JP2005304295A - Ledバックレギュレータコントロールic - Google Patents
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Abstract
【解決手段】連続モードヒステリシス制御されるバックレギュレータは、正確なオンチップバンドギャップ電圧基準を使用して負荷電流を監視する。この型の電流レギュレーションは、設計者が大型の、場合によっては巨大な出力コンデンサを省くことを可能にさせる。ICは、本質的に短絡条件から保護され、付加回路がオープン回路保護を提供する。外部ハイ側ブートストラップ回路は特に高周波数でバックスイッチング装置を駆動するのに役立つ。ロー側ドライバはまた、例えば、同期整流器設計で使用するため設けられる。すべての機能は、小型の8ピンDIP又はSOICパッケージ内で実現される。
【選択図】 図2
Description
[0020]IRS2540は、標準的なバックコントローラICを置き換える能力を備えるが、出力コンデンサを必要としない。開示された型の電流レギュレーションは、設計者が大型の、場合によっては巨大な従来の出力コンデンサを省くことを可能にさせる。この制御方法は、非常に伝統的な定常状態値のレギュレーションに対して、ヒステリシスに基づいている。
[0024]オープン回路条件中に、保護がなされていない間、HO出力は理論的には常にハイを維持する。このフィードバックの欠如は、ブートストラップコンデンサCBOOTに問題をもたらす。HO出力が永久にハイを維持するならば、ブートストラップコンデンサCBOOTに蓄積された電荷は零に達するまで徐々に漏れ、その結果、ハイ側ドライバ25のためのフローティング電源VBを削減する。CBOOT上に十分な電荷を維持するため、ウォッチドッグタイマー60(図2)が実施される。オープン回路の条件では、HO出力は30μs後に強制的にローにされ、LO出力は強制的にハイにされる。図6を参照されたい。この出力のトグル切り替えは、ブートストラップ上で十分な電荷を維持し補充するため1μsに亘って続く。
[0025]ブートストラップコンデンサCBOOT及びダイオードDBOOTを選択する規準を次に説明する。ブートストラップコンデンサの主要な限定要因はウォッチドッグタイマーを規定する30μsの時間である。ウォッチドッグタイマーの目的はブートストラップコンデンサ上に十分な電荷を維持することである。コンポーネント値が非常に小さいならば、電荷は30μs未満で完全に無くなり、タイマーの目的を無意味にする。多くの状況では、この制約は100nFを下回らないキャップを示唆する。必要に応じてより大きい値が使用される。
[0027]イネーブルピンEN(図1〜2を参照)は、調光とオープン回路保護の両方のための多機能制御素子としての役目を担う。イネーブルピンがローに保たれるとき、チップは動作環境への変更が無く完全に機能的な状態のままである。制御フィードバック及びレギュレーションを動作不能にするため、2V以上の電圧がイネーブルピンに加えられる。チップが動作不能状態であるならば、出力HOはローのままであり、一方、出力LOは、ブートストラップコンデンサ上の電荷を維持するだけでなく、VSが浮遊することを阻止するためハイのままである。IRS2540を動作不能にするためのこの2Vのスレッショルドは、あらゆる外部発生雑音、又は、アプリケーショングランド雑音に対する排除性を高めるために有利である。
[0028]調光を実現するため、一定周波数及び選択されたデューティサイクルを備えた信号がイネーブルピンENに供給される(図7を参照)。ENピンはまたアニメーション効果を生成するため高速でLEDのオンとオフを切り替えるためにも使用される。
[0031]分圧器ROV1、ROV2、キャップCEN、及び、ツェナーダイオードDOVを使用することにより、出力電圧は実質的に希望値でクランプ可能である。出力クランプ70は、正側出力端子VOUT+がハイ側入力電圧で浮遊することを阻止する。
[0034]図1及び2を参照すると、低電圧誤動作防止モード(UVLO)は、VccがICのターンオンスレッショルドに満たないときにIRS2540が置かれる状態として画成される。スタートアップ条件中に、チップ電源VBUSが不十分であり、Vccuv+未満であることがわかるならば、IRS2540はUVLOモードに入る。本発明の一実施形態において、Vccuv+は約10.5乃至12.5ボルトであり、好ましくは、約11.5ボルトである。この状態はチップがコントロール信号によって動作不能にされたときと非常に類似している。低電圧誤動作防止回路20は、ゲート21、22、23を介して、ハイ側ドライバ25及びロー側ドライバ27を制御する。出力HOはロー状態のままであり、一方、出力LOは、ブートストラップコンデンサCBOOT(図1)上の電荷を維持するのに加えて、VSのフローティングを阻止するためハイ状態に保たれる。VBUSがVccuv+まで増加すると、チップは正常動作モードに入る。既に正常動作である場合、チップは電源電圧がVccuv−へ降下するまでUVLOに入らない。開示された実施形態では、Vccuv−は約8.5乃至10.5ボルトであり、好ましくは、約9.5ボルトである。
[0035]チップが130度を上回る周囲温度を検知するならば、過熱保護回路40は、この場合もゲート21、22、23を介して、チップをUVLOモードと同じ状態に置く。HO出力はロー状態のままであり、一方、LO出力は、ブートストラップコンデンサCBOOT上の電荷を維持するのに加えて、VSの浮遊を阻止するためハイ状態に保たれる。正常動作は、検知された周囲温度が130度よりも降下し、VccがVccuv+を通って再び上昇すると開始し、これにより、UVLOモードを終了する。
Claims (25)
- 調整された電流を負荷に供給するバック電源回路であって、
ハーフブリッジ配置内で直列接続された第1及び第2のスイッチング装置と、
前記第1及び第2のスイッチング装置のためのそれぞれの第1及び第2のドライバと、
一端が前記第1及び第2のスイッチング装置の間の接続点に接続され、他端が出力電圧を前記負荷へ供給するインダクタと、
前記負荷に接続され、前記負荷内の出力電流を表すフィードバック電圧を供給するフィードバック回路と、
論理回路を介して前記第1及び第2のドライバの両方に接続され、前記出力電圧を前記負荷に供給するように、したがって、前記負荷電流が上限と下限との間で維持されるように前記ドライバのヒステリシス制御を行うコンパレータと、
を備え、
前記出力電圧の前記上限を設定する前記フィードバック電圧が前記コンパレータへフィードバックされ、
前記出力電圧の前記下限を設定する基準電圧回路が前記コンパレータに接続される、回路。 - 前記負荷が少なくとも1台のLEDを備える、請求項1記載の回路。
- 前記基準電圧回路がバンドギャップ電圧基準回路である、請求項1記載の回路。
- 前記コンパレータのうちの1台に接続され、イネーブル信号を受け、前記出力電圧を選択された値に設定するため動作可能であるイネーブル回路を更に備える、請求項1記載の回路。
- 前記イネーブル回路が前記イネーブル信号に応答し、前記出力電圧のデューティサイクルを調整する、請求項4記載の回路。
- 前記負荷が少なくとも1台のLEDを備え、前記イネーブル回路が前記少なくとも1台のLEDを調光するため動作可能である、請求項5記載の回路。
- 前記負荷が少なくとも1台のLEDを備え、前記イネーブル回路がアニメーション効果を生成するため前記少なくとも1台のLEDの高速スイッチングのため動作可能である、請求項5記載の回路。
- 前記イネーブル回路が前記イネーブル信号に応答し、前記出力電圧を選択された値でクランプする、請求項4記載の回路。
- 前記出力電圧を受け、前記出力電圧が所定の値を上回るときにクランピング信号を前記イネーブル回路に供給するオープン回路検出回路を更に備える、請求項4記載の回路。
- 前記オープン回路検出回路が分圧器と、前記イネーブル回路に接続されたツェナーダイオードとを備え、前記ツェナーダイオードが前記分圧器の選択された出力電圧に応じて導通し、これにより前記クランピング信号を供給する、請求項9記載の回路。
- 前記出力電圧に応答し、前記出力電圧が第1の所定の時間に亘って所定の値を上回るときに、第2の所定の時間に亘って前記第1及び第2のドライバへ信号を発するウォッチドッグタイマー回路を更に備える、請求項1記載の回路。
- 前記第1及び第2のドライバ、コンパレータ、論理回路並びに基準電圧回路が単一の半導体チップ上に設けられる、請求項1記載の回路。
- 前記イネーブル回路が前記チップの単一のピンに接続され、これにより出力デューティサイクルと出力クランピングの両方を1本のピンで制御する、請求項12記載の回路。
- 調整された電流を負荷に供給する方法であって、
第1及び第2のスイッチング装置をハーフブリッジ配置内で直列接続するステップと、
前記第1及び第2のスイッチング装置のためのそれぞれの第1及び第2のドライバを設けるステップと、
一端で出力電圧を前記負荷へ供給するインダクタをもう一端で前記第1及び第2のスイッチング装置の間の接続点に接続するステップと、
前記負荷内の出力電流を表すフィードバック電圧を供給するフィードバック回路を前記負荷に接続するステップと、
論理回路を介して前記第1及び第2のドライバの両方に接続され、これにより前記出力電圧を前記負荷に供給するように、したがって前記負荷電流が上限と下限との間で維持されるように、前記ドライバのヒステリシス制御を行う一対の並列コンパレータを設けるステップと、
前記フィードバック電圧を前記出力電圧の前記上限を設定する前記コンパレータの一方にフィードバックするステップと、
前記出力電圧の前記下限を設定する基準電圧回路を前記コンパレータの両方に接続するステップと
を含む方法。 - 前記負荷が少なくとも1台のLEDを備える、請求項14記載の方法。
- 前記基準電圧回路がバンドギャップ電圧基準回路である、請求項14記載の方法。
- 前記コンパレータのうちの一方に接続され、イネーブル信号を受け、前記出力電圧を選択された値に設定するため動作可能であるイネーブル回路を設けるステップを更に含む、請求項14記載の方法。
- 前記イネーブル回路への前記イネーブル信号を調整することにより前記出力電圧のデューティサイクルを調整するステップを更に含む、請求項17記載の方法。
- 前記負荷が少なくとも1台のLEDを備え、
前記調整するステップが前記少なくとも1台のLEDを調光するステップを更に含む、請求項18記載の方法。 - 前記負荷が少なくとも1台のLEDを備え、
前記調整するステップがアニメーション効果を生成するため前記LEDをスイッチングするステップを含む、請求項18記載の方法。 - 前記イネーブル信号を前記イネーブル回路に供給することにより前記出力電圧を選択された値でクランプするステップを更に含む、請求項17記載の方法。
- 前記出力電圧を受け、前記出力電圧が所定の値を上回るときにクランピング信号を前記イネーブル回路に供給することにより、前記負荷のオープン回路を検出するステップを更に含む、請求項17記載の方法。
- 前記出力電圧が分圧器と、前記イネーブル回路に接続されたツェナーダイオードとを備えるオープン回路検出回路によって受けられ、前記ツェナーダイオードが前記分圧器の選択された出力電圧に応じて導通し、これにより、前記クランピング信号を供給する、請求項22記載の方法。
- 前記出力電圧に応答し、前記出力電圧が第1の所定の時間に亘って所定の値を上回るときに、第2の所定の時間に亘って前記第1及び第2のドライバへ信号を発行するウォッチドッグタイマー回路によって前記出力電圧のタイミングを決めるステップを更に含む、請求項14記載の方法。
- 前記イネーブル信号が前記チップの単一のピンに供給され、これにより出力デューティサイクルと出力クランピングの両方を1本のピンで制御する、請求項14記載の方法。
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