CN108667295A - 开关电源装置的控制集成电路和开关电源装置 - Google Patents

开关电源装置的控制集成电路和开关电源装置 Download PDF

Info

Publication number
CN108667295A
CN108667295A CN201810251751.9A CN201810251751A CN108667295A CN 108667295 A CN108667295 A CN 108667295A CN 201810251751 A CN201810251751 A CN 201810251751A CN 108667295 A CN108667295 A CN 108667295A
Authority
CN
China
Prior art keywords
terminal
control
switching power
power unit
tie point
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810251751.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108667295B (zh
Inventor
中村浩章
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanken Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanken Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanken Electric Co Ltd filed Critical Sanken Electric Co Ltd
Publication of CN108667295A publication Critical patent/CN108667295A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108667295B publication Critical patent/CN108667295B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H03K17/082—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit
    • H03K17/0822—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit in field-effect transistor switches
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0006—Arrangements for supplying an adequate voltage to the control circuit of converters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

开关电源装置的控制集成电路和开关电源装置。一种开关电源装置的控制IC包括：开关元件；控制电路；再生电流元件，其用于在开关元件处于断开状态时允许电感器的再生电流流过；接地端子，其连接到再生电流元件；以及保护电路，其在再生电流元件与接地端子之间的连接点的电压等于或小于阈值时形成再生路径并停止控制电路对开关元件的通断控制，所述再生路径将连接点连接到特定端子并且再生电流流过所述再生路径。

Description

开关电源装置的控制集成电路和开关电源装置
技术领域
本公开涉及一种开关电源装置的控制IC和开关电源装置。
背景技术
作为生成低于输入电压的稳定电压的方法，广泛使用非绝缘型降压斩波电路。
日本未审查专利申请公布(JP-A)No.2006-311646公开了一种通过控制连接到电感器的开关元件来从第一DC电压生成第二DC电压的降压斩波电路。
在本说明书中，开关元件表示能够通过控制施加到双极晶体管、MOSFET等的控制端子(基极端子或栅极端子)的电压来执行输入和输出之间的导通控制的元件。
控制降压斩波电路中的开关元件的控制IC(集成电路)包括第一接地端子以及由外部电阻器下拉的第二接地端子。
在降压斩波电路中，在正常状态下，第一接地端子连接到用于控制开关元件的通断定时的控制IC的控制电路部。当第一接地端子打开时，控制IC将控制电路部连接到第二接地端子，从而防止过电流流过开关元件。
发明内容
JP-A-2006-311646中所公开的降压斩波电路具有开关元件存在于控制IC外部的配置。因此，当开关元件被断开时，电感器的再生电流不流过控制IC。
在开关元件存在于控制IC中的降压斩波电路中，大的再生电流在其中流过。因此，需要用于允许再生电流流向外部的端子。
然而，当端子打开时，由于无法允许再生电流流向外部，所以在控制IC中生成过量的负电位，从而可能发生控制IC的毁坏。
由于JP-A-2006-311646中所公开的降压斩波电路具有开关元件未嵌入在控制IC中的配置，所以不考虑开关元件嵌入在控制IC中的情况。
本公开提供了一种开关电源装置的控制IC以及具有该控制IC的开关电源装置，该控制IC即使在用于允许再生电流流向外部的端子打开时也能够确保产品的稳定性。
本公开的开关电源装置的控制IC是一种将从DC电源供应的第一DC电压转换为第二DC电压并输出的开关电源装置的控制IC，并且包括：开关元件，其连接在DC电源与电感器之间；控制电路，其执行开关元件的通断控制；再生电流元件，其串联连接到开关元件并且当开关元件处于断开状态时允许电感器的再生电流流过；接地端子，其连接到再生电流元件；以及保护电路，其在连接点的电压等于或小于阈值时形成再生路径并停止控制电路对开关元件的通断控制，所述再生路径将再生电流元件与接地端子之间的连接点连接到特定端子并且再生电流流过所述再生路径。
本公开的开关电源装置包括上述控制IC和上述电感器。
根据本公开，可提供一种开关电源装置的控制IC以及具有该控制IC的开关电源装置，该控制IC即使在用于允许再生电流流向外部的端子打开时也能够确保产品的稳定性。
附图说明
图1是示出作为本公开的实施方式的开关电源装置1的示意性配置的电路图。
图2是示出当图1所示的开关电源装置1处于异常状态时的再生路径的图。
图3是示出作为图1所示的开关电源装置1的修改示例的开关电源装置2的示意性配置的电路图。
图4是示出作为图1所示的开关电源装置1的修改示例的开关电源装置3的示意性配置的电路图。
图5是示出作为图1所示的开关电源装置1的修改示例的开关电源装置4的示意性配置的电路图。
具体实施方式
以下，将参照附图描述本公开的实施方式。
图1是示出作为本公开的实施方式的开关电源装置1的示意性配置的电路图。
开关电源装置1包括控制IC 100、自举电容器101、电感器102、输出电容器103、反馈电阻器104、反馈电阻器105、相位补偿电容器106和相位补偿电阻器107。
控制IC 100包括输入端子IN、自举端子BS、开关端子SW、连接到地的第一接地端子GNDa、反馈端子FB、相位补偿端子COMP以及连接到地的第二接地端子GNDb作为端子。第二接地端子GNDb用作特定端子。
用于供应第一DC电压Vi的DC电源连接到输入端子IN。
电感器102的一端连接到控制IC 100的开关端子SW。电感器102的另一端连接到负载电路(未示出)。
自举电容器101连接在自举端子BS和开关端子SW与电感器102之间的连接点之间。
输出电容器103的一端连接到电感器102与负载电路之间的连接点。输出电容器103的另一端连接到地。
反馈电阻器104的一端连接到电感器102与负载电路之间的连接点。反馈电阻器104的另一端连接到反馈电阻器105的一端。反馈电阻器105的另一端连接到地。
反馈端子FB连接到反馈电阻器104与反馈电阻器105之间的连接点。通过由反馈电阻器104和反馈电阻器105对供应给负载电路的输出电压Vo进行分压而获得的反馈电压Vfb被输入到反馈端子FB。
相位补偿电容器106的一端连接到地。相位补偿电容器106的另一端连接到相位补偿电阻器107的一端。相位补偿电阻器107的另一端连接到相位补偿端子COMP。
控制IC 100包括作为开关元件之一的高侧MOSFET 10、用作再生电流元件的低侧MOSFET 11、用于驱动高侧MOSFET 10的高侧驱动电路12、用于驱动低侧MOSFET 11的低侧驱动电路13、控制电路14、调节器15、二极管16、误差放大器17、开关停止信号生成电路20、NPN型双极晶体管31和二极管32。
调节器15基于从输入端子IN供应的第一DC电压Vi来生成控制IC 100中所需的内部电压，并输出内部电压。调节器15对自举电容器101进行充电并将内部电压供应给低侧驱动电路13。
控制电路14生成用于控制高侧MOSFET 10和低侧MOSFET 11的导通/断开的控制信号。控制电路14将控制信号供应给高侧驱动电路12和低侧驱动电路13。控制信号交替地重复高电平和低电平。
图1所示的开关电源装置1根据控制电路14所生成的控制信号交替地使高侧MOSFET 10和低侧MOSFET 11导通，使得高侧MOSFET 10和低侧MOSFET 11不同时导通，从而将从DC电源供应的第一DC电压Vi转换为第二DC电压(输出电压Vo)并将第二DC电压供应给负载电路。
高侧MOSFET 10连接在输入端子IN和开关端子SW之间。
高侧MOSFET 10的漏极端子连接到输入端子IN。高侧MOSFET 10的源极端子连接到开关端子SW。高侧MOSFET 10的栅极端子连接到高侧驱动器12的输出端子。
低侧MOSFET 11串联连接到高侧MOSFET 10。
低侧MOSFET 11的漏极端子连接到高侧MOSFET 10的源极端子。低侧MOSFET11的源极端子连接到第一接地端子GNDa。低侧MOSFET 11的栅极端子连接到低侧驱动器13的输出端子。
高侧驱动电路12在从控制电路14输入的控制信号具有高电平时使高侧MOSFET10导通，在控制信号具有低电平时使高侧MOSFET 10断开。当控制信号处于高电平状态时，高侧驱动电路12通过从自举电容器101供应的电压来操作。
低侧驱动电路13在从控制电路14输入的控制信号具有高电平时使低侧MOSFET11导通，在控制信号具有低电平时使低侧MOSFET 11断开。低侧驱动电路13通过调节器15中生成的电压来操作。
误差放大器17将反馈电压Vfb(与输入到反馈端子FB的输出电压Vo对应的电压)与参考电压Vref之间的误差放大，并输出误差放大信号。
误差放大器17的负侧输入端子连接到反馈端子FB。误差放大器17的正侧输入端子连接到供应参考电压Vref的电源。供应参考电压Vref的电源的负极端子连接到第二接地端子GNDb。
误差放大器17的输出端子连接到相位补偿端子COMP，从而执行相位补偿。基于从误差放大器17输出的误差放大信号，控制电路14对控制信号进行控制，使得输出电压Vo达到目标值。
二极管16的阴极连接到反馈端子FB。二极管16的阳极连接到第二接地端子GNDb。
当连接点CNT的电压等于或小于比地电平小的阈值时，双极晶体管31用作再生路径形成元件，其将低侧MOSFET 11的源极端子与第一接地端子GNDa之间的连接点CNT连接到第二接地端子GNDb并形成再生路径，电感器102的再生电流通过该再生路径从连接点CNT流到第二接地端子GNDb。
双极晶体管31的发射极端子连接到连接点CNT。双极晶体管31的集电极端子连接到第二接地端子GNDb。双极晶体管31的基极端子连接到双极晶体管31的集电极端子。
二极管32的阳极连接到连接点CNT。二极管32的阴极连接到第二接地端子GNDb。
当连接点CNT的电压等于或小于上述阈值时，开关停止信号生成电路20生成用于使控制电路14的开关控制停止的开关停止信号并将开关停止信号输出到控制电路14。
具体地，开关停止信号生成电路20包括电阻器21、MOSFET 22、电阻器23、NPN型双极晶体管24、PNP型双极晶体管25、电容器26、非电路27、NPN型双极晶体管28和电阻器29。
电阻器29的一端连接到连接点CNT。电阻器29的另一端连接到双极晶体管28的发射极端子。双极晶体管28的基极端子连接到双极晶体管31的集电极端子。双极晶体管28的集电极端子连接到电阻器21的一端。电阻器21的另一端连接到调节器15。
MOSFET 22的栅极端子连接到电阻器21与双极晶体管28之间的连接点。MOSFET 22的源极端子连接到调节器15。
电阻器23的一端连接到双极晶体管25的发射极端子。电阻器23的另一端连接到调节器15。双极晶体管25的基极端子和集电极端子连接到第二接地端子GNDb。MOSFET 22的漏极端子连接到电阻器23与双极晶体管25之间的连接点。
双极晶体管24的基极端子连接到电阻器23与双极晶体管25之间的连接点。双极晶体管24的集电极端子连接到调节器15。双极晶体管24的发射极端子连接到非电路27的输入端子。
电阻器21与双极晶体管28之间的连接点连接到非电路27的输入端子。电容器26连接在连接点和第二接地端子GNDb之间。
非电路27的输出信号被输入到控制电路14。控制电路14在非电路27的输出信号处于低电平状态时执行开关控制，在非电路27的输出信号处于高电平状态时停止开关控制。从非电路27输出的高电平输出信号构成开关停止信号。
通过开关停止信号生成电路20和双极晶体管31配置保护电路。
将描述如上配置的开关电源装置1的操作。
在第一接地端子GNDa没有打开的正常状态下，连接点CNT的电位为地电位。因此，双极晶体管31的基极与发射极之间的电压差为0V，从而双极晶体管31断开，双极晶体管28也断开。
因此，在高侧MOSFET 10断开并且低侧MOSFET 11导通的周期中，电感器102的再生电流通过图1的虚线RG1所指示的第一路径(将电感器102、开关端子SW、低侧MOSFET 11、第一接地端子GNDa和地互连的路径)向控制IC 100的外部放电。
在第一接地端子GNDa打开的异常状态下，在高侧MOSFET 10断开并且低侧MOSFET11导通的周期中，电感器102的再生电流无法通过图1所示的第一路径向地放电。
因此，在此周期中，连接点CNT的电位从0V在负方向上大大降低。这样，双极晶体管31的基极与发射极之间的电压差变大，从而双极晶体管31导通。
双极晶体管31导通，从而电感器102的再生电流通过图2的虚线RG2所指示的第二路径(将电感器102、开关端子SW、低侧MOSFET 11、连接点CNT、双极晶体管31、第二接地端子GNDb和地互连的路径)向控制IC 100的外部放电。
此外，双极晶体管31导通，从而双极晶体管28导通。这样，双极晶体管28与电阻器21之间的连接点的电位OGP降低。因此，非电路27的输入为低电平，从而从非电路27输出高电平开关停止信号。
控制电路14接收开关停止信号以停止开关控制。这样，高侧MOSFET 10和低侧MOSFET 11断开，从而确保稳定性。
如上所述，根据开关电源装置1，即使当第一接地端子GNDa打开时，也可形成用于允许电感器102的再生电流流到控制IC 100外部的再生路径。因此，防止在控制IC 100中生成大的负电位，从而可防止控制IC 100的毁坏等。
此外，根据开关电源装置1，再生电流流过第二路径，从而开关停止信号生成电路20操作，因此开关控制停止。因此，可在异常状态下快速地和可靠地停止开关操作。
图3是示出作为图1所示的开关电源装置1的修改示例的开关电源装置2的示意性配置的电路图。在图3中，与图1相同的元件由相同的标号表示，其描述被省略。
开关电源装置2具有图1所示的开关电源装置1中的控制IC 100改变为控制IC100a的配置。在控制IC 100a的端子配置中，控制IC 100中的第二接地端子GNDb被去除，并且使能端子EN被增加。在第一DC电压Vi被输入到输入端子IN的状态下，使能端子EN连接到控制IC 100a外部的地。使能端子EN用作特定端子。
在包括高侧MOSFET 10、低侧MOSFET 11、高侧驱动电路12、低侧驱动电路13、控制电路14、调节器15、二极管16和误差放大器17方面，开关电源装置2的控制IC 100a与开关电源装置1的控制IC 100相同。然而，在开关电源装置2中，用于供应参考电压Vref的电源的负极端子和二极管16的阳极连接到连接点CNT。
除了上述配置之外，开关电源装置2的控制IC 100a包括NPN型双极晶体管40、NPN型双极晶体管41、齐纳二极管42、二极管43、电阻器44和使能电路50。
使能电路50包括电阻器51、电阻器52、电阻器53、电阻器54、电阻器55、电阻器56、NPN型双极晶体管57和NPN型双极晶体管58。
电阻器51、电阻器52、电阻器53和电阻器54按照此顺序彼此串联连接，其中，电阻器51连接到输入端子IN，电阻器54连接到连接点CNT。
使能端子EN连接到电阻器51与电阻器52之间的连接点。双极晶体管57的基极端子连接到电阻器53与电阻器54之间的连接点。
电阻器55和电阻器56彼此串联连接，其中，电阻器55连接到输入端子IN，电阻器56连接到连接点CNT。电阻器55与电阻器56之间的连接点连接到双极晶体管58的基极端子。
双极晶体管57的集电极端子连接到双极晶体管58的基极端子。双极晶体管57的发射极端子和双极晶体管58的发射极端子分别连接到连接点CNT。双极晶体管58的集电极端子连接到控制电路14。
在使能电路50中，当使能端子EN连接到地时(当使能输入处于低状态时)，双极晶体管57断开并且双极晶体管58导通。当双极晶体管58处于导通状态时，用于使开关控制有效的使能信号从双极晶体管58输入到控制电路14。当接收到使能信号时，控制电路14执行开关控制。
在使能电路50中，当使能输入处于高状态时，双极晶体管57导通并且双极晶体管58断开。当双极晶体管58处于断开状态时，用于使开关控制无效的禁用信号从双极晶体管58输入到控制电路14。在接收到禁用信号的状态下，控制电路14停止开关控制。
齐纳二极管42的阴极连接到使能端子EN。齐纳二极管42的阳极连接到电阻器44的一端。电阻器44的另一端连接到连接点CNT。
双极晶体管41的基极端子连接到齐纳二极管42与电阻器44之间的连接点。双极晶体管41的集电极端子连接到齐纳二极管42与使能端子EN之间的连接点。双极晶体管41的发射极端子连接到电阻器44与连接点CNT之间的连接点。
双极晶体管40的基极端子连接到齐纳二极管42与电阻器44之间的连接点和双极晶体管41的基极端子。
双极晶体管40的集电极端子连接到控制电路14。双极晶体管40的发射极端子连接到电阻器44与连接点CNT之间的连接点。
当连接点CNT的电压等于或小于比地电平小的阈值时，双极晶体管41、齐纳二极管42和电阻器44用作形成再生路径的再生路径形成元件，该再生路径将连接点CNT连接到使能端子EN并且电感器102的再生电流通过该再生路径从连接点CNT流到使能端子EN。
当连接点CNT的电压等于或小于比地电平小的阈值并且再生电流流过双极晶体管41和齐纳二极管42时，双极晶体管40导通，从而将用于停止控制电路14的开关控制的开关停止信号输入到控制电路14。
二极管43的阴极连接到齐纳二极管42与使能端子EN之间的连接点。二极管43的阳极连接到电阻器44与连接点CNT之间的连接点。
通过双极晶体管40、双极晶体管41、齐纳二极管42和电阻器44配置保护电路。
将描述如上配置的开关电源装置2的操作。
在第一接地端子GNDa没有打开的正常状态下，连接点CNT的电位为地电位。因此，双极晶体管41的基极与发射极之间的电压差变为0V，从而双极晶体管41断开并且双极晶体管40也断开。
因此，在高侧MOSFET 10断开并且低侧MOSFET 11导通的周期中，电感器102的再生电流通过与图1的虚线RG所指示的路径相似的路径(将电感器102、开关端子SW、低侧MOSFET11、第一接地端子GNDa和地互连的路径)向控制IC 100a的外部放电。
在第一接地端子GNDa打开的异常状态下，在高侧MOSFET 10断开并且低侧MOSFET11导通的周期中，电感器102的再生电流无法通过上述路径向地放电。
因此，在此周期中，连接点CNT的电位从0V在负方向上大大降低。这样，双极晶体管41的基极与发射极之间的电压差变大，从而双极晶体管41导通。
双极晶体管41导通，从而双极晶体管41和齐纳二极管42达到电流流过的状态，因此电感器102的再生电流通过3的虚线RG3所指示的第三路径(将电感器102、开关端子SW、低侧MOSFET 11、连接点CNT、双极晶体管41(电阻器44和齐纳二极管42)、使能端子EN和地互连的路径)向控制IC 100a的外部放电。
此外，双极晶体管41导通，从而双极晶体管40导通。这样，开关停止信号从双极晶体管40输入到控制电路14。
控制电路14接收开关停止信号以停止开关控制。这样，高侧MOSFET 10和低侧MOSFET 11断开，从而确保稳定性。
如上所述，根据开关电源装置2，即使当第一接地端子GNDa打开时，也可允许电感器102的再生电流从使能端子EN流到控制IC 100a的外部。因此，防止在控制IC 100a中生成大的负电位，从而可防止控制IC 100a的毁坏等。
此外，根据开关电源装置2，可使用控制IC 100a中通常设置的使能端子EN来形成再生路径。因此，可在不增加控制IC 100a的端子的数量的情况下在第一接地端子GNDa打开时确保稳定性。
此外，根据开关电源装置2，再生电流流过第三路径，从而双极晶体管40操作，因此开关控制停止。因此，可在异常状态下快速地和可靠地停止开关操作。
图4是示出作为图1所示的开关电源装置1的修改示例的开关电源装置3的示意性配置的电路图。在图4中，与图1相同的元件由相同的标号表示，其描述被省略。
开关电源装置3具有图1所示的开关电源装置1的控制IC 100改变为控制IC 100b并且增加二极管108的配置。在控制IC 100b的端子配置中，控制IC 100中的第二接地端子GNDb被去除。在开关电源装置3中，相位补偿端子COMP用作特定端子。
二极管108的阴极连接到相位补偿端子COMP与相位补偿电阻器107之间的连接点。二极管108的阳极连接到地。
在包括高侧MOSFET 10、低侧MOSFET 11、高侧驱动电路12、低侧驱动电路13、控制电路14、调节器15、二极管16和误差放大器17方面，开关电源装置3的控制IC 100b与开关电源装置1的控制IC 100相同。然而，在开关电源装置3中，用于供应参考电压Vref的电源的负极端子和二极管16的阳极连接到连接点CNT。
除了上述配置之外，开关电源装置3的控制IC 100b包括NPN型双极晶体管41a、齐纳二极管42a、二极管43a、电阻器44a和开关停止信号生成电路50a。
开关停止信号生成电路50a包括电阻器52a、电阻器53a、电阻器54a、电阻器55a、电阻器56a、NPN型双极晶体管57a和NPN型双极晶体管58a。
电阻器52a、电阻器53a和电阻器54a按照此顺序彼此串联连接，其中，电阻器52a连接到相位补偿端子COMP，电阻器54a连接到连接点CNT。双极晶体管57a的基极端子连接到电阻器53a与电阻器54a之间的连接点。
电阻器55a和电阻器56a彼此串联连接，其中，电阻器55a连接到输入端子IN，电阻器56a连接到连接点CNT。电阻器55a与电阻器56a之间的连接点连接到双极晶体管58a的基极端子。
双极晶体管57a的集电极端子连接到双极晶体管58a的基极端子。
双极晶体管57a的发射极端子和双极晶体管58a的发射极端子分别连接到连接点CNT。双极晶体管58a的集电极端子连接到控制电路14。
齐纳二极管42a的阴极连接到相位补偿端子COMP。上述电阻器52a连接到齐纳二极管42a与相位补偿端子COMP之间的连接点。
齐纳二极管42a的阳极连接到电阻器44a的一端。电阻器44a的另一端连接到连接点CNT。齐纳二极管42a与电阻器44a之间的连接点连接到双极晶体管41a的基极端子。
双极晶体管41a的集电极端子连接到齐纳二极管42a与相位补偿端子COMP之间的连接点。双极晶体管41a的发射极端子连接到电阻器44a与连接点CNT之间的连接点。
当连接点CNT的电压等于或小于比地电平小的阈值时，双极晶体管41a、齐纳二极管42a和电阻器44a用作再生路径形成元件，其将连接点CNT连接到相位补偿端子COMP并形成再生路径，电感器102的再生电流通过该再生路径从连接点CNT流到相位补偿端子COMP。
二极管43a的阴极连接到齐纳二极管42a与相位补偿端子COMP之间的连接点。二极管43的阳极连接到电阻器44a与连接点CNT之间的连接点。
通过开关停止信号生成电路50a、双极晶体管41a、齐纳二极管42a、电阻器44a配置保护电路。
将描述如上配置的开关电源装置3的操作。
在第一接地端子GNDa没有打开的正常状态下，连接点CNT的电位为地电位。因此，双极晶体管41a的基极与发射极之间的电压差较小，从而双极晶体管41a断开。
因此，在高侧MOSFET 10断开并且低侧MOSFET 11导通的周期中，电感器102的再生电流通过与图1的虚线RG所指示的路径相似的路径(将电感器102、开关端子SW、低侧MOSFET11、第一接地端子GNDa和地互连的路径)来向控制IC 100b的外部放电。
在第一接地端子GNDa打开的异常状态下，在高侧MOSFET 10断开并且低侧MOSFET11导通的周期中，电感器102的再生电流无法通过上述路径向控制IC 100b的外部放电。
因此，在此周期中，连接点CNT的电位从0V在负方向上大大降低。这样，双极晶体管41a的基极与发射极之间的电压差变大，从而双极晶体管41a导通。
双极晶体管41a导通，从而齐纳二极管42a达到电流流过的状态，因此电感器102a的再生电流通过图4的虚线RG4所指示的第四路径(将电感器102、开关端子SW、低侧MOSFET11、连接点CNT、双极晶体管41a(电阻器44a和齐纳二极管42a)、相位补偿端子COMP、二极管108和地互连的路径)向控制IC 100b的外部放电。
此外，当双极晶体管41a导通时，双极晶体管57a导通并且双极晶体管58a断开。这样，低电平信号作为开关停止信号从双极晶体管58a输入到控制电路14。
控制电路14接收开关停止信号以停止开关控制。这样，高侧MOSFET 10和低侧MOSFET 11断开，从而确保稳定性。
如上所述，根据开关电源装置3，即使当第一接地端子GNDa打开时，也可允许电感器102的再生电流从相位补偿端子COMP流到控制IC 100b的外部。因此，防止在控制IC 100b中生成大的负电位，从而可防止控制IC 100b的毁坏等。
此外，根据开关电源装置3，可使用控制IC 100b中通常设置的相位补偿端子COMP来形成再生路径。因此，可在不增加控制IC 100b的端子的数量的情况下在第一接地端子GNDa打开时确保稳定性。
此外，根据开关电源装置3，再生电流流过第四路径，从而开关停止信号生成电路50a操作，因此开关控制停止。因此，可在异常状态下快速地和可靠地停止开关操作。
图5是示出作为图1所示的开关电源装置1的修改示例的开关电源装置4的示意性配置的电路图。在图5中，与图1相同的元件由相同的标号表示，其描述被省略。
在开关电源装置4中，图1所示的开关电源装置1中的控制IC 100改变为控制IC100c，并且反馈电阻器104和105、相位补偿电容器106和相位补偿电阻器107被去除。
在控制IC 100c的端子配置中，控制IC 100的反馈端子FB、相位补偿端子COMP和第二接地端子GNDb被去除，而增加输出电压输入端子VO。
输出电压输入端子VO连接到电感器102与负载电路之间的连接点，从而输出电压Vo被输入。
在包括高侧MOSFET 10、低侧MOSFET 11、高侧驱动电路12、低侧驱动电路13、控制电路14和调节器15方面，开关电源装置4的控制IC 100c与开关电源装置1的控制IC 100相同。
除了上述配置之外，开关电源装置4的控制IC 100c包括齐纳二极管61、反馈电阻器62、反馈电阻器63、误差放大器64、相位补偿电阻器65、相位补偿电容器66、非电路67和开关停止信号生成电路70。
齐纳二极管61的阴极连接到输出电压输入端子VO。齐纳二极管61的阳极连接到连接点CNT。
当第一接地端子GNDa打开并且连接点CNT的电压等于或小于比地电平小的阈值时(当阴极与阳极之间的电位差等于或超过预定值时)，齐纳二极管61用作允许电流流过并形成再生路径的再生路径形成元件，电感器102的再生电流通过该再生路径从连接点CNT流到输出电压输入端子VO。
反馈电阻器62的一端连接到输出电压输入端子VO。反馈电阻器62的另一端连接到反馈电阻器63的一端。反馈电阻器63的另一端连接到连接点CNT。误差放大器64的负侧输入端子连接到反馈电阻器62与反馈电阻器63之间的连接点。
通过由反馈电阻器62和反馈电阻器63对输入到输出电压输入端子VO的输出电压Vo进行分压而获得的反馈电压Vfb被输入到误差放大器64的负侧输入端子。
误差放大器64的正侧输入端子连接到供应参考电压Vref的电源。供应参考电压Vref的电源的负极端子连接到连接点CNT。
相位补偿电容器66和相位补偿电阻器65的串联电路连接在误差放大器64的输出端子与负侧输入端子，从而执行相位补偿。基于从误差放大器64输出的误差放大信号，控制电路14对控制信号进行控制，使得输出电压Vo达到目标值。
开关停止信号生成电路70包括NPN型双极晶体管71、电阻器72和齐纳二极管73。
齐纳二极管73的阴极连接到反馈电阻器62与输出电压输入端子VO之间的连接点。齐纳二极管73的阳极连接到电阻器72的一端。电阻器72的另一端连接到连接点CNT。双极晶体管71的基极端子连接到齐纳二极管73与电阻器72之间的连接点。
双极晶体管71的集电极端子连接到非电路67的输入端子。双极晶体管71的发射极端子连接到连接点CNT。
当从双极晶体管71输入的信号处于低电平状态时，非电路67输出指示停止控制电路14的开关控制的开关停止信号。
非电路67的输出信号被输入到控制电路14。控制电路14在非电路67的输出信号处于低电平状态时执行开关控制，在非电路67的输出信号处于高电平状态时停止开关控制。从非电路67输出的高电平输出信号构成开关停止信号。
将描述如上配置的开关电源装置4的操作。
在第一接地端子GNDa没有打开的正常状态下，连接点CNT的电位为地电位。因此，在高侧MOSFET 10断开并且低侧MOSFET 11导通的周期中，电感器102的再生电流通过与图1的虚线RG所指示的第一路径相似的将电感器102、开关端子SW、低侧MOSFET 11、第一接地端子GNDa和地互连的路径来向控制IC 100c的外部放电。
此外，在正常状态下，由于连接点CNT的电位变为地电位，所以齐纳二极管61的两端之间的电位差变小，从而没有电流流过齐纳二极管61和齐纳二极管73。
因此，双极晶体管71断开，从而非电路67的输出为高电平。因此，控制电路14继续开关控制。
在第一接地端子GNDa打开的异常状态下，在高侧MOSFET 10断开并且低侧MOSFET11导通的周期中，连接点CNT的电位降低。这样，齐纳二极管61的两端之间的电位差变大，从而电流流过齐纳二极管61。
因此，电感器102的再生电流通过图5的虚线RG5所指示的第五路径(将电感器102、开关端子SW、低侧MOSFET 11、连接点CNT、齐纳二极管61(电阻器72和齐纳二极管73)和输出电压输入端子VO互连的路径)向控制IC 100c的外部放电。
此外，在此周期中，再生电流也流过齐纳二极管73，从而双极晶体管71导通。当双极晶体管71导通时，非电路67的电位降低到连接点CNT的电位，从而从非电路67输出开关停止信号。
控制电路14接收开关停止信号以停止开关控制。这样，高侧MOSFET 10和低侧MOSFET 11断开，从而确保稳定性。
如上所述，根据开关电源装置4，即使当第一接地端子GNDa打开时，也可形成用于将电感器102的再生电流向控制IC 100c的外部放电的再生路径。因此，防止在控制IC 100c中生成大的负电位，从而可防止控制IC 100c的毁坏等。
此外，根据开关电源装置4，再生电流流过第五路径，从而开关停止信号生成电路70操作，因此开关控制停止。因此，可在异常状态下快速地和可靠地停止开关操作。
嵌入在控制IC 100、控制IC 100a、控制IC 100b和控制IC 100c中的每一个中的低侧MOSFET 11是能够在高侧MOSFET 10断开的周期中允许电感器102的再生电流流过的元件就足够了，低侧MOSFET 11不限于晶体管。例如，代替低侧MOSFET11，也可使用二极管。
到目前为止，以详细实施方式描述了本公开；然而，上述实施方式是一个示例，在不脱离本公开的范围的情况下可被修改并具体实现。
如上所述，本说明书中公开了以下内容。
(1)一种将从DC电源供应的第一DC电压转换为第二DC电压并输出的开关电源装置的控制IC，该控制IC包括：开关元件，其连接在DC电源与电感器之间；控制电路，其执行开关元件的通断控制；再生电流元件，其串联连接到开关元件并在开关元件处于断开状态时允许电感器的再生电流流过；接地端子，其连接到再生电流元件；以及保护电路，其在连接点的电压等于或小于阈值时形成再生路径并停止控制电路对开关元件的通断控制，所述再生路径将再生电流元件与接地端子之间的连接点连接到特定端子并且再生电流流过所述再生路径。
(2)根据(1)所述的开关电源装置的控制IC，其中，保护电路包括再生路径形成元件，该再生路径形成元件连接在连接点与所述特定端子之间并在连接点的电压等于或小于阈值时允许电流流过。
(3)根据(1)所述的开关电源装置的控制IC，其中，所述特定端子是与所述接地端子分开设置的接地端子。
(4)根据(1)所述的开关电源装置的控制IC，其中，所述特定端子是用于开始或停止控制电路的操作的使能端子。
(5)根据(1)所述的开关电源装置的控制IC，其中，所述特定端子是连接有相位补偿元件的相位补偿端子，并且其中，二极管连接在所述特定端子与外部地之间。
(6)根据(1)所述的开关电源装置的控制IC，该控制IC还包括用于对第二DC电压进行电阻器分压的电阻元件，其中，所述特定端子是连接到所述电阻元件并被输入第二DC电压的输出电压输入端子。
(7)一种包括根据(1)所述的开关电源装置的控制IC和上述电感器的开关电源装置。

Claims (7)

1.一种将从DC电源供应的第一DC电压转换为第二DC电压并输出的开关电源装置的控制IC，该控制IC包括：
开关元件，该开关元件连接在所述DC电源与电感器之间；
控制电路，该控制电路执行所述开关元件的通断控制；
再生电流元件，该再生电流元件串联连接到所述开关元件并在所述开关元件处于断开状态时允许所述电感器的再生电流流过；
接地端子，该接地端子连接到所述再生电流元件；以及
保护电路，该保护电路在所述再生电流元件与所述接地端子之间的连接点的电压等于或小于阈值时形成再生路径并停止所述控制电路对所述开关元件的通断控制，所述再生路径将所述连接点连接到特定端子并且所述再生电流流过所述再生路径。
2.根据权利要求1所述的开关电源装置的控制IC，
其中，所述保护电路包括再生路径形成元件，该再生路径形成元件连接在所述连接点与所述特定端子之间并在所述连接点的电压等于或小于所述阈值时允许电流流过。
3.根据权利要求1所述的开关电源装置的控制IC，
其中，所述特定端子是与所述接地端子分开设置的接地端子。
4.根据权利要求1所述的开关电源装置的控制IC，
其中，所述特定端子是用于开始或停止所述控制电路的操作的使能端子。
5.根据权利要求1所述的开关电源装置的控制IC，
其中，所述特定端子是连接有相位补偿元件的相位补偿端子，并且
其中，二极管连接在所述特定端子与外部地之间。
6.根据权利要求1所述的开关电源装置的控制IC，该控制IC还包括：
电阻元件，该电阻元件用于对所述第二DC电压进行电阻器分压，
其中，所述特定端子是连接到所述电阻元件并被输入所述第二DC电压的输出电压输入端子。
7.一种开关电源装置，该开关电源装置包括：
根据权利要求1所述的开关电源装置的控制IC；以及
所述电感器。
CN201810251751.9A 2017-03-27 2018-03-26 开关电源装置的控制集成电路和开关电源装置 Active CN108667295B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/470,067 US10305464B2 (en) 2017-03-27 2017-03-27 Control integrated circuit of switching power-supply device and switching power-supply device
US15/470,067 2017-03-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108667295A true CN108667295A (zh) 2018-10-16
CN108667295B CN108667295B (zh) 2020-05-15

Family

ID=63583075

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810251751.9A Active CN108667295B (zh) 2017-03-27 2018-03-26 开关电源装置的控制集成电路和开关电源装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10305464B2 (zh)
CN (1) CN108667295B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113228513A (zh) * 2018-12-20 2021-08-06 法雷奥电机设备公司 包括限流装置的开关系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101904080A (zh) * 2007-12-20 2010-12-01 松下电器产业株式会社 电力变换装置、开关装置以及电力变换装置的控制方法
CN102403898A (zh) * 2010-09-13 2012-04-04 株式会社东芝 Dc－dc 变换器
CN202818097U (zh) * 2009-05-19 2013-03-20 罗姆股份有限公司 电源装置和提供了它的电子设备
US20130076322A1 (en) * 2011-09-22 2013-03-28 Renesas Electronics Corporation Power conversion circuit, multiphase voltage regulator, and power conversion method
JP2015119624A (ja) * 2013-11-15 2015-06-25 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 駆動装置、電力変換装置
CN106487225A (zh) * 2015-08-28 2017-03-08 三垦电气株式会社 开关电源装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4745711B2 (ja) 2005-04-26 2011-08-10 株式会社リコー スイッチングレギュレータ
DE102007002334B4 (de) * 2006-01-20 2009-06-25 Denso Corporation, Kariya Überstromerkennungsschaltkreis
JP6724477B2 (ja) * 2016-03-30 2020-07-15 セイコーエプソン株式会社 回路装置、スイッチングレギュレーター、及び、電子機器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101904080A (zh) * 2007-12-20 2010-12-01 松下电器产业株式会社 电力变换装置、开关装置以及电力变换装置的控制方法
CN202818097U (zh) * 2009-05-19 2013-03-20 罗姆股份有限公司 电源装置和提供了它的电子设备
CN102403898A (zh) * 2010-09-13 2012-04-04 株式会社东芝 Dc－dc 变换器
US20130076322A1 (en) * 2011-09-22 2013-03-28 Renesas Electronics Corporation Power conversion circuit, multiphase voltage regulator, and power conversion method
JP2015119624A (ja) * 2013-11-15 2015-06-25 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 駆動装置、電力変換装置
CN106487225A (zh) * 2015-08-28 2017-03-08 三垦电气株式会社 开关电源装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113228513A (zh) * 2018-12-20 2021-08-06 法雷奥电机设备公司 包括限流装置的开关系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN108667295B (zh) 2020-05-15
US20180278245A1 (en) 2018-09-27
US10305464B2 (en) 2019-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105827101B (zh) 电压转换集成电路、自举电路以及开关驱动方法
CN106899209B (zh) 电感电容dc-dc转换器
CN1684348B (zh) 具有便于驱动器与变换器电路配合使用的控制接口的驱动器
JP5282782B2 (ja) スイッチング素子の駆動回路
CN105871180A (zh) 一种大电流cmos推挽驱动电路及其控制方法
CN101335484A (zh) 栅极驱动装置
CN102474112A (zh) 能量提供装置
US10298129B1 (en) Power supplying circuit for drive of switching power supply and switching power supply
CN107302351A (zh) 驱动装置和感性负载驱动装置
CN107431427B (zh) 在组合开关与线性调节器中使用pmos电源开关
US20140159496A1 (en) Input line selector system for battery chargers
CN108693905B (zh) 电压调节器电路、相应的设备、装置和方法
US9634570B2 (en) Multi-mode power converter and associated control method
CN109952698A (zh) Dcdc转换器
CN106027028A (zh) 电子驱动电路和方法
JP5673634B2 (ja) 駆動対象スイッチング素子の駆動回路
CN108667295A (zh) 开关电源装置的控制集成电路和开关电源装置
KR20200076903A (ko) 벅-부스트 컨버터
US20240113609A1 (en) Voltage regulator module and method of operating the same
CN106462176B (zh) 用于感测和控制电流的方法和电路
US6175225B1 (en) Switching arrangement and switch component for a DC-DC converter
CN108809296A (zh) 高压电平移位电路及驱动装置
CN106130092B (zh) 一种升压电路
JP2010034701A (ja) 電力変換回路の駆動回路
JP5617605B2 (ja) スイッチング素子の駆動回路

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant