JP6145335B2 - Switching power supply circuit - Google Patents

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Description

本発明は、負荷側に穏やかに電圧供給を開始するソフトスタート回路を備えたスイッチング電源回路に関する。   The present invention relates to a switching power supply circuit including a soft start circuit that gently starts voltage supply on a load side.

スイッチング電源回路は、導通/遮断を繰り返すスイッチ素子とインダクタとを組み合わせることで、負荷に対して低損失で電力を供給する電源回路であり、多くの分野において用いられている。   A switching power supply circuit is a power supply circuit that supplies power with low loss to a load by combining a switching element that repeats conduction / cutoff and an inductor, and is used in many fields.

<従来例1>
図10に、従来例1の降圧型のスイッチング電源回路の構成例を示す。MP1はスイッチ素子としてのPMOSトランジスタであり、駆動回路1によってその導通/遮断が制御される。L1はインダクタであり、トランジスタMP1が導通したときに流れる電流IINによりエネルギーを蓄えるとともにコンデンサC0および負荷RLに供給し、遮断したときに発生する逆起電力をダイオードD1で整流してコンデンサC0および負荷RLに供給する。負荷RLに供給される電圧VOUTは、帰還抵抗R1、R2で分圧され、ここで得られた帰還電圧VFBが、誤差増幅器AMP1で参照電圧VREFと比較される。誤差増幅器AMP1の出力電圧V1は、三角波発振器2より出力される固定周期の三角波電圧と比較器COMP1において比較され、その比較結果に応じて駆動回路1が制御される。図10の構成の場合、誤差増幅器AMP1の出力電圧V1が高くなると三角波1周期の間でトランジスタMP1が導通している期間が長くなり、低い場合はその期間が短くなることで、帰還電圧VFBが誤差増幅器AMP1に入力する参照電圧VREFに一致するように、出力電圧VOUTが制御される。抵抗R3とコンデンサC2はローパスフィルタを構成している。
<Conventional example 1>
FIG. 10 shows a configuration example of the step-down switching power supply circuit of Conventional Example 1. MP1 is a PMOS transistor as a switch element, and its conduction / cutoff is controlled by the drive circuit 1. L1 is an inductor that stores energy by the current IIN that flows when the transistor MP1 is turned on, supplies the energy to the capacitor C0 and the load RL, and rectifies the counter electromotive force that is generated when the transistor MP1 is cut off by the diode D1. Supply to RL. The voltage VOUT supplied to the load RL is divided by the feedback resistors R1 and R2, and the feedback voltage VFB obtained here is compared with the reference voltage VREF by the error amplifier AMP1. The output voltage V1 of the error amplifier AMP1 is compared with the fixed-cycle triangular wave voltage output from the triangular wave oscillator 2 by the comparator COMP1, and the drive circuit 1 is controlled according to the comparison result. In the case of the configuration of FIG. 10, when the output voltage V1 of the error amplifier AMP1 is increased, the period during which the transistor MP1 is conducting is increased during one period of the triangular wave, and when the output voltage V1 is low, the period is shortened. The output voltage VOUT is controlled so as to coincide with the reference voltage VREF input to the error amplifier AMP1. The resistor R3 and the capacitor C2 constitute a low pass filter.

図10のスイッチング電源回路では、誤差増幅器AMP1を含む経路の負帰還動作により、理想状態においては、出力電圧VOUTとトランジスタMP1の導通/遮断の時比率Dと入力電圧VINの関係は、以下の式のようになる。
VOUT=D×VIN (1)
また、時比率Dは、TONをトランジスタMP1の導通時間とし、TSを三角波発振器2の発振波形の1周期の時間とすると、以下の式のようになる。
D=TON/TS (2)
すなわち、スイッチング電源回路の出力電圧VOUTは、理想状態においては、トランジスタMP1が導通している期間が長いほど上昇し、短いほど低下する。
In the switching power supply circuit of FIG. 10, the relationship between the output voltage VOUT and the ON / OFF time ratio D of the transistor MP1 and the input voltage VIN in an ideal state is obtained by the following equation by the negative feedback operation of the path including the error amplifier AMP1. become that way.
VOUT = D × VIN (1)
Further, the duty ratio D is represented by the following expression, where TON is the conduction time of the transistor MP1 and TS is the time of one cycle of the oscillation waveform of the triangular wave oscillator 2.
D = TON / TS (2)
In other words, in the ideal state, the output voltage VOUT of the switching power supply circuit increases as the period during which the transistor MP1 is conducting increases, and decreases as it decreases.

スイッチング電源回路は、構成上、出力端子とGND間に出力電圧VOUTの平滑のためのコンデンサC0が必要となる。起動時、トランジスタMP1がスイッチング動作を開始した際には、コンデンサC0をまず充電して、目標電圧になるまで出力電圧VOUTを引き上げる必要があり、この際に、非常に大きな電流IINが電圧VINの電源から負荷RLの方向に流れ込む。これを突入電流と呼ぶ。この突入電流が大きすぎると、電源電圧VINが不安定になったり、トランジスタMP1に定格以上の電流が流れる可能性がある。   The switching power supply circuit requires a capacitor C0 for smoothing the output voltage VOUT between the output terminal and GND due to its configuration. At the time of start-up, when the transistor MP1 starts a switching operation, it is necessary to first charge the capacitor C0 and raise the output voltage VOUT until the target voltage is reached. At this time, a very large current IIN has a voltage VIN of It flows from the power source in the direction of the load RL. This is called inrush current. If the inrush current is too large, the power supply voltage VIN may become unstable or a current exceeding the rating may flow through the transistor MP1.

そこで、このような問題を回避するためにソフトスタート回路3が使用される。図10の回路においては、ソフトスタート回路3はコンデンサC1と抵抗R4で構成されている。起動時にこのソフトスタート回路3で決まる時定数で誤差増幅器AMP1の非反転入力端子の電圧が0Vから緩やかに上昇する。   Therefore, the soft start circuit 3 is used to avoid such a problem. In the circuit of FIG. 10, the soft start circuit 3 includes a capacitor C1 and a resistor R4. At the time of start-up, the voltage at the non-inverting input terminal of the error amplifier AMP1 gradually rises from 0V with a time constant determined by the soft start circuit 3.

結果として、回路全体の負帰還の働きにより、図11に示すように、出力電圧VOUTは0Vから、誤差増幅器AMP1の非反転入力端子の電圧に比例する形で緩やかに上昇する。このため、このコンデンサC0に流入する電流IINは低い値に抑えられる。   As a result, the negative feedback of the entire circuit causes the output voltage VOUT to gradually rise from 0 V in a form proportional to the voltage at the non-inverting input terminal of the error amplifier AMP1, as shown in FIG. For this reason, the current IIN flowing into the capacitor C0 is suppressed to a low value.

<従来例2>
一方、近年、発光ダイオードLEDの用途の拡大により、その発光ダイオードLEDをスイッチング電源回路を用いて駆動する場合が増えている。発光ダイオードLEDはその特性上、一定の輝度で駆動するためには、そのアノード・カソード間に一定の電圧を印加するのではなく、一定の電流が流れるよう制御する必要がある。このため、スイッチング電源回路の負荷に発光ダイオードLEDを用いる場合は、図12のような構成になる。
<Conventional example 2>
On the other hand, in recent years, with the expansion of applications of light emitting diodes LED, the number of cases where the light emitting diode LED is driven using a switching power supply circuit is increasing. In order to drive the light-emitting diode LED with a constant luminance, it is necessary to control so that a constant current flows instead of applying a constant voltage between its anode and cathode. For this reason, when using light emitting diode LED for the load of a switching power supply circuit, it becomes a structure like FIG.

図12のスイッチング電源回路における抵抗RSは、発光ダイオードLEDに流れる電流ILEDを検出するための検出抵抗であり、通常動作において、発光ダイオードLEDに流れる電流ILEDは以下のように決まる。
ILED=VREF/RS (3)
The resistor RS in the switching power supply circuit of FIG. 12 is a detection resistor for detecting the current ILED flowing through the light emitting diode LED. In normal operation, the current ILED flowing through the light emitting diode LED is determined as follows.
ILED = VREF / RS (3)

図13には図10と図12のスイッチング電源回路の出力電圧VOUTの変化に対する帰還電圧VFBの変化を表している。図13(a)は図10のスイッチング電源回路の場合であり、出力電圧VOUTの変化に対して帰還電圧VFBは比例して変化している。図13(b)は図12のスイッチング電源回路の場合であり、発光ダイオードLEDを駆動した場合である。発光ダイオードLEDは、そのアノード・カソード間に印加される電圧がその発光ダイオードLEDの閾値電圧以上になるまで、ほとんど電流を流さない。このため、出力電圧VOUTが閾値電圧以下の場合、帰還電圧VFBは0Vである。   FIG. 13 shows the change of the feedback voltage VFB with respect to the change of the output voltage VOUT of the switching power supply circuit of FIG. 10 and FIG. FIG. 13A shows the case of the switching power supply circuit of FIG. 10, and the feedback voltage VFB changes in proportion to the change of the output voltage VOUT. FIG. 13B shows the case of the switching power supply circuit of FIG. 12, in which the light emitting diode LED is driven. The light emitting diode LED hardly flows current until the voltage applied between its anode and cathode becomes equal to or higher than the threshold voltage of the light emitting diode LED. For this reason, when the output voltage VOUT is equal to or lower than the threshold voltage, the feedback voltage VFB is 0V.

この結果、図12のスイッチング電源回路の場合、誤差増幅器AMP1の非反転入力端子の電圧が0Vかまたはかなり低い電圧であっても、反転入力端子の帰還電圧VFBは0Vのままであり、スイッチング電源回路の回路全体を介した負帰還動作が機能しない。このため、起動時の出力電圧VOUTが発光ダイオードLEDの閾値電圧に達するまでは、ソフトスタート回路3が機能せず、図14に示すように、電流IINが過大な突入電流として流れることになる。   As a result, in the case of the switching power supply circuit of FIG. 12, even if the voltage at the non-inverting input terminal of the error amplifier AMP1 is 0V or a considerably low voltage, the feedback voltage VFB at the inverting input terminal remains 0V. Negative feedback operation through the entire circuit does not work. For this reason, the soft start circuit 3 does not function until the output voltage VOUT at start-up reaches the threshold voltage of the light emitting diode LED, and the current IIN flows as an excessive inrush current as shown in FIG.

<従来例3>
こうした問題もあり、従来、発光ダイオードLEDを駆動できるようにしたスイッチング電源回路は、図15のような構成になっている。図15では、電流源I1とコンデンサC3とリセット用スイッチSW1からなるソフトスタート回路3Aが追加されている。COMP2は比較器であり、2つの非反転入力端子の電圧が双方とも反転入力端子の電圧より高くならなければ、その出力電圧は変化しない。このため、当該2つの非反転入力端子の電圧の内の低い方の電圧によって比較器COMP2の出力状態が決まり、出力電圧VOUTは起動後から緩やかに上昇していく。よって、トランジスタMP1の導通時間は、短い状態から徐々に長くなり、コンデンサC0に過大な突入電流が流れることを防止できる。
<Conventional example 3>
Due to these problems, a conventional switching power supply circuit capable of driving a light emitting diode LED has a configuration as shown in FIG. In FIG. 15, a soft start circuit 3A including a current source I1, a capacitor C3, and a reset switch SW1 is added. COMP2 is a comparator, and the output voltage does not change unless the voltage at the two non-inverting input terminals is higher than the voltage at the inverting input terminal. For this reason, the output voltage of the comparator COMP2 is determined by the lower voltage of the voltages at the two non-inverting input terminals, and the output voltage VOUT gradually rises after activation. Therefore, the conduction time of the transistor MP1 gradually increases from a short state, and an excessive inrush current can be prevented from flowing through the capacitor C0.

しかし、この図15のようなソフトスタート回路3Aを備えたスイッチング電源回路の欠点として、通常の定電圧出力の制御を行なった場合に問題が発生する。   However, as a disadvantage of the switching power supply circuit provided with the soft start circuit 3A as shown in FIG. 15, a problem occurs when the normal constant voltage output is controlled.

図15のスイッチング電源回路では、ソフトスタート時、誤差増幅器AMP1の出力電圧V1はソフトスタート回路3Aの出力電圧V2よりも高い状態にある。その後、出力電圧VOUTが目標電圧まで上昇し、誤差増幅器AMP1を含めた経路の負帰還動作により出力電圧VOUTが制御される状態に移行するタイミングにおいて、誤差増幅器AMP1の出力電圧V1は、次第に低下してソフトスタート3Aの出力電圧V2より低くなる必要がある。   In the switching power supply circuit of FIG. 15, at the time of soft start, the output voltage V1 of the error amplifier AMP1 is higher than the output voltage V2 of the soft start circuit 3A. Thereafter, at the timing when the output voltage VOUT rises to the target voltage and shifts to a state in which the output voltage VOUT is controlled by the negative feedback operation of the path including the error amplifier AMP1, the output voltage V1 of the error amplifier AMP1 gradually decreases. Therefore, it is necessary to be lower than the output voltage V2 of the soft start 3A.

しかし、誤差増幅器AMP1の出力電圧V1の変化の遅れにより、制御の切り替わりタイミングに遅れが生じ、図16に示すように、出力電圧VOUTが一時的に目標電圧より高くなるオーバーシュート電圧が発生する。この電圧VOUTの上昇は負荷RLの耐圧を越え、破壊に至らしめる可能性がある。つまり、図15のようなソフトスタート回路3Aを備えたスイッチング電源回路は、定電圧を出力する事を目的とする用途にはあまり適さない。   However, the control switching timing is delayed due to the delay in the change of the output voltage V1 of the error amplifier AMP1, and as shown in FIG. 16, an overshoot voltage in which the output voltage VOUT is temporarily higher than the target voltage is generated. This rise in voltage VOUT may exceed the breakdown voltage of the load RL and may lead to destruction. That is, the switching power supply circuit provided with the soft start circuit 3A as shown in FIG. 15 is not very suitable for the purpose of outputting a constant voltage.

以上のように、従来のスイッチング電源回路は、定電圧を出力することを目的とする場合(図10)にはソフトスタート回路3を、発光ダイオードを定電流で駆動する場合(図15)にはソフトスタート回路3Aを、それぞれ用いる必要がある。つまり、使用目的に応じて異なるソフトスタート回路を備えたスイッチング電源回路を使い分ける必要があった。   As described above, in the conventional switching power supply circuit, the soft start circuit 3 is used when outputting a constant voltage (FIG. 10), and the light emitting diode is driven at a constant current (FIG. 15). Each of the soft start circuits 3A needs to be used. In other words, it is necessary to use different switching power supply circuits having different soft start circuits depending on the purpose of use.

本発明はこのような問題を解決し、定電圧出力用途においてもオーバーシュート電圧が小さく、発光ダイオード駆動用途においても適切に機能するスイッチング電源回路を提供することを目的としている。   An object of the present invention is to solve such a problem, and to provide a switching power supply circuit that has a small overshoot voltage even in a constant voltage output application and functions appropriately in a light emitting diode driving application.

上記目的を達成するために、請求項1にかかる発明のスイッチング電源回路は、負荷に供給する電圧を導通/遮断するスイッチ素子と、前記負荷に供給される電圧に相当する帰還電圧を参照電圧と比較して得られる誤差電圧を出力する誤差増幅器と、起動時に緩やかに上昇する電圧を出力する第1のソフトスタート回路と、該第1のソフトスタート回路の出力電圧および前記誤差電圧の内の低い方の電圧と一定周期の三角波電圧とを比較する第1の比較器と、該第1の比較器の比較結果に応じて前記スイッチ素子の導通/遮断を制御する駆動回路とを有し、前記スイッチ素子の導通/遮断に応じて負荷に一定電圧を供給するスイッチング電源回路において、前記第1のソフトスタート回路の出力電圧が所定値に達したときに前記参照電圧を第1の電圧値から目標とする第2の電圧値へ緩やかに上昇させることを開始する第2のソフトスタート回路を備えたことを特徴とする。
請求項2にかかる発明のスイッチング電源回路は、負荷に供給する電圧を導通/遮断するスイッチ素子と、前記負荷に供給される電圧に相当する帰還電圧を参照電圧と比較して得られる誤差電圧を出力する誤差増幅器と、起動時に緩やかに上昇する電圧を出力する第1のソフトスタート回路と、該第1のソフトスタート回路の出力電圧および前記誤差電圧の内の低い方の電圧と一定周期の三角波電圧とを比較する第1の比較器と、該第1の比較器の比較結果に応じて前記スイッチ素子の導通/遮断を制御する駆動回路とを有し、前記スイッチ素子の導通/遮断に応じて負荷に一定電圧を供給するスイッチング電源回路において、前記帰還電圧が所定値に達したときに前記参照電圧を第1の電圧値から目標とする第2の電圧値へ緩やかに上昇させる第2のソフトスタート回路を備えたことを特徴とする。
請求項3にかかる発明は、請求項に記載のスイッチング電源回路において、前記第1のソフトスタート回路は、前記帰還電圧が前記第1の電圧値を超えてから前記第2のソフトスタート回路の出力電圧が前記第1の電圧値を超えるまでの期間中、出力電圧の上昇率がそれ以外の期間の上昇率よりも高くなるよう設定されていることを特徴とする。
請求項4にかかる発明のスイッチング電源回路は、負荷に供給する電圧を導通/遮断するスイッチ素子と、前記負荷に供給される電圧に相当する帰還電圧を参照電圧と比較して得られる誤差電圧を出力する誤差増幅器と、起動時に緩やかに上昇する電圧を出力する第1のソフトスタート回路と、該第1のソフトスタート回路の出力電圧および前記誤差電圧の内の低い方の電圧と一定周期の三角波電圧とを比較する第1の比較器と、該第1の比較器の比較結果に応じて前記スイッチ素子の導通/遮断を制御する駆動回路とを有し、前記スイッチ素子の導通/遮断に応じて負荷に一定電圧を供給するスイッチング電源回路において、前記第1のソフトスタート回路の出力電圧と前記誤差電圧を比較する第2の比較器と、該第2の比較器が前記誤差電圧が前記第1のソフトスタート回路の出力電圧より低いことを判定したとき前記参照電圧を第1の電圧値から目標とする第2の電圧値へ緩やかに上昇させることを開始する第2のソフトスタート回路を備えたことを特徴とする。
請求項5にかかる発明のスイッチング電源回路は、負荷に供給する電圧を導通/遮断するスイッチ素子と、前記負荷に供給される電圧に相当する帰還電圧を参照電圧と比較して誤差電圧を出力する誤差増幅器と、該誤差電圧と一定周期の三角波電圧とを比較する第3の比較器と、該第3の比較器の比較結果に応じて前記スイッチ素子の導通/遮断を制御する駆動回路とを有し、前記スイッチ素子の導通/遮断に応じて負荷に一定電圧を供給するスイッチング電源回路において、起動時に緩やかに上昇する電圧を出力する第1のソフトスタート回路と、前記帰還電圧が所定値に達することにより前記参照電圧を第1の電圧値から目標とする第2の電圧値へ緩やかに上昇させることを開始する第2のソフトスタート回路とを備え、前記スイッチ素子に流れる電流に対応する電圧よりも前記第1のソフトスタート回路の出力電圧がいとき前記駆動回路が前記第3の比較器の比較結果に応じて制御されるようにしたことを特徴とする。
請求項6にかかる発明のスイッチング電源回路は、負荷に供給する電圧を導通/遮断するスイッチ素子と、前記負荷に供給される電圧に相当する帰還電圧を参照電圧と比較して誤差電圧を出力する誤差増幅器と、該誤差電圧と一定周期の三角波電圧とを比較する第3の比較器と、該第3の比較器の比較結果に応じて前記スイッチ素子の導通/遮断を制御する駆動回路とを有し、前記スイッチ素子の導通/遮断に応じて負荷に一定電圧を供給するスイッチング電源回路において、起動時に緩やかに上昇する電圧を出力する第1のソフトスタート回路と、前記三角波電圧の1又は複数周期の期間にわたって、前記スイッチ素子に流れる電流に対応する電圧よりも前記第1のソフトスタート回路の出力電圧がいとき、前記参照電圧を第1の電圧値から目標とする第2の電圧値へ緩やかに上昇させることを開始する第2のソフトスタート回路と、を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a switching power supply circuit according to a first aspect of the present invention includes a switching element for conducting / cutting off a voltage supplied to a load, and a feedback voltage corresponding to the voltage supplied to the load as a reference voltage. An error amplifier that outputs an error voltage obtained by comparison, a first soft start circuit that outputs a voltage that gradually rises at the time of start-up, and the output voltage of the first soft start circuit and the error voltage that are low A first comparator that compares the voltage of the other side with a triangular wave voltage having a constant period, and a drive circuit that controls conduction / cutoff of the switch element according to a comparison result of the first comparator, In a switching power supply circuit that supplies a constant voltage to a load in accordance with conduction / cutoff of a switch element, the reference voltage is changed to a first value when an output voltage of the first soft start circuit reaches a predetermined value. Characterized by comprising a second soft start circuit to start to raise from the voltage value slowly to a second voltage value as a target.
According to a second aspect of the present invention, there is provided a switching power supply circuit comprising: a switching element that conducts / cuts off a voltage supplied to a load; and an error voltage obtained by comparing a feedback voltage corresponding to the voltage supplied to the load with a reference voltage. An error amplifier for output, a first soft start circuit for outputting a voltage that gradually rises at the time of start-up, a lower one of the output voltage of the first soft start circuit and the error voltage, and a triangular wave having a fixed period A first comparator for comparing the voltage and a drive circuit for controlling conduction / cutoff of the switch element according to a comparison result of the first comparator, and according to conduction / cutoff of the switch element In the switching power supply circuit for supplying a constant voltage to the load, the reference voltage is gradually increased from the first voltage value to the target second voltage value when the feedback voltage reaches a predetermined value. Characterized by comprising a second soft start circuit that.
According to a third aspect of the present invention, in the switching power supply circuit according to the second aspect , the first soft start circuit includes the second soft start circuit after the feedback voltage exceeds the first voltage value. During the period until the output voltage exceeds the first voltage value, the rate of increase of the output voltage is set to be higher than the rate of increase during the other periods.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a switching power supply circuit comprising: a switching element that conducts / cuts off a voltage supplied to a load; and an error voltage obtained by comparing a feedback voltage corresponding to the voltage supplied to the load with a reference voltage. An error amplifier for output, a first soft start circuit for outputting a voltage that gradually rises at the time of start-up, a lower one of the output voltage of the first soft start circuit and the error voltage, and a triangular wave having a fixed period A first comparator for comparing the voltage and a drive circuit for controlling conduction / cutoff of the switch element according to a comparison result of the first comparator, and according to conduction / cutoff of the switch element In the switching power supply circuit for supplying a constant voltage to the load, a second comparator for comparing the error voltage with the output voltage of the first soft start circuit, and the second comparator Second soft- ware which starts to gradually increase the reference voltage from the first voltage value to the target second voltage value when it is determined that the pressure is lower than the output voltage of the first soft-start circuit. A start circuit is provided.
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a switching power supply circuit that outputs an error voltage by comparing a switching element that conducts / cuts off a voltage supplied to a load and a feedback voltage corresponding to a voltage supplied to the load with a reference voltage. An error amplifier; a third comparator that compares the error voltage with a triangular wave voltage having a constant period; and a drive circuit that controls conduction / cut-off of the switch element according to a comparison result of the third comparator. A switching power supply circuit that supplies a constant voltage to a load in accordance with conduction / cutoff of the switch element, a first soft start circuit that outputs a voltage that gradually rises at startup, and the feedback voltage is set to a predetermined value And a second soft start circuit that starts gradually increasing the reference voltage from the first voltage value to the target second voltage value by reaching the switch element, Characterized in that so as to be controlled in accordance with the comparison result of the output voltage is high Itoki said drive circuit said third comparator of said first soft start circuit than the voltage corresponding to the current flowing in .
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a switching power supply circuit that outputs an error voltage by comparing a switching element that conducts / cuts off a voltage supplied to a load and a feedback voltage corresponding to the voltage supplied to the load with a reference voltage. An error amplifier; a third comparator that compares the error voltage with a triangular wave voltage having a constant period; and a drive circuit that controls conduction / cut-off of the switch element according to a comparison result of the third comparator. A switching power supply circuit that supplies a constant voltage to a load according to conduction / cutoff of the switch element, a first soft start circuit that outputs a voltage that gradually rises at startup, and one or more of the triangular wave voltages over a period of cycles, the output voltage of the first soft start circuit than the voltage corresponding to the current flowing through the switching element is high Itoki, the reference voltage the first voltage value A second soft start circuit starts to be gradually increased to a second voltage value to Luo target, characterized in that it comprises a.

本発明によれば、第1のソフトスタート回路によって発光ダイオード駆動用途であっても適切に機能し、第2のソフトスタート回路によって定電圧出力用途においてもオーバーシュート電圧が小さくできる。   According to the present invention, the first soft start circuit can function properly even for light emitting diode driving applications, and the second soft start circuit can reduce the overshoot voltage even for constant voltage output applications.

本発明の実施例1のスイッチング電源回路の回路図である。It is a circuit diagram of the switching power supply circuit of Example 1 of this invention. 実施例1のスイッチング電源回路の定電圧出力の起動時の動作波形図である。It is an operation | movement waveform diagram at the time of starting of the constant voltage output of the switching power supply circuit of Example 1. FIG. 実施例1のスイッチング電源回路の負荷を発光ダイオードとしたときの起動時の動作波形図である。It is an operation | movement waveform diagram at the time of starting when the load of the switching power supply circuit of Example 1 is made into the light emitting diode. 実施例1のスイッチング電源回路の要部の具体例の回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of a specific example of a main part of the switching power supply circuit according to the first embodiment. 本発明の実施例2のスイッチング電源回路の回路図である。It is a circuit diagram of the switching power supply circuit of Example 2 of this invention. 実施例2のスイッチング電源回路の要部の変形例の回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram of a modification of the main part of the switching power supply circuit according to the second embodiment. 本発明の実施例3のスイッチング電源回路の回路図である。It is a circuit diagram of the switching power supply circuit of Example 3 of this invention. 本発明の実施例4のスイッチング電源回路の回路図である。It is a circuit diagram of the switching power supply circuit of Example 4 of this invention. 本発明の実施例5のスイッチング電源回路の回路図である。It is a circuit diagram of the switching power supply circuit of Example 5 of this invention. 従来例1のスイッチング電源回路の回路図である。It is a circuit diagram of the switching power supply circuit of Conventional Example 1. 従来例1のスイッチング電源回路における定電圧出力の起動時の動作波形図である。It is an operation | movement waveform diagram at the time of starting of the constant voltage output in the switching power supply circuit of the prior art example 1. FIG. 従来例2のスイッチング電源回路の回路図である。It is a circuit diagram of the switching power supply circuit of Conventional Example 2. 従来例1,2のスイッチング電源回路における起動時の動作波形図である。It is an operation | movement waveform diagram at the time of starting in the switching power supply circuit of the prior art examples 1 and 2. 従来例2のスイッチング電源回路における起動時の動作波形図である。It is an operation | movement waveform diagram at the time of starting in the switching power supply circuit of the prior art example 2. FIG. 従来例3のスイッチング電源回路の回路図である。It is a circuit diagram of the switching power supply circuit of Conventional Example 3. 従来例3のスイッチング電源回路における起動時の動作波形図である。It is an operation | movement waveform diagram at the time of starting in the switching power supply circuit of the prior art example 3. FIG.

<実施例1>
図1に、本発明の実施例1のスイッチング電源回路を示す。図10,図12,図15で説明したものと同じものには同じ符号を付けて詳しい説明は省略する。本実施例1では、ソフトスタート回路3Aの出力電圧V2が閾値電圧VTHまで上昇したことを検知する検出回路4Aを設ける。また、そのソフトスタート回路3Aの出力電圧V2が閾値電圧VTHに達した時点から、出力電圧V3がGND電圧付近の電圧VREFSから緩やかに上昇し、最終的に参照電圧VREFの値に達するような当該出力電圧V3を出力する第2のソフトスタート回路3Bを設けている。
<Example 1>
FIG. 1 shows a switching power supply circuit according to Embodiment 1 of the present invention. The same components as those described in FIGS. 10, 12, and 15 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. In the first embodiment, a detection circuit 4A that detects that the output voltage V2 of the soft start circuit 3A has increased to the threshold voltage VTH is provided. The output voltage V3 gradually rises from the voltage VREFS near the GND voltage from the time when the output voltage V2 of the soft start circuit 3A reaches the threshold voltage VTH, and finally reaches the value of the reference voltage VREF. A second soft start circuit 3B that outputs the output voltage V3 is provided.

実施例1のスイッチング電源回路では、出力電圧VOUTを定電圧に制御する場合、各部の電圧、電流は図2に示すようになる。起動前、出力電圧VOUTは0Vであり、ソフトスタート回路3AのコンデンサC3の両端の電圧V2も0Vである。また同時に、ソフトスタート回路3Bの出力電圧V3は0Vでも良いが、誤差増幅器AMP1の出力電圧を安定させるために、参照電圧VREFの1/10程度の初期電圧VREFSに設定されている。   In the switching power supply circuit according to the first embodiment, when the output voltage VOUT is controlled to a constant voltage, the voltage and current of each unit are as shown in FIG. Before startup, the output voltage VOUT is 0V, and the voltage V2 across the capacitor C3 of the soft start circuit 3A is also 0V. At the same time, the output voltage V3 of the soft start circuit 3B may be 0 V. However, in order to stabilize the output voltage of the error amplifier AMP1, the initial voltage VREFS is set to about 1/10 of the reference voltage VREF.

時刻t0でスイッチング電源回路が動作を開始すると、まず、ソフトスタート回路3Aの出力電圧V2が緩やかに上昇を始める。このとき、誤差増幅器AMP1の出力電圧V1は、帰還電圧VFBが0Vであるため、ソフトスタート回路3Bの出力電圧V3(=VREFS)によって上昇し、ソフトスタート回路3Aの出力電圧V2よりも高い状態になる。   When the switching power supply circuit starts operating at time t0, first, the output voltage V2 of the soft start circuit 3A starts to rise gently. At this time, since the feedback voltage VFB is 0V, the output voltage V1 of the error amplifier AMP1 rises due to the output voltage V3 (= VREFS) of the soft start circuit 3B and is higher than the output voltage V2 of the soft start circuit 3A. Become.

比較器COMP2は1つの反転入力端子と2つの非反転入力端子を持ち、2つの非反転入力端子の内の低い電圧を反転入力端子の電圧と比較してその結果を出力する。このため、起動直後は、誤差増幅器AMP1の電圧V1よりも低い電圧であるソフトスタート回路3Aの出力電圧V2を元に、トランジスタMP1の導通/遮断の時比率が決まる。   The comparator COMP2 has one inverting input terminal and two non-inverting input terminals, and compares the low voltage of the two non-inverting input terminals with the voltage of the inverting input terminal and outputs the result. Therefore, immediately after startup, the duty ratio of conduction / cutoff of the transistor MP1 is determined based on the output voltage V2 of the soft start circuit 3A, which is a voltage lower than the voltage V1 of the error amplifier AMP1.

この後、トランジスタMP1の導通/遮断の動作により出力電圧VOUTが上昇し、それに比例して帰還電圧VFBが上昇して、その帰還電圧VFBがソフトスタート回路3Bの前記した初期電圧VREFSに達する時刻t1になると、誤差増幅器AP1の出力電圧V1は、低下してソフトスタート回路3Aの出力電圧V2以下になる。   Thereafter, the output voltage VOUT rises by the conduction / cutoff operation of the transistor MP1, the feedback voltage VFB rises in proportion thereto, and the time t1 when the feedback voltage VFB reaches the initial voltage VREFS of the soft start circuit 3B. Then, the output voltage V1 of the error amplifier AP1 decreases and becomes equal to or lower than the output voltage V2 of the soft start circuit 3A.

ここで、誤差増幅器AMP1を介してスイッチング電源回路全体の負帰還の制御が開始する。電圧VOUTSをソフトスタート回路3Bが動作する前のスイッチング電源回路の出力電圧とすると、そのときの帰還電圧VFBは、
VFB=VREFS=VOUTS×R1/(R1+R2) (4)
であるので、出力電圧VOUTSは以下の式により決まる電圧で、一旦、安定する。
VOUTS=VREFS×(1+R2/R1) (5)
Here, control of negative feedback of the entire switching power supply circuit is started via the error amplifier AMP1. When the voltage VOUTS is the output voltage of the switching power supply circuit before the soft start circuit 3B operates, the feedback voltage VFB at that time is
VFB = VREFS = VOUTS × R1 / (R1 + R2) (4)
Therefore, the output voltage VOUTS is a voltage determined by the following expression and is once stabilized.
VOUTS = VREFS × (1 + R2 / R1) (5)

その後の時刻t2において、ソフトスタート回路3Aの出力電圧V2が閾値電圧VTHに達すると、これが検出回路4Aで検出されて、ソフトスタート回路3Bの出力電圧V3がVREFSから上昇を開始する。その上昇に応じて、出力電圧VOUTも上昇して、ソフトスタート回路3Bの出力電圧V3が参照電圧VREFに達するソフトスタート終了の時刻t3になると、同時に出力電圧VOUTも目標電圧に達する。このため、図12や図15のスイッチング電源回路で問題となった出力電圧のオーバーシュートはほとんど発生しない。   At time t2, when the output voltage V2 of the soft start circuit 3A reaches the threshold voltage VTH, this is detected by the detection circuit 4A, and the output voltage V3 of the soft start circuit 3B starts to rise from VREFS. In response to the rise, the output voltage VOUT also rises, and when the soft start end time t3 when the output voltage V3 of the soft start circuit 3B reaches the reference voltage VREF is reached, the output voltage VOUT also reaches the target voltage at the same time. For this reason, the output voltage overshoot which becomes a problem in the switching power supply circuits of FIGS. 12 and 15 hardly occurs.

ここで、ソフトスタート回路3Bの出力電圧V3は、以下の条件を満たすことが必要である。
(1)動作開始から帰還電圧VFBがソフトスタート回路3Bの初期電圧VREFSに達する時間(t0〜t2)を、十分な時間に設定する。
(2)ソフトスタート回路3Bの出力電圧V3の上昇を、ソフトスタート回路3Aの出力電圧V2の上昇に比例または、立ち上がりの傾きに応じさせる。
Here, the output voltage V3 of the soft start circuit 3B needs to satisfy the following conditions.
(1) The time (t0 to t2) for the feedback voltage VFB to reach the initial voltage VREFS of the soft start circuit 3B from the start of operation is set to a sufficient time.
(2) The increase of the output voltage V3 of the soft start circuit 3B is proportional to the increase of the output voltage V2 of the soft start circuit 3A or according to the rising slope.

ここで、ソフトスタート回路3Aの出力電圧V2が閾値電圧VTHに達するタイミングt2では、帰還電圧VFBがソフトスタート回路3Bの初期電圧VREFSに確実に達している必要がある。   Here, at the timing t2 when the output voltage V2 of the soft start circuit 3A reaches the threshold voltage VTH, the feedback voltage VFB needs to reliably reach the initial voltage VREFS of the soft start circuit 3B.

降圧型のスイッチング電源回路において、出力電圧VOUTの目標値が電源電圧VINに近い設定の場合、時比率が1に近づくため、閾値電圧VTHを高く設定する必要がある。このため、その閾値電圧VTHは、VOSCAを三角波発振器2の出力電圧の振幅、VOSCLをその出力電圧の下限値とすると、以下の式の値に設定する必要がある。
VTH≧VOSCA×(VREFS/VREF)+VOSCL (6)
In the step-down switching power supply circuit, when the target value of the output voltage VOUT is set close to the power supply voltage VIN, the time ratio approaches 1, so the threshold voltage VTH needs to be set high. For this reason, the threshold voltage VTH needs to be set to the value of the following expression, where VOSCA is the amplitude of the output voltage of the triangular wave oscillator 2 and VOSCL is the lower limit value of the output voltage.
VTH ≧ VOSCA × (VREFS / VREF) + VOSCL (6)

前記した条件(2)は、例えば、ソフトスタート回路3Aの立ち上がり時間を長くした場合、それに応じてソフトスタート回路3Bの立ち上がり時間を長くする必要があることを意味する。ソフトスタート回路3Bの立ち上り時間が短すぎると、出力電圧VOUTがソフトスタート回路3Bの出力電圧に合わせて上昇している最中に、誤差増幅器AMP1の出力電圧V1がソフトスタート回路3Bの出力電圧V2の上昇を追い越し、出力電圧VOUTの制御がソフトスタート回路3Bの出力電圧V2による制御に戻る場合がある。このため、出力電圧VOUTの上昇が不安となり、オーバーシュート等が発生することが考えられる。   The above condition (2) means that, for example, when the rise time of the soft start circuit 3A is increased, it is necessary to increase the rise time of the soft start circuit 3B accordingly. If the rise time of the soft start circuit 3B is too short, the output voltage V1 of the error amplifier AMP1 is increased to the output voltage V2 of the soft start circuit 3B while the output voltage VOUT is rising in accordance with the output voltage of the soft start circuit 3B. In some cases, the control of the output voltage VOUT returns to the control by the output voltage V2 of the soft start circuit 3B. For this reason, it is considered that the output voltage VOUT rises and an overshoot or the like occurs.

次に、図1のスイッチング電源回路において、発光ダイオードLEDを定電流駆動する場合について説明する。このとき、図1の負荷抵抗RLは発光ダイオードLEDに置き換わり、抵抗R1,R2は接続を外され、発光ダイオードLEDに直列の検出抵抗RSが接続される。すなわち、出力回路部分が図12で説明した回路に置き換わる。各部の電圧、電流は図3に示す通りとなる。   Next, the case where the light emitting diode LED is driven at a constant current in the switching power supply circuit of FIG. 1 will be described. At this time, the load resistor RL in FIG. 1 is replaced with the light emitting diode LED, the resistors R1 and R2 are disconnected, and the series detection resistor RS is connected to the light emitting diode LED. That is, the output circuit portion is replaced with the circuit described in FIG. The voltage and current of each part are as shown in FIG.

この場合、時刻t0での起動後も、出力電圧VOUTが発光ダイオードLEDの閾値電圧に達する時刻t2までは、帰還電圧VFBは0Vである。このため比較器COMP2の比較結果は、ソフトスタート回路3Aの出力電圧V2により決まり、この出力電圧V2の上昇と共に、トランジスタMP1の導通時間は長くなる。途中の時刻t1でソフトスタート回路3Bの出力電圧V3の上昇が開始するが、帰還電圧VFBは0Vのままであるため、比較器COMP2の比較結果に影響を与えない。その後の時刻t2で、出力電圧VOUTが発光ダイオードLEDの閾値電圧に達すると、帰還電圧VFBは急激に上昇し始め、上昇している途中の時刻t3で、ソフトスタート回路3Bの出力電圧V3に到達する。この時点t3で、誤差増幅器AMP1の出力電圧V1は低下して、ソフトスタート回路3Aの出力電圧V2以下になり、誤差増幅器AMP1を含めた負帰還が働き、その後はソフトスタート回路3Bの出力電圧V3の変化に応じて出力電圧VOUTが変化して、目標とする電圧に到達する。ソフトスタート動作は電圧V3が電圧VREFになった時刻t4で終了する。   In this case, the feedback voltage VFB is 0 V until the time t2 when the output voltage VOUT reaches the threshold voltage of the light emitting diode LED even after the activation at the time t0. Therefore, the comparison result of the comparator COMP2 is determined by the output voltage V2 of the soft start circuit 3A, and the conduction time of the transistor MP1 becomes longer as the output voltage V2 increases. Although the output voltage V3 of the soft start circuit 3B starts to rise at the time t1 in the middle, the feedback voltage VFB remains 0V, so that the comparison result of the comparator COMP2 is not affected. After that, when the output voltage VOUT reaches the threshold voltage of the light emitting diode LED at time t2, the feedback voltage VFB starts to increase rapidly, and reaches the output voltage V3 of the soft start circuit 3B at time t3 during the increase. To do. At this time t3, the output voltage V1 of the error amplifier AMP1 decreases and becomes equal to or lower than the output voltage V2 of the soft start circuit 3A, and negative feedback including the error amplifier AMP1 works, and thereafter, the output voltage V3 of the soft start circuit 3B. The output voltage VOUT changes in response to the change of, and reaches the target voltage. The soft start operation ends at time t4 when the voltage V3 becomes the voltage VREF.

以上のような動作により、実施例1のスイッチング電源回路は、定電圧出力の電源用途および発光ダイオードLEDを定電流で駆動する電源用途において、最適なソフトスタート動作を可能としている。   By the operation as described above, the switching power supply circuit according to the first embodiment can perform an optimum soft start operation in a power supply application for constant voltage output and a power supply application for driving the light emitting diode LED with a constant current.

図1のスイッチング電源回路に使用するソフトスタート回路3Bと検出回路4Aの最もシンプルな一例を図4に示す。検出回路4Aは、ソフトスタート回路3Aの出力電圧V2をゲートに入力するNMOSトランジスタMN1で構成される。ソフトスタート回路3Bは、参照電圧VREFとNMOSトランジスタMN1の出力電圧を切り替えるスイッチSW2と、そのスイッチSW2を制御する比較器COMP5と、電流源I2と、抵抗R6とで構成される。   FIG. 4 shows the simplest example of the soft start circuit 3B and the detection circuit 4A used in the switching power supply circuit of FIG. The detection circuit 4A includes an NMOS transistor MN1 that inputs the output voltage V2 of the soft start circuit 3A to the gate. The soft start circuit 3B includes a switch SW2 that switches between the reference voltage VREF and the output voltage of the NMOS transistor MN1, a comparator COMP5 that controls the switch SW2, a current source I2, and a resistor R6.

起動時、トランジスタMN1のソースは、ソフトスタート回路3BのスイッチSW2を介して抵抗R6に接続されている。この抵抗R6の両端には、電流源I2から流れる電流によって、初期電圧VREFS(≒VREF/10)が発生している。ソフトスタート回路3Aの出力電圧V2が閾値電圧VTHに達すると、トランジスタMN1が導通してそのトランジスタMN1を流れる電流により抵抗R6に生じる電圧が初期電圧VREFSから出力電圧V2に応じて上昇する。これにより、その抵抗R6に生じる電圧が参照電圧VREFを超えると、比較器COMP5によってスイッチSW2が参照電圧VREF側に切り替わり、ソフトスタート回路3Bの出力電圧V3が参照電圧VREFに固定される。   At startup, the source of the transistor MN1 is connected to the resistor R6 via the switch SW2 of the soft start circuit 3B. An initial voltage VREFS (≈VREF / 10) is generated at both ends of the resistor R6 due to the current flowing from the current source I2. When the output voltage V2 of the soft start circuit 3A reaches the threshold voltage VTH, the transistor MN1 becomes conductive, and the voltage generated in the resistor R6 due to the current flowing through the transistor MN1 rises from the initial voltage VREFS according to the output voltage V2. Thereby, when the voltage generated in the resistor R6 exceeds the reference voltage VREF, the switch COMP2 is switched to the reference voltage VREF side by the comparator COMP5, and the output voltage V3 of the soft start circuit 3B is fixed to the reference voltage VREF.

このような動作により、図2の回路は、図1のスイッチング電源回路の検出回路4Aとソフトスタート回路3Bの役割を果たすことができる。特にこの構成においては、遅延時間の設定用のコンデンサC3を共有できるため、ソフトスタート時間の変更を行なう場合に、コンデンサC3の値を変更するだけで良いというメリットがある。   With such an operation, the circuit of FIG. 2 can serve as the detection circuit 4A and the soft start circuit 3B of the switching power supply circuit of FIG. Particularly in this configuration, since the capacitor C3 for setting the delay time can be shared, there is an advantage that only the value of the capacitor C3 needs to be changed when the soft start time is changed.

<実施例2>
図5に、実施例2のスイッチング電源回路の構成例を示す。図1のスイッチング電源回路では、定電圧出力での構成において、出力電圧VOUTの上昇が、ソフトスタート回路3Bの出力電圧V3の上昇が開始されるまで、一旦停止する時間帯(図2の時刻t1〜t2の時間T1)が存在する。
<Example 2>
FIG. 5 shows a configuration example of the switching power supply circuit according to the second embodiment. In the switching power supply circuit of FIG. 1, in the configuration with the constant voltage output, a time period in which the increase of the output voltage VOUT is temporarily stopped until the increase of the output voltage V3 of the soft start circuit 3B is started (time t1 in FIG. 2). There is a time T1) of ~ t2.

そこで、実施例2のスイッチング電源回路においては、帰還電圧VFBがソフトスタート回路3Bの初期電圧VREFSに達したことを検出する検出回路4Bを設けて、この検出回路4Bが初期電圧VREFSを検出すると、ソフトスタート回路3Bの動作を開始させる。これにより、図2の時刻t1でソフトスタート回路3Bがスイープを開始することになり、出力電圧VOUTの上昇が一旦停止する期間を短縮することができる。   Therefore, in the switching power supply circuit of the second embodiment, a detection circuit 4B that detects that the feedback voltage VFB has reached the initial voltage VREFS of the soft start circuit 3B is provided, and when this detection circuit 4B detects the initial voltage VREFS, The operation of the soft start circuit 3B is started. Accordingly, the soft start circuit 3B starts sweeping at time t1 in FIG. 2, and the period in which the increase in the output voltage VOUT is temporarily stopped can be shortened.

ここで、上記した図5の回路と同様に停止時間帯を無くす動作を行う変形例の回路を、図6に示す。図6の回路構成では、図4の回路に加え、ソフトスタート回路3Aを、コンデンサC3への充電電流を増加させる新たな電流源I3を備えたソフトスタート回路3A’に置き換える。また、この電流源I3を制御する検出回路4Cを新たに備える。この検出回路4Cは、電流源I3の動作/停止を制御するアンド回路AND1と、比較器COMP6,COMP7と、開始電圧VREFSの電圧源で構成されている。   Here, FIG. 6 shows a circuit of a modified example that performs the operation of eliminating the stop time zone in the same manner as the circuit of FIG. 5 described above. In the circuit configuration of FIG. 6, in addition to the circuit of FIG. 4, the soft start circuit 3A is replaced with a soft start circuit 3A ′ having a new current source I3 that increases the charging current to the capacitor C3. Further, a detection circuit 4C for controlling the current source I3 is newly provided. The detection circuit 4C includes an AND circuit AND1 that controls operation / stop of the current source I3, comparators COMP6 and COMP7, and a voltage source of the start voltage VREFS.

動作開始時、アンド回路AND1は、ソフトスタート回路3Bの出力電圧V3が開始電圧VREFSより低くても、帰還電圧VFBが開始電圧VREFSを超えると、電流源I3を動作させて、その電流源I3によりコンデンサC3への充電を開始する。その後、ソフトスタート回路3Bの出力電圧V3が開始電圧VREFSを超えると、コンデンサC3への充電を停止する。   At the start of operation, the AND circuit AND1 operates the current source I3 when the feedback voltage VFB exceeds the start voltage VREFS even if the output voltage V3 of the soft start circuit 3B is lower than the start voltage VREFS. Charging the capacitor C3 is started. Thereafter, when the output voltage V3 of the soft start circuit 3B exceeds the start voltage VREFS, charging of the capacitor C3 is stopped.

以上の結果、図1のスイッチング電源回路では、定電圧出力動作時に、一時的に出力電圧VOUTの上昇が停止する時間帯があったが、図6の構成を備えたスイッチング電源回路では、その時間を電流源I3がコンデンサC3への充電電流を増やすことで短くすることができる。   As a result, the switching power supply circuit of FIG. 1 has a time zone in which the increase of the output voltage VOUT temporarily stops during the constant voltage output operation. In the switching power supply circuit having the configuration of FIG. The current source I3 can be shortened by increasing the charging current to the capacitor C3.

<実施例3>
図7に、実施例3のスイッチング電源回路の構成例を示す。前記した実施例2の図5のスイッチング電源回路では、誤差増幅器AMP1の出力端子と反転入力端子間に、位相補償用のコンデンサを接続した構成においては、ソフトスタート回路3Bの動作開始を正確にコントロールできない。
<Example 3>
FIG. 7 shows a configuration example of the switching power supply circuit according to the third embodiment. In the switching power supply circuit of FIG. 5 of the second embodiment described above, in the configuration in which a capacitor for phase compensation is connected between the output terminal and the inverting input terminal of the error amplifier AMP1, the operation start of the soft start circuit 3B is accurately controlled. Can not.

実施例3の図7はこうした問題点を解決するための構成であり、ソフトスタート回路3Aの出力電圧V2と誤差増幅器AMP1の出力電圧V1を比較器COMP3で比較し、誤差増幅器AMP1の出力電圧V1がソフトスタート回路3Aの出力電圧V2より低下したとき、すなわちトランジスタMP1の制御が誤差増幅器AMP1の出力電圧V1により行なわれる状態になったときに、ソフトスタート回路3Bの動作を開始させるものである。これにより、位相補償用のコンデンサC4を接続した構成においても、ソフトスタート回路3の動作開始を正確にコントロールできる。   FIG. 7 of the third embodiment is a configuration for solving such problems. The output voltage V2 of the soft start circuit 3A and the output voltage V1 of the error amplifier AMP1 are compared by the comparator COMP3, and the output voltage V1 of the error amplifier AMP1 is compared. Is lower than the output voltage V2 of the soft start circuit 3A, that is, when the transistor MP1 is controlled by the output voltage V1 of the error amplifier AMP1, the operation of the soft start circuit 3B is started. Thereby, even in the configuration in which the phase compensation capacitor C4 is connected, the operation start of the soft start circuit 3 can be accurately controlled.

<実施例4>
図8に、実施例4のスイッチング電源回路の構成例を示す。実施例1〜3(図1、図5、図7)のスイッチング電源回路においては、ソフトスタート回路3Aの出力電圧V2と三角波発振器2の出力電圧と誤差増幅器AMP1の出力電圧V1を比較する比較器COMP3を用いていた。
<Example 4>
FIG. 8 shows a configuration example of the switching power supply circuit according to the fourth embodiment. In the switching power supply circuits of the first to third embodiments (FIGS. 1, 5, and 7), a comparator for comparing the output voltage V2 of the soft start circuit 3A, the output voltage of the triangular wave oscillator 2, and the output voltage V1 of the error amplifier AMP1. COMP3 was used.

これに対し、図8のスイッチング電源回路では、トランジスタMP1が導通状態にある間に検出抵抗RTに流れる電流IINを検出して、その電流値に比例した出力電圧V4を出力する検出回路4Cを設け、その検出電圧V4をソフトスタート回路3Aの出力電圧V2と比較する比較器COMP4を設ける。また、比較器COMP1,COMP4の出力を入力して駆動回路1を制御するノア回路NOR1を備える。   On the other hand, the switching power supply circuit of FIG. 8 is provided with a detection circuit 4C that detects a current IIN flowing through the detection resistor RT while the transistor MP1 is in a conductive state and outputs an output voltage V4 proportional to the current value. A comparator COMP4 is provided for comparing the detected voltage V4 with the output voltage V2 of the soft start circuit 3A. Further, a NOR circuit NOR1 for controlling the drive circuit 1 by inputting the outputs of the comparators COMP1 and COMP4 is provided.

比較器COMP4は、検出回路4Cの出力電圧V4がソフトスタート回路3Aの出力電圧V2より高いときその出力を“H”にする。比較器COMP1の出力電圧は、前記したように、帰還電圧VFBが初期電圧VREFSに到達した以後は、三角波発振器2の出力電圧の変化に応じて“L”、“H”を繰り返す。   The comparator COMP4 sets its output to “H” when the output voltage V4 of the detection circuit 4C is higher than the output voltage V2 of the soft start circuit 3A. As described above, after the feedback voltage VFB reaches the initial voltage VREFS, the output voltage of the comparator COMP1 repeats “L” and “H” according to the change in the output voltage of the triangular wave oscillator 2.

トランジスタMP1に流れる電流IINは、導通時間の長さに応じてその値が増加していくが、ソフトスタート回路3Aの出力電圧V2の上昇に応じて、比較器COMP4の出力が“L”となり、トランジスタMP1の導通時間は短い状態から次第に長くなり、図1のスイッチング電源回路と同様のソフトスタート動作を行なうことができる。   The value of the current IIN flowing through the transistor MP1 increases according to the length of the conduction time, but as the output voltage V2 of the soft start circuit 3A increases, the output of the comparator COMP4 becomes “L”. The conduction time of the transistor MP1 gradually increases from a short state, and a soft start operation similar to that of the switching power supply circuit of FIG. 1 can be performed.

この場合においても、帰還電圧VFBを検出回路4Bで検出して、その帰還電圧VFBが初期電圧VREFSに達したときにソフトスタート回路3Bから参照電圧VREFを出力させる動作させることが行われ、図5のスイッチング電源回路と同様の効果を得ることができる。   Also in this case, the feedback voltage VFB is detected by the detection circuit 4B, and when the feedback voltage VFB reaches the initial voltage VREFS, the soft start circuit 3B outputs the reference voltage VREF. The same effects as those of the switching power supply circuit can be obtained.

<実施例5>
図9に、実施例5のスイッチング電源回路の構成例を示す。図9は図8のスイッチング電源回路において、図7のソフトスタート回路3Bと同等の特性を実現する場合の構成である。図9の回路においては、ソフトスタート回路3Aの出力電圧V2と、誤差増幅器AMP1の出力電圧V1を比較しても、比較器COMP1,COMP4のどちらの比較結果によってトランジスタMP1の遮断に至るタイミングが制御されているかが、判定できない。
<Example 5>
FIG. 9 shows a configuration example of the switching power supply circuit according to the fifth embodiment. FIG. 9 shows a configuration in the case where the switching power supply circuit of FIG. 8 realizes characteristics equivalent to those of the soft start circuit 3B of FIG. In the circuit of FIG. 9, even if the output voltage V2 of the soft start circuit 3A and the output voltage V1 of the error amplifier AMP1 are compared, the timing at which the transistor MP1 is cut off is controlled by either comparison result of the comparators COMP1 and COMP4. It is not possible to judge whether it has been done.

しかしながら、比較器COMP1の出力が“L”、“H”を繰り返すことでトランジスタMP1の導通/遮断の制御が行なわれる場合、トランジスタMP1が遮断になることにより、検出回路4Cの出力電圧V4はそれ以上に上がらず、ソフトスタート回路3Aの出力電圧V2に達することができず、比較器COMP4の出力は“L”状態に固定されたままになる。   However, when the output of the comparator COMP1 repeats “L” and “H” to control the conduction / cutoff of the transistor MP1, the output voltage V4 of the detection circuit 4C is reduced by the transistor MP1 being cut off. As a result, the output voltage V2 of the soft start circuit 3A cannot be reached, and the output of the comparator COMP4 remains fixed at the “L” state.

そこで、比較器COMP1の出力電圧は“L”、“H”を繰り返しているにもかかわらず、三角波発振器2の1周期または数周期において比較器COMP4の出力電圧が“L”から変化しない状態が続くことを検出器4Dによって検出すれば、この検出結果によって、トランジスタMP1の制御は誤差増幅器AMP1の出力電圧V1により行なわれている事が判断できる。そして、その状態が継続することが検出されたときに、ソフトスタート回路3Bの動作を開始させるようにすれば、実施例3の図7のスイッチング電源回路と同様の効果を得ることができる。   Therefore, although the output voltage of the comparator COMP1 repeats “L” and “H”, the output voltage of the comparator COMP4 does not change from “L” in one cycle or several cycles of the triangular wave oscillator 2. If it is detected by the detector 4D, it can be determined from the detection result that the transistor MP1 is controlled by the output voltage V1 of the error amplifier AMP1. Then, if it is detected that the state continues, the same effect as that of the switching power supply circuit of FIG. 7 of the third embodiment can be obtained by starting the operation of the soft start circuit 3B.

本発明はスイッチング電源回路において、回路構成を変更することなく、定電圧出力および発光ダイオードの定電流制御などの用途への利用を容易し、発光ダイオードを用いた照明や自動車の灯火類など幅広い用途への利用を可能とする。   The present invention is a switching power supply circuit that can be easily used for applications such as constant voltage output and constant current control of light emitting diodes without changing the circuit configuration, and can be used in a wide range of applications such as lighting using light emitting diodes and automotive lighting. Can be used.

1:駆動回路、2:三角波発振器、3,3A,3B:ソフトスタート回路、4A,4B,4C,4D:検出回路   1: driving circuit, 2: triangular wave oscillator, 3, 3A, 3B: soft start circuit, 4A, 4B, 4C, 4D: detection circuit

Claims (6)

負荷に供給する電圧を導通/遮断するスイッチ素子と、前記負荷に供給される電圧に相当する帰還電圧を参照電圧と比較して得られる誤差電圧を出力する誤差増幅器と、起動時に緩やかに上昇する電圧を出力する第1のソフトスタート回路と、該第1のソフトスタート回路の出力電圧および前記誤差電圧の内の低い方の電圧と一定周期の三角波電圧とを比較する第1の比較器と、該第1の比較器の比較結果に応じて前記スイッチ素子の導通/遮断を制御する駆動回路とを有し、前記スイッチ素子の導通/遮断に応じて負荷に一定電圧を供給するスイッチング電源回路において、
前記第1のソフトスタート回路の出力電圧が所定値に達したときに前記参照電圧を第1の電圧値から目標とする第2の電圧値へ緩やかに上昇させることを開始する第2のソフトスタート回路を備えたことを特徴とするスイッチング電源回路。
A switching element that conducts / cuts off the voltage supplied to the load, an error amplifier that outputs an error voltage obtained by comparing a feedback voltage corresponding to the voltage supplied to the load with a reference voltage, and gradually rises at startup A first soft start circuit that outputs a voltage; a first comparator that compares a lower one of the output voltage of the first soft start circuit and the error voltage with a triangular wave voltage having a constant period; A switching power supply circuit for controlling a conduction / cutoff of the switch element according to a comparison result of the first comparator and supplying a constant voltage to a load according to the conduction / cutoff of the switch element; ,
A second soft start that starts gradually increasing the reference voltage from the first voltage value to the target second voltage value when the output voltage of the first soft start circuit reaches a predetermined value. A switching power supply circuit comprising a circuit.
負荷に供給する電圧を導通/遮断するスイッチ素子と、前記負荷に供給される電圧に相当する帰還電圧を参照電圧と比較して得られる誤差電圧を出力する誤差増幅器と、起動時に緩やかに上昇する電圧を出力する第1のソフトスタート回路と、該第1のソフトスタート回路の出力電圧および前記誤差電圧の内の低い方の電圧と一定周期の三角波電圧とを比較する第1の比較器と、該第1の比較器の比較結果に応じて前記スイッチ素子の導通/遮断を制御する駆動回路とを有し、前記スイッチ素子の導通/遮断に応じて負荷に一定電圧を供給するスイッチング電源回路において、
前記帰還電圧が所定値に達したときに前記参照電圧を第1の電圧値から目標とする第2の電圧値へ緩やかに上昇させる第2のソフトスタート回路を備えたことを特徴とするスイッチング電源回路。
A switching element that conducts / cuts off the voltage supplied to the load, an error amplifier that outputs an error voltage obtained by comparing a feedback voltage corresponding to the voltage supplied to the load with a reference voltage, and gradually rises at startup A first soft start circuit that outputs a voltage; a first comparator that compares a lower one of the output voltage of the first soft start circuit and the error voltage with a triangular wave voltage having a constant period; A switching power supply circuit for controlling a conduction / cutoff of the switch element according to a comparison result of the first comparator and supplying a constant voltage to a load according to the conduction / cutoff of the switch element; ,
A switching power supply comprising: a second soft start circuit that gradually raises the reference voltage from a first voltage value to a target second voltage value when the feedback voltage reaches a predetermined value. circuit.
請求項に記載のスイッチング電源回路において、
前記第1のソフトスタート回路は、前記帰還電圧が前記第1の電圧値を超えてから前記第2のソフトスタート回路の出力電圧が前記第1の電圧値を超えるまでの期間中、出力電圧の上昇率がそれ以外の期間の上昇率よりも高くなるよう設定されていることを特徴とするスイッチング電源回路。
The switching power supply circuit according to claim 2 ,
The first soft start circuit has an output voltage during a period from when the feedback voltage exceeds the first voltage value to when the output voltage of the second soft start circuit exceeds the first voltage value. A switching power supply circuit characterized in that the rate of increase is set to be higher than the rate of increase in other periods.
負荷に供給する電圧を導通/遮断するスイッチ素子と、前記負荷に供給される電圧に相当する帰還電圧を参照電圧と比較して得られる誤差電圧を出力する誤差増幅器と、起動時に緩やかに上昇する電圧を出力する第1のソフトスタート回路と、該第1のソフトスタート回路の出力電圧および前記誤差電圧の内の低い方の電圧と一定周期の三角波電圧とを比較する第1の比較器と、該第1の比較器の比較結果に応じて前記スイッチ素子の導通/遮断を制御する駆動回路とを有し、前記スイッチ素子の導通/遮断に応じて負荷に一定電圧を供給するスイッチング電源回路において、
前記第1のソフトスタート回路の出力電圧と前記誤差電圧を比較する第2の比較器と、
該第2の比較器が前記誤差電圧が前記第1のソフトスタート回路の出力電圧より低いことを判定したとき前記参照電圧を第1の電圧値から目標とする第2の電圧値へ緩やかに上昇させることを開始する第2のソフトスタート回路を備えたことを特徴とするスイッチング電源回路。
A switching element that conducts / cuts off the voltage supplied to the load, an error amplifier that outputs an error voltage obtained by comparing a feedback voltage corresponding to the voltage supplied to the load with a reference voltage, and gradually rises at startup A first soft start circuit that outputs a voltage; a first comparator that compares a lower one of the output voltage of the first soft start circuit and the error voltage with a triangular wave voltage having a constant period; A switching power supply circuit for controlling a conduction / cutoff of the switch element according to a comparison result of the first comparator and supplying a constant voltage to a load according to the conduction / cutoff of the switch element; ,
A second comparator for comparing the output voltage of the first soft start circuit and the error voltage;
When the second comparator determines that the error voltage is lower than the output voltage of the first soft start circuit, the reference voltage is gradually increased from the first voltage value to the target second voltage value. A switching power supply circuit comprising a second soft start circuit that starts the operation.
負荷に供給する電圧を導通/遮断するスイッチ素子と、前記負荷に供給される電圧に相当する帰還電圧を参照電圧と比較して誤差電圧を出力する誤差増幅器と、該誤差電圧と一定周期の三角波電圧とを比較する第3の比較器と、該第3の比較器の比較結果に応じて前記スイッチ素子の導通/遮断を制御する駆動回路とを有し、前記スイッチ素子の導通/遮断に応じて負荷に一定電圧を供給するスイッチング電源回路において、
起動時に緩やかに上昇する電圧を出力する第1のソフトスタート回路と、
前記帰還電圧が所定値に達することにより前記参照電圧を第1の電圧値から目標とする第2の電圧値へ緩やかに上昇させることを開始する第2のソフトスタート回路とを備え、
前記スイッチ素子に流れる電流に対応する電圧よりも前記第1のソフトスタート回路の出力電圧がいとき前記駆動回路が前記第3の比較器の比較結果に応じて制御されるようにしたことを特徴とするスイッチング電源回路。

A switching element that conducts / cuts off a voltage supplied to the load; an error amplifier that outputs an error voltage by comparing a feedback voltage corresponding to the voltage supplied to the load with a reference voltage; and a triangular wave having a fixed period and the error voltage A third comparator for comparing the voltage and a drive circuit for controlling conduction / cutoff of the switch element according to a comparison result of the third comparator, and according to conduction / cutoff of the switch element In a switching power supply circuit that supplies a constant voltage to the load,
A first soft start circuit that outputs a slowly rising voltage at startup;
A second soft start circuit that starts gradually increasing the reference voltage from the first voltage value to the target second voltage value when the feedback voltage reaches a predetermined value;
That the output voltage of the first soft start circuit than the voltage corresponding to the current flowing through the switching element is high Itoki the drive circuit has to be controlled in accordance with the comparison result of the third comparator Switching power supply circuit characterized.

負荷に供給する電圧を導通/遮断するスイッチ素子と、前記負荷に供給される電圧に相当する帰還電圧を参照電圧と比較して誤差電圧を出力する誤差増幅器と、該誤差電圧と一定周期の三角波電圧とを比較する第3の比較器と、該第3の比較器の比較結果に応じて前記スイッチ素子の導通/遮断を制御する駆動回路とを有し、前記スイッチ素子の導通/遮断に応じて負荷に一定電圧を供給するスイッチング電源回路において、
起動時に緩やかに上昇する電圧を出力する第1のソフトスタート回路と、
前記三角波電圧の1又は複数周期の期間にわたって、前記スイッチ素子に流れる電流に対応する電圧よりも前記第1のソフトスタート回路の出力電圧がいとき、前記参照電圧を第1の電圧値から目標とする第2の電圧値へ緩やかに上昇させることを開始する第2のソフトスタート回路と、
を備えることを特徴とするスイッチング電源回路。
A switching element that conducts / cuts off a voltage supplied to the load; an error amplifier that outputs an error voltage by comparing a feedback voltage corresponding to the voltage supplied to the load with a reference voltage; and a triangular wave having a fixed period and the error voltage A third comparator for comparing the voltage and a drive circuit for controlling conduction / cutoff of the switch element according to a comparison result of the third comparator, and according to conduction / cutoff of the switch element In a switching power supply circuit that supplies a constant voltage to the load,
A first soft start circuit that outputs a slowly rising voltage at startup;
Over a period of one or more cycles of the triangular wave voltage, the target output voltage is high Itoki of the first soft start circuit than the voltage corresponding to the current flowing through the switching element, the reference voltage from the first voltage value A second soft start circuit that starts to slowly increase to a second voltage value,
A switching power supply circuit comprising:
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