JP2018046715A - Dc/dcコンバータおよびその制御回路、電子機器 - Google Patents
Dc/dcコンバータおよびその制御回路、電子機器 Download PDFInfo
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Abstract
Description
PFMモードでは、第1トランジスタがオン、第2トランジスタがオフとなる第1状態φ1、第1トランジスタがオフ、第2トランジスタがオンとなる第2状態φ2、第1トランジスタおよび第2トランジスタがオフとなる第3状態φ3を繰り返す。したがって、第3状態φ3を利用することでリーク状態を検出できる。
図5は、実施の形態に係るDC/DCコンバータ100を備える電子機器700の一例を示す図である。電子機器700は、ICレコーダ、リモコン、ワイヤレスマウス、ポータブルオーディオプレイヤなどの乾電池を搭載するデバイスである。筐体702の内部には、乾電池704が収容される。DC/DCコンバータ100は、乾電池の電圧を入力電圧VINとして受け、それを負荷回路706に供給する。負荷回路706は、乾電池の電圧より高い電圧を必要とする回路であり、電子機器700の種類に応じてさまざまである。
検出点130について考察する。図6は、第1変形例に係るDC/DCコンバータ100を示す図である。インダクタL1の抵抗成分をR31、インダクタL1と分岐点134の間の抵抗成分をR32、分岐点134と検出点130の間の抵抗成分をR33とする。第1トランジスタM1、第2トランジスタM2それぞれのリーク電流をILEAK1,ILEAK2とするとき、検出点130の検出電圧VSは、式(1)で与えられる。
VS=VIN−ΔV
ΔV=(R31+R32)×(ILEAK1+ILEAK2)+R33×ILEAK2 …(1)
つまり、第2トランジスタM2のリーク電流ILEAK2について、リーク電流ILEAK1よりも相対的に高い検出感度を有しているといえる。
VS’=VIN−ΔV’
ΔV’=(R31+R32)×(ILEAK1+ILEAK2)+R34×ILEAK1 …(2)
この場合、第1トランジスタM1のリーク電流ILEAK1について、リーク電流ILEAK2よりも相対的に高い検出感度が得られる。
実施の形態では、昇圧コンバータを例としたが、昇降圧コンバータにも本発明は適用可能である。図7は、昇降圧コンバータ160の回路図である。昇降圧コンバータ160は昇圧DC/DCコンバータ100に加えて、第3トランジスタM3および第4トランジスタM4を追加した構成と把握することができる。昇圧モードで動作するときには、第3トランジスタM3がオン、第4トランジスタM4がオフに固定され、そのときの等価回路図は図1のそれと同じである。したがってリーク検出回路126によって第1トランジスタM1、第2トランジスタM2のリークを検出できる。
本発明は、同期整流型ではなく、ダイオード整流型のコンバータにも適用可能である。
実施の形態では、DC/DCコンバータ100のスイッチング動作中であって、第1トランジスタM1、第2トランジスタM2がオフの区間に、リーク状態を検出したが本発明はそれに限定されない。DC/DCコンバータ100の停止中において、第1トランジスタM1、第2トランジスタM2がオフである区間に、リーク状態を検出してもよい。
実施の形態では、制御回路120あるいは制御IC200が、リークが検出されたときに第1トランジスタM1、第2トランジスタM2のスイッチングを停止したが本発明はそれに限定されない。たとえば制御回路120あるいは制御IC200から、ホストプロセッサにリークの発生を通知し、処理をホストプロセッサに委ねてもよい。
Claims (16)
- 昇圧または昇降圧型のDC/DCコンバータの制御回路であって、
前記DC/DCコンバータの入力電圧が供給される入力端子と、
インダクタの一端が接続されるスイッチング端子と、
前記スイッチング端子と接地端子の間に設けられる第1トランジスタと、
前記スイッチング端子と出力端子の間に設けられる第2トランジスタと、
前記DC/DCコンバータの出力電圧が目標電圧に近づくようにパルス信号を生成するパルス変調器と、
前記パルス信号にもとづいて前記第1トランジスタおよび前記第2トランジスタを駆動するドライバと、
前記第1トランジスタおよび前記第2トランジスタが両方オフとなる期間中に、前記入力端子の電位と前記第1トランジスタ、前記第2トランジスタおよびインダクタの間を接続する配線上の検出点の電位にもとづいて、リーク状態を検出するリーク検出回路と、
を備えることを特徴とする制御回路。 - 前記検出点は、前記第1トランジスタ、前記第2トランジスタおよび前記インダクタの分岐点よりも前記第2トランジスタ側もしくは前記第1トランジスタ側に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の制御回路。
- 前記リーク検出回路は、前記入力端子の電圧と前記検出点の検出電圧の電位差が所定のしきい値を超えると、前記リーク状態と判定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。
- 前記リーク検出回路は、
電圧コンパレータと、
前記電圧コンパレータの出力に応じて、前記リーク状態を検出する判定部と、
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。 - 前記パルス変調器は、軽負荷状態において電流不連続モードで動作し、前記リーク検出回路は、前記第2トランジスタがターンオフしてから、前記第1トランジスタがターンオンするまでの期間に設定されるリーク検出区間においてリーク状態を検出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。
- 前記パルス変調器は、PWM(Pulse Width Modulation)モードとPFM(Pulse Frequency Modulation)モードが切り替え可能であり、
前記リーク検出回路は、前記PFMモードにおいてリーク状態を検出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。 - 前記リーク状態が検出されると、前記第1トランジスタおよび前記第2トランジスタのスイッチングを停止するロジック回路をさらに備えることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の制御回路。
- 前記ロジック回路は、複数サイクル連続して前記リーク状態が検出されると、前記第1トランジスタおよび前記第2トランジスタのスイッチングを停止することを特徴とする請求項7に記載の制御回路。
- 前記第1トランジスタはNチャンネルMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)であり、前記第2トランジスタはPチャンネルMOSFETである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。
- 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9のいずれかに記載の制御回路。
- 請求項1から10のいずれかに記載の制御回路を備えることを特徴とするDC/DCコンバータ。
- 昇圧または昇降圧型のDC/DCコンバータであって、
一端に入力電圧を受けるインダクタと、
前記インダクタの他端と接地ラインの間に設けられる第1トランジスタと、
前記インダクタの他端と出力ラインの間に設けられる第2トランジスタと、
前記出力ラインに生ずる出力電圧が目標電圧に近づくようにパルス信号を生成するパルス変調器と、
前記パルス信号に応じて前記第1トランジスタおよび前記第2トランジスタを駆動するドライバと、
前記第1トランジスタおよび前記第2トランジスタが両方オフとなる期間中に、前記入力電圧と前記第1トランジスタ、前記第2トランジスタ、前記インダクタの間を接続する配線上の検出点の検出電圧にもとづいて、リーク状態を検出するリーク検出回路と、
を備えることを特徴とするDC/DCコンバータ。 - 前記検出点は、前記配線上の前記インダクタへの分岐点よりも前記第2トランジスタ側に設けられていることを特徴とする請求項12に記載のDC/DCコンバータ。
- 前記リーク検出回路は、前記入力電圧と前記検出電圧の電位差が所定のしきい値を超えると、前記リーク状態と判定することを特徴とする請求項12または13に記載のDC/DCコンバータ。
- 前記リーク検出回路は、
電圧コンパレータと、
前記電圧コンパレータの出力に応じて、前記リーク状態を検出する判定部と、
を含むことを特徴とする請求項12から14のいずれかに記載のDC/DCコンバータ。 - 請求項11から15のいずれかに記載のDC/DCコンバータを備えることを特徴とする電子機器。
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---|---|---|---|---|
JP2010283950A (ja) * | 2009-06-03 | 2010-12-16 | Rohm Co Ltd | 昇圧型スイッチング電源装置 |
JP2011071174A (ja) * | 2009-09-24 | 2011-04-07 | Renesas Electronics Corp | 半導体装置、及び半導体装置の特性劣化検出方法 |
JP2013192444A (ja) * | 2012-03-14 | 2013-09-26 | Samsung Electronics Co Ltd | リーク電流保護回路が備えられたパワーモジュール |
JP2013230073A (ja) * | 2012-03-26 | 2013-11-07 | Denso Corp | 電力変換制御装置 |
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