JP2009273252A - Boosting power circuit - Google Patents

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輝 川本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce ripples of output voltage, which occur due to input voltage fluctuation and load fluctuation. <P>SOLUTION: When output voltage Vo exceeds necessary minimum voltage Vm and drops due to drop of input voltage Vin while an enable signal SEN is in an H level, boosting signal voltage Va of a node NA gently drops from 5V. Thus, a duty ratio of an output signal Sd of a comparator 16 gradually increases from zero and a boosting operation soft-starts. The boosting operation is performed at the duty ratio of necessary minimum for boosting output voltage Vo to necessary minimum voltage Vm. When output voltage Vo exceeds restriction voltage VLMT upon boosting input voltage Vin, an overvoltage detecting circuit 30 outputs an overvoltage detection signal Sov in an L level and the boosting operation stops. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、チョッパ方式の昇圧電源回路に関する。   The present invention relates to a chopper type booster power supply circuit.

ECU(Electronic Control Unit)などの車載制御装置は、電源回路で作られる一定の制御用電圧(例えば5V)の供給を受けて動作する。電源回路は、電源用ICを有して構成されており、バッテリからの入力電圧Vinが低下した時にも制御用電圧を出力できるように、入力電圧Vinを必要最小電圧Vm(例えば8V)にまで昇圧した後、その昇圧電圧から制御用電圧を生成するようになっている。   An in-vehicle control device such as an ECU (Electronic Control Unit) operates by receiving a supply of a constant control voltage (for example, 5 V) generated by a power supply circuit. The power supply circuit is configured to include a power supply IC, and the input voltage Vin is reduced to a necessary minimum voltage Vm (for example, 8 V) so that the control voltage can be output even when the input voltage Vin from the battery is lowered. After boosting, a control voltage is generated from the boosted voltage.

この昇圧電源として特許文献1に記載されたものがある。この昇圧電源回路1は、図6に示すように、電源入力端子2から入力した電圧Vinを必要最小電圧Vmにまで昇圧して電源出力端子3から出力するもので、リアクトル4、ダイオード5、MOSFET6、コンデンサ7からなる主回路部と、電圧検出回路8(抵抗9、10)、オペアンプ11、位相補償用のコンデンサ12と抵抗13、ダイオード14、トランジスタ15、コンパレータ16からなる制御部とから構成されている。オペアンプ11の反転入力端子には基準電圧Vref(2.5V)が印加され、コンパレータ16の非反転入力端子にはキャリア信号電圧Vcが印加されている。電源起動時にはトランジスタ15がオンとなり、ノードNAの昇圧信号電圧Vaの上昇を抑えるので、出力電圧Voの立ち上がり時間が短縮される。
特開平7−227082号公報
There exists what was described in patent document 1 as this step-up power supply. As shown in FIG. 6, the boost power supply circuit 1 boosts the voltage Vin input from the power input terminal 2 to the necessary minimum voltage Vm and outputs the boosted voltage from the power output terminal 3. The reactor 4, the diode 5, and the MOSFET 6 , A main circuit section composed of a capacitor 7, a voltage detection circuit 8 (resistors 9 and 10), an operational amplifier 11, a phase compensation capacitor 12 and a resistor 13, a diode 14, a transistor 15, and a control section composed of a comparator 16. ing. A reference voltage Vref (2.5 V) is applied to the inverting input terminal of the operational amplifier 11, and a carrier signal voltage Vc is applied to the non-inverting input terminal of the comparator 16. Since the transistor 15 is turned on when the power supply is activated and the rise of the boosted signal voltage Va at the node NA is suppressed, the rise time of the output voltage Vo is shortened.
JP-A-7-227082

バッテリからの入力電圧Vinは標準で14V程度であるが、バッテリの充電状態や車載機器の動作状態などにより例えば3V〜30Vの範囲内で変動する。図7は、入力電圧Vinが必要最小電圧Vm(8V)よりも高い状態から低い状態となった場合の電圧波形を示している。(a)は入力電圧Vinと出力電圧Vo、(b)は昇圧信号電圧Vaとキャリア信号電圧Vc、(c)はコンパレータ16の出力信号を表している。   The input voltage Vin from the battery is about 14V as a standard, but fluctuates within a range of 3V to 30V, for example, depending on the charging state of the battery, the operating state of the in-vehicle device, and the like. FIG. 7 shows a voltage waveform when the input voltage Vin changes from a higher state to a lower state than the necessary minimum voltage Vm (8 V). (A) shows the input voltage Vin and output voltage Vo, (b) shows the boost signal voltage Va and carrier signal voltage Vc, and (c) shows the output signal of the comparator 16.

時刻t1で入力電圧Vinが急激に低下し始めると、コンデンサ7の静電容量や電源出力端子3に接続された負荷の大きさなどに応じてダイオード5には逆方向電圧が印加されて非通電となり、出力電圧Voは負荷に応じて徐々に低下する。図7では描画の都合上、時刻t1から出力電圧Voが必要最小電圧Vmに達する時刻t2までの電圧変化(傾き)を誇張して示している。   When the input voltage Vin starts to drop sharply at time t1, a reverse voltage is applied to the diode 5 in accordance with the capacitance of the capacitor 7 and the size of the load connected to the power supply output terminal 3, etc. Thus, the output voltage Vo gradually decreases according to the load. In FIG. 7, for the convenience of drawing, the voltage change (slope) from time t1 to time t2 when the output voltage Vo reaches the necessary minimum voltage Vm is exaggerated.

電源出力端子3とノードNAとの間に位相補償用コンデンサ12が接続されているので、出力電圧Voが低下し始めると、出力電圧Voが必要最小電圧Vmに達する時刻t2よりも前の時点からノードNAの昇圧信号電圧Vaが大きく引き下げられる。その結果、MOSFET6は過度に大きいデューティ比で駆動されることになり、出力電圧Voに昇圧動作に伴うリプルが発生する。このリプルは、入力電圧変動や負荷変動に起因する出力電圧Voの変化率(傾き)が高いほど大きくなる。   Since the phase compensation capacitor 12 is connected between the power supply output terminal 3 and the node NA, when the output voltage Vo starts to decrease, the time before the time t2 when the output voltage Vo reaches the necessary minimum voltage Vm is reached. The boosted signal voltage Va at the node NA is greatly reduced. As a result, the MOSFET 6 is driven with an excessively large duty ratio, and a ripple accompanying the boosting operation is generated in the output voltage Vo. This ripple increases as the rate of change (slope) of the output voltage Vo due to input voltage fluctuation or load fluctuation increases.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、入力電圧変動や負荷変動に対して生じる出力電圧のリプルを低減可能な昇圧電源回路を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a boosting power supply circuit capable of reducing output voltage ripple caused by input voltage fluctuation or load fluctuation.

請求項1に記載した手段によれば、出力電圧が規定電圧(基準電圧に対応する電圧)よりも低い期間では昇圧動作を行い、高い期間では昇圧動作を停止する。チョッパ方式の昇圧動作では、トランジスタがオンするとリアクトルに流れる電流が増加し、トランジスタがオフするとリアクトルに流れる電流がダイオードを介して出力側に流れて出力電圧が上昇する。オペアンプは、電圧検出回路により検出された出力電圧と所定の基準電圧とを入力して差動増幅し、コンパレータは、キャリア信号電圧とオペアンプの出力電圧(以下、昇圧信号電圧という)とを比較してトランジスタをオンオフさせるための通電信号を出力する。   According to the means described in claim 1, the boosting operation is performed during a period when the output voltage is lower than the specified voltage (voltage corresponding to the reference voltage), and the boosting operation is stopped during a high period. In the chopper boosting operation, when the transistor is turned on, the current flowing through the reactor increases, and when the transistor is turned off, the current flowing through the reactor flows to the output side via the diode and the output voltage rises. The operational amplifier inputs the output voltage detected by the voltage detection circuit and a predetermined reference voltage to perform differential amplification, and the comparator compares the carrier signal voltage with the output voltage of the operational amplifier (hereinafter referred to as boosted signal voltage). To output an energization signal for turning on and off the transistor.

オペアンプの出力端子とグランドとの間には位相補償用のコンデンサが接続されているので、発振を防止してフィードバック制御の安定化が図られる。そして、従来構成とは異なり、電源出力端子とオペアンプの入力端子との間がコンデンサにより結合されておらず、しかも位相補償用のコンデンサにフィルタ作用があるため、入力電圧変動や負荷変動に起因して出力電圧が規定電圧以下に低下した時に、コンパレータに入力される昇圧信号電圧は緩やかに変化する。その結果、通電信号のデューティ比が徐々に増加して昇圧動作がソフトスタートし、出力電圧を規定電圧に昇圧するのに必要最小限のデューティ比で昇圧動作を行う。従って、従来構成に比べて昇圧動作の開始時における出力電圧に重畳するリプルが小さくなる。   Since a phase compensation capacitor is connected between the output terminal of the operational amplifier and the ground, oscillation is prevented and stabilization of feedback control is achieved. Unlike the conventional configuration, the power supply output terminal and the input terminal of the operational amplifier are not coupled by a capacitor, and the phase compensation capacitor has a filtering effect, resulting in input voltage fluctuations and load fluctuations. When the output voltage drops below the specified voltage, the boost signal voltage input to the comparator changes gently. As a result, the duty ratio of the energization signal gradually increases and the boosting operation is soft-started, and the boosting operation is performed with the minimum duty ratio necessary for boosting the output voltage to the specified voltage. Therefore, the ripple superimposed on the output voltage at the start of the boosting operation is smaller than in the conventional configuration.

ただし、オペアンプの出力端子とグランドとの間に位相補償用のコンデンサを設けたので、入力電圧の上昇時や負荷の軽減時にも制御遅れが生じ、出力電圧にオーバーシュートが発生し易くなる。そこで、電圧が所定の制限電圧を超えている過電圧状態を検出すると、トランジスタをオフ駆動して過電圧の出力を防止している。   However, since the phase compensation capacitor is provided between the output terminal of the operational amplifier and the ground, a control delay occurs even when the input voltage rises or the load is reduced, and an overshoot is likely to occur in the output voltage. Therefore, when an overvoltage state in which the voltage exceeds a predetermined limit voltage is detected, the transistor is driven off to prevent overvoltage output.

請求項2に記載した手段によれば、オペアンプの出力端子は、抵抗を介してコンデンサおよびコンパレータに接続されているので、抵抗とコンデンサによるフィルタ作用により、出力電圧が規定電圧以下に低下した時に、一層のソフトスタートが可能となる。   According to the means described in claim 2, since the output terminal of the operational amplifier is connected to the capacitor and the comparator via the resistor, when the output voltage drops below a specified voltage due to the filter action by the resistor and the capacitor, Further soft start is possible.

請求項3に記載した手段によれば、電圧検出回路と過電圧検出回路は、電源出力端子とグランドとの間に接続された抵抗分圧回路を共用しているので、回路構成を簡単化でき、半導体集積回路装置として構成する際のレイアウト面積を低減できる。   According to the means described in claim 3, since the voltage detection circuit and the overvoltage detection circuit share the resistance voltage dividing circuit connected between the power supply output terminal and the ground, the circuit configuration can be simplified. The layout area when configured as a semiconductor integrated circuit device can be reduced.

請求項4に記載した手段によれば、昇圧電源動作の停止が指令されている期間、コンパレータの入力端子のうちオペアンプの出力端子に繋がる入力端子を所定電位(キャリア信号電圧の最大値/最小値を超える電位)に固定するので、トランジスタを確実にオフ状態に維持できる。   According to the means described in claim 4, the input terminal connected to the output terminal of the operational amplifier among the input terminals of the comparator is set to a predetermined potential (maximum value / minimum value of the carrier signal voltage) during the period when the stop of the boost power supply operation is commanded. Therefore, the transistor can be reliably kept off.

(第1の実施形態)
以下、本発明の第1の実施形態について図1ないし図4を参照しながら説明する。
図2は、電源用ICの概略構成を示している。この電源用IC21は、バッテリ22から入力した電圧VBが必要最小電圧Vm(例えば8V)よりも低い場合に昇圧電源回路23により必要最小電圧Vmにまで昇圧し、その昇圧電圧を基に電源回路24により制御用電圧(例えば5V)を生成してECUなどの車載制御装置(図示せず)に供給するものである。さらに、ハイサイド側にMOSFETなどのスイッチング素子を備えた駆動回路25を備えており、昇圧電源回路23の出力電圧を用いてリレーコイル(図示せず)などを駆動することができる。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 2 shows a schematic configuration of the power supply IC. When the voltage VB input from the battery 22 is lower than the necessary minimum voltage Vm (for example, 8V), the power supply IC 21 boosts the voltage to the necessary minimum voltage Vm by the boosting power supply circuit 23, and the power supply circuit 24 based on the boosted voltage. Thus, a control voltage (for example, 5V) is generated and supplied to an in-vehicle control device (not shown) such as an ECU. Furthermore, a drive circuit 25 including a switching element such as a MOSFET is provided on the high side, and a relay coil (not shown) or the like can be driven using the output voltage of the boost power supply circuit 23.

図1は、昇圧電源回路23の構成を示しており、図6と同一構成部分には同一符号を付している。電源入力端子2と電源出力端子3との間には、リアクトル4とダイオード5が直列に接続されており、リアクトル4とダイオード5の共通接続点とグランドとの間には、Nチャネル型MOSFET6(トランジスタに相当)が接続されている。電源出力端子3とグランドとの間には、平滑用のコンデンサ7と、分圧用の抵抗9、10からなる電圧検出回路8(抵抗分圧回路に相当)とが接続されている。   FIG. 1 shows the configuration of the boost power supply circuit 23, and the same components as those in FIG. A reactor 4 and a diode 5 are connected in series between the power input terminal 2 and the power output terminal 3, and an N-channel MOSFET 6 (a common connection point between the reactor 4 and the diode 5 and the ground) is connected. Equivalent to a transistor). Between the power output terminal 3 and the ground, a smoothing capacitor 7 and a voltage detection circuit 8 (corresponding to a resistance voltage dividing circuit) composed of resistors 9 and 10 for voltage division are connected.

オペアンプ11は、電圧検出回路8から出力される検出電圧Vdetと必要最小電圧Vm(規定電圧)に対応する基準電圧Vref(=Vm×R10/(R9+R10))とを入力して差動増幅する。オペアンプ11の出力端子と反転入力端子との間にはダイオード14が接続されており、出力端子は抵抗13を介してコンパレータ16の反転入力端子(ノードNA)に接続されている。ノードNAとグランドとの間には位相補償用コンデンサ26が接続されており、5Vの電源線27とノードNAとの間にはPチャネル型MOSFET28(電位固定回路に相当)と抵抗29とが直列に接続されている。MOSFET28は、イネーブル信号SENによりオンオフ動作する。コンパレータ16の非反転入力端子には、例えば三角波信号からなるキャリア信号の電圧Vcが与えられている。   The operational amplifier 11 differentially amplifies the detection voltage Vdet output from the voltage detection circuit 8 and the reference voltage Vref (= Vm × R10 / (R9 + R10)) corresponding to the necessary minimum voltage Vm (specified voltage). A diode 14 is connected between the output terminal and the inverting input terminal of the operational amplifier 11, and the output terminal is connected to the inverting input terminal (node NA) of the comparator 16 via the resistor 13. A phase compensation capacitor 26 is connected between the node NA and the ground, and a P-channel MOSFET 28 (corresponding to a potential fixing circuit) and a resistor 29 are connected in series between the 5V power supply line 27 and the node NA. It is connected to the. The MOSFET 28 is turned on / off by an enable signal SEN. The non-inverting input terminal of the comparator 16 is supplied with a carrier signal voltage Vc made of, for example, a triangular wave signal.

電源出力端子3には、出力電圧Voが所定の制限電圧VLMTを超えている過電圧状態を検出する過電圧検出回路30が設けられている。図3は、過電圧検出回路30の構成を示している。電源出力端子3とグランドとの間にはツェナーダイオード31と抵抗32が直列に接続されており、電源線27とグランドとの間には抵抗33とNPN形トランジスタ34が直列に接続されている。ツェナーダイオード31のアノードはトランジスタ34のベースに接続されており、そのコレクタから過電圧検出信号Sovが出力されるようになっている。ツェナーダイオード31のツェナー電圧Vzは、VLMT−Vf(Vfはpn接合の順方向電圧)に設定されている。   The power output terminal 3 is provided with an overvoltage detection circuit 30 that detects an overvoltage state in which the output voltage Vo exceeds a predetermined limit voltage VLMT. FIG. 3 shows the configuration of the overvoltage detection circuit 30. A Zener diode 31 and a resistor 32 are connected in series between the power supply output terminal 3 and the ground, and a resistor 33 and an NPN transistor 34 are connected in series between the power supply line 27 and the ground. The anode of the Zener diode 31 is connected to the base of the transistor 34, and the overvoltage detection signal Sov is output from its collector. The Zener voltage Vz of the Zener diode 31 is set to VLMT−Vf (Vf is the forward voltage of the pn junction).

ANDゲート35(駆動制御回路に相当)には、コンパレータ16の出力信号Sdと過電圧検出信号Sovとが入力されている。ANDゲート35の出力信号は、レベル変換回路36を介してMOSFET6のゲートに接続されている。なお、電源線27は電源回路24(図2参照)の出力線であり、オペアンプ11からANDゲート35までの回路は、電源線27から供給される5V電源の下で動作する。   An output signal Sd of the comparator 16 and an overvoltage detection signal Sov are input to the AND gate 35 (corresponding to a drive control circuit). The output signal of the AND gate 35 is connected to the gate of the MOSFET 6 through the level conversion circuit 36. The power supply line 27 is an output line of the power supply circuit 24 (see FIG. 2), and the circuit from the operational amplifier 11 to the AND gate 35 operates under 5V power supplied from the power supply line 27.

次に、本実施形態の作用について図4も参照しながら説明する。
図4は、昇圧電源回路23への入力電圧Vin(バッテリ電圧VB)が必要最小電圧Vm(8V)よりも高い状態から一時的に低い状態となった場合の電圧波形を示している。(a)は入力電圧Vinと出力電圧Vo、(b)はイネーブル信号SEN、(c)昇圧信号電圧Vaとキャリア信号電圧Vc、(d)コンパレータ16の出力信号Sd、(e)ANDゲート35の出力信号を表している。なお、(a)の電圧はバッテリ電圧系、(b)〜(e)の電圧は5V系である。
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 4 shows a voltage waveform when the input voltage Vin (battery voltage VB) to the boosting power supply circuit 23 is temporarily lower than a necessary minimum voltage Vm (8 V). (A) is the input voltage Vin and the output voltage Vo, (b) is the enable signal SEN, (c) the boost signal voltage Va and the carrier signal voltage Vc, (d) the output signal Sd of the comparator 16, (e) the AND gate 35 It represents the output signal. In addition, the voltage of (a) is a battery voltage system, and the voltage of (b)-(e) is a 5V system.

時刻t10より前は、昇圧電源回路23の昇圧電源動作の停止が指令されている期間であり、イネーブル信号SENがLレベルとされている。この期間では、MOSFET28がオンとなり、ノードNAが5Vに固定されているので、コンパレータ16の出力信号Sdは常にLレベルとなり、昇圧電源動作は停止している。イネーブル信号SENがHレベルとなった後、時刻t11から入力電圧Vin(バッテリ電圧VB)が急激に低下すると、負荷(ここでは電源回路24への入力電力)に応じて出力電圧Voが低下する。図4では、時刻t11から出力電圧Voが必要最小電圧Vmに達する時刻t12までの出力電圧Voの変化(傾き)を誇張して示している。   Prior to time t10, the boost power supply circuit 23 is instructed to stop the boost power supply operation, and the enable signal SEN is at the L level. During this period, the MOSFET 28 is turned on and the node NA is fixed at 5V. Therefore, the output signal Sd of the comparator 16 is always at L level, and the boosting power supply operation is stopped. After the enable signal SEN becomes H level, when the input voltage Vin (battery voltage VB) decreases rapidly from time t11, the output voltage Vo decreases according to the load (here, input power to the power supply circuit 24). In FIG. 4, the change (slope) of the output voltage Vo from time t11 to time t12 when the output voltage Vo reaches the necessary minimum voltage Vm is exaggerated.

従来構成とは異なり、電源出力端子3とオペアンプ11の出力端子との間がコンデンサにより結合されておらず、しかも位相補償用コンデンサ26にフィルタ作用がある。このため、出力電圧Voが必要最小電圧Vmを超えて低下すると、それに応じてノードNAの昇圧信号電圧Vaは5Vから緩やかに低下する。それに伴い、コンパレータ16の出力信号Sdのデューティ比はゼロから徐々に増加して昇圧動作がソフトスタートし、出力電圧Voを必要最小電圧Vmに昇圧するのに必要最小限のデューティ比で昇圧動作を行う。従って、従来構成に比べて昇圧動作の開始時における出力電圧Voに重畳するリプルが小さくなる。   Unlike the conventional configuration, the power output terminal 3 and the output terminal of the operational amplifier 11 are not coupled by a capacitor, and the phase compensation capacitor 26 has a filtering action. For this reason, when the output voltage Vo falls below the necessary minimum voltage Vm, the boosted signal voltage Va at the node NA gradually falls from 5V accordingly. Along with this, the duty ratio of the output signal Sd of the comparator 16 gradually increases from zero and the boost operation soft-starts, and the boost operation is performed with the minimum duty ratio necessary to boost the output voltage Vo to the minimum required voltage Vm. Do. Therefore, the ripple superimposed on the output voltage Vo at the start of the boosting operation is smaller than in the conventional configuration.

その後、時刻t13から入力電圧Vin(バッテリ電圧VB)が急激に上昇すると、出力電圧Voが上昇する。図4では、時刻t13から出力電圧Voが上昇して制限電圧VLMTに達する時刻t14までの出力電圧Voの変化(傾き)を誇張して示している。オペアンプ11の出力端子とグランドとの間に位相補償用コンデンサ26を設けたので、入力電圧Vinの上昇時に制御遅れが生じ、出力電圧Voが急激に上昇してもノードNAの昇圧信号電圧Vaは緩やかに上昇する。このため、コンパレータ16は、出力電圧Voが必要最小電圧Vmを超えた後も暫くの間(時刻t16までの間)、PWM波形を持つ出力信号Sdを出力し続ける。   Thereafter, when the input voltage Vin (battery voltage VB) rapidly increases from time t13, the output voltage Vo increases. In FIG. 4, the change (slope) of the output voltage Vo from time t13 to time t14 when the output voltage Vo rises and reaches the limit voltage VLMT is exaggerated. Since the phase compensation capacitor 26 is provided between the output terminal of the operational amplifier 11 and the ground, a control delay occurs when the input voltage Vin increases, and the boosted signal voltage Va at the node NA does not increase even if the output voltage Vo increases rapidly. It rises moderately. For this reason, the comparator 16 continues to output the output signal Sd having a PWM waveform for a while (until time t16) even after the output voltage Vo exceeds the necessary minimum voltage Vm.

このコンパレータ16の出力信号Sdをそのまま用いてMOSFET6を駆動すると、出力電圧Voがオーバーシュートして過大な電圧が発生する虞がある。そこで、過電圧検出回路30とANDゲート35を備え、出力信号Sdを過電圧検出信号Sovでマスク処理した信号を用いてMOSFET6を駆動する。図3に示す過電圧検出回路30において、出力電圧VoがVz+Vf(=VLMT)以上になるとトランジスタ34がオンとなり、過電圧検出信号SovがHレベルからLレベルに変化する。この過電圧検出状態では、出力信号Sdの状態にかかわらずMOSFET6はオフとなり昇圧動作は停止する。   If the MOSFET 6 is driven using the output signal Sd of the comparator 16 as it is, the output voltage Vo may overshoot and an excessive voltage may be generated. Therefore, the overvoltage detection circuit 30 and the AND gate 35 are provided, and the MOSFET 6 is driven using a signal obtained by masking the output signal Sd with the overvoltage detection signal Sov. In the overvoltage detection circuit 30 shown in FIG. 3, when the output voltage Vo becomes equal to or higher than Vz + Vf (= VLMT), the transistor 34 is turned on, and the overvoltage detection signal Sov changes from H level to L level. In this overvoltage detection state, the MOSFET 6 is turned off regardless of the state of the output signal Sd, and the boosting operation is stopped.

以上説明したように、本実施形態の電源用IC21に採用した昇圧電源回路23は、位相補償用コンデンサ26を備えているので、発振を防止して昇圧動作の安定化が図られる。この位相補償用コンデンサ26は、オペアンプ11の出力端子とグランドとの間に設けられているので、出力電圧Voの低下時に昇圧動作がソフトスタートし、昇圧動作の開始時において出力電圧Voに重畳するリプルを低減できる。さらに、オペアンプ11の出力端子と位相補償用コンデンサ26との間に抵抗13を設けたので、CRフィルタとしての作用により一層のソフトスタートが可能となる。   As described above, the boosting power supply circuit 23 employed in the power supply IC 21 of the present embodiment includes the phase compensation capacitor 26, so that oscillation can be prevented and the boosting operation can be stabilized. Since the phase compensation capacitor 26 is provided between the output terminal of the operational amplifier 11 and the ground, the boosting operation is soft-started when the output voltage Vo is lowered, and is superimposed on the output voltage Vo at the start of the boosting operation. Ripple can be reduced. Further, since the resistor 13 is provided between the output terminal of the operational amplifier 11 and the phase compensation capacitor 26, further soft start can be achieved by the action as a CR filter.

図7からも分かるように、昇圧動作に伴い発生するリプルは高い周波数成分を有しているので、当該リプル成分は電源回路24または駆動回路25を通して車載制御装置や車載機器(リレーコイルなど)に伝搬され易く、ラジオノイズの原因ともなる。本実施形態によれば、バッテリ電圧VBの変動や負荷変動に起因して昇圧電源回路23から生じるリプルが小さいので、車載制御装置に与えるノイズの影響およびラジオノイズを低減できる。   As can be seen from FIG. 7, the ripple generated with the boosting operation has a high frequency component. Therefore, the ripple component passes through the power supply circuit 24 or the drive circuit 25 to the vehicle-mounted control device or vehicle-mounted device (relay coil or the like). Propagation is likely to cause radio noise. According to the present embodiment, since the ripple generated from the boost power supply circuit 23 due to the fluctuation of the battery voltage VB and the load fluctuation is small, it is possible to reduce the influence of noise and radio noise on the in-vehicle control device.

過電圧検出回路30とANDゲート35を備え、出力信号Sdを過電圧検出信号Sovでマスク処理するので、位相補償用コンデンサ26を設けたことによる制御遅れが存在しても、出力電圧Voのオーバーシュートを制限することができる。昇圧電源回路23は、定電圧出力を目的とするものではなく、その後段に位置する電源回路24に必要最小電圧Vm以上の電圧を供給することを目的とするものなので、オーバーシュートによる出力電圧Voの変動自体は許容される。   Since the overvoltage detection circuit 30 and the AND gate 35 are provided and the output signal Sd is masked with the overvoltage detection signal Sov, the overshoot of the output voltage Vo is prevented even when there is a control delay due to the provision of the phase compensation capacitor 26. Can be limited. The step-up power supply circuit 23 is not intended to output a constant voltage, but is intended to supply a voltage higher than the necessary minimum voltage Vm to the power supply circuit 24 located at the subsequent stage. The fluctuation itself is permissible.

電源用IC21が低消費電力モードに移行した場合などにイネーブル信号SENがLレベルになると、MOSFET28と抵抗29とを介してノードNAの電位が5Vに固定される。これにより、MOSFET6を確実にオフ状態に維持できるとともに、イネーブル信号SENをHレベルに戻した時に昇圧動作をソフトスタートできる。   When the enable signal SEN becomes L level, such as when the power supply IC 21 shifts to the low power consumption mode, the potential of the node NA is fixed to 5V via the MOSFET 28 and the resistor 29. As a result, the MOSFET 6 can be reliably maintained in the off state, and the boosting operation can be soft-started when the enable signal SEN is returned to the H level.

(第2の実施形態)
図5は、本発明の第2の実施形態に係る電圧検出回路および過電圧検出回路の回路構成図である。電圧検出回路37は、分圧用の抵抗38、39、40(抵抗分圧回路に相当)から構成されており、抵抗39、40の共通接続点から検出電圧Vdetが出力される。過電圧検出回路41も、この電圧検出回路37を共用しており、抵抗38、39の共通接続点がコンパレータ42の非反転入力端子に接続されている。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a circuit configuration diagram of a voltage detection circuit and an overvoltage detection circuit according to the second embodiment of the present invention. The voltage detection circuit 37 is constituted by voltage dividing resistors 38, 39, and 40 (corresponding to a resistance voltage dividing circuit), and a detection voltage Vdet is output from a common connection point of the resistors 39 and 40. The overvoltage detection circuit 41 also shares this voltage detection circuit 37, and the common connection point of the resistors 38 and 39 is connected to the non-inverting input terminal of the comparator 42.

コンパレータ42の反転入力端子には、制限電圧VLMTに相当する電圧Ve(=VLMT×(R39+R40)/(R38+R39+R40))が与えられている。出力電圧Voが制限電圧VLMT以上になるとコンパレータ42の出力がHレベルとなり、トランジスタ34がオンして過電圧検出信号SovがHレベルからLレベルに変化する。本実施形態によれば、電圧検出回路37と過電圧検出回路41とで抵抗38、39、40を共用することができる。   A voltage Ve (= VLMT × (R39 + R40) / (R38 + R39 + R40)) corresponding to the limit voltage VLMT is applied to the inverting input terminal of the comparator 42. When the output voltage Vo becomes equal to or higher than the limit voltage VLMT, the output of the comparator 42 becomes H level, the transistor 34 is turned on, and the overvoltage detection signal Sov changes from H level to L level. According to the present embodiment, the resistors 38, 39, and 40 can be shared by the voltage detection circuit 37 and the overvoltage detection circuit 41.

(その他の実施形態)
なお、本発明は上記し且つ図面に示す各実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のように変形または拡張が可能である。
抵抗13は必要に応じて設ければよい。
MOSFET28と抵抗29による電位固定回路は省略してもよい。
MOSFET6に替えてIGBTやバイポーラトランジスタを採用してもよい。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the embodiments described above and shown in the drawings, and can be modified or expanded as follows, for example.
The resistor 13 may be provided as necessary.
The potential fixing circuit by the MOSFET 28 and the resistor 29 may be omitted.
An IGBT or a bipolar transistor may be employed instead of the MOSFET 6.

本発明の第1の実施形態を示す昇圧電源回路の構成図1 is a configuration diagram of a boost power supply circuit showing a first embodiment of the present invention. 電源用ICの概略構成図Schematic configuration diagram of power IC 過電圧検出回路の構成図Configuration diagram of overvoltage detection circuit 昇圧電源回路への入力電圧Vinが必要最小電圧Vmよりも高い状態から一時的に低い状態となった場合の電圧波形図Voltage waveform diagram when the input voltage Vin to the booster power supply circuit is temporarily lower than the required minimum voltage Vm 本発明の第2の実施形態を示す電圧検出回路および過電圧検出回路の回路構成図Circuit configuration diagram of a voltage detection circuit and an overvoltage detection circuit showing a second embodiment of the present invention 従来構成を示す図1相当図1 equivalent diagram showing the conventional configuration 図4相当図4 equivalent diagram

符号の説明Explanation of symbols

2は電源入力端子、3は電源出力端子、4はリアクトル、5はダイオード、6はMOSFET(トランジスタ)、8、37は電圧検出回路(抵抗分圧回路)、11はオペアンプ、13は抵抗、16はコンパレータ、23は昇圧電源回路、26は位相補償用コンデンサ(コンデンサ)、28はMOSFET(電位固定回路)、30、41は過電圧検出回路、35はANDゲート(駆動制御回路)である。   2 is a power input terminal, 3 is a power output terminal, 4 is a reactor, 5 is a diode, 6 is a MOSFET (transistor), 8 and 37 are voltage detection circuits (resistance voltage dividing circuits), 11 is an operational amplifier, 13 is a resistor, 16 Is a booster power supply circuit, 26 is a phase compensation capacitor (capacitor), 28 is a MOSFET (potential fixing circuit), 30 and 41 are overvoltage detection circuits, and 35 is an AND gate (drive control circuit).

Claims (4)

電源入出力端子間に直列に接続されたリアクトルおよびダイオードと、
前記リアクトルとダイオードの共通接続点とグランドとの間に接続されたトランジスタと、
前記電源出力端子の電圧を検出する電圧検出回路と、
前記検出電圧と所定の基準電圧とを入力するオペアンプと、
前記オペアンプの出力端子とグランドとの間に接続されたコンデンサと、
キャリア信号電圧と前記オペアンプの出力電圧とを比較するコンパレータと、
前記電源出力端子の電圧が所定の制限電圧を超えている過電圧状態を検出する過電圧検出回路と、
前記過電圧状態の検出時には前記トランジスタをオフ駆動し、前記過電圧状態の非検出時には前記コンパレータの出力信号に応じて前記トランジスタを駆動する駆動制御回路とを備えていることを特徴とする昇圧電源回路。
A reactor and a diode connected in series between the power input / output terminals;
A transistor connected between a common connection point of the reactor and the diode and a ground;
A voltage detection circuit for detecting a voltage of the power output terminal;
An operational amplifier for inputting the detection voltage and a predetermined reference voltage;
A capacitor connected between the output terminal of the operational amplifier and the ground;
A comparator that compares the carrier signal voltage with the output voltage of the operational amplifier;
An overvoltage detection circuit for detecting an overvoltage state in which the voltage of the power supply output terminal exceeds a predetermined limit voltage;
A boosting power supply circuit comprising: a drive control circuit that drives the transistor off when the overvoltage state is detected, and drives the transistor according to an output signal of the comparator when the overvoltage state is not detected.
前記オペアンプの出力端子は、抵抗を介して前記コンデンサおよび前記コンパレータに接続されていることを特徴とする請求項1記載の昇圧電源回路。   2. The boosting power supply circuit according to claim 1, wherein an output terminal of the operational amplifier is connected to the capacitor and the comparator via a resistor. 前記電圧検出回路と前記過電圧検出回路は、前記電源出力端子とグランドとの間に接続された抵抗分圧回路を共用していることを特徴とする請求項1または2記載の昇圧電源回路。   3. The boost power supply circuit according to claim 1, wherein the voltage detection circuit and the overvoltage detection circuit share a resistance voltage dividing circuit connected between the power output terminal and ground. 昇圧電源動作の停止が指令されている期間、前記トランジスタがオフ駆動されるように、前記コンパレータの入力端子のうち前記オペアンプの出力端子と繋がる入力端子を所定電位に固定する電位固定回路を備えていることを特徴とする請求項1ないし3の何れかに記載の昇圧電源回路。   A potential fixing circuit for fixing an input terminal connected to the output terminal of the operational amplifier among the input terminals of the comparator to a predetermined potential so that the transistor is driven off during a period in which a boost power supply operation is commanded to stop; 4. The step-up power supply circuit according to claim 1, wherein:
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