入力端子に接続される。トランジスタＴ２２のベースは、端子Ｅ２１及び抵抗Ｒ２１の一端に接続される。トランジスタＴ２２のエミッタは、定電流源Ｇ２１を介して接地される。
【0053】
トランジスタＴ２３のコレクタは、電源電圧ＶＤＤに接続される。トランジスタＴ２３のベースは、抵抗Ｒ２２の他端及び抵抗Ｒ２３の一端に接続される。トランジスタＴ２３のエミッタは、トランジスタＴ２１のベース及びトランジスタＴ２４のコレクタに接続される。
【0054】
トランジスタＴ２４のコレクタは、トランジスタＴ２１のベース及びトランジスタＴ２３のエミッタに接続される。トランジスタＴ２４のベースは、トランジスタＴ２５のエミッタに接続され、定電流源Ｇ２２を介して接地される。トランジスタＴ２４のエミッタは、定電流源Ｇ２１を介して接地される。
【0055】
トランジスタＴ２５のコレクタは、電源電圧ＶＤＤに接続される。トランジスタＴ２５のベースは、トランジスタＴ２６のエミッタに接続され、定電流源Ｇ２３を介して接地される。トランジスタＴ２５のエミッタは、トランジスタＴ２４のベースに接続され、定電流源Ｇ２２を介して接地される。
【0056】
トランジスタＴ２６のコレクタは、電源電圧ＶＤＤに接続される。トランジスタＴ２６のベースは、抵抗Ｒ２２の他端及び抵抗Ｒ２３の一端に接続される。トランジスタＴ２６のエミッタは、トランジスタＴ２５のベースに接続され、定電流源Ｇ２３を介して接地される。
【0057】
（検出抵抗１５３の接続）
検出抵抗１５３の一端は、トランジスタＴ２２のコレクタ及びオペアンプＯＰ２の反転入力端子に接続される。検出抵抗１５３の他端は、入力端子１Ｐ及びシャント抵抗１８の一端に接続される。つまり、検出抵抗１５３の一端は、基準電流算出部１５２から検出基準電流Ｉｄｓの供給を受ける。検出抵抗１５３の一端の電圧値が、検出基準電圧ＶＴＨとしてオペアンプＯＰ２の反転入力端子に入力される。検出抵抗１５３の他端の電圧値は、検出抵抗１５３の抵抗値と検出基準電流Ｉｄｓとの乗算値である。
検出抵抗１５３の一端は、トランジスタＴ２２のコレクタ及びオペアンプＯＰ２の反転入力端子に接続される。検出抵抗１５３の他端は、入力端子１Ｐ及びシャント抵抗１８の一端に接続される。つまり、検出抵抗１５３の一端は、基準電流算出部１５２から検出基準電流Ｉｄｓの供給を受ける。検出抵抗１５３の一端の電圧値が、検出基準電圧ＶＴＨとしてオペアンプＯＰ２の反転入力端子に入力される。検出抵抗１５３の他端の電圧値は、検出抵抗１５３の抵抗値と検出基準電流Ｉｄｓとの乗算値である。
【0058】
［１．３．過電流検出部１６の構成］
図２を参照して、過電流検出部１６は、オペアンプＯＰ２と、トランジスタＴ６１と、ダイオードＤ６１と、定電流源Ｇ６１とを含む。
図２を参照して、過電流検出部１６は、オペアンプＯＰ２と、トランジスタＴ６１と、ダイオードＤ６１と、定電流源Ｇ６１とを含む。
【0059】
オペアンプＯＰ２は、比較器として用いられる。オペアンプＯＰ２の非反転入力端子は、シャント抵抗１８の他端と、抵抗Ｒ１１の一端と、抵抗Ｒ１２の一端とに接続される。オペアンプＯＰ２の反転入力端子は、検出抵抗１５３の一端と、トランジスタＴ２２のコレクタとに接続される。オペアンプＯＰ２の出力端子は、トランジスタＴ６１のベースに接続される。
【0060】
トランジスタＴ６１は、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタである。トランジスタＴ６１のコレクタは、定電流源Ｇ６１を介して電源電圧ＶＤＤに接続される。また、トランジスタＴ６１のコレクタは、ダイオードＤ６１のアノードに接続される。トランジスタＴ６１のベースは、オペアンプＯＰ２の出力端子に接続される。トランジスタＴ６１のエミッタは、接地される。
【0061】
ダイオードＤ６１は、エラーアンプ１４から流入する電流を遮断する。ダイオードＤ６１のアノードは、電源電圧ＶＤＤ及びトランジスタＴ６１のコレクタに接続される。ダイオード６１のカソードは、端子１Ｇに接続される。
【0062】
［２．１．電圧変換装置１の動作］
（基準電圧決定部１５の動作）
図２を参照して、基準電圧決定部１５において、減算部１５１は、出力電圧ＶｏｕｔをトランジスタＴ１１のエミッタ電圧Ｖｅから減算し、その減算により生成された減算値Ｋ１を基準電流算出部１５２に出力する。
（基準電圧決定部１５の動作）
図２を参照して、基準電圧決定部１５において、減算部１５１は、出力電圧ＶｏｕｔをトランジスタＴ１１のエミッタ電圧Ｖｅから減算し、その減算により生成された減算値Ｋ１を基準電流算出部１５２に出力する。
【0063】
基準電流算出部１５２は、減算部１５１から減算値Ｋ１を受け、その受けた減算値Ｋ１を用いて検出基準電流Ｉｄｓを算出する。基準電流算出部１５２により算出された検出基準電流Ｉｄｓと、検出抵抗１５３の抵抗値との乗算値が、検出基準電圧ＶＴＨとして過電流検出部１６に入力される。基準電流算出部１５２の動作の詳細については、後述する。
【0064】
（過電流検出部１６の動作）
過電流検出部１６において、オペアンプＯＰ２は、トランジスタＴ１１のエミッタ電圧Ｖｅを検出基準電圧ＶＴＨと比較する。エミッタ電圧Ｖｅが検出基準電圧ＶＴＨよりも小さい場合、過電流がトランジスタＴ１１に流れていることを示す。この場合、トランジスタＴ６１が、オペアンプＯＰ２によりオンされる。トランジスタＴ６１がオンされた場合、電流信号である検出信号Ｄｃが、電源電圧ＶＤＤからダイオードＤ６１を介して端子１Ｇに供給される。
過電流検出部１６において、オペアンプＯＰ２は、トランジスタＴ１１のエミッタ電圧Ｖｅを検出基準電圧ＶＴＨと比較する。エミッタ電圧Ｖｅが検出基準電圧ＶＴＨよりも小さい場合、過電流がトランジスタＴ１１に流れていることを示す。この場合、トランジスタＴ６１が、オペアンプＯＰ２によりオンされる。トランジスタＴ６１がオンされた場合、電流信号である検出信号Ｄｃが、電源電圧ＶＤＤからダイオードＤ６１を介して端子１Ｇに供給される。
【0065】
エミッタ電圧Ｖｅが検出基準電圧ＶＴＨ以上である場合、トランジスタＴ６１はオフを継続する。過電流がトランジスタＴ１１に流れていないため、電流が、電源電圧ＶＤＤからダイオードＤ６１を経由して端子１Ｇに供給されない。つまり、エミッタ電圧Ｖｅが検出基準電圧ＶＴＨ以上である場合、検出信号Ｄｃはゼロである。
【0066】
（駆動部１７の動作）
エラーアンプ１４から出力される誤差信号Ｓｅは、電流信号であり、端子１Ｇにおいて、検出信号Ｄｃと合成される。誤差信号Ｓｅと検出信号Ｄｃとが端子１Ｇで合成されることにより、合成信号Ｓｇが生成される。駆動部１７は、合成信号Ｓｇに従ってトランジスタＴ１１を駆動する。
エラーアンプ１４から出力される誤差信号Ｓｅは、電流信号であり、端子１Ｇにおいて、検出信号Ｄｃと合成される。誤差信号Ｓｅと検出信号Ｄｃとが端子１Ｇで合成されることにより、合成信号Ｓｇが生成される。駆動部１７は、合成信号Ｓｇに従ってトランジスタＴ１１を駆動する。
【0067】
検出信号Ｄｃの電流レベルがゼロでない場合、合成信号Ｓｇの電流レベルが増加する。つまり、過電流がトランジスタＴ１１に流れている場合、合成信号Ｓｇの電流レベルが増加する。この場合、駆動部１７は、トランジスタＴ１１のベース電流を減少させることにより、出力電圧Ｖｏｕｔ及び負荷電流Ｉｆを低下させる。
【0068】
検出信号Ｄｃの電流レベルがゼロである場合、合成信号Ｓｇは、誤差信号Ｓｅに一致する。つまり、過電流がトランジスタＴ１１に流れていない場合、合成信号Ｓｇは、誤差信号Ｓｅに一致する。駆動部１７は、合成信号Ｓｇに基づく負帰還制御を実行して、出力電圧Ｖｏｕｔが一定となるように、トランジスタＴ１１を制御する。
【0069】
［２．２．過電流検知特性の変化］
トランジスタＴ１１の許容損失は、電圧変換装置１に入力される入力電圧Ｖｉｎに応じて変化する。電圧変換装置１は、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとに基づいて検出基準電圧ＶＴＨを決定する。これにより、電圧変換装置１は、トランジスタＴ１１の許容損失が変化した場合であっても、トランジスタＴ１１の許容損失に応じて過電流検出特性を変化させることができる。以下、過電流検知特性を変化させる原理について説明する。
トランジスタＴ１１の許容損失は、電圧変換装置１に入力される入力電圧Ｖｉｎに応じて変化する。電圧変換装置１は、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとに基づいて検出基準電圧ＶＴＨを決定する。これにより、電圧変換装置１は、トランジスタＴ１１の許容損失が変化した場合であっても、トランジスタＴ１１の許容損失に応じて過電流検出特性を変化させることができる。以下、過電流検知特性を変化させる原理について説明する。
【0070】
［２．２．１．許容損失の変化］
最初に、トランジスタＴ１１の許容損失の変化について説明する。トランジスタＴ１１の消費電力は、下記式（１）のように表すことができる。
最初に、トランジスタＴ１１の許容損失の変化について説明する。トランジスタＴ１１の消費電力は、下記式（１）のように表すことができる。
【0071】
【数1】
【0072】
式（１）において、ＰＴ１１は、トランジスタＴ１１の消費電力である。Ｖｅは、トランジスタＴ１１のエミッタ電圧である。Ｖｏｕｔは、電圧変換装置１の出力電圧であり、トランジスタＴ１１のコレクタ電圧に相当する。Ｉｆは、負荷電流である。
【0073】
トランジスタＴ１１の消費電力ＰＴ１１がトランジスタＴ１１の許容損失Ｐａｄに達した場合における負荷電流Ｉｆを、許容負荷電流Ｉｆ＿ａｄと定義する。許容負荷電流Ｉｆ＿ａｄは、下記式（２）のように表される。
【0074】
【数2】
【0075】
ここで、出力電圧Ｖｏｕｔを許容負荷電流Ｉｆ＿ａｄの関数として表すことを考える。電圧降下がシャント抵抗１８において発生する。従って、トランジスタＴ１１のエミッタ電圧Ｖｅは、下記式（３）のように表される。
【0076】
【数3】
【0077】
式（３）において、Ｖｅは、トランジスタＴ１１のエミッタ電圧である。Ｖｉｎは、電圧変換装置１の入力端子１Ｐに入力される入力電圧である。Ｒｓは、シャント抵抗１８の抵抗値である。式（３）を式（１）に代入することにより、下記式（４）が得られる。
【0078】
【数4】
【0079】
【数5】
【0080】
トランジスタＴ１１の許容損失Ｐａｄを式（５）のＰＴ１１に代入し、入力電圧Ｖｉｎを所定の値に設定する。これにより、入力電圧Ｖｉｎが所定の値である場合における許容損失線が得られる。許容損失線は、負荷電流Ｉｆと出力電圧Ｖｏｕｔとによって定義される２次元座標において許容損失を示す線である。
【0081】
許容損失線の具体例を説明する。トランジスタＴ１１の許容損失Ｐａｄは、下記の式（６）で表される。
【0082】
【数6】
【0083】
式（６）において、Ｔｊｍａｘは、トランジスタＴ１１のジャンクション温度の上限値である。Ｔａは、トランジスタＴ１１の周囲温度である。θｊ－ａは、トランジスタＴ１１の熱抵抗である。
【0084】
トランジスタＴ１１の動作条件を以下のように設定する。ジャンクション温度Ｔｊｍａｘが１７５（℃）であり、周囲温度Ｔａが１２５（℃）であり、熱抵抗θＴ－ａが５０（℃／Ｗ）である。この場合、トランジスタＴ１１の許容損失は、式（６）より、１（Ｗ）である。
【0085】
図３は、許容損失が１（Ｗ）であるトランジスタＴ１１の許容損失線の一例を示すグラフである。図３を参照して、許容損失線２１は、入力電圧Ｖｉｎが６（Ｖ）であり、かつ、トランジスタＴ１１の消費電力が許容損失に達した場合における、出力電圧Ｖｏｕｔと許容負荷電流Ｉｆ＿ａｄとの関係を示す。許容損失線２２は、入力電圧Ｖｉｎが８（Ｖ）であり、かつ、トランジスタＴ１１の消費電力が許容損失に達した場合における、出力電圧Ｖｏｕｔと許容負荷電流Ｉｆ＿ａｄとの関係を示す。許容損失線２３は、入力電圧Ｖｉｎが１０（Ｖ）であり、かつ、トランジスタＴ１１の消費電力が許容損失に達した場合における、出力電圧Ｖｏｕｔと許容負荷電流Ｉｆ＿ａｄとの関係を示す。
【0086】
図３を参照して、許容負荷電流Ｉｆ＿ａｄは、入力電圧Ｖｉｎの増加に従って減少する。例えば、出力電圧Ｖｏｕｔが４（Ｖ）であり、かつ、入力電圧Ｖｉｎが６（Ｖ）である場合、許容負荷電流Ｉｆ＿ａｄは、約５５０ｍＡである。出力電圧Ｖｏｕｔが４（Ｖ）であり、かつ、入力電圧Ｖｉｎが８（Ｖ）である場合、許容負荷電流Ｉｆ＿ａｄは、約２５０ｍＡである。出力電圧Ｖｏｕｔが４（Ｖ）であり、かつ、入力電圧Ｖｉｎが１０（Ｖ）である場合、許容負荷電流Ｉｆ＿ａｄは、約１７０ｍＡである。つまり、許容損失線は、入力電圧Ｖｉｎの増加に従って許容負荷電流Ｉｆ＿ａｄが減少する方向にシフトする。これにより、基準電圧決定部１５は、入力電圧Ｖｉｎが変化した際に、トランジスタＴ１１の消費電力がトランジスタＴ１１の許容損失を超えることを効果的に抑制できる。
【0087】
［２．２．２．過電流検知特性の変化］
図４～図６は、入力電圧Ｖｉｎが６（Ｖ）、８（Ｖ）及び１０（Ｖ）である場合における電圧変換装置１の過電流検知特性を示すグラフである。図４～図６に示すように、電圧変換装置１の過電流検知特性は、入力電圧Ｖｉｎに応じて変化する。
図４～図６は、入力電圧Ｖｉｎが６（Ｖ）、８（Ｖ）及び１０（Ｖ）である場合における電圧変換装置１の過電流検知特性を示すグラフである。図４～図６に示すように、電圧変換装置１の過電流検知特性は、入力電圧Ｖｉｎに応じて変化する。
【0088】
以下、電圧変換装置１が、通常モードにおいて４（Ｖ）の出力電圧Ｖｏｕｔを出力する場合を例に、電圧変換装置１の過電流検知特性の変化を説明する。
【0089】
図４を参照して、入力電圧Ｖｉｎが６（Ｖ）である場合、電圧変換装置１は、出力電圧Ｖｏｕｔ及び負荷電流Ｉｆを検知特性線３１に従って変化させる。検知特性線３１は、定電圧特性線３１Ａと、保護特性線３１Ｂとを有する。
【0090】
定電圧特性線３１Ａは、通常モードにおける電圧変換装置１の動作を示す。出力電圧Ｖｏｕｔが４（Ｖ）である場合、電圧変換装置１は、負荷電流Ｉｆが０（ｍＡ）以上４７０（ｍＡ）以下の範囲で負荷電流Ｉｆを変化させることができる。
【0091】
保護特性線３１Ｂは、保護モードにおける電圧変換装置１の動作を示す。出力電圧Ｖｏｕｔが４（Ｖ）であり、かつ、負荷電流Ｉｆが４７０（ｍＡ）より大きい場合、電圧変換装置１は、保護特性線３１Ｂに従って、出力電圧Ｖｏｕｔ及び負荷電流Ｉｆの両者を低下させる。負荷電流Ｉｆが保護特性線３１Ｂに基づいて低下した場合、負荷電流Ｉｆは、許容損失線２１の負荷電流よりも小さい。
【0092】
保護特性線３１Ｂは、許容損失線２１と略並行である。つまり、保護特性線３１Ｂが許容損失線２１の特性と同じ特性を有することが分かる。
【0093】
図５を参照して、入力電圧Ｖｉｎが８（Ｖ）である場合、電圧変換装置１は、出力電圧Ｖｏｕｔ及び負荷電流Ｉｆを検知特性線３２に従って変化させる。検知特性線３２は、定電圧特性線３２Ａと、保護特性線３２Ｂとを有する。
【0094】
定電圧特性線３２Ａは、通常モードにおける電圧変換装置１の動作を示す。出力電圧Ｖｏｕｔが４（Ｖ）である場合、電圧変換装置１は、負荷電流Ｉｆが０（ｍＡ）以上２２０（ｍＡ）以下の範囲で負荷電流Ｉｆを変化させることができる。
【0095】
保護特性線３２Ｂは、保護モードにおける電圧変換装置1の動作を示す。出力電圧Ｖｏｕｔが４（Ｖ）であり、かつ、負荷電流Ｉｆが２２０（ｍＡ）より大きい場合、電圧変換装置１は、保護特性線３２Ｂに従って、出力電圧Ｖｏｕｔ及び負荷電流Ｉｆの両者を低下させる。負荷電流Ｉｆが保護特性線３２Ｂに基づいて低下した場合、負荷電流Ｉｆは、許容損失線２２の負荷電流よりも小さい。
【0096】
保護特性線３２Ｂは、許容損失線２２と略並行である。つまり、保護特性線３２Ｂは、許容損失線２２の特性と同じ特性を有する。
【0097】
図６を参照して、入力電圧Ｖｉｎが１０（Ｖ）である場合、電圧変換装置１は、出力電圧Ｖｏｕｔ及び負荷電流Ｉｆを検知特性線３３に従って変化させる。検知特性線３３は、定電圧特性線３３Ａと、保護特性線３３Ｂとを有する。
【0098】
定電圧特性線３３Ａは、通常モードにおける電圧変換装置１の動作を示す。出力電圧Ｖｏｕｔが１０（Ｖ）である場合、電圧変換装置１は、負荷電流Ｉｆが０（ｍＡ）以上１５５（ｍＡ）以下の範囲で負荷電流Ｉｆを変化させることができる。
【0099】
保護特性線３３Ｂは、保護モードにおける電圧変換装置1の動作を示す。出力電圧Ｖｏｕｔが４（Ｖ）であり、かつ、負荷電流Ｉｆが１５５（ｍＡ）より大きい場合、電圧変換装置１は、保護特性線３３Ｂに従って、出力電圧Ｖｏｕｔ及び負荷電流Ｉｆの両者を低下させる。負荷電流Ｉｆが保護特性線３３Ｂに基づいて低下した場合、負荷電流Ｉｆは、許容損失線２３の負荷電流よりも小さい。
【0100】
保護特性線３３Ｂは、許容損失線２３と略並行である。つまり、保護特性線３３Ｂは、許容損失線２３の特性と同じ特性を有する。
【0101】
電圧変換装置１が保護モードで動作する場合に用いられる保護特性線は、出力電圧Ｖｏｕｔ及び負荷電流Ｉｆによって定義される２次元座標において、出力電圧Ｖｏｕｔが負荷電流Ｉｆの低下に伴って低下することを示す曲線である。保護特性線は、許容損失線とともに移動する。つまり、保護特性線は、入力電圧Ｖｉｎが高くなるにつれて、負荷電流Ｉｆが小さくなる方向にシフトする。
【0102】
［２．２．３．検知特性線の導出］
（定電圧特性線の導出）
定電圧特性線は、電圧変換部１１が出力すべき電圧として設定された定電圧を示す。定電圧が４（Ｖ）である場合、定電圧特性線は、出力電圧Ｖｏｕｔが４（Ｖ）で一定の直線として求められる。
（定電圧特性線の導出）
定電圧特性線は、電圧変換部１１が出力すべき電圧として設定された定電圧を示す。定電圧が４（Ｖ）である場合、定電圧特性線は、出力電圧Ｖｏｕｔが４（Ｖ）で一定の直線として求められる。
【0103】
（保護特性線の導出）
保護特性線を導出するにあたり、最初に、検出基準電流Ｉｄｓを導出する。検出基準電流Ｉｄｓの単位はアンペア（Ａ）である。このため、検出基準電流Ｉｄｓを下記式（７）のように表すことができる。式（７）において、Ｉａ～Ｉｃの各々は電流である。電流Ｉａは、変数であり、抵抗Ｒ２１を流れる電流である。電流Ｉｂは、固定値であり、定電流源Ｇ２２を流れる電流である。Ｉｃは、固定値であり、定電流源Ｇ２３を流れる電流である。
保護特性線を導出するにあたり、最初に、検出基準電流Ｉｄｓを導出する。検出基準電流Ｉｄｓの単位はアンペア（Ａ）である。このため、検出基準電流Ｉｄｓを下記式（７）のように表すことができる。式（７）において、Ｉａ～Ｉｃの各々は電流である。電流Ｉａは、変数であり、抵抗Ｒ２１を流れる電流である。電流Ｉｂは、固定値であり、定電流源Ｇ２２を流れる電流である。Ｉｃは、固定値であり、定電流源Ｇ２３を流れる電流である。
【0104】
【数7】
【0105】
電流Ｉａが抵抗Ｒ２１を流れる電流であるため、電流Ｉａは、下記式（８）で表される。
【0106】
【数8】
【0107】
式（８）の右辺において、分子は、出力電圧ＶｏｕｔをトランジスタＴ１１のエミッタ電圧Ｖｅから減算した減算値であり、図２に示す端子Ｅ２１における電圧に相当する。
【0108】
式（８）において、Ｒ２１は、図２に示す抵抗Ｒ２１の抵抗値である。式（８）を式（７）に代入することにより、下記式（９）が得られる。乗除算回路である基準電流算出部１５２は、式（９）で表される演算を実行する。
【0109】
【数9】
【0110】
式（９）に示すように、検出基準電流Ｉｄｓは、式（２）に示す負荷電流Ｉｆ＿ａｄと同様に、出力電圧ＶｏｕｔをトランジスタＴ１１のエミッタ電圧Ｖｅから減算した減算値Ｋ１の逆数に比例する。式（９）は、検出基準電流Ｉｄｓを、出力電圧ＶｏｕｔとトランジスタＴ１１のエミッタ電圧Ｖｅとに基づいて制御できることを示している。これにより、後述するように、保護特性線を許容損失線と略並行にすることができ、許容損失線と保護特性線との間隔を短くすることができる。
【0111】
検出基準電圧ＶＴＨの導出を説明する。上述のように、検出基準電圧ＶＴＨは、検出抵抗１５３の他端の電圧値である。従って、検出基準電圧ＶＴＨは、検出抵抗１５３の抵抗値を検出基準電流Ｉｄｓに乗算することにより得られる。検出基準電圧ＶＴＨは、式（９）を用いて、下記式（１０）のように表される。
【0112】
【数10】
【0113】
式（１０）は、式（９）の両辺に、検出抵抗１５３の抵抗値Ｒｄｅｔを乗算することにより得られる。式（１０）により得られる検出基準電圧ＶＴＨが図２に示すオペアンプＯＰ２の非反転入力端子に入力される。
【0114】
次に、式（１０）により得られる検出基準電圧ＶＴＨと、許容損失線との関係について説明する。
【0115】
図２に示すオペアンプＯＰ２は、式（１０）により得られる検出基準電圧ＶＴＨを、トランジスタＴ１１のエミッタ電圧Ｖｅと比較する。つまり、オペアンプＯＰ２は、検出抵抗１５３で発生する電圧降下量をシャント抵抗１８で発生する電圧降下量と比較する。検出抵抗１５３で発生する電圧降下量がシャント抵抗１８で発生する電圧降下量に一致する場合、下記式（１１）が成立する。
【0116】
【数11】
【0117】
【数12】
【0118】
式（１２）が代入された式（１１）を出力電圧Ｖｏｕｔについて解くことにより、出力電圧Ｖｏｕｔと負荷電流Ｉｆとの関係を示す式（１３）が得られる。
【0119】
【数13】
【0120】
出力電圧Ｖｏｕｔを示す式（１３）を、許容損失線を示す式（５）と比較した場合、出力電圧Ｖｏｕｔが、トランジスタＴ１１の許容損失線と同様の変化をすることが分かる。式（１３）を用いることにより、許容損失線と略並行である保護特性線を設定することができる。この結果、電圧変換装置１の検知特性線をトランジスタＴ１１の許容損失線に近づけることができる。
【0121】
図７は、式（１３）に基づいて算出された保護特性線の一例を示すグラフである。図７において、保護特性線と許容損失線との関係を示すために、出力電圧Ｖｏｕｔの上限値を設定していない。実際には、図４～図６に示す例のように、所定の値が出力電圧Ｖｏｕｔの上限値として設定される。
【0122】
図７に示す保護特性線３１Ｂは、図４に示す保護特性線３１Ｂと同一である。図７に示す保護特性線３２Ｂは、図５に示す保護特性線３２Ｂと同一である。図７に示す保護特性線３３Ｂは、図４に示す保護特性線３３Ｂと同一である。図７に示す許容損失線２１～２３は、図３に示す許容損失線２１～２３と同じである。
【0123】
図７に示す保護特性線３１Ｂ、３２Ｂ及び３３Ｂの各々は、下記の条件に基づいて式（１３）を計算することにより得られる。具体的には、シャント抵抗１８の抵抗値Ｒ２１が０．２５（Ω）である。抵抗Ｒ２１の抵抗値が１００（ｋΩ）である。電流Ｉｂ及びＩｃの各々が１０（μＡ）である。検出抵抗１５３の抵抗値Ｒｄｅｔが２２．５（ｋΩ）である。
【0124】
図７に示すように、保護特性線が、許容損失線と同様に、入力電圧Ｖｉｎの変化に応じて変化していることが分かる。また、入力電圧Ｖｉｎが一定である場合、保護特性線は、許容損失線よりも低電流域に位置している。低電流域とは、出力電圧Ｖｏｕｔと負荷電流Ｉｆにより定義される２次元座標空間において、許容損失線よりも負荷電流が低い領域である。
【0125】
出力電圧Ｖｏｕｔの上限が設定されない場合であっても、保護特性線は、許容損失線と交差することなく、許容損失線と略並行のままである。例えば、入力電圧Ｖｉｎが６（Ｖ）である場合、保護特性線３１Ｂは、出力電圧Ｖｏｕｔに関係なく、許容損失線２１の低電流域に位置している。つまり、出力電圧Ｖｏｕｔが４（Ｖ）でない場合であっても、電圧変換装置１は、式（１３）に基づく保護特性線に従って、トランジスタＴ１１の消費電力が許容損失を超えないように、トランジスタＴ１１を制御できる。
【0126】
つまり、式（１３）に示す保護特性線を用いることにより、電圧変換装置１は、トランジスタＴ１１の消費電力が電圧変換部１１の許容損失を超えないように、出力電圧Ｖｏｕｔ及び負荷電流Ｉｆを低下させることができる。
【0127】
以上説明したように、電圧変換装置１において、基準電圧決定部１５は、出力電圧ＶｏｕｔをトランジスタＴ１１のエミッタ電圧Ｖｅから減算した減算値Ｋ１に基づいて検出基準電圧ＶＴＨを決定する。エミッタ電圧Ｖｅは、入力電圧Ｖｉｎに応じて変化する。つまり、検出基準電圧ＶＴＨは、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとに従って変化する過電流検出特性に基づいて決定される。過電流検出部１６は、エミッタ電圧Ｖｅを、基準電圧決定部１５により決定された検出基準電圧ＶＴＨと比較することにより、電圧変換部１１に流れる過電流を検出する。過電流検出部１６が過電流を検出した場合、駆動部１７は、出力電圧Ｖｏｕｔ及び負荷電流Ｉｆの両者が低下するように電圧変換部１１を制御する。
【0128】
この結果、電圧変換装置１は、入力電圧Ｖｉｎが変動した場合においても、過電流の検知特性線をトランジスタＴ１１の許容特性線に近づけることができる。電圧変換装置１は、トランジスタＴ１１の動作領域を有効に利用できる。例えば、トランジスタＴ１１を使用する従来の電圧変換装置に比べて、電圧変換装置１は、負荷電流Ｉｆを大きくできる。負荷電流Ｉｆの上限値が従来の電圧変換装置と電圧変換装置１とで同じである場合、電圧変換装置１は、従来の電圧変換装置１が使用するトランジスタＴ１１と比べて、サイズの小さいトランジスタＴ１１を使用できる。
【0129】
［変形例］
図８は、図２に示す減算部１５１の変形例である減算部１５１Ａの構成を示す回路図である。図８を参照して、減算部１５１Ａは、減算部１５１に含まれるオペアンプＯＰ１に代えて、オペアンプＯＰ７を含む。
図８は、図２に示す減算部１５１の変形例である減算部１５１Ａの構成を示す回路図である。図８を参照して、減算部１５１Ａは、減算部１５１に含まれるオペアンプＯＰ１に代えて、オペアンプＯＰ７を含む。
【0130】
オペアンプＯＰ７は、差動増幅部Ａ７１と、トランジスタＴ７１と、ダイオードＤ７１及びＤ７２と、反転入力端子Ｅ７１と、非反転入力端子Ｅ７２と、出力端子７３とを含む。
【0131】
反転入力端子Ｅ７１は、差動増幅部Ａ７１と、抵抗Ｒ１３の他端と、抵抗Ｒ１３の一端とに接続される。非反転入力端子Ｅ７２は、差動増幅Ａ７１と、抵抗Ｒ１１の他端とに接続される。出力端子Ｅ７３は、抵抗Ｒ１４の他端と、図２に示すバッファＢ２１とに接続される。トランジスタＴ７１のコレクタは、電源電圧ＶＤＤに接続される。トランジスタＴ７１のベースは、差動増幅部Ａ７１に接続される。トランジスタＴ７１のエミッタは、トランジスタＤ７１のアノードと、出力端子Ｅ７３とに接続される。ダイオードＤ７１のカソードは、ダイオードＤ７２のアノードに接続される。ダイオードＤ７２のカソードは接地される。
【0132】
オペアンプＯＰ７の動作を説明する。差動増幅部Ａ７１は、反転入力端子Ｅ７１に入力された電圧Ｖ－と、非反転入力端子Ｅ７２に入力された電圧Ｖ＋との差である電圧Ｖｄを、トランジスタＴ７１のベースに出力する。ダイオードＤ７１及びＤ７１が、トランジスタＴ７１のエミッタと接地との間で直列に接続されているため、トランジスタＴ７１のエミッタ電圧は、１．２Ｖより大きくなる。この結果、１．２Ｖよりも大きい電圧が、出力端子Ｅ２３を介してオペアンプＯＰ７から出力される。
【0133】
例えば、抵抗Ｒ１１～Ｒ１４の抵抗値が同じである場合、減算値Ｋ１は、出力端子Ｅ７３の電圧値に一致する。この場合、トランジスタＴ７１のエミッタ電圧が、減算部１５１Ａから出力される減算値Ｋ１として減算部１５１Ａから出力される。トランジスタＴ７１のエミッタ電圧の下限値が１．２Ｖであるため、減算値Ｋ１の下限値が設定される。
【0134】
減算値Ｋ１の下限値が設定された場合、検出基準電流Ｉｄｓの上限値が設定される。検出基準電流Ｉｄｓは、式（９）に示すように、減算値Ｋ１の逆数に比例するためである。式（９）において、減算値Ｋ１は、出力電圧Ｖｏｕｔをエミッタ電圧Ｖｅから減算した値である。検出基準電圧ＶＴＨは、検出抵抗１５３の抵抗値Ｒｄｅｔを検出基準電流Ｉｄｓに乗算した値である（式（１０）参照）。つまり、減算値Ｋ１の下限値が設定された場合、検出基準電圧ＶＴＨの上限値が設定される。
【0135】
図９は、検出基準電圧ＶＴＨの上限値が設定された場合における電圧変換装置１の検知特性線の一例を示す図である。図９を参照して、検知特性線４１は、負荷電流Ｉｆの上限値を設定した検知特性線３１に相当する。つまり、検知特性線４１は、入力電圧Ｖｉｎが６（Ｖ）であり、かつ、検出基準電圧ＶＴＨの上限をした場合における出力電圧Ｖｏｕｔと負荷電流Ｉｆとの関係を示す。検知特性線４１において、負荷電流Ｉｆの上限値が約３００（ｍＡ）である。
【0136】
減算値Ｋ１の下限値を設定しない場合、負荷電流Ｉｆの上限値は、定電圧特性線と保護特性線との交点である。例えば、入力電圧Ｖｉｎが６（Ｖ）であり、かつ、減算値Ｋ１の下限値を設定しない場合、負荷電流Ｉｆの上限値は、図４に示すように、約４７５（ｍＡ）である。これに対して、図９に示す例では、負荷電流Ｉｆの上限値が、約３００（ｍＡ）である。つまり、減算値Ｋ１を設定することにより、負荷電流Ｉｆの上限値を低下させることができる。負荷電流Ｉｆの上限値を低下させた場合、例えば、負荷電流ＩｆがトランジスタＴ１１のコレクタ電流の低格値を超えることを防ぐことができるため、トランジスタＴ１１の破損を防ぐことが可能となる。
【0137】
なお、図７に示す例では、直列接続された２つのダイオードＤ１１及び１２を用いて減算値Ｋ１の下限値を設定する例を説明したが、これに限られない。減算部１５１Ａは、１つのダイオードを用いて減算値Ｋ１の下限値を設定してもよいし、３つ以上のダイオードを用いて減算値Ｋ１の下限値を設定してもよい。つまり、オペアンプＯＰ７の出力電圧の下限を設定できるのであれば、オペアンプＯＰ７の出力電圧の下限を設定するための構成は特に限定されない。
【0138】
上記実施の形態において、シャント抵抗１８が、入力端子１Ｐと、トランジスタＴ１１のエミッタとの間に接続される例を説明したが、これに限られない。シャント抵抗１８は、トランジスタＴ１１のコレクタと、出力端子１Ｑとの間に接続されてもよい。つまり、シャント抵抗１８は、入力端子１Ｐと出力端子１Ｑとの間に接続されればよい。
【0139】
上記実施の形態において、検出抵抗１５３の他端が入力端子１Ｐに接続される例を説明したが、これに限られない。シャント抵抗１８が、トランジスタＴ１１のコレクタと出力端子１Ｑとの間に接続される場合、検出抵抗１５３の他端は、トランジスタＴ１１のコレクタとシャント抵抗１８におけるトランジスタＴ１１側の端部とに接続される。つまり、検出抵抗の他端は、シャント抵抗１８の入力端子側の端部と接続されればよい。
【0140】
なお、上記実施の形態において、電圧変換装置１が負帰還制御を実行する例を説明したが、これに限られない。電圧変換装置１が負帰還制御を実行しなくてもよい。この場合、電圧変換装置１は、負帰還制御のための構成を備えなくてもよい。
【符号の説明】
【0141】
１ 電圧変換装置
１１ 電圧変換部
１５ 基準電圧決定部
１６ 過電流検出部
１７ 駆動部
１８ シャント抵抗
１５１ 減算部
１５２ 基準電流算出部
１５３ 検出抵抗
１１ 電圧変換部
１５ 基準電圧決定部
１６ 過電流検出部
１７ 駆動部
１８ シャント抵抗
１５１ 減算部
１５２ 基準電流算出部
１５３ 検出抵抗
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】