JP2002084742A - Control method for overcurrent protecting operation of step-down dc-dc converter, judging integrated circuit for overcurrent protecting operation of step-down dc-dc converter, judging circuit module for overcurrent protecting operation of step-down dc-dc converter, control integrated circuit of step-down dc-dc converter, and board for computer - Google Patents

Control method for overcurrent protecting operation of step-down dc-dc converter, judging integrated circuit for overcurrent protecting operation of step-down dc-dc converter, judging circuit module for overcurrent protecting operation of step-down dc-dc converter, control integrated circuit of step-down dc-dc converter, and board for computer

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JP2002084742A JP2000267828A JP2000267828A JP2002084742A JP 2002084742 A JP2002084742 A JP 2002084742A JP 2000267828 A JP2000267828 A JP 2000267828A JP 2000267828 A JP2000267828 A JP 2000267828A JP 2002084742 A JP2002084742 A JP 2002084742A
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voltage
dcdc converter
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Inventor
Hideki Yahara
英樹 矢原
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Sharp Corp
シャープ株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent conversion efficiency drop of a step-down DC-DC converter that outputs large low-voltage current and enhance the accuracy of the threshold at which the overcurrent protecting function is actuated. SOLUTION: A sensor resistor Rs is inserted on the side of an input portion Vin and using current and voltage detected at an input current detecting portion 1 and an input voltage detecting portion 2, it is judged whether operation is in a normal operation range. If it is judged that operation is out of the normal operation range, a stop signal is outputted from an overcurrent protecting operation judging portion 3 to a switch control portion 4. Since the sensor resistor is inserted in the input portion side, loss due to the resistor is reduced. Since the accurate sensor resistor is used to detect currents and voltages, detecting accuracy is ensured. Since it is judged in terms both of current and of voltage whether operation is in the normal operation range, fluctuation in the input voltage can be coped with. Since the sensor resistor is placed on the input side, the number of parts can be reduced by one on the output side where large currents are passed, and thus the degree of freedom in designing and the heat radiating capability can be enhanced.

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、入力電圧が常時変動する携帯型PC(パーソナルコンピュータ)等、電池で動作する機器に好適に用いられる降圧DCDCコンバータの過電流保護動作制御方法、降圧DCDCコンバータの過電流保護動作判定集積回路、降圧DCDCコンバータの過電流保護動作判定回路モジュールおよび降圧D The present invention relates to a portable type PC (personal computer) or the like, the overcurrent protection operation control method of the preferred step-down DCDC converter used in equipment operating in battery input voltage fluctuates constantly, buck DCDC converter overcurrent protection operation judging integrated circuit, overcurrent protection operation of the step-down DCDC converter judging circuit module and buck D
CDCコンバータの制御集積回路並びにコンピュータ用の基板に関する。 It relates to a substrate for a control integrated circuit and computer CDC converter.

【0002】 [0002]

【従来の技術】電池等の電圧が変動する直流(DC)電源から入力された電圧を変換して降圧する降圧DCDC BACKGROUND ART buck to buck converts the voltage voltage such as a battery is input from a direct current (DC) power supply that varies DCDC
コンバータにおいて、過電流保護機能(2次側電流が定められた電流値を超えるとその出力を停止する機能)が必要不可欠である。 In the converter, (the secondary side current exceeds the current values ​​determined function of stopping the output) Overcurrent protection is the essential. この機能を実現するためには、何らかの方法で負荷が過電流状態であることを検出する必要がある。 To realize this function, it is necessary to detect in some way that the load is in an overcurrent state. 既知の従来技術としては、以下のような3種類のものが一般的に知られている。 Known prior art, those three types as follows is generally known.

【0003】(従来技術1)出力部側に出力電流値検知用の抵抗器(センス抵抗Rs)を挿入する方法 この方法では、図7に示すように、入力部Vin、出力部Vout、入力コンデンサCin、出力コンデンサ(平滑用コンデンサ)Cout、チョークコイルL、M [0003] In the (prior art 1) Method This method of inserting a resistor for the output current value detected by the output side (the sense resistor Rs), as shown in FIG. 7, the input unit Vin, the output unit Vout, the input capacitor Cin, the output capacitor (smoothing capacitor) Cout, choke coil L, M
OSFET Q1、Q2、およびDCDCコンバータ制御ICを備えたDCDCコンバータの出力部Vout側にセンス抵抗Rsを挿入し、検出された出力電流値が正常動作域であるか否かをDCDCコンバータ制御ICに設けられた過電流保護動作判定部で判断する。 OSFET Q1, Q2, and insert the sense resistor Rs to the output Vout side of the DCDC converter with DCDC converter control IC, the detected output current value is provided whether a normal operation range in the DCDC converter control IC judged by the overcurrent protection operation determination unit that is. そして、 And,
出力電流値が正常動作域外であると判断された場合には、DCDCコンバータ制御ICに設けられた降圧DC If the output current value is determined to be normal operation outside the buck DC provided DCDC converter control IC
DCコンバータをスイッチング制御するスイッチング制御部に対して、保護機能部から出力停止を指定する停止信号を出力する。 The switching control unit for switching control of the DC converter, and outputs a stop signal for specifying the output stop from the protection function portion. この方法は、広く一般的に用いられている方法であり、その検知精度は主としてセンス抵抗に依存するため、過電流の検知精度が高い。 This method is a method widely used in general, the detection accuracy for primarily dependent on the sense resistor, the detection accuracy of the overcurrent is high.

【0004】しかし、この方法には以下のような問題がある。 [0004] However, this method has the following problems. 低電圧で大電流が出力される降圧DCDCコンバータにおいては、出力電圧に対するセンス抵抗による損失割合が大きくなるため効率が低下する。 In the step-down DCDC converter high current at low voltage is output, the percentage loss due to the sense resistor is because efficiency is significantly reduced with respect to the output voltage. また、この方法では、基板上に部品を配置する際に、センス抵抗Rs Further, in this method, when placing components on a substrate, the sense resistor Rs
をチョークコイルLと平滑コンデンサ(出力コンデンサ)Coutとの間に挿入する。 The inserted between the choke coil L and a smoothing capacitor (an output capacitor) Cout. ノイズの少ない良質な出力を実現するためには、入力コンデンサCin、センス抵抗Rs、チョークコイルL、MOSFETQ1、Q To achieve the small high-quality output noise is input capacitor Cin, the sense resistor Rs, a choke coil L, MOSFETs Q1, Q
2および出力コンデンサCoutが最短で接続されるように配置する必要がある。 2 and the output capacitor Cout needs to be arranged so as to be connected in the shortest. しかし、入力コンデンサCi However, the input capacitor Ci
n、チョークコイルL、MOSFETQ1、Q2および出力コンデンサCoutはいずれも、それ自身が発熱する性質を有するため、元々高温になり易い。 n, both the choke coil L, MOSFETs Q1, Q2 and the output capacitor Cout, because it has the property of itself generates heat, it tends originally becomes hot. それに加えてセンス抵抗Rsでの損失が大きければ、各構成部品の温度はさらに上昇して性能低下をもたらすことになる。 If the loss in the sense resistor Rs Additionally large, the temperature of each component will result in a performance degradation further increases to.

【0005】(従来技術2)MOSFET Q2のON [0005] ON (prior art 2) MOSFET Q2
抵抗値をセンス抵抗の代わりに用いる方法 この方法では、図8に示すように、MOSFET Q2 A method of using a resistance value in place of the sense resistor in the method, as shown in FIG. 8, MOSFET Q2
がON状態のときにON抵抗により生じるMOSFET MOSFET but caused by the ON resistance when the ON state
Q2のドレイン−ソース間の電位差を測定し、電位差が一定値を超えたときに過電流状態であると判断して、 Drain of Q2 - measuring the potential difference between the source, it is determined that the overcurrent state when the potential difference exceeds a predetermined value,
降圧DCDCコンバータの動作を停止させる。 It stops the operation of the step-down DCDC converter. この方法によれば、センス抵抗が不要となるので、その分だけロスが少なくなる。 According to this method, since the sense resistor is not required, the loss is reduced by that amount.

【0006】しかし、この方法には以下のような問題がある。 [0006] However, this method has the following problems. 一般的に、量産されているMOSFETのON抵抗は、最大値は管理されているが最小値は管理されておらず、製造ばらつきが存在する。 Generally, ON resistance of the MOSFET being mass-produced, the maximum value is managed minimum not managed, manufacturing variability exists. また、MOSFETのON抵抗値は正の温度係数を有しており、温度によってON抵抗は上昇し、かつ、その変動幅は大きい。 Also, ON resistance of the MOSFET has a positive temperature coefficient, ON resistance increases with temperature, and the fluctuation range is large. よって、高温時に合わせて過電流保護動作の電流値を設定すると、低温時には設定された電流値で動作しなくなる。 Therefore, by setting the current value of the overcurrent protection operation in accordance with the time of high temperature, it will not operate at a current value set at low temperatures.
逆に、低温時に合わせて過電流保護動作の電流値を設定すると、高温時には誤動作してしまう。 Conversely, setting the current value of the overcurrent protection operation in accordance with the time of low temperature, malfunctions at high temperatures.

【0007】(従来技術3)チョークコイルLの直流抵抗成分による電圧降下を用いて検知する方法 この方法では、図9に示すように、チョークコイルLが持っている抵抗成分による電圧降下を抽出するための受動回路網(DC抵抗成分分離回路網)を付加して電流を検知する。 [0007] In (prior art 3) a method for detecting by using the voltage drop due to the DC resistance component of the choke coil L this method, as shown in FIG. 9, to extract a voltage drop due to the resistance component choke coil L has sensing a current by adding a passive network (DC resistance component separation circuitry) for. この方法によれば、上記(1)の方法で用いていた制御IC(図7の保護機能部およびスイッチング制御部)をそのまま用いてセンス抵抗を省くことができる場合がある。 According to this method, it may be possible to omit the sense resistor used as it the control IC that has been used in the method (1) (protection unit and the switching control unit of FIG. 7).

【0008】しかし、この方法には以下のような問題がある。 [0008] However, this method has the following problems. チョークコイルLの特性は、DC重畳電流や温度によってインダクタンスの値が非常に大きく変化するため、固定常数の付加回路(DC抵抗成分分離回路網)によってインダクタンス成分を相殺することは困難であり、精度に問題が生じる。 Characteristics of the choke coil L, the value of the inductance is changed very greatly by the DC superimposed current and temperature, it is difficult to offset the inductance component by the addition circuit of the fixed constant (DC resistance component separating circuit network), the accuracy problems arise. また、本来はチョークコイルLによってMOSFET Q1、Q2の急激なON/O Further, originally sharp ON / O of MOSFET Q1, Q2 by the choke coil L
FFによるスイッチングノイズが2次側(出力側)に伝わらないようになっているが、付加回路はチョークコイルLの両端にノイズを伝えるバイパスとなるように接続されるため、出力側にノイズが増え易い。 Although so switching noise is not transmitted to the secondary side (output side) according to FF, the additional circuitry to be connected in a bypass conveying noise across the choke coil L, the noise is increased at the output side easy.

【0009】ところで、特開平5−199740号公報には、電流を検知するセンス抵抗を電源側(電源電圧入力側)に設置したDCDCコンバータの過電流保護回路が開示されている。 By the way, JP-A-5-199740, the overcurrent protection circuit of the DCDC converter installed a sense resistor for detecting the current to the power supply side (supply voltage input side) is disclosed. しかし、この従来技術は直流昇圧回路のためのものであり、直流降圧回路のための本発明とは課題および解決手段が異なる。 However, this prior art is for the DC booster circuit, the problem and solution is different from the present invention for a DC step-down circuit.

【0010】後述するように、本発明は、CPU用の電源回路のように、低電圧で大電流を出力する降圧DCD [0010] As described below, the present invention is, as in the power supply circuit for CPU, Buck DCD for outputting a large current at low voltage
Cコンバータに固有の問題点である、出力側にセンス抵抗を入れた場合にセンス抵抗による効率低下が発生すること、およびセンス抵抗を省略した回路では過電流保護機能が作動する電流値が不定となる領域が拡大することという2つの課題を解決するためのものである。 Is an inherent problem in C converter, the efficiency reduction due to the sense resistance occurs when you put a sense resistor at the output side, and the circuit is omitted sense resistor current value and indeterminate overcurrent protection function is activated it is to solve the two problems that become areas is expanded. これに対して、特開平5−199740号公報には、その課題として「従来技術(タイマーラッチ方式や入力電流制限方式)で問題となっていた、負荷破壊または電源回路の焼損を解消する」と記載されている。 In contrast, JP-A-5-199740, and "it has been a problem in prior art (timer-latch and the input current limit method), to solve the burnout of the load break or power circuit" as its object Are listed.

【0011】このように解決しようとする課題が異なることから、本発明と特開平5−199740号公報の技術の課題解決手段は当然異なっている。 [0011] Since the problems to be solved in this way is different, means for solving the problems of the present invention and Japanese Patent 5-199740 discloses techniques are of course different. 後述するように、本発明は携帯型PC用の電源回路(DCDCコンバータ)等のように入力電圧が常時変動するものを想定しており、保護動作の精度を上げるために入力電圧および入力電流の両方を検出して判定している。 As described below, the present invention is the input voltage, as such as a power circuit for a portable PC (DCDC converter) is assumed to be to change constantly, the input voltage and input current in order to increase the accuracy of the protection operation It is determined by detecting both. これに対して、特開平5−199740号公報の技術では、入力電圧を監視する機能は無く、入力電流値のみで判定している。 In contrast, in the Japanese Patent 5-199740 discloses a technique, rather than the ability to monitor the input voltage is determined only by the input current value. 従って、この従来技術では、入力電圧の変動により正常動作の入力電流が変動しても対応することができない。 Therefore, this prior art can not cope with varied input current of normal operation due to fluctuations in the input voltage.

【0012】 [0012]

【発明が解決しようとする課題】近年のコンピュータに使用されるCPUは、製造プロセスの微細化によって低駆動電圧化が進み、高クロック化の進行と共に消費電流が著しく増大している。 CPU used in the recent computer [0006] a low driving voltage is advanced miniaturization of the manufacturing process, the current consumption with the progress of high clock reduction is significantly increased. 例えば現時点で主力のパーソナルコンピュータ用CPUでは、DC1.3V〜2.0 In mainstay of the personal computer for the CPU for example at the moment, DC1.3V~2.0
V、10A〜20Aの電源回路が必要となっている。 V, the power supply circuit of 10A~20A has become necessary.

【0013】これに伴って、上述した従来技術1の方法では、電流検知のために設けたセンス抵抗での損失が増大し、変換効率の低下を招いている。 [0013] Along with this, in the prior art 1 of the method described above, it increases the loss in the sense resistor provided for current detection, leading a decrease in conversion efficiency. 例えば、同じ消費電力で入力電圧の異なるCPUを想定した2種類の電源回路A(5V、3A)および電源回路B(1.5V、1 For example, two kinds of power supply circuit A (5V, 3A) assuming a different CPU input voltage at the same power consumption and the power supply circuit B (1.5V, 1
0A)を比較した場合、制御ICの過電流検知電圧を1 When comparing 0A), an over-current detection voltage of the control IC 1
00mVとすると、電源回路Aの場合には、センス抵抗での損失が3A×100mV=300mWとなり、電源回路Bの場合には、センス抵抗での損失が10A×10 When 00MV, in case of power circuit A loss in the sense resistor 3A × 100 mV = 300 mW, and the in the event of a power circuit B, the loss in the sense resistor 10A × 10
0mV=1000mWとなる。 The 0mV = 1000mW. 従って、より低電圧大電流を出力する電源回路であるBの方が効率が悪くなる。 Thus, the B side is less efficient as a power supply circuit for outputting a lower voltage and high current.
なお、過電流検知電圧を低下させるとノイズによりIC Incidentally, decreasing the overcurrent detection voltage IC due to noise
の誤動作を招き易くなるために、容易には下げることができない。 To easily lead to malfunction, it can not be easily reduced.

【0014】また、実際に上記図7に示した回路を基板上に構成する場合、一般的には電源回路からの出力品質(リップル(FETのON、OFFに同期したノイズ) [0014] In the case of actually constitute the circuit shown in Figure 7 on a substrate, typically the output quality from the power supply circuit (ripple (ON the FET, the noise in synchronization with the OFF)
やスパイクノイズ(半導体等素子がON、OFFする瞬間に発生する髭状のノイズ))や効率の面から、MOS And spike noise from the surface of the (semiconductor such elements ON, whisker-like noise generated at the moment of OFF)) and efficiency, MOS
FET Q1、Q2、チョークコイルL、出力コンデンサCoutおよび入力コンデンサCinを各々最短距離で配線する。 FET Q1, Q2, the choke coil L, respectively output capacitor Cout and the input capacitor Cin wiring by the shortest distance. この場合、センス抵抗RsをチョークコイルLと出力コンデンサCoutとの間に挿入するためには、他の構成部品の近傍に配置しなければならず、これが基板レイアウトの際に大きな制約となることが多い。 In this case, the sense resistor Rs to be inserted between the output capacitor Cout and the choke coil L must be arranged near the other components, is this that is a major constraint in the board layout many.

【0015】さらに、電源回路構成部品(重負荷時に発熱の大きい順に並べると、チョークコイルL>MOSF Furthermore, when arranged in descending order of the heating power circuit components (heavy load, the choke coil L> MOSF
ET Q2、MOSFET Q1、センス抵抗Rs、> ET Q2, MOSFET Q1, the sense resistor Rs,>
入力コンデンサCin≫出力コンデンサCout)は動作中に発熱し、温度の上昇と共に電源回路としての効率が低下する。 Input capacitor Cin» output capacitor Cout) generates heat during operation, efficiency is decreased as the power supply circuit with increasing temperature. 上記従来技術1の回路構成では、発熱が一箇所(チョークコイルL、MOSFET Q1、Q2およびセンス抵抗Rs)に集中するため、放熱能力に限界のある小型機器等に用いると、ターゲット回路の負荷が大きい重負荷時に、激しい温度上昇による構成部品の信頼性低下と、温度上昇を原因とした効率低下が発生する。 Above the circuit configuration of the conventional art 1, exotherm one place (the choke coil L, MOSFET Q1, Q2 and sense resistor Rs) to focus on, using a small device such as a limit on the heat dissipation capacity, the load of the target circuit large heavy load, a reduction in reliability of the components due to severe temperature rise, reduction in efficiency was due to the temperature rise occurs.

【0016】このような効率低下を防ぐために、上述した従来技術2および従来技術3の方法が考案されてすでに実用化されており、これによって効率面および発熱問題については改善されている。 [0016] In order to prevent such a reduction in efficiency, the method in the conventional technology 2 and the prior art 3 has already been put to practical use is devised, thereby being improved for efficient surface and heating problem.

【0017】しかし、これらの従来技術2および従来技術3の方法では、過電流保護の作動電流値の精度について、以下のような根本的な問題がある。 [0017] However, in these prior art 2 and prior art 3 method, the accuracy of the operating current value of the overcurrent protection, there is a fundamental problem as follows. 上記従来技術2 The above-mentioned prior art 2
の方法ではMOSFETのON抵抗は、製造ばらつきおよび動作温度によって2倍以上も変化するおそれがある。 The method ON resistance of the MOSFET, there is a risk that also changes more than double by manufacturing variations and operating temperatures. また、上記従来技術3の方法でも、チョークコイルLを構成するコアの材質、巻き方、使用環境(温度、直流重畳電流)等によってインダクタンスの値が非線形に変動し、これも2倍以上に変化するおそれがある。 Further, the in the prior art method 3, the material of the core constituting the choke coil L, winding, environment (temperature, DC bias current) value of the inductance varies nonlinearly by like, which also changes more than twice there is a risk of.

【0018】従って、上記従来技術2および従来技術3 [0018] Thus, the prior art 2 and prior art 3
の方法では、過電流保護機能が作動するか否かが不安定になる電流値の領域(不定領域)が大きく、正常動作時の電流値が不定領域に絶対に入らないようにするためには、過電流保護機能が動作する電流値に不定領域分をマージンとして折り込む必要がある。 The method, in order to area (unstable region) is large in the current value over current protection function is unstable whether activated, the current value during normal operation is not absolutely entering undefined areas , it is necessary to folding the unstable region content as a margin to the current value overcurrent protection function operates. しかし、このことは逆に、異常時に過電流保護機能が動作しない領域を広げることになり、特に、CPU用の電源回路のように低電圧で大電流が出力される電源回路では、過電流保護回路として動作しにくくなって、実使用上では短絡保護回路としてしか動作しないおそれがある。 However, this is reversed, overcurrent protection function at the time of abnormality becomes possible to widen the region not work, especially, the power supply circuit a large current at a low voltage is output as the power supply circuit for the CPU, overcurrent protection less likely to operate as a circuit, in practical use there is a risk that operates only as a short-circuit protection circuit.

【0019】例えば、1.5V、10Aの電源回路を考えた場合、上記従来技術2および従来技術3の方法では、正常領域の2倍程度の不定領域を見込む必要があるため、荷電流保護機能が動作する電流値を20Aに設定して10Aでは動作しないようにする。 [0019] For example, 1.5V, when considering the power supply circuit 10A, the above-described conventional art 2 and prior art 3 method, it is necessary to allow for indefinite area about twice the normal region, the charged current protection There you do not work with 10A sets the current value to 20A to operate. 一方、異常時に過電流保護機能が確実に動作するためには、20A以上の電流値が必要になる。 Meanwhile, in order to reliably operate the overcurrent protection function at the time of abnormality, it is necessary to the current value of more than 20A. ここで、1.5V、20A時の負荷のインピーダンスは僅か75mΩであり、異常状態のインピーダンスがこれ以下の値でないと電源回路の出力は停止されない。 Here, 1.5V, the impedance of the load at the time of 20A is only 75Emuomega, the output of the power supply circuit when the impedance of the abnormal state is not less than this value is not stopped. 従って、レアショート(低いながらもある程度の抵抗値を持った短絡状態)等が発生した場合には、過電流保護機能が働かずにターゲット回路の焼損に至り易くなる。 Therefore, when the rare such short (less while short-circuit state even having a certain resistance value) occurs, easily lead to burning of the target circuit without work overcurrent protection function.

【0020】LSIの製造プロセスのさらなる微細化によってさらなる電源電圧の低下が起こり、マルチタスクOS等の発展と共に複数デバイスの並列動作化も進んでいる。 [0020] occurs further decrease in power supply voltage by further miniaturization of LSI manufacturing process, also in progress parallel operation of multiple devices with the development of such multi-task OS. このため、CPUを含むデジタル機器用の電源回路は、現在も益々の低電圧化および大電流化が進行している。 Therefore, the power supply circuit for digital devices including the CPU, increasingly lower voltage and high current also currently in progress. よって、過電流保護回路の動作閾値の精度と変換効率の維持の双方を両立させることが電源回路に要求されている。 Therefore, to achieve both the both the maintenance of accuracy and the conversion efficiency of the operation threshold of the overcurrent protection circuit is required to the power supply circuit.

【0021】本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、CPU用の電源回路等のように低電圧で大電流を出力する降圧DCDCコンバータにおいてセンス抵抗による変換効率の低下を防ぐと共に、過電流保護機能が作動する閾値の精度を向上させることができる降圧DCDCコンバータの過電流保護動作制御方法、降圧DCDCコンバータの過電流保護動作判定集積回路、降圧DCDCコンバータの過電流保護動作判定回路モジュールおよび降圧DCDCコンバータの制御集積回路並びにコンピュータ用の基板を提供することを目的とする。 [0021] The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, the conversion efficiency of the sense resistor in the step-down DCDC converter that outputs a large current at a low voltage as such as a power circuit for the CPU while preventing deterioration, overcurrent protection operation control method of the step-down DCDC converter overcurrent protection function can improve the accuracy of threshold operating, overcurrent protection operation judging integrated circuit of the step-down DCDC converter, buck DCDC converter overcurrent and to provide a substrate for a control integrated circuit and computer protection operation determination circuit module and the step-down DCDC converter.

【0022】 [0022]

【課題を解決するための手段】本発明の降圧DCDCコンバータの過電流保護動作制御方法は、入力電源電圧の変動を許容し、入力された電源電圧を変換して降圧した電圧を出力する降圧DCDCコンバータに対して過電流保護動作を制御するための方法であって、降圧DCDC Overcurrent protection operation control method of the step-down DCDC converter according to the present invention According to an aspect of the step-down allows the variation of the input power source voltage, by converting an inputted power supply voltage to output a voltage stepped down DCDC a method for controlling an overcurrent protection operation against the converter, the step-down DCDC
コンバータの電源電圧入力部側にセンス抵抗を挿入して入力部側の電圧値および電流値を検出し、検出した両値および両値から計算した電力値が正常動作域であるか否かを判断し、いずれかの値が正常動作域外であると判断された場合に、スイッチングを制御する制御回路を出力停止状態にするように制御しており、そのことにより上記目的が達成される。 By inserting a sense resistor to a supply voltage input side of the converter detects the voltage and current values ​​of the input side, determining whether the power value calculated from two values ​​and both values ​​detected are normal operation range and, if any of the values ​​is judged to be normal operation outside, it is controlled so as to output stop state control circuit for controlling the switching, the object is achieved.

【0023】本発明の降圧DCDCコンバータの過電流保護動作判定集積回路は、入力電源電圧の変動を許容し、入力された電源電圧を変換して降圧した電圧を出力する降圧DCDCコンバータに対して過電流保護動作を行わせるか否かを判定するための集積回路であって、降圧DCDCコンバータの電源電圧入力部から入力される電圧値および電流値を検出する手段と、検出された両値および両値から計算した電力値が正常動作域であるか否かを判断する手段と、いずれかの値が正常動作域外であると判断された場合に、降圧DCDCコンバータのスイッチングを制御する制御用回路に対して、出力停止状態にすることを指示する停止信号を出力する手段とを備えており、そのことにより上記目的が達成される。 The overcurrent protection operation judging integrated circuit of the step-down DCDC converter according to the present invention, over against the buck DCDC converter allows variation of the input power source voltage, by converting an inputted power supply voltage to output a voltage stepped down an integrated circuit for determining whether to perform the current protection operation, means for detecting the voltage and current values ​​inputted from the power supply voltage input of the buck DCDC converter, both the values ​​and both were detected means for power value calculated from the values ​​to determine whether the normal operation area, if any of the values ​​is judged to be normal operation outside, to the control circuit for controlling the switching of the step-down DCDC converter in contrast, and a means for outputting a stop signal for instructing to the output stop state, the object is achieved.

【0024】本発明の降圧DCDCコンバータの過電流保護動作判定回路モジュールは、入力電源電圧の変動を許容し、入力された電源電圧を変換して降圧した電圧を出力する降圧DCDCコンバータに対して過電流保護動作を行わせるか否かを判定するための回路モジュールであって、降圧DCDCコンバータに対して電源電圧入力部から入力される電圧値および電流値を検出する手段と、検出された両値および両値から計算した電力値が正常動作域であるか否かを判断する手段と、いずれかの値が正常動作域外であると判断された場合に、降圧DCD The overcurrent protection operation determination circuit module of the step-down DCDC converter according to the present invention, over against the buck DCDC converter allows variation of the input power source voltage, by converting an inputted power supply voltage to output a voltage stepped down a circuit module for determining whether to perform the current protection operation, means for detecting the voltage and current values ​​inputted from the power supply voltage input section with respect to the step-down DCDC converter, it detected two values and means for power value calculated from the two values ​​to determine whether the normal operation area, if any of the values ​​is judged to be normal operation outside, buck DCD
Cコンバータのスイッチングを制御する制御用回路に対して、出力停止状態にすることを指示する停止信号を出力する手段とがプリント基板上に配置されており、そのことにより上記目的が達成される。 The control circuit for controlling the switching of the C converter, and means for outputting a stop signal for instructing to the output stop state is arranged on a printed circuit board, the object is achieved.

【0025】本発明の降圧DCDCコンバータの制御集積回路は、入力電源電圧の変動を許容し、入力された電源電圧を変換して降圧した電圧を出力する降圧DCDC The control integrated circuit of the step-down DCDC converter according to the present invention is to permit a variation of the input power source voltage, by converting an inputted power supply voltage to output a voltage stepped down Buck DCDC
コンバータを制御するための集積回路であって、降圧D An integrated circuit for controlling the converter, buck D
CDCコンバータに対して電源電圧入力部から入力される電圧値および電流値を検出する手段と、検出された両値および両値から計算した電力値が正常動作域であるか否かを判断する手段と、降圧DCDCコンバータのスイッチングを制御する手段と、いずれかの値が正常動作域外であると判断された場合に、降圧DCDCコンバータのスイッチングを制御する手段に対して、出力停止状態にすることを指示する停止信号を出力する手段とを同一チップ内に備えており、そのことにより上記目的が達成される。 Means for detecting the voltage and current values ​​inputted from the power supply voltage input section relative CDC converter, means for power values ​​calculated from the detected two values ​​and two values ​​to determine whether a normal operating range when the means for controlling the switching of the step-down DCDC converter, when one of the values ​​is judged to be normal operation outside, against means for controlling the switching of the step-down DCDC converter, to the output stop state and means for outputting a stop signal for instructing comprises in the same chip, the purpose is achieved.

【0026】本発明のコンピュータ用の基板は、降圧D The substrate for a computer of the present invention, the step-down D
CDCコンバータに対して電源電圧入力部から入力される電流を検知するためのセンス抵抗と、本発明の請求項2に記載の降圧DCDCコンバータの過電流保護動作判定集積回路または本発明の請求項3に記載の降圧DCD A sense resistor for sensing the current input from the power supply voltage input section relative CDC converter, according to claim 3 of the overcurrent protection operation judging integrated circuits or the present invention the buck DCDC converter according to claim 2 of the present invention buck DCD according to
Cコンバータの過電流保護動作判定回路モジュールと、 An overcurrent protection operation determination circuit module C converter,
DCDCコンバータ制御ICとを用いて過電流保護動作を制御した降圧DCDCコンバータによって、ターゲット回路に電源電圧を供給しており、そのことにより上記目的が達成される。 The control step-down DCDC converter overcurrent protection operation using the DCDC converter control IC, and supplies power voltage to the target circuit, the object is achieved.

【0027】本発明のコンピュータ用の基板は、降圧D The substrate for a computer of the present invention, the step-down D
CDCコンバータに対して電源電圧入力部から入力される電流を検知するためのセンス抵抗と、本発明の請求項4に記載の降圧DCDCコンバータの制御集積回路とを用いて過電流保護動作を制御した降圧DCDCコンバータによって、ターゲット回路に対して電源電圧を供給しており、そのことにより上記目的が達成される。 A sense resistor for sensing the current input from the power supply voltage input section relative CDC converter, to control the overcurrent protection operation using a control integrated circuit of the step-down DCDC converter according to claim 4 of the present invention the buck DCDC converter, and supplies a power supply voltage to the target circuit, the object is achieved.

【0028】以下、本発明の作用について説明する。 [0028] The following is a description of the operation of the present invention.

【0029】本発明にあっては、降圧DCDCコンバータの電源電圧入力部側にセンス抵抗を挿入しているので、上述した従来技術1で問題となっていたようなセンス抵抗によるロスを低減して変換効率を向上することが可能となる。 [0029] In the present invention, since the insert sense resistor to a supply voltage input side of the step-down DCDC converter, to reduce the loss due to the sense resistor, as has been a problem in prior art 1 described above it is possible to improve the conversion efficiency. また、精度の高いセンス抵抗を用いて電流および電圧を検出することができるので、上述した従来技術2および従来技術3のように温度によって抵抗値やインダクタンスの値が大きく変動したり、製造ばらつきの大きい部品を電流検知に用いる必要がなく、検出精度を確保することが可能となる。 Further, it is possible to detect the current and voltage by using a highly accurate sensing resistor, or vary the value of resistance and inductance increase the temperature as in the prior art described above 2 and the prior art 3, the manufacturing variation it is not necessary to use a large part in current detection, it is possible to ensure detection accuracy. また、電流だけではなく電圧も監視して、電流および電圧の両面から正常動作域であるか否かを判定しているので、入力電圧の変動にも対応可能である。 It also monitors the voltage not only the current, since it is determined whether a normal operation range in terms of both current and voltage, and the variation of the input voltage is available. さらに、センス抵抗を出力側ではなく、入力側に配置しているので、出力側に配置した場合に比べて、大電流が流れる部分で部品を1点少なくすることができる。 Further, instead of the output-side sense resistor, since the arrangement on the input side, as compared with the case of arranging the output side, it can be one point smaller parts in a portion where a large current flows. 大電流が流れる出力側の部分では、各部品間を最短距離とし、かつ、流れる電流値に応じた最小配線幅を確保する必要があるため、部品が少数であっても配線設計が困難である。 On the output side of the portion where a large current flows, between the parts and the shortest distance, and it is necessary to ensure a minimum wiring width corresponding to the value of the current flowing through it is difficult wiring design even small number of parts . その部分で部品を1点でも減らせるので、設計の自由度が格段に大きくなる。 Since even be reduced by one point component at that part, the degree of freedom in design becomes much larger. また、 Also,
入力側の部分では流れる電流が小さいため、センス抵抗を配置しても設計上の制約を小さくすることが可能である。 Since the current flowing is smaller at the portion of the input side, it is possible to reduce design constraints be placed sense resistor.

【0030】後述する実施形態において図5に示すように、降圧DCDCコンバータに対して電源電圧入力部から入力される電圧値および電流値を検出する手段と、検出された両値および両値から計算した電力値が正常動作域であるか否かを判断する手段と、いずれかの値が正常動作域外であると判断された場合に、降圧DCDCコンバータのスイッチングを制御する制御用回路に対して、 As shown in FIG. 5 in the embodiment described later, a means for detecting the voltage and current values ​​inputted from the power supply voltage input section with respect to the step-down DCDC converter, calculated from the detected two values ​​and two values means for the power value to determine whether it is a normal operation region, if any of the values ​​is judged to be normal operation outside, the control circuit for controlling the switching of the step-down DCDC converter,
降圧DCDCコンバータの出力停止を指定する信号を出力する手段とを集積回路(IC/LSI)化し、または、これらの各手段をディスクリート部品としてプリント基板上に配置してモジュール化することにより、後述する実施形態において図5に示すように、既存のDCD And means for outputting a signal for designating the output stop of the step-down DCDC converter turned into an integrated circuit (IC / LSI), or, by modularizing arranged on a printed circuit board as a discrete component each of these means will be described later as shown in FIG. 5 in the embodiment, existing DCD
Cコンバータ制御ICの外部に付加して、降圧DCDC In addition to external C converter control IC, Buck DCDC
コンバータの過電流保護動作を制御することが可能となる。 It is possible to control the overcurrent protection operation of the converter.

【0031】または、後述する実施形態において図4に示すように、上記各手段と、降圧DCDCコンバータのスイッチングを制御する制御回路(スイッチング制御部)とを同一チップ内に設けて、DCDCコンバータ制御ICとすることにより、降圧DCDCコンバータの過電流保護動作を制御することが可能となる。 [0031] Alternatively, as shown in FIG. 4 in the embodiment described below, the above means, and a control circuit for controlling the switching of the step-down DCDC converter (switching control unit) provided in the same chip, DCDC converter control IC with, it is possible to control the overcurrent protection operation of the step-down DCDC converter.

【0032】さらに、降圧DCDCコンバータに対して電源電圧入力部から入力される電流を検知するためのセンス抵抗と、上記各手段を備えた集積回路や回路モジュールとDCDCコンバータ制御ICとを用いて過電流保護動作を制御した降圧DCDCコンバータによって、C Furthermore, excessive use a sense resistor for sensing the current input from the power supply voltage input section with respect to the step-down DCDC converter, and a DCDC converter control IC and the integrated circuit or circuit module having the above respective means the buck DCDC converter controls the current protection operation, C
PU等のターゲット回路に電源電圧供給を行うことにより、ターゲット回路に効率良く電源電圧を供給すると共に、過電流保護動作を確実に行って安全性を確保することが可能である。 By performing power supply voltage supplied to the target circuit of PU such supplies efficiently supply voltage to a target circuit, it is possible to ensure safety and safe overcurrent protection operation.

【0033】または、降圧DCDCコンバータに対して電源電圧入力部から入力される電流を検知するためのセンス抵抗と、上記各手段および降圧DCDCコンバータのスイッチングを制御する制御回路を同一チップ内に設けたDCDCコンバータ制御ICとを用いて過電流保護動作を制御した降圧DCDCコンバータによって、CP [0033] Alternatively, a sense resistor for sensing the current input from the power supply voltage input section with respect to the step-down DCDC converter, provided with a control circuit for controlling the switching of each of the above means and the step-down DCDC converter in a single chip the control step-down DCDC converter overcurrent protection operation using the DCDC converter control IC, CP
U等のターゲット回路に電源電圧供給を行うことにより、ターゲット回路に効率良く電源電圧を供給すると共に、過電流保護動作を確実に行って安全性を確保することが可能である。 By performing power supply voltage supplied to the target circuit of the U such supplies efficiently supply voltage to a target circuit, it is possible to ensure safety and safe overcurrent protection operation.

【0034】 [0034]

【発明の実施の形態】通常、同期整流型の降圧DCDC DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Normally, the step-down synchronous rectification type DCDC
コンバータを基板上に実現する場合には、コンバータ用制御IC(スイッチング制御と各種保護機能の両方が作り込まれている)と、そのICが指定する部品(FE The when realizing on a substrate converter, the converter control IC (both switching control and various protection functions are built), parts thereof IC specifies (FE
T、入出力コンデンサ等)を基板に実装する。 T, to implement input and output capacitors, etc.) to the substrate. 本発明は、このICの保護機能の1つである過電流保護機能の改善を図ったものである。 The present invention for Improving the overcurrent protection function, which is one of the protection functions of the IC.

【0035】一般に、温度や入力電圧がDCDCコンバータの変換効率に与える影響については、その変化量を多く見積もっても、周囲温度の影響が5%程度、入力電圧の影響が10%程度であり、これらの負荷条件が一定であれば、上述した従来技術2や従来技術3による誤差に比べると充分に少ないものである。 [0035] Generally, the impact of temperature and input voltage to the conversion efficiency of the DCDC converter, also estimates much the change amount, about 5% the effect of ambient temperature, was about 10% influence of the input voltage, If these load conditions are constant, but sufficiently small compared to the error due to the above described prior art 2 and prior art 3. これを利用して、 By utilizing this,
本発明では、出力ではなく入力の状態で過電流保護動作を行うか否かを判定する。 In the present invention, it determines whether to perform the overcurrent protection operation state of the input rather than the output.

【0036】本発明の実施の形態としては、(1)制御IC自身に改善機能を内蔵したもの、および(2)既存の制御ICに本発明の機能を実現するための外付け回路を設けたものの2通りが考えられる。 [0036] As an embodiment of the present invention, (1) that incorporates an improved function to the control IC itself, and (2) provided with external circuitry for implementing the functions of the present invention to existing control IC Monono two ways can be considered.

【0037】以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 [0037] Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0038】図1は本発明の一実施形態である過電流保護動作制御方法を説明するための図である。 [0038] Figure 1 is a diagram for explaining the overcurrent protection operation control method which is one embodiment of the present invention. これは、同期整流型降圧DCDCコンバータの基本回路であって、 This is a basic circuit of a synchronous buck DCDC converter,
入力部Vin、出力部Vout、入力コンデンサCi Input section Vin, the output unit Vout, the input capacitor Ci
n、出力コンデンサCout、フリーホイールダイオードD、チョークコイルL、MOSFET Q1、Q2およびDCDCコンバータ制御IC14から構成されている。 n, an output capacitor Cout, freewheeling diode D, a choke coil L, and a MOSFET Q1, Q2 and DCDC converter control IC 14.

【0039】本実施形態は、この基本回路の入力部Vi The present embodiment comprises an input unit Vi of this basic circuit
nにセンス抵抗Rsを追加し、DCDCコンバータ制御IC14の中に本発明を実現するための過電流保護動作判定部3を内蔵させたものである。 Add the sense resistor Rs to n, it is obtained by incorporating the overcurrent protection operation judgment unit 3 for implementing the present invention in a DCDC converter control IC 14. 以下に、各部分について説明する。 The following describes each part.

【0040】センス抵抗Rsは、電流の値を電圧に変換するために挿入する抵抗であり、過電流状態をDCDC The sense resistor Rs is the resistance to be inserted to convert the value of the current into a voltage, DCDC overcurrent state
コンバータ制御IC14によって検出するために挿入する。 Insert for detection by converter control IC 14.

【0041】DCDCコンバータ制御IC14は、スイッチング制御部4および保護機能部を併せ持つICである。 The DCDC converter control IC14 is an IC having both switching control unit 4 and the protection unit. そのスイッチング制御部は、MOSFET Q1、 Its switching control unit, MOSFET Q1,
Q2のON、OFFを制御するための回路であり、出力電圧を一定に保つために出力電圧を常時監視している。 Q2 ON of a circuit for controlling the OFF, monitors the output voltage at all times to keep the output voltage constant.
出力電圧が定格値よりも低くなると、MOSFETQ1 When the output voltage becomes lower than the rated value, MOSFETs Q1
のON時間の比率を多くしてエネルギーの供給を増やして電圧を上げ、電圧が定格値よりも高くなると、MOS The ON raise the voltage to increase the much to supply the energy ratio of the time, when the voltage becomes higher than the rated value, MOS
FET Q1のON時間の比率を少なくしてエネルギーの供給を減らして電圧を下げる。 By reducing the ratio of the ON time of the FET Q1 drops the voltage by reducing the supply of energy. 保護機能部は、過電流保護、過電圧保護および過熱保護等、DCDCコンバータ(ユニット)自身と負荷回路(CPU等)の双方を異常状態から保護するために、動作状態を常時監視し、異常状態を発見するとスイッチング制御部に停止指令を出す。 Protection unit, overcurrent protection, overvoltage protection and overtemperature protection, etc., in order to protect both the DCDC converter (unit) itself and the load circuit (CPU, etc.) from an abnormal state, monitors the operation state at all times, the abnormal state Upon finding out a stop command to the switching control unit. スイッチング制御部は、保護機能部からの指示で出力を停止する場合には、MOSFET Q1をOFFさせてエネルギーの供給を停止する。 The switching control unit, when stopping the output instruction from the protection function unit, the MOSFET Q1 by OFF to stop the supply of energy.

【0042】入力部Vinにおいて、例えばノートブック型PCでは電源(ACアダプタや電池)等の状態により電圧が異なり、電池の場合には電池の状態(残量や温度等)によりさらに電圧が常時変動する。 [0042] In the input section Vin, for example, different voltage depending on the condition such as the notebook PC power (AC adapter or battery), variations further voltage constant by the state of the battery (the remaining amount, temperature, etc.) in the case of the battery to. 例えば、AC For example, AC
アダプタの場合には19Vであり、電池の場合には1 In the case of the adapter is a 19V, 1 in the case of the battery
6.8V〜12Vである。 Is 6.8V~12V.

【0043】入力コンデンサCinは、MOSFET The input capacitor Cin is, MOSFET
Q1=OFFの期間に入力部Vinからエネルギーを蓄積し、MOSFET Q1=ONの期間に蓄えたエネルギーを放出する。 Q1 = storing energy from the input unit Vin during OFF, the release energy accumulated in the period of the MOSFET Q1 = ON. MOSFET Q1=ON時の放電電流値はチョークコイルLを流れる電流値に匹敵する。 Discharge current value at the time of MOSFET Q1 = ON is comparable to the value of the current flowing through the choke coil L. よって、入力コンデンサCinには、放電時のみ大電流が流れる。 Thus, the input capacitor Cin, only at the time of discharge large current flows.

【0044】MOSFET Q1はハイサイドトランジスタであり、入力コンデンサCinとチョークコイルL The MOSFET Q1 is a high-side transistor, the input capacitor Cin and the choke coil L
との間のON−OFFを制御する。 Controlling the ON-OFF between. MOSFET Q1 MOSFET Q1
がONになると、OFFの期間に蓄積された入力コンデンサCinのエネルギーがチョークコイルL、出力コンデンサCoutおよび出力部Voutに供給される。 There When turned ON, the energy of the input capacitor Cin accumulated during the OFF is supplied to the choke coil L, an output capacitor Cout and the output unit Vout. そして、MOSFET Q1のON−OFFを高速に繰り返す(数100kHz)ことにより、降圧DCDCコンバータが動作し、ON時間とOFF時間の比率で出力されるエネルギーの量が調節されて出力電圧および出力電流が制御される。 Then, repeating the ON-OFF of the MOSFET Q1 to high speed by equation (100kHz) that, buck DCDC converter operates, the ON time and OFF by the amount of energy output in percentage of time is regulated output voltage and output current It is controlled. このMOSFET Q1は、大電流が流れ、発熱が激しくなる部品である。 The MOSFET Q1 is a large current flows through a part where the heating is intensified.

【0045】チョークコイルLは、MOSFET Q1 [0045] choke coil L, MOSFET Q1
=ONの期間に磁気の形でエネルギーを蓄え、MOSF = Stores energy in magnetic form in the period of ON, MOSF
ET Q1=OFFの期間に電流の形で出力コンデンサCoutおよび出力部Voutに放出する。 ET Q1 = released to the output capacitor Cout and the output unit Vout in the form of a current during the OFF. よって、チョークコイルLを流れる電流の最大値は、出力電流以上になる。 Therefore, the maximum value of the current flowing through the choke coil L is equal to or greater than the output current. なお、MOSFET Q1=OFFのときにチョークコイルLのエネルギーを放出するための閉回路を構成するためには、帰還ダイオードが必要となる。 In order to constitute a closed circuit for discharging the energy of the choke coil L when the MOSFET Q1 = OFF, it is necessary to feedback diodes. このチョークコイルL1は、大電流が流れ、発熱が激しくなる部品である。 The choke coil L1, a large current flows through a part where the heating is intensified.

【0046】フリーホイールダイオードDとしては、通常、順方向電圧降下が低いことを特徴とするショットキーダイオードを使用する。 [0046] The freewheeling diode D, typically using a Schottky diode, wherein the forward voltage drop is low. MOSFET Q1=ONの期間にチョークコイルLに蓄積されたエネルギーが、M MOSFET Q1 = period to be accumulated in the choke coil L energy of ON, M
OSFET Q1のOFF期間に出力コンデンサCou The OFF period of OSFET Q1 output capacitor Cou
tに移動する。 To move to t. このとき、このフリーホイールダイオードDを通ってチョークコイルLに電流が流れる。 At this time, current flows through the choke coil L through the freewheeling diode D. よって、最短距離で配線しないと、ノイズが発生して出力に激しいスパイクノイズが発生する他、ノイズによるMO Therefore, if you do not wiring at the shortest distance, in addition to intense spike noise is generated in the output noise is generated, MO due to noise
SFET Q2の誤動作を引き起こすこともある。 Sometimes cause a malfunction of SFET Q2.

【0047】MOSFET Q2はローサイドトランジスタであり、フリーホイールダイオードDの両端のON The MOSFET Q2 is a low side transistor, ON across the freewheeling diode D
−OFFを制御する。 To control the -OFF. フリーホイールダイオードDに順方向電流が流れる期間と同期してMOSFET Q2がONにすることにより、フリーホイールダイオードでの電圧降下を0にして、効率を大きく改善する。 By MOSFET Q2 is turned ON to freewheel diode D in synchronization with the forward current flows period, and the voltage drop in the freewheeling diode to 0, the efficiency greatly improved. MOSF MOSF
ET Q1、Q2が同時にON状態になると、入力部V When ET Q1, Q2 is turned ON at the same time, the input unit V
inとGNDが短絡してしまうため、そうならないようにどちらか一方がONになった後に必ず両方がOFFの状態を経てから、他方がONになるようにする。 For in and GND is short-circuited, be sure both after one or the other so as not to do so is turned ON from via the state of OFF, so that the other is turned ON. なお、 It should be noted that,
MOSFETQ1、Q2が同時にOFFになる期間があるため、フリーホイールダイオードDを省略することはできない。 MOSFETs Q1, since Q2 there is a time period while turned OFF at the same time, it is impossible to omit the freewheeling diode D. このMOSFET Q2は、大電流が流れ、 The MOSFET Q2 is large current flows,
発熱が激しくなる部品である。 Heat is violently made parts.

【0048】出力コンデンサCoutは、出力電圧を平滑化するためのものであり、チョークコイルLを流れる電流が出力電流よりも大きいときにはエネルギーを蓄え、少なくなったときにエネルギーを放出する。 The output capacitor Cout is for smoothing the output voltage, stores energy when the current flowing through the choke coil L is greater than the output current, release energy when it is low. CPU CPU
用電源では、その激しい負荷変動に対応するために、大容量(数千μF程度)が必要とされ、数百μFクラスのコンデンサを並列接続して容量を得る。 In use power, in order to respond to the severe load fluctuations, a large capacity (several thousands .mu.F) is required to obtain a capacitance connected in parallel to capacitor hundreds .mu.F class. よって、この出力コンデンサCoutには大電流が流れる、最短距離で配線しないとリップルやノイズが大きくなる。 Therefore, a large current flows in the output capacitor Cout, unless interconnection by the shortest distance ripple and noise increases.

【0049】出力部Voutにおいて、本発明が最も好適に用いられる用途であるCPU用電源を例に挙げると、現状では1.4V−20A程度が主流であるが、今後は更なる低電圧大電流化が進むと考えられる。 [0049] At the output Vout, to name a CPU power is the use of the present invention is most suitably used as an example, although at present the mainstream of about 1.4V-20A, a low voltage high current further future reduction is considered to proceed.

【0050】次に、上記同期整流型降圧DCDCコンバータにおける降圧原理について説明する。 Next, a description will be given antihypertensive principle of the synchronous buck DCDC converter. MOSFET MOSFET
Q1をONすると、入力部Vinおよび入力コンデンサCinからチョークコイルL、出力コンデンサCou Q1 ON Then the choke coil L from the input unit Vin and an input capacitor Cin, an output capacitor Cou
tおよび出力部Voutにエネルギーが供給され、MO Energy is supplied to the t and the output unit Vout, MO
SFET Q1をOFFすると、エネルギーの供給が止まる。 OFF the SFET Q1 Then, the supply of energy is stopped. 通常、MOSFET Q1は、ON−OFFの繰り返しを高速(数100kHz)に行っており、単位時間当たりのON期間とOFF期間の比率でエネルギーの供給量を制御することができる。 Normally, MOSFET Q1 is a repetition of the ON-OFF is performed at high speed (several 100kHz), it is possible to control the supply of energy at a ratio of ON period and OFF period per unit time.

【0051】DCDCコンバータ制御ICのスイッチング制御部は、出力電圧を常時監視しており、出力電圧が定格値よりも低くなるとMOSFET Q1のON時間の比率を多くしてエネルギーの供給を増やして電圧を上げ、電圧が定格値よりも高くなるとMOSFET Q1 The switching control unit of the DCDC converter control IC, the output voltage always monitors the, when the output voltage becomes lower than the rated value of the voltage to increase the supply of energy by increasing the ratio of the ON time of the MOSFET Q1 up, when the voltage is higher than the rated value MOSFET Q1
のON時間の比率を少なくしてエネルギーの供給を減らして電圧を下げる。 Lowering the voltage by reducing the ratio of ON time to reduce the supply of energy. このような制御により、降圧DCD Such control Buck DCD
Cコンバータを定電圧電源として機能させることができる。 The C converter can function as a constant voltage source.

【0052】MOSFET Q1がOFF期間中にも出力電圧および出力電流を維持する役割はチョークコイルLと出力コンデンサCoutが担っている。 [0052] The role of MOSFET Q1 to maintain the output voltage and output current even during the OFF period is output capacitor Cout and the choke coil L is responsible. MOSFE MOSFE
TQ1のON期間中にチョークコイルLと出力コンデンサCoutにエネルギーを蓄積し、MOSFET Q1 The energy accumulated in the choke coil L and the output capacitor Cout during ON period TQ1, MOSFET Q1
のOFF期間中に蓄積したエネルギーを放出する。 Releasing the stored energy during the OFF period. チョークコイルLが出力部Voutにエネルギーを放出するためには、チョークコイルLが挿入されている回路が閉回路である必要があるため、フリーホイールダイオードDを設けている。 To choke coil L releases energy in the output section Vout, a circuit choke coil L is inserted because there must be a closed circuit is provided with a free wheel diode D.

【0053】MOSFET Q2はフリーホイールダイオードDでの順方向電圧降下による損失を低減するために設けられ、フリーホイールダイオードに順方向電流が流れる期間だけONするようにスイッチング制御部が制御する。 [0053] MOSFET Q2 is provided to reduce the loss caused by the forward voltage drop across the freewheeling diode D, and control the switching control unit to ON for a period in the free-wheeling diode forward current flows.

【0054】このように構成された降圧DCDCコンバータの入力部Vin側にセンス抵抗Rsを挿入する。 [0054] inserting a sense resistor Rs to the input portion Vin side of the thus constructed buck DCDC converter. そして、入力された電流および電圧を検出する入力電流検出部1および入力電圧検出部2を設けた過電流保護動作判定部3により、これらの検出部1、2から得られる電圧値および電流値を用いて過電流保護動作を行わせるか否かを判定する。 The overcurrent protection operation determination unit 3 provided with the input current detection section 1 and the input voltage detection unit 2 detects the input current and voltage, the voltage and current values ​​obtained from these detection units 1 used determines whether to perform the overcurrent protection operation. この過電流保護動作判定部3は、予め規定しておいた正常動作域から外れたと判断した場合に、降圧DCDCコンバータのMOSFET Q1、Q The overcurrent protection operation determination unit 3, when it is determined that deviates from the normal operation range that has been defined in advance, the step-down DCDC converter MOSFET Q1, Q
1をスイッチング制御する電源制御部(スイッチング制御部4)に対して出力停止を指示する停止信号を出力する。 It outputs a stop signal for instructing the output stop a power control unit for switching control on (switching control unit 4). これによって、降圧DCDCコンバータからの出力が停止される。 Thus, the output from the step-down DCDC converter is stopped.

【0055】正常動作域は、図2に示すように、電圧値および電流値によって2次元で定義され、最小入力電圧、最大入力電圧、最大入力電流および最大入力電力によって規定される。 [0055] Normal operation area, as shown in FIG. 2, are defined in two dimensions by the voltage and current values, the minimum input voltage, the maximum input voltage is defined by the maximum input current and the maximum input power. なお、最大入力電力は、入力電力による変換効率の変化が小さい場合には1つの最大電力値で判定する。 The maximum input power, if the change of conversion efficiency due to the input power is low is determined in one of the largest power value. また、入力電圧範囲が非常に大きく、入力電圧による変換効率への影響も考慮したい場合には入力電圧に応じた効率変換分を加算する。 The input voltage range is very large, when the impact on the conversion efficiency due to the input voltage want to consider adds efficiency transformation component corresponding to the input voltage.

【0056】これにより、過電流状態の検出誤差を、変換効率の変動幅(約10%)とセンス抵抗Rsの精度(1%以下)に抑えることができる。 [0056] Thus, the detection error of the overcurrent condition, the fluctuation range (about 10%) conversion efficiency can be suppressed to a sense resistor Rs accuracy (less than 1%). また、高電圧で低電流である入力側にセンス抵抗Rsを挿入することにより、センス抵抗Rsでのロスを大幅に削減することができる。 Further, by inserting a sense resistor Rs to the input side is a low current at high voltage, it is possible to significantly reduce the loss in the sense resistor Rs.

【0057】例えば、入力電圧範囲が10V〜20V、 [0057] For example, the input voltage range is 10V~20V,
出力電圧が1.5V、出力電流が10A、センス抵抗R Output voltage is 1.5V, the output current is 10A, the sense resistor R
s以外(MOSFET Q1、Q2、チョークコイルL、フリーホイールダイオードD、入力コンデンサCo Except s (MOSFET Q1, Q2, the choke coil L, free wheel diode D, an input capacitor Co
ut、出力コンデンサCin)での損失の合計を2W ut, the sum of the loss of the output capacitor Cin) 2W
(入力電圧による損失の変動はこの試算では無いものとする)、過電流保護動作判定部3にあるセンス抵抗Rs (Variations in loss due to the input voltage is assumed not in this trial), the sense resistor Rs in the overcurrent protection operation determination unit 3
端子間電圧測定部(入力電圧検出部2に設けられている)の入力下限値(これ以下の電圧を検出できない)を100mVとした場合について考える。 Inter-terminal voltage measurement unit inputs the lower limit of (provided the input voltage detection unit 2) (unable to detect this voltage below) will be considered when a 100 mV.

【0058】上述した従来技術1のように負荷(ターゲット回路)側にセンス抵抗を設けた場合、出力電流10 [0058] When providing the sense resistor to a load (target circuit) side as in the above-mentioned prior art 1, the output current 10
Aで100mVを検知するためには、10mΩの抵抗を挿入する。 To detect 100mV at A inserts the resistance of 10 m [Omega. この場合の損失は、 10A×10A×10mΩ=1W となる。 Loss in this case is 10A × 10A × 10mΩ = 1W.

【0059】これに対して、本発明のように入力側にセンス抵抗を設けた場合、DCDCコンバータによる損失を含む入力電力値で判定するため、入力電圧によって保護機能が動作する電流値が変動する。 [0059] By contrast, the case of providing a sense resistor at the input side as in the present invention, for determining the input power values ​​including losses due to the DCDC converter, current operating protection function by the input voltage fluctuates . この場合、過電流保護機能を動作させるための入力電力(保護動作入力電力)は、 [保護動作入力電力]=[保護動作出力電力]+[センス抵抗Rs以外での全損失電力]=1.5V×10A+ In this case, the input power to operate the overcurrent protection function (protection operation input power), Protection Operation Input power] = [protection operation Output power + total power loss outside the sense resistor Rs] = 1. 5V × 10A +
2W=17W となる。 The 2W = 17W. センス抵抗Rsの値は、過電流保護機能を動作させる最小入力電流値のときにも検知下限電圧(入力下限値)に達している必要があるので、 [保護動作最小入力電流]=[保護動作入力電力]/ The value of the sense resistor Rs, so when the minimum input current to operate the overcurrent protection function needs to reach the detection lower limit voltage (input lower limit value), the Protection Operation The minimum input current] = [protection operation input power] /
[最大入力電圧]=17W/20V=0.85A [設定すべきセンス抵抗Rsの抵抗値]=[検知電圧下限]/[最小入力電流]=100mV/0.85A=1 Maximum Input Voltage] = 17W / 20V = 0.85 A [resistance value of the sense resistor Rs to be set] = [Detection voltage lower] / [minimum input current] = 100 mV / 0.85 A = 1
17mΩ となる。 The 17mΩ. 保護機能が動作する入力電流値は入力電圧に依存し、 [保護動作入力電流]=[保護動作入力電力]/[入力電圧] で決まるので、センス抵抗Rsでの損失は、 [センス抵抗Rsでの損失]=[保護動作入力電流]× Input current protection feature to work depending on the input voltage, so determined by the [protection operation input current] = [protection operation Input power] / [Input Voltage], loss in the sense resistor Rs, on the sense resistor Rs loss] = [protection operation input current] ×
[保護動作入力電流]×[センス抵抗Rsの抵抗値] となる。 The Protection Operation input current] × [the resistance value of the sense resistor Rs]. 以上の計算式に試算条件を代入すると、入力電圧が最大(20V)のときにセンス抵抗Rsでの損失が最小になり、 [保護動作入力電流]=0.85A [センス抵抗Rsでの損失]=0.085W となり、入力電圧が最小(10V)のときにセンス抵抗Rsでの損失が最大になり、 [保護動作入力電流]=1.7A [センス抵抗Rsでの損失]=0.338W となる。 Substituting estimated condition of the above formula, the loss of the sense resistor Rs becomes minimum when the maximum (20V) input voltage, Protection Operation input current] = 0.85 A [loss in the sense resistor Rs] = 0.085W next, the maximum loss of the sense resistor Rs when the input voltage is minimum (10V), [protection operation input current] = 1.7A [loss in the sense resistor Rs] = 0.338W and Become. よって、従来方式においてセンス抵抗Rsでの損失が1Wであるのに比べると、本発明によればセンス抵抗での損失を大幅に削減できることが分かる。 Therefore, the loss in the sense resistor Rs compared to a 1W in the conventional method, it can be seen that significantly reduce the loss in the sense resistor according to the present invention.

【0060】なお、本実施形態では、部品温度による補正は行わなくてもよい。 [0060] In the present embodiment, the correction by the component temperature may not be performed. その理由は、上述したように周囲温度の変化で効率が5%以上も変化することは無いからである。 This is because it is not the efficiency change in ambient temperature also varies by 5% or more as described above. 本発明が対象としている降圧DCDCコンバータにおいて、一般的な変換効率は90%前後であり、 In the step-down DCDC converter to which the present invention is targeted, generic conversion efficiency was around 90%,
効率の変動量=電流値の変動量であるので、本発明の精度面には5%程度しか影響が生じない。 Since a variation amount of variation = the current value of the efficiency does not occur only affect about 5% in precision surface of the present invention. さらに、部品温度を検知する部品(センサーと温度を読み取るための部品)が必要となる上、どの部品温度を測定するのかによっても測定結果が変わって精度が期待できず、効果とコストとが折り合わないためである。 Furthermore, on the part for detecting the component temperature (part for reading the sensors and temperature) are required, which part temperature measurement results depending to measure can not be expected accuracy changes, and the effect and cost Oriawa because no is. これに対して、電池で駆動されるPC等では、入力電圧が20V前後〜8V In contrast, in the PC or the like driven by the battery, the input voltage is 20V longitudinal ~8V
前後まで変動するため、効率の変化が10%程度起こることがある。 To change to around, a change in efficiency may occur about 10%. 本発明では、入力電圧を検出する機能を有しているため、この補正を補正係数の設定と演算処理を追加するだけで実現することができる。 In the present invention, since it has a function of detecting the input voltage, it is possible to realize the correction simply by adding configure the calculation of the correction coefficient. よって、コストが殆どかからずに、かつ、効果を確実に見込むことができる。 Therefore, the cost is in less most, and can be expected to ensure the effects.

【0061】さらに、本発明において、基板上に降圧D [0061] Further, in the present invention, the step-down D on the substrate
CDCコンバータを構成する際には、入力コンデンサC When configuring the CDC converter, input capacitor C
in、MOSFET Q1、Q2、チョークコイルL、 in, MOSFET Q1, Q2, choke coil L,
出力コンデンサCoutおよび制御IC(スイッチング制御部4)には大電流が流れるか、または大電流を高速制御するために最短距離で配線配置する必要がある。 The output capacitor Cout, and a control IC (switching control unit 4) it is necessary to wire or disposed a large current flows, or a large current in the shortest distance to speed control. しかし、センス抵抗Rsには、その必要がない。 However, the sense resistor Rs, is not that necessary. その理由は、入力側は出力側に比べて電流値が小さいからである。 This is because the input side is smaller current value than the output side. 例えば、上記試算例の条件では、入力側に挿入する場合には2A程度で済むが、出力側に挿入する場合には10Aが流れる。 For example, in the conditions of the trial calculation example, when inserting the input side is suffices about 2A, 10A flows when inserted into the output side. よって、センス回路Rsを降圧DCD Thus, the step-down the sense circuit Rs DCD
Cコンバータを構成する他の部品から離して配置することができ、配置の自由度および放熱の容易さの点からも好ましい。 It can be located separately from the other components of the C converter, preferable in terms of ease of flexibility and heat dissipation of the arrangement. なお、本発明が好適に用いられる用途(例えばCPU用電源)では、MOSFET Q1のOFF時間がON時間よりも圧倒的に長いため、MOSFET In applications where the present invention is preferably used (for example, power supply CPU), for OFF time MOSFET Q1 is long overwhelmingly than ON time, MOSFET
Q1のOFF中に充電される入力コンデンサCinと入力部Vinとの接続には多少距離が存在しても問題ない。 The connection between the input Vin and the input capacitor Cin is charged during Q1 OFF of no problem even if there is some distance. しかし、MOSFET Q1がONすると、チョークコイルLに流れる電流のうちの大半を入力コンデンサCinが供給するため、入力コンデンサCinの放電電流が非常に大きくなる。 However, MOSFET Q1 is turned ON, since the majority of the current flowing through the choke coil L input capacitor Cin is supplied, the discharge current of the input capacitor Cin becomes very large. よって、入力コンデンサCin Thus, the input capacitor Cin
は、MOSFET Q1の近傍に最短距離で配線しないと、配線の抵抗が原因となった効率の低下や、配線のインダクタンスによるMOSFET Q1の動作不良を招く場合がある。 , If not interconnect at the shortest distance in the vicinity of the MOSFET Q1, decrease in efficiency of the resistance of the wiring is caused, which may lead to malfunction of the MOSFET Q1 due to the inductance of the wiring.

【0062】以下に、上記過電流保護動作判定部3について、図3を用いてさらに詳しく説明する。 [0062] Hereinafter, the overcurrent protection operation determination unit 3 will be described in more detail with reference to FIG. ここでは、 here,
入力電流検出部1、入力電圧検出部2、電力計算部5、 Input current detecting section 1, the input voltage detection unit 2, a power calculating unit 5,
電力上限補正部6、最大電流判定部7、最大電力判定部8、最小電圧判定部9、最大電圧判定部10、停止信号出力回路11、各種限界値設定部および電力補正係数設定部12、各種限界値と補正係数の保持回路16が設けられている。 Power limit correction unit 6, the maximum current determination unit 7, the maximum power determining unit 8, the minimum voltage determining unit 9, the maximum voltage determination unit 10, the stop signal output circuit 11, various limit value setting unit and the power correction coefficient setting unit 12, various holding circuit 16 limits the correction coefficient is provided.

【0063】入力電流検出部1には、センス抵抗Rsの両端の電位差が入力され、その電位差を入力電流値を示す内部処理用の信号に変換して出力する。 [0063] The input current detecting unit 1 is supplied with a potential difference across the sense resistor Rs, and outputs the converted into a signal for internal processing showing the input current value and the potential difference.

【0064】入力電圧検出部2には、入力コンデンサC [0064] The input voltage detection unit 2, the input capacitor C
inの両端の電位差が入力され、その電位差を入力電圧値を示す内部処理用の信号に変換して出力する。 in potential difference between both ends is input, and outputs the converted into a signal for internal processing indicating the input voltage value the potential difference.

【0065】電力計算部5には、入力電流値を示す信号と入力電圧値を示す信号とが入力され、両者を乗算して得られる入力電力値を示す信号を出力する。 [0065] The power calculation section 5, a signal indicating the signal and the input voltage value indicating the input current value, and outputs a signal indicating the input power value obtained by multiplying the two.

【0066】各種限界値と補正係数の保持回路16は、 [0066] hold circuit 16 of various limit value and the correction coefficient,
DCDCコンバータ制御ICの保護動作電圧値や電流値、補正係数等の設定情報をアナログ信号(電圧値)またはROM等のデジタル値の形で保持し、DCDCコンバータ制御ICに各々の保持方法に適した方法で出力する。 DCDC converter control protection operating voltage value and current value of the IC, and setting information such as the correction coefficients held in the form of a digital value such as an analog signal (voltage value) or ROM, is suitable for each method of holding the DCDC converter control IC to output in a way. この保持回路16からは、最大入力電流値を示す信号、最小入力電圧値を示す信号、最大入力電圧値を示す信号および電力補正係数を示す信号が出力される。 From this holding circuit 16, a signal indicating the maximum input current value, a signal indicating the minimum input voltage value, a signal indicating a signal and power correction factor indicating the maximum input voltage value is output.

【0067】各種限界値設定部および電力補正係数設定部12には、最大入力電流値を示す信号、最小入力電圧値を示す信号、最大入力電圧値を示す信号および電力補正係数を示す信号が入力される。 [0067] The various limit value setting unit and the power correction coefficient setting unit 12, a signal indicating a maximum input current value, a signal indicating the minimum input voltage value, a signal indicating a signal and power correction coefficient indicating a maximum input voltage input It is. そして、入力を電力上限補正部、最大電流判定部、最小電流判定部および最大電圧判定部での処理に好都合な信号に変換し、内部処理用の最大入力電流値を示す信号、最小入力電圧値を示す信号、最大入力電圧値を示す信号および電力補正係数を示す信号を出力する。 Then, the power limit compensation unit input, maximum current determination unit, into a process convenient signal at minimum current determining unit and the maximum voltage determination unit, a signal indicating the maximum input current value for the internal processing, the minimum input voltage a signal indicating, for outputting a signal indicating the signal and power correction factor indicating the maximum input voltage value.

【0068】電力上限補正部6には、入力電圧を示す信号、最大入力電力値を示す信号、電力補正係数を示す内部処理用の信号が入力される。 [0068] the power limit compensation unit 6, a signal indicating an input voltage, a signal indicating the maximum input electric power value, a signal for internal processing showing a power correction factor is input. そして、入力電圧と補正係数から計算した補正値により最大入力電力値を補正して、補正済み最大入力電力値を示す信号を出力する。 Then, by correcting the maximum input electric power value by the correction value calculated from the input voltage and the correction coefficient, and it outputs a signal indicating the corrected maximum input electric power value.

【0069】最大電流判定部7には、入力電流値を示す信号および内部処理用の最大入力電流値を示す信号が入力される。 [0069] The maximum current determination unit 7, a signal indicating a maximum input current value of the signal and the internal processing shows the input current value is input. そして、2値を比較して限界値以内であるかどうかを判定し、最大電流判定結果を示す信号を出力する。 Then, by comparing the two values ​​to determine whether it is within the limit value, and outputs a signal indicating the maximum current determination result.

【0070】最小電圧判定部9には、入力電圧値を示す信号および内部処理用の最小入力電圧値を示す信号が入力される。 [0070] The minimum voltage determination unit 9, a signal indicating the minimum input voltage value of the signal and the internal processing indicating the input voltage value is input. そして、2値を比較して限界値以内であるかどうかを判定し、最小電圧判定結果を示す信号を出力する。 Then, by comparing the two values ​​to determine whether it is within the limit value, and outputs a signal indicating the minimum voltage determination result.

【0071】最大電圧判定部10には、入力電圧値を示す信号および内部処理用の最大入力電圧値を示す信号が入力される。 [0071] The maximum voltage determination unit 10, a signal indicating a maximum input voltage value of the signal and the internal processing indicating the input voltage value is input. そして、2値を比較して限界値以内であるかどうかを判定し、最大電圧判定結果を示す信号を出力する。 Then, by comparing the two values ​​to determine whether it is within the limit value, and outputs a signal indicating a maximum voltage determination result.

【0072】最大電力判定部8には、入力電力値を示す信号および補正済み最大入力電力値を示す信号が入力される。 [0072] The maximum power determination unit 8, a signal indicating a signal and corrected maximum input electric power value indicating the input power value is input. そして、2値を比較して限界値以内であるかどうかを判定し、最大電力判定結果を示す信号を出力する。 Then, by comparing the two values ​​to determine whether it is within the limit value, and outputs a signal indicating the maximum power determination result.

【0073】停止信号出力回路11には、最大電流判定結果を示す信号、最小電圧判定結果を示す信号、最大電圧判定結果を示す信号および最大電力判定結果を示す信号が入力される。 [0073] the stop signal output circuit 11, a signal indicating a maximum current determination result, a signal indicating the minimum voltage determination result, a signal indicating signal and the maximum power determination results indicating a maximum voltage determined result is input. そして、いずれか1つの入力でも異常を示す判定結果がある場合には、停止信号を生成してスイッチング制御部4に出力する。 Then, if there is a determination result indicating abnormality in any one of the inputs, and generates and outputs a stop signal to the switching control unit 4. 一度停止信号を発生すると、電源がOFFされるまで(Vinへの電源供給が止まるまで)保持する。 Once it generates a stop signal, the power (until it stops the power supply to Vin) until the OFF hold.

【0074】スイッチング制御部4は、この停止信号出力回路11からの停止信号または他の保護機能部13 [0074] The switching control unit 4, the stop signal or other protection portion 13 from the stop signal output circuit 11
(例えば過電圧保護機能や過熱保護機能)からの停止信号を受けて出力を停止し、これによって降圧DCDCコンバータからターゲット回路への電圧出力が停止される。 (E.g. overvoltage protection function and overheat protection function) receives a stop signal from stop output, whereby the voltage output from the step-down DCDC converter to a target circuit is stopped.

【0075】例えばアナログ回路の場合には、各検出部をアナログ増幅器、電力計算部をアナログ乗算器、各判定部をコンパレータ、停止信号出力回路をロジック回路で構成することができる。 [0075] For example, in the case of analog circuits, each detector analog amplifier, an analog multiplier power calculating portion, the respective determination unit comparators may constitute a stop signal output circuit in the logic circuit. また、デジタルロジック回路で構成する場合には、各検出部や設定値入力部をA/D Further, when configuring a digital logic circuit, each detector or set value input unit A / D
変換器、電力計算部をデジタル乗算器、各判定部や停止信号出力回路をロジック回路で構成することができる。 Converter, a digital multiplier power calculating portion, the respective determination unit and stopping the signal output circuit can be constituted by a logic circuit.
さらに、マイクロコンピュータで構成する場合には、各検出部をA/D変換器、電力計算部、各判定部や停止信号出力回路をマイクロコンピュータで構成することができる。 Furthermore, in the case of a microcomputer, the respective detector A / D converter, power calculation unit, each determination unit and stopping the signal output circuit can be constituted by a microcomputer.

【0076】このような過電流保護動作判定部3は、例えば図4に示すように、電源制御回路(スイッチング制御部)と同一パッケージ内に設けてDCDCコンバータ制御IC14を構成してもよい。 [0076] Such overcurrent protection operation determination unit 3, for example, as shown in FIG. 4, may be configured DCDC converter control IC14 provided in the same package as the power supply control circuit (switching control unit). また、図5に示すように、過電流保護動作判定部を単独でモジュール化もしくはIC化して過電流保護動作判定ICもしくは過電流保護動作判定回路モジュール3aを作製するか、または基板上に個別部品を作製し、これと既存のDCDCコンバータ制御IC15とを組み合わせてもよい。 Further, as shown in FIG. 5, the overcurrent protection operation determination unit alone or making modular or IC turned into overcurrent protection operation determination IC or overcurrent protection operation determination circuit module 3a or discrete components on a substrate, was prepared, it may be combined with this and existing DCDC converter control IC 15.

【0077】図6は、本発明の一実施形態であるコンピュータ用の基板の構成例を説明するためのブロック図である。 [0077] Figure 6 is a block diagram for explaining a configuration example of a substrate for a computer according to an embodiment of the present invention. このコンピュータ用の基板には、上述したような本発明を用いた降圧DCDCコンバータと、ターゲット回路であるCPU(例えばPentiumIII(商品名))とが搭載されている。 The substrate for this computer, a step-down DCDC converter using the present invention as described above, CPU and (e.g. PentiumIII (trade name)) are mounted is the target circuit. ACアダプタ(AC−ad AC adapter (AC-ad
apter)が繋がっているときにはアダプタからDC DC from the adapter when the apter) are connected
20Vの電源が、ACアダプタが無いときには電池パック(Li−ION battery pack)からD The power supply of 20V is, D from the battery pack (Li-ION battery pack) when the AC adapter is not
C12.6V〜10Vの電源が自動的に選択される。 Power of C12.6V~10V is automatically selected. そして、CPU用電源回路によって降圧されたDC1.6 Then, he stepped down by the power supply circuit for CPU DC1.6
V/15Aの電源電圧がCPUに対して供給されるようになっている。 Supply voltage V / 15A is adapted to be supplied to the CPU.

【0078】このコンピュータ用の基板では、本発明を用いた降圧DCDCコンバータによりCPUに電源電圧を供給しているので、変換効率を向上して低消費電力化を図ることができる。 [0078] In the substrate for the computer, since the supply power voltage to the CPU by the step-down DCDC converter using the present invention, it is possible to improve to lower power consumption and conversion efficiency. また、過電流状態の検出精度を高くすると共に入力電圧の変動にも対応することができるので、安全性を向上させることができる。 Further, since it is possible to cope with a variation of the input voltage with a higher accuracy of detection of an overcurrent condition, it is possible to improve safety. さらに、部品配置の自由度が大きく、放熱が容易であるので発熱による効率低下を防ぐこともできる。 Furthermore, greater flexibility of the component arrangement, it is possible to prevent the efficiency reduction due to heat due to heat dissipation is easy.

【0079】 [0079]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、 As described above in detail, according to the present invention,
降圧DCDCコンバータの電源電圧入力部側にセンス抵抗を挿入することができるので、センス抵抗によるロスを低減して降圧DCDCコンバータの変換効率を向上することができる。 It is possible to insert a sense resistor to a supply voltage input side of the step-down DCDC converter, it is possible to improve the conversion efficiency of the step-down DCDC converter to reduce the loss of the sense resistor. また、温度係数や製造ばらつきの大きい部品を電流検知に使用せず、精度の高いセンス抵抗を使用することにより、検出精度を確保することができる。 Also, without using a large part of the temperature coefficient and manufacturing variations in current sensing, by the use of highly accurate sense resistor, it is possible to ensure detection accuracy. よって、過電流状態で保護動作が動作しなかったり、誤動作するのを防いで安全性を向上することができる。 Thus, may not protect operation is operated in an overcurrent condition, it is possible to improve safety by preventing the malfunction. また、電流だけではなく電圧も監視して、電流および電圧の両面から正常動作域であるか否かを判定するので、入力電圧の変動にも対応することができる。 Further, the voltage not only current monitoring, since determining whether a normal operation range in terms of both current and voltage, it is possible to cope with variations in the input voltage. さらに、センス抵抗を出力側ではなく、入力側に配置することにより、出力側の大電流が流れる部分で部品を1点少なくすることができる。 Further, instead of the output-side sense resistor, by placing on the input side, can be 1 point less parts with a large current flows portion of the output side. よって、部品配置の自由度を大きくすることができ、放熱も容易に行うことができる。 Therefore, it is possible to increase the degree of freedom in component placement, heat dissipation can be easily performed.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明の一実施形態である過電流保護動作制御方法を説明するためのブロック図である。 It is a block diagram for explaining the overcurrent protection operation control method which is one embodiment of the present invention; FIG.

【図2】本発明の一実施形態である過電流保護動作判定部により判定される降圧DCDCコンバータの正常動作域について説明するための図である。 2 is a diagram for explaining the normal operation range of the step-down DCDC converter is determined by the overcurrent protection operation determination unit which is one embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施形態である過電流保護動作判定部の構成を説明するためのブロック図である。 3 is a block diagram for explaining a configuration of the overcurrent protection operation determination unit which is one embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施形態である過電流保護動作判定部を含むDCDCコンバータ制御ICの構成を説明するためのブロック図である。 4 is a block diagram for explaining the configuration of a DCDC converter control IC including the overcurrent protection operation determination unit which is one embodiment of the present invention.

【図5】本発明の一実施形態である過電流保護動作判定部を単独でモジュール化もしくはIC化し、または基板上に個別部品で作製し、既存のDCDCコンバータ制御ICと組み合わせた構成例を説明するためのブロック図である。 [5] turned into modular or IC alone overcurrent protection operation determination unit which is one embodiment of the present invention, or prepared in individual parts on the substrate, illustrating a configuration example in combination with existing DCDC converter control IC it is a block diagram for.

【図6】本発明の一実施形態であるコンピュータ用の基板の構成例を説明するためのブロック図である。 6 is a block diagram for explaining a configuration example of a substrate for a computer according to an embodiment of the present invention.

【図7】従来技術1の過電流保護動作制御方法を説明するためのブロック図である。 7 is a block diagram for explaining the overcurrent protection operation control method of the prior art 1.

【図8】従来技術2の過電流保護動作制御方法を説明するためのブロック図である。 8 is a block diagram for explaining the overcurrent protection operation control method of the prior art 2.

【図9】従来技術3の過電流保護動作制御方法を説明するためのブロック図である。 9 is a block diagram for explaining the overcurrent protection operation control method of the prior art 3.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 入力電流検出部 2 入力電圧検出部 3 過電流保護動作判定部 3a 過電流保護動作判定ICまたは過電流保護動作判定モジュール 4 スイッチング制御部 5 電力計算部 6 電力上限値補正部 7 最大電流判定部 8 最大電力判定部 9 最小電圧判定部 10 最大電圧判定部 11 停止信号出力回路 12 各種限界値設定部および電力補正係数設定部 13 他の保護機能部 14 DCDCコンバータ制御IC 15 既存のDCDCコンバータ制御IC 16 各種限界値と補正係数の保持回路 1 input current detector 2 input voltage detection unit 3 overcurrent protection operation judging unit 3a overcurrent protection operation determination IC or overcurrent protection operation determination module 4 the switching control unit 5 power calculation unit 6 power upper limit value correction section 7 the maximum current determination unit 8 maximum power determination unit 9 minimum voltage determination unit 10 maximum voltage determination unit 11 stops the signal output circuit 12 various limit value setting unit and the power correction coefficient setting unit 13 other protecting function unit 14 DCDC converter control IC 15 existing DCDC converter control IC 16 various limit values ​​and holding circuit of the correction coefficient

フロントページの続き Fターム(参考) 5F038 BB04 BB08 BH15 BH16 BH19 BH20 DF01 DF03 DF04 DF07 DF16 DT12 DT18 EZ20 5H730 AA14 AA20 AS01 AS05 AS19 BB13 DD04 EE13 FD01 FD11 FD41 FF09 FG15 XX03 XX15 XX22 XX32 XX35 XX43 (54)【発明の名称】 降圧DCDCコンバータの過電流保護動作制御方法、降圧DCDCコンバータの過電流保護動作 判定集積回路、降圧DCDCコンバータの過電流保護動作判定回路モジュールおよび降圧DCD Cコンバータの制御集積回路並びにコンピュータ用の基板 Front page of the continued F-term (reference) 5F038 BB04 BB08 BH15 BH16 BH19 BH20 DF01 DF03 DF04 DF07 DF16 DT12 DT18 EZ20 5H730 AA14 AA20 AS01 AS05 AS19 BB13 DD04 EE13 FD01 FD11 FD41 FF09 FG15 XX03 XX15 XX22 XX32 XX35 XX43 (54) [of the invention name overcurrent protection operation control method of the step-down DCDC converter overcurrent protection operation judging integrated circuit of the step-down DCDC converter control integrated circuit of the overcurrent protection operation determination circuit module and buck DCD C converter of the step-down DCDC converter and the substrate for a computer

Claims (6)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 入力電源電圧の変動を許容し、入力された電源電圧を変換して降圧した電圧を出力する降圧DC 1. A step-down DC to tolerate variations in the input supply voltage, and converting an inputted power supply voltage to output a voltage stepped down
    DCコンバータに対して過電流保護動作を制御するための方法であって、 降圧DCDCコンバータの電源電圧入力部側にセンス抵抗を挿入して入力部側の電圧値および電流値を検出し、 検出した両値および両値から計算した電力値が正常動作域であるか否かを判断し、 いずれかの値が正常動作域外であると判断された場合に、スイッチングを制御する制御用回路を出力停止状態にするように制御する降圧DCDCコンバータの過電流保護動作制御方法。 A method for controlling an overcurrent protection operation against DC converter, by inserting a sense resistor to a supply voltage input side of the step-down DCDC converter detects a voltage and current values ​​of the input side, and detected power value calculated from the two values ​​and two values ​​it is determined whether or not a normal operation region, if any of the values ​​is judged to be normal operation outside, output stop control circuit for controlling the switching overcurrent protection operation control method of the step-down DCDC converter for controlling to the state.
  2. 【請求項2】 入力電源電圧の変動を許容し、入力された電源電圧を変換して降圧した電圧を出力する降圧DC 2. A step-down DC to tolerate variations in the input supply voltage, and converting an inputted power supply voltage to output a voltage stepped down
    DCコンバータに対して過電流保護動作を行わせるか否かを判定するための集積回路であって、 降圧DCDCコンバータの電源電圧入力部から入力される電圧値および電流値を検出する手段と、 検出された両値および両値から計算した電力値が正常動作域であるか否かを判断する手段と、 いずれかの値が正常動作域外であると判断された場合に、降圧DCDCコンバータのスイッチングを制御する制御用回路に対して、出力停止状態にすることを指示する停止信号を出力する手段とを備えた降圧DCDCコンバータの過電流保護動作判定集積回路。 An integrated circuit for determining whether to perform the overcurrent protection operation against DC converter, means for detecting the voltage and current values ​​inputted from the power supply voltage input of the buck DCDC converter, detection means for power values ​​calculated from two values, and two values ​​is to determine whether the normal operation area, if any of the values ​​is judged to be normal operation outside, the switching of the step-down DCDC converter the control circuit for controlling an overcurrent protection operation judging integrated circuit of the step-down DCDC converter and means for outputting a stop signal for instructing to the output stop state.
  3. 【請求項3】 入力電源電圧の変動を許容し、入力された電源電圧を変換して降圧した電圧を出力する降圧DC Wherein tolerate variations in the input supply voltage, and converting an inputted power supply voltage to output a voltage stepped down buck DC
    DCコンバータに対して過電流保護動作を行わせるか否かを判定するための回路モジュールであって、 降圧DCDCコンバータに対して電源電圧入力部から入力される電圧値および電流値を検出する手段と、 検出された両値および両値から計算した電力値が正常動作域であるか否かを判断する手段と、 いずれかの値が正常動作域外であると判断された場合に、降圧DCDCコンバータのスイッチングを制御する制御用回路に対して、出力停止状態にすることを指示する停止信号を出力する手段とがプリント基板上に配置された降圧DCDCコンバータの過電流保護動作判定回路モジュール。 A circuit module for determining whether to perform the overcurrent protection operation against DC converter, means for detecting the voltage and current values ​​inputted from the power supply voltage input section with respect to the step-down DCDC converter and means for power values ​​calculated from the detected two values ​​and two values ​​to determine whether a normal operation region, if any of the values ​​is judged to be normal operation outside, of the step-down DCDC converter overcurrent protection operation determination circuit module of the step-down DCDC converter means is arranged on a printed circuit board for outputting a stop signal indicating that the control circuit for controlling the switching, to the output stop state.
  4. 【請求項4】 入力電源電圧の変動を許容し、入力された電源電圧を変換して降圧した電圧を出力する降圧DC 4. tolerate variations in the input supply voltage, and converting an inputted power supply voltage to output a voltage stepped down buck DC
    DCコンバータを制御するための集積回路であって、 降圧DCDCコンバータに対して電源電圧入力部から入力される電圧値および電流値を検出する手段と、 検出された両値および両値から計算した電力値が正常動作域であるか否かを判断する手段と、 降圧DCDCコンバータのスイッチングを制御する手段と、 いずれかの値が正常動作域外であると判断された場合に、降圧DCDCコンバータのスイッチングを制御する手段に対して、出力停止状態にすることを指示する停止信号を出力する手段とを同一チップ内に備えた降圧DC An integrated circuit for controlling a DC converter, means for detecting the voltage and current values ​​inputted from the power supply voltage input section with respect to the step-down DCDC converter, electric power calculated from the detected two values ​​and two values means value to determine whether the normal operation range, and means for controlling the switching of the step-down DCDC converter, when one of the values ​​is judged to be normal operation outside, the switching of the step-down DCDC converter the control to means, step-down DC to a means for outputting a stop signal for instructing to the output stop state with in the same chip
    DCコンバータの制御集積回路。 DC converter of the control integrated circuit.
  5. 【請求項5】 降圧DCDCコンバータに対して電源電圧入力部から入力される電流を検知するためのセンス抵抗と、 請求項2に記載の降圧DCDCコンバータの過電流保護動作判定集積回路または請求項3に記載の降圧DCDC 5. A sense resistor for sensing the current input from the power supply voltage input section with respect to the step-down DCDC converter, overcurrent protection operation determination of the step-down DCDC converter according to claim 2 integrated circuits or claim 3 step-down DCDC according to
    コンバータの過電流保護動作判定回路モジュールと、 DCDCコンバータ制御ICとを用いて過電流保護動作を制御した降圧DCDCコンバータによって、ターゲット回路に電源電圧を供給するコンピュータ用の基板。 An overcurrent protection operation determination circuit module of the converter, the step-down DCDC converter controls the overcurrent protection operation using the DCDC converter control IC, board computer supplies the power supply voltage to the target circuit.
  6. 【請求項6】 降圧DCDCコンバータに対して電源電圧入力部から入力される電流を検知するためのセンス抵抗と、 請求項4に記載の降圧DCDCコンバータの制御集積回路とを用いて過電流保護動作を制御した降圧DCDCコンバータによって、ターゲット回路に対して電源電圧を供給するコンピュータ用の基板。 6. A sense resistor for sensing the current input from the power supply voltage input section with respect to the step-down DCDC converter, overcurrent protection operation using a control integrated circuit of the step-down DCDC converter according to claim 4 the control step-down DCDC converter, the substrate for the computer supplies the power supply voltage to the target circuit.
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