JP2006311646A - Switching regulator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スイッチング素子のスイッチングを制御することにより、入力電圧を所定の電圧に変換して出力するスイッチングレギュレータに関する。 The present invention relates to a switching regulator that converts an input voltage into a predetermined voltage and outputs it by controlling switching of a switching element.
例えば携帯電話等に代表される携帯型デジタル機器においては、昇圧回路として、インダクタを用いた昇圧型スイッチングレギュレータがよく用いられる。この昇圧型スイッチングレギュレータは、スイッチング素子を高い周波数でスイッチングすることにより出力電圧を制御する。 For example, in a portable digital device represented by a mobile phone or the like, a step-up switching regulator using an inductor is often used as a step-up circuit. This step-up switching regulator controls the output voltage by switching the switching element at a high frequency.
図4は、従来のスイッチングレギュレータの構成例を示した回路図である。図4に示されるように、スイッチングレギュレータ101は、同一の半導体基板上にインダクタL100、スイッチング素子TR100、ダイオードD100、平滑用コンデンサC100、スイッチング制御用IC110(以下、単に「制御用IC110」という。)、及び複数の抵抗R101〜R104を備える。スイッチングレギュレータ101は、制御用IC110を用いてスイッチング素子TR100をPWM(Pulse Width Modulation)制御を用いて駆動することにより、入力された電圧Vin0を、その入力電圧Vin0よりも高い所定の電圧Vout0に変換して出力する。なお、以下では、スイッチング素子TR100を、NチャネルMOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタとして説明する。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration example of a conventional switching regulator. As shown in FIG. 4, the
制御用IC110は、UVLO(Under Voltage Lock Out)回路111、基準電圧発生回路112、デューティ制限回路113、発振回路114、PWM比較回路115、誤差増幅回路116、基準電圧発生回路117、出力回路118、及び短絡保護回路119を備える。また、制御用IC110は、電源端子131、接地端子132、基準電圧出力端子133、DTC(Dead Time Control)端子134、FB端子135、及びEXT端子136を備える。電源端子131には、直流電源から電圧Vin0が供給され、FB端子135には、抵抗R101,R102によって出力電圧Vout0が分圧された電圧Vfb0が入力される。基準電圧出力端子133には、基準電圧発生回路112で発生した基準電圧Vr0が出力され、DTC端子134には、抵抗R103,R104によってその基準電圧Vr0が分圧された電圧Vdtc0が入力される。EXT端子136には、出力回路118からスイッチング素子TR100を駆動するための駆動信号Sg0が出力される。
The
このようにスイッチング素子TR100のスイッチングを制御する制御用IC110には、異常時の誤動作を防止するために種々の保護回路が設けられている。UVLO回路111は、入力電圧Vin0が低下した場合にスイッチング素子TR100のスイッチングをオフ状態で固定するための回路である。具体的に、UVLO回路111は、入力電圧Vin0が予め決められた電圧以下になった場合に、出力回路118に所定の制御信号S101を出力する。出力回路118は、その制御信号S101が入力されると、EXT端子136を電圧Vgnd0にして、スイッチング素子TR100をオフさせる。また、デューティ制限回路113は、スイッチング素子TR100のPWM制御におけるデューティサイクルを制限して、スイッチング素子TR100がオン状態で保持されることを防止する。さらに、短絡保護回路119は、そのオン状態が所定の時間以上継続した場合に、スイッチング素子TR100をオフ状態で固定するために用いられる。保護回路としては、これら以外にも、例えば、スイッチング素子TR100に流れる電流を検出して、検出された電流値が所定値以上である場合にそのスイッチング素子TR100をオフさせる回路などが挙げられる。
As described above, the
なお、従来のスイッチングレギュレータには、所定の端子に発生する過電圧を検出してスイッチング素子をオフさせることにより、熱破壊を防止するものがあった(例えば、特許文献1参照。)。 Some conventional switching regulators prevent thermal destruction by detecting an overvoltage generated at a predetermined terminal and turning off the switching element (see, for example, Patent Document 1).
また、従来のスイッチングレギュレータには、その出力電流として短絡に至る過電流が流れている場合と、短絡には至らない過電流が流れている場合とを区別し、それぞれの場合に最適な保護を行う過電流保護機能を有するものがあった(例えば、特許文献2参照。)。
しかしながら、従来の制御用IC110には、接地端子132がオープンになった場合の保護機能が存在しなかった。接地端子132がオープンになると、電源端子131から接地端子132に電流が流れ、接地端子132の電圧が時間の経過とともに上昇する。図5は、従来の制御用IC110において接地端子132がオープンになった場合の接地端子132の電圧Vgnd0の変化を示したグラフである。図5に示されるように、接地端子132の電圧Vgnd0が上昇すると、制御用IC110の内部における回路は正常に動作しなくなり、スイッチング素子TR100を駆動する駆動信号Sg0の電圧が接地端子132の電圧Vgnd0から電源端子131の電圧Vin0の間で変動する。よって、スイッチング素子TR100を駆動する駆動信号Sg0の電圧が電源端子131の電圧Vin0で長時間保持された場合には、スイッチング素子TR100に過電流が流れてしまうという課題があった。さらに、制御用IC110が、スイッチング素子TR100をオフさせるために、スイッチング素子TR100に対して接地端子132の電圧Vgnd0を出力したとしても、接地端子132の電圧Vgnd0が上昇しているためにスイッチング素子TR100は完全にオフ状態とならず、過電流が流れてしまうという課題があった。
However, the conventional control IC 110 has no protection function when the
本発明は、以上の課題を解決するためになされたものであり、スイッチング素子のスイッチングを制御する制御回路部を備えたスイッチングレギュレータにおいて、その制御回路部と負側電源電圧との間の接続が遮断された場合でも、スイッチング素子に過電流が流れることを防止することができるスイッチングレギュレータを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and in a switching regulator including a control circuit unit that controls switching of the switching element, the connection between the control circuit unit and the negative power supply voltage is provided. It is an object of the present invention to provide a switching regulator capable of preventing an overcurrent from flowing through a switching element even when it is interrupted.
本発明に係る第1のスイッチングレギュレータは、スイッチング素子のスイッチングを制御することにより、入力電圧を所定の電圧に変換し出力電圧として出力する。このスイッチングレギュレータは、所定の正側電源電圧と負側電源電圧が供給されて動作し、前記の出力電圧が所定値で一定になるように前記のスイッチング素子のスイッチングを制御する制御回路部と、前記の制御回路部が負側電源電圧に接続されているか否かを検出する検出回路部と、前記の検出回路部によって前記の制御回路部と負側電源電圧との間の接続が遮断されていることが検出されると、他の経路を使用して前記の制御回路部を負側電源電圧に接続する接続切換回路部とを備える。 The first switching regulator according to the present invention converts the input voltage into a predetermined voltage and outputs it as an output voltage by controlling switching of the switching element. The switching regulator operates by being supplied with a predetermined positive power supply voltage and a negative power supply voltage, and controls the switching of the switching element so that the output voltage is constant at a predetermined value; A detection circuit unit that detects whether or not the control circuit unit is connected to a negative power supply voltage, and the detection circuit unit cuts off the connection between the control circuit unit and the negative power supply voltage. A connection switching circuit unit that connects the control circuit unit to the negative power supply voltage using another path.
好ましくは、第1のスイッチングレギュレータにおいて、前記の接続切換回路部は、前記の制御回路部を、抵抗を介して前記の負側電源電圧に接続する。以下、このスイッチングレギュレータを「第2のスイッチングレギュレータ」という。 Preferably, in the first switching regulator, the connection switching circuit unit connects the control circuit unit to the negative power supply voltage via a resistor. Hereinafter, this switching regulator is referred to as a “second switching regulator”.
好ましくは、第1又は第2のスイッチングレギュレータにおいて、前記の制御回路部は、前記の出力電圧に比例する比例電圧を生成して出力する比例電圧生成部と、前記の負側電源電圧が入力される負側電源入力端とを備える。前記の検出回路部は、前記の比例電圧と前記の負側電源入力端の電圧とを比較して、前記の負側電源入力端の電圧が前記の比例電圧以上である場合に、前記の制御回路部と負側電源電圧との間の接続が遮断されていることを検出する。以下、このスイッチングレギュレータを「第3のスイッチングレギュレータ」という。 Preferably, in the first or second switching regulator, the control circuit unit receives a proportional voltage generation unit that generates and outputs a proportional voltage proportional to the output voltage, and the negative power supply voltage. A negative power supply input terminal. The detection circuit unit compares the proportional voltage with the voltage at the negative power supply input terminal, and when the voltage at the negative power supply input terminal is equal to or higher than the proportional voltage, the control circuit It detects that the connection between the circuit unit and the negative power supply voltage is cut off. Hereinafter, this switching regulator is referred to as a “third switching regulator”.
好ましくは、第3のスイッチングレギュレータにおいて、前記の検出回路部は、前記の負側電源入力端の電圧が前記の比例電圧に所定の電圧を加えた電圧以上である場合に、前記の制御回路部と負側電源電圧との間の接続が遮断されていることを検出する。以下、このスイッチングレギュレータを「第4のスイッチングレギュレータ」という。 Preferably, in the third switching regulator, when the voltage of the negative power supply input terminal is equal to or higher than a voltage obtained by adding a predetermined voltage to the proportional voltage, the control circuit unit Detects that the connection between the power supply voltage and the negative power supply voltage is broken. Hereinafter, this switching regulator is referred to as a “fourth switching regulator”.
好ましくは、第3又は第4のスイッチングレギュレータにおいて、前記の接続切換回路部は、前記の負側電源電圧に前記の抵抗を介して接続される抵抗接続端と、前記の負側電源入力端と前記の抵抗接続端との間に接続されたトランジスタと、前記の検出回路部によって前記の制御回路部と負側電源電圧との間の接続が遮断されていることが検出されると、前記のトランジスタをオンさせるトランジスタ制御回路部とを備える。以下、このスイッチングレギュレータを「第5のスイッチングレギュレータ」という。 Preferably, in the third or fourth switching regulator, the connection switching circuit unit includes a resistance connection terminal connected to the negative power supply voltage via the resistor, and the negative power supply input terminal. When it is detected that the connection between the control circuit unit and the negative power supply voltage is interrupted by the detection circuit unit and the transistor connected between the resistance connection ends, A transistor control circuit portion for turning on the transistor. Hereinafter, this switching regulator is referred to as a “fifth switching regulator”.
好ましくは、第3から第5のいずれかのスイッチングレギュレータにおいて、前記の制御回路部は、前記の検出回路部によって前記の制御回路部と負側電源電圧との間の接続が遮断されていることが検出されると、前記のスイッチング素子の制御電極に前記の負側電源入力端の電圧を出力する。以下、このスイッチングレギュレータを「第6のスイッチングレギュレータ」という。 Preferably, in any one of the third to fifth switching regulators, the control circuit unit is disconnected from the control circuit unit and the negative power supply voltage by the detection circuit unit. Is detected, the voltage at the negative power supply input terminal is output to the control electrode of the switching element. Hereinafter, this switching regulator is referred to as a “sixth switching regulator”.
好ましくは、第3から第6のいずれかのスイッチングレギュレータにおいて、前記の比例電圧生成部を除く制御回路部、検出回路部及び接続切換回路部は、1つのICに集積されている。 Preferably, in any one of the third to sixth switching regulators, the control circuit unit, the detection circuit unit, and the connection switching circuit unit excluding the proportional voltage generation unit are integrated in one IC.
本発明によるスイッチングレギュレータによれば、所定の正側電源電圧と負側電源電圧が供給されて動作し、スイッチングレギュレータの出力電圧が所定値で一定になるようにスイッチング素子のスイッチングを制御する制御回路部と、制御回路部が負側電源電圧に接続されているか否かを検出する検出回路部と、検出回路部によって制御回路部と負側電源電圧との間の接続が遮断されていることが検出されると、他の経路を使用して制御回路部を負側電源電圧に接続する接続切換回路部とを備えるので、制御回路部と負側電源電圧との間の接続が遮断された場合でも、スイッチング素子に過電流が流れることを防止することができる。 According to the switching regulator of the present invention, the control circuit operates by being supplied with the predetermined positive power supply voltage and the negative power supply voltage, and controls the switching of the switching element so that the output voltage of the switching regulator becomes constant at a predetermined value. A detection circuit unit that detects whether the control circuit unit is connected to the negative power supply voltage, and the detection circuit unit interrupts the connection between the control circuit unit and the negative power supply voltage. When detected, when the connection between the control circuit unit and the negative power supply voltage is interrupted because it includes a connection switching circuit unit that connects the control circuit unit to the negative power supply voltage using another path However, it is possible to prevent an overcurrent from flowing through the switching element.
以下に、添付の図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1によるスイッチングレギュレータの構成例を示している。このスイッチングレギュレータ1は、昇圧型スイッチングレギュレータである。図1に示されるように、スイッチングレギュレータ1は、インダクタL1、スイッチング素子TR1、ダイオードD1、平滑用コンデンサC1、スイッチング制御用集積回路10(以下、単に「制御用IC10」という。)、及び複数の抵抗R1〜R4を備える。これらのインダクタL1、スイッチング素子TR1、ダイオードD1、平滑用コンデンサC1、制御用IC10、及び各抵抗R1〜R4は、同一の半導体基板上に実装されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a configuration example of a switching regulator according to
インダクタL1の一端は直流電源に接続され、他端はダイオードD1のアノードに接続されている。ダイオードD1のアノードと接地電圧との間には、スイッチング素子TR1が接続されている。ダイオードD1のカソードと接地電圧との間には、直列に接続された2つの抵抗R1,R2が接続され、また、それらの抵抗R1,R2に並列に、コンデンサC1が接続されている。スイッチングレギュレータ1は、制御用IC10を用いて、スイッチング素子TR1をPWM制御を用いて駆動することにより、入力された電圧Vinをそれよりも高い所定の電圧Voutに変換して出力する。スイッチングレギュレータ1では、スイッチング素子TR1がオンすると、直流電源からインダクタL1を介してスイッチング素子TR1に電流が流れ、スイッチング素子TR1がオフすると、インダクタL1に逆起電力が生じることにより、ダイオードD1及びコンデンサC1に電流が流れる。スイッチングレギュレータ1は、コンデンサC1の電圧を出力電圧Voutとして出力する。
One end of the inductor L1 is connected to the DC power supply, and the other end is connected to the anode of the diode D1. A switching element TR1 is connected between the anode of the diode D1 and the ground voltage. Two resistors R1 and R2 connected in series are connected between the cathode of the diode D1 and the ground voltage, and a capacitor C1 is connected in parallel with the resistors R1 and R2. The
制御用IC10は、ULVO回路11、基準電圧発生回路12、デューティ制限回路13、発振回路14、PWM比較回路15、誤差増幅回路16、基準電圧発生回路17、出力回路18、短絡保護回路19、接地端子オープン検出回路20、トランジスタTR2、及び内部制御回路21を備える。また、制御用IC10は、電源端子31、接地端子32、基準電圧出力端子33、DTC端子34、FB端子35、及びEXT端子36を備える。電源端子31には、直流電源から電圧Vinが供給され、FB端子35には、抵抗R1,R2によって出力電圧Voutを分圧した電圧Vfbが入力される。基準電圧出力端子33には、基準電圧発生回路12で発生した基準電圧Vrが出力され、DTC端子34には、抵抗R3,R4によってその基準電圧Vrが分圧された電圧Vdtcが入力される。EXT端子36には、出力回路18からスイッチング素子TR1を駆動するための駆動信号Sgが出力される。なお、発振回路14、PWM比較回路15、誤差増幅回路16、基準電圧発生回路17及び出力回路18は、スイッチング素子TR1のスイッチングを制御する制御回路部をなす。また、接地端子オープン検出回路20は、検出回路部をなし、トランジスタTR2及び内部制御回路21は、接続切換回路部をなす。さらに、接地端子32及びDTC端子34は、負側電源入力端及び抵抗接続端をそれぞれなす。
The
抵抗R1,R2は、出力電圧Voutを検出するために設けられる。具体的には、抵抗R1,R2によって出力電圧Voutが所定の比率で分圧され、その分圧VfbがFB端子35に入力される。抵抗R2の一端は接地され、他端は抵抗R1及びFB端子35に接続される。これにより、スイッチングレギュレータ1の出力電圧Voutが、制御用IC10にフィードバックされる。また、抵抗R3,R4は、基準電圧出力端子33に出力された基準電圧Vrを所定の比率で分圧するために設けられる。ここでは、抵抗R3の一端は基準電圧出力端子33に接続され、他端は抵抗R4の一端に接続される。その抵抗R4の一端は、抵抗R3に接続されるとともにDTC端子34に接続され、他端は接地されている。これにより、基準電圧Vrを抵抗R3,R4で分圧した電圧Vdtcが、DTC端子34に入力される。なお、DTC端子34に入力される電圧Vdtcは、スイッチング素子TR1のPWM制御において許容されるデューティサイクルの最大値を設定するために用いられる。ここで、デューティサイクルとは、出力回路18から出力されるパルス信号Sgのアクティブ状態のパルス幅時間、すなわち、スイッチング素子TR1がオン状態になる時間をそのパルス信号Sgの周期で割った値である。
The resistors R1 and R2 are provided for detecting the output voltage Vout. Specifically, the output voltage Vout is divided at a predetermined ratio by the resistors R1 and R2, and the divided voltage Vfb is input to the
以下に、制御用IC10の構成及び動作について詳細に説明する。発振回路14、PWM比較回路15、誤差増幅回路16、基準電圧発生回路17及び出力回路18は、スイッチング素子TR1をPWM制御を用いて駆動する駆動部を構成する。誤差増幅回路16は、FB端子35の電圧Vfbと基準電圧発生回路17が生成する基準電圧Vrefとの誤差を増幅して出力する。PWM比較回路15は、発振回路14から出力された三角波信号の電圧と、誤差増幅回路16の出力電圧とを比較し、その大小関係によってパルス幅の異なるパルス信号を生成して出力する。出力回路18は、PWM比較回路15から出力されたパルス信号に基づいてトランジスタTR1を駆動する駆動信号Sgを生成し、EXT端子36に出力する。
Hereinafter, the configuration and operation of the
上述の駆動部は、誤差増幅回路16を用いて、スイッチングレギュレータ1の出力電圧Voutをフィードバック制御しているので、スイッチング素子TR1を安定して駆動することができ、これにより、出力電圧Voutを所定の電圧に保持することができる。ここで、駆動部は、出力電圧Voutが低下した場合には、スイッチング素子TR1のPWM制御におけるデューティサイクルを大きくし、出力電圧Voutが上昇した場合には、デューティサイクルを小さくする。
Since the above-described driving unit feedback-controls the output voltage Vout of the
ULVO回路11は、入力電圧Vinが低下した場合にスイッチング素子TR1のスイッチングをオフ状態で固定するための回路である。具体的に、UVLO回路11は、入力電圧Vinが予め決められた電圧以下になった場合に、出力回路18に対して所定の制御信号S1を出力する。出力回路18は、その制御信号S1が入力されると、EXT端子36の電圧を電圧Vgndにして、スイッチング素子TR1をオフさせる。
The
基準電圧発生回路12は、所定の基準電圧Vrを生成して基準電圧出力端子33に出力する。デューティ制限回路13には、DTC端子34に入力された電圧Vdtc、発振回路14から出力された三角波信号、及びPWM比較回路15の出力電圧が入力される。デューティ制限回路13は、発振回路14から出力された三角波信号と、DTC端子34に入力された電圧Vdtcとから、パルス信号を生成する。その生成方法は、PWM比較回路15が三角波信号の電圧と誤差増幅回路16の出力電圧とを用いてパルス信号を生成する方法と同一である。さらに、デューティ制限回路13は、生成したパルス信号と、PWM比較回路15の出力信号とを比較し、PWM比較回路15の出力信号のデューティサイクルが、生成したパルス信号のデューティサイクルよりも大きい場合は、スイッチング素子TR1をPWM制御する際のデューティサイクルが最大値を超えたと判断して、制御信号S2を出力回路18に出力する。出力回路18は、その制御信号S2が入力されると、EXT端子36を電圧Vgndにして、スイッチング素子TR1をオフさせる。
The reference
短絡保護回路19には、誤差増幅回路16の出力電圧が入力される。短絡保護回路19は、誤差増幅回路16の出力電圧が予め決められた電圧を超えた状態で一定の時間が経過すると、出力回路18に制御信号S3を出力する。出力回路18は、その制御信号S3が入力されると、EXT端子36を電圧Vgndにして、スイッチング素子TR1をオフさせる。ここで、短絡保護回路19は、スイッチング素子TR1のオン状態が所定の時間以上継続した場合にスイッチング素子TR100をオフ状態で固定するために用いられる。スイッチング素子TR1のオン状態が続くと、FB端子35に入力される電圧Vfbが小さくなり、誤差増幅回路16の出力電圧は大きくなるので、誤差増幅回路16の出力電圧を検出することにより、スイッチング素子TR1がオン状態であるか否かを検出することができる。
The output voltage of the
次に、接地端子オープン検出回路20、トランジスタTR2、及び内部制御回路21について詳細に説明する。接地端子オープン検出回路20は、FB端子35に入力される電圧Vfbと電圧Vgndとを比較することにより、接地端子32がオープンであるか否かを検出する。接地端子32がオープンであることを検出すると、内部制御回路21に制御信号S4を出力する。内部制御回路21は、制御信号S4が入力されると、トランジスタTR2のゲート及び出力回路18に制御信号S5をそれぞれ出力する。トランジスタTR2は、制御信号S5の電圧がゲートに印加されることによりオンする。また、出力回路18は、制御信号S5が入力されると、EXT端子36を電圧Vgndにして、スイッチング素子TR1をオフさせる。
Next, the ground terminal
以下に、接地端子オープン検出回路20の動作について詳細に説明する。接地端子32がオープンになると、電源端子31から接地端子32に電流が流れ、接地端子32の電圧Vgndが上昇する。接地端子32の電圧Vgndが上昇するとスイッチング素子TR1の正常なスイッチング制御が不可能となり、出力電圧Voutを維持できなくなるので、出力電圧Voutは低下する。従って、もしフィードバック電圧Vfbが1Vになるように各抵抗R1、R2の抵抗値が設定されているなら、FB端子24の電圧Vfbは1Vよりも低下する。接地端子オープン検出回路20は、上昇した接地端子32の電圧VgndとFB端子24の電圧Vfbとを比較して、接地端子32の電圧Vgndが電圧Vfb以上になると、接地端子32がオープンになったことを検出して制御信号S4を出力する。
Hereinafter, the operation of the ground terminal
内部制御回路21は、接地端子オープン検出回路20から制御信号S4が入力されると、出力回路18に制御信号S5を出力するとともに、接地端子32とDTC端子34との間に接続されているトランジスタTR2にも制御信号S5を出力してそのトランジスタTR2をオンさせる。これにより、電源端子31から接地端子32に流れていた電流は、トランジスタTR2を介してDTC端子34に流れ、そのDTC端子34から、抵抗R4を介して、制御用IC10の外部に流れる。よって、制御用IC10の接地端子32の電圧Vgndの上昇は抑えられる。出力回路18は、制御信号S5が入力されると、スイッチング素子TR1のゲートに接地端子の電圧Vgndを出力して、スイッチング素子TR1のスイッチングを停止させる。
When the control signal S4 is input from the ground terminal
ここで、接地端子32がオープンになったときの電圧Vgndの変化は、抵抗R4の抵抗値によって異なる。図2は、抵抗R4の抵抗値が大きい場合に、接地端子32がオープンになった場合の接地端子32の電圧Vgndの変化を示すグラフであり、図3は、抵抗R4の抵抗値が十分小さい場合に、接地端子32がオープンになった場合の接地端子32の電圧Vgndの変化を示すグラフである。抵抗R4の抵抗値が大きい場合、図2に示されるように、接地端子32の電圧Vgndは、最終的に、接地端子32に流れる電流と抵抗R4の抵抗値により定まる電圧、すなわちその電流の電流値と抵抗R4の抵抗値との積で表される電圧で安定する。一方、抵抗R4の抵抗値が十分小さい場合、図3に示されるように、接地端子32の電圧VgndはFB端子35の電圧Vfbより低い電圧まで低下する。接地端子オープン検出回路20は、接地端子32の電圧がFB端子35の電圧Vfbよりも低くなると、制御信号S4の出力を停止し、接地端子オープン検出状態を解除する。接地端子オープン検出回路20が接地端子オープン検出状態を解除すると、接地端子32とDTC端子34との間に接続されたトランジスタTR2がオフするので、接地端子32の電圧Vgndは、電源端子31からの電流により再び上昇する。そして、接地端子32の電圧VgndがFB端子35の電圧Vfb以上になると、接地端子オープン検出回路20は再び接地端子32がオープンであることを検知して、制御信号S4を出力するので、接地端子オープン検出状態となり接地端子32の電圧は再び低下する。抵抗R4の抵抗値が十分小さい場合、この動作が繰り返される。よって、抵抗R4の抵抗値が十分小さい場合には、接地端子32の電圧Vgndは、常にFB端子24の電圧付近に抑えられる。
Here, the change in the voltage Vgnd when the
上述のように、抵抗R4の抵抗値が十分小さい場合には、接地端子32の電圧Vgndが常にFB端子24の電圧付近に抑えられるため、抵抗R4の抵抗値が大きい場合よりも電圧Vgndの上昇を抑制するという点で効果が大きいといえる。しかし、回路設計上の制限等により抵抗R4の抵抗値を十分小さくすることができない場合には、接地端子32に流れる電流の電流値と抵抗R4の抵抗値との積で表される電圧Vgndと電圧Vfbとの差が許容範囲内となるように、ある程度大きい抵抗値を定めることができる。
As described above, when the resistance value of the resistor R4 is sufficiently small, the voltage Vgnd of the
本実施の形態1によるスイッチングレギュレータは、接地端子32がオープンになった場合、その状態を検出して、接地端子32とDTC端子34との間のトランジスタTR2をオンさせる。よって、電源端子31から接地端子32へ流れようとする電流が、トランジスタTR2を介して制御用IC10の外部へ流れ、制御用IC10の接地端子32の電圧Vgndの上昇を抑えることができる。また、この接地端子32の電圧Vgndがスイッチング素子TR1のゲートに印加されるので、スイッチング素子TR1がオフ状態となり、スイッチング素子TR1に過電流が流れることを防止することができる。
When the
また、本実施の形態1によるスイッチングレギュレータにおいて、接地端子オープン検出回路20は、接地端子32の電圧Vgndを基準として動作せず、接地端子32の電圧VgndとFB端子24の電圧Vfbとを比較して接地端子32がオープンであるか否かを検出するので、接地端子32の電圧Vgndが上昇しても正常に検出動作を行うことができる。また、接地端子オープン検出回路20から制御信号S4が出力されれば、内部制御回路21、トランジスタTR2、及び出力回路18が上述の動作を行うので、接地端子32がオープンになっても、接地端子オープン検出回路20、内部制御回路21、トランジスタTR2、及び出力回路18は安定して動作し、接地端子32の電圧の上昇を抑えることができる。
In the switching regulator according to the first embodiment, the ground terminal
また、接地端子32がオープンとなった場合は、接地端子32の電圧Vgndが上昇して制御IC10が正常な動作を行えず出力電圧を保持できないため、FB端子24の電圧Vfbは、正常動作時よりも低下する。本実施の形態1によるスイッチングレギュレータでは、接地端子オープン検出回路20が、その低下したFB端子24の電圧Vfbと接地端子32の電圧Vgndとを比較して接地端子32の電圧の上昇を検出するため、接地端子32の上昇が小さい時点で接地端子32がオープンであることを検出し、スイッチング素子TR1の過電流を防止することができる。
Further, when the
なお、本実施の形態1によるスイッチングレギュレータでは、接地端子32の電圧Vgndをスイッチング素子TR1のゲートに印加することにより、スイッチング素子TR1に過電流が流れることを防止するが、接地端子32の電圧Vgndの上昇が抑えられると、制御用IC110の内部の回路が正常に動作し、出力回路18から出力される駆動信号Sgがアクティブ状態で長時間固定されることがなくなるので、必ずしも電圧Vgndをスイッチング素子TR1のゲートに印加させなくともスイッチング素子TR1に過電流が流れることを防止することができる。
In the switching regulator according to the first embodiment, the voltage Vgnd of the
また、本実施の形態1によるスイッチングレギュレータにおいて、接地端子オープン検出回路20は、接地端子32の電圧VgndとFB端子24の電圧Vfbとを比較するが、接地端子32の電圧Vgndと電圧Vfbに所定の電圧を加えた電圧Vfb1とを比較してもよい。この場合、接地端子オープン検出回路20は、接地端子32の電圧Vgndがその電圧Vfb1以上になると、接地端子32がオープンになったことを検出して制御信号S4を出力する。
In the switching regulator according to the first embodiment, the ground terminal
また、本実施の形態1によるスイッチングレギュレータにおいて、制御用IC10は、外部のスイッチング素子TR1のスイッチングを制御するが、内部に備えたスイッチング素子TR1のスイッチングを制御する場合であっても、接地端子32の電圧Vgndの上昇を抑制することができ、スイッチング素子TR1に過電流が流れることを防止することができる。
Further, in the switching regulator according to the first embodiment, the
1 スイッチングレギュレータ
10 制御用IC
11 UVLO回路
12 基準電圧発生回路
13 デューティ制限回路
14 発振回路
15 PWM比較回路
16 誤差増幅回路
17 基準電圧発生回路
18 出力回路
19 短絡保護回路
20 接地端子オープン検出回路
21 内部制御回路
31 電源端子
32 接地端子
33 基準電圧出力端子
34 DTC端子
35 FB端子
36 EXT端子
TR1 スイッチング素子(トランジスタ)
TR2 トランジスタ
L1 インダクタ
D1 ダイオード
C1 平滑用コンデンサ
R1〜R4 抵抗
1 Switching
DESCRIPTION OF
TR2 Transistor L1 Inductor D1 Diode C1 Smoothing capacitor R1-R4 Resistance
Claims (7)
所定の正側電源電圧と負側電源電圧が供給されて動作し、前記出力電圧が所定値で一定になるように前記スイッチング素子のスイッチングを制御する制御回路部と、
前記制御回路部が負側電源電圧に接続されているか否かを検出する検出回路部と、
前記検出回路部によって前記制御回路部と負側電源電圧との間の接続が遮断されていることが検出されると、他の経路を使用して前記制御回路部を負側電源電圧に接続する接続切換回路部と
を備えることを特徴とするスイッチングレギュレータ。 In a switching regulator that converts the input voltage into a predetermined voltage and outputs it as an output voltage by controlling the switching of the switching element.
A control circuit unit that operates by being supplied with a predetermined positive power supply voltage and a negative power supply voltage, and controls switching of the switching element so that the output voltage is constant at a predetermined value;
A detection circuit unit for detecting whether the control circuit unit is connected to a negative power supply voltage;
When the detection circuit unit detects that the connection between the control circuit unit and the negative power supply voltage is interrupted, the control circuit unit is connected to the negative power supply voltage using another path. A switching regulator comprising: a connection switching circuit unit.
前記出力電圧に比例する比例電圧を生成して出力する比例電圧生成部と、
前記負側電源電圧が入力される負側電源入力端と
を備え、
前記検出回路部は、前記比例電圧と前記負側電源入力端の電圧とを比較して、前記負側電源入力端の電圧が前記比例電圧以上である場合に、前記制御回路部と負側電源電圧との間の接続が遮断されていることを検出することを特徴とする請求項1又は2に記載のスイッチングレギュレータ。 The control circuit unit is
A proportional voltage generator that generates and outputs a proportional voltage proportional to the output voltage;
A negative power supply input terminal to which the negative power supply voltage is input,
The detection circuit unit compares the proportional voltage with the voltage at the negative power source input terminal, and when the voltage at the negative power source input terminal is equal to or higher than the proportional voltage, the control circuit unit and the negative power source The switching regulator according to claim 1, wherein the switching regulator detects that the connection with the voltage is cut off.
前記負側電源電圧に前記抵抗を介して接続される抵抗接続端と、
前記負側電源入力端と前記抵抗接続端との間に接続されたトランジスタと、
前記検出回路部によって前記制御回路部と負側電源電圧との間の接続が遮断されていることが検出されると、前記トランジスタをオンさせるトランジスタ制御回路部と
を備えることを特徴とする請求項3又は4に記載のスイッチングレギュレータ。 The connection switching circuit unit is
A resistance connection terminal connected to the negative power supply voltage via the resistor;
A transistor connected between the negative power supply input terminal and the resistance connection terminal;
And a transistor control circuit unit that turns on the transistor when the detection circuit unit detects that the connection between the control circuit unit and the negative power supply voltage is cut off. 5. The switching regulator according to 3 or 4.
7. The switching regulator according to claim 3, wherein the control circuit unit, the detection circuit unit, and the connection switching circuit unit excluding the proportional voltage generation unit are integrated in one IC.
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