JP2010146380A - ソフトスタート回路及びそのソフトスタート回路を備えた電源回路 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の勾配電圧を独立して生成することができ、１つの勾配電圧の勾配が急峻になっても、急峻でない勾配を持つソフトスタート電圧を得ることができるソフトスタート回路及びそのソフトスタート回路を備えた電源回路を得る。
【解決手段】第２電圧Ｖ２が第２基準電圧ＶＲＥＦ２未満であり、コンデンサＣ１が正常に取り付けられた場合は、勾配電圧ＶＳ１〜ＶＳｎの内で最小電圧である勾配電圧ＶＳ１に追従する第１電圧Ｖ１をソフトスタート電圧ＶＳＳとして出力し、第２電圧Ｖ２が第２基準電圧ＶＲＥＦ２未満であり、コンデンサＣ１が取り外された状態になった場合は、勾配電圧ＶＳ２〜ＶＳｎの内の最小電圧に追従する第１電圧Ｖ１をソフトスタート電圧ＶＳＳとして出力し、第２電圧Ｖ２が第２基準電圧ＶＲＥＦ２以上になると、コンデンサＣ１の取り付け状態に関係なく、第１基準電圧ＶＲＥＦ１をソフトスタート電圧ＶＳＳとして出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、起動時における負荷への出力電流が過大になることを防止することが必要な電源回路に使用するソフトスタート回路及びそのソフトスタート回路を備えた電源回路に関するものであり、特に、異常状態の検出を行い、該異常状態を検出してから遅延時間後に機能停止をすることが必要な電源回路に応用可能な技術に関するものである。

従来、集積回路外に設けられたコンデンサの容量を変更することによりソフトスタート電圧の勾配を調整することは、集積回路をなす電源回路の業界で広く知られていた。集積回路内に設けられたコンデンサは非常に大きな占有面積を必要とするため、コンデンサの容量を大きくしてソフトスタート電圧の勾配を緩やかにすることは非現実的であり、通常、このようなコンデンサは集積回路外に設けられるようにせざるを得なかった。

そこで、１つの勾配電圧を生成し、該勾配電圧に追従する電圧をソフトスタート電圧として出力するソフトスタート回路において、集積回路外に設けたコンデンサに電流源から電荷を充放電して得られる充放電電圧として前記勾配電圧を生成し、該勾配電圧に追従した電圧をソフトスタート電圧とする際、集積回路外に設けたコンデンサの容量を変更することでソフトスタート電圧の勾配を調整することができるようにした第１の方法があった。

また、第２の方法として、集積回路内に設けたコンデンサに電流源から電荷を充放電して得られる充放電電圧として前記勾配電圧を生成し、該勾配電圧に追従した電圧をソフトスタート電圧とする際、前記コンデンサに電荷を供給する電流源の電流を小さくすることで、集積回路内に設けたコンデンサの容量を大きくすることなくソフトスタート電圧の勾配を緩やかにする方法があった（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００７−４３８６２号公報

しかし、前記第１の方法では、ソフトスタート電圧をいかなる勾配に調整する場合においても、集積回路外にコンデンサを設ける必要があり、製造不具合等によって該コンデンサの接続が遮断されると、前記ソフトスタート電圧は急峻な勾配になり、前記集積回路をなす電源回路に接続された負荷に大電流が流れて該負荷に不具合が発生する場合があった。
また、前記第２の方法では、集積回路外にコンデンサを設ける必要がないため、外付けの部品点数を削減することができるが、集積回路外にコンデンサを設けないため、ソフトスタート電圧の勾配を調整することができなかった。

前記第１及び第２の各方法を組み合わせ、集積回路内に設けたコンデンサと並列に接続されたコンデンサを該集積回路外に設けることにより、該集積回路外に設けられたコンデンサの容量を大きくしてソフトスタート電圧の勾配をより緩やかに調整することができ、前記集積回路外に設けたコンデンサを取り外してもソフトスタート電圧の勾配を急峻にさせないようにすることが可能である。
しかし、このようにした場合、前記集積回路内に設けたコンデンサの容量を大きくすることなく該コンデンサに流し込む電流を小さくする構成にしたことから、ソフトスタート回路の出力インピーダンスが大きくなり、前記集積回路外に設けたコンデンサを接続するように配線を延長すると、該ソフトスタート回路から出力されたソフトスタート電圧がノイズの影響を受けやすくなるという問題があった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、設定された勾配をなす複数の勾配電圧を生成し、該各勾配電圧の内、最も勾配の大きい電圧よりも勾配の小さい電圧を生成するようにしたことから、複数の勾配電圧を独立して生成することができ、１つの勾配電圧の勾配が急峻になっても、出力インピーダンスが大きい配線を延長することなく、急峻でない勾配を持つソフトスタート電圧を得ることができるソフトスタート回路及びそのソフトスタート回路を備えた電源回路を得ることを目的とする。

この発明に係るソフトスタート回路は、起動時に、設定された勾配を有する電圧をなすソフトスタート電圧を生成して出力するソフトスタート回路において、
前記起動時に、設定された勾配で電圧が変化する複数の勾配電圧を生成して出力する勾配電圧生成回路部と、
該勾配電圧生成回路部から出力された前記各勾配電圧の最も勾配の大きい電圧よりも小さい勾配を有する第１電圧を生成して出力する第１電圧変換回路部と、
前記勾配電圧生成回路部から出力された前記各勾配電圧の最も勾配の大きい電圧よりも小さい勾配を有する第２電圧を生成して出力する第２電圧変換回路部と、
前記第２電圧と所定の第２基準電圧との電圧比較を行い、該比較結果に応じて前記第１電圧又は所定の第１基準電圧のいずれか一方を前記ソフトスタート電圧として排他的に出力する選択回路部と、
を備えるものである。

具体的には、前記選択回路部は、前記第２電圧が前記第２基準電圧に達するまでは、前記第１電圧を前記ソフトスタート電圧として出力するようにした。

また、前記選択回路部は、前記第２電圧が前記第２基準電圧に達すると、前記第１基準電圧を前記ソフトスタート電圧として出力するようにした。

また、この発明に係るソフトスタート回路は、起動時に、設定された勾配を有する電圧をなすソフトスタート電圧を生成して出力するソフトスタート回路において、
前記起動時に、設定された勾配で電圧が変化する複数の勾配電圧を生成して出力する勾配電圧生成回路部と、
該勾配電圧生成回路部から出力された前記各勾配電圧の最も勾配の大きい電圧よりも小さい勾配を有する第１電圧を生成して出力する電圧変換回路部と、
前記第１電圧と所定の第１基準電圧との電圧比較を行い、該比較結果に応じて前記第１電圧又は前記第１基準電圧のいずれか一方を前記ソフトスタート電圧として排他的に出力する選択回路部と、
を備えるものである。

具体的には、前記選択回路部は、前記第１電圧が前記第１基準電圧に達するまでは、前記第１電圧を前記ソフトスタート電圧として出力するようにした。

また、前記選択回路部は、前記第１電圧が前記第１基準電圧に達すると、前記第１基準電圧を前記ソフトスタート電圧として出力するようにした。

具体的には、前記勾配電圧生成回路部は、
複数の電流源と、
該各電流源で生成された電流が対応して流れる各コンデンサと、
を備え、
前記各コンデンサの端子電圧が前記各勾配電圧をなすようにした。

また、前記各コンデンサの少なくとも１つを除く各回路は、集積回路に集積されるようにした。

また、この発明に係る電源回路は、入力端子から入力された入力電圧を所定の電圧に変換して出力端子から出力電圧として出力する電源回路において、
制御電極に入力された制御信号に応じた動作を行って、前記出力電圧の制御を行う出力トランジスタと、
前記請求項１から請求項９のいずれかに記載のソフトスタート回路と、
前記出力電圧に比例した帰還電圧が該ソフトスタート回路から出力された電圧になるように前記出力トランジスタの動作制御を行う制御回路と、
を備えるものである。

また、前記ソフトスタート回路の前記各コンデンサの少なくとも１つを除く各回路は、集積回路に集積されるようにした。

本発明のソフトスタート回路及びそのソフトスタート回路を備えた電源回路によれば、複数の勾配電圧を生成し、該各勾配電圧の最も勾配の大きい電圧よりも勾配の小さい電圧を生成してソフトスタート電圧として出力するようにしたことから、１つの勾配電圧と他の１つの勾配電圧を独立して生成することができ、１つの勾配電圧の勾配が急峻になったり一定電圧になっても、出力インピーダンスを大きくすることなく、急峻でない勾配を持つソフトスタート電圧を得ることができる。
また、複数の勾配電圧を生成するようにしたことから、出力インピーダンスの小さい勾配電圧と出力インピーダンスの大きい勾配電圧をそれぞれ独立させることができる。

また、選択回路部が比較を行う電圧と切り替えを行う電圧とが異なるため、ソフトスタート電圧が所定の基準電圧と同電圧に達した後に、ソフトスタート電圧を第１電圧から第１基準電圧に切り替えることができ、回路遅延によってソフトスタート電圧に切り替え歪が生じることを防止できる。

また、選択回路部が比較を行う電圧と切り替えを行う電圧が同一になるようにしたことから、電圧変換回路部と基準電圧を生成する回路の縮小を図ることができる。

また、対応する電流源で生成された電流が流れる各コンデンサの端子電圧である勾配電圧を複数生成するようにしたことから、１つの勾配電圧を得るためのコンデンサを取り外して該勾配電圧の勾配が急峻になっても、勾配の緩やかな他の勾配電圧に追従したソフトスタート電圧を得ることができる。

また、１つ以上の勾配電圧を生成するコンデンサを集積回路外に設けることができると共に、その他の勾配電圧を生成するコンデンサと電流源を集積回路内に設けることができるため、集積回路外の部品で決定される勾配電圧と、集積回路内の素子で決定される勾配電圧のいずれか勾配の緩やかな勾配電圧に追従したソフトスタート電圧を得ることができ、電源回路に使用した場合、起動時における負荷への大電流を防止することができる。

また、本発明のソフトスタート回路を備えた電源回路では、勾配電圧を得るための集積回路外のコンデンサを取り付けなければ集積回路内の電流源と集積回路内のコンデンサで生成する勾配電圧に追従した出力電圧が得られ、勾配電圧を得るための集積回路外のコンデンサを取り付ければ集積回路内の電流源と集積回路内のコンデンサで生成する勾配電圧よりも緩やかな勾配に調整することができる勾配電圧に追従した出力電圧を得ることができ、集積回路外のコンデンサを取り付けなければソフトスタート回路のすべてを集積回路内に設けることができるため、ソフトスタート回路の外付け部品点数が削減可能な集積回路からなる電源回路と、起動時における出力電圧の勾配をソフトスタート回路の外付けコンデンサで調整することができる集積回路からなる電源回路を、１つの集積回路内に両立して得ることができる。

次に、図面に示す実施の形態に基づいて、本発明を詳細に説明する。
第１の実施の形態．
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるソフトスタート回路の回路例を示した図である。
図１において、ソフトスタート回路１は、複数の勾配電圧ＶＳ１〜ＶＳｎ（ｎは、ｎ＞１の整数）を生成して出力する勾配電圧生成回路２と、勾配電圧ＶＳ１〜ＶＳｎの電圧変換を行う第１電圧変換回路３と、勾配電圧ＶＳ１〜ＶＳｎの電圧変換を行う第２電圧変換回路４と、セレクタ回路５とを備えている。なお、勾配電圧生成回路２は勾配電圧生成回路部を、第１電圧変換回路３は第１電圧変換回路部を、第２電圧変換回路４は第２電圧変換回路部を、セレクタ回路５は選択回路部をそれぞれなす。

勾配電圧生成回路２は、ＮＭＯＳトランジスタＭＡ１〜ＭＡｎ、電流源Ｉ１〜Ｉｎ及びコンデンサＣ１〜Ｃｎで構成されており、第１電圧変換回路３は、ＮＭＯＳトランジスタＭＢ１〜ＭＢｎ及び抵抗Ｒ１で構成され、第２電圧変換回路４は、ＮＭＯＳトランジスタＭＣ１〜ＭＣｎ及び抵抗Ｒ２で構成されている。また、セレクタ回路５は、電圧比較回路１１及び切替回路１２で構成され、切替回路１２は、インバータ１３及びＮＭＯＳトランジスタＭ１，Ｍ２で構成されている。
勾配電圧生成回路２において、電源電圧ＶＤＤとＮＭＯＳトランジスタＭＡｋ（ｋ＝１〜ｎ）のドレインとの間には電流源Ｉｋが接続され、ＮＭＯＳトランジスタＭＡｋのソースと接地電圧との間にコンデンサＣｋが接続されている。ＮＭＯＳトランジスタＭＡｋにおいて、ゲートはドレインに接続され、該接続部から勾配電圧ＶＳｋが出力される。

次に、第１電圧変換回路３において、所定の第１基準電圧ＶＲＥＦ１と抵抗Ｒ１の一端との間にはＮＭＯＳトランジスタＭＢ１〜ＭＢｎが直列に接続され、抵抗Ｒ１の他端は接地電圧に接続されている。ＮＭＯＳトランジスタＭＢｋのゲートには勾配電圧ＶＳｋが対応して入力されており、ＮＭＯＳトランジスタＭＢｎと抵抗Ｒ１との接続部から第１電圧Ｖ１が出力される。
同様に、第２電圧変換回路４において、所定の第３基準電圧ＶＲＥＦ３と抵抗Ｒ２の一端との間にはＮＭＯＳトランジスタＭＣ１〜ＭＣｎが直列に接続され、抵抗Ｒ２の他端は接地電圧に接続されている。ＮＭＯＳトランジスタＭＣｋのゲートには勾配電圧ＶＳｋが対応して入力されており、ＮＭＯＳトランジスタＭＣｎと抵抗Ｒ２との接続部から第２電圧Ｖ２が出力される。

次に、セレクタ回路５において、電圧比較回路１１の非反転入力端には第２電圧Ｖ２が、電圧比較回路１１の反転入力端には所定の第２基準電圧ＶＲＥＦ２がそれぞれ入力されており、電圧比較回路１１の出力端はＮＭＯＳトランジスタＭ２のゲートに接続されると共にインバータ１３を介してＮＭＯＳトランジスタＭ１のゲートに接続されている。第１電圧Ｖ１と第１基準電圧ＶＲＥＦ１との間には、ＮＭＯＳトランジスタＭ１及びＭ２が直列に接続され、ＮＭＯＳトランジスタＭ１とＮＭＯＳトランジスタＭ２との接続部からソフトスタート電圧ＶＳＳが出力される。

このような構成において、勾配電圧ＶＳ２〜ＶＳｎは、コンデンサＣ１に電流源Ｉ１から電荷を供給して得られる充電電圧よりも勾配が急峻になるように設定されている。勾配電圧ＶＳ１は、コンデンサＣ１を取り外した場合、勾配を持たない又は極めて急峻な勾配を持つ勾配電圧になる。
第１電圧変換回路３は、入力された勾配電圧ＶＳ１〜ＶＳｎの内、最も小さい電圧に追従する第１電圧Ｖ１を生成して出力し、第１電圧Ｖ１の上限値は第１基準電圧ＶＲＥＦ１になる。第２電圧変換回路４は、入力された勾配電圧ＶＳ１〜ＶＳｎの内、最も小さい電圧に追従する第２電圧Ｖ２を生成して出力し、第２電圧Ｖ２の上限値は第３基準電圧ＶＲＥＦ３になる。
第３基準電圧ＶＲＥＦ３は第２基準電圧ＶＲＥＦ２よりも大きく、第２基準電圧ＶＲＥＦ２は第１基準電圧ＶＲＥＦ１よりも大きくなるように各電圧値が設定されている。

第１電圧変換回路３及び第２電圧変換回路４は、最小値回路を得る手段として多段ソースフォロア回路を使用しており、第１電圧変換回路３は、入力された勾配電圧ＶＳ１〜ＶＳｎの内の最小電圧からＮＭＯＳトランジスタのしきい値Ｖｔｈを差し引いた第１電圧Ｖ１を生成して出力し、同様に、第２電圧変換回路４は、入力された勾配電圧ＶＳ１〜ＶＳｎの内の最小電圧からＮＭＯＳトランジスタのしきい値Ｖｔｈを差し引いた第２電圧Ｖ２を生成して出力する。

セレクタ回路５では、電圧比較回路１１によって第２電圧Ｖ２と第２基準電圧ＶＲＥＦ２との電圧比較が行われ、電圧比較回路１１は、第２電圧Ｖ２が第２基準電圧ＶＲＥＦ２未満である場合は、ローレベルの信号を出力し、ＮＭＯＳトランジスタＭ１がオンして導通状態になると共にＮＭＯＳトランジスタＭ２がオフして遮断状態になり、切替回路１２は、第１電圧Ｖ１をソフトスタート電圧ＶＳＳとして出力する。また、電圧比較回路１１は、第２電圧Ｖ２が第２基準電圧ＶＲＥＦ２以上になった場合は、ハイレベルの信号を出力し、ＮＭＯＳトランジスタＭ１がオフして遮断状態になると共にＮＭＯＳトランジスタＭ２がオンして導通状態になり、切替回路１２は、第１基準電圧ＶＲＥＦ１をソフトスタート電圧ＶＳＳとして出力する。

このようなことから、第２電圧Ｖ２が第２基準電圧ＶＲＥＦ２未満であり、コンデンサＣ１が正常に取り付けられた場合は、勾配電圧ＶＳ１〜ＶＳｎの内で最小電圧である勾配電圧ＶＳ１に追従する第１電圧Ｖ１がソフトスタート電圧ＶＳＳとして出力される。また、第２電圧Ｖ２が第２基準電圧ＶＲＥＦ２未満であり、コンデンサＣ１が取り外された状態になった場合は、勾配電圧ＶＳ２〜ＶＳｎの内の最小電圧に追従する第１電圧Ｖ１がソフトスタート電圧ＶＳＳとして出力される。
また、第２電圧Ｖ２が第２基準電圧ＶＲＥＦ２以上になった場合は、コンデンサＣ１の取り付け状態に関係なく、第１基準電圧ＶＲＥＦ１がソフトスタート電圧ＶＳＳとして出力される。

電圧比較回路１１に入力される第２電圧Ｖ２の上限値は、切替回路１２に入力される第１電圧Ｖ１の上限値よりも大きく、第２基準電圧ＶＲＥＦ２は第１基準電圧ＶＲＥＦ１よりも大きいため、第２電圧Ｖ２が第２基準電圧ＶＲＥＦ２と等しくなる時刻には、第１電圧Ｖ１はすでに上限の第１基準電圧ＶＲＥＦ１に達している。このことにより、切替回路１２から出力されるソフトスタート電圧ＶＳＳが、第１電圧Ｖ１から第１基準電圧ＶＲＥＦ１に切り替わる際に、ソフトスタート電圧ＶＳＳに切り替え歪を生じる懸念がないという利点もある。

ソフトスタート回路１の動作開始時における第１電圧Ｖ１又は第２電圧Ｖ２の電圧は、勾配電圧ＶＳ１〜ＶＳｎの電圧よりもＮＭＯＳトランジスタのしきい値Ｖｔｈ分だけ小さい値になるため、勾配電圧ＶＳ１〜ＶＳｎの開始電圧をＮＭＯＳトランジスタのしきい値Ｖｔｈにするか、又は勾配電圧ＶＳ１〜ＶＳｎをコンデンサＣ１〜Ｃｎの充電電圧にＮＭＯＳトランジスタＭＡ１〜ＭＡｎのしきい値Ｖｔｈを加算した値にしなければ、第１電圧Ｖ１又は第２電圧Ｖ２の開始電圧は０でなくなる。
図２は、図１のソフトスタート回路１における各電圧の例を示した図である。
本第１の実施の形態では、勾配電圧ＶＳ１〜ＶＳｎの開始電圧をＮＭＯＳトランジスタのしきい値Ｖｔｈだけ小さい値にすることにより、図２で示しているように、開始電圧が０の第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２を得ていることが分かる。

ここで、第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２の開始電圧を０にするために、図１のソフトスタート回路１を図３のようにしてもよい。なお、図３では、図１と同じもの又は同様のものは同じ符号で示し、ここではその説明を省略すると共に図１との相違点のみ説明する。
図３における図１との相違点は、ＮＭＯＳトランジスタＭＡ１〜ＭＡｎをなくし、コンデンサＣ１〜Ｃｎに、対応する電流源Ｉ１〜Ｉｎを直接接続するようにしたことにある。このようにすることにより、勾配電圧ＶＳ１〜ＶＳｎの各開始電圧をそれぞれゼロにすることができ、第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２の開始電圧を０にすることができる。

次に、図４は、図１のソフトスタート回路１を使用した電源回路の回路例を示した図である。
図４において、電源回路２０は、入力端子ＩＮに入力された入力電圧ＶＤＤを所定の定電圧に降圧し、出力電圧Ｖｏｕｔとして出力端子ＯＵＴから負荷３０に出力する同期整流方式の降圧型スイッチングレギュレータをなしている。
電源回路２０は、入力電圧ＶＤＤの出力制御を行うためのスイッチング動作を行うＰＭＯＳトランジスタからなる出力トランジスタＭ１１と、ＮＭＯＳトランジスタからなる同期整流用トランジスタＭ１２とを備えている。

更に、電源回路２０は、第１基準電圧ＶＲＥＦ１、第２基準電圧ＶＲＥＦ２及び第３基準電圧ＶＲＥＦ３をそれぞれ生成して出力する基準電圧発生回路２１と、ソフトスタート回路１と、出力トランジスタＭ１１及び同期整流用トランジスタＭ１２のスイッチング制御を行う制御回路２２と、インダクタＬ１と、出力コンデンサＣｏとを備えている。なお、電源回路２０では、インダクタＬ１、コンデンサＣ１及び出力コンデンサＣｏを除く各回路を１つのＩＣに集積するようにしてもよく、場合によっては、出力トランジスタＭ１１、同期整流用トランジスタＭ１２、インダクタＬ１、コンデンサＣ１及び出力コンデンサＣｏを除く各回路を１つのＩＣに集積するようにしてもよい。

基準電圧発生回路２１は、第１基準電圧ＶＲＥＦ１、第２基準電圧ＶＲＥＦ２及び第３基準電圧ＶＲＥＦ３をそれぞれ生成してスロープ電圧生成回路１に出力する。制御回路２２は、例えばＰＷＭ制御を行う場合、出力電圧Ｖｏｕｔを分圧して帰還電圧Ｖｆｂを生成し、該帰還電圧Ｖｆｂとソフトスタート回路１からの出力電圧ＶＳＳとの電圧差を増幅して誤差電圧Ｖｅを生成し、該誤差電圧Ｖｅを三角波信号ＴＷ等を使用してＰＷＭ変調し、出力トランジスタＭ１１と同期整流用トランジスタＭ１２が相反するスイッチング動作を行うように、ＰＷＭ変調して得られたパルス信号に応じた制御信号ＰＨＳ及びＮＬＳをそれぞれ生成して出力トランジスタＭ１１及び同期整流用トランジスタＭ１２の各ゲートに対応して出力する。

入力電圧ＶＤＤと接地電圧との間に出力トランジスタＭ１１及び同期整流用トランジスタＭ１２が直列に接続され、出力トランジスタＭ１１と同期整流用トランジスタＭ１２との接続部と出力端子ＯＵＴとの間にインダクタＬ１が接続されている。出力電圧Ｖｏｕｔと接地電圧との間には出力コンデンサＣｏが接続され、出力電圧Ｖｏｕｔは制御回路２２に入力され、更に、制御回路２２にはソフトスタート回路１からの出力電圧ＶＳＳが入力されている。また、制御回路２２は、入力された出力電圧Ｖｏｕｔ及びＶＳＳに応じて制御信号ＰＨＳ及びＮＬＳをそれぞれ生成し、出力トランジスタＭ１１及び同期整流用トランジスタＭ１２の各ゲートに対応して出力する。

このような構成において、電源回路２０の出力電圧Ｖｏｕｔが大きくなると、誤差電圧Ｖｅが低下して前記パルス信号のデューティサイクルは小さくなる。この結果、出力トランジスタＭ１１がオンする時間が短くなり、それに応じて同期整流用トランジスタＭ１２がオンする時間が長くなって、電源回路２０の出力電圧Ｖｏｕｔが低下するように制御される。
また、電源回路２０の出力電圧Ｖｏｕｔが小さくなると、誤差電圧Ｖｅが上昇して前記パルス信号のデューティサイクルは大きくなる。この結果、出力トランジスタＭ１１がオンする時間が長くなり、それに応じて同期整流用トランジスタＭ１２がオンする時間が短くなって、電源回路２０の出力電圧Ｖｏｕｔが上昇するように制御される。このような動作を繰り返して、出力電圧Ｖｏｕｔを所定の電圧で一定になるように制御する。

なお、図１及び図３では、第１電圧変換回路３及び第２電圧変換回路４が、（ｎ＋１）個のＮＭＯＳトランジスタと抵抗とを直列に接続して構成したが、抵抗と、（ｎ＋１）個のＮＭＯＳトランジスタを並列に接続した並列回路とを直列に接続してもよく、このようにした場合、第１電圧変換回路３及び第２電圧変換回路４は、図５のようになる。なお、図５では、図３と同じもの又は同様のものは同じ符号で示しここではその説明を省略する。また、図３の回路構成をなす場合を例にして示しているが、図１の回路構成をなす場合も同様であるのでその説明を省略する。

図５の第１電圧変換回路３において、抵抗Ｒ１の一端に第１基準電圧ＶＲＥＦ１が入力されており、抵抗Ｒ１の他端と接地電圧との間にＮＭＯＳトランジスタＭＢ１〜ＭＢｎが並列に接続されている。ＮＭＯＳトランジスタＭＢ１〜ＭＢｎの各ゲートには、勾配電圧ＶＳ１〜ＶＳｎが対応して入力されており、抵抗Ｒ１とＮＭＯＳトランジスタＭＢ１〜ＭＢｎとの接続部から第１電圧Ｖ１が出力される。
同様に、第２電圧変換回路４において、抵抗Ｒ２の一端に第３基準電圧ＶＲＥＦ３が入力されており、抵抗Ｒ２の他端と接地電圧との間にＮＭＯＳトランジスタＭＣ１〜ＭＣｎが並列に接続されている。ＮＭＯＳトランジスタＭＣ１〜ＭＣｎの各ゲートには、勾配電圧ＶＳ１〜ＶＳｎが対応して入力されており、抵抗Ｒ２とＮＭＯＳトランジスタＭＣ１〜ＭＣｎとの接続部から第２電圧Ｖ２が出力される。

図５の第１電圧変換回路３及び第２電圧変換回路４は、勾配電圧ＶＳ１〜ＶＳｎがゲートに入力される並列に接続されたＮＭＯＳトランジスタのオン抵抗と固定抵抗で、第１基準電圧ＶＲＥＦ１又は第３基準電圧ＶＲＥＦ３を分圧した電圧を第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２として出力する。ソフトスタート電圧ＶＳＳの勾配は並列に接続されたＮＭＯＳトランジスタのオン抵抗によって決定されるため、コンデンサＣ１を取り外して勾配電圧ＶＳ１の勾配が急峻になっても、急峻でない勾配を持つ第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２を生成することができる。なお、入力される勾配電圧ＶＳ１〜ＶＳｎの勾配の向きは、第１電圧Ｖ１又は第２電圧Ｖ２の勾配の向きに対して反転するようにしてもよい。

このように、本第１の実施の形態におけるソフトスタート回路は、第２電圧Ｖ２が第２基準電圧ＶＲＥＦ２未満であり、コンデンサＣ１が正常に取り付けられた場合は、勾配電圧ＶＳ１〜ＶＳｎの内で最小電圧である勾配電圧ＶＳ１に追従する第１電圧Ｖ１をソフトスタート電圧ＶＳＳとして出力し、第２電圧Ｖ２が第２基準電圧ＶＲＥＦ２未満であり、コンデンサＣ１が取り外された状態になった場合は、勾配電圧ＶＳ２〜ＶＳｎの内の最小電圧に追従する第１電圧Ｖ１をソフトスタート電圧ＶＳＳとして出力し、第２電圧Ｖ２が第２基準電圧ＶＲＥＦ２以上である場合は、コンデンサＣ１の取り付け状態に関係なく、第１基準電圧ＶＲＥＦ１をソフトスタート電圧ＶＳＳとして出力するようにした。このようなことから、１つの勾配電圧と他の１つの勾配電圧を独立して生成することができ、１つの勾配電圧の勾配が急峻になっても、急峻でない勾配を持つソフトスタート電圧を得ることができる。

第２の実施の形態．
図６は、本発明の第２の実施の形態におけるソフトスタート回路の回路例を示した図である。なお、図６では、図３と同じもの又は同様のものは同じ符号で示し、ここではその説明を省略すると共に図３との相違点のみ説明する。
図６における図３との相違点は、図３の第１電圧変換回路３及び第２電圧変換回路４をなくして電圧変換回路７を追加し、図３の勾配電圧生成回路２の電流源Ｉ３〜Ｉｎ及びコンデンサＣ３〜Ｃｎをなくしたことにある。これに伴って、図３の勾配電圧生成回路２を勾配電圧生成回路２ａにし、図３のソフトスタート回路１をソフトスタート回路１ａにした。

図６において、ソフトスタート回路１ａは、勾配電圧ＶＳ１及びＶＳ２を生成して出力する勾配電圧生成回路２ａと、勾配電圧ＶＳ１及びＶＳ２の電圧変換を行う電圧変換回路７と、セレクタ回路５とを備えている。なお、勾配電圧生成回路２ａは勾配電圧生成回路部をなし、電圧変換回路７は電圧変換回路部をなす。
勾配電圧生成回路２ａは、電流源Ｉ１，Ｉ２及びコンデンサＣ１，Ｃ２で構成されており、電圧変換回路７は、電圧比較回路２１及び切替回路２２で構成され、切替回路２２は、インバータ２３及びＮＭＯＳトランジスタＭ２１，Ｍ２２で構成されている。

勾配電圧生成回路２ａにおいて、電源電圧ＶＤＤと接地電圧との間に、電流源Ｉ１及びコンデンサＣ１が直列に接続されると共に、電流源Ｉ２及びコンデンサＣ２が直列に接続されている。電流源Ｉ１とコンデンサＣ１との接続部から勾配電圧ＶＳ１が出力されると共に、電流源Ｉ２とコンデンサＣ２との接続部から勾配電圧ＶＳ２が出力される。勾配電圧ＶＳ１は電圧比較回路２１の非反転入力端に入力されると共に、勾配電圧ＶＳ２は電圧比較回路２１の反転入力端に入力されている。電圧比較回路２１の出力端はＮＭＯＳトランジスタＭ２２のゲートに接続されると共にインバータ２３を介してＮＭＯＳトランジスタＭ２１のゲートに接続されている。勾配電圧ＶＳ１と勾配電圧ＶＳ２との間には、ＮＭＯＳトランジスタＭ２１及びＭ２２が直列に接続され、ＮＭＯＳトランジスタＭ２１とＮＭＯＳトランジスタＭ２２との接続部から第１電圧Ｖ１が出力される。また、セレクタ回路５において、電圧比較回路１１の非反転入力端には第１基準電圧ＶＲＥＦ１が、電圧比較回路１１の反転入力端には第１電圧Ｖ１がそれぞれ入力されている。

このような構成において、勾配電圧ＶＳ１は、コンデンサＣ１に電流源Ｉ１から電荷を供給して得られる充電電圧であり、勾配電圧ＶＳ２は、コンデンサＣ２に電流源Ｉ２から電荷を供給して得られる充電電圧である。勾配電圧ＶＳ２は、勾配電圧ＶＳ１よりも勾配が急峻になるように設定されている。また、勾配電圧ＶＳ１は、コンデンサＣ１を取り外した場合、勾配を持たない電圧又は極めて急峻な勾配を持つ勾配電圧になる。

電圧変換回路７は、最小値回路を得る手段として、電圧比較回路２１と切替回路２２を使用し、入力された勾配電圧ＶＳ１及びＶＳ２の内、小さい方の電圧を第１電圧Ｖ１として出力する。電圧比較回路１１は、第１電圧Ｖ１と第１基準電圧ＶＲＥＦ１との電圧を比較し、第１電圧Ｖ１が第１基準電圧ＶＲＥＦ１未満である場合に第１電圧Ｖ１をソフトスタート電圧ＶＳＳとして出力し、第１電圧Ｖ１が第１基準電圧ＶＲＥＦ１以上になると第１基準電圧ＶＲＥＦ１をソフトスタート電圧ＶＳＳとして出力する。

図７は、図６のソフトスタート回路１ａにおける各電圧の例を示した図である。
図７において、勾配電圧を生成するための外付けコンデンサＣ１を取り付けた場合、勾配電圧ＶＳ１の勾配は、勾配電圧ＶＳ２の勾配よりも緩やかになるように設定されている。また、外付けコンデンサＣ１を取り付けた場合、電圧変換回路７は勾配電圧ＶＳ１と勾配電圧ＶＳ２との電圧比較を行い、勾配電圧ＶＳ１が勾配電圧ＶＳ２未満である場合に勾配電圧ＶＳ２を第１電圧Ｖ１として出力し、勾配電圧ＶＳ１が勾配電圧ＶＳ２以上である場合に勾配電圧ＶＳ１を第１電圧Ｖ１として出力する。このようなことから、電圧比較回路１１は、第１電圧Ｖ１が第１基準電圧ＶＲＥＦ１未満である場合に、勾配電圧ＶＳ１をソフトスタート電圧ＶＳＳとして出力し、出力電圧ＶＳＳは勾配電圧ＶＳ１に追従した勾配を有する。これに対して、外付けコンデンサＣ１を取り外した場合、第１電圧Ｖ１が第１基準電圧ＶＲＥＦ１未満である場合に、勾配電圧ＶＳ２をソフトスタート電圧ＶＳＳとして出力し、出力電圧ＶＳＳは勾配電圧ＶＳ２に追従した勾配を有する。

なお、ソフトスタート回路１ａを電源回路に使用した場合は、図８に示すように、図４のソフトスタート回路１をソフトスタート回路１ａにすると共に、ソフトスタート回路１ａに基準電圧発生回路２１からの第１基準電圧ＶＲＥＦ１のみが入力されるようにすればよい。図８の場合においても、インダクタＬ１、出力コンデンサＣｏ及びコンデンサＣ１を除く各回路は、１つのＩＣに集積されるようにしてもよく、場合によっては、出力トランジスタＭ１１、同期整流用トランジスタＭ１２、インダクタＬ１、コンデンサＣ１及び出力コンデンサＣｏを除く各回路を１つのＩＣに集積するようにしてもよい。このように、ソフトスタート回路の外付け部品点数が削減可能な集積回路電源装置と、起動時の出力電圧の勾配をソフトスタート回路の外付けコンデンサで調整可能な集積回路電源装置を、１つの集積回路電源装置で両立して提供することができる。

前記のように、本第２の実施の形態におけるソフトスタート回路は、勾配電圧ＶＳ１及びＶＳ２の内、小さい方の電圧を第１電圧Ｖ１とし、第１電圧Ｖ１と第１基準電圧ＶＲＥＦ１との電圧比較を行い、第１電圧Ｖ１が第１基準電圧ＶＲＥＦ１未満である場合に第１電圧Ｖ１をソフトスタート電圧ＶＳＳとして出力し、第１電圧Ｖ１が第１基準電圧ＶＲＥＦ１以上である場合には第１基準電圧ＶＲＥＦ１をソフトスタート電圧ＶＳＳとして出力するようにした。このことから、前記第１の実施の形態と同様の効果を得ることができると共に、電圧変換回路を１つにすることができることから回路規模の縮小を図ることができ、勾配電圧ＶＳ１とＶＳ２の開始電圧が０であれば、第１電圧Ｖ１の開始電圧が０になるという利点を得ることができる。

第３の実施の形態．
図９は、本発明の第３の実施の形態におけるソフトスタート回路の回路例を示した図である。なお、図９では、図６と同じもの又は同様のものは同じ符号で示し、ここではその説明を省略すると共に図６との相違点のみ説明する。
図９における図６との相違点は、図６の電圧変換回路７を電圧変換回路８に置き換えたことにある。これに伴って、図６のソフトスタート回路１ａをソフトスタート回路１ｂにした。
図９において、ソフトスタート回路１ｂは、勾配電圧生成回路２ａと、勾配電圧ＶＳ１及びＶＳ２の電圧変換を行う電圧変換回路８と、セレクタ回路５とを備えている。電圧変換回路８は、演算増幅回路３１，３２及び抵抗Ｒ３１，Ｒ３２で構成されている。なお、電圧変換回路８は電圧変換回路部をなす。

電圧変換回路８において、演算増幅回路３１の出力端と反転入力端が接続されていることから、演算増幅回路３１はボルテージホロアをなしており、演算増幅回路３１の非反転入力端には勾配電圧ＶＳ１が入力され、演算増幅回路３１の出力端は抵抗Ｒ３１の一端に接続されている。同様に、演算増幅回路３２の出力端と反転入力端が接続されていることから、演算増幅回路３２もボルテージホロアをなしており、演算増幅回路３２の非反転入力端には勾配電圧ＶＳ２が入力され、演算増幅回路３２の出力端は抵抗Ｒ３２の一端に接続されている。抵抗Ｒ３１及びＲ３２の各他端は接続され、該接続部から第１電圧Ｖ１が出力される。

このような構成において、電圧変換回路８は、最も勾配の大きい勾配電圧よりも勾配の小さい電圧を得る手段として、勾配電圧ＶＳ１と勾配電圧ＶＳ２との中間電圧をなす第１電圧Ｖ１を生成する構成をなしており、抵抗Ｒ３１及びＲ３２の各抵抗値をｒ３１及びｒ３２とすると、第１電圧Ｖ１は下記（１）式のようになる。
Ｖ１＝（ｒ２×ＶＳ１＋ｒ１×ＶＳ２）／（ｒ１＋ｒ２）………………（１）
勾配電圧ＶＳ１及びＶＳ２は、それぞれ独立して生成することができ、かつ、勾配電圧ＶＳ１は、コンデンサＣ１を取り外した場合、勾配を持たない又は極めて急峻な勾配を持つ勾配電圧になるが、第１電圧Ｖ１は急峻でない勾配をなすことができる。

このように、本第３の実施の形態におけるソフトスタート回路は、勾配電圧ＶＳ１と勾配電圧ＶＳ２との中間電圧をなすように第１電圧Ｖ１を生成するようにしたことから、前記第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
なお、ソフトスタート回路１ｂを電源回路に使用した場合を示した図は、図８のソフトスタート回路１ａをソフトスタート回路１ｂにすればよいことから省略する。

第４の実施の形態．
図１０は、本発明の第４の実施の形態におけるソフトスタート回路の例を示したブロック図である。なお、図１０では、図１と同じもの又は同様のものは同じ符号で示し、ここではその説明を省略する。
図１０において、ソフトスタート回路１ｃは、勾配電圧生成回路２と、電圧変換回路９と、セレクタ回路５ｃとを備えている。なお、電圧変換回路９は電圧変換回路部をなし、セレクタ回路５ｃは選択回路部をなす。
電圧変換回路９は、勾配電圧生成回路２が生成する複数の勾配電圧ＶＳ１〜ＶＳｎがそれぞれ入力され、入力された勾配電圧ＶＳ１〜ＶＳｎのうち最も勾配の大きい電圧よりも勾配の小さい電圧を生成して第１電圧Ｖ１として出力する。

セレクタ回路５ｃは、電圧変換回路９から出力された第１電圧Ｖ１が入力され、第１電圧Ｖ１と基準電圧ＶＲＥＦとの電圧比較を行い、該比較結果に応じていずれか一方の電圧をソフトスタート電圧ＶＳＳとして出力する。このようにすることにより、勾配電圧ＶＳ１〜ＶＳｎのうち最も勾配の大きい電圧よりも勾配の小さい電圧をソフトスタート電圧ＶＳＳとして得ることができる。
なお、ソフトスタート回路１ｃを電源回路に使用した場合を示した図は、図８のソフトスタート回路１ａをソフトスタート回路１ｃにすると共に図８の第１基準電圧ＶＲＥＦ１を基準電圧ＶＲＥＦにすればよいことから省略する。

なお、前記説明では、電源回路として同期整流型の降圧型スイッチングレギュレータを例にして説明したが、これは一例であり、本発明はこれに限定するものではなく、昇圧型スイッチングレギュレータ、反転型スイッチングレギュレータ及びシリーズレギュレータ等のリニアレギュレータにも適用することができる。
このように、本発明は、出力電圧Ｖｏｕｔを分圧して帰還電圧Ｖｆｂを生成し、帰還電圧Ｖｆｂが所定の基準電圧になるようにして出力電圧Ｖｏｕｔが所定の電圧で一定になるように出力トランジスタの動作制御を行う構成の電源回路に対して適用することができる。更に、本発明は、インダクタＬ１に流れたインダクタ電流を検出し、該検出したインダクタ電流を基に出力電圧Ｖｏｕｔが所定の電圧で一定になるように出力トランジスタの動作制御を行う構成の電流モード制御型スイッチングレギュレータにも適用することができる。

本発明の第１の実施の形態におけるソフトスタート回路の回路例を示した図である。 図１のソフトスタート回路１における各電圧の例を示した図である。 本発明の第１の実施の形態におけるソフトスタート回路の他の回路例を示した図である。 ソフトスタート回路１を使用した電源回路の回路例を示した図である。 本発明の第１の実施の形態におけるソフトスタート回路の他の回路例を示した図である。 本発明の第２の実施の形態におけるソフトスタート回路の回路例を示した図である。 図６のソフトスタート回路１ａにおける各電圧の例を示した図である。 ソフトスタート回路１ａを使用した電源回路の回路例を示した図である。 本発明の第３の実施の形態におけるソフトスタート回路の回路例を示した図である。 本発明の第４の実施の形態におけるソフトスタート回路の構成例を示したブロック図である。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ，１ｃ ソフトスタート回路
２，２ａ 勾配電圧生成回路
３ 第１電圧変換回路
４ 第２電圧変換回路
５，５ｃ セレクタ回路
６，７，８，９ 電圧変換回路
１１，２１ 電圧比較回路
１２ 切替回路
１３，２３ インバータ
２０ 電源回路
２１ 基準電圧発生回路
２２ 制御回路
３０ 負荷
３１，３２ 演算増幅回路
ＭＡ１〜ＭＡｎ，ＭＢ１〜ＭＢｎ，ＭＣ１〜ＭＣｎ，Ｍ１，Ｍ２，Ｍ２１，Ｍ２２ ＮＭＯＳトランジスタ
Ｉ１〜Ｉｎ 電流源
Ｃ１〜Ｃｎ コンデンサ
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３１，Ｒ３２ 抵抗
Ｍ１１ 出力トランジスタ
Ｍ１２ 同期整流用トランジスタ
Ｌ１ インダクタ
Ｃｏ 出力コンデンサ

Claims (11)

1. 起動時に、設定された勾配を有する電圧をなすソフトスタート電圧を生成して出力するソフトスタート回路において、
   前記起動時に、設定された勾配で電圧が変化する複数の勾配電圧を生成して出力する勾配電圧生成回路部と、
   該勾配電圧生成回路部から出力された前記各勾配電圧の最も勾配の大きい電圧よりも小さい勾配を有する第１電圧を生成して出力する第１電圧変換回路部と、
   前記勾配電圧生成回路部から出力された前記各勾配電圧の最も勾配の大きい電圧よりも小さい勾配を有する第２電圧を生成して出力する第２電圧変換回路部と、
   前記第２電圧と所定の第２基準電圧との電圧比較を行い、該比較結果に応じて前記第１電圧又は所定の第１基準電圧のいずれか一方を前記ソフトスタート電圧として排他的に出力する選択回路部と、
   を備えることを特徴とするソフトスタート回路。
2. 前記選択回路部は、前記第２電圧が前記第２基準電圧に達するまでは、前記第１電圧を前記ソフトスタート電圧として出力することを特徴とする請求項１記載のソフトスタート回路。
3. 前記選択回路部は、前記第２電圧が前記第２基準電圧に達すると、前記第１基準電圧を前記ソフトスタート電圧として出力することを特徴とする請求項１又は２記載のソフトスタート回路。
4. 前記第２電圧は前記第１電圧よりも大きく、前記第２基準電圧は前記第１基準電圧よりも大きいことを特徴とする請求項１、２又は３記載のソフトスタート回路。
5. 起動時に、設定された勾配を有する電圧をなすソフトスタート電圧を生成して出力するソフトスタート回路において、
   前記起動時に、設定された勾配で電圧が変化する複数の勾配電圧を生成して出力する勾配電圧生成回路部と、
   該勾配電圧生成回路部から出力された前記各勾配電圧の最も勾配の大きい電圧よりも小さい勾配を有する第１電圧を生成して出力する電圧変換回路部と、
   前記第１電圧と所定の第１基準電圧との電圧比較を行い、該比較結果に応じて前記第１電圧又は前記第１基準電圧のいずれか一方を前記ソフトスタート電圧として排他的に出力する選択回路部と、
   を備えることを特徴とするソフトスタート回路。
6. 前記選択回路部は、前記第１電圧が前記第１基準電圧に達するまでは、前記第１電圧を前記ソフトスタート電圧として出力することを特徴とする請求項５記載のソフトスタート回路。
7. 前記選択回路部は、前記第１電圧が前記第１基準電圧に達すると、前記第１基準電圧を前記ソフトスタート電圧として出力することを特徴とする請求項５又は６記載のソフトスタート回路。
8. 前記勾配電圧生成回路部は、
   複数の電流源と、
   該各電流源で生成された電流が対応して流れる各コンデンサと、
   を備え、
   前記各コンデンサの端子電圧が前記各勾配電圧をなすことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６又は７記載のソフトスタート回路。
9. 前記各コンデンサの少なくとも１つを除く各回路は、集積回路に集積されることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７又は８記載のソフトスタート回路。
10. 入力端子から入力された入力電圧を所定の電圧に変換して出力端子から出力電圧として出力する電源回路において、
    制御電極に入力された制御信号に応じた動作を行って、前記出力電圧の制御を行う出力トランジスタと、
    前記請求項１から請求項９のいずれかに記載のソフトスタート回路と、
    前記出力電圧に比例した帰還電圧が該ソフトスタート回路から出力された電圧になるように前記出力トランジスタの動作制御を行う制御回路と、
    を備えることを特徴とする電源回路。
11. 前記ソフトスタート回路の前記各コンデンサの少なくとも１つを除く各回路は、集積回路に集積されることを特徴とする請求項１０記載の電源回路。

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