特許 7472151 過電流保護回路

(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】2024-04-12

(45)【発行日】2024-04-22

(54)【発明の名称】過電流保護回路

(51)【国際特許分類】

   H02H 3/08 20060101AFI20240415BHJP

   G05F 1/10 20060101ALI20240415BHJP

   G05F 1/56 20060101ALI20240415BHJP

   H02H 3/087 20060101ALI20240415BHJP

   H02H 5/04 20060101ALI20240415BHJP

【ＦＩ】

H02H3/08 T

G05F1/10 G

G05F1/56 320C

H02H3/087

H02H5/04 140

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021545126

(86)(22)【出願日】2020-07-01

(86)【国際出願番号】 JP2020025758

(87)【国際公開番号】W WO2021049135

(87)【国際公開日】2021-03-18

【審査請求日】2023-01-13

(31)【優先権主張番号】P 2019166357

(32)【優先日】2019-09-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(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】110001933

【氏名又は名称】弁理士法人 佐野特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】安坂 信

(72)【発明者】

【氏名】岩田 光太郎

【審査官】大手 昌也

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－１６７５７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１０６０１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１０８０４６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｈ ３／０８

Ｇ０５Ｆ １／１０

Ｇ０５Ｆ １／５６

Ｈ０２Ｈ ３／０８７

Ｈ０２Ｈ ５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

監視対象電流を制限電流値以下に制限する過電流保護回路であって、温度が閾値よりも低いときには前記制限電流値に平坦な温度特性を持たせ、前記温度が前記閾値よりも高いときには前記制限電流値に負の温度特性を持たせるものであり、
前記監視対象電流を検出して平坦な温度特性を持つ検出信号を生成する電流検出部と；
前記検出信号の入力を受け付ける第１入力端、平坦な温度特性を持つ第１基準信号の入力を受け付ける第２入力端、及び、負の温度特性を持つ第２基準信号の入力を受け付ける第３入力端を備え、前記第１基準信号及び前記第２基準信号の一方と前記検出信号との差分または比較結果に応じて過電流保護信号を生成するアンプまたはコンパレータと；
を有する、過電流保護回路。

【請求項2】

監視対象電流を制限電流値以下に制限する過電流保護回路であって、温度が閾値よりも低いときには前記制限電流値に平坦な温度特性を持たせ、前記温度が前記閾値よりも高いときには前記制限電流値に負の温度特性を持たせるものであり、
前記監視対象電流を検出して平坦な温度特性を持つ検出信号を生成する電流検出部と；
平坦な温度特性を持つ第１基準信号と前記検出信号との差分または比較結果に応じて第１過電流保護信号を生成する第１アンプまたは第１コンパレータと；
負の温度特性を持つ第２基準信号と前記検出信号との差分または比較結果に応じて第２過電流保護信号を生成する第２アンプまたは第２コンパレータと；
を有する、過電流保護回路。

【請求項3】

前記第１アンプまたは前記第１コンパレータは、前記第２アンプまたは前記第２コンパレータよりも消費電流が小さく、かつ、前記第２アンプまたは前記第２コンパレータは、前記第１アンプまたは前記第１コンパレータよりも応答性が高い、請求項２に記載の過電流保護回路。

【請求項4】

バンドギャップ電圧を用いて前記第１基準信号を生成する第１基準信号生成部を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載の過電流保護回路。

【請求項5】

ダイオードの順方向降下電圧を用いて前記第２基準信号を生成する第２基準信号生成部を有する、請求項１～４のいずれか一項に記載の過電流保護回路。

【請求項6】

前記電流検出部は、前記監視対象電流に応じたミラー電流をセンス抵抗に流して電流／電圧変換することにより前記検出信号を生成する、請求項１～５のいずれか一項に記載の過電流保護回路。

【請求項7】

監視対象電流を制限電流値以下に制限する過電流保護回路であって、温度が閾値よりも低いときには前記制限電流値に平坦な温度特性を持たせ、前記温度が前記閾値よりも高いときには前記制限電流値に負の温度特性を持たせるものであり、
前記監視対象電流を検出して平坦な温度特性を持つ第１検出信号を生成する第１電流検出部と；
前記監視対象電流を検出して正の温度特性を持つ第２検出信号を生成する第２電流検出部と；
前記第１検出信号の入力を受け付ける第１入力端、前記第２検出信号の入力を受け付ける第２入力端、及び、平坦な温度特性を持つ基準信号の入力を受け付ける第３入力端を備え、前記第１検出信号及び前記第２検出信号の一方と前記基準信号との差分または比較結果に応じて過電流保護信号を生成するアンプまたはコンパレータと；
を有する、過電流保護回路。

【請求項8】

監視対象電流を制限電流値以下に制限する過電流保護回路であって、温度が閾値よりも低いときには前記制限電流値に平坦な温度特性を持たせ、前記温度が前記閾値よりも高いときには前記制限電流値に負の温度特性を持たせるものであり、
前記監視対象電流を検出して平坦な温度特性を持つ第１検出信号を生成する第１電流検出部と；
前記監視対象電流を検出して正の温度特性を持つ第２検出信号を生成する第２電流検出部と；
平坦な温度特性を持つ基準信号と前記第１検出信号との差分または比較結果に応じて第１過電流保護信号を生成する第１アンプまたは第１コンパレータと；
前記基準信号と前記第２検出信号との差分または比較結果に応じて第２過電流保護信号を生成する第２アンプまたは第２コンパレータと；
を有する、過電流保護回路。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書中に開示されている発明は、過電流保護回路に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、監視対象電流を所定の制限電流値以下に制限する過電流保護回路については、数多くの提案がなされている。

【0003】

なお、上記に関連する従来技術の一例としては、特許文献１を挙げることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００５－３２８６０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、従来の過電流保護回路では、温度に応じた制限電流値の最適化について更なる検討の余地があった。

【0006】

本明細書中に開示されている発明は、本願の発明者らにより見出された上記の課題に鑑み、低温域から高温域まで適切な過電流保護を行うことのできる過電流保護回路を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

例えば、本明細書中に開示されている過電流保護回路は、監視対象電流を制限電流値以下に制限する過電流保護回路であって、温度が閾値よりも低いときには前記制限電流値に平坦な温度特性を持たせ、前記温度が前記閾値よりも高いときには前記制限電流値に負の温度特性を持たせる構成（第１の構成）とされている。

【0008】

なお、上記第１の構成から成る過電流保護回路は、前記監視対象電流を検出して平坦な温度特性を持つ検出信号を生成する電流検出部と、前記検出信号の入力を受け付ける第１入力端、平坦な温度特性を持つ第１基準信号の入力を受け付ける第２入力端、及び、負の温度特性を持つ第２基準信号の入力を受け付ける第３入力端を備え、前記第１基準信号及び前記第２基準信号の一方と前記検出信号との差分または比較結果に応じて過電流保護信号を生成するアンプまたはコンパレータと、を有する構成（第２の構成）とされている。

【0009】

また、上記第１の構成から成る過電流保護回路は、前記監視対象電流を検出して平坦な温度特性を持つ検出信号を生成する電流検出部と、平坦な温度特性を持つ第１基準信号と前記検出信号との差分または比較結果に応じて第１過電流保護信号を生成する第１アンプまたは第１コンパレータと、負の温度特性を持つ第２基準信号と前記検出信号との差分または比較結果に応じて第２過電流保護信号を生成する第２アンプまたは第２コンパレータと、を有する構成（第３の構成）としてもよい。

【0010】

例えば、上記第３の構成から成る過電流保護回路において、前記第１アンプまたは前記第１コンパレータは、前記第２アンプまたは前記第２コンパレータよりも消費電流が小さく、かつ、前記第２アンプまたは前記第２コンパレータは、前記第１アンプまたは前記第１コンパレータよりも応答性が高い構成（第４の構成）にするとよい。

【0011】

また、上記第２～第４いずれかの構成から成る過電流保護回路は、バンドギャップ電圧を用いて前記第１基準信号を生成する第１基準信号生成部を有する構成（第５の構成）にするとよい。

【0012】

また、上記第２～第５いずれかの構成から成る過電流保護回路は、ダイオードの順方向降下電圧を用いて前記第２基準信号を生成する第２基準信号生成部を有する構成（第６の構成）にするとよい。

【0013】

また、上記第２～第６いずれかの構成から成る過電流保護回路において、前記電流検出部は、前記監視対象電流に応じたミラー電流をセンス抵抗に流して電流／電圧変換することにより前記検出信号を生成する構成（第７の構成）にするとよい。

【0014】

また、上記第１の構成から成る過電流保護回路は、前記監視対象電流を検出して平坦な温度特性を持つ第１検出信号を生成する第１電流検出部と、前記監視対象電流を検出して正の温度特性を持つ第２検出信号を生成する第２電流検出部と、前記第１検出信号の入力を受け付ける第１入力端、前記第２検出信号の入力を受け付ける第２入力端、及び、平坦な温度特性を持つ基準信号の入力を受け付ける第３入力端を備え、前記第１検出信号及び前記第２検出信号の一方と前記基準信号との差分または比較結果に応じて過電流保護信号を生成するアンプまたはコンパレータと、を有する構成（第８の構成）としてもよい。

【0015】

或いは、上記第１の構成から成る過電流保護回路は、前記監視対象電流を検出して平坦な温度特性を持つ第１検出信号を生成する第１電流検出部と、前記監視対象電流を検出して正の温度特性を持つ第２検出信号を生成する第２電流検出部と、平坦な温度特性を持つ基準信号と前記第１検出信号との差分または比較結果に応じて第１過電流保護信号を生成する第１アンプまたは第１コンパレータと、前記基準信号と前記第２検出信号との差分または比較結果に応じて第２過電流保護信号を生成する第２アンプまたは第２コンパレータと、を有する構成（第９の構成）としてもよい。

【0016】

また、例えば、本明細書中に開示されている過電流保護回路は、監視対象電流を制限電流値以下に制限する過電流保護回路であって、温度が閾値よりも低いときには、前記制限電流値を平坦な温度特性を持つ第１制限電流値とし、前記温度が前記閾値よりも高いときには、前記制限電流値を平坦な温度特性を持ちかつ前記第１制限電流値よりも低い第２制限電流値とする構成（第１０の構成）とされている。

【発明の効果】

【0017】

本明細書中に開示されている発明によれば、低温域から高温域まで適切な過電流保護を行うことのできる過電流保護回路を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】リニア電源の比較例を示す図

【図2】一般的な過電流保護動作を示す図

【図3】比較例における制限電流値の温度特性（第１パターン）を示す図

【図4】比較例における制限電流値の温度特性（第２パターン）を示す図

【図5】一般的な熱軽減グラフを示す図

【図6】リニア電源の第１実施形態を示す図

【図7】第１実施形態における制限電流値の温度特性を示す図

【図8】リニア電源の第２実施形態を示す図

【図9】第２実施形態における基準信号及び制限電流値の温度特性を示す図

【図10】リニア電源の第３実施形態を示す図

【図11】リニア電源の第４実施形態を示す図

【図12】第４実施形態における検出信号、基準信号、及び、制限電流値の温度特性を示す図

【図13】リニア電源の第５実施形態を示す図

【図14】第６実施形態における制限電流値の温度特性を示す図

【図15】リニア電源の第７実施形態を示す図

【図16】リニア電源の第８実施形態を示す図

【発明を実施するための形態】

【0019】

＜比較例＞
まず、リニア電源（特に過電流保護回路）の新規な実施形態の説明に先立ち、これと対比される比較例について、簡単に説明しておく。

【0020】

図１は、リニア電源の比較例を示す図である。本比較例のリニア電源１は、出力トランジスタ１０と、分圧部２０と、アンプ３０と、過電流保護回路１００と、を有し、入力電圧ＶＩＮを降圧して所望の出力電圧ＶＯＵＴを生成するＬＤＯ［low drop out］レギュレータである。入力電圧ＶＩＮは、不図示のバッテリなどから供給されており、その安定度は必ずしも高くない。出力電圧ＶＯＵＴは、後段の負荷２（＝二次電源やマイコンなど）に供給されている。なお、上記のリニア電源１は、例えば、電源ＩＣに内蔵された基準電圧源として用いることができる。

【0021】

出力トランジスタ１０は、入力電圧ＶＩＮの入力端と出力電圧ＶＯＵＴの出力端との間に接続されており、アンプ３０からのゲート信号Ｇ１０に応じて導通度（裏を返せばオン抵抗値）が制御される。なお、本図の例では、出力トランジスタ１０として、ＰＭＯＳＦＥＴ［P-channel type MOSFET］が用いられている。従って、ゲート信号Ｇ１０が低いほど、出力トランジスタ１０の導通度が高くなり、出力電圧ＶＯＵＴが上昇する。逆に、ゲート信号Ｇ１０が高いほど、出力トランジスタ１０の導通度が低くなり、出力電圧ＶＯＵＴが低下する。ただし、出力トランジスタ１０としては、ＰＭＯＳＦＥＴに代えて、ＮＭＯＳＦＥＴを用いてもよいし、バイポーラトランジスタを用いてもよい。

【0022】

分圧部２０は、出力電圧ＶＯＵＴの出力端と接地端との間に直列接続された抵抗２１及び２２（抵抗値：Ｒ１及びＲ２）を含み、両抵抗相互間の接続ノードから出力電圧ＶＯＵＴに応じた帰還電圧ＶＦＢ（＝ＶＯＵＴ×｛Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）｝）を出力する。ただし、出力電圧ＶＯＵＴがアンプ３０の入力ダイナミックレンジに収まっていれば、分圧部２０を割愛し、帰還電圧ＶＦＢとして出力電圧ＶＯＵＴそのものをアンプ３０に直接入力しても構わない。

【0023】

アンプ３０は、非反転入力端（＋）に入力される帰還電圧ＶＦＢが反転入力端（－）に入力される所定の基準電圧ＶＲＥＦと一致するようにゲート信号Ｇ１０（＝出力トランジスタ１０の駆動信号に相当）を生成して出力トランジスタ１０を駆動する。より具体的に述べると、アンプ３０は、帰還電圧ＶＦＢと基準電圧ＶＲＥＦとの差分値ΔＶ（＝ＶＦＢ－ＶＲＥＦ）がプラスに大きいほどゲート信号Ｇ１０を引き上げ、逆に、差分値ΔＶがマイナスに大きいほどゲート信号Ｇ１０を引き下げる。

【0024】

過電流保護回路１００は、出力トランジスタ１０に流れる出力電流ＩＯＵＴを所定の制限電流値ＩＯＣＰ以下に制限するように、過電流保護信号Ｓｏｃｐを生成してアンプ３０の出力制御を行う。

【0025】

図２は、過電流保護回路１００の一般的な過電流保護動作を示す図である。なお、横軸は出力電流ＩＯＵＴを示しており、縦軸は出力電圧ＶＯＵＴを示している。本図から分かるように、出力電流ＩＯＵＴが制限電流値ＩＯＣＰに達するまでは、出力電圧ＶＯＵＴがその目標値に維持されるが、出力電流ＩＯＵＴが制限電流値ＩＯＣＰに達すると、電流制限が掛かるので、出力電圧ＶＯＵＴがその目標値から低下していく。

【0026】

このように、リニア電源１は、出力短絡などの異常状態であっても、これを集積化した電源ＩＣが破壊することの無いように、過電流保護回路１００を備えている。もちろん、リニア電源１に限らず、一般的な電源ＩＣ（ＬＤＯレギュレータだけでなくＤＣ／ＤＣコンバータなども含む）は、上記と同様に理由から、過電流保護回路を備えることが多い。

【0027】

＜比較例の問題点＞
図３及び図４は、それぞれ、比較例における制限電流値ＩＯＣＰの温度特性（平坦な温度特性を持つ第１パターン、及び、負の温度特性を持つ第２パターン）を示す図である。なお、図中の破線は、制限電流値ＩＯＣＰのばらつきΔＩＯＣＰを示している。

【0028】

例えば、図３で示したように、制限電流値ＩＯＣＰが平坦な温度特性を持つ場合（＝制限電流値ＩＯＣＰが温度依存性を持たない場合）には、電源ＩＣのチップ温度Ｔｊ（ジャンクション温度）が変動したとしても制限電流値ＩＯＣＰは変動しない（もちろん、制限電流値ＩＯＣＰの温度特性を完全に平坦化することは困難であるため、多少の変動は許容され得る）。

【0029】

一方、図４で示したように、制限電流値ＩＯＣＰが負の温度特性を持つ場合には、電源ＩＣのチップ温度Ｔｊが上昇するほど、制限電流値ＩＯＣＰが小さくなる。

【0030】

このように、過電流保護回路１００の制限電流値ＩＯＣＰは、一般に、使用温度範囲全域（低温域～常温域～高温域）に亘って、平坦な温度特性を持つタイプ（図３を参照）、若しくは、負の温度特性を持つタイプ（図４を参照）が多い。

【0031】

ところで、過電流保護回路１００が作動すると、出力トランジスタ１０のオン抵抗値を強制的に引き上げることにより、出力電流ＩＯＵＴが制限電流値ＩＯＣＰ以下に制限される。このとき、出力トランジスタ１０での消費電力（発熱）は、制限電流値ＩＯＣＰが大きいほど増大する。

【0032】

図５は、一般的な熱軽減グラフを示す図である。なお、横軸は周囲温度Ｔａを示しており、縦軸は電源ＩＣのパッケージ許容損失Ｐｄを示している。本図で示したように、パッケージ許容損失Ｐｄは、常温（２５℃）以上の温度領域において、周囲温度Ｔａの上昇と共に減少していく。

【0033】

そのため、電源ＩＣの破壊を防ぐためには、チップ温度Ｔｊが高くなるほど制限電流値ＩＯＣＰが小さくなるように、制限電流値ＩＯＣＰに負の温度特性を持たせておき、高温域における出力トランジスタ１０の消費電力（発熱）を抑えることが望ましい。

【0034】

ただし、使用温度範囲全域（低温域～常温域～高温域）に亘って、制限電流値ＩＯＣＰに負の温度特性を持たせた場合には、常温域や低温域での制限電流値ＩＯＣＰが大きくなってしまうので、リニア電源１を含むセットの設計が難しくなり得る。例えば、電源ＩＣの前段にヒューズを挿入する場合には、低温域での制限電流値ＩＯＣＰがヒューズの溶断電流値を超えないように考慮しなければならず、高温域における制限電流値ＩＯＣＰの安全マージンを取り過ぎることになってしまう。

【0035】

一方、制限電流値ＩＯＣＰに平坦な温度特性を持たせれば、セットの設計は容易となるが、実際には高温域での発熱が大きくなってしまうので、過電流保護回路１００に過熱保護回路を組み合わせるなどして、追加の安全対策を施す必要がなる。

【0036】

以下では、低温域から高温域まで適切な過電流保護を行うことにより、電源ＩＣのパッケージ許容損失に対応することのできる新規な実施形態について提案する。

【0037】

＜第１実施形態＞
図６は、リニア電源の第１実施形態を示す図である。本実施形態のリニア電源１において、過電流保護回路１００は、チップ温度Ｔｊに応じて制限電流値ＩＯＣＰの温度特性を適切に切り替える機能を備えている。

【0038】

図７は、第１実施形態における制限電流値ＩＯＣＰの温度特性を示す図である。本図で示すように、過電流保護回路１００は、チップ温度Ｔｊが閾値Ｔｘよりも低いときには、制限電流値ＩＯＣＰに平坦な温度特性を持たせ、チップ温度Ｔｊが閾値Ｔｘよりも高いときには、制限電流値ＩＯＣＰに負の温度特性を持たせる。閾値Ｔｘは、固定値であってもよいし可変値であってもよい。

【0039】

このように、Ｔｊ＜Ｔｘ（例えば、低温域～常温域）では、チップ温度Ｔｊに依存せず制限電流値ＩＯＣＰの変動を小さく抑える一方、Ｔｊ＞Ｔｘ（例えば、常温域～高温域）では、チップ温度Ｔｊが上昇するほど制限電流値ＩＯＣＰを引き下げることにより、高温域における電源ＩＣの破壊を防ぐとともに、低温域における出力電流ＩＯＵＴの流れ過ぎ防止や制限電流値ＩＯＣＰのばらつき抑制を図ることが可能となる。

【0040】

＜第２実施形態＞
図８は、リニア電源の第２実施形態を示す図である。本実施形態のリニア電源１において、過電流保護回路１００は、電流検出部１１０と、アンプ（またはコンパレータ）１２０と、を含む。

【0041】

電流検出部１１０は、出力トランジスタ１０に流れる出力電流ＩＯＵＴを検出して、平坦な温度特性を持つ検出信号ＶＳを生成する。なお、電流検出部１１０は、出力トランジスタ１０の上流側に設けてもよいし下流側に設けてもよい。

【0042】

アンプ（またはコンパレータ）１２０は、検出信号ＶＳの入力を受け付ける第１入力端（＋）、平坦な温度特性を持つ基準信号ＶＲＥＦ＿ＯＣＰ１の入力を受け付ける第２入力端（－）、及び、負の温度特性を持つ基準信号ＶＲＥＦ＿ＯＣＰ２の入力を受け付ける第３入力端（－）を備え、基準信号ＶＲＥＦ＿ＯＣＰ１及びＶＲＥＦ＿ＯＣＰ２の低い方と検出信号ＶＳとの差分または比較結果に応じて過電流保護信号Ｓｏｃｐを生成する。

【0043】

このように、単一のアンプ（またはコンパレータ）１２０を用いて、検出信号ＶＳと基準信号ＶＲＥＦ＿ＯＣＰ１及びＶＲＥＦ＿ＯＣＰ２との差分または比較を行う構成であれば、回路面積的に有利である。

【0044】

図９は、第２実施形態における基準信号ＶＲＥＦ＿ＯＣＰ１及びＶＲＥＦ＿ＯＣＰ２の温度特性（上段）と、制限電流値ＩＯＣＰの温度特性（下段）を示す図である。

【0045】

本図で示すように、チップ温度Ｔｊが閾値Ｔｘよりも低いときには、ＶＲＥＦ＿ＯＣＰ１＜ＶＲＥＦ＿ＯＣＰ２となる。従って、アンプ（またはコンパレータ）１２０では、基準信号ＶＲＥＦ＿ＯＣＰ１と検出信号ＶＳとの差分または比較結果に応じて過電流保護信号Ｓｏｃｐが生成される。その結果、制限電流値ＩＯＣＰが平坦な温度特性を持つので、チップ温度Ｔｊに依存せず制限電流値ＩＯＣＰの変動が小さく抑えられる。

【0046】

一方、チップ温度Ｔｊが閾値Ｔｘよりも高いときには、ＶＲＥＦ＿ＯＣＰ１＞ＶＲＥＦ＿ＯＣＰ２となる。従って、アンプ（またはコンパレータ）１２０では、基準信号ＶＲＥＦ＿ＯＣＰ２と検出信号ＶＳとの差分または比較結果に応じて過電流保護信号Ｓｏｃｐが生成される。その結果、制限電流値ＩＯＣＰが負の温度特性を持つので、チップ温度Ｔｊが上昇するほど制限電流値ＩＯＣＰが引き下げられる。

【0047】

このように、検出信号ＶＳと対比される基準信号として、それぞれ温度特性の異なる２種類の基準信号ＶＲＥＦ＿ＯＣＰ１及びＶＲＥＦ＿ＯＣＰ２を用意することにより、チップ温度Ｔｊが閾値Ｔｘよりも低いときには、制限電流値ＩＯＣＰに平坦な温度特性を持たせ、チップ温度Ｔｊが閾値Ｔｘよりも高いときには、制限電流値ＩＯＣＰに負の温度特性を持たせることが可能となる。

【0048】

また、基準信号ＶＲＥＦ＿ＯＣＰ１の信号値や基準信号ＶＲＥＦ＿ＯＣＰ２の傾きを調整することにより、閾値Ｔｘを任意に設定することが可能である。

【0049】

＜第３実施形態＞
図１０は、リニア電源の第３実施形態を示す図である。本実施形態のリニア電源１において、過電流保護回路１００は、先出の電流検出部１１０と、アンプ（またはコンパレータ）１２１及び１２２と、を含む。

【0050】

アンプ（またはコンパレータ）１２１は、反転入力端（－）に入力される平坦な温度特性を持つ基準信号ＶＲＥＦ＿ＯＣＰ１と非反転入力端（＋）に入力される検出信号ＶＳとの差分または比較結果に応じて過電流保護信号Ｓｏｃｐ１を生成する。

【0051】

アンプ（またはコンパレータ）１２２は、反転入力端（－）に入力される負の温度特性を持つ基準信号ＶＲＥＦ＿ＯＣＰ２と非反転入力端（＋）に入力される検出信号ＶＳとの差分または比較結果に応じて過電流保護信号Ｓｏｃｐ２を生成する。

【0052】

このように、２系統のアンプ（またはコンパレータ）１２１及び１２２を用いて、検出信号ＶＳと基準信号ＶＲＥＦ＿ＯＣＰ１及びＶＲＥＦ＿ＯＣＰ２との差分または比較を行う構成であれば、第２実施形態（図８）と比べて、過電流保護回路１００の回路設計における自由度や任意性を高めることができる。

【0053】

例えば、低温域で動作するアンプ（またはコンパレータ）１２１は、高応答性よりも省電力性が要求されるので、高温域で動作するアンプ（またはコンパレータ）１２２よりも消費電流が小さくなるように設計することが望ましい。

【0054】

逆に、高温域で動作するアンプ（またはコンパレータ）１２２は、省電力性よりも高応答性が要求されるので、低温域で動作するアンプ（またはコンパレータ）１２１よりも応答性が高くなるように設計することが望ましい。

【0055】

＜第４実施形態＞
図１１は、リニア電源の第４実施形態を示す図である。本実施形態のリニア電源１において、過電流保護回路１００は、電流検出部１１１及び１１２とアンプ（コンパレータ）１２３と、を含む。

【0056】

電流検出部１１１は、出力トランジスタ１０に流れる出力電流ＩＯＵＴを検出して、平坦な温度特性を持つ検出信号ＶＳ１を生成する。なお、電流検出部１１１は、出力トランジスタ１０の上流側に設けてもよいし下流側に設けてもよい。

【0057】

電流検出部１１２は、出力トランジスタ１０に流れる出力電流ＩＯＵＴを検出して、正の温度特性を持つ検出信号ＶＳ２を生成する。なお、電流検出部１１２は、出力トランジスタ１０の上流側に設けてもよいし下流側に設けてもよい。

【0058】

アンプ（またはコンパレータ）１２３は、検出信号ＶＳ１の入力を受け付ける第１入力端（＋）、検出信号ＶＳ２の入力を受け付ける第２入力端（＋）、及び、平坦な温度特性を持つ基準信号ＶＲＥＦ＿ＯＣＰの入力を受け付ける第３入力端（－）を備え、検出信号ＶＳ１及びＶＳ２の高い方と基準信号ＶＲＥＦ＿ＯＣＰとの差分または比較結果に応じて過電流保護信号Ｓｏｃｐを生成する。

【0059】

図１２は、第４実施形態における検出信号ＶＳ１及びＶＳ２の温度特性（上段）、基準信号ＶＲＥＦ＿ＯＣＰの温度特性（中段）、並びに、制限電流値ＩＯＣＰの温度特性（下段）を示す図である。

【0060】

本図で示すように、チップ温度Ｔｊが閾値Ｔｘよりも低いときには、ＶＳ１＞ＶＳ２となる。従って、アンプ（またはコンパレータ）１２３では、基準信号ＶＲＥＦ＿ＯＣＰと検出信号ＶＳ１との差分または比較結果に応じて過電流保護信号Ｓｏｃｐが生成される。その結果、制限電流値ＩＯＣＰが平坦な温度特性を持つので、チップ温度Ｔｊに依存せず制限電流値ＩＯＣＰの変動が小さく抑えられる。

【0061】

一方、チップ温度Ｔｊが閾値Ｔｘよりも高いときにはＶＳ１＜ＶＳ２となる。従って、アンプ（またはコンパレータ）１２３では、基準信号ＶＲＥＦ＿ＯＣＰと検出信号ＶＳ２との差分または比較結果に応じて過電流保護信号Ｓｏｃｐが生成される。その結果、制限電流値ＩＯＣＰが負の温度特性を持つので、チップ温度Ｔｊが上昇するほど制限電流値ＩＯＣＰが引き下げられる。

【0062】

このように、基準信号ＶＲＥＦ＿ＯＣＰと対比される検出信号として、それぞれ温度特性の異なる２種類の検出信号ＶＳ１及びＶＳ２を用意することにより、チップ温度Ｔｊが閾値Ｔｘよりも低いときには、制限電流値ＩＯＣＰに平坦な温度特性を持たせ、チップ温度Ｔｊが閾値Ｔｘよりも高いときには、制限電流値ＩＯＣＰに負の温度特性を持たせることが可能となる。

【0063】

また、検出信号ＶＳ１の信号値や検出信号ＶＳ２の傾きを調整することにより、閾値Ｔｘを任意に設定することが可能である。

【0064】

＜第５実施形態＞
図１３は、リニア電源の第５実施形態を示す図である。本実施形態のリニア電源１において、過電流保護回路１００は、先出の電流検出部１１１及び１１２と、アンプ（またはコンパレータ）１２４及び１２５と、を含む。

【0065】

アンプ（またはコンパレータ）１２４は、反転入力端（－）に入力される平坦な温度特性を持つ基準信号ＶＲＥＦ＿ＯＣＰと非反転入力端（＋）に入力される検出信号ＶＳ１との差分または比較結果に応じて過電流保護信号Ｓｏｃｐ１を生成する。

【0066】

アンプ（またはコンパレータ）１２５は、反転入力端（－）に入力される基準信号ＶＲＥＦ＿ＯＣＰと非反転入力端（＋）に入力される検出信号ＶＳ２との差分または比較結果に応じて過電流保護信号Ｓｏｃｐ２を生成する。

【0067】

このように、２系統のアンプ（またはコンパレータ）１２４及び１２５を用いて、検出信号ＶＳ１及びＶＳ２と基準信号ＶＲＥＦ＿ＯＣＰ１との差分または比較を行う構成であれば、第４実施形態（図１１）と比べて、過電流保護回路１００の回路設計における自由度や任意性を高めることができる。この作用・効果については、先出の第３実施形態（図１０）と同様であるので、重複した説明を割愛する。

【0068】

＜第６実施形態＞
図１４は、第６実施形態における制限電流値ＩＯＣＰの温度特性を示す図である。本実施形態において、過電流保護回路１００は、チップ温度Ｔｊが閾値Ｔｘよりも低いときには、制限電流値ＩＯＣＰを平坦な温度特性を持つ制限電流値ＩＯＣＰ１とし、チップ温度Ｔｊが閾値Ｔｘよりも高いときには、制限電流値ＩＯＣＰを平坦な温度特性を持ちかつ制限電流値ＩＯＣＰ１よりも低い制限電流値ＩＯＣＰ２とする。

【0069】

このように、制限電流値ＩＯＣＰをチップ温度Ｔｊに応じて切り替える構成としても、第１～第５実施形態それぞれと同じく、高温域における電源ＩＣの破壊を防ぐとともに、低温域における出力電流ＩＯＵＴの流れ過ぎ防止や制限電流値ＩＯＣＰのばらつき抑制を図ることが可能となる。ただし、制限電流値ＩＯＣＰの切替点近傍（Ｔｊ≒Ｔｘ）では、過電流保護回路１００の不安定動作（過電流保護動作の発振など）を生じやすい点に留意する必要がある。

【0070】

＜第７実施形態＞
図１５は、リニア電源の第７実施形態を示す図である。本実施形態のリニア電源において、過電流保護回路１００は、先出の第２実施形態（図８）を具体化したものであり、電流検出部１１０及びアンプ（またはコンパレータ）１２０に加えて、基準信号生成部１３１及び１３２と、ＰＭＯＳＦＥＴ１４０を含む。

【0071】

電流検出部１１０は、センストランジスタＭｓ（例えばＰＭＯＳＦＥＴ）とセンス抵抗Ｒｓとを含む。センストランジスタＭｓのソース及びゲートは、それぞれ、出力トランジスタ１０のソース及びゲートに接続されている。センストランジスタＭｓのドレインは、センス抵抗Ｒｓの第１端に接続されており、相互間の接続ノードから検出信号ＶＳが出力される。なお、出力トランジスタ１０とセンストランジスタＭｓとのサイズ比は、α：１（例えばα＝１００００）である。従って、センストランジスタＭｓには、出力電流ＩＯＵＴに応じたミラー電流Ｉｍ（＝ＩＯＵＴ／α）が流れる。そして、ミラー電流Ｉｍをセンス抵抗Ｒｓに流して電流／電圧変換することにより、検出信号ＶＳ（＝Ｉｍ×Ｒｓ）が生成される。

【0072】

基準信号生成部１３１は、チップ温度Ｔｊによる変動が小さい電圧（例えばバンドギャップ電圧）を用いて、平坦な温度特性を持つ基準信号ＶＲＥＦ＿ＯＣＰ１を生成する。

【0073】

基準信号生成部１３２は、入力電圧ＶＩＮの印加端と接地端との間に直列接続された電流源ＣＳとダイオードＤを含み、負の温度特性を持つダイオードＤの順方向降下電圧Ｖｆを基準信号ＶＲＥＦ＿ＯＣＰ２として出力する。なお、電流源ＣＳで生成される定電流を調整したり、基準信号生成部１３２の後段にバッファや抵抗ラダーを挿入したりすることで、基準信号ＶＲＥＦ＿ＯＣＰ２の傾きやオフセットを任意に設定することができる。

【0074】

ＰＭＯＳＦＥＴ１４０のソースは、入力電圧ＶＩＮの印加端に接続されている。ＰＭＯＳＦＥＴ１４０のドレインは、ゲート信号Ｇ１０の印加端（＝アンプ３０の出力端）に接続されている。ＰＭＯＳＦＥＴ１４０のゲートは、過電流保護信号Ｓｏｃｐの印加端（＝アンプ（またはコンパレータ）１２０の出力端）に接続されている。

【0075】

出力電流ＩＯＵＴが増大して、ＶＳ＞ＶＲＥＦ＿ＯＣＰ１（若しくはＶＲＥＦ＿ＯＣＰ２）になると、過電流保護信号Ｓｏｃｐが低下してＰＭＯＳＦＥＴ１４０のオン抵抗値が小さくなる。その結果、ゲート信号Ｇ１０がプルアップされて出力トランジスタ１０のオン抵抗値が強制的に引き上げられるので、ＩＯＵＴ≦ＩＯＣＰ１（若しくはＩＯＣＰ２）となるように過電流保護が掛かる。

【0076】

＜第８実施形態＞
図１６は、リニア電源の第８実施形態を示す図である。本実施形態のリニア電源において、過電流保護回路１００は、先出の第３実施形態（図１０）を具体化したものであり、電流検出部１１０及びアンプ（またはコンパレータ）１２１及び１２２に加えて、基準信号生成部１３１及び１３２と、ＰＭＯＳＦＥＴ１４１及び１４２を含む。

【0077】

なお、本図では、単一の電流検出部１１０がアンプ（またはコンパレータ）１２１及び１２２双方に共有されているが、電流検出部１１０を２つ用意してアンプ（またはコンパレータ）１２１及び１２２毎に設置しても構わない。

【0078】

ＰＭＯＳＦＥＴ１４１及び１４２それぞれのソースは、入力電圧ＶＩＮの印加端に接続されている。ＰＭＯＳＦＥＴ１４１及び１４２それぞれのドレインは、ゲート信号Ｇ１０の印加端（＝アンプ３０の出力端）に接続されている。ＰＭＯＳＦＥＴ１４１及び１４２それぞれのゲートは、過電流保護信号Ｓｏｃｐ１及びＳｏｃｐ２それぞれの印加端（＝アンプ（またはコンパレータ）１２１及び１２２それぞれの出力端）に接続されている。

【0079】

ＶＲＥＦ＿ＯＣＰ１＜ＶＲＥＦ＿ＯＣＰ２である場合、出力電流ＩＯＵＴが増大して、ＶＳ＞ＶＲＥＦ＿ＯＣＰ１になると、過電流保護信号Ｓｏｃｐ１が低下してＰＭＯＳＦＥＴ１４１のオン抵抗値が小さくなる。その結果、ゲート信号Ｇ１０がプルアップされて出力トランジスタ１０のオン抵抗値が強制的に引き上げられるので、ＩＯＵＴ≦ＩＯＣＰ１となるように過電流保護が掛かる。

【0080】

また、ＶＲＥＦ＿ＯＣＰ２＜ＶＲＥＦ＿ＯＣＰ１である場合、出力電流ＩＯＵＴが増大して、ＶＳ＞ＶＲＥＦ＿ＯＣＰ２になると、過電流保護信号Ｓｏｃｐ２が低下してＰＭＯＳＦＥＴ１４２のオン抵抗値が小さくなる。その結果、ゲート信号Ｇ１０がプルアップされて出力トランジスタ１０のオン抵抗値が強制的に引き上げられるので、ＩＯＵＴ≦ＩＯＣＰ２となるように過電流保護が掛かる。

【0081】

＜その他の変形例＞
なお、上記の実施形態では、一貫してリニア電源への適用例を挙げたが、過電流保護回路の適用対象はこれに限定されるものではなく、他形式の電源（スイッチング電源など）やスイッチ回路など、過電流保護機能を必要とする全ての回路に幅広く適用することが可能であることは言うまでもない。

【0082】

このように、本明細書中に開示されている種々の技術的特徴は、上記実施形態のほか、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、全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り、本発明の技術的範囲は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。

【産業上の利用可能性】

【0083】

本明細書中に開示されている発明は、車両関連機器、船舶関連機器、事務機器、ポータブル機器、ないしは、スマートフォンなどに利用することが可能である。

【符号の説明】

【0084】

１ リニア電源
２ 負荷
１０ 出力トランジスタ（ＰＭＯＳＦＥＴ）
２０ 分圧部
２１、２２ 抵抗
３０ アンプ
１００ 過電流保護回路
１１０、１１１、１１２ 電流検出部
１２０、１２１、１２２、１２３、１２４、１２５ アンプ（コンパレータ）
１３１、１３２ 基準信号生成部
１４０、１４１、１４２ ＰＭＯＳＦＥＴ
ＣＳ 電流源
Ｄ ダイオード
Ｍｓ センストランジスタ（ＰＭＯＳＦＥＴ）
Ｒｓ センス抵抗

【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】