JP2023145020A - Switching power supply device - Google Patents

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Abstract

To provide a switching power supply device capable of suppressing insufficient charging of a bootstrap capacitor to prevent power supply stoppage.SOLUTION: When a voltage across both ends of a boot strap capacitor CB drops, a charging control unit 171 turns ON a transistor Q3 connected in series to a discharging resistor R3 to supply an output current of an output unit 11 to the discharging resistor R3. Alternately, when a voltage across both ends of the boot strap capacitor CB drops, the charging control unit 171 controls a low side NMOS transistor Q1 to be kept in an off state. Alternately, when a voltage across both ends of the boot strap capacitor CB drops, the charging control unit 171 lowers the duty cycle of a pulse signal outputted from a switch terminal TSW.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、スイッチング電源装置に関する。 The present invention relates to a switching power supply device.

スイッチング電源装置において、NMOSトランジスタをハイサイド駆動する場合には、ゲート電圧をソース電圧より高くする必要がある。これを実現するために、従来、ブートストラップ部が用いられている(例えば特許文献1)。ブートストラップ部からの供給電圧の大きさは、ブートストラップ部におけるブートストラップコンデンサの両端電圧によって決まる。 In a switching power supply device, when driving an NMOS transistor on the high side, the gate voltage needs to be higher than the source voltage. To achieve this, a bootstrap unit has conventionally been used (for example, Patent Document 1). The magnitude of the supply voltage from the bootstrap section is determined by the voltage across the bootstrap capacitor in the bootstrap section.

特開2006-254546号公報Japanese Patent Application Publication No. 2006-254546

このため、ブートストラップコンデンサの充電が不足し、両端電圧が低下するとハイサイドNMOSトランジスタをオンオフ駆動することができず、スイッチング電源装置の動作が停止して、電源が停止してしまう、という問題があった。 Therefore, if the bootstrap capacitor is insufficiently charged and the voltage across it drops, the high-side NMOS transistor cannot be turned on and off, causing the switching power supply to stop operating and the power supply to stop. there were.

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ブートストラップコンデンサの充電不足を抑制し、電源停止を抑制することができるスイッチング電源装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and an object of the present invention is to provide a switching power supply device that can suppress insufficient charging of a bootstrap capacitor and suppress power outage.

前述した目的を達成するために、本発明に係るスイッチング電源装置は、下記[1]~[6]を特徴としている。
[1]
入力電圧を変換した出力電圧を出力する出力部を制御するスイッチング電源装置であって、
互いに直列接続されたローサイドNMOSトランジスタ及びハイサイドNMOSトランジスタと、
前記ローサイドNMOSトランジスタ及び前記ハイサイドNMOSトランジスタを交互にオン制御して、前記出力部を制御する制御部と、
前記ハイサイドNMOSトランジスタを駆動するために、前記ハイサイドNMOSトランジスタのソース電位よりブートストラップコンデンサの両端電圧だけ高圧側にシフトさせたブート電圧を生成するブートストラップ部と、
前記ブートストラップコンデンサの両端電圧が低下している、または、低下する可能性があると判定した場合、放電抵抗に直列接続されたスイッチをオンして前記出力部の出力電流を前記放電抵抗に供給する充電制御部とを備えた、
スイッチング電源装置であること。
[2]
入力電圧を変換した出力電圧を出力する出力部を制御するスイッチング電源装置であって、
互いに直列接続されたローサイドNMOSトランジスタ及びハイサイドNMOSトランジスタと、
前記ローサイドNMOSトランジスタ及び前記ハイサイドNMOSトランジスタを交互にオン制御して、前記出力部を制御する制御部と、
前記ハイサイドNMOSトランジスタを駆動するために、前記ハイサイドNMOSトランジスタのソース電位よりブートストラップコンデンサの両端電圧だけ高圧側にシフトさせたブート電圧を生成するブートストラップ部と、
前記ブートストラップコンデンサの両端電圧が低下している、または、低下する可能性があると判定した場合、前記制御部を制御して、前記ローサイドNMOSトランジスタを常時オフ制御する充電制御部とを備えた、
スイッチング電源装置であること。
[3]
入力電圧を変換した出力電圧を出力する出力部を制御するスイッチング電源装置であって、
互いに直列接続されたローサイドNMOSトランジスタ及びハイサイドNMOSトランジスタと、
前記ローサイドNMOSトランジスタ及び前記ハイサイドNMOSトランジスタを交互にオン制御して、前記出力部を制御する制御部と、
前記ハイサイドNMOSトランジスタを駆動するために、前記ハイサイドNMOSトランジスタのソース電位よりブートストラップコンデンサの両端電圧だけ高圧側にシフトさせたブート電圧を生成するブートストラップ部と、
前記ブートストラップコンデンサの両端電圧が低下している、または、低下する可能性があると判定した場合、前記制御部を制御して、前記ローサイドNMOSトランジスタ及び前記ハイサイドNMOSトランジスタのオンオフ制御のデューティサイクルを低下させる充電制御部とを備えた、
スイッチング電源装置であること。
[4]
[1]~[3]の何れか1項に記載のスイッチング電源装置において、
前記ブートストラップコンデンサの両端電圧と閾値電圧との比較結果を出力する電圧検出部をさらに備え、
前記充電制御部は、前記電圧検出部の比較結果に基づいて前記ブートストラップコンデンサの両端電圧が低下していることを判定する、
スイッチング電源装置であること。
[5]
[1]~[4]の何れか1項に記載のスイッチング電源装置において、
起動時であるか否かの判定、前記出力電圧が過電圧であるか否かの判定、パルススキップが発生しているか否かの判定、のうち少なくとも1以上を判定する判定部を備え、
前記充電制御部は、前記判定部の判定結果に基づいて前記ブートストラップコンデンサの両端電圧が低下する可能性があると判定する、
スイッチング電源装置であること。
[6]
入力電圧を変換した出力電圧を出力する出力部を制御するスイッチング電源装置であって、
互いに直列接続されたローサイドNMOSトランジスタ及びハイサイドNMOSトランジスタと、
前記ローサイドNMOSトランジスタ及び前記ハイサイドNMOSトランジスタを交互にオン制御して、前記出力部を制御する制御部と、
前記ハイサイドNMOSトランジスタを駆動するために、前記ハイサイドNMOSトランジスタのソース電位よりブートストラップコンデンサの両端電圧だけ高圧側にシフトさせたブート電圧を生成するブートストラップ部と、
前記ブートストラップコンデンサの両端電圧と複数の閾値電圧との比較結果を出力する電圧検出部と、
前記電圧検出部が前記閾値電圧を下回るとの比較結果を出力する毎に、放電抵抗に直列接続されたスイッチをオンして前記出力部の出力電流を前記放電抵抗に供給する第1充電制御、前記制御部を制御して、前記ハイサイドNMOSトランジスタを常時オフ制御する第2充電制御、および、前記制御部を制御して、前記ローサイドNMOSトランジスタ及び前記ハイサイドNMOSトランジスタのオンオフ制御のデューティサイクルを低下させる第3充電制御の少なくとも2つ以上を組み合わせて順次実行する充電制御部とを備えた、
スイッチング電源装置であること。
In order to achieve the above object, the switching power supply device according to the present invention has the following features [1] to [6].
[1]
A switching power supply device that controls an output section that outputs an output voltage obtained by converting an input voltage,
a low-side NMOS transistor and a high-side NMOS transistor connected in series with each other;
a control unit that controls the output unit by alternately controlling the low-side NMOS transistor and the high-side NMOS transistor to turn on;
a bootstrap unit that generates a boot voltage that is shifted from the source potential of the high-side NMOS transistor to a high voltage side by a voltage across a bootstrap capacitor in order to drive the high-side NMOS transistor;
If it is determined that the voltage across the bootstrap capacitor has decreased or is likely to decrease, a switch connected in series to the discharge resistor is turned on to supply the output current of the output section to the discharge resistor. and a charging control section.
Must be a switching power supply.
[2]
A switching power supply device that controls an output section that outputs an output voltage obtained by converting an input voltage,
a low-side NMOS transistor and a high-side NMOS transistor connected in series with each other;
a control unit that controls the output unit by alternately controlling the low-side NMOS transistor and the high-side NMOS transistor to turn on;
a bootstrap unit that generates a boot voltage that is shifted from the source potential of the high-side NMOS transistor to a high voltage side by a voltage across a bootstrap capacitor in order to drive the high-side NMOS transistor;
and a charge control unit that controls the control unit to always turn off the low-side NMOS transistor when it is determined that the voltage across the bootstrap capacitor has decreased or is likely to decrease. ,
Must be a switching power supply.
[3]
A switching power supply device that controls an output section that outputs an output voltage obtained by converting an input voltage,
a low-side NMOS transistor and a high-side NMOS transistor connected in series with each other;
a control unit that controls the output unit by alternately controlling the low-side NMOS transistor and the high-side NMOS transistor to turn on;
a bootstrap unit that generates a boot voltage that is shifted from the source potential of the high-side NMOS transistor to a high voltage side by a voltage across a bootstrap capacitor in order to drive the high-side NMOS transistor;
If it is determined that the voltage across the bootstrap capacitor has decreased or is likely to decrease, the controller is controlled to control the duty cycle of on/off control of the low-side NMOS transistor and the high-side NMOS transistor. and a charging control section that lowers the
Must be a switching power supply.
[4]
In the switching power supply device according to any one of [1] to [3],
further comprising a voltage detection unit that outputs a comparison result between the voltage across the bootstrap capacitor and a threshold voltage,
The charging control unit determines that the voltage across the bootstrap capacitor is decreasing based on the comparison result of the voltage detection unit.
Must be a switching power supply.
[5]
In the switching power supply device according to any one of [1] to [4],
comprising a determination unit that determines at least one of the following: determining whether it is startup time, determining whether the output voltage is an overvoltage, and determining whether pulse skipping is occurring;
The charging control unit determines that there is a possibility that the voltage across the bootstrap capacitor may decrease based on the determination result of the determination unit.
Must be a switching power supply.
[6]
A switching power supply device that controls an output section that outputs an output voltage obtained by converting an input voltage,
a low-side NMOS transistor and a high-side NMOS transistor connected in series with each other;
a control unit that controls the output unit by alternately controlling the low-side NMOS transistor and the high-side NMOS transistor to turn on;
a bootstrap unit that generates a boot voltage that is shifted from the source potential of the high-side NMOS transistor to a high voltage side by a voltage across a bootstrap capacitor in order to drive the high-side NMOS transistor;
a voltage detection unit that outputs a comparison result between the voltage across the bootstrap capacitor and a plurality of threshold voltages;
first charging control that turns on a switch connected in series with a discharge resistor to supply the output current of the output unit to the discharge resistor each time the voltage detection unit outputs a comparison result that the voltage is lower than the threshold voltage; a second charging control that controls the control unit to always turn off the high-side NMOS transistor; and a second charge control that controls the control unit to control the on-off of the low-side NMOS transistor and the high-side NMOS transistor. and a charge control unit that sequentially executes a combination of at least two or more of the third charge controls to reduce the charge.
Must be a switching power supply.

本発明によれば、ブートストラップコンデンサの充電不足を抑制し、電源停止を抑制することができるスイッチング電源装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a switching power supply device that can suppress insufficient charging of a bootstrap capacitor and suppress power outage.

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という。)を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。 The present invention has been briefly described above. Furthermore, the details of the present invention will be further clarified by reading the mode for carrying out the invention (hereinafter referred to as "embodiment") described below with reference to the accompanying drawings. .

図1は、第1実施形態における本発明のスイッチング電源装置を組み込んだDC/DCコンバータを示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a DC/DC converter incorporating a switching power supply device of the present invention in a first embodiment. 図2は、正常時におけるハイサイドNMOSトランジスタのオンオフ、ローサイドNMOSトランジスタのオンオフ、スイッチ端子の電位、コイル電流、ブートストラップコンデンサの両端電圧のタイムチャートである。FIG. 2 is a time chart of the on/off of the high side NMOS transistor, the on/off of the low side NMOS transistor, the potential of the switch terminal, the coil current, and the voltage across the bootstrap capacitor during normal operation. 図3は、デューティが高く、かつ、負荷電流が少ない場合におけるスイッチ端子の電位、コイル電流、ブートストラップコンデンサの両端電圧のタイムチャートである。FIG. 3 is a time chart of the potential of the switch terminal, the coil current, and the voltage across the bootstrap capacitor when the duty is high and the load current is low. 図4は、出力電圧が目標電圧を越えた場合における図1に示す出力電圧、スイッチ端子の電位のタイムチャートである。FIG. 4 is a time chart of the output voltage and the potential of the switch terminal shown in FIG. 1 when the output voltage exceeds the target voltage. 図5は、図1に示す放電部に電流を供給したときにおけるスイッチ端子の電位、コイル電流、ブートストラップコンデンサの両端電圧のタイムチャートである。FIG. 5 is a time chart of the potential of the switch terminal, the coil current, and the voltage across the bootstrap capacitor when current is supplied to the discharge section shown in FIG. 図6は、ローサイドNMOSトランジスタを常時オフした場合におけるローサイドNMOSトランジスタのオンオフ、ハイサイドNMOSトランジスタのオンオフ、スイッチ端子の電位、コイル電流、ブートストラップコンデンサの両端電圧のタイムチャートである。FIG. 6 is a time chart of the on-off of the low-side NMOS transistor, the on-off of the high-side NMOS transistor, the potential of the switch terminal, the coil current, and the voltage across the bootstrap capacitor when the low-side NMOS transistor is always off. 図7は、第2実施形態における本発明のスイッチング電源装置を組み込んだDC/DCコンバータを示す回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram showing a DC/DC converter incorporating the switching power supply device of the present invention in a second embodiment.

(第1実施形態)
本発明に関する第1実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to each figure.

本実施形態のDC/DCコンバータ1は、入力電圧VINを降圧した出力電圧VOUTを負荷2に供給する。入力電圧VINは、直流電源3から供給される。DC/DCコンバータ1は、入力電圧VINを降圧変換して出力電圧VOUTとして出力する出力部11と、出力部11に対してパルス状の入力電圧VINを供給するスイッチング電源装置12と、ブートストラップコンデンサCBとを備えている。 The DC/DC converter 1 of this embodiment supplies the load 2 with an output voltage VOUT obtained by stepping down the input voltage VIN. Input voltage VIN is supplied from DC power supply 3. The DC/DC converter 1 includes an output section 11 that step-down converts an input voltage VIN and outputs it as an output voltage VOUT, a switching power supply device 12 that supplies a pulsed input voltage VIN to the output section 11, and a bootstrap capacitor. It is equipped with CB.

出力部11は、コイルL1と、出力コンデンサC1とを備えている。コイルL1は、スイッチング電源装置12のスイッチ端子TSWと、負荷2との間に接続されている。負荷2は、一端がコイルL1に接続され、他端がグランドに接続されている。出力コンデンサC1は、一端がコイルL1及び負荷2の接続点に接続され、他端がグランドに接続されている。 The output section 11 includes a coil L1 and an output capacitor C1. Coil L1 is connected between switch terminal TSW of switching power supply device 12 and load 2. The load 2 has one end connected to the coil L1 and the other end connected to ground. The output capacitor C1 has one end connected to a connection point between the coil L1 and the load 2, and the other end connected to ground.

スイッチング電源装置12は、ICチップから構成されている。スイッチング電源装置12は、ローサイドNMOSトランジスタQ1(以下、「トランジスタQ1」と略記することもある)、ハイサイドNMOSトランジスタQ2(以下、「トランジスタQ2」と略記することもある)と、ドライバ部(図1では「DRV」と表記)131,132と、ブートストラップ部14と、出力電圧検出部15と、誤差検出部16と、制御部としてのPWM制御部17と、放電部18と、電圧検出部としてのブート電圧検出部19とを備えている。 The switching power supply device 12 is composed of an IC chip. The switching power supply device 12 includes a low-side NMOS transistor Q1 (hereinafter sometimes abbreviated as "transistor Q1"), a high-side NMOS transistor Q2 (hereinafter sometimes abbreviated as "transistor Q2"), and a driver section (Fig. (referred to as "DRV" in 1) 131, 132, the bootstrap section 14, the output voltage detection section 15, the error detection section 16, the PWM control section 17 as a control section, the discharge section 18, and the voltage detection section A boot voltage detection section 19 is provided.

トランジスタQ1、Q2は、NchのパワーMOSFET(metal-oxide semiconductor field-effect transistor;金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ)から構成されている。ローサイドNMOSトランジスタQ1は、ソースがグランドに接続され、ドレインがスイッチ端子TSWに接続される。ハイサイドNMOSトランジスタQ2は、ソースがスイッチ端子TSW及びトランジスタQ1のドレインに接続され、ドレインが入力端子TINに接続されている。入力端子TINには、直流電源3から供給される入力電圧VINが入力されている。 The transistors Q1 and Q2 are composed of Nch power MOSFETs (metal-oxide semiconductor field-effect transistors). The source of the low-side NMOS transistor Q1 is connected to ground, and the drain is connected to the switch terminal TSW. The high-side NMOS transistor Q2 has a source connected to the switch terminal TSW and the drain of the transistor Q1, and a drain connected to the input terminal TIN. An input voltage VIN supplied from the DC power supply 3 is input to the input terminal TIN.

図2に示すように、トランジスタQ2がオン、トランジスタQ1がオフすると、スイッチ端子TSWからは入力電圧VINが出力される。これに対して、トランジスタQ2がオフ、トランジスタQ1がオンすると、スイッチ端子TSWからはグランド電位0Vが出力される。トランジスタQ1、Q2を交互にオン制御することにより、スイッチ端子TSWからはHレベルが入力電圧VIN、Lレベルが0Vのパルス信号(=パルス状の入力電圧VIN)が出力される。このパルス信号を出力部11に入力してコイルL1と出力コンデンサC1とで平滑化することにより、パルス信号のデューティに応じた出力電圧VOUTを負荷2に供給することができる。 As shown in FIG. 2, when the transistor Q2 is turned on and the transistor Q1 is turned off, the input voltage VIN is output from the switch terminal TSW. On the other hand, when the transistor Q2 is turned off and the transistor Q1 is turned on, a ground potential of 0V is output from the switch terminal TSW. By alternately turning on the transistors Q1 and Q2, the switch terminal TSW outputs a pulse signal (=pulse input voltage VIN) in which the H level is the input voltage VIN and the L level is 0V. By inputting this pulse signal to the output section 11 and smoothing it by the coil L1 and the output capacitor C1, it is possible to supply the load 2 with an output voltage VOUT according to the duty of the pulse signal.

なお、トランジスタQ1、Q2のオンオフ切り替え時には、直流電源3の短絡を防ぐために、トランジスタQ1、Q2の双方がオフするデッドタイムDTが設けられている。デッドタイムDT中は、スイッチ端子TSWの電位は、-0.7V、即ちグランド電位0VからトランジスタQ1の寄生ダイオードの順方向電圧0.7V分、下がった電位となる。 Note that when switching on and off the transistors Q1 and Q2, a dead time DT is provided in which both the transistors Q1 and Q2 are turned off in order to prevent short-circuiting of the DC power supply 3. During the dead time DT, the potential of the switch terminal TSW is -0.7V, that is, a potential lower than the ground potential 0V by 0.7V of the forward voltage of the parasitic diode of the transistor Q1.

ドライバ部131は、図1に示すように、トランジスタQ1のゲートに接続され、トランジスタQ1のオンオフを駆動する回路である。ドライバ部131は、ゲート駆動用電源(図1では「LDO」と表記)141からの電源供給を受けて動作する。ドライバ部131は、Hレベルがゲート駆動電圧VG(例えば5V)、Lレベルがグランド電位0となるパルス信号をトランジスタQ1のゲートに対して出力する。ドライバ部131から出力されるパルス信号がHレベルのときにトランジスタQ1がオンし、LレベルのときにトランジスタQ1がオフする。 As shown in FIG. 1, the driver section 131 is a circuit that is connected to the gate of the transistor Q1 and drives the transistor Q1 to turn on and off. The driver section 131 operates in response to power supply from a gate drive power source (denoted as "LDO" in FIG. 1) 141. The driver section 131 outputs a pulse signal whose H level is the gate drive voltage VG (for example, 5V) and whose L level is the ground potential 0 to the gate of the transistor Q1. Transistor Q1 is turned on when the pulse signal output from driver section 131 is at H level, and turned off when it is at L level.

ドライバ部132は、トランジスタQ2のゲートに接続され、トランジスタQ2のオンオフを駆動する回路である。トランジスタQ2は、オンするとソース電位が入力電圧VINと等しくなる。このため、トランジスタQ2のゲートにトランジスタQ1と同様にゲート駆動電圧VGを供給しても、トランジスタQ2のオンを維持することができない。そこで、ドライバ部132は、後述するブートストラップ部14からの電源供給を受けて動作する。ブートストラップ部14は、ブートストラップコンデンサCBを利用して、スイッチ端子TSWの電位(即ちトランジスタQ2のソース電位)にブートストラップコンデンサCBの両端電圧を加算したブート電圧VBを生成する回路である。ブートストラップコンデンサCBの両端電圧は、正常時は後述するようにゲート駆動電圧VGとほぼ等しくなる。 The driver section 132 is a circuit that is connected to the gate of the transistor Q2 and drives the transistor Q2 to turn on and off. When the transistor Q2 is turned on, the source potential becomes equal to the input voltage VIN. Therefore, even if the gate drive voltage VG is supplied to the gate of the transistor Q2 in the same way as the transistor Q1, the transistor Q2 cannot be kept turned on. Therefore, the driver section 132 operates upon receiving power supply from the bootstrap section 14, which will be described later. The bootstrap unit 14 is a circuit that uses the bootstrap capacitor CB to generate a boot voltage VB that is the sum of the voltage across the bootstrap capacitor CB and the potential of the switch terminal TSW (ie, the source potential of the transistor Q2). Under normal conditions, the voltage across the bootstrap capacitor CB is approximately equal to the gate drive voltage VG, as will be described later.

ドライバ部132は、Hレベルがブート電圧VB、Lレベルがスイッチ端子TSWの電位となるパルス信号をトランジスタQ2のゲートに出力する。ドライバ部132から出力されるパルス信号がHレベルのときにトランジスタQ2がオンし、LレベルのときにトランジスタQ2がオフする。 The driver section 132 outputs a pulse signal whose H level is the boot voltage VB and whose L level is the potential of the switch terminal TSW to the gate of the transistor Q2. When the pulse signal output from the driver section 132 is at H level, transistor Q2 is turned on, and when it is at L level, transistor Q2 is turned off.

ブートストラップ部14は、ゲート駆動用電源141と、ダイオードD1とを有している。ゲート駆動用電源141は、入力電圧VINからゲート駆動電圧VGを生成して出力する。ダイオードD1は、アノードにゲート駆動用電源141が接続され、カソードにブート端子TBを介してブートストラップコンデンサCBの一端が接続される。ブートストラップコンデンサCBは、他端がスイッチ端子TSWに接続されている。 The bootstrap section 14 includes a gate driving power source 141 and a diode D1. The gate drive power supply 141 generates and outputs a gate drive voltage VG from the input voltage VIN. The diode D1 has an anode connected to the gate driving power supply 141, and a cathode connected to one end of the bootstrap capacitor CB via the boot terminal TB. The other end of the bootstrap capacitor CB is connected to the switch terminal TSW.

ドライバ部131がトランジスタQ1のゲートにゲート駆動電圧VG(Hレベルのパルス信号)を供給すると、トランジスタQ1がオンする。ドライバ部132がトランジスタQ2のゲートにスイッチ端子TSWの電位(Lレベルのパルス信号)を供給すると、トランジスタQ2がオフする。トランジスタQ1がオン、トランジスタQ2がオフのとき、スイッチ端子TSWはグランド電位0Vとなる。スイッチ端子TSWがグランド電位0Vとなると、ゲート駆動用電源141からの電流が、ダイオードD1を介してブートストラップコンデンサCBに供給され、ブートストラップコンデンサCBが充電される。これにより、図2に示すように、ブートストラップコンデンサCBの両端電圧がゲート駆動電圧VGに向かって上昇する。特に、デッドタイムDT中は、スイッチ端子TSWの電位が-0.7Vとなるため、ブートストラップコンデンサCBの充電が早い。 When the driver section 131 supplies the gate drive voltage VG (H level pulse signal) to the gate of the transistor Q1, the transistor Q1 is turned on. When the driver section 132 supplies the potential of the switch terminal TSW (L level pulse signal) to the gate of the transistor Q2, the transistor Q2 is turned off. When the transistor Q1 is on and the transistor Q2 is off, the switch terminal TSW has a ground potential of 0V. When the switch terminal TSW reaches the ground potential of 0V, a current from the gate drive power supply 141 is supplied to the bootstrap capacitor CB via the diode D1, and the bootstrap capacitor CB is charged. As a result, as shown in FIG. 2, the voltage across the bootstrap capacitor CB increases toward the gate drive voltage VG. In particular, during the dead time DT, the potential of the switch terminal TSW is -0.7V, so the bootstrap capacitor CB is charged quickly.

次に、ドライバ部131がトランジスタQ1にグランド電位(Lレベルのパルス信号)を供給すると、トランジスタQ1がオフする。ドライバ部132がトランジスタQ2にブート電圧VB(Hレベルのパルス信号)を供給すると、トランジスタQ2がオンする。この切り替わり時に、スイッチ端子TSWの電位、即ちトランジスタQ2のソース電位が、グランドから入力電圧VINまで上昇する。しかしながら、ブートストラップコンデンサCBは図2に示すようにゆっくりと放電するものの、その両端電圧はほぼゲート駆動電圧VGを保ったままなので、ブート電圧VBは常にトランジスタQ2のソース電位+ゲート駆動電圧VGとなり、トランジスタQ2のオンが継続する。また、ダイオードD1の働きによりブートストラップコンデンサCBからの電流がゲート駆動用電源141に流れ込むことがない。 Next, when the driver section 131 supplies a ground potential (an L-level pulse signal) to the transistor Q1, the transistor Q1 is turned off. When the driver section 132 supplies the boot voltage VB (H level pulse signal) to the transistor Q2, the transistor Q2 is turned on. At the time of this switching, the potential of the switch terminal TSW, that is, the source potential of the transistor Q2 rises from the ground to the input voltage VIN. However, although the bootstrap capacitor CB discharges slowly as shown in Figure 2, the voltage across it remains approximately at the gate drive voltage VG, so the boot voltage VB is always the source potential of transistor Q2 + gate drive voltage VG. , transistor Q2 continues to be on. Moreover, the current from the bootstrap capacitor CB does not flow into the gate drive power supply 141 due to the function of the diode D1.

出力電圧検出部15は、図1に示すように、出力電圧VOUTに応じた検出電圧VRを後述する誤差検出部16に対して出力する。出力電圧検出部15は、抵抗R1、R2を有する。抵抗R1は一端がグランドに接続され、他端が抵抗R2の一端に接続されている。抵抗R2は、他端がフィードバック端子TFBを介してコイルL1とコンデンサC1との接続点(=出力部11の出力)に接続されている。抵抗R1,R2の接続点には、出力電圧VOUTを抵抗R1、R2で分圧した検出電圧VRが出力される。 As shown in FIG. 1, the output voltage detection section 15 outputs a detection voltage VR corresponding to the output voltage VOUT to an error detection section 16, which will be described later. The output voltage detection section 15 has resistors R1 and R2. One end of the resistor R1 is connected to ground, and the other end is connected to one end of the resistor R2. The other end of the resistor R2 is connected to the connection point between the coil L1 and the capacitor C1 (=the output of the output section 11) via the feedback terminal TFB. A detection voltage VR obtained by dividing the output voltage VOUT by the resistors R1 and R2 is output to the connection point between the resistors R1 and R2.

誤差検出部16は、検出電圧VRと基準電圧VREFとの誤差を増幅した誤差信号VFBをPWM制御部17に出力する。基準電圧VREFは、出力電圧VOUTが目標電圧となったときに出力電圧検出部15から出力される検出電圧VRと等しくなるように設定されている。PWM制御部17は、誤差信号VFBに応じたデューティのパルス信号がドライバ部131,132から出力されるようにドライバ部131,132を制御する。 The error detection section 16 outputs an error signal VFB, which is an amplified error between the detection voltage VR and the reference voltage VREF, to the PWM control section 17. The reference voltage VREF is set to be equal to the detection voltage VR output from the output voltage detection section 15 when the output voltage VOUT reaches the target voltage. The PWM control section 17 controls the driver sections 131 and 132 so that the driver sections 131 and 132 output pulse signals having a duty according to the error signal VFB.

上述したDC/DCコンバータ1においては、ブートストラップコンデンサCBの充電が不足すると、トランジスタQ2をオンすることができなくなり、電源供給が停止する、という問題があった。ブートストラップコンデンサCBの充電不足の原因としては、下記が挙げられる。図3に示すように、例えば、入力電圧VINと出力電圧VOUTとの電位差が小さい場合、スイッチ端子TSWから出力されるパルス信号のデューティが高くなる。デューティが高くなると、スイッチ端子TSWの電位がLow(グランド電位)となる時間が短くなり、ブートストラップコンデンサCBの充電が不足する。 In the DC/DC converter 1 described above, there was a problem in that if the bootstrap capacitor CB was insufficiently charged, the transistor Q2 could not be turned on, and the power supply would be stopped. The causes of insufficient charging of the bootstrap capacitor CB include the following. As shown in FIG. 3, for example, when the potential difference between the input voltage VIN and the output voltage VOUT is small, the duty of the pulse signal output from the switch terminal TSW becomes high. When the duty becomes higher, the time during which the potential of the switch terminal TSW becomes Low (ground potential) becomes shorter, and the charging of the bootstrap capacitor CB becomes insufficient.

また、負荷2に流れる負荷電流(図2に示すコイルL1のリップル電流ΔIL1の1/2)が少ない場合、トランジスタQ1がオン、トランジスタQ2がオフのときに、コンデンサC1からコイルL1に向かう逆電流が発生する。その後、トランジスタQ1、Q2の双方がオフになると(デッドタイムDTになると)、逆電流がトランジスタQ2の寄生ダイオードを通じて入力端子TINに流れる。このため、図3に示すように、デッドタイムDT中に、スイッチ端子TSWの電位が入力電圧VIN+寄生ダイオードの順方向電圧0.7V(Hレベル)となる。よって、ブートストラップコンデンサCBの充電時間が短くなり、ブートストラップコンデンサCBの充電が不足する。 In addition, when the load current flowing through the load 2 (1/2 of the ripple current ΔIL1 of the coil L1 shown in FIG. 2) is small, when the transistor Q1 is on and the transistor Q2 is off, a reverse current flows from the capacitor C1 to the coil L1. occurs. Thereafter, when both transistors Q1 and Q2 are turned off (dead time DT), a reverse current flows to the input terminal TIN through the parasitic diode of transistor Q2. Therefore, as shown in FIG. 3, during the dead time DT, the potential of the switch terminal TSW becomes the input voltage VIN+the forward voltage of the parasitic diode 0.7V (H level). Therefore, the charging time of the bootstrap capacitor CB becomes short, and the charging of the bootstrap capacitor CB becomes insufficient.

また、図4に示すように、出力電圧VOUTが目標電圧を超えるなどして、パルス信号のパルススキップが発生して、スイッチング動作が停止してスイッチ端子TSWがハイインピーダンス状態となると、ブートストラップコンデンサCBの充電が不足する。 In addition, as shown in FIG. 4, when the output voltage VOUT exceeds the target voltage, pulse skipping of the pulse signal occurs, the switching operation stops, and the switch terminal TSW becomes a high impedance state, the bootstrap capacitor CB is insufficiently charged.

そこで、本実施形態では、DC/DCコンバータ1は、図1に示すように、放電部18と、ブート電圧検出部19と、充電制御部171とを備えている。放電部18は、放電抵抗R3と、トランジスタQ3とを備えている。放電抵抗R3は、フィードバック端子TFBとトランジスタQ3のドレインとの間に接続されている。トランジスタQ3は、ソースがグランドに接続され、ゲートが後述する充電制御部171に接続されている。トランジスタQ3がオンすると、出力部11の出力電流を放電抵抗R3に供給することができる。 Therefore, in this embodiment, the DC/DC converter 1 includes a discharging section 18, a boot voltage detecting section 19, and a charging control section 171, as shown in FIG. The discharge section 18 includes a discharge resistor R3 and a transistor Q3. Discharge resistor R3 is connected between feedback terminal TFB and the drain of transistor Q3. The transistor Q3 has a source connected to the ground, and a gate connected to a charge control section 171, which will be described later. When the transistor Q3 is turned on, the output current of the output section 11 can be supplied to the discharge resistor R3.

本実施形態では、ブート電圧検出部19は、第1電圧検出器191と、第2電圧検出器192と、第3電圧検出器193と、を備えている。第1~第3電圧検出器191~193は、ブートストラップコンデンサCBの両端電圧を検出し、検出したブートストラップコンデンサCBの両端電圧と第1~第3閾値電圧(例えば第1閾値電圧=4V、第2閾値電圧=3V、第3閾値電圧=2V)との比較結果を充電制御部171に対して出力する。 In this embodiment, the boot voltage detector 19 includes a first voltage detector 191, a second voltage detector 192, and a third voltage detector 193. The first to third voltage detectors 191 to 193 detect the voltage across the bootstrap capacitor CB, and combine the detected voltage across the bootstrap capacitor CB with the first to third threshold voltages (for example, the first threshold voltage = 4V, The comparison result with the second threshold voltage=3V and the third threshold voltage=2V is output to the charging control section 171.

充電制御部171は、第1~第3電圧検出器191~193の比較結果に基づいてブートストラップコンデンサCBの両端電圧が第1~第3閾値電圧を下回る毎に下記の(A)~(C)の何れか1つを実行して、ブートストラップコンデンサCBの充電量を増やす制御を行う。 The charging control unit 171 performs the following (A) to (C) every time the voltage across the bootstrap capacitor CB falls below the first to third threshold voltages based on the comparison results of the first to third voltage detectors 191 to 193. ) to perform control to increase the amount of charge in the bootstrap capacitor CB.

(A)充電制御部171は、トランジスタQ3をオンして、出力部11の出力電流を放電抵抗R3に向かって電流を流す。この場合、図3と図5との比較からも明らかなように、出力電流が増加し、コイルL1に逆電流が流れるのを防ぐことができる。このため、トランジスタQ1、Q2の双方がオフのデッドタイムDT中に、スイッチ端子TSWの電位をLレベル(-0.7V)とすることができる。これにより、ブートストラップコンデンサCBの充電時間を長くすることができ、ブートストラップコンデンサCBの充電量を増やすことができる。 (A) The charging control section 171 turns on the transistor Q3 and causes the output current of the output section 11 to flow toward the discharge resistor R3. In this case, as is clear from the comparison between FIG. 3 and FIG. 5, the output current increases and it is possible to prevent reverse current from flowing through the coil L1. Therefore, during the dead time DT when both transistors Q1 and Q2 are off, the potential of the switch terminal TSW can be set to the L level (-0.7V). Thereby, the charging time of the bootstrap capacitor CB can be lengthened, and the amount of charging of the bootstrap capacitor CB can be increased.

(B)充電制御部171は、図6に示すように、トランジスタQ1が常時オフとなるようにドライバ部131を制御すると共に、トランジスタQ2が誤差信号VFBに応じたデューティでオンオフするようにドライバ部132を制御する。この場合、図3及び図6の比較からも明らかなように、トランジスタQ2がオフ期間中、常にデッドタイムDTとなり、スイッチ端子TSWの電位を継続的に-0.7Vとすることができる。このため、ブートストラップコンデンサCBの充電時間を長くすると共に充電を早くすることができ、ブートストラップコンデンサCBの充電量を増やすことができる。 (B) As shown in FIG. 6, the charging control unit 171 controls the driver unit 131 so that the transistor Q1 is always off, and the driver unit so that the transistor Q2 is turned on and off at a duty according to the error signal VFB. 132. In this case, as is clear from the comparison of FIGS. 3 and 6, there is always a dead time DT during the off period of the transistor Q2, and the potential of the switch terminal TSW can be kept at -0.7V continuously. Therefore, it is possible to lengthen the charging time of the bootstrap capacitor CB and speed up the charging, and it is possible to increase the amount of charge of the bootstrap capacitor CB.

(C)充電制御部171は、ドライバ部131,132から出力されるパルス信号のデューティサイクルを強制的に低下させるようドライバ部131,132を制御する。PWM制御部17は、発振器が内蔵され、発振器の発振周波数のパルス信号を誤差信号VFBに応じたデューティに変換してトランジスタQ1、Q2のゲートに出力する。そこで、ブートストラップコンデンサCBの両端電圧が低下している場合、充電制御部171は、発振器の周波数を下げて、ドライバ部131,132から出力されるパルス信号のデューティサイクルを強制的に低下させる。即ち、トランジスタQ1、Q3のオンオフ制御のデューティサイクルを低下させる。このため、ブートストラップコンデンサCBの充電時間を長くすることができ、ブートストラップコンデンサCBの充電量を増やすことができる。このように、デューティサイクルを強制的に低下させると出力電圧VOUTが低下する恐れがあるが、ブートストラップコンデンサCBの充電不足による電源の遮断という最悪の事態は回避することができる。 (C) The charging control unit 171 controls the driver units 131 and 132 to forcibly reduce the duty cycle of the pulse signal output from the driver units 131 and 132. The PWM control unit 17 includes an oscillator, converts a pulse signal of the oscillation frequency of the oscillator into a duty according to the error signal VFB, and outputs it to the gates of the transistors Q1 and Q2. Therefore, when the voltage across the bootstrap capacitor CB is decreasing, the charging control section 171 lowers the frequency of the oscillator and forcibly lowers the duty cycle of the pulse signals output from the driver sections 131 and 132. That is, the duty cycle of the on/off control of the transistors Q1 and Q3 is reduced. Therefore, the charging time of the bootstrap capacitor CB can be lengthened, and the amount of charging of the bootstrap capacitor CB can be increased. Although there is a risk that the output voltage VOUT will drop if the duty cycle is forcibly reduced in this way, the worst case of power cutoff due to insufficient charging of the bootstrap capacitor CB can be avoided.

本実施形態では、充電制御部171は、ブートストラップコンデンサCBの両端電圧が第1閾値電圧を下回ったとき、上記(A)の第1充電制御を実行する。また、充電制御部171は、ブートストラップコンデンサCBの両端電圧が第2閾値電圧を下回ったとき、上記(B)の第2充電制御を実行する。さらに、充電制御部171は、ブートストラップコンデンサCBの両端電圧が第3閾値電圧を下回ったとき、上記(C)の第3充電制御を実行する。 In this embodiment, the charging control unit 171 executes the first charging control described in (A) above when the voltage across the bootstrap capacitor CB falls below the first threshold voltage. Furthermore, when the voltage across the bootstrap capacitor CB falls below the second threshold voltage, the charging control unit 171 executes the second charging control described in (B) above. Furthermore, when the voltage across the bootstrap capacitor CB falls below the third threshold voltage, the charging control unit 171 executes the third charging control described in (C) above.

上述した実施形態によれば、ブートストラップコンデンサCBの両端電圧が低下した場合、放電抵抗R3に出力部11の出力電流を流して、出力電流を増やして、ブートストラップコンデンサCBの充電量を増やすことができる。このため、ブートストラップコンデンサCBの充電不足を抑制し、電源停止を抑制することができる。 According to the embodiment described above, when the voltage across the bootstrap capacitor CB decreases, the output current of the output section 11 is caused to flow through the discharge resistor R3 to increase the output current and increase the amount of charge of the bootstrap capacitor CB. I can do it. Therefore, insufficient charging of the bootstrap capacitor CB can be suppressed, and power outage can be suppressed.

上述した実施形態によれば、ブートストラップコンデンサCBの両端電圧が低下した場合、ローサイドNMOSトランジスタQ1を常時オフにして、ブートストラップコンデンサCBの充電量を増やすことができる。このため、ブートストラップコンデンサCBの充電不足を抑制し、電源停止を抑制することができる。 According to the embodiment described above, when the voltage across the bootstrap capacitor CB decreases, the low-side NMOS transistor Q1 can be turned off at all times to increase the amount of charge in the bootstrap capacitor CB. Therefore, insufficient charging of the bootstrap capacitor CB can be suppressed, and power outage can be suppressed.

上述した実施形態によれば、ブートストラップコンデンサCBの両端電圧が低下した場合、ドライバ部131,132から出力されるパルス信号のデューティサイクルを強制的に低下させて、ブートストラップコンデンサCBの充電量を増やすことができる。このため、ブートストラップコンデンサCBの充電不足を抑制し、電源停止を抑制することができる。 According to the embodiment described above, when the voltage across the bootstrap capacitor CB decreases, the duty cycle of the pulse signals output from the driver sections 131 and 132 is forcibly reduced to reduce the amount of charge in the bootstrap capacitor CB. can be increased. Therefore, insufficient charging of the bootstrap capacitor CB can be suppressed, and power outage can be suppressed.

上述した実施形態によれば、ブートストラップコンデンサCBの両端電圧が第1閾値電圧~第3閾値電圧を下回る毎に、充電制御部171は(A)の第1充電制御~(C)の第3充電制御を順番に実行する。これにより、より一層精度よく、ブートストラップコンデンサCBの充電不足を抑制し、電源停止を抑制することができる。 According to the embodiment described above, each time the voltage across the bootstrap capacitor CB falls below the first to third threshold voltages, the charging control unit 171 performs the first charging control in (A) to the third charging control in (C). Executes charging control in sequence. Thereby, insufficient charging of the bootstrap capacitor CB can be suppressed with even higher accuracy, and power outage can be suppressed.

なお、上述した第1実施形態では、ブートストラップコンデンサCBの両端電圧が第1閾値電圧~第3閾値電圧を下回る毎に(A)~(C)の順に実行していたが、これに限ったものではない。(A)~(C)の順番はどの順でもよい。 Note that in the first embodiment described above, steps (A) to (C) are executed in the order each time the voltage across the bootstrap capacitor CB falls below the first threshold voltage to the third threshold voltage, but this is not limited to this. It's not a thing. (A) to (C) may be placed in any order.

また、上述した第1実施形態では、ブートストラップコンデンサCBの閾値電圧を3つ設けていたが、これに限ったものではない。閾値電圧を2つ設けて、ブートストラップコンデンサCBの両端電圧が閾値電圧を下回る毎に(A)~(C)のうち2つを順番に実行するようにしてもよい。また、閾値電圧を1つだけ設けて、コンデンサCBの両端電圧が閾値電圧を下回ると(A)~(C)のうち1つを実行するようにしてもよい。 Further, in the first embodiment described above, three threshold voltages are provided for the bootstrap capacitor CB, but the present invention is not limited to this. Two threshold voltages may be provided, and two of (A) to (C) may be executed in order each time the voltage across the bootstrap capacitor CB falls below the threshold voltage. Alternatively, only one threshold voltage may be provided, and one of (A) to (C) may be executed when the voltage across the capacitor CB falls below the threshold voltage.

また、上述した第1実施形態では、充電制御部171は、(A)の第1充電制御~(C)の第2充電制御の1つを実行していたが、これに限ったものではない。充電制御部171は、(A)の第1充電制御~(C)の第2充電制御の2つ以上を同時に実行するようにしてもよい。 Further, in the first embodiment described above, the charging control unit 171 executes one of the first charging control in (A) to the second charging control in (C), but the invention is not limited to this. . The charging control unit 171 may simultaneously execute two or more of the first charging control in (A) to the second charging control in (C).

(第2実施形態)
次に、本発明に関する具体的な第2実施形態について、図7を参照しながら以下に説明する。なお、図7において、上述した第1実施形態で既に説明した図1に示すDC/DCコンバータ1と同等の部分については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
(Second embodiment)
Next, a specific second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. In addition, in FIG. 7, the same reference numerals are attached to the same parts as those of the DC/DC converter 1 shown in FIG. 1 already explained in the above-described first embodiment, and detailed explanation thereof will be omitted.

同図に示すように、DC/DCコンバータ1Bは、出力部11と、スイッチング電源装置12Bと、ブートストラップコンデンサCBとを備えている。出力部11、ブートストラップコンデンサCBについては、第1実施形態と同様のためここでは詳細な説明を省略する。 As shown in the figure, the DC/DC converter 1B includes an output section 11, a switching power supply device 12B, and a bootstrap capacitor CB. The output section 11 and the bootstrap capacitor CB are the same as those in the first embodiment, so a detailed explanation will be omitted here.

スイッチング電源装置12Bは、第1実施形態で既に説明したトランジスタQ1、Q2と、ドライバ部131,132と、ブートストラップ部14と、出力電圧検出部15と、誤差検出部16と、PWM制御部17と、放電部18と、ブート電圧検出部19とに加えて、判定部としての過電圧判定部20、ソフトスタート判定部21およびパルススキップ判定部22と、OR回路23とを備えている。 The switching power supply device 12B includes the transistors Q1 and Q2 already described in the first embodiment, the driver sections 131 and 132, the bootstrap section 14, the output voltage detection section 15, the error detection section 16, and the PWM control section 17. In addition to the discharging section 18 and the boot voltage detecting section 19, it includes an overvoltage determining section 20, a soft start determining section 21, a pulse skip determining section 22, and an OR circuit 23 as determining sections.

上述した第1実施形態では、充電制御部171は、コンデンサCBの両端電圧を直接検出して、コンデンサCBの両端電圧が低下していると判定して、上記(A)の第1充電制御~(C)の第3充電制御を実行していたが、これに限ったものではない。充電制御部171は、コンデンサCBの両端電圧が低下する可能性がある場合、上記(A)の第1充電制御~(C)の第3充電制御を実行するようにしてもよい。 In the first embodiment described above, the charging control unit 171 directly detects the voltage across the capacitor CB, determines that the voltage across the capacitor CB is decreasing, and performs the first charging control to (A) above. Although the third charging control in (C) was executed, the present invention is not limited to this. When there is a possibility that the voltage across the capacitor CB decreases, the charging control unit 171 may perform the first charging control in (A) to the third charging control in (C).

DC/DCコンバータ1には、出力電圧VOUTが過電圧となると、トランジスタQ1、Q2のスイッチング動作を停止させる機能が備わっている。スイッチング動作が停止されると、上述したパルススキップと同様に、ブートストラップコンデンサCBの充電不足が発生し、ブートストラップコンデンサCBの両端電圧が低下する恐れがある。そこで、本実施形態のスイッチング電源装置12Bは、過電圧判定部20を備えている。過電圧判定部20は、検出電圧VRが過電圧閾値を超えた場合、過電圧であると判定し、その旨をOR回路23に出力する。 The DC/DC converter 1 has a function of stopping the switching operations of the transistors Q1 and Q2 when the output voltage VOUT becomes an overvoltage. When the switching operation is stopped, there is a risk that the bootstrap capacitor CB will be insufficiently charged, and the voltage across the bootstrap capacitor CB will drop, similar to the pulse skip described above. Therefore, the switching power supply device 12B of this embodiment includes an overvoltage determination section 20. When the detected voltage VR exceeds the overvoltage threshold, the overvoltage determination unit 20 determines that there is an overvoltage, and outputs this to the OR circuit 23 .

また、DC/DCコンバータ1の起動時(スタート時)は、ブートストラップコンデンサCBに電荷が蓄積されていないことが多く、また、入力電圧VINが低下していることもある。このため、コンデンサCBの両端電圧が低下する可能性が高い。そこで、本実施形態のスイッチング電源装置12Bは、ソフトスタート判定部21を備えている。DC/DCコンバータ1は、スタート時には基準電圧VREFを設定値よりも低くし、徐々に設定値まで高くするソフトスタート機能が備わっている。ソフトスタート判定部21は、基準電圧VREFが設定値よりも低ければ、ソフトスタート時であると判定し、その旨をOR回路23に出力する。 Further, when the DC/DC converter 1 is activated (at the time of start), there are many cases where no charge is accumulated in the bootstrap capacitor CB, and the input voltage VIN may be reduced. Therefore, there is a high possibility that the voltage across the capacitor CB will decrease. Therefore, the switching power supply device 12B of this embodiment includes a soft start determination section 21. The DC/DC converter 1 has a soft start function that sets the reference voltage VREF lower than a set value at the time of start and gradually increases it to the set value. If the reference voltage VREF is lower than the set value, the soft start determination unit 21 determines that it is the soft start time, and outputs this to the OR circuit 23 .

また、上述したように出力電圧VOUTが目標電圧を越えてパルススキップが発生した場合も、ブートストラップコンデンサCBの充電不足が発生し、ブートストラップコンデンサCBの両端電圧が低下する恐れがある。そこで、本実施形態のスイッチング電源装置12Bは、パルススキップ判定部22を備えている。パルススキップ判定部22は、誤差信号VFBを監視し、出力電圧VOUTが目標電圧に達し、パルススキップが発生していると判定すると、その旨をOR回路23に出力する。 Furthermore, as described above, when the output voltage VOUT exceeds the target voltage and pulse skipping occurs, the bootstrap capacitor CB may become insufficiently charged, and the voltage across the bootstrap capacitor CB may drop. Therefore, the switching power supply device 12B of this embodiment includes a pulse skip determination section 22. The pulse skip determination unit 22 monitors the error signal VFB, and when it determines that the output voltage VOUT has reached the target voltage and pulse skipping has occurred, it outputs this to the OR circuit 23.

OR回路23は、充電制御部171に接続されており、過電圧、ソフトスタート、パルススキップの何れか1つが発生していると判定された場合、その旨を充電制御部171に伝える。充電制御部171は、過電圧、ソフトスタート、パルススキップの何れか1つ以上が発生した場合、ブートストラップコンデンサCBの充電が不足している、または、これから不足する可能性があると判定し、上記(A)の第1充電制御~(C)の第2充電制御の少なくとも1つを実行する。 The OR circuit 23 is connected to the charging control section 171, and when it is determined that any one of overvoltage, soft start, and pulse skipping has occurred, it notifies the charging control section 171 of this fact. If one or more of overvoltage, soft start, and pulse skipping occurs, the charging control unit 171 determines that the bootstrap capacitor CB is insufficiently charged or is likely to become insufficiently charged, and performs the above-mentioned At least one of the first charging control in (A) to the second charging control in (C) is executed.

上述した実施形態によれば、ブートストラップコンデンサCBの両端電圧が低下する可能性が高い場合に、(A)の第1充電制御~(C)の第3充電制御の何れか1つを実行する。このため、ブートストラップコンデンサCBの充電不足を抑制し、電源停止を抑制することができる。 According to the embodiment described above, when there is a high possibility that the voltage across the bootstrap capacitor CB will decrease, any one of the first charging control (A) to the third charging control (C) is executed. . Therefore, insufficient charging of the bootstrap capacitor CB can be suppressed, and power outage can be suppressed.

なお、上述した第2実施形態によれば、スイッチング電源装置12Bは、過電圧判定部20、ソフトスタート判定部21、パルススキップ判定部22の3つの判定部を有しているが、これに限ったものではない。スイッチング電源装置12Bは、過電圧判定部20、ソフトスタート判定部21、パルススキップ判定部22のうち少なくとも1つ以上を有していればよい。 Note that, according to the second embodiment described above, the switching power supply device 12B has three determination sections: the overvoltage determination section 20, the soft start determination section 21, and the pulse skip determination section 22; however, the present invention is not limited to this. It's not a thing. The switching power supply device 12B only needs to have at least one of the overvoltage determining section 20, the soft start determining section 21, and the pulse skip determining section 22.

また、上述した第2実施形態では、スイッチング電源装置12Bは、ブート電圧検出部19を有し、ブートストラップコンデンサCBの両端電圧と閾値電圧との比較に基づいて、(A)の第1充電制御~(C)の第3充電制御を実行していたが、これに限ったものではない。スイッチング電源装置12Bは、ブート電圧検出部19を備えていなくてもよく、判定部20~22の判定結果に応じてのみ(A)の第1充電制御~(C)の第3充電制御を実行するようにしてもよい。 Further, in the second embodiment described above, the switching power supply device 12B includes the boot voltage detection section 19, and performs the first charging control in (A) based on the comparison between the voltage across the bootstrap capacitor CB and the threshold voltage. Although the third charging control shown in (C) is executed, the present invention is not limited to this. The switching power supply device 12B does not need to include the boot voltage detection section 19, and executes the first charging control in (A) to the third charging control in (C) only in accordance with the determination results of the determination sections 20 to 22. You may also do so.

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。 Note that the present invention is not limited to the embodiments described above, and can be modified, improved, etc. as appropriate. In addition, the material, shape, size, number, arrangement location, etc. of each component in the above-described embodiments are arbitrary as long as the present invention can be achieved, and are not limited.

上述した実施形態によれば、出力部11は降圧型から構成されていたが、これに限ったものではない。出力部11は入力電圧を昇圧変換する昇圧型から構成されていてもよい。 According to the embodiment described above, the output section 11 is configured of a step-down type, but the output section 11 is not limited to this. The output section 11 may be of a step-up type that converts the input voltage into a step-up type.

11 出力部
12 スイッチング電源装置
14 ブートストラップ部
17 PWM制御部(制御部)
19 ブート電圧検出部(電圧検出部)
20 過電圧判定部(判定部)
21 ソフトスタート判定部(判定部)
22 パルススキップ判定部(判定部)
171 充電制御部
CB ブートストラップコンデンサ
Q1 ローサイドNMOSトランジスタ
Q2 ハイサイドNMOSトランジスタ
Q3 トランジスタ(スイッチ)
R3 放電抵抗
VB ブート電圧
VIN 入力電圧
VOUT 出力電圧
11 Output section 12 Switching power supply device 14 Bootstrap section 17 PWM control section (control section)
19 Boot voltage detection section (voltage detection section)
20 Overvoltage judgment section (judgment section)
21 Soft start judgment section (judgment section)
22 Pulse skip determination section (determination section)
171 Charging control section CB Bootstrap capacitor Q1 Low-side NMOS transistor Q2 High-side NMOS transistor Q3 Transistor (switch)
R3 Discharge resistance VB Boot voltage VIN Input voltage VOUT Output voltage

Claims (6)

入力電圧を変換した出力電圧を出力する出力部を制御するスイッチング電源装置であって、
互いに直列接続されたローサイドNMOSトランジスタ及びハイサイドNMOSトランジスタと、
前記ローサイドNMOSトランジスタ及び前記ハイサイドNMOSトランジスタを交互にオン制御して、前記出力部を制御する制御部と、
前記ハイサイドNMOSトランジスタを駆動するために、前記ハイサイドNMOSトランジスタのソース電位よりブートストラップコンデンサの両端電圧だけ高圧側にシフトさせたブート電圧を生成するブートストラップ部と、
前記ブートストラップコンデンサの両端電圧が低下している、または、低下する可能性があると判定した場合、放電抵抗に直列接続されたスイッチをオンして前記出力部の出力電流を前記放電抵抗に供給する充電制御部とを備えた、
スイッチング電源装置。
A switching power supply device that controls an output section that outputs an output voltage obtained by converting an input voltage,
a low-side NMOS transistor and a high-side NMOS transistor connected in series with each other;
a control unit that controls the output unit by alternately controlling the low-side NMOS transistor and the high-side NMOS transistor to turn on;
a bootstrap unit that generates a boot voltage that is shifted from the source potential of the high-side NMOS transistor to a high voltage side by a voltage across a bootstrap capacitor in order to drive the high-side NMOS transistor;
If it is determined that the voltage across the bootstrap capacitor has decreased or is likely to decrease, a switch connected in series to the discharge resistor is turned on to supply the output current of the output section to the discharge resistor. and a charging control section.
Switching power supply.
入力電圧を変換した出力電圧を出力する出力部を制御するスイッチング電源装置であって、
互いに直列接続されたローサイドNMOSトランジスタ及びハイサイドNMOSトランジスタと、
前記ローサイドNMOSトランジスタ及び前記ハイサイドNMOSトランジスタを交互にオン制御して、前記出力部を制御する制御部と、
前記ハイサイドNMOSトランジスタを駆動するために、前記ハイサイドNMOSトランジスタのソース電位よりブートストラップコンデンサの両端電圧だけ高圧側にシフトさせたブート電圧を生成するブートストラップ部と、
前記ブートストラップコンデンサの両端電圧が低下している、または、低下する可能性があると判定した場合、前記制御部を制御して、前記ローサイドNMOSトランジスタを常時オフ制御する充電制御部とを備えた、
スイッチング電源装置。
A switching power supply device that controls an output section that outputs an output voltage obtained by converting an input voltage,
a low-side NMOS transistor and a high-side NMOS transistor connected in series with each other;
a control unit that controls the output unit by alternately controlling the low-side NMOS transistor and the high-side NMOS transistor to turn on;
a bootstrap unit that generates a boot voltage that is shifted from the source potential of the high-side NMOS transistor to a high voltage side by a voltage across a bootstrap capacitor in order to drive the high-side NMOS transistor;
and a charge control unit that controls the control unit to always turn off the low-side NMOS transistor when it is determined that the voltage across the bootstrap capacitor has decreased or is likely to decrease. ,
Switching power supply.
入力電圧を変換した出力電圧を出力する出力部を制御するスイッチング電源装置であって、
互いに直列接続されたローサイドNMOSトランジスタ及びハイサイドNMOSトランジスタと、
前記ローサイドNMOSトランジスタ及び前記ハイサイドNMOSトランジスタを交互にオン制御して、前記出力部を制御する制御部と、
前記ハイサイドNMOSトランジスタを駆動するために、前記ハイサイドNMOSトランジスタのソース電位よりブートストラップコンデンサの両端電圧だけ高圧側にシフトさせたブート電圧を生成するブートストラップ部と、
前記ブートストラップコンデンサの両端電圧が低下している、または、低下する可能性があると判定した場合、前記制御部を制御して、前記ローサイドNMOSトランジスタ及び前記ハイサイドNMOSトランジスタのオンオフ制御のデューティサイクルを低下させる充電制御部とを備えた、
スイッチング電源装置。
A switching power supply device that controls an output section that outputs an output voltage obtained by converting an input voltage,
a low-side NMOS transistor and a high-side NMOS transistor connected in series with each other;
a control unit that controls the output unit by alternately controlling the low-side NMOS transistor and the high-side NMOS transistor to turn on;
a bootstrap unit that generates a boot voltage that is shifted from the source potential of the high-side NMOS transistor to a high voltage side by a voltage across a bootstrap capacitor in order to drive the high-side NMOS transistor;
If it is determined that the voltage across the bootstrap capacitor has decreased or is likely to decrease, the controller is controlled to control the duty cycle of on/off control of the low-side NMOS transistor and the high-side NMOS transistor. and a charging control section that lowers the
Switching power supply.
請求項1~3の何れか1項に記載のスイッチング電源装置において、
前記ブートストラップコンデンサの両端電圧と閾値電圧との比較結果を出力する電圧検出部をさらに備え、
前記充電制御部は、前記電圧検出部の比較結果に基づいて前記ブートストラップコンデンサの両端電圧が低下していることを判定する、
スイッチング電源装置。
In the switching power supply device according to any one of claims 1 to 3,
further comprising a voltage detection unit that outputs a comparison result between the voltage across the bootstrap capacitor and a threshold voltage,
The charging control unit determines that the voltage across the bootstrap capacitor is decreasing based on the comparison result of the voltage detection unit.
Switching power supply.
請求項1~4の何れか1項に記載のスイッチング電源装置において、
起動時であるか否かの判定、前記出力電圧が過電圧であるか否かの判定、パルススキップが発生しているか否かの判定、のうち少なくとも1以上を判定する判定部を備え、
前記充電制御部は、前記判定部の判定結果に基づいて前記ブートストラップコンデンサの両端電圧が低下する可能性があると判定する、
スイッチング電源装置。
In the switching power supply device according to any one of claims 1 to 4,
comprising a determination unit that determines at least one of the following: determining whether it is startup time, determining whether the output voltage is an overvoltage, and determining whether pulse skipping is occurring;
The charging control unit determines that there is a possibility that the voltage across the bootstrap capacitor may decrease based on the determination result of the determination unit.
Switching power supply.
入力電圧を変換した出力電圧を出力する出力部を制御するスイッチング電源装置であって、
互いに直列接続されたローサイドNMOSトランジスタ及びハイサイドNMOSトランジスタと、
前記ローサイドNMOSトランジスタ及び前記ハイサイドNMOSトランジスタを交互にオン制御して、前記出力部を制御する制御部と、
前記ハイサイドNMOSトランジスタを駆動するために、前記ハイサイドNMOSトランジスタのソース電位よりブートストラップコンデンサの両端電圧だけ高圧側にシフトさせたブート電圧を生成するブートストラップ部と、
前記ブートストラップコンデンサの両端電圧と複数の閾値電圧との比較結果を出力する電圧検出部と、
前記電圧検出部が前記閾値電圧を下回るとの比較結果を出力する毎に、放電抵抗に直列接続されたスイッチをオンして前記出力部の出力電流を前記放電抵抗に供給する第1充電制御、前記制御部を制御して、前記ハイサイドNMOSトランジスタを常時オフ制御する第2充電制御、および、前記制御部を制御して、前記ローサイドNMOSトランジスタ及び前記ハイサイドNMOSトランジスタのオンオフ制御のデューティサイクルを低下させる第3充電制御の少なくとも2つ以上を組み合わせて順次実行する充電制御部とを備えた、
スイッチング電源装置。
A switching power supply device that controls an output section that outputs an output voltage obtained by converting an input voltage,
a low-side NMOS transistor and a high-side NMOS transistor connected in series with each other;
a control unit that controls the output unit by alternately controlling the low-side NMOS transistor and the high-side NMOS transistor to turn on;
a bootstrap unit that generates a boot voltage that is shifted from the source potential of the high-side NMOS transistor to a high voltage side by a voltage across a bootstrap capacitor in order to drive the high-side NMOS transistor;
a voltage detection unit that outputs a comparison result between the voltage across the bootstrap capacitor and a plurality of threshold voltages;
first charging control that turns on a switch connected in series with a discharge resistor to supply the output current of the output unit to the discharge resistor each time the voltage detection unit outputs a comparison result that the voltage is lower than the threshold voltage; a second charging control that controls the control unit to always turn off the high-side NMOS transistor; and a second charge control that controls the control unit to control the on-off of the low-side NMOS transistor and the high-side NMOS transistor. a charging control unit that sequentially executes a combination of at least two or more of the third charging controls to reduce the charge;
Switching power supply.
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