JP2015095928A - Switching converter and control circuit thereof, current detection method, ac/dc converter, power supply adaptor, and electronic apparatus - Google Patents

Switching converter and control circuit thereof, current detection method, ac/dc converter, power supply adaptor, and electronic apparatus Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress variation and fluctuation of effective threshold voltage.SOLUTION: A control circuit 200 is used in a DC/DC converter 100. The DC/DC converter 100 has at least a coil Land a switching transistor M1. A current detection circuit 300 compares a current Iflowing through the coil Lduring ON period of the switching transistor M1 with a predetermined threshold current I. A threshold voltage generating section 304 generates a threshold voltage V(t) increasing with time during On period of the switching transistor M1. A comparator 302 compares a detection voltage V, corresponding to the coil Lflowing through the switching transistor M1, with the threshold voltage V(t).

Description

本発明は、スイッチングコンバータに関する。   The present invention relates to a switching converter.

テレビや冷蔵庫をはじめとするさまざまな家電製品は、外部からの商用交流電力を受けて動作する。ラップトップ型コンピュータ、携帯電話端末やタブレットPCをはじめとする電子機器も、商用交流電力によって動作可能であり、あるいは商用交流電力によって、機器に内蔵の電池を充電可能となっている。こうした家電製品や電子機器(以下、電子機器と総称する)には、商用交流電圧をAC/DC(交流/直流)変換する電源装置(インバータ)が内蔵され、あるいはインバータは、電子機器の外部の電源アダプタ(ACアダプタ)に内蔵される。   Various home appliances such as TVs and refrigerators operate by receiving commercial AC power from the outside. Electronic devices such as laptop computers, mobile phone terminals, and tablet PCs can also be operated with commercial AC power, or a battery built into the device can be charged with commercial AC power. Such home appliances and electronic devices (hereinafter collectively referred to as electronic devices) have built-in power supply devices (inverters) for converting AC / DC (AC / DC) commercial AC voltage, or the inverters are external to the electronic devices. Built in the power adapter (AC adapter).

図1は、本発明者が検討したAC/DCコンバータ400rのブロック図である。AC/DCコンバータ400rは主として整流回路402、平滑キャパシタ404およびDC/DCコンバータ(スイッチングコンバータ)100rを備える。   FIG. 1 is a block diagram of an AC / DC converter 400r investigated by the present inventors. The AC / DC converter 400r mainly includes a rectifier circuit 402, a smoothing capacitor 404, and a DC / DC converter (switching converter) 100r.

整流回路402は、商用交流電圧VACを全波整流するダイオードブリッジ回路である。整流回路402の出力電圧は、平滑キャパシタ404によって平滑化され、直流電圧VDCに変換される。 Rectifier circuit 402, a diode bridge circuit for full-wave rectifying the commercial AC voltage V AC. The output voltage of the rectifier circuit 402 is smoothed by the smoothing capacitor 404 and converted into a direct-current voltage VDC .

直流電圧VDCは、後段の絶縁型のDC/DCコンバータ100rの入力ライン104に供給される。DC/DCコンバータ100rは、直流電圧VDCを降圧して、目標値に安定化された出力電圧VOUTを生成し、出力ライン106に接続される負荷(不図示)に供給する。 The direct current voltage V DC is supplied to the input line 104 of the insulation type DC / DC converter 100r in the subsequent stage. The DC / DC converter 100r steps down the direct-current voltage V DC to generate an output voltage VOUT stabilized at a target value, and supplies the output voltage VOUT to a load (not shown) connected to the output line 106.

DC/DCコンバータ100rは、出力回路102および制御回路200rを備える。出力回路102は、スイッチングトランジスタM1、検出抵抗RCS、トランスT1、整流ダイオードD1、出力キャパシタC1、フィードバック回路108を含む。フィードバック回路108は、出力電圧VOUTに応じたフィードバック電圧VFBを生成し、制御回路200rのフィードバック端子(FB端子)に供給する。 The DC / DC converter 100r includes an output circuit 102 and a control circuit 200r. The output circuit 102 includes a switching transistor M1, a detection resistor R CS , a transformer T1, a rectifier diode D1, an output capacitor C1, and a feedback circuit 108. The feedback circuit 108 generates a feedback voltage V FB corresponding to the output voltage VOUT and supplies the feedback voltage V FB to the feedback terminal (FB terminal) of the control circuit 200r.

スイッチングトランジスタM1および検出抵抗RCSは、トランスT1の1次コイルLと接続される。整流ダイオードD1および出力キャパシタC1は、トランスT1の2次コイルLと接続される。 The switching transistor M1 and the detection resistor R CS is connected to the primary coil L P of the transformer T1. Rectifier diode D1 and the output capacitor C1 is connected to the secondary coil L S of the transformer T1.

制御回路200rの出力端子OUTは、スイッチングトランジスタM1のゲートに接続される。制御回路200rは、出力電圧VOUTが所定の目標値に近づくようにデューティ比が調節されるパルス信号SOUTを生成し、スイッチングトランジスタM1をスイッチングする。 The output terminal OUT of the control circuit 200r is connected to the gate of the switching transistor M1. The control circuit 200r generates a pulse signal S OUT whose duty ratio is adjusted so that the output voltage V OUT approaches a predetermined target value, and switches the switching transistor M1.

制御回路200rは、スイッチングトランジスタM1のオン期間において、1次コイルLおよびスイッチングトランジスタM1に流れる電流(コイル電流Iという)を検出可能に構成される。具体的には、制御回路200rの電流検出(CS)端子は、検出抵抗RCSと接続されており、CS端子には、コイル電流Iに比例した検出電圧VCSが入力される。電流検出回路300rは、検出電圧VCSを所定のしきい値電圧VTHと比較することにより、コイル電流Iをしきい値電流ITH(=VTH/RCS)比較する。
以上がAC/DCコンバータ400rの構成である。
Control circuit 200r is in the on period of the switching transistor M1, detectably configured to current (as the coil current I P) flowing through the primary coil L P and the switching transistor M1. Specifically, the current detection (CS) terminals of the control circuit 200r is connected to the sense resistor R CS, the CS terminal, the detection voltage V CS that is proportional to the coil current I P is input. Current detecting circuit 300r by comparing the detection voltage V CS with a predetermined threshold voltage V TH, the coil current I P of the threshold current I TH (= V TH / R CS) for comparing.
The above is the configuration of the AC / DC converter 400r.

図2は、DC/DCコンバータ100rの動作波形図である。パルス信号SOUTがハイレベルのとき、スイッチングトランジスタM1がオンする。スイッチングトランジスタM1がオンすると、コイル電流Iが時間とともに増加し、それにしたがって検出電圧VCSも増大する。パルス信号SOUTがローレベルとなると、スイッチングトランジスタM1がオフする。スイッチングトランジスタM1のオフ期間、2次コイルLに電流Iが流れ、出力キャパシタC1に供給される。スイッチングトランジスタM1のスイッチングを繰り返すことにより、出力電圧VOUTが所望のレベルに安定化される。 FIG. 2 is an operation waveform diagram of the DC / DC converter 100r. When the pulse signal SOUT is at a high level, the switching transistor M1 is turned on. When the switching transistor M1 is turned on, the coil current I P increases with time, accordingly also increases the detection voltage V CS. When the pulse signal SOUT becomes low level, the switching transistor M1 is turned off. During the OFF period of the switching transistor M1, a current I S flows through the secondary coil L S and is supplied to the output capacitor C1. By repeating the switching of the switching transistor M1, the output voltage VOUT is stabilized at a desired level.

本発明者は、図1のAC/DCコンバータ400rについて検討した結果、以下の課題を認識するに至った。   As a result of studying the AC / DC converter 400r of FIG. 1, the present inventor has come to recognize the following problems.

スイッチングトランジスタM1のオン期間におけるコイル電流Iに着目する。スイッチングトランジスタM1のオン期間において、1次コイルLの両端間には直流電圧VDCが印加され、以下の式が成り立つ。
DC==L・dI/dt …(1)
CS=RCS×I …(2)
これを変形すると、式(3)を得る。
CS=RCS/L×∫VDCdt=(RCS/L×VDC)×t …(3)
(RCS/L×VDC)は、検出電圧VCSの傾き[V/s]であり、以下、αと記す。
Focusing on the coil current I P in the ON period of the switching transistor M1. In the on period of the switching transistor M1, is across the primary coil L P DC voltage V DC is applied, the following equation holds.
V DC == L P · dI P / dt (1)
V CS = R CS × I P (2)
When this is transformed, equation (3) is obtained.
V CS = R CS / L P × ∫V DC dt = (R CS / L P × V DC) × t ... (3)
(R CS / L P × V DC ) is a slope [V / s] of the detection voltage V CS and is hereinafter referred to as α.

したがってスイッチングトランジスタM1のオン期間における検出電圧VCSの傾きαは、直流電圧VDCおよび1次コイルLのインダクタンスに依存する。 Thus the inclination α of the detected voltage V CS at the on period of the switching transistor M1 is dependent on the inductance of the DC voltage V DC and the primary coil L P.

図3(a)は、電流検出回路300rの動作波形図であり、図3(b)は、実効しきい値電圧を示す図である。電流検出回路300rのコンパレータは応答遅延τを有しており、その出力信号SCMPは、VCS=VTHとなってから、遅延時間τ経過後に遷移する。コンパレータの出力信号SCMPが変化したときの検出電圧VCSを、実効しきい値電圧VTH_EFFと呼ぶ。図3(a)に示されるように、実効しきい値電圧VTH_EFFは検出電圧VCSの傾きαが大きいほど、その理想値VTHよりも高くなり、式(4)で与えられる。
TH_EFF=VTH+α×τ …(4)
FIG. 3A is an operation waveform diagram of the current detection circuit 300r, and FIG. 3B is a diagram showing an effective threshold voltage. Current comparator of the detection circuit 300r has a response delay tau D, the output signal S CMP is from when V CS = V TH, the transition is made after a delay time tau D elapses. The detection voltage V CS at which the output signal S CMP of the comparator is changed, referred to as the effective threshold voltage V TH_EFF. As shown in FIG. 3 (a), as the effective threshold voltage V TH_EFF inclination α is greater of the detection voltage V CS, higher than its ideal value V TH, is given by Equation (4).
V THEFF = V TH + α × τ D (4)

したがって、コンパレータの出力SCMPを過電流保護などに利用した場合、潮流電圧VDCの変動やコイルL1のばらつきにより、傾きαが変化し、それにともなって実効しきい値電圧ひいては、しきい値電流ITHが変動し、あるいはばらつくことになる。 Therefore, when using an output S CMP of the comparator in such over-current protection, the variation of the variation and the coil L1 of the power flow voltage V DC, the inclination α is changed, the effective threshold voltage and thus along with it, the threshold current I TH will fluctuate or vary.

なお以上の検討を、当業者の一般的な技術常識と認識してはならず、本発明者が独自に認識したものである。   It should be noted that the above examination should not be recognized as general technical common knowledge of those skilled in the art, but has been independently recognized by the present inventors.

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、実効しきい値電圧の変動やばらつきを抑制可能な、スイッチングコンバータの制御回路の提供にある。   The present invention has been made in view of these problems, and one of the exemplary purposes of an embodiment thereof is to provide a control circuit for a switching converter that can suppress fluctuations and variations in the effective threshold voltage.

本発明のある態様は、スイッチングコンバータに使用される制御回路に関する。スイッチングコンバータは、少なくとも、スイッチングトランジスタおよびスイッチングトランジスタと接続されたコイルを含む。制御回路は、スイッチングトランジスタのオン期間にコイルに流れる電流を所定のしきい値電流と比較する電流検出回路を備える。電流検出回路は、スイッチングトランジスタのオン期間において時間とともに増大するしきい値電圧を生成するしきい値電圧生成部と、スイッチングトランジスタに流れる電流に応じた検出電圧をしきい値電圧と比較するコンパレータと、を備える。   One embodiment of the present invention relates to a control circuit used in a switching converter. The switching converter includes at least a switching transistor and a coil connected to the switching transistor. The control circuit includes a current detection circuit that compares the current flowing through the coil with a predetermined threshold current during the ON period of the switching transistor. The current detection circuit includes a threshold voltage generation unit that generates a threshold voltage that increases with time during an ON period of the switching transistor, and a comparator that compares a detection voltage corresponding to the current flowing through the switching transistor with the threshold voltage. .

コンパレータの応答遅延τの間に、検出電圧VCSがしきい値電圧VTHを超える電圧幅(オーバーシュート量)ΔVは、検出電圧VCSの傾きαが大きいほど大きくなる。この態様では、オン期間での経過時間が長くなるにしたがい、しきい値電圧VTHのレベルを増加させることにより、オーバーシュート量ΔVをキャンセルすることができ、実効しきい値電圧VTH_EFFの変動やばらつきを抑制できる。 During the response delay tau D of the comparator, the voltage width detected voltage V CS exceeds the threshold voltage V TH (overshoot amount) [Delta] V is, the larger the inclination α is greater of the detection voltage V CS. In this aspect, as the elapsed time in the ON period becomes longer, the amount of overshoot ΔV can be canceled by increasing the level of the threshold voltage V TH , and the fluctuation of the effective threshold voltage V TH_EFF And variations can be suppressed.

しきい値電圧は、スイッチングトランジスタのオン期間中、単調増加してもよい。   The threshold voltage may increase monotonously during the ON period of the switching transistor.

しきい値電圧VTH(t)は、所定の時間範囲において、
TH(t)=VTH_EFF×t/(t+τ
もしくは、それを近似した波形を有してもよい。τはコンパレータの応答遅延である。
The threshold voltage V TH (t) is a predetermined time range.
V TH (t) = V THEFF × t / (t + τ D )
Or you may have a waveform which approximated it. τ D is the response delay of the comparator.

しきい値電圧VTHは、一定成分と、スイッチングトランジスタのオン期間において時間とともに増大する補正成分と、を含んでもよい。 The threshold voltage V TH may include a constant component and a correction component that increases with time during the ON period of the switching transistor.

補正成分は時間の経過とともに所定レベルに収束してもよい。   The correction component may converge to a predetermined level over time.

しきい値電圧生成部は、定電流を生成する電流源と、電流源により充電されるキャパシタと、キャパシタと接続された抵抗と、を含み、キャパシタの電圧を、しきい値電圧として出力するよう構成され、しきい値電圧は、キャパシタと抵抗で定まる時定数にしたがって変化してもよい。   The threshold voltage generation unit includes a current source for generating a constant current, a capacitor charged by the current source, and a resistor connected to the capacitor, and outputs the voltage of the capacitor as the threshold voltage. The threshold voltage may be changed according to a time constant determined by a capacitor and a resistor.

補正成分は、スイッチングトランジスタのオン期間中、実質的に一定の傾きで増加しつづける。   The correction component continues to increase with a substantially constant slope during the ON period of the switching transistor.

しきい値電圧生成部は、所定の基準電流を生成する基準電流生成部と、スイッチングトランジスタのスイッチングと同期しておりかつスイッチングトランジスタのオン期間において時間とともに増大する補正電流を生成する補正電流生成部と、基準電流と補正電流を加算した電流を、しきい値電圧に変換する電流電圧変換回路と、を含んでもよい。   The threshold voltage generator includes a reference current generator that generates a predetermined reference current, and a correction current generator that generates a correction current that is synchronized with switching of the switching transistor and that increases with time during the ON period of the switching transistor. And a current-voltage conversion circuit that converts a current obtained by adding the reference current and the correction current into a threshold voltage.

コンパレータは、過電流検出のために設けられ、制御回路は、コンパレータの出力が、検出電圧がしきい値電圧より高いことを示すと、所定の過電流保護処理を行う。   The comparator is provided for overcurrent detection, and the control circuit performs a predetermined overcurrent protection process when the output of the comparator indicates that the detected voltage is higher than the threshold voltage.

制御回路は、スイッチングコンバータの出力電圧が所定の目標値に近づくように値が調節されるフィードバック電圧を受けるフィードバック端子と、検出電圧をフィードバック電圧と比較し、検出電圧がフィードバック電圧より高くなるとアサートされるオフ信号を生成するエラーコンパレータと、オフ信号がアサートされるとオフレベルに遷移するパルス信号を生成するロジック部と、をさらに備えてもよい。   The control circuit compares the detection voltage with the feedback terminal that receives the feedback voltage whose value is adjusted so that the output voltage of the switching converter approaches a predetermined target value, and is asserted when the detection voltage becomes higher than the feedback voltage. And an error comparator that generates an off signal, and a logic unit that generates a pulse signal that transitions to an off level when the off signal is asserted.

制御回路は、ひとつの半導体基板に一体集積化されてもよい。
「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。制御回路をひとつのIC(Integrated Circuit)チップに集積化することにより、回路面積を削減することができるとともに、回路素子の特性を均一に保つことができる。
The control circuit may be integrated on a single semiconductor substrate.
“Integrated integration” includes the case where all of the circuit components are formed on a semiconductor substrate and the case where the main components of the circuit are integrated. A resistor, a capacitor, or the like may be provided outside the semiconductor substrate. By integrating the control circuit on one IC (Integrated Circuit) chip, the circuit area can be reduced and the characteristics of the circuit elements can be kept uniform.

本発明の別の態様は、スイッチングコンバータに関する。スイッチングコンバータは、少なくとも、コイルと、コイルと接続されたスイッチングトランジスタと、スイッチングトランジスタと直列に設けられた検出抵抗と、を含む出力回路と、上述のいずれかの制御回路と、を備えてもよい。   Another aspect of the present invention relates to a switching converter. The switching converter may include at least an output circuit including a coil, a switching transistor connected to the coil, a detection resistor provided in series with the switching transistor, and any one of the control circuits described above. .

本発明の別の態様は、AC/DCコンバータに関する。AC/DCコンバータは、交流電圧を整流する整流回路と、整流回路の出力電圧を平滑化する平滑キャパシタと、平滑キャパシタの電圧を入力電圧として受ける上述のいずれかのスイッチングコンバータと、を備える。   Another aspect of the present invention relates to an AC / DC converter. The AC / DC converter includes a rectifier circuit that rectifies an AC voltage, a smoothing capacitor that smoothes the output voltage of the rectifier circuit, and any one of the switching converters that receives the voltage of the smoothing capacitor as an input voltage.

本発明の別の態様は電子機器に関する。電子機器は、負荷と、負荷に直流電圧を供給する上述のAC/DCコンバータと、を備えてもよい。   Another embodiment of the present invention relates to an electronic device. The electronic device may include a load and the above-described AC / DC converter that supplies a DC voltage to the load.

本発明の別の態様は電源アダプタに関する。電源アダプタは、上述のAC/DCコンバータを備えてもよい。   Another aspect of the present invention relates to a power adapter. The power adapter may include the above-described AC / DC converter.

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。   Note that any combination of the above-described constituent elements and the constituent elements and expressions of the present invention replaced with each other among methods, apparatuses, systems, and the like are also effective as an aspect of the present invention.

本発明のある態様によれば、実効しきい値電圧の変動やばらつきを抑制できる。   According to an aspect of the present invention, fluctuations and variations in the effective threshold voltage can be suppressed.

本発明者が検討したAC/DCコンバータのブロック図である。It is a block diagram of the AC / DC converter which this inventor examined. DC/DCコンバータの動作波形図である。It is an operation | movement waveform diagram of a DC / DC converter. 図3(a)は、電流検出回路の動作波形図であり、図3(b)は、実効しきい値電圧を示す図である。FIG. 3A is an operation waveform diagram of the current detection circuit, and FIG. 3B is a diagram showing an effective threshold voltage. 図4は、実施の形態に係る制御回路を備えたAC/DCコンバータの回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram of an AC / DC converter including the control circuit according to the embodiment. 図5(a)、(b)は、図4の電流検出回路の動作波形図である。5A and 5B are operation waveform diagrams of the current detection circuit of FIG. 図6(a)は、しきい値電圧VTH(t)と実効しきい値電圧VTH_EFFの関係を示す図である。FIG. 6A shows the relationship between the threshold voltage V TH (t) and the effective threshold voltage V TH_EFF . 図7(a)、(b)は、しきい値電圧VTH(t)の例を示す波形図である。FIGS. 7A and 7B are waveform diagrams showing examples of the threshold voltage V TH (t). 第1の構成例に係るしきい値電圧生成部の回路図である。It is a circuit diagram of a threshold voltage generation unit according to a first configuration example. 第2の構成例に係るしきい値電圧生成部の回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram of a threshold voltage generation unit according to a second configuration example. AC/DCコンバータを備えるACアダプタを示す図である。It is a figure which shows an AC adapter provided with an AC / DC converter. 図11(a)、(b)は、AC/DCコンバータを備える電子機器を示す図である。FIGS. 11A and 11B are diagrams illustrating an electronic device including an AC / DC converter.

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。   The present invention will be described below based on preferred embodiments with reference to the drawings. The same or equivalent components, members, and processes shown in the drawings are denoted by the same reference numerals, and repeated descriptions are omitted as appropriate. The embodiments do not limit the invention but are exemplifications, and all features and combinations thereof described in the embodiments are not necessarily essential to the invention.

本明細書において、「部材Aが、部材Bと接続された状態」とは、部材Aと部材Bが物理的に直接的に接続される場合や、部材Aと部材Bが、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Cが、部材Aと部材Bの間に設けられた状態」とは、部材Aと部材C、あるいは部材Bと部材Cが直接的に接続される場合のほか、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
In this specification, “the state in which the member A is connected to the member B” means that the member A and the member B are physically directly connected, or the member A and the member B are electrically connected. The case where it is indirectly connected through another member that does not affect the state is also included.
Similarly, “the state in which the member C is provided between the member A and the member B” refers to the case where the member A and the member C or the member B and the member C are directly connected, as well as an electrical condition. It includes the case of being indirectly connected through another member that does not affect the connection state.

図4は、実施の形態に係る制御回路200を備えたAC/DCコンバータ400の回路図である。AC/DCコンバータ400は、交流電圧VACを直流電圧VOUTに変換する。AC/DCコンバータ400の基本構成は、図1のAC/DCコンバータ400rと同様であるため、以下、相違点のみを重点的に説明する。 FIG. 4 is a circuit diagram of an AC / DC converter 400 including the control circuit 200 according to the embodiment. AC / DC converter 400 converts the AC voltage V AC to a DC voltage V OUT. Since the basic configuration of the AC / DC converter 400 is the same as that of the AC / DC converter 400r of FIG. 1, only the differences will be described below.

AC/DCコンバータ400は、整流回路402、平滑キャパシタ404、DC/DCコンバータ100を備える。整流回路402、平滑キャパシタ404については、図1を参照して説明した通りである。   The AC / DC converter 400 includes a rectifier circuit 402, a smoothing capacitor 404, and the DC / DC converter 100. The rectifier circuit 402 and the smoothing capacitor 404 are as described with reference to FIG.

フィードバック回路108は、DC/DCコンバータ100の出力電圧VOUTに応じたフィードバック電圧VFBを生成する。たとえばフィードバック回路108は、シャントレギュレータ110およびフォトカプラ112を含む。シャントレギュレータ110は、直流電圧VOUTを分圧した電圧と所定の目標値VREFの誤差を増幅することにより、誤差がゼロとなるようにレベルが調節されるフィードバック信号S1を生成する。 The feedback circuit 108 generates a feedback voltage V FB corresponding to the output voltage V OUT of the DC / DC converter 100. For example, the feedback circuit 108 includes a shunt regulator 110 and a photocoupler 112. The shunt regulator 110 amplifies an error between a voltage obtained by dividing the DC voltage VOUT and a predetermined target value VREF , thereby generating a feedback signal S1 whose level is adjusted so that the error becomes zero.

フォトカプラ112は、その1次側の発光素子がフィードバック信号S1によって制御され、フォトカプラ112の2次側の受光素子に生ずる信号が、フィードバック電圧VFBとして制御回路200のFB端子に入力される。 In the photocoupler 112, the light emitting element on the primary side is controlled by the feedback signal S1, and a signal generated in the light receiving element on the secondary side of the photocoupler 112 is input to the FB terminal of the control circuit 200 as the feedback voltage VFB. .

なお、トランスT1の1次側と2次側の絶縁が要求されない場合、フォトカプラ112を用いずに、シャントレギュレータ110とFB端子を配線で接続してもよい。さらに、シャントレギュレータ110の機能、つまり誤差増幅器を、制御回路200に内蔵してもよい。   Note that, when insulation between the primary side and the secondary side of the transformer T1 is not required, the shunt regulator 110 and the FB terminal may be connected by wiring without using the photocoupler 112. Further, the function of the shunt regulator 110, that is, the error amplifier may be incorporated in the control circuit 200.

検出抵抗RCSは、スイッチングトランジスタM1と直列に設けられる。スイッチングトランジスタM1のオン期間において、1次コイルL、スイッチングトランジスタM1、検出抵抗RCSの経路にコイル電流Iが流れる。なお本実施の形態では、スイッチングトランジスタM1のソースおよび検出抵抗RCSの一端が接地され、検出抵抗RCSの他端がFB端子と接続される。検出抵抗RCSの他端に生ずる検出電圧VCS’は負電圧となる。
CS’=−I×RCS
当然のことながら、スイッチングトランジスタM1および検出抵抗RCSを、図1のようにレイアウトし、検出電圧VCSを正電圧としてもよい。
The detection resistor RCS is provided in series with the switching transistor M1. In the on period of the switching transistor M1, 1 primary coil L P, the switching transistor M1, the coil current I P flows through a path of the detection resistor R CS. In the present embodiment, one end of the source and the detection resistor R CS of the switching transistor M1 is grounded, the other end of the detection resistor R CS is connected to the FB terminal. The detection voltage V CS ′ generated at the other end of the detection resistor R CS is a negative voltage.
V CS '= -I P × R CS
As a matter of course, the switching transistor M1 and the detection resistor RCS may be laid out as shown in FIG. 1 and the detection voltage VCS may be a positive voltage.

以下、制御回路200の具体的な構成を説明する。
制御回路200は、反転アンプ202、エラーコンパレータ204、ロジック部206、ドライバ208および電流検出回路300を備え、ひとつの半導体基板に一体集積化される。
Hereinafter, a specific configuration of the control circuit 200 will be described.
The control circuit 200 includes an inverting amplifier 202, an error comparator 204, a logic unit 206, a driver 208, and a current detection circuit 300, and is integrated on a single semiconductor substrate.

反転アンプ202は、負の検出電圧VCS'を反転し、正の検出電圧VCSを生成する。エラーコンパレータ204は、検出電圧VCSをフィードバック電圧VFBと比較し、VCS>VFBとなると、オフ信号SOFFをアサート(たとえばハイレベル)する。 The inverting amplifier 202 inverts the negative detection voltage V CS ′ to generate a positive detection voltage V CS . The error comparator 204 compares the detection voltage V CS with the feedback voltage V FB, and asserts an off signal S OFF (for example, high level) when V CS > V FB .

ロジック部206は、スイッチングトランジスタM1のオン、オフを指示するパルス信号SPWMを生成する。ロジック部206は、オフ信号SOFFがアサートされると、パルス信号SPWMをスイッチングトランジスタM1のオフに対応するオフレベル(たとえばローレベル)に遷移させる。またロジック部206は、所定の周期のクロック信号と同期して、所定のスイッチング周期ごとに、パルス信号SPWMをスイッチングトランジスタM1のオンに対応するオンレベル(たとえばハイレベル)に遷移させる。かくしてパルス信号SPWMはパルス幅変調される。
ドライバ208は、パルス信号SPWMに応じたゲートパルス信号SOUTを生成し、スイッチングトランジスタM1をスイッチングする。
The logic unit 206 generates a pulse signal S PWM that instructs on / off of the switching transistor M1. When the off signal S OFF is asserted, the logic unit 206 changes the pulse signal S PWM to an off level (for example, a low level) corresponding to the switching transistor M1 being turned off. In addition, the logic unit 206 transitions the pulse signal SPWM to an on level (for example, a high level) corresponding to the switching transistor M1 being turned on every predetermined switching period in synchronization with a clock signal having a predetermined period. Thus, the pulse signal S PWM is pulse width modulated.
The driver 208 generates a gate pulse signal S OUT corresponding to the pulse signal S PWM , and switches the switching transistor M1.

電流検出回路300は、スイッチングトランジスタM1のオン期間に、1次コイルLに流れるコイル電流Iを所定のしきい値電流ITHと比較する。たとえば電流検出回路300は、過電流保護(OCP:Over Current Protection)のために設けられ、ロジック部206は、I>ITHとなると、スイッチングトランジスタM1をオフし、過電流状態から回路素子を保護する。 Current detecting circuit 300, the ON period of the switching transistor M1, to compare the coil current I P flowing through the primary coil L P and a predetermined threshold current I TH. For example, the current detection circuit 300 is provided for overcurrent protection (OCP: Over Current Protection). When I P > I TH , the logic unit 206 turns off the switching transistor M1 and switches the circuit element from the overcurrent state. Protect.

電流検出回路300は、コンパレータ302およびしきい値電圧生成部304を備える。しきい値電圧生成部304は、時間とともに変化するしきい値電圧VTH(t)を生成する。 The current detection circuit 300 includes a comparator 302 and a threshold voltage generation unit 304. The threshold voltage generation unit 304 generates a threshold voltage V TH (t) that changes with time.

コンパレータ302は、コイル電流Iに応じた検出電圧VCSを、しきい値電圧VTH(t)と比較し、VCS>VTH(t)のとき、保護信号SOCPをアサート(たとえばハイレベル)する。 The comparator 302, the detection voltage V CS corresponding to the coil current I P, as compared with the threshold voltage V TH (t), when the V CS> V TH (t) , asserts a protection signal S OCP (e.g. high Level).

ロジック部206は、保護信号SOCPがアサートされると、パルス信号SPWMをローレベルとして、スイッチングトランジスタM1をオフする。 When the protection signal S OCP is asserted, the logic unit 206 sets the pulse signal S PWM to a low level and turns off the switching transistor M1.

以上がAC/DCコンバータ400の構成である。続いて、電流検出回路300の動作を説明する。   The above is the configuration of the AC / DC converter 400. Subsequently, the operation of the current detection circuit 300 will be described.

図5(a)、(b)は、図4の電流検出回路300の動作波形図である。図5(a)に示すように、パルス信号SPWMがオンレベル(ハイレベル)に遷移すると、しきい値電圧VTH(t)が時間とともに増大していく。したがって、しきい値電圧VTH(t)は、オン期間TONに遷移してからの経過時間が長くなるほど高くなる。 5A and 5B are operation waveform diagrams of the current detection circuit 300 of FIG. As shown in FIG. 5A, when the pulse signal S PWM transitions to the on level (high level), the threshold voltage V TH (t) increases with time. Accordingly, the threshold voltage V TH (t) becomes higher as the elapsed time from the transition to the ON period TON becomes longer.

図5(b)には、傾きαが異なる検出電圧VCSと、しきい値電圧VTH(t)の関係が示される。検出電圧VCSがしきい値電圧VTH(t)と交差してから、コンパレータ302の応答遅延τ経過後の時刻における検出電圧VCSの値が、実効しきい値電圧VTH_EFFとなる。 FIG. 5B shows the relationship between the detection voltage V CS having a different slope α and the threshold voltage V TH (t). From the detection voltage V CS is crossed the threshold voltage V TH (t), the value of the detection voltage V CS in the response delay tau D time after lapse of the comparator 302 becomes the effective threshold voltage V TH_EFF.

以上が電流検出回路300の動作である。
コンパレータの応答遅延τの間に、検出電圧VCSがしきい値電圧VTH(t)を超える電圧幅(オーバーシュート量)は、検出電圧VCSの傾きαが大きいほど大きくなる。実施の形態に係る電流検出回路300では、オン期間TONの経過時間が長くなるにしたがい、しきい値電圧VTH(t)のレベルを増加させる。これにより、オーバーシュート量ΔVをキャンセルすることができ、実効しきい値電圧VTH_EFFの変動やばらつきを抑制できる。
The above is the operation of the current detection circuit 300.
During the response delay τ D of the comparator, the voltage width (overshoot amount) over which the detection voltage V CS exceeds the threshold voltage V TH (t) increases as the inclination α of the detection voltage V CS increases. In the current detection circuit 300 according to the embodiment, the level of the threshold voltage V TH (t) is increased as the elapsed time of the ON period TON becomes longer. As a result, the overshoot amount ΔV can be canceled, and fluctuations and variations in the effective threshold voltage V TH_EFF can be suppressed.

続いて、実効しきい値電圧VTH_EFFを一定とするために必要なしきい値電圧VTH(t)の波形について説明する。図6(a)は、しきい値電圧VTH(t)と実効しきい値電圧VTH_EFFの関係を示す図である。 Next, the waveform of the threshold voltage V TH (t) necessary for making the effective threshold voltage V TH_EFF constant will be described. FIG. 6A shows the relationship between the threshold voltage V TH (t) and the effective threshold voltage V TH_EFF .

時刻t=0にオン期間に遷移するものとする。オン期間に遷移してから検出電圧VCSがしきい値電圧VTH(t)に到達するまでの時間をt、オン期間に遷移してからコンパレータ302の出力SOCPが変化するまでの時間をTとする。
=t+τ
Assume that the transition to the ON period occurs at time t = 0. The time from the transition to the on period until the detection voltage V CS reaches the threshold voltage V TH (t) is t 1 , and the period from the transition to the on period to the change in the output S OCP of the comparator 302 It is referred to as T 2.
t 2 = t 1 + τ D

検出電圧VCSの傾きαに関して式(5)が成り立つ。
α=VTH(t)/t=VTH_EFF/(t+τ) …(5)
Equation (5) is satisfied with respect to the slope of the detection voltage V CS α.
α = V TH (t 1 ) / t 1 = V TH_EFF / (t 1 + τ D ) (5)

式(5)を変形すると、式(6)を得る。
TH_EFF=VTH(t)/t×(t+τ)=const …(6)
任意のtについて、式(6)のVTH_EFFを一定とするためには、しきい値電圧VTH(t)は理想的には、式(7)を満たすことが好ましい。
TH(t)=VTH_EFF×t/(t+τ) …(7)
When formula (5) is transformed, formula (6) is obtained.
V THEFF = V TH (t 1 ) / t 1 × (t 1 + τ D ) = const (6)
In order to make V TH_EFF in the equation (6) constant for an arbitrary t 1 , the threshold voltage V TH (t) ideally satisfies the equation (7).
V TH (t) = V THEFF × t / (t + τ D ) (7)

図6(b)には、式(7)を満たす理想的なしきい値電圧VTH(t)の波形が示される。現実的には多くの用途において、傾きαはある範囲内に制約されるため、すべての時間範囲において、式(7)を満たす必要はなく、傾きαの範囲に対応する時間範囲TRGNにおいて、式(7)を満たせばよい。 FIG. 6B shows a waveform of an ideal threshold voltage V TH (t) that satisfies Expression (7). In reality, in many applications, the slope α is constrained within a certain range, so it is not necessary to satisfy Equation (7) in all time ranges, and in the time range TRGN corresponding to the range of the slope α, What is necessary is just to satisfy | fill Formula (7).

限られたハードウェア資源を用いて、式(7)を満たす波形を生成することは難しい。そこで、しきい値電圧生成部304は、時間範囲TRGNにおいて、式(7)を近似した波形をもとづいて、しきい値電圧VTH(t)を生成してもよい。 It is difficult to generate a waveform that satisfies Equation (7) using limited hardware resources. Therefore, the threshold voltage generation unit 304 may generate the threshold voltage V TH (t) based on a waveform that approximates Equation (7) in the time range TRGN .

図7(a)、(b)は、しきい値電圧VTH(t)の例を示す波形図である。図7(a)、(b)にはそれぞれ、式(7)の波形が破線(i)で示される。図7(a)のしきい値電圧VTH(t)は、実線(ii)で示すように、式(7)の波形を線形近似したものである。図7(b)のしきい値電圧VTH(t)は、実線(iii)で示すように、式(7)の波形を曲線で近似したものである。 FIGS. 7A and 7B are waveform diagrams showing examples of the threshold voltage V TH (t). In FIGS. 7A and 7B, the waveform of Expression (7) is indicated by a broken line (i). The threshold voltage V TH (t) in FIG. 7A is a linear approximation of the waveform of equation (7), as shown by the solid line (ii). The threshold voltage V TH (t) in FIG. 7B is obtained by approximating the waveform of Expression (7) with a curve as shown by a solid line (iii).

図7(a)、(b)それぞれのしきい値電圧VTH(t)は、式(8)で表すことができる。
TH(t)=VCNST+VCMP(t) …(8)
CNSTは、一定成分であり、VCMP(t)は時間とともに増大する補正成分である。より具体的には補正成分VCMP(t)は、時間とともに単調増加する。
Each threshold voltage V TH (t) in FIGS. 7A and 7B can be expressed by Expression (8).
V TH (t) = V CNST + V CMP (t) (8)
V CNST is a constant component, and V CMP (t) is a correction component that increases with time. More specifically, the correction component V CMP (t) increases monotonously with time.

図7(a)の波形(ii)の補正成分VCMP(t)は、式(9)を満たす。
CMP(t)=β×t …(9)
βは所定の係数である。
The correction component V CMP (t) of the waveform (ii) in FIG. 7A satisfies Expression (9).
V CMP (t) = β × t (9)
β is a predetermined coefficient.

図7(b)の波形(iii)の補正成分VCMP(t)は、時間とともに増大し、時間の経過とともに所定レベルに収束する。 The correction component V CMP (t) of the waveform (iii) in FIG. 7B increases with time and converges to a predetermined level with the passage of time.

続いて、しきい値電圧生成部304の構成例を説明する。
図8は、第1の構成例に係るしきい値電圧生成部304の回路図である。しきい値電圧生成部304は、電流源310、キャパシタC2、抵抗R1、R2、スイッチSW1を含む。電流源310は、定電流Icを生成する。たとえば電流源310は、定電流源312およびカレントミラー回路314を含む。
キャパシタC2は、定電流Icにより充電される。第1抵抗R1は、キャパシタC2と並列に設けられる。第2抵抗R2およびスイッチSW1は、キャパシタC2と並列に設けられる。スイッチSW1は、パルス信号SPWMと同期してスイッチングし、スイッチングトランジスタM1のオン期間TONにおいてオフする。
Next, a configuration example of the threshold voltage generation unit 304 will be described.
FIG. 8 is a circuit diagram of the threshold voltage generation unit 304 according to the first configuration example. The threshold voltage generation unit 304 includes a current source 310, a capacitor C2, resistors R1 and R2, and a switch SW1. The current source 310 generates a constant current Ic. For example, the current source 310 includes a constant current source 312 and a current mirror circuit 314.
The capacitor C2 is charged with a constant current Ic. The first resistor R1 is provided in parallel with the capacitor C2. The second resistor R2 and the switch SW1 are provided in parallel with the capacitor C2. Switch SW1 is switched in synchronism with the pulse signal S PWM, off the ON period T ON of the switching transistor M1.

図8のしきい値電圧生成部304によれば、スイッチングトランジスタM1のオン期間TONにおけるしきい値電圧VTH(t)は、CR時定数にしたがって変化する。これにより、図7(b)の波形(iii)に準じたしきい値電圧VTH(t)を生成できる。 According to the threshold voltage generator 304 of FIG. 8, the threshold voltage V TH at the ON period T ON of the switching transistor M1 (t) varies according to a CR time constant. Thereby, the threshold voltage V TH (t) according to the waveform (iii) of FIG. 7B can be generated.

図9は、第2の構成例に係るしきい値電圧生成部304の回路図である。
しきい値電圧生成部304は、基準電流生成部320、補正電流生成部330、電流電圧変換回路340を含む。
FIG. 9 is a circuit diagram of the threshold voltage generation unit 304 according to the second configuration example.
The threshold voltage generation unit 304 includes a reference current generation unit 320, a correction current generation unit 330, and a current / voltage conversion circuit 340.

基準電流生成部320は、所定の電流量の基準電流ICNSTを生成する。補正電流生成部330は、スイッチングトランジスタM1のスイッチングと同期しており、スイッチングトランジスタM1のオン期間TONにおいて時間とともに増大する補正電流ICMP(t)を生成する。基準電流生成部320、補正電流生成部330それぞれの構成は特に限定されない。 Reference current generation unit 320 generates a reference current I CNST having a predetermined current amount. The correction current generation unit 330 generates a correction current I CMP (t) that is synchronized with the switching of the switching transistor M1 and increases with time in the ON period TON of the switching transistor M1. The configurations of the reference current generation unit 320 and the correction current generation unit 330 are not particularly limited.

電流電圧変換回路340は、基準電流ICNSTと補正電流ICMP(t)を加算した電流を、しきい値電圧VTH(t)に変換する。たとえば電流電圧変換回路340は、基準電流ICNSTと補正電流ICMP(t)を加算した電流の経路上に設けられた抵抗R3を含み、抵抗R3の電圧降下を、しきい値電圧VTH(t)としてもよい。 The current-voltage conversion circuit 340 converts a current obtained by adding the reference current I CNST and the correction current I CMP (t) into a threshold voltage V TH (t). For example, the current-voltage conversion circuit 340 includes a resistor R3 provided on a current path obtained by adding the reference current I CNST and the correction current I CMP (t), and the voltage drop of the resistor R3 is reduced to the threshold voltage V TH ( t).

図9のしきい値電圧生成部304によれば、図7(a)の波形(ii)に準じたしきい値電圧VTH(t)を生成できる。図7(a)の波形(ii)は、図7(b)の波形(iii)よりも、理想的な波形(i)との誤差が小さい。したがって図9のしきい値電圧生成部304によれば、図8のしきい値電圧生成部304よりもさらに、実効しきい値電圧VTH_EFFの変動、ばらつきを抑制できる。 The threshold voltage generation unit 304 of FIG. 9 can generate the threshold voltage V TH (t) according to the waveform (ii) of FIG. The waveform (ii) in FIG. 7A has a smaller error from the ideal waveform (i) than the waveform (iii) in FIG. Therefore, according to the threshold voltage generation unit 304 of FIG. 9, fluctuations and variations in the effective threshold voltage V TH_EFF can be further suppressed as compared with the threshold voltage generation unit 304 of FIG. 8.

(変形例)
以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。
(Modification)
The present invention has been described based on the embodiments. This embodiment is an exemplification, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to combinations of the respective constituent elements and processing processes, and such modifications are within the scope of the present invention. is there. Hereinafter, such modifications will be described.

(第1の変形例)
実施の形態では、電流検出回路300を、過電流保護に利用する場合を説明したが本発明はそれには限定されず、コイル電流Iにもとづくさまざまな信号処理に利用可能である。
(First modification)
In the embodiment, the current detection circuit 300, a case has been described to be used for overcurrent protection present invention is not limited thereto, it is available in a variety of signal processing based on the coil current I P.

(第2の変形例)
実施の形態では、フライバック式のDC/DCコンバータ100の制御回路について説明したが、スイッチングコンバータの形式は特に限定されない。たとえばDC/DCコンバータ100は、フォワード式であってもよいし、バックコンバータやブーストコンバータであってもよい。出力回路102のトポロジーは、スイッチングコンバータの形式に応じて変更すればよい。
(Second modification)
In the embodiment, the control circuit of the flyback DC / DC converter 100 has been described, but the type of the switching converter is not particularly limited. For example, the DC / DC converter 100 may be a forward type, a buck converter or a boost converter. The topology of the output circuit 102 may be changed according to the type of the switching converter.

(用途)
最後に、AC/DCコンバータ400の用途を説明する。AC/DCコンバータ400は、ACアダプタや電子機器の電源ブロックに好適に利用される。
(Use)
Finally, the use of the AC / DC converter 400 will be described. The AC / DC converter 400 is suitably used for an AC adapter or a power supply block of an electronic device.

図10は、AC/DCコンバータを備えるACアダプタ800を示す図である。ACアダプタ800は、プラグ802、筐体804、コネクタ806を備える。プラグ802は、図示しないコンセントから商用交流電圧VACを受ける。AC/DCコンバータは、筐体804内に実装される。AC/DCコンバータにより生成された直流出力電圧VOUTは、コネクタ806から電子機器810に供給される。電子機器810は、ノートPC、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話、携帯オーディオプレイヤなどが例示される。 FIG. 10 is a diagram illustrating an AC adapter 800 including an AC / DC converter. The AC adapter 800 includes a plug 802, a housing 804, and a connector 806. Plug 802 is subjected to a commercial AC voltage V AC from the wall outlet (not shown). The AC / DC converter is mounted in the housing 804. The DC output voltage V OUT generated by the AC / DC converter is supplied from the connector 806 to the electronic device 810. Examples of the electronic device 810 include a notebook PC, a digital camera, a digital video camera, a mobile phone, and a mobile audio player.

図11(a)、(b)は、AC/DCコンバータを備える電子機器900を示す図である。図11(a)、(b)の電子機器900はディスプレイ装置であるが、電子機器900の種類は特に限定されず、オーディオ機器、冷蔵庫、洗濯機、掃除機など、電源装置を内蔵する機器であればよい。
プラグ902、図示しないコンセントから商用交流電圧VACを受ける。AC/DCコンバータは、筐体804内に実装される。AC/DCコンバータにより生成された直流出力電圧VOUTは、同じ筐体904内に搭載される、マイコン、DSP(Digital Signal Processor)、電源回路、照明機器、アナログ回路、デジタル回路などの負荷に供給される。
FIGS. 11A and 11B are diagrams illustrating an electronic device 900 including an AC / DC converter. Although the electronic device 900 in FIGS. 11A and 11B is a display device, the type of the electronic device 900 is not particularly limited, and is a device including a power supply device such as an audio device, a refrigerator, a washing machine, or a vacuum cleaner. I just need it.
Plug 902, receives a commercial AC voltage V AC from the wall outlet (not shown). The AC / DC converter is mounted in the housing 804. The DC output voltage VOUT generated by the AC / DC converter is supplied to a load such as a microcomputer, a DSP (Digital Signal Processor), a power supply circuit, a lighting device, an analog circuit, or a digital circuit mounted in the same housing 904. The

実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。   Although the present invention has been described using specific terms based on the embodiments, the embodiments only illustrate the principles and applications of the present invention, and the embodiments are defined in the claims. Many variations and modifications of the arrangement are permitted without departing from the spirit of the present invention.

400…AC/DCコンバータ、402…整流回路、404…平滑キャパシタ、100…DC/DCコンバータ、102…出力回路、104…入力ライン、106…出力ライン、108…フィードバック回路、110…シャントレギュレータ、112…フォトカプラ、200…制御回路、202…反転アンプ、204…エラーコンパレータ、206…ロジック部、208…ドライバ、M1…スイッチングトランジスタ、RCS…検出抵抗、T1…トランス、L…1次コイル、L…2次コイル、C1…出力キャパシタ、D1…整流ダイオード、300…電流検出回路、302…コンパレータ、304…しきい値電圧生成部、310…電流源、312…定電流源、314…カレントミラー回路、R1…第1抵抗、R2…第2抵抗、SW1…スイッチ、C2…キャパシタ、320…基準電流生成部、330…補正電流生成部、340…電流電圧変換回路、800…ACアダプタ、802…プラグ、804…筐体、806…コネクタ、810,900…電子機器、902…プラグ、904…筐体。 400 ... AC / DC converter 402 ... rectifier circuit 404 ... smoothing capacitor 100 ... DC / DC converter 102 ... output circuit 104 ... input line 106 ... output line 108 ... feedback circuit 110 ... shunt regulator 112 ... photo coupler, 200 ... control circuit, 202 ... inverting amplifier, 204 ... error comparator, 206 ... logic unit, 208 ... driver, M1 ... switching transistors, R CS ... detection resistor, T1 ... transformer, L P ... 1 primary coil, L S ... secondary coil, C1 ... output capacitor, D1 ... rectifier diode, 300 ... current detection circuit, 302 ... comparator, 304 ... threshold voltage generator, 310 ... current source, 312 ... constant current source, 314 ... current Mirror circuit, R1... First resistor, R2... Second resistor, SW1 Switch, C2 ... Capacitor, 320 ... Reference current generator, 330 ... Correction current generator, 340 ... Current-voltage conversion circuit, 800 ... AC adapter, 802 ... Plug, 804 ... Housing, 806 ... Connector, 810,900 ... Electronic Equipment, 902... Plug, 904.

Claims (16)

スイッチングコンバータに使用される制御回路であって、
前記スイッチングコンバータは、少なくとも、スイッチングトランジスタおよび前記スイッチングトランジスタと接続されたコイルを含み、
前記制御回路は、前記スイッチングトランジスタのオン期間に前記コイルに流れる電流を所定のしきい値電流と比較する電流検出回路を備え、
前記電流検出回路は、
前記スイッチングトランジスタのオン期間において時間とともに増大するしきい値電圧を生成するしきい値電圧生成部と、
前記スイッチングトランジスタに流れる電流に応じた検出電圧を前記しきい値電圧と比較するコンパレータと、
を備えることを特徴とする制御回路。
A control circuit used in a switching converter,
The switching converter includes at least a switching transistor and a coil connected to the switching transistor,
The control circuit includes a current detection circuit that compares a current flowing through the coil during an ON period of the switching transistor with a predetermined threshold current.
The current detection circuit includes:
A threshold voltage generator that generates a threshold voltage that increases with time in the ON period of the switching transistor;
A comparator that compares a detection voltage corresponding to a current flowing through the switching transistor with the threshold voltage;
A control circuit comprising:
前記しきい値電圧は、前記スイッチングトランジスタのオン期間中、単調増加することを特徴とする請求項1に記載の制御回路。   The control circuit according to claim 1, wherein the threshold voltage monotonously increases during an ON period of the switching transistor. 前記コンパレータの応答遅延をτとするとき、前記しきい値電圧VTH(t)は、所定の時間範囲において、
TH(t)=VTH_EFF×t/(t+τ
またはそれを近似した波形を有することを特徴とする請求項1または2に記載の制御回路。
When the response delay of the comparator is τ D , the threshold voltage V TH (t) is
V TH (t) = V THEFF × t / (t + τ D )
The control circuit according to claim 1, wherein the control circuit has a waveform approximated thereto.
前記しきい値電圧VTHは、一定成分と、前記スイッチングトランジスタのオン期間において時間とともに増大する補正成分と、を含むことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の制御回路。 4. The control circuit according to claim 1, wherein the threshold voltage V TH includes a constant component and a correction component that increases with time during an ON period of the switching transistor. 前記補正成分は時間の経過とともに所定レベルに収束することを特徴とする請求項4に記載の制御回路。   The control circuit according to claim 4, wherein the correction component converges to a predetermined level over time. 前記補正成分は、前記スイッチングトランジスタのオン期間中、実質的に一定の傾きで増加することを特徴とする請求項4に記載の制御回路。   The control circuit according to claim 4, wherein the correction component increases with a substantially constant slope during an ON period of the switching transistor. 前記しきい値電圧生成部は、
定電流を生成する電流源と、
前記電流源により充電されるキャパシタと、
前記キャパシタと接続された抵抗と、
を含み、前記キャパシタの電圧を、前記しきい値電圧として出力するよう構成され、
前記しきい値電圧は、前記キャパシタと前記抵抗で定まる時定数にしたがって変化することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の制御回路。
The threshold voltage generator is
A current source that generates a constant current;
A capacitor charged by the current source;
A resistor connected to the capacitor;
And is configured to output the voltage of the capacitor as the threshold voltage,
5. The control circuit according to claim 1, wherein the threshold voltage changes according to a time constant determined by the capacitor and the resistor.
前記しきい値電圧生成部は、
前記所定の基準電流を生成する基準電流生成部と、
前記スイッチングトランジスタのスイッチングと同期しており、前記スイッチングトランジスタのオン期間において時間とともに増大する補正電流を生成する補正電流生成部と、
前記基準電流と前記補正電流を加算した電流を、前記しきい値電圧に変換する電流電圧変換回路と、
を含むことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の制御回路。
The threshold voltage generator is
A reference current generator for generating the predetermined reference current;
A correction current generator that is synchronized with the switching of the switching transistor and generates a correction current that increases with time in an ON period of the switching transistor;
A current-voltage conversion circuit that converts a current obtained by adding the reference current and the correction current into the threshold voltage;
The control circuit according to claim 1, further comprising:
前記コンパレータは、過電流検出のために設けられ、
前記制御回路は、前記コンパレータの出力が、前記検出電圧が前記しきい値電圧より高いことを示すと、所定の過電流保護処理を行うことを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の制御回路。
The comparator is provided for overcurrent detection,
9. The control circuit according to claim 1, wherein the control circuit performs a predetermined overcurrent protection process when the output of the comparator indicates that the detected voltage is higher than the threshold voltage. Control circuit.
前記制御回路は、
前記スイッチングコンバータの出力電圧が所定の目標値に近づくように値が調節されるフィードバック電圧を受けるフィードバック端子と、
前記検出電圧を前記フィードバック電圧と比較し、前記検出電圧が前記フィードバック電圧より高くなるとアサートされるオフ信号を生成するエラーコンパレータと、
前記オフ信号を契機としてオフレベルに遷移するパルス信号を生成するロジック部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載の制御回路。
The control circuit includes:
A feedback terminal for receiving a feedback voltage whose value is adjusted so that the output voltage of the switching converter approaches a predetermined target value;
An error comparator that compares the detected voltage with the feedback voltage and generates an off signal that is asserted when the detected voltage is higher than the feedback voltage;
A logic unit that generates a pulse signal that transitions to an off level triggered by the off signal;
The control circuit according to claim 1, further comprising:
ひとつの半導体基板に一体集積化されることを特徴とする請求項1から10のいずれかに記載の制御回路。   11. The control circuit according to claim 1, wherein the control circuit is integrated on a single semiconductor substrate. 少なくとも、コイルと、前記コイルと接続されたスイッチングトランジスタと、前記スイッチングトランジスタと直列に設けられた検出抵抗と、を含む出力回路と、
請求項1から請求項11のいずれかに記載の制御回路と、
を備えることを特徴とするスイッチングコンバータ。
An output circuit including at least a coil, a switching transistor connected to the coil, and a detection resistor provided in series with the switching transistor;
A control circuit according to any one of claims 1 to 11,
A switching converter comprising:
交流電圧を整流する整流回路と、
前記整流回路の出力電圧を平滑化する平滑キャパシタと、
前記平滑キャパシタの電圧を入力電圧として受けるスイッチングコンバータと、
を備え、
前記スイッチングコンバータは、
少なくとも、コイルと、前記コイルと接続されたスイッチングトランジスタと、前記スイッチングトランジスタと直列に設けられた検出抵抗と、を含む出力回路と、
請求項1から請求項12のいずれかに記載の制御回路と、
を備えることを特徴とするAC/DCコンバータ。
A rectifier circuit for rectifying an alternating voltage;
A smoothing capacitor for smoothing the output voltage of the rectifier circuit;
A switching converter that receives the voltage of the smoothing capacitor as an input voltage;
With
The switching converter is
An output circuit including at least a coil, a switching transistor connected to the coil, and a detection resistor provided in series with the switching transistor;
A control circuit according to any one of claims 1 to 12,
An AC / DC converter comprising:
負荷と、
前記負荷に直流電圧を供給する請求項13に記載のAC/DCコンバータと、
を備えることを特徴とする電子機器。
Load,
The AC / DC converter according to claim 13, which supplies a DC voltage to the load.
An electronic device comprising:
請求項13に記載のAC/DCコンバータを備えることを特徴とする電源アダプタ。   A power adapter comprising the AC / DC converter according to claim 13. スイッチングコンバータにおける電流検出方法であって、
前記スイッチングコンバータは、少なくとも、スイッチングトランジスタおよび前記スイッチングトランジスタと接続されたコイルを含み、
前記電流検出方法は、
前記スイッチングトランジスタに流れる電流に応じた検出電圧を生成するステップと、
前記スイッチングトランジスタのオン期間において時間とともに増大するしきい値電圧を生成するステップと、
前記検出電圧を前記しきい値電圧と比較するステップと、
を含むことを特徴とする電流検出方法。
A current detection method in a switching converter,
The switching converter includes at least a switching transistor and a coil connected to the switching transistor,
The current detection method includes:
Generating a detection voltage according to a current flowing through the switching transistor;
Generating a threshold voltage that increases with time during an on period of the switching transistor;
Comparing the detected voltage with the threshold voltage;
A current detection method comprising:
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