特許 7552471 ラッチ回路及び給電制御装置

(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】2024-09-09

(45)【発行日】2024-09-18

(54)【発明の名称】ラッチ回路及び給電制御装置

(51)【国際特許分類】

   H03K 3/286 20060101AFI20240910BHJP

   H03K 17/687 20060101ALN20240910BHJP

【ＦＩ】

H03K3/286 H

H03K17/687 A

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021052040

(22)【出願日】2021-03-25

(65)【公開番号】P2022149753

(43)【公開日】2022-10-07

【審査請求日】2023-07-25

(73)【特許権者】

【識別番号】395011665

【氏名又は名称】株式会社オートネットワーク技術研究所

(73)【特許権者】

【識別番号】000183406

【氏名又は名称】住友電装株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114557

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 英仁

(74)【代理人】

【識別番号】100078868

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 登夫

(72)【発明者】

【氏名】澤田 凌兵

(72)【発明者】

【氏名】伊奈 征哉

(72)【発明者】

【氏名】小田 康太

【審査官】柳下 勝幸

(56)【参考文献】

【文献】実開平３－９０１３１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平５－１２９８９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１８８７７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１－２２０５１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－３３００３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５１－６５５４１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０３Ｋ ３／２８６

Ｈ０３Ｋ １７／６８７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定条件が満たされた場合に出力電圧を所定値に固定するラッチ回路であって、
電流が入力される入力端、電流が出力される出力端及び制御端を有し、前記入力端及び制御端間の電圧が電圧閾値以上の電圧に上昇した場合にオフからオンに切替わる第１スイッチと、
前記入力端及び制御端間に接続される第１抵抗と、
前記制御端に一端が接続される第２抵抗と、
前記第１抵抗及び第２抵抗の順に流れた抵抗電流が入力される第２の入力端を有し、前記第１スイッチがオンに切替わった場合にオンに切替わる第２スイッチと、
前記抵抗電流が入力される第３スイッチと
を備え、
前記第２スイッチ又は第３スイッチがオンである場合に前記第１抵抗の両端間の電圧は前記電圧閾値以上であり、
前記第１スイッチの前記入力端に電圧が入力され、
前記第２スイッチの前記第２の入力端から電圧が出力される
ラッチ回路。

【請求項2】

第３抵抗及び第４抵抗を備え、
前記第２スイッチは、電流が出力される第２の出力端及び第２の制御端を更に有し、
前記第２スイッチは、前記第２の出力端及び第２の制御端間の電圧が第２の電圧閾値以上の電圧に上昇した場合にオフからオンに切替わり、
前記第３抵抗は、前記第１スイッチの前記出力端及び前記第２スイッチの前記第２の制御端間に接続され、
前記第４抵抗は、前記第２スイッチの前記第２の制御端及び第２の出力端間に接続され、
電流は、前記第１スイッチ、第３抵抗及び第４抵抗の順に流れる
請求項１に記載のラッチ回路。

【請求項3】

給電スイッチを介した給電を制御する給電制御装置であって、
電圧を出力し、出力電圧を調整する電圧調整部と、
所定条件が満たされるまで前記電圧調整部の出力電圧に応じた電圧を出力し、前記所定条件が満たされた場合に出力電圧を所定値に固定するラッチ回路と、
前記ラッチ回路の出力電圧に応じて前記給電スイッチをオン又はオフに切替える切替え回路と
を備え、
前記ラッチ回路は、
電流が入力される入力端、電流が出力される出力端及び制御端を有し、前記入力端及び制御端間の電圧が電圧閾値以上の電圧に上昇した場合にオフからオンに切替わる第１スイッチと、
前記入力端及び制御端間に接続される第１抵抗と、
前記制御端に一端が接続される第２抵抗と、
前記第１抵抗及び第２抵抗の順に流れた抵抗電流が入力される第２の入力端を有し、前記第１スイッチがオンに切替わった場合にオンに切替わる第２スイッチと、
前記抵抗電流が入力される第３スイッチと
を有し、
前記第２スイッチ又は第３スイッチがオンである場合に前記第１抵抗の両端間の電圧が上昇し、
前記電圧調整部の出力電圧は、前記第１スイッチの前記入力端に入力され、
前記第２スイッチの前記第２の入力端から電圧が前記切替え回路に出力される
給電制御装置。

【請求項4】

前記ラッチ回路は、前記第３スイッチをオン又はオフに切替える第２の切替え回路を有し、
前記第２の切替え回路は、前記給電スイッチを介して流れる電流の電流経路に配置された電線の電線温度と、前記電線周辺の環境温度との温度差が所定温度差以上の値に上昇した場合に、前記第３スイッチをオンに切替え、
前記所定値は、前記給電スイッチのオフへの切替えを指示する電圧である
請求項３に記載の給電制御装置。

【請求項5】

前記第３スイッチをオン又はオフに切替える第２の切替え回路と、
前記給電スイッチを介して流れる電流が大きい程、大きい電流を出力する電流出力回路と、
前記給電スイッチを介して流れる電流の電流経路に配置された電線の電線温度と、前記電線周辺の環境温度との温度差が大きい程、高い電圧を出力する温度差回路と
を備え、
前記温度差回路の出力電圧は、前記電流出力回路の出力電流に基づいて生成され、
前記第２の切替え回路は、前記温度差回路の出力電圧が所定電圧以上の電圧に上昇した場合に、前記第３スイッチをオンに切替え、
前記所定値は、前記給電スイッチのオフへの切替えを指示する電圧である
請求項３に記載の給電制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示はラッチ回路及び給電制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、出力電圧を固定する車両用のラッチ回路が開示されている。ハイレベル電圧又はローレベル電圧がラッチ回路に入力されている。ラッチ回路は、通常、ローレベル電圧を出力している。ラッチ回路に入力されている電圧がローレベル電圧からハイレベル電圧に切替わった場合、ラッチ回路は出力電圧をローレベル電圧からハイレベル電圧に切替える。その後、ラッチ回路は、入力電圧に無関係に出力電圧をハイレベル電圧に固定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００２－２９０２２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１では、一又は複数のスイッチを用いた具体的なラッチ回路の構成が開示されていない。車両に搭載し易い小型のラッチ回路を実現するためには、ラッチ回路に含まれるスイッチの数は少ないことが好ましい。

【0005】

本開示は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、出力電圧を所定値に固定するために必要なスイッチの数が少ないラッチ回路及び給電制御装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様に係るラッチ回路は、所定条件が満たされた場合に出力電圧を所定値に固定するラッチ回路であって、電流が入力される入力端、電流が出力される出力端及び制御端を有し、前記入力端及び制御端間の電圧が電圧閾値以上の電圧に上昇した場合にオフからオンに切替わる第１スイッチと、前記入力端及び制御端間に接続される第１抵抗と、前記制御端に一端が接続される第２抵抗と、前記第１抵抗及び第２抵抗の順に流れた抵抗電流が入力される第２の入力端を有し、前記第１スイッチがオンに切替わった場合にオンに切替わる第２スイッチと、前記抵抗電流が入力される第３スイッチとを備え、前記第２スイッチ又は第３スイッチがオンである場合に前記第１抵抗の両端間の電圧は前記電圧閾値以上であり、前記第１スイッチの前記入力端に電圧が入力され、前記第２スイッチの前記第２の入力端から電圧が出力される。

【0007】

本開示の一態様に係る給電制御装置は、給電スイッチを介した給電を制御する給電制御装置であって、電圧を出力し、出力電圧を調整する電圧調整部と、所定条件が満たされるまで前記電圧調整部の出力電圧に応じた電圧を出力し、前記所定条件が満たされた場合に出力電圧を所定値に固定するラッチ回路と、前記ラッチ回路の出力電圧に応じて前記給電スイッチをオン又はオフに切替える切替え回路とを備え、前記ラッチ回路は、電流が入力される入力端、電流が出力される出力端及び制御端を有し、前記入力端及び制御端間の電圧が電圧閾値以上の電圧に上昇した場合にオフからオンに切替わる第１スイッチと、前記入力端及び制御端間に接続される第１抵抗と、前記制御端に一端が接続される第２抵抗と、前記第１抵抗及び第２抵抗の順に流れた抵抗電流が入力される第２の入力端を有し、前記第１スイッチがオンに切替わった場合にオンに切替わる第２スイッチと、前記抵抗電流が入力される第３スイッチとを有し、前記第２スイッチ又は第３スイッチがオンである場合に前記第１抵抗の両端間の電圧が上昇し、前記電圧調整部の出力電圧は、前記第１スイッチの前記入力端に入力され、前記第２スイッチの前記第２の入力端から電圧が前記切替え回路に出力される。

【発明の効果】

【0008】

上記の態様によれば、出力電圧を所定値に固定するために必要なスイッチの数が少ない。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態１における電源システムの要部構成を示すブロック図である。

【図2】給電制御装置が有する複数の構成部の配置の説明図である。

【図3】ラッチ回路の回路図である。

【図4】ラッチ回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。

【図5】マイコンが出力電圧を一定電圧に切替えた場合における電流の通流の説明図である。

【図6】比較器スイッチがオンである場合における電流の通流の説明図である。

【図7】比較器スイッチがオンからオフに切替わった場合における電流の通流の説明図である。

【図8】実施形態２における電源システムの要部構成を示すブロック図である。

【図9】温度差回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。

【図10】ラッチ回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。

【図11】電線の熱回路図である。

【図12】温度差回路の回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列挙して説明する。以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。

【0011】

（１）本開示の一態様に係るラッチ回路は、所定条件が満たされた場合に出力電圧を所定値に固定するラッチ回路であって、電流が入力される入力端、電流が出力される出力端及び制御端を有し、前記入力端及び制御端間の電圧が電圧閾値以上の電圧に上昇した場合にオフからオンに切替わる第１スイッチと、前記入力端及び制御端間に接続される第１抵抗と、前記制御端に一端が接続される第２抵抗と、前記第１抵抗及び第２抵抗の順に流れた抵抗電流が入力される第２の入力端を有し、前記第１スイッチがオンに切替わった場合にオンに切替わる第２スイッチと、前記抵抗電流が入力される第３スイッチとを備え、前記第２スイッチ又は第３スイッチがオンである場合に前記第１抵抗の両端間の電圧は前記電圧閾値以上であり、前記第１スイッチの前記入力端に電圧が入力され、前記第２スイッチの前記第２の入力端から電圧が出力される。

【0012】

上記の態様にあっては、第１スイッチ、第２スイッチ及び第３スイッチがオフである場合、第１スイッチの入力端に入力された電圧が、第１抵抗及び第２抵抗を介して出力される。電流が出力される第２スイッチの一端を第２の出力端と記載する。第２の出力端の電位が基準電位である第１スイッチの入力端の電圧は一定値以上である状態で第３スイッチがオンに切替わったと仮定する。第３スイッチがオンである場合、第１抵抗の両端間の電圧は電圧閾値以上であり、第１スイッチはオンである。第１スイッチがオンに切替わった場合、第２スイッチがオンに切替わる。

【0013】

第１スイッチがオンである場合、第２スイッチはオンである。第２スイッチがオンである場合、第１スイッチはオンである。このため、第３スイッチがオンからオフに切替わった場合であっても、第２スイッチの第２の出力端の電位が基準電位である第１スイッチの入力端の電圧は一定値以上である限り、第２スイッチのオンは維持される。結果、出力電圧は所定値に固定される。所定値は、第２スイッチが有する第２の出力端の電圧である。出力電圧を所定値に固定するために必要なスイッチの数が３であり、少ない。

【0014】

（２）本開示の一態様に係るラッチ回路は、第３抵抗及び第４抵抗を備え、前記第２スイッチは、電流が出力される第２の出力端及び第２の制御端を更に有し、前記第２スイッチは、前記第２の出力端及び第２の制御端間の電圧が第２の電圧閾値以上の電圧に上昇した場合にオフからオンに切替わり、前記第３抵抗は、前記第１スイッチの前記出力端及び前記第２スイッチの前記第２の制御端間に接続され、前記第４抵抗は、前記第２スイッチの前記第２の制御端及び第２の出力端間に接続され、電流は、前記第１スイッチ、第３抵抗及び第４抵抗の順に流れる。

【0015】

上記の態様にあっては、第２スイッチの第２の出力端の電位が基準電位である第１スイッチの入力端の電圧は一定値以上である場合において、第１スイッチがオンであるとき、電流が第１スイッチ、第３抵抗及び第４抵抗の順に流れる。これにより、第４抵抗において電圧降下が生じる。第１スイッチがオンに切替わった場合、第２スイッチの第２の制御端及び第２の出力端間の電圧が第２の電圧閾値以上の電圧に上昇する。結果、第２スイッチがオンに切替わる。

【0016】

（３）本開示の一態様に係る給電制御装置は、給電スイッチを介した給電を制御する給電制御装置であって、電圧を出力し、出力電圧を調整する電圧調整部と、所定条件が満たされるまで前記電圧調整部の出力電圧に応じた電圧を出力し、前記所定条件が満たされた場合に出力電圧を所定値に固定するラッチ回路と、前記ラッチ回路の出力電圧に応じて前記給電スイッチをオン又はオフに切替える切替え回路とを備え、前記ラッチ回路は、電流が入力される入力端、電流が出力される出力端及び制御端を有し、前記入力端及び制御端間の電圧が電圧閾値以上の電圧に上昇した場合にオフからオンに切替わる第１スイッチと、前記入力端及び制御端間に接続される第１抵抗と、前記制御端に一端が接続される第２抵抗と、前記第１抵抗及び第２抵抗の順に流れた抵抗電流が入力される第２の入力端を有し、前記第１スイッチがオンに切替わった場合にオンに切替わる第２スイッチと、前記抵抗電流が入力される第３スイッチとを有し、前記第２スイッチ又は第３スイッチがオンである場合に前記第１抵抗の両端間の電圧が上昇し、前記電圧調整部の出力電圧は、前記第１スイッチの前記入力端に入力され、前記第２スイッチの前記第２の入力端から電圧が前記切替え回路に出力される。

【0017】

上記の態様にあっては、ラッチ回路は前述したように作用する。従って、第１スイッチ、第２スイッチ及び第３スイッチがオフである場合、電圧調整部の出力電圧が、ラッチ回路の第１抵抗及び第２抵抗を介して出力される。切替え回路は、電圧調整部の出力電圧に応じて給電スイッチをオン又はオフに切替える。第２スイッチの第２の出力端の電位が基準電位である第１スイッチの入力端の電圧は一定値以上である場合において、第３スイッチがオンに切替わったとき、ラッチ回路の出力電圧は所定値に固定される。結果、切替え回路は、給電スイッチの状態を、所定値に対応する状態に固定する。ラッチ回路の出力電圧を所定値に固定するために必要なスイッチの数が３であり、少ない。

【0018】

（４）本開示の一態様に係る給電制御装置は、前記ラッチ回路は、前記第３スイッチをオン又はオフに切替える第２の切替え回路を有し、前記第２の切替え回路は、前記給電スイッチを介して流れる電流の電流経路に配置された電線の電線温度と、前記電線周辺の環境温度との温度差が所定温度差以上の値に上昇した場合に、前記第３スイッチをオンに切替え、前記所定値は、前記給電スイッチのオフへの切替えを指示する電圧である。

【0019】

上記の態様にあっては、電線の温度差が所定温度差以上の値に上昇した場合、第３スイッチはオンに切替わり、ラッチ回路の出力電圧は所定値に固定される。結果、給電スイッチはオフに固定される。電線の電線温度が異常な温度に上昇することが防止される。

【0020】

（５）本開示の一態様に係る給電制御装置は、前記第３スイッチをオン又はオフに切替える第２の切替え回路と、前記給電スイッチを介して流れる電流が大きい程、大きい電流を出力する電流出力回路と、前記給電スイッチを介して流れる電流の電流経路に配置された電線の電線温度と、前記電線周辺の環境温度との温度差が大きい程、高い電圧を出力する温度差回路とを備え、前記温度差回路の出力電圧は、前記電流出力回路の出力電流に基づいて生成され、前記第２の切替え回路は、前記温度差回路の出力電圧が所定電圧以上の電圧に上昇した場合に、前記第３スイッチをオンに切替え、前記所定値は、前記給電スイッチのオフへの切替えを指示する電圧である。

【0021】

上記の態様にあっては、電線の温度差が所定温度差以上の値に上昇した場合、温度差回路の出力電圧は所定電圧以上の電圧に上昇する。従って、電線の温度差が所定温度差以上の値に上昇した場合、第３スイッチはオンに切替わり、ラッチ回路の出力電圧は所定値に固定される。結果、給電スイッチはオフに固定される。電線の電線温度が異常な温度に上昇することが防止される。

【0022】

［本開示の実施形態の詳細］
本開示の実施形態に係る電源システムの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【0023】

（実施形態１）
＜電源システムの構成＞
図１は、実施形態１における電源システム１の要部構成を示すブロック図である。電源システム１は車両Ｍに搭載されている。電源システム１は、直流電源１０、負荷１１及び給電制御装置１２を備える。直流電源１０は、例えばバッテリである。負荷１１は、電気機器である。負荷１１に電力が供給された場合、負荷１１は作動する。負荷１１への給電が停止した場合、負荷１１は動作を停止する。

【0024】

給電制御装置１２は給電スイッチ２０を有する。給電スイッチ２０は、Ｎチャネル型のＦＥＴである。ＦＥＴはField Effect Transistorの略語である。給電スイッチ２０がオンである場合、給電スイッチ２０において、ドレイン及びソース間の抵抗値が十分に小さい。結果、ドレイン及びソースを介して電流が流れることが可能である。給電スイッチ２０がオフである場合、給電スイッチ２０において、ドレイン及びソース間の抵抗値が十分に大きい。結果、ドレイン及びソースを介して電流が流れることはない。

【0025】

給電スイッチ２０のドレインは、直流電源１０の正極に接続されている。給電スイッチ２０のソースは、電線Ｗを介して負荷１１の一端に接続されている。直流電源１０の負極と、負荷１１の他端とは接地されている。接地は、例えば、車両Ｍのボディへの接続によって実現される。

【0026】

給電スイッチ２０がオフからオンに切替わった場合、直流電源１０の正極から、電流が給電スイッチ２０、電線Ｗ及び負荷１１の順に流れ、負荷１１に電力が供給される。これにより、負荷１１は作動する。給電スイッチ２０がオンからオフに切替わった場合、直流電源１０から負荷１１への給電が停止し、負荷１１は動作を停止する。給電制御装置１２は、給電スイッチ２０をオン又はオフに切替えることによって、給電スイッチ２０を介した直流電源１０から負荷１１への給電を制御する。

【0027】

＜給電制御装置１２の構成＞
給電制御装置１２は、給電スイッチ２０に加えて、駆動回路２１、ラッチ回路２２、装置抵抗２３、温度検出回路２４及びマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）２５を備える。駆動回路２１は、電圧の出力端及び入力端を有する。給電スイッチ２０のゲートは、駆動回路２１の出力端に接続されている。駆動回路２１の入力端は、ラッチ回路２２と、装置抵抗２３の一端とに接続されている。装置抵抗２３の他端は接地されている。ラッチ回路２２は、更に、温度検出回路２４及びマイコン２５に各別に接続されている。

【0028】

図２は、給電制御装置１２が有する複数の構成部の配置の説明図である。給電制御装置１２は、更に、スイッチ基板Ｂｓ及び制御基板Ｂｃを有する。スイッチ基板Ｂｓには、給電スイッチ２０、駆動回路２１、ラッチ回路２２、装置抵抗２３及び温度検出回路２４が配置されている。回路の配置は、回路を構成する一又は複数の回路素子の配置を意味する。制御基板Ｂｃには、マイコン２５が配置されている。マイコン２５は、例えば集積回路素子である。マイコン２５は、ケーブルＦを介してラッチ回路２２に接続されている。

【0029】

図１に示すように、温度検出回路２４は、サーミスタ３０及び検出抵抗３１を有する。サーミスタ３０のタイプはＮＴＣ（Negative Temperature Coefficient）である。このため、サーミスタ３０の温度が高い程、サーミスタ３０の抵抗値は小さい。サーミスタ３０の一端は、検出抵抗３１の一端に接続されている。サーミスタ３０の他端には、一定電圧Ｖｃが印加されている。一定電圧Ｖｃは、接地電位が基準電位である電圧である。検出抵抗３１の他端は接地されている。サーミスタ３０及び検出抵抗３１間の接続ノードはラッチ回路２２に接続されている。

【0030】

一定電圧Ｖｃは、例えば、図示しないレギュレータによって生成される。レギュレータは、直流電源１０の出力電圧を降圧することによって、一定電圧Ｖｃを生成する。直流電源１０の出力電圧は、例えば、８Ｖから１２Ｖまでの範囲内で変動する電圧である。一定電圧Ｖｃは、例えば５Ｖである。レギュレータは、降圧幅を調整することによって、一定電圧Ｖｃを常時生成する。

【0031】

サーミスタ３０及び検出抵抗３１は、一定電圧Ｖｃを分圧し、分圧した電圧を、温度検出回路２４の出力電圧として、ラッチ回路２２に出力する。温度検出回路２４の出力電圧は、サーミスタ３０及び検出抵抗３１の抵抗値の比率によって決まる。サーミスタ３０の抵抗値が小さい程、即ち、サーミスタ３０の温度が高い程、温度検出回路２４の出力電圧は高い。

【0032】

サーミスタ３０はスイッチ基板Ｂｓに配置されている。従って、スイッチ基板Ｂｓの温度が高い程、サーミスタ３０の温度は高い。サーミスタ３０の温度が高い程、温度検出回路２４の出力電圧は高い。従って、スイッチ基板Ｂｓの温度が高い程、温度検出回路２４の出力電圧は高い。
以上のように、温度検出回路２４は、スイッチ基板Ｂｓの温度を検出し、出力電圧を、検出した温度に応じた電圧に調整する。

【0033】

マイコン２５は、電圧をラッチ回路２２に出力する。マイコン２５は、出力電圧を、一定電圧Ｖｃ又はゼロＶに切替える。マイコン２５は、出力電圧を調整する電圧調整部として機能する。ラッチ回路２２は、温度検出回路２４の出力電圧が一定の基準電圧未満である場合、マイコン２５に出力電圧に応じた電圧を駆動回路２１に出力する。このとき、ラッチ回路２２の出力電圧は、マイコン２５の出力電圧が高い程、高い。ラッチ回路２２の出力電圧は装置抵抗２３の両端に印加される。基準電圧はゼロＶを超えている。

【0034】

駆動回路２１は、ラッチ回路２２の出力電圧が一定の出力閾値以上の電圧に上昇した場合、駆動回路２１は給電スイッチ２０をオフからオンに切替える。これにより、給電スイッチ２０及び電線Ｗを介して電流が流れ、負荷１１に電力が供給される。出力閾値はゼロＶを超えている。駆動回路２１は、ラッチ回路２２の出力電圧が出力閾値未満の電圧に低下した場合、駆動回路２１は給電スイッチ２０をオンからオフに切替える。これにより、給電スイッチ２０及び電線Ｗを介した負荷１１への給電が停止する。駆動回路２１は切替え回路として機能する。

【0035】

給電スイッチ２０について、ソースの電位が基準電位であるゲートの電圧が一定のスイッチ閾値以上である場合、給電スイッチ２０はオンである。給電スイッチ２０について、ソースの電位が基準電位であるゲートの電圧がスイッチ閾値未満である場合、給電スイッチ２０はオフである。スイッチ閾値はゼロＶを超えている。

【0036】

駆動回路２１は、給電スイッチ２０をオンに切替える場合、給電スイッチ２０において、接地電位が基準電位であるゲートの電圧を上昇させる。これにより、給電スイッチ２０において、ソースの電位が基準電位であるゲートの電圧がスイッチ閾値以上の電圧に上昇する。駆動回路２１は、給電スイッチ２０をオフに切替える場合、給電スイッチ２０において、接地電位が基準電位であるゲートの電圧を低下させる。これにより、給電スイッチ２０において、ソースの電位が基準電位であるゲートの電圧がスイッチ閾値未満の電圧に低下する。

【0037】

温度検出回路２４の出力電圧が基準電圧未満である場合において、マイコン２５の出力電圧が一定電圧Ｖｃであるとき、ラッチ回路２２の出力電圧は出力閾値以上である。従って、駆動回路２１は給電スイッチ２０をオンに維持する。同様の場合において、マイコン２５の出力電圧がゼロＶであるとき、ラッチ回路２２の出力電圧は、ゼロＶであり、出力閾値未満である。従って、駆動回路２１は給電スイッチ２０をオフに維持する。

【0038】

前述したように、給電スイッチ２０はオンである場合、給電スイッチ２０を介して電流が流れる。給電スイッチ２０を介して電流が流れた場合、給電スイッチ２０は発熱する。給電スイッチ２０に関して、単位時間当たりの発熱量が単位時間当たりの放熱量を超えている場合、給電スイッチ２０の温度が上昇する。給電スイッチ２０の温度が上昇した場合、スイッチ基板Ｂｓの温度が上昇する。スイッチ基板Ｂｓの温度が上昇した場合、温度検出回路２４の出力電圧は上昇する。

【0039】

給電スイッチ２０の発熱量は、給電スイッチ２０において消費される電力が上昇した場合、上昇する。従って、給電スイッチ２０において消費される電力は、給電スイッチ２０を介して流れる電流の２乗値と、オン状態の給電スイッチ２０の抵抗値との積によって表される。従って、給電スイッチ２０を介して流れる電流が大きい程、発熱量は大きい。

【0040】

マイコン２５の出力電圧が一定電圧Ｖｃである場合において、温度検出回路２４の出力電圧が基準電圧以上の電圧に上昇したとき、ラッチ回路２２は、出力電圧を強制的にゼロＶに低下させる。これにより、駆動回路２１は、給電スイッチ２０を強制的にオフに切替える。給電スイッチ２０がオフに切替わった場合、給電スイッチ２０の温度が低下する。給電スイッチ２０の温度が低下した場合、スイッチ基板Ｂｓの温度が低下する。スイッチ基板Ｂｓの温度が低下した場合、温度検出回路２４の出力電圧は低下する。

【0041】

ラッチ回路２２は、出力電圧を強制的にゼロＶに低下させた後においては、マイコン２５の出力電圧がゼロＶに切替わるまで、出力電圧をゼロＶ（所定値）に固定する。従って、駆動回路２１は、ラッチ回路２２が出力電圧を強制的にゼロＶに低下させてから、マイコン２５の出力電圧がゼロＶに切替わるまで、給電スイッチ２０をオフに維持する。前述したように、出力閾値はゼロＶを超えているので、ラッチ回路２２の出力電圧として、ゼロＶは、給電スイッチ２０のオフへの切替えを指示する電圧である。

【0042】

以上のように、給電制御装置１２では、スイッチ基板Ｂｓの温度が異常な温度に上昇することを防止する。スイッチ基板Ｂｓの温度が異常な温度に上昇した場合、スイッチ基板Ｂｓに配置されている回路素子が正常に作用しない可能性がある。

【0043】

なお、温度検出回路２４の構成は、スイッチ基板Ｂｓの温度が上昇した場合に出力電圧が上昇する構成であれば、問題はない。従って、温度検出回路２４の構成は、サーミスタ３０及び検出抵抗３１を用いる構成に限定されない。一例として、サーミスタ３０の代わりに検出抵抗を用い、検出抵抗３１の代わりに、ＰＴＣ(Positive Temperature Coefficient)のサーミスタを用いてもよい。ＰＴＣのサーミスタの抵抗値は、ＰＴＣのサーミスタの温度が高い程、大きい。

【0044】

＜ラッチ回路２２の構成＞
図３はラッチ回路２２の回路図である。ラッチ回路２２は、第１スイッチ４０、第２スイッチ４１、第１抵抗４２、第２抵抗４３、第３抵抗４４、第４抵抗４５、コンパレータ４６、第１分圧抵抗４７及び第２分圧抵抗４８を有する。第１スイッチ４０は、ＰＮＰ型のバイポーラトランジスタである。第２スイッチ４１はＮＰＮ型のバイポーラトランジスタである。コンパレータ４６はプラス端及びマイナス端を有する。第１スイッチ４０及び第２スイッチ４１それぞれは、コレクタ、エミッタ及びベースを有する。

【0045】

第１スイッチ４０のエミッタは、マイコン２５に接続されている。第１スイッチ４０のベース及びエミッタ間には、第１抵抗４２が接続されている。第１スイッチ４０のベースには、更に、第２抵抗４３の一端が接続されている。第２抵抗４３の他端は、第２スイッチ４１のコレクタに接続されている。第１スイッチ４０のコレクタ及び第２スイッチ４１のベース間に第３抵抗４４が接続されている。第２スイッチ４１のベース及びエミッタ間に第４抵抗が接続されている。第２スイッチ４１のエミッタは接地されている。第２スイッチ４１のコレクタは、駆動回路２１の入力端と、装置抵抗２３の一端とに接続されている。

【0046】

ラッチ回路２２では、マイコン２５の出力電圧は第１スイッチ４０のエミッタに入力される。ラッチ回路２２の出力電圧は、第２スイッチ４１のコレクタから駆動回路２１に出力される。

【0047】

コンパレータ４６は比較器スイッチ５０を有する。比較器スイッチ５０の一端は、第２スイッチ４１のコレクタに接続されている。比較器スイッチ５０の他端は接地されている。第１分圧抵抗４７の一端は、第２分圧抵抗４８の一端に接続されている。第１分圧抵抗４７の他端には、一定電圧Ｖｃが印加されている。第２分圧抵抗４８の他端は接地されている。第１分圧抵抗４７及び第２分圧抵抗４８間の接続ノードは、コンパレータ４６のプラス端に接続されている。コンパレータ４６のマイナス端は、温度検出回路２４に接続されている。

【0048】

電流がマイコン２５から第１抵抗４２及び第２抵抗４３の順に流れる場合において、第１スイッチ４０のエミッタ及びベース間の電圧が一定の電圧閾値以上の電圧に上昇したとき、第１スイッチ４０はオフからオンに切替わる。電圧閾値はゼロＶを超えている。第１スイッチ４０がオンである場合、第１スイッチ４０のエミッタ及びコレクタ間の抵抗値は十分に小さく、エミッタ及びコレクタを介して電流が流れることが可能である。

【0049】

同様の場合において、第１スイッチ４０のエミッタ及びベース間の電圧が電圧閾値未満の電圧に低下したとき、第１スイッチ４０はオンからオフに切替わる。第１スイッチ４０がオフである場合、第１スイッチ４０のエミッタ及びコレクタ間の抵抗値は十分に大きく、エミッタ及びコレクタを介して電流が流れることはない。

【0050】

電流がマイコン２５から、第１スイッチ４０、第３抵抗４４及び第４抵抗４５の順に流れる場合において、第２スイッチ４１のエミッタ及びベース間の電圧が一定の第２の電圧閾値以上の電圧に上昇したとき、第２スイッチ４１はオフからオンに切替わる。第２の電圧閾値はゼロＶを超えている。第２スイッチ４１がオンである場合、第２スイッチ４１のエミッタ及びコレクタ間の抵抗値は十分に小さく、コレクタ及びエミッタを介して電流が流れることが可能である。

【0051】

同様の場合において、第２スイッチ４１のエミッタ及びベース間の電圧が第２の電圧閾値未満の電圧に低下したとき、第２スイッチ４１はオンからオフに切替わる。第２スイッチ４１がオフである場合、第２スイッチ４１のエミッタ及びコレクタ間の抵抗値は十分に大きく、コレクタ及びエミッタを介して電流が流れることはない。

【0052】

第１分圧抵抗４７及び第２分圧抵抗４８は、一定電圧Ｖｃを分圧し、分圧した電圧を、基準電圧Ｖｒとしてコンパレータ４６のプラス端に出力する。基準電圧Ｖｒは、第１分圧抵抗４７及び第２分圧抵抗４８の抵抗値の比率によって決まる。第１分圧抵抗４７及び第２分圧抵抗４８の抵抗値は一定値であるため、基準電圧Ｖｒは一定値である。基準電圧Ｖｒは一定電圧Ｖｃ未満である。温度検出回路２４は、出力電圧をコンパレータ４６のマイナス端に出力している。

【0053】

コンパレータ４６は、温度検出回路２４の出力電圧が基準電圧Ｖｒ以上の電圧に上昇した場合、比較器スイッチ５０をオンに切替える。コンパレータ４６は、温度検出回路２４の出力電圧が基準電圧Ｖｒ未満の電圧に低下した場合、比較器スイッチ５０をオフに切替える。

【0054】

比較器スイッチ５０として、例えば、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタ又はＮチャネル型のＦＥＴが用いられる。比較器スイッチ５０として、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタが用いられた場合、比較器スイッチ５０のコレクタが第２スイッチ４１のコレクタに接続される。比較器スイッチ５０のエミッタは接地される。比較器スイッチ５０として、Ｎチャネル型のＦＥＴが用いられた場合、比較器スイッチ５０のドレインが第２スイッチ４１のコレクタに接続される。比較器スイッチ５０のソースは接地される。

【0055】

＜ラッチ回路２２の動作＞
図４は、ラッチ回路２２の動作を説明するためのタイミングチャートである。図４には、マイコン２５、ラッチ回路２２及び温度検出回路２４の出力電圧の推移が示されている。図４には、更に、第１スイッチ４０、第２スイッチ４１、給電スイッチ２０及び比較器スイッチ５０の状態の推移が示されている。状態として、オン又はオフが示されている。図４に示す７つの推移それぞれについて、横軸には、時間が示されている。Ｖｏは出力閾値を示す。Ｖｒは基準電圧を示す。

【0056】

マイコン２５の出力電圧がゼロＶである場合、第１抵抗４２を介して電流が流れることはない。このため、第１抵抗４２で電圧降下が生じることはない。結果、第１スイッチ４０のエミッタ及びベース間の電圧は、ゼロＶであり、電圧閾値未満である。第１スイッチ４０はオフである。第１スイッチ４０がオフである場合、第４抵抗４５を介して電流が流れることはない。このため、第４抵抗４５において電圧降下が生じることはない。結果、第２スイッチ４１のベース及びエミッタ間の電圧は、ゼロＶであり、第２の電圧閾値未満である。第２スイッチ４１もオフである。

【0057】

マイコン２５の出力電圧がゼロＶである場合、ラッチ回路２２の出力電圧は、ゼロＶであり、出力閾値Ｖｏ未満である。従って、駆動回路２１は給電スイッチ２０をオフに維持している。温度検出回路２４の出力電圧が基準電圧Ｖｒ未満である場合、コンパレータ４６は、比較器スイッチ５０をオフに維持している。

【0058】

第１スイッチ４０、第２スイッチ４１及び比較器スイッチ５０がオフである状態でマイコン２５が出力電圧をゼロＶから一定電圧Ｖｃに切替えた場合、電流は、マイコン２５から電流が流れる。

【0059】

図５は、マイコン２５が出力電圧を一定電圧Ｖｃに切替えた場合における電流の通流の説明図である。マイコン２５が出力電圧をゼロＶから一定電圧Ｖｃに切替えた場合、図５に示すように、電流は、マイコン２５から、第１抵抗４２、第２抵抗４３及び装置抵抗２３の順に流れる。このため、第１抵抗４２において、電圧降下が生じる。第１抵抗４２の両端間の電圧は、第１抵抗４２を介して流れる電流に比例する。

【0060】

第１抵抗４２、第２抵抗４３及び装置抵抗２３の抵抗値の合計値は十分に大きい。このため、第１抵抗４２を介して流れる電流は非常に小さい。従って、第１抵抗４２の両端間の電圧、即ち、第１スイッチ４０のエミッタ及びベース間の電圧は、電圧閾値未満である。第１スイッチ４０はオフである。

【0061】

電流が第１抵抗４２、第２抵抗４３及び装置抵抗２３の順に流れる場合、第１抵抗４２及び第２抵抗４３によって構成される抵抗回路と、装置抵抗２３とは一定電圧Ｖｃを分圧する。分圧した電圧が、ラッチ回路２２の出力電圧として、駆動回路２１に出力される。ここで、ラッチ回路２２の出力電圧は、第１抵抗４２及び第２抵抗４３の抵抗値の合計値と、装置抵抗２３の抵抗値との比率によって決まる。装置抵抗２３の抵抗値は、第１抵抗４２及び第２抵抗４３の抵抗値の合計値よりも十分に大きい。このため、ラッチ回路２２の出力電圧として、一定電圧Ｖｃに近い回路電圧Ｖｕが駆動回路２１に出力される。

【0062】

回路電圧Ｖｕは出力閾値Ｖｏ以上である。従って、ラッチ回路２２の出力電圧がゼロＶから回路電圧Ｖｕに上昇した場合、駆動回路２１は給電スイッチ２０をオンに切替える。これにより、給電スイッチ２０を介して電流が流れ、給電スイッチ２０が発熱する。給電スイッチ２０を介して電流が流れ始めてから、給電スイッチ２０の発熱量及び放熱量が一致するまで、給電スイッチ２０の温度が上昇する。給電スイッチ２０の温度が上昇した場合、スイッチ基板Ｂｓの温度が上昇する。スイッチ基板Ｂｓの温度が上昇した場合、図４に示すように、温度検出回路２４の出力電圧は上昇する。

【0063】

マイコン２５が出力電圧を一定電圧Ｖｃに維持している場合において、電源システム１の状態が正常であるとき、給電スイッチ２０の温度は低い温度で安定する。結果、温度検出回路２４の出力電圧は、基準電圧Ｖｒ未満である電圧で安定する。比較器スイッチ５０はオフに維持される。

【0064】

マイコン２５が出力電圧を一定電圧ＶｃからゼロＶに低下させた場合、第１抵抗４２、第２抵抗４３及び装置抵抗２３を介して電流の通流が停止する。これにより、第１抵抗４２の両端間の電圧はゼロＶに低下する。従って、第１スイッチ４０のエミッタ及びベース間の電圧は、ゼロＶに低下し、第１スイッチ４０はオフに維持される。第１スイッチ４０がオフである場合、前述したように、第２スイッチ４１はオフである。

【0065】

図４に示すように、マイコン２５の出力電圧が一定電圧ＶｃからゼロＶに低下した場合、ラッチ回路２２の出力電圧は、回路電圧ＶｕからゼロＶに低下する。ゼロＶは出力閾値Ｖｏ未満である。ラッチ回路２２の出力電圧は、出力閾値Ｖｏ未満の電圧に低下した場合、駆動回路２１は給電スイッチ２０をオフに切替える。給電スイッチ２０がオフである場合、給電スイッチ２０は発熱を停止する。これにより、給電スイッチ２０の温度は低下する。給電スイッチ２０の温度が低下した場合、スイッチ基板Ｂｓの温度が低下する。スイッチ基板Ｂｓの温度が低下した場合、温度検出回路２４の出力電圧が低下する。スイッチ基板Ｂｓの温度が安定した場合、温度検出回路２４の出力電圧は安定する。比較器スイッチ５０はオフに維持される。

【0066】

以上のように、ラッチ回路２２では、第１スイッチ４０、第２スイッチ４１及び比較器スイッチ５０がオフである場合、マイコン２５の出力電圧が第１抵抗４２及び第２抵抗４３を介して駆動回路２１に出力される。ラッチ回路２２は、マイコン２５の出力電圧に応じた電圧を出力する。マイコン２５が出力電圧をゼロＶから一定電圧Ｖｃに上昇させた場合、駆動回路２１は給電スイッチ２０をオフからオンに切替える。マイコン２５が出力電圧を一定電圧ＶｃからゼロＶに低下させた場合、駆動回路２１は給電スイッチ２０をオンからオフに切替える。電源システム１の状態が正常である間、第１スイッチ４０及び第２スイッチ４１はオフに維持される。

【0067】

第１スイッチ４０及び第２スイッチ４１がオフである状態で、マイコン２５の出力電圧が一定電圧Ｖｃである場合、前述したように、ラッチ回路２２の出力電圧は回路電圧Ｖｕであり、給電スイッチ２０はオンである。電源システム１の状態が正常である場合において、給電スイッチ２０がオンであるとき、温度検出回路２４の出力電圧は、基準電圧Ｖｒ未満である電圧で安定している。

【0068】

例えば、負荷１１の両端が短絡した場合、電源システム１の状態が異常な状態に遷移する。この場合、給電スイッチ２０を介して大電流が流れ、給電スイッチ２０の発熱量が大きく上昇する。これにより、スイッチ基板Ｂｓの温度が大きく上昇する。スイッチ基板Ｂｓの温度が大きく上昇した場合、温度検出回路２４の出力電圧が大きく上昇する。

【0069】

マイコン２５の出力電圧が一定電圧Ｖｃである状態で温度検出回路２４の出力電圧が基準電圧Ｖｒ以上の電圧に上昇した場合、コンパレータ４６は比較器スイッチ５０をオフからオンに切替える。この場合、電流が比較器スイッチ５０を介して流れる。

【0070】

図６は、比較器スイッチ５０がオンである場合における電流の通流の説明図である。比較器スイッチ５０がオンである場合、電流は、マイコン２５から、第１抵抗４２、第２抵抗４３及び比較器スイッチ５０の順に流れる。これにより、第１抵抗４２において、電圧降下が生じる。

【0071】

電流は装置抵抗２３を介して流れない。このため、第２抵抗４３を介して流れる電流は大きい。従って、比較器スイッチ５０がオンである場合、第１抵抗４２の両端間の電圧は電圧閾値以上である。第１抵抗４２の両端間の電圧が電圧閾値以上である場合、第１スイッチ４０のエミッタ及びベース間の電圧は、電圧閾値以上であり、第１スイッチ４０はオンである。従って、コンパレータ４６が比較器スイッチ５０をオフからオンに切替えた場合、第１スイッチ４０はオフからオンに切替わる。

【0072】

第１スイッチ４０がオンである場合、電流は、マイコン２５から第１スイッチ４０、第３抵抗４４及び第４抵抗４５の順に流れる。これにより、第４抵抗４５において電圧降下が生じる。第１スイッチ４０がオンに切替わった場合、第２スイッチ４１のベース及びエミッタ間の電圧が第２の電圧閾値以上の電圧に上昇する。第２スイッチ４１のベース及びエミッタ間の電圧が第２の電圧閾値以上の電圧に上昇した場合、第２スイッチ４１はオフからオンに切替わる。第２スイッチ４１がオフからオンに切替わった場合、電流は、マイコン２５から第１抵抗４２、第２抵抗４３及び第２スイッチ４１の順に流れる。

【0073】

比較器スイッチ５０がオンである場合、第１抵抗４２及び第２抵抗４３の順に流れた抵抗電流が比較器スイッチ５０に入力される。比較器スイッチ５０は第３スイッチとして機能する。コンパレータ４６は第２の切替え回路として機能する。第１スイッチ４０がオンである場合、マイコン２５から第１スイッチ４０のエミッタに電流が入力され、第１スイッチ４０のコレクタから第３抵抗４４に電流が出力される。第１スイッチ４０のエミッタ、コレクタ及びベースそれぞれは、入力端、出力端及び制御端として機能する。第２スイッチ４１がオンである場合、第１抵抗４２及び第２抵抗４３の順に流れた抵抗電流が第２スイッチ４１のコレクタに電流が入力され、第２スイッチ４１のエミッタから電流が出力される。第２スイッチ４１のコレクタ、エミッタ及びベースそれぞれは、第２の入力端、第２の出力端及び第２の制御端として機能する。

【0074】

比較器スイッチ５０がオフからオンに切替わった場合、装置抵抗２３の駆動回路２１側の一端は接地される。これにより、ラッチ回路２２の出力電圧は、回路電圧ＶｕからゼロＶに低下する。結果、駆動回路２１は、給電スイッチ２０を強制的にオンからオフに切替える。給電スイッチ２０がオフに切替わった場合、給電スイッチ２０は発熱を停止するので、給電スイッチ２０の温度は低下する。給電スイッチ２０の温度が低下した場合、スイッチ基板Ｂｓの温度が低下する。スイッチ基板Ｂｓの温度が低下した場合、温度検出回路２４の出力電圧が基準電圧Ｖｒ未満の電圧に低下する。結果、コンパレータ４６は、比較器スイッチ５０をオンからオフに切替える。

【0075】

図７は、比較器スイッチ５０がオンからオフに切替わった場合における電流の通流の説明図である。比較器スイッチ５０がオフに切替わった時点において、第２スイッチ４１はオンである。第２スイッチ４１がオンである場合、電流は、前述したように、マイコン２５から第１抵抗４２、第２抵抗４３及び第２スイッチ４１の順に流れる。電流は装置抵抗２３を流れない。このため、第２スイッチ４１がオンである場合、第１抵抗４２の両端間の電圧は電圧閾値以上である。結果、第１スイッチ４０のエミッタ及びベース間の電圧は電圧閾値以上の電圧に維持される。第１スイッチ４０はオンに維持される。

【0076】

前述したように、第１スイッチ４０がオンである場合、第２スイッチ４１はオンである。第２スイッチ４１がオンである場合、装置抵抗２３の駆動回路２１側の一端は接地されている。従って、ラッチ回路２２の出力電圧はゼロＶに固定される。結果、比較器スイッチ５０がオフに切替わった場合であっても、マイコン２５の出力電圧が一定電圧Ｖｃである限り、駆動回路２１は給電スイッチ２０をオフに維持する。

【0077】

以上のように、ラッチ回路２２は、比較器スイッチ５０がオンに切替わるまで、マイコン２５の出力電圧に応じた電圧を出力する。マイコン２５の出力電圧が一定電圧Ｖｃである場合において、比較器スイッチ５０がオンに切替わったとき、ラッチ回路２２は、出力電圧を回路電圧ＶｕからゼロＶ（所定値）に低下させる。その後、ラッチ回路２２は、比較器スイッチ５０の状態に無関係に、出力電圧をゼロＶ（所定値）に固定する。比較器スイッチ５０のオンへの切替えが所定条件に相当する。

【0078】

給電スイッチ２０がオフに切替わった場合、前述したように、スイッチ基板Ｂｓの温度が安定するまで、温度検出回路２４の出力電圧は低下する。ラッチ回路２２が出力電圧をゼロＶに固定している状態でマイコン２５が出力電圧を一定電圧ＶｃからゼロＶに切替えた場合、第１抵抗４２を介した電流の通流と、第４抵抗４５を介して電流の通流とが停止する。

【0079】

第１抵抗４２を介して電流の通流が停止した場合、第１スイッチ４０のエミッタ及びベース間の電圧がゼロＶに低下し、第１スイッチ４０はオフに切替わる。第４抵抗４５を介した電流の通流が停止した場合、第２スイッチ４１のベース及びエミッタ間の電圧はゼロＶに低下し、第２スイッチ４１はオフに切替わる。第１スイッチ４０及び第２スイッチ４１がオフに切替わった場合、駆動回路２１が行っていた強制的なオフが解除される。前述したように、第１スイッチ４０及び第２スイッチ４１がオフである場合、ラッチ回路２２は、マイコン２５の出力電圧に応じた電圧を出力する。

【0080】

強制的なオフが解除された後において、マイコン２５が出力電圧をゼロＶから一定電圧Ｖｃに切替えた場合、駆動回路２１は給電スイッチ２０をオフからオンに切替える。

【0081】

＜給電制御装置１２の効果＞
給電制御装置１２のラッチ回路２２では、出力電圧をゼロＶに固定するために必要なスイッチの数は３であり、少ない。

【0082】

＜変形例＞
温度検出回路２４の出力電圧は、スイッチ基板Ｂｓの温度を示していれば、問題はない。従って、温度検出回路２４の構成は、スイッチ基板Ｂｓの温度が上昇した場合に出力電圧が上昇する構成に限定されない。温度検出回路２４の構成は、スイッチ基板Ｂｓの温度が上昇した場合に出力電圧が低下する構成であってもよい。第１例として、サーミスタ３０及び検出抵抗３１それぞれの代わりに、検出抵抗３１及びサーミスタ３０を用いてもよい。第２例として、サーミスタ３０として、ＰＴＣのサーミスタを用いてもよい。スイッチ基板Ｂｓの温度が上昇した場合に出力電圧が低下する構成では、ラッチ回路２２のコンパレータ４６のプラス端に、温度検出回路２４の出力電圧が出力される。コンパレータ４６のマイナス端に、基準電圧Ｖｒが出力される。温度検出回路２４の構成は、サーミスタを用いた構成に限定されない。

【0083】

（実施形態２）
実施形態１における給電制御装置１２では、スイッチ基板Ｂｓの温度が異常な温度に上昇することを防止する。しかしながら、異常な温度への上昇を防止する対象は、スイッチ基板Ｂｓの温度とは異なる温度であってもよい。
以下では、実施形態２について、実施形態１と異なる点を説明する。後述する構成を除く他の構成は実施形態１と共通している。このため、実施形態１と共通する構成部には、実施形態１と同一の参照符号を付してその説明を省略する。

【0084】

＜給電制御装置１２の構成＞
図８は、実施形態２における電源システム１の要部構成を示すブロック図である。実施形態２における電源システム１を実施形態１における電源システム１と比較した場合、給電制御装置１２の構成が異なる。実施形態２における給電制御装置１２は、実施形態１と同様に、給電スイッチ２０、駆動回路２１、ラッチ回路２２、装置抵抗２３及びマイコン２５を有する。これらの接続は実施形態１と同様である。

【0085】

実施形態２における給電制御装置１２は、温度検出回路２４の代わりに、電流出力回路２６及び温度差回路２７を有する。電流出力回路２６は、給電スイッチ２０のドレインと、温度差回路２７とに接続されている。温度差回路２７は、更に、ラッチ回路２２に接続されている。温度差回路２７は接地されている。電流出力回路２６及び温度差回路２７は、スイッチ基板Ｂｓに配置されている。

【0086】

実施形態１の説明で述べたように、駆動回路２１が給電スイッチ２０をオンに切替えた場合、電流は、直流電源１０の正極から、給電スイッチ２０、電線Ｗ及び負荷１１の順に流れる。従って、電線Ｗは、給電スイッチ２０を介して流れる電流の電流経路に配置されている。電線Ｗを介して流れる電線電流をＩｈと記載する。電線電流Ｉｈは給電スイッチ２０を介して流れる電流と一致する。電流出力回路２６は、給電スイッチ２０のドレインから電流を引き込み、引き込んだ電流を温度差回路２７に出力する。電流出力回路２６が出力する出力電流をＩｓと記載する。

【0087】

電流出力回路２６は、下記の（１）式が満たされるように、出力電流Ｉｓを調整する。
Ｉｓ＝Ｉｈ／Ｋ・・・（１）
ここで、Ｋは定数である。定数Ｋは、例えば４０００である。（１）式に示すように、電流出力回路２６の出力電流Ｉｓは、電線電流Ｉｈが大きい程、大きい。

【0088】

温度差回路２７は、ラッチ回路２２のコンパレータ４６のマイナス端に電圧を出力する。コンパレータ４６のプラス端には、第１分圧抵抗４７及び第２分圧抵抗４８が一定電圧Ｖｃを分圧することによって生成された基準電圧Ｖｒが入力されている。

【0089】

前述したように、給電スイッチ２０がオンに切替わった場合、電線電流Ｉｈが流れる。電線電流Ｉｈが流れた場合、電線Ｗは発熱する。電線Ｗの発熱量は、電線Ｗにおいて消費される電力が大きい場合に大きい。電線Ｗにおいて消費される電力は、電線電流Ｉｈの２乗と、電線Ｗの抵抗値との積によって表される。電線Ｗに関して、単位時間当たりの発熱量が単位時間当たりの放熱量を超えている場合、電線Ｗの電線温度が上昇する。

【0090】

給電スイッチ２０がオフに切替わった場合、電線電流ＩｈはゼロＡに低下し、電線Ｗの電線温度は低下する。温度差回路２７は、電線Ｗの電線温度と、電線Ｗ周辺の環境温度との温度差に応じて出力電圧を調整する。

【0091】

図９は温度差回路２７の動作を説明するためのタイミングチャートである。図９には、給電スイッチ２０の状態の推移、電線Ｗの温度差の推移、及び、温度差回路２７の出力電圧の推移が示されている。これらの推移それぞれについて、横軸には、時間が示されている。

【0092】

温度差回路２７の出力電圧は、電流出力回路２６の出力電流に基づいて生成される。給電スイッチ２０がオフである場合において、電線Ｗの温度差がゼロ度であるとき、温度差回路２７の出力電圧はゼロＶである。温度差がゼロ度であることは、電線温度が電線Ｗ周辺の環境温度と一致していることを意味する。駆動回路２１が給電スイッチ２０をオンに切替えた場合、電線電流Ｉｈが流れ、電線Ｗの温度差は上昇する。温度差が上昇した場合、温度差回路２７の出力電圧も上昇する。

【0093】

電源システム１の状態が正常である場合、電線Ｗの発熱量及び放熱量が一致し、電線Ｗの温度差が安定する。温度差が安定した場合、温度差回路２７の出力電圧は安定する。駆動回路２１が給電スイッチ２０をオフに切替えた場合、前述したように、電線Ｗの温度差は低下する。電線Ｗの温度差が低下した場合、温度差回路２７の出力電圧も低下する。

【0094】

以上のように、温度差回路２７の出力電圧は、電線Ｗの温度差が大きい程、高い。電線Ｗの温度差が一定の基準温度差ΔＴｒに到達した場合、温度差回路２７の出力電圧は基準電圧Ｖｒに到達する。

【0095】

ラッチ回路２２は、温度差回路２７の出力電圧が基準電圧Ｖｒ未満である場合、マイコン２５及び温度差回路２７の出力電圧に応じて出力電圧を調整する。駆動回路２１は、ラッチ回路２２の出力電圧に応じて給電スイッチ２０をオン又はオフに切替える。温度差回路２７の出力電圧が基準電圧Ｖｒ以上の電圧に上昇した場合、後述するように、駆動回路２１は給電スイッチ２０を強制的にオンからオフに切替える。これにより、電線電流ＩｈがゼロＡに低下するので、電線温度が低下する。

【0096】

前述したように、温度差回路２７の出力電圧が基準電圧Ｖｒ未満であることは、電線Ｗの温度差が基準温度差ΔＴｒ未満であることを意味する。温度差回路２７の出力電圧が基準電圧Ｖｒ以上であることは、電線Ｗの温度差が基準温度差ΔＴｒ以上であることを意味する。従って、電線Ｗの温度差が基準温度差ΔＴｒ未満である場合、コンパレータ４６は比較器スイッチ５０をオフに維持する。コンパレータ４６は、電線Ｗの温度差が基準温度差ΔＴｒ以上の値に上昇した場合、比較器スイッチ５０をオフからオンに切替える。コンパレータ４６は、電線Ｗの温度差が基準温度差ΔＴｒ未満の値に低下した場合、比較器スイッチ５０をオンからオフに切替える。基準温度差ΔＴｒは所定温度差に相当する。

【0097】

＜ラッチ回路２２の動作＞
図１０は、ラッチ回路２２の動作を説明するためのタイミングチャートである。図１０には、マイコン２５、ラッチ回路２２及び温度差回路２７の出力電圧の推移が示されている。図１０には、更に、第１スイッチ４０、第２スイッチ４１、給電スイッチ２０及び比較器スイッチ５０の状態の推移が示されている。状態として、オン又はオフが示されている。図１０に示す７つの推移それぞれについて、横軸には、時間が示されている。実施形態１の説明で述べたように、Ｖｕ及びＶｏそれぞれは、回路電圧及び出力閾値を示す。

【0098】

実施形態２におけるラッチ回路２２の動作は、実施形態１におけるラッチ回路２２の動作と同様である。実施形態１におけるラッチ回路２２の動作の説明において、温度検出回路２４を温度差回路２７に置き換えることによって、実施形態２におけるラッチ回路２２の動作を説明することができる。

【0099】

温度差回路２７の出力電圧が基準電圧Ｖｒ未満である場合、比較器スイッチ５０はオフである。第１スイッチ４０、第２スイッチ４１及び比較器スイッチ５０がオフである場合、ラッチ回路２２は、マイコン２５の出力電圧に応じた電圧を駆動回路２１に出力する。マイコン２５の出力電圧がゼロＶである場合、ラッチ回路２２の出力電圧をゼロＶである。ラッチ回路２２の出力電圧がゼロＶである場合、駆動回路２１は給電スイッチ２０をオフに維持する。

【0100】

マイコン２５が出力電圧をゼロＶから一定電圧Ｖｃに切替えた場合、ラッチ回路２２の出力電圧はゼロＶから回路電圧Ｖｕに上昇し、駆動回路２１は給電スイッチ２０をオフからオンに切替える。マイコン２５が出力電圧を一定電圧ＶｃからゼロＶに切替えた場合、ラッチ回路２２の出力電圧は回路電圧ＶｕからゼロＶに低下し、駆動回路２１は給電スイッチ２０をオンからオフに切替える。

【0101】

マイコン２５の出力電圧が一定電圧Ｖｃである場合において、温度差回路２７の出力電圧が基準電圧Ｖｒ以上の電圧に上昇したとき、コンパレータ４６は比較器スイッチ５０をオフからオンに切替える。これにより、ラッチ回路２２の出力電圧は一定電圧ＶｃからゼロＶに低下し、駆動回路２１は給電スイッチ２０をオンからオフに切替える。基準電圧Ｖｒは所定電圧に相当する。

【0102】

コンパレータ４６が比較器スイッチ５０をオフからオンに切替えた場合、第１スイッチ４０及び第２スイッチ４１それぞれがオフからオンに切替わる。給電スイッチ２０がオフに切替わった場合、電線電流ＩｈがゼロＡに低下するので、電線温度が低下する。電線温度が低下した場合、温度差回路２７の出力電圧は基準電圧Ｖｒ未満の電圧に低下する。これにより、コンパレータ４６は比較器スイッチ５０をオンからオフに切替える。

【0103】

コンパレータ４６が比較器スイッチ５０をオフに切替えた時点では、第１スイッチ４０及び第２スイッチ４１がオンであるため、マイコン２５の出力電圧が一定電圧ＶｃからゼロＶに低下しない限り、ラッチ回路２２は、出力電圧をゼロＶ（所定値）に固定する。前述したように、ラッチ回路２２の出力電圧がゼロＶである場合、駆動回路２１は給電スイッチ２０をオフに維持する。マイコン２５が出力電圧を一定電圧ＶｃからゼロＶに切替えた場合、第１スイッチ４０及び第２スイッチ４１それぞれがオンからオフに切替わり、駆動回路２１が行っている強制的なオフは解除される。

【0104】

＜給電制御装置１２の効果＞
実施形態２における給電制御装置１２では、電線Ｗの温度差が基準温度差ΔＴｒ以上の値に上昇した場合、温度差回路２７の出力電圧は基準電圧Ｖｒ以上の電圧に上昇する。従って、電線Ｗの温度差が基準温度差ΔＴｒ以上の値に上昇した場合、比較器スイッチ５０はオンに切替わり、ラッチ回路２２の出力電圧はゼロＶ（所定値）に固定される。結果、給電スイッチ２０はオフに固定される。電線Ｗの電線温度が異常な温度に上昇することが防止される。電線Ｗの電線温度が異常な温度に上昇した場合、電線Ｗの性能が低下する可能性がある。
実施形態２における給電制御装置１２は、実施形態１における給電制御装置１２が奏する効果の中で、温度検出回路２４を用いることによって得られる効果を除く他の効果を同様に奏する。

【0105】

なお、実施形態２において、駆動回路２１は、給電スイッチ２０の温度に応じて、給電スイッチ２０をオフに切替える機能を有してもよい。この構成では、図示しない温度検出器が給電スイッチ２０の温度を検出する。温度検出器が検出した給電スイッチ２０の温度が一定温度以上の温度となった場合、駆動回路２１は、ラッチ回路２２の出力電圧に無関係に給電スイッチ２０をオフに切替える。この構成では、スイッチ基板Ｂｓの温度が異常な温度に上昇することも防止される。

【0106】

＜温度差回路２７の構成＞
温度差回路２７の構成は既知の構成ではない。このため、以下では、温度差回路２７の構成を詳細に説明する。温度差回路２７は、電流が、電線Ｗの熱回路の熱と同様の通流（伝導）を行う回路である。そこで、最初に電線Ｗの熱回路を説明する。

【0107】

図１１は電線Ｗの熱回路図である。図１１の下側には、電線Ｗの断面が示されている。図１１の下側に示されているように、電線Ｗでは、電流が流れる棒状の導電体６０の外面が絶縁体６１によって覆われている。図１１の上側に示す熱回路は、電線Ｗが導電体６０及び絶縁体６１を有する場合の熱回路である。電線電流Ｉｈは導電体６０を介して流れる。電線電流Ｉｈが流れた場合、導電体６０から熱が発生する。

【0108】

電線Ｗの熱回路は、熱源７０、熱抵抗７１及び熱容量７２を有する。熱抵抗７１及び熱容量７２それぞれは熱源７０に並列に接続されている。熱源７０は、熱抵抗７１及び熱容量７２の一端に向けて、熱を出力する。熱抵抗７１及び熱容量７２の一端の温度は、電線Ｗの電線温度である。熱抵抗７１及び熱容量７２の他端の温度は、電線Ｗ周辺の環境温度である。

【0109】

熱源７０で発生した熱の一部は、熱抵抗７１を介して電線Ｗの外部に放出される。熱源７０で発生した熱の残りは、熱容量７２に蓄えられる。熱容量７２に蓄えられた熱は、熱抵抗７１を介して電線Ｗの外部に放出される。熱源７０の両端間の差が、電線温度と環境温度との温度差である。図１１の例では、熱抵抗７１は絶縁体６１の熱抵抗である。

【0110】

熱源７０が出力する熱の熱量をＪｗと記載する。熱抵抗７１の抵抗値をＲｔと記載する。熱容量７２の容量値をＣｔと記載する。電線温度、環境温度及び温度差それぞれを、Ｔｗ、Ｔａ及びΔＴと記載する。電線Ｗの抵抗値をＲｗと記載する。

【0111】

電線Ｗにおいて熱が発生している場合、温度差ΔＴは、下記の（２）式で表される。
ΔＴ＝Ｊｗ・Ｒｔ・｛１－ｅｘｐ（－ｔ／（Ｃｔ・Ｒｔ））｝・・・（２）
ここで、ｔは、電線Ｗが発熱している期間、即ち、電線Ｗを介して電流が通流している通電期間である。「・」は積を表す。また、熱量Ｊｗは、下記の（３）式で表される。
Ｊｗ＝Ｉｈ² ・Ｒｗ・・・（３）
熱量Ｊｗは電線電流Ｉｈに応じて変動する。

【0112】

前述したように、基準温度差はΔＴｒによって表される。温度差ΔＴが基準温度差ΔＴｒである場合における電線電流ＩｈをＩｆと記載する。
（２）式及び（３）式を用いて、電線電流Ｉｆは下記の（４）式で表される。

【0113】

【数1】

【0114】

図１２は温度差回路２７の回路図である。温度差回路２７は、第１回路抵抗８０、第２回路抵抗８１及びキャパシタ８２を有する。第１回路抵抗８０の一端は、電流出力回路２６に接続されている。第１回路抵抗８０の他端は接地されている。第１回路抵抗８０の一端は、第２回路抵抗８１の一端に接続されている。第２回路抵抗８１の他端はキャパシタ８２の一端に接続されている。キャパシタ８２の他端は接地されている。キャパシタ８２の一端は、ラッチ回路２２のコンパレータ４６のマイナス端に接続されている。

【0115】

電流出力回路２６の出力電流の一部は、第１回路抵抗８０を介して流れる。電流出力回路２６の出力電流の残りは、第２回路抵抗８１を介してキャパシタ８２に流れ込む。これにより、キャパシタ８２に電力が蓄えられる。キャパシタ８２に電力が蓄えられている場合、キャパシタ８２の一端から、電流が第２回路抵抗８１及び第１回路抵抗８０の順に流れ、キャパシタ８２は放電する。
以上のように、温度差回路２７における電流の通流は、電線Ｗの熱回路における熱の伝導と類似している。温度差回路２７は、図１１の上側に示す熱回路に対応する。

【0116】

キャパシタ８２の両端間の電圧が、温度差回路２７の出力電圧として、コンパレータ４６のマイナス端に出力される。前述したように、コンパレータ４６は、温度差回路２７の出力電圧及び基準電圧Ｖｒの比較結果に基づいて、比較器スイッチ５０をオン又はオフに切替える。

【0117】

キャパシタ８２の両端間の電圧（温度差回路２７の出力電圧）をＶｄと記載する。第１回路抵抗８０及び第２回路抵抗８１それぞれの抵抗値をＲ１及びＲ２と記載する。キャパシタ８２の容量値をＣ１と記載する。電線Ｗを介して電線電流が流れている場合、即ち、電線Ｗが発熱している場合、キャパシタ８２の両端間の電圧Ｖｄは、下記の（５）式で表される。ここで、ｔは、前述した通電期間である。

【0118】

【数2】

【0119】

（５）式について、Ｋは、実施形態１の説明で述べたように、定数である。キャパシタ８２の両端間の電圧Ｖｄが基準電圧Ｖｒである場合における電線電流ＩｈをＩｒと記載する。電線電流Ｉｒは下記の（６）式で表される。

【0120】

【数3】

【0121】

定数の決定方法を説明する。電線Ｗの抵抗値Ｒｗ及び熱容量７２の容量値Ｃｔは、電線Ｗの構造に応じて予め決定されている。基準温度差ΔＴｒを、電線Ｗ周辺の環境温度が最大値であっても電線Ｗが発煙しない値に設定する。例えば、環境温度の最大値が８０度であると仮定する。電線温度が１００度である場合に電線Ｗにおける発熱を停止する構成では、基準温度差ΔＴｒは２０度に設定される。

【0122】

（４）式及び（６）式に基づいて、任意の通電期間tに関して電線電流Ｉｒが電線電流Ｉｆと実質的に一致するように、定数Ｋ、基準電圧Ｖｒ、抵抗値Ｒ１，Ｒ２及び容量値Ｃ１を決定する。具体的には、任意の通電期間ｔに関して、下記の（７）式及び（８）式が実質的に満たされるように、定数Ｋ、基準電圧Ｖｒ、抵抗値Ｒ１，Ｒ２及び容量値Ｃ１を決定する。

【0123】

【数4】

【0124】

なお、（８）式の左辺では平方根が用いられている。（８）式の右辺では平方根が用いられていない。このため、全ての通電期間ｔに関して、（８）式を満たす抵抗値Ｒ１，Ｒ２及び容量値Ｃ１を決定することは不可能である。このため、（８）式に任意の通電期間ｔに対応する左辺及び右辺の値の差が、予め設定されている一定の設定値以下となるように、抵抗値Ｒ１，Ｒ２及び容量値Ｃ１を決定する。（７）式に関しては、左辺及び右辺の値が一致するように、定数Ｋ、基準電圧Ｖｒ及び抵抗値Ｒ１を決定する。

【0125】

以上のように、温度差回路２７の複数の定数が決定された場合、温度差回路２７における電流の通流は、電線Ｗの熱回路における熱の伝導と類似する。電線Ｗの熱回路において、電線Ｗが発熱した場合、熱容量７２に熱が蓄えられる。このとき、温度差回路２７では、キャパシタ８２が充電される。電線Ｗの熱回路において、熱容量７２から電線Ｗの外部に熱が放出される。これにより、電線Ｗは放熱する。電線Ｗから発生した熱の熱量と熱容量７２が放出した熱の熱量とが一致している場合、熱容量７２に蓄えられている熱の熱量は一定値に維持される。このとき、キャパシタ８２の両端間の電圧も一定値に維持される。電線Ｗが放熱した場合、キャパシタ８２は放電する。

【0126】

キャパシタ８２の両端間の電圧、即ち、温度差回路２７の出力電圧は、電流出力回路２６の出力電流に基づいて生成され、電線Ｗの温度差が大きい程、高い。温度差回路２７の出力電圧は電線Ｗの温度差を示す。

【0127】

温度差回路２７は、１段のカウアーモデルの熱回路に対応する電気回路である。温度差回路２７はこの電気回路に限定されない。温度差回路２７は、フォスターモデル又は多段のカウアーモデル等の熱回路に対応する電気回路であってもよい。

【0128】

＜実施形態１，２の変形例＞
実施形態１，２において、マイコン２５が配置される基板は、制御基板Ｂｃに限定されない。マイコン２５は、例えば、スイッチ基板Ｂｓに配置されてもよい。また、所定値は、ゼロＶに限定されず、給電スイッチ２０のオフへの切替えを指示する電圧であればよい。更に、給電スイッチ２０は、駆動回路２１がオン又はオフに切替えることができるスイッチであれば、問題はない。このため、給電スイッチ２０は、Ｎチャネル型のＦＥＴに限定されず、Ｐチャネル型のＦＥＴ、バイポーラトランジスタ又はリレー接点等のスイッチであってもよい。

【0129】

第１スイッチ４０は、電流が入力される入力端及び制御端間の電圧に応じてオン又はオフに切替わるスイッチであれば、問題はない。従って、第１スイッチ４０は、ＰＮＰ型のバイポーラトランジスタに限定されず、Ｐチャネル型のＦＥＴであってもよい。第２スイッチ４１は、第１スイッチ４０がオンに切替わった場合に切替わるスイッチであれば、問題はない。従って、第２スイッチ４１は、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタに限定されず、Ｎチャネル型のＦＥＴ又はリレー接点等のスイッチであってもよい。ＦＥＴのソース、ドレイン及びゲートそれぞれは、バイポーラトランジスタのエミッタ、コレクタ及びベースに対応する。

【0130】

ラッチ回路２２を備える装置は、給電制御装置１２に限定されない。ラッチ回路２２を備える装置の第１例として、ラッチ回路２２の出力電圧に応じてオン又はオフに切替わるスイッチを備える装置が挙げられる。ラッチ回路２２を備える装置の第２例として、ラッチ回路２２の出力電圧に応じた動作を行う電気機器を備える装置が挙げられる。

【0131】

開示された実施形態１，２はすべ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る。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0132】

１ 電源システム
１０ 直流電源
１１ 負荷
１２ 給電制御装置
２０ 給電スイッチ
２１ 駆動回路（切替え回路）
２２ ラッチ回路
２３ 装置抵抗
２４ 温度検出回路
２５ マイコン（電圧調整部）
２６ 電流出力回路
２７ 温度差回路
３０ サーミスタ
３１ 検出抵抗
４０ 第１スイッチ
４１ 第２スイッチ
４２ 第１抵抗
４３ 第２抵抗
４４ 第３抵抗
４５ 第４抵抗
４６ コンパレータ（第２の切替え回路）
４７ 第１分圧抵抗
４８ 第２分圧抵抗
５０ 比較器スイッチ（第３スイッチ）
６０ 導電体
６１ 絶縁体
７０ 熱源
７１ 熱抵抗
７２ 熱容量
８０ 第１回路抵抗
８１ 第２回路抵抗
８２ キャパシタ
Ｂｃ 制御基板
Ｂｓ スイッチ基板
Ｆ ケーブル
Ｍ 車両
Ｗ 電線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】