JP2000350440A - Stepdown switching power source circuit - Google Patents

Stepdown switching power source circuit

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JP2000350440A
JP2000350440A JP11154045A JP15404599A JP2000350440A JP 2000350440 A JP2000350440 A JP 2000350440A JP 11154045 A JP11154045 A JP 11154045A JP 15404599 A JP15404599 A JP 15404599A JP 2000350440 A JP2000350440 A JP 2000350440A
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JP
Japan
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power supply
circuit
voltage
type mosfet
switching power
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JP11154045A
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Japanese (ja)
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Tatsuya Hosoya
達也 細谷
Hiroshi Takemura
博 竹村
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce loss in a step-down switching power source circuit which uses an N-type MOSFET as a switching element and has an overcurrent protecting circuit using a voltage drop due to on-resistance generated in the N-type MOSFET. SOLUTION: A switching element is constituted of an N-type MOSFET 11. A bootstrap circuit 15 generates a voltage which is to be applied to the gate of the N-type MOSFET. A control circuit 12 is provided with an overcurrent protecting circuit which detects a voltage drop due to an on- resistance of the MOSFET 11. When the detected voltage exceeds a first specified voltage, the protecting circuit gradually limits the on time of the MOSFET 11. When the detected voltage reaches a second voltage higher than the first voltage, the protective circuit makes the on time zero or sufficiently short. As a result, the loss of a stepdown switching power source circuit is reduced, and cost reduction and overheat protection of the switching element can be realized.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は降圧型スイッチング
電源回路、特にスイッチング素子に生じるオン抵抗によ
る電圧降下を利用した過電流保護回路を有する降圧型ス
イッチング電源回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a step-down switching power supply circuit, and more particularly to a step-down switching power supply circuit having an overcurrent protection circuit utilizing a voltage drop caused by an on-resistance generated in a switching element.

【0002】[0002]

【従来の技術】図5に、スイッチング素子に生じるオン
抵抗による電圧降下を利用して過電流保護、特に出力短
絡保護を行う降圧型スイッチング電源回路を示す。ここ
で、オン抵抗とは、スイッチング素子がオン状態の時、
すなわち導通時の内部抵抗のことを示している。なお、
スイッチング素子の導通時の電圧降下の原因は、必ずし
もオン抵抗のみによるものではなく、スイッチング素子
の内部や外部との接続部のインダクタンス成分によるも
のなども考えられるが、ここでは主な要因であるオン抵
抗で代表させる。また、図5に示した降圧型スイッチン
グ電源回路の基本的な考え方は、例えば特開平6−31
1734号公報に開示されている。
2. Description of the Related Art FIG. 5 shows a step-down switching power supply circuit that performs overcurrent protection, particularly output short-circuit protection, by utilizing a voltage drop caused by an on-resistance generated in a switching element. Here, the ON resistance means that when the switching element is in an ON state,
That is, it indicates the internal resistance during conduction. In addition,
The cause of the voltage drop when the switching element conducts is not necessarily due to the ON resistance alone, but may be due to the inductance component of the connection between the inside and outside of the switching element. Make it represented by resistance. The basic concept of the step-down switching power supply circuit shown in FIG.
No. 1734.

【0003】図5において、降圧型スイッチング電源回
路1は、直流電源2、スイッチング素子であるP型MO
SFET3、過電流保護回路を含む制御回路4、ダイオ
ード5、インダクタ6、コンデンサ7、出力端子8およ
び9から構成されている。ここで、直流電源2の正極は
P型MOSFET3のドレインに接続され、P型MOS
FET3のソースはインダクタ6を介して出力端子8に
接続されている。直流電源2の負極は出力端子9に接続
されている。制御回路4はP型MOSFET3のドレイ
ンおよびソースに接続されるとともに、P型MOSFE
T3の制御端子であるゲートにも接続され、さらに、直
流電源2の負極にも接続されている。ダイオード5はカ
ソードがP型MOSFET3のソースに接続され、アノ
ードが直流電源2の負極に接続されている。そして、コ
ンデンサ7は出力端子8と9の間に接続されている。な
お、P型MOSFET3の記号には等価的に内蔵される
ダイオードを同時に明示している。
In FIG. 5, a step-down switching power supply circuit 1 includes a DC power supply 2 and a P-type MO as a switching element.
It comprises an SFET 3, a control circuit 4 including an overcurrent protection circuit, a diode 5, an inductor 6, a capacitor 7, and output terminals 8 and 9. Here, the positive electrode of the DC power supply 2 is connected to the drain of the P-type MOSFET 3 and the P-type MOS
The source of the FET 3 is connected to the output terminal 8 via the inductor 6. The negative electrode of the DC power supply 2 is connected to the output terminal 9. The control circuit 4 is connected to the drain and source of the P-type MOSFET 3 and has a P-type MOSFET
It is also connected to the gate, which is the control terminal of T3, and is also connected to the negative electrode of DC power supply 2. The diode 5 has a cathode connected to the source of the P-type MOSFET 3 and an anode connected to the negative electrode of the DC power supply 2. Further, the capacitor 7 is connected between the output terminals 8 and 9. It should be noted that the symbol of the P-type MOSFET 3 also indicates the equivalently built-in diode at the same time.

【0004】このように構成された降圧型スイッチング
電源回路1において、P型MOSFET3を制御回路4
によってオンオフすることによって、出力端子8と9の
間には直流電源2から出力される電圧よりも低い電圧が
出力される。この時、制御回路4はP型MOSFET3
のソースとドレインの両者に接続されているため、P型
MOSFET3がオンの時のP型MOSFET3のソー
スとドレインの電位を検出し、その差、すなわちP型M
OSFET3のオン抵抗による電圧降下を検出すること
ができる。そして、制御回路4はこのオン抵抗による電
圧降下をモニターして、出力電流が増えることによって
電圧降下が一定以上の値になった段階で、P型MOSF
ET3のオン時間を短くするなどして出力電流を制限
し、過電流保護や出力短絡保護を行うことができる。
In the step-down switching power supply circuit 1 configured as described above, the P-type MOSFET 3 is connected to the control circuit 4
As a result, a voltage lower than the voltage output from the DC power supply 2 is output between the output terminals 8 and 9. At this time, the control circuit 4 controls the P-type MOSFET 3
Of the P-type MOSFET 3 when the P-type MOSFET 3 is on, the potential of the source and the drain of the P-type MOSFET 3 is detected.
A voltage drop due to the on-resistance of the OSFET 3 can be detected. The control circuit 4 monitors the voltage drop due to the on-resistance, and when the output current increases and the voltage drop becomes a certain value or more, the P-type MOSF
The output current can be limited by shortening the ON time of ET3, and overcurrent protection and output short-circuit protection can be performed.

【0005】このように、スイッチング素子のオン抵抗
による電圧降下を検出して過電流保護や出力短絡保護を
行うことによって、出力電流を検出するために出力に直
列に挿入する電流検出抵抗が不要になり、降圧型スイッ
チング電源回路の低損失化を図ることができる。
As described above, by detecting the voltage drop due to the ON resistance of the switching element and performing the overcurrent protection and the output short-circuit protection, a current detection resistor inserted in series with the output to detect the output current is not required. Thus, the loss of the step-down switching power supply circuit can be reduced.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、P型M
OSFETは、N型MOSFETに比較して高価で、し
かもオン抵抗が相対的に高いために、スイッチング素子
のオン時の損失が比較的大きいという問題がある。一
方、N型MOSFETを使う場合には、ゲート電位をソ
ース電位より高くする必要があるため、降圧型スイッチ
ング電源回路においては使用が難しいという問題があ
る。なお、特開平6−311734号公報には、スイッ
チング素子としてN型MOSFETを用いることができ
ると記載されているが、具体的な構成については何ら開
示されていない。
However, the P-type M
OSFETs are more expensive than N-type MOSFETs, and have a relatively high on-resistance, so that there is a problem that the switching element has a relatively large loss when it is on. On the other hand, when an N-type MOSFET is used, it is necessary to make the gate potential higher than the source potential, so that there is a problem that it is difficult to use the step-down switching power supply circuit. Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-311734 discloses that an N-type MOSFET can be used as a switching element, but does not disclose any specific configuration.

【0007】そこで、本発明では、スイッチング素子と
してN型MOSFETを用い、そのN型MOSFETに
生じるオン抵抗による電圧降下を利用した過電流保護回
路を有する降圧型スイッチング電源回路において、損失
の低減を図ることを目的とする。
Therefore, in the present invention, the loss is reduced in a step-down switching power supply circuit having an overcurrent protection circuit using an N-type MOSFET as a switching element and utilizing a voltage drop due to an on-resistance generated in the N-type MOSFET. The purpose is to:

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の降圧型スイッチング電源回路は、直流電源
とスイッチング素子と該スイッチング素子を制御する制
御回路を有し、前記直流電源からの直流入力電圧を前記
スイッチング素子でオンオフして安定な出力電圧を得る
ようにした降圧型スイッチング電源回路において、前記
スイッチング素子がN型MOSFETからなり、該N型
MOSFETのゲートに印加する電圧を発生させるブー
トストラップ回路を備えるとともに、前記N型MOSF
ETのオン抵抗による電圧降下を検出して、該電圧降下
が所定の第1の電圧を超えると前記N型MOSFETの
オン時間を徐々に制限し、前記第1の電圧より高い第2
の電圧に到達した時点でオン時間をゼロまたは十分に短
い時間にする過電流保護回路を備えてなることを特徴と
する。
To achieve the above object, a step-down switching power supply circuit according to the present invention comprises a DC power supply, a switching element, and a control circuit for controlling the switching element. In a step-down switching power supply circuit in which a DC input voltage is turned on and off by the switching element to obtain a stable output voltage, the switching element comprises an N-type MOSFET and generates a voltage to be applied to a gate of the N-type MOSFET. A bootstrap circuit;
A voltage drop due to the ON resistance of the ET is detected, and when the voltage drop exceeds a predetermined first voltage, the ON time of the N-type MOSFET is gradually limited, and a second voltage higher than the first voltage is reduced.
And an overcurrent protection circuit for reducing the on-time to zero or a sufficiently short time when the voltage reaches the above-mentioned voltage.

【0009】また、本発明の降圧型スイッチング電源回
路は、前記スイッチング素子として、複数の前記N型M
OSFETが並列に接続されてなることを特徴とする。
Further, in the step-down switching power supply circuit according to the present invention, a plurality of the N-type M
OSFETs are connected in parallel.

【0010】また、本発明の降圧型スイッチング電源回
路は、前記スイッチング素子のオンオフ動作に同期して
整流を行う同期整流回路を備えたことを特徴とする。
Further, the step-down switching power supply circuit of the present invention is characterized in that the step-down switching power supply circuit includes a synchronous rectifier circuit for performing rectification in synchronization with the on / off operation of the switching element.

【0011】このように構成することにより、本発明の
降圧型スイッチング電源回路は、低損失化と低コスト化
を図ることができる。
With such a configuration, the step-down switching power supply circuit of the present invention can achieve low loss and low cost.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】図1に、本発明の降圧型スイッチ
ング電源回路の一実施例を示す。図1において、図5と
同一もしくは同等の部分には同じ記号を付し、その説明
を省略する。
FIG. 1 shows an embodiment of a step-down switching power supply circuit according to the present invention. 1, the same or equivalent parts as those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0013】図1において、降圧型スイッチング電源回
路10は、図5におけるP型MOSFET3に代えてN
型MOSFET11が設けられており、N型MOSFE
T11のドレインは直流電源2の正極に、ソースはイン
ダクタ6およびダイオード5のカソードに接続されてい
る。また、図5における制御回路4に代えて過電流保護
回路を含む制御回路12が設けられており、N型MOS
FET11のドレインおよびソースに接続されるととも
に、N型MOSFET11の制御端子であるゲートにも
接続され、さらに、直流電源2の負極にも接続されてい
る。さらに、降圧型スイッチング電源回路10にはブー
トストラップ回路15が設けられている。ブートストラ
ップ回路15はN型MOSFET11のソースとドレイ
ンの間に直列に接続されたダイオード13およびコンデ
ンサ14から構成されている。ここで、ダイオード13
はカソードをコンデンサ14に接続して配置されてお
り、ダイオード13とコンデンサ14の接続点は制御回
路12に接続されている。また、N型MOSFET11
の記号には等価的に内蔵されるダイオードを明示してい
る このように構成された降圧型スイッチング電源回路10
において、ブートストラップ回路15は、N型MOSF
ET11がオフでダイオード5が導通している期間に、
直流電源2からダイオード13を通じてコンデンサ14
に電荷を蓄えることができ、この電圧によりN型MOS
FET11がオンの時に、ダイオード13とコンデンサ
14の接続点の電位をN型MOSFET11のソース電
位より高くすることができる。ダイオード13とコンデ
ンサ14の接続点は制御回路12に接続されているた
め、ダイオード13とコンデンサ14の接続点の電位は
制御回路12を介してN型MOSFET11のゲートに
印加される。このようにして、降圧型スイッチング電源
回路10においては、ブートストラップ回路15でN型
MOSFET11のソース電位より高い電位を作り出し
てN型MOSFET11のゲート電位とすることができ
る。
In FIG. 1, a step-down switching power supply circuit 10 includes an N-type MOSFET 3 in place of the P-type MOSFET 3 in FIG.
N-type MOSFET 11 is provided.
The drain of T11 is connected to the positive electrode of the DC power supply 2, and the source is connected to the inductor 6 and the cathode of the diode 5. A control circuit 12 including an overcurrent protection circuit is provided instead of the control circuit 4 in FIG.
In addition to being connected to the drain and source of the FET 11, it is also connected to the gate, which is the control terminal of the N-type MOSFET 11, and is also connected to the negative electrode of the DC power supply 2. Further, a bootstrap circuit 15 is provided in the step-down switching power supply circuit 10. The bootstrap circuit 15 includes a diode 13 and a capacitor 14 connected in series between the source and the drain of the N-type MOSFET 11. Here, the diode 13
Is arranged with the cathode connected to the capacitor 14, and the connection point between the diode 13 and the capacitor 14 is connected to the control circuit 12. Further, the N-type MOSFET 11
In the symbol, the built-in equivalent diode is clearly shown. The step-down switching power supply circuit 10 thus configured
, The bootstrap circuit 15 includes an N-type MOSF
While ET11 is off and diode 5 is conducting,
Capacitor 14 from DC power supply 2 through diode 13
Charge can be stored in the N-type MOS
When the FET 11 is on, the potential at the connection point between the diode 13 and the capacitor 14 can be higher than the source potential of the N-type MOSFET 11. Since the connection point between the diode 13 and the capacitor 14 is connected to the control circuit 12, the potential at the connection point between the diode 13 and the capacitor 14 is applied to the gate of the N-type MOSFET 11 via the control circuit 12. In this way, in the step-down switching power supply circuit 10, the bootstrap circuit 15 can generate a potential higher than the source potential of the N-type MOSFET 11 and make it a gate potential of the N-type MOSFET 11.

【0014】このように、スイッチング素子としてP型
MOSFETより安価でオン抵抗が低いN型MOSFE
Tを用いることができるため、P型MOSFETを用い
る場合に比べて低コスト化、低損失化を図ることができ
る。
As described above, an N-type MOSFET having a lower on-resistance and a lower on-resistance than a P-type MOSFET is used as a switching element.
Since T can be used, cost and loss can be reduced as compared with the case where a P-type MOSFET is used.

【0015】また、この降圧型スイッチング電源回路1
0においては、P型MOSFETを用いる場合と同様
に、スイッチング素子であるN型MOSFETに生じる
オン抵抗による電圧降下を利用して過電流保護回路を働
かせることができる。ここで、図2に、降圧型スイッチ
ング電源回路10のN型MOSFET11に生じるオン
抵抗による電圧降下と出力電圧との関係を示し、これを
用いて説明する。すなわち、制御回路12に含まれる過
電流保護回路は、N型MOSFET11に生じるオン抵
抗による電圧降下が第1の電圧V1を超えるとN型MO
SFET11のオン時間を短くしたり、オンの回数を間
引く、あるいはスイッチング周波数を変化させるなどし
て徐々に出力電圧を低下させ、さらに第1の電圧V1よ
り高い第2の電圧V2に到達した時点でN型MOSFE
T11のオン時間をゼロまたは十分に短い時間にして出
力を遮断または十分に小さい値にする。
The step-down switching power supply circuit 1
At 0, the overcurrent protection circuit can be activated by utilizing the voltage drop due to the on-resistance generated in the N-type MOSFET, which is a switching element, as in the case of using the P-type MOSFET. Here, FIG. 2 shows the relationship between the voltage drop due to the on-resistance generated in the N-type MOSFET 11 of the step-down switching power supply circuit 10 and the output voltage, and will be described with reference to FIG. That is, the overcurrent protection circuit included in the control circuit 12 performs the N-type MO control when the voltage drop due to the on-resistance generated in the N-type MOSFET 11 exceeds the first voltage V1.
When the output voltage is gradually reduced by shortening the ON time of the SFET 11, reducing the number of times of ON, or changing the switching frequency, and further reaching the second voltage V2 higher than the first voltage V1. N-type MOSFE
The output is cut off or set to a sufficiently small value by setting the ON time of T11 to zero or a sufficiently short time.

【0016】このとき、制御回路12に含まれる過電流
保護回路は、すでに述べたように、N型MOSFET1
1に生じるオン抵抗による電圧降下を利用している。そ
して、N型MOSFET11のオン抵抗は一般に正の温
度特性を有する。そのため、出力電流に必ずしも変化が
なくても、降圧型スイッチング電源回路10の内部温度
が上昇するなどしてN型MOSFET11の接合温度が
上昇した場合にもオン抵抗が増加し、オン抵抗における
電圧降下も増大する。その結果、このN型MOSFET
11の接合温度の上昇によるオン抵抗の増加に対しても
制御回路12に含まれる過電流保護回路が働く。これは
N型MOSFET11、すなわちスイッチング素子の過
熱保護を意味する。
At this time, as described above, the overcurrent protection circuit included in the control circuit 12 includes the N-type MOSFET 1
No. 1 utilizes a voltage drop due to on-resistance. The on-resistance of the N-type MOSFET 11 generally has a positive temperature characteristic. Therefore, even if the output current does not necessarily change, the on-resistance increases even when the junction temperature of the N-type MOSFET 11 increases due to an increase in the internal temperature of the step-down switching power supply circuit 10 and the like. Also increase. As a result, this N-type MOSFET
The overcurrent protection circuit included in the control circuit 12 operates even when the on-resistance increases due to an increase in the junction temperature of the control circuit 11. This means overheating protection of the N-type MOSFET 11, that is, the switching element.

【0017】このように、本発明の降圧型スイッチング
電源回路10においては、過電流保護機能に加えてスイ
ッチング素子の過熱保護機能を有するものである。
As described above, the step-down switching power supply circuit 10 of the present invention has an overheat protection function for the switching element in addition to the overcurrent protection function.

【0018】なお、本発明の降圧型スイッチング電源回
路におけるブートストラップ回路としては、直列に接続
されたコンデンサとダイオードからなる構成に限定され
るものではなく、N型MOSFET11のソース電位よ
り高い電位を作って制御回路12に供給することのでき
るものであれば、どのような構成であっても構わないも
のである。
Note that the bootstrap circuit in the step-down switching power supply circuit of the present invention is not limited to a configuration including a capacitor and a diode connected in series, but generates a potential higher than the source potential of the N-type MOSFET 11. Any configuration may be used as long as it can be supplied to the control circuit 12.

【0019】図3に、本発明の降圧型スイッチング電源
回路の別の実施例を示す。図3において、図1と同一も
しくは同等の部分には同じ記号を付し、その説明を省略
する。
FIG. 3 shows another embodiment of the step-down switching power supply circuit of the present invention. 3, the same or equivalent parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0020】図3において、降圧型スイッチング電源回
路20は、スイッチング素子である3つのN型MOSF
ET21、22、23が、ドレインを直流電源2の正極
に、ソースをインダクタ6およびダイオード5のカソー
ドにそれぞれ接続して構成されている。また、過電流保
護回路を含む制御回路24は、N型MOSFET21、
22、23のドレインおよびソースに接続されるととも
に、N型MOSFET21、22、23の制御端子であ
るゲートにも接続され、さらに、直流電源2の負極にも
接続されている。
In FIG. 3, a step-down switching power supply circuit 20 includes three N-type MOSFETs as switching elements.
The ETs 21, 22, and 23 are configured by connecting the drain to the positive electrode of the DC power supply 2 and connecting the source to the inductor 6 and the cathode of the diode 5, respectively. The control circuit 24 including the overcurrent protection circuit includes an N-type MOSFET 21,
It is connected to the drains and sources of the N-type MOSFETs 22 and 23, is also connected to the gates that are the control terminals of the N-type MOSFETs 21, 22, and 23, and is further connected to the negative electrode of the DC power supply 2.

【0021】このように構成された降圧型スイッチング
電源回路20において、スイッチング素子としてN型M
OSFET21、22、23が3つ並列に接続されてお
り、制御回路24から同時にオンオフするように制御さ
れる。そのため、各N型MOSFET21、22、23
のそれぞれのオン抵抗の値は変わらないものの、3つ並
列に接続されることによって、全体としてオン抵抗の値
を約1/3にすることができ、N型MOSFET21、
22、23のオン抵抗による損失を小さくすることがで
きる。そして、これによって降圧型スイッチング電源回
路20自身の損失の低減を図ることができる。
In the step-down switching power supply circuit 20 configured as described above, an N-type M
The three OSFETs 21, 22, and 23 are connected in parallel, and are controlled by the control circuit 24 to be turned on and off at the same time. Therefore, each of the N-type MOSFETs 21, 22, 23
Although the value of each on-resistance does not change, by connecting three in parallel, the value of the on-resistance can be reduced to about 1/3 as a whole.
Losses due to the on-resistances of 22 and 23 can be reduced. Thus, the loss of the step-down switching power supply circuit 20 itself can be reduced.

【0022】また、3つのN型MOSFET21、2
2、23を並列に接続していて、各N型MOSFETの
オン抵抗に多少のばらつきがあっても、N型MOSFE
Tは一般に正の温度特性を有することから、いずれか1
つのN型MOSFETに電流集中が起きることがなく、
安定した過電流値を得ることができる。
Also, three N-type MOSFETs 21, 2
2 and 23 are connected in parallel, and even if there is some variation in the on-resistance of each N-type MOSFET,
Since T generally has a positive temperature characteristic, any one of T
Current concentration does not occur in the two N-type MOSFETs,
A stable overcurrent value can be obtained.

【0023】なお、上記の実施例においてはスイッチン
グ素子であるN型MOSFETの数を3つとしたが、2
つのN型MOSFETを並列に接続したものであっても
よく、この場合には全体としてのオン抵抗の値を約1/
2にすることができる。また4つ以上のN型MOSFE
Tを並列に接続したものであってもよく、この場合には
全体としてのオン抵抗の値をさらに小さくすることがで
きる。
In the above embodiment, the number of N-type MOSFETs as switching elements is three.
One N-type MOSFET may be connected in parallel. In this case, the value of the on-resistance as a whole is reduced to about 1 /
Can be 2. In addition, four or more N-type MOSFETs
T may be connected in parallel. In this case, the value of the on-resistance as a whole can be further reduced.

【0024】図4に、本発明の降圧型スイッチング電源
回路のさらに別の実施例を示す。図4において、図1と
同一もしくは同等の部分には同じ記号を付し、その説明
を省略する。
FIG. 4 shows still another embodiment of the step-down switching power supply circuit of the present invention. In FIG. 4, the same or equivalent parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0025】図4において、降圧型スイッチング電源回
路30は、スイッチング素子である2つのN型MOSF
ET31、32が、ドレインを直流電源2の正極に、ソ
ースをインダクタ6にそれぞれ接続して設けられるとと
もに、整流用のダイオード5に代えて、2つのN型MO
SFET33、34が、ドレインをインダクタ6に、ソ
ースを直流電源2の負極にそれぞれ接続して並列に設け
られている。このうち、2つのN型MOSFET33、
34は同期整流回路35を構成している。また、過電流
保護回路を含む制御回路36は、N型MOSFET3
1、32のドレインおよびソースに接続されるととも
に、N型MOSFET31、32の制御端子であるゲー
トにも接続され、また、N型MOSFET33、34の
制御端子であるゲートにも接続され、さらに、直流電源
2の負極にも接続されている。
In FIG. 4, a step-down switching power supply circuit 30 includes two N-type MOSFETs as switching elements.
ET31 and ET32 are provided with the drain connected to the positive electrode of the DC power supply 2 and the source connected to the inductor 6, respectively.
The SFETs 33 and 34 are provided in parallel with the drain connected to the inductor 6 and the source connected to the negative electrode of the DC power supply 2, respectively. Among them, two N-type MOSFETs 33,
Reference numeral 34 denotes a synchronous rectification circuit 35. The control circuit 36 including the overcurrent protection circuit includes an N-type MOSFET 3
In addition to being connected to the drains and sources of the N-type MOSFETs 1 and 32, they are also connected to the gates that are the control terminals of the N-type MOSFETs 31 and 32. It is also connected to the negative electrode of the power supply 2.

【0026】このように構成された降圧型スイッチング
電源回路30において、スイッチング素子としてN型M
OSFET31、32が2つ並列に接続されており、制
御回路35から同時にオンオフするように制御される。
そして、同期整流回路35のN型MOSFET33、3
4はN型MOSFET31、32がオフの時にオンする
ように同期制御される。N型MOSFET31、32が
オフの時には、N型MOSFET33、34のソースか
らドレインに向かって電流が流れ、N型MOSFET3
1、32がオンの時にはN型MOSFET33、34は
オフとなるため、N型MOSFET33、34はダイオ
ードと同様の働きをする。そして、N型MOSFET3
3、34のオン抵抗がダイオードの順方向電圧降下より
も小さい素子を用い、しかも2つのN型MOSFET3
3、34が並列に接続されていることから、N型MOS
FET33、34のオン時の導通損失は、ダイオードを
用いた場合と比較して大幅に小さくなる。そして、これ
によって、降圧型スイッチング電源回路30自身の損失
の低減を図ることができる。
In the step-down switching power supply circuit 30 configured as above, an N-type M
Two OSFETs 31 and 32 are connected in parallel, and are controlled by a control circuit 35 to be simultaneously turned on and off.
Then, the N-type MOSFETs 33, 3
4 is synchronously controlled to be turned on when the N-type MOSFETs 31 and 32 are turned off. When the N-type MOSFETs 31 and 32 are off, a current flows from the sources to the drains of the N-type MOSFETs 33 and 34,
When the switches 1 and 32 are on, the N-type MOSFETs 33 and 34 are off, so that the N-type MOSFETs 33 and 34 have the same function as the diodes. And N-type MOSFET3
3 and 34, the on-resistance of which is smaller than the forward voltage drop of the diode.
3 and 34 are connected in parallel.
The conduction loss at the time of turning on the FETs 33 and 34 is significantly reduced as compared with the case where diodes are used. Thus, the loss of the step-down switching power supply circuit 30 itself can be reduced.

【0027】なお、同期整流回路のN型MOSFETの
数は2個に限られるものではなく、1つのN型MOSF
ETもしくは並列に接続された3つ以上のN型MOSF
ETであっても構わないものである。
It should be noted that the number of N-type MOSFETs in the synchronous rectifier circuit is not limited to two, but one N-type MOSFET.
ET or three or more N-type MOSFs connected in parallel
It may be ET.

【0028】[0028]

【発明の効果】本発明の降圧型スイッチング電源回路に
よれば、スイッチング素子がN型MOSFETからな
り、そのゲートに印加する電圧を発生させるブートスト
ラップ回路を備えてなるとともに、N型MOSFETの
オン抵抗による電圧降下を検出して、それが所定の第1
の電圧を超えるとN型MOSFETのオン時間を徐々に
制限し、第1の電圧より高い第2の電圧を超えた時点で
オン時間をゼロまたは十分に短い時間にする過電流保護
回路を備えてなることによって、降圧型スイッチング電
源回路の低損失化、低価格化とスイッチング素子の過熱
保護を図ることができる。
According to the step-down switching power supply circuit of the present invention, the switching element comprises an N-type MOSFET, a bootstrap circuit for generating a voltage applied to the gate of the switching element, and the on-resistance of the N-type MOSFET. To detect a voltage drop due to
Overvoltage protection circuit that gradually limits the on-time of the N-type MOSFET when the voltage exceeds the second voltage, and sets the on-time to zero or a sufficiently short time when the second voltage higher than the first voltage is exceeded. Accordingly, low loss and low cost of the step-down switching power supply circuit and overheating protection of the switching element can be achieved.

【0029】また、複数のN型MOSFETを並列に接
続してスイッチング素子とすることによって、さらなる
低損失化を図ることができる。
Further, by connecting a plurality of N-type MOSFETs in parallel to form a switching element, it is possible to further reduce the loss.

【0030】また、スイッチング素子のオンオフ動作に
同期して整流を行う同期整流回路を備えることによっ
て、さらなる低損失化を図ることができる。
Further, by providing a synchronous rectifier circuit for performing rectification in synchronization with the on / off operation of the switching element, it is possible to further reduce the loss.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の降圧型スイッチング電源回路の一実施
例を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a step-down switching power supply circuit of the present invention.

【図2】図1の降圧型スイッチング電源回路のN型MO
SFETに生じるオン抵抗による電圧降下と出力電圧と
の関係を示す図である。
FIG. 2 is an N-type MO of the step-down switching power supply circuit of FIG. 1;
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a voltage drop due to an on-resistance generated in an SFET and an output voltage.

【図3】本発明の降圧型スイッチング電源回路の別の実
施例を示す回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing another embodiment of the step-down switching power supply circuit of the present invention.

【図4】本発明の降圧型スイッチング電源回路のさらに
別の実施例を示す回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing still another embodiment of the step-down switching power supply circuit of the present invention.

【図5】従来の降圧型スイッチング電源回路を示す回路
図である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a conventional step-down switching power supply circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2…直流電源 5…ダイオード 6…インダクタ 7…コンデンサ 8、9…出力端子 10、20、30…降圧型スイッチング電源回路 11、21、22、23、31、32、33、34…N
型MOSFET 12、24、36…制御回路 13…ダイオード 14…コンデンサ 15…ブートストラップ回路 35…同期整流回路
2 DC power supply 5 Diode 6 Inductor 7 Capacitor 8, 9 Output terminal 10, 20, 30 Step-down switching power supply circuit 11, 21, 22, 23, 31, 32, 33, 34 N
Type MOSFETs 12, 24, 36 Control circuit 13 Diode 14 Capacitor 15 Bootstrap circuit 35 Synchronous rectifier circuit

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 直流電源とスイッチング素子と該スイッ
チング素子を制御する制御回路を有し、前記直流電源か
らの直流入力電圧を前記スイッチング素子でオンオフし
て安定な出力電圧を得るようにした降圧型スイッチング
電源回路において、 前記スイッチング素子がN型MOSFETからなり、該
N型MOSFETのゲートに印加する電圧を発生させる
ブートストラップ回路を備えるとともに、前記N型MO
SFETのオン抵抗による電圧降下を検出して、該電圧
降下が所定の第1の電圧を超えると前記N型MOSFE
Tのオン時間を徐々に制限し、前記第1の電圧より高い
第2の電圧に到達した時点でオン時間をゼロまたは十分
に短い時間にする過電流保護回路を備えてなることを特
徴とする降圧型スイッチング電源回路。
1. A step-down type comprising a DC power supply, a switching element, and a control circuit for controlling the switching element, wherein a DC input voltage from the DC power supply is turned on and off by the switching element to obtain a stable output voltage. A switching power supply circuit, wherein the switching element comprises an N-type MOSFET, a bootstrap circuit for generating a voltage applied to a gate of the N-type MOSFET, and the N-type MO.
A voltage drop due to the ON resistance of the SFET is detected, and when the voltage drop exceeds a predetermined first voltage, the N-type MOSFET
An overcurrent protection circuit is provided, which gradually limits the on-time of T and sets the on-time to zero or a sufficiently short time when the second voltage higher than the first voltage is reached. Step-down switching power supply circuit.
【請求項2】 前記スイッチング素子として、複数の前
記N型MOSFETが並列に接続されてなることを特徴
とする、請求項1に記載の降圧型スイッチング電源回
路。
2. The step-down switching power supply circuit according to claim 1, wherein a plurality of said N-type MOSFETs are connected in parallel as said switching elements.
【請求項3】 前記スイッチング素子のオンオフ動作に
同期して整流を行う同期整流回路を備えたことを特徴と
する、請求項1または2に記載の降圧型スイッチング電
源回路。
3. The step-down switching power supply circuit according to claim 1, further comprising a synchronous rectifier circuit that performs rectification in synchronization with an on / off operation of the switching element.
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