JP2003324941A - Power source apparatus - Google Patents

Power source apparatus

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JP2003324941A
JP2003324941A JP2002134140A JP2002134140A JP2003324941A JP 2003324941 A JP2003324941 A JP 2003324941A JP 2002134140 A JP2002134140 A JP 2002134140A JP 2002134140 A JP2002134140 A JP 2002134140A JP 2003324941 A JP2003324941 A JP 2003324941A
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JP
Japan
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voltage
power supply
limit
output
capacitor
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Pending
Application number
JP2002134140A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Junichi Nagata
淳一 永田
Original Assignee
Denso Corp
株式会社デンソー
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Publication date
Application filed by Denso Corp, 株式会社デンソー filed Critical Denso Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a rush current at a voltage reset time even when a temporary voltage drop occurs at an input power source voltage. <P>SOLUTION: A capacitor 27 is gradually charged by a constant-current circuit 38 at a voltage VB applying time, and an operational amplifier 36 controls an output voltage Vo based on a detected voltage Va and the terminal voltage Vc of a capacitor 27. If the output voltage Vo (detected voltage Va) is lowered when the voltage VB is temporarily lowered so that Vd>Va is satisfied, a diode 44 is turned on to lower the terminal voltage Vc. When the voltage VB is reset to a normal voltage, the voltage Vc starts gradually increasing from the voltage which is once lowered according to the drop of the detected voltage Vs, and hence soft starting is effectively functioned. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

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、ソフトスタート機
能を備えた電源装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply device having a soft start function.
【0002】[0002]
【発明が解決しようとする課題】図3は、例えば車載用
として従来から用いられているソフトスタート機能付き
電源回路の電気的構成を示している。この図3に示す電
源回路1は、バッテリ2からイグニッションスイッチ3
を介して与えられる入力電源電圧VBを降圧し、負荷4
に対し一定の出力電圧Vo(例えば7V)を供給するス
イッチング電源回路である。MOSFET5がオンする
とリアクトル6を介してコンデンサ7が充電され、MO
SFET5がオフするとダイオード8が一時的にオンす
る。
FIG. 3 shows an electrical configuration of a power supply circuit with a soft start function which has been conventionally used for vehicle mounting, for example. The power supply circuit 1 shown in FIG. 3 includes a battery 2 and an ignition switch 3.
The input power supply voltage VB applied via the
Is a switching power supply circuit that supplies a constant output voltage Vo (for example, 7 V). When the MOSFET 5 is turned on, the capacitor 7 is charged via the reactor 6 and MO
When the SFET 5 turns off, the diode 8 turns on temporarily.
【0003】このMOSFET5と制御回路すなわち分
圧回路9、オペアンプ10、基準電圧発生回路11、定
電流回路12、パワーオンリセット回路13、コンパレ
ータ14、三角波発生回路15およびゲート駆動回路1
6はICとして構成されており、ソフトスタート用のコ
ンデンサ17は当該ICに外付けされている。
The MOSFET 5, the control circuit, that is, the voltage dividing circuit 9, the operational amplifier 10, the reference voltage generating circuit 11, the constant current circuit 12, the power-on reset circuit 13, the comparator 14, the triangular wave generating circuit 15, and the gate drive circuit 1.
6 is configured as an IC, and the soft-start capacitor 17 is externally attached to the IC.
【0004】図4は、この電源回路1の動作波形であっ
て、上から順に入力電源電圧VB、検出電圧Vaとコン
デンサ17の端子電圧Vc、出力電圧Vo、リアクトル
6に流れる電流ILを示している。イグニッションスイ
ッチ3がオンとなり入力電源電圧VBがリセット電圧V
POR 以上になると、コンデンサ17の端子電圧Vcは充
電により漸増を開始する。オペアンプ10は、基準電圧
Vrと端子電圧Vcの何れか低い方の電圧を反転入力側
の電圧として差動増幅を行う。その結果、出力電圧Vo
は端子電圧Vcに従って漸増し、やがて基準電圧Vrに
対応した目標電圧(7V)に達する。これにより、電源
投入時にMOSFET5からリアクトル6を介してコン
デンサ7に流れ込む突入電流を低減できる。
FIG. 4 is an operation waveform of the power supply circuit 1, showing the input power supply voltage VB, the detection voltage Va, the terminal voltage Vc of the capacitor 17, the output voltage Vo, and the current IL flowing in the reactor 6 in order from the top. There is. The ignition switch 3 is turned on and the input power supply voltage VB is reset voltage V.
When the voltage exceeds POR, the terminal voltage Vc of the capacitor 17 starts gradually increasing due to charging. The operational amplifier 10 performs differential amplification by using the lower one of the reference voltage Vr and the terminal voltage Vc as the voltage on the inverting input side. As a result, the output voltage Vo
Gradually increases according to the terminal voltage Vc, and eventually reaches the target voltage (7V) corresponding to the reference voltage Vr. This can reduce the inrush current flowing from the MOSFET 5 to the capacitor 7 via the reactor 6 when the power is turned on.
【0005】これに対し、出力電圧Voが目標電圧に達
した後、入力電源電圧VBが目標電圧以下にまで一時的
に低下すると(時刻ta)、出力電圧Voも目標電圧を
維持できなくなり低下する。リセット電圧VPOR は、こ
うした通常動作で想定される一時的な電圧低下ではパワ
ーオンリセットが作動しないような値(例えば2V)に
設定されており、制御回路も、入力電源電圧VBがリセ
ット電圧VPOR に近い電圧(例えば3V)に低下するま
で正常に動作する。このため、コンデンサ17の端子電
圧Vcは充電された値に保持され、その後入力電源電圧
VBが急峻に正常電圧に戻った時に(時刻tb)、ソフ
トスタートが有効に動作せず大きな突入電流が流れる場
合があった。
On the other hand, after the output voltage Vo reaches the target voltage, if the input power supply voltage VB temporarily drops to the target voltage or less (time ta), the output voltage Vo cannot maintain the target voltage and drops. . The reset voltage VPOR is set to a value (for example, 2V) at which the power-on reset does not operate due to the temporary voltage drop expected in such normal operation, and the control circuit also sets the input power supply voltage VB to the reset voltage VPOR. It operates normally until the voltage drops to a near voltage (for example, 3V). Therefore, the terminal voltage Vc of the capacitor 17 is maintained at the charged value, and when the input power supply voltage VB sharply returns to the normal voltage thereafter (time tb), the soft start does not operate effectively and a large inrush current flows. There were cases.
【0006】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、入力電源電圧の投入時のみならず、入
力電源電圧の低下などにより出力電圧に一時的な電圧低
下が発生した場合にも、その電圧復帰時における突入電
流を低減可能な電源装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is not only when the input power supply voltage is turned on, but also when the output voltage temporarily drops due to a decrease in the input power supply voltage or the like. Another object of the present invention is to provide a power supply device capable of reducing the inrush current when the voltage is restored.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】請求項1に記載した手段
によれば、基準制限電圧生成手段は、コンデンサの充電
により漸増する基準制限電圧を出力し、出力電圧制御手
段は、その基準制限電圧を用いて基準電圧を制限しつつ
検出電圧との電圧偏差に基づいて出力電圧を制御する。
これにより、出力電圧は基準制限電圧に従って制限され
ながら徐々に増加し、やがて基準電圧に応じた目標電圧
に達する。このソフトスタート機能により、入力電源投
入時における突入電流を低減できる。
According to the means described in claim 1, the reference limiting voltage generating means outputs the reference limiting voltage gradually increased by charging the capacitor, and the output voltage controlling means outputs the reference limiting voltage. The output voltage is controlled based on the voltage deviation from the detected voltage while limiting the reference voltage using.
As a result, the output voltage gradually increases while being limited according to the reference limit voltage, and eventually reaches the target voltage according to the reference voltage. This soft start function can reduce the inrush current when the input power is turned on.
【0008】突入電流は、出力電圧制御手段がフィード
バック制御を行う場合に、基準制限電圧により制限され
た基準電圧と検出電圧との電圧差により発生する。従っ
て、入力電源電圧の低下のみに基づいて基準制限電圧を
リセットする従来の手段では、出力電圧から基準制限電
圧へのフィードバックがなく、出力電圧に低下が生じて
もそれが基準制限電圧に反映されない場合があった。
The inrush current is generated by the voltage difference between the reference voltage limited by the reference limit voltage and the detected voltage when the output voltage control means performs the feedback control. Therefore, in the conventional means for resetting the reference limit voltage only based on the decrease in the input power supply voltage, there is no feedback from the output voltage to the reference limit voltage, and even if the output voltage drops, it is not reflected in the reference limit voltage. There were cases.
【0009】これに対し、本発明では基準制限電圧制御
手段を設け、検出電圧に応じて基準制限電圧を制御する
構成としたので、入力電源電圧の低下や負荷の増大によ
り出力電圧に電圧低下が生じると、その低下が基準制限
電圧に反映され、上記電圧差が縮小するように制御され
る。その結果、入力電源電圧や負荷の状態が正常状態に
復帰した時、基準制限電圧は低下した出力電圧が反映さ
れた値から再び漸増を開始するので、入力電源投入時と
同様にソフトスタートが有効に機能し、突入電流を有効
に低減できる。
On the other hand, in the present invention, since the reference limit voltage control means is provided and the reference limit voltage is controlled according to the detected voltage, the output power voltage drops due to the input power supply voltage drop and the load increase. When it occurs, the decrease is reflected in the reference limit voltage, and the voltage difference is controlled to be reduced. As a result, when the input power supply voltage and load status return to normal, the reference limit voltage starts to gradually increase again from the value that reflects the reduced output voltage, so soft start is effective as when input power is turned on. And can effectively reduce the inrush current.
【0010】請求項2に記載した手段によれば、出力電
圧が目標電圧よりも低い場合にあっては、出力電圧制御
手段は基準電圧よりも低い基準制限電圧を指令電圧とし
て出力電圧を制御するので、基準制限電圧の増加に伴っ
て出力電圧を漸増させることができる。また、出力電圧
が目標電圧に達した後にあっては、出力電圧制御手段は
基準制限電圧よりも低い基準電圧を指令電圧として出力
電圧を制御するので、出力電圧を目標電圧に一致させる
ことができる。
According to the means described in claim 2, when the output voltage is lower than the target voltage, the output voltage control means controls the output voltage by using the reference limit voltage lower than the reference voltage as the command voltage. Therefore, the output voltage can be gradually increased as the reference limit voltage increases. Further, after the output voltage reaches the target voltage, the output voltage control means controls the output voltage by using the reference voltage lower than the reference limit voltage as the command voltage, so that the output voltage can be matched with the target voltage. .
【0011】請求項3に記載した手段によれば、検出電
圧(つまり出力電圧)が低下するとそれに従って基準制
限電圧も低下するので、出力電圧が正常電圧に復帰する
時に、基準制限電圧はその低下した値から再び漸増を開
始し、ソフトスタートが有効に機能する。
According to the means described in claim 3, when the detection voltage (that is, the output voltage) decreases, the reference limiting voltage also decreases accordingly. Therefore, when the output voltage returns to the normal voltage, the reference limiting voltage decreases. The soft start function works effectively again starting from the value you set.
【0012】請求項4に記載した手段によれば、基準制
限電圧が検出電圧に対し所定電圧以上高くならないよう
に制御されるため、出力電圧が増加に転じる時の突入電
流は高々その所定電圧に応じた値となる。なお、基準制
限電圧を常に検出電圧に等しく制御すると出力電圧の増
加が停止するため、上記所定電圧は許容される突入電流
の大きさや起動の安定性などに基づいて適宜決定すれば
良い。
According to the means described in claim 4, since the reference limit voltage is controlled so as not to become higher than the detection voltage by a predetermined voltage or more, the rush current when the output voltage starts increasing increases to the predetermined voltage at most. It will be a value according to it. It should be noted that if the reference limit voltage is always controlled to be equal to the detection voltage, the increase in the output voltage stops. Therefore, the above-mentioned predetermined voltage may be appropriately determined based on the magnitude of the allowable inrush current, the stability of starting, and the like.
【0013】請求項5に記載した手段によれば、基準制
限電圧が検出電圧に対し所定電圧以上高い状態となった
時に、基準制限電圧は(検出電圧+所定電圧)の電圧レ
ベルに低下するので、入力電源電圧が一時的な低下状態
から正常状態に復帰した時、出力電圧は無駄時間なく直
ちに増加に転じることができる。
According to the means described in claim 5, when the reference limit voltage is higher than the detection voltage by a predetermined voltage or more, the reference limit voltage is lowered to the voltage level of (detection voltage + predetermined voltage). When the input power supply voltage returns from the temporary lowering state to the normal state, the output voltage can immediately increase to increase without dead time.
【0014】請求項6に記載した手段によれば、基準制
限電圧が検出電圧よりも所定電圧以上高い状態になる
と、放電手段がコンデンサを放電させて基準制限電圧を
(検出電圧+所定電圧)の電圧レベルにまで低下させ
る。本手段ではコンデンサの放電のみを制御するので構
成を簡単化できる。
According to the means described in claim 6, when the reference limit voltage becomes higher than the detection voltage by a predetermined voltage or more, the discharging means discharges the capacitor to set the reference limit voltage to (detection voltage + predetermined voltage). Reduce to voltage level. With this means, only the discharge of the capacitor is controlled, so the structure can be simplified.
【0015】請求項7に記載した手段によれば、増幅手
段は、分圧後の基準制限電圧と検出電圧とを差動増幅
し、分圧手段から出力される分圧後の基準制限電圧が検
出電圧以上になると、コンデンサの充電電荷は整流手段
および増幅手段を通して放電される。ここで、分圧手段
の分圧比により上記所定電圧が定まる。
According to the means described in claim 7, the amplifying means differentially amplifies the divided reference limiting voltage and the detected voltage, and the divided reference limiting voltage outputted from the dividing means is obtained. When the voltage exceeds the detection voltage, the charge stored in the capacitor is discharged through the rectifying means and the amplifying means. Here, the predetermined voltage is determined by the voltage division ratio of the voltage dividing means.
【0016】請求項8に記載した手段によれば、入力電
源電圧が印加されると、コンデンサの電荷が放電されて
基準制限電圧が0Vとなるので、出力電圧はその基準制
限電圧に従って制限されながら0Vから徐々に増加して
目標電圧に達する。このパワーオンリセットにより、入
力電源投入時における突入電流の発生をより確実に抑え
ることができる。
According to the means described in claim 8, when the input power supply voltage is applied, the electric charge of the capacitor is discharged and the reference limit voltage becomes 0V. Therefore, the output voltage is limited according to the reference limit voltage. It gradually increases from 0V to reach the target voltage. By this power-on reset, it is possible to more reliably suppress the occurrence of inrush current when the input power is turned on.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る電源装置の一
実施形態について図1および図2を参照しながら説明す
る。図1は、車両(自動車)用ECU(Electronic Cont
rol Unit) に搭載されるスイッチング電源回路の電気的
構成を示している。この図1に示すスイッチング電源回
路21は、バッテリ22からイグニッションスイッチ2
3を介して与えられる入力電源電圧VBを降圧し、EC
U内に設けられている種々の負荷24に対し一定の出力
電圧Vo(例えば7V)を供給するものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of a power supply device according to the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 shows a vehicle (automobile) ECU (Electronic Cont
The electrical configuration of the switching power supply circuit installed in the rol unit) is shown. The switching power supply circuit 21 shown in FIG. 1 includes a battery 22 and an ignition switch 2.
Input power supply voltage VB applied via 3 is stepped down, and EC
A constant output voltage Vo (for example, 7V) is supplied to various loads 24 provided in U.
【0018】スイッチング電源回路21の構成要素のう
ち、主トランジスタであるNチャネル型MOSFET2
5とその制御回路はIC26として構成されており、ソ
フトスタート用のコンデンサ27は静電容量が大きいた
め当該IC26の端子26eに外付けされている。IC
26の端子26aおよび26bはそれぞれ入力電源端子
およびグランド端子であり、端子26cおよび26dは
それぞれ出力端子および電圧検出端子である。
Among the components of the switching power supply circuit 21, the N-channel MOSFET 2 which is the main transistor
5 and its control circuit are configured as an IC 26, and the soft start capacitor 27 is externally attached to the terminal 26e of the IC 26 because of its large capacitance. IC
The terminals 26a and 26b of 26 are an input power supply terminal and a ground terminal, respectively, and the terminals 26c and 26d are an output terminal and a voltage detection terminal, respectively.
【0019】端子26cとスイッチング電源回路21の
出力端子21aとの間にはフィルタとして機能するリア
クトル28が接続されており、端子26cと端子26b
との間および出力端子21aと端子26bとの間にはそ
れぞれ図示極性のダイオード29およびコンデンサ30
が接続されている。また、出力電圧Voをフィードバッ
クするため、出力端子21aと端子26dとは接続され
ている。
A reactor 28 functioning as a filter is connected between the terminal 26c and the output terminal 21a of the switching power supply circuit 21, and the terminals 26c and 26b are connected.
Between the output terminal 21a and the output terminal 21a, and between the output terminal 21a and the output terminal 21b are a diode 29 and a capacitor 30 having the polarities shown in the drawing.
Are connected. Further, the output terminal 21a and the terminal 26d are connected to feed back the output voltage Vo.
【0020】IC26は以下のように構成されている。
端子26a、26bは、それぞれIC26の電源線3
1、グランド線32に接続されており、IC26内の各
回路は、これら電源線31とグランド線32とから入力
電源電圧VBの供給を受けて動作するようになってい
る。端子26aと26cとの間には上記MOSFET2
5のドレイン・ソース間が接続されており、このMOS
FET25には図示極性のダイオード25aが並列に接
続(もしくは素子として一体に構成)されている。
The IC 26 is constructed as follows.
The terminals 26a and 26b are the power supply lines 3 of the IC 26, respectively.
1. The circuits in the IC 26 are connected to the ground line 32, and operate by receiving the input power supply voltage VB from the power supply line 31 and the ground line 32. The MOSFET 2 is provided between the terminals 26a and 26c.
The drain and source of 5 are connected, and this MOS
A diode 25a having the illustrated polarity is connected in parallel to the FET 25 (or integrally formed as an element).
【0021】端子26dとグランド線32との間には抵
抗33、34からなる分圧回路35(電圧検出手段)が
接続されており、その分圧点はオペアンプ36(出力電
圧制御手段)の非反転入力端子に接続されている。この
分圧電圧は、出力電圧Voに比例した検出電圧Vaであ
る。オペアンプ36は2つの反転入力端子を有してお
り、その一方の反転入力端子は端子26eに接続されて
コンデンサ27の端子電圧Vc(基準制限電圧)を入力
し、他方の反転入力端子はバンドギャップ基準電圧発生
回路37(基準電圧生成手段)の出力端子に接続されて
目標電圧(7V)に対応した基準電圧Vr(1.2V)
を入力するようになっている。オペアンプ36は、これ
ら端子電圧Vcと基準電圧Vrのうち低い方の電圧と検
出電圧Vaとの差電圧を増幅するようになっている。
A voltage dividing circuit 35 (voltage detecting means) composed of resistors 33 and 34 is connected between the terminal 26d and the ground line 32, and the voltage dividing point is a non-point of the operational amplifier 36 (output voltage controlling means). It is connected to the inverting input terminal. This divided voltage is the detection voltage Va proportional to the output voltage Vo. The operational amplifier 36 has two inverting input terminals. One of the inverting input terminals is connected to the terminal 26e to input the terminal voltage Vc (reference limiting voltage) of the capacitor 27, and the other inverting input terminal has a band gap. The reference voltage Vr (1.2V) corresponding to the target voltage (7V) is connected to the output terminal of the reference voltage generation circuit 37 (reference voltage generation means).
To enter. The operational amplifier 36 amplifies a difference voltage between the detected voltage Va and the lower one of the terminal voltage Vc and the reference voltage Vr.
【0022】電源線31と端子26eとの間には、コン
デンサ27を充電するため一定電流Icを出力する定電
流回路38(充電手段)が接続されている。これらコン
デンサ27と定電流回路38とから構成される回路は、
本発明でいう基準制限電圧生成手段に相当する。
A constant current circuit 38 (charging means) that outputs a constant current Ic for charging the capacitor 27 is connected between the power supply line 31 and the terminal 26e. The circuit composed of the capacitor 27 and the constant current circuit 38 is
It corresponds to the reference limiting voltage generating means in the present invention.
【0023】また、端子26eとグランド線32との間
には、パワーオンリセット回路39(パワーオンリセッ
ト手段)を構成するトランジスタ40のコレクタ・エミ
ッタ間が接続されている。このパワーオンリセット回路
39は、入力電源電圧VBとしきい値電圧VPOR とを比
較する比較回路41を備えており、入力電源電圧VBが
しきい値電圧VPOR 以下に低下した場合、比較回路41
からの判定信号に従ってトランジスタ40がオンするよ
うになっている。このパワーオンリセット回路39を設
けることにより、入力電源投入時において出力電圧Vo
を0Vから増加させることができる。
Further, between the terminal 26e and the ground line 32, the collector-emitter of the transistor 40 which constitutes the power-on reset circuit 39 (power-on reset means) is connected. The power-on reset circuit 39 includes a comparison circuit 41 that compares the input power supply voltage VB with the threshold voltage VPOR, and when the input power supply voltage VB drops below the threshold voltage VPOR, the comparison circuit 41.
The transistor 40 is turned on in accordance with the determination signal from. By providing the power-on reset circuit 39, the output voltage Vo is turned on when the input power is turned on.
Can be increased from 0V.
【0024】さらに、端子26eには、コンデンサ27
の充電電荷を放電させるために、オペアンプ43(増幅
手段)、ダイオード44(整流手段)および分圧回路4
5(分圧手段)からなる放電制御回路42(基準制限電
圧制御手段)が接続されている。オペアンプ43の非反
転入力端子はオペアンプ36の非反転入力端子に接続さ
れており、オペアンプ43の出力端子はダイオード44
を介して端子26eに接続されている。
Further, a capacitor 27 is connected to the terminal 26e.
The operational amplifier 43 (amplifying means), the diode 44 (rectifying means) and the voltage dividing circuit 4 are used to discharge the charged electric charge of
A discharge control circuit 42 (reference limiting voltage control means) composed of 5 (voltage dividing means) is connected. The non-inverting input terminal of the operational amplifier 43 is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 36, and the output terminal of the operational amplifier 43 is the diode 44.
It is connected to the terminal 26e via.
【0025】ダイオード44の向きは、コンデンサ27
の充電電荷を放電可能なように端子26e側がアノード
とされている。また、端子26eとオペアンプ43の反
転入力端子との間、反転入力端子とグランド線32との
間には、それぞれ分圧回路45を構成する抵抗46、4
7が接続されている。これにより、オペアンプ43の反
転入力端子には以下の(1)式で示す分圧電圧Vdが入
力されるようになっている。 Vd=Rb/(Ra+Rb)×Vc …(1) ただし、Ra、Rbはそれぞれ抵抗46、47の抵抗値
The direction of the diode 44 is the direction of the capacitor 27.
The terminal 26e side serves as an anode so that the charged electric charge can be discharged. In addition, the resistors 46 and 4 forming the voltage dividing circuit 45 are respectively provided between the terminal 26e and the inverting input terminal of the operational amplifier 43 and between the inverting input terminal and the ground line 32.
7 is connected. As a result, the divided voltage Vd represented by the following equation (1) is input to the inverting input terminal of the operational amplifier 43. Vd = Rb / (Ra + Rb) × Vc (1) where Ra and Rb are resistance values of the resistors 46 and 47, respectively.
【0026】コンパレータ48は、上記オペアンプ36
の出力信号と三角波発生回路49が出力する三角波信号
との比較信号を出力するようになっており、その比較信
号はゲート駆動回路50を通してMOSFET25のゲ
ートに与えられるようになっている。ここで、MOSF
ET25のゲートを十分に駆動することができるよう
に、ゲート駆動回路50には図示しない昇圧回路が設け
られている。
The comparator 48 is the operational amplifier 36.
Of the output signal and the triangular wave signal output from the triangular wave generation circuit 49 are output, and the comparison signal is applied to the gate of the MOSFET 25 through the gate drive circuit 50. Where MOSF
The gate drive circuit 50 is provided with a booster circuit (not shown) so that the gate of the ET 25 can be sufficiently driven.
【0027】次に、本実施形態の作用について図2も参
照しながら説明する。図2は、スイッチング電源回路2
1の動作波形であって、上から順に入力電源電圧VB、
検出電圧Vaとコンデンサ27の端子電圧Vc、出力電
圧Vo、リアクトル28に流れる電流ILを示してい
る。イグニッションスイッチ23がオンとなり入力電源
電圧VBがリセット電圧VPOR 以上になると、パワーオ
ンリセット回路39においてトランジスタ40がオフと
なり、コンデンサ27の端子電圧Vcは定電流Icによ
り充電されて0Vから徐々に増加する(時刻t1)。
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows the switching power supply circuit 2.
1 is an operation waveform of the input power supply voltage VB,
The detection voltage Va, the terminal voltage Vc of the capacitor 27, the output voltage Vo, and the current IL flowing through the reactor 28 are shown. When the ignition switch 23 is turned on and the input power supply voltage VB becomes equal to or higher than the reset voltage VPOR, the transistor 40 is turned off in the power-on reset circuit 39, and the terminal voltage Vc of the capacitor 27 is charged by the constant current Ic and gradually increases from 0V. (Time t1).
【0028】端子電圧Vcが基準電圧Vrに達する時刻
t2までの間、オペアンプ36は検出電圧Vaと端子電
圧Vcとの差電圧を増幅する。コンパレータ48は、オ
ペアンプ36の出力電圧に比例したデュティー比を持つ
駆動信号を生成してMOSFET25を駆動する。MO
SFET25がオンするとリアクトル28を通してコン
デンサ30が充電され、MOSFET25がオフすると
ダイオード29が一時的にオンしてサージ電圧の発生を
抑える。
Until time t2 when the terminal voltage Vc reaches the reference voltage Vr, the operational amplifier 36 amplifies the difference voltage between the detection voltage Va and the terminal voltage Vc. The comparator 48 drives the MOSFET 25 by generating a drive signal having a duty ratio proportional to the output voltage of the operational amplifier 36. MO
When the SFET 25 is turned on, the capacitor 30 is charged through the reactor 28, and when the MOSFET 25 is turned off, the diode 29 is turned on temporarily to suppress generation of surge voltage.
【0029】このフィードバック制御により、出力電圧
Voは端子電圧Vcに従って増加し、時刻t2において
基準電圧Vrに対応した目標電圧(7V)に達する。ま
た、この間検出電圧Vaと端子電圧Vcとはほぼ一致し
ているため、Vd<Vaの関係が成立し、ダイオード4
4はオフ状態となっている。
By this feedback control, the output voltage Vo increases in accordance with the terminal voltage Vc and reaches the target voltage (7V) corresponding to the reference voltage Vr at time t2. Further, during this period, the detected voltage Va and the terminal voltage Vc substantially match, so that the relationship of Vd <Va is established, and the diode 4
4 is in the off state.
【0030】時刻t2以降は端子電圧Vcが基準電圧V
rを超えるため、オペアンプ36は、検出電圧Vaと基
準電圧Vrとの差電圧に基づいて、出力電圧Voが目標
電圧に等しくなるように定電圧制御を行う。この場合、
Vd≧Vaになるとダイオード44がオンして放電電流
が流れるため、端子電圧Vcの上昇が抑えられ、端子電
圧Vcは以下に示すVcを超えて上昇しない。 Vc=(Ra+Rb)/Rb×Va …(2)
After time t2, the terminal voltage Vc is the reference voltage V
Since r is exceeded, the operational amplifier 36 performs constant voltage control so that the output voltage Vo becomes equal to the target voltage based on the difference voltage between the detection voltage Va and the reference voltage Vr. in this case,
When Vd ≧ Va, the diode 44 is turned on and a discharge current flows, so that the terminal voltage Vc is prevented from rising, and the terminal voltage Vc does not exceed Vc shown below. Vc = (Ra + Rb) / Rb × Va (2)
【0031】やがて、時刻t3においてエンジンスター
タが動作するなどして入力電源電圧VBが目標電圧以下
にまで低下すると、コンデンサ30からリアクトル2
8、ダイオード25aを通して電流が流れ、出力電圧V
oも目標電圧を維持できなくなって低下する。この出力
電圧Voの低下により、放電制御回路42においてVd
>Vaとなるため、Vd=Vaとなるまでダイオード4
4を通してコンデンサ27の電荷が引き抜かれ、端子電
圧Vcは上述した(2)式で示す値にまで下げられる。
この端子電圧Vcは、検出電圧Vaに対し以下の(3)
式で示す電圧ΔV(本発明でいう所定電圧に相当)だけ
高い値となっている。 ΔV=Vc−Va=Ra/Rb×Va …(3)
When the input power supply voltage VB drops below the target voltage due to the operation of the engine starter or the like at time t3, the capacitor 30 causes the reactor 2 to pass.
8, the current flows through the diode 25a, the output voltage V
Also, o cannot be maintained at the target voltage and decreases. Due to this decrease in the output voltage Vo, Vd is generated in the discharge control circuit 42.
Since> Va, the diode 4 remains until Vd = Va.
The electric charge of the capacitor 27 is extracted through 4, and the terminal voltage Vc is lowered to the value shown by the above-mentioned equation (2).
This terminal voltage Vc is (3) below with respect to the detection voltage Va.
The value is higher by the voltage ΔV (corresponding to the predetermined voltage in the present invention) shown by the formula. ΔV = Vc−Va = Ra / Rb × Va (3)
【0032】やがて、エンジンスタータの動作が停止す
るなどして時刻t4において入力電源電圧VBが目標電
圧に急峻に復帰すると、その復帰時にオペアンプ36は
上記ΔVだけの電圧偏差を持って動作するため、一時的
に電圧ΔVに応じた大きさを持つ突入電流ILが流れ
る。しかし、電圧ΔVは十分に小さく設定することがで
きるため、突入電流ILも十分に小さく抑えられる。そ
の結果、検出電圧Vaは端子電圧Vcに追従し、その
後、端子電圧Vcは検出電圧Vaの低下に応じて一旦下
げられた電圧から徐々に増加する。これにより、入力電
源投入時と同様に、出力電圧Voは端子電圧Vcに従っ
て増加し、突入電流を十分に小さく抑えつつ出力電圧V
oを目標電圧にまで高めることができる。
Eventually, when the input power supply voltage VB sharply returns to the target voltage at time t4 because the operation of the engine starter is stopped, the operational amplifier 36 operates with a voltage deviation of ΔV when returning. A rush current IL having a magnitude corresponding to the voltage ΔV temporarily flows. However, since the voltage ΔV can be set to be sufficiently small, the inrush current IL can also be suppressed to be sufficiently small. As a result, the detected voltage Va follows the terminal voltage Vc, and then the terminal voltage Vc gradually increases from the voltage once lowered according to the decrease of the detected voltage Va. As a result, similarly to when the input power is turned on, the output voltage Vo increases in accordance with the terminal voltage Vc, and the inrush current is suppressed to a sufficiently small value.
It is possible to increase o to the target voltage.
【0033】以上説明したように、本実施形態のスイッ
チング電源回路21は、コンデンサ27の充電により端
子電圧Vcを漸増させ、出力電圧Voが目標電圧に達す
るまでの間その端子電圧Vcを指令電圧として出力電圧
Voを制御するので、出力電圧Voはその端子電圧Vc
に従って制限されながら徐々に増加する。このソフトス
タート機能により、入力電源投入時にMOSFET25
およびリアクトル28を通して流れる突入電流を低減す
ることができ、これら構成部品の焼損や断線などの故障
の発生を未然に防ぐことができる。
As described above, the switching power supply circuit 21 of this embodiment gradually increases the terminal voltage Vc by charging the capacitor 27, and uses the terminal voltage Vc as the command voltage until the output voltage Vo reaches the target voltage. Since the output voltage Vo is controlled, the output voltage Vo is equal to its terminal voltage Vc.
Is gradually increased while being restricted according to. With this soft start function, the MOSFET 25
Also, the inrush current flowing through the reactor 28 can be reduced, and the occurrence of failures such as burnout and disconnection of these components can be prevented.
【0034】また、放電制御回路42を設け、入力電源
電圧VBの一時的な低下などにより出力電圧Vo(検出
電圧Va)が低下した時に、その電圧低下に従ってコン
デンサ27の端子電圧Vcを低下させる構成とした。こ
れにより、入力電源電圧VBが一時的な低下状態から正
常状態に復帰した時、端子電圧Vcは低下時における出
力電圧Voが反映された値から再び漸増を開始するよう
になり、入力電源投入時と同様にソフトスタートが有効
に機能する。
Further, the discharge control circuit 42 is provided, and when the output voltage Vo (detection voltage Va) decreases due to a temporary decrease of the input power supply voltage VB, the terminal voltage Vc of the capacitor 27 decreases according to the voltage decrease. And As a result, when the input power supply voltage VB is restored from the temporary lowering state to the normal state, the terminal voltage Vc starts to gradually increase again from the value in which the output voltage Vo at the time of the lowering is reflected. Similar to, soft start works effectively.
【0035】この場合、端子電圧Vcが検出電圧Vaに
対し(3)式で示す電圧ΔVを超えないように制御され
るため、入力電源電圧VBが一時的な低下状態から復帰
した時に流れる突入電流は、その電圧ΔVに応じた値に
まで低減することができる。電圧ΔVを0Vにすると出
力電圧Voの増加が停止するため、電圧ΔVは許容され
る突入電流の大きさや起動の安定性などに基づいて適宜
決定すれば良い。
In this case, since the terminal voltage Vc is controlled so as not to exceed the detection voltage Va by the voltage ΔV shown in the expression (3), the inrush current flowing when the input power supply voltage VB recovers from the temporary lowered state. Can be reduced to a value corresponding to the voltage ΔV. Since the increase of the output voltage Vo is stopped when the voltage ΔV is set to 0V, the voltage ΔV may be appropriately determined based on the magnitude of the allowable inrush current and the stability of the start.
【0036】また、放電制御回路42は、端子電圧Vc
が検出電圧Vaに対し電圧ΔV以上となった時に、端子
電圧Vcを(検出電圧Va+電圧ΔV)の電圧レベルを
超えて低下させないので、入力電源電圧VBが一時的な
低下状態から正常状態に復帰した時、出力電圧Voは無
駄時間なく直ちに増加に転じることができる。
Further, the discharge control circuit 42 has a terminal voltage Vc.
Does not decrease beyond the voltage level of (detection voltage Va + voltage ΔV) when the voltage exceeds the detection voltage Va by ΔV, the input power supply voltage VB returns from a temporary decrease state to a normal state. When this happens, the output voltage Vo can immediately start increasing without wasting time.
【0037】本実施形態で用いた放電制御回路42は、
オペアンプ43、ダイオード44および分圧回路45か
ら構成されており回路規模が小さいので、コンデンサを
用いたソフトスタート機能を有している従来構成の電源
回路に対しても付加し易いという利点がある。また、オ
ペアンプ43の出力はダイオード44で整流しているた
め、出力電圧Vo(検出電圧Va)の上昇はコンデンサ
27にフィードバックされることがなく、ソフトスター
ト時の電圧上昇率を一定化することができる。このた
め、入力電源電圧VBの変動が著しい場合であっても、
ソフトスタートを有効に機能させることができ、高品質
なスイッチング電源回路を実現できる。
The discharge control circuit 42 used in this embodiment is
Since it is composed of the operational amplifier 43, the diode 44, and the voltage dividing circuit 45 and has a small circuit scale, there is an advantage that it can be easily added to a power supply circuit of a conventional configuration having a soft start function using a capacitor. Further, since the output of the operational amplifier 43 is rectified by the diode 44, the rise of the output voltage Vo (detection voltage Va) is not fed back to the capacitor 27, and the voltage rise rate at the soft start can be made constant. it can. Therefore, even when the input power supply voltage VB fluctuates significantly,
The soft start can be effectively operated, and a high quality switching power supply circuit can be realized.
【0038】なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施
形態に限定されるものではなく、例えば以下のように変
形または拡張が可能である。突入電流は、オペアンプ3
6が用いる指令値(基準電圧Vrと端子電圧Vcの何れ
か低い電圧)と検出電圧Vaとの電圧差により発生す
る。従って、突入電流を低減するには、上述した構成に
限らず一般に、出力電圧Voをフィードバックしてその
電圧(検出電圧Va)に応じて端子電圧Vcを制御する
構成とすれば良い。特に、入力電源電圧VBの一時的な
低下などにより出力電圧Vo(検出電圧Va)が低下し
た時に、それに従って端子電圧Vcを低下させる構成と
すれば良い。
The present invention is not limited to the embodiment described above and shown in the drawings, and can be modified or expanded as follows, for example. The inrush current is the operational amplifier 3
6 is generated by the voltage difference between the command value used by 6 (the lower voltage of the reference voltage Vr and the terminal voltage Vc) and the detection voltage Va. Therefore, in order to reduce the inrush current, not only the above-mentioned configuration but also a configuration in which the output voltage Vo is fed back and the terminal voltage Vc is controlled according to the voltage (detection voltage Va) may be generally used. In particular, when the output voltage Vo (detection voltage Va) decreases due to a temporary decrease of the input power supply voltage VB, the terminal voltage Vc may be decreased accordingly.
【0039】例えば、基準制限電圧生成手段をコンデン
サ27とその放電手段とから構成し、基準制限電圧制御
手段をコンデンサ27の充電電流を制御する構成として
も良い。また、基準制限電圧生成手段をコンデンサ27
とその充放電手段とから構成し、基準制限電圧制御手段
をコンデンサ27の充放電電流を制御する構成としても
良い。
For example, the reference limiting voltage generating means may be composed of the capacitor 27 and its discharging means, and the reference limiting voltage control means may be configured to control the charging current of the capacitor 27. Further, the reference limit voltage generating means is a capacitor 27.
And the charging / discharging means thereof, and the reference limiting voltage control means may control the charging / discharging current of the capacitor 27.
【0040】基準制限電圧制御手段は、電圧ΔVをオフ
セット電圧として端子電圧Vcと検出電圧Vaとを比較
する比較回路と、この比較回路の比較結果に基づいてコ
ンデンサ27を放電させる放電回路とから構成しても良
い。パワーオンリセット回路39は必要に応じて設けれ
ばよい。他の方式に係るスイッチング電源回路やリニア
レギュレータなどの電源装置に対しても適用可能であ
る。また、車載用ECUのみならず他の種々の装置で用
いられる電源装置に対しても適用可能である。
The reference limit voltage control means comprises a comparison circuit for comparing the terminal voltage Vc with the detection voltage Va using the voltage ΔV as an offset voltage, and a discharge circuit for discharging the capacitor 27 based on the comparison result of this comparison circuit. You may. The power-on reset circuit 39 may be provided as needed. It is also applicable to power supply devices such as switching power supply circuits and linear regulators according to other methods. Further, the present invention can be applied not only to vehicle-mounted ECUs but also to power supply devices used in various other devices.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】本発明の一実施形態であるスイッチング電源回
路の電気的構成図
FIG. 1 is an electrical configuration diagram of a switching power supply circuit according to an embodiment of the present invention.
【図2】スイッチング電源回路の動作波形図FIG. 2 is an operation waveform diagram of the switching power supply circuit.
【図3】従来技術を示す図1相当図FIG. 3 is a view corresponding to FIG. 1 showing a conventional technique.
【図4】図2相当図FIG. 4 is a view corresponding to FIG.
【符号の説明】[Explanation of symbols]
21はスイッチング電源回路(電源装置)、27はコン
デンサ、35は分圧回路(電圧検出手段)、36はオペ
アンプ(出力電圧制御手段)、37はバンドギャップ基
準電圧発生回路(基準電圧生成手段)、38は定電流回
路(充電手段)、39はパワーオンリセット回路(パワ
ーオンリセット手段)、42は放電制御回路(基準制限
電圧制御手段)、43はオペアンプ(増幅手段)、44
はダイオード(整流手段)、45は分圧回路(分圧手
段)である。
21 is a switching power supply circuit (power supply device), 27 is a capacitor, 35 is a voltage dividing circuit (voltage detection means), 36 is an operational amplifier (output voltage control means), 37 is a bandgap reference voltage generation circuit (reference voltage generation means), 38 is a constant current circuit (charging means), 39 is a power-on reset circuit (power-on reset means), 42 is a discharge control circuit (reference limit voltage control means), 43 is an operational amplifier (amplification means), 44
Is a diode (rectifying means), and 45 is a voltage dividing circuit (voltage dividing means).

Claims (8)

    【特許請求の範囲】[Claims]
  1. 【請求項1】 出力電圧に応じた検出電圧を出力する電
    圧検出手段と、 前記出力電圧の目標電圧に応じた基準電圧を出力する基
    準電圧生成手段と、 コンデンサとその充電手段とを備え当該コンデンサの充
    電により漸増する基準制限電圧を出力する基準制限電圧
    生成手段と、 前記基準制限電圧を用いて前記基準電圧を制限しつつ前
    記検出電圧との電圧偏差に基づいて前記出力電圧を制御
    する出力電圧制御手段と、 前記検出電圧に応じて前記基準制限電圧を制御する基準
    制限電圧制御手段とを備えて構成されていることを特徴
    とする電源装置。
    1. A capacitor comprising: a voltage detection means for outputting a detection voltage according to an output voltage; a reference voltage generation means for outputting a reference voltage according to a target voltage of the output voltage; a capacitor and a charging means for the capacitor. A reference limit voltage generating unit that outputs a reference limit voltage that gradually increases by charging, and an output voltage that controls the output voltage based on a voltage deviation from the detected voltage while limiting the reference voltage using the reference limit voltage. A power supply device comprising: a control unit; and a reference limit voltage control unit that controls the reference limit voltage according to the detected voltage.
  2. 【請求項2】 前記基準制限電圧生成手段は、最終的に
    前記基準電圧以上となるまで漸増する基準制限電圧を出
    力するように構成され、 前記出力電圧制御手段は、前記基準電圧と前記基準制限
    電圧のうち何れか低い方の電圧を指令電圧とし、その指
    令電圧と前記検出電圧との電圧偏差に基づいて前記出力
    電圧を制御するように構成されていることを特徴とする
    請求項1記載の電源装置。
    2. The reference limit voltage generation means is configured to output a reference limit voltage that gradually increases until it finally becomes equal to or higher than the reference voltage, and the output voltage control means includes the reference voltage and the reference limit voltage. The lower voltage of the voltages is set as a command voltage, and the output voltage is controlled based on a voltage deviation between the command voltage and the detection voltage. Power supply.
  3. 【請求項3】 前記基準制限電圧制御手段は、前記検出
    電圧の低下に従って前記基準制限電圧を低下させるよう
    に制御することを特徴とする請求項1または2記載の電
    源装置。
    3. The power supply device according to claim 1, wherein the reference limit voltage control means controls the reference limit voltage so as to decrease in accordance with the decrease in the detection voltage.
  4. 【請求項4】 前記基準制限電圧制御手段は、前記基準
    制限電圧が前記検出電圧に対し所定電圧以上高くならな
    いように前記コンデンサの放電を制御することを特徴と
    する請求項1ないし3の何れかに記載の電源装置。
    4. The reference limit voltage control means controls the discharge of the capacitor so that the reference limit voltage does not become higher than the detection voltage by a predetermined voltage or more. The power supply device according to.
  5. 【請求項5】 前記基準制限電圧制御手段は、前記基準
    制限電圧が前記検出電圧に対し所定電圧以上高い状態と
    なった時に、前記基準制限電圧を当該状態とならないレ
    ベルにまで低下させることを特徴とする請求項4記載の
    電源装置。
    5. The reference limit voltage control means, when the reference limit voltage is higher than the detected voltage by a predetermined voltage or more, lowers the reference limit voltage to a level at which the reference limit voltage does not reach the state. The power supply device according to claim 4.
  6. 【請求項6】 前記基準制限電圧制御手段は、 前記所定電圧をオフセット電圧として前記基準制限電圧
    と前記検出電圧とを比較する比較手段と、 この比較手段の比較結果に基づいて前記コンデンサを放
    電させる放電手段とから構成されていることを特徴とす
    る請求項5記載の電源装置。
    6. The reference limit voltage control means, comparing means for comparing the reference limit voltage with the detection voltage using the predetermined voltage as an offset voltage, and discharging the capacitor based on the comparison result of the comparing means. The power supply device according to claim 5, wherein the power supply device comprises a discharging means.
  7. 【請求項7】 前記基準制限電圧制御手段は、 前記基準制限電圧を所定比で分圧する分圧手段と、 この分圧手段から出力される分圧後の基準制限電圧と前
    記検出電圧との差電圧を増幅する増幅手段と、 前記コンデンサの端子と前記増幅手段の出力端子との間
    に接続された整流手段とから構成されていることを特徴
    とする請求項5記載の電源装置。
    7. The reference limiting voltage control means divides the reference limiting voltage at a predetermined ratio, and a difference between the divided reference limiting voltage output from the dividing means and the detected voltage. The power supply device according to claim 5, wherein the power supply device comprises an amplifying means for amplifying a voltage, and a rectifying means connected between a terminal of the capacitor and an output terminal of the amplifying means.
  8. 【請求項8】 入力電源電圧が印加された時に前記コン
    デンサの電荷を放電させるパワーオンリセット手段を備
    えていることを特徴とする請求項1ないし7の何れかに
    記載の電源装置。
    8. The power supply device according to claim 1, further comprising power-on reset means for discharging the electric charge of the capacitor when an input power supply voltage is applied.
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