JP2009268289A - Switch drive device - Google Patents

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Takuya Hattori
拓也 服部
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a switch drive device that properly performs overcurrent protection operation and its self-return operation. <P>SOLUTION: In the switch drive device 100, an overcurrent protection circuit starts to count a prescribed protection operation period Toff when an overcurrent is detected, intermittently stops the drive of a switching element 11 until the protection operation period Toff is elapsed after the overcurrent is detected, and after that, restarts the drive of the switching element 11. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、過電流保護回路を備えたスイッチ駆動装置に関するものである。   The present invention relates to a switch driving device including an overcurrent protection circuit.

従来より、スイッチングレギュレータの多くは、異常保護手段の一つとして、過電流保護回路を備えて成る。図12は、過電流保護回路を備えたスイッチングレギュレータの一従来例を示す回路ブロック図である。なお、従来の過電流保護回路は、スイッチングレギュレータが動作している間、スイッチング素子Q1(パワートランジスタ)に流れる電流iを常にモニタし、これが過電流状態となったことを検知したときに、スイッチング素子Q1を強制的にオフさせる構成とされていた。   Conventionally, many switching regulators are provided with an overcurrent protection circuit as one of abnormality protection means. FIG. 12 is a circuit block diagram showing a conventional example of a switching regulator provided with an overcurrent protection circuit. Note that the conventional overcurrent protection circuit constantly monitors the current i flowing through the switching element Q1 (power transistor) while the switching regulator is operating, and performs switching when it detects that the overcurrent state has occurred. The element Q1 is forcibly turned off.

上記に関連する従来技術の一例としては、特許文献1を挙げることができる。
特開2002−153047号公報
Patent document 1 can be mentioned as an example of the prior art relevant to the above.
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-153047

確かに、上記従来のスイッチングレギュレータであれば、出力短絡等に起因する過電流が生じた場合であっても、過電流保護回路を用いてスイッチング素子を強制的にオフさせることにより、スイッチングレギュレータの出力動作をシャットダウンさせて、装置の安全性を高めることが可能となる。   Certainly, in the case of the above conventional switching regulator, even if an overcurrent caused by an output short circuit or the like occurs, the switching element is forcibly turned off by using an overcurrent protection circuit. It is possible to increase the safety of the device by shutting down the output operation.

しかしながら、上記従来のスイッチングレギュレータは、スイッチング素子Q1のオン/オフ制御に用いられるパルス信号PWMの一周期毎に過電流保護回路を自己復帰させる構成とされていた。   However, the conventional switching regulator is configured to self-recover the overcurrent protection circuit for each cycle of the pulse signal PWM used for on / off control of the switching element Q1.

例えば、図12に示すように、クロック信号CLKの立上がりエッジでパルス信号PWMをハイレベルにセットし、出力帰還回路(不図示)で生成される比較信号CMPと過電流保護回路で生成される過電流保護信号OCPとの論理和演算信号の立上がりエッジでパルス信号PWMをローレベルにリセットするスイッチングレギュレータでは、クロック信号CLKの立上がりエッジで過電流保護信号OCPがローレベルにリセットされていた。   For example, as shown in FIG. 12, the pulse signal PWM is set to a high level at the rising edge of the clock signal CLK, and the comparison signal CMP generated by the output feedback circuit (not shown) and the overcurrent protection circuit are generated. In the switching regulator that resets the pulse signal PWM to the low level at the rising edge of the OR operation signal with the current protection signal OCP, the overcurrent protection signal OCP is reset to the low level at the rising edge of the clock signal CLK.

そのため、上記従来のスイッチングレギュレータにおいて、連続的に過電流が流れ続ける異常状態(出力ショートなど)に陥った場合には、図13に示すように、パルス信号PWMの一周期毎に過電流保護回路が自己復帰されて過大な電流iが断続的に流れるため、ICや外付け部品(コイル、ショットキーダイオード)の発熱が大きくなるという課題があった。なお、このような課題は、スイッチングレギュレータに限らず、過電流保護回路を備えたスイッチ駆動装置全般に共通するものであった。   For this reason, in the conventional switching regulator, when an abnormal state (such as output short-circuit) continues to flow continuously, an overcurrent protection circuit is provided for each cycle of the pulse signal PWM as shown in FIG. Has been self-recovered and excessive current i intermittently flows, so that there is a problem that heat generation of the IC and external parts (coil, Schottky diode) increases. Such a problem is not limited to a switching regulator, but is common to all switch drive devices including an overcurrent protection circuit.

本発明は、上記の問題点に鑑み、過電流保護動作とその自己復帰動作を適切に実施することが可能なスイッチ駆動装置を提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a switch drive device that can appropriately perform an overcurrent protection operation and a self-recovery operation thereof.

上記目的を達すべく、本発明に係るスイッチ駆動装置は、スイッチング素子に流れる電流をモニタして過電流保護を行う過電流保護回路を備えたスイッチ駆動装置であって、前記過電流保護回路は、過電流が検出されたときに所定の保護動作期間を計時し始め、前記過電流が検出されてから前記保護動作期間が経過するまで、前記スイッチング素子の駆動を継続的に停止させた後、前記スイッチング素子の駆動を再開させる構成(第1の構成)とされている。   In order to achieve the above object, a switch driving device according to the present invention is a switch driving device including an overcurrent protection circuit that performs overcurrent protection by monitoring a current flowing through a switching element, and the overcurrent protection circuit includes: Start counting a predetermined protection operation period when an overcurrent is detected, and after continuously stopping driving of the switching element until the protection operation period elapses after the overcurrent is detected, The driving device is configured to restart driving of the switching element (first configuration).

なお、上記第1の構成から成るスイッチ駆動装置において、前記過電流保護回路は、過電流が検出されたときに前記保護動作期間を計時し始めるタイマ回路と;前記過電流が検出されたときに過電流保護信号をセットし、前記保護動作期間が経過したときに前記過電流保護信号をリセットするラッチ回路と;を有して成り、前記過電流保護信号を用いて前記スイッチング素子の駆動を停止/再開させる構成(第2の構成)にするとよい。   In the switch drive device having the first configuration, the overcurrent protection circuit includes a timer circuit that starts to measure the protection operation period when an overcurrent is detected; and when the overcurrent is detected. A latch circuit that sets an overcurrent protection signal and resets the overcurrent protection signal when the protection operation period has elapsed, and stops driving the switching element using the overcurrent protection signal. / It is good to make it the structure (2nd structure) to be restarted.

また、上記第2の構成から成るスイッチ駆動装置において、前記過電流保護回路は、前記タイマ回路、並びに、前記ラッチ回路を形成する回路要素として、キャパシタと、前記キャパシタの充電電流を生成する定電流源と、過電流が検出されたときに前記キャパシタを放電する放電部と、前記キャパシタの充電電圧が所定の閾値電圧よりも高いか低いかに応じて前記過電流保護信号の出力論理を変遷する比較部と、を有して成る構成(第3の構成)にするとよい。   In the switch drive device having the second configuration, the overcurrent protection circuit includes a capacitor as a circuit element forming the timer circuit and the latch circuit, and a constant current that generates a charging current for the capacitor. A source, a discharging unit for discharging the capacitor when an overcurrent is detected, and a comparison for changing the output logic of the overcurrent protection signal according to whether the charging voltage of the capacitor is higher or lower than a predetermined threshold voltage And a configuration (third configuration).

また、上記第3の構成から成るスイッチ駆動装置にて、前記比較部は、インバータ、バッファ、及び、コンパレータのいずれか一である構成(第4の構成)にするとよい。   In the switch drive device having the third configuration, the comparison unit may have a configuration (fourth configuration) that is one of an inverter, a buffer, and a comparator.

本発明に係るスイッチ駆動装置であれば、過電流保護動作とその自己復帰動作を適切に実施することが可能となる。   With the switch drive device according to the present invention, the overcurrent protection operation and the self-recovery operation can be appropriately performed.

図1は、本発明に係るスイッチングレギュレータの一実施形態を示す回路ブロック図である。本図に示すように、本実施形態のスイッチングレギュレータは、スイッチングレギュレータIC100と、これに外部接続されるダイオード(ショットキーダイオード)D1、インダクタL1、抵抗R1〜R4、並びに、キャパシタC1及びC2を有して成る。   FIG. 1 is a circuit block diagram showing an embodiment of a switching regulator according to the present invention. As shown in the figure, the switching regulator of this embodiment includes a switching regulator IC 100, a diode (Schottky diode) D1, an inductor L1, resistors R1 to R4, and capacitors C1 and C2 that are externally connected thereto. It consists of

スイッチングレギュレータIC100は、内部電圧生成部1と、参照電圧生成部2と、ソフトスタート電圧生成部3と、誤差増幅器4と、PWM[Pulse Width Modulation]コンパレータ5と、スロープ電圧生成部6と、発振器7と、論理和演算器8と、リセット優先型のRSフリップフロップ9と、プリドライバ10と、Pチャネル型MOS[Metal Oxide Semiconductor]電界効果トランジスタ11と、センス抵抗12(抵抗値R)と、コンパレータ13と、直流電圧源14(起電圧Vth1)と、遅延回路15と、ラッチ回路16と、タイマ回路17と、定電流源18と、Nチャネル型MOS電界効果トランジスタ19及び20と、ダイオード列21と、Pチャネル型MOS電界効果トランジスタ22と、抵抗23と、低電圧ドライバ24と、コンパレータ25と、直流電圧源26(起電圧Vth2)と、を集積化して成り、スイッチング素子(トランジスタ11)のオン/オフ制御を行うスイッチ駆動装置である。なお、本実施形態では、スイッチングレギュレータIC100にトランジスタ11を内蔵した構成を例示して説明を行うが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、トランジスタ11を外付けする構成としても構わない。   The switching regulator IC 100 includes an internal voltage generation unit 1, a reference voltage generation unit 2, a soft start voltage generation unit 3, an error amplifier 4, a PWM [Pulse Width Modulation] comparator 5, a slope voltage generation unit 6, and an oscillator. 7, OR operator 8, reset priority RS flip-flop 9, pre-driver 10, P-channel MOS [Metal Oxide Semiconductor] field effect transistor 11, sense resistor 12 (resistance value R), Comparator 13, DC voltage source 14 (electromotive voltage Vth1), delay circuit 15, latch circuit 16, timer circuit 17, constant current source 18, N-channel MOS field effect transistors 19 and 20, and diode array 21, a P-channel MOS field effect transistor 22, a resistor 23, a low voltage driver 24, a comparator A motor 25, a DC voltage source 26 (electromotive voltage Vth2), the made by integrating a switch driving unit that performs on / off control of the switching element (transistor 11). In the present embodiment, the configuration in which the transistor 11 is incorporated in the switching regulator IC 100 will be described as an example. However, the configuration of the present invention is not limited to this, and the transistor 11 may be externally attached. Absent.

内部電圧生成部1は、入力電圧Vinから所定の内部電圧Vregを生成し、これをスイッチングレギュレータIC100の各部(参照電圧生成部2など)へ供給する手段である。なお、内部電圧生成部1の回路構成や動作については、後ほど詳述する。   The internal voltage generation unit 1 is a unit that generates a predetermined internal voltage Vreg from the input voltage Vin and supplies it to each unit (such as the reference voltage generation unit 2) of the switching regulator IC 100. The circuit configuration and operation of the internal voltage generator 1 will be described in detail later.

参照電圧生成部2は、内部電圧Vregから所定の参照電圧Vrefを生成し、これを誤差増幅器4の第1非反転入力端(+)に出力する手段である。   The reference voltage generator 2 is means for generating a predetermined reference voltage Vref from the internal voltage Vreg and outputting it to the first non-inverting input terminal (+) of the error amplifier 4.

ソフトスタート電圧生成部3は、スイッチングレギュレータIC100の起動時から緩やかに上昇するソフトスタート電圧Vssを生成し、これを誤差増幅器4の第2非反転入力端(+)に出力する手段である。   The soft start voltage generation unit 3 is a means for generating a soft start voltage Vss that gradually increases from the time of activation of the switching regulator IC 100 and outputting it to the second non-inverting input terminal (+) of the error amplifier 4.

誤差増幅器4は、第1非反転入力端(+)に印加される参照電圧Vref、及び、第2非反転入力端(+)に印加されるソフトスタート電圧Vssのいずれか低い方と、反転入力端(−)に印加される帰還電圧Vfb(抵抗R1と抵抗R2との接続ノードから引き出される出力電圧Voutの分圧電圧)との差分を増幅して誤差電圧ERRを生成し、これをPWMコンパレータ5の反転入力端(−)に出力する手段である。すなわち、スイッチングレギュレータIC100が起動してから、ソフトスタート電圧Vssが参照電圧Vrefに達するまでは、ソフトスタート電圧Vssと帰還電圧Vfbとの差分が増幅されることになり、ソフトスタート電圧Vssが参照電圧Vrefに達して以後は、参照電圧Vrefと帰還電圧Vfbとの差分が増幅されることになる。なお、誤差増幅器4の出力端には、位相補償用の抵抗R3とキャパシタC2が外部接続されている。   The error amplifier 4 has a reference voltage Vref applied to the first non-inverting input terminal (+) and a soft start voltage Vss applied to the second non-inverting input terminal (+), whichever is lower, and the inverting input. An error voltage ERR is generated by amplifying the difference between the feedback voltage Vfb (the divided voltage of the output voltage Vout drawn from the connection node between the resistor R1 and the resistor R2) applied to the end (−), and this is generated as a PWM comparator. 5 is a means for outputting to the inverting input terminal (−). That is, after the switching regulator IC 100 is activated, the difference between the soft start voltage Vss and the feedback voltage Vfb is amplified until the soft start voltage Vss reaches the reference voltage Vref. After reaching Vref, the difference between the reference voltage Vref and the feedback voltage Vfb is amplified. A phase compensation resistor R3 and a capacitor C2 are externally connected to the output terminal of the error amplifier 4.

PWMコンパレータ5は、非反転入力端(+)に印加されるスロープ電圧SLと、反転入力端(−)に印加される誤差電圧ERRを比較して比較信号CMPを生成し、これを論理和演算器8の第1入力端に出力する手段である。図2は、トランジスタ11のオン/オフ制御に用いられるパルス信号PWMの生成動作を説明するためのタイミングチャートである。なお、図2では、上から順に、誤差電圧ERR、スロープ電圧SL、比較信号CMP(RSフリップフロップ9のリセット信号R)、クロック信号CLK(RSフリップフロップ9のセット信号S)、及び、パルス信号PWM(RSフリップフロップ9の出力信号Q)が描写されている。図2に示す通り、スロープ電圧SLが誤差電圧ERRよりも高いときには、比較信号CMPがハイレベルとされ、スロープ電圧SLが誤差電圧ERRよりも低いときには、比較信号CMPがローレベルとされる。   The PWM comparator 5 compares the slope voltage SL applied to the non-inverting input terminal (+) and the error voltage ERR applied to the inverting input terminal (−) to generate a comparison signal CMP, and performs an OR operation on the comparison signal CMP. Means for outputting to the first input terminal of the device 8. FIG. 2 is a timing chart for explaining the generation operation of the pulse signal PWM used for on / off control of the transistor 11. In FIG. 2, in order from the top, the error voltage ERR, the slope voltage SL, the comparison signal CMP (the reset signal R of the RS flip-flop 9), the clock signal CLK (the set signal S of the RS flip-flop 9), and the pulse signal The PWM (the output signal Q of the RS flip-flop 9) is depicted. As shown in FIG. 2, when the slope voltage SL is higher than the error voltage ERR, the comparison signal CMP is at a high level, and when the slope voltage SL is lower than the error voltage ERR, the comparison signal CMP is at a low level.

スロープ電圧生成部6は、クロック信号CLKに基づいて、図2に示すスロープ電圧SLを生成し、これをPWMコンパレータ5の非反転入力端(+)に出力する手段である。なお、図2では、三角波状のスロープ電圧SLを生成する構成を例に挙げたが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、鋸波状のスロープ電圧SLを生成する構成としても構わない。   The slope voltage generator 6 is means for generating the slope voltage SL shown in FIG. 2 based on the clock signal CLK and outputting it to the non-inverting input terminal (+) of the PWM comparator 5. In FIG. 2, the configuration for generating the triangular wave-shaped slope voltage SL is taken as an example. However, the configuration of the present invention is not limited to this, and a configuration for generating the sawtooth-shaped slope voltage SL may be used. Absent.

発振器7は、矩形波状のクロック信号CLKを生成し、これをスロープ電圧生成部6とRSフリップフロップ9のセット端(S)に各々出力する手段である。なお、クロック信号CLKの発振周波数は、抵抗R4の抵抗値に応じて任意に調整することができる。   The oscillator 7 is means for generating a rectangular wave clock signal CLK and outputting it to the slope voltage generator 6 and the set end (S) of the RS flip-flop 9. The oscillation frequency of the clock signal CLK can be arbitrarily adjusted according to the resistance value of the resistor R4.

論理和演算器8は、第1入力端に印加される比較信号CMPと、第2入力端に印加される過電流保護信号S3との論理和演算信号ORを生成し、これをRSフリップフロップ9のリセット端(R)に出力する手段である。具体的に述べると、過電流保護信号S3がローレベルであるときには、比較信号CMPが論理和演算器8をスルーされる形となり、RSフリップフロップ9のリセット端(R)には、比較信号CMPと同じ論理レベルの論理和演算信号ORが入力される。一方、過電流保護信号S3がハイレベルであるときには、比較信号CMPが論理和演算器8によってマスクされる形となり、RSフリップフロップ9のリセット端(R)には、比較信号CMPに依ることなく、常にハイレベルの論理和演算信号ORが入力されることになる。   The logical sum operator 8 generates a logical sum operation signal OR of the comparison signal CMP applied to the first input terminal and the overcurrent protection signal S3 applied to the second input terminal, and outputs the logical sum operation signal OR to the RS flip-flop 9. Output to the reset terminal (R). More specifically, when the overcurrent protection signal S3 is at a low level, the comparison signal CMP is passed through the logical sum calculator 8, and the comparison signal CMP is supplied to the reset terminal (R) of the RS flip-flop 9. The OR operation signal OR having the same logic level is input. On the other hand, when the overcurrent protection signal S3 is at a high level, the comparison signal CMP is masked by the logical sum calculator 8, and the reset terminal (R) of the RS flip-flop 9 is not dependent on the comparison signal CMP. Therefore, the high-level OR operation signal OR is always input.

RSフリップフロップ9は、図2に示すように、セット端(S)に入力されるクロック信号CLKの立上がりエッジをトリガとして、出力端(Q)から出力するパルス信号PWMをハイレベルにセットし、リセット端(R)に入力される論理和演算信号OR(過電流未検出時には比較信号CMPに相当)の立上がりエッジをトリガとして、出力端(Q)から出力するパルス信号PWMをローレベルにリセットする手段である。なお、軽負荷時や無負荷時において、出力電圧Voutが目標電圧値の近傍に維持されている場合には、図2に示すように、誤差電圧ERRがスロープ電圧SLの下限値を常に下回る状態となり、パルス信号PWMは、連続発振状態から間欠発振状態に自動的にシフトされる。   As shown in FIG. 2, the RS flip-flop 9 sets the pulse signal PWM output from the output terminal (Q) to a high level using the rising edge of the clock signal CLK input to the set terminal (S) as a trigger, The pulse signal PWM output from the output terminal (Q) is reset to a low level with the rising edge of the OR operation signal OR (corresponding to the comparison signal CMP when no overcurrent is detected) input to the reset terminal (R) as a trigger. Means. When the output voltage Vout is maintained in the vicinity of the target voltage value during light load or no load, the error voltage ERR is always below the lower limit value of the slope voltage SL as shown in FIG. Thus, the pulse signal PWM is automatically shifted from the continuous oscillation state to the intermittent oscillation state.

プリドライバ10は、パルス信号PWMの駆動能力を高めてゲート信号SGを生成し、これをトランジスタ11のゲートに供給する手段であり、本実施形態では、プリドライバ10として、上側駆動電圧VH(=入力電圧Vin)と下側駆動電圧VLとの間で、ゲート信号SGをパルス駆動するインバータが用いられている。すなわち、パルス信号PWMとゲート信号SGとは、互いに論理反転された信号となっている。   The pre-driver 10 is means for increasing the driving capability of the pulse signal PWM to generate the gate signal SG and supplying the gate signal SG to the gate of the transistor 11. In this embodiment, the pre-driver 10 functions as the upper drive voltage VH (= An inverter that drives the gate signal SG in a pulse manner is used between the input voltage Vin) and the lower drive voltage VL. That is, the pulse signal PWM and the gate signal SG are signals that are logically inverted from each other.

トランジスタ11は、ゲート信号SG(延いてはパルス信号PWM)に応じてオン/オフ制御されるスイッチング素子(パワートランジスタ)である。トランジスタ11のソースは、センス抵抗12を介して入力電圧Vinの印加端に接続されている。トランジスタ11のドレインは、ダイオードD1のカソードとインダクタL1の一端にそれぞれ接続されている。ダイオードD1のアノードは、接地端に接続されている。インダクタL1の他端は、出力電圧Voutの引出端として負荷(図示せず)に接続される一方、キャパシタC1を介する経路、及び、抵抗R1、R2を介する経路で、接地端にも接続されている。   The transistor 11 is a switching element (power transistor) that is on / off controlled according to a gate signal SG (and thus a pulse signal PWM). The source of the transistor 11 is connected to the application terminal of the input voltage Vin via the sense resistor 12. The drain of the transistor 11 is connected to the cathode of the diode D1 and one end of the inductor L1. The anode of the diode D1 is connected to the ground terminal. The other end of the inductor L1 is connected to a load (not shown) as an output terminal of the output voltage Vout, and is also connected to the ground terminal through a path through the capacitor C1 and through the resistors R1 and R2. Yes.

なお、トランジスタ11のソースから引き出される矩形波状のスイッチ電圧Vswは、ダイオードD1、インダクタL1、及び、キャパシタC1によって整流・平滑され、出力電圧Voutとして負荷(不図示)に供給される。また、出力電圧Voutは、抵抗R1と抵抗R2から成る抵抗分割回路によって分圧され、先述の帰還電圧Vfbとして誤差増幅器4に出力される。このようなフィードバック制御により、本実施形態のスイッチングレギュレータでは、入力電圧Vinを降圧して所望の出力電圧Voutが生成される。   Note that the rectangular-wave-like switch voltage Vsw drawn from the source of the transistor 11 is rectified and smoothed by the diode D1, the inductor L1, and the capacitor C1, and is supplied as an output voltage Vout to a load (not shown). Further, the output voltage Vout is divided by a resistance dividing circuit including a resistor R1 and a resistor R2, and is output to the error amplifier 4 as the feedback voltage Vfb described above. By such feedback control, in the switching regulator of this embodiment, the input voltage Vin is stepped down to generate a desired output voltage Vout.

センス抵抗12は、トランジスタ11に流れる電流iを電圧信号として検出する手段であり、入力電圧Vinの印加端とトランジスタ11のソースとの間に接続されている。   The sense resistor 12 is means for detecting the current i flowing through the transistor 11 as a voltage signal, and is connected between the application terminal of the input voltage Vin and the source of the transistor 11.

コンパレータ13の非反転入力端(+)は直流電圧源14の負極端に接続されている。直流電圧源14の正極端は、入力電圧Vinの印加端(センス抵抗12の高電位端)に接続されている。コンパレータ13の反転入力端(−)は、トランジスタ11のソース(センス抵抗12の低電位端)に接続されている。すなわち、コンパレータ13は、非反転入力端(+)に印加される閾値電圧(=Vin−Vth1)と、反転入力端(−)に印加されるセンス抵抗12の一端電圧(=Vin−i×R)を比較して過電流検出信号S1を生成し、これをラッチ回路16に出力する過電流検出手段(過電流保護回路の一回路要素)として機能する。なお、センス抵抗12での電圧降下分(i×R)が直流電圧源14の起電圧Vth1よりも小さい間は、過電流検出信号S1がローレベルに維持されるが、センス抵抗12での電圧降下分(i×R)が直流電圧源14の起電圧Vth1よりも大きくなると、過電流検出信号S1がハイレベルに遷移される。   The non-inverting input terminal (+) of the comparator 13 is connected to the negative terminal of the DC voltage source 14. The positive terminal of the DC voltage source 14 is connected to the input terminal of the input voltage Vin (the high potential terminal of the sense resistor 12). The inverting input terminal (−) of the comparator 13 is connected to the source of the transistor 11 (the low potential terminal of the sense resistor 12). That is, the comparator 13 has a threshold voltage (= Vin−Vth1) applied to the non-inverting input terminal (+) and one end voltage (= Vin−i × R) of the sense resistor 12 applied to the inverting input terminal (−). ) To generate an overcurrent detection signal S1 and output it to the latch circuit 16 as an overcurrent detection means (a circuit element of an overcurrent protection circuit). Note that while the voltage drop (i × R) at the sense resistor 12 is smaller than the electromotive voltage Vth1 of the DC voltage source 14, the overcurrent detection signal S1 is maintained at a low level. When the drop (i × R) becomes larger than the electromotive voltage Vth1 of the DC voltage source 14, the overcurrent detection signal S1 is transited to a high level.

直流電圧源14は、過電流検出用の閾値電圧(=Vin−Vth1)を設定する手段であり、入力電圧Vinの印加端とコンパレータ13の非反転入力端(+)との間に接続されている。   The DC voltage source 14 is a means for setting an overcurrent detection threshold voltage (= Vin−Vth1), and is connected between the input terminal of the input voltage Vin and the non-inverting input terminal (+) of the comparator 13. Yes.

遅延回路15は、パルス信号PWMがローレベルとされるタイミングに遅延を与えて、コンパレータ13のイネーブル信号ENを生成する手段である。なお、遅延回路15の動作については後述する。   The delay circuit 15 is a means for generating an enable signal EN for the comparator 13 by delaying the timing at which the pulse signal PWM is set to the low level. The operation of the delay circuit 15 will be described later.

ラッチ回路16は、コンパレータ13から入力される過電流検出信号S1の立上がりエッジをトリガとして、過電流保護信号S3をハイレベルにセットし、タイマ回路17から入力されるタイマ信号S2の立上がりエッジをトリガとして、過電流保護信号S3をローレベルにリセットする手段である。なお、ラッチ回路16の動作については後述する。   The latch circuit 16 uses the rising edge of the overcurrent detection signal S1 input from the comparator 13 as a trigger, sets the overcurrent protection signal S3 to high level, and triggers the rising edge of the timer signal S2 input from the timer circuit 17 The overcurrent protection signal S3 is reset to a low level. The operation of the latch circuit 16 will be described later.

タイマ回路17は、コンパレータ13から入力される過電流検出信号S1の立上がりエッジをトリガとして、保護動作期間Toffのカウントを開始し、そのカウント動作が終了した時点で、タイマ信号S2をローレベルからハイレベルにセットする手段である。なお、タイマ回路17の動作については後述する。   The timer circuit 17 starts counting the protection operation period Toff using the rising edge of the overcurrent detection signal S1 input from the comparator 13 as a trigger, and when the count operation ends, the timer circuit S2 is changed from low level to high level. A means to set a level. The operation of the timer circuit 17 will be described later.

定電流源18、Nチャネル型MOS電界効果トランジスタ19及び20、ダイオード列21、Pチャネル型MOS電界効果トランジスタ22、及び、抵抗23は、トランジスタ11のゲート・ソース間電圧(入力電圧Vinとゲート信号SGとの電圧差)を所定値以下に維持するように、入力電圧Vinに応じて下側駆動電圧VLを制御しつつ、プリドライバ10の駆動電流を引き込む耐圧保護回路である。定電流源18の一端は、内部電圧Vregの印加端に接続されている。定電流源18の他端(定電流出力端)は、トランジスタ19のドレインに接続されている。トランジスタ19のソースは、接地端に接続されている。トランジスタ19のゲートは、トランジスタ20のゲートに接続される一方、トランジスタ19のドレインにも接続されている。トランジスタ20のソースは、接地端に接続されている。トランジスタ20のドレインは、ダイオード列21のアノード端と、トランジスタ22のゲートにそれぞれ接続されている。ダイオード列21のカソード端は、入力電圧Vinの印加端に接続されている。トランジスタ22のドレインは、抵抗23を介して接地端に接続されている。トランジスタ22のソースは、下側駆動電圧VLの印加端に接続されている。なお、ダイオード列21を形成するダイオードの個数については、1以上の任意の整数とすればよい。また、上記構成から成る耐圧保護回路の動作については後ほど詳細に説明する。   A constant current source 18, N-channel MOS field effect transistors 19 and 20, a diode array 21, a P-channel MOS field effect transistor 22, and a resistor 23 are connected to the gate-source voltage (input voltage Vin and gate signal) of the transistor 11. This is a withstand voltage protection circuit that draws the drive current of the pre-driver 10 while controlling the lower drive voltage VL in accordance with the input voltage Vin so that the voltage difference with SG is kept below a predetermined value. One end of the constant current source 18 is connected to the application end of the internal voltage Vreg. The other end (constant current output end) of the constant current source 18 is connected to the drain of the transistor 19. The source of the transistor 19 is connected to the ground terminal. The gate of the transistor 19 is connected to the gate of the transistor 20 and is also connected to the drain of the transistor 19. The source of the transistor 20 is connected to the ground terminal. The drain of the transistor 20 is connected to the anode end of the diode array 21 and the gate of the transistor 22. The cathode end of the diode array 21 is connected to the application end of the input voltage Vin. The drain of the transistor 22 is connected to the ground terminal via the resistor 23. The source of the transistor 22 is connected to the application end of the lower drive voltage VL. The number of diodes forming the diode array 21 may be an arbitrary integer of 1 or more. The operation of the withstand voltage protection circuit having the above configuration will be described in detail later.

低電圧ドライバ24は、コンパレータ25から入力される低電圧検出信号S4に基づいて、プリドライバ10の下側駆動電圧VLを通常時よりも引き下げて、プリドライバ10の駆動電流を引き込むか否かを制御する手段である。なお、低電圧ドライバ24の回路構成及び動作については後述する。   Based on the low voltage detection signal S4 input from the comparator 25, the low voltage driver 24 lowers the lower drive voltage VL of the predriver 10 than usual, and determines whether or not to draw the drive current of the predriver 10. It is a means to control. The circuit configuration and operation of the low voltage driver 24 will be described later.

コンパレータ25は、非反転入力端(+)に印加される直流電圧源26の起電圧(閾値電圧Vth2)と、反転入力端(−)に印加される入力電圧Vinを比較して低電圧検出信号S4を生成し、これを低電圧ドライバ24に出力する低電圧検出回路である。すなわち、入力電圧Vinが閾値電圧Vth2よりも高いときには、低電圧検出信号S4がローレベルに維持されるが、入力電圧Vinが閾値電圧Vth2よりも低くなると、低電圧検出信号S4がハイレベルに遷移される。   The comparator 25 compares the electromotive voltage (threshold voltage Vth2) of the DC voltage source 26 applied to the non-inverting input terminal (+) with the input voltage Vin applied to the inverting input terminal (−) to detect a low voltage detection signal. This is a low voltage detection circuit that generates S4 and outputs it to the low voltage driver 24. That is, when the input voltage Vin is higher than the threshold voltage Vth2, the low voltage detection signal S4 is maintained at a low level, but when the input voltage Vin becomes lower than the threshold voltage Vth2, the low voltage detection signal S4 transitions to a high level. Is done.

直流電圧源26は、低電圧検出用の閾値電圧(=Vth2)を設定する手段であり、コンパレータ25の非反転入力端(+)と接地端との間に接続されている。   The DC voltage source 26 is a means for setting a threshold voltage (= Vth2) for detecting a low voltage, and is connected between the non-inverting input terminal (+) of the comparator 25 and the ground terminal.

次に、過電流保護回路の消費電流低減機能について、図3〜図5を参照しながら詳細な説明を行う。図3〜図5は、いずれも、過電流保護回路の消費電流低減機能を説明するためのタイミングチャートであり、それぞれ、上から順に、クロック信号CLK(RSフリップフロップ9のセット信号S)、比較信号CMP(RSフリップフロップ9のリセット信号R)、パルス信号PWM(RSフリップフロップ9の出力信号Q)、イネーブル信号EN、ゲート信号SG、スイッチ電圧Vsw、及び、電流iが描写されている。なお、図3には、パルス信号PWMが連続発振されているときの様子が示されており、図4には、パルス信号PWMが間欠発振されているときの様子が示されている。また、図5には、後述する遅延時間d2を長く設定した場合の様子が示されている。   Next, the current consumption reduction function of the overcurrent protection circuit will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 5 are all timing charts for explaining the current consumption reduction function of the overcurrent protection circuit. From the top, the clock signal CLK (the set signal S of the RS flip-flop 9) and the comparison are respectively shown. The signal CMP (the reset signal R of the RS flip-flop 9), the pulse signal PWM (the output signal Q of the RS flip-flop 9), the enable signal EN, the gate signal SG, the switch voltage Vsw, and the current i are depicted. 3 shows a state when the pulse signal PWM is continuously oscillated, and FIG. 4 shows a state when the pulse signal PWM is intermittently oscillated. FIG. 5 shows a state in which a delay time d2 described later is set to be long.

まず、図3及び図4について説明する。先述したように、RSフリップフロップ9の出力端(Q)から出力されるパルス信号PWMは、セット端(S)に入力されるクロック信号CLKの立上がりエッジでハイレベルにセットされ、リセット端(R)に入力される比較信号CMPの立上がりエッジでローレベルにリセットされる。   First, FIG. 3 and FIG. 4 will be described. As described above, the pulse signal PWM output from the output terminal (Q) of the RS flip-flop 9 is set to a high level at the rising edge of the clock signal CLK input to the set terminal (S), and the reset terminal (R ) Is reset to a low level at the rising edge of the comparison signal CMP.

遅延回路15は、上記のパルス信号PWMを過電流保護回路のイネーブル信号ENとして流用すべく、パルス信号PWMがローレベルとされるタイミングに遅延を与えて、コンパレータ13のイネーブル信号ENを生成する。すなわち、イネーブル信号ENは、パルス信号PWMの立上がりエッジと同じタイミングでハイレベルとされ、パルス信号PWMの立下がりエッジから遅延時間d2だけ遅れたタイミングでローレベルとされる。   The delay circuit 15 delays the timing when the pulse signal PWM is set to the low level so as to use the pulse signal PWM as the enable signal EN of the overcurrent protection circuit, and generates the enable signal EN of the comparator 13. That is, the enable signal EN is set to the high level at the same timing as the rising edge of the pulse signal PWM, and is set to the low level at a timing delayed by the delay time d2 from the falling edge of the pulse signal PWM.

一方、プリドライバ10は、パルス信号PWMの駆動能力を高めるとともに、その論理を反転することでゲート信号SGを生成する。このとき、ゲート信号SGがローレベルとされるタイミングは、プリドライバ10のスルーレートやトランジスタ11のゲート容量などに応じて、パルス信号PWMがハイレベルとされるタイミングよりも遅延時間d1だけ遅れる。すなわち、ゲート信号SGは、パルス信号PWMの立上がりエッジから遅延時間d1だけ遅れたタイミングでローレベルとされ、パルス信号PWMの立下がりエッジと同じタイミングでハイレベルとされる。   On the other hand, the pre-driver 10 generates the gate signal SG by increasing the driving capability of the pulse signal PWM and inverting the logic. At this time, the timing at which the gate signal SG is at the low level is delayed by the delay time d1 from the timing at which the pulse signal PWM is at the high level, depending on the slew rate of the pre-driver 10 and the gate capacitance of the transistor 11. That is, the gate signal SG is set to the low level at a timing delayed by the delay time d1 from the rising edge of the pulse signal PWM, and is set to the high level at the same timing as the falling edge of the pulse signal PWM.

従って、コンパレータ13が動作状態とされる期間T2は、トランジスタ11がオンされる期間T1よりも長くなる。別の言い方をすれば、コンパレータ13は、トランジスタ11がオンされる前に動作状態とされ、かつ、トランジスタ11がオフされた後に非動作状態とされる。   Therefore, the period T2 in which the comparator 13 is in the operating state is longer than the period T1 in which the transistor 11 is turned on. In other words, the comparator 13 is activated before the transistor 11 is turned on, and is deactivated after the transistor 11 is turned off.

上記で説明した通り、本実施形態のスイッチングレギュレータIC100は、トランジスタ11に流れる電流iをモニタして過電流保護を行う過電流保護回路(コンパレータ13を含む)と、トランジスタ11のオン時に過電流保護回路を動作状態とし、トランジスタ11のオフ時に過電流保護回路を非動作状態とするイネーブル制御回路(本実施形態では、遅延回路15)と、を有して成る構成とされている。   As described above, the switching regulator IC 100 of the present embodiment includes an overcurrent protection circuit (including the comparator 13) that monitors the current i flowing through the transistor 11 and performs overcurrent protection, and overcurrent protection when the transistor 11 is on. An enable control circuit (in this embodiment, the delay circuit 15) is set to have the circuit in an operating state and the overcurrent protection circuit in a non-operating state when the transistor 11 is turned off.

このような構成とすることにより、電流iをモニタすべきとき(すなわち、トランジスタ11をオンとし、トランジスタ11を介した電流経路が導通されているとき)にのみ、過電流保護回路を動作状態とし、その余の場合には過電流保護回路を非動作状態とすることができるので、過電流保護回路の消費電流を低減することが可能となる。特に、図4に示すように、パルス信号PWMが間欠発振状態となる軽負荷時や無負荷時においては、スイッチングレギュレータ全体の消費電流に占める過電流保護回路の消費電流の割合が大きくなるため、本発明による消費電流の低減効果が顕著となる。   With this configuration, the overcurrent protection circuit is activated only when the current i should be monitored (that is, when the transistor 11 is turned on and the current path through the transistor 11 is conducted). In the other case, the overcurrent protection circuit can be deactivated, so that the current consumption of the overcurrent protection circuit can be reduced. In particular, as shown in FIG. 4, at the time of light load or no load when the pulse signal PWM is in an intermittent oscillation state, the ratio of the consumption current of the overcurrent protection circuit to the consumption current of the entire switching regulator increases. The effect of reducing current consumption according to the present invention is remarkable.

なお、本実施形態のスイッチングレギュレータIC100において、イネーブル制御回路(遅延回路15)は、トランジスタ11のオン/オフ制御に用いられるパルス信号PWMを過電流保護回路のイネーブル信号ENとして流用する構成とされている。このような構成であれば、トランジスタ11のオン/オフ制御タイミングと過電流保護回路のオン/オフ制御タイミングのマッチングを容易に実現することが可能となる。ただし、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、その他の手段によって過電流保護回路のイネーブル信号ENを生成しても構わない。例えば、トランジスタ11のゲート信号SGからイネーブル信号ENを生成する構成としてもよいし、或いは、トランジスタ11のオン/オフ状態を直接モニタしてイネーブル信号ENを生成する構成としてもよい。   In the switching regulator IC 100 of this embodiment, the enable control circuit (delay circuit 15) is configured to use the pulse signal PWM used for on / off control of the transistor 11 as the enable signal EN of the overcurrent protection circuit. Yes. With such a configuration, matching between the on / off control timing of the transistor 11 and the on / off control timing of the overcurrent protection circuit can be easily realized. However, the configuration of the present invention is not limited to this, and the enable signal EN of the overcurrent protection circuit may be generated by other means. For example, the enable signal EN may be generated from the gate signal SG of the transistor 11 or the enable signal EN may be generated by directly monitoring the on / off state of the transistor 11.

また、先から述べている通り、本実施形態のスイッチングレギュレータIC100は、イネーブル制御回路として、パルス信号PWMがローレベルとされるタイミングに遅延を与えてイネーブル信号ENを生成する遅延回路15を用いている。このような構成とすることにより、コンパレータ13が動作状態とされる期間T2をトランジスタ11がオンされる期間T1よりも長くすることができるので、トランジスタ11がオンされているときには、過電流保護回路を確実に起動しておくことが可能となる。   Further, as described above, the switching regulator IC 100 of the present embodiment uses the delay circuit 15 that generates the enable signal EN by delaying the timing at which the pulse signal PWM is set to the low level, as the enable control circuit. Yes. With such a configuration, the period T2 in which the comparator 13 is in the operating state can be made longer than the period T1 in which the transistor 11 is turned on. Therefore, when the transistor 11 is turned on, the overcurrent protection circuit Can be activated reliably.

次に、図5について説明する。図5の例では、遅延回路15でパルス信号PWMに与える遅延時間d2が図3や図4の例よりも長く設定されている。より具体的に述べると、遅延回路15では、パルス信号PWMが連続発振されているときには、過電流保護回路が常に動作状態に維持され、パルス信号PWMが間欠発振されているときにのみ、過電流保護回路が非動作状態とされるように、その遅延時間d2が設定されている。   Next, FIG. 5 will be described. In the example of FIG. 5, the delay time d2 given to the pulse signal PWM by the delay circuit 15 is set longer than the examples of FIGS. More specifically, in the delay circuit 15, when the pulse signal PWM is continuously oscillated, the overcurrent protection circuit is always maintained in an operating state, and only when the pulse signal PWM is intermittently oscillated. The delay time d2 is set so that the protection circuit is inoperative.

図5の例に即して説明すると、パルス信号PWMが連続発振されているときには、パルス信号PWMの立下がりエッジから遅延時間d2が経過する前に、パルス信号PWMの次の立上がりエッジが到来するので、イネーブル信号ENは常にハイレベルとなり、過電流保護回路が常に動作状態に維持される。一方、パルス信号PWMが間欠発振されているときには、パルス信号PWMの立下がりエッジから遅延時間d2が経過しても、パルス信号PWMの次の立上がりエッジは到来しないので、イネーブル信号ENは、上記の遅延時間d2が経過した時点でローレベルとなり、過電流保護回路が非動作状態とされる。   Referring to the example of FIG. 5, when the pulse signal PWM is continuously oscillating, the next rising edge of the pulse signal PWM arrives before the delay time d2 elapses from the falling edge of the pulse signal PWM. Therefore, the enable signal EN is always at a high level, and the overcurrent protection circuit is always maintained in the operating state. On the other hand, when the pulse signal PWM is intermittently oscillated, even if the delay time d2 elapses from the falling edge of the pulse signal PWM, the next rising edge of the pulse signal PWM does not arrive. When the delay time d2 elapses, the level becomes low level, and the overcurrent protection circuit is deactivated.

このような構成とすることにより、パルス信号PWMが連続発振されているときには、安全性の向上を優先して、過電流保護回路を常に動作状態に維持する一方、パルス信号PWMが間欠発振されているときには、消費電流の低減を優先して、過電流保護回路を非動作状態とすることが可能となる。   By adopting such a configuration, when the pulse signal PWM is continuously oscillated, the overcurrent protection circuit is always maintained in an operating state with priority given to improving safety, while the pulse signal PWM is intermittently oscillated. When it is, it is possible to put the overcurrent protection circuit into a non-operating state in preference to the reduction of current consumption.

なお、上記実施形態では、本発明をスイッチングレギュレータIC100に適用した構成を例に挙げて説明を行ったが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、過電流保護回路を備えたスイッチ駆動装置全般(例えば、モータドライバの出力段を形成するスイッチング素子のオン/オフ制御を行うスイッチ駆動装置)に広く適用することが可能である。   In the above embodiment, the configuration in which the present invention is applied to the switching regulator IC 100 has been described as an example. However, the application target of the present invention is not limited to this, and an overcurrent protection circuit is provided. The present invention can be widely applied to all switch drive devices (for example, a switch drive device that performs on / off control of a switching element that forms an output stage of a motor driver).

次に、過電流保護回路の自己復帰機能について、先出の図1とともに、図6を参照しながら詳述する。図6は過電流保護回路の自己復帰機能を説明するためのタイミングチャートであり、上から順番に、クロック信号CLK、過電流検出信号S1、タイマ信号S2、及び、過電流保護信号S3が各々描写されている。   Next, the self-recovery function of the overcurrent protection circuit will be described in detail with reference to FIG. 6 together with FIG. FIG. 6 is a timing chart for explaining the self-recovery function of the overcurrent protection circuit. The clock signal CLK, the overcurrent detection signal S1, the timer signal S2, and the overcurrent protection signal S3 are depicted in order from the top. Has been.

先に述べた通り、タイマ回路17は、過電流検出信号S1の立上がりエッジをトリガとして、保護動作期間Toffのカウントを開始し、そのカウント動作が終了した時点で、タイマ信号S2をローレベルからハイレベルにセットする。また、ラッチ回路16は、過電流検出信号S1の立上がりエッジをトリガとして、過電流保護信号S3をハイレベルにセットし、タイマ信号S2の立上がりエッジをトリガとして、過電流保護信号S3をローレベルにリセットする。このようにして生成された過電流保護信号S3は、論理和演算器8の第2入力端に印加され、比較信号CMPのマスク処理に用いられる。具体的には、過電流保護信号S3がローレベルであるときには、比較信号CMPが論理和演算器8をスルーされ、過電流保護信号S3がハイレベルであるときには、比較信号CMPが論理和演算器8によってマスクされる。   As described above, the timer circuit 17 starts counting the protection operation period Toff using the rising edge of the overcurrent detection signal S1 as a trigger, and when the count operation ends, the timer signal S2 is changed from low level to high level. Set to level. The latch circuit 16 sets the overcurrent protection signal S3 to a high level using the rising edge of the overcurrent detection signal S1 as a trigger, and sets the overcurrent protection signal S3 to a low level using the rising edge of the timer signal S2 as a trigger. Reset. The overcurrent protection signal S3 generated in this way is applied to the second input terminal of the OR calculator 8 and is used for masking the comparison signal CMP. Specifically, when the overcurrent protection signal S3 is at a low level, the comparison signal CMP is passed through the OR calculator 8, and when the overcurrent protection signal S3 is at a high level, the comparison signal CMP is an OR calculator. 8 masked.

上記のように、本実施形態のスイッチングレギュレータIC100において、過電流保護回路は、過電流が検出されたときに所定の保護動作期間Toffを計時し始め、前記過電流が検出されてから保護動作期間Toffが経過するまで、トランジスタ11の駆動を継続的に停止させた後、トランジスタ11の駆動を再開させる構成とされている。   As described above, in the switching regulator IC 100 of the present embodiment, the overcurrent protection circuit starts counting the predetermined protection operation period Toff when the overcurrent is detected, and the protection operation period after the overcurrent is detected. The driving of the transistor 11 is continuously stopped until Toff has elapsed, and then the driving of the transistor 11 is resumed.

このような構成であれば、パルス信号PWMの一周期毎(クロック信号CLKのパルス周期毎)に過電流保護回路を自己復帰させる従来構成と異なり、連続的に過電流が流れ続ける異常状態(出力ショートなど)に陥った場合でも、パルス信号PWMの一周期毎に過電流保護回路が自己復帰されて過大な電流iが断続的に流れ続けることはないので、スイッチングレギュレータIC100や外付け部品(コイルL1、ショットキーダイオードD1)の発熱を抑えることが可能となる。   With such a configuration, unlike the conventional configuration in which the overcurrent protection circuit self-recovers every cycle of the pulse signal PWM (every pulse cycle of the clock signal CLK), an abnormal state in which the overcurrent continues to flow (output) Even in the event of a short circuit, the overcurrent protection circuit is not self-recovered every cycle of the pulse signal PWM, and an excessive current i does not continue to flow intermittently. Therefore, the switching regulator IC 100 and external components (coils) It is possible to suppress the heat generation of L1, Schottky diode D1).

なお、タイマ回路17としては、RC時定数回路などのアナログタイマを用いてもよいし、クロック信号CLKのパルス数をカウントするデジタルタイマを用いても構わない。また、上記の保護動作期間Toffは、クロック信号CLKのパルス周期Tより十分長く設定することが望ましく、例えば、パルス周期Tが数[μs]である場合、保護動作期間Toffは、数十[μs]に設定すればよい。   The timer circuit 17 may be an analog timer such as an RC time constant circuit or a digital timer that counts the number of pulses of the clock signal CLK. The protection operation period Toff is preferably set sufficiently longer than the pulse period T of the clock signal CLK. For example, when the pulse period T is several [μs], the protection operation period Toff is several tens [μs]. ] May be set.

また、先出の図1では、過電流保護回路の自己復帰機能部として、ラッチ回路16とタイマ回路17を各々独立の回路ブロックで描写したが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、ラッチ回路16、並びに、タイマ回路17を形成する回路要素としては、図7に示すように、キャパシタCAと、キャパシタCAの充電電流を生成する定電流源IAと、過電流が検出されたときにキャパシタCAを放電する放電部(図7では過電流検出信号S1がハイレベルであるときにオンとなるNチャネル型MOS電界効果トランジスタNA)と、キャパシタCAの充電電圧VCが所定の閾値電圧よりも高いか低いかに応じて過電流保護信号S3の出力論理を変遷する比較部(図7ではインバータINV)と、を有して成る構成としてもよい。   In FIG. 1, the latch circuit 16 and the timer circuit 17 are depicted as independent circuit blocks as the self-recovery function unit of the overcurrent protection circuit. However, the configuration of the present invention is not limited to this. As shown in FIG. 7, the circuit elements forming the latch circuit 16 and the timer circuit 17 include a capacitor CA, a constant current source IA that generates a charging current for the capacitor CA, and an overcurrent. A discharge unit that sometimes discharges the capacitor CA (in FIG. 7, an N-channel MOS field-effect transistor NA that is turned on when the overcurrent detection signal S1 is at a high level), and a charge voltage VC of the capacitor CA is a predetermined threshold voltage. A comparison unit (inverter INV in FIG. 7) that changes the output logic of the overcurrent protection signal S3 depending on whether it is higher or lower may be adopted.

図8は、上記構成から成る自己復帰機能部の動作を説明するためのタイミングチャートであり、上から順に、過電流検出信号S1、キャパシタCAの充電電圧VC、及び、過電流保護信号S3が描写されている。   FIG. 8 is a timing chart for explaining the operation of the self-recovery function unit configured as described above. From the top, the overcurrent detection signal S1, the charging voltage VC of the capacitor CA, and the overcurrent protection signal S3 are depicted. Has been.

図8に示すように、過電流検出信号S1がハイレベルに立ち上がると、トランジスタNAがオンとなり、キャパシタCAが放電されて、充電電圧VCがゼロ値(ローレベル)となる。従って、インバータINVの出力信号である過電流保護信号S3は、ハイレベルに立ち上がり、トランジスタ11の駆動が継続的に停止される。トランジスタ11の駆動が停止されると、過電流検出信号S1はローレベルに立ち下がり、トランジスタNAはオフとなる。その結果、キャパシタCAの充電が再開され、充電電圧VCが上昇し始める。そして、充電電圧VCがインバータINVの論理反転閾値(図8中の一点鎖線を参照)に達すると、過電流保護信号S3がハイレベルからローレベルに遷移され、トランジスタ11の駆動が再開される。   As shown in FIG. 8, when the overcurrent detection signal S1 rises to a high level, the transistor NA is turned on, the capacitor CA is discharged, and the charging voltage VC becomes a zero value (low level). Therefore, the overcurrent protection signal S3 that is the output signal of the inverter INV rises to a high level, and the driving of the transistor 11 is continuously stopped. When the driving of the transistor 11 is stopped, the overcurrent detection signal S1 falls to the low level, and the transistor NA is turned off. As a result, charging of the capacitor CA is resumed and the charging voltage VC starts to rise. When the charging voltage VC reaches the logic inversion threshold value of the inverter INV (see the one-dot chain line in FIG. 8), the overcurrent protection signal S3 is changed from the high level to the low level, and the driving of the transistor 11 is resumed.

このように、上記構成から成る自己復帰機能部であれば、簡易なアナログ回路により、所望の過電流保護信号S3を生成することが可能となる。なお、保護動作期間Toffの長さは、定電流源IAで生成する電流量に応じて適宜調整することが可能である。   As described above, the self-recovery function unit configured as described above can generate a desired overcurrent protection signal S3 with a simple analog circuit. Note that the length of the protection operation period Toff can be appropriately adjusted according to the amount of current generated by the constant current source IA.

また、上記実施形態では、キャパシタCAの充電電圧VCが所定の閾値電圧よりも高いか低いかに応じて過電流保護信号S3の出力論理を変遷する比較部として、インバータINVを用いた構成を例に挙げて説明を行ったが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、バッファやコンパレータを用いても構わない。   In the above embodiment, the configuration using the inverter INV as an example of the comparison unit that changes the output logic of the overcurrent protection signal S3 according to whether the charging voltage VC of the capacitor CA is higher or lower than a predetermined threshold voltage is taken as an example. Although described above, the configuration of the present invention is not limited to this, and a buffer or a comparator may be used.

次に、内部電圧生成部1の回路構成及び動作について詳細に説明する。図9は、内部電圧生成部1の一構成例を示す回路図である。図9に示すように、本構成例の内部電圧生成部1は、pnp型バイポーラトランジスタQa、Qb、Qcと、npn型バイポーラトランジスタQd、Qeと、抵抗Ra、Rb、Rc、Rdと、キャパシタCaと、オペアンプAMPと、直流電圧源Eaと、を有して成る。   Next, the circuit configuration and operation of the internal voltage generator 1 will be described in detail. FIG. 9 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the internal voltage generation unit 1. As shown in FIG. 9, the internal voltage generation unit 1 of this configuration example includes pnp bipolar transistors Qa, Qb, Qc, npn bipolar transistors Qd, Qe, resistors Ra, Rb, Rc, Rd, and a capacitor Ca. And an operational amplifier AMP and a DC voltage source Ea.

トランジスタQa、Qb、Qcのエミッタは、いずれも入力電圧Vinの印加端に接続されている。トランジスタQa、Qb、Qcのベースは、いずれもトランジスタQaのコレクタに接続されている。トランジスタQaのコレクタは、入力電流Iinの入力端に接続されている。トランジスタQbのコレクタは、オペアンプAMPの電源端に接続される一方、抵抗Raを介してトランジスタQdのコレクタにも接続されている。トランジスタQcのコレクタは、抵抗Rbを介して接地端に接続される一方、トランジスタQdのベースにも接続されている。トランジスタQdのエミッタは、接地端に接続されている。トランジスタQeのコレクタは、入力電圧Vinの印加端に接続されている。トランジスタQeのベースは、オペアンプAMPの出力端に接続されている。トランジスタQeのエミッタは、抵抗Rc及び抵抗Rdを介して接地端に接続される一方、内部電圧Vregの出力端にも接続されている。オペアンプAMPの非反転入力端(+)は、第1電圧V1の印加端(直流電圧源Eaの正極端)に接続されている。オペアンプAMPの反転入力端(−)は、第2電圧V2の印加端(抵抗Rcと抵抗Rdとの接続ノード)に接続されている。   The emitters of the transistors Qa, Qb, and Qc are all connected to the application terminal for the input voltage Vin. The bases of the transistors Qa, Qb, and Qc are all connected to the collector of the transistor Qa. The collector of the transistor Qa is connected to the input terminal of the input current Iin. The collector of the transistor Qb is connected to the power supply terminal of the operational amplifier AMP, and is also connected to the collector of the transistor Qd via the resistor Ra. The collector of the transistor Qc is connected to the ground terminal via the resistor Rb, and is also connected to the base of the transistor Qd. The emitter of the transistor Qd is connected to the ground terminal. The collector of the transistor Qe is connected to the application terminal for the input voltage Vin. The base of the transistor Qe is connected to the output terminal of the operational amplifier AMP. The emitter of the transistor Qe is connected to the ground terminal via the resistors Rc and Rd, and is also connected to the output terminal of the internal voltage Vreg. The non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier AMP is connected to the application terminal of the first voltage V1 (the positive terminal of the DC voltage source Ea). An inverting input terminal (−) of the operational amplifier AMP is connected to an application terminal (a connection node between the resistor Rc and the resistor Rd) of the second voltage V2.

上記構成から成る内部電圧生成部1は、オペアンプAMPを用いて、第1電圧V1と第2電圧V2が一致するように、トランジスタQeの開放度を制御することにより、入力電圧Vinから所望の内部電圧Vregを生成するシリーズレギュレータである。   The internal voltage generation unit 1 having the above-described configuration uses the operational amplifier AMP to control the open degree of the transistor Qe so that the first voltage V1 and the second voltage V2 coincide with each other, thereby obtaining a desired internal voltage from the input voltage Vin. It is a series regulator that generates a voltage Vreg.

また、上記構成から成る内部電圧生成部1において、トランジスタQa、Qbは、入力電流Iinから所望の出力電流Iout(=α×Iin)を生成し、これをオペアンプAMPに供給するカレントミラー回路を形成している。   In the internal voltage generation unit 1 having the above configuration, the transistors Qa and Qb form a current mirror circuit that generates a desired output current Iout (= α × Iin) from the input current Iin and supplies this to the operational amplifier AMP. is doing.

このカレントミラー回路には、トランジスタQa、Qbから成る第1カレントミラー段のほか、入力電圧Vinの急変に際して、出力電流Ioutの変動を抑えるためのピーク電流防止回路X(トランジスタQc、Qd、抵抗Ra、Rb、及び、キャパシタCa)が組み込まれている。   This current mirror circuit includes a first current mirror stage including transistors Qa and Qb, and a peak current prevention circuit X (transistors Qc and Qd, resistor Ra for suppressing fluctuations in the output current Iout when the input voltage Vin suddenly changes. , Rb, and capacitor Ca).

図10は、ピーク電流防止動作を説明するための波形図であり、上から順に、入力電圧Vin、トランジスタQbのベース・エミッタ間電圧Vbe、第1ミラー電流I1、第2ミラー電流I2、補正電流I3、及び、出力電流Ioutが示されている。   FIG. 10 is a waveform diagram for explaining the peak current prevention operation. In order from the top, the input voltage Vin, the base-emitter voltage Vbe of the transistor Qb, the first mirror current I1, the second mirror current I2, and the correction current are shown. I3 and output current Iout are shown.

図10に示すように、入力電圧Vinが一定に保たれている場合、トランジスタQbのベース・エミッタ間電圧Vbeは、トランジスタQbのベース・エミッタ間における順方向降下電圧Vfに維持され、第1ミラー電流I1、及び、第2ミラー電流I2は、それぞれα×Iin、β×Iinに維持される。また、第2ミラー電流I2が上記の電流値に維持されている間、トランジスタQdはオフとなり、トランジスタQbのコレクタから抵抗Ra及びトランジスタQdを介して接地端に至る電流経路が遮断されるため、この電流経路に流れる補正電流I3はゼロ値となる。その結果、出力電流Ioutは、第1ミラー電流I1と同じ電流値(α×Iin)となる。なお、上記の第2ミラー定数βは、消費電流削減の観点から、第1ミラー定数αよりも十分に小さい値(例えば数十分の一)に設定しておくことが望ましい。   As shown in FIG. 10, when the input voltage Vin is kept constant, the base-emitter voltage Vbe of the transistor Qb is maintained at the forward drop voltage Vf between the base and emitter of the transistor Qb, and the first mirror The current I1 and the second mirror current I2 are maintained at α × Iin and β × Iin, respectively. Further, while the second mirror current I2 is maintained at the above current value, the transistor Qd is turned off, and the current path from the collector of the transistor Qb to the ground terminal via the resistor Ra and the transistor Qd is cut off. The correction current I3 flowing through this current path has a zero value. As a result, the output current Iout has the same current value (α × Iin) as the first mirror current I1. The second mirror constant β is desirably set to a value (for example, a few tenths) sufficiently smaller than the first mirror constant α from the viewpoint of reducing current consumption.

一方、入力電圧Vinに急変動が生じると、トランジスタQbのベース・エミッタ間電圧Vbeは大きくなるが、入力電圧VinとトランジスタQbのベースとの間には、キャパシタCaが接続されているため、その増大量は、従来構成(図12や図13を参照)に比べて、非常に小さく抑えられている。   On the other hand, when the input voltage Vin suddenly fluctuates, the base-emitter voltage Vbe of the transistor Qb increases, but the capacitor Ca is connected between the input voltage Vin and the base of the transistor Qb. The increase amount is very small compared to the conventional configuration (see FIGS. 12 and 13).

また、ピーク電流防止回路Xには、上記キャパシタCaに加えて、第1ミラー電流I1の増加分を吸収するピーク電流吸収回路Y(トランジスタQc、Qd、及び、抵抗Ra、Rb)が設けられており、入力電圧Vinの急変時に生じるピーク電流のさらなる抑制が図られている。   In addition to the capacitor Ca, the peak current prevention circuit X is provided with a peak current absorption circuit Y (transistors Qc and Qd and resistors Ra and Rb) that absorbs the increased amount of the first mirror current I1. Thus, further suppression of the peak current generated when the input voltage Vin suddenly changes is achieved.

ピーク電流吸収回路Yの動作について、図9及び図10を参照しながら詳述する。入力電圧Vinに急変動が生じて第1ミラー電流I1にピーク電流が生じた場合、これと同様の挙動で第2ミラー電流I2にもピーク電流が生じる。このとき、第2ミラー電流I2が所定値に達すると、トランジスタQdのベース電位(第2ミラー電流I2が流れる抵抗Rbの一端電圧)がトランジスタQdのオンスレッショルド電圧まで引き上げられて、トランジスタQdがオンとなり、トランジスタQbのコレクタから抵抗Ra及びトランジスタQdを介して接地端に至る電流経路が導通される。その結果、トランジスタQbのコレクタからは、第2ミラー電流I2に応じた補正電流I3が引き抜かれるので、出力電流Ioutは、第1ミラー電流I1から補正電流I3を差し引いた電流値(第1ミラー電流I1の増加分が吸収された電流値)となる。   The operation of the peak current absorption circuit Y will be described in detail with reference to FIGS. When a sudden change occurs in the input voltage Vin and a peak current occurs in the first mirror current I1, a peak current also occurs in the second mirror current I2 with the same behavior. At this time, when the second mirror current I2 reaches a predetermined value, the base potential of the transistor Qd (the one end voltage of the resistor Rb through which the second mirror current I2 flows) is raised to the on-threshold voltage of the transistor Qd, and the transistor Qd is turned on. Thus, the current path from the collector of the transistor Qb to the ground terminal via the resistor Ra and the transistor Qd is conducted. As a result, since the correction current I3 corresponding to the second mirror current I2 is drawn from the collector of the transistor Qb, the output current Iout is a current value obtained by subtracting the correction current I3 from the first mirror current I1 (first mirror current). The increase in I1 is the absorbed current value).

上記で説明した通り、本発明に係るカレントミラー回路は、入力電流Iinをミラーして第1ミラー電流I1を生成する第1カレントミラー段(トランジスタQa、Qb)と、電源急変時に生じる第1ミラー電流I1の増加分に応じた補正電流I3を生成し、これを第1カレントミラー段の出力端から引き込むピーク電流吸収回路Y(トランジスタQc、Qd、抵抗Ra、Rb)と、を有して成り、第1ミラー電流i1から補正電流I3を差し引いて得られる差分電流(=I1−I3)を出力電流Ioutとして後段回路(オペアンプAMP)に出力する構成とされている。   As described above, the current mirror circuit according to the present invention includes the first current mirror stage (transistors Qa and Qb) that generates the first mirror current I1 by mirroring the input current Iin, and the first mirror that is generated when the power supply suddenly changes. A peak current absorption circuit Y (transistors Qc, Qd, resistors Ra, Rb) that generates a correction current I3 corresponding to the increase in the current I1 and draws it from the output terminal of the first current mirror stage. The differential current (= I1−I3) obtained by subtracting the correction current I3 from the first mirror current i1 is output as the output current Iout to the subsequent circuit (the operational amplifier AMP).

より具体的に述べると、上記のピーク電流吸収回路Yは、入力電流Iinをミラーして第2ミラー電流I2を生成する第2カレントミラー段(トランジスタQa、Qc)と、第2ミラー電流I2に応じて補正電流I3の引き込み量を制御する補正電流生成回路Z(トランジスタQd、抵抗Ra、Rb)と、を有して成る構成とされている。   More specifically, the peak current absorption circuit Y includes a second current mirror stage (transistors Qa and Qc) that mirrors the input current Iin to generate a second mirror current I2, and a second mirror current I2. Accordingly, a correction current generation circuit Z (transistor Qd, resistors Ra and Rb) for controlling the amount of correction current I3 to be drawn is configured.

さらに詳しく述べると、上記の補正電流生成回路Zは、第2ミラー電流I2を電圧信号に変換する抵抗Rbと、第1カレントミラー段の出力端(トランジスタQbのコレクタ)と接地端との間に接続され、上記の電圧信号に応じて導通度が制御されるトランジスタQdと、を有して成る構成とされている。   More specifically, the correction current generation circuit Z includes a resistor Rb that converts the second mirror current I2 into a voltage signal, and an output terminal (collector of the transistor Qb) of the first current mirror stage and a ground terminal. The transistor Qd is connected and the conductivity is controlled in accordance with the voltage signal.

このような構成とすることにより、入力電圧Vinが急変しても、カレントミラー回路の出力電流Ioutには大きなピーク電流が生じないので、後段回路の誤動作を防ぐことが可能となり、延いては、スイッチングレギュレータの安定性向上に貢献することができる。特に、入力電圧Vinとしてバッテリの出力電圧が直接印加される場合には、入力電圧Vinの急変動が生じやすいため、本発明によるピーク電流の低減効果が顕著となる。   By adopting such a configuration, even if the input voltage Vin changes suddenly, a large peak current does not occur in the output current Iout of the current mirror circuit, so that it is possible to prevent malfunction of the subsequent circuit. This can contribute to improving the stability of the switching regulator. In particular, when the output voltage of the battery is directly applied as the input voltage Vin, since the input voltage Vin tends to fluctuate easily, the effect of reducing the peak current according to the present invention becomes significant.

なお、上記実施形態では、オペアンプAMPの駆動電流生成手段として、本発明に係るカレントミラー回路を用いた構成を例に挙げて説明を行ったが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、入力電流をミラーして所望の出力電流を生成するカレントミラー回路全般に広く適用することが可能である。   In the above-described embodiment, the configuration using the current mirror circuit according to the present invention has been described as an example of the drive current generation means of the operational amplifier AMP. However, the scope of application of the present invention is limited to this example. Instead, the present invention can be widely applied to all current mirror circuits that generate a desired output current by mirroring an input current.

次に、トランジスタ11の耐圧保護機能、及び、低電圧モードへの切換機能について、先出の図1を参照しながら詳述する。   Next, the breakdown voltage protection function of the transistor 11 and the switching function to the low voltage mode will be described in detail with reference to FIG.

先述したように、本実施形態のスイッチングレギュレータIC100には、トランジスタ11のゲート・ソース間電圧(入力電圧Vinとゲート信号SGとの電圧差)を所定値以下に維持するように、入力電圧Vinに応じてプリドライバ10の下側駆動電圧VLを制御しつつ、プリドライバ10の駆動電流を引き込む耐圧保護回路が設けられている。   As described above, the switching regulator IC 100 of this embodiment has the input voltage Vin so that the gate-source voltage of the transistor 11 (voltage difference between the input voltage Vin and the gate signal SG) is maintained below a predetermined value. Accordingly, a withstand voltage protection circuit that pulls in the drive current of the pre-driver 10 while controlling the lower drive voltage VL of the pre-driver 10 is provided.

なお、上記の耐圧保護回路は、図1に示す通り、カソード端が入力電圧Vinの印加端に接続されたダイオード列21と、ダイオード列21に定電流を流す定電流源(18〜20)と、ソースが下側駆動電圧VLの印加端に接続され、ゲートがダイオード列21のアノード端に接続されたPチャネル型電界効果トランジスタ22と、を有して成る。   As shown in FIG. 1, the above-mentioned withstand voltage protection circuit includes a diode array 21 whose cathode terminal is connected to the application terminal of the input voltage Vin, and a constant current source (18 to 20) that supplies a constant current to the diode array 21. , A P-channel field effect transistor 22 having a source connected to the application terminal of the lower drive voltage VL and a gate connected to the anode terminal of the diode array 21.

確かに、上記構成から成る耐圧保護回路であれば、プリドライバ10の下側駆動電圧VLをVin−VA+VthB(ただし、VAはダイオード列21の順方向降下電圧、VthBはトランジスタ22のオンスレッショルド電圧)に維持することができるので、トランジスタ11のゲート・ソース間電圧は、所定値(VA−VthB)までしか開かなくなる。従って、トランジスタ11を高い入力電圧Vinで動作させる場合でも、トランジスタ11のゲート・ソース間電圧がその耐圧を超えることはなく、装置の破壊や異常発熱などを防止することが可能である。   Certainly, in the withstand voltage protection circuit configured as described above, the lower drive voltage VL of the pre-driver 10 is Vin−VA + VthB (where VA is the forward voltage drop of the diode array 21 and VthB is the on-threshold voltage of the transistor 22). Therefore, the gate-source voltage of the transistor 11 can be opened only to a predetermined value (VA-VthB). Therefore, even when the transistor 11 is operated at a high input voltage Vin, the gate-source voltage of the transistor 11 does not exceed the breakdown voltage, and it is possible to prevent the device from being damaged or abnormally heated.

ただし、上記の耐圧保護回路のみを備えた場合には、従来技術の項でも述べた通り、プリドライバ10を正常に動作させるために、VthA+VthB+Vds以上(ただし、VthAはトランジスタ11のオンスレッショルド電圧、Vdsはトランジスタ20のドレイン・ソース間降下電圧)の入力電圧Vinを供給する必要がある。また、入力電圧Vinが低くなると、トランジスタ11のゲート・ソース間電圧が小さくなるため、トランジスタ11のオン抵抗が大きくなり、電力効率が低下してしまう。   However, when only the above-mentioned withstand voltage protection circuit is provided, as described in the section of the prior art, VthA + VthB + Vds or more (where VthA is the on-threshold voltage of the transistor 11, Vds) in order to operate the pre-driver 10 normally. Needs to supply the input voltage Vin of the drain-source drop voltage of the transistor 20. Further, when the input voltage Vin decreases, the voltage between the gate and source of the transistor 11 decreases, so that the on-resistance of the transistor 11 increases and the power efficiency decreases.

そこで、本実施形態のスイッチングレギュレータIC100は、入力電圧Vinが閾値電圧Vth2を下回っているか否かを検出する低電圧検出回路(コンパレータ25)と、低電圧検出回路において入力電圧Vinの低電圧状態が検出されたときにのみ、プリドライバ10の下側駆動電圧VLを通常時よりも引き下げて、プリドライバ10の駆動電流を引き込む低電圧ドライバ24と、を有して成る。   Therefore, the switching regulator IC 100 of this embodiment includes a low voltage detection circuit (comparator 25) that detects whether or not the input voltage Vin is lower than the threshold voltage Vth2, and a low voltage state of the input voltage Vin in the low voltage detection circuit. Only when it is detected, it has a low-voltage driver 24 that lowers the lower drive voltage VL of the pre-driver 10 than usual and draws the drive current of the pre-driver 10.

なお、低電圧ドライバ24は、図11に示すように、抵抗RxとNチャネル型電界効果トランジスタNxを有して成る。トランジスタNxのドレインは、抵抗Rxを介して下側駆動電圧VLの印加端に接続されている。トランジスタNxのソースは接地端に接続されている。トランジスタNxのゲートは、低電圧検出信号S4の印加端に接続されている。   The low voltage driver 24 includes a resistor Rx and an N-channel field effect transistor Nx as shown in FIG. The drain of the transistor Nx is connected to the application terminal of the lower drive voltage VL via the resistor Rx. The source of the transistor Nx is connected to the ground terminal. The gate of the transistor Nx is connected to the application terminal of the low voltage detection signal S4.

上記構成から成るスイッチングレギュレータIC100において、入力電圧Vinが閾値電圧Vth2を下回ったときには、低電圧ドライバ24の働きによって、プリドライバ10の下側駆動電圧VLが通常時よりも引き下げられ、かつ、トランジスタ22を介する電流経路のみならず、トランジスタNxを介する電流経路でもプリドライバ10の駆動電流が引き込まれることになる。すなわち、入力電圧Vinの低電圧状態が検出されたときには、プリドライバ10の駆動モードが通常モードから低電圧モードに切り換えられる。   In the switching regulator IC 100 having the above-described configuration, when the input voltage Vin falls below the threshold voltage Vth2, the lower drive voltage VL of the pre-driver 10 is lowered than usual by the action of the low voltage driver 24, and the transistor 22 The drive current of the pre-driver 10 is drawn not only in the current path through the transistor Nx but also in the current path through the transistor Nx. That is, when the low voltage state of the input voltage Vin is detected, the drive mode of the pre-driver 10 is switched from the normal mode to the low voltage mode.

このような構成とすることにより、入力電圧Vinが高電圧範囲から低電圧範囲まで幅広く変化される場合であっても、安全かつ安定にスイッチングレギュレータを動作させることが可能となる。また、入力電圧Vinが低電圧状態となった場合でも、トランジスタ11のゲート・ソース間電圧を確保して、トランジスタ11のオン抵抗を小さく維持することができるので、電力効率の低下を招くことがなくなる。   With such a configuration, the switching regulator can be operated safely and stably even when the input voltage Vin is widely changed from the high voltage range to the low voltage range. Further, even when the input voltage Vin is in a low voltage state, the gate-source voltage of the transistor 11 can be ensured and the on-resistance of the transistor 11 can be kept small, leading to a reduction in power efficiency. Disappear.

なお、本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。   The configuration of the present invention can be variously modified within the scope of the present invention in addition to the above embodiment.

本発明は、電化製品、自動車、電力設備など、電気回路や電子回路を備えた装置やシステム全般に利用可能な技術である。   The present invention is a technique that can be used for all devices and systems including electric circuits and electronic circuits, such as electrical appliances, automobiles, and power facilities.

は、本発明に係るスイッチングレギュレータの一実施形態を示す回路ブロック図である。These are the circuit block diagrams which show one Embodiment of the switching regulator which concerns on this invention. は、トランジスタ11のオン/オフ制御に用いられるパルス信号PWMの生成動作を説明するためのタイミングチャートである。These are timing charts for explaining the generation operation of the pulse signal PWM used for on / off control of the transistor 11. は、過電流保護回路の消費電流低減機能を説明するためのタイミングチャート(パルス信号PWMが連続発振されている場合)である。These are the timing charts (when pulse signal PWM is oscillating continuously) for demonstrating the consumption current reduction function of an overcurrent protection circuit. は、過電流保護回路の消費電流低減機能を説明するためのタイミングチャート(パルス信号PWMが間欠発振されている場合)である。These are timing charts (when pulse signal PWM is oscillating intermittently) for explaining the current consumption reduction function of the overcurrent protection circuit. は、過電流保護回路の消費電流低減機能を説明するためのタイミングチャート(遅延時間d2を長く設定した場合)である。These are timing charts (when delay time d2 is set long) for explaining the consumption current reduction function of the overcurrent protection circuit. は、過電流保護回路の自己復帰機能を説明するためのタイミングチャートである。These are timing charts for explaining the self-recovery function of the overcurrent protection circuit. は、自己復帰機能部の一構成例を示す回路図である。These are the circuit diagrams which show the example of 1 structure of a self-recovery function part. は、自己復帰機能部の動作を説明するためのタイミングチャートである。These are timing charts for explaining the operation of the self-recovery function unit. は、内部電圧生成部1の一構成例を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration example of an internal voltage generation unit 1. は、ピーク電流防止動作を説明するための波形図である。These are waveform diagrams for explaining the peak current prevention operation. は、低電圧ドライバ24の一構成例を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration example of a low voltage driver 24. は、過電流保護回路を備えたスイッチングレギュレータの一従来例を示す回路ブロック図である。These are the circuit block diagrams which show the prior art example of the switching regulator provided with the overcurrent protection circuit. は、過電流保護動作の一従来例を示すタイミングチャートである。These are timing charts showing an example of a conventional overcurrent protection operation.

符号の説明Explanation of symbols

100 スイッチングレギュレータIC(スイッチ駆動装置)
1 内部電圧生成部
2 参照電圧生成部
3 ソフトスタート電圧生成部
4 誤差増幅器
5 PWMコンパレータ
6 スロープ電圧生成部
7 発振器
8 論理和演算器
9 RSフリップフロップ
10 プリドライバ
11 Pチャネル型MOS電界効果トランジスタ
12 センス抵抗
13 コンパレータ
14 直流電圧源
15 遅延回路
16 ラッチ回路
17 タイマ回路
18 定電流源
19、20 Nチャネル型MOS電界効果トランジスタ
21 ダイオード列
22 Pチャネル型MOS電界効果トランジスタ
23 抵抗
24 低電圧ドライバ
25 コンパレータ
26 直流電圧源
D1 ダイオード(ショットキーダイオード)
L1 インダクタ
C1、C2 キャパシタ
R1〜R4 抵抗
NA Nチャネル型MOS電界効果トランジスタ
CA キャパシタ
IA 定電流源
INV インバータ
Qa、Qb、Qc pnp型バイポーラトランジスタ
Qd、Qe npn型バイポーラトランジスタ
Ra、Rb、Rc、Rd 抵抗
Ca キャパシタ
Ea 直流電圧源
AMP オペアンプ
X ピーク電流防止回路
Y ピーク電流吸収回路
Z 補正電圧生成回路
Nx Nチャネル型MOS電界効果トランジスタ
Rx 抵抗
100 Switching regulator IC (switch drive device)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal voltage generation part 2 Reference voltage generation part 3 Soft start voltage generation part 4 Error amplifier 5 PWM comparator 6 Slope voltage generation part 7 Oscillator 8 OR operator 9 RS flip-flop 10 Predriver 11 P channel type MOS field effect transistor 12 Sense resistor 13 Comparator 14 DC voltage source 15 Delay circuit 16 Latch circuit 17 Timer circuit 18 Constant current source 19, 20 N channel type MOS field effect transistor 21 Diode array 22 P channel type MOS field effect transistor 23 Resistance 24 Low voltage driver 25 Comparator 26 DC voltage source D1 Diode (Schottky diode)
L1 Inductor C1, C2 Capacitor R1-R4 Resistance NA N-channel MOS field effect transistor CA Capacitor IA Constant current source INV Inverter Qa, Qb, Qc Pnp type bipolar transistor Qd, Qen npn type bipolar transistor Ra, Rb, Rc, Rd resistance Ca capacitor Ea DC voltage source AMP operational amplifier X peak current prevention circuit Y peak current absorption circuit Z correction voltage generation circuit Nx N channel type MOS field effect transistor Rx resistance

Claims (4)

スイッチング素子に流れる電流をモニタして過電流保護を行う過電流保護回路を備えたスイッチ駆動装置であって、
前記過電流保護回路は、過電流が検出されたときに所定の保護動作期間を計時し始め、前記過電流が検出されてから前記保護動作期間が経過するまで、前記スイッチング素子の駆動を継続的に停止させた後、前記スイッチング素子の駆動を再開させることを特徴とするスイッチ駆動装置。
A switch driving device provided with an overcurrent protection circuit that performs overcurrent protection by monitoring a current flowing through a switching element,
The overcurrent protection circuit starts measuring a predetermined protection operation period when an overcurrent is detected, and continues to drive the switching element until the protection operation period elapses after the overcurrent is detected. A switch driving device that resumes driving of the switching element after being stopped.
前記過電流保護回路は、過電流が検出されたときに前記保護動作期間を計時し始めるタイマ回路と;前記過電流が検出されたときに過電流保護信号をセットし、前記保護動作期間が経過したときに前記過電流保護信号をリセットするラッチ回路と;を有して成り、前記過電流保護信号を用いて前記スイッチング素子の駆動を停止/再開させることを特徴とする請求項1に記載のスイッチ駆動装置。   The overcurrent protection circuit configured to start timing the protection operation period when an overcurrent is detected; and an overcurrent protection signal is set when the overcurrent is detected, and the protection operation period has elapsed. 2. A latch circuit that resets the overcurrent protection signal when the overcurrent protection signal is reset, and the driving of the switching element is stopped / restarted using the overcurrent protection signal. Switch drive device. 前記過電流保護回路は、前記タイマ回路、並びに、前記ラッチ回路を形成する回路要素として、キャパシタと、前記キャパシタの充電電流を生成する定電流源と、過電流が検出されたときに前記キャパシタを放電する放電部と、前記キャパシタの充電電圧が所定の閾値電圧よりも高いか低いかに応じて前記過電流保護信号の出力論理を変遷する比較部と、を有して成ることを請求項2に記載のスイッチ駆動装置。   The overcurrent protection circuit includes, as a circuit element forming the timer circuit and the latch circuit, a capacitor, a constant current source that generates a charging current for the capacitor, and the capacitor when an overcurrent is detected. 3. A discharge unit for discharging, and a comparison unit for changing an output logic of the overcurrent protection signal according to whether a charging voltage of the capacitor is higher or lower than a predetermined threshold voltage. The switch drive device described. 前記比較部は、インバータ、バッファ、及び、コンパレータのいずれか一であることを特徴とする請求項3に記載のスイッチ駆動装置。   The switch driving device according to claim 3, wherein the comparison unit is one of an inverter, a buffer, and a comparator.
JP2008116620A 2008-04-28 2008-04-28 Switch drive device Pending JP2009268289A (en)

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