JP6301756B2 - 過電流検出回路およびそれを利用したホスト、過電流検出方法 - Google Patents

Description

本発明は過電流検出回路に関する。

携帯電話、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、ノート型パーソナルコンピュータ、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、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）ホスト（ホストアダプタあるいはソースデバイス）からＵＳＢケーブルを介して供給された直流電圧にもとづいて二次電池を充電するものが存在する。

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）に準拠したものとなっている。ホストには、いくつかの種類が存在する。ＢＣ revision 1.2規格においては、チャージャの種類として、ＳＤＰ（Standard Downstream Port）、ＤＣＰ（Dedicated Charging Port）、ＣＤＰ（Charging Downstream Port）が定義されている。そしてホストが供給できる電流（電流容量）は、チャージャ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。

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。

特開２０１３−１９８２６２号公報 特開２００６−６０９７７号公報 特開２００６−３０４５００号公報

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、供給電流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。

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、スイッチＳＷ１、電流監視部２０ｒおよびマスク回路２６を含む。電流監視部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、過電流検出信号Ｓ１をアサートする。たとえば電流監視部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、ごく短い時間の過電流検出（過電流検出信号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。

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。過電流検出回路１００ｒでは、マスク時間の間は、過電流状態を検出できない。したがって、マスク時間中に、出力電流Ｉ_ＯＵＴが過電流保護のためのしきい値Ｉ_ＯＣを超え、出力電流Ｉ_ＯＵＴの増加の割合が所定値αを超えた場合に、過電流状態と判定することができない。

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、ＵＳＢ−ＰＤ規格においてピークカレント仕様を満たし、および／または、その他の規格に柔軟に対応可能な過電流検出回路の提供にある。

本発明のある態様は、デバイスに電力を供給するホスト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、電源ライン上に設けられた検出抵抗と、検出抵抗の電圧降下である検出電圧を可変のしきい値電圧と比較し、検出電圧がしきい値電圧を超えると、過電流検出信号をアサートする電流監視部と、タイマを含み、（i）しきい値電圧を、過電流保護の基準となる制限電流に応じた第１値に設定する第１状態と、（ii）しきい値電圧を、第１値より大きな第２値に設定する第２状態と、（iii）しきい値電圧を、第１値より小さな第３値に設定する第３状態と、が切りかえ可能な制御部と、を備える。制御部は、（ａ）第１状態において、過電流検出信号がアサートされると、第２状態に遷移するとともに、タイマによる計時を開始し、（ｂ）（i）第２状態において過電流検出信号がアサートされると、過電流検出状態に遷移し、（ii）過電流検出信号がネゲートされた状態が所定の第１時間持続すると、第３状態に遷移するとともに、タイマによる計時を開始し、（ｃ）（i）第３状態において過電流検出信号がアサートされると、過電流検出状態に遷移し、（ii）過電流検出信号がネゲートされた状態が所定の第２時間持続すると、第１状態に遷移するように構成される。

この態様によると、ＵＳＢ−ＰＤ規格においてピークカレント仕様を満たす過電流検出が可能となり、および／またはその他の規格に柔軟に対応できる。

ある態様の過電流検出回路は、電源ライン上に、検出抵抗と直列に設けられたスイッチをさらに備えてもよい。制御部は、過電流検出状態においてスイッチをオフしてもよい。
これにより過電流保護が可能となる。

本発明の別の態様は、ＵＳＢ−ＰＤ規格に準拠したホストに関する。ホストは、電源ライン上に直列に設けられた検出抵抗およびスイッチと、スイッチを制御するとともに、電源ラインを介してＵＳＢ−ＰＤ規格に準拠したデバイスとの間で、電源ラインを介して供給すべきバス電圧および供給電流をネゴシエートするＵＳＢ−ＰＤコントローラと、その出力が電源ラインと接続され、バス電圧を生成するコンバータと、ネゴシエートにより決定された電圧レベルが出力されるようコンバータを制御するコンバータコントローラと、を備える。コンバータコントローラは、検出抵抗の電圧降下である検出電圧を、可変のしきい値電圧と比較し、検出電圧がしきい値電圧を超えると、過電流検出信号をアサートする電流監視部を含む。ＵＳＢ−ＰＤコントローラは、タイマを含み、（i）しきい値電圧を、過電流保護の基準となる制限電流に応じた第１値に設定する第１状態と、（ii）しきい値電圧を、第１値より所定の割合大きな第２値に設定する第２状態と、（iii）しきい値電圧を、第１値より所定の割合小さな第３値に設定する第３状態と、が切りかえ可能である。ＵＳＢ−ＰＤコントローラは、（ａ）第１状態において、過電流検出信号がアサートされると、第２状態に遷移するとともに、タイマによる計時を開始し、（ｂ）（i）第２状態において過電流検出信号がアサートされると、スイッチをオフし、（ii）過電流検出信号がネゲートされた状態が所定の第１時間持続すると、第３状態に遷移するとともに、タイマによる計時を開始し、（ｃ）（i）第３状態において過電流検出信号がアサートされると、スイッチをオフし、（ii）過電流検出信号がネゲートされた状態が所定の第２時間持続すると、第１状態に遷移するように構成される。

この態様によると、ＵＳＢ−ＰＤ規格において、ピークカレント仕様を満たす過電流検出が可能となる。

本発明のさらに別の態様は、ＵＳＢ−ＰＤ規格に準拠したホストにおける過電流検出方法に関する。この方法は、過電流しきい値を基準となる第１値に設定するステップと、電源ラインに流れる供給電流を第１値と比較するステップと、供給電流がしきい値を超えると、過電流しきい値を、第１値より所定の割合大きな第２値に設定するとともに、第１タイマによる計時を開始するステップと、（i）第１タイマによる測定時間が所定の第１時間に達する前に、供給電流がしきい値を超えると過電流状態と判定し、（ii）供給電流がしきい値より小さい状態が第１時間持続すると、過電流しきい値を、第１値より所定の割合小さな第３値に設定するとともに、第２タイマによる計時を開始するステップと、（i）第２タイマによる測定時間が所定の第２時間に達する前に、供給電流がしきい値を超えると過電流状態と判定し、（ii）供給電流がしきい値より小さい状態が第２時間持続すると、過電流しきい値を、第１値に設定するステップと、を備える。

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。

本発明のある態様によれば、ＵＳＢ−ＰＤ規格において、ピークカレント仕様を満たす過電流検出が可能となる。

本発明者が検討した過電流検出回路の回路図である。 実施の形態に係る過電流検出回路の回路図である。 図２の過電流検出回路による過電流検出のフローチャートである。 図２の過電流検出回路の状態遷移図である。 図５（ａ）〜（ｃ）は、図２の過電流検出回路による過電流検出を示す波形図である。 図２の過電流検出回路を備えるホストのブロック図である。 ホストの一例であるノート型コンピュータの斜視図である。

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。

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。

図２は、実施の形態に係る過電流検出回路１００の回路図である。過電流検出回路１００は、ＵＳＢ−ＰＤ規格に準拠したＵＳＢホスト（ソースデバイス）に搭載され、給電用の電源１０２の出力とＵＳＢポート１０４の間に設けられる。過電流検出回路１００は、電源ライン１０、検出抵抗Ｒ１、スイッチＳＷ１、電流監視部２０、制御部３０を備える。

検出抵抗Ｒ１およびスイッチＳＷ１は、電源ライン（ＶＢＵＳライン）１０上に直列に設けられる。検出抵抗Ｒ１には、電源ライン１０を流れる給電電流Ｉ_ＯＵＴに比例した電圧降下（検出電圧という）Ｖｓが発生する。スイッチＳＷ１は、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）で構成される。

電流監視部２０は、検出抵抗Ｒ１の電圧降下である検出電圧Ｖｓを、可変のしきい値電圧Ｖ_ＴＨと比較し、検出電圧Ｖｓがしきい値電圧Ｖ_ＴＨを超えると、過電流検出信号Ｓ１をアサートする。

制御部３０は、タイマ３２およびステートマシン３４を含む。ステートマシン３４は、第１状態φ１〜第３状態φ３および過電流検出状態φ４が切りかえ可能となっている。ステートマシン３４は、（i）第１状態φ１において、電流監視部２０のしきい値電圧Ｖ_ＴＨを、過電流保護の基準となる制限電流Ｉ_ＯＣに応じた第１値Ｖ_ＴＨ１に設定する。（ii）第２状態φ２において、しきい値電圧Ｖ_ＴＨを、第１値Ｖ_ＴＨ１より所定の割合α（α＞１００％）大きな第２値Ｖ_ＴＨ２（＝Ｖ_ＴＨ１×α／１００）に設定する。（iii）第３状態φ３において、しきい値電圧Ｖ_ＴＨを、第１値Ｖ_ＴＨ１より所定の割合（β＜１００％）小さな第３値Ｖ_ＴＨ３（＝Ｖ_ＴＨ１×β／１００）に設定する。制御部３０は、各状態において、電流監視部２０のしきい値電圧Ｖ_ＴＨを指示する制御信号Ｓ２を出力する。

ステートマシン３４は、（ａ）第１状態φ１において、過電流検出信号Ｓ１がアサートされると、第２状態φ２に遷移するとともに、タイマ３２による計時を開始する。
またステートマシン３４は、（ｂ）（i）第２状態φ２において過電流検出信号Ｓ１がアサートされると、過電流検出状態φ４に遷移する。（ii）過電流検出信号Ｓ１がネゲートされた状態が所定の第１時間Ｔ_ＩＭＡＸ持続すると、第３状態φ３に遷移するとともに、タイマ３２による計時を開始する。
ステートマシン３４は、（ｃ）（i）第３状態φ３において過電流検出信号Ｓ１がアサートされると、過電流検出状態φ４に遷移する。また（ii）過電流検出信号Ｓ１がネゲートされた状態が所定の第２時間Ｔ_ＩＬＯ持続すると、第１状態φ１に遷移する。

制御部３０は、過電流検出状態φ４においてスイッチＳＷ１をオフする。以上が過電流検出回路１００の構成である。続いてその動作を説明する。

図３は、図２の過電流検出回路１００による過電流検出のフローチャートである。図４は、図２の過電流検出回路１００の状態遷移図である。

過電流検出回路１００が動作を開始すると、第１状態φ１となり、Ｖ_ＴＨ＝Ｖ_ＴＨ１に設定され、過電流検出しきい値Ｉ_ＴＨが、基準となる制限値Ｉ_ＯＣとなる（Ｓ１００）。Ｖｓ＜Ｖ_ＴＨであるとき第１状態φ１が持続する（Ｓ１０２のＮ）。Ｖｓ＞Ｖ_ＴＨが検出されると、すなわちＩ_ＯＵＴ＞Ｉ_ＯＣが検出されると（Ｓ１０２のＹ）、電流監視部２０は過電流検出信号Ｓ１をアサートし、第２状態φ２に遷移する。第２状態φ２において、Ｖ_ＴＨ＝Ｖ_ＴＨ２に設定され、過電流検出しきい値Ｉ_ＴＨが、制限値Ｉ_ＭＡＸとなり（Ｓ１０４）、第１時間Ｔ_ＩＭＡＸを測定するタイマ３２（Ｔ_ＩＭＡＸタイマ３２ａという）が起動する（Ｓ１０６）。

第２状態φ２において、Ｖｓ＞Ｖ_ＴＨが検出されると、すなわちＩ_ＯＵＴ＞Ｉ_ＭＡＸが検出されると（Ｓ１０８のＹ）、過電流検出信号Ｓ１がアサートされ、過電流検出状態φ４に遷移し、過電流保護処理が行われる（Ｓ１１２）。過電流保護処理では、スイッチＳＷ１のターンオフに加えて、電源１０２を停止したり、マイコンやＣＰＵに対する過電流状態を通知してもよい。

第２状態φ２において、Ｔ_ＩＭＡＸタイマ３２ａが第１時間Ｔ_ＩＭＡＸを測定する間（Ｓ１１０のＮ）、ステートマシン３４は過電流検出信号Ｓ１を監視し（Ｓ１０８）、Ｖｓ＜Ｖ_ＴＨである間（Ｓ１０８のＮ）は第２状態φ２を維持する。第２状態φ２において、過電流検出信号Ｓ１がアサートされる前に、Ｔ_ＩＭＡＸタイマ３２ａがタイムアウトすると、すなわち第１時間Ｔ_ＩＭＡＸが経過すると（Ｓ１１０のＹ）、第３状態φ３に遷移する。

第３状態φ３において、Ｖ_ＴＨ＝Ｖ_ＴＨ３に設定され、過電流検出しきい値Ｉ_ＴＨが、制限値Ｉ_ＬＯとなり（Ｓ１１４）、第２時間Ｔ_ＩＬＯを測定するタイマ３２（Ｔ_ＩＬＯタイマ３２ｂという）が起動する（Ｓ１１６）。

第３状態φ３において、Ｖｓ＞Ｖ_ＴＨが検出されると、すなわちＩ_ＯＵＴ＞Ｉ_ＬＯが検出されると（Ｓ１１８のＹ）、過電流検出信号Ｓ１がアサートされ、過電流検出状態φ４に遷移し、過電流保護処理が行われる（Ｓ１１２）。

第３状態φ３において、Ｔ_ＩＬＯタイマ３２ｂが第２時間Ｔ_ＩＬＯを測定する間（Ｓ１２０のＮ）、ステートマシン３４は過電流検出信号Ｓ１を監視し続け（Ｓ１１８）、Ｖｓ＜Ｖ_ＴＨである間（Ｓ１１８のＮ）は第３状態φ３を維持する。第３状態φ３において、過電流検出信号Ｓ１がアサートされる前に、Ｔ_ＩＬＯタイマ３２ｂがタイムアウトすると、すなわち第２時間Ｔ_ＩＬＯが経過すると（Ｓ１２０のＹ）、第１状態φ１に遷移する。

以上が過電流検出回路１００の基本動作である。続いて、過電流検出回路１００の動作例を、波形図を参照して説明する。
図５（ａ）〜（ｃ）は、図２の過電流検出回路１００による過電流検出を示す波形図である。図５（ａ）には、過電流判定されないときの、図５（ｂ）、（ｃ）には過電流判定されるときの波形が示される。

図５（ａ）を参照する。時刻ｔ０以前、第１状態φ１となっている。時刻ｔ０に供給電流Ｉ_ＯＵＴがしきい値Ｉ_ＴＨ＝Ｉ_ＯＣを超えると、第２状態φ２に遷移し、Ｉ_ＴＨ＝Ｉ_ＭＡＸとなる。第２状態φ２において、Ｉ_ＯＵＴ＜Ｉ_ＴＨ（Ｉ_ＯＵＴ＜Ｉ_ＭＡＸ）の状態のまま第１時間Ｔ_ＩＭＡＸが経過すると、第３状態φ３に遷移し、Ｉ_ＴＨ＝Ｉ_ＬＯとなる（時刻ｔ１）。第３状態φ３において、Ｉ_ＯＵＴ＜Ｉ_ＴＨ（Ｉ_ＯＵＴ＜Ｉ_ＬＯ）の状態のまま第２時間Ｔ_ＩＬＯが経過すると、第１状態φ１に戻る（ｔ２）。

図５（ｂ）を参照する。時刻ｔ０以前の動作は同じである。時刻ｔ０に第２状態φ２に遷移する。第２状態φ２において、第１時間Ｔ_ＩＭＡＸの経過前の時刻ｔ３に、Ｉ_ＯＵＴ＞Ｉ_ＴＨ（Ｉ_ＯＵＴ＞Ｉ_ＭＡＸ）が検出されると、過電流検出状態φ４に遷移する。

図５（ｃ）を参照する。時刻ｔ１以前の動作は同じである。時刻ｔ１に第３状態φ３に遷移する。第３状態φ３において、第２時間Ｔ_ＩＬＯの経過前の時刻ｔ４に、Ｉ_ＯＵＴ＞Ｉ_ＴＨ（Ｉ_ＯＵＴ＞Ｉ_ＬＯ）が検出されると、過電流検出状態φ４に遷移する。

以上が過電流検出回路１００の動作である。

この過電流検出回路１００によれば、ＵＳＢ−ＰＤ規格においてピークカレント仕様を満たす過電流検出が可能となる。あるはＵＳＢ−ＰＤ規格以外の規格に柔軟に対応できる。

より詳しくは、過電流検出回路１００は、図１の過電流検出回路１００ｒと異なり過電流検出信号Ｓ１をマスクしないため、従来検出できなかったマスク期間中の過電流状態を確実に検出することができ、システムの安定性を向上させることができる。
また制御部３０によって電流監視部２０におけるしきい値Ｉ_ＴＨを自在に設定できるため、状況に応じた細かい電流制御が可能となり、したがって省電力化にも寄与することができる。

（用途）
続いて、過電流検出回路１００の用途を説明する。
図６は、図２の過電流検出回路１００を備えるＵＳＢホスト２００のブロック図である。ＵＳＢホスト２００は、ＵＳＢ−ＰＤ規格に準拠しており、ＵＳＢケーブル３００を介して、ＵＳＢデバイス３０２と接続される。

ＵＳＢホスト２００は、電源ライン２０２、ＵＳＢポート２０３、データライン２０４、スイッチＳＷ１、検出抵抗Ｒ１、ＵＳＢ−ＰＤコントローラ２０６、コンバータ２０８、コンバータコントローラ２１０、ＵＳＢトランシーバ２１２を備える。

スイッチＳＷ１および検出抵抗Ｒ１は、電源ライン２０２上に直列に設けられる。

ＵＳＢ−ＰＤコントローラ２０６は、電源ライン２０２を介してＵＳＢ−ＰＤ規格に準拠したデバイス（シンクデバイス）３０２との間で、電源ライン１０を介して供給すべきバス電圧Ｖ_ＢＵＳおよび供給電流Ｉ_ＯＵＴをネゴシエートする。ＵＳＢ−ＰＤコントローラ２０６は、ロジック部２１４、通信部２１６、タイマ２３２を含む。通信部２１６は、電源ライン２０２にカップリングされ、バス電圧Ｖ_ＢＵＳに変調信号（ＦＳＫ）を重畳する形式で、ＵＳＢデバイス３０２とのデータ通信を行う。

ロジック部２１４は、スイッチＳＷ１を制御する。またロジック部２１４は、ネゴシエーションにより決定されたバス電圧Ｖ_ＢＵＳの設定値をコンバータコントローラ２１０に通知する。このロジック部２１４は、図２のステートマシン３４に対応する。

コンバータ２０８は、その出力が電源ライン２０２と接続され、バス電圧Ｖ_ＢＵＳを生成する。コンバータ２０８は、たとえば交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータである。あるいはコンバータ２０８は、電池電圧や外部アダプタからの直流電圧を降圧、もしくは昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータであってもよい。コンバータ２０８のトポロジは特に限定されない。

コンバータコントローラ２１０は、ネゴシエートにより決定された電圧レベルが出力されるように、コンバータ２０８を制御する。コンバータコントローラ２１０の構成も特に限定されず、公知技術を用いればよい。

コンバータコントローラ２１０は、検出抵抗Ｒ１の電圧降下である検出電圧Ｖｓを、可変のしきい値電圧Ｖ_ＴＨと比較し、検出電圧Ｖｓがしきい値電圧Ｖ_ＴＨを超えると、過電流検出信号Ｓ１をアサートする電流監視部２２０を含む。この電流監視部２２０は、図２の電流監視部２０に対応する。

ＵＳＢ−ＰＤコントローラ２０６は、タイマ２３２を含む。ロジック部２１４は、図２のステートマシン３４の機能を具備しており、第１状態φ１〜第３状態φ３および過電流検出状態φ４が切りかえ可能となっている。また、第１状態φ１〜第３状態φ３、過電流検出状態φ４間を、ステートマシン３４と同様の条件で遷移可能となっている。ロジック部２１４は、過電流検出状態φ４においてスイッチＳＷ１をオフする。

以上がＵＳＢホスト２００の構成である。続いてその動作を説明する。ＵＳＢ−ＰＤコントローラ２０６とＵＳＢデバイス３０２のネゴシエーションの結果、バス電圧Ｖ_ＢＵＳや供給電流Ｉ_ＯＵＴの容量に加えて、過電流保護の条件が決定される。
過電流保護の条件は以下の情報を含む。
・ 制限値Ｉ_ＭＡＸと基準値Ｉ_ＯＣの割合α（＝Ｉ_ＭＡＸ／Ｉ_ＯＣ）
・ 制限値Ｉ_ＬＯと基準値Ｉ_ＯＣの割合β（＝Ｉ_ＬＯ／Ｉ_ＯＣ）
・ 第１時間Ｔ_ＩＭＡＸ
・ 第２時間Ｔ_ＩＬＯと第１時間Ｔ_ＩＭＡＸのデューティ比γ

これらの条件は、たとえば２ビットのデータＳ３で設定される。
（Ｓ３＝００）
α＝１００％，β＝Ｎ／Ａ，Ｔ_ＩＭＡＸ＝１ｍｓ
（Ｓ３＝０１）
α＝１３０％，β＝７０％，Ｔ_ＩＭＡＸ＝１ｍｓ，Ｔ_ＩＬＯ＝１ｍｓ （γ＝５０％）
（Ｓ３＝１０）
α＝１５０％，β＝８３％，Ｔ_ＩＭＡＸ＝１ｍｓ，Ｔ_ＩＬＯ＝３ｍｓ （γ＝２５％）
（Ｓ３＝１１）
α＝２００％，β＝９５％，Ｔ_ＩＭＡＸ＝１ｍｓ，Ｔ_ＩＬＯ＝１９ｍｓ （γ＝５％）
Ｎ／ＡはNot Availableで、設定が存在しないことを表す。

このＵＳＢホスト２００によれば、過電流検出回路１００を用いたことにより、ＵＳＢ−ＰＤ規格のピークカレント仕様をサポートすることができる。

図７は、ＵＳＢホスト２００の一例であるノート型コンピュータ４００の斜視図である。

二次電池４０２は、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池であり電池電圧Ｖ_ＢＡＴを出力する。コンバータ２０８およびコンバータコントローラ２１０は、電池電圧Ｖ_ＢＡＴを昇圧あるいは降圧し、バス電圧Ｖ_ＢＵＳを生成する。ＵＳＢポート２０３には、ＵＳＢケーブルを介して図示しないデバイスが接続される。

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。

（第１の変形例）
実施の形態では、制御部３０の一部をステートマシン３４で構成する場合を説明したが制御部３０の構成はそれには限定されない。ステートマシン３４に代えて、ソフトウェアとハードウェアの組み合わせなど、その他のアーキテクチャを用いてもよい。

（第２の変形例）
実施の形態では、検出抵抗Ｒ１とＵＳＢポート１０４の間にスイッチＳＷ１を設ける場合を説明したが本発明はそれには限定されない。スイッチＳＷ１は、検出抵抗Ｒ１と電源１０２の間に設けられてもよい。あるいは電源１０２が、ＡＣ／ＤＣコンバータやＤＣ／ＤＣコンバータである場合には、それらの電源に含まれるスイッチングトランジスタをスイッチＳＷ１と兼用してもよいし、電源１０２がＬＤＯ（Low Drop Output）である場合、出力トランジスタ（パワートランジスタ）をスイッチＳＷ１と兼用してもよい。

（第３の変形例）
実施の形態では、図６に示すように、ＵＳＢホスト２００とＵＳＢデバイス３０２とが、バス電圧Ｖ_ＢＵＳに変調信号（ＦＳＫ）を重畳する形式でデータ通信を行うＵＳＢ−ＰＤ規格を説明したが本発明はそれには限定されない。本発明は、将来において策定されうる別の規格にも適用可能であり、たとえば電源ライン２０２とは別に設けられた専用の通信チャネルを介して、ＵＳＢホスト２００とＵＳＢデバイス３０２とが通信してもよい。

（第４の変形例）
過電流検出回路１００の用途としてノート型コンピュータ４００を説明したが、ＵＳＢホスト２００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、テレビ受像器などであってもよい。

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。

１００…過電流検出回路、１０２…電源、１０４…ＵＳＢポート、Ｒ１…検出抵抗、ＳＷ１…スイッチ、１０…電源ライン、２０…電流監視部、３０…制御部、３２…タイマ、３４…ステートマシン、φ１…第１状態、φ２…第２状態、φ３…第３状態、φ４…過電流検出状態、２００…ＵＳＢホスト、２０２…電源ライン、２０３…ＵＳＢポート、２０４…データライン、２０６…ＵＳＢ−ＰＤコントローラ、２０８…コンバータ、２１０…コンバータコントローラ、２１２…ＵＳＢトランシーバ、２１４…ロジック部、２１６…通信部、２２０…電流監視部、２３２…タイマ、３００…ＵＳＢケーブル、３０２…ＵＳＢデバイス、Ｓ１…過電流検出信号、Ｓ２…制御信号。

Claims (5)

1. デバイスに電力を供給するホストに搭載される過電流検出回路であって、
   電源ライン上に設けられた検出抵抗と、
   前記検出抵抗の電圧降下である検出電圧を、可変のしきい値電圧と比較し、前記検出電圧が前記しきい値電圧を超えると、過電流検出信号をアサートする電流監視部と、
   タイマを含み、（i）前記しきい値電圧を、過電流保護の基準値に応じた第１値に設定する第１状態と、（ii）前記しきい値電圧を、前記第１値より大きな第２値に設定する第２状態と、（iii）前記しきい値電圧を、前記第１値より小さな第３値に設定する第３状態と、が切りかえ可能であり、かつ
   （ａ）前記第１状態において、前記過電流検出信号がアサートされると、前記第２状態に遷移するとともに、前記タイマによる計時を開始し、
   （ｂ）（i）前記第２状態において前記過電流検出信号がアサートされると、過電流検出状態に遷移し、（ii）前記過電流検出信号がネゲートされた状態が所定の第１時間持続すると、第３状態に遷移するとともに、前記タイマによる計時を開始し、（ｃ）（i）前記第３状態において前記過電流検出信号がアサートされると、前記過電流検出状態に遷移し、（ii）前記過電流検出信号がネゲートされた状態が所定の第２時間持続すると、第１状態に遷移するように構成された制御部と、
   を備えることを特徴とする過電流検出回路。
2. 前記電源ライン上に、前記検出抵抗と直列に設けられたスイッチをさらに備え、
   前記制御部は、前記過電流検出状態において前記スイッチをオフすることを特徴とする請求項１に記載の過電流検出回路。
3. 前記ホストは、ＵＳＢ−ＰＤ（Universal Serial Bus−Power Delivery）規格に準拠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。
4. ＵＳＢ−ＰＤ規格に準拠したホストであって、
   電源ライン上に直列に設けられた検出抵抗およびスイッチと、
   前記スイッチを制御するとともに、前記電源ラインを介してＵＳＢ−ＰＤ規格に準拠したデバイスとの間で、前記電源ラインを介して供給すべきバス電圧および供給電流をネゴシエートするＵＳＢ−ＰＤコントローラと、
   その出力が前記電源ラインと接続され、前記バス電圧を生成するコンバータと、
   ネゴシエートにより決定された電圧レベルが出力されるよう前記コンバータを制御するコンバータコントローラと、
   を備え、
   前記コンバータコントローラは、前記検出抵抗の電圧降下である検出電圧を、可変のしきい値電圧と比較し、前記検出電圧が前記しきい値電圧を超えると、過電流検出信号をアサートする電流監視部を含み、
   前記ＵＳＢ−ＰＤコントローラは、タイマを含み、（i）前記しきい値電圧を、過電流保護の基準値に応じた第１値に設定する第１状態と、（ii）前記しきい値電圧を、前記第１値より所定の割合大きな第２値に設定する第２状態と、（iii）前記しきい値電圧を、前記第１値より所定の割合小さな第３値に設定する第３状態と、が切りかえ可能であり、かつ
   （ａ）前記第１状態において、前記過電流検出信号がアサートされると、前記第２状態に遷移するとともに、前記タイマによる計時を開始し、
   （ｂ）（i）前記第２状態において前記過電流検出信号がアサートされると、前記スイッチをオフし、（ii）前記過電流検出信号がネゲートされた状態が所定の第１時間持続すると、第３状態に遷移するとともに、前記タイマによる計時を開始し、（ｃ）（i）前記第３状態において前記過電流検出信号がアサートされると、前記スイッチをオフし、（ii）前記過電流検出信号がネゲートされた状態が所定の第２時間持続すると、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ホスト。
5. ＵＳＢ−ＰＤ規格に準拠したホストにおける過電流検出方法であって、
   過電流しきい値を基準値である第１値に設定するステップと、
   電源ラインに流れる供給電流を前記第１値と比較するステップと、
   前記供給電流が前記しきい値を超えると、前記過電流しきい値を、前記基準値より所定の割合大きな第２値に設定するとともに、第１タイマによる計時を開始するステップと、
   （i）前記第１タイマによる測定時間が所定の第１時間に達する前に、前記供給電流が前記しきい値を超えると過電流状態と判定し、（ii）前記供給電流が前記しきい値より小さい状態が前記第１時間持続すると、前記過電流しきい値を、前記基準値より所定の割合小さな第３値に設定するとともに、第２タイマによる計時を開始するステップと、
   （i）前記第２タイマによる測定時間が所定の第２時間に達する前に、前記供給電流が前記しきい値を超えると過電流状態と判定し、（ii）前記供給電流が前記しきい値より小さい状態が前記第２時間持続すると、前記過電流しきい値を、前記第１値に設定するステップと、
   を備えることを特徴とする過電流検出方法。

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