JP3488116B2 - Switching power supply - Google Patents

Switching power supply

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JP3488116B2
JP3488116B2 JP04183199A JP4183199A JP3488116B2 JP 3488116 B2 JP3488116 B2 JP 3488116B2 JP 04183199 A JP04183199 A JP 04183199A JP 4183199 A JP4183199 A JP 4183199A JP 3488116 B2 JP3488116 B2 JP 3488116B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、過負荷や出力短絡
が生じたときに出力電流を制限する過電流保護機能を備
えたスイッチング電源装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switching power supply device having an overcurrent protection function of limiting an output current when an overload or an output short circuit occurs.

【0002】[0002]

【従来の技術】前記過電流保護機能を備えたスイッチン
グ電源装置として、たとえば図5に示す構成が挙げられ
る。このスイッチング電源装置では、入力段のコンデン
サc1で平滑化された入力電圧vinがトランジスタt
r1によってスイッチングされる。トランジスタtr1
がONしている期間では、該トランジスタtr1のエミ
ッタに現れた電圧voutによって、コイルl1、コン
デンサc2および負荷rlに対してエネルギが供給され
る。トランジスタtr1がOFFしている期間では、コ
イルl1に蓄えられたエネルギが、ダイオードd1によ
って還流させられて負荷rlに与えられる。
2. Description of the Related Art An example of a switching power supply device having the above-mentioned overcurrent protection function is shown in FIG. In this switching power supply device, the input voltage vin smoothed by the input stage capacitor c1 is applied to the transistor t.
It is switched by r1. Transistor tr1
While is ON, energy is supplied to the coil l1, the capacitor c2 and the load rl by the voltage vout appearing at the emitter of the transistor tr1. While the transistor tr1 is off, the energy stored in the coil l1 is circulated by the diode d1 and given to the load rl.

【0003】出力電圧voの制御は、該出力電圧voを
抵抗r1・r2の抵抗値による所定の比率で分割した帰
還電圧vadjと基準電圧源2の基準電圧vref1と
に基づいて行なわれる。まず、差動アンプ1によって両
電圧の差に応じた電圧が出力され、その電圧と発振器3
から出力される100〔kHz〕の三角波とがコンパレ
ータ4で比較される。すると、コンパレータ4からは、
差動アンプ1の出力レベルに応じたパルス幅のPWM信
号が出力される。
The output voltage vo is controlled on the basis of the feedback voltage vadj obtained by dividing the output voltage vo at a predetermined ratio by the resistance values of the resistors r1 and r2 and the reference voltage vref1 of the reference voltage source 2. First, the differential amplifier 1 outputs a voltage corresponding to the difference between the two voltages, and the voltage and the oscillator 3
The comparator 4 compares the triangular wave of 100 [kHz] output from. Then, from the comparator 4,
A PWM signal having a pulse width corresponding to the output level of the differential amplifier 1 is output.

【0004】次いで、このPWM信号が駆動回路5に与
えられると、PWM信号のデューティサイクルに応じて
該駆動回路5がトランジスタtr1のON/OFFを制
御する。これによって、出力電圧voが、前記基準電圧
vref1および抵抗r1・r2による分圧比で決定さ
れる一定電圧(たとえば5〔V〕)に制御される。
Next, when this PWM signal is applied to the drive circuit 5, the drive circuit 5 controls ON / OFF of the transistor tr1 according to the duty cycle of the PWM signal. As a result, the output voltage vo is controlled to a constant voltage (for example, 5 [V]) determined by the voltage dividing ratio of the reference voltage vref1 and the resistors r1 and r2.

【0005】上記の動作時においては、図6の(a)お
よび(b)に示すように、コンパレータ4の出力電圧、
すなわちPWM信号および電圧voutが破線で示すよ
うなパルス幅となっている。トランジスタtr1のデュ
ーティDは、トランジスタtr1のON時間とOFF時
間とをそれぞれtON、tOFF とすれば、 D=tON/(tON+tOFF ) =(vO /vIN)×100〔%〕 …(1) となる。
During the above operation, as shown in FIGS. 6A and 6B, the output voltage of the comparator 4,
That is, the PWM signal and the voltage vout have pulse widths shown by the broken line. The duty D of the transistor tr1 is D = t ON / (t ON + t OFF ) = (v O / v IN ) × 100 [% if the ON time and the OFF time of the transistor tr1 are t ON and t OFF , respectively. ] (1)

【0006】ところが、負荷rlが重くなると、コイル
l1に流れるコイル電流ilが、同図の(c)で破線か
ら実線に示すように増大する。やがて、コイル電流il
が過電流検出レベルiclを超えると、入力段に設けら
れた過電流検出回路6によって過電流状態が検出され、
RSフリップフロップ回路7にセット信号が出力され
る。
However, when the load rl becomes heavy, the coil current il flowing through the coil 11 increases as shown by the broken line to the solid line in FIG. Eventually, coil current il
Exceeds the overcurrent detection level icl, an overcurrent state is detected by the overcurrent detection circuit 6 provided in the input stage,
The set signal is output to the RS flip-flop circuit 7.

【0007】RSフリップフロップ回路7は、セット端
子電圧が同図の(d)に示すように“Low”に変化し
てセットされる。セット端子電圧が一度“Low”とな
るとラッチがかかり、出力を“Low”に保持する。こ
のとき、リセット端子電圧は、“High”のままとな
る。
The RS flip-flop circuit 7 is set when the set terminal voltage changes to "Low" as shown in FIG. Once the set terminal voltage becomes “Low”, it is latched and the output is held at “Low”. At this time, the reset terminal voltage remains “High”.

【0008】すると、コンパレータ4の出力電圧および
電圧voutは、同図の(a)および(b)に破線で示
すパルス幅であるにも関わらず、RSフリップフロップ
回路7の出力がセット時から“Low”となるため、実
線で示すパルス幅まで狭められる。このようにしてトラ
ンジスタtr1のスイッチング周波数が低下することに
よって、出力電圧voが低下して出力電流の増大が抑制
される。そして、この結果、出力電流ioは、図7に示
すようにA点で低下する。
As a result, the output voltage of the comparator 4 and the voltage vout have the pulse widths shown by the broken lines in (a) and (b) of FIG. Since it is "Low", the pulse width is narrowed to the pulse width shown by the solid line. In this way, the switching frequency of the transistor tr1 is lowered, so that the output voltage vo is lowered and the increase of the output current is suppressed. Then, as a result, the output current io decreases at point A as shown in FIG.

【0009】また、発振器3からRSフリップフロップ
回路7へは、トランジスタtr1のOFF時にリセット
信号が出力されており、同図の(e)に示すようにRS
フリップフロップ回路7のリセット端子電圧が変化す
る。このとき、RSフリップフロップ回路7は、リセッ
ト端子電圧が一度“Low”となるとラッチがかかり、
セット端子電圧が“Low”となるときと逆に、出力を
“High”に保持する。これによって、トランジスタ
tr1は、次のON時に通常のタイミングでONする。
Further, a reset signal is output from the oscillator 3 to the RS flip-flop circuit 7 when the transistor tr1 is OFF, and as shown in (e) of FIG.
The reset terminal voltage of the flip-flop circuit 7 changes. At this time, the RS flip-flop circuit 7 is latched once the reset terminal voltage becomes “Low”,
Contrary to when the set terminal voltage becomes "Low", the output is held at "High". As a result, the transistor tr1 is turned on at the normal timing at the next turning on.

【0010】しかしながら、上記のスイッチング電源装
置では、スイッチング電源の小型化や軽量化などのため
にスイッチング周波数を高くしてゆく(約50〔kH
z〕以上とする)と、以下に説明するように、過電流保
護機能の動作に不都合が生じる。
However, in the above switching power supply device, the switching frequency is increased to reduce the size and weight of the switching power supply (about 50 [kHz]
z] or more), as described below, the operation of the overcurrent protection function is inconvenient.

【0011】すなわち、図6に示すように、セット端子
電圧が“Low”になるまでの時間td1と、さらにセ
ット端子電圧が“Low”になってからトランジスタt
r1がOFFするまでの時間td2との遅れが生じる。
両時間td1・td2の和である遅延時間tdは、過電
流検出からトランジスタtr1をOFFさせるまでの時
間、すなわち過電流保護機能が動作するまでに要する時
間である。上記の遅延時間tdは約1〔μsec〕にも
達し、前記100〔kHz〕のスイッチング周波数、す
なわち10〔μsec〕のスイッチング周期において、
過電流保護動作時にスイッチングパルス幅が狭められる
と、保護動作に及ぶ影響が大きくなり、無視できなくな
る。
That is, as shown in FIG. 6, the time td1 until the set terminal voltage becomes "Low" and the transistor t after the set terminal voltage becomes "Low".
There is a delay from the time td2 until r1 is turned off.
The delay time td, which is the sum of both times td1 and td2, is the time from the detection of overcurrent to the turning off of the transistor tr1, that is, the time required for the overcurrent protection function to operate. The delay time td reaches about 1 [μsec], and at the switching frequency of 100 [kHz], that is, 10 [μsec],
If the switching pulse width is narrowed during the overcurrent protection operation, the influence on the protection operation increases and cannot be ignored.

【0012】たとえば、入力電圧vin=40〔V〕、
出力電圧vo=5〔V〕、コイルl1のインダクタンス
L=200〔μH〕とすると、上記の遅延時間tdの間
にコイル電流ilの変化分である電流Δiは、 Δi=〔(vin−vo)/L〕×td=0.175〔A〕 となる。このため、コイル電流ilは、電流Δiによっ
て過電流検出レベルiclを超えてしまう。そして、こ
の電流変化分Δiが、平均電流、すなわち出力電流io
を増大させることになる。
For example, input voltage vin = 40 [V],
When the output voltage vo = 5 [V] and the inductance L of the coil 11 is L = 200 [μH], the current Δi, which is the change in the coil current il during the delay time td, is Δi = [(vin-vo) /L]×td=0.175 [A]. Therefore, the coil current i1 exceeds the overcurrent detection level icl due to the current Δi. This current change Δi is the average current, that is, the output current io.
Will be increased.

【0013】このときの出力特性は、図7に示すよう
に、短絡状態(vo=0〔V〕)に近くなるほどエミッ
タ電流が増大し、絶対最大定格値(2.5〔A〕)を超
えてしまい、垂下特性とならなくなる。このように、上
記のスイッチング電源装置では、スイッチング周波数が
高くなるほど過電流保護機能が確実に動作しなくなると
いう問題点があった。
As shown in FIG. 7, the output characteristic at this time is such that the emitter current increases as it gets closer to the short-circuited state (vo = 0 [V]), and exceeds the absolute maximum rated value (2.5 [A]). It will not have drooping characteristics. As described above, the above switching power supply device has a problem that the overcurrent protection function does not operate reliably as the switching frequency increases.

【0014】そこで、このような問題を解決する他の従
来技術が、特開平7−46828号公報で示されてい
る。この従来技術を図8および図9で示す。これらの図
8および図9は、上述の図5および図7にそれぞれ対応
しており、対応する部分には同一の参照符号を付して示
す。注目すべきは、このスイッチング電源装置では、出
力短絡などによる過電流時に発振周波数を低下させるた
めに、コンパレータ8と、定電圧源9と、発振周波数変
更回路10とがさらに設けられていることである。
Therefore, another conventional technique for solving such a problem is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-46828. This prior art is shown in FIGS. 8 and 9. 8 and 9 correspond to FIG. 5 and FIG. 7 described above, respectively, and corresponding parts are designated by the same reference numerals. It should be noted that this switching power supply device is further provided with a comparator 8, a constant voltage source 9, and an oscillation frequency changing circuit 10 in order to reduce the oscillation frequency when an overcurrent occurs due to an output short circuit or the like. is there.

【0015】前記コンパレータ8の非反転入力には、前
記抵抗r1・r2によって得られた電圧vadjが与え
られ、反転入力には、定電圧源9が接続されている。前
記基準電圧源2による基準電圧vref1は、たとえば
1.25〔V〕であり、これに対して前記定電圧源9に
よる基準電圧vref2は、たとえば0.6〔V〕であ
る。コンパレータ8への帰還電圧vadjが前記0.6
〔V〕となるときの出力電圧voは、次式により、 vo=0.6〔V〕×(r1+r2)/r2=2.4〔V〕 となる。すなわち、コンパレータ8は、出力電圧voが
上記の2.4〔V〕より低下したことを検出し、これに
応答して発振周波数変更回路10は、前記発振器3が発
生する三角波の発振周波数を、前記100〔kHz〕か
ら20〔kHz〕にまで低下させるようになっている。
The voltage vadj obtained by the resistors r1 and r2 is applied to the non-inverting input of the comparator 8, and the constant voltage source 9 is connected to the inverting input. The reference voltage vref1 by the reference voltage source 2 is, for example, 1.25 [V], while the reference voltage vref2 by the constant voltage source 9 is, for example, 0.6 [V]. The feedback voltage vadj to the comparator 8 is 0.6
The output voltage vo when it becomes [V] is vo = 0.6 [V] × (r1 + r2) /r2=2.4 [V] by the following equation. That is, the comparator 8 detects that the output voltage vo has dropped below 2.4 [V], and in response to this, the oscillation frequency changing circuit 10 changes the oscillation frequency of the triangular wave generated by the oscillator 3 to The frequency is lowered from 100 [kHz] to 20 [kHz].

【0016】したがって、負荷短絡等によって負荷rl
の抵抗値が小さくなって出力電流ioが増大し、トラン
ジスタtr1のコレクタ電流が増大して、コレクタ電流
が過電流検出レベルを超えると、過電流検出回路6によ
って過電流状態が検出されて過電流保護機能が動作を開
始し、過電流検出回路6から出力されるセット信号によ
ってRSフリップフロップ回路7がセットされ、トラン
ジスタtr1のスイッチングパルス幅が小さくなり、該
トランジスタtr1のON時間が短くなって、図9にお
いて、前述のように出力電圧voがA点で低下する。
Therefore, a load rl is caused by a load short circuit or the like.
When the collector current of the transistor tr1 increases and the collector current exceeds the overcurrent detection level, the overcurrent detection circuit 6 detects the overcurrent state and the overcurrent state is detected. The protection function starts operating, the RS flip-flop circuit 7 is set by the set signal output from the overcurrent detection circuit 6, the switching pulse width of the transistor tr1 becomes small, and the ON time of the transistor tr1 becomes short, In FIG. 9, the output voltage vo decreases at the point A as described above.

【0017】さらに、負荷rlの抵抗値が小さくなる
と、出力電圧voは、同図に示すB点まで低下して2.
4〔V〕となり、このときの帰還電圧vadjは、0.
6〔V〕となる。これからさらに出力電圧voが低下し
て、帰還電圧vadjが基準電圧vref2の0.6
〔V〕より低くなると、それまで“High”であった
コンパレータ8の出力が“Low”になり、発振周波数
変更回路10から発振器3に発振周波数を変更するよう
に指令を与える電圧が出力され、発振器3は、発振周波
数を100〔kHz〕から20〔kHz〕に低下させ
る。
Further, when the resistance value of the load rl decreases, the output voltage vo decreases to point B shown in FIG.
4 [V], and the feedback voltage vadj at this time is 0.
It becomes 6 [V]. From this, the output voltage vo further decreases, and the feedback voltage vadj becomes 0.6 of the reference voltage vref2.
When it becomes lower than [V], the output of the comparator 8 which has been "High" until then becomes "Low", and the oscillation frequency changing circuit 10 outputs a voltage for giving an instruction to the oscillator 3 to change the oscillation frequency, The oscillator 3 reduces the oscillation frequency from 100 [kHz] to 20 [kHz].

【0018】このような動作によって、通常の過電流保
護動作によってスイッチングパルス幅が狭くされ、過電
流検出から出力トランジスタtr1がOFFするまでの
遅延時間tdによって決定されるスイッチングパルス幅
の最小値に近付いたとしても、B点でコンパレータ8の
出力が変化してスイッチング周波数が低下することによ
って、スイッチングパルス幅が広がることになる。
By such an operation, the switching pulse width is narrowed by the normal overcurrent protection operation, and approaches the minimum value of the switching pulse width determined by the delay time td from the overcurrent detection to the turning off of the output transistor tr1. Even in this case, the output of the comparator 8 is changed at the point B and the switching frequency is lowered, so that the switching pulse width is widened.

【0019】たとえば、トランジスタtr1は、通常動
作時、前述の式1から5〔V〕/12〔V〕≒41.7
〔%〕のデューティDでスイッチングを行っており、前
記B点で出力電圧voが2.4〔V〕となると、前記式
1から20〔%〕になっているので、スイッチングパル
ス幅は、2〔μsec〕から10〔μsec〕にまで拡
大する。それゆえ、過電流保護動作における前述の遅延
時間tdの影響を従来の1/5に軽減することができ
る。
For example, in the normal operation, the transistor tr1 has 5 [V] / 12 [V] .apprxeq.41.7 from the above-mentioned formula 1.
When the switching is performed with the duty D of [%] and the output voltage vo becomes 2.4 [V] at the point B, the expression 1 becomes 20 [%], so that the switching pulse width is 2 Expand from [μsec] to 10 [μsec]. Therefore, the influence of the above-mentioned delay time td in the overcurrent protection operation can be reduced to ⅕ of the conventional one.

【0020】したがって、図9に示すように、出力電流
ioは、スイッチング周波数fsの低下が開始するB点
から低下が終了するC点へは、正規の過電流ポイントま
で戻るため低下してゆく。C点以降では、発振周波数が
20〔kHz〕に固定されるため、負荷rlが小さくな
るとスイッチングパルス幅が狭くなり、上記の遅延時間
tdの影響が大きくなって出力電流ioが増大する。
Therefore, as shown in FIG. 9, the output current io decreases from the point B, where the switching frequency fs starts to decrease, to the point C, where the switching frequency fs starts to decrease, because it returns to the normal overcurrent point. Since the oscillation frequency is fixed at 20 [kHz] after the point C, the switching pulse width becomes narrower as the load rl becomes smaller, and the influence of the delay time td becomes larger and the output current io increases.

【0021】しかしながら、上記のようにB点からC点
まで出力電流ioを低下させているので、該出力電流i
oの増大を大幅に抑制することができる。これにより、
出力電流ioは、前記の絶対最大定格値の2.5〔A〕
を超えなくなる。なお、同図において破線で示したの
は、前記図7で示す過電流保護特性である。
However, since the output current io is lowered from the point B to the point C as described above, the output current i
The increase of o can be suppressed significantly. This allows
The output current io is 2.5 [A] of the above absolute maximum rating value.
Will not exceed. It should be noted that the broken line in the figure shows the overcurrent protection characteristic shown in FIG.

【0022】[0022]

【発明が解決しようとする課題】電源の小型化、低コス
ト化には依然として強い要望がある。この小型化、低コ
スト化のためには、前記トランジスタtr1を含めて前
記スイッチング電源装置を集積回路化し、前記集積回路
に外付けされるコイルl1やコンデンサc2を小型化す
ることが有効であり、そのためスイッチング周波数fs
をさらに高周波化することが考えられる。一方、前記集
積回路を比較的安価なバイポーラ素子で実現しても、前
記スイッチング周波数fsとして300〔kHz〕程度
まで対応することができる。
There is still a strong demand for miniaturization and cost reduction of power supplies. In order to reduce the size and reduce the cost, it is effective to integrate the switching power supply device including the transistor tr1 into an integrated circuit and reduce the size of the coil l1 and the capacitor c2 externally attached to the integrated circuit. Therefore, switching frequency fs
It is conceivable to further increase the frequency. On the other hand, even if the integrated circuit is realized by a relatively inexpensive bipolar element, the switching frequency fs can be up to about 300 [kHz].

【0023】しかしながら、上記図8で示す従来技術に
おいても、vin=24〔V〕、vo=5〔V〕とした
とき、通常制御状態でのデューティDは前記式1から約
20.8〔%〕であり、fs=300〔kHz〕(スイ
ッチング周期T=3.33〔μsec〕、ON時間tON
=T×D=3.33×0.208=693〔nsec〕
となり、前記遅延時間tdの1〔μsec〕よりも短く
なってしまう。
However, also in the prior art shown in FIG. 8, when vin = 24 [V] and vo = 5 [V], the duty D in the normal control state is approximately 20.8 [%] from the above equation 1. ], Fs = 300 [kHz] (switching cycle T = 3.33 [μsec], ON time t ON
= T × D = 3.33 × 0.208 = 693 [nsec]
Therefore, the delay time td becomes shorter than 1 [μsec].

【0024】このため、前記図9において仮想線で示す
ように、A点で過電流を検出しその保護動作を行って
も、その保護動作がトランジスタtr1のON時間tON
の経過後に行われることになり、該過電流保護動作が無
効となって出力電流ioが増大してゆく。さらに、負荷
rlが重くなり出力電流ioが増大し、トランジスタt
r1の能力であるたとえば3.0〔A〕を超えると、ト
ランジスタtr1のコレクタ−エミッタ間の電圧降下V
CEが増大し始め、該トランジスタtr1での損失が大き
くなって効率が低下し、出力電圧voが低下し始める。
こうしてD点のvo=2.4〔V〕となると、前記発振
周波変更回路10の動作によって前記スイッチング周波
数fsが低下するので、通常の過電流保護動作が行われ
て前記C点に到達する。
Therefore, as shown by the phantom line in FIG. 9, even if the overcurrent is detected at the point A and the protective operation is performed, the protective operation is the ON time t ON of the transistor tr1.
Is performed after the lapse of time, the overcurrent protection operation is invalidated, and the output current io increases. Further, the load rl becomes heavy, the output current io increases, and the transistor t
When the capacity of r1 exceeds 3.0 [A], for example, a voltage drop V between the collector and the emitter of the transistor tr1 is generated.
CE starts to increase, the loss in the transistor tr1 increases, the efficiency decreases, and the output voltage vo begins to decrease.
In this way, when vo = 2.4 [V] at the point D, the switching frequency fs is lowered by the operation of the oscillation frequency changing circuit 10, and the normal overcurrent protection operation is performed to reach the point C.

【0025】すなわち、前記点D−C間の短絡保護動作
が行われてからのC点以下では過電流保護動作が行われ
るけれども、点A−D間では過電流保護動作が行われな
いことになってしまう。
That is, although the overcurrent protection operation is performed at point C and below after the short-circuit protection operation between points D and C is performed, the overcurrent protection operation is not performed between points A and D. turn into.

【0026】本発明の目的は、スイッチング周波数を高
周波化しても、過電流保護動作を確実に行うことができ
るスイッチング電源装置を提供することである。
An object of the present invention is to provide a switching power supply device capable of reliably performing an overcurrent protection operation even if the switching frequency is increased.

【0027】[0027]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係るス
イッチング電源装置は、発振手段からの発振信号に応答
してスイッチング素子が入力直流電圧をスイッチングす
ることによって所望とするレベルの電圧出力を得ること
ができ、出力電流が予め定める値より大きくなったこと
が過電流検知手段で検知されると過電流保護回路がスイ
ッチングパルス幅を狭くして前記出力電流を制限するよ
うにしたスイッチング電源装置において、前記過電流検
知手段による過電流検知に応答して、定常時の第1の発
振周波数から、該第1の発振周波数よりも低く、かつ前
記過電流検知から前記過電流保護回路による保護動作の
実現までの遅延時間より長い周期の第2の発振周波数に
前記発振手段の発振周波数を低下させる第1の発振周波
数低下手段と、前記第1の発振周波数低下手段によって
前記発振手段の発振周波数が第2の発振周波数になると
ともに前記過電流保護回路によってスイッチングパルス
幅が狭くなっている状態において、予め定めるレベルの
出力電圧の低下を検出し、前記第2の発振周波数よりも
低い第3の発振周波数に前記発振手段の発振周波数を低
下させる第2の発振周波数低下手段とを含むことを特徴
とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a switching power supply device in which a switching element switches an input DC voltage in response to an oscillating signal from an oscillating means so that a voltage output of a desired level is obtained. A switching power supply device which can be obtained, and when the overcurrent detection means detects that the output current exceeds a predetermined value, the overcurrent protection circuit narrows the switching pulse width to limit the output current. In response to the overcurrent detection by the overcurrent detection means, the protection operation by the overcurrent protection circuit from the first oscillation frequency in the steady state lower than the first oscillation frequency and the overcurrent detection a first oscillation frequency reduction means for reducing the oscillation frequency of the oscillation means to the oscillation frequency second period longer than the delay time until the implementation of the previous The first oscillation frequency reduction means
When the oscillation frequency of the oscillation means reaches the second oscillation frequency
Both are switching pulses by the overcurrent protection circuit
A second oscillating frequency that detects a decrease in the output voltage of a predetermined level in the narrow width and reduces the oscillating frequency of the oscillating means to a third oscillating frequency lower than the second oscillating frequency. And a lowering means.

【0028】上記の構成によれば、過電流保護回路の動
作の開始にあたって、過電流状態であることが過電流検
知手段によって検知されると、第1の発振周波数低下手
段は、発振手段の発振周波数を、定常時の第1の発振周
波数から第2の発振周波数に予め低下させておく。した
がって、過電流保護動作が行われてスイッチングパルス
幅が狭くされても、第2の発振周波数においては、過電
流状態が検出されてからスイッチング素子がOFFする
までの遅延時間よりもスイッチング素子のON期間が長
くなり、該過電流保護動作が有効に行われ、出力電流が
減少する。
According to the above configuration, when the overcurrent detection means detects the overcurrent state at the start of the operation of the overcurrent protection circuit, the first oscillation frequency lowering means causes the oscillation of the oscillation means. The frequency is reduced in advance from the first oscillation frequency in the steady state to the second oscillation frequency. Therefore, even if the overcurrent protection operation is performed and the switching pulse width is narrowed, at the second oscillation frequency, the switching element is turned on more than the delay time from the detection of the overcurrent state to the turning off of the switching element. The period becomes longer, the overcurrent protection operation is effectively performed, and the output current decreases.

【0029】同様に、第2の発振周波数低下手段は、出
力短絡などで出力電圧が所定レベルより低下したことを
検出すると、発振手段の発振周波数を、第3の発振周波
数にさらに低下させる。これによって、前記第1の発振
周波数から第2の発振周波数に発振周波数が一旦低下さ
れた後、過電流保護動作によって狭くなったスイッチン
グパルス幅が再び広くなり、上記の遅延時間の影響を小
さくすることができる。こうして、上記の遅延時間の影
響による出力電流の増大を防止することができる。
Similarly, the second oscillating frequency lowering means further lowers the oscillating frequency of the oscillating means to the third oscillating frequency when detecting that the output voltage has dropped below a predetermined level due to an output short circuit or the like. As a result, after the oscillation frequency is once reduced from the first oscillation frequency to the second oscillation frequency, the switching pulse width narrowed by the overcurrent protection operation is widened again, and the influence of the delay time is reduced. be able to. Thus, it is possible to prevent the output current from increasing due to the influence of the delay time.

【0030】したがって、前記第1の発振周波数を、前
記遅延時間に係りなく、たとえばスイッチングトランジ
スタの動作周波数の上限付近まで高くすることができ、
集積回路化される発振手段や過電流保護回路などに対し
て、外付けされるコイルやコンデンサなどを小型化し、
スイッチング電源装置の一層の小型化、低コスト化を図
ることができる。
Therefore, the first oscillation frequency can be increased to, for example, near the upper limit of the operating frequency of the switching transistor, regardless of the delay time.
For the oscillation means and overcurrent protection circuit that are integrated into a circuit, downsizing externally attached coils and capacitors,
It is possible to further reduce the size and cost of the switching power supply device.

【0031】また、請求項2の発明に係るスイッチング
電源装置では、前記過電流検知手段は、入力端子からス
イッチング素子への電源ラインに直列に介在される低抵
抗と、該低抵抗の端子間電圧降下を微小閾値電圧でレベ
ル弁別するコンパレータとを備えて構成されることを特
徴とする。
Further, in the switching power supply device according to the invention of claim 2, the overcurrent detection means has a low resistance interposed in series in a power supply line from the input terminal to the switching element, and a terminal voltage of the low resistance. And a comparator for discriminating the level of the drop with a minute threshold voltage.

【0032】上記の構成によれば、微小閾値電圧のため
に、コンパレータによって過電流検知のために必要とな
る低抵抗の端子間電圧降下を小さくすることができ、定
格電流値が比較的大きくても、低損失に過電流検知を行
うことができる。
According to the above arrangement, the low threshold voltage drop between the terminals which is necessary for the overcurrent detection by the comparator due to the minute threshold voltage can be reduced, and the rated current value is relatively large. Also, overcurrent detection can be performed with low loss.

【0033】さらにまた、請求項3の発明に係るスイッ
チング電源装置では、前記発振手段は、入力電流に対応
して発振周波数を変化することができる電流制御型の発
振器であり、前記第1および第2の発振周波数低下手段
は、前記第2の周波数に対応した定電流を前記発振器に
与える定電流発生回路に、前記第2の周波数と第1の周
波数との差分および第2の周波数と第3の周波数との差
分にそれぞれ対応した定電流を発生し、それらの定電流
を加算または減算させることを特徴とする。
Further, in the switching power supply device according to the invention of claim 3, the oscillating means is a current control type oscillator capable of changing an oscillating frequency in response to an input current, and the oscillating means comprises the first and the first The oscillating frequency lowering means of No. 2 provides a constant current generating circuit for giving a constant current corresponding to the second frequency to the oscillator, a difference between the second frequency and the first frequency, a second frequency and a third frequency. It is characterized in that constant currents corresponding to the respective differences from the frequency are generated, and these constant currents are added or subtracted.

【0034】上記の構成によれば、第1および第2の発
振周波数低下手段は、トランジスタのエミッタ面積の調
整などによって電流値を制御することができ、これによ
って発振器の発振周波数を、前記第1、第2または第3
の周波数に比較的高精度に設定することができる。
According to the above arrangement, the first and second oscillation frequency lowering means can control the current value by adjusting the emitter area of the transistor, etc., whereby the oscillation frequency of the oscillator can be adjusted to the first oscillation frequency. , Second or third
The frequency can be set relatively accurately.

【0035】したがって、前記過電流保護動作によって
スイッチングパルス幅が狭くされても、該スイッチング
パルス幅を前記遅延時間よりも確実に長くしておくこと
ができ、安定した動作を実現することができる。
Therefore, even if the switching pulse width is narrowed by the overcurrent protection operation, the switching pulse width can be surely made longer than the delay time, and stable operation can be realized.

【0036】[0036]

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態ついて、図
1〜図4に基づいて説明すれば、以下の通りである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0037】図1は、本発明の実施の一形態のスイッチ
ング電源装置の電気的構成を示すブロック図である。本
例に係るスイッチング電源装置は、チョッパ型であり、
後述するコイルL1および平滑用のコンデンサC1,C
2を除いて、集積回路化されている。このスイッチング
電源装置は、図1に示すように、たとえば24〔V〕の
入力電圧VinをスイッチングするNPN形のバイポー
ラのトランジスタTr1を備えている。入力端子から前
記トランジスタTr1のコレクタへの電源ラインには、
過電流検出回路11が直列に介在されており、この過電
流検出回路11の前段には、脈流を平滑化するコンデン
サC1が設けられている。過電流検出回路11は、トラ
ンジスタTr1のコレクタ−エミッタ間に流れる電流が
過電流検出レベルIcl(前記図6のiclに対応)を
超えると過電流状態であると検出し、これを後述するR
Sフリップフロップ回路12にセット信号として出力す
るようになっている。
FIG. 1 is a block diagram showing an electrical configuration of a switching power supply device according to an embodiment of the present invention. The switching power supply device according to this example is a chopper type,
A coil L1 and smoothing capacitors C1 and C described later.
With the exception of 2, they are integrated circuits. As shown in FIG. 1, this switching power supply device includes an NPN-type bipolar transistor Tr1 that switches an input voltage Vin of 24 [V], for example. In the power line from the input terminal to the collector of the transistor Tr1,
The overcurrent detection circuit 11 is interposed in series, and a capacitor C1 for smoothing the pulsating current is provided in the preceding stage of the overcurrent detection circuit 11. The overcurrent detection circuit 11 detects an overcurrent state when the current flowing between the collector and the emitter of the transistor Tr1 exceeds the overcurrent detection level Icl (corresponding to icl in FIG. 6), which will be described later.
The output signal is output to the S flip-flop circuit 12 as a set signal.

【0038】トランジスタTr1のエミッタには、コイ
ルL1が直列に接続されている。このコイルL1の前記
エミッタ側の一端にはダイオードD1のカソードが接続
され、ダイオードD1のアノードは接地されている。ま
た、コイルL1の他端は、出力平滑用のコンデンサC2
の一端に接続されるとともに、直列に接続された抵抗R
1・R2と、これらの抵抗R1・R2と並列に設けられ
た負荷RLとを介して接地されている。上記のコンデン
サC2は、他端が接地されている。また、抵抗R1・R
2は、抵抗値が、たとえばそれぞれ3〔kΩ〕と1〔k
Ω〕であり、出力電圧Voを1/4に分圧するようにな
っている。
The coil L1 is connected in series to the emitter of the transistor Tr1. The cathode of the diode D1 is connected to one end of the coil L1 on the emitter side, and the anode of the diode D1 is grounded. The other end of the coil L1 has a capacitor C2 for smoothing the output.
Resistor R connected in series with one end of
1 · R2 and a load RL provided in parallel with these resistors R1 · R2 are grounded. The other end of the capacitor C2 is grounded. Also, the resistors R1 and R
2 has resistance values of, for example, 3 [kΩ] and 1 [kΩ], respectively.
Ω], and the output voltage Vo is divided into ¼.

【0039】入力段のコンデンサC1で平滑化された入
力電圧VinがトランジスタTr1によってスイッチン
グされると、トランジスタTr1がONしている期間で
は、該トランジスタTr1のエミッタに現れた電圧Vo
utによって、コイルL1、コンデンサC2および負荷
RLに対してエネルギが供給される。トランジスタTr
1がOFFしている期間では、コイルL1に蓄えられた
エネルギが、ダイオードD1によって還流させられて負
荷RLに与えられる。
When the input voltage Vin smoothed by the capacitor C1 in the input stage is switched by the transistor Tr1, the voltage Vo appearing at the emitter of the transistor Tr1 during the period in which the transistor Tr1 is ON.
Energy is supplied to the coil L1, the capacitor C2, and the load RL by ut. Transistor Tr
While 1 is OFF, the energy stored in the coil L1 is circulated by the diode D1 and given to the load RL.

【0040】前記の抵抗R1と抵抗R2との接続点の電
圧は、差動アンプ13の反転入力に、帰還電圧Vadj
として与えられる。また、この差動アンプ13の非反転
入力には、たとえば前記抵抗R1・R2による分圧比が
前記1/4であり、出力電圧Voが5〔V〕である場
合、1.25〔V〕の第1の基準電圧Vref1を発生
する基準電圧源14が接続されている。差動アンプ13
は、出力電圧Voが抵抗R1・R2によって分圧されて
得られた帰還電圧Vadjと、上記の第1の基準電圧V
ref1との差に応じた電圧を出力するようになってい
る。上記の差動アンプ13の出力は、コンパレータ15
の非反転入力に接続されている。また、コンパレータ1
5の反転入力には、発振器16が接続されている。
The voltage at the connection point between the resistors R1 and R2 is fed to the inverting input of the differential amplifier 13 by the feedback voltage Vadj.
Given as. Further, when the voltage division ratio by the resistors R1 and R2 is 1/4 and the output voltage Vo is 5 [V], the non-inverting input of the differential amplifier 13 is 1.25 [V]. A reference voltage source 14 that generates a first reference voltage Vref1 is connected. Differential amplifier 13
Is the feedback voltage Vadj obtained by dividing the output voltage Vo by the resistors R1 and R2, and the first reference voltage V
A voltage corresponding to the difference from ref1 is output. The output of the differential amplifier 13 is the comparator 15
Connected to the non-inverting input of. In addition, the comparator 1
An oscillator 16 is connected to the inverting input of the signal line 5.

【0041】前記発振器16は、三角波を発生するとと
もに、RSフリップフロップ回路12のリセット端子に
与えるリセット信号を発生するようになっている。ま
た、発振器16は、前記三角波の発振周波数を、後述す
る第1発振周波数変更回路17の出力に応答して、第1
の発振周波数である、たとえば300〔kHz〕から、
第2の発振周波数である、たとえば100〔kHz〕に
まで低下するようになっており、また第2発振周波数変
更回路18の出力に応答して、前記第2の発振周波数で
ある100〔kHz〕から、第3の発振周波数である、
たとえば20〔kHz〕にまで低下するようになってい
る。
The oscillator 16 generates a triangular wave and a reset signal to be supplied to the reset terminal of the RS flip-flop circuit 12. Further, the oscillator 16 responds to the output of the first oscillation frequency changing circuit 17, which will be described later, with the oscillation frequency of the triangular wave as a first oscillation frequency.
From the oscillation frequency of 300 [kHz],
The second oscillation frequency is lowered to, for example, 100 [kHz], and in response to the output of the second oscillation frequency changing circuit 18, the second oscillation frequency is 100 [kHz]. From the third oscillation frequency,
For example, it is lowered to 20 [kHz].

【0042】コンパレータ15は、発振器16からの三
角波と差動アンプ13の出力電圧とを比較して、差動ア
ンプ13の出力電圧が三角波のレベルより高いとき“H
igh”を出力する一方、差動アンプ13の出力電圧が
三角波のレベルより低いとき“Low”を出力するよう
になっている。つまり、コンパレータ15は、トランジ
スタTr1をON/OFFさせるためのPWM信号を出
力するようになっている。
The comparator 15 compares the triangular wave from the oscillator 16 with the output voltage of the differential amplifier 13, and when the output voltage of the differential amplifier 13 is higher than the level of the triangular wave, "H" is output.
Meanwhile, the comparator 15 outputs "Low" when the output voltage of the differential amplifier 13 is lower than the triangular wave level. That is, the comparator 15 outputs the PWM signal for turning on / off the transistor Tr1. Is output.

【0043】上記のコンパレータ15の出力は、駆動回
路19に接続されている。駆動回路19は、コンパレー
タ15からのPWM信号に基づいて、トランジスタTr
1をON/OFF駆動する回路である。また、RSフリ
ップフロップ回路12は、過電流検出回路11からのセ
ット信号でセットされるとともに、発振器16からのリ
セット信号によってリセットされ、上記のPWM信号の
パルス幅を狭めて、スイッチングパルス幅を狭めるよう
になっている。
The output of the comparator 15 is connected to the drive circuit 19. The drive circuit 19, based on the PWM signal from the comparator 15,
1 is a circuit for driving ON / OFF. The RS flip-flop circuit 12 is set by the set signal from the overcurrent detection circuit 11 and reset by the reset signal from the oscillator 16 to narrow the pulse width of the PWM signal and narrow the switching pulse width. It is like this.

【0044】出力電圧Voの制御は、該出力電圧Voを
前記抵抗R1・R2の抵抗値で分割して得られる帰還電
圧vadjと、基準電圧源14からの第1の基準電圧V
ref1とに基づいて行なわれる。まず、差動アンプ1
3によって両電圧の差に応じた電圧が出力され、その電
圧と発振器16から出力される三角波とがコンパレータ
15で比較される。すると、コンパレータ15からは、
差動アンプ13の出力レベルに応じたパルス幅のPWM
信号が出力される。
The output voltage Vo is controlled by the feedback voltage vadj obtained by dividing the output voltage Vo by the resistance value of the resistors R1 and R2 and the first reference voltage V from the reference voltage source 14.
It is performed based on ref1 and ref1. First, the differential amplifier 1
A voltage corresponding to the difference between the two voltages is output by 3, and the comparator 15 compares the voltage with the triangular wave output from the oscillator 16. Then, from the comparator 15,
PWM of pulse width according to the output level of the differential amplifier 13
The signal is output.

【0045】次いで、このPWM信号が駆動回路19に
与えられると、PWM信号のデューティDに応じて該駆
動回路19がトランジスタTr1のON/OFFを制御
する。これによって、出力電圧Voが、前記第1の基準
電圧vref1および抵抗R1・R2による分圧比で決
定される一定電圧(5〔V〕)に制御される。
Next, when this PWM signal is given to the drive circuit 19, the drive circuit 19 controls ON / OFF of the transistor Tr1 according to the duty D of the PWM signal. As a result, the output voltage Vo is controlled to a constant voltage (5 [V]) determined by the voltage dividing ratio of the first reference voltage vref1 and the resistors R1 and R2.

【0046】本スイッチング電源装置は、前記の過電流
検出回路11およびRSフリップフロップ回路12によ
って、過電流状態を検出してスイッチングパルス幅を狭
めてトランジスタTr1の動作を制御することで、過電
流保護動作を実現するようになっている。つまり、過電
流検出回路11が過電流検知手段を構成し、RSフリッ
プフロップ回路12が過電流保護回路を構成している。
In the present switching power supply device, the overcurrent detection circuit 11 and the RS flip-flop circuit 12 detect the overcurrent state and narrow the switching pulse width to control the operation of the transistor Tr1 to protect the overcurrent. It's designed to work. That is, the overcurrent detection circuit 11 constitutes an overcurrent detection means, and the RS flip-flop circuit 12 constitutes an overcurrent protection circuit.

【0047】また、本スイッチング電源装置において
は、前記の過電流検出回路11によって過電流状態が検
出されると、第1の発振周波数低下手段としての前記第
1発振周波数変更回路17が発振器16へ“High”
を出力し、これに応答して発振器16は、発振周波数を
前記第1の発振周波数である300〔kHz〕から、第
2の発振周波数である100〔kHz〕に低下する。
Further, in the present switching power supply device, when the overcurrent state is detected by the overcurrent detection circuit 11, the first oscillation frequency changing circuit 17 as the first oscillation frequency lowering means transfers to the oscillator 16. "High"
In response to this, the oscillator 16 lowers the oscillation frequency from 300 [kHz] which is the first oscillation frequency to 100 [kHz] which is the second oscillation frequency.

【0048】さらにまた、本スイッチング電源装置にお
いては、前記の抵抗R1と抵抗R2との接続点の帰還電
圧Vadjがコンパレータ20の非反転入力に与えられ
ている。このコンパレータ20の反転入力には、定電圧
源21が接続されている。定電圧源21は、たとえば
0.6〔V〕の第2の基準電圧Vref2を出力する回
路である。コンパレータ20は、前記帰還電圧Vadj
と第2の基準電圧Vref2とを比較して、帰還電圧V
adjが、第2の基準電圧Vref2より高くなるとき
“High”を出力する一方、より低くなるとき“Lo
w”を出力するようになっている。
Furthermore, in this switching power supply device, the feedback voltage Vadj at the connection point between the resistors R1 and R2 is applied to the non-inverting input of the comparator 20. A constant voltage source 21 is connected to the inverting input of the comparator 20. The constant voltage source 21 is a circuit that outputs a second reference voltage Vref2 of 0.6 [V], for example. The comparator 20 uses the feedback voltage Vadj.
Is compared with the second reference voltage Vref2 to obtain the feedback voltage Vref.
When adj becomes higher than the second reference voltage Vref2, it outputs "High", and when it becomes lower, it becomes "Lo".
w "is output.

【0049】なお、帰還電圧Vadjが0.6〔V〕と
なるときの出力電圧Voは、次式により、 Vo=0.6〔V〕×(R1+R2)/R2=2.4〔V〕 となる。すなわち、コンパレータ20は、出力電圧Vo
が上記の2.4〔V〕より低下したことを検出するよう
になっている。
The output voltage Vo when the feedback voltage Vadj becomes 0.6 [V] is given by the following equation: Vo = 0.6 [V] × (R1 + R2) /R2=2.4 [V] Become. That is, the comparator 20 outputs the output voltage Vo.
Is lower than the above-mentioned 2.4 [V].

【0050】上記のコンパレータ20の出力には、前記
第2発振周波数変更回路18が接続されている。この第
2発振周波数変更回路18は、コンパレータ20の出力
が“Low”となったとき、発振器16に対し三角波の
発振周波数を低下させるための“High”を出力す
る。これに応答して発振器16は、発振周波数を前記第
2の発振周波数である100〔kHz〕から、第3の発
振周波数である20〔kHz〕に低下する。したがっ
て、前記第2発振周波数変更回路18と、コンパレータ
20と、定電圧源21とは、第2の発振周波数低下手段
としての機能を有している。
The second oscillation frequency changing circuit 18 is connected to the output of the comparator 20. The second oscillation frequency changing circuit 18 outputs "High" for reducing the oscillation frequency of the triangular wave to the oscillator 16 when the output of the comparator 20 becomes "Low". In response to this, the oscillator 16 lowers the oscillation frequency from the second oscillation frequency of 100 [kHz] to the third oscillation frequency of 20 [kHz]. Therefore, the second oscillation frequency changing circuit 18, the comparator 20, and the constant voltage source 21 have a function as second oscillation frequency lowering means.

【0051】図2は、前記過電流検出回路11の具体的
構成を示すブロック図である。この過電流検出回路11
は、負荷電流の電圧変換を行なう低抵抗RMと、比較器
CMPと、出力回路を構成するトランジスタQ11,Q
12および抵抗R11,R12と備えて構成されてい
る。前記低抵抗RMは、入力端子からトランジスタTr
1への電源ラインL1に直列に介在されている。比較器
CMPは、前記低抵抗RMの端子間電圧を所定の閾値電
圧と比較し、前記閾値電圧以上となるとハイレベルを出
力する。この比較器CMPの前記閾値電圧がたとえば3
0〔mV〕であり、前記負荷RLへの負荷電流がたとえ
ば2〔A〕であるとき、前記低抵抗RMの抵抗値は15
〔mΩ〕に選ばれる。こうして比較器CMPは、前記負
過電流が2〔A〕以上となると、ハイレベルを出力す
る。
FIG. 2 is a block diagram showing a specific structure of the overcurrent detection circuit 11. This overcurrent detection circuit 11
Is a low resistance RM for converting a load current into a voltage, a comparator CMP, and transistors Q11, Q forming an output circuit.
12 and resistors R11 and R12. The low resistance RM is connected to the transistor Tr from the input terminal.
1 is connected in series to the power supply line L1. The comparator CMP compares the inter-terminal voltage of the low resistance RM with a predetermined threshold voltage, and outputs a high level when the voltage is equal to or higher than the threshold voltage. The threshold voltage of the comparator CMP is, for example, 3
When the load current to the load RL is 2 [A], the resistance value of the low resistance RM is 15 [mV].
Selected as [mΩ]. In this way, the comparator CMP outputs a high level when the negative overcurrent becomes 2 [A] or more.

【0052】前記比較器CMPの出力は、抵抗R11を
介してトランジスタQ11のベースに与えられるととも
に、抵抗R12を介してトランジスタQ12のベースに
与えられる。トランジスタQ11,Q12のエミッタは
共に接地されている。トランジスタQ11のコレクタは
前記第1発振周波数変更回路17への出力となり、トラ
ンジスタQ12のコレクタは前記RSフリップフロップ
回路12へのセット出力となる。したがって、過電流状
態となると、比較器CMPの出力がハイレベルとなり、
トランジスタQ11,Q12で反転されて、第1発振周
波数変更回路17およびRSフリップフロップ回路12
にそれぞれ与えられる。
The output of the comparator CMP is given to the base of the transistor Q11 via the resistor R11 and to the base of the transistor Q12 via the resistor R12. The emitters of the transistors Q11 and Q12 are both grounded. The collector of the transistor Q11 becomes an output to the first oscillation frequency changing circuit 17, and the collector of the transistor Q12 becomes a set output to the RS flip-flop circuit 12. Therefore, in the overcurrent state, the output of the comparator CMP becomes high level,
The first oscillation frequency changing circuit 17 and the RS flip-flop circuit 12 are inverted by the transistors Q11 and Q12.
Given to each.

【0053】図3は、前記第1発振周波数変更回路17
および第2発振周波数変更回路18の具体的構成を示す
電気回路図である。なお、この図3には、前記過電流検
出回路11における抵抗R11およびトランジスタQ1
1と、発振器16における定電流回路16aとを合わせ
て示している。前記定電流回路16aからの出力電流I
40が発振回路に与えられ、発振回路はその電流I40
に対応した周波数で発振を行うことになる。
FIG. 3 shows the first oscillation frequency changing circuit 17
2 is an electric circuit diagram showing a specific configuration of a second oscillation frequency changing circuit 18. FIG. In FIG. 3, the resistor R11 and the transistor Q1 in the overcurrent detection circuit 11 are shown.
1 and the constant current circuit 16a in the oscillator 16 are also shown. Output current I from the constant current circuit 16a
40 is given to the oscillation circuit, and the oscillation circuit receives the current I40
Will oscillate at a frequency corresponding to.

【0054】まず、第1発振周波数変更回路17は、定
電流源F21と、コンデンサC21と、トランジスタQ
21〜Q24と、抵抗R21,R22とを備えて構成さ
れている。電源電圧Vsが与えられる電源ラインL2と
接地ラインL3との間には、定電流源F21とコンデン
サC21との直列回路が介在されている。前記電源ライ
ンL2,L3間にはまた、抵抗R21とトランジスタQ
21との直列回路と、定電流I21を作成するトランジ
スタQ23と抵抗R22とトランジスタQ22との直列
回路とが接続されている。コンデンサC21と並列に前
記トランジスタQ11が介在されており、このコンデン
サC21の出力電圧がトランジスタQ21のベースに与
えられることになる。抵抗R21とトランジスタQ21
との接続点は、トランジスタQ22のベースに接続され
る。ダイオード接続されているトランジスタQ23はト
ランジスタQ24とカレントミラー回路を構成してい
る。
First, the first oscillation frequency changing circuit 17 includes a constant current source F21, a capacitor C21 and a transistor Q.
21 to Q24 and resistors R21 and R22. A series circuit of a constant current source F21 and a capacitor C21 is interposed between the power supply line L2 supplied with the power supply voltage Vs and the ground line L3. A resistor R21 and a transistor Q are also provided between the power supply lines L2 and L3.
21 and a series circuit of a transistor Q23, a resistor R22, and a transistor Q22 that create a constant current I21 are connected. The transistor Q11 is interposed in parallel with the capacitor C21, and the output voltage of the capacitor C21 is given to the base of the transistor Q21. Resistor R21 and transistor Q21
The connection point with is connected to the base of the transistor Q22. The diode-connected transistor Q23 forms a current mirror circuit with the transistor Q24.

【0055】したがって、定格負荷時には、前記トラン
ジスタQ11がOFFしており、コンデンサC21は定
電流源F21によって充電され、その充電電圧によって
トランジスタQ21がONし、トランジスタQ22がO
FFして電流I21が0となって、トランジスタQ24
からの出力電流I22も0となっている。これに対し
て、過電流状態となってトランジスタQ11がONする
と、コンデンサC21の充電電荷が放電され、トランジ
スタQ21がOFFし、トランジスタQ22がONして
電流I21が流れ、該第1発振周波数変更回路17から
発振器16の定電流発生回路16aに出力電流I22が
流し出される。
Therefore, at the rated load, the transistor Q11 is off, the capacitor C21 is charged by the constant current source F21, the charging voltage turns on the transistor Q21, and the transistor Q22 turns off.
The current I21 becomes 0 due to FF, and the transistor Q24
The output current I22 from is also zero. On the other hand, when the transistor Q11 is turned on in the overcurrent state, the charge stored in the capacitor C21 is discharged, the transistor Q21 is turned off, the transistor Q22 is turned on, and the current I21 flows, and the first oscillation frequency changing circuit is turned on. An output current I22 is sent from 17 to the constant current generating circuit 16a of the oscillator 16.

【0056】ここで、トランジスタQ23,Q24のエ
ミッタ面積比は1:1に形成されており、また電源電圧
Vsは2.6〔V〕に選ばれ、抵抗R22の抵抗値は4
6〔kΩ〕に選ばれている。したがって、 I22=I21=(Vs−VBE−VSAT )/R22 …(2) となる。ここで、VBEはトランジスタQ23のベース−
エミッタ間電圧であり、たとえば0.65〔V〕であ
る。また、VSAT はトランジスタQ22のON時の飽和
電圧であり、たとえば0.1〔V〕である。したがっ
て、前記式2から、I22=40〔μA〕の電流を流し
出すことができる。
Here, the emitter area ratio of the transistors Q23 and Q24 is formed to 1: 1, the power supply voltage Vs is selected to be 2.6 [V], and the resistance value of the resistor R22 is 4: 1.
Selected as 6 [kΩ]. Therefore, the I22 = I21 = (Vs-V BE -V SAT) / R22 ... (2). Where V BE is the base of transistor Q23
The emitter-to-emitter voltage is, for example, 0.65 [V]. Further, V SAT is a saturation voltage when the transistor Q22 is ON and is, for example, 0.1 [V]. Therefore, the current of I22 = 40 [μA] can be flown out from the equation (2).

【0057】第2発振周波数変更回路18は、トランジ
スタQ31〜Q34と、抵抗R31,R32と、定電流
源F31とを備えて構成されている。定電流源F31
は、差動対を構成する一対のトランジスタQ31,Q3
2のエミッタに定電流I31を供給する。トランジスタ
Q31のベースには前記帰還電圧Vadjが与えられ、
コレクタは接地されている。トランジスタQ32のベー
スには、前記電源ラインL2,L3間に介在された分圧
抵抗R31,R32によって作成される参照電圧Vre
f3、たとえば0.6〔V〕が与えられる。トランジス
タQ32のコレクタは、ダイオード接続されたトランジ
スタQ33を介して接地されている。トランジスタQ3
3は、トランジスタQ34とカレントミラー回路を構成
している。
The second oscillation frequency changing circuit 18 comprises transistors Q31 to Q34, resistors R31 and R32, and a constant current source F31. Constant current source F31
Is a pair of transistors Q31 and Q3 forming a differential pair.
A constant current I31 is supplied to the second emitter. The feedback voltage Vadj is applied to the base of the transistor Q31,
The collector is grounded. At the base of the transistor Q32, a reference voltage Vre created by voltage dividing resistors R31 and R32 interposed between the power supply lines L2 and L3.
f3, for example, 0.6 [V] is applied. The collector of the transistor Q32 is grounded via the diode-connected transistor Q33. Transistor Q3
3 forms a current mirror circuit with the transistor Q34.

【0058】トランジスタQ33,Q34のエミッタ面
積比は1:3に選ばれており、またI31=20〔μ
A〕に選ばれている。したがって、定常負荷状態のVo
=5〔V〕では、Vadj=1.25〔V〕となってV
ref3<Vadjとなり、トランジスタQ31がOF
Fし、トランジスタQ32,Q33がONして、トラン
ジスタQ34は60〔μA〕の電流を引き抜く能力を有
している。
The emitter area ratio of the transistors Q33 and Q34 is selected to be 1: 3, and I31 = 20 [μ
A]. Therefore, Vo in the steady load state
= 5 [V], Vadj = 1.25 [V] and V
ref3 <Vadj, and the transistor Q31 is OF
Then, the transistors Q32 and Q33 are turned on, and the transistor Q34 has a capability of extracting a current of 60 [μA].

【0059】定電流発生回路16aは、トランジスタQ
41〜Q48と、ダイオードD41〜D44と、定電流
源F41とを備えて構成されている。前記電源ラインL
2,L3間には、定電流源F41とダイオード接続され
たトランジスタQ41との直列回路が介在されており、
該直列回路によって定電流I41が作成されている。ト
ランジスタQ41はトランジスタQ42,Q43,Q4
4とカレントミラー回路を構成しており、各トランジス
タQ41,Q42,Q43,Q44のエミッタ面積比
は、1:1:2:1に形成されている。
The constant current generating circuit 16a includes a transistor Q
41 to Q48, diodes D41 to D44, and a constant current source F41. The power line L
A series circuit of a constant current source F41 and a diode-connected transistor Q41 is interposed between 2 and L3,
The constant current I41 is created by the series circuit. The transistor Q41 is the transistors Q42, Q43, Q4.
4 and a current mirror circuit, and the emitter area ratio of each of the transistors Q41, Q42, Q43, Q44 is formed to be 1: 1: 2: 1.

【0060】トランジスタQ42は、ダイオード接続さ
れたトランジスタQ45と、ダイオードD41,D42
とともに、前記出力電流I40を作成するための直列回
路を構成し、前記電源ラインL2,L3間に介在されて
いる。ダイオードD42とトランジスタQ42との直列
回路には、並列にダイオードD43と前記トランジスタ
Q43との直列回路が介在されている。このトランジス
タQ43のコレクタに前記第1発振周波数変更回路17
からの出力電流I22が流し込まれる。
The transistor Q42 includes a diode-connected transistor Q45 and diodes D41 and D42.
Together, they form a series circuit for producing the output current I40, and are interposed between the power supply lines L2 and L3. In the series circuit of the diode D42 and the transistor Q42, a series circuit of the diode D43 and the transistor Q43 is interposed in parallel. The first oscillation frequency changing circuit 17 is connected to the collector of the transistor Q43.
The output current I22 from is supplied.

【0061】また、トランジスタQ44は、ダイオード
接続されたトランジスタQ46と直列に接続され、電源
ラインL2,L3間に介在されている。一方、前記トラ
ンジスタQ45とダイオードD41との直列回路と並列
に、トランジスタQ47とダイオードD44との直列回
路が設けられている。トランジスタQ46とトランジス
タQ47とはカレントミラー回路を構成しており、した
がってトランジスタQ44を流れるI44がトランジス
タQ46,Q47で折り返されてダイオードD41のカ
ソード側に流し込まれることになる。トランジスタQ4
7のコレクタはまた、前記トランジスタQ34のコレク
タに接続されている。
The transistor Q44 is connected in series with the diode-connected transistor Q46, and is interposed between the power supply lines L2 and L3. On the other hand, a series circuit of a transistor Q47 and a diode D44 is provided in parallel with the series circuit of the transistor Q45 and the diode D41. The transistor Q46 and the transistor Q47 form a current mirror circuit. Therefore, the I44 flowing through the transistor Q44 is folded back by the transistors Q46 and Q47 and flows into the cathode side of the diode D41. Transistor Q4
The collector of 7 is also connected to the collector of the transistor Q34.

【0062】前記トランジスタQ46とトランジスタQ
47とのエミッタ面積比は1:0.8に形成されてい
る。定電流源F41によってトランジスタQ41に供給
される電流I41は10〔μA〕に選ばれている。した
がって、トランジスタQ42,Q44を流れる電流I4
2,I44は10〔μA〕となり、トランジスタQ43
を流れる電流I43は20〔μA〕となり、トランジス
タQ47を流れる電流I45は8〔μA〕となる。トラ
ンジスタQ45を流れる電流I46は、該トランジスタ
Q45とカレントミラー回路を構成し、エミッタ面積比
が1:1に形成されるトランジスタQ48によって、前
記出力電流I40として折り返されて出力される。
Transistor Q46 and transistor Q
The emitter area ratio with respect to 47 is formed to 1: 0.8. The current I41 supplied to the transistor Q41 by the constant current source F41 is selected to be 10 [μA]. Therefore, the current I4 flowing through the transistors Q42 and Q44 is
2, I44 becomes 10 [μA], and transistor Q43
The current I43 flowing through the transistor Q4 becomes 20 [μA], and the current I45 flowing through the transistor Q47 becomes 8 [μA]. The current I46 flowing through the transistor Q45 is folded back and output as the output current I40 by the transistor Q48 which forms a current mirror circuit with the transistor Q45 and has an emitter area ratio of 1: 1.

【0063】上述のように構成される定電流発生回路1
6aにおいて、定常負荷時には、前記トランジスタQ2
4がOFFし、I22=0〔μA〕となる。またこのと
き、トランジスタQ34がONし、トランジスタQ47
を流れる電源I45は十分に該トランジスタQ34によ
って引き抜かれてバイパスされる。したがって、 I40=I46=I42+I43=30〔A〕 となる。
Constant current generating circuit 1 configured as described above
6a, in the steady load, the transistor Q2
4 turns off, and I22 = 0 [μA]. At this time, the transistor Q34 turns on and the transistor Q47
The power supply I45 flowing through is sufficiently drawn by the transistor Q34 and bypassed. Therefore, I40 = I46 = I42 + I43 = 30 [A].

【0064】次に、過電流状態が検出されると、トラン
ジスタQ24がONし、電流I22が供給されることに
なる。トランジスタQ43が通過させることができる電
流I43よりもトランジスタQ24が通過させることが
できる電流I22の方が大きいので、該トランジスタQ
43のコレクタ電位は、ほぼVs−VSAT のハイレベル
となりダイオードD43がOFFする。これによって、 I40=I46=I42=10〔μA〕 となる。なおこのとき、トランジスタQ34はONした
ままである。
Next, when the overcurrent state is detected, the transistor Q24 is turned on and the current I22 is supplied. Since the current I22 which the transistor Q24 can pass is larger than the current I43 which the transistor Q43 can pass, the transistor Q43 can pass the current I43.
The collector potential of the transistor 43 becomes a high level of approximately Vs-V SAT , and the diode D43 is turned off. As a result, I40 = I46 = I42 = 10 [μA]. At this time, the transistor Q34 remains ON.

【0065】さらに、出力電圧Voが低下し、前記2.
4〔V〕(Vadj=0.6〔V〕)以下となると、ト
ランジスタQ34はOFFする。これによって、トラン
ジスタQ47を流れる電流I45がダイオードD41の
カソード側に流れ込むことになり、 I40=I46=I42−I45=2〔μA〕 となる。
Furthermore, the output voltage Vo decreases, and
When it becomes 4 [V] (Vadj = 0.6 [V]) or less, the transistor Q34 is turned off. As a result, the current I45 flowing through the transistor Q47 flows into the cathode side of the diode D41, and I40 = I46 = I42−I45 = 2 [μA].

【0066】ここで、図示しない発振回路の発振周波数
fsは、発振用コンデンサの静電容量Coscとし、発
振波形の振幅をVoscとするとき、 fs=1/T=I40/2Cosc×Vosc …(3) で表すことができる。
Here, when the oscillation frequency fs of an oscillation circuit (not shown) is the capacitance Cosc of the oscillation capacitor and the amplitude of the oscillation waveform is Vosc, fs = 1 / T = I40 / 2Cosc × Vosc (3) ) Can be represented.

【0067】したがって、Cosc=50〔pF〕と
し、Vosc=1〔V〕とすると、前記発振周波数fs
は、I40=30〔μA〕のときには300〔kHz〕
となり、I40=10〔μA〕のときには100〔kH
z〕となり、I40=2〔μA〕のときには20〔kH
z〕となる。
Therefore, when Cosc = 50 [pF] and Vosc = 1 [V], the oscillation frequency fs is obtained.
Is 300 [kHz] when I40 = 30 [μA]
When I40 = 10 [μA], 100 [kh
z], and when I40 = 2 [μA], 20 [kH
z].

【0068】ここで、前記第1発振周波数変更回路17
において、定電流源F21から供給される電流I23
は、たとえば1〔μA〕に選ばれ、コンデンサC21の
静電容量は150〔pF〕に選ばれる。トランジスタQ
11の通過電流は、たとえば〔mA〕オ−ダーであり、
したがってトランジスタQ21のOFF動作は、fs=
300〔kHz〕動作時のスイッチング周期である約3
〔μsec〕よりも充分短い、たとえば20〔nse
c〕程度で終了する。これに対して、トランジスタQ2
1のON動作は、定電流源F21がコンデンサC21を
該トランジスタQ21のON電圧(VBE=0.65 〔V〕)
に充電するまでの遅延時間tdf1だけ要する。この遅
延時間tdf1は、 tdf1=(C21*VBE)/I23 =(150〔μF〕*0.65〔V〕)/1〔μA〕 ≒101〔μsec〕 となる。
Here, the first oscillation frequency changing circuit 17
In, the current I23 supplied from the constant current source F21
Is selected to be, for example, 1 [μA], and the capacitance of the capacitor C21 is selected to be 150 [pF]. Transistor Q
The passing current of 11 is, for example, [mA] order,
Therefore, the OFF operation of the transistor Q21 is fs =
Approximately 3 which is the switching cycle at 300 [kHz] operation
Sufficiently shorter than [μsec], for example, 20 [nse
c] It ends in about. On the other hand, the transistor Q2
In the ON operation of 1, the constant current source F21 causes the capacitor C21 to turn on the ON voltage of the transistor Q21 (V BE = 0.65 [V]).
It takes only the delay time tdf1 to charge the battery. The delay time tdf1 is tdf1 = (C21 * V BE ) / I23 = (150 [μF] * 0.65 [V]) / 1 [μA] ≈101 [μsec].

【0069】したがって、fs=100〔kHz〕動作
時のスイッチング周期である10〔μsec〕よりも十
分長い。これによって、過電流発生時にはスイッチング
周波数fsが速やかに低下され、過電流状態が解除され
ると100〔kHz〕動作の10サイクル分の時間が経
過してからトランジスタQ21がOFFし、fs=30
0〔kHz〕動作に自動復帰する。前記定電流I23お
よびコンデンサC21の静電容量などは、前記スイッチ
ング周波数fsおよび所望とする遅延時間tdf1など
に対応して適宜選ばれればよい。
Therefore, it is sufficiently longer than the switching period of 10 [μsec] at the time of fs = 100 [kHz] operation. As a result, the switching frequency fs is rapidly reduced when an overcurrent occurs, and when the overcurrent state is released, the transistor Q21 turns off after a lapse of 10 cycles of 100 [kHz] operation, and fs = 30.
Automatically returns to 0 [kHz] operation. The constant current I23 and the capacitance of the capacitor C21 may be appropriately selected according to the switching frequency fs, the desired delay time tdf1, and the like.

【0070】図4は、上述のように構成されるスイッチ
ング電源装置の動作特性を示すグラフである。定常負荷
時には、前述のように、I40=30〔μA〕となり、
fs=300〔kHz〕で動作している。
FIG. 4 is a graph showing the operating characteristics of the switching power supply device configured as described above. At steady load, I40 = 30 [μA], as described above,
It is operating at fs = 300 [kHz].

【0071】負荷RLが重くなり、その抵抗値が小さく
なって出力電流Ioが増大し、トランジスタTr1のコ
レクタ電流が増大して、図4のA点においてコレクタ電
流が過電流検出レベルの前記2〔A〕を超えると、過電
流検出回路11によって過電流状態が検出されて過電流
保護動作が開始されると、第1発振周波数変更回路17
は、前述のように、I40=10〔μA〕とし、発振器
16をfs=100〔kHz〕の動作に切換える。ま
た、RSフリップフロップ回路12がセットされ、トラ
ンジスタTr1のスイッチングパルス幅が小さくなり、
該トランジスタTr1のON時間が短くなって、出力電
圧VoがこのA点で低下する。
The load RL becomes heavy, its resistance value becomes small, the output current Io increases, the collector current of the transistor Tr1 increases, and the collector current at the point A in FIG. A] is exceeded, when the overcurrent detection circuit 11 detects an overcurrent state and the overcurrent protection operation is started, the first oscillation frequency changing circuit 17
As described above, I40 = 10 [μA] is set, and the oscillator 16 is switched to the operation of fs = 100 [kHz]. Further, the RS flip-flop circuit 12 is set, the switching pulse width of the transistor Tr1 is reduced,
The ON time of the transistor Tr1 is shortened, and the output voltage Vo decreases at this point A.

【0072】このように、スイッチングパルス幅を狭く
する通常の過電流保護動作を行うにあたって、スイッチ
ングパルス幅を、過電流検出から出力トランジスタTr
1がOFFするまでの遅延時間td(図6参照)より
も、一旦、充分長く設定することができ、該過電流保護
動作が可能になる。
As described above, in performing the normal overcurrent protection operation for narrowing the switching pulse width, the switching pulse width is changed from the overcurrent detection to the output transistor Tr.
The delay time td until 1 is turned off (see FIG. 6) can be once set sufficiently long, and the overcurrent protection operation can be performed.

【0073】さらに、負荷RLの抵抗値が小さくなる
と、出力電圧Voは、B点まで低下して2.4〔V〕と
なり、このときの帰還電圧Vadjは、0.6〔V〕と
なる。これからさらに出力電圧Voが低下して、該帰還
電圧Vadjが基準電圧Vref2の0.6〔V〕より
低くなると、第2発振周波数変更回路18は、前述のよ
うに、I40=2〔μA〕とし、発振器16をfs=2
0〔kHz〕の動作に切換える。
Further, when the resistance value of the load RL becomes smaller, the output voltage Vo decreases to point B and becomes 2.4 [V], and the feedback voltage Vadj at this time becomes 0.6 [V]. When the output voltage Vo further decreases and the feedback voltage Vadj becomes lower than 0.6 [V] of the reference voltage Vref2, the second oscillation frequency changing circuit 18 sets I40 = 2 [μA] as described above. , Oscillator 16 fs = 2
The operation is switched to 0 [kHz].

【0074】このような動作によって、通常の過電流保
護動作によってスイッチングパルス幅が狭くされ、前記
遅延時間tdによって決定されるスイッチングパルス幅
の最小値に近付いたとしても、B点でスイッチング周波
数が再び低下することによって、スイッチングパルス幅
が広がることになる。これによって、出力電流Ioは、
スイッチング周波数fsの低下が開始するB点から低下
が終了するC点へは、正規の過電流ポイントの2〔A〕
まで戻るため低下してゆく。
By such an operation, the switching pulse width is narrowed by the normal overcurrent protection operation, and even if the switching pulse width approaches the minimum value determined by the delay time td, the switching frequency is restored at the point B. The decrease causes the switching pulse width to increase. As a result, the output current Io is
From the point B at which the switching frequency fs starts decreasing to the point C at which the switching frequency ends, a normal overcurrent point of 2 [A]
Will decrease until it returns to.

【0075】C点以降では、発振周波数が20〔kH
z〕に固定されるため、負荷RLが小さくなるとスイッ
チングパルス幅が狭くなり、上記の遅延時間tdの影響
が大きくなって出力電流Ioが増大する。しかしなが
ら、上記のようにB点からC点まで出力電流Ioを予め
低下させているので、該出力電流Ioの増大を大幅に抑
制することができる。これによって、出力電流Ioは、
絶対最大定格値の、たとえば2.5〔A〕を超えなくな
る。なお、図4において破線で示したのは、fs=10
0〔kHz〕に固定した場合の過電流保護特性である。
After the point C, the oscillation frequency is 20 [kHz
z], the switching pulse width becomes narrower as the load RL becomes smaller, the influence of the delay time td becomes larger, and the output current Io increases. However, since the output current Io is previously decreased from the point B to the point C as described above, the increase in the output current Io can be significantly suppressed. As a result, the output current Io is
The absolute maximum rating value, for example, 2.5 [A] will not be exceeded. The broken line in FIG. 4 indicates that fs = 10.
This is an overcurrent protection characteristic when fixed at 0 [kHz].

【0076】このように、本発明に従うスイッチング電
源装置では、スイッチング周波数の低下を、出力短絡な
どによる出力電圧Voの低下時だけでなく、過電流検出
時点でも行うことによって、定常負荷時のスイッチング
周波数fsをトランジスタTr1の動作周波数の上限で
ある300〔kHz〕程度にまで高めることができ、外
付けのコイルL1やコンデンサC2を小型化し、スイッ
チング電源装置の小型化、低コスト化を図ることができ
る。
As described above, in the switching power supply device according to the present invention, the switching frequency is reduced not only when the output voltage Vo is reduced due to an output short circuit or the like, but also when the overcurrent is detected. The fs can be increased up to about 300 [kHz] which is the upper limit of the operating frequency of the transistor Tr1, the external coil L1 and the capacitor C2 can be downsized, and the switching power supply device can be downsized and the cost can be reduced. .

【0077】また、過電流検出回路11を、前記図2で
示すように電源ラインL1に直列に介在される低抵抗R
Mと、該低抵抗の端子間電圧降下を微小閾値電圧でレベ
ル弁別する比較器CMPとを備えて構成し、過電流検知
のために必要となる低抵抗RMの端子間電圧降下を小さ
くしているので、定格電流値が比較的大きくても、低損
失に過電流検知を行うことができる。
Further, as shown in FIG. 2, the overcurrent detection circuit 11 has a low resistance R interposed in series with the power supply line L1.
M and a comparator CMP that discriminates the voltage drop across the low resistance by a minute threshold voltage to reduce the voltage drop across the low resistance RM required for overcurrent detection. Therefore, even if the rated current value is relatively large, overcurrent detection can be performed with low loss.

【0078】さらにまた、発振器16の発振回路を、そ
の定電流発生回路16aからの入力電流I40に対応し
て発振周波数を変化することができる電流制御型の発振
回路とし、前記第1および第2の発振周波数変更回路1
7,18を、前記第2の周波数に対応した定電流I42
の前記定電流発生回路16aに、前記第1の周波数と第
2の周波数との差分および第2の周波数と第3の周波数
との差分にそれぞれ対応した定電流I22,I45を発
生し、それらの定電流を加算および減算させるので、ト
ランジスタQ23,Q24:Q41〜Q47のエミッタ
面積の調整などによって電流I40の電流値を制御する
ことができ、これによって発振器16の発振周波数を、
前記第1、第2または第3の周波数に比較的高精度に設
定することができる。したがって、前記過電流保護動作
によってスイッチングパルス幅が狭くされても、該スイ
ッチングパルス幅を前記遅延時間tdよりも確実に長く
しておくことができ、安定した動作を実現することがで
きる。
Furthermore, the oscillation circuit of the oscillator 16 is a current control type oscillation circuit capable of changing the oscillation frequency according to the input current I40 from the constant current generating circuit 16a, and the first and second oscillation circuits are provided. Oscillation frequency change circuit 1
7 and 18 are constant currents I42 corresponding to the second frequency.
In the constant current generation circuit 16a, the constant currents I22 and I45 corresponding to the difference between the first frequency and the second frequency and the difference between the second frequency and the third frequency are generated, respectively. Since the constant current is added and subtracted, the current value of the current I40 can be controlled by adjusting the emitter areas of the transistors Q23 and Q24: Q41 to Q47, and the oscillation frequency of the oscillator 16 can be
The frequency can be set to the first, second or third frequency with relatively high accuracy. Therefore, even if the switching pulse width is narrowed by the overcurrent protection operation, the switching pulse width can be surely made longer than the delay time td, and stable operation can be realized.

【0079】[0079]

【発明の効果】請求項1の発明に係るスイッチング電源
装置は、以上のように、過電流が検知されると、過電流
保護回路がスイッチングパルス幅を狭くして出力電流を
制限するようにしたスイッチング電源装置において、前
記過電流保護回路の動作の開始にあたって、過電流状態
であることが過電流検知手段によって検知されると、第
1の発振周波数低下手段が発振手段の発振周波数を定常
時の第1の発振周波数から第2の発振周波数に予め低下
させておき、また出力短絡などで出力電圧が所定レベル
より低下したことを検出すると、第2の発振周波数低下
手段が発振手段の発振周波数を第3の発振周波数にさら
に低下させる。
As described above, in the switching power supply device according to the present invention, when the overcurrent is detected, the overcurrent protection circuit narrows the switching pulse width to limit the output current. In the switching power supply device, when the overcurrent detection means detects the overcurrent state at the start of the operation of the overcurrent protection circuit, the first oscillation frequency lowering means changes the oscillation frequency of the oscillation means to a steady state. When the first oscillation frequency is lowered to the second oscillation frequency in advance, and when it is detected that the output voltage has dropped below a predetermined level due to an output short circuit or the like, the second oscillation frequency lowering means changes the oscillation frequency of the oscillation means. It is further lowered to the third oscillation frequency.

【0080】それゆえ、過電流保護回路の動作の開始に
あたっては第1の発振周波数から第2の発振周波数に発
振周波数が低下され、それによって一旦広がったスイッ
チングパルス幅が過電流保護動作によって狭くなると、
再び第2の発振周波数から第3の発振周波数に発振周波
数が低下されて広くなり、こうして過電流検知から前記
過電流保護回路による保護動作の実現までの遅延時間よ
り常にスイッチングパルス幅を長くしておくので、前記
第1の発振周波数を、前記遅延時間に係のない、たとえ
ばスイッチングトランジスタの動作周波数の上限付近ま
で高くすることができ、集積回路化される発振手段や過
電流保護回路などに対して、外付けされるコイルやコン
デンサなどを小型化し、スイッチング電源装置の一層の
小型化、低コスト化を図ることができる。
Therefore, when the operation of the overcurrent protection circuit is started, the oscillation frequency is lowered from the first oscillation frequency to the second oscillation frequency, and the switching pulse width once widened is narrowed by the overcurrent protection operation. ,
Again, the oscillation frequency is lowered from the second oscillation frequency to the third oscillation frequency and becomes wider, and thus the switching pulse width is always longer than the delay time from the detection of the overcurrent to the realization of the protection operation by the overcurrent protection circuit. Therefore, it is possible to increase the first oscillation frequency to the vicinity of the upper limit of the operating frequency of the switching transistor, which does not depend on the delay time. As a result, it is possible to further reduce the size and cost of the switching power supply device by reducing the size of the externally mounted coil and capacitor.

【0081】また、請求項2の発明に係るスイッチング
電源装置は、以上のように、過電流検知手段を、入力端
子からスイッチング素子への電源ラインに直列に介在さ
れる低抵抗と、該低抵抗の端子間電圧降下を微小閾値電
圧でレベル弁別するコンパレータとを備えて構成する。
As described above, in the switching power supply device according to the second aspect of the present invention, the overcurrent detection means has a low resistance interposed in series in the power supply line from the input terminal to the switching element, and the low resistance. And a comparator for discriminating the level of the voltage drop between the terminals by a minute threshold voltage.

【0082】それゆえ、微小閾値電圧のために、コンパ
レータによって過電流検知のために必要となる低抵抗の
端子間電圧降下を小さくすることができ、定格電流値が
比較的大きくても、低損失に過電流検知を行うことがで
きる。
Therefore, because of the minute threshold voltage, the voltage drop between terminals of low resistance required for overcurrent detection by the comparator can be made small, and even if the rated current value is relatively large, the loss is low. It is possible to detect overcurrent.

【0083】さらにまた、請求項3の発明に係るスイッ
チング電源装置は、以上のように、発振手段を、入力電
流に対応して発振周波数を変化することができる電流制
御型の発振器とし、第1および第2の発振周波数低下手
段が、前記第2の周波数との差分にそれぞれ対応した定
電流を発生する。
Furthermore, in the switching power supply device according to the invention of claim 3, as described above, the oscillating means is a current control type oscillator capable of changing the oscillating frequency according to the input current. And the second oscillation frequency lowering means generates a constant current corresponding to the difference from the second frequency.

【0084】それゆえ、トランジスタのエミッタ面積の
調整などによって電流値を制御することで、発振器の発
振周波数を、前記第1、第2または第3の周波数に比較
的高精度に設定することができ、前記過電流保護動作に
よってスイッチングパルス幅が狭くされても、該スイッ
チングパルス幅を前記遅延時間よりも確実に長くしてお
くことができ、安定した動作を実現することができる。
Therefore, by controlling the current value by adjusting the emitter area of the transistor, the oscillation frequency of the oscillator can be set to the first, second or third frequency with relatively high accuracy. Even if the switching pulse width is narrowed by the overcurrent protection operation, the switching pulse width can be reliably made longer than the delay time, and stable operation can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施の一形態のスイッチング電源装置
の電気的構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an electrical configuration of a switching power supply device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1で示すスイッチング電源装置における過電
流検出回路の具体的構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a specific configuration of an overcurrent detection circuit in the switching power supply device shown in FIG.

【図3】図1で示すスイッチング電源装置における第1
および第2発振周波数変更回路の具体的構成を示す電気
回路図である。
FIG. 3 is a first diagram of the switching power supply device shown in FIG.
FIG. 3 is an electric circuit diagram showing a specific configuration of a second oscillation frequency changing circuit.

【図4】図1で示すスイッチング電源装置の動作特性を
示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing operating characteristics of the switching power supply device shown in FIG.

【図5】典型的な従来技術のスイッチング電源装置の電
気的構成を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing an electrical configuration of a typical conventional switching power supply device.

【図6】図5で示すスイッチング電源装置の過電流保護
動作を説明するための波形図である。
6 is a waveform diagram for explaining an overcurrent protection operation of the switching power supply device shown in FIG.

【図7】図5で示すスイッチング電源装置の動作特性を
示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing operating characteristics of the switching power supply device shown in FIG.

【図8】他の従来技術のスイッチング電源装置の電気的
構成を示すブロック図である。
FIG. 8 is a block diagram showing an electrical configuration of another conventional switching power supply device.

【図9】図8で示すスイッチング電源装置の動作特性を
示すグラフである。
9 is a graph showing operating characteristics of the switching power supply device shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 過電流検出回路(過電流検知手段) 12 RSフリップフロップ回路(過電流保護回路) 13 差動アンプ 14 基準電圧源 15 コンパレータ 16 発振器 16a 定電流発生回路 17 第1発振周波数変更回路(第1の発振周波数低
下手段) 18 第2発振周波数変更回路(第2の発振周波数低
下手段) 19 駆動回路 20 コンパレータ(第2の発振周波数低下手段) 21 定電圧源(第2の発振周波数低下手段) C1,C2 コンデンサ CMP 比較器(コンパレータ) D1 ダイオード L1 コイル Tr1 トランジスタ Q11,Q12;Q21〜Q24;Q31〜Q34;Q
41〜Q48トランジスタ R1,R2 抵抗 R3 負荷 RM 低抵抗 Tr1 トランジスタ
11 overcurrent detection circuit (overcurrent detection means) 12 RS flip-flop circuit (overcurrent protection circuit) 13 differential amplifier 14 reference voltage source 15 comparator 16 oscillator 16a constant current generation circuit 17 first oscillation frequency changing circuit (first Oscillation frequency lowering means) 18 Second oscillation frequency changing circuit (second oscillation frequency lowering means) 19 Drive circuit 20 Comparator (second oscillation frequency lowering means) 21 Constant voltage source (second oscillation frequency lowering means) C1, C2 capacitor CMP comparator (comparator) D1 diode L1 coil Tr1 transistors Q11, Q12; Q21 to Q24; Q31 to Q34; Q
41-Q48 Transistors R1, R2 Resistance R3 Load RM Low resistance Tr1 Transistor

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】発振手段からの発振信号に応答してスイッ
チング素子が入力直流電圧をスイッチングすることによ
って所望とするレベルの電圧出力を得ることができ、出
力電流が予め定める値より大きくなったことが過電流検
知手段で検知されると過電流保護回路がスイッチングパ
ルス幅を狭くして前記出力電流を制限するようにしたス
イッチング電源装置において、前記過電流検知手段によ
る過電流検知に応答して、定常時の第1の発振周波数か
ら、該第1の発振周波数よりも低く、かつ前記過電流検
知から前記過電流保護回路による保護動作の実現までの
遅延時間より長い周期の第2の発振周波数に前記発振手
段の発振周波数を低下させる第1の発振周波数低下手段
と、前記第1の発振周波数低下手段によって前記発振手段の
発振周波数が第2の発振周波数になるとともに前記過電
流保護回路によってスイッチングパルス幅が狭くなって
いる状態において、 予め定めるレベルの出力電圧の低下
を検出し、前記第2の発振周波数よりも低い第3の発振
周波数に前記発振手段の発振周波数を低下させる第2の
発振周波数低下手段とを含むことを特徴とするスイッチ
ング電源装置。
1. A voltage output of a desired level can be obtained by a switching element switching an input DC voltage in response to an oscillating signal from an oscillating means, and an output current is larger than a predetermined value. In the switching power supply device in which the overcurrent detection circuit limits the output current by narrowing the switching pulse width when detected by the overcurrent detection means, in response to the overcurrent detection by the overcurrent detection means, From the first oscillation frequency in the steady state to the second oscillation frequency lower than the first oscillation frequency and longer than the delay time from the detection of the overcurrent to the realization of the protection operation by the overcurrent protection circuit. First oscillating frequency lowering means for lowering the oscillating frequency of said oscillating means, and said first oscillating frequency lowering means
When the oscillation frequency becomes the second oscillation frequency,
The flow protection circuit narrows the switching pulse width.
A second oscillation frequency lowering means for detecting a lowering of the output voltage of a predetermined level in the state of being present and lowering the oscillation frequency of the oscillation means to a third oscillation frequency lower than the second oscillation frequency. A switching power supply device characterized by the above.
【請求項2】前記過電流検知手段は、入力端子からスイ
ッチング素子への電源ラインに直列に介在される低抵抗
と、該低抵抗の端子間電圧降下を微小閾値電圧でレベル
弁別するコンパレータとを備えて構成されることを特徴
とする請求項1記載のスイッチング電源装置。
2. The overcurrent detection means includes a low resistance that is interposed in series in a power supply line from an input terminal to a switching element, and a comparator that discriminates a voltage drop between terminals of the low resistance by a minute threshold voltage. The switching power supply device according to claim 1, wherein the switching power supply device is provided.
【請求項3】前記発振手段は、入力電流に対応して発振
周波数を変化することができる電流制御型の発振器であ
り、 前記第1および第2の発振周波数低下手段は、前記第2
の周波数に対応した定電流を前記発振器に与える定電流
発生回路に、前記第2の周波数と第1の周波数との差分
および第2の周波数と第3の周波数との差分にそれぞれ
対応した定電流を発生し、それらの定電流を加算または
減算させることを特徴とする請求項1記載のスイッチン
グ電源装置。
3. The oscillating means is a current control type oscillator capable of changing the oscillating frequency according to an input current, and the first and second oscillating frequency lowering means are the second oscillator.
Constant current generating circuit for applying a constant current corresponding to the frequency of 1 to the oscillator, and a constant current corresponding to the difference between the second frequency and the first frequency and the difference between the second frequency and the third frequency. 2. The switching power supply device according to claim 1, wherein the switching power supply device generates a constant current and adds or subtracts those constant currents.
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