JP2018007422A - Insulating synchronous rectification type dc/dc converter, protection method thereof, power source adapter and electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、絶縁同期整流型DC/DCコンバータに関する。 The present invention relates to an isolated synchronous rectification type DC / DC converter.
AC/DCコンバータをはじめとする様々な電源回路に、フライバック型のDC/DCコンバータが利用される。図1(a)は、ダイオード整流型のフライバックコンバータ200Rを、図1(b)は、同期整流型のフライバックコンバータ200Sの回路図である。
Flyback DC / DC converters are used in various power supply circuits including AC / DC converters. 1A is a circuit diagram of a diode rectification
図1(a)のフライバックコンバータ200Rは、入力端子P1の入力電圧VINを受け、所定の目標電圧に安定化された直流の出力電圧VOUTを生成し、出力端子P2と接地端子P3の間に接続される負荷(不図示)に供給する。トランスT1の一次巻線W1には、スイッチングトランジスタM1が接続され、二次巻線W2には、ダイオードD1が接続される。出力キャパシタC1は、出力端子P2に接続される。 The flyback converter 200R of FIG. 1A receives the input voltage VIN of the input terminal P1, generates a DC output voltage VOUT stabilized to a predetermined target voltage, and outputs the output terminal P2 and the ground terminal P3. A load (not shown) connected between them is supplied. A switching transistor M1 is connected to the primary winding W1 of the transformer T1, and a diode D1 is connected to the secondary winding W2. The output capacitor C1 is connected to the output terminal P2.
フィードバック回路206は、出力電圧VOUTとその目標電圧VOUT(REF)の誤差に応じた電流でフォトカプラ204の発光素子を駆動する。フォトカプラ204の受光素子には、誤差に応じたフィードバック電流IFBが流れる。一次側コントローラ(Primary Controller)202のFB(フィードバック)ピンには、フィードバック電流IFBに応じたフィードバック信号VFBが発生し、一次側コントローラ202はフィードバック信号VFBに応じたデューティ比(あるいは周波数)を有するパルス信号を発生し、スイッチングトランジスタM1を駆動する。
The
図1(a)のダイオード整流型のフライバックコンバータでは、ダイオードD1において、Vf×IOUTの電力損失が発生する。Vfは順方向電圧であり、IOUTは負荷電流である。Vf=0.5V、IOUT=10Aとすると、電力損失は5Wとなる。そのため多くの用途において、ダイオードD1を冷却するための放熱板やヒートシンクが必要となる。 In a flyback converter diode rectification type in FIG. 1 (a), in the diode D1, the power loss of the Vf × I OUT occurs. Vf is a forward voltage, and IOUT is a load current. If Vf = 0.5V and I OUT = 10A, the power loss is 5W. Therefore, in many applications, a heat sink or a heat sink for cooling the diode D1 is required.
図1(b)のフライバックコンバータ200Sは、図1(a)のダイオードD1に代えて、同期整流トランジスタM2および同期整流コントローラ(同期整流ICともいう)300Sを備える。同期整流コントローラ300Sは、一次側の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、同期整流トランジスタM2をスイッチングする。
A flyback converter 200S in FIG. 1B includes a synchronous rectification transistor M2 and a synchronous rectification controller (also referred to as a synchronous rectification IC) 300S instead of the diode D1 in FIG. The
同期整流型のフライバックコンバータでは、同期整流トランジスタM2の損失は、RON×IOUT 2となる。RONは同期整流トランジスタM2のオン抵抗であり、RON=5mΩ、IOUT=10Aとすると、損失は0.5Wとなりダイオード整流型に比べて大きく低減する。したがって理論上、同期整流型では、放熱板やヒートシンクが不要であり、あるいは簡略化できる。 In the synchronous rectification type flyback converter, the loss of the synchronous rectification transistor M2 is R ON × I OUT 2 . R ON is the on-resistance of the synchronous rectification transistor M2, and when R ON = 5 mΩ and I OUT = 10 A, the loss is 0.5 W, which is greatly reduced compared to the diode rectification type. Therefore, theoretically, in the synchronous rectification type, a heat sink and a heat sink are unnecessary or can be simplified.
本発明者らは、図1(b)の同期整流型のコンバータ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 synchronous rectification type converter of FIG. 1B, the present inventors have recognized the following problems.
同期整流コントローラ300Sや周辺の回路素子の実装不良が存在し、スイッチングトランジスタM2のゲートソース間がショートされると、スイッチングトランジスタM1のスイッチングが不能となる故障モードが発生しうる。
If there is a mounting failure in the
たとえば同期整流トランジスタM2のゲート電極とソース電極の間は、抵抗を介してプルダウンされている。同期整流コントローラ300のゲート(GATE)ピンと実装基板の間のハンダが外れると、同期整流トランジスタM2のゲートソース間がショートされるため、同期整流トランジスタM2がオフ状態で固定される。このときGATEピンには、スイッチングパルスが発生することに留意されたい。
For example, the gate electrode and the source electrode of the synchronous rectification transistor M2 are pulled down via a resistor. When the solder between the gate (GATE) pin of the
このときDC/DCコンバータ200sは、同期整流トランジスタM2のボディダイオードD2を図1のダイオードD1の代替として、ダイオード整流モードで動作する。このとき負荷には適切な出力電圧VOUTが供給され続けるが、ボディダイオードD2において、5Wもの電力損失が発生してしまう。 At this time, the DC / DC converter 200s operates in the diode rectification mode by replacing the body diode D2 of the synchronous rectification transistor M2 with the diode D1 of FIG. At this time, an appropriate output voltage VOUT continues to be supplied to the load, but a power loss of 5 W occurs in the body diode D2.
同期整流トランジスタM2のボディダイオードD2に電流が流れ続けると、同期整流トランジスタM2が異常発熱するという問題がある。また同期整流トランジスタM2が発生する熱によって、同期整流トランジスタM2自身あるいは周辺回路素子の信頼性が低下するおそれがある。 If a current continues to flow through the body diode D2 of the synchronous rectification transistor M2, there is a problem that the synchronous rectification transistor M2 generates abnormal heat. Further, the heat generated by the synchronous rectification transistor M2 may reduce the reliability of the synchronous rectification transistor M2 itself or peripheral circuit elements.
この対策のためには、ボディダイオードD2よりも大容量のダイオード素子(不図示)を、同期整流トランジスタM2と逆並列に接続するなどといった対策が必要となり、コストアップ、実装面積増大の要因となる。 For this measure, it is necessary to take a measure such as connecting a diode element (not shown) having a capacity larger than that of the body diode D2 in antiparallel with the synchronous rectification transistor M2, which increases the cost and increases the mounting area. .
本発明はかかる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、信頼性を高めたDC/DCコンバータの提供にある。 The present invention has been made in view of such a problem, and one of exemplary purposes of an embodiment thereof is to provide a DC / DC converter with improved reliability.
本発明のある態様は、絶縁同期整流型のDC/DCコンバータに関する。DC/DCコンバータは、一次巻線および二次巻線を有するトランスと、トランスの一次巻線と接続されるスイッチングトランジスタと、トランスの二次巻線と接続される同期整流トランジスタと、発光素子および受光素子を含むフォトカプラと、DC/DCコンバータの出力電圧に応じた検出電圧を受ける制御入力ピンを有し、検出電圧が目標電圧に近づくように、フォトカプラの発光素子を駆動するフィードバック回路と、フォトカプラの受光素子と接続され、受光素子からのフィードバック信号に応じてスイッチングトランジスタをスイッチングする一次側コントローラと、同期整流トランジスタのゲート電極と接続されるゲートピンを有し、同期整流トランジスタを駆動する同期整流コントローラと、同期整流コントローラの外部に設けられており、同期整流トランジスタのゲート電極と接続され、ゲート電極にパルスが発生しないときに、同期整流コントローラのゲートピンが電気的にオープンであるゲートオープン異常と判定するゲートオープン検出回路と、を備える。 One embodiment of the present invention relates to an isolated synchronous rectification type DC / DC converter. The DC / DC converter includes a transformer having a primary winding and a secondary winding, a switching transistor connected to the primary winding of the transformer, a synchronous rectification transistor connected to the secondary winding of the transformer, a light emitting element, and A photocoupler including a light receiving element, a feedback input circuit having a control input pin for receiving a detection voltage corresponding to the output voltage of the DC / DC converter, and driving the light emitting element of the photocoupler so that the detection voltage approaches the target voltage; A primary-side controller that is connected to the light-receiving element of the photocoupler and switches the switching transistor according to a feedback signal from the light-receiving element, and has a gate pin connected to the gate electrode of the synchronous rectification transistor, and drives the synchronous rectification transistor Synchronous rectification controller and external to synchronous rectification controller A gate open detection circuit that is connected to the gate electrode of the synchronous rectification transistor and determines that the gate pin of the synchronous rectification controller is electrically open when a pulse is not generated in the gate electrode, the gate open abnormality being Prepare.
この態様によると、同期整流コントローラの外部に、ゲートピンのオープン検出回路を実装することで、ゲートピンのオープン異常が発生したときに、適切な保護措置を講ずることができる。これによりDC/DCコンバータがダイオード整流モードで動作し続けるのを防止し、信頼性を高めることができる。 According to this aspect, by mounting the gate pin open detection circuit outside the synchronous rectification controller, it is possible to take appropriate protection measures when a gate pin open abnormality occurs. As a result, the DC / DC converter can be prevented from continuing to operate in the diode rectification mode, and the reliability can be improved.
DC/DCコンバータは、出力電圧が過電圧しきい値を超えるとスイッチングトランジスタのスイッチングを停止させる過電圧保護回路を備えてもよい。ゲートオープン検出回路は、ゲート電極にパルスが発生しないときに、検出電圧を強制的に低下させてもよい。
ゲートオープン異常が発生し、検出電圧が強制低下すると、一次側のスイッチングトランジスタのデューティ比が大きくなり、出力電圧が上昇する。そして出力電圧が過電圧しきい値を超えると、スイッチングトランジスタが停止する。これにより回路を保護できる。
The DC / DC converter may include an overvoltage protection circuit that stops switching of the switching transistor when the output voltage exceeds an overvoltage threshold. The gate open detection circuit may forcibly reduce the detection voltage when no pulse is generated in the gate electrode.
When the gate open abnormality occurs and the detection voltage is forcibly lowered, the duty ratio of the primary side switching transistor increases and the output voltage rises. When the output voltage exceeds the overvoltage threshold, the switching transistor is stopped. This can protect the circuit.
過電圧保護回路は、出力電圧が解除しきい値を下回ると、スイッチングトランジスタのスイッチングが再開してもよい。この場合、ゲートオープン異常が発生したときに、動作期間と停止期間を交互に繰り返す間欠動作となる。停止期間を、同期整流トランジスタの熱が低下する緩和時間と同じ時間スケールとすることで、同期整流トランジスタの温度上昇を抑制できる。 The overvoltage protection circuit may resume switching of the switching transistor when the output voltage falls below the release threshold. In this case, when a gate open abnormality occurs, an intermittent operation is performed in which the operation period and the stop period are alternately repeated. By setting the stop period to the same time scale as the relaxation time during which the heat of the synchronous rectification transistor decreases, the temperature increase of the synchronous rectification transistor can be suppressed.
ゲートオープン検出回路は、DC/DCコンバータの軽負荷状態において、検出電圧を低下させなくてもよい。
DC/DCコンバータの負荷電力は、同期整流トランジスタに流れる電流に比例する。したがって負荷電力が小さいときには同期整流トランジスタの電流も小さいため、ダイオード整流モードで動作したとしても問題がない場合がある。この態様によれば、負荷電力があるレベルより小さいときには、負荷に電力を供給し続けることができる。
The gate open detection circuit may not reduce the detection voltage in a light load state of the DC / DC converter.
The load power of the DC / DC converter is proportional to the current flowing through the synchronous rectification transistor. Therefore, since the current of the synchronous rectification transistor is small when the load power is small, there may be no problem even if it operates in the diode rectification mode. According to this aspect, when the load power is smaller than a certain level, the power can be continuously supplied to the load.
ゲートオープン検出回路は、同期整流トランジスタのドレイン電極に生ずる周期信号のローレベル時間が短いときには、検出電圧を低下させなくてもよい。軽負荷状態では、周期信号のローレベル時間が短くなるため、負荷電力を推定できる。 The gate open detection circuit may not reduce the detection voltage when the low level time of the periodic signal generated at the drain electrode of the synchronous rectification transistor is short. In the light load state, the low level time of the periodic signal is shortened, so that the load power can be estimated.
ゲートオープン検出回路は、キャパシタと、ゲート電極の電圧によりキャパシタを充電する第1経路と、同期整流トランジスタのドレイン電極の電圧によりキャパシタを充電および放電する第2経路と、を含み、キャパシタの電圧に応じて、検出電圧を変化させてもよい。
キャパシタの電圧は、ゲート電極にパルスが生じているとき高く、反対にパルスが生じてないとき低くなる。さらにゲート電極にパルスが生じていない状況であっても、キャパシタは周期信号によって充放電されるところ、軽負荷状態では、ローレベル時間が短いためキャパシタから放電される電荷量が少なくなり、キャパシタの電圧は高くなる。したがって第1経路、第2経路の充電速度、放電速度を適切に設定することで、検出電圧を所望に変化させることができる。
The gate open detection circuit includes a capacitor, a first path for charging the capacitor with the voltage of the gate electrode, and a second path for charging and discharging the capacitor with the voltage of the drain electrode of the synchronous rectification transistor. Accordingly, the detection voltage may be changed.
The voltage of the capacitor is high when a pulse is generated in the gate electrode, and is low when no pulse is generated. Furthermore, even when no pulse is generated in the gate electrode, the capacitor is charged and discharged by a periodic signal. However, in a light load state, the low level time is short, so the amount of charge discharged from the capacitor is reduced. The voltage increases. Therefore, the detection voltage can be changed as desired by appropriately setting the charging speed and discharging speed of the first path and the second path.
第1経路は、カソードがキャパシタ側となる向きで配置される第1ダイオードを含んでもよい。第2経路は、カソードがドレイン電極側となる向きで配置される第2ダイオードと、第2ダイオードと並列に接続される抵抗と、を含んでもよい。 The first path may include a first diode arranged such that the cathode is on the capacitor side. The second path may include a second diode arranged in a direction in which the cathode is on the drain electrode side, and a resistor connected in parallel with the second diode.
ゲートオープン検出回路は、キャパシタと制御入力ピンの間に、カソードがキャパシタ側となる向きで設けられた第3ダイオードをさらに含んでもよい。これにより、キャパシタの電圧に応じて、制御入力ピンの電圧を低下させることができる。 The gate open detection circuit may further include a third diode provided between the capacitor and the control input pin so that the cathode faces the capacitor. Thereby, the voltage of the control input pin can be lowered according to the voltage of the capacitor.
ゲートオープン検出回路は、ゲート電極の信号をピークホールドするピークホールド回路を含み、ピークホールド回路の出力電圧にもとづいて、検出電圧を変化させてもよい。ゲートオープン検出回路は、ピークホールド回路の出力電圧を、同期整流トランジスタのドレイン電極に生ずる周期信号のデューティ比にもとづいて補正してもよい。 The gate open detection circuit may include a peak hold circuit for peak-holding the signal of the gate electrode, and may change the detection voltage based on the output voltage of the peak hold circuit. The gate open detection circuit may correct the output voltage of the peak hold circuit based on the duty ratio of the periodic signal generated at the drain electrode of the synchronous rectification transistor.
DC/DCコンバータはフライバックコンバータであってもよい。DC/DCコンバータはLLCコンバータであってもよい。 The DC / DC converter may be a flyback converter. The DC / DC converter may be an LLC converter.
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、商用交流電圧を全波整流するダイオード整流回路と、ダイオード整流回路の出力電圧を平滑化し、直流入力電圧を生成する平滑キャパシタと、直流入力電圧を降圧して負荷に供給する上述のいずれかのDC/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. Electronic equipment includes a load, a diode rectifier circuit that full-wave rectifies the commercial AC voltage, a smoothing capacitor that generates a DC input voltage by smoothing the output voltage of the diode rectifier circuit, and steps down the DC input voltage and supplies it to the load Any of the above-described DC / DC converters may be provided.
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、商用交流電圧を全波整流するダイオード整流回路と、ダイオード整流回路の出力電圧を平滑化し、直流入力電圧を生成する平滑キャパシタと、直流入力電圧を降圧して負荷に供給する上述のいずれかのDC/DCコンバータと、を備えてもよい。 Another aspect of the present invention relates to a power adapter. The power adapter includes a diode rectifier circuit that full-wave rectifies a commercial AC voltage, a smoothing capacitor that generates a DC input voltage by smoothing an output voltage of the diode rectifier circuit, and supplies the load by stepping down the DC input voltage. Any one of the DC / DC converters may be provided.
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、DC/DCコンバータの発熱を抑制できる。 According to an aspect of the present invention, heat generation of the DC / DC converter can be suppressed.
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ず、あるいは機能を阻害し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 other members that do not affect the state or inhibit the function is also included.
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ず、あるいは機能を阻害しない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。 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. This includes cases where the connection is indirectly made through other members that do not affect the connection state or inhibit the function.
図2は、実施の形態に係る絶縁型のDC/DCコンバータ200の回路図である。DC/DCコンバータ200は、フライバックコンバータであり、入力端子P1の入力電圧VINを受け、所定の目標電圧に安定化された直流の出力電圧VOUTを生成し、出力端子P2と接地端子P3の間に接続される負荷(不図示)に供給する。
FIG. 2 is a circuit diagram of an insulation type DC /
トランスT1は、一次巻線W1、二次巻線W2および補助巻線W3を有する。一次巻線W1の一端は入力端子P1と接続され、直流の入力電圧VINを受ける。スイッチングトランジスタM1のドレインは、トランスT1の一次巻線W1の他端と接続される。スイッチングトランジスタM1のソースと接地ラインの間には、電流検出用のセンス抵抗RCSが挿入される。 The transformer T1 has a primary winding W1, a secondary winding W2, and an auxiliary winding W3. One end of the primary winding W1 is connected to the input terminal P1 and receives a DC input voltage VIN . The drain of the switching transistor M1 is connected to the other end of the primary winding W1 of the transformer T1. A sense resistor RCS for current detection is inserted between the source of the switching transistor M1 and the ground line.
同期整流トランジスタM2およびトランスT1の二次巻線W2は、出力端子P2と接地端子P3の間に直列に設けられる。出力キャパシタC1は、出力端子P2と接地端子P3の間に接続される。 The synchronous rectification transistor M2 and the secondary winding W2 of the transformer T1 are provided in series between the output terminal P2 and the ground terminal P3. The output capacitor C1 is connected between the output terminal P2 and the ground terminal P3.
フォトカプラ204は、発光素子および受光素子を含む。発光素子は、抵抗R21,R22によってバイアスされている。フィードバック回路206は、DC/DCコンバータ200の出力電圧VOUTが目標電圧VOUT(REF)に近づくように、フォトカプラ204の発光素子を駆動する。たとえばフィードバック回路206は、その制御入力(SH_IN)ピンに出力電圧VOUTを抵抗R11,R12によって分圧した検出電圧VOUTSを受け、検出電圧VOUTSとその目標電圧の誤差に応じた電流IERRによりフォトカプラ204の発光素子を駆動する。たとえばフィードバック回路206は、シャントレギュレータを含んでもよいし、エラーアンプを含んでもよい。
一次側コントローラ202は、フォトカプラ204の受光素子と接続される。一次側コントローラ202のフィードバック(FB)ピンには、フォトカプラ204の受光素子に流れるフィードバック電流IFBに応じたフィードバック信号VFBが発生する。また一次側コントローラ202の電流検出(CS)端子には、センス抵抗RCSに生ずる電流検出信号VCSが入力される。
The
一次側コントローラ202は、フィードバック信号VFBに応じたデューティ比(または周波数)を有するパルス信号を生成して出力(OUT)端子から出力し、スイッチングトランジスタM1を駆動する。一次側コントローラ202の構成や制御方式は特に限定されない。たとえば一次側コントローラ202は、電流モードの変調器であってもよい。この場合、パルス信号のデューティ比は、電流検出信号VCSに応じて調節される。
The primary-
トランスT1の補助巻線W3は、ダイオードD3およびキャパシタC3とともに自己電源回路208を形成している。自己電源回路208が生成する電源電圧VCCは、一次側コントローラ202の電源(VCC)端子に供給される。
The auxiliary winding W3 of the transformer T1 forms a self
同期整流コントローラ300は、同期整流トランジスタM2を制御する。ダイオードD2は、同期整流トランジスタM2のボディダイオードである。たとえば同期整流コントローラ300は、同期整流トランジスタM2のドレインソース間電圧VDS2にもとづいて、制御パルスを生成し、制御パルスに応じたゲートパルスを同期整流トランジスタM2のゲートに供給する。
The
同期整流コントローラ300は、ひとつのパッケージに収容されており、少なくともドレイン(DRAIN)ピン、ソース(SOURCE)ピン、ゲート(GATE)ピンを有する。SOURCEピンは、同期整流コントローラ300のグランド端子である。
The
同期整流コントローラ300は、DRAINピンの電圧VD2(同期整流トランジスタM2のドレインソース間電圧VDS2)もとづいて、同期整流トランジスタM2を駆動する。
The
ゲートオープン検出回路350は、同期整流コントローラ300の外部に設けられており、同期整流トランジスタM2のゲート電極と接続される。ゲートオープン検出回路350は、ゲート電極にパルスが発生しないときに、同期整流コントローラ300のGATEピンが電気的にオープンである状態(ゲートオープン異常)と判定する。
The gate
ゲートオープン検出回路350は、ゲートオープン異常を検出すると、一次側コントローラ202によるスイッチングトランジスタM1のスイッチングが停止するように、そのほかの回路に作用する。
When detecting the gate open abnormality, the gate
DC/DCコンバータ200は、出力電圧VOUTが過電圧しきい値VOVP1を超えるとスイッチングトランジスタM1のスイッチングを停止させるOVP(過電圧保護)回路390を備える。図2において、OVP回路390はフィードバック回路206に内蔵されている。OVP回路390は、SH_INピンの電圧VOUTSにもとづいて過電圧状態を検出してもよい。フィードバック回路206の出力(SH_OUT)ピンには、出力電圧VOUTに応じた電圧が発生する。そこでOVP回路390は、SH_OUTピンの電圧にもとづいて過電圧状態を検出してもよい。OVP回路390は、過電圧状態においてフォトカプラ204の発光素子を強く駆動する。これにより、フィードバック電流IFBが増大し、フィードバック信号VFBが低下し、スイッチングトランジスタM1のスイッチングが停止する。
The DC /
ゲートオープン検出回路350は、ゲートオープン異常を検出すると、フィードバック回路206のSH_INピンの電圧(検出電圧VOUTS)を強制的に低下させる。
When detecting a gate open abnormality, the gate
以上がDC/DCコンバータ200の構成である。続いてその動作を説明する。図3は、図2のDC/DCコンバータ200の動作波形図である。
The above is the configuration of the DC /
時刻t0より前において、DC/DCコンバータ200は正常であり、同期整流トランジスタM2のゲート電極にはパルス信号が発生している。検出電圧VOUTSはフィードバックによって基準電圧VREFに安定化されており、その結果、出力電圧VOUTは目標レベルVOUT(REF)に安定化されている。
In before time t 0, DC /
時刻t0にゲートオープン異常が発生する。そうすると、同期整流トランジスタM2のゲート電極のパルスが消失し、ローレベルを維持する。ゲートオープン検出回路350は、ある検出期間の経過後の時刻t1に、SH_INピンの電圧VOUTSを強制的に低下させる。これによりフィードバック回路206のSH_OUTピンに流れる電流IERRが小さくなり、フィードバック信号VFBが上昇し、スイッチングトランジスタM1のデューティ比が大きくなる。その結果、出力電圧VOUTが上昇し始める。
Gate open abnormality occurs at time t 0. Then, the pulse of the gate electrode of the synchronous rectification transistor M2 disappears and the low level is maintained. The gate
時刻t2に出力電圧VOUTが過電圧しきい値VOVP1を超えると、OVP回路390は、フォトカプラ204の発光素子に電流IOVPを供給する。これによりフィードバック電流IFBが増加し、フィードバック信号VFBが低下してスイッチングトランジスタM1のスイッチングが停止する。スイッチングトランジスタM1の停止区間において、2次側の電流ISはゼロとなり、出力電圧VOUTは低下していく。
When the output voltage V OUT at time t 2 exceeds the overvoltage threshold V OVP1, OVP circuit 390 supplies a current I OVP to the light emitting element of the
さらにオプションとして、OVP回路390は、出力電圧VOUTが、過電圧しきい値VOVP1より低く規定された解除しきい値VOVP2を下回ると、スイッチングトランジスタM1のスイッチングを再開させてもよい。このときの動作は一点鎖線で示されており、時刻t3以降、出力電圧VOUTが再び上昇に転じ、過電圧しきい値VOVP1に達すると、再度、DC/DCコンバータ200は停止する。このようにDC/DCコンバータ200は、動作期間と停止期間を時分割で交互に繰り返す。
Further optionally, the
なお、図3では、DC/DCコンバータ200の動作中の時刻t0にゲートオープン異常が発生した場合を示すが、DC/DCコンバータ200の起動開始時に初めからゲートオープン異常が生じていた場合も同様である。
FIG. 3 shows a case where a gate open abnormality occurs at time t 0 during the operation of the DC /
以上がDC/DCコンバータ200の動作である。
このDC/DCコンバータ200によれば、OVP回路390によりゲート電極を監視することにより、ゲートオープン異常を検出できる。またゲートオープン異常を検出すると、スイッチングトランジスタM1のスイッチングを停止させることにより、DC/DCコンバータ200がダイオード整流モードで動作し続けるのを防止でき、発熱を抑制し、信頼性を高めることができる。
The above is the operation of the DC /
According to the DC /
また同期整流コントローラ300、フィードバック回路206あるいは一次側コントローラ202が備える過電圧保護機能を利用しており、それらの回路に変更を加える必要がない。つまり従来のチップに、ゲートオープン検出回路350を外付けのアプリケーション(周辺)回路として追加することで、ゲートオープン時の保護が可能となる。
Further, the overvoltage protection function provided in the
本発明は、図2のブロック図や回路図として把握され、あるいは上述の説明から導かれるさまざまな装置、回路に及ぶものであり、特定の構成に限定されるものではない。以下、本発明の範囲を狭めるためではなく、発明の本質や回路動作の理解を助け、またそれらを明確化するために、より具体的な構成例や実施例を説明する。 The present invention is understood as the block diagram and circuit diagram of FIG. 2 or extends to various devices and circuits derived from the above description, and is not limited to a specific configuration. In the following, more specific configuration examples and examples will be described in order not to narrow the scope of the present invention but to help understanding and clarify the essence and circuit operation of the present invention.
図4は、DC/DCコンバータ200の構成例(200a)の回路図である。同期整流コントローラ300、フィードバック回路206、OVP回路390は、ひとつのパッケージ(二次側コントローラという)400に収容されている。たとえば同期整流コントローラ300は第1チップ402に集積化され、フィードバック回路206およびOVP回路390は、第2チップ404に集積化される。なおすべてを同一チップ上に集積化してもよい。電源(VCC)ピンは、DC/DCコンバータ200aの出力ラインと接続されており、直流電源電圧として出力電圧VOUTを受ける。
FIG. 4 is a circuit diagram of a configuration example (200a) of the DC /
同期整流コントローラ300は、ドライバ304およびパルス発生器306を備える。パルス発生器306は、DRAINピンの電圧VD2にもとづいて、制御パルスS11を生成する。パルス発生器306の構成、制御方式は特に限定されず、公知技術を用いればよい。たとえばパルス発生器306は、DRAINピンの電圧VD2にもとづいて、スイッチングトランジスタM1のターンオフと、二次巻線W2の電流ISが実質的にゼロとなるゼロカレントと、を検出し、スイッチングトランジスタM1のターンオフをトリガとして制御パルスS11をオンレベルに遷移させ、ゼロカレントをトリガとして制御パルスS11をオフレベルに遷移させる。
The
電圧コンパレータによって、電圧VD2と負の所定の第1しきい値電圧VTHA(たとえば−150mV)がクロスしたことを検出すると、スイッチングトランジスタM1のターンオフと判定してもよい。 When the voltage comparator detects that the voltage V D2 and a predetermined negative first threshold voltage V THA (for example, −150 mV) have crossed, it may be determined that the switching transistor M1 is turned off.
同期整流トランジスタM2のオン期間の間、同期整流トランジスタM2のソースからドレインに向かって電流ISが流れ、ドレインソース間電圧VDS2(VD2)は負電圧となり、その絶対値は電流ISの電流量に比例する。
VDS2=IS×RON2
RON2は同期整流トランジスタM2のオン抵抗である。そこで電圧コンパレータによって、ドレイン電圧VD2をゼロ付近に設定された負の第2しきい値電圧VTHB(たとえば−10mV)と比較し、ドレイン電圧VD2が第2しきい値電圧VTHBより高くなると、ゼロカレントと判定してもよい。ドライバ304は、制御パルスS11にもとづいて同期整流トランジスタM2を駆動する。
During the synchronization on period of the rectifying transistors M2, the current I S flows from the source to the drain of a synchronous rectification transistors M2, the drain-source voltage V DS2 (V D2) is negative voltage, the absolute value of the current I S that It is proportional to the amount of current.
V DS2 = I S × R ON2
R ON2 is the on-resistance of the synchronous rectification transistor M2. Thus, the voltage comparator compares the drain voltage V D2 with a negative second threshold voltage V THB (for example, −10 mV) set near zero, and the drain voltage V D2 is higher than the second threshold voltage V THB. Then, it may be determined that the current is zero. The
フィードバック回路206は、エラーアンプ340、基準電圧源342およびトランジスタM11を含む。基準電圧源342は基準電圧VREFを生成する。エラーアンプ340は、検出電圧VOUTSと基準電圧VREFの誤差を増幅する。トランジスタM11は、フォトカプラ204の発光素子と同一電流経路上に設けられ、その制御端子(ゲート)はエラーアンプ340の出力と接続される。トランジスタM11には、検出電圧VOUTSと基準電圧VREFの誤差に応じた電流IERRが流れる。
The
OVP回路390は、過電圧検出回路392およびトランジスタ394を含む。過電圧検出回路392は、出力電圧VOUTが過電圧しきい値VOVP1を超えると、過電圧検出信号SOVPをアサート(たとえばハイレベル)する。過電圧の検出方法および検出回路の構成は特に限定されない。たとえば過電圧検出回路392は、SH_INピンの検出電圧VOUTSを過電圧しきい値VOVP1に対応するしきい値と比較してもよい。あるいはSH_OUTピンに流れる電流IERRは、出力電圧VOUTが高いほど大きくなるため、過電圧検出回路392は、トランジスタM11に流れる電流IERRにもとづいて過電圧状態を検出してもよい。過電圧検出回路392はSH_OUTピンの電圧あるいはVCCピンの電圧にもとづいて過電圧状態を検出してもよい。
過電圧検出回路392はVOUT<VOVP2となると、OVP信号SOVPをネゲート(ローレベル)してもよい。この場合、過電圧検出回路392はヒステリシスコンパレータで構成してもよい。
The
あるいは二次側コントローラ400は、図示しないUVLO(Under Voltage Lock Out)回路を備え、VOUT<VUVLOとなると、二次側コントローラ400の内部の全レジスタをリセットしてもよい。この場合、UVLOのしきい値VUVLOが解除しきい値VOVP2に対応し、レジスタのリセットによりOVP信号SOVPがネゲートされる。
Alternatively, the secondary-
トランジスタM12は、トランジスタM11と並列に設けられ、OVP信号がアサートされるとターンオンする。これによりフォトカプラ204の発光素子に電流IOVPが供給され、一次側のスイッチングトランジスタM1のスイッチングを停止させることができる。
Transistor M 12 is provided in parallel with the transistor M 11, it turns on when the OVP signal is asserted. As a result, the current I OVP is supplied to the light emitting element of the
続いてゲートオープン検出回路350について説明する。
Next, the gate
図2では、負荷電力の大小にかかわらず、ゲートオープン異常が発生すると、DC/DCコンバータ200の動作を停止させた。しかしながら、二次側の電流ISが小さい軽負荷領域では、DC/DCコンバータ200aがダイオード整流モードで動作したとしても、同期整流トランジスタM2のボディダイオードD2に流れる電流は小さいため、発熱は問題とならない。
In FIG. 2, the operation of the DC /
また軽負荷領域において、効率を高めるために、同期整流トランジスタM2をスイッチングさせずに、意図的にダイオード整流モードで動作させるDC/DCコンバータも存在する。意図的なダイオード整流モードを、スリープモードとも称する。スリープモードでは同期整流トランジスタM2のゲート電極にパルスは発生しない。 There is also a DC / DC converter that intentionally operates in the diode rectification mode without switching the synchronous rectification transistor M2 in order to increase the efficiency in the light load region. The intentional diode rectification mode is also referred to as a sleep mode. In the sleep mode, no pulse is generated on the gate electrode of the synchronous rectification transistor M2.
これらの事情から、軽負荷状態(出力電力が所定のしきい値より低い状態、あるいは所定の電力範囲に含まれる状態)においては、ゲートオープン異常が発生しても、スイッチングトランジスタM1のスイッチングを停止させないことが好ましい場合がある。そこで図4のゲートオープン検出回路350は、軽負荷状態においては、SH_INピンの検出電圧VOUTSを低下させないように構成される。これにより、スリープモードの動作と、ゲートオープン異常時の保護を両立できる。あるいはスリープモードをサポートしていなくても、同期整流トランジスタM2の発熱が問題とならない範囲で、DC/DCコンバータ200aの動作を継続できるため、負荷に電力を供給し続けることができる。
For these reasons, in a light load state (a state where the output power is lower than a predetermined threshold value or a state included in a predetermined power range), switching of the switching transistor M1 is stopped even if a gate open abnormality occurs. It may be preferable not to do so. Therefore, the gate
軽負荷状態では、同期整流トランジスタM2のドレイン電極に生ずる周期信号VD2のローレベル時間が短くなる。そこでゲートオープン検出回路350は、周期信号VD2のローレベル時間が短いときには、SH_INピンの検出電圧VOUTSを低下させないよう構成される。
In the light load state, the low level time of the periodic signal V D2 generated at the drain electrode of the synchronous rectification transistor M2 is shortened. Therefore, the gate
ゲートオープン検出回路350は、キャパシタC31、第1経路352、第2経路354を含む。第1経路352は、ゲート電極の電圧VG2により、キャパシタC1を充電する。第1経路352は、ダイオードD31を含む。ダイオードD31およびキャパシタC31は、ピークホールド回路と把握することができる。
The gate
第2経路354は、同期整流トランジスタM2のドレイン電極の電圧VD2によりキャパシタC31を充電および放電する。ダイオードD32は、周期信号VD2がローレベルであるときの放電経路を形成し、抵抗R31は周期信号VD2がハイレベルであるときの充電経路を形成する。充電経路、放電経路が重なる経路に抵抗R32を設けてもよい。抵抗R32によって、第2経路354の充放電速度は、第1経路352の充電速度よりも遅くなる。周期信号VD2は100Vを超えることもあるため、回路保護のためにツェナーダイオードZD31が設けられる。抵抗R33はキャパシタC31と並列に設けられ、接地への放電経路を形成している。
The
ゲートオープン検出回路350は、キャパシタC31の電圧VC31に応じて、検出電圧VOUTSを変化させる。ダイオードD33のカソードはキャパシタC31に接続され、アノードはSH_IN端子に接続される。ゲートオープン検出回路350は、SH_INピンの検出電圧VOUTSを、電圧VC31に応じて定まる上限値(VC31+VF)を超えないように制限するクランプ回路と把握できる。VFはダイオードD33の順方向電圧である。ダイオードD33に換えて、バイポーラトランジスタやFETを設け、エミッタ(ソース)をSH_OUTピンと接続し、ベース(ゲート)に電圧VC31を入力してもよい。
The gate
続いてゲートオープン検出回路350の動作を説明する。理解の容易化のため、ドレイン電極の周期信号を無視して説明する。同期整流トランジスタM2のゲートにパルスが発生しているとき、キャパシタC31には、ゲートパルスをピークホールドした電圧VC31(たとえば3V)が現れる。基準電圧VREFを0.8Vとすると、SH_INピンの電圧VOUTSもその近傍に安定化されているため、VOUTS<VC31+VFが成り立つから、ゲートオープン検出回路350は検出電圧VOUTSに対して作用しない。
Next, the operation of the gate
同期整流トランジスタM2のゲートにパルスが発生しなくなると、キャパシタC31は、充電されなくなり、その電圧VC31はゼロ(0V)付近まで低下する。その結果、VOUTSは上限値VFにクランプされ強制的に下げられる。 When a pulse to the gate of the synchronous rectification transistor M2 is not generated, the capacitor C 31 is no longer charged, the voltage V C31 is reduced to near zero (0V). As a result, V OUTS is clamped to the upper limit value V F and forcibly lowered.
続いて、ドレイン電極の周期信号VD2とキャパシタC31の電圧VC31の関係を説明する。なおドレイン電極には、ゲートオープン異常が発生してるといないとにかかわらず、周期信号が発生することに留意されたい。第2経路354による充電速度は抵抗R31によって規定され、放電速度はダイオードD32によって規定され、放電速度の方が速くなっている。
Subsequently, the relationship between the drain electrode periodic signal V D2 and the voltage V C31 of the capacitor C 31 will be described. It should be noted that a periodic signal is generated in the drain electrode regardless of whether or not a gate open abnormality has occurred. Charging rate of the
図5(a)、(b)は、重負荷時および軽負荷時のDC/DCコンバータ200aの動作波形図である。重負荷時、軽負荷時いずれにおいても、二次側の電流ISが流れている期間、周期信号VD2はローレベルとなる。キャパシタC31は、二次側の電流ISが流れずに周期信号VD2がハイレベルとなる期間、充電され、二次側の電流ISが流れて周期信号VD2がローレベルとなる期間、放電される。
FIGS. 5A and 5B are operation waveform diagrams of the DC /
周期信号VD2のローレベル時間は、軽負荷状態では重負荷状態よりも短くなり、ハイレベルに対するローレベルの時間比率は、軽負荷状態では重負荷状態よりも小さくなる。その結果、図5(a)の重負荷状態では、ローレベルによる放電の方が勝つため、第2経路354は、キャパシタC31の電圧VC31を低下させる。一方、図5(b)の軽負荷状態では、ハイレベルによる充電の方が勝つため、第2経路354は、キャパシタC31の電圧VC31を低下させない。
The low level time of the periodic signal V D2 is shorter in the light load state than in the heavy load state, and the time ratio of the low level to the high level is smaller in the light load state than in the heavy load state. As a result, in the heavy load state of FIG. 5A, the discharge at the low level wins, so the
図4のゲートオープン検出回路350は、第1経路352およびキャパシタC31を含むピークホールド回路の出力電圧VC31を、周期信号VD2のデューティ比にもとづいて補正していると把握できる。
It can be understood that the gate
まとめると、キャパシタC31の電圧VC31は以下のように振る舞う。
(1) ゲート正常・重負荷状態では、電圧V31は高くなる。
(2) ゲート正常・軽負荷状態では、電圧V31は高くなる。
(3) ゲートオープン異常・重負荷状態では、電圧V31は低くなる。
(4) ゲートオープン異常・軽負荷状態では、電圧V31は高くなる。
In summary, the voltage V C31 of the capacitor C 31 behaves as follows.
(1) Gate In normal or heavy load conditions, the voltage V 31 is high.
(2) Gate In normal or light load condition, the voltage V 31 is high.
(3) In the gate-open fault-heavy load state, the voltage V 31 decreases.
(4) In the gate-open fault, the light load state, the voltage V 31 is high.
このように、図4のゲートオープン検出回路350によれば、重負荷状態でかつゲートオープン異常が発生したときに、検出電圧VOUTSを低下させ、保護をかけることができる。
As described above, according to the gate
なお、ゲートオープン異常時において軽負荷状態に保護をかけたい場合には、第2経路354を省略すればよい。
Note that the
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。 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変形例)
ゲートオープン異常が検出されたときの保護処理は、スイッチングトランジスタM1のスイッチングの停止に限定されない。たとえばオープン異常が検出されると、一次側コントローラ202は、スイッチングトランジスタM1のスイッチングのデューティ比を低下させてもよい。あるいは2次側において、エラーアンプ340やシャントレギュレータの基準電圧VREFを低下させてもよい。
(First modification)
The protection process when the gate open abnormality is detected is not limited to stopping the switching of the switching transistor M1. For example, when an open abnormality is detected, the primary-
また同期整流コントローラ300にフェイルピンを設け、異常検出信号を外部に出力するようにしてもよい。たとえば、DC/DCコンバータ200の負荷にマイクロコントローラが接続される場合、マイクロコントローラに異常検出信号を供給することにより、システム全体として適切な処置を講ずることができる。
Further, a fail pin may be provided in the
(第2変形例)
同期整流トランジスタM2は、二次巻線W2よりも高電位側に設けられてもよい。
(Second modification)
The synchronous rectification transistor M2 may be provided on the higher potential side than the secondary winding W2.
(第3変形例)
実施の形態ではフライバックコンバータを例としたが、LLCコンバータにも本発明は適用可能である。
(Third Modification)
Although the flyback converter is taken as an example in the embodiment, the present invention can also be applied to an LLC converter.
(用途)
続いて、実施の形態で説明したDC/DCコンバータ200の用途を説明する。DC/DCコンバータ200は、AC/DCコンバータ100に用いることができる。図6は、DC/DCコンバータ200を備えるAC/DCコンバータ100の回路図である。
(Use)
Subsequently, the application of the DC /
AC/DCコンバータ100は、フィルタ102、整流回路104、平滑キャパシタ106およびDC/DCコンバータ200を備える。フィルタ102は、交流電圧VACのノイズを除去する。整流回路104は、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。平滑キャパシタ106は、全波整流された電圧を平滑化し、直流電圧VINを生成する。DC/DCコンバータ200は直流電圧VINを受け、出力電圧VOUTを生成する。
The AC /
図7は、AC/DCコンバータ100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100は、筐体804内に実装される。AC/DCコンバータ100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、ラップトップコンピュータ、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. 7 is a diagram illustrating an
図8(a)、(b)は、AC/DCコンバータ100を備える電子機器900を示す図である。図8(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100は、筐体904内に実装される。AC/DCコンバータ100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. 8A and 8B are diagrams showing an
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.
P1…入力端子、P2…出力端子、M1…スイッチングトランジスタ、M2…同期整流トランジスタ、C1…出力キャパシタ、T1…トランス、W1…一次巻線、W2…二次巻線、W3…補助巻線、D1…ダイオード、D2…ボディダイオード、100…AC/DCコンバータ、102…フィルタ、104…整流回路、106…平滑キャパシタ、200…DC/DCコンバータ、202…一次側コントローラ、204…フォトカプラ、206…フィードバック回路、300…同期整流コントローラ、304…ドライバ、306…パルス発生器、310…ゲートオープン検出回路、340…エラーアンプ、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。 P1 ... input terminal, P2 ... output terminal, M1 ... switching transistor, M2 ... synchronous rectification transistor, C1 ... output capacitor, T1 ... transformer, W1 ... primary winding, W2 ... secondary winding, W3 ... auxiliary winding, D1 ... Diode, D2 ... Body diode, 100 ... AC / DC converter, 102 ... Filter, 104 ... Rectifier circuit, 106 ... Smoothing capacitor, 200 ... DC / DC converter, 202 ... Primary controller, 204 ... Photocoupler, 206 ... Feedback Circuit, 300 ... Synchronous rectification controller, 304 ... Driver, 306 ... Pulse generator, 310 ... Gate open detection circuit, 340 ... Error amplifier, 800 ... AC adapter, 802 ... Plug, 804 ... Housing, 806 ... Connector, 810, 900 ... electronic device, 902 ... plug, 904 ... housing
Claims (19)
一次巻線および二次巻線を有するトランスと、
前記トランスの一次巻線と接続されるスイッチングトランジスタと、
前記トランスの二次巻線と接続される同期整流トランジスタと、
発光素子および受光素子を含むフォトカプラと、
前記DC/DCコンバータの出力電圧に応じた検出電圧を受ける制御入力ピンを有し、前記検出電圧が目標電圧に近づくように、前記フォトカプラの前記発光素子を駆動するフィードバック回路と、
前記フォトカプラの前記受光素子と接続され、前記受光素子からのフィードバック信号に応じて前記スイッチングトランジスタをスイッチングする一次側コントローラと、
前記同期整流トランジスタのゲート電極と接続されるゲートピンを有し、前記同期整流トランジスタを駆動する同期整流コントローラと、
前記同期整流コントローラの外部に設けられており、前記同期整流トランジスタのゲート電極と接続され、前記ゲート電極にパルスが発生しないときに、前記同期整流コントローラのゲートピンが電気的にオープンであるゲートオープン異常と判定するゲートオープン検出回路と、
を備えることを特徴とするDC/DCコンバータ。 An insulated synchronous rectification type DC / DC converter,
A transformer having a primary winding and a secondary winding;
A switching transistor connected to the primary winding of the transformer;
A synchronous rectification transistor connected to the secondary winding of the transformer;
A photocoupler including a light emitting element and a light receiving element;
A feedback input circuit having a control input pin for receiving a detection voltage corresponding to the output voltage of the DC / DC converter, and driving the light emitting element of the photocoupler so that the detection voltage approaches a target voltage;
A primary side controller connected to the light receiving element of the photocoupler and switching the switching transistor in response to a feedback signal from the light receiving element;
A synchronous rectification controller having a gate pin connected to the gate electrode of the synchronous rectification transistor and driving the synchronous rectification transistor;
A gate open abnormality that is provided outside the synchronous rectification controller, is connected to the gate electrode of the synchronous rectification transistor, and the gate pin of the synchronous rectification controller is electrically open when no pulse is generated in the gate electrode A gate open detection circuit for determining
A DC / DC converter comprising:
前記ゲートオープン検出回路は、前記ゲート電極に前記パルスが発生しないときに、前記検出電圧を強制的に低下させることを特徴とする請求項1に記載のDC/DCコンバータ。 An overvoltage protection circuit that stops switching of the switching transistor when the output voltage exceeds an overvoltage threshold;
2. The DC / DC converter according to claim 1, wherein the gate open detection circuit forcibly reduces the detection voltage when the pulse is not generated in the gate electrode.
キャパシタと、
前記ゲート電極の電圧により前記キャパシタを充電する第1経路と、
前記同期整流トランジスタのドレイン電極の電圧により前記キャパシタを充電および放電する第2経路と、
を含み、前記キャパシタの電圧に応じて、前記検出電圧を変化させることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のDC/DCコンバータ。 The gate open detection circuit includes:
A capacitor;
A first path for charging the capacitor with the voltage of the gate electrode;
A second path for charging and discharging the capacitor by the voltage of the drain electrode of the synchronous rectification transistor;
The DC / DC converter according to claim 1, wherein the detection voltage is changed according to a voltage of the capacitor.
カソードが前記ドレイン電極側となる向きで配置される第2ダイオードと、
前記第2ダイオードと並列に接続される抵抗と、
を含むことを特徴とする請求項6または7に記載のDC/DCコンバータ。 The second route is
A second diode disposed in a direction in which the cathode is on the drain electrode side;
A resistor connected in parallel with the second diode;
The DC / DC converter according to claim 6 or 7, characterized by comprising:
一次巻線および二次巻線を有するトランスと、
前記トランスの一次巻線と接続されるスイッチングトランジスタと、
前記トランスの二次巻線と接続される同期整流トランジスタと、
発光素子および受光素子を含むフォトカプラと、
前記DC/DCコンバータの出力電圧に応じた検出電圧を受ける制御入力ピンを有し、前記検出電圧が目標電圧に近づくように、前記フォトカプラの前記発光素子を駆動するフィードバック回路と、
前記フォトカプラの前記受光素子と接続され、前記受光素子からのフィードバック信号に応じて前記スイッチングトランジスタをスイッチングする一次側コントローラと、
前記同期整流トランジスタのゲート電極と接続されるゲートピンを有し、前記同期整流トランジスタを駆動する同期整流コントローラと、
キャパシタと、
前記ゲート電極の電圧により前記キャパシタを充電する第1経路と、
を備え、
前記キャパシタの電圧に応じて、前記制御入力ピンの電圧が制限されることを特徴とするDC/DCコンバータ。 An insulated synchronous rectification type DC / DC converter,
A transformer having a primary winding and a secondary winding;
A switching transistor connected to the primary winding of the transformer;
A synchronous rectification transistor connected to the secondary winding of the transformer;
A photocoupler including a light emitting element and a light receiving element;
A feedback input circuit having a control input pin for receiving a detection voltage corresponding to the output voltage of the DC / DC converter, and driving the light emitting element of the photocoupler so that the detection voltage approaches a target voltage;
A primary side controller connected to the light receiving element of the photocoupler and switching the switching transistor in response to a feedback signal from the light receiving element;
A synchronous rectification controller having a gate pin connected to the gate electrode of the synchronous rectification transistor and driving the synchronous rectification transistor;
A capacitor;
A first path for charging the capacitor with the voltage of the gate electrode;
With
The DC / DC converter, wherein the voltage of the control input pin is limited according to the voltage of the capacitor.
商用交流電圧を全波整流するダイオード整流回路と、
前記ダイオード整流回路の出力電圧を平滑化し、直流入力電圧を生成する平滑キャパシタと、
前記直流入力電圧を降圧して負荷に供給する請求項1から13のいずれかに記載のDC/DCコンバータと、
を備えることを特徴とする電子機器。 Load,
A diode rectifier circuit for full-wave rectification of commercial AC voltage;
A smoothing capacitor that smoothes the output voltage of the diode rectifier circuit and generates a DC input voltage;
The DC / DC converter according to any one of claims 1 to 13, wherein the DC input voltage is stepped down and supplied to a load.
An electronic device comprising:
前記ダイオード整流回路の出力電圧を平滑化し、直流入力電圧を生成する平滑キャパシタと、
前記直流入力電圧を降圧して負荷に供給する請求項1から13のいずれかに記載のDC/DCコンバータと、
を備えることを特徴とする電源アダプタ。 A diode rectifier circuit for full-wave rectification of commercial AC voltage;
A smoothing capacitor that smoothes the output voltage of the diode rectifier circuit and generates a DC input voltage;
The DC / DC converter according to any one of claims 1 to 13, wherein the DC input voltage is stepped down and supplied to a load.
A power adapter comprising:
前記DC/DCコンバータは、
一次巻線および二次巻線を有するトランスと、
前記トランスの一次巻線と接続されるスイッチングトランジスタと、
前記トランスの二次巻線と接続される同期整流トランジスタと、
発光素子および受光素子を含むフォトカプラと、
前記DC/DCコンバータの出力電圧に応じた検出電圧を受ける制御入力ピンを有し、前記検出電圧が目標電圧に近づくように、前記フォトカプラの前記発光素子を駆動するフィードバック回路と、
前記フォトカプラの前記受光素子と接続され、前記受光素子からのフィードバック信号に応じて前記スイッチングトランジスタをスイッチングする一次側コントローラと、
前記同期整流トランジスタのゲート電極と接続されるゲートピンを有し、前記同期整流トランジスタを駆動する同期整流コントローラと、
を備え、
前記保護方法は、
前記ゲート電極の電圧によりキャパシタを充電するステップと、
前記キャパシタの電圧に応じて、前記制御入力ピンの電圧を制限するステップと、
を備えることを特徴とする保護方法。 An insulating synchronous rectification type DC / DC converter protection method comprising:
The DC / DC converter is
A transformer having a primary winding and a secondary winding;
A switching transistor connected to the primary winding of the transformer;
A synchronous rectification transistor connected to the secondary winding of the transformer;
A photocoupler including a light emitting element and a light receiving element;
A feedback input circuit having a control input pin for receiving a detection voltage corresponding to the output voltage of the DC / DC converter, and driving the light emitting element of the photocoupler so that the detection voltage approaches a target voltage;
A primary side controller connected to the light receiving element of the photocoupler and switching the switching transistor in response to a feedback signal from the light receiving element;
A synchronous rectification controller having a gate pin connected to the gate electrode of the synchronous rectification transistor and driving the synchronous rectification transistor;
With
The protection method is:
Charging the capacitor with the voltage of the gate electrode;
Limiting the voltage of the control input pin according to the voltage of the capacitor;
A protection method comprising:
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