JP2010124573A - Switching power supply unit and semiconductor apparatus used for the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a switching power supply unit which performs soft start for reducing overshoot of rush current and output voltage when power supply is started and can prevent deterioration and damage of a main switching element due to flowing of current of not less than a maximum allowable current value to the main switching element in a soft start period. <P>SOLUTION: The switching power supply unit includes a blanking period generation circuit 23 inhibiting turn-on of the main switching element 2 until blanking time elapses after the main switching element 2 is turned on. The unit is also provided with a soft start period generation circuit 25 deciding the soft start period until soft start time elapses after the main switching element 2 starts oscillation and a blanking time adjusting circuit 26 for generating a signal for shortening blanking time compared to time after lapse of the soft start period during the soft start period. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、スイッチング電源装置、及びそれに用いる半導体装置に関する。   The present invention relates to a switching power supply device and a semiconductor device used therefor.

入力電源電圧とは電圧値が異なる出力電圧を得るために用いられるスイッチング電源装置は、一般的に、出力電圧を帰還した信号に基づいてPWM(パルス幅変調)制御を行い、そのPWM制御によって生成されたPWM信号に基づいて主スイッチング素子を駆動してコイルやトランス等のエネルギ変換器に交流電圧を発生させ、その交流電圧を整流且つ平滑化することで、所定の出力電圧を発生させる。   A switching power supply used to obtain an output voltage having a voltage value different from that of the input power supply voltage is generally generated by PWM (pulse width modulation) control based on a signal obtained by feeding back the output voltage. The main switching element is driven based on the PWM signal thus generated to generate an AC voltage in an energy converter such as a coil or a transformer, and the AC voltage is rectified and smoothed to generate a predetermined output voltage.

このようなスイッチング電源装置は、電源起動時に、出力側の平滑用コンデンサを充電しようとして主スイッチング素子をPWM信号の最大オンデューティでスイッチングしようとする。そのため、出力電圧がオーバーシュートして、所定値よりも高い出力電圧が一定期間発生するという問題や、過大な電流(突入電流)が主スイッチング素子や、コイルやトランス等のエネルギ変換器に流れて、それらの部材が破壊されるという問題があった。   Such a switching power supply device attempts to switch the main switching element at the maximum on-duty of the PWM signal in an attempt to charge the output-side smoothing capacitor when the power supply is activated. As a result, the output voltage overshoots and an output voltage higher than a predetermined value occurs for a certain period of time, or an excessive current (inrush current) flows to the main switching element, energy converter such as a coil or transformer, etc. There was a problem that these members were destroyed.

そこで、電源起動時の突入電流と出力電圧オーバーシュートを軽減させるために、電源起動時にPWM信号のオンデューティを徐々に増加させるソフトスタートを実行するスイッチング電源装置が特許文献1に開示されている。以下、この特許文献1に開示されている従来のスイッチング電源装置について、図9を用いて説明する。図9は、従来のスイッチング電源装置の回路図である。   Therefore, Patent Document 1 discloses a switching power supply apparatus that performs a soft start that gradually increases the on-duty of a PWM signal at the time of power supply startup in order to reduce inrush current and output voltage overshoot at the time of power supply startup. Hereinafter, a conventional switching power supply device disclosed in Patent Document 1 will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a circuit diagram of a conventional switching power supply device.

図9に示すように、IC100の外部に、IC100の端子101に接続する電源スイッチ102とコンデンサ103が設けられており、IC100の内部に、端子101に接続する定電流源104が設けられている。   As shown in FIG. 9, a power switch 102 and a capacitor 103 connected to the terminal 101 of the IC 100 are provided outside the IC 100, and a constant current source 104 connected to the terminal 101 is provided inside the IC 100. .

電源を起動するために電源スイッチ102がオフされると、定電流源104によりコンデンサ103が充電され、端子101の電圧が比較器105の基準電圧Vf以上になると、バイアス回路106がIC100内部の各回路(ブロック)への電源電圧Vccの供給を開始する。逆に、電源を停止させるために電源スイッチ102がオンされると、コンデンサ103が放電され、端子101の電圧が比較器105の基準電圧Vfを下回ると、バイアス回路106が電源電圧Vccの供給を停止する。   When the power switch 102 is turned off to start the power supply, the capacitor 103 is charged by the constant current source 104. When the voltage at the terminal 101 becomes equal to or higher than the reference voltage Vf of the comparator 105, the bias circuit 106 is connected to each internal circuit of the IC 100. Supply of the power supply voltage Vcc to the circuit (block) is started. Conversely, when the power switch 102 is turned on to stop the power supply, the capacitor 103 is discharged, and when the voltage at the terminal 101 falls below the reference voltage Vf of the comparator 105, the bias circuit 106 supplies the power supply voltage Vcc. Stop.

また、IC100には、主スイッチング素子であるスイッチングトランジスタ107、整流ダイオード108、エネルギ変換器であるコイル109、および平滑用コンデンサ110からなるスイッチング電圧発生部111が設けられている。このスイッチング電圧発生部111が、バイアス回路106から供給される電源電圧Vccとは電圧値が異なる出力電圧を生成し、この出力電圧が電源電圧として所望の回路に供給される。また、この出力電圧は、帰還信号として、2つの抵抗からなる分圧回路112を介して誤差増幅器113にも供給される。   In addition, the IC 100 is provided with a switching voltage generator 111 including a switching transistor 107 as a main switching element, a rectifier diode 108, a coil 109 as an energy converter, and a smoothing capacitor 110. The switching voltage generator 111 generates an output voltage having a voltage value different from that of the power supply voltage Vcc supplied from the bias circuit 106, and this output voltage is supplied as a power supply voltage to a desired circuit. The output voltage is also supplied as a feedback signal to the error amplifier 113 via the voltage dividing circuit 112 composed of two resistors.

誤差増幅器113は、分圧回路112から供給される電圧を基準電圧Vrと比較し、それらの差に応じた電圧の誤差信号を生成する。この誤差信号は、PWM比較器114に供給される。PWM比較器114は、通常動作時には、誤差信号を三角波発生器115が発生する基準三角波と比較することで、誤差信号の電圧に応じたデューティー比となるパルス信号(PWM信号)を発生する。このPWM信号は、トランジスタドライバ116に供給される。トランジスタドライバ116は、PWM信号のデューティー比に応じてスイッチングトランジスタ107のオン時間を制御する。   The error amplifier 113 compares the voltage supplied from the voltage dividing circuit 112 with the reference voltage Vr, and generates an error signal having a voltage corresponding to the difference therebetween. This error signal is supplied to the PWM comparator 114. During normal operation, the PWM comparator 114 compares the error signal with a reference triangular wave generated by the triangular wave generator 115 to generate a pulse signal (PWM signal) having a duty ratio according to the voltage of the error signal. This PWM signal is supplied to the transistor driver 116. The transistor driver 116 controls the on-time of the switching transistor 107 according to the duty ratio of the PWM signal.

以上説明した構成により、出力電圧が低い時には、誤差信号の電圧が大きくなり、スイッチングトランジスタ107のオン時間が増え、出力電圧が上昇し、逆に出力電圧が高い時には、スイッチングトランス107のオン時間が減り、出力電圧が減少する。   With the configuration described above, when the output voltage is low, the error signal voltage increases, the ON time of the switching transistor 107 increases, the output voltage increases, and conversely, when the output voltage is high, the ON time of the switching transformer 107 increases. The output voltage decreases.

また、PWM比較器114は3入力の比較器であり、他の入力端子には端子101が接続している。PWM比較器114は、誤差信号の電圧と端子101の電圧のうちの低いほうの電圧と基準三角波を比較する。上述したように、電源を起動するために電源スイッチ102がオフされると端子101の電圧が徐々に上昇する。したがって、電源起動時には、PWM比較器114は、徐々に上昇する端子101の電圧を基準三角波と比較して、徐々にオンデューティが増加するパルス信号(PWM信号)を発生する。   The PWM comparator 114 is a three-input comparator, and the terminal 101 is connected to the other input terminals. The PWM comparator 114 compares the lower voltage of the error signal voltage and the terminal 101 voltage with the reference triangular wave. As described above, when the power switch 102 is turned off to start the power supply, the voltage at the terminal 101 gradually increases. Therefore, when the power supply is activated, the PWM comparator 114 compares the voltage of the terminal 101 that gradually increases with the reference triangular wave, and generates a pulse signal (PWM signal) that gradually increases the on-duty.

このように、電源起動時に、徐々に上昇する外付けのコンデンサの電圧と基準三角波とをPWM比較器により比較させ、オンデューティが徐々に増加するPWM信号を発生させることで、ソフトスタートを実行するスイッチング電源装置が従来より提案されている。   In this way, when the power supply is started, the voltage of the external capacitor that gradually increases and the reference triangular wave are compared by the PWM comparator, and the soft start is executed by generating the PWM signal that gradually increases the on-duty. Conventionally, a switching power supply device has been proposed.

また、スイッチング電源装置には、主スイッチング素子のオン期間に主スイッチング素子に流れるドレイン電流の過電流保護のための過電流保護機能を備えたものがある。このようなスイッチング電源装置において、電源起動時にドレイン電流の過電流検出値を小さく抑えることで、電源起動時の突入電流と出力電圧オーバーシュートを緩和させるソフトスタート回路が、特許文献2に開示されている。   Some switching power supply devices have an overcurrent protection function for protecting an overcurrent of a drain current flowing through the main switching element during the ON period of the main switching element. In such a switching power supply device, Patent Document 2 discloses a soft start circuit that reduces an inrush current and an output voltage overshoot at the time of starting the power supply by suppressing the overcurrent detection value of the drain current to be small at the time of starting the power supply. Yes.

このソフトスタート回路は、基準電圧とフィードバック電圧を入力するエラーアンプと、基準電圧を階段状に上昇させる第1カウンタと、エラーアンプのエラー出力信号と三角波を比較するコンパレータと、コンパレータのコンパレータ出力信号を定期的に調べ、フィードバック電圧の上昇が基準電圧の上昇に追いついていない場合にはカウント値をカウントアップする第2カウンタと、コンパレータのコンパレータ出力信号によって導通状態を制御される出力トランジスタ(主スイッチング素子)と、出力トランジスタに流れるドレイン電流をモニタする過電流保護回路と、第2カウンタのカウント値にしたがって、出力トランジスタに流れるドレイン電流の検出電流値(過電流検出値)を設定する検出電流値制御回路と、過電流保護回路によりモニタされたドレイン電流と、検出電流値制御回路が設定した検出電流値とを比較する電流コンパレータとを備える。   This soft start circuit includes an error amplifier for inputting a reference voltage and a feedback voltage, a first counter for stepping up the reference voltage, a comparator for comparing an error output signal of the error amplifier with a triangular wave, and a comparator output signal of the comparator. A second counter that counts up the count value when the feedback voltage rise does not catch up with the reference voltage, and an output transistor (main switching) whose conduction state is controlled by the comparator output signal of the comparator Element), an overcurrent protection circuit that monitors the drain current flowing through the output transistor, and a detection current value that sets a detection current value (overcurrent detection value) of the drain current flowing through the output transistor according to the count value of the second counter Control circuit and overcurrent protection circuit And a current comparator for comparing the drain current is more monitors, and a detection current value detected current value control circuit is set.

そして、このソフトスタート回路は、電源起動時にエラーアンプの基準電圧を階段状に上昇させるとともに、検出電流値を小さく抑えておくことで、電源起動時の突入電流と出力電圧オーバーシュートを緩和させる。   The soft-start circuit increases the reference voltage of the error amplifier in a staircase pattern at the time of starting up the power supply and suppresses the detected current value to reduce the inrush current and the output voltage overshoot at the time of starting up the power supply.

さらに、このソフトスタート回路は、徐々に上昇していく基準電圧とフィードバック電圧を定期的に比較して、フィードバック電圧の上昇が基準電圧の上昇に追いついていない場合に、電源起動時に小さく抑えておいた検出電流値を随時ステップアップさせる。この構成により、負荷の大小にかかわらず、出力電圧が所定値まで上昇する。
特許第3251770号公報 特開2006−288054公報
In addition, this soft start circuit periodically compares the reference voltage that gradually increases with the feedback voltage, and keeps it small when starting up the power supply when the increase in the feedback voltage has not caught up with the increase in the reference voltage. Step up the detected current value at any time. With this configuration, the output voltage rises to a predetermined value regardless of the size of the load.
Japanese Patent No. 3251770 JP 2006-288054 A

しかしながら、PWM信号のオンデューティを徐々に増加させる従来の方法では、スイッチング電源装置がチョッパ方式の場合、電源起動時にオンデューティを最小にしていても、主スイッチング素子がターンオンする際に主スイッチング素子に流れる電流の電流値が主スイッチング素子の定格電流値以上となり、主スイッチング素子が破壊されるおそれがある。   However, in the conventional method of gradually increasing the on-duty of the PWM signal, when the switching power supply device is a chopper method, even if the on-duty is minimized at the time of power activation, the main switching element is turned on when the main switching element is turned on. The current value of the flowing current becomes equal to or higher than the rated current value of the main switching element, and the main switching element may be destroyed.

詳しくは、電源起動時は出力電圧が限りなくゼロに近いために、主スイッチング素子のオン期間に主スイッチング素子に流れるドレイン電流の傾きが急峻となり、主スイッチング素子がターンオフする際に流れるドレイン電流の電流値(ドレイン電流の最大電流値)が高くなる。また、出力電圧が限りなくゼロに近いと、主スイッチング素子のオン期間にコイルに蓄積されたエネルギが、主スイッチング素子のオフ期間中にほとんど減少しないため、電源起動時には、ドレイン電流の電流波形が連続モードとなり、ドレイン電流の初期電流値および最大電流値(ピーク値)が増加する。また、チョッパ方式のスイッチング電源装置では、ドレイン電流の電流波形が連続モードの場合、主スイッチング素子がオフ状態からオン状態に切り替わる際に、整流ダイオードの逆回復電流Irrが主スイッチング素子を介して整流ダイオードに流れる。この逆回復電流Irrに、主スイッチング素子のオフ期間に主スイッチング素子や整流ダイオード等の寄生容量に充電された電流を加えた電流はスパイク電流と呼ばれており、主スイッチング素子がターンオンする際には、初期電流値にスパイク電流成分の電流値を加えた電流値の電流が主スイッチング素子に流れる。また、逆回復電流Irrの電流値は、初期電流値が高くなるほど大きくなる。したがって、電源起動時にオンデューティを最小にしていても、主スイッチング素子のスイッチング周期ごとに、主スイッチング素子がターンオンする際に主スイッチング素子に流れる電流の電流値が大きくなり、やがて主スイッチング素子の定格電流値以上となり、主スイッチング素子が破壊されるおそれがある。   Specifically, since the output voltage is almost zero when the power is turned on, the slope of the drain current flowing in the main switching element becomes steep during the ON period of the main switching element, and the drain current flowing when the main switching element is turned off The current value (the maximum current value of the drain current) increases. Also, if the output voltage is as close to zero as possible, the energy stored in the coil during the on period of the main switching element hardly decreases during the off period of the main switching element. In the continuous mode, the initial current value and the maximum current value (peak value) of the drain current increase. In the chopper type switching power supply device, when the current waveform of the drain current is in the continuous mode, the reverse recovery current Irr of the rectifier diode is rectified via the main switching element when the main switching element is switched from the off state to the on state. It flows to the diode. A current obtained by adding a current charged to a parasitic capacitance such as a main switching element or a rectifier diode during the OFF period of the main switching element to the reverse recovery current Irr is called a spike current. When the main switching element is turned on, The current having a current value obtained by adding the current value of the spike current component to the initial current value flows to the main switching element. Further, the current value of the reverse recovery current Irr increases as the initial current value increases. Therefore, even if the on-duty is minimized at the time of starting the power supply, the current value of the current flowing through the main switching element when the main switching element is turned on increases every switching cycle of the main switching element, and the rating of the main switching element is eventually reached. There is a risk that the main switching element may be destroyed due to the current value being exceeded.

さらに、チョッパ方式のスイッチング電源では、スイッチングロス低減のために一般的に逆回復時間trrの短いファーストリカバリーダイオード(以下、FRDと称す。)が使用されるが、FRDを使用した場合には逆回復電流Irrの電流値がさらに高くなり、主スイッチング素子が破壊される可能性が大きくなる。   Furthermore, a chopper switching power supply generally uses a fast recovery diode (hereinafter referred to as FRD) having a short reverse recovery time trr in order to reduce switching loss, but reverse recovery is possible when FRD is used. The current value of the current Irr is further increased, and the possibility that the main switching element is destroyed increases.

また、主スイッチング素子に流れるドレイン電流の過電流保護のための過電流保護機能を備えたスイッチング電源装置において、ドレイン電流の過電流検出値を小さく抑える従来の方法では、実際には主スイッチング素子の最小オン期間が存在するために、電源起動時にドレイン電流を過電流検出値で制限できず、ドレイン電流のピーク値が主スイッチング素子の定格電流値以上となり、主スイッチング素子が破壊されるおそれがある。   Further, in a switching power supply device having an overcurrent protection function for protecting the drain current flowing in the main switching element, the conventional method of suppressing the drain current overcurrent detection value in practice is not effective for the main switching element. Since there is a minimum on-period, the drain current cannot be limited by the overcurrent detection value at power-on, and the peak value of the drain current may exceed the rated current value of the main switching element, possibly destroying the main switching element. .

詳しくは、ドレイン電流が検出されてから実際に主スイッチング素子がターンオフするまでに遅れ時間(検出遅れ時間)が存在し、また通常は、過電流保護機能を備えたスイッチング電源装置は、スパイク電流によって主スイッチング素子がターンオフすることがないように、主スイッチング素子がターンオンしてから一定時間(ブランキング時間)が経過するまでの期間(ブランキング期間)、ドレイン電流のターンオフを禁止する構成となっているため、ドレイン電流の過電流検出値を小さくしても、ブランキング時間に検出遅れ時間を加えた最小オン期間は主スイッチング素子が必ずオンする。また、上述したように、電源起動時にはドレイン電流の電流波形が連続モードとなり、ドレイン電流の初期電流値およびピーク値が増加する。したがって、電源起動時にドレイン電流の過電流検出値を小さくしても、主スイッチング素子が最小オン期間で駆動されてドレイン電流の初期電流値およびピーク値が増加する最小パルス駆動が繰り返され、ドレイン電流のピーク値が徐々に大きくなり、やがて主スイッチング素子の定格電流値以上となり、主スイッチング素子が破壊されるおそれがある。   Specifically, there is a delay time (detection delay time) from when the drain current is detected until the main switching element is actually turned off. Usually, a switching power supply device with an overcurrent protection function is In order to prevent the main switching element from turning off, the drain current turn-off is prohibited during a period (blanking period) from when the main switching element is turned on until a predetermined time (blanking time) elapses. For this reason, even if the overcurrent detection value of the drain current is reduced, the main switching element is always turned on during the minimum on period obtained by adding the detection delay time to the blanking time. As described above, the current waveform of the drain current is in the continuous mode when the power supply is activated, and the initial current value and peak value of the drain current increase. Therefore, even if the overcurrent detection value of the drain current is reduced at the time of starting the power supply, the minimum switching operation in which the main switching element is driven in the minimum on period and the initial current value and the peak value of the drain current are increased is repeated. There is a risk that the peak value of will gradually increase and eventually exceed the rated current value of the main switching element, and the main switching element may be destroyed.

また、過電流保護機能を備えたスイッチング電源装置が、ブランキング期間を発生させる構成となっていない場合には、スパイク電流によって主スイッチング素子がターンオフしてしまう。よって、この場合、十分なオン時間を得られず、必要なエネルギを出力側へ伝達できないため、出力電圧が所定値とならず、起動不良状態が発生する。   Further, when the switching power supply device having the overcurrent protection function is not configured to generate the blanking period, the main switching element is turned off by the spike current. Therefore, in this case, sufficient on-time cannot be obtained, and necessary energy cannot be transmitted to the output side, so that the output voltage does not become a predetermined value, and a startup failure state occurs.

さらに、図9に示すスイッチング電源装置は、IC100の端子数を減少させるために、ソフトスタート用のコンデンサ103と電源オンオフ用の電源スイッチ102を1つの端子101に接続する構成となっている。しかし、電源スイッチ102をオフしてから、バイアス回路106がIC100内の各ブロックへの電源電圧Vccの供給を開始するまでに遅れ時間が発生する。また、バイアス回路106が電源電圧Vccの供給を開始してから、端子101の電圧が基準三角波の最低電位以上になるまでは、スイッチングトランジスタ107は動作を停止したままであるため、主スイッチング素子の発振開始はさらに遅れる。この結果、電源スイッチ102をオフしてから実際にスイッチングトランジスタ107が動作を開始するまでには大きな遅れ時間が発生してしまう。   Further, the switching power supply device shown in FIG. 9 is configured to connect a soft start capacitor 103 and a power on / off power switch 102 to one terminal 101 in order to reduce the number of terminals of the IC 100. However, there is a delay time from when the power switch 102 is turned off until the bias circuit 106 starts supplying the power supply voltage Vcc to each block in the IC 100. In addition, since the operation of the switching transistor 107 is stopped until the voltage at the terminal 101 becomes equal to or higher than the lowest potential of the reference triangular wave after the bias circuit 106 starts supplying the power supply voltage Vcc, the operation of the main switching element is stopped. The oscillation start is further delayed. As a result, a large delay time occurs after the power switch 102 is turned off until the switching transistor 107 actually starts operating.

本発明は、上記従来の問題点に鑑み、電源起動時の突入電流や出力電圧のオーバーシュートを低減させるソフトスタートを実行するとともに、そのソフトスタート期間に主スイッチング素子に最大許容電流値以上の電流が流れることによる主スイッチング素子の劣化や損傷を防止することができるスイッチング電源装置、及びそれに用いる半導体装置を提供することを目的とする。   In view of the above-described conventional problems, the present invention performs a soft start that reduces inrush current at the time of power supply startup and overshoot of the output voltage, and a current exceeding the maximum allowable current value in the main switching element during the soft start period. It is an object of the present invention to provide a switching power supply device capable of preventing deterioration and damage of a main switching element due to the flow of current and a semiconductor device used therefor.

また、本発明は、上記従来の問題点に鑑み、主スイッチング素子の動作を制御する制御回路に、制御回路用電源の電圧を入力電源電圧に基づき一定にするレギュレータと、主スイッチング素子の発振開始タイミングを決める信号が供給される外部起動端子とを設けることにより、主スイッチング素子の発振開始タイミングにかかわらず制御回路への電源電圧の供給を開始でき、外部起動端子に供給される信号が発生してから実際に主スイッチング素子が発振を開始するまでの遅れ時間を少なくすることが可能なスイッチング電源装置、及びそれに用いる半導体装置を提供することを目的とする。   In addition, in view of the above-described conventional problems, the present invention provides a control circuit for controlling the operation of the main switching element, a regulator for making the voltage of the power supply for the control circuit constant based on the input power supply voltage, and oscillation start of the main switching element. By providing an external start terminal to which a signal for determining timing is supplied, the supply of power supply voltage to the control circuit can be started regardless of the oscillation start timing of the main switching element, and the signal supplied to the external start terminal is generated. It is an object of the present invention to provide a switching power supply device that can reduce the delay time from when the main switching element actually starts oscillation, and a semiconductor device used therefor.

上記目的を達成するために、本発明の第1のスイッチング電源装置は、第1の直流電圧をスイッチングする主スイッチング素子と、前記主スイッチング素子によりスイッチングされた前記第1の直流電圧を、前記第1の直流電圧とは電圧値が異なる第2の直流電圧に変換する変換回路と、前記主スイッチング素子の動作を制御する制御回路と、前記第2の直流電圧の電圧値を示すフィードバック信号を前記制御回路へ帰還させる出力電圧検出回路とを備え、前記制御回路が、前記主スイッチング素子のターンオンのタイミングを決める信号を発振する発振回路と、前記主スイッチング素子に流れる電流の電流値を示す素子電流検出信号を生成する素子電流検出回路と、前記フィードバック信号を基に前記第2の直流電圧の電圧値に応じた信号レベルの信号を生成するフィードバック信号制御回路と、前記主スイッチング素子に流れる電流の最大電流値を固定するためのクランプ信号を生成するクランプ回路と、前記フィードバック信号制御回路が生成する信号と前記クランプ回路が生成する前記クランプ信号のうちの低い方の信号レベルと、前記素子電流検出信号の信号レベルとを比較することで、前記主スイッチング素子のターンオフのタイミングを決める信号を生成する比較器と、前記発振回路が発振する信号を基に前記主スイッチング素子をターンオンさせるための信号を生成し、前記比較器が生成する信号を基に前記主スイッチング素子をターンオフさせるための信号を生成するスイッチング制御信号生成回路と、前記スイッチング制御信号生成回路が生成する信号を基に前記主スイッチング素子を駆動する駆動信号を生成する駆動回路と、前記駆動信号を基に、前記主スイッチング素子がターンオンしてからブランキング時間が経過するまで、前記主スイッチング素子がターンオンするのを禁止するブランキング期間発生回路と、前記主スイッチング素子が発振を開始してからソフトスタート時間が経過するまでのソフトスタート期間を決定するソフトスタート期間発生回路と、前記ソフトスタート期間中に、前記ソフトスタート期間の経過後に比べて前記ブランキング時間を短くするための信号を生成するブランキング時間調整回路とを備えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a first switching power supply device of the present invention includes a main switching element that switches a first DC voltage, and the first DC voltage that is switched by the main switching element. A conversion circuit for converting to a second DC voltage having a voltage value different from that of the first DC voltage, a control circuit for controlling the operation of the main switching element, and a feedback signal indicating the voltage value of the second DC voltage. An output voltage detection circuit that feeds back to the control circuit, wherein the control circuit oscillates a signal that determines a turn-on timing of the main switching element, and an element current that indicates a current value of a current flowing through the main switching element An element current detection circuit for generating a detection signal, and a signal corresponding to the voltage value of the second DC voltage based on the feedback signal A feedback signal control circuit for generating a bell signal, a clamp circuit for generating a clamp signal for fixing a maximum current value of a current flowing through the main switching element, a signal generated by the feedback signal control circuit, and the clamp circuit A comparator that generates a signal that determines a turn-off timing of the main switching element by comparing a lower signal level of the clamp signal generated by the signal current and a signal level of the element current detection signal; Generation of a switching control signal for generating a signal for turning on the main switching element based on a signal oscillated by an oscillation circuit and generating a signal for turning off the main switching element based on a signal generated by the comparator Circuit and a signal generated by the switching control signal generation circuit A drive circuit that generates a drive signal for driving the main switching element and, based on the drive signal, prohibits the main switching element from turning on until a blanking time elapses after the main switching element is turned on. A blanking period generating circuit that performs oscillation, a soft start period generating circuit that determines a soft start period from the start of oscillation of the main switching element until a soft start time elapses, and the soft start period during the soft start period And a blanking time adjusting circuit for generating a signal for shortening the blanking time as compared to after the elapse of the period.

このように構成されたスイッチング電源装置は、主スイッチング素子が発振を開始してから、ソフトスタート期間発生回路により決定されるソフトスタート期間が経過するまで、ブランキング時間を通常動作時よりも短くすることができる。よって、ソフトスタート期間における主スイッチング素子のオン時間が通常動作時よりも短くなり、主スイッチング素子に流れる素子電流のピーク値(最大電流値)が抑制される。また、ソフトスタート期間ではスイッチング周期ごとに素子電流が増加するが、その増加量を抑制することができる。したがって、主スイッチング素子に最大許容電流値以上の電流が流れることによる主スイッチング素子の劣化や損傷を防止することができる。また、素子電流の波形の傾きが大きい場合、すなわちスイッチング周期ごとの素子電流の増加スピードが速い場合や、第2の直流電圧(出力電圧)が限りなくゼロに近く、コイルやトランス等のエネルギ変換器に蓄えられたエネルギが主スイッチング素子のオフ期間中にほとんど減少しないような場合であっても、主スイッチング素子のオン時間が短いために、素子電流のピーク値が抑制され、且つスイッチング周期ごとに増加する素子電流の増加量が抑制されるので、主スイッチング素子の劣化や損傷を防止することができる。   In the switching power supply device configured as described above, the blanking time is shorter than that during normal operation until the soft start period determined by the soft start period generation circuit elapses after the main switching element starts oscillation. be able to. Therefore, the ON time of the main switching element during the soft start period is shorter than that during normal operation, and the peak value (maximum current value) of the element current flowing through the main switching element is suppressed. In addition, the device current increases every switching period in the soft start period, but the increase amount can be suppressed. Therefore, it is possible to prevent deterioration and damage of the main switching element due to the current exceeding the maximum allowable current value flowing through the main switching element. In addition, when the slope of the device current waveform is large, that is, when the increase rate of the device current per switching cycle is fast, or when the second DC voltage (output voltage) is nearly zero, energy conversion of coils, transformers, etc. Even when the energy stored in the capacitor hardly decreases during the off-period of the main switching element, the peak value of the element current is suppressed and the switching period is reduced because the on-time of the main switching element is short. Since the increase amount of the element current that increases is suppressed, deterioration and damage of the main switching element can be prevented.

また、上記の第1のスイッチング電源装置において、前記ブランキング時間調整回路が、前記ソフトスタート期間の開始時を最小値として、前記ソフトスタート期間中に前記ブランキング時間を増加させる構成としてもよい。   In the first switching power supply device described above, the blanking time adjustment circuit may be configured to increase the blanking time during the soft start period with the start time of the soft start period as a minimum value.

このように構成されたスイッチング電源装置は、ソフトスタート期間中にブランキング時間が徐々に長くなるため、ソフトスタート期間経過後の通常動作時に必要なブランキング時間にスムーズに移行することが可能となる。   Since the switching power supply configured as described above gradually increases the blanking time during the soft start period, it is possible to smoothly shift to the blanking time required during normal operation after the soft start period has elapsed. .

また、上記の第1のスイッチング電源装置において、前記クランプ回路が、前記ソフトスタート期間中に、前記ソフトスタート期間の経過後に比べて前記クランプ信号の信号レベルを低くする構成としてもよい。さらに、前記クランプ回路が、前記ソフトスタート期間の開始時を最小値として、前記ソフトスタート期間中に前記クランプ信号の信号レベルを増加させる構成としてもよい。   In the first switching power supply device described above, the clamp circuit may lower the signal level of the clamp signal during the soft start period as compared with after the soft start period has elapsed. Further, the clamp circuit may be configured to increase the signal level of the clamp signal during the soft start period with the minimum value at the start of the soft start period.

このように構成されたスイッチング電源装置は、ソフトスタート期間中にクランプ信号の信号レベル(過電流検出値)が低くなるため、第2の直流電圧(出力電圧)が限りなくゼロに近く、コイルやトランス等のエネルギ変換器に蓄えられたエネルギが主スイッチング素子のオフ期間中にほとんど減少しないような場合に主スイッチング素子に流れる素子電流の電流波形が連続モードになっても、主スイッチング素子のターンオフ時に流れる素子電流の電流値を小さく制限することが可能となり、次に主スイッチング素子がターンオンする際に主スイッチング素子に流れる初期電流の電流値を小さくすることが可能となる。   In the switching power supply device configured as described above, the signal level (overcurrent detection value) of the clamp signal becomes low during the soft start period, so the second DC voltage (output voltage) is almost zero, When the energy stored in the energy converter such as a transformer hardly decreases during the OFF period of the main switching element, the main switching element is turned off even if the current waveform of the element current flowing through the main switching element is in the continuous mode. It is possible to limit the current value of the element current that occasionally flows, and to reduce the initial current value that flows to the main switching element when the main switching element is turned on next time.

さらに、ソフトスタート期間中にクランプ信号の信号レベルが増加する構成とすれば、ソフトスタート期間経過後の通常動作時に必要なクランプ信号の信号レベルにスムーズに移行することが可能となる。また、ソフトスタート期間中に出力側に伝達されるエネルギが徐々に大きくなるので、ソフトスタート期間経過後に第2の直流電圧(出力電圧)が所定値に達することができずに起動不良状態となることがない。   Furthermore, if the signal level of the clamp signal is increased during the soft start period, it is possible to smoothly shift to the signal level of the clamp signal required during normal operation after the soft start period. Further, since the energy transmitted to the output side gradually increases during the soft start period, the second DC voltage (output voltage) cannot reach a predetermined value after the soft start period elapses, resulting in a start-up failure state. There is nothing.

また、上記の第1のスイッチング電源装置において、前記ブランキング期間発生回路が、前記主スイッチング素子がターンオンしてから前記ブランキング時間が経過するまで、前記素子電流検出回路が生成する前記素子電流検出信号または前記比較器が生成する信号を無効にする構成としてもよい。   Further, in the first switching power supply device, the blanking period generation circuit generates the element current detection generated by the element current detection circuit until the blanking time elapses after the main switching element is turned on. The signal or the signal generated by the comparator may be invalidated.

また、上記の第1のスイッチング電源装置において、前記素子電流検出回路が、前記主スイッチング素子のオン電圧を基に前記素子電流検出信号を生成する構成としてもよい。このように構成されたスイッチング電源装置は、主スイッチング素子に流れる素子電流を検出するのに検出抵抗を使用する必要がないので、検出抵抗で発生するロスを低減することができる。   In the first switching power supply device, the element current detection circuit may generate the element current detection signal based on an ON voltage of the main switching element. Since the switching power supply configured as described above does not need to use a detection resistor to detect an element current flowing in the main switching element, it is possible to reduce a loss generated by the detection resistor.

また、上記の第1のスイッチング電源装置において、前記素子電流検出回路が、前記主スイッチング素子と共通に駆動され、前記主スイッチング素子に流れる電流よりも電流値が小さく、且つ前記主スイッチング素子に流れる電流に対して電流値が一定の比率の電流が流れる副スイッチング素子と、前記副スイッチング素子に流れる電流が供給される抵抗と、を備え、前記抵抗に発生する電圧を基に前記素子電流検出信号を生成する構成としてもよい。   In the first switching power supply device, the element current detection circuit is driven in common with the main switching element, has a current value smaller than a current flowing through the main switching element, and flows through the main switching element. A sub-switching element through which a current having a constant ratio to a current flows, and a resistor to which a current flowing through the sub-switching element is supplied, and the element current detection signal based on a voltage generated in the resistor It is good also as a structure which produces | generates.

このように構成されたスイッチング電源装置は、主スイッチング素子に流れる素子電流を抵抗で直接検出する必要がないため、検出抵抗で発生するロスを低減することができる。また、主スイッチング素子のオン電圧を用いて素子電流を検出する方法では、主スイッチング素子の入力電圧が十分小さくなるまで(一般的には数百nsec)、素子電流を正確に検出できない。これに対して、このスイッチング電源装置は、抵抗に流れる電流を検出するので、主スイッチング素子がオフ状態からオン状態に移行した直後であっても正確に素子電流を検出できる。   Since the switching power supply configured as described above does not need to directly detect the element current flowing through the main switching element with a resistor, loss generated by the detection resistor can be reduced. Further, in the method of detecting the element current using the on-voltage of the main switching element, the element current cannot be accurately detected until the input voltage of the main switching element becomes sufficiently small (generally several hundred nsec). On the other hand, since this switching power supply device detects the current flowing through the resistor, the device current can be accurately detected even immediately after the main switching device shifts from the off state to the on state.

また、上記目的を達成するために、本発明の第2のスイッチング電源装置は、第1の直流電圧をスイッチングする主スイッチング素子と、前記主スイッチング素子によりスイッチングされた前記第1の直流電圧を、前記第1の直流電圧とは電圧値が異なる第2の直流電圧に変換する変換回路と、前記主スイッチング素子の動作を制御する制御回路と、前記第2の直流電圧の電圧値を示すフィードバック信号を前記制御回路へ帰還させる出力電圧検出回路とを備え、前記制御回路が、前記主スイッチング素子のターンオンのタイミングを決める信号を発振する発振回路と、前記主スイッチング素子を駆動する駆動信号を生成する駆動回路と、前記主スイッチング素子が発振を開始してからソフトスタート時間が経過するまでのソフトスタート期間を決定するソフトスタート期間発生回路とを備え、前記発振回路が発振する信号を基に前記主スイッチング素子をターンオンさせ、前記フィードバック信号を基に前記主スイッチング素子をターンオフさせ、前記駆動回路が、前記ソフトスタート期間が経過するまで、前記ソフトスタート期間の経過後に比べて前記主スイッチング素子がターンオンするのにかかる時間が長くなるように前記主スイッチング素子を駆動することを特徴とする。   In order to achieve the above object, a second switching power supply device of the present invention includes a main switching element that switches a first DC voltage, and the first DC voltage that is switched by the main switching element. A conversion circuit for converting to a second DC voltage having a voltage value different from that of the first DC voltage; a control circuit for controlling an operation of the main switching element; and a feedback signal indicating a voltage value of the second DC voltage. And an output voltage detection circuit that feeds back to the control circuit, and the control circuit generates an oscillation circuit that oscillates a signal that determines a turn-on timing of the main switching element, and a drive signal that drives the main switching element Soft start period from the start of oscillation of the drive circuit and the main switching element until the soft start time elapses A soft start period generating circuit for determining the main switching element based on a signal oscillated by the oscillation circuit, and turning off the main switching element based on the feedback signal. The main switching element is driven until the soft start period elapses so that the time required for the main switching element to turn on becomes longer than after the soft start period elapses.

このように構成されたスイッチング電源装置は、主スイッチング素子が発振を開始してから、ソフトスタート期間発生回路により決定されるソフトスタート期間が経過するまで、主スイッチング素子のターンオン時間が通常動作時よりも長くなる。したがって、主スイッチング素子がオフ状態からオン状態に切り替わる際に、整流ダイオードの逆回復電流Irrが主スイッチング素子を介して整流ダイオードに流れる構成において、大きな逆回復電流Irrが流れる場合であっても、主スイッチング素子のターンオン時間が長くdV/dt及びdI/dtが緩やかであるため、主スイッチング素子がターンオンする際に主スイッチング素子に流れる電流の電流値は高くならず、主スイッチング素子に最大許容電流値以上の電流が流れることによる主スイッチング素子の劣化や損傷を防止することができる。   In the switching power supply configured as described above, the turn-on time of the main switching element is longer than that during normal operation until the soft start period determined by the soft start period generating circuit elapses after the main switching element starts oscillating. Also gets longer. Therefore, when the main switching element switches from the off state to the on state, the reverse recovery current Irr of the rectifier diode flows to the rectifier diode through the main switching element, even when a large reverse recovery current Irr flows. Since the turn-on time of the main switching element is long and dV / dt and dI / dt are gradual, the current value of the current flowing through the main switching element when the main switching element is turned on does not increase, and the maximum allowable current flows in the main switching element. It is possible to prevent the main switching element from being deteriorated or damaged due to a current exceeding the value flowing.

また、上記の第2のスイッチング電源装置において、変換回路はダイオード、コイルおよびコンデンサの直列回路から構成してもよい。   In the second switching power supply device described above, the conversion circuit may be formed of a series circuit of a diode, a coil, and a capacitor.

また、上記の第2のスイッチング電源装置において、前記駆動回路が、前記ソフトスタート期間が経過するまで、前記ソフトスタート期間の経過後に比べて前記主スイッチング素子のターンオン駆動能力を低減させる構成とすることにより、ソフトスタート期間中のターンオン時間をソフトスタート期間経過後の通常動作時のターンオン時間に比べて長くしてもよい。   Further, in the second switching power supply device described above, the drive circuit is configured to reduce the turn-on drive capability of the main switching element until the soft start period elapses, compared to after the soft start period elapses. Thus, the turn-on time during the soft start period may be longer than the turn-on time during normal operation after the soft start period has elapsed.

また、上記の第2のスイッチング電源装置において、前記制御回路が、前記主スイッチング素子に流れる電流の電流値を示す素子電流検出信号を生成する素子電流検出回路と、前記フィードバック信号を基に前記第2の直流電圧の電圧値に応じた信号レベルの信号を生成するフィードバック信号制御回路と、前記主スイッチング素子に流れる電流の最大電流値を固定するためのクランプ信号を生成するクランプ回路と、前記フィードバック信号制御回路が生成する信号と前記クランプ回路が生成する前記クランプ信号のうちの低い方の信号レベルと、前記素子電流検出信号の信号レベルとを比較することで、前記主スイッチング素子のターンオフのタイミングを決める信号を生成する比較器と、前記発振回路が発振する信号を基に前記主スイッチング素子をターンオンさせるための信号を生成し、前記比較器が生成する信号を基に前記主スイッチング素子をターンオフさせるための信号を生成するスイッチング制御信号生成回路と、前記駆動回路が生成する前記駆動信号を基に、前記主スイッチング素子がターンオンしてからブランキング時間が経過するまで、前記主スイッチング素子がターンオンするのを禁止するブランキング期間発生回路とをさらに備え、前記駆動回路が、前記スイッチング制御信号生成回路が生成する信号を基に前記駆動信号を生成する構成としてもよい。   Further, in the second switching power supply device, the control circuit generates an element current detection signal indicating a current value of a current flowing through the main switching element, and the first switching power supply device based on the feedback signal. A feedback signal control circuit that generates a signal having a signal level corresponding to the voltage value of the DC voltage of 2, a clamp circuit that generates a clamp signal for fixing a maximum current value of a current flowing through the main switching element, and the feedback The turn-off timing of the main switching element is obtained by comparing the lower signal level of the signal generated by the signal control circuit and the clamp signal generated by the clamp circuit with the signal level of the element current detection signal. A comparator for generating a signal for determining the main switch and the main switch based on the signal oscillated by the oscillation circuit. A switching control signal generation circuit for generating a signal for turning on the chucking element and generating a signal for turning off the main switching element based on the signal generated by the comparator; and the drive generated by the drive circuit And a blanking period generating circuit for prohibiting the main switching element from turning on until a blanking time elapses after the main switching element is turned on based on a signal, and the driving circuit includes the switching circuit. The drive signal may be generated based on a signal generated by the control signal generation circuit.

この場合、上記した第1のスイッチング電源装置と同様に、前記クランプ回路が、前記ソフトスタート期間中に、前記ソフトスタート期間の経過後に比べて前記クランプ信号の信号レベルを低くする構成としてもよい。さらに、前記クランプ回路が、前記ソフトスタート期間の開始時を最小値として、前記ソフトスタート期間中に前記クランプ信号の信号レベルを増加させる構成としてもよい。   In this case, similarly to the first switching power supply device described above, the clamp circuit may lower the signal level of the clamp signal during the soft start period as compared with after the soft start period has elapsed. Further, the clamp circuit may be configured to increase the signal level of the clamp signal during the soft start period with the minimum value at the start of the soft start period.

このように構成されたスイッチング電源装置は、ソフトスタート期間中にクランプ信号の信号レベル(過電流検出値)が低くなるため、第2の直流電圧(出力電圧)が限りなくゼロに近く、コイルやトランス等のエネルギ変換器に蓄えられたエネルギが主スイッチング素子のオフ期間中にほとんど減少しないような場合に主スイッチング素子に流れる素子電流の電流波形が連続モードになっても、主スイッチング素子のターンオフ時に流れる素子電流の電流値を小さく制限することが可能となり、次に主スイッチング素子がターンオンする際に主スイッチング素子に流れる初期電流の電流値を小さくすることが可能となる。さらに、ソフトスタート期間中にクランプ信号の信号レベルが増加する構成とすれば、ソフトスタート期間経過後の通常動作時に必要なクランプ信号の信号レベルにスムーズに移行することが可能となる。また、ソフトスタート期間中に出力側に伝達されるエネルギが徐々に大きくなるので、ソフトスタート期間経過後に第2の直流電圧(出力電圧)が所定値に達することができずに起動不良状態となることがない。   In the switching power supply device configured as described above, the signal level (overcurrent detection value) of the clamp signal becomes low during the soft start period, so the second DC voltage (output voltage) is almost zero, When the energy stored in the energy converter such as a transformer hardly decreases during the OFF period of the main switching element, the main switching element is turned off even if the current waveform of the element current flowing through the main switching element is in the continuous mode. It is possible to limit the current value of the element current that occasionally flows, and to reduce the initial current value that flows to the main switching element when the main switching element is turned on next time. Furthermore, if the signal level of the clamp signal is increased during the soft start period, it is possible to smoothly shift to the signal level of the clamp signal required during normal operation after the soft start period. Further, since the energy transmitted to the output side gradually increases during the soft start period, the second DC voltage (output voltage) cannot reach a predetermined value after the soft start period elapses, resulting in a start-up failure state. There is nothing.

また、上記した第1のスイッチング電源装置と同様に、前記制御回路が、前記ソフトスタート期間中に、前記ソフトスタート期間の経過後に比べて前記ブランキング時間を短くするための信号を生成するブランキング時間調整回路をさらに備える構成としてもよい。さらに、前記ブランキング時間調整回路が、前記ソフトスタート期間の開始時を最小値として、前記ソフトスタート期間中に前記ブランキング時間を増加させる構成としてもよい。   Further, similarly to the first switching power supply device described above, the control circuit generates a blanking signal during the soft start period to generate a signal for shortening the blanking time as compared with after the soft start period has elapsed. It is good also as a structure further provided with a time adjustment circuit. Further, the blanking time adjustment circuit may be configured to increase the blanking time during the soft start period with the start time of the soft start period as a minimum value.

このように構成されたスイッチング電源装置は、ソフトスタート期間が経過するまでブランキング時間を通常動作時よりも短くすることができる。よって、ソフトスタート期間における主スイッチング素子のオン時間が通常動作時よりも短くなり、主スイッチング素子のターンオフ時に流れる素子電流の電流値が抑制される。また、スイッチング周期ごとに増加する素子電流の増加量を抑制することができる。したがって、主スイッチング素子に最大許容電流値以上の電流が流れることによる主スイッチング素子の劣化や損傷を防止することができる。さらに、ソフトスタート期間中にブランキング時間が増加する構成とすれば、ソフトスタート期間経過後の通常動作時に必要なブランキング時間にスムーズに移行することが可能となる。   The switching power supply configured as described above can make the blanking time shorter than that during normal operation until the soft start period elapses. Therefore, the ON time of the main switching element in the soft start period is shorter than that in the normal operation, and the current value of the element current that flows when the main switching element is turned off is suppressed. Moreover, the increase amount of the element current which increases every switching cycle can be suppressed. Therefore, it is possible to prevent deterioration and damage of the main switching element due to the current exceeding the maximum allowable current value flowing through the main switching element. Furthermore, if the configuration is such that the blanking time increases during the soft start period, it is possible to smoothly shift to the blanking time required during normal operation after the soft start period has elapsed.

また、上記した第1のスイッチング電源装置と同様に、前記ブランキング期間発生回路が、前記主スイッチング素子がターンオンしてから前記ブランキング時間が経過するまで、前記素子電流検出回路が生成する前記素子電流検出信号または前記比較器が生成する信号を無効にする構成としてもよい。   Similarly to the first switching power supply device described above, the blanking period generation circuit generates the element generated by the element current detection circuit until the blanking time elapses after the main switching element is turned on. The current detection signal or the signal generated by the comparator may be invalidated.

また、上記した第1のスイッチング電源装置と同様に、前記素子電流検出回路が、前記主スイッチング素子のオン電圧を基に前記素子電流検出信号を生成する構成としてもよい。このように構成されたスイッチング電源装置は、主スイッチング素子に流れる素子電流を検出するのに検出抵抗を使用する必要がないので、検出抵抗で発生するロスを低減することができる。   Further, similarly to the first switching power supply device described above, the element current detection circuit may generate the element current detection signal based on the ON voltage of the main switching element. Since the switching power supply configured as described above does not need to use a detection resistor to detect an element current flowing in the main switching element, it is possible to reduce a loss generated by the detection resistor.

また、上記した第1のスイッチング電源装置と同様に、前記素子電流検出回路が、前記主スイッチング素子と共通に駆動され、前記主スイッチング素子に流れる電流よりも電流値が小さく、且つ前記主スイッチング素子に流れる電流に対して電流値が一定の比率の電流が流れる副スイッチング素子と、前記副スイッチング素子に流れる電流が供給される抵抗と、を備え、前記抵抗に発生する電圧を基に前記素子電流検出信号を生成する構成としてもよい。   Further, similarly to the first switching power supply device described above, the element current detection circuit is driven in common with the main switching element, and has a current value smaller than the current flowing through the main switching element, and the main switching element. A sub-switching element in which a current having a constant ratio with respect to a current flowing through the sub-switching element, and a resistor to which a current flowing in the sub-switching element is supplied, and the element current based on the voltage generated in the resistor The detection signal may be generated.

このように構成されたスイッチング電源装置は、主スイッチング素子に流れる素子電流を抵抗で直接検出する必要がないため、検出抵抗で発生するロスを低減することができる。また、主スイッチング素子のオン電圧を用いて素子電流を検出する方法では、主スイッチング素子の入力電圧が十分小さくなるまで(一般的には数百nsec)、素子電流を正確に検出できない。これに対して、このスイッチング電源装置は、抵抗に流れる電流を検出するので、主スイッチング素子がオフ状態からオン状態に移行した直後であっても正確に素子電流を検出できる。   Since the switching power supply configured as described above does not need to directly detect the element current flowing through the main switching element with a resistor, loss generated by the detection resistor can be reduced. Further, in the method of detecting the element current using the on-voltage of the main switching element, the element current cannot be accurately detected until the input voltage of the main switching element becomes sufficiently small (generally several hundred nsec). On the other hand, since this switching power supply device detects the current flowing through the resistor, the device current can be accurately detected even immediately after the main switching device shifts from the off state to the on state.

また、上記の第1および第2のスイッチング電源装置において、前記ソフトスタート期間発生回路が、前記制御回路に外付けされた外付けコンデンサを充電する定電流源を備え、前記定電流源によって充電された前記外付けコンデンサの電圧レベルで前記ソフトスタート期間を決定する構成としてもよい。このように構成されたスイッチング電源装置は、ソフトスタート期間を外付けコンデンサの容量値で調整することが可能となる。   In the first and second switching power supply apparatuses, the soft start period generation circuit includes a constant current source that charges an external capacitor externally attached to the control circuit, and is charged by the constant current source. The soft start period may be determined by the voltage level of the external capacitor. In the switching power supply device configured as described above, the soft start period can be adjusted by the capacitance value of the external capacitor.

また、上記の第1および第2のスイッチング電源装置において、前記ソフトスタート期間発生回路が、前記制御回路に外付けされた外付けコンデンサを充放電するための複数個の定電流源と、前記外付けコンデンサの電圧の上限と下限を検出する2つのコンパレータと、前記2つのコンパレータが生成する信号に基づき前記外付けコンデンサの充電と放電を切り替える複数個のスイッチと、前記2つのコンパレータが生成する信号に基づきカウント値をカウントアップするカウンタ回路とを備え、前記カウンタ回路のカウント値で前記ソフトスタート期間を決定する構成としてもよい。   In the first and second switching power supplies, the soft start period generation circuit includes a plurality of constant current sources for charging and discharging an external capacitor externally attached to the control circuit, and the external Two comparators for detecting the upper and lower limits of the voltage of the external capacitor, a plurality of switches for switching charging and discharging of the external capacitor based on signals generated by the two comparators, and a signal generated by the two comparators And a counter circuit that counts up the count value based on the above, and the soft start period may be determined by the count value of the counter circuit.

このように構成されたスイッチング電源装置は、ソフトスタート期間を定電流値と外付けコンデンサの容量値とカウンタ回路のカウント値によって調整することができるので、外付けコンデンサの容量値を小さくすることが可能となる。   In the switching power supply configured as described above, the soft start period can be adjusted by the constant current value, the capacitance value of the external capacitor, and the count value of the counter circuit, so that the capacitance value of the external capacitor can be reduced. It becomes possible.

また、上記の第1および第2のスイッチング電源装置において、前記制御回路が、前記第1の直流電圧に基づき制御回路用電源の電圧を一定に保つレギュレータと、外部起動端子とをさらに備え、前記外部起動端子に供給される信号に基づき前記主スイッチング素子の発振開始タイミングを決定する構成としてもよい。この場合、前記第1の直流電圧が所定の電圧になると外部起動信号を発生する外部起動信号発生回路を設けて、前記制御回路が、前記外部起動信号が発生することによって前記外部起動端子に供給される信号に基づき、前記主スイッチング素子の発振開始タイミングを決定する構成としてもよい。   In the first and second switching power supply devices, the control circuit further includes a regulator that keeps the voltage of the power supply for the control circuit constant based on the first DC voltage, and an external start terminal, The oscillation start timing of the main switching element may be determined based on a signal supplied to the external starting terminal. In this case, an external activation signal generation circuit is provided that generates an external activation signal when the first DC voltage reaches a predetermined voltage, and the control circuit supplies the external activation terminal when the external activation signal is generated. The oscillation start timing of the main switching element may be determined based on the received signal.

このように構成されたスイッチング電源装置は、レギュレータが第1の直流電圧(入力電源電圧)に基づき制御回路用電源の電圧を一定に保ち、主スイッチング素子の発振開始タイミングが、外部起動端子に供給される信号に基づき決定されるので、主スイッチング素子の発振開始タイミングにかかわらず制御回路への電源電圧の供給を開始でき、外部起動端子に供給される信号が発生してから実際に主スイッチング素子が発振を開始するまでの遅れ時間を少なくすることが可能となる。   In the switching power supply configured as described above, the regulator keeps the voltage of the power supply for the control circuit constant based on the first DC voltage (input power supply voltage), and the oscillation start timing of the main switching element is supplied to the external start terminal Therefore, the power supply voltage can be supplied to the control circuit regardless of the oscillation start timing of the main switching element, and the main switching element is actually generated after the signal supplied to the external start terminal is generated. It is possible to reduce the delay time until the oscillation starts.

さらに、前記ソフトスタート期間発生回路が、前記制御回路に外付けされた前記外付けコンデンサを充電または充放電する構成において、前記外部起動端子に前記外付けコンデンサが接続し、前記制御回路が、前記ソフトスタート期間発生回路によって充電された前記外付けコンデンサの電圧レベルに基づき前記主スイッチング素子の発振開始タイミングを決定する構成としてもよい。このように構成されたスイッチング電源装置は、外部起動端子とソフトスタート用の外付けコンデンサの接続端子が共通化され、半導体集積回路の端子数を削減することができる。また、外部起動端子とソフトスタート用の外付けコンデンサの接続端子を共通化しても、レギュレータが第1の直流電圧(入力電源電圧)に基づき制御回路用電源の電圧を一定に保つので、主スイッチング素子の発振開始タイミングにかかわらず制御回路への電源電圧の供給を開始でき、外部起動端子に供給される信号が発生してから実際に主スイッチング素子が発振を開始するまでの遅れ時間を少なくすることが可能となる。   Further, in the configuration in which the soft start period generation circuit charges or charges / discharges the external capacitor externally attached to the control circuit, the external capacitor is connected to the external start terminal, and the control circuit includes the control circuit, The oscillation start timing of the main switching element may be determined based on the voltage level of the external capacitor charged by the soft start period generation circuit. In the switching power supply configured as described above, the external start terminal and the connection terminal of the external capacitor for soft start are shared, and the number of terminals of the semiconductor integrated circuit can be reduced. Even if the external start terminal and the connection terminal of the external capacitor for soft start are shared, the regulator keeps the power supply voltage for the control circuit constant based on the first DC voltage (input power supply voltage). The supply of power supply voltage to the control circuit can be started regardless of the oscillation start timing of the element, and the delay time from when the signal supplied to the external start terminal is generated until the main switching element actually starts oscillation is reduced. It becomes possible.

また、本発明の半導体装置は、上記のいずれかのスイッチング電源装置に使用される半導体装置であって、前記主スイッチング素子および前記制御回路が同一の半導体基板上に形成されているか、または同一のパッケージに組み込まれていることを特徴とする。このように構成された半導体装置は、主スイッチング素子と制御回路を1つのパッケージに組み込むことが可能となる。したがって、この半導体装置を用いてスイッチング電源装置を構成すれば、スイッチング電源装置の部品点数を大幅に削減することができ、スイッチング電源装置の小型化および軽量化さらには低コスト化を容易に実現することができる。   The semiconductor device of the present invention is a semiconductor device used for any one of the switching power supply devices described above, wherein the main switching element and the control circuit are formed on the same semiconductor substrate, or the same It is incorporated in the package. In the semiconductor device configured as described above, the main switching element and the control circuit can be incorporated into one package. Therefore, if a switching power supply device is configured using this semiconductor device, the number of parts of the switching power supply device can be greatly reduced, and the switching power supply device can be easily reduced in size, weight, and cost. be able to.

本発明の好ましい形態によれば、電源起動時の突入電流や出力電圧のオーバーシュートを低減させるソフトスタートを実行するとともに、そのソフトスタート期間に主スイッチング素子に最大許容電流値以上の電流が流れることによる主スイッチング素子の劣化や損傷を防止することができる。   According to a preferred embodiment of the present invention, soft start is performed to reduce inrush current at the time of power supply startup and output voltage overshoot, and current exceeding the maximum allowable current value flows in the main switching element during the soft start period. It is possible to prevent the main switching element from being deteriorated or damaged.

また、制御回路に、制御回路用電源の電圧を第1の直流電圧(入力電源電圧)に基づき一定にするレギュレータと、主スイッチング素子の発振開始タイミングを決める信号が供給される外部起動端子とを設けることにより、主スイッチング素子の発振開始タイミングにかかわらず制御回路への電源電圧の供給を開始でき、外部起動端子に供給される信号が発生してから実際に主スイッチング素子が発振を開始するまでの遅れ時間を少なくすることが可能となる。   Further, the control circuit includes a regulator for making the voltage of the power supply for the control circuit constant based on the first DC voltage (input power supply voltage), and an external start terminal to which a signal for determining the oscillation start timing of the main switching element is supplied. By providing, the supply of power supply voltage to the control circuit can be started regardless of the oscillation start timing of the main switching element, and until the main switching element actually starts oscillating after the signal supplied to the external start terminal is generated It becomes possible to reduce the delay time.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図面において同一部材には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。また、以下の実施の形態では、フライバック方式のスイッチング電源装置とチョッパ方式のスイッチング電源装置を例に説明しているが、本発明は、それらの電源方式のスイッチング電源装置に限定されるものではない。また、チョッパ方式のスイッチング電源装置について、出力負荷が正極性の場合を例に説明しているが、本発明は、出力負荷が負極性の場合にも適用することができる。また、チョッパ方式のスイッチング電源装置について、降圧型の場合を例に説明しているが、本発明は、昇圧型の場合にも適用することができる。さらに、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例を示すものであって、本発明は、例えば構成部材の配置等が下記のものに特定されるものではない。本発明は、特許請求の範囲において様々な変更を加えることができる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in each drawing, the same code | symbol is attached | subjected to the same member and the overlapping description is abbreviate | omitted. In the following embodiments, a flyback switching power supply device and a chopper switching power supply device are described as examples. However, the present invention is not limited to these power supply switching power supply devices. Absent. Moreover, although the case where the output load is positive is described as an example for the chopper type switching power supply device, the present invention can also be applied to the case where the output load is negative. Further, although the chopper type switching power supply device has been described by taking the step-down type as an example, the present invention can also be applied to the step-up type. Furthermore, the following embodiment shows an example which actualized this invention, Comprising: For example, arrangement | positioning of a structural member etc. are not specified for this invention by the following. The present invention can be modified in various ways within the scope of the claims.

(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1に係るスイッチング電源装置及び半導体装置の一例を示す回路図である。このスイッチング電源装置は、主スイッチング素子のスイッチング動作の制御方式として、電流モードのPWM制御を採用している。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of a switching power supply device and a semiconductor device according to Embodiment 1 of the present invention. This switching power supply apparatus employs current mode PWM control as a control method of the switching operation of the main switching element.

図1に示すように、スイッチングトランス1は一次巻線1aと二次巻線1bを有する。一次巻線1aと二次巻線1bの極性は逆になっており、このスイッチング電源装置はフライバック方式となっている。   As shown in FIG. 1, the switching transformer 1 has a primary winding 1a and a secondary winding 1b. The polarity of the primary winding 1a and the secondary winding 1b is reversed, and this switching power supply device is a flyback system.

一次巻線1aの一端は、入力電源電圧(第1の直流電圧)VINが印加される2端子のうちの高電位側の端子(入力電源端子)INに接続される。一次巻線1aの他端は、主スイッチング素子2の入力端子に接続される。主スイッチング素子2は入力端子、出力端子および制御端子を有する。主スイッチング素子2には、例えば高耐圧トランジスタなどを用いる。主スイッチング素子2の出力端子は、入力電源電圧VINが印加される2端子のうちの低電位側の端子RETURNに接続される。主スイッチング素子2の制御端子は、制御回路ブロック3のゲートドライブ回路(駆動回路)4に接続される。主スイッチング素子2は、ゲートドライブ回路4が生成する駆動信号に従いスイッチング動作する。このスイッチング動作により、入力電源電圧VINがスイッチングされる。   One end of the primary winding 1a is connected to a high potential side terminal (input power supply terminal) IN of two terminals to which an input power supply voltage (first DC voltage) VIN is applied. The other end of the primary winding 1 a is connected to the input terminal of the main switching element 2. The main switching element 2 has an input terminal, an output terminal, and a control terminal. As the main switching element 2, for example, a high voltage transistor is used. The output terminal of the main switching element 2 is connected to the low-potential side terminal RETURN of the two terminals to which the input power supply voltage VIN is applied. The control terminal of the main switching element 2 is connected to the gate drive circuit (drive circuit) 4 of the control circuit block 3. The main switching element 2 performs a switching operation according to a drive signal generated by the gate drive circuit 4. By this switching operation, the input power supply voltage VIN is switched.

スイッチングトランス1の二次巻線1bには、整流ダイオード5と平滑用コンデンサ6が接続される。エネルギ変換器であるスイッチングトランス1、整流ダイオード5、および平滑用コンデンサ6はエネルギ変換回路7を構成する。エネルギ変換回路7は、主スイッチング素子2によりスイッチングされた入力電源電圧VINを、入力電源電圧VINとは電圧値が異なる出力電圧VOUT(第2の直流電圧)に変換する。詳しくは、エネルギ変換回路7は、主スイッチング素子2のスイッチング動作により二次巻線1bに誘起される交流電圧を整流且つ平滑化して出力電圧VOUTを生成する。   A rectifier diode 5 and a smoothing capacitor 6 are connected to the secondary winding 1 b of the switching transformer 1. The switching transformer 1, which is an energy converter, the rectifier diode 5, and the smoothing capacitor 6 constitute an energy conversion circuit 7. The energy conversion circuit 7 converts the input power supply voltage VIN switched by the main switching element 2 into an output voltage VOUT (second DC voltage) having a voltage value different from that of the input power supply voltage VIN. Specifically, the energy conversion circuit 7 rectifies and smoothes the AC voltage induced in the secondary winding 1b by the switching operation of the main switching element 2 to generate the output voltage VOUT.

出力電圧VOUTは、出力端子OUTに接続された負荷8に印加される。出力電圧検出回路9は、出力電圧VOUTの電圧レベルを検出し、その検出した電圧レベルを示すフィードバック信号FB_Sを制御回路ブロック3へ帰還させる。   The output voltage VOUT is applied to the load 8 connected to the output terminal OUT. The output voltage detection circuit 9 detects the voltage level of the output voltage VOUT, and feeds back the feedback signal FB_S indicating the detected voltage level to the control circuit block 3.

主スイッチング素子2と、主スイッチング素子2の動作を制御する制御回路ブロック3は同一基板上に集積化され、半導体装置10に内包されている。半導体装置10は、外部接続用の端子として、主スイッチング素子2の入力端子および制御回路ブロック3の入力端子に接続するDRAIN端子と、主スイッチング素子2の出力端子および制御回路ブロック3の基準電位端子に接続するSOURCE端子と、制御回路ブロック3の電源端子に接続するVDD端子と、制御回路ブロック3のフィードバック端子に接続するFB端子を備える。さらに、半導体装置10は、外部接続用の端子として、ソフトスタートのためのSS端子を備える。   The main switching element 2 and the control circuit block 3 that controls the operation of the main switching element 2 are integrated on the same substrate and included in the semiconductor device 10. The semiconductor device 10 includes, as external connection terminals, a DRAIN terminal connected to an input terminal of the main switching element 2 and an input terminal of the control circuit block 3, an output terminal of the main switching element 2, and a reference potential terminal of the control circuit block 3 SOURCE terminal connected to the power supply terminal, a VDD terminal connected to the power supply terminal of the control circuit block 3, and an FB terminal connected to the feedback terminal of the control circuit block 3. Furthermore, the semiconductor device 10 includes an SS terminal for soft start as an external connection terminal.

DRAIN端子には、スイッチングトランス1の一次巻線1aを介して入力電源端子INが接続される。SOURCE端子には端子RETURNが接続される。VDD端子には、半導体装置10の外部において、制御回路ブロック3の電源として機能する電源用コンデンサ11が接続される。FB端子には、出力電圧検出回路9からのフィードバック信号FB_Sが供給される。SS端子には、半導体装置10の外部において、ソフトスタート用コンデンサ(外付けコンデンサ)12が接続される。   An input power supply terminal IN is connected to the DRAIN terminal via the primary winding 1a of the switching transformer 1. A terminal RETURN is connected to the SOURCE terminal. A power supply capacitor 11 that functions as a power supply for the control circuit block 3 is connected to the VDD terminal outside the semiconductor device 10. A feedback signal FB_S from the output voltage detection circuit 9 is supplied to the FB terminal. A soft start capacitor (external capacitor) 12 is connected to the SS terminal outside the semiconductor device 10.

制御回路ブロック3は、レギュレータ13を備える。レギュレータ13は定電流源とスイッチからなり、一端がDRAIN端子に接続され、他端がVDD端子に接続される。レギュレータ13は、DRIN端子にスイッチングトランス1の一次巻線1aを介して供給される入力電源電圧VINに基づき、制御回路ブロック3の電源として機能する電源用コンデンサ11の電圧(VDD端子電圧)を一定に保つ。このVDD端子電圧が、制御回路ブロック3の電源電圧となる。   The control circuit block 3 includes a regulator 13. The regulator 13 includes a constant current source and a switch, and one end is connected to the DRAIN terminal and the other end is connected to the VDD terminal. Based on the input power supply voltage VIN supplied to the DRIN terminal via the primary winding 1a of the switching transformer 1, the regulator 13 keeps the voltage (VDD terminal voltage) of the power supply capacitor 11 functioning as the power supply of the control circuit block 3 constant. Keep on. This VDD terminal voltage becomes the power supply voltage of the control circuit block 3.

また、制御回路ブロック3は、起動/停止回路14を備える。起動/停止回路14は、VDD端子電圧が一定電圧に達するまでは、レギュレータ13のスイッチをオン状態にして、レギュレータ13からVDD端子へ充電電流を供給させる。その後、VDD端子電圧が一定電圧以上になると、起動/停止回路14は、レギュレータ13のスイッチをオフ状態にして、レギュレータ13からVDD端子への電流供給を停止させる。また、起動/停止回路14は、VDD端子電圧が起動電圧に達すると起動信号を生成し、VDD端子電圧が起動停止電圧まで低下すると起動停止信号を生成する。   The control circuit block 3 includes a start / stop circuit 14. The start / stop circuit 14 turns on the switch of the regulator 13 until the VDD terminal voltage reaches a certain voltage, and supplies the charging current from the regulator 13 to the VDD terminal. Thereafter, when the VDD terminal voltage becomes equal to or higher than a certain voltage, the start / stop circuit 14 turns off the switch of the regulator 13 to stop the current supply from the regulator 13 to the VDD terminal. The start / stop circuit 14 generates a start signal when the VDD terminal voltage reaches the start voltage, and generates a start / stop signal when the VDD terminal voltage decreases to the start / stop voltage.

また、制御回路ブロック3は、発振器(発振回路)15を備える。発振器15は、主スイッチング素子2の最大オンデューティサイクルを決める最大オンデューティサイクル信号と、主スイッチング素子2の発振周波数を決めるクロック信号clockを発振する。このクロック信号clockにより、主スイッチング素子2のターンオンのタイミングが決まる。   The control circuit block 3 includes an oscillator (oscillation circuit) 15. The oscillator 15 oscillates a maximum on-duty cycle signal that determines the maximum on-duty cycle of the main switching element 2 and a clock signal clock that determines the oscillation frequency of the main switching element 2. The turn-on timing of the main switching element 2 is determined by the clock signal clock.

また、制御回路ブロック3は、ドレイン電流検出回路(素子電流検出回路)16を備える。ドレイン電流検出回路16は、主スイッチング素子2に流れる素子電流(ドレイン電流IDS)を、主スイッチング素子2のオン電圧を基に検出し、その検出したドレイン電流IDSを電圧に変換することで、ドレイン電流IDSの電流レベルを示す素子電流検出信号を生成する。   The control circuit block 3 includes a drain current detection circuit (element current detection circuit) 16. The drain current detection circuit 16 detects the element current (drain current IDS) flowing through the main switching element 2 based on the on-voltage of the main switching element 2, and converts the detected drain current IDS into a voltage, thereby An element current detection signal indicating the current level of the current IDS is generated.

また、制御回路ブロック3は、フィードバック信号制御回路FB17を備える。フィードバック信号制御回路FB17は、FB端子に供給される出力電圧生成回路9からのフィードバック信号FB_Sを基に、出力電圧VOUTの電圧レベルに応じた電圧レベルの信号を生成する。このフィードバック信号制御回路FB17が生成する信号により、ドレイン電流IDSの検出値(電流検出値ILIMR)に対応する第1の基準電圧VRが決定される。通常動作時には、電流検出値ILIMRによりドレイン電流IDSが検出される。   The control circuit block 3 includes a feedback signal control circuit FB17. The feedback signal control circuit FB17 generates a signal with a voltage level corresponding to the voltage level of the output voltage VOUT based on the feedback signal FB_S from the output voltage generation circuit 9 supplied to the FB terminal. The first reference voltage VR corresponding to the detection value (current detection value ILIMR) of the drain current IDS is determined by a signal generated by the feedback signal control circuit FB17. During normal operation, the drain current IDS is detected by the current detection value ILIMR.

また、制御回路ブロック3は、ドレイン電流IDSの過電流保護のためのクランプ回路18を備える。クランプ回路18は、主スイッチング素子2に流れるドレイン電流IDSの最大電流値を固定するためのクランプ信号(または、過電流を検出するためのクランプ信号)を生成する。このクランプ信号により、ドレイン電流IDSの最大電流検出値ILIMITに対応する第2の基準電圧VS(過電流検出値)が決定される。   The control circuit block 3 includes a clamp circuit 18 for protecting the drain current IDS from overcurrent. The clamp circuit 18 generates a clamp signal (or a clamp signal for detecting an overcurrent) for fixing the maximum current value of the drain current IDS flowing through the main switching element 2. By this clamp signal, the second reference voltage VS (overcurrent detection value) corresponding to the maximum current detection value ILIMIT of the drain current IDS is determined.

また、制御回路3は、比較器19を備える。比較器19は、フィードバック信号制御回路FB17が生成する信号により決定される第1の基準電圧VRとクランプ回路18が生成するクランプ信号により決定される第2の基準電圧VSのうちの低い方の電圧レベルと、ドレイン電流検出回路16が生成する素子電流検出信号の電圧レベルとを比較して、その比較結果を示す比較信号を生成する。この比較信号により、主スイッチング素子2のターンオフのタイミングが決定される。   In addition, the control circuit 3 includes a comparator 19. The comparator 19 is a lower voltage of the first reference voltage VR determined by the signal generated by the feedback signal control circuit FB17 and the second reference voltage VS determined by the clamp signal generated by the clamp circuit 18. The level and the voltage level of the element current detection signal generated by the drain current detection circuit 16 are compared, and a comparison signal indicating the comparison result is generated. The turn-off timing of the main switching element 2 is determined by this comparison signal.

また、制御回路3は、発振器15が発振するクロック信号clockと比較器19が生成する比較信号を基にスイッチング制御信号(パルス信号)を生成するスイッチング制御信号生成回路20を備える。   The control circuit 3 includes a switching control signal generation circuit 20 that generates a switching control signal (pulse signal) based on the clock signal clock oscillated by the oscillator 15 and the comparison signal generated by the comparator 19.

詳しくは、スイッチング制御信号生成回路20は、セット端子に発振器15が発振するクロック信号clockが供給され、リセット端子に比較器19からの比較信号が供給されるフリップフロップ回路21を備える。また、スイッチング制御信号生成回路20は、フリップフロップ回路21の出力端子Qからの信号と、起動/停止回路14からの起動信号または起動停止信号と、発振器15が発振する最大オンデューティサイクル信号が入力され、これらの信号を論理演算してスイッチング制御信号を生成する3入力のNAND回路22を備える。このスイッチング制御信号生成回路20は、発振器15が発振するクロック信号clockを基にスイッチング制御信号の信号レベルを主スイッチング素子2をターンオンさせるための信号レベルへ遷移させ、比較器19が生成する比較信号を基にスイッチング制御信号の信号レベルを主スイッチング素子2をターンオフさせるための信号レベルに遷移させる。また、スイッチング制御信号生成回路20は、発振器15が発振する最大オンデューティサイクル信号により決まる最大オンデューティサイクル期間内に、比較器19から主スイッチング素子2のターンオフのタイミングを決める信号が供給されないときには、最大オンデューティサイクル信号を基にスイッチング制御信号の信号レベルを主スイッチング素子2をターンオフさせるための信号レベルに遷移させる。また、起動/停止回路14から起動停止信号が供給されると、スイッチング制御信号生成回路20は、スイッチング制御信号の信号レベルを主スイッチング素子2をターンオフさせるための信号レベルに遷移させる。   Specifically, the switching control signal generation circuit 20 includes a flip-flop circuit 21 to which a clock signal clock oscillated by the oscillator 15 is supplied to a set terminal and a comparison signal from the comparator 19 is supplied to a reset terminal. The switching control signal generation circuit 20 receives a signal from the output terminal Q of the flip-flop circuit 21, a start signal or start / stop signal from the start / stop circuit 14, and a maximum on-duty cycle signal oscillated by the oscillator 15. A three-input NAND circuit 22 that performs a logical operation of these signals to generate a switching control signal is provided. The switching control signal generation circuit 20 changes the signal level of the switching control signal to a signal level for turning on the main switching element 2 based on the clock signal clock oscillated by the oscillator 15, and the comparison signal generated by the comparator 19. The signal level of the switching control signal is shifted to the signal level for turning off the main switching element 2 based on the above. Further, when the switching control signal generation circuit 20 does not supply a signal for determining the turn-off timing of the main switching element 2 from the comparator 19 within the maximum on-duty cycle period determined by the maximum on-duty cycle signal oscillated by the oscillator 15, Based on the maximum on-duty cycle signal, the signal level of the switching control signal is changed to a signal level for turning off the main switching element 2. When a start / stop signal is supplied from the start / stop circuit 14, the switching control signal generation circuit 20 changes the signal level of the switching control signal to a signal level for turning off the main switching element 2.

また、制御回路3は、ゲートドライブ回路4を備える。ゲートドライブ回路4は、スイッチング制御信号生成回路20からのスイッチング制御信号を基に主スイッチング素子2を駆動する駆動信号を生成する。   The control circuit 3 includes a gate drive circuit 4. The gate drive circuit 4 generates a drive signal for driving the main switching element 2 based on the switching control signal from the switching control signal generation circuit 20.

詳しくは、ゲートドライブ回路4は、スイッチング制御信号生成回路20からのスイッチング制御信号に基づき、主スイッチング素子2の制御端子に印加する電圧の電圧値及び印加時間、並びに主スイッチング素子2の制御端子に供給する電流量を制御することで、主スイッチング素子2に流れるドレイン電流IDSの電流量を制御する。   Specifically, the gate drive circuit 4 is based on the switching control signal from the switching control signal generation circuit 20, the voltage value and the application time of the voltage applied to the control terminal of the main switching element 2, and the control terminal of the main switching element 2. By controlling the amount of current to be supplied, the amount of drain current IDS flowing through the main switching element 2 is controlled.

また、制御回路3は、ブランキング期間発生回路23を備える。ブランキング期間発生回路23は、ゲートドライブ回路4が生成する駆動信号を基に、主スイッチング素子2がターンオンしてからブランキング時間が経過するまでの期間(ブランキング期間)、主スイッチング素子2がターンオンするのを禁止するためのオン時ブランキングパルス信号BLKを生成する。   Further, the control circuit 3 includes a blanking period generation circuit 23. The blanking period generation circuit 23 is based on a drive signal generated by the gate drive circuit 4 and is a period from when the main switching element 2 is turned on until a blanking time elapses (blanking period). An on-time blanking pulse signal BLK for inhibiting turn-on is generated.

詳しくは、このスイッチング電源装置では、ドレイン電流検出回路16がスイッチ24を介して比較器19に接続する構成となっており、ブランキング期間発生回路23は、ブランキング期間中は、オン時ブランキングパルス信号BLKによりスイッチ24をオフ状態にして、ドレイン電流検出回路16が生成する信号を無効にすることで、主スイッチング素子2がターンオンするのを禁止し、ブランキング期間が経過した後は、オン時ブランキングパルス信号BLKによりスイッチ24をオン状態にして、ドレイン電流検出回路16が生成する信号を有効にすることで、主スイッチング素子2がターンオンするのを許可する。このブランキング期間発生回路23を備えることにより、主スイッチング素子2がターンオンするときに発生するスパイク電流によって主スイッチング素子2がターンオフしてしまう誤動作を防ぐことができる。   Specifically, in this switching power supply device, the drain current detection circuit 16 is connected to the comparator 19 via the switch 24, and the blanking period generation circuit 23 is blanked during the blanking period. The switch 24 is turned off by the pulse signal BLK and the signal generated by the drain current detection circuit 16 is invalidated to prohibit the main switching element 2 from being turned on. After the blanking period has elapsed, the switch 24 is turned on. By turning on the switch 24 by the hour blanking pulse signal BLK and enabling the signal generated by the drain current detection circuit 16, the main switching element 2 is allowed to turn on. By providing the blanking period generation circuit 23, it is possible to prevent malfunctions in which the main switching element 2 is turned off by a spike current generated when the main switching element 2 is turned on.

また、制御回路3は、ソフトスタート期間発生回路25を備える。ソフトスタート期間発生回路25は、主スイッチング素子2が発振を開始してからソフトスタート時間が経過するまでのソフトスタート期間TSSを決定する。   Further, the control circuit 3 includes a soft start period generation circuit 25. The soft start period generation circuit 25 determines a soft start period TSS from when the main switching element 2 starts oscillation until the soft start time elapses.

詳しくは、ソフトスタート期間発生回路25は、半導体装置4のSS端子に外付けされたソフトスタート用コンデンサ12を充電する定電流源とスイッチからなり、起動/停止回路14からの起動信号によりスイッチがオン状態になると、定電流源によるソフトスタート用コンデンサ12の充電を開始し、ソフトスタート用コンデンサ12の電圧レベル(SS端子電圧)でソフトスタート期間TSSを決定する。   Specifically, the soft start period generation circuit 25 includes a constant current source and a switch for charging the soft start capacitor 12 externally attached to the SS terminal of the semiconductor device 4, and the switch is activated by a start signal from the start / stop circuit 14. When turned on, charging of the soft start capacitor 12 by the constant current source is started, and the soft start period TSS is determined by the voltage level (SS terminal voltage) of the soft start capacitor 12.

また、制御回路3は、ブランキング時間調整回路26を備える。ブランキング時間調整回路26は、ブランキング時間を調整する調整する調整信号をブランキング期間発生回路23へ供給する。この調整信号によりブランキング時間が調整される。   Further, the control circuit 3 includes a blanking time adjustment circuit 26. The blanking time adjustment circuit 26 supplies an adjustment signal for adjusting the blanking time to the blanking period generation circuit 23. The blanking time is adjusted by this adjustment signal.

詳しくは、ブランキング時間調整回路26にはSS端子電圧が伝達される。ブランキング時間調整回路26は、ソフトスタート期間発生回路25によって決定されるソフトスタート期間TSS、すなわちSS端子電圧によって決定されるソフトスタート期間TSSが経過するまで、ソフトスタート期間TSS経過後の通常動作時に比べてブランキング時間を短くするための調整信号を生成する。また、ブランキング時間調整回路26は、ソフトスタート期間TSSの経過時に、通常動作時のブランキング時間に戻すための調整信号を生成する。   Specifically, the SS terminal voltage is transmitted to the blanking time adjustment circuit 26. The blanking time adjustment circuit 26 is in normal operation after the elapse of the soft start period TSS until the soft start period TSS determined by the soft start period generation circuit 25, that is, the soft start period TSS determined by the SS terminal voltage elapses. Compared with this, an adjustment signal for shortening the blanking time is generated. The blanking time adjustment circuit 26 generates an adjustment signal for returning to the blanking time during normal operation when the soft start period TSS has elapsed.

また、このスイッチング電源装置では、クランプ回路18にもSS端子電圧が伝達され、クランプ回路18は、SS端子電圧によって決定されるソフトスタート期間TSSが経過するまで、ソフトスタート期間TSS経過後の通常動作時に比べて、過電流検出値であるクランプ信号の電圧レベル(第2の基準電圧VS)を低くする構成となっている。   Further, in this switching power supply device, the SS terminal voltage is also transmitted to the clamp circuit 18, and the clamp circuit 18 operates normally after the soft start period TSS elapses until the soft start period TSS determined by the SS terminal voltage elapses. Compared to sometimes, the voltage level (second reference voltage VS) of the clamp signal, which is an overcurrent detection value, is lowered.

以上のように構成されたスイッチング電源装置の動作について説明する。主スイッチング素子2の入力端子に接続されたDRAIN端子に入力電源端子INから入力電源電圧VIN(図示はしないが、例えば商用の交流電圧をダイオードブリッジなどの整流器により整流した電圧を入力コンデンサにより平滑した電圧等の直流電圧)がスイッチングトランス1の一次巻線1aを介して印加されると、制御回路ブロック3のレギュレータ13によりVDD端子に接続された電源用コンデンサ11に電流が供給されて、VDD端子電圧が上昇する。   The operation of the switching power supply device configured as described above will be described. The DRAIN terminal connected to the input terminal of the main switching element 2 is smoothed by the input capacitor from the input power supply terminal IN to the input power supply voltage VIN (not shown, for example, a voltage obtained by rectifying a commercial AC voltage by a rectifier such as a diode bridge) When a DC voltage such as a voltage is applied through the primary winding 1a of the switching transformer 1, a current is supplied to the power supply capacitor 11 connected to the VDD terminal by the regulator 13 of the control circuit block 3, and the VDD terminal The voltage rises.

レギュレータ13のスイッチはVDD端子電圧が一定電圧に達するまでオン状態となり、レギュレータ13からVDD端子へ電流が供給される。その後、VDD端子電圧が一定電圧以上になると、レギュレータ13のスイッチはオフ状態となり、レギュレータ13からVDD端子への電流供給が停止し、VDD端子電圧は一定電位に保持される。   The switch of the regulator 13 is turned on until the VDD terminal voltage reaches a certain voltage, and current is supplied from the regulator 13 to the VDD terminal. Thereafter, when the VDD terminal voltage becomes equal to or higher than a certain voltage, the switch of the regulator 13 is turned off, the current supply from the regulator 13 to the VDD terminal is stopped, and the VDD terminal voltage is held at a constant potential.

なお、レギュレータ13の定電流源とDRAIN端子との間に接合型FET(Field−Effect Transistor:電界効果トランジスタ)を設けてもよい(図示せず)。このようにすれば、接合型FETによるピンチオフ効果により、接合型FETの高電位側に印加される高電圧が接合型FETの低電位側で低い電圧でピンチオフされるので、高電圧を直接制御回路ブロック3へ供給することが可能となる。したがって、起動抵抗等による電力損失が少なくなり、電力変換効率が高いスイッチング電源装置を実現できる。この構成は、本実施の形態1に係るスイッチング電源装置に限定される構成ではなく、他の実施の形態に係るスイッチング電源装置にも適用することができる。   A junction-type FET (Field-Effect Transistor) may be provided between the constant current source of the regulator 13 and the DRAIN terminal (not shown). In this way, the high voltage applied to the high potential side of the junction FET is pinched off at a low voltage on the low potential side of the junction FET due to the pinch-off effect of the junction FET, so that the high voltage is directly controlled by the control circuit. It is possible to supply to block 3. Therefore, a power loss due to a starting resistor or the like is reduced, and a switching power supply device with high power conversion efficiency can be realized. This configuration is not limited to the switching power supply device according to the first embodiment, but can also be applied to the switching power supply devices according to other embodiments.

起動/停止回路14は、VDD端子電圧が一定電圧に達するまでは、レギュレータ13のスイッチをオン状態にし、VDD端子電圧が一定電圧以上になると、レギュレータ13のスイッチをオフ状態にする。また、起動/停止回路14は、VDD端子電圧が起動電圧に達すると起動信号を生成し、VDD端子電圧が起動停止電圧まで低下すると起動停止信号を生成する。   The start / stop circuit 14 turns on the regulator 13 until the VDD terminal voltage reaches a certain voltage, and turns off the regulator 13 when the VDD terminal voltage exceeds the certain voltage. The start / stop circuit 14 generates a start signal when the VDD terminal voltage reaches the start voltage, and generates a start / stop signal when the VDD terminal voltage decreases to the start / stop voltage.

ソフトスタート期間発生回路25は、起動/停止回路14から起動信号が供給されると、定電流源からSS端子に接続されたソフトスタート用コンデンサ12に定電流を流し、SS端子電圧を上昇させる。このSS端子電圧が一定電圧に達するまでがソフトスタート期間TSSとなる。   When a start signal is supplied from the start / stop circuit 14, the soft start period generation circuit 25 causes a constant current to flow from the constant current source to the soft start capacitor 12 connected to the SS terminal, thereby increasing the SS terminal voltage. The soft start period TSS is until the SS terminal voltage reaches a certain voltage.

起動/停止回路14からの起動信号により主スイッチング素子2の発振(スイッチング動作)が開始すると、二次巻線1bに交流電圧が誘起され、エネルギ変換回路7から出力端子OUTに接続された負荷8へ出力電圧VOUTが印加される。   When the oscillation (switching operation) of the main switching element 2 is started by the start signal from the start / stop circuit 14, an AC voltage is induced in the secondary winding 1b, and the load 8 connected from the energy conversion circuit 7 to the output terminal OUT. An output voltage VOUT is applied.

この出力電圧VOUTは、出力電圧検出回路9によって検出される。出力電圧検出回路9は、出力電圧VOUTの電圧レベルを示すフィードバック信号FB_Sを生成する。このフィードバック信号FB_SはFB端子を介して制御回路ブロック3のフィードバック信号制御回路FB17に供給される。   This output voltage VOUT is detected by the output voltage detection circuit 9. The output voltage detection circuit 9 generates a feedback signal FB_S indicating the voltage level of the output voltage VOUT. The feedback signal FB_S is supplied to the feedback signal control circuit FB17 of the control circuit block 3 through the FB terminal.

フィードバック信号制御回路FB17は、フィードバック信号FB_Sを基に、負荷状態が軽くなり出力電圧VOUTが上昇すると第1の基準電圧VRを減少させ、逆に負荷状態が重くなり出力電圧VOUTが減少すると第1の基準電圧VRを上昇させる。   Based on the feedback signal FB_S, the feedback signal control circuit FB17 decreases the first reference voltage VR when the load state becomes light and the output voltage VOUT increases, and conversely the first condition when the load state becomes heavy and the output voltage VOUT decreases. The reference voltage VR is increased.

ソフトスタート期間TSS経過後の通常動作時においては、ドレイン電流IDSの検出値(電流検出値ILIMR)に対応する第1の基準電圧VRが比較器19の基準電圧となっており、負荷状態が軽くなり第1の基準電圧VRが減少すると、ドレイン電流IDSの検出値が減少して主スイッチング素子2のオン時間が短くなり、主スイッチング素子2に流れるドレイン電流IDSのピーク値(最大電流値)が減少し、出力電圧VOUTが減少する。逆に負荷状態が重くなり第1の基準電圧VRが上昇すると、ドレイン電流IDSの検出値が上昇して主スイッチング素子2のオン時間が長くなり、主スイッチング素子2に流れるドレイン電流IDSのピーク値(最大電流値)が上昇し、出力電圧VOUTが上昇する。このスイッチング電源装置は、このように電流モードによるPWM制御を実行して、出力電圧VOUTを所定の電圧値に安定化している。   During normal operation after the soft start period TSS has elapsed, the first reference voltage VR corresponding to the detection value of the drain current IDS (current detection value ILIMR) is the reference voltage of the comparator 19, and the load state is light. When the first reference voltage VR decreases, the detected value of the drain current IDS decreases, the on-time of the main switching element 2 is shortened, and the peak value (maximum current value) of the drain current IDS flowing through the main switching element 2 is reduced. As a result, the output voltage VOUT decreases. Conversely, when the load state becomes heavy and the first reference voltage VR increases, the detected value of the drain current IDS increases, the on-time of the main switching element 2 becomes longer, and the peak value of the drain current IDS flowing through the main switching element 2 (Maximum current value) rises and the output voltage VOUT rises. The switching power supply apparatus thus performs PWM control in the current mode to stabilize the output voltage VOUT at a predetermined voltage value.

続いて、主スイッチング素子2に流れるドレイン電流IDSについて、図2を用いて説明する。図2は、主スイッチング素子2に流れるドレイン電流IDSの状態を示す波形図(タイムチャート)である。   Next, the drain current IDS flowing through the main switching element 2 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a waveform diagram (time chart) showing the state of the drain current IDS flowing through the main switching element 2.

図2において、主スイッチング素子2がオンしている期間をTon、その期間に主スイッチング素子2に流れるドレイン電流の電流波形をIDS、クランプ回路18で決定されるドレイン電流IDSの最大電流検出値をILIMIT、比較器19が主スイッチング素子2のターンオフのタイミングを決める信号を生成してから実際に主スイッチング素子2がターンオフするまでにかかる遅れ時間(検出遅れ時間)をTd、ドレイン電流IDSのスイッチング周期ごとの最大電流値(ピーク値)をIDpeak、主スイッチング素子2の最大許容電流値をIMAXとする。主スイッチング素子2の最大許容電流値IMAXと最大電流検出値ILIMITの関係は各メーカでさまざまであるが、概ねILIMITはIMAXの2/3以下で設定される。   In FIG. 2, the period during which the main switching element 2 is on is Ton, the current waveform of the drain current flowing through the main switching element 2 during that period is IDS, and the maximum current detection value of the drain current IDS determined by the clamp circuit 18 is ILIMIT, a delay time (detection delay time) from when the comparator 19 generates a signal for determining the turn-off timing of the main switching element 2 to when the main switching element 2 is actually turned off is Td, and a switching period of the drain current IDS Each peak current value (peak value) is IDpeak, and the maximum allowable current value of the main switching element 2 is IMAX. The relationship between the maximum allowable current value IMAX of the main switching element 2 and the maximum current detection value ILIMIT varies from manufacturer to manufacturer, but ILIMIT is generally set to 2/3 or less of IMAX.

図2(a)は電源起動後に十分な時間が経過してソフトスタート期間TSSが終了し、出力電圧VOUTが所定の電圧値に安定化された通常動作時における、ドレイン電流IDSの波形を示している。   FIG. 2A shows a waveform of the drain current IDS in a normal operation in which a sufficient time elapses after the power is turned on and the soft start period TSS ends and the output voltage VOUT is stabilized to a predetermined voltage value. Yes.

図2(a)において、主スイッチング素子2がオフしている期間にエネルギ変換回路7の整流ダイオード5に回生電流IFRDが流れている期間をToff1、ブランキング期間発生回路23で決定されるブランキング時間をTBLK、フィードバック信号制御回路FB17で決定される電流検出値をILIMR(ILIMRの絶対値はILIMIT以下の任意の値)とする。また、主スイッチング素子2がスイッチング動作するスイッチング周期をT11、T12、T13、T14とする。なお、図2(a)において、期間Toff1に流れる回生電流IFRDを一点鎖線で示している。   In FIG. 2A, the period during which the regenerative current IFRD flows through the rectifier diode 5 of the energy conversion circuit 7 during the period in which the main switching element 2 is OFF is Toff1, and the blanking period generation circuit 23 determines the blanking period. The time is TBLK, and the current detection value determined by the feedback signal control circuit FB17 is ILIMR (the absolute value of ILIMR is an arbitrary value less than or equal to ILIMIT). In addition, switching periods in which the main switching element 2 performs a switching operation are T11, T12, T13, and T14. In FIG. 2A, the regenerative current IFRD that flows during the period Toff1 is indicated by a one-dot chain line.

主スイッチング素子2がオンしている期間Tonに流れるドレイン電流IDSは下記の式で表される。
IDS=(VIN−VOUT)/L×Ton・・・式(1)
The drain current IDS flowing during the period Ton when the main switching element 2 is on is expressed by the following equation.
IDS = (VIN−VOUT) / L × Ton (1)

また、主スイッチング素子2がオフしている期間に整流ダイオード5に流れる回生電流IFRDは下記の式で表される。
IFRD=−VOUT/L×Toff1・・・式(2)
Further, the regenerative current IFRD that flows through the rectifier diode 5 during the period when the main switching element 2 is off is expressed by the following equation.
IFRD = −VOUT / L × Toff1 (2)

なお、上記の式(1)、式(2)において、VINは入力電源電圧、VOUTは出力電圧、Lはスイッチングトランス1のインダクタンス値である。   In the above equations (1) and (2), VIN is an input power supply voltage, VOUT is an output voltage, and L is an inductance value of the switching transformer 1.

上記の式(1)より、主スイッチング素子2がオンしている期間Tonに流れるドレイン電流IDSの電流波形の傾きは、スイッチングトランス1のインダクタンス値Lが一定の場合、入力電源電圧VINと出力電圧VOUTとの電圧差で決定される。また、上記の式(2)より、主スイッチング素子2がオフしている期間に整流ダイオード5に流れる回生電流IFRDの電流波形の傾きは、出力電圧VOUTで決定される。   From the above equation (1), the slope of the current waveform of the drain current IDS that flows during the period Ton when the main switching element 2 is on indicates that the input power supply voltage VIN and the output voltage when the inductance value L of the switching transformer 1 is constant. It is determined by the voltage difference from VOUT. Further, from the above equation (2), the slope of the current waveform of the regenerative current IFRD that flows through the rectifier diode 5 during the period in which the main switching element 2 is off is determined by the output voltage VOUT.

図2(a)に示すように、出力電圧VOUTが所定の電圧値に安定化された通常動作時においては、主スイッチング素子2のオン期間Tonが、ブランキング時間TBLKと検出遅れ時間Tdとの和で決定される最小オン期間Tminより長いため、主スイッチング素子2に流れるドレイン電流IDSは、最大電流検出値ILIMITよりも小さい電流検出値ILIMRによって制限され、ドレイン電流IDSが電流検出値ILIMRに達すると、所定の検出遅れ時間Td後に主スイッチング素子2がターンオフする。   As shown in FIG. 2A, in the normal operation in which the output voltage VOUT is stabilized at a predetermined voltage value, the ON period Ton of the main switching element 2 is equal to the blanking time TBLK and the detection delay time Td. Since it is longer than the minimum ON period Tmin determined by the sum, the drain current IDS flowing through the main switching element 2 is limited by the current detection value ILIMR smaller than the maximum current detection value ILIMIT, and the drain current IDS reaches the current detection value ILIMR. Then, the main switching element 2 is turned off after a predetermined detection delay time Td.

また、図2(a)に示すように、出力電圧VOUTが安定化された状態なので、ドレイン電流IDSの電流波形の傾きと回生電流IFRDの電流波形の傾きは、スイッチング周期T11、T12、T13、T14において大きな差異は無く安定している。   Further, as shown in FIG. 2A, since the output voltage VOUT is in a stabilized state, the slope of the current waveform of the drain current IDS and the slope of the current waveform of the regenerative current IFRD are the switching periods T11, T12, T13, There is no big difference at T14 and it is stable.

図2(b)は、電源起動時のソフトスタート期間TSSにおいて、従来の一般的なスイッチング電源装置と同様に、ドレイン電流IDSの最大電流検出値を、通常動作時のILIMITよりも小さいILIMITssに設定した場合のドレイン電流IDSの波形を示している。   FIG. 2B shows that the maximum current detection value of the drain current IDS is set to ILIMITss smaller than ILIMIT during normal operation in the soft start period TSS at the time of power activation, as in the conventional general switching power supply device. The waveform of the drain current IDS is shown.

図2(b)において、主スイッチング素子2がオフしている期間をToff2とする。また、主スイッチング素子2がスイッチング動作するスイッチング周期をT1、T2、T3、T4とする。また、ドレイン電流IDSのスイッチング周期ごとの初期電流値をIsとする。なお、図2(b)において、期間Toff2に流れる回生電流IFRDを二点鎖線で示している。また、比較のために、スイッチング周期T1には、通常動作時の回生電流IFRDを一点鎖線で示している。   In FIG. 2B, a period during which the main switching element 2 is off is defined as Toff2. In addition, switching periods in which the main switching element 2 performs a switching operation are T1, T2, T3, and T4. Further, the initial current value for each switching period of the drain current IDS is Is. In FIG. 2B, the regenerative current IFRD that flows during the period Toff2 is indicated by a two-dot chain line. For comparison, the regenerative current IFRD during normal operation is indicated by a one-dot chain line in the switching period T1.

電源起動時は出力電圧VOUTが小さいので、式(1)から、主スイッチング素子2がオンしている期間Tonに流れるドレイン電流IDSの電流波形の傾きは急峻になる。また、式(2)から、主スイッチング素子2がオフしている期間に整流ダイオード5に流れる回生電流IFRDの電流波形の傾きは緩やかになる。   Since the output voltage VOUT is small when the power supply is activated, the slope of the current waveform of the drain current IDS flowing during the period Ton when the main switching element 2 is on becomes steep from the equation (1). Further, from the equation (2), the slope of the current waveform of the regenerative current IFRD that flows through the rectifier diode 5 during the period in which the main switching element 2 is off becomes gentle.

図2(b)に示すように、スイッチング周期T1においては、主スイッチング素子2に流れるドレイン電流IDSの傾きが急峻になるため、ブランキング期間内でドレイン電流IDSが最大電流検出値ILIMITssに達する。しかし、ブランキング期間では主スイッチング素子2のターンオフが禁止されており、主スイッチング素子2は、ブランキング期間が経過して、さらに検出遅れ時間Tdを経てからターンオフする。つまり、主スイッチング素子2のオン期間が最小オン期間Tmin=TBLK+Tdとなる。   As shown in FIG. 2B, in the switching cycle T1, the drain current IDS flowing through the main switching element 2 has a steep slope, so that the drain current IDS reaches the maximum current detection value ILIMITss within the blanking period. However, the main switching element 2 is prohibited from being turned off during the blanking period, and the main switching element 2 is turned off after the blanking period elapses and after a detection delay time Td. That is, the ON period of the main switching element 2 is the minimum ON period Tmin = TBLK + Td.

また、整流ダイオード5に流れる回生電流IFRDの傾きが緩やかなため、主スイッチング素子2がオンしている期間Tonにスイッチングトランス1の二次巻線1bに蓄積されたエネルギの一部のみが、主スイッチング素子2がオフしている期間Toff2にスイッチングトランス1の出力側へ伝達される。スイッチング周期T1において回生されずに残ったエネルギは、スイッチング周期T2において主スイッチング素子2に流れるドレイン電流IDSの初期電流となる。このように、初期電流が存在する状態から主スイッチング素子2がターンオンする場合のドレイン電流IDSの電流波形を連続モードと呼ぶ。   Further, since the gradient of the regenerative current IFRD flowing through the rectifier diode 5 is gentle, only a part of the energy accumulated in the secondary winding 1b of the switching transformer 1 during the period Ton when the main switching element 2 is on is main. The signal is transmitted to the output side of the switching transformer 1 during the period Toff2 when the switching element 2 is off. The energy remaining without being regenerated in the switching period T1 becomes an initial current of the drain current IDS flowing in the main switching element 2 in the switching period T2. Thus, the current waveform of the drain current IDS when the main switching element 2 is turned on from the state where the initial current exists is called a continuous mode.

そして、スイッチング周期T2においても、主スイッチング素子2が最小オン期間Tminで駆動されるので、ドレイン電流IDSの最大電流値はさらに大きくなる。このように、主スイッチング素子2に流れるドレイン電流IDSが過電流検出値によって制限されず、主スイッチング素子2が最小オン期間Tminで駆動されてスイッチング周期ごとにドレイン電流IDSの初期電流値およびピーク値が増加してしまう現象を最小パルス駆動と呼ぶ。   In the switching cycle T2, the main switching element 2 is driven with the minimum on-period Tmin, so that the maximum current value of the drain current IDS is further increased. Thus, the drain current IDS flowing through the main switching element 2 is not limited by the overcurrent detection value, and the main switching element 2 is driven with the minimum on-period Tmin, and the initial current value and the peak value of the drain current IDS for each switching period. This phenomenon is called minimum pulse driving.

次に、スイッチング周期T3において、出力電圧VOUTが少し上昇した場合について説明する。出力電圧VOUTは、スイッチング周期ごとにスイッチングトランス1の出力側から伝達されるエネルギによって徐々に上昇する。その結果、式(1)から、主スイッチング素子2がオンしている期間Tonに主スイッチング素子2に流れるドレイン電流IDSの電流波形の傾きは、スイッチング周期T2における傾きよりも緩やかになる。また式(2)から、主スイッチング素子2がオフしている期間Toff2に整流ダイオード5に流れる回生電流IFRDの電流波形の傾きは、スイッチング周期T2における傾きよりも急峻になる。回生電流IFRDの電流波形の傾きの違いを示すために、スイッチング周期T2における回生電流IFRDの波形と同じ波形を破線で示す。   Next, a case where the output voltage VOUT slightly increases in the switching period T3 will be described. The output voltage VOUT is gradually increased by energy transmitted from the output side of the switching transformer 1 every switching period. As a result, from the equation (1), the slope of the current waveform of the drain current IDS flowing in the main switching element 2 during the period Ton when the main switching element 2 is on becomes gentler than the slope in the switching period T2. Further, from the equation (2), the slope of the current waveform of the regenerative current IFRD flowing through the rectifier diode 5 during the period Toff2 when the main switching element 2 is off becomes steeper than the slope in the switching period T2. In order to show the difference in the slope of the current waveform of the regenerative current IFRD, the same waveform as that of the regenerative current IFRD in the switching period T2 is indicated by a broken line.

このように、出力電圧VOUTの上昇とともに、主スイッチング素子2に流れるドレイン電流IDSの増加量は若干減少するが、ドレイン電流IDSのピーク値IDpeakが上昇することを防ぐことはできない。   Thus, although the increase amount of the drain current IDS flowing through the main switching element 2 slightly decreases with the increase of the output voltage VOUT, it is impossible to prevent the peak value IDpeak of the drain current IDS from increasing.

以上説明した動作の結果、ドレイン電流IDSの最大電流検出値を、通常動作時のILIMITよりも小さいILIMITssに設定するだけでは、主スイッチング素子2に流れるドレイン電流IDSが最大許容電流値IMAX以上となり、主スイッチング素子2の劣化や破壊が起こる。   As a result of the operation described above, the drain current IDS flowing through the main switching element 2 becomes equal to or greater than the maximum allowable current value IMAX only by setting the maximum current detection value of the drain current IDS to ILIMITs smaller than ILIMIT during normal operation. The main switching element 2 is deteriorated or broken.

図2(c)は、電源起動時のソフトスタート期間TSSにおいて、ブランキング時間が通常動作時のTBLKよりも短いTBLKsに設定された場合のドレイン電流IDSの波形を示している。   FIG. 2C shows a waveform of the drain current IDS when the blanking time is set to TBLKs shorter than TBLK during normal operation in the soft start period TSS at the time of power activation.

図2(c)には、TBLKsがTBLKの1/2に設定されている場合を示している。この場合、スイッチング周期T1、T2、T3、T4におけるドレイン電流IDSと回生電流IFRDの電流波形の傾きは、図2(b)と同一となる。   FIG. 2C shows a case where TBLKs is set to 1/2 of TBLK. In this case, the slopes of the current waveforms of the drain current IDS and the regenerative current IFRD in the switching periods T1, T2, T3, and T4 are the same as in FIG.

図2(c)において、主スイッチング素子2がオフしている期間をToff2とする。また、主スイッチング素子2がスイッチング動作するスイッチング周期をT1、T2、T3、T4とする。また、ドレイン電流IDSのスイッチング周期ごとの初期電流値をIsとする。なお、図2(c)において、期間Toff2に流れる回生電流IFRDを二点鎖線で示している。また、比較のために、スイッチング周期T2、T3、T4には、図2(b)に示したドレイン電流IDSの波形を破線で示している。   In FIG. 2C, a period during which the main switching element 2 is off is defined as Toff2. In addition, switching periods in which the main switching element 2 performs a switching operation are T1, T2, T3, and T4. Further, the initial current value for each switching period of the drain current IDS is Is. In FIG. 2C, the regenerative current IFRD that flows during the period Toff2 is indicated by a two-dot chain line. For comparison, the waveform of the drain current IDS shown in FIG. 2B is indicated by broken lines in the switching periods T2, T3, and T4.

図2(c)に示すように、ブランキング時間を短くすることによって、スイッチング周期T1においては、ドレイン電流IDSは最大電流検出値ILIMITで制限される。また、スイッチング周期T2において初期電流値が高くなり最小パルス駆動となったとしても、ドレイン電流IDSの増加量(IDpeak−Is)は、図2(b)に示すスイッチング周期T2におけるドレイン電流IDSの増加量よりも小さくなる。また、スイッチング周期T3以降で出力電圧VOUTが徐々に上昇すると、初期電流値も小さくなっていく。その結果、ドレイン電流IDSのピーク値IDpeakは、図2(b)に示すドレイン電流IDSのピーク値IDpeakよりも低い値となり、スイッチング周期T3以降において次第に減少していく。したがって、ドレイン電流IDSが主スイッチング素子2の最大許容電流値以上まで大きくなることを防ぐことができ、主スイッチング素子2を劣化や損傷から保護する過電流保護を実現できる。   As shown in FIG. 2C, by shortening the blanking time, the drain current IDS is limited by the maximum current detection value ILIMIT in the switching period T1. Further, even if the initial current value becomes high and the minimum pulse driving is performed in the switching period T2, the increase amount (IDpeak-Is) of the drain current IDS is the increase in the drain current IDS in the switching period T2 shown in FIG. Smaller than the amount. Further, when the output voltage VOUT gradually increases after the switching period T3, the initial current value also decreases. As a result, the peak value IDpeak of the drain current IDS becomes lower than the peak value IDpeak of the drain current IDS shown in FIG. 2B, and gradually decreases after the switching period T3. Therefore, it is possible to prevent the drain current IDS from becoming larger than the maximum allowable current value of the main switching element 2, and it is possible to realize overcurrent protection that protects the main switching element 2 from deterioration and damage.

スイッチング周期T3以降は、出力電圧VOUTの上昇とともに、ドレイン電流IDSの傾きが緩やかになり、回生電流IFRDの傾きが急峻となり、初期電流値が小さくなっていくので、ブランキング時間をTBLKsからTBLKへ変化させても、ドレイン電流IDSがフィードバック信号制御回路FB17で決定される電流検出値ILIMRで制限され、主スイッチング素子2のオン期間が、通常動作時のブランキング時間TBLKと検出遅れ時間Tdの合計値よりも長くなる。   After the switching period T3, as the output voltage VOUT rises, the slope of the drain current IDS becomes gentle, the slope of the regenerative current IFRD becomes steep, and the initial current value becomes small. Therefore, the blanking time is changed from TBLKs to TBLK. Even if it is changed, the drain current IDS is limited by the current detection value ILIMR determined by the feedback signal control circuit FB17, and the ON period of the main switching element 2 is the sum of the blanking time TBLK and the detection delay time Td during normal operation. Longer than the value.

図2(d)は、電源起動時のソフトスタート期間TSSにおいて、ブランキング時間が通常動作時のTBLKよりも短いTBLKsに設定され、且つドレイン電流IDSの最大電流検出値が、通常動作時のILIMITよりも小さいILIMITssに設定された場合のドレイン電流IDSの波形を示している。   FIG. 2 (d) shows that in the soft start period TSS at the time of power activation, the blanking time is set to TBLKs shorter than TBLK in normal operation, and the maximum current detection value of the drain current IDS is ILIMIT in normal operation. The waveform of the drain current IDS when set to a smaller ILIMITss is shown.

図2(d)には、TBLKsがTBLKの1/2に設定され、且つILIMITssがILIMITの1/2に設定されている場合を示している。この場合、スイッチング周期T1、T2、T3、T4におけるドレイン電流IDSと回生電流IFRDの電流波形の傾きは、図2(c)と同一となる。   FIG. 2D shows a case where TBLKs is set to 1/2 of TBLK and ILIMITS is set to 1/2 of ILIMIT. In this case, the slopes of the current waveforms of the drain current IDS and the regenerative current IFRD in the switching periods T1, T2, T3, and T4 are the same as in FIG.

図2(d)において、主スイッチング素子2がオフしている期間をToff2とする。また、主スイッチング素子2がスイッチング動作するスイッチング周期をT1、T2、T3、T4とする。また、ドレイン電流IDSのスイッチング周期ごとの初期電流値をIsとする。なお、図2(d)において、期間Toff2に流れる回生電流IFRDを二点鎖線で示している。また、比較のために、図2(c)に示したドレイン電流IDSの波形を破線で示している。   In FIG. 2D, a period during which the main switching element 2 is off is defined as Toff2. In addition, switching periods in which the main switching element 2 performs a switching operation are T1, T2, T3, and T4. Further, the initial current value for each switching period of the drain current IDS is Is. In FIG. 2D, the regenerative current IFRD that flows during the period Toff2 is indicated by a two-dot chain line. For comparison, the waveform of the drain current IDS shown in FIG.

図2(d)に示すように、ブランキング時間を短くし、且つ最大電流検出値を小さくすることによって、スイッチング周期T1における主スイッチング素子2のオン期間が最小オン期間Tmins=TBLKs+Tdとなるので、スイッチング周期T1において主スイッチング素子2に流れるドレイン電流IDSの最大電流値が、図2(c)に示すスイッチング周期T1におけるドレイン電流IDSの最大電流値よりも小さくなる。その結果、スイッチング周期T2以降のドレイン電流IDSの増加量は一定であるが、初期電流値Isが図2(c)に示すドレイン電流IDSの初期電流値よりも小さくなる。したがって、ドレイン電流IDSのピーク値IDpeakが、図2(c)に示すドレイン電流IDSのピーク値IDpeakよりも低い値となり、スイッチング周期T3以降において次第に減少していく。これにより、ドレイン電流IDSが主スイッチング素子2の最大許容電流値以上まで大きくなることを防ぐことができ、主スイッチング素子2を劣化や損傷から保護するより安全な過電流保護を実現できる。   As shown in FIG. 2D, by shortening the blanking time and reducing the maximum current detection value, the on period of the main switching element 2 in the switching period T1 becomes the minimum on period Tmins = TBLKs + Td. The maximum current value of the drain current IDS flowing through the main switching element 2 in the switching period T1 is smaller than the maximum current value of the drain current IDS in the switching period T1 shown in FIG. As a result, the increase amount of the drain current IDS after the switching cycle T2 is constant, but the initial current value Is is smaller than the initial current value of the drain current IDS shown in FIG. Accordingly, the peak value IDpeak of the drain current IDS becomes lower than the peak value IDpeak of the drain current IDS shown in FIG. 2C, and gradually decreases after the switching period T3. As a result, the drain current IDS can be prevented from becoming larger than the maximum allowable current value of the main switching element 2, and safer overcurrent protection that protects the main switching element 2 from deterioration and damage can be realized.

また、電源起動時のソフトスタート期間TSSにおいてドレイン電流IDSの最大電流検出値を通常動作時よりも小さく設定することによって、単位時間当たりのエネルギ変換量が小さくなり、出力電圧VOUTを滑らかに立ち上げることができる。   In addition, by setting the maximum current detection value of the drain current IDS smaller than that in the normal operation in the soft start period TSS at the time of power activation, the amount of energy conversion per unit time is reduced, and the output voltage VOUT is raised smoothly. be able to.

スイッチング周期T3以降は、出力電圧VOUTの上昇とともに、ドレイン電流IDSの傾きが緩やかになり、回生電流IFRDの傾きが急峻となり、初期電流値が小さくなっていくので、ブランキング時間をTBLKsからTBLKへ変化させ、かつドレイン電流IDSの最大電流検出値をILIMITssからILIMITへ変化させても、ドレイン電流IDSがフィードバック信号制御回路FB17で決定される電流検出値ILIMRで制限され、主スイッチング素子2のオン期間が、通常動作時のブランキング時間TBLKと検出遅れ時間Tdの合計値よりも長くなる。   After the switching period T3, as the output voltage VOUT rises, the slope of the drain current IDS becomes gentle, the slope of the regenerative current IFRD becomes steep, and the initial current value becomes small. Therefore, the blanking time is changed from TBLKs to TBLK. Even if the maximum current detection value of the drain current IDS is changed from ILIMITITs to ILIMIT, the drain current IDS is limited by the current detection value ILIMR determined by the feedback signal control circuit FB17, and the ON period of the main switching element 2 However, it becomes longer than the total value of the blanking time TBLK and the detection delay time Td during normal operation.

なお、図2(c)、(d)では、電源起動時のソフトスタート期間TSSにおけるブランキング時間と最大電流検出値をそれぞれ通常動作時の1/2に設定する場合について説明したが、これに限定される必要はない。   In FIGS. 2C and 2D, the case where the blanking time and the maximum current detection value in the soft start period TSS at the time of power activation are set to ½ of the normal operation is described. There is no need to be limited.

また、図2(c)、(d)では、電源起動時のソフトスタート期間TSSにおけるブランキング時間を通常動作時の1/2に設定する場合について説明したが、ソフトスタート期間発生回路25により決定されるソフトスタート期間TSSの開始時を最小値として、ソフトスタート期間TSS中にブランキング時間が徐々に長くなる構成としてもよい。さらに、この場合、ソフトスタート期間TSS中にブランキング時間が段階的(またはデジタル的)に長くなる構成としてもよい。このような構成としても、上記したように、スイッチング周期T3以降は、出力電圧VOUTの上昇とともに、ドレイン電流IDSの傾きが緩やかになり、回生電流IFRDの傾きが急峻となり、初期電流値が小さくなるので、ドレイン電流IDSのピーク値は減少していき、やがて、ブランキング時間がTBLKsからTBLKとなっても、ドレイン電流IDSがフィードバック信号制御回路FB17で決定される電流検出値ILIMRで制限され、主スイッチング素子2のオン期間が、通常動作時のブランキング時間TBLKと検出遅れ時間Tdの合計値よりも長くなる。この構成によれば、ソフトスタート期間TSS経過後の通常動作時に必要なブランキング時間にスムーズに移行することが可能となる。   2C and 2D, the case where the blanking time in the soft start period TSS at the time of power activation is set to ½ that in the normal operation has been described, but is determined by the soft start period generation circuit 25. The start time of the soft start period TSS may be a minimum value, and the blanking time may be gradually increased during the soft start period TSS. In this case, the blanking time may be increased stepwise (or digitally) during the soft start period TSS. Even in such a configuration, as described above, after the switching period T3, as the output voltage VOUT rises, the slope of the drain current IDS becomes gentle, the slope of the regenerative current IFRD becomes steep, and the initial current value becomes small. Therefore, the peak value of the drain current IDS decreases, and even if the blanking time changes from TBLKs to TBLK, the drain current IDS is limited by the current detection value ILIMR determined by the feedback signal control circuit FB17, and The ON period of the switching element 2 becomes longer than the total value of the blanking time TBLK and the detection delay time Td during normal operation. According to this configuration, it is possible to smoothly shift to the blanking time required during normal operation after the soft start period TSS has elapsed.

また、図2(d)では、電源起動時のソフトスタート期間TSSにおける最大電流検出値を通常動作時の1/2に設定する場合について説明したが、ソフトスタート期間発生回路25により決定されるソフトスタート期間TSSの開始時を最小値として、ソフトスタート期間TSS中にクランプ回路18が生成するクランプ信号の電圧レベルが徐々に増加して、ドレイン電流IDSの最大電流検出値が徐々に増加する構成としてもよい。さらに、この場合、ソフトスタート期間TSS中にクランプ信号の電圧レベルが段階的(またはデジタル的)に増加して、ドレイン電流IDSの最大電流検出値が段階的(デジタル的)に増加する構成としてもよい。このような構成としても、上記したように、スイッチング周期T3以降は、出力電圧VOUTの上昇とともに、ドレイン電流IDSの傾きが緩やかになり、回生電流IFRDの傾きが急峻となり、初期電流値が小さくなるので、ドレイン電流IDSのピーク値は減少していき、やがて、ブランキング時間がTBLKsからTBLKとなり、ドレイン電流IDSの最大電流検出値がILIMITssからILIMITとなっても、ドレイン電流IDSがフィードバック信号制御回路FB17で決定される電流検出値ILIMRで制限され、主スイッチング素子2のオン期間が、通常動作時のブランキング時間TBLKと検出遅れ時間Tdの合計値よりも長くなる。この構成によれば、ソフトスタート期間TSS経過後の通常動作時に必要な最大電流検出値(過電流検出値)にスムーズに移行することが可能となる。また、時間の経過とともに、スイッチングトランス1の出力側に伝達されるエネルギが大きくなるため、ソフトスタート期間TSS経過後に出力電圧VOUTが所定の電圧値に達することができず起動不良状態となることがない。   Further, in FIG. 2D, the case where the maximum current detection value in the soft start period TSS at the time of starting the power supply is set to ½ that in the normal operation has been described. A configuration in which the voltage level of the clamp signal generated by the clamp circuit 18 gradually increases during the soft start period TSS and the maximum current detection value of the drain current IDS gradually increases with the start time of the start period TSS as a minimum value. Also good. Further, in this case, the voltage level of the clamp signal increases stepwise (or digitally) during the soft start period TSS, and the maximum current detection value of the drain current IDS increases stepwise (digitally). Good. Even in such a configuration, as described above, after the switching period T3, as the output voltage VOUT rises, the slope of the drain current IDS becomes gentle, the slope of the regenerative current IFRD becomes steep, and the initial current value becomes small. Therefore, even if the peak value of the drain current IDS decreases and eventually the blanking time changes from TBLKs to TBLK, and the maximum current detection value of the drain current IDS changes from ILIMITS to ILIMIT, the drain current IDS becomes the feedback signal control circuit. It is limited by the current detection value ILIMR determined by FB17, and the ON period of the main switching element 2 becomes longer than the total value of the blanking time TBLK and the detection delay time Td during normal operation. According to this configuration, it is possible to smoothly shift to the maximum current detection value (overcurrent detection value) required during normal operation after the soft start period TSS has elapsed. In addition, as the time passes, the energy transmitted to the output side of the switching transformer 1 increases, so that the output voltage VOUT cannot reach a predetermined voltage value after the soft start period TSS elapses, resulting in a startup failure state. Absent.

本実施の形態1では、主スイッチング素子2と制御回路ブロック3が同一基板上に集積化され、1つのパッケージに組み込まれている場合について説明した。このように、主スイッチング素子2と制御回路ブロック3が組み込まれたパッケージを用いてスイッチング電源装置を構成することにより、スイッチング電源装置の部品点数を大幅に削減することができる。さらに、主スイッチング素子2に流れるドレイン電流IDSの検出がパッケージ内部で行われるため、その検出に外部からのノイズなどの影響が及ぶ可能性が低くなる。よって、ドレイン電流IDSの誤検出の確率を低くすることができ、安全性を高めることができる。   In the first embodiment, the case where the main switching element 2 and the control circuit block 3 are integrated on the same substrate and incorporated in one package has been described. Thus, by configuring the switching power supply device using the package in which the main switching element 2 and the control circuit block 3 are incorporated, the number of parts of the switching power supply device can be greatly reduced. Furthermore, since the detection of the drain current IDS flowing through the main switching element 2 is performed inside the package, there is a low possibility that the detection will be affected by external noise or the like. Therefore, the probability of erroneous detection of the drain current IDS can be lowered, and safety can be improved.

(実施の形態2)
続いて、本発明の実施の形態2について説明する。図3は本実施の形態2に係るスイッチング電源装置及び半導体装置の一例を示す回路図である。図3において図1に示す部材に相当する部材には図1と同じ符号を付し、それらについての説明は省略する。このスイッチング電源装置は、主スイッチング素子のスイッチング動作の制御方式として、前述の実施の形態1と同様に電流モードのPWM制御を採用している。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of the switching power supply device and the semiconductor device according to the second embodiment. 3, members corresponding to those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1, and description thereof will be omitted. This switching power supply device employs current mode PWM control as the control method of the switching operation of the main switching element, as in the first embodiment.

図3に示すように、このスイッチング電源装置は、エネルギ変換回路7が、エネルギ変換器であるコイル27、平滑用コンデンサ6、および整流ダイオード28からなる直列回路で構成されており、出力負荷が正極性のチョッパ方式降圧型となっている。詳しくは、コイル27の一端が平滑用コンデンサ6の一端に接続し、平滑用コンデンサ6の他端が整流ダイオード28のアノードに接続し、整流ダイオード28のカソードがコイル27の他端に接続している。また、主スイッチング素子2の入力端子が接続する半導体装置10のDRAIN端子に入力電源端子INが接続し、主スイッチング素子2の出力端子が接続するSOURCE端子に、コイル27と整流ダイオード28のカソードの共通接続部が接続している。また、平滑用コンデンサ6の他端と整流ダイオード28のアノードには、基準電位となる端子RETURNが接続している。なお、チョッパ方式のスイッチング電源装置の整流ダイオード28には、スイッチングロスの低減のために、一般的に逆回復時間trrの短いファーストリカバリーダイオード(FRD)が使用される。   As shown in FIG. 3, in this switching power supply device, the energy conversion circuit 7 is configured by a series circuit including a coil 27, which is an energy converter, a smoothing capacitor 6, and a rectifier diode 28, and the output load is positive. The chopper method is a step-down type. Specifically, one end of the coil 27 is connected to one end of the smoothing capacitor 6, the other end of the smoothing capacitor 6 is connected to the anode of the rectifier diode 28, and the cathode of the rectifier diode 28 is connected to the other end of the coil 27. Yes. The input power supply terminal IN is connected to the DRAIN terminal of the semiconductor device 10 to which the input terminal of the main switching element 2 is connected, and the cathode of the coil 27 and the rectifier diode 28 is connected to the SOURCE terminal to which the output terminal of the main switching element 2 is connected. The common connection is connected. A terminal RETURN serving as a reference potential is connected to the other end of the smoothing capacitor 6 and the anode of the rectifier diode 28. Note that a fast recovery diode (FRD) having a short reverse recovery time trr is generally used for the rectifier diode 28 of the chopper type switching power supply device in order to reduce switching loss.

エネルギ変換回路7は、主スイッチング素子2によりスイッチングされた入力電源電圧VINを、入力電源電圧VINとは電圧値が異なる出力電圧VOUTに変換する。詳しくは、エネルギ変換回路7は、主スイッチング素子2のスイッチング動作によりコイル27に蓄積されるエネルギを平滑用コンデンサ6によって平滑化して出力電圧VOUTを生成する。   The energy conversion circuit 7 converts the input power supply voltage VIN switched by the main switching element 2 into an output voltage VOUT having a voltage value different from the input power supply voltage VIN. Specifically, the energy conversion circuit 7 smoothes the energy accumulated in the coil 27 by the switching operation of the main switching element 2 by the smoothing capacitor 6 and generates the output voltage VOUT.

また、このスイッチング電源装置は、制御回路ブロック3の構成が前述した実施の形態1と異なる。詳しくは、制御回路ブロック3は、SS端子電圧を基準電圧と比較して、その比較結果を示す比較信号を生成するコンパレータ29を備えている。また、このスイッチング電源装置は、ブランキング時間調整回路を備えておらず、クランプ回路18がSS端子と接続していない。したがって、このスイッチング電源装置では、ブランキング時間TBLKと過電流検出値(最大電流検出値ILIMIT)は一定となる。   Further, this switching power supply device is different from the first embodiment described above in the configuration of the control circuit block 3. Specifically, the control circuit block 3 includes a comparator 29 that compares the SS terminal voltage with a reference voltage and generates a comparison signal indicating the comparison result. Further, this switching power supply device does not include a blanking time adjustment circuit, and the clamp circuit 18 is not connected to the SS terminal. Therefore, in this switching power supply device, the blanking time TBLK and the overcurrent detection value (maximum current detection value ILIMIT) are constant.

また、このスイッチング電源装置は、ゲートドライブ回路4の構成が前述した実施の形態1と異なる。詳しくは、ゲートドライブ回路4は、Nch型MOSトランジスタ30と、Pch型MOSトランジスタ31a、31bと、OR回路32で構成されている。Pch型MOSトランジスタ31aとPch型MOSトランジスタ31bは同じ電流駆動能力を有する。Pch型MOSトランジスタ31bとNch型MOSトランジスタ30はプリドライバ33を構成しており、ゲートドライブ回路4とプリドライバ33の共通出力部は、主スイッチング素子2の制御端子に接続される。OR回路32の一方の入力端子とプリドライバ33の入力端子には、スイッチング制御信号生成回路20からのスイッチング制御信号が供給され、OR回路32の他方の入力端子にはコンパレータ29からの比較信号が供給される。また、Pch型MOSトランジスタ31aのゲートにはOR回路32が生成する信号が供給される。   Further, this switching power supply device is different from the first embodiment described above in the configuration of the gate drive circuit 4. Specifically, the gate drive circuit 4 includes an Nch type MOS transistor 30, Pch type MOS transistors 31a and 31b, and an OR circuit 32. The Pch type MOS transistor 31a and the Pch type MOS transistor 31b have the same current drive capability. The Pch type MOS transistor 31 b and the Nch type MOS transistor 30 constitute a pre-driver 33, and the common output part of the gate drive circuit 4 and the pre-driver 33 is connected to the control terminal of the main switching element 2. A switching control signal from the switching control signal generation circuit 20 is supplied to one input terminal of the OR circuit 32 and an input terminal of the pre-driver 33, and a comparison signal from the comparator 29 is supplied to the other input terminal of the OR circuit 32. Supplied. A signal generated by the OR circuit 32 is supplied to the gate of the Pch-type MOS transistor 31a.

以上のように構成されたスイッチング電源装置の動作について説明する。主スイッチング素子2の入力端子に接続されたDRAIN端子に入力電源端子INから入力電源電圧VIN(図示はしないが、例えば商用の交流電圧をダイオードブリッジなどの整流器により整流した電圧を入力コンデンサにより平滑した電圧等の直流電圧)が印加されると、制御回路ブロック3のレギュレータ13によりVDD端子に接続された電源用コンデンサ11に電流が供給されて、VDD端子電圧が上昇する。   The operation of the switching power supply device configured as described above will be described. The DRAIN terminal connected to the input terminal of the main switching element 2 is smoothed by the input capacitor from the input power supply terminal IN to the input power supply voltage VIN (not shown, for example, a voltage obtained by rectifying a commercial AC voltage by a rectifier such as a diode bridge) When a DC voltage such as a voltage is applied, a current is supplied to the power supply capacitor 11 connected to the VDD terminal by the regulator 13 of the control circuit block 3, and the VDD terminal voltage rises.

レギュレータ13のスイッチはVDD端子電圧が一定電圧に達するまでオン状態となり、レギュレータ13からVDD端子へ電流が供給される。その後、VDD端子電圧が一定電圧以上になると、レギュレータ13のスイッチはオフ状態となり、レギュレータ13からVDD端子への電流供給が停止し、VDD端子電圧は一定電位に保持される。   The switch of the regulator 13 is turned on until the VDD terminal voltage reaches a certain voltage, and current is supplied from the regulator 13 to the VDD terminal. Thereafter, when the VDD terminal voltage becomes equal to or higher than a certain voltage, the switch of the regulator 13 is turned off, the current supply from the regulator 13 to the VDD terminal is stopped, and the VDD terminal voltage is held at a constant potential.

起動/停止回路14は、VDD端子電圧が一定電圧に達するまでは、レギュレータ13のスイッチをオン状態にし、VDD端子電圧が一定電圧以上になると、レギュレータ13のスイッチをオフ状態にする。また、起動/停止回路14は、VDD端子電圧が起動電圧に達すると起動信号を生成し、VDD端子電圧が起動停止電圧まで低下すると起動停止信号を生成する。   The start / stop circuit 14 turns on the regulator 13 until the VDD terminal voltage reaches a certain voltage, and turns off the regulator 13 when the VDD terminal voltage exceeds the certain voltage. The start / stop circuit 14 generates a start signal when the VDD terminal voltage reaches the start voltage, and generates a start / stop signal when the VDD terminal voltage decreases to the start / stop voltage.

ソフトスタート期間発生回路25は、起動/停止回路14から起動信号が供給されると、定電流源からSS端子に接続されたソフトスタート用コンデンサ12に定電流を流し、SS端子電圧を上昇させる。このSS端子電圧がコンパレータ29の基準電圧よりも高くなり、コンパレータ29が生成する比較信号の論理レベルがLレベルに遷移するまでがソフトスタート期間TSSとなる。   When a start signal is supplied from the start / stop circuit 14, the soft start period generation circuit 25 causes a constant current to flow from the constant current source to the soft start capacitor 12 connected to the SS terminal, thereby increasing the SS terminal voltage. The soft start period TSS is until the SS terminal voltage becomes higher than the reference voltage of the comparator 29 and the logic level of the comparison signal generated by the comparator 29 changes to the L level.

ソフトスタート期間TSS中は、コンパレータ29が生成する比較信号の論理レベルがHレベルであるので、OR回路32からPch型MOSトランジスタ31aのゲートへ供給される信号の論理レベルもHレベルであり、Pch型MOSトランジスタ31aはオフしている。よって、ソフトスタート期間TSS中は、スイッチング制御信号生成回路20からのスイッチング制御信号にしたがって、Pch型MOSトランジスタ31bとNch型MOSトランジスタ30が動作して、主スイッチング素子2を駆動する。   During the soft start period TSS, since the logic level of the comparison signal generated by the comparator 29 is H level, the logic level of the signal supplied from the OR circuit 32 to the gate of the Pch type MOS transistor 31a is also H level. The type MOS transistor 31a is off. Therefore, during the soft start period TSS, the Pch type MOS transistor 31b and the Nch type MOS transistor 30 operate according to the switching control signal from the switching control signal generation circuit 20 to drive the main switching element 2.

ソフトスタート期間TSSが経過した後は、コンパレータ29が生成する比較信号の論理レベルがLレベルであるので、スイッチング制御信号生成回路20からのスイッチング制御信号にしたがって、Pch型MOSトランジスタ31a、Pch型MOSトランジスタ31b、およびNch型MOSトランジスタ30が動作して、主スイッチング素子2を駆動する。   After the soft start period TSS elapses, the logical level of the comparison signal generated by the comparator 29 is L level. Therefore, according to the switching control signal from the switching control signal generation circuit 20, the Pch type MOS transistor 31a and the Pch type MOS are used. Transistor 31b and Nch type MOS transistor 30 operate to drive main switching element 2.

このように、このスイッチング電源装置では、ソフトスタート期間TSSにおけるゲートドライブ回路4のターンオン駆動能力が、ソフトスタート期間TSSが経過した後の通常動作時に比べて低減するため、ソフトスタート期間TSSにおける主スイッチング素子2のターンオン時間を通常動作時に比べて長くすることができる。   As described above, in this switching power supply device, the turn-on drive capability of the gate drive circuit 4 in the soft start period TSS is reduced as compared with the normal operation after the soft start period TSS has elapsed. The turn-on time of the element 2 can be made longer than that during normal operation.

起動/停止回路14からの起動信号により主スイッチング素子2の発振(スイッチング動作)が開始すると、SOURCE端子を介してコイル27、平滑用コンデンサ6、および整流ダイオード28からなるエネルギ変換回路7に電力が供給され、エネルギ変換回路7から出力端子OUTに接続された負荷8へ出力電圧VOUTが印加される。   When oscillation (switching operation) of the main switching element 2 is started by a start signal from the start / stop circuit 14, power is supplied to the energy conversion circuit 7 including the coil 27, the smoothing capacitor 6, and the rectifier diode 28 via the SOURCE terminal. The output voltage VOUT is applied from the energy conversion circuit 7 to the load 8 connected to the output terminal OUT.

この出力電圧VOUTは、出力電圧検出回路9によって検出される。出力電圧検出回路9は、出力電圧VOUTの電圧レベルを示すフィードバック信号FB_Sを生成する。このフィードバック信号FB_SはFB端子を介して制御回路ブロック3のフィードバック信号制御回路FB17に供給される。   This output voltage VOUT is detected by the output voltage detection circuit 9. The output voltage detection circuit 9 generates a feedback signal FB_S indicating the voltage level of the output voltage VOUT. The feedback signal FB_S is supplied to the feedback signal control circuit FB17 of the control circuit block 3 through the FB terminal.

フィードバック信号制御回路FB17は、フィードバック信号FB_Sを基に、負荷状態が軽くなり出力電圧VOUTが上昇すると第1の基準電圧VRを減少させ、逆に負荷状態が重くなり出力電圧VOUTが減少すると第1の基準電圧VRを上昇させる。   Based on the feedback signal FB_S, the feedback signal control circuit FB17 decreases the first reference voltage VR when the load state becomes light and the output voltage VOUT increases, and conversely the first condition when the load state becomes heavy and the output voltage VOUT decreases. The reference voltage VR is increased.

ソフトスタート期間TSS経過後の通常動作時においては、ドレイン電流IDSの検出値(電流検出値ILIMR)に対応する第1の基準電圧VRが比較器19の基準電圧となっており、負荷状態が軽くなり第1の基準電圧VRが減少すると、ドレイン電流IDSの検出値が減少して主スイッチング素子2のオン時間が短くなり、主スイッチング素子2に流れるドレイン電流IDSのピーク値(最大電流値)が減少し、出力電圧VOUTが減少する。逆に負荷状態が重くなり第1の基準電圧VRが上昇すると、ドレイン電流IDSの検出値が上昇して主スイッチング素子2のオン時間が長くなり、主スイッチング素子2に流れるドレイン電流IDSのピーク値(最大電流値)が上昇し、出力電圧VOUTが上昇する。このスイッチング電源装置は、このように電流モードによるPWM制御を実行して、出力電圧VOUTを所定の電圧値に安定化している。   During normal operation after the soft start period TSS has elapsed, the first reference voltage VR corresponding to the detection value of the drain current IDS (current detection value ILIMR) is the reference voltage of the comparator 19, and the load state is light. When the first reference voltage VR decreases, the detected value of the drain current IDS decreases, the on-time of the main switching element 2 is shortened, and the peak value (maximum current value) of the drain current IDS flowing through the main switching element 2 is reduced. As a result, the output voltage VOUT decreases. Conversely, when the load state becomes heavy and the first reference voltage VR increases, the detected value of the drain current IDS increases, the on-time of the main switching element 2 becomes longer, and the peak value of the drain current IDS flowing through the main switching element 2 (Maximum current value) rises and the output voltage VOUT rises. The switching power supply apparatus thus performs PWM control in the current mode to stabilize the output voltage VOUT at a predetermined voltage value.

続いて、主スイッチング素子2に流れるドレイン電流IDSついて、図4、図5を用いて説明する。図4、図5はドレイン電流IDSの状態を示す波形図(タイムチャート)である。   Next, the drain current IDS flowing through the main switching element 2 will be described with reference to FIGS. 4 and 5 are waveform diagrams (time charts) showing the state of the drain current IDS.

図4は、電源起動後に十分な時間が経過してソフトスタート期間TSSが終了し、出力電圧VOUTが所定の電圧値に安定化された通常動作時における、主スイッチング素子2に流れるドレイン電流IDSと整流ダイオード28のアノードからカソードに流れる回生電流IFRDの波形を示している。   FIG. 4 shows the drain current IDS flowing through the main switching element 2 during a normal operation in which a sufficient time elapses after the power is turned on and the soft start period TSS ends and the output voltage VOUT is stabilized to a predetermined voltage value. The waveform of the regenerative current IFRD flowing from the anode to the cathode of the rectifier diode 28 is shown.

チョッパ方式のスイッチング電源装置の場合、通常動作時におけるスイッチング制御信号のオンデューティは、入力電源電圧VINと出力電圧VOUTとの電圧差で決定される。また、主スイッチング素子2に流れるドレイン電流IDSの電流波形が連続モードとなるのか不連続モードとなるのかについても、入力電源電圧VINと出力電圧VOUTとの電圧差で決定される。   In the case of a chopper switching power supply, the on-duty of the switching control signal during normal operation is determined by the voltage difference between the input power supply voltage VIN and the output voltage VOUT. Whether the current waveform of the drain current IDS flowing through the main switching element 2 is in the continuous mode or the discontinuous mode is also determined by the voltage difference between the input power supply voltage VIN and the output voltage VOUT.

図4(a)は、ドレイン電流IDSの電流波形が不連続モードの場合のドレイン電流IDSと回生電流IFRDの波形を示している。図4(a)において、主スイッチング素子2がオンしている期間をTon、その期間に流れるドレイン電流の電流波形をIDS、主スイッチング素子2がオフしている期間にエネルギ変換回路7の整流ダイオード28に回生電流IFRDが流れている期間をToff1、その期間に流れる回生電流の電流波形をIFRD、主スイッチング素子2がターオフする際に流れている電流の電流値をIDpeak、主スイッチング素子2がターンオンする際に流れるスパイク電流成分の電流値をIsp1とする。   FIG. 4A shows waveforms of the drain current IDS and the regenerative current IFRD when the current waveform of the drain current IDS is in the discontinuous mode. 4A, Ton is a period in which the main switching element 2 is on, IDS is a current waveform of a drain current flowing in the period, and a rectifier diode of the energy conversion circuit 7 is in a period in which the main switching element 2 is off. 28, Toff is the period during which the regenerative current IFRD is flowing, IFRD is the current waveform of the regenerative current flowing during that period, IDpeak is the current value of the current flowing when the main switching element 2 is turned off, and the main switching element 2 is turned on Let Isp1 be the current value of the spike current component that flows when

通常動作時においては、ドレイン電流IDSは、クランプ回路18で決定される最大電流検出値ILIMIT以下のフィードバック信号制御回路FB17で決定される電流検出値ILIMR(絶対値はILIMIT以下の任意の値)によって制限され、ドレイン電流IDSが電流検出値ILIMRに達すると、所定の検出遅れ時間Td後に主スイッチング素子2がターンオフする。このとき、ドレイン電流IDSの電流値はIDpeakに達する(ILIMIT、ILIMR、Tdは図示せず。)。   During normal operation, the drain current IDS is determined by the current detection value ILIMR (absolute value is an arbitrary value less than ILIMIT) determined by the feedback signal control circuit FB17 that is less than or equal to the maximum current detection value ILIMIT determined by the clamp circuit 18. When the drain current IDS reaches the current detection value ILIMR, the main switching element 2 is turned off after a predetermined detection delay time Td. At this time, the current value of the drain current IDS reaches IDpeak (ILIMIT, ILIMR, and Td are not shown).

主スイッチング素子2がオンしている期間Tonにコイル27に蓄積されたエネルギによって、主スイッチング素子2がオフしている期間に、コイル27から平滑用コンデンサ6、整流ダイオード28のループに回生電流IFRDが流れる。整流ダイオード28に流れる回生電流IFRDは、IDpeakと同じ値のピーク値から一定の傾きで減少していく。不連続モードの場合、次に主スイッチング素子2がターンオンする前に、コイル27に蓄積されたエネルギが無くなるので、主スイッチング素子2がターンオンする際には、回生電流IFRDは流れていない。   Due to the energy accumulated in the coil 27 during the period Ton when the main switching element 2 is on, the regenerative current IFRD flows from the coil 27 to the loop of the smoothing capacitor 6 and the rectifier diode 28 during the period when the main switching element 2 is off. Flows. The regenerative current IFRD flowing through the rectifier diode 28 decreases with a constant slope from the peak value of the same value as IDpeak. In the discontinuous mode, the energy stored in the coil 27 is lost before the main switching element 2 is turned on next time. Therefore, the regenerative current IFRD does not flow when the main switching element 2 is turned on.

主スイッチング素子2がターンオンする際には、主スイッチング素子2のオフ期間に主スイッチング素子2や整流ダイオード28等の寄生容量等に充電された電流がスパイク電流として流れる。但し、寄生容量値は数pF程度なので、スパイク電流成分の電流値Isp1はIDpeakよりもはるかに微小な値となる。   When the main switching element 2 is turned on, a current charged in a parasitic capacitance or the like such as the main switching element 2 or the rectifier diode 28 flows as a spike current during the OFF period of the main switching element 2. However, since the parasitic capacitance value is about several pF, the current value Isp1 of the spike current component is a much smaller value than IDpeak.

図4(b)は、ドレイン電流IDSの電流波形が連続モードの場合のドレイン電流IDSと回生電流IFRDの波形を示している。図4(b)において、主スイッチング素子2がオンしている期間をTon、その期間に流れるドレイン電流の電流波形をIDS、主スイッチング素子2がオフしている期間をToff2、その期間に流れる回生電流の電流波形をIFRD、主スイッチング素子2がターオフする際に流れている電流の電流値をIDpeak、主スイッチング素子2がターンオンする際に流れる電流のうち、スパイク電流成分の電流値をIsp2、スパイク電流成分以外の初期電流の電流値をIsとする。   FIG. 4B shows waveforms of the drain current IDS and the regenerative current IFRD when the current waveform of the drain current IDS is in the continuous mode. In FIG. 4B, the period in which the main switching element 2 is on is Ton, the current waveform of the drain current flowing in that period is IDS, the period in which the main switching element 2 is off is Toff2, and the regeneration flowing in that period is IFRD is the current waveform of the current, IDpeak is the current value of the current that flows when the main switching element 2 is turned off, and Isp2 is the current value of the spike current component of the current that flows when the main switching element 2 is turned on Let Is be the current value of the initial current other than the current component.

通常動作時においては、ドレイン電流IDSは、クランプ回路18で決定される最大電流検出値ILIMIT以下のフィードバック信号制御回路FB17で決定される電流検出値ILIMR(絶対値はILIMIT以下の任意の値)によって制限され、ドレイン電流IDSが電流検出値ILIMRに達すると、所定の検出遅れ時間Td後に主スイッチング素子2がターンオフする。このとき、ドレイン電流IDSの電流値はIDpeakに達する(ILIMIT、ILIMR、Tdは図示せず。)。   During normal operation, the drain current IDS is determined by the current detection value ILIMR (absolute value is an arbitrary value less than ILIMIT) determined by the feedback signal control circuit FB17 that is less than or equal to the maximum current detection value ILIMIT determined by the clamp circuit 18. When the drain current IDS reaches the current detection value ILIMR, the main switching element 2 is turned off after a predetermined detection delay time Td. At this time, the current value of the drain current IDS reaches IDpeak (ILIMIT, ILIMR, and Td are not shown).

主スイッチング素子2がオンしている期間Tonにコイル27に蓄積されたエネルギによって、主スイッチング素子2がオフしている期間に、コイル27から平滑用コンデンサ6、整流ダイオード28のループに回生電流IFRDが流れる。整流ダイオード28に流れる回生電流IFRDは、IDpeakと同じ値のピーク値から一定の傾きで減少していく。連続モードの場合、次に主スイッチング素子2がターンオンする直前まで整流ダイオード28に順方向電圧が印加されているため、主スイッチング素子2がターンオンする際にも回生電流IFRDは流れており、そのときの正の電流値がドレイン電流IDSの初期電流値Isとなる。   Due to the energy accumulated in the coil 27 during the period Ton when the main switching element 2 is on, the regenerative current IFRD flows from the coil 27 to the loop of the smoothing capacitor 6 and the rectifier diode 28 during the period when the main switching element 2 is off. Flows. The regenerative current IFRD flowing through the rectifier diode 28 decreases with a constant slope from the peak value of the same value as IDpeak. In the continuous mode, since the forward voltage is applied to the rectifier diode 28 until immediately before the main switching element 2 is turned on next time, the regenerative current IFRD flows even when the main switching element 2 is turned on. The positive current value becomes the initial current value Is of the drain current IDS.

主スイッチング素子2がターンオンすると、整流ダイオード28に印加される電圧が順方向電圧から逆方向電圧に変化するため、整流ダイオード28のカソードからアノード方向に負の電流、すなわち逆回復電流Irrが流れる。このとき、整流ダイオード28に印加される電圧は主スイッチング素子2を介して印加されており、またチョッパ方式のスイッチング電源装置の場合、整流ダイオード28と主スイッチング素子2は直接接続されているため、逆回復電流Irrと同じ電流値の電流が主スイッチング素子2にも流れる。また、このとき、主スイッチング素子2のオフ期間に主スイッチング素子2や整流ダイオード28等の寄生容量に充電された電流も流れる。   When the main switching element 2 is turned on, the voltage applied to the rectifier diode 28 changes from the forward voltage to the reverse voltage, so that a negative current, that is, a reverse recovery current Irr flows from the cathode of the rectifier diode 28 to the anode. At this time, the voltage applied to the rectifier diode 28 is applied via the main switching element 2, and in the case of a chopper type switching power supply device, the rectifier diode 28 and the main switching element 2 are directly connected. A current having the same current value as the reverse recovery current Irr also flows through the main switching element 2. At this time, a current charged in a parasitic capacitance such as the main switching element 2 or the rectifier diode 28 also flows during the off period of the main switching element 2.

なお、フライバック方式のスイッチング電源装置等では、整流ダイオードと主スイッチング素子との間に磁気結合したトランスが介在しており、整流ダイオードの逆回復電流Irrと同じ電流値の電流は主スイッチング素子には流れない。   In a flyback type switching power supply device or the like, a magnetically coupled transformer is interposed between the rectifier diode and the main switching element, and a current having the same current value as the reverse recovery current Irr of the rectifier diode is supplied to the main switching element. Does not flow.

主スイッチング素子2がターンオンする際に発生するスパイク電流成分の電流値Isp2は、主スイッチング素子2のオフ期間に主スイッチング素子2や整流ダイオード28等の寄生容量に充電された電流の電流値と逆回復電流Irrの電流値の和となる。逆回復電流Irrの電流値は、整流ダイオード28の固有特性である逆回復時間trrに依存するが、それ以外にも、印加される逆方向電圧に大きく依存する。すなわち逆方向電圧が高くてdV/dt及びdI/dtが高く、高速で電位変動が起こるほど、逆回復電流Irrの電流値は大きくなる。また、逆方向電圧が印加される際に流れていた順方向電流の電流値(初期電流値Is)が大きいほどdI/dtが高いため、逆回復電流Irrの電流値も大きくなる。   The current value Isp2 of the spike current component generated when the main switching element 2 is turned on is opposite to the current value of the current charged in the parasitic capacitors such as the main switching element 2 and the rectifier diode 28 during the off period of the main switching element 2. This is the sum of the current values of the recovery current Irr. The current value of the reverse recovery current Irr depends on the reverse recovery time trr, which is a characteristic characteristic of the rectifier diode 28, but greatly depends on the applied reverse voltage. That is, the higher the reverse voltage is, the higher dV / dt and dI / dt are, and the higher the potential fluctuation is, the higher the reverse recovery current Irr becomes. Further, since the dI / dt is higher as the current value of the forward current (initial current value Is) flowing when the reverse voltage is applied is larger, the current value of the reverse recovery current Irr is also larger.

以上のように、連続モードの場合、主スイッチング素子2のターンオン時に流れる電流の電流値は初期電流値Isとスパイク電流成分の電流値Isp2の合計値となり、不連続モードの場合に主スイッチング素子2のターンオン時に流れる電流の電流値Isp1よりもはるかに大きな値となる。   As described above, in the continuous mode, the current value of the current flowing when the main switching element 2 is turned on is the total value of the initial current value Is and the spike current component current value Isp2, and in the discontinuous mode, the main switching element 2 This value is much larger than the current value Isp1 of the current flowing at the turn-on time.

図5は、電源起動時のソフトスタート期間TSSにおける、主スイッチング素子に流れるドレイン電流IDSの波形を示しており、図5(a)は従来の一般的なチョッパ方式のスイッチング電源装置におけるドレイン電流IDSの波形を、図5(b)は本実施の形態2に係るスイッチング電源装置におけるドレイン電流IDSの波形をそれぞれ示している。   FIG. 5 shows a waveform of the drain current IDS flowing through the main switching element in the soft start period TSS at the time of power activation. FIG. 5A shows a drain current IDS in a conventional general chopper type switching power supply. FIG. 5B shows the waveform of the drain current IDS in the switching power supply device according to the second embodiment.

図5において、主スイッチング素子がオンしている期間をTon、その期間に主スイッチング素子に流れるドレイン電流の電流波形をIDS、主スイッチング素子がオフしている期間をToff2、ドレイン電流IDSのスイッチング周期ごとの最大電流値(ピーク値)をIDpeak、ドレイン電流IDSのスイッチング周期ごとの初期電流値をIs、スイッチング周期ごとのスパイク電流成分の電流値をIsp2、主スイッチング素子の最大許容電流値をIMAXとする。また、主スイッチング素子がスイッチング動作するスイッチング周期をT1、T2、T3、T4とする。なお、期間Toff2に整流ダイオードのアノードからカソードに流れる回生電流IFRDを二点鎖線で示している。   In FIG. 5, the period when the main switching element is on is Ton, the current waveform of the drain current flowing through the main switching element during that period is IDS, the period when the main switching element is off is Toff2, and the switching period of the drain current IDS IDpeak is the maximum current value (peak value) for each, Is is the initial current value for each switching period of the drain current IDS, Isp2 is the current value of the spike current component for each switching period, and IMAX is the maximum allowable current value of the main switching element To do. In addition, switching periods in which the main switching element performs a switching operation are T1, T2, T3, and T4. Note that the regenerative current IFRD flowing from the anode to the cathode of the rectifier diode in the period Toff2 is indicated by a two-dot chain line.

図5(a)に示すように、電源起動時は入力電源電圧VINが高く、出力電圧VOUTが限りなくゼロに近いため、主スイッチング素子がオンしている期間Tonに流れるドレイン電流IDSの電流波形の傾きが急峻になり、また主スイッチング素子がオフしている期間Toff2に整流ダイオードに流れる回生電流IFRDの電流波形の傾きが緩やかになる。そのため、電源起動時は、主スイッチング素子に流れるドレイン電流IDSの電流波形は連続モードとなる。したがって、従来の一般的なスイッチング電源装置のように主スイッチング素子のオン時間を最小にしても、過電流検出値を低く抑えても、図5(a)に示すようにスイッチング周期T1、T2においては、主スイッチング素子が最小オン期間で駆動されてドレイン電流IDSの初期電流値および最大電流値(ピーク値)が増加する最小パルス駆動が繰り返され、ドレイン電流IDSの初期電流値Isおよびピーク値IDpeakが増加する。   As shown in FIG. 5A, since the input power supply voltage VIN is high and the output voltage VOUT is extremely close to zero when the power supply is activated, the current waveform of the drain current IDS that flows during the period Ton when the main switching element is on. And the slope of the current waveform of the regenerative current IFRD that flows through the rectifier diode during the period Toff2 during which the main switching element is off becomes gentle. Therefore, when the power supply is activated, the current waveform of the drain current IDS flowing through the main switching element is in a continuous mode. Therefore, even if the on-time of the main switching element is minimized or the overcurrent detection value is kept low as in the conventional general switching power supply device, the switching periods T1 and T2 as shown in FIG. The main switching element is driven in the minimum ON period, and the minimum pulse drive in which the initial current value and the maximum current value (peak value) of the drain current IDS increase is repeated, and the initial current value Is and the peak value IDpeak of the drain current IDS are repeated. Will increase.

さらに、主スイッチング素子がターンオンする際には、整流ダイオードに印加される電圧が順方向電圧から逆方向電圧に変化するため、整流ダイオードに逆回復電流Irrが流れ、主スイッチング素子に、主スイッチング素子のオフ期間に主スイッチング素子や整流ダイオード等の寄生容量に充電された電流と逆回復電流Irrの和であるスパイク電流が流れる。電源起動時にはスイッチング周期ごとにドレイン電流IDSの初期電流値Isが大きくなるため、スパイク電流成分の電流値Isp2もスイッチング周期ごとに増加する。   Further, when the main switching element is turned on, the voltage applied to the rectifier diode changes from the forward voltage to the reverse voltage, so that the reverse recovery current Irr flows through the rectifier diode, and the main switching element During the OFF period, a spike current that is the sum of the current charged in the parasitic capacitance such as the main switching element or the rectifier diode and the reverse recovery current Irr flows. Since the initial current value Is of the drain current IDS increases every switching cycle at the time of power activation, the spike current component current value Isp2 also increases every switching cycle.

この結果、最小パルス駆動が続くと、ドレイン電流IDSの初期電流値Isとスパイク電流成分の電流値Isp2がスイッチング周期ごとに増加し、スパイク電流成分の電流値Isp2の増加率がドレイン電流IDSのピーク値IDpeakの増加率よりも大きいために、初期電流値Isにスパイク電流成分の電流値Isp2を加算した電流値がドレイン電流IDSのピーク値IDpeakよりも高くなる。   As a result, when the minimum pulse driving continues, the initial current value Is of the drain current IDS and the current value Isp2 of the spike current component increase every switching cycle, and the rate of increase of the current value Isp2 of the spike current component increases the peak of the drain current IDS. Since the rate of increase of the value IDpeak is larger, the current value obtained by adding the current value Isp2 of the spike current component to the initial current value Is becomes higher than the peak value IDpeak of the drain current IDS.

次に、スイッチング周期T3において、出力電圧VOUTが少し上昇した場合について説明する。スイッチング周期ごとにコイルの出力側から伝達されるエネルギによって出力電圧VOUTは徐々に上昇する。その結果、主スイッチング素子がオンしている期間Tonに主スイッチング素子に流れるドレイン電流IDSの電流波形の傾きは、スイッチング周期T2における傾きよりも緩やかになる。また、主スイッチング素子がオフしている期間Toff2に整流ダイオードに流れる回生電流IFRDの電流波形の傾きは、スイッチング周期T2における傾きよりも急峻になる。回生電流IFRDの電流波形の傾きの違いを示すために、スイッチング周期T2における回生電流IFRDの波形と同じ波形を破線で示す。   Next, a case where the output voltage VOUT slightly increases in the switching period T3 will be described. The output voltage VOUT gradually increases due to the energy transmitted from the output side of the coil every switching period. As a result, the slope of the current waveform of the drain current IDS flowing through the main switching element during the period Ton when the main switching element is on becomes gentler than the slope in the switching period T2. In addition, the slope of the current waveform of the regenerative current IFRD that flows through the rectifier diode during the period Toff2 in which the main switching element is off becomes steeper than the slope in the switching period T2. In order to show the difference in the slope of the current waveform of the regenerative current IFRD, the same waveform as that of the regenerative current IFRD in the switching period T2 is indicated by a broken line.

このように、出力電圧VOUTの上昇とともに、主スイッチング素子に流れるドレイン電流IDSの増加量は若干減少するが、ドレイン電流IDSの初期電流値Isとスパイク電流成分の電流値Isp2が上昇することを防ぐことはできない。   Thus, although the increase amount of the drain current IDS flowing through the main switching element slightly decreases with the increase of the output voltage VOUT, the initial current value Is of the drain current IDS and the current value Isp2 of the spike current component are prevented from increasing. It is not possible.

以上説明した動作の結果、従来の一般的なスイッチング電源装置のように主スイッチング素子のオン時間を最小にしても、過電流検出値を低く抑えても、図5(a)に示すように、初期電流値Isにスパイク電流成分の電流値Isp2を加算した電流値が最大許容電流値IMAX以上となり、スイッチング素子の劣化や破壊が起こる。   As a result of the operation described above, even if the on-time of the main switching element is minimized or the overcurrent detection value is kept low as in the conventional general switching power supply device, as shown in FIG. The current value obtained by adding the current value Isp2 of the spike current component to the initial current value Is becomes equal to or greater than the maximum allowable current value IMAX, and the switching element is deteriorated or broken.

これに対して、本実施の形態2に係るスイッチング電源装置は、通常動作時には2つのPch型MOSトランジスタ31a、31bの電流駆動能力で主スイッチング素子2をターンオンさせ、電源起動時のソフトスタート期間TSSにおいては、Pch型MOSトランジスタ31bのみの電流駆動能力で主スイッチング素子2をターンオンさせており、ソフトスタート期間TSSにおいてゲートドライブ回路4のターンオン駆動能力が半減する構成となっている。その結果、ソフトスタート期間TSSにおける主スイッチング素子2のターンオン時間が通常動作時におけるターンオン時間よりも長くなり、dV/dt及びdI/dtが緩やかになるため、逆回復電流Irrを小さく抑えることができ、スパイク電流成分の電流値Isp2を小さく抑えることができる。したがって、図5(b)に示すように、スイッチング周期ごとに増加するドレイン電流IDSの初期電流値Isとスパイク電流成分の電流値Isp2を小さく抑えることができ、初期電流値Isにスパイク電流成分の電流値Isp2を加算した電流値が主スイッチング素子2の最大許容電流値IMAX以上まで大きくなることを防ぐことができ、主スイッチング素子2を劣化や損傷から保護する過電流保護を実現できる。   On the other hand, the switching power supply according to the second embodiment turns on the main switching element 2 with the current drive capability of the two Pch-type MOS transistors 31a and 31b during normal operation, and the soft start period TSS at the time of power activation. In FIG. 2, the main switching element 2 is turned on with the current drive capability of only the Pch-type MOS transistor 31b, and the turn-on drive capability of the gate drive circuit 4 is halved in the soft start period TSS. As a result, the turn-on time of the main switching element 2 in the soft start period TSS becomes longer than the turn-on time in the normal operation, and dV / dt and dI / dt become gradual, so that the reverse recovery current Irr can be kept small. Thus, the current value Isp2 of the spike current component can be kept small. Therefore, as shown in FIG. 5B, the initial current value Is of the drain current IDS and the current value Isp2 of the spike current component, which increase with each switching cycle, can be kept small, and the spike current component of the initial current value Is is reduced. It is possible to prevent the current value obtained by adding the current value Isp2 from increasing to the maximum allowable current value IMAX of the main switching element 2, and to realize overcurrent protection that protects the main switching element 2 from deterioration and damage.

なお、本実施の形態2では、ソフトスタート期間TSSにおけるゲートドライブ回路4のターンオン駆動能力を通常動作時から半減させた場合について説明したが、これに限定される必要はない。   In the second embodiment, the case where the turn-on drive capability of the gate drive circuit 4 in the soft start period TSS is halved from that in the normal operation has been described. However, the present invention is not limited to this.

(実施の形態3)
続いて、本発明の実施の形態3について説明する。図6は本実施の形態3に係るスイッチング電源装置及び半導体装置の一例を示す回路図である。図6において図1および図3に示す部材に相当する部材には図1および図3と同じ符号を付し、それらについての説明は省略する。
(Embodiment 3)
Subsequently, Embodiment 3 of the present invention will be described. FIG. 6 is a circuit diagram showing an example of the switching power supply device and the semiconductor device according to the third embodiment. 6, members corresponding to those shown in FIGS. 1 and 3 are given the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 3, and descriptions thereof are omitted.

図6に示すように、このスイッチング電源装置は、前述した実施の形態1と同様に、制御回路ブロック3がブランキング時間調整回路26を備えており、クランプ回路18がSS端子と接続している点で、前述した実施の形態2と異なる。   As shown in FIG. 6, in this switching power supply device, the control circuit block 3 includes a blanking time adjustment circuit 26 and the clamp circuit 18 is connected to the SS terminal, as in the first embodiment. This is different from the second embodiment described above.

この構成により、ソフトスタート期間TSSにおいて、ゲートドライバ回路4のターンオン駆動能力を低減させるだけでなく、ブランキング時間を通常動作時よりも短くすることができ、さらに、主スイッチング素子2に流れるドレイン電流IDSの最大電流検出値を通常動作時よりも小さくすることができる。   With this configuration, in the soft start period TSS, not only the turn-on drive capability of the gate driver circuit 4 can be reduced, but also the blanking time can be made shorter than that during normal operation, and the drain current flowing through the main switching element 2 can be reduced. The maximum current detection value of IDS can be made smaller than that during normal operation.

したがって、電源起動時に最小パルス駆動となった場合でも、主スイッチング素子2のターンオン時に流れる電流(初期電流にスパイク電流を加えた電流)の電流値と、主スイッチング素子2のターンオフ時に流れるドレイン電流IDSの電流値を共に低減することが可能となり、主スイッチング素子2に流れる電流の電流値が主スイッチング素子2の最大許容電流値以上となることを防ぐことができ、主スイッチング素子2を劣化や損傷から保護するより安全な過電流保護を実現できる。   Therefore, even when the minimum pulse drive is performed at the time of starting the power supply, the current value of the current that flows when the main switching element 2 is turned on (the current obtained by adding the spike current to the initial current) and the drain current IDS that flows when the main switching element 2 is turned off The current value of the current flowing through the main switching element 2 can be prevented from exceeding the maximum allowable current value of the main switching element 2, and the main switching element 2 can be deteriorated or damaged. Safer overcurrent protection can be realized.

また、電源起動時のソフトスタート期間TSSにおいてドレイン電流IDSの最大電流検出値を通常動作時よりも小さく設定することによって、単位時間当たりのエネルギ変換量が小さくなり、出力電圧VOUTを滑らかに立ち上げることができる。   In addition, by setting the maximum current detection value of the drain current IDS smaller than that in the normal operation in the soft start period TSS at the time of power activation, the amount of energy conversion per unit time is reduced, and the output voltage VOUT is raised smoothly. be able to.

なお、実施の形態1で説明したように、電源起動時のソフトスタート期間TSSにおけるブランキング時間が、ソフトスタート期間TSSの開始時を最小値として、ソフトスタート期間TSS中に徐々に長くなる構成としてもよい。さらに、この場合、ソフトスタート期間TSS中にブランキング時間が階段的(またはデジタル的)に長くなる構成としてもよい。このようにすれば、ソフトスタート期間TSS経過後の通常動作時に必要なブランキング時間にスムーズに移行することが可能となる。   As described in the first embodiment, the blanking time in the soft start period TSS at the time of starting the power supply is gradually increased during the soft start period TSS with the minimum value at the start of the soft start period TSS. Also good. In this case, the blanking time may be increased stepwise (or digitally) during the soft start period TSS. In this way, it is possible to smoothly shift to the blanking time required during normal operation after the soft start period TSS has elapsed.

また実施の形態1で説明したように、電源起動時のソフトスタート期間TSSにおけるクランプ信号の電圧レベルが、ソフトスタート期間TSSの開始時を最小値として、ソフトスタート期間TSS中に徐々に増加する構成としてもよい。さらに、この場合、ソフトスタート期間TSS中にクランプ信号の電圧レベルが段階的(またはデジタル的)に増加して、ドレイン電流IDSの最大電流検出値が段階的(またはデジタル的)に増加する構成としてもよい。このようにすれば、ソフトスタート期間TSS経過後の通常動作時に必要な最大電流検出値(過電流検出値)にスムーズに移行することが可能となる。また、時間の経過とともに、コイル27の出力側に伝達されるエネルギが大きくなるため、ソフトスタート期間TSS経過後に出力電圧VOUTが所定の電圧値に達することができず起動不良状態となることがない。   In addition, as described in the first embodiment, the voltage level of the clamp signal in the soft start period TSS at the time of starting the power supply gradually increases during the soft start period TSS with the minimum value at the start of the soft start period TSS. It is good. Further, in this case, the voltage level of the clamp signal increases stepwise (or digitally) during the soft start period TSS, and the maximum current detection value of the drain current IDS increases stepwise (or digitally). Also good. In this way, it is possible to smoothly shift to the maximum current detection value (overcurrent detection value) required during normal operation after the soft start period TSS has elapsed. Further, as the time passes, the energy transmitted to the output side of the coil 27 increases, so that the output voltage VOUT cannot reach a predetermined voltage value after the soft start period TSS elapses, so that a start-up failure state does not occur. .

(実施の形態4)
続いて、本発明の実施の形態4について説明する。本実施の形態4に係るスイッチング電源装置及び半導体装置は、ソフトスタート期間発生回路25の構成が、前述した実施の形態1ないし3と異なる。図7に、本実施の形態4に係るスイッチング電源装置及び半導体装置が備えるソフトスタート期間発生回路25の一例を示す。
(Embodiment 4)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In the switching power supply device and the semiconductor device according to the fourth embodiment, the configuration of the soft start period generation circuit 25 is different from that of the first to third embodiments. FIG. 7 shows an example of the soft start period generation circuit 25 provided in the switching power supply device and the semiconductor device according to the fourth embodiment.

図7に示すように、このソフトスタート期間発生回路25は、SS端子に接続する図示しないソフトスタート用コンデンサへ定電流ILS(SS1)を供給する第1の定電流源34と、SS端子に接続する図示しないソフトスタート用コンデンサから定電流ILS(SS2)で電流を引き抜く第2の定電流源35と、SS端子に反転入力端子が接続し、非反転入力端子に予め設定された基準電圧VLS2が印加されるコンパレータ36と、SS端子に反転入力端子が接続し、非反転入力端子に予め設定された基準電圧VLS1(<基準電圧VLS2)が印加されるコンパレータ37と、コンパレータ36とコンパレータ37の共通出力部からの信号を反転させるインバータ38と、コンパレータ36とコンパレータ37の共通出力部からの信号が供給されるカウンタ回路39と、SS端子に接続する図示しないソフトスタート用コンデンサへ定電流ILS(SS3)を供給する第3の定電流源40と、第1の定電流源34とSS端子との間に介在し、図示しない起動/停止回路からの信号により状態が制御されるスイッチ41と、スイッチ41とSS端子との間に介在し、コンパレータ36とコンパレータ37の共通出力部からの信号により状態が制御されるスイッチ42と、第2の定電流源35とSS端子との間に介在し、インバータ38からの信号により状態が制御されるスイッチ43と、コンパレータ36とコンパレータ37の共通出力部からの信号により状態が制御され、コンパレータ36への電源供給を決定するスイッチ44と、インバータ38からの信号により状態が制御され、コンパレータ37への電源供給を決定するスイッチ45と、第3の定電流源40とSS端子との間に介在し、カウンタ回路39が生成するソフトスタート期間の終了を示す信号SS_ENDにより状態が制御されるスイッチ46と、を備える。   As shown in FIG. 7, the soft start period generating circuit 25 is connected to the SS terminal and a first constant current source 34 for supplying a constant current ILS (SS1) to a soft start capacitor (not shown) connected to the SS terminal. A second constant current source 35 that draws current from a soft start capacitor (not shown) with a constant current ILS (SS2), an inverting input terminal is connected to the SS terminal, and a preset reference voltage VLS2 is applied to the non-inverting input terminal. The comparator 36 to be applied, the inverting input terminal is connected to the SS terminal, and the preset reference voltage VLS1 (<reference voltage VLS2) is applied to the non-inverting input terminal, and the comparator 36 and the comparator 37 are in common The inverter 38 that inverts the signal from the output unit, and the signal from the common output unit of the comparator 36 and the comparator 37 , A third constant current source 40 that supplies a constant current ILS (SS3) to a soft start capacitor (not shown) connected to the SS terminal, a first constant current source 34, and an SS terminal Between the switch 41 whose state is controlled by a signal from an unillustrated start / stop circuit, and between the switch 41 and the SS terminal, and a signal from a common output section of the comparator 36 and the comparator 37. A switch 42 whose state is controlled, a switch 43 which is interposed between the second constant current source 35 and the SS terminal and whose state is controlled by a signal from the inverter 38, and a common output part of the comparator 36 and the comparator 37 The state is controlled by a signal from, and the state is determined by a switch 44 that determines the power supply to the comparator 36 and a signal from the inverter 38. Controlled by a signal SS_END, which is interposed between the switch 45 for determining the power supply to the comparator 37, the third constant current source 40, and the SS terminal and indicating the end of the soft start period generated by the counter circuit 39. Is controlled.

このソフトスタート期間発生回路25において、2つの定電流源34、35は、図示しないソフトスタート用コンデンサを充放電する。また、2つのコンパレータ36、37は、図示しないソフトスタート用コンデンサの電圧レベル(SS端子電圧)の上限を基準電圧VLS2で検出し、下限を基準電圧VLS1で検出する。また4つのスイッチ42、43、44、45は、2つのコンパレータ36、37が生成する信号に基づき、図示しないソフトスタート用コンデンサの充電と放電を切り替える。また、カウンタ回路39は、2つのコンパレータ36、37が生成する信号に基づきカウント値をカウントアップし、カウント値が所定値に達するとソフトスタート期間の終了を示す信号SS_ENDを生成する。   In the soft start period generation circuit 25, the two constant current sources 34 and 35 charge and discharge a soft start capacitor (not shown). The two comparators 36 and 37 detect the upper limit of the voltage level (SS terminal voltage) of a soft start capacitor (not shown) by the reference voltage VLS2, and detect the lower limit by the reference voltage VLS1. The four switches 42, 43, 44, and 45 switch charging and discharging of a soft start capacitor (not shown) based on signals generated by the two comparators 36 and 37. The counter circuit 39 counts up the count value based on the signals generated by the two comparators 36 and 37, and generates a signal SS_END indicating the end of the soft start period when the count value reaches a predetermined value.

図示しない起動/停止回路から各ブロックへ起動信号が供給される前は、SS端子電圧はSOURCE端子電圧と同電位に固定されており、その起動/停止回路から各ブロックへ起動信号が供給されると、SS端子電圧の固定が解除される(図示しない)。   Before a start signal is supplied to each block from a start / stop circuit (not shown), the SS terminal voltage is fixed to the same potential as the SOURCE terminal voltage, and the start signal is supplied from the start / stop circuit to each block. Then, the fixation of the SS terminal voltage is released (not shown).

図示しない起動/停止回路から起動信号が各ブロックへ供給されたとき、その停止起動/停止回路からの起動信号によりスイッチ41はオン状態となる。また、このとき、SS端子電圧はVLS1とVLS2よりも低い。また、このとき、スイッチ44、45は共にオン状態となっている。よって、このときコンパレータ36、37から論理レベルがHレベルの信号が発生する。   When a start signal is supplied to each block from a start / stop circuit (not shown), the switch 41 is turned on by the start signal from the stop start / stop circuit. At this time, the SS terminal voltage is lower than VLS1 and VLS2. At this time, both the switches 44 and 45 are on. Therefore, at this time, a signal whose logic level is H level is generated from the comparators 36 and 37.

スイッチ42、44は、コンパレータ36とコンパレータ37の共通出力部から論理レベルがHレベルの信号が供給されている期間にオン状態となり、論理レベルがLレベルの信号が供給されている期間にオフ状態となる。一方、スイッチ43、45は、コンパレータ36とコンパレータ37の共通出力部から論理レベルがLレベルの信号が供給されている期間にオン状態となり、論理レベルがHレベルの信号が供給されている期間にオフ状態となる。   The switches 42 and 44 are turned on while a signal having a logic level of H level is supplied from the common output unit of the comparator 36 and the comparator 37 and turned off while a signal having a logic level of L is supplied. It becomes. On the other hand, the switches 43 and 45 are turned on during a period in which a signal having a logic level of L is supplied from the common output section of the comparator 36 and the comparator 37, and in a period in which a signal having a logic level of H is supplied. Turns off.

したがって、起動信号が各ブロックへ供給されたときには、スイッチ44はオン状態を維持し、スイッチ45がオフ状態となるので、コンパレータ36には内部回路用電源電圧(制御回路ブロック3の電源電圧)が供給されるが、コンパレータ37には内部回路用電源電圧が供給されなくなり、コンパレータ37は動作を停止し、コンパレータ36とコンパレータ37の共通出力部からは、コンパレータ36が生成する論理レベルがHレベルの信号が供給される。その結果、第1の定電流源34からの定電流ILS(SS1)がSS端子を介して図示しないソフトスタート用コンデンサに供給される。また、このとき、カウンタ回路39は論理レベルがHレベルの信号を受信する。   Therefore, when the start signal is supplied to each block, the switch 44 is kept on and the switch 45 is turned off, so that the internal circuit power supply voltage (power supply voltage of the control circuit block 3) is supplied to the comparator 36. The internal circuit power supply voltage is not supplied to the comparator 37, the operation of the comparator 37 is stopped, and the logic level generated by the comparator 36 is H level from the common output section of the comparator 36 and the comparator 37. A signal is supplied. As a result, the constant current ILS (SS1) from the first constant current source 34 is supplied to the soft start capacitor (not shown) via the SS terminal. At this time, the counter circuit 39 receives a signal having a logic level of H level.

定電流ILS(SS1)により図示しないソフトスタート用コンデンサが充電され、SS端子電圧がVLS2に達すると、コンパレータ36は論理レベルがLレベルの信号を発生する。この結果、スイッチ42がオフ状態となり、第1の定電流源34から図示しないソフトスタート用コンデンサへの定電流ILS(SS1)の供給が停止する。そして、スイッチ43がオン状態となり、第2の定電流源35が定電流ILS(SS2)で図示しないソフトスタート用コンデンサを放電させる。また、このとき、スイッチ44がオフ状態となり、スイッチ45がオン状態となるので、コンパレータ36の動作が停止する一方で、コンパレータ37が動作を開始して、論理レベルがLレベルの信号を発生する。また、このとき、カウンタ回路39は論理レベルがLレベルの信号を受信する。   When a soft start capacitor (not shown) is charged by the constant current ILS (SS1) and the SS terminal voltage reaches VLS2, the comparator 36 generates a signal whose logic level is L level. As a result, the switch 42 is turned off, and the supply of the constant current ILS (SS1) from the first constant current source 34 to the soft start capacitor (not shown) is stopped. Then, the switch 43 is turned on, and the second constant current source 35 discharges a soft start capacitor (not shown) with the constant current ILS (SS2). At this time, since the switch 44 is turned off and the switch 45 is turned on, the operation of the comparator 36 is stopped, while the comparator 37 starts operating to generate a signal whose logic level is L level. . At this time, the counter circuit 39 receives a signal having a logic level of L level.

次に、定電流ILS(SS2)により図示しないソフトスタート用コンデンサが放電され、SS端子電圧がVLS1まで低下すると、コンパレータ37は論理レベルがHレベルの信号を発生する。この結果、スイッチ43がオフ状態となり、第2の定電流源35による図示しないソフトスタート用コンデンサの放電が停止する。そして、スイッチ42がオン状態となり、第1の定電流源34から図示しないソフトスタート用コンデンサへの定電流ILS(SS1)の供給が開始する。また、このとき、スイッチ45がオフ状態となり、スイッチ44がオン状態となるので、コンパレータ37の動作が停止する一方で、コンパレータ36が動作を開始して、論理レベルがHレベルの信号を発生する。また、このとき、カウンタ回路39は論理レベルがHレベルの信号を受信して、カウント値をカウントアップする。   Next, when a soft start capacitor (not shown) is discharged by the constant current ILS (SS2) and the SS terminal voltage is lowered to VLS1, the comparator 37 generates a signal having a logic level of H level. As a result, the switch 43 is turned off, and the discharge of the soft start capacitor (not shown) by the second constant current source 35 is stopped. Then, the switch 42 is turned on, and supply of the constant current ILS (SS1) from the first constant current source 34 to a soft start capacitor (not shown) is started. At this time, since the switch 45 is turned off and the switch 44 is turned on, the operation of the comparator 37 is stopped, while the comparator 36 starts operating to generate a signal whose logic level is H level. . At this time, the counter circuit 39 receives a signal having a logic level of H level and counts up the count value.

以上説明した一連の動作が複数回繰り返されて、カウンタ回路39のカウント値が所定値に達すると、カウンタ回路39は、ソフトスタート期間の終了を示す信号SS_ENDを生成する。SS_END信号はスイッチ46をオン状態にし、第3の定電流源40からの定電流ILS(SS3)を図示しないソフトスタート用コンデンサへ供給させる。また、SS_END信号が発生すると、スイッチ44、45は共にオフ状態となりコンパレータ36、37は動作を停止する(図示しない)。この結果、ソフトスタート期間が終了すると、SS端子電圧は内部回路用電源電圧まで上昇して固定される。   When the series of operations described above is repeated a plurality of times and the count value of the counter circuit 39 reaches a predetermined value, the counter circuit 39 generates a signal SS_END indicating the end of the soft start period. The SS_END signal turns on the switch 46 and supplies the constant current ILS (SS3) from the third constant current source 40 to a soft start capacitor (not shown). When the SS_END signal is generated, both the switches 44 and 45 are turned off, and the comparators 36 and 37 stop operating (not shown). As a result, when the soft start period ends, the SS terminal voltage rises to the internal circuit power supply voltage and is fixed.

以上説明したソフトスタート期間発生回路25を使用すると、ソフトスタート期間が定電流値とソフトスタート用コンデンサの容量値とカウンタ回路のカウント値によって決定されるので、半導体装置に外付けするソフトスタート用コンデンサの容量値を小さくすることが可能となる。   When the soft start period generating circuit 25 described above is used, the soft start period is determined by the constant current value, the capacitance value of the soft start capacitor, and the count value of the counter circuit. Therefore, the soft start capacitor externally attached to the semiconductor device. It is possible to reduce the capacitance value.

なお、カウンタ回路39がカウント値に応じた電圧レベルの信号を発生させる構成としてもよい。このようにすれば、クランプ回路で決定される過電流検出値をソフトスタート期間中に徐々に高くしたり、ブランキング時間調整回路によってソフトスタート期間中にブランキング時間を徐々に長くすることが可能となる。   The counter circuit 39 may generate a voltage level signal corresponding to the count value. In this way, the overcurrent detection value determined by the clamp circuit can be gradually increased during the soft start period, or the blanking time can be gradually increased by the blanking time adjustment circuit during the soft start period. It becomes.

(実施の形態5)
続いて、本発明の実施の形態5について説明する。図8は本実施の形態5に係るスイッチング電源装置及び半導体装置の一例を示す回路図である。図8において図1、図3、および図6に示す部材に相当する部材には図1、図3、および図6と同じ符号を付し、それらについての説明は省略する。
(Embodiment 5)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a circuit diagram showing an example of a switching power supply device and a semiconductor device according to the fifth embodiment. 8, members corresponding to those shown in FIGS. 1, 3, and 6 are given the same reference numerals as those in FIGS. 1, 3, and 6, and descriptions thereof are omitted.

図8に示すように、このスイッチング電源装置は、主スイッチング素子2に流れるドレイン電流を検出するための構成と、スパイク電流によって主スイッチング素子2がターンオフしてしまう誤動作を防止するための構成が、前述した実施の形態1ないし3と異なる。また、このスイッチング電源装置は、半導体装置10へ主スイッチング素子2の発振開始タイミングを決める信号が供給されると、主スイッチング素子2の発振を開始し、半導体装置10へ主スイッチング素子2の発振停止タイミングを決める信号が供給されると、主スイッチング素子2の発振を停止する構成となっている点で、前述した実施の形態1ないし3と異なる。   As shown in FIG. 8, this switching power supply device has a configuration for detecting the drain current flowing through the main switching element 2 and a configuration for preventing a malfunction in which the main switching element 2 is turned off by the spike current. This is different from the first to third embodiments. In addition, when a signal for determining the oscillation start timing of the main switching element 2 is supplied to the semiconductor device 10, the switching power supply device starts oscillation of the main switching element 2 and stops oscillation of the main switching element 2 to the semiconductor device 10. When a signal for determining the timing is supplied, it is different from the first to third embodiments described above in that the oscillation of the main switching element 2 is stopped.

まず、このスイッチング電源装置におけるドレイン電流を検出するための構成について説明する。前述した実施の形態1ないし3に係るスイッチング電源装置では、ドレイン電流検出回路16は主スイッチング素子2のオン電圧を基に主スイッチング素子2に流れるドレイン電流を検出する構成であった。これに対して、このスイッチング電源装置のドレイン電流検出回路16は、副スイッチング素子47と、副スイッチング素子47に流れる電流が供給される抵抗48とからなる直列回路が主スイッチング素子2に並列接続された構成となっている。詳しくは、副スイッチング素子47の入力端子は主スイッチング素子2の入力端子に接続しており、副スイッチング素子47の出力端子は主スイッチング素子2の出力端子に抵抗48を介して接続している。また、副スイッチング素子47の制御端子は主スイッチング素子2の制御端子に接続しており、ゲートドライブ回路4が副スイッチング素子47と主スイッチング素子2を共通に駆動する構成となっており、この副スイッチング素子47には、主スイッチング素子2に流れる電流よりも電流値が小さく、且つ主スイッチング素子2に流れる電流に対して電流値が一定の比率の電流が流れる。   First, a configuration for detecting a drain current in the switching power supply device will be described. In the switching power supply devices according to Embodiments 1 to 3 described above, the drain current detection circuit 16 is configured to detect the drain current flowing through the main switching element 2 based on the ON voltage of the main switching element 2. On the other hand, in the drain current detection circuit 16 of this switching power supply device, a series circuit comprising a sub switching element 47 and a resistor 48 to which a current flowing through the sub switching element 47 is supplied is connected in parallel to the main switching element 2. It becomes the composition. Specifically, the input terminal of the sub switching element 47 is connected to the input terminal of the main switching element 2, and the output terminal of the sub switching element 47 is connected to the output terminal of the main switching element 2 via the resistor 48. The control terminal of the sub switching element 47 is connected to the control terminal of the main switching element 2, and the gate drive circuit 4 is configured to drive the sub switching element 47 and the main switching element 2 in common. A current having a current value smaller than the current flowing through the main switching element 2 and having a constant current value with respect to the current flowing through the main switching element 2 flows through the switching element 47.

このように構成されたドレイン電流検出回路16は、副スイッチング素子47に流れる電流の電流値に応じた電圧値の電圧を抵抗48の両端に発生させる。この抵抗48に発生する電圧が、ドレイン電流IDSの電流レベルを示す素子電流検出信号として比較器19に供給される。   The drain current detection circuit 16 configured as described above generates a voltage having a voltage value corresponding to the current value of the current flowing through the sub switching element 47 at both ends of the resistor 48. The voltage generated in the resistor 48 is supplied to the comparator 19 as an element current detection signal indicating the current level of the drain current IDS.

前述した実施の形態1ないし3に係るスイッチング電源装置のように、主スイッチング素子2のオン電圧を基に主スイッチング素子2のドレイン電流を検出する構成では、主スイッチング素子2がオフ状態からオン状態に移行してから一定の時間(一般的には数百nsec)、ドレイン電流を正確に検出できない。これに対して、本実施の形態5のように、抵抗48に流れる電流を基に主スイッチング素子2のドレイン電流を検出する構成によれば、主スイッチング素子2がオフ状態からオン状態に移行した直後であっても、確実かつ正確にドレイン電流を検出することができる。   In the configuration in which the drain current of the main switching element 2 is detected based on the ON voltage of the main switching element 2 as in the switching power supply devices according to the first to third embodiments described above, the main switching element 2 is switched from the OFF state to the ON state. The drain current cannot be accurately detected for a certain period of time (generally several hundred nsec) after the transition to. On the other hand, according to the configuration in which the drain current of the main switching element 2 is detected based on the current flowing through the resistor 48 as in the fifth embodiment, the main switching element 2 shifts from the off state to the on state. Even immediately after, the drain current can be detected reliably and accurately.

なお、以上説明したドレイン電流を検出するための構成は、本実施の形態5に係るスイッチング電源装置に限定される構成ではなく、他の実施の形態に係るスイッチング電源装置にも適用することができる。   The configuration for detecting the drain current described above is not limited to the switching power supply device according to the fifth embodiment, but can be applied to the switching power supply devices according to other embodiments. .

続いて、このスイッチング電源装置におけるスパイク電流によって主スイッチング素子2がターンオフしてしまう誤動作を防止するための構成について説明する。前述した実施の形態1ないし3では、ブランキング期間発生回路23が生成するオン時ブランキングパルス信号BLKにより、ドレイン電流検出回路16から比較器19へ素子電流検出信号が供給されないようにする構成であった。これに対して、このスイッチング電源装置では、比較器19がAND回路49を介してスイッチング制御信号生成回路20に接続し、一方の入力端子に比較器19からの比較信号が供給されるAND回路49の他方の入力端子にブランキング期間発生回路23からのオン時ブランキングパルス信号BLKが供給される構成となっている。詳しくは、ブランキング期間発生回路23は、ブランキング期間に論理レベルがLレベルの信号をAND回路49へ供給して、比較器19が生成する比較信号を無効にすることで、主スイッチング素子2がターンオフするのを禁止する。   Next, a configuration for preventing a malfunction in which the main switching element 2 is turned off by a spike current in the switching power supply device will be described. In the first to third embodiments described above, the device current detection signal is not supplied from the drain current detection circuit 16 to the comparator 19 by the on-time blanking pulse signal BLK generated by the blanking period generation circuit 23. there were. On the other hand, in this switching power supply device, the comparator 19 is connected to the switching control signal generation circuit 20 via the AND circuit 49, and the comparison signal from the comparator 19 is supplied to one input terminal. An ON-time blanking pulse signal BLK from the blanking period generation circuit 23 is supplied to the other input terminal. Specifically, the blanking period generation circuit 23 supplies a signal having a logic level of L level to the AND circuit 49 during the blanking period, and invalidates the comparison signal generated by the comparator 19, thereby enabling the main switching element 2. Is prohibited from turning off.

なお、以上説明したスパイク電流によって主スイッチング素子2がターンオフしてしまう誤動作を防止するための構成は、本実施の形態5に係るスイッチング電源装置に限定される構成ではなく、他の実施の形態に係るスイッチング電源装置にも適用することができる。   Note that the configuration for preventing the malfunction that causes the main switching element 2 to be turned off by the spike current described above is not limited to the switching power supply device according to the fifth embodiment, but other embodiments. The present invention can also be applied to such a switching power supply device.

続いて、このスイッチング電源装置における主スイッチング素子2の発振開始および発振停止を制御する構成について説明する。このスイッチング電源装置は、半導体装置10の外部に、入力電源端子INに接続される入力電源電圧検出回路(外部起動信号発生回路)50を備える。また、このスイッチング電源装置は、半導体装置10の外部において、SS端子にソフトスタート用コンデンサ12だけではなく発振開始/発振停止用スイッチ51も接続されており、SS端子が、スイッチング素子2の発振開始タイミング/発振停止タイミングを決める信号が供給される外部起動端子も兼ねている。発振開始/発振停止用スイッチ51は、SS端子とSOURCE端子との間に接続されており、入力電源電圧検出回路50からの信号によって状態が制御される。ここでは、ソフトスタート用コンデンサ12の電圧は、ソフトスタート期間を決める役割だけではなく、スイッチング素子2の発振開始タイミング/発振停止タイミングを決める信号の役割も担う。また、半導体装置10に内包される制御回路ブロック3に、一方の入力端子がSS端子に接続され、他方の入力端子に予め設定された基準電圧が印加される発振開始/発振停止用コンパレータ52が追加されている。この発振開始/発振停止用コンパレータ52は、ソフトスタート用コンデンサ12の電圧(SS端子電圧)と基準電圧とを比較して、その比較結果を示す信号を生成する。この信号は、起動/停止回路14が生成する起動信号/起動停止信号の代わりに、スイッチング制御信号生成回路20のNAND回路22の入力端子に供給される。   Next, the configuration for controlling the oscillation start and oscillation stop of the main switching element 2 in this switching power supply device will be described. This switching power supply device includes an input power supply voltage detection circuit (external activation signal generation circuit) 50 connected to the input power supply terminal IN outside the semiconductor device 10. Further, in this switching power supply device, not only the soft start capacitor 12 but also the oscillation start / oscillation stop switch 51 is connected to the SS terminal outside the semiconductor device 10, and the SS terminal is the oscillation start of the switching element 2. It also serves as an external start terminal to which a signal for determining timing / oscillation stop timing is supplied. The oscillation start / oscillation stop switch 51 is connected between the SS terminal and the SOURCE terminal, and its state is controlled by a signal from the input power supply voltage detection circuit 50. Here, the voltage of the soft start capacitor 12 not only serves to determine the soft start period, but also serves as a signal that determines the oscillation start timing / oscillation stop timing of the switching element 2. Further, the control circuit block 3 included in the semiconductor device 10 includes an oscillation start / oscillation stop comparator 52 in which one input terminal is connected to the SS terminal and a preset reference voltage is applied to the other input terminal. Have been added. The oscillation start / oscillation stop comparator 52 compares the voltage (SS terminal voltage) of the soft start capacitor 12 with a reference voltage, and generates a signal indicating the comparison result. This signal is supplied to the input terminal of the NAND circuit 22 of the switching control signal generation circuit 20 instead of the start signal / start stop signal generated by the start / stop circuit 14.

主スイッチング素子2を強制的にオフさせたい場合には、発振開始/発振停止用スイッチ51をオン状態にする。その結果、SS端子電圧がSOURCE端子電圧と同電位となるため、発振開始/発振停止用コンパレータ52から論理レベルがLレベルの信号がスイッチング制御回路22へ供給されて、主スイッチング素子2がオフ状態で保持される。主スイッチング素子2がオフ状態であっても、入力電源電圧VINがDRAIN端子に印加されているので、制御回路ブロック3の電源電圧を起動電圧以上に保持することができる。   In order to forcibly turn off the main switching element 2, the oscillation start / oscillation stop switch 51 is turned on. As a result, since the SS terminal voltage becomes the same potential as the SOURCE terminal voltage, a signal whose logic level is L level is supplied from the oscillation start / oscillation stop comparator 52 to the switching control circuit 22, and the main switching element 2 is turned off. Held in. Even when the main switching element 2 is in the OFF state, the input power supply voltage VIN is applied to the DRAIN terminal, so that the power supply voltage of the control circuit block 3 can be held higher than the starting voltage.

また、発振開始/発振停止用スイッチ51がオフ状態になると、ソフトスタート期間発生25の定電流源によりソフトスタート用コンデンサ12が充電されて、SS端子電圧が上昇する。そしてSS端子電圧が、発振開始/発振停止用コンパレータ52の基準電圧よりも高くなると、発振開始/発振停止用コンパレータ52から論理レベルがHレベルの信号がスイッチング制御回路22へ供給される。その結果、主スイッチング素子2の発振を開始することができる。   When the oscillation start / oscillation stop switch 51 is turned off, the soft start capacitor 12 is charged by the constant current source of the soft start period generation 25, and the SS terminal voltage rises. When the SS terminal voltage becomes higher than the reference voltage of the oscillation start / oscillation stop comparator 52, a signal whose logic level is H level is supplied from the oscillation start / oscillation stop comparator 52 to the switching control circuit 22. As a result, the oscillation of the main switching element 2 can be started.

このように、このスイッチング電源装置は、半導体装置10へ供給する信号によって主スイッチング素子の発振開始と発振停止を制御することが可能であり、且つ半導体装置10へ供給する信号によって主スイッチング素子が発振を停止していても、半導体装置10の内部回路用電源電圧は一定に保持されるため、遅れ時間のない再起動(主スイッチング素子の発振開始)が可能である。   As described above, this switching power supply device can control oscillation start and oscillation stop of the main switching element by the signal supplied to the semiconductor device 10, and the main switching element oscillates by the signal supplied to the semiconductor device 10. Even if is stopped, the internal circuit power supply voltage of the semiconductor device 10 is kept constant, so that restart without delay time (start of oscillation of the main switching element) is possible.

また、このスイッチング電源装置は、入力電源電圧VINを検出して、入力電源電圧VINが所定値に達すると、発振開始/発振停止用スイッチ51をオフ状態にする外部起動信号を発生する入力電源電圧検出回路50を備えた構成となっている。半導体装置10の内部回路用電源電圧は10V程度である。よって、電源起動時に入力電源電圧VINが10V以上になると制御回路ブロック3の各ブロックに電源電圧が供給されて、動作可能状態となる。そこで、入力電源電圧検出回路50に所定値として半導体装置10の内部回路用電源電圧以上の電圧値を設定することで、入力電源電圧VINが所定値に達すると、遅れ時間が発生することなく主スイッチング素子の発振を開始することが可能となる。   In addition, this switching power supply device detects the input power supply voltage VIN, and when the input power supply voltage VIN reaches a predetermined value, the input power supply voltage that generates an external start signal for turning off the oscillation start / oscillation stop switch 51 The detection circuit 50 is provided. The power supply voltage for the internal circuit of the semiconductor device 10 is about 10V. Therefore, when the input power supply voltage VIN becomes 10 V or more at the time of starting the power supply, the power supply voltage is supplied to each block of the control circuit block 3 and becomes operable. Therefore, by setting a voltage value equal to or higher than the internal circuit power supply voltage of the semiconductor device 10 to the input power supply voltage detection circuit 50 as a predetermined value, when the input power supply voltage VIN reaches the predetermined value, the delay time does not occur. It becomes possible to start oscillation of the switching element.

なお、以上説明した半導体装置10へ供給する信号によって主スイッチング素子2の発振開始と発振停止を制御する構成は、本実施の形態5に係るスイッチング電源装置に限定される構成ではなく、他の実施の形態に係るスイッチング電源装置にも適用することができる。また、ここでは、ソフトスタート期間発生回路25が定電流源とスイッチからなる場合について説明したが、図7に示す構成のソフトスタート期間発生回路25であってもよい。この場合、発振開始/発振停止用コンパレータ52の基準電圧を、ソフトスタート期間発生回路25のコンパレータ37の基準電圧VLS1以下に設定すればよい。   Note that the configuration for controlling the oscillation start and oscillation stop of the main switching element 2 by the signal supplied to the semiconductor device 10 described above is not limited to the switching power supply device according to the fifth embodiment, but other implementations. The present invention can also be applied to the switching power supply device according to the embodiment. Although the case where the soft start period generation circuit 25 includes a constant current source and a switch has been described here, the soft start period generation circuit 25 having the configuration shown in FIG. 7 may be used. In this case, the reference voltage of the oscillation start / oscillation stop comparator 52 may be set to be equal to or lower than the reference voltage VLS1 of the comparator 37 of the soft start period generation circuit 25.

本発明にかかるスイッチング電源装置および半導体装置は、電源起動時の突入電流や出力電圧のオーバーシュートを低減させるソフトスタート機能を有したスイッチング電源装置として有用である。   The switching power supply device and the semiconductor device according to the present invention are useful as a switching power supply device having a soft start function for reducing an inrush current at the time of power supply startup and an overshoot of output voltage.

本発明の実施の形態1に係るスイッチング電源装置及び半導体装置の一例を示す回路図1 is a circuit diagram showing an example of a switching power supply device and a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. 同実施の形態1に係るスイッチング電源装置におけるドレイン電流を示す波形図Waveform diagram showing drain current in the switching power supply according to the first embodiment 本発明の実施の形態2に係るスイッチング電源装置及び半導体装置の一例を示す回路図Circuit diagram showing an example of a switching power supply device and a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention 同実施の形態2に係るスイッチング電源装置の通常動作時におけるドレイン電流及び回生電流を示す波形図Waveform diagram showing drain current and regenerative current during normal operation of the switching power supply according to the second embodiment 同実施の形態2に係るスイッチング電源装置のソフトスタート期間におけるドレイン電流を示す波形図Waveform diagram showing drain current in the soft start period of the switching power supply according to the second embodiment 本発明の実施の形態3に係るスイッチング電源装置及び半導体装置の一例を示す回路図The circuit diagram which shows an example of the switching power supply device and semiconductor device which concern on Embodiment 3 of this invention 本発明の実施の形態4に係るスイッチング電源装置及び半導体装置が備えるソフトスタート期間発生回路の一例を示す回路図A circuit diagram showing an example of a soft start period generating circuit with which a switching power supply device and a semiconductor device concerning Embodiment 4 of the present invention are provided 本発明の実施の形態5に係るスイッチング電源装置及び半導体装置の一例を示す回路図Circuit diagram showing an example of a switching power supply and a semiconductor device according to Embodiment 5 of the present invention 従来のスイッチング電源装置を示す回路図Circuit diagram showing a conventional switching power supply device

符号の説明Explanation of symbols

1 スイッチングトランス
1a 一次巻線
1b 二次巻線
2 主スイッチング素子
3 制御回路ブロック
4 ゲートドライブ回路
5 整流ダイオード
6 平滑用コンデンサ
7 エネルギ変換回路
8 負荷
9 出力電圧検出回路
10 半導体装置
11 電源用コンデンサ
12 ソフトスタート用コンデンサ
13 レギュレータ
14 起動/停止回路
15 発振器
16 ドレイン電流検出回路
17 フィードバック信号制御回路
18 クランプ回路
19 比較器
20 スイッチング制御信号生成回路
21 フリップフロップ回路
22 NAND回路
23 ブランキング期間発生回路
24 スイッチ
25 ソフトスタート期間発生回路
26 ブランキング時間調整回路
27 コイル
28 整流ダイオード
29 コンパレータ
30 Nch型MOSトランジスタ
31a、31b Pch型MOSトランジスタ
32 OR回路
33 プリドライバ
34 第1の定電流源
35 第2の定電流源
36、37 コンパレータ
38 インバータ
39 カウンタ回路
40 第3の定電流源
41〜46 スイッチ
47 副スイッチング素子
48 抵抗
49 AND回路
50 入力電源電圧検出回路
51 発振開始/発振停止用スイッチ
52 発振開始/発振停止用コンパレータ
100 IC
101 端子
102 電源スイッチ
103 コンデンサ
104 定電流源
105 比較器
106 バイアス回路
107 スイッチングトランジスタ
108 整流ダイオード
109 コイル
110 平滑用コンデンサ
111 スイッチング電圧発生部
112 分圧回路
113 誤差増幅器
114 PWM比較器
115 三角波発生器
116 トランジスタドライバ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Switching transformer 1a Primary winding 1b Secondary winding 2 Main switching element 3 Control circuit block 4 Gate drive circuit 5 Rectifier diode 6 Smoothing capacitor 7 Energy conversion circuit 8 Load 9 Output voltage detection circuit 10 Semiconductor device 11 Power supply capacitor 12 Soft start capacitor 13 Regulator 14 Start / stop circuit 15 Oscillator 16 Drain current detection circuit 17 Feedback signal control circuit 18 Clamp circuit 19 Comparator 20 Switching control signal generation circuit 21 Flip-flop circuit 22 NAND circuit 23 Blanking period generation circuit 24 Switch 25 Soft start period generation circuit 26 Blanking time adjustment circuit 27 Coil 28 Rectifier diode 29 Comparator 30 Nch type MOS transistors 31a, 31 b Pch MOS transistor 32 OR circuit 33 Pre-driver 34 First constant current source 35 Second constant current source 36, 37 Comparator 38 Inverter 39 Counter circuit 40 Third constant current source 41-46 Switch 47 Sub switching element 48 Resistor 49 AND circuit 50 Input power supply voltage detection circuit 51 Oscillation start / oscillation stop switch 52 Oscillation start / oscillation stop comparator 100 IC
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Terminal 102 Power switch 103 Capacitor 104 Constant current source 105 Comparator 106 Bias circuit 107 Switching transistor 108 Rectifier diode 109 Coil 110 Smoothing capacitor 111 Switching voltage generator 112 Voltage divider 113 Error amplifier 114 PWM comparator 115 Triangular wave generator 116 Transistor driver

Claims (26)

第1の直流電圧をスイッチングする主スイッチング素子と、
前記主スイッチング素子によりスイッチングされた前記第1の直流電圧を、前記第1の直流電圧とは電圧値が異なる第2の直流電圧に変換する変換回路と、
前記主スイッチング素子の動作を制御する制御回路と、
前記第2の直流電圧の電圧値を示すフィードバック信号を前記制御回路へ帰還させる出力電圧検出回路とを備え、
前記制御回路は、
前記主スイッチング素子のターンオンのタイミングを決める信号を発振する発振回路と、
前記主スイッチング素子に流れる電流の電流値を示す素子電流検出信号を生成する素子電流検出回路と、
前記フィードバック信号を基に前記第2の直流電圧の電圧値に応じた信号レベルの信号を生成するフィードバック信号制御回路と、
前記主スイッチング素子に流れる電流の最大電流値を固定するためのクランプ信号を生成するクランプ回路と、
前記フィードバック信号制御回路が生成する信号と前記クランプ回路が生成する前記クランプ信号のうちの低い方の信号レベルと、前記素子電流検出信号の信号レベルとを比較することで、前記主スイッチング素子のターンオフのタイミングを決める信号を生成する比較器と、
前記発振回路が発振する信号を基に前記主スイッチング素子をターンオンさせるための信号を生成し、前記比較器が生成する信号を基に前記主スイッチング素子をターンオフさせるための信号を生成するスイッチング制御信号生成回路と、
前記スイッチング制御信号生成回路が生成する信号を基に前記主スイッチング素子を駆動する駆動信号を生成する駆動回路と、
前記駆動信号を基に、前記主スイッチング素子がターンオンしてからブランキング時間が経過するまで、前記主スイッチング素子がターンオンするのを禁止するブランキング期間発生回路と、
前記主スイッチング素子が発振を開始してからソフトスタート時間が経過するまでのソフトスタート期間を決定するソフトスタート期間発生回路と、
前記ソフトスタート期間中に、前記ソフトスタート期間の経過後に比べて前記ブランキング時間を短くするための信号を生成するブランキング時間調整回路とを備える
ことを特徴とするスイッチング電源装置。
A main switching element for switching the first DC voltage;
A conversion circuit that converts the first DC voltage switched by the main switching element into a second DC voltage having a voltage value different from that of the first DC voltage;
A control circuit for controlling the operation of the main switching element;
An output voltage detection circuit that feeds back a feedback signal indicating the voltage value of the second DC voltage to the control circuit;
The control circuit includes:
An oscillation circuit that oscillates a signal that determines the turn-on timing of the main switching element;
An element current detection circuit for generating an element current detection signal indicating a current value of a current flowing through the main switching element;
A feedback signal control circuit that generates a signal having a signal level corresponding to a voltage value of the second DC voltage based on the feedback signal;
A clamp circuit for generating a clamp signal for fixing a maximum current value of a current flowing through the main switching element;
The main switching element is turned off by comparing the lower signal level of the signal generated by the feedback signal control circuit and the clamp signal generated by the clamp circuit with the signal level of the element current detection signal. A comparator that generates a signal that determines the timing of
A switching control signal for generating a signal for turning on the main switching element based on a signal oscillated by the oscillation circuit and for generating a signal for turning off the main switching element based on a signal generated by the comparator A generation circuit;
A drive circuit for generating a drive signal for driving the main switching element based on a signal generated by the switching control signal generation circuit;
A blanking period generating circuit for inhibiting the main switching element from turning on until a blanking time elapses after the main switching element is turned on based on the drive signal;
A soft start period generating circuit for determining a soft start period from the start of oscillation of the main switching element to the elapse of the soft start time;
A switching power supply apparatus comprising: a blanking time adjusting circuit that generates a signal for shortening the blanking time during the soft start period as compared with after the soft start period has elapsed.
前記ブランキング時間調整回路は、前記ソフトスタート期間の開始時を最小値として、前記ソフトスタート期間中に前記ブランキング時間を増加させることを特徴とする請求項1記載のスイッチング電源装置。   2. The switching power supply device according to claim 1, wherein the blanking time adjusting circuit increases the blanking time during the soft start period with a minimum value at the start of the soft start period. 前記クランプ回路は、前記ソフトスタート期間中に、前記ソフトスタート期間の経過後に比べて前記クランプ信号の信号レベルを低くすることを特徴とする請求項1もしくは2のいずれかに記載のスイッチング電源装置。   3. The switching power supply device according to claim 1, wherein the clamp circuit lowers a signal level of the clamp signal during the soft start period as compared with after the soft start period elapses. 前記クランプ回路は、前記ソフトスタート期間の開始時を最小値として、前記ソフトスタート期間中に前記クランプ信号の信号レベルを増加させることを特徴とする請求項3記載のスイッチング電源装置。   4. The switching power supply device according to claim 3, wherein the clamp circuit increases the signal level of the clamp signal during the soft start period with a minimum value at the start of the soft start period. 前記ブランキング期間発生回路は、前記主スイッチング素子がターンオンしてから前記ブランキング時間が経過するまで、前記素子電流検出回路が生成する前記素子電流検出信号または前記比較器が生成する信号を無効にすることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載のスイッチング電源装置。   The blanking period generation circuit invalidates the element current detection signal generated by the element current detection circuit or the signal generated by the comparator until the blanking time elapses after the main switching element is turned on. The switching power supply device according to any one of claims 1 to 4, wherein 前記素子電流検出回路は、前記主スイッチング素子のオン電圧を基に前記素子電流検出信号を生成することを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載のスイッチング電源装置。   6. The switching power supply device according to claim 1, wherein the element current detection circuit generates the element current detection signal based on an ON voltage of the main switching element. 前記素子電流検出回路は、
前記主スイッチング素子と共通に駆動され、前記主スイッチング素子に流れる電流よりも電流値が小さく、且つ前記主スイッチング素子に流れる電流に対して電流値が一定の比率の電流が流れる副スイッチング素子と、
前記副スイッチング素子に流れる電流が供給される抵抗と、
を備え、前記抵抗に発生する電圧を基に前記素子電流検出信号を生成する
ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載のスイッチング電源装置。
The element current detection circuit includes:
A sub-switching element driven in common with the main switching element, having a current value smaller than a current flowing in the main switching element, and a current having a constant ratio to a current flowing in the main switching element;
A resistor to which a current flowing through the sub-switching element is supplied;
6. The switching power supply device according to claim 1, wherein the element current detection signal is generated based on a voltage generated in the resistor.
第1の直流電圧をスイッチングする主スイッチング素子と、
前記主スイッチング素子によりスイッチングされた前記第1の直流電圧を、前記第1の直流電圧とは電圧値が異なる第2の直流電圧に変換する変換回路と、
前記主スイッチング素子の動作を制御する制御回路と、
前記第2の直流電圧の電圧値を示すフィードバック信号を前記制御回路へ帰還させる出力電圧検出回路とを備え、
前記制御回路は、
前記主スイッチング素子のターンオンのタイミングを決める信号を発振する発振回路と、
前記主スイッチング素子を駆動する駆動信号を生成する駆動回路と、
前記主スイッチング素子が発振を開始してからソフトスタート時間が経過するまでのソフトスタート期間を決定するソフトスタート期間発生回路とを備え、前記発振回路が発振する信号を基に前記主スイッチング素子をターンオンさせ、前記フィードバック信号を基に前記主スイッチング素子をターンオフさせ、
前記駆動回路は、前記ソフトスタート期間が経過するまで、前記ソフトスタート期間の経過後に比べて前記主スイッチング素子がターンオンするのにかかる時間が長くなるように前記主スイッチング素子を駆動する
ことを特徴とするスイッチング電源装置。
A main switching element for switching the first DC voltage;
A conversion circuit that converts the first DC voltage switched by the main switching element into a second DC voltage having a voltage value different from that of the first DC voltage;
A control circuit for controlling the operation of the main switching element;
An output voltage detection circuit that feeds back a feedback signal indicating the voltage value of the second DC voltage to the control circuit;
The control circuit includes:
An oscillation circuit that oscillates a signal that determines the turn-on timing of the main switching element;
A drive circuit for generating a drive signal for driving the main switching element;
A soft start period generation circuit for determining a soft start period from the start of oscillation of the main switching element until a soft start time elapses, and the main switching element is turned on based on a signal oscillated by the oscillation circuit And turning off the main switching element based on the feedback signal,
The driving circuit drives the main switching element until the soft start period elapses so that the time required for the main switching element to turn on becomes longer than after the soft start period elapses. Switching power supply.
前記変換回路は、ダイオード、コイルおよびコンデンサの直列回路から構成されたことを特徴とする請求項8記載のスイッチング電源装置。   9. The switching power supply device according to claim 8, wherein the conversion circuit includes a series circuit of a diode, a coil, and a capacitor. 前記駆動回路は、前記ソフトスタート期間が経過するまで、前記ソフトスタート期間の経過後に比べて前記主スイッチング素子のターンオン駆動能力を低減させることを特徴とする請求項8もしくは9のいずれかに記載のスイッチング電源装置。   10. The drive circuit according to claim 8, wherein the drive circuit reduces the turn-on drive capability of the main switching element until the soft start period elapses compared to after the soft start period elapses. Switching power supply. 前記制御回路は、
前記主スイッチング素子に流れる電流の電流値を示す素子電流検出信号を生成する素子電流検出回路と、
前記フィードバック信号を基に前記第2の直流電圧の電圧値に応じた信号レベルの信号を生成するフィードバック信号制御回路と、
前記主スイッチング素子に流れる電流の最大電流値を固定するためのクランプ信号を生成するクランプ回路と、
前記フィードバック信号制御回路が生成する信号と前記クランプ回路が生成する前記クランプ信号のうちの低い方の信号レベルと、前記素子電流検出信号の信号レベルとを比較することで、前記主スイッチング素子のターンオフのタイミングを決める信号を生成する比較器と、
前記発振回路が発振する信号を基に前記主スイッチング素子をターンオンさせるための信号を生成し、前記比較器が生成する信号を基に前記主スイッチング素子をターンオフさせるための信号を生成するスイッチング制御信号生成回路と、
前記駆動回路が生成する前記駆動信号を基に、前記主スイッチング素子がターンオンしてからブランキング時間が経過するまで、前記主スイッチング素子がターンオンするのを禁止するブランキング期間発生回路とをさらに備え、
前記駆動回路は、前記スイッチング制御信号生成回路が生成する信号を基に前記駆動信号を生成する
ことを特徴とする請求項8ないし10のいずれかに記載のスイッチング電源装置。
The control circuit includes:
An element current detection circuit for generating an element current detection signal indicating a current value of a current flowing through the main switching element;
A feedback signal control circuit that generates a signal having a signal level corresponding to a voltage value of the second DC voltage based on the feedback signal;
A clamp circuit for generating a clamp signal for fixing a maximum current value of a current flowing through the main switching element;
The main switching element is turned off by comparing the lower signal level of the signal generated by the feedback signal control circuit and the clamp signal generated by the clamp circuit with the signal level of the element current detection signal. A comparator that generates a signal that determines the timing of
A switching control signal for generating a signal for turning on the main switching element based on a signal oscillated by the oscillation circuit and for generating a signal for turning off the main switching element based on a signal generated by the comparator A generation circuit;
And a blanking period generating circuit for prohibiting the main switching element from turning on until a blanking time elapses after the main switching element is turned on based on the drive signal generated by the drive circuit. ,
11. The switching power supply device according to claim 8, wherein the drive circuit generates the drive signal based on a signal generated by the switching control signal generation circuit.
前記クランプ回路は、前記ソフトスタート期間中に、前記ソフトスタート期間の経過後に比べて前記クランプ信号の信号レベルを低くすることを特徴とする請求項11記載のスイッチング電源装置。   12. The switching power supply device according to claim 11, wherein the clamp circuit lowers the signal level of the clamp signal during the soft start period as compared to after the soft start period has elapsed. 前記クランプ回路は、前記ソフトスタート期間の開始時を最小値として、前記ソフトスタート期間中に前記クランプ信号の信号レベルを増加させることを特徴とする請求項12記載のスイッチング電源装置。   13. The switching power supply device according to claim 12, wherein the clamp circuit increases the signal level of the clamp signal during the soft start period with a minimum value at the start of the soft start period. 前記制御回路は、前記ソフトスタート期間中に、前記ソフトスタート期間の経過後に比べて前記ブランキング時間を短くするための信号を生成するブランキング時間調整回路をさらに備えることを特徴とする請求項11ないし13のいずれかに記載のスイッチング電源装置。   12. The control circuit according to claim 11, further comprising a blanking time adjusting circuit that generates a signal for shortening the blanking time during the soft start period as compared to after the soft start period has elapsed. 14. The switching power supply device according to any one of 13 to 13. 前記ブランキング時間調整回路は、前記ソフトスタート期間の開始時を最小値として、前記ソフトスタート期間中に前記ブランキング時間を増加させることを特徴とする請求項14記載のスイッチング電源装置。   15. The switching power supply device according to claim 14, wherein the blanking time adjustment circuit increases the blanking time during the soft start period with a minimum value at the start of the soft start period. 前記ブランキング期間発生回路は、前記主スイッチング素子がターンオンしてから前記ブランキング時間が経過するまで、前記素子電流検出回路が生成する前記素子電流検出信号または前記比較器が生成する信号を無効にすることを特徴とする請求項11ないし15のいずれかに記載のスイッチング電源装置。   The blanking period generation circuit invalidates the element current detection signal generated by the element current detection circuit or the signal generated by the comparator until the blanking time elapses after the main switching element is turned on. The switching power supply device according to claim 11, wherein the switching power supply device is provided. 前記素子電流検出回路は、前記主スイッチング素子のオン電圧を基に前記素子電流検出信号を生成することを特徴とする請求項11ないし16のいずれかに記載のスイッチング電源装置。   17. The switching power supply device according to claim 11, wherein the element current detection circuit generates the element current detection signal based on an ON voltage of the main switching element. 前記素子電流検出回路は、
前記主スイッチング素子と共通に駆動され、前記主スイッチング素子に流れる電流よりも電流値が小さく、且つ前記主スイッチング素子に流れる電流に対して電流値が一定の比率の電流が流れる副スイッチング素子と、
前記副スイッチング素子に流れる電流が供給される抵抗と、
を備え、前記抵抗に発生する電圧を基に前記素子電流検出信号を生成する
ことを特徴とする請求項11ないし16のいずれかに記載のスイッチング電源装置。
The element current detection circuit includes:
A sub-switching element driven in common with the main switching element, having a current value smaller than a current flowing in the main switching element, and a current having a constant ratio to a current flowing in the main switching element;
A resistor to which a current flowing through the sub-switching element is supplied;
17. The switching power supply device according to claim 11, wherein the element current detection signal is generated based on a voltage generated in the resistor.
前記ソフトスタート期間発生回路は、前記制御回路に外付けされた外付けコンデンサを充電する定電流源を備え、前記定電流源によって充電された前記外付けコンデンサの電圧レベルで前記ソフトスタート期間を決定することを特徴とする請求項1ないし18のいずれかに記載のスイッチング電源装置。   The soft start period generation circuit includes a constant current source for charging an external capacitor externally attached to the control circuit, and determines the soft start period based on a voltage level of the external capacitor charged by the constant current source. 19. The switching power supply device according to claim 1, wherein 前記ソフトスタート期間発生回路は、前記制御回路に外付けされた外付けコンデンサを充放電するための複数個の定電流源と、前記外付けコンデンサの電圧の上限と下限を検出する2つのコンパレータと、前記2つのコンパレータが生成する信号に基づき前記外付けコンデンサの充電と放電を切り替える複数個のスイッチと、前記2つのコンパレータが生成する信号に基づきカウント値をカウントアップするカウンタ回路とを備え、前記カウンタ回路のカウント値で前記ソフトスタート期間を決定することを特徴とする請求項1ないし18のいずれかに記載のスイッチング電源装置。   The soft start period generation circuit includes a plurality of constant current sources for charging / discharging an external capacitor externally attached to the control circuit, two comparators for detecting an upper limit and a lower limit of the voltage of the external capacitor, A plurality of switches for switching charging and discharging of the external capacitor based on signals generated by the two comparators, and a counter circuit for counting up a count value based on the signals generated by the two comparators, 19. The switching power supply device according to claim 1, wherein the soft start period is determined by a count value of a counter circuit. 前記制御回路は、前記第1の直流電圧に基づき制御回路用電源の電圧を一定に保つレギュレータと、外部起動端子とをさらに備え、前記外部起動端子に供給される信号に基づき前記主スイッチング素子の発振開始タイミングを決定することを特徴とする請求項1ないし18のいずれかに記載のスイッチング電源装置。   The control circuit further includes a regulator that keeps the voltage of the power supply for the control circuit constant based on the first DC voltage, and an external start terminal, and the control circuit is configured to output the main switching element based on a signal supplied to the external start terminal. 19. The switching power supply device according to claim 1, wherein the oscillation start timing is determined. 請求項21記載のスイッチング電源装置であって、前記第1の直流電圧が所定の電圧になると外部起動信号を発生する外部起動信号発生回路をさらに備え、前記制御回路は、前記外部起動信号が発生することによって前記外部起動端子に供給される信号に基づき、前記主スイッチング素子の発振開始タイミングを決定することを特徴とするスイッチング電源装置。   22. The switching power supply device according to claim 21, further comprising an external start signal generation circuit that generates an external start signal when the first DC voltage reaches a predetermined voltage, and the control circuit generates the external start signal. By doing so, the oscillation start timing of the main switching element is determined based on the signal supplied to the external starting terminal. 前記制御回路は、前記第1の直流電圧に基づき制御回路用電源の電圧を一定に保つレギュレータと、外部起動端子とをさらに備え、前記外部起動端子に供給される信号に基づき前記主スイッチング素子の発振開始タイミングを決定することを特徴とする請求項19もしくは20のいずれかに記載のスイッチング電源装置。   The control circuit further includes a regulator that keeps the voltage of the power supply for the control circuit constant based on the first DC voltage, and an external start terminal, and the control circuit is configured to output the main switching element based on a signal supplied to the external start terminal. 21. The switching power supply device according to claim 19, wherein the oscillation start timing is determined. 請求項23記載のスイッチング電源装置であって、前記第1の直流電圧が所定の電圧になると外部起動信号を発生する外部起動信号発生回路をさらに備え、前記制御回路は、前記外部起動信号が発生することによって前記外部起動端子に供給される信号に基づき、前記主スイッチング素子の発振開始タイミングを決定することを特徴とするスイッチング電源装置。   24. The switching power supply device according to claim 23, further comprising an external activation signal generation circuit that generates an external activation signal when the first DC voltage reaches a predetermined voltage, and the control circuit generates the external activation signal. Thus, based on a signal supplied to the external starting terminal, the oscillation start timing of the main switching element is determined. 前記外部起動端子は前記外付けコンデンサと接続しており、前記制御回路は、前記ソフトスタート期間発生回路によって充電された前記外付けコンデンサの電圧レベルに基づき前記主スイッチング素子の発振開始タイミングを決定することを特徴とする請求項23もしくは24のいずれかに記載のスイッチング電源装置。   The external start terminal is connected to the external capacitor, and the control circuit determines the oscillation start timing of the main switching element based on the voltage level of the external capacitor charged by the soft start period generation circuit. The switching power supply device according to any one of claims 23 and 24, wherein: 請求項1ないし25のいずれかに記載のスイッチング電源装置に使用される半導体装置であって、前記主スイッチング素子および前記制御回路が同一の半導体基板上に形成されているか、または同一のパッケージに組み込まれていることを特徴とする半導体装置。   26. A semiconductor device used in the switching power supply device according to claim 1, wherein the main switching element and the control circuit are formed on the same semiconductor substrate or are incorporated in the same package. A semiconductor device characterized by that.
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