JP2003264979A - スイッチング電源制御用半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スイッチング素子のスイッチング動作を制御
するための帰還信号が得られず、制御端子からの電流流
出がなくなった場合に、スイッチング動作を停止させて
この停止状態を保持させ、スイッチング電源装置の破壊
を防止するスイッチング電源制御用半導体装置を提供す
る。 【解決手段】 制御端子２６への帰還信号が切断され、
制御端子２６からの電流流出がなくなると、制御端子２
６の電圧を所定の電圧値まで上昇させて過電圧保護回路
８を動作させ、過電圧保護回路８を用い、スイッチング
動作を停止させてこの停止状態を保持させる制御端子オ
ープン時保護回路１０を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチング素子
のスイッチング動作を制御するための帰還信号が得られ
ず、スイッチング素子のスイッチング制御が不能になっ
た場合において、スイッチング素子のスイッチング動作
を停止させ、その停止状態を持続させることができるス
イッチング電源制御用半導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は、従来のスイッチング電源制御用
半導体装置の一例を示す回路図である。この半導体装置
２８では、パワーＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング素子
１とスイッチング素子１のスイッチング制御を行うため
の制御回路が同一の半導体基板上に集積化されており、
スイッチング素子１の入力端子２３と出力端子（グラン
ド端子）２４、および、制御回路の電源端子２５と制御
信号を入力するための制御端子２６の４端子で構成され
ている。

【０００３】レギュレータ２は、スイッチング素子１の
入力端子２３と制御回路の電源端子２５との間に接続さ
れており、スイッチング素子１の入力端子電圧が一定値
以上になったときに半導体装置２８の内部回路電流を供
給し、電源端子電圧が一定値になるように制御してい
る。

【０００４】起動／停止回路３の出力は、ＮＡＮＤ回路
１８へ入力されており、電源端子電圧の大きさに基づい
てスイッチング素子１の発振および停止を制御してい
る。発振器４は、スイッチング素子１の最大デューティ
ーサイクルを決定するための最大デューティーサイクル
信号５とスイッチング素子１のスイッチング周波数を決
定するためのクロック信号６とを出力する。最大デュー
ティーサイクル信号５の反転信号が、ＯＲ回路１６を介
して、ＲＳフリップフロップ回路１７のリセット端子に
与えられており、クロック信号６が、ＡＮＤ回路１３を
介して、ＲＳフリップフロップ回路１７のセット端子に
与えられており、ＲＳフリップフロップ回路１７の出力
は、ＮＡＮＤ回路１８へ入力される。

【０００５】過熱保護回路７は、半導体装置２８のチッ
プ温度が設定値以上になると、ＮＯＲ回路９を介して、
ＲＳフリップフロップ回路１１のセット端子へローレベ
ルの信号を出力する。ＲＳフリップフロップ回路１１は
セット端子にローレベルの信号が入力されると、ハイレ
ベルの信号を出力してスイッチング素子１の動作を停止
させる。過熱保護からの動作復帰は、再起動トリガ信号
発振回路１２から再起動トリガ信号がＲＳフリップフロ
ップ回路１１のリセット端子へ出力されたときに行われ
る。

【０００６】Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１４は、ドレイン端子が
定電流源１５およびＡＮＤ回路１３の入力端子に接続さ
れており、ゲート端子が定電圧源に接続されており、ソ
ース端子が半導体装置２８の制御端子２６となってい
る。制御端子２６から流出する電流が、定電流源１５で
設定された電流値（第１の定電流値）を越えると、ＡＮ
Ｄ回路１３へローレベルの信号を出力し、クロック信号
６を無効にする。つまり、スイッチング素子１へのスイ
ッチング制御信号が停止するので、スイッチング素子１
はオフ状態になる。また、定電流源１５の電流値にはヒ
ステリシスがあり、制御端子２６から流出する電流が、
第１の定電流値よりもある一定値分だけ小さい電流値
（第２の定電流値）以下にならないとスイッチング素子
１のスイッチング動作が再開されないようになってい
る。

【０００７】比較器１９は、スイッチング素子１に流れ
る電流を検出するためのものであり、そのマイナス入力
端子には定電圧源が接続され、プラス入力端子にはスイ
ッチング素子１の入力端子２３が接続されている。比較
器１９は、スイッチング素子１に流れる電流が一定値に
達すると、ＡＮＤ回路２１へハイレベルの信号を出力
し、スイッチング素子１の発振を停止させる。つまり、
この比較器１９によって、スイッチング動作中にスイッ
チング素子１に流れる電流（スイッチング素子電流）が
一定値になるように制御されている。

【０００８】オン時ブランキングパルス発生回路２０
は、スイッチング素子１がターンオンしてから一定時間
の間、比較器１９の出力信号を強制的に止めることで、
スイッチング素子１の発振が停止しないようにしてい
る。つまり、ターンオン時の容量性スパイク電流によっ
て、スイッチング素子１がターンオフしないようにして
いる。

【０００９】ドライブ回路２２は、ＮＡＮＤ回路１８の
出力信号によって、スイッチング素子１のスイッチング
制御を行っている。過電圧保護回路８は、入力端子が制
御端子２６へ、出力端子がＮＯＲ回路９へそれぞれ接続
されている。過電圧保護回路８は、制御端子２６の電圧
を検出しており、この電圧が所定の電圧値以上になる
と、ＮＯＲ回路９へ信号を出力し、スイッチング素子１
のスイッチング動作を停止させる。一度、過電圧保護回
路８が動作すると、つまり、制御端子２６の電圧が所定
の電圧値以上となり、過電圧保護回路８が、ＮＯＲ回路
９を介して、ＲＳフリップフロップ回路１１のセット端
子へ信号を出力すると、再起動トリガ信号がリセット端
子へ入力されるまで、ＲＳフリップフロップ回路１１に
よりスイッチング素子１のスイッチング動作の停止状態
が保持される。つまり、スイッチング素子１のスイッチ
ング動作がラッチモードでの停止状態となる。このラッ
チモードの解除は、電源端子電圧が設定値以下の電圧ま
で低下したときに再起動トリガ信号が出力されることに
よって行われる。

【００１０】図７は、過電圧保護回路８の一例を示した
回路図である。図７に示すように、過電圧保護回路８は
Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３１、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ３２、３３お
よび定電流源３４で構成されており、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ
３１のゲート端子が過電圧保護回路８の入力端子となっ
ている。また、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３１およびＮ型ＭＯＳ
ＦＥＴ３２のドレイン端子が過電圧保護回路８の出力端
子となっており、この出力信号の反転信号がＮＯＲ回路
９へ入力される。

【００１１】このように構成された過電圧保護回路８で
は、まず、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ３２とＮ型ＭＯＳＦＥＴ３
３がカレントミラー回路（第１の定電流源）を構成して
いるので、定電流源３４で設定された定電流がＮ型ＭＯ
ＳＦＥＴ３２に流れる。また通常時の制御端子電圧は
１．５Ｖ程度であり、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３１はオン状態
となる。このときのＰ型ＭＯＳＦＥＴ３１の電流供給能
力は、十分大きく、定電流源３４で設定されたＮ型ＭＯ
ＳＦＥＴ３２に流れる定電流値よりも十分大きい電流を
供給することができるので、過電圧保護回路８の出力信
号はハイレベルとなる。従って、このときにＮＯＲ回路
９へは、ローレベルの信号が入力される。

【００１２】ここで、半導体装置２８の制御端子電圧を
何らかの方法で上昇させると、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３１の
電流供給能力が小さくなっていく。そして制御電圧が所
定の電圧値以上となると、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３１が供給
する電流が定電流源３４で設定されたＮ型ＭＯＳＦＥＴ
３２に流れる定電流値よりも小さくなり、過電圧保護回
路８の出力信号はローレベルに反転し、ＮＯＲ回路９へ
ハイレベルの信号が入力され、上述したように、ラッチ
モードでスイッチング素子１のスイッチング動作が停止
する。なお、制御端子２６には電流を引き込む能力がほ
とんどないため、制御端子２６に電流を注入させること
で、半導体装置２８の制御端子電圧を上昇させることが
できる。

【００１３】図８は、図６に示した従来のスイッチング
電源制御用半導体装置を用いて構成したスイッチング電
源装置の一例を示す回路図である。このスイッチング電
源装置では、商用の交流電圧が、ダイオードブリッジな
どの整流器４０により整流され、入力コンデンサ４１に
て平滑化されることにより、直流電圧ＶＩＮとされて電
力変換用トランス４２に与えられている。電力変換用の
トランス４２は、一次巻線４２ａと二次巻線４２ｂとを
有しており、直流電圧ＶＩＮが一次巻線４２ａに与えら
れる。

【００１４】トランス４２の一次巻線４２ａに与えられ
た直流電圧ＶＩＮは、半導体装置２８内のスイッチング
素子１によりスイッチングされる。そして、そのスイッ
チング素子１のスイッチング動作によって、トランス４
２の二次巻線４２ｂに電流が取り出される。二次巻線４
２ｂに取り出された電流は、二次巻線４２ｂに接続され
たダイオード４３およびコンデンサ４４により整流およ
び平滑化され、出力電圧ＶＯの直流電圧として負荷４５
へ供給される。

【００１５】コンデンサ４４の両端には、例えば発光ダ
イオード５１およびツェナーダイオード５２で構成され
た出力電圧検出回路５０が接続されており、出力電圧Ｖ
Ｏを安定化させるための帰還信号を、一次側のフォトト
ランジスタ５３へ出力している。

【００１６】出力電圧の過電圧検出用回路７０は、発光
ダイオード７１、ツェナーダイオード７２、およびフォ
トトランジスタ７３から構成される。過電圧検出用回路
７０は、コンデンサ４４の両端に接続されており、フォ
トトランジスタ７３は、コレクタ端子が半導体装置２８
の電源端子２５に、エミッタ端子が半導体装置２８の制
御端子２６に、それぞれ接続されている。

【００１７】コンデンサ６０は、半導体装置２８の電源
端子電圧を安定化させるために接続されている。このよ
うに構成されたスイッチング電源装置の動作を以下に説
明する。整流器４０に商用電源からの交流電圧が入力さ
れると、整流器４０とコンデンサ４１とにより整流およ
び平滑化され、直流電圧ＶＩＮに変換される。この直流
電圧ＶＩＮがトランス４２の一次巻線４２ａに印加され
る。

【００１８】直流電圧ＶＩＮが一定値以上になると、半
導体装置２８内のレギュレータ２を介して、コンデンサ
６０に充電電流が流れ、半導体装置２８の電源端子電圧
が起動／停止回路３で設定された起動電圧に達すると、
半導体装置２８の内部回路が起動し、スイッチング素子
１によるスイッチング動作の制御が開始される。動作中
の内部回路電流は、スイッチング素子１のオフ期間に供
給されて、半導体装置２８の電源端子電圧が一定になる
ように制御されている。

【００１９】半導体装置２８が起動すると、発振器４で
決定される一定周波数のクロック信号６により、スイッ
チング素子１は一定周波数でスイッチング動作する。こ
のスイッチング動作が繰り返されて、負荷４５への出力
電圧ＶＯが上昇していくが、出力電圧検出回路５０で設
定された電圧（ツェナーダイオード５２で設定された電
圧）以上になると、発光ダイオード５１が導通し、フォ
トトランジスタ５３に電流が流れるようになる。そし
て、フォトトランジスタ５３の電流、すなわち半導体装
置２８の制御端子電流が、定電流源１５の第１の定電流
値を越えると、スイッチング素子１のスイッチング動作
が停止する。

【００２０】スイッチング素子１のスイッチング動作が
停止すると、トランス４２を介した１次側から２次側へ
の電力供給が停止するため、出力電圧は徐々に低下し、
これに伴い、発光ダイオード５１の電流およびフォトト
ランジスタ５３の電流が徐々に低下する。そして、定電
流源１５の第２の定電流値以下になると、一定周波数の
スイッチング素子１のスイッチング動作が再開される。
そして、出力電圧は再び上昇する。このようにして、こ
の従来のスイッチング電源装置では出力電圧ＶＯの安定
化を図っている。

【００２１】また、スイッチング動作中の出力電圧上昇
速度およびスイッチング動作停止中の出力電圧低下速度
は、負荷４５への供給電流に依存する。すなわち、負荷
４５への供給電流の小さい軽負荷時には、出力電圧ＶＯ
の上昇が速く、低下が遅くなり、スイッチング素子１の
スイッチング動作期間が短くなる。逆に重負荷時には、
スイッチング素子１のスイッチング動作期間が長くな
る。従って、負荷が軽くなるほどスイッチング素子１の
スイッチング回数が減少するため、スイッチング素子１
に流れる電流（スイッチング素子電流）が減少し、軽負
荷時のスイッチング素子のロスが削減でき、軽負荷時の
高効率化が達成できる。

【００２２】つまり図９のタイムチャートに示すよう
に、制御端子２６から流出する制御端子電流が定電流源
１５で設定された第１の定電流値を越えると、スイッチ
ング素子１はオフ状態になり、第２の定電流値以下にな
ると、スイッチング素子１のスイッチング動作が再開さ
れるが、負荷４５への電流供給が小さい軽負荷時（ａ）
には、出力電圧ＶＯの上昇が速く、低下が遅くなるので
スイッチング素子１に電流の流れる期間が短くなる。ま
た、重負荷時（ｂ）には、出力電圧ＶＯの上昇が遅く、
低下が速くなるのでスイッチング素子１に電流の流れる
期間が長くなる。

【００２３】このように、スイッチング素子１の制御回
路は、負荷４５に供給される電流に応じてスイッチング
素子１のスイッチング回数を変化させる制御を行う。続
いて、過電圧保護回路８の動作について説明する。スイ
ッチング電源装置に何らかの問題が発生して、出力電圧
ＶＯが異常に上昇し、ツェナーダイオード７２で設定さ
れた電圧以上になると、過電圧検出用回路７０が動作し
て、フォトトランジスタ７３に電流が流れる。この電流
が半導体装置２８の制御端子２６に流れ込むと、制御端
子２６の電圧が上昇して過電圧保護回路８が動作し、ス
イッチング素子１のスイッチング動作はラッチモードで
停止する。また、ラッチモード停止中にレギュレータ２
が供給する電流は、半導体装置２８の電源端子電圧を一
定に保持するための電流のみであり、非常に小さいた
め、ラッチモード停止中の半導体装置２８の発熱はほと
んど無視できる。無論、ツェナーダイオード７２で設定
された電圧は、ツェナーダイオード５２で設定された電
圧よりも高く、通常は、ツェナーダイオード５２で設定
された電圧の１．５倍程度の電圧が設定されている。

【００２４】しかしながら、従来のスイッチング電源装
置においては、例えば、出力電圧検出回路５０に用いら
れているフォトトランジスタ５３の破壊などにより、制
御端子２６の外部接続部品であるフォトトランジスタ５
３と制御端子２６との接続がオープン状態になった場合
や、出力電圧検出回路５０に用いられている発光ダイオ
ード５１の破壊された場合など、出力電圧検出回路５０
による帰還信号が切断されると、つまり、制御端子２６
からの電流の流出がなくなると、スイッチング素子の制
御ができなくなり、スイッチング素子１は最大デューテ
ィーサイクルでスイッチングし続けることになる。そし
て、このようにスイッチング素子１が最大デューティー
サイクルでスイッチングし続けると、二次側の出力電圧
ＶＯが上昇し続け、二次側構成部品や負荷の破壊、ある
いは、スイッチング電源装置そのものの破壊を招くこと
になる。

【００２５】このときスイッチング素子は発熱するの
で、瞬時に過熱保護回路７が機能してスイッチング動作
を停止できればよいが、半導体装置の温度上昇は緩やか
であるため、過熱保護回路７が機能する前に、上述した
二次側構成部品や負荷、あるいは、スイッチング電源装
置そのものの破壊が招来されるという問題があった。

【００２６】また、このとき二次側の出力電圧ＶＯが上
昇するので、瞬時に過電圧検出用回路７０が機能してス
イッチング動作を停止できればよいが、この過電圧検出
用回路７０のツェナーダイオードで設定された電圧は高
く、そのため、過電圧検出用回路７０が機能する前に、
上述した二次側構成部品や負荷、あるいは、スイッチン
グ電源装置そのものの破壊が招来されるという問題があ
った。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題を
解決するものであり、スイッチング素子１のスイッチン
グ動作を制御するための帰還信号を得るための外部接続
部品の破壊などの異常により、制御端子２６と外部接続
部品とがオープン状態になるなどして制御端子２６への
帰還信号が切断され、制御端子２６から電流が流出しな
くなった場合に、制御端子２６の電圧を上昇させて過電
圧保護回路８を動作させることにより、スイッチング動
作を停止させてこの状態を保持させ、スイッチング電源
装置の破壊を防止するスイッチング電源制御用半導体装
置を提供することを目的とする。

【００２８】

【課題を解決するための手段】本発明における請求項１
記載のスイッチング電源制御用半導体装置は、スイッチ
ング電源用のスイッチング素子と、前記スイッチング素
子のスイッチング動作を制御する制御回路とを備え、前
記制御回路の制御端子から流出する電流に応じて前記ス
イッチング素子のスイッチング動作を制御するスイッチ
ング電源制御用半導体装置であって、前記制御回路が、
前記制御端子に接続され、前記制御端子の電圧が所定の
電圧値以上となると前記スイッチング素子のスイッチン
グ動作を停止させてこの停止状態を保持させるための過
電圧保護回路と、前記制御端子からの電流流出がなくな
ったとき、前記制御端子の電圧を所定の電圧値以上に上
昇させ、前記過電圧保護回路を動作させるための制御端
子オープン時保護回路とを具備することを特徴とする。

【００２９】また、本発明における請求項２記載のスイ
ッチング電源制御用半導体装置は、請求項１記載のスイ
ッチング電源制御用半導体装置であって、前記過電圧保
護回路が、第１の定電流源と、ゲート端子が前記制御端
子に接続されたＰ型ＭＯＳＦＥＴとから構成され、前記
制御端子の電圧が所定の電圧値以上となり、前記Ｐ型Ｍ
ＯＳＦＥＴの供給する電流値が前記第１の定電流源の電
流値以下となるとき、前記スイッチング素子のスイッチ
ング動作を停止させてこの停止状態を保持させることを
特徴とする。

【００３０】また、本発明における請求項３記載のスイ
ッチング電源制御用半導体装置は、請求項１もしくは２
のいずれかに記載のスイッチング電源制御用半導体装置
であって、前記制御端子オープン時保護回路が、第２の
定電流源と、前記制御端子とグランドの間に接続された
コンデンサとから構成され、前記制御端子からの電流流
出がなくなると、前記第２の定電流源からの電荷を前記
コンデンサに供給して前記制御端子の電圧を所定の電圧
値以上に上昇させ、前記過電圧保護回路を動作させるこ
とを特徴とする。

【００３１】また、本発明における請求項４記載のスイ
ッチング電源制御用半導体装置は、請求項１もしくは２
のいずれかに記載のスイッチング電源制御用半導体装置
であって、前記制御端子オープン時保護回路が、前記制
御回路の電源端子と前記制御端子の間に接続された抵抗
体と、前記制御端子とグランドの間に接続されたコンデ
ンサとから構成され、前記制御端子からの電流流出がな
くなると、前記電源端子からの電荷を前記抵抗体を介し
て前記コンデンサに供給し、前記制御端子の電圧を所定
の電圧値以上に上昇させ、前記過電圧保護回路を動作さ
せることを特徴とする。

【００３２】以上のように、本発明におけるスイッチン
グ電源制御用半導体装置は、スイッチング素子のスイッ
チング動作を制御するための帰還信号を得るための外部
接続部品の破壊などの異常により、制御端子と外部接続
部品とがオープン状態になるなどして制御端子への帰還
信号が切断され、制御端子からの電流の流出がなくなっ
た場合に、制御端子の電圧を上昇させて過電圧保護回路
を動作させることにより、スイッチング素子のスイッチ
ング動作を停止させてこの停止状態を保持させ、スイッ
チング電源装置の破壊を防止することができる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて説明する。図１は、本実施の形態にお
けるスイッチング電源制御用半導体装置の一例を示す回
路図である。なお、図６に基づいて説明した部材に対応
する部材には同一の番号を付して説明を省略する。

【００３４】図１において、該半導体装置２７には制御
端子オープン時保護回路１０が設けられており、制御端
子２６及び過電圧保護回路８へ接続されている。制御端
子オープン時保護回路１０は、例えば、制御端子２６
と、この制御端子２６に接続される外部接続部品とがオ
ープン状態となって制御端子２６への帰還信号が切断さ
れ、制御端子からの電流流出がなくなり、スイッチング
素子１の制御が不可能になった場合に、制御端子２６の
電圧を上昇させることができる。そして、この制御端子
電圧が所定の電圧値以上になれば過電圧保護回路８が機
能し、ＮＯＲ回路９へ信号を出力し、スイッチング素子
１のスイッチング動作を停止させることが可能となる。
即ち、制御端子２６の電圧が所定の電圧値以上となり、
過電圧保護回路８が、ＮＯＲ回路９を介して、ＲＳフリ
ップフロップ回路１１のセット端子へ信号を出力する
と、再起動トリガ信号がリセット端子へ入力されるま
で、ＲＳフリップフロップ回路１１によりスイッチング
素子１のスイッチング動作の停止状態が保持される。つ
まり、スイッチング素子１のスイッチング動作がラッチ
モードでの停止状態となる。なお、このラッチモードの
解除は、電源端子電圧が設定値以下の電圧まで低下した
ときに再起動トリガ信号発振回路１２から再起動トリガ
信号が出力されることによって行われる。

【００３５】つまり、制御端子オープン時保護回路１０
は、過電圧保護回路８を利用することにより、制御端子
２６と外部接続部品とがオープン状態となるなどして、
制御端子２６に二次側からの帰還信号が得られなくなっ
たとき、つまり制御端子２６からの電流流出がなくなっ
たときにラッチモードでスイッチング素子１を停止させ
るものである。

【００３６】図２は、制御端子オープン時保護回路１０
の一例を示した回路図である。図２において、過電圧保
護回路８はＰ型ＭＯＳＦＥＴ３１、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ３
２、３３および定電流源３４で構成されており、Ｐ型Ｍ
ＯＳＦＥＴ３１のゲート端子が過電圧保護回路８の入力
端子となっている。また、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３１および
Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ３２のドレイン端子が過電圧保護回路
８の出力端子となっており、この出力信号の反転信号が
ＮＯＲ回路９へ入力される。

【００３７】制御端子オープン時保護回路１０は、定電
流源（第２の定電流源）３５とコンデンサ３６で構成さ
れており、ともに該半導体装置２７の制御端子２６と過
電圧保護回路８の入力端子（Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３１のゲ
ート端子）とに接続されている。

【００３８】このように構成された制御端子オープン時
保護回路１０の動作について、以下に説明する。ここ
で、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ３２およびＮ型ＭＯＳＦＥＴ３３
はカレントミラー回路（第１の定電流源）になってお
り、定電流源３４で設定された定電流がＮ型ＭＯＳＦＥ
Ｔ３２に流れるようになっている。また、通常時の制御
端子電圧は１．５Ｖ程度であり、さらに制御端子２６に
外部接続されているフォトカプラの受光部（フォトダイ
オード、フォトトランジスタなど）等により制御端子２
６から外部へ電流が引っ張られるようになっていること
から、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３１はオン状態となる。このと
きのＰ型ＭＯＳＦＥＴ３１の電流供給能力は、十分大き
く、定電流源３４で設定されたＮ型ＭＯＳＦＥＴ３２に
流れる定電流値よりも十分大きい電流を供給することが
できるので、過電圧保護回路８の出力信号はハイレベル
となる。従って、このときにＮＯＲ回路９へは、ローレ
ベルの信号が入力される。

【００３９】ここで、半導体装置の制御端子２６へ帰還
信号を伝達するために制御端子２６と外部接続されてい
るフォトカプラの受光部（フォトダイオード、フォトト
ランジスタなど）等が破壊するといった異常時には、制
御端子２６から流出する電流がカットされる。制御端子
２６から流出する電流がカットされると、定電流源３５
からの電流がコンデンサ３６にチャージされ制御端子２
６の電圧は徐々に上昇していく。ここで、定電流源３５
の電流値は制御端子２６から流出する電流値よりも十分
小さくしてある。制御端子２６の電圧が上昇すると、Ｐ
型ＭＯＳＦＥＴ３１の電流供給能力が小さくなっていく
が、制御端子電圧が所定の電圧値以上となると、Ｐ型Ｍ
ＯＳＦＥＴ３１が供給する電流が定電流源３４で設定さ
れたＮ型ＭＯＳＦＥＴ３２に流れる定電流値よりも小さ
くなり、過電圧保護回路８の出力信号はローレベルに反
転する。そして、その反転信号であるハイレベルの信号
がＮＯＲ回路９に入力されると、ＮＯＲ回路９からはロ
ーレベルの信号が出力され、これを受けたＲＳフリップ
フロップ回路１１はＮＡＮＤ回路１８へハイレベルの信
号を出力する。結果、ラッチモードでスイッチング素子
１のスイッチング動作が停止する。つまり、従来の過電
圧保護回路８を利用して、スイッチング素子１のスイッ
チング動作をラッチモードで停止させている。

【００４０】なお、コンデンサ３６は半導体装置内部に
あるが、制御端子２６に外部接続しても構わない。ま
た、外部接続した場合、コンデンサの容量値により、制
御端子２６から流出する電流がカットされるようになっ
てから、ラッチモードでスイッチング素子１のスイッチ
ング動作が停止するまでの時間を決定することが可能で
ある。

【００４１】図３は、制御端子２６と外部接続部品（フ
ォトトランジスタなど）がオープン状態になるなどして
制御端子２６からの電流流失がなくなってからスイッチ
ング素子１のスイッチング動作がラッチモードで停止す
るまでのタイムチャートを示したものである。図３に示
すように、制御端子２６と外部接続部品（フォトトラン
ジスタなど）がオープン状態になるなどして、制御端子
２６から流出する電流がカットされると、定電流源３５
からの電流がコンデンサ３６にチャージされ制御端子２
６の電圧は徐々に上昇していく。このとき、スイッチン
グ素子１の制御ができない状態にあるので、出力電圧Ｖ
Ｏは上昇していく。そして、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３１の供
給する電流値が定電流源３４で設定されたＮ型ＭＯＳＦ
ＥＴ３２に流れる定電流値よりも小さくなると、過電圧
保護回路８の出力信号はローレベルに反転し、ラッチモ
ードでスイッチング素子１のスイッチング動作が停止す
る。スイッチング動作が停止すると出力電圧ＶＯは低下
していく。このラッチモードの解除は、電源端子電圧が
設定値以下の電圧まで低下したときに再起動トリガ信号
が出力されることによって行われる。

【００４２】図４は、制御端子オープン時保護回路１０
を定電流源３５の代わりに抵抗（抵抗体）３７とコンデ
ンサ３６とで構成したものである。動作については、上
記と同じである。なお、抵抗３７、コンデンサ３６を半
導体装置内部に内蔵しているが、半導体装置外部に接続
しても構わない。

【００４３】図５は、本実施の形態のスイッチング電源
制御用半導体装置を用いて構成したスイッチング電源装
置の一例を示す回路図である。なお、図８に基づいて説
明した部材に対応する部材には同一の番号を付して、説
明を省略する。

【００４４】図５に示すスイッチング電源装置の動作に
ついて以下に説明する。スイッチング電源装置に何らか
の問題が発生して、二次側からの帰還信号を伝達するフ
ォトカプラ（発光ダイオード５１、フォトトランジスタ
５３）が破壊され、制御端子２６と帰還信号が切断され
た場合、スイッチング素子１のスイッチング動作の制御
が不能になり、スイッチング素子１は最大デューティー
サイクルでスイッチングし続け、それに伴い、出力電圧
ＶＯは上昇し続ける。このとき、制御端子２６とグラン
ド間に接続されたコンデンサ３６へ電荷がチャージさ
れ、制御端子電圧が上昇して半導体装置２７内の過電圧
保護回路８が動作し、スイッチング素子１のスイッチン
グ動作はラッチモードで停止する。また、ラッチモード
停止中のレギュレータ２が供給する電流は、半導体装置
２７の電源端子電圧を一定に保持するための電流のみで
あり、非常に小さいため、ラッチモード停止中の半導体
装置２７の発熱はほとんど無視できる。

【００４５】なお、図５では出力電圧の過電圧検出用回
路７０をツェナーダイオードとフォトカプラ（発光ダイ
オード７１、フォトトランジスタ７３）で構成している
が、そのかわりにトランスの巻線電圧を利用した構成と
しても良い。

【００４６】また、スイッチング電源装置として過電圧
保護機能が必要でない場合には、過電圧検出用回路７０
を省いても制御端子オープン保護回路１０は問題なく機
能する。つまり、過電圧検出用回路７０の代わりに制御
端子オープン保護回路１０を用いて出力電圧が過電圧と
なることを防ぐことができる。このようにすれば、スイ
ッチング電源装置の構成要素を少なくすることができ
る。

【００４７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、従来の
過電圧保護回路を利用することにより、制御端子からの
電流流出がなくなっても、スイッチング素子のスイッチ
ング動作を停止させ、その状態を保持させることがで
き、スイッチング制御不能による出力電圧上昇に伴う二
次側構成部品や負荷の破壊、あるいはスイッチング電源
装置そのものの破壊を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態におけるスイッチング電源
制御用半導体装置の一例を示す回路図

【図２】本発明の実施の形態における制御端子オープン
時保護回路の一例を示す回路図

【図３】本発明の実施の形態における制御端子からの電
流流出がなくなってからスイッチング素子のスイッチン
グ動作がラッチモードで停止するまでのタイムチャート
を示す図

【図４】本発明の実施の形態における制御端子オープン
時保護回路の一例を示す回路図

【図５】本発明の実施の形態におけるスイッチング電源
制御用半導体装置を用いて構成したスイッチング電源装
置の一例を示す回路図

【図６】従来のスイッチング電源制御用半導体装置の一
例を示す回路図

【図７】従来の過電圧保護回路の一例を示す回路図

【図８】従来のスイッチング電源制御用半導体装置を用
いて構成したスイッチング電源装置の一例を示す回路図

【図９】従来のスイッチング電源制御用半導体装置を用
いて構成したスイッチング電源装置の動作を説明するた
めのタイムチャートを示す図

【符号の説明】

１ スイッチング素子 ２ レギュレータ ３ 起動／停止回路 ４ 発振器 ５ 最大デューティーサイクル信号 ６ クロック信号 ７ 過熱保護回路 ８ 過電圧保護回路 ９ ＮＯＲ回路 １０ 制御端子オープン時保護回路 １１、１７ ＲＳフリップフロップ回路 １２ 再起動トリガ信号発振回路 １３、２１ ＡＮＤ回路 １４ Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ １５ 定電流源 １６ ＯＲ回路 １８ ＮＡＮＤ回路 １９ 比較器 ２０ オン時ブランキングパルス回路 ２２ ドライブ回路 ２３ スイッチング素子１の入力端子 ２４ スイッチング素子１の出力端子（グランド端子） ２５ 半導体装置の電源端子 ２６ 半導体装置の制御端子 ２７、２８ 半導体装置 ３１ Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ ３２、３３ Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ ３４ 定電流源 ３５ 定電流源（第２の定電流源） ３６ コンデンサ ３７ 抵抗（抵抗体） ４０、４３ 整流器 ４１、４４ コンデンサ ４２ トランス ４２ａ トランスの一次巻線 ４２ｂ トランスの二次巻線 ４５ 負荷 ５０ 出力電圧検出回路 ５１、７１ 発光ダイオード ５２、７２ ツェナーダイオード ５３、７３ フォトトランジスタ ６０ コンデンサ ７０ 過電圧検出用回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スイッチング電源用のスイッチング素子
   と、前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御す
   る制御回路とを備え、前記制御回路の制御端子から流出
   する電流に応じて前記スイッチング素子のスイッチング
   動作を制御するスイッチング電源制御用半導体装置であ
   って、前記制御回路が、 前記制御端子に接続され、前記制御端子の電圧が所定の
   電圧値以上となると前記スイッチング素子のスイッチン
   グ動作を停止させてこの停止状態を保持させるための過
   電圧保護回路と、 前記制御端子からの電流流出がなくなったとき、前記制
   御端子の電圧を所定の電圧値以上に上昇させ、前記過電
   圧保護回路を動作させるための制御端子オープン時保護
   回路とを具備することを特徴とするスイッチング電源制
   御用半導体装置。
2. 【請求項２】前記過電圧保護回路が、第１の定電流源
   と、ゲート端子が前記制御端子に接続されたＰ型ＭＯＳ
   ＦＥＴとから構成され、前記制御端子の電圧が所定の電
   圧値以上となり、前記Ｐ型ＭＯＳＦＥＴの供給する電流
   値が前記第１の定電流源の電流値以下となるとき、前記
   スイッチング素子のスイッチング動作を停止させてこの
   停止状態を保持させることを特徴とする請求項１記載の
   スイッチング電源制御用半導体装置。
3. 【請求項３】前記制御端子オープン時保護回路が、第２
   の定電流源と、前記制御端子とグランドの間に接続され
   たコンデンサとから構成され、前記制御端子からの電流
   流出がなくなると、前記第２の定電流源からの電荷を前
   記コンデンサに供給して前記制御端子の電圧を所定の電
   圧値以上に上昇させ、前記過電圧保護回路を動作させる
   ことを特徴とする請求項１もしくは２のいずれかに記載
   のスイッチング電源制御用半導体装置。
4. 【請求項４】前記制御端子オープン時保護回路が、前記
   制御回路の電源端子と前記制御端子の間に接続された抵
   抗体と、前記制御端子とグランドの間に接続されたコン
   デンサとから構成され、前記制御端子からの電流流出が
   なくなると、前記電源端子からの電荷を前記抵抗体を介
   して前記コンデンサに供給し、前記制御端子の電圧を所
   定の電圧値以上に上昇させ、前記過電圧保護回路を動作
   させることを特徴とする請求項１もしくは２のいずれか
   に記載のスイッチング電源制御用半導体装置。