JP4017432B2 - スイッチング電源制御用半導体装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、始動時におけるソフトスタートと、軽負荷時や無負荷時における消費電力の削減とを実現することができるスイッチング電源制御用半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
以下、従来のスイッチング電源制御用半導体装置について説明する。図１０は、従来のスイッチング電源制御用半導体装置の一例を示す回路図である。この半導体装置２９は、パワーＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング素子１とスイッチング素子１のスイッチング制御を行うための制御回路がワンチップに集積化されており、スイッチング素子１の高電圧端子（ＤＲＡＩＮ端子）とＧＮＤ端子（ＳＯＵＲＣＥ端子）、およびスイッチング素子１の制御信号を入力するための制御回路の制御端子（ＣＯＮＴＲＯＬ端子）の３端子で構成されている。
【０００３】
図１０において、誤差増幅器２のマイナス入力端子へは半導体装置２９の電源電圧Ｖｃｃが与えられ、プラス入力端子へは予め設定された所定の基準電圧が与えられている。誤差増幅器２は、電源電圧Ｖｃｃと基準電圧とを比較し、電源電圧Ｖｃｃが基準電圧を下回っているとき、誤差電圧ＶＥＡＯをドレイン電流検出用比較器４のプラス入力端子へ出力する。つまり電源電圧Ｖｃｃと誤差電圧ＶＥＡＯは、電源電圧Ｖｃｃが上昇すると誤差電圧ＶＥＡＯが低下する関係にある。ドレイン電流検出用比較器４のマイナス入力端子には、スイッチング素子１の高電圧端子に接続されているドレイン電流検出回路３から出力される検出電圧ＶＣＬが与えられている。ドレイン電流検出回路３は、スイッチング素子１に流れるスイッチング素子電流ＩＤを検出して電圧に変換し、検出電圧ＶＣＬとして出力する。
【０００４】
ドレイン電流検出用比較器４は、スイッチング素子電流ＩＤに応じた検出電圧ＶＣＬと、半導体装置２９の電源電圧Ｖｃｃと基準電圧との誤差電圧ＶＥＡＯとを比較し、両者が等しくなったときＲＳフリップフロップ回路１３のリセット端子へ信号を出力する。
【０００５】
過電流保護回路５は、誤差増幅器２から出力される誤差電圧ＶＥＡＯの最大値を固定し、スイッチング素子１に過電流が流れるのを防止している。
発振器６は、スイッチング素子１のスイッチング周波数を決定するためのクロック信号７と、スイッチング素子１の最大デューティーサイクルを決定するための最大デューティーサイクル信号８とをそれぞれ出力する。発振器６から出力されるクロック信号７は、ＲＳフリップフロップ回路１３のセット端子に与えられており、ＲＳフリップフロップ回路１３の出力は、ＮＡＮＤ回路１６へ出力されている。発振器６から出力される最大デューティーサイクル信号８は、ＮＡＮＤ回路１６に直接入力されている。
【０００６】
スイッチング素子１の高電圧端子には、半導体装置２９の電源電流を供給するための内部回路電流供給回路１４が接続されている。内部回路電流供給回路１４は、半導体装置２９の起動および停止を制御する起動／停止回路２７によって、電源投入時など電源電圧Ｖｃｃが起動開始電圧よりも低いときにのみ動作するようになっている。起動／停止回路２７の出力は、ＮＡＮＤ回路１６に入力されている。
【０００７】
過熱保護回路１５は、半導体装置２９のチップ温度が設定値以上に上昇した場合に、スイッチング素子１の発振を停止させるための回路であり、過熱保護回路１５の出力は、ＮＡＮＤ回路１６に入力されている。
【０００８】
ＮＡＮＤ回路１６には、ＲＳフリップフロップ回路１３を介して発振器６から出力されるスイッチング素子１のクロック信号７と、発振器６から出力されるスイッチング素子１の最大デューティーサイクル信号８と、起動／停止回路２７から出力される起動信号Ｖon_offと、過熱保護回路１５から出力される信号の４つが入力されており、その出力は、スイッチング素子１のスイッチング制御信号としてスイッチング素子１のドライブ回路１７に与えられている。
【０００９】
ドライブ回路１７は、ＮＡＮＤ回路１６から与えられるスイッチング制御信号に基づいて、スイッチング素子１をスイッチング制御する。
図１１は、従来のスイッチング電源制御用半導体装置を用いて構成したスイッチング電源装置の一例を示す回路図である。このスイッチング電源装置では、商用の交流電圧が、ダイオードブリッジなどの整流器１９により整流され、コンデンサ２０により平滑化され、直流電圧ＶＩＮとされて電力変換用のトランス２１に与えられている。
【００１０】
電力変換用のトランス２１は、第１の一次巻線２１ａおよび第２の一次巻線２１ｂと、二次巻線２１ｃとを有しており、直流電圧ＶＩＮが第１の一次巻線２１ａに与えられる。
【００１１】
トランス２１の第１の一次巻線２１ａに与えられた直流電圧ＶＩＮは、半導体装置２９内に設けられたスイッチング素子１によりスイッチングされる。そして、そのスイッチング素子１のスイッチング動作によってトランス２１の二次巻線２１ｃに磁気誘導による起電力が発生し、トランス２１の二次巻線２１ｃに電流が取り出される。二次巻線２１ｃに取り出された電流は、二次巻線２１ｃに接続されたダイオード２４およびコンデンサ２５により整流および平滑化され、出力電圧Ｖｏとして負荷２６へ供給される。
【００１２】
トランス２１の第２の一次巻線２１ｂにも、スイッチング素子１のスイッチング動作によって磁気誘導による起電力が発生し、電流が取り出される。第２の一次巻線２１ｂから出力される電流は、補助電源部であるダイオード２２およびコンデンサ２３により整流および平滑化され、電源電圧Ｖｃｃとして出力される。そして、補助電源部から出力される電源電圧Ｖｃｃが、半導体装置２９の制御端子に入力され、半導体装置２９の電源電圧として用いられている。この電源電圧Ｖｃｃは、トランス２１の二次巻線２１ｃから負荷２６に供給される出力電圧Ｖｏと比例する電圧であり、出力電圧Ｖｏを安定化させるための帰還信号としても用いられている。
【００１３】
このように構成されたスイッチング電源装置の動作を以下に説明する。
整流器１９に商用電源からの交流電圧が入力されると、整流器１９とコンデンサ２０とにより整流および平滑化され、直流電圧ＶＩＮに変換される。この直流電圧ＶＩＮがトランス２１の第１の一次巻線２１ａに印加される。また、直流電圧ＶＩＮは、半導体装置２９内の内部回路電流供給回路１４を介して第２の一次巻線２１ｂに印加され、電源電圧Ｖｃｃ用のコンデンサ２３を充電する。
【００１４】
その後、電源電圧Ｖｃｃが半導体装置２９内の起動／停止回路２７で設定された起動開始電圧に達すると、起動／停止回路２７からＮＡＮＤ回路１６に出力される起動信号Ｖon_offがハイレベルの信号となり、制御回路が起動してスイッチング素子１によるスイッチング動作の制御が開始される。また同時に、起動／停止回路２７から、内部回路電流供給回路１４からの電流供給を停止するための信号Ｓon_offが出力される。このような動作により、通常動作時における半導体装置２９の消費電力は低く抑えられている。
【００１５】
半導体装置２９は、負荷２６に対する出力電圧Ｖｏが、所定の電圧にて安定化するように、電源電圧Ｖｃｃに基づいてスイッチング素子１によるスイッチング動作を制御している。出力電圧Ｖｏと電源電圧Ｖｃｃとは、トランス２１の第２の一次巻線２１ｂと二次巻線２１ｃの巻数比に比例した電圧になっている。
【００１６】
すなわち、図１２のタイムチャートに示すように、直流電圧ＶＩＮが、半導体装置２９内の内部回路電流供給回路１４を介して第２の一次巻線２１ｂに印加され、電源電圧Ｖｃｃ用のコンデンサ２３を充電することで半導体装置２９の電源電圧Ｖｃｃが上昇する（図１２（ｃ））。そして、電源電圧Ｖｃｃが起動開始電圧Ｖｃ_onに達すると、起動／停止回路２７の出力する起動信号Ｖon_offはローレベルからハイレベルになり（図１２（ｅ））、ＮＡＮＤ回路１６に入力され、スイッチング素子１の発振が開始される。それと同時に内部回路電流供給回路１４からの電源電圧Ｖｃｃ用のコンデンサ２３への充電電流がＯＦＦされる。スイッチング素子１の発振が開始されると、負荷２６へ供給される電流Ｉｏが定常状態となるまで出力電圧Ｖｏは上昇し、電源電圧Ｖｃｃは出力電圧Ｖｏに応じた値となる。
【００１７】
しかしながら、この従来のスイッチング電源制御用半導体装置２９では、起動開始電圧Ｖｃ_onは低く設定され、電源電圧Ｖｃｃが起動開始電圧Ｖｃ_onに達すると同時にスイッチング素子１の発振を開始するようにしてある。そのため、スイッチング素子１の発振開始時（始動時）の誤差増幅器２からの誤差電圧ＶＥＡＯの値は高い値となり（図１２（ｄ））、誤差増幅器２からの誤差電圧ＶＥＡＯが負荷２６に対応した一定電圧に低下するまでの期間において、スイッチング素子電流ＩＤは負荷２６に対応した一定の値以上の電流状態で発振し、その後、負荷に対応した一定の値になる（図１２（ｆ））。そのため始動時には、負荷２６へ電流Ｉｏが急速に供給され（図１２（ｂ））、出力電圧Ｖｏの立ち上がりが急峻になる（図１２（ａ））。
【００１８】
また、スイッチング電源装置の出力に接続された負荷２６への供給電流Ｉｏが小さくなる待機時などの軽負荷時おいては、負荷２６への供給電流Ｉｏが低下し（図１２（ｂ））、負荷２６への出力電圧Ｖｏが上昇し（図１２（ａ））、これに比例して電源電圧Ｖｃｃが上昇し（図１２（ｃ））、誤差増幅器２からの誤差電圧ＶＥＡＯが低下する（図１２（ｄ））。そして、誤差電圧ＶＥＡＯと検出電圧ＶＣＬが等しくなると、ドレイン電流検出用比較器４から、ＲＳフリップフロップ回路１３のリセット端子へリセット信号が出力される。これにより、ＮＡＮＤ回路１６からは、スイッチング素子１をオフにする信号が出力される。その結果、スイッチング素子１はオン時間が短くなり、スイッチング素子１を流れるスイッチング素子電流ＩＤが低下する（図１２(ｅ)）。
【００１９】
また、負荷２６への供給電流Ｉｏが零となる無負荷時においても、軽負荷時と同様にスイッチング素子１を流れるスイッチング素子電流ＩＤを低下させることができる。
【００２０】
以上のように、この従来のスイッチング電源制御用半導体装置では、半導体装置の内部回路電流をトランスを介して供給する必要があるので、軽負荷時あるいは無負荷時においても、スイッチング素子に流れる電流をゼロにすることはできず、ある大きさの電流が流れることになる。そこで、スイッチング電源装置の出力に接続された負荷に供給される電流に応じてスイッチング素子電流を制御することにより、軽負荷時や無負荷時の消費電力を低減することのできる電流モード制御方式としている。つまり、軽負荷時や無負荷時においては、スイッチング素子１のオン時間を短くしてスイッチング素子１を流れるスイッチング素子電流を低下させることで、軽負荷時あるいは無負荷時のスイッチング素子による消費電力の削減を図っている。
【００２１】
しかしながら、発振器からのクロック信号に同期してスイッチング素子電流を流しているため、この従来の方式による消費電力の削減には限界があり、軽負荷時あるいは無負荷時の省電力化という要望を実現できないという問題がある。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点を解決するために、軽負荷検出下限電圧と軽負荷検出上限電圧を設け、誤差電圧ＶＥＡＯが軽負荷検出下限電圧を下回るとスイッチング素子のスイッチング動作を停止させ、誤差電圧ＶＥＡＯが軽負荷検出上限電圧を上回るとスイッチング素子のスイッチング動作を開始させることにより、軽負荷時や無負荷時において、スイッチング素子のスイッチング動作を停止と再開の繰り返す間欠発振とし、スイッチング素子における電流損失を低減させるとともに、誤差電圧ＶＥＡＯが前記軽負荷検出下限電圧と一致したときの電源電圧Ｖｃｃよりも高い電圧に制御回路（半導体装置）を起動状態とするための起動開始電圧を設定し、始動時（スイッチング素子の発振開始時）において、電源電圧Ｖｃｃが起動開始電圧に達した後、誤差電圧ＶＥＡＯが軽負荷検出上限電圧を上回ったときにスイッチング素子のスイッチング動作を開始させることにより、誤差電圧ＶＥＡＯの低い状態でスイッチング素子のスイッチング動作が行われるようにし、ソフトスタートを実現して負荷への電流供給と出力電圧の立ち上がりが緩やかとなるようにするスイッチング電源制御用半導体装置を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載のスイッチング電源制御用半導体装置は、スイッチング電源用のスイッチング素子と、前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御する制御回路とを備え、前記制御回路の電源電圧と予め設定された基準電圧との誤差電圧と、前記スイッチング素子を流れる電流に応じた電圧とを比較し、この比較結果に基づいて前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御するスイッチング電源制御用半導体装置において、前記制御回路が、前記制御回路の電源電圧が上昇して前記誤差電圧が軽負荷検出下限電圧を下回ると前記スイッチング素子のスイッチング動作を停止させ、前記制御回路の電源電圧が低下して前記誤差電圧が軽負荷検出上限電圧を上回ると前記スイッチング素子のスイッチング動作を開始させる軽負荷検出回路と、前記制御回路が起動するための起動開始電圧が、前記誤差電圧が前記軽負荷検出下限電圧と一致したときの前記制御回路の電源電圧よりも高い電圧に設定されており、前記制御回路の電源電圧に応じて前記制御回路の起動／停止状態を切り換える起動／停止回路とを具備し、始動時においては、前記制御回路の電源電圧が前記起動開始電圧に達すると前記起動／停止回路により前記制御回路を起動状態とし、その後前記制御回路の電源電圧が低下して前記誤差電圧が軽負荷検出上限電圧を上回ると前記軽負荷検出回路により前記スイッチング素子のスイッチング動作を開始させ、軽負荷時や無負荷時においては、前記軽負荷検出回路によりスイッチング素子のスイッチング動作の停止と再開を繰り返すことを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の請求項２記載のスイッチング電源制御用半導体装置は、請求項１記載のスイッチング電源制御用半導体装置であって、前記軽負荷検出回路は、前記軽負荷検出下限電圧と前記軽負荷検出上限電圧とを切り換えて出力する軽負荷基準電圧源と、前記誤差電圧と前記軽負荷基準電圧源の出力電圧とを比較し、前記誤差電圧が前記軽負荷検出下限電圧を下回ると前記スイッチング素子のスイッチング動作を停止させるための信号を出力し、前記誤差電圧が前記軽負荷検出上限電圧を上回ると前記スイッチング素子のスイッチング動作を開始させるための信号を出力する軽負荷検出用比較器とを具備することを特徴とする。
【００２５】
また、本発明の請求項３記載のスイッチング電源制御用半導体装置は、請求項１または２のいずれかに記載のスイッチング電源制御用半導体装置であって、前記起動／停止回路が、前記起動開始電圧と前記制御回路を停止させるための停止電圧とを切り換えて出力する起動／停止基準電圧源と、前記制御回路の電源電圧と前記起動／停止基準電圧源の出力電圧とを比較し、前記制御回路の電源電圧が前記起動開始電圧を上回ると前記制御回路を起動状態とするための信号を出力し、前記制御回路の電源電圧が前記停止電圧を下回ると前記制御回路を停止状態とするための信号を出力する第１の起動／停止比較器とを具備することを特徴とする。
【００２６】
また、本発明の請求項４記載のスイッチング電源制御用半導体装置は、請求項１または２のいずれかに記載のスイッチング電源制御用半導体装置であって、前記起動／停止回路が、抵抗分割された一方の前記制御回路の電源電圧と内部基準電圧とを比較し、前記制御回路の電源電圧が前記起動開始電圧を上回ると前記制御回路を起動状態とするための信号を出力する起動用比較器と、抵抗分割された他方の前記制御回路の電源電圧と前記内部基準電圧とを比較し、前記制御回路の電源電圧が前記停止電圧を下回ると前記制御回路を停止状態とするための信号を出力する停止用比較器とを具備することを特徴とする。
【００２７】
また、本発明の請求項５記載のスイッチング電源制御用半導体装置は、請求項１または２のいずれかに記載のスイッチング電源制御用半導体装置であって、前記起動／停止回路が、抵抗分割された一方の前記制御回路の電源電圧と内部基準電圧とを比較する場合、前記制御回路の電源電圧が前記起動開始電圧を上回ると前記制御回路を起動状態とするための信号を出力し、抵抗分割された他方の前記制御回路の電源電圧と前記内部基準電圧とを比較する場合、前記制御回路の電源電圧が前記停止電圧を下回ると前記制御回路を停止状態とするための信号を出力する第２の起動／停止比較器を具備することを特徴とする。
【００２８】
また、本発明の請求項６記載のスイッチング電源制御用半導体装置は、請求項３から５のいずれかに記載の半導体装置であって、前記起動／停止回路が前記制御回路の電源電圧をクランプ電圧にクランプするためのクランプ用回路を具備することを特徴とする。
【００２９】
また、本発明の請求項７記載のスイッチング電源制御用半導体装置は、請求項６記載のスイッチング電源制御用半導体装置であって、前記クランプ電圧がヒステリシスを持つことを特徴とする。
【００３０】
以上のように、本発明のスイッチング電源制御用半導体装置によれば、軽負荷時や無負荷時において、スイッチング素子のスイッチング動作を停止と再開の繰り返す間欠発振とし、スイッチング素子における電流損失を低減させるとともに、始動時において、誤差電圧の低い状態でスイッチング素子のスイッチング動作が開始されるようにし、ソフトスタートを実現して負荷への電流供給と出力電圧の立ち上がりを緩やかなものとすることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施の形態におけるスイッチング電源制御用半導体装置の一例を示す回路図である。なお、図１０に基づいて説明した部材に対応する部材には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３２】
図１に示す半導体装置２８には、誤差増幅器２の出力である誤差電圧ＶＥＡＯが与えられる軽負荷検出回路１８が設けられている。この軽負荷検出回路１８には、軽負荷検出用比較器１１が設けられている。軽負荷検出用比較器１１のプラス入力端子には誤差増幅器２から出力される誤差電圧ＶＥＡＯが与えられており、マイナス入力端子には軽負荷基準電圧源１０から出力される基準電圧ＶＲが与えられている。軽負荷検出用比較器１１は、入力される誤差電圧ＶＥＡＯと基準電圧ＶＲとを比較して、ＡＮＤ回路１２に所定の出力信号ＶＯ１を出力するようになっている。これにより、この軽負荷検出回路１８は軽負荷状態および無負荷状態を検出できるようになっている。
【００３３】
また、軽負荷検出用比較器１１の出力信号ＶＯ１は、軽負荷基準電圧源１０にも与えられており、軽負荷基準電圧源１０は、軽負荷検出用比較器１１の出力信号ＶＯ１を受けて基準電圧ＶＲが変化するようになっている。
【００３４】
軽負荷検出回路１８の動作としては、図２に示すように、軽負荷検出用比較器１１の出力信号ＶＯ１に応じて、軽負荷基準電圧源１０からの基準電圧ＶＲが軽負荷検出下限電圧ＶＲ１と軽負荷検出上限電圧ＶＲ２とに切り換る。
【００３５】
即ち、誤差電圧ＶＥＡＯが軽負荷検出下限電圧ＶＲ１を下回ると、軽負荷検出用比較器１１がＡＮＤ回路１２へローレベルの信号を出力するので、スイッチング素子１の発振が停止する。またこのとき、軽負荷基準電圧源１０はこの信号を受けて出力電圧を軽負荷検出上限電圧ＶＲ２へ変化させる。そして、誤差電圧ＶＥＡＯが軽負荷検出上限電圧ＶＲ２を上回ると、軽負荷検出用比較器１１がＡＮＤ回路１２へハイレベルの信号を出力するので、スイッチング素子１の発振が再開する。またこのとき、軽負荷基準電圧源１０はこの信号を受けて出力電圧を軽負荷検出下限電圧ＶＲ１へ変化させる。このように軽負荷検出回路１８が動作することで、軽負荷時や無負荷時において、スイッチング素子のスイッチング動作が停止と再開を繰り返す間欠発振状態を作り出すことができる。また、誤差電圧ＶＥＡＯが軽負荷検出下限電圧ＶＲ１と一致するときの電源電圧ＶｃｃをＶｃ_cnt1、誤差電圧ＶＥＡＯが軽負荷検出上限電圧ＶＲ２と一致するときの電源電圧ＶｃｃをＶｃ_cnt２とすると、それらの関係はＶｃ_cnt1＞Ｖｃ_cnt2となる。
【００３６】
ＡＮＤ回路１２には、発振器６から出力されるクロック信号７が他の入力として与えられており、ＡＮＤ回路１２の出力が、ＲＳフリップフロップ回路１３のセット端子に与えられている。つまり、通常動作時には、ＡＮＤ回路１２には軽負荷検出用比較器１１からのハイレベルの信号と発振器６からのクロック信号７が与えられ、クロック信号７に従ったスイッチング周波数にてスイッチング素子１のスイッチング動作が行われる。ＲＳフリップフロップ回路１３の出力は、ＮＡＮＤ回路１６へ出力されている。従って、ＮＡＮＤ回路１６には、ＲＳフリップフロップ回路１３の出力信号と、発振器６から出力されるスイッチング素子１の最大デューティーサイクル信号８と、起動／停止回路９からの出力信号と、過熱保護回路１５からの出力信号とがそれぞれ入力されている。そして、ＮＡＮＤ回路１６の出力が、スイッチング素子１のスイッチング制御信号としてスイッチング素子１のドライブ回路１７に与えられている。
【００３７】
ドライブ回路１７は、ＮＡＮＤ回路１６から与えられるスイッチング制御信号に基づいて、スイッチング素子１をスイッチング制御する。
図３は、本実施の形態におけるスイッチング電源制御用半導体装置を用いて構成したスイッチング電源装置の一例を示す回路図である。なお、図１１に基づいて説明した部材に対応する部材には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３８】
続いて、起動／停止回路９の本実施の形態での構成例を図４、図５、図６に示す。
従来の半導体装置では、起動／停止回路において、制御回路（半導体装置）の起動状態と停止状態とを設定するための基準電圧が低く設定され、電源電圧Ｖｃｃの低い状態でスイッチング素子の発振を開始していた。そのためスイッチング素子発振時の誤差電圧ＶＥＡＯが高くなり、結果、負荷へ急速に電流が供給され、かつ出力電圧Ｖｏの立ち上がりが急峻となった。
【００３９】
そこで、当該半導体装置では、起動／停止回路において、制御回路（半導体装置）を起動状態とするための基準電圧（起動開始電圧Ｖｃ_on）と停止状態とするための基準電圧（停止電圧Ｖｃ_off）を分けて設定し、起動開始電圧Ｖｃ_onをスイッチング素子１の発振を停止させるための電圧Ｖｃ_cnt１よりも高く設定することにより、電源電圧Ｖｃｃが高い状態でスイッチング素子の発振が開始されるようにする。このようにすれば、スイッチング素子発振時の誤差電圧ＶＥＡＯを低くすることができ、ソフトスタートが実現できる。
【００４０】
まず、図４に示す起動／停止回路について説明する。図４に示す起動／停止回路には、制御回路の起動開始電圧および停止電圧を設定するための起動／停止比較器（第１の起動／停止比較器）４０が設けられている。この起動／停止比較器４０のマイナス入力端子には起動／停止基準電圧源４１からの基準電圧が入力され、プラス入力端子には電源電圧Ｖｃｃを検出するために電源電圧Ｖｃｃを抵抗分割した信号が入力される。そして、起動／停止基準電圧源４１は起動／停止比較器４０の出力を受けて二つの基準電圧に変化する。つまり、電源電圧Ｖｃｃが起動開始電圧Ｖｃ_onを上回ると、電源電圧Ｖｃｃが停止電圧Ｖｃ_offと比較されるように、また電源電圧Ｖｃｃが停止電圧Ｖｃ_offを下回ると、電源電圧Ｖｃｃが起動開始電圧Ｖｃ_onと比較されるように基準電圧を切り換える。そして、電源電圧Ｖｃｃが起動開始電圧Ｖｃ_onを上回ったときに起動信号Ｖon_offおよび内部回路電流供給回路１４からの電流供給を停止するための信号Ｓon_offがハイレベルの信号となり、また電源電圧Ｖｃｃが停止電圧Ｖｃ_offを下回ったときに起動信号Ｖon_offおよび上記信号Ｓon_offがローレベルの信号となるようにする。
【００４１】
さらに、図４に示す起動／停止回路には、クランプ用比較器４２とクランプ用のスイッチング素子４３を具備するクランプ用回路が設けられている。クランプ用比較器４２のプラス入力端子には基準電圧（内部基準電圧）Ｖｂ１が入力され、マイナス入力端子には電源電圧Ｖｃｃを検出するために電源電圧Ｖｃｃを抵抗分割した信号が入力される。そして、クランプ用比較器４２の出力電圧がクランプ用のスイッチング素子４３へ入力されることにより、電源電圧Ｖｃｃのクランプを行う。このクランプ用のスイッチング素子４３がオンとなるときの電源電圧Ｖｃｃがクランプ電圧Ｖｃ_clpとなるように、また、クランプ電圧Ｖｃ_clpと起動開始電圧／停止電圧の関係が、
Ｖｃ_clp＞Ｖｃ_on＞Ｖｃ_off （１）
となるように、電源電圧Ｖｃｃを検出するための抵抗と基準電圧Ｖｂ１を設定する。
【００４２】
さらに、誤差電圧ＶＥＡＯが軽負荷検出下限電圧ＶＲ１と一致するときの電源電圧Ｖｃ_cnt1、および、誤差電圧ＶＥＡＯが軽負荷検出上限電圧ＶＲ２と一致するときの電源電圧Ｖｃ_cnt２との関係が、
Ｖｃ_clp＞Ｖｃ_on＞Ｖｃ_cnt1＞Ｖｃ_cnt2＞Ｖｃ_off （２）
となるように、電源電圧Ｖｃｃを検出するための抵抗と基準電圧Ｖｂ１を設定する。このように、電源電圧Ｖｃｃがクランプ電圧Ｖｃ_clpを上回ったときに電源電圧Ｖｃｃをクランプ電圧Ｖｃ_clpでクランプさせることにより、発振停止状態からの復帰時間を短くすることができる。
【００４３】
次に、図５に示す起動／停止回路について説明する。図５に示す起動／停止回路には、起動開始電圧検出用の比較器（起動用比較器）５０と停止電圧検出用の比較器（停止用比較器）５１が別々に設けられている。この起動開始電圧検出用の比較器５０のマイナス入力端子には基準電圧（内部基準電圧）Ｖｂ１が入力され、プラス入力端子には電源電圧Ｖｃｃを検出するために電源電圧Ｖｃｃを抵抗分割した信号が入力される。また、停止電圧検出用の比較器５１のマイナス入力端子には基準電圧（内部基準電圧）Ｖｂ１が入力され、プラス入力端子には電源電圧Ｖｃｃを検出するために電源電圧Ｖｃｃを抵抗分割した信号が入力される。そして、起動開始電圧検出用の比較器５０の出力をＲＳフリップフロップ回路５２のセット端子へ、また停止電圧検出用の比較器５１の出力をＲＳフリップフロップ回路５２のリセット端子へ入力することにより、起動開始電圧Ｖｃ_onおよび停止電圧Ｖｃ_offを設定する。つまり、電源電圧Ｖｃｃが起動開始電圧Ｖｃ_onとなるときにセット端子へ信号が出力されて起動信号Ｖon_offおよび内部回路電流供給回路１４からの電流供給を停止するための信号Ｓon_offがハイレベルの信号となるように、また電源電圧Ｖｃｃが停止電圧Ｖｃ_offとなるときにリセット端子へ信号が出力されて起動信号Ｖon_offおよび上記信号Ｓon_offがローレベルの信号となるように、電源電圧Ｖｃｃを抵抗分割するとともに、基準電圧（内部基準電圧）Ｖｂ１を設定する。
【００４４】
さらに、図４に示す起動／停止回路と同様に、クランプ用比較器４２とクランプ用のスイッチング素子４３を具備するクランプ用回路が設けられており、クランプ用のスイッチング素子４３がオンとなるときの電源電圧Ｖｃｃがクランプ電圧Ｖｃ_clpとなるように、電源電圧Ｖｃｃを検出するための抵抗と基準電圧（内部基準電圧）Ｖｂ１を設定する。
【００４５】
この図５に示す起動／停止回路においては、起動開始電圧検出用の比較器５０、停止電圧検出用の比較器５１、クランプ用比較器４２の基準電圧を全て同一値Ｖｂ１（内部基準電圧）とすることで、起動開始電圧Ｖｃ_onと、停止電圧Ｖｃ_offと、クランプ電圧Ｖｃ_clpの関係を
Ｖｃ_clp＞Ｖｃ_on＞Ｖｃ_off （３）
の状態に、より安定して設定できるという特徴がある。
【００４６】
さらに、図４に示す起動／停止回路と同様に、Ｖｃ_cnt1、Ｖｃ_cnt２との関係が、
Ｖｃ_clp＞Ｖｃ_on＞Ｖｃ_cnt1＞Ｖｃ_cnt2＞Ｖｃ_off （４）
となるように、電源電圧Ｖｃｃを検出するための抵抗と基準電圧（内部基準電圧）Ｖｂ１を設定する。
【００４７】
次に、図６に示す起動／停止回路について説明する。図６に示す起動／停止回路には、制御回路の起動開始電圧および停止電圧を設定するための起動／停止比較器（第２の起動／停止比較器）６０が設けられている。この起動／停止比較器６０のプラス入力端子には基準電圧（内部基準電圧）Ｖｂ１が入力される。また、マイナス入力端子には電源電圧Ｖｃｃを抵抗分割した２つの電圧信号がスイッチング素子６２、６３を介して入力される。このように起動／停止比較器６０のマイナス入力端子に入力する信号を切り換えることで、起動開始電圧Ｖｃ_onと停止電圧Ｖｃ_offを設定している。
【００４８】
以下、この起動／停止回路の動作について説明する。まず制御回路が起動状態となる前は、ＮＡＮＤ回路６１へ入力される信号ＰＵはローベルになっており、その結果、制御回路が起動状態となる前は、ＮＡＮＤ回路６１の出力はハイレベルとなっており、スイッチング素子６２はオン状態となる。またインバータ回路６４の出力はローレベルとなるので、起動信号Ｖon_offおよび内部回路電流供給回路１４からの電流供給を停止するための信号Ｓon_offもローレベルとなり、スイッチング素子６３はオフ状態となり、スイッチング素子６２に接続された抵抗からの電圧信号が起動／停止比較器６０へ入力される。
【００４９】
そして、この電圧信号が基準電圧Ｖｂ１を上回ると、つまり、電源電圧Ｖｃｃが起動開始電圧Ｖｃ_onを上回ると、起動／停止比較器６０からハイレベルの信号がＮＡＮＤ回路６１に入力されるとともに、信号ＰＵもハイレベルとなるので、ＮＡＮＤ回路６１の出力はローレベルとなり、スイッチング素子６２はオフ状態となる。またインバータ回路６４の出力はハイレベルとなるので、起動信号Ｖon_offおよび上記信号Ｓon_offもハイレベルとなり、スイッチング素子６３はオン状態となり、スイッチング素子６３に接続された抵抗からの電圧信号が起動／停止比較器６０へ入力される。
【００５０】
つまり、電源電圧Ｖｃｃが起動開始電圧Ｖｃ_onを上回ると、電源電圧Ｖｃｃが停止電圧Ｖｃ_offと比較されるように、また電源電圧Ｖｃｃが停止電圧Ｖｃ_offを下回ると、電源電圧Ｖｃｃが起動開始電圧Ｖｃ_onと比較されるように電源電圧Ｖｃｃを検出するための抵抗と基準電圧（内部基準電圧）Ｖｂ１を設定する。
【００５１】
さらに、図４に示す起動／停止回路と同様に、クランプ用比較器４２とクランプ用のスイッチング素子４３を具備するクランプ用回路が設けられており、クランプ用のスイッチング素子４３がオンとなるときの電源電圧Ｖｃｃがクランプ電圧Ｖｃ_clpとなるように、電源電圧Ｖｃｃを検出するための抵抗と基準電圧（内部基準電圧）Ｖｂ１を設定する。
【００５２】
この図６に示す起動／停止回路においては、起動／停止比較器６０、クランプ用比較器４２の基準電圧を全て同一値Ｖｂ１（内部基準電圧）とすることで、起動開始電圧Ｖｃ_onと、停止電圧Ｖｃ_offと、クランプ電圧Ｖｃ_clpの関係を
Ｖｃ_clp＞Ｖｃ_on＞Ｖｃ_off （５）
の状態に、より安定して設定できるという特徴がある。また、起動開始電圧、停止電圧を一つの比較器６０で検出しているので、回路の構成素子を少なくすることができる。
【００５３】
さらに、図４に示す起動／停止回路と同様に、Ｖｃ_cnt1、Ｖｃ_cnt２との関係が、
Ｖｃ_clp＞Ｖｃ_on＞Ｖｃ_cnt1＞Ｖｃ_cnt2＞Ｖｃ_off （６）
となるように、電源電圧Ｖｃｃを検出するための抵抗と基準電圧Ｖｂ１を設定する。
【００５４】
このように構成されたスイッチング電源制御用半導体装置を使用するスイッチング電源装置の動作を、図７に示すタイムチャートに基づいて説明する。まず、直流電圧ＶＩＮが、半導体装置２９内の内部回路電流供給回路１４を介して第２の一次巻線２１ｂに印加され、電源電圧Ｖｃｃ用のコンデンサ２３を充電することで半導体装置２９の電源電圧Ｖｃｃが上昇する（図７（ｃ））。
【００５５】
そして、電源電圧Ｖｃｃが起動開始電圧Ｖｃ_onに達すると、起動／停止回路９の出力する起動信号Ｖon_offはローレベルからハイレベルになり（図７（ｅ））、ＮＡＮＤ回路１６に入力され、制御回路は起動状態となるが、この時点では既に電源電圧Ｖｃｃが電圧Ｖｃ_cnt1より大きくなっているため（図７（ｃ））、軽負荷検出用比較器１１の出力信号ＶＯ１がローレベルとなっており（図７（ｇ））、スイッチング素子１のスイッチング動作は開始しない（図７（ｈ））。
【００５６】
電源電圧Ｖｃｃが起動開始電圧Ｖｃ_onに達すると、起動信号Ｖon_offがローレベルからハイレベルになり、高電圧端子から内部回路電流供給回路１４を介しての制御端子への電流供給が無くなり、電源電圧Ｖｃｃが低下する。そして電源電圧Ｖｃｃが電圧Ｖｃ_cnt2まで低下すると、軽負荷検出用比較器１１の出力信号ＶＯ１がローレベルからハイレベルとなり（図７（ｇ））、この時点で初めてスイッチング素子１のスイッチング動作を開始する（図７（ｈ））。
【００５７】
このとき電源電圧Ｖｃｃは負荷２６へ供給される電流Ｉｏが定常状態となるときの電圧値よりも高い状態にあるので、誤差電圧ＶＥＡＯが低く、スイッチング素子電流ＩＤが小さい値からスイッチング素子１の発振が開始される（図７（ｈ））。その後、電源電圧Ｖｃｃの低下にともない、スイッチング素子電流ＩＤが上昇し、負荷の状態に応じた一定の値に落ち着く。この動作よって、スイッチング素子の始動時のスイッチング素子電流ＩＤが大きくなることを防ぎ、またスイッチング素子電流ＩＤが小さい値から徐々に大きな値へ変化するので、ソフトスタートを実現することができる（図７（ｈ））。
【００５８】
続いて、負荷２６への供給電流Ｉｏが小さくなる待機時などの軽負荷時における動作を、図７のタイムチャートに基づいて説明する。まず、定常負荷状態から軽負荷状態への移行動作を説明する。軽負荷検出用比較器１１は、誤差増幅器２からの誤差電圧ＶＥＡＯと軽負荷基準電圧源１０からの基準電圧ＶＲとを比較する。軽負荷基準電圧源１０からの基準電圧ＶＲは、定常負荷状態では、軽負荷検出下限電圧ＶＲ１となっている（図７（ｆ））。スイッチング電源装置の出力に接続された負荷２６への供給電流Ｉｏが低下すると（図７（ｂ））、出力電圧ＶＯが上昇し（図７（ａ））、これに比例して電源電圧Ｖｃｃが上昇して（図７（ｃ））、誤差増幅器２の出力電圧ＶＥＡＯが低下する（図７（ｄ））。
【００５９】
そして、誤差電圧ＶＥＡＯが軽負荷検出下限電圧ＶＲ１を下回ると、即ち、電源電圧Ｖｃｃが電圧Ｖｃ_cnt１まで上昇すると、軽負荷検出用比較器１１の出力信号ＶＯ１はローレベルになる（図７（ｇ））。これにより、ＡＮＤ回路１２の出力はローレベルになり、スイッチング素子１のスイッチング動作が停止する。これと同時に、軽負荷検出用比較器１１の出力信号ＶＯ１を受けて、軽負荷基準電圧源１０からの基準電圧ＶＲは、軽負荷検出下限電圧ＶＲ１から軽負荷検出上限電圧ＶＲ２へ切り換える（図７（ｆ））。
【００６０】
スイッチング素子１によるスイッチング動作が停止して、スイッチング素子１がオフ状態になると、スイッチング素子１には電流が流れない状態になる（図７（ｈ））。そのため、負荷２６への電力供給がなくなるため、負荷２６への出力電圧ＶＯは徐々に低下する。これにより、誤差電圧ＶＥＡＯが徐々に上昇するが、軽負荷基準電圧源１０からの基準電圧が軽負荷検出下限電圧ＶＲ１よりも高い軽負荷検出上限電圧ＶＲ２になっているため、図７に示すように、スイッチング素子１によるスイッチング動作が直ちに再開されることはない。そして、さらに負荷２６への出力電圧ＶＯが低下して、誤差電圧ＶＥＡＯが軽負荷検出上限電圧ＶＲ２を上回ると、即ち、電源電圧Ｖｃｃが電圧Ｖｃ_cnt２まで低下すると、軽負荷検出用比較器１１の出力信号ＶＯ１はハイレベルとなり、スイッチング素子１のスイッチング動作が再開される。これと同時に、軽負荷検出用比較器１１の出力信号ＶＯ１を受けて、軽負荷基準電圧源１０からの基準電圧ＶＲは、軽負荷検出下限電圧ＶＲ２から軽負荷検出上限電圧ＶＲ１へ切り換える（図７（ｆ））。
【００６１】
スイッチング素子１によるスイッチング動作が再開されると、負荷への電流が供給されて出力電圧ＶＯが上昇し、誤差増幅器２の出力電圧ＶＥＡＯが低下する。そして、再び、誤差電圧ＶＥＡＯが軽負荷検出下限電圧ＶＲ１を下回ると、即ち、電源電圧Ｖｃｃが電圧Ｖｃ_cnt１まで上昇すると、軽負荷検出用比較器１１の出力信号ＶＯ１はローレベルになる（図７（ｇ））。これにより、ＡＮＤ回路１２の出力はローレベルになり、スイッチング素子１のスイッチング動作が停止する。
【００６２】
このように、軽負荷基準電圧源１０からの基準電圧ＶＲが、軽負荷検出用比較器１１の出力信号ＶＯ１に応じて軽負荷検出下限電圧ＶＲ１と軽負荷検出上限電圧ＶＲ２とを切り換えるため、軽負荷時におけるスイッチング素子１のスイッチング動作は、停止と再開とが繰り返される間欠発振状態となる。負荷２６への出力電圧ＶＯは、間欠発振の停止期間中に低下するが、この低下の度合いは負荷２６への供給電流に依存する。つまり、負荷２６へ供給する電流が小さくなるほど負荷２６への出力電圧ＶＯの低下が緩やかになり、間欠発振の停止期間は長くなる。つまり、軽負荷になるほど、スイッチング素子１のスイッチング動作が減少することになる。
【００６３】
また、負荷２６への供給電流Ｉｏが零となる無負荷時においても、軽負荷時と同様にスイッチング素子１のスイッチング動作を停止と再開とが繰り返される間欠発振状態とすることができる。
【００６４】
なお、上記スイッチング電源制御用半導体装置においては、電源電圧Ｖｃｃのクランプ電圧がクランプ用比較器４２により、Ｖｃ_clpに設定されており、電源電圧Ｖｃｃが電圧Ｖｃ_clpを超えるとクランプ用のスイッチング素子４３がオンし、電源電圧Ｖｃｃが電圧Ｖｃ_clpを下回ると、クランプ用のスイッチング素子４３がオフする動作となっている。
【００６５】
ここで、クランプ電圧がヒステリシスを持った値に設定された方が、より良い。具体的には一度クランプ電圧Ｖｃ_clpに達した後に、このクランプされた状態から復帰するためのクランプ解除電圧Ｖｃ_clpRをクランプ電圧Ｖｃ_clpよりも低い値に設定する。また、起動開始電圧Ｖｃ_onと停止電圧Ｖｃ_offとの関係は
Ｖｃ_clp＞Ｖｃ_on＞Ｖｃ_clpR＞Ｖｃ_off （７）
に設定する。このようにクランプ解除電圧Ｖｃ_clpRを設定すれば、電源電圧Ｖｃｃがクランプ電圧Ｖｃ_clpに達した後、電源電圧Ｖｃｃがクランプ解除電圧Ｖｃ_clpRに達するまでクランプ用のスイッチング素子４３がオンするので、電源電圧Ｖｃｃの電圧降下を速めることができる。即ち、スイッチング電源装置の二次側の異常状態や、急峻な出力電圧変動により電源電圧Ｖｃｃが瞬間的に上昇し、電源電圧Ｖｃｃが電圧Ｖｃ_cnt１以上となり、スイッチング素子１の発振が停止し、さらに、クランプ電圧Ｖｃ_clpに達した場合でも、この発振停止状態からの復帰時間を短くできるという特徴がある。
【００６６】
以上のように、クランプ電圧にヒステリシスを設けるための回路を起動／開始回路に付加した例を図８、図９に示す。
図８に示す起動／停止回路は、図４に示す起動／停止回路において、クランプ電圧にヒステリシスを設けるためにクランプ用の基準電圧源８０が付加されている。基準電圧源８０は、クランプ用比較器４２のプラス入力端子に接続されており、クランプ用比較器４２の出力を受けて、異なる基準電圧を出力する。つまり、電源電圧Ｖｃｃがクランプ電圧Ｖｃ_clpを超えるとクランプ用のスイッチング素子４３がオンし、電源電圧Ｖｃｃをクランプすると同時に、基準電圧源８０から出力される基準電圧を変化させて、電源電圧Ｖｃｃがクランプ解除電圧Ｖｃ_clpRと比較されるようにすることにより、クランプ電圧にヒステリシスを設けている。
【００６７】
図９に示す起動／停止回路は、図６に示す起動／停止回路において、クランプ電圧にヒステリシスを設けるため、ＮＡＮＤ回路９０、スイッチング素子９１、９２、インバータ回路９３が付加されており、クランプ用のスイッチング素子４３がオンするときの電源電圧Ｖｃｃがクランプ電圧Ｖｃ_clpとなるように、またクランプ用のスイッチング素子４３がオンからオフへ変動するときの電源電圧Ｖｃｃがクランプ解除電圧Ｖｃ_clpRとなるように、電源電圧Ｖｃｃを抵抗分割している。
【００６８】
以下、この起動／停止回路の動作について説明する。まず、電源電圧Ｖｃｃがクランプ電圧Ｖｃ_clpを上回る前は、ＮＡＮＤ回路９０へ入力される信号ＰＵはローレベルになっており、その結果、ＮＡＮＤ回路９０の出力はハイレベルとなり、スイッチング素子９１はオン状態となる。またインバータ回路９３の出力はローレベルとなるので、スイッチング素子９２もオフ状態となり、スイッチング素子９１に接続された抵抗からの電圧信号がクランプ用比較器４２へ入力される。
【００６９】
そして、電源電圧Ｖｃｃが上昇し、この電圧信号が基準電圧（内部基準電圧）Ｖｂ１を上回ると、即ち、電源電圧Ｖｃｃがクランプ電圧Ｖｃ_clpを上回ると、クランプ用のスイッチング素子４３がオンし、電源電圧Ｖｃｃをクランプすると同時に、信号ＰＵもハイレベルとなり、クランプ用比較器４２からハイレベルの信号がＮＡＮＤ回路９０に入力されるので、ＮＡＮＤ回路９０の出力はローレベルとなり、スイッチング素子９１はオフ状態となる。またインバータ回路９３の出力はハイレベルとなるので、スイッチング素子９２はオン状態となり、スイッチング素子９２に接続された抵抗からの電圧信号がクランプ用比較器４２へ入力され、電源電圧Ｖｃｃをクランプ解除電圧Ｖｃ_clpRと比較する。
【００７０】
そして、電源電圧Ｖｃｃが下降し、この電圧信号が基準電圧ｂ１を下回ると、即ち、電源電圧Ｖｃｃがクランプ解除電圧Ｖｃ_clpRを下回ると、クランプ用のスイッチング素子４３がオフする。
【００７１】
この起動／停止回路では、このようにクランプ電圧Ｖｃ_clpとクランプ解除電圧Ｖｃ_clpRを設定し、クランプ電圧にヒステリシスを設けている。
また、この起動／停止回路においては、クランプ電圧Ｖｃ_clpとクランプ解除電圧Ｖｃ_clpRと起動開始電圧Ｖｃ_on、停止電圧Ｖｃ_offの関係をより安定させるために、起動／停止比較器６０とクランプ用比較器４２の基準電圧を同一のＶｂ１（内部基準電圧）としている。
【００７２】
【発明の効果】
以上のように、本発明のスイッチング電源制御用半導体装置は、始動時において、誤差電圧の低い状態でスイッチング素子のスイッチング動作が開始されるようにし、ソフトスタートを実現して負荷への電流供給と出力電圧の立ち上がりを緩やかなものにすることができ、さらに、軽負荷時や無負荷時において、スイッチング素子のスイッチング動作を停止と再開の繰り返す間欠発振とし、スイッチング動作期間を減少させてスイッチング素子における電流損失を低減させることができる。
【００７３】
また、クランプ用回路を設けることで、スイッチング電源装置の二次側の異常状態や、急峻な出力電圧変動により電源電圧が過渡的に上昇してスイッチング素子の発振が停止した場合でも、この異常な発振停止状態からの復帰時間を最小限とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるスイッチング電源制御用半導体装置の一例を示す回路図
【図２】本発明の実施の形態における軽負荷検出回路の動作を説明するためのタイムチャート図
【図３】本発明の実施の形態におけるスイッチング電源制御用半導体装置を用いて構成したスイッチング電源装置の一例を示す回路図
【図４】本発明の実施の形態における起動／停止回路の一例を示す回路図
【図５】本発明の実施の形態における起動／停止回路の一例を示す回路図
【図６】本発明の実施の形態における起動／停止回路の一例を示す回路図
【図７】本発明の実施の形態におけるスイッチング電源制御用半導体装置を用いて構成したスイッチング電源装置の動作を説明するためのタイムチャート図
【図８】本発明の実施の形態における起動／停止回路の一例を示す回路図
【図９】本発明の実施の形態における起動／停止回路の一例を示す回路図
【図１０】従来のスイッチング電源制御用半導体装置の一例を示す回路図
【図１１】従来のスイッチング電源制御用半導体装置を用いて構成したスイッチング電源装置の一例を示す回路図
【図１２】従来のスイッチング電源制御用半導体装置を用いて構成したスイッチング電源装置の動作を説明するためのタイムチャート図
【符号の説明】
１ スイッチング素子
２ 誤差増幅器
３ ドレイン電流検出回路
４ ドレイン電流検出用比較器
５ 過電流保護回路
６ 発振器
７ クロック信号
８ 最大デューティーサイクル信号
９、２７ 起動／停止回路
１０ 軽負荷基準電圧源
１１ 軽負荷検出用比較器
１２ ＡＮＤ回路
１３ ＲＳフリップフロップ回路
１４ 内部回路電流供給回路
１５ 過熱保護回路
１６ ＮＡＮＤ回路
１７ ドライブ回路
１８ 軽負荷検出回路
１９、２２、２４ 整流器
２０、２３、２５ コンデンサ
２１ トランス
２１ａ 第１の一次巻線
２１ｂ 第２の一次巻線
２１ｃ 二次巻線
２６ 負荷
２８、２９ スイッチング電源制御用半導体装置
４０ 起動／停止比較器（第１の起動／停止比較器）
４１ 起動／停止基準電圧源
４２ クランプ用比較器
４３ クランプ用のスイッチング素子
５０ 起動開始電圧検出用の比較器（起動用比較器）
５１ 停止電圧検出用の比較器（停止用比較器）
５２ ＲＳフリップフロップ回路
６０ 起動／停止比較器（第２の起動／停止比較器）
６１、９０ ＮＡＮＤ回路
６２、６３、９１、９２ スイッチング素子
６４、９３ インバータ回路
８０ クランプ用の基準電圧源
【発明の属する技術分野】
本発明は、始動時におけるソフトスタートと、軽負荷時や無負荷時における消費電力の削減とを実現することができるスイッチング電源制御用半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
以下、従来のスイッチング電源制御用半導体装置について説明する。図１０は、従来のスイッチング電源制御用半導体装置の一例を示す回路図である。この半導体装置２９は、パワーＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング素子１とスイッチング素子１のスイッチング制御を行うための制御回路がワンチップに集積化されており、スイッチング素子１の高電圧端子（ＤＲＡＩＮ端子）とＧＮＤ端子（ＳＯＵＲＣＥ端子）、およびスイッチング素子１の制御信号を入力するための制御回路の制御端子（ＣＯＮＴＲＯＬ端子）の３端子で構成されている。
【０００３】
図１０において、誤差増幅器２のマイナス入力端子へは半導体装置２９の電源電圧Ｖｃｃが与えられ、プラス入力端子へは予め設定された所定の基準電圧が与えられている。誤差増幅器２は、電源電圧Ｖｃｃと基準電圧とを比較し、電源電圧Ｖｃｃが基準電圧を下回っているとき、誤差電圧ＶＥＡＯをドレイン電流検出用比較器４のプラス入力端子へ出力する。つまり電源電圧Ｖｃｃと誤差電圧ＶＥＡＯは、電源電圧Ｖｃｃが上昇すると誤差電圧ＶＥＡＯが低下する関係にある。ドレイン電流検出用比較器４のマイナス入力端子には、スイッチング素子１の高電圧端子に接続されているドレイン電流検出回路３から出力される検出電圧ＶＣＬが与えられている。ドレイン電流検出回路３は、スイッチング素子１に流れるスイッチング素子電流ＩＤを検出して電圧に変換し、検出電圧ＶＣＬとして出力する。
【０００４】
ドレイン電流検出用比較器４は、スイッチング素子電流ＩＤに応じた検出電圧ＶＣＬと、半導体装置２９の電源電圧Ｖｃｃと基準電圧との誤差電圧ＶＥＡＯとを比較し、両者が等しくなったときＲＳフリップフロップ回路１３のリセット端子へ信号を出力する。
【０００５】
過電流保護回路５は、誤差増幅器２から出力される誤差電圧ＶＥＡＯの最大値を固定し、スイッチング素子１に過電流が流れるのを防止している。
発振器６は、スイッチング素子１のスイッチング周波数を決定するためのクロック信号７と、スイッチング素子１の最大デューティーサイクルを決定するための最大デューティーサイクル信号８とをそれぞれ出力する。発振器６から出力されるクロック信号７は、ＲＳフリップフロップ回路１３のセット端子に与えられており、ＲＳフリップフロップ回路１３の出力は、ＮＡＮＤ回路１６へ出力されている。発振器６から出力される最大デューティーサイクル信号８は、ＮＡＮＤ回路１６に直接入力されている。
【０００６】
スイッチング素子１の高電圧端子には、半導体装置２９の電源電流を供給するための内部回路電流供給回路１４が接続されている。内部回路電流供給回路１４は、半導体装置２９の起動および停止を制御する起動／停止回路２７によって、電源投入時など電源電圧Ｖｃｃが起動開始電圧よりも低いときにのみ動作するようになっている。起動／停止回路２７の出力は、ＮＡＮＤ回路１６に入力されている。
【０００７】
過熱保護回路１５は、半導体装置２９のチップ温度が設定値以上に上昇した場合に、スイッチング素子１の発振を停止させるための回路であり、過熱保護回路１５の出力は、ＮＡＮＤ回路１６に入力されている。
【０００８】
ＮＡＮＤ回路１６には、ＲＳフリップフロップ回路１３を介して発振器６から出力されるスイッチング素子１のクロック信号７と、発振器６から出力されるスイッチング素子１の最大デューティーサイクル信号８と、起動／停止回路２７から出力される起動信号Ｖon_offと、過熱保護回路１５から出力される信号の４つが入力されており、その出力は、スイッチング素子１のスイッチング制御信号としてスイッチング素子１のドライブ回路１７に与えられている。
【０００９】
ドライブ回路１７は、ＮＡＮＤ回路１６から与えられるスイッチング制御信号に基づいて、スイッチング素子１をスイッチング制御する。
図１１は、従来のスイッチング電源制御用半導体装置を用いて構成したスイッチング電源装置の一例を示す回路図である。このスイッチング電源装置では、商用の交流電圧が、ダイオードブリッジなどの整流器１９により整流され、コンデンサ２０により平滑化され、直流電圧ＶＩＮとされて電力変換用のトランス２１に与えられている。
【００１０】
電力変換用のトランス２１は、第１の一次巻線２１ａおよび第２の一次巻線２１ｂと、二次巻線２１ｃとを有しており、直流電圧ＶＩＮが第１の一次巻線２１ａに与えられる。
【００１１】
トランス２１の第１の一次巻線２１ａに与えられた直流電圧ＶＩＮは、半導体装置２９内に設けられたスイッチング素子１によりスイッチングされる。そして、そのスイッチング素子１のスイッチング動作によってトランス２１の二次巻線２１ｃに磁気誘導による起電力が発生し、トランス２１の二次巻線２１ｃに電流が取り出される。二次巻線２１ｃに取り出された電流は、二次巻線２１ｃに接続されたダイオード２４およびコンデンサ２５により整流および平滑化され、出力電圧Ｖｏとして負荷２６へ供給される。
【００１２】
トランス２１の第２の一次巻線２１ｂにも、スイッチング素子１のスイッチング動作によって磁気誘導による起電力が発生し、電流が取り出される。第２の一次巻線２１ｂから出力される電流は、補助電源部であるダイオード２２およびコンデンサ２３により整流および平滑化され、電源電圧Ｖｃｃとして出力される。そして、補助電源部から出力される電源電圧Ｖｃｃが、半導体装置２９の制御端子に入力され、半導体装置２９の電源電圧として用いられている。この電源電圧Ｖｃｃは、トランス２１の二次巻線２１ｃから負荷２６に供給される出力電圧Ｖｏと比例する電圧であり、出力電圧Ｖｏを安定化させるための帰還信号としても用いられている。
【００１３】
このように構成されたスイッチング電源装置の動作を以下に説明する。
整流器１９に商用電源からの交流電圧が入力されると、整流器１９とコンデンサ２０とにより整流および平滑化され、直流電圧ＶＩＮに変換される。この直流電圧ＶＩＮがトランス２１の第１の一次巻線２１ａに印加される。また、直流電圧ＶＩＮは、半導体装置２９内の内部回路電流供給回路１４を介して第２の一次巻線２１ｂに印加され、電源電圧Ｖｃｃ用のコンデンサ２３を充電する。
【００１４】
その後、電源電圧Ｖｃｃが半導体装置２９内の起動／停止回路２７で設定された起動開始電圧に達すると、起動／停止回路２７からＮＡＮＤ回路１６に出力される起動信号Ｖon_offがハイレベルの信号となり、制御回路が起動してスイッチング素子１によるスイッチング動作の制御が開始される。また同時に、起動／停止回路２７から、内部回路電流供給回路１４からの電流供給を停止するための信号Ｓon_offが出力される。このような動作により、通常動作時における半導体装置２９の消費電力は低く抑えられている。
【００１５】
半導体装置２９は、負荷２６に対する出力電圧Ｖｏが、所定の電圧にて安定化するように、電源電圧Ｖｃｃに基づいてスイッチング素子１によるスイッチング動作を制御している。出力電圧Ｖｏと電源電圧Ｖｃｃとは、トランス２１の第２の一次巻線２１ｂと二次巻線２１ｃの巻数比に比例した電圧になっている。
【００１６】
すなわち、図１２のタイムチャートに示すように、直流電圧ＶＩＮが、半導体装置２９内の内部回路電流供給回路１４を介して第２の一次巻線２１ｂに印加され、電源電圧Ｖｃｃ用のコンデンサ２３を充電することで半導体装置２９の電源電圧Ｖｃｃが上昇する（図１２（ｃ））。そして、電源電圧Ｖｃｃが起動開始電圧Ｖｃ_onに達すると、起動／停止回路２７の出力する起動信号Ｖon_offはローレベルからハイレベルになり（図１２（ｅ））、ＮＡＮＤ回路１６に入力され、スイッチング素子１の発振が開始される。それと同時に内部回路電流供給回路１４からの電源電圧Ｖｃｃ用のコンデンサ２３への充電電流がＯＦＦされる。スイッチング素子１の発振が開始されると、負荷２６へ供給される電流Ｉｏが定常状態となるまで出力電圧Ｖｏは上昇し、電源電圧Ｖｃｃは出力電圧Ｖｏに応じた値となる。
【００１７】
しかしながら、この従来のスイッチング電源制御用半導体装置２９では、起動開始電圧Ｖｃ_onは低く設定され、電源電圧Ｖｃｃが起動開始電圧Ｖｃ_onに達すると同時にスイッチング素子１の発振を開始するようにしてある。そのため、スイッチング素子１の発振開始時（始動時）の誤差増幅器２からの誤差電圧ＶＥＡＯの値は高い値となり（図１２（ｄ））、誤差増幅器２からの誤差電圧ＶＥＡＯが負荷２６に対応した一定電圧に低下するまでの期間において、スイッチング素子電流ＩＤは負荷２６に対応した一定の値以上の電流状態で発振し、その後、負荷に対応した一定の値になる（図１２（ｆ））。そのため始動時には、負荷２６へ電流Ｉｏが急速に供給され（図１２（ｂ））、出力電圧Ｖｏの立ち上がりが急峻になる（図１２（ａ））。
【００１８】
また、スイッチング電源装置の出力に接続された負荷２６への供給電流Ｉｏが小さくなる待機時などの軽負荷時おいては、負荷２６への供給電流Ｉｏが低下し（図１２（ｂ））、負荷２６への出力電圧Ｖｏが上昇し（図１２（ａ））、これに比例して電源電圧Ｖｃｃが上昇し（図１２（ｃ））、誤差増幅器２からの誤差電圧ＶＥＡＯが低下する（図１２（ｄ））。そして、誤差電圧ＶＥＡＯと検出電圧ＶＣＬが等しくなると、ドレイン電流検出用比較器４から、ＲＳフリップフロップ回路１３のリセット端子へリセット信号が出力される。これにより、ＮＡＮＤ回路１６からは、スイッチング素子１をオフにする信号が出力される。その結果、スイッチング素子１はオン時間が短くなり、スイッチング素子１を流れるスイッチング素子電流ＩＤが低下する（図１２(ｅ)）。
【００１９】
また、負荷２６への供給電流Ｉｏが零となる無負荷時においても、軽負荷時と同様にスイッチング素子１を流れるスイッチング素子電流ＩＤを低下させることができる。
【００２０】
以上のように、この従来のスイッチング電源制御用半導体装置では、半導体装置の内部回路電流をトランスを介して供給する必要があるので、軽負荷時あるいは無負荷時においても、スイッチング素子に流れる電流をゼロにすることはできず、ある大きさの電流が流れることになる。そこで、スイッチング電源装置の出力に接続された負荷に供給される電流に応じてスイッチング素子電流を制御することにより、軽負荷時や無負荷時の消費電力を低減することのできる電流モード制御方式としている。つまり、軽負荷時や無負荷時においては、スイッチング素子１のオン時間を短くしてスイッチング素子１を流れるスイッチング素子電流を低下させることで、軽負荷時あるいは無負荷時のスイッチング素子による消費電力の削減を図っている。
【００２１】
しかしながら、発振器からのクロック信号に同期してスイッチング素子電流を流しているため、この従来の方式による消費電力の削減には限界があり、軽負荷時あるいは無負荷時の省電力化という要望を実現できないという問題がある。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点を解決するために、軽負荷検出下限電圧と軽負荷検出上限電圧を設け、誤差電圧ＶＥＡＯが軽負荷検出下限電圧を下回るとスイッチング素子のスイッチング動作を停止させ、誤差電圧ＶＥＡＯが軽負荷検出上限電圧を上回るとスイッチング素子のスイッチング動作を開始させることにより、軽負荷時や無負荷時において、スイッチング素子のスイッチング動作を停止と再開の繰り返す間欠発振とし、スイッチング素子における電流損失を低減させるとともに、誤差電圧ＶＥＡＯが前記軽負荷検出下限電圧と一致したときの電源電圧Ｖｃｃよりも高い電圧に制御回路（半導体装置）を起動状態とするための起動開始電圧を設定し、始動時（スイッチング素子の発振開始時）において、電源電圧Ｖｃｃが起動開始電圧に達した後、誤差電圧ＶＥＡＯが軽負荷検出上限電圧を上回ったときにスイッチング素子のスイッチング動作を開始させることにより、誤差電圧ＶＥＡＯの低い状態でスイッチング素子のスイッチング動作が行われるようにし、ソフトスタートを実現して負荷への電流供給と出力電圧の立ち上がりが緩やかとなるようにするスイッチング電源制御用半導体装置を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載のスイッチング電源制御用半導体装置は、スイッチング電源用のスイッチング素子と、前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御する制御回路とを備え、前記制御回路の電源電圧と予め設定された基準電圧との誤差電圧と、前記スイッチング素子を流れる電流に応じた電圧とを比較し、この比較結果に基づいて前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御するスイッチング電源制御用半導体装置において、前記制御回路が、前記制御回路の電源電圧が上昇して前記誤差電圧が軽負荷検出下限電圧を下回ると前記スイッチング素子のスイッチング動作を停止させ、前記制御回路の電源電圧が低下して前記誤差電圧が軽負荷検出上限電圧を上回ると前記スイッチング素子のスイッチング動作を開始させる軽負荷検出回路と、前記制御回路が起動するための起動開始電圧が、前記誤差電圧が前記軽負荷検出下限電圧と一致したときの前記制御回路の電源電圧よりも高い電圧に設定されており、前記制御回路の電源電圧に応じて前記制御回路の起動／停止状態を切り換える起動／停止回路とを具備し、始動時においては、前記制御回路の電源電圧が前記起動開始電圧に達すると前記起動／停止回路により前記制御回路を起動状態とし、その後前記制御回路の電源電圧が低下して前記誤差電圧が軽負荷検出上限電圧を上回ると前記軽負荷検出回路により前記スイッチング素子のスイッチング動作を開始させ、軽負荷時や無負荷時においては、前記軽負荷検出回路によりスイッチング素子のスイッチング動作の停止と再開を繰り返すことを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の請求項２記載のスイッチング電源制御用半導体装置は、請求項１記載のスイッチング電源制御用半導体装置であって、前記軽負荷検出回路は、前記軽負荷検出下限電圧と前記軽負荷検出上限電圧とを切り換えて出力する軽負荷基準電圧源と、前記誤差電圧と前記軽負荷基準電圧源の出力電圧とを比較し、前記誤差電圧が前記軽負荷検出下限電圧を下回ると前記スイッチング素子のスイッチング動作を停止させるための信号を出力し、前記誤差電圧が前記軽負荷検出上限電圧を上回ると前記スイッチング素子のスイッチング動作を開始させるための信号を出力する軽負荷検出用比較器とを具備することを特徴とする。
【００２５】
また、本発明の請求項３記載のスイッチング電源制御用半導体装置は、請求項１または２のいずれかに記載のスイッチング電源制御用半導体装置であって、前記起動／停止回路が、前記起動開始電圧と前記制御回路を停止させるための停止電圧とを切り換えて出力する起動／停止基準電圧源と、前記制御回路の電源電圧と前記起動／停止基準電圧源の出力電圧とを比較し、前記制御回路の電源電圧が前記起動開始電圧を上回ると前記制御回路を起動状態とするための信号を出力し、前記制御回路の電源電圧が前記停止電圧を下回ると前記制御回路を停止状態とするための信号を出力する第１の起動／停止比較器とを具備することを特徴とする。
【００２６】
また、本発明の請求項４記載のスイッチング電源制御用半導体装置は、請求項１または２のいずれかに記載のスイッチング電源制御用半導体装置であって、前記起動／停止回路が、抵抗分割された一方の前記制御回路の電源電圧と内部基準電圧とを比較し、前記制御回路の電源電圧が前記起動開始電圧を上回ると前記制御回路を起動状態とするための信号を出力する起動用比較器と、抵抗分割された他方の前記制御回路の電源電圧と前記内部基準電圧とを比較し、前記制御回路の電源電圧が前記停止電圧を下回ると前記制御回路を停止状態とするための信号を出力する停止用比較器とを具備することを特徴とする。
【００２７】
また、本発明の請求項５記載のスイッチング電源制御用半導体装置は、請求項１または２のいずれかに記載のスイッチング電源制御用半導体装置であって、前記起動／停止回路が、抵抗分割された一方の前記制御回路の電源電圧と内部基準電圧とを比較する場合、前記制御回路の電源電圧が前記起動開始電圧を上回ると前記制御回路を起動状態とするための信号を出力し、抵抗分割された他方の前記制御回路の電源電圧と前記内部基準電圧とを比較する場合、前記制御回路の電源電圧が前記停止電圧を下回ると前記制御回路を停止状態とするための信号を出力する第２の起動／停止比較器を具備することを特徴とする。
【００２８】
また、本発明の請求項６記載のスイッチング電源制御用半導体装置は、請求項３から５のいずれかに記載の半導体装置であって、前記起動／停止回路が前記制御回路の電源電圧をクランプ電圧にクランプするためのクランプ用回路を具備することを特徴とする。
【００２９】
また、本発明の請求項７記載のスイッチング電源制御用半導体装置は、請求項６記載のスイッチング電源制御用半導体装置であって、前記クランプ電圧がヒステリシスを持つことを特徴とする。
【００３０】
以上のように、本発明のスイッチング電源制御用半導体装置によれば、軽負荷時や無負荷時において、スイッチング素子のスイッチング動作を停止と再開の繰り返す間欠発振とし、スイッチング素子における電流損失を低減させるとともに、始動時において、誤差電圧の低い状態でスイッチング素子のスイッチング動作が開始されるようにし、ソフトスタートを実現して負荷への電流供給と出力電圧の立ち上がりを緩やかなものとすることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施の形態におけるスイッチング電源制御用半導体装置の一例を示す回路図である。なお、図１０に基づいて説明した部材に対応する部材には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３２】
図１に示す半導体装置２８には、誤差増幅器２の出力である誤差電圧ＶＥＡＯが与えられる軽負荷検出回路１８が設けられている。この軽負荷検出回路１８には、軽負荷検出用比較器１１が設けられている。軽負荷検出用比較器１１のプラス入力端子には誤差増幅器２から出力される誤差電圧ＶＥＡＯが与えられており、マイナス入力端子には軽負荷基準電圧源１０から出力される基準電圧ＶＲが与えられている。軽負荷検出用比較器１１は、入力される誤差電圧ＶＥＡＯと基準電圧ＶＲとを比較して、ＡＮＤ回路１２に所定の出力信号ＶＯ１を出力するようになっている。これにより、この軽負荷検出回路１８は軽負荷状態および無負荷状態を検出できるようになっている。
【００３３】
また、軽負荷検出用比較器１１の出力信号ＶＯ１は、軽負荷基準電圧源１０にも与えられており、軽負荷基準電圧源１０は、軽負荷検出用比較器１１の出力信号ＶＯ１を受けて基準電圧ＶＲが変化するようになっている。
【００３４】
軽負荷検出回路１８の動作としては、図２に示すように、軽負荷検出用比較器１１の出力信号ＶＯ１に応じて、軽負荷基準電圧源１０からの基準電圧ＶＲが軽負荷検出下限電圧ＶＲ１と軽負荷検出上限電圧ＶＲ２とに切り換る。
【００３５】
即ち、誤差電圧ＶＥＡＯが軽負荷検出下限電圧ＶＲ１を下回ると、軽負荷検出用比較器１１がＡＮＤ回路１２へローレベルの信号を出力するので、スイッチング素子１の発振が停止する。またこのとき、軽負荷基準電圧源１０はこの信号を受けて出力電圧を軽負荷検出上限電圧ＶＲ２へ変化させる。そして、誤差電圧ＶＥＡＯが軽負荷検出上限電圧ＶＲ２を上回ると、軽負荷検出用比較器１１がＡＮＤ回路１２へハイレベルの信号を出力するので、スイッチング素子１の発振が再開する。またこのとき、軽負荷基準電圧源１０はこの信号を受けて出力電圧を軽負荷検出下限電圧ＶＲ１へ変化させる。このように軽負荷検出回路１８が動作することで、軽負荷時や無負荷時において、スイッチング素子のスイッチング動作が停止と再開を繰り返す間欠発振状態を作り出すことができる。また、誤差電圧ＶＥＡＯが軽負荷検出下限電圧ＶＲ１と一致するときの電源電圧ＶｃｃをＶｃ_cnt1、誤差電圧ＶＥＡＯが軽負荷検出上限電圧ＶＲ２と一致するときの電源電圧ＶｃｃをＶｃ_cnt２とすると、それらの関係はＶｃ_cnt1＞Ｖｃ_cnt2となる。
【００３６】
ＡＮＤ回路１２には、発振器６から出力されるクロック信号７が他の入力として与えられており、ＡＮＤ回路１２の出力が、ＲＳフリップフロップ回路１３のセット端子に与えられている。つまり、通常動作時には、ＡＮＤ回路１２には軽負荷検出用比較器１１からのハイレベルの信号と発振器６からのクロック信号７が与えられ、クロック信号７に従ったスイッチング周波数にてスイッチング素子１のスイッチング動作が行われる。ＲＳフリップフロップ回路１３の出力は、ＮＡＮＤ回路１６へ出力されている。従って、ＮＡＮＤ回路１６には、ＲＳフリップフロップ回路１３の出力信号と、発振器６から出力されるスイッチング素子１の最大デューティーサイクル信号８と、起動／停止回路９からの出力信号と、過熱保護回路１５からの出力信号とがそれぞれ入力されている。そして、ＮＡＮＤ回路１６の出力が、スイッチング素子１のスイッチング制御信号としてスイッチング素子１のドライブ回路１７に与えられている。
【００３７】
ドライブ回路１７は、ＮＡＮＤ回路１６から与えられるスイッチング制御信号に基づいて、スイッチング素子１をスイッチング制御する。
図３は、本実施の形態におけるスイッチング電源制御用半導体装置を用いて構成したスイッチング電源装置の一例を示す回路図である。なお、図１１に基づいて説明した部材に対応する部材には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３８】
続いて、起動／停止回路９の本実施の形態での構成例を図４、図５、図６に示す。
従来の半導体装置では、起動／停止回路において、制御回路（半導体装置）の起動状態と停止状態とを設定するための基準電圧が低く設定され、電源電圧Ｖｃｃの低い状態でスイッチング素子の発振を開始していた。そのためスイッチング素子発振時の誤差電圧ＶＥＡＯが高くなり、結果、負荷へ急速に電流が供給され、かつ出力電圧Ｖｏの立ち上がりが急峻となった。
【００３９】
そこで、当該半導体装置では、起動／停止回路において、制御回路（半導体装置）を起動状態とするための基準電圧（起動開始電圧Ｖｃ_on）と停止状態とするための基準電圧（停止電圧Ｖｃ_off）を分けて設定し、起動開始電圧Ｖｃ_onをスイッチング素子１の発振を停止させるための電圧Ｖｃ_cnt１よりも高く設定することにより、電源電圧Ｖｃｃが高い状態でスイッチング素子の発振が開始されるようにする。このようにすれば、スイッチング素子発振時の誤差電圧ＶＥＡＯを低くすることができ、ソフトスタートが実現できる。
【００４０】
まず、図４に示す起動／停止回路について説明する。図４に示す起動／停止回路には、制御回路の起動開始電圧および停止電圧を設定するための起動／停止比較器（第１の起動／停止比較器）４０が設けられている。この起動／停止比較器４０のマイナス入力端子には起動／停止基準電圧源４１からの基準電圧が入力され、プラス入力端子には電源電圧Ｖｃｃを検出するために電源電圧Ｖｃｃを抵抗分割した信号が入力される。そして、起動／停止基準電圧源４１は起動／停止比較器４０の出力を受けて二つの基準電圧に変化する。つまり、電源電圧Ｖｃｃが起動開始電圧Ｖｃ_onを上回ると、電源電圧Ｖｃｃが停止電圧Ｖｃ_offと比較されるように、また電源電圧Ｖｃｃが停止電圧Ｖｃ_offを下回ると、電源電圧Ｖｃｃが起動開始電圧Ｖｃ_onと比較されるように基準電圧を切り換える。そして、電源電圧Ｖｃｃが起動開始電圧Ｖｃ_onを上回ったときに起動信号Ｖon_offおよび内部回路電流供給回路１４からの電流供給を停止するための信号Ｓon_offがハイレベルの信号となり、また電源電圧Ｖｃｃが停止電圧Ｖｃ_offを下回ったときに起動信号Ｖon_offおよび上記信号Ｓon_offがローレベルの信号となるようにする。
【００４１】
さらに、図４に示す起動／停止回路には、クランプ用比較器４２とクランプ用のスイッチング素子４３を具備するクランプ用回路が設けられている。クランプ用比較器４２のプラス入力端子には基準電圧（内部基準電圧）Ｖｂ１が入力され、マイナス入力端子には電源電圧Ｖｃｃを検出するために電源電圧Ｖｃｃを抵抗分割した信号が入力される。そして、クランプ用比較器４２の出力電圧がクランプ用のスイッチング素子４３へ入力されることにより、電源電圧Ｖｃｃのクランプを行う。このクランプ用のスイッチング素子４３がオンとなるときの電源電圧Ｖｃｃがクランプ電圧Ｖｃ_clpとなるように、また、クランプ電圧Ｖｃ_clpと起動開始電圧／停止電圧の関係が、
Ｖｃ_clp＞Ｖｃ_on＞Ｖｃ_off （１）
となるように、電源電圧Ｖｃｃを検出するための抵抗と基準電圧Ｖｂ１を設定する。
【００４２】
さらに、誤差電圧ＶＥＡＯが軽負荷検出下限電圧ＶＲ１と一致するときの電源電圧Ｖｃ_cnt1、および、誤差電圧ＶＥＡＯが軽負荷検出上限電圧ＶＲ２と一致するときの電源電圧Ｖｃ_cnt２との関係が、
Ｖｃ_clp＞Ｖｃ_on＞Ｖｃ_cnt1＞Ｖｃ_cnt2＞Ｖｃ_off （２）
となるように、電源電圧Ｖｃｃを検出するための抵抗と基準電圧Ｖｂ１を設定する。このように、電源電圧Ｖｃｃがクランプ電圧Ｖｃ_clpを上回ったときに電源電圧Ｖｃｃをクランプ電圧Ｖｃ_clpでクランプさせることにより、発振停止状態からの復帰時間を短くすることができる。
【００４３】
次に、図５に示す起動／停止回路について説明する。図５に示す起動／停止回路には、起動開始電圧検出用の比較器（起動用比較器）５０と停止電圧検出用の比較器（停止用比較器）５１が別々に設けられている。この起動開始電圧検出用の比較器５０のマイナス入力端子には基準電圧（内部基準電圧）Ｖｂ１が入力され、プラス入力端子には電源電圧Ｖｃｃを検出するために電源電圧Ｖｃｃを抵抗分割した信号が入力される。また、停止電圧検出用の比較器５１のマイナス入力端子には基準電圧（内部基準電圧）Ｖｂ１が入力され、プラス入力端子には電源電圧Ｖｃｃを検出するために電源電圧Ｖｃｃを抵抗分割した信号が入力される。そして、起動開始電圧検出用の比較器５０の出力をＲＳフリップフロップ回路５２のセット端子へ、また停止電圧検出用の比較器５１の出力をＲＳフリップフロップ回路５２のリセット端子へ入力することにより、起動開始電圧Ｖｃ_onおよび停止電圧Ｖｃ_offを設定する。つまり、電源電圧Ｖｃｃが起動開始電圧Ｖｃ_onとなるときにセット端子へ信号が出力されて起動信号Ｖon_offおよび内部回路電流供給回路１４からの電流供給を停止するための信号Ｓon_offがハイレベルの信号となるように、また電源電圧Ｖｃｃが停止電圧Ｖｃ_offとなるときにリセット端子へ信号が出力されて起動信号Ｖon_offおよび上記信号Ｓon_offがローレベルの信号となるように、電源電圧Ｖｃｃを抵抗分割するとともに、基準電圧（内部基準電圧）Ｖｂ１を設定する。
【００４４】
さらに、図４に示す起動／停止回路と同様に、クランプ用比較器４２とクランプ用のスイッチング素子４３を具備するクランプ用回路が設けられており、クランプ用のスイッチング素子４３がオンとなるときの電源電圧Ｖｃｃがクランプ電圧Ｖｃ_clpとなるように、電源電圧Ｖｃｃを検出するための抵抗と基準電圧（内部基準電圧）Ｖｂ１を設定する。
【００４５】
この図５に示す起動／停止回路においては、起動開始電圧検出用の比較器５０、停止電圧検出用の比較器５１、クランプ用比較器４２の基準電圧を全て同一値Ｖｂ１（内部基準電圧）とすることで、起動開始電圧Ｖｃ_onと、停止電圧Ｖｃ_offと、クランプ電圧Ｖｃ_clpの関係を
Ｖｃ_clp＞Ｖｃ_on＞Ｖｃ_off （３）
の状態に、より安定して設定できるという特徴がある。
【００４６】
さらに、図４に示す起動／停止回路と同様に、Ｖｃ_cnt1、Ｖｃ_cnt２との関係が、
Ｖｃ_clp＞Ｖｃ_on＞Ｖｃ_cnt1＞Ｖｃ_cnt2＞Ｖｃ_off （４）
となるように、電源電圧Ｖｃｃを検出するための抵抗と基準電圧（内部基準電圧）Ｖｂ１を設定する。
【００４７】
次に、図６に示す起動／停止回路について説明する。図６に示す起動／停止回路には、制御回路の起動開始電圧および停止電圧を設定するための起動／停止比較器（第２の起動／停止比較器）６０が設けられている。この起動／停止比較器６０のプラス入力端子には基準電圧（内部基準電圧）Ｖｂ１が入力される。また、マイナス入力端子には電源電圧Ｖｃｃを抵抗分割した２つの電圧信号がスイッチング素子６２、６３を介して入力される。このように起動／停止比較器６０のマイナス入力端子に入力する信号を切り換えることで、起動開始電圧Ｖｃ_onと停止電圧Ｖｃ_offを設定している。
【００４８】
以下、この起動／停止回路の動作について説明する。まず制御回路が起動状態となる前は、ＮＡＮＤ回路６１へ入力される信号ＰＵはローベルになっており、その結果、制御回路が起動状態となる前は、ＮＡＮＤ回路６１の出力はハイレベルとなっており、スイッチング素子６２はオン状態となる。またインバータ回路６４の出力はローレベルとなるので、起動信号Ｖon_offおよび内部回路電流供給回路１４からの電流供給を停止するための信号Ｓon_offもローレベルとなり、スイッチング素子６３はオフ状態となり、スイッチング素子６２に接続された抵抗からの電圧信号が起動／停止比較器６０へ入力される。
【００４９】
そして、この電圧信号が基準電圧Ｖｂ１を上回ると、つまり、電源電圧Ｖｃｃが起動開始電圧Ｖｃ_onを上回ると、起動／停止比較器６０からハイレベルの信号がＮＡＮＤ回路６１に入力されるとともに、信号ＰＵもハイレベルとなるので、ＮＡＮＤ回路６１の出力はローレベルとなり、スイッチング素子６２はオフ状態となる。またインバータ回路６４の出力はハイレベルとなるので、起動信号Ｖon_offおよび上記信号Ｓon_offもハイレベルとなり、スイッチング素子６３はオン状態となり、スイッチング素子６３に接続された抵抗からの電圧信号が起動／停止比較器６０へ入力される。
【００５０】
つまり、電源電圧Ｖｃｃが起動開始電圧Ｖｃ_onを上回ると、電源電圧Ｖｃｃが停止電圧Ｖｃ_offと比較されるように、また電源電圧Ｖｃｃが停止電圧Ｖｃ_offを下回ると、電源電圧Ｖｃｃが起動開始電圧Ｖｃ_onと比較されるように電源電圧Ｖｃｃを検出するための抵抗と基準電圧（内部基準電圧）Ｖｂ１を設定する。
【００５１】
さらに、図４に示す起動／停止回路と同様に、クランプ用比較器４２とクランプ用のスイッチング素子４３を具備するクランプ用回路が設けられており、クランプ用のスイッチング素子４３がオンとなるときの電源電圧Ｖｃｃがクランプ電圧Ｖｃ_clpとなるように、電源電圧Ｖｃｃを検出するための抵抗と基準電圧（内部基準電圧）Ｖｂ１を設定する。
【００５２】
この図６に示す起動／停止回路においては、起動／停止比較器６０、クランプ用比較器４２の基準電圧を全て同一値Ｖｂ１（内部基準電圧）とすることで、起動開始電圧Ｖｃ_onと、停止電圧Ｖｃ_offと、クランプ電圧Ｖｃ_clpの関係を
Ｖｃ_clp＞Ｖｃ_on＞Ｖｃ_off （５）
の状態に、より安定して設定できるという特徴がある。また、起動開始電圧、停止電圧を一つの比較器６０で検出しているので、回路の構成素子を少なくすることができる。
【００５３】
さらに、図４に示す起動／停止回路と同様に、Ｖｃ_cnt1、Ｖｃ_cnt２との関係が、
Ｖｃ_clp＞Ｖｃ_on＞Ｖｃ_cnt1＞Ｖｃ_cnt2＞Ｖｃ_off （６）
となるように、電源電圧Ｖｃｃを検出するための抵抗と基準電圧Ｖｂ１を設定する。
【００５４】
このように構成されたスイッチング電源制御用半導体装置を使用するスイッチング電源装置の動作を、図７に示すタイムチャートに基づいて説明する。まず、直流電圧ＶＩＮが、半導体装置２９内の内部回路電流供給回路１４を介して第２の一次巻線２１ｂに印加され、電源電圧Ｖｃｃ用のコンデンサ２３を充電することで半導体装置２９の電源電圧Ｖｃｃが上昇する（図７（ｃ））。
【００５５】
そして、電源電圧Ｖｃｃが起動開始電圧Ｖｃ_onに達すると、起動／停止回路９の出力する起動信号Ｖon_offはローレベルからハイレベルになり（図７（ｅ））、ＮＡＮＤ回路１６に入力され、制御回路は起動状態となるが、この時点では既に電源電圧Ｖｃｃが電圧Ｖｃ_cnt1より大きくなっているため（図７（ｃ））、軽負荷検出用比較器１１の出力信号ＶＯ１がローレベルとなっており（図７（ｇ））、スイッチング素子１のスイッチング動作は開始しない（図７（ｈ））。
【００５６】
電源電圧Ｖｃｃが起動開始電圧Ｖｃ_onに達すると、起動信号Ｖon_offがローレベルからハイレベルになり、高電圧端子から内部回路電流供給回路１４を介しての制御端子への電流供給が無くなり、電源電圧Ｖｃｃが低下する。そして電源電圧Ｖｃｃが電圧Ｖｃ_cnt2まで低下すると、軽負荷検出用比較器１１の出力信号ＶＯ１がローレベルからハイレベルとなり（図７（ｇ））、この時点で初めてスイッチング素子１のスイッチング動作を開始する（図７（ｈ））。
【００５７】
このとき電源電圧Ｖｃｃは負荷２６へ供給される電流Ｉｏが定常状態となるときの電圧値よりも高い状態にあるので、誤差電圧ＶＥＡＯが低く、スイッチング素子電流ＩＤが小さい値からスイッチング素子１の発振が開始される（図７（ｈ））。その後、電源電圧Ｖｃｃの低下にともない、スイッチング素子電流ＩＤが上昇し、負荷の状態に応じた一定の値に落ち着く。この動作よって、スイッチング素子の始動時のスイッチング素子電流ＩＤが大きくなることを防ぎ、またスイッチング素子電流ＩＤが小さい値から徐々に大きな値へ変化するので、ソフトスタートを実現することができる（図７（ｈ））。
【００５８】
続いて、負荷２６への供給電流Ｉｏが小さくなる待機時などの軽負荷時における動作を、図７のタイムチャートに基づいて説明する。まず、定常負荷状態から軽負荷状態への移行動作を説明する。軽負荷検出用比較器１１は、誤差増幅器２からの誤差電圧ＶＥＡＯと軽負荷基準電圧源１０からの基準電圧ＶＲとを比較する。軽負荷基準電圧源１０からの基準電圧ＶＲは、定常負荷状態では、軽負荷検出下限電圧ＶＲ１となっている（図７（ｆ））。スイッチング電源装置の出力に接続された負荷２６への供給電流Ｉｏが低下すると（図７（ｂ））、出力電圧ＶＯが上昇し（図７（ａ））、これに比例して電源電圧Ｖｃｃが上昇して（図７（ｃ））、誤差増幅器２の出力電圧ＶＥＡＯが低下する（図７（ｄ））。
【００５９】
そして、誤差電圧ＶＥＡＯが軽負荷検出下限電圧ＶＲ１を下回ると、即ち、電源電圧Ｖｃｃが電圧Ｖｃ_cnt１まで上昇すると、軽負荷検出用比較器１１の出力信号ＶＯ１はローレベルになる（図７（ｇ））。これにより、ＡＮＤ回路１２の出力はローレベルになり、スイッチング素子１のスイッチング動作が停止する。これと同時に、軽負荷検出用比較器１１の出力信号ＶＯ１を受けて、軽負荷基準電圧源１０からの基準電圧ＶＲは、軽負荷検出下限電圧ＶＲ１から軽負荷検出上限電圧ＶＲ２へ切り換える（図７（ｆ））。
【００６０】
スイッチング素子１によるスイッチング動作が停止して、スイッチング素子１がオフ状態になると、スイッチング素子１には電流が流れない状態になる（図７（ｈ））。そのため、負荷２６への電力供給がなくなるため、負荷２６への出力電圧ＶＯは徐々に低下する。これにより、誤差電圧ＶＥＡＯが徐々に上昇するが、軽負荷基準電圧源１０からの基準電圧が軽負荷検出下限電圧ＶＲ１よりも高い軽負荷検出上限電圧ＶＲ２になっているため、図７に示すように、スイッチング素子１によるスイッチング動作が直ちに再開されることはない。そして、さらに負荷２６への出力電圧ＶＯが低下して、誤差電圧ＶＥＡＯが軽負荷検出上限電圧ＶＲ２を上回ると、即ち、電源電圧Ｖｃｃが電圧Ｖｃ_cnt２まで低下すると、軽負荷検出用比較器１１の出力信号ＶＯ１はハイレベルとなり、スイッチング素子１のスイッチング動作が再開される。これと同時に、軽負荷検出用比較器１１の出力信号ＶＯ１を受けて、軽負荷基準電圧源１０からの基準電圧ＶＲは、軽負荷検出下限電圧ＶＲ２から軽負荷検出上限電圧ＶＲ１へ切り換える（図７（ｆ））。
【００６１】
スイッチング素子１によるスイッチング動作が再開されると、負荷への電流が供給されて出力電圧ＶＯが上昇し、誤差増幅器２の出力電圧ＶＥＡＯが低下する。そして、再び、誤差電圧ＶＥＡＯが軽負荷検出下限電圧ＶＲ１を下回ると、即ち、電源電圧Ｖｃｃが電圧Ｖｃ_cnt１まで上昇すると、軽負荷検出用比較器１１の出力信号ＶＯ１はローレベルになる（図７（ｇ））。これにより、ＡＮＤ回路１２の出力はローレベルになり、スイッチング素子１のスイッチング動作が停止する。
【００６２】
このように、軽負荷基準電圧源１０からの基準電圧ＶＲが、軽負荷検出用比較器１１の出力信号ＶＯ１に応じて軽負荷検出下限電圧ＶＲ１と軽負荷検出上限電圧ＶＲ２とを切り換えるため、軽負荷時におけるスイッチング素子１のスイッチング動作は、停止と再開とが繰り返される間欠発振状態となる。負荷２６への出力電圧ＶＯは、間欠発振の停止期間中に低下するが、この低下の度合いは負荷２６への供給電流に依存する。つまり、負荷２６へ供給する電流が小さくなるほど負荷２６への出力電圧ＶＯの低下が緩やかになり、間欠発振の停止期間は長くなる。つまり、軽負荷になるほど、スイッチング素子１のスイッチング動作が減少することになる。
【００６３】
また、負荷２６への供給電流Ｉｏが零となる無負荷時においても、軽負荷時と同様にスイッチング素子１のスイッチング動作を停止と再開とが繰り返される間欠発振状態とすることができる。
【００６４】
なお、上記スイッチング電源制御用半導体装置においては、電源電圧Ｖｃｃのクランプ電圧がクランプ用比較器４２により、Ｖｃ_clpに設定されており、電源電圧Ｖｃｃが電圧Ｖｃ_clpを超えるとクランプ用のスイッチング素子４３がオンし、電源電圧Ｖｃｃが電圧Ｖｃ_clpを下回ると、クランプ用のスイッチング素子４３がオフする動作となっている。
【００６５】
ここで、クランプ電圧がヒステリシスを持った値に設定された方が、より良い。具体的には一度クランプ電圧Ｖｃ_clpに達した後に、このクランプされた状態から復帰するためのクランプ解除電圧Ｖｃ_clpRをクランプ電圧Ｖｃ_clpよりも低い値に設定する。また、起動開始電圧Ｖｃ_onと停止電圧Ｖｃ_offとの関係は
Ｖｃ_clp＞Ｖｃ_on＞Ｖｃ_clpR＞Ｖｃ_off （７）
に設定する。このようにクランプ解除電圧Ｖｃ_clpRを設定すれば、電源電圧Ｖｃｃがクランプ電圧Ｖｃ_clpに達した後、電源電圧Ｖｃｃがクランプ解除電圧Ｖｃ_clpRに達するまでクランプ用のスイッチング素子４３がオンするので、電源電圧Ｖｃｃの電圧降下を速めることができる。即ち、スイッチング電源装置の二次側の異常状態や、急峻な出力電圧変動により電源電圧Ｖｃｃが瞬間的に上昇し、電源電圧Ｖｃｃが電圧Ｖｃ_cnt１以上となり、スイッチング素子１の発振が停止し、さらに、クランプ電圧Ｖｃ_clpに達した場合でも、この発振停止状態からの復帰時間を短くできるという特徴がある。
【００６６】
以上のように、クランプ電圧にヒステリシスを設けるための回路を起動／開始回路に付加した例を図８、図９に示す。
図８に示す起動／停止回路は、図４に示す起動／停止回路において、クランプ電圧にヒステリシスを設けるためにクランプ用の基準電圧源８０が付加されている。基準電圧源８０は、クランプ用比較器４２のプラス入力端子に接続されており、クランプ用比較器４２の出力を受けて、異なる基準電圧を出力する。つまり、電源電圧Ｖｃｃがクランプ電圧Ｖｃ_clpを超えるとクランプ用のスイッチング素子４３がオンし、電源電圧Ｖｃｃをクランプすると同時に、基準電圧源８０から出力される基準電圧を変化させて、電源電圧Ｖｃｃがクランプ解除電圧Ｖｃ_clpRと比較されるようにすることにより、クランプ電圧にヒステリシスを設けている。
【００６７】
図９に示す起動／停止回路は、図６に示す起動／停止回路において、クランプ電圧にヒステリシスを設けるため、ＮＡＮＤ回路９０、スイッチング素子９１、９２、インバータ回路９３が付加されており、クランプ用のスイッチング素子４３がオンするときの電源電圧Ｖｃｃがクランプ電圧Ｖｃ_clpとなるように、またクランプ用のスイッチング素子４３がオンからオフへ変動するときの電源電圧Ｖｃｃがクランプ解除電圧Ｖｃ_clpRとなるように、電源電圧Ｖｃｃを抵抗分割している。
【００６８】
以下、この起動／停止回路の動作について説明する。まず、電源電圧Ｖｃｃがクランプ電圧Ｖｃ_clpを上回る前は、ＮＡＮＤ回路９０へ入力される信号ＰＵはローレベルになっており、その結果、ＮＡＮＤ回路９０の出力はハイレベルとなり、スイッチング素子９１はオン状態となる。またインバータ回路９３の出力はローレベルとなるので、スイッチング素子９２もオフ状態となり、スイッチング素子９１に接続された抵抗からの電圧信号がクランプ用比較器４２へ入力される。
【００６９】
そして、電源電圧Ｖｃｃが上昇し、この電圧信号が基準電圧（内部基準電圧）Ｖｂ１を上回ると、即ち、電源電圧Ｖｃｃがクランプ電圧Ｖｃ_clpを上回ると、クランプ用のスイッチング素子４３がオンし、電源電圧Ｖｃｃをクランプすると同時に、信号ＰＵもハイレベルとなり、クランプ用比較器４２からハイレベルの信号がＮＡＮＤ回路９０に入力されるので、ＮＡＮＤ回路９０の出力はローレベルとなり、スイッチング素子９１はオフ状態となる。またインバータ回路９３の出力はハイレベルとなるので、スイッチング素子９２はオン状態となり、スイッチング素子９２に接続された抵抗からの電圧信号がクランプ用比較器４２へ入力され、電源電圧Ｖｃｃをクランプ解除電圧Ｖｃ_clpRと比較する。
【００７０】
そして、電源電圧Ｖｃｃが下降し、この電圧信号が基準電圧ｂ１を下回ると、即ち、電源電圧Ｖｃｃがクランプ解除電圧Ｖｃ_clpRを下回ると、クランプ用のスイッチング素子４３がオフする。
【００７１】
この起動／停止回路では、このようにクランプ電圧Ｖｃ_clpとクランプ解除電圧Ｖｃ_clpRを設定し、クランプ電圧にヒステリシスを設けている。
また、この起動／停止回路においては、クランプ電圧Ｖｃ_clpとクランプ解除電圧Ｖｃ_clpRと起動開始電圧Ｖｃ_on、停止電圧Ｖｃ_offの関係をより安定させるために、起動／停止比較器６０とクランプ用比較器４２の基準電圧を同一のＶｂ１（内部基準電圧）としている。
【００７２】
【発明の効果】
以上のように、本発明のスイッチング電源制御用半導体装置は、始動時において、誤差電圧の低い状態でスイッチング素子のスイッチング動作が開始されるようにし、ソフトスタートを実現して負荷への電流供給と出力電圧の立ち上がりを緩やかなものにすることができ、さらに、軽負荷時や無負荷時において、スイッチング素子のスイッチング動作を停止と再開の繰り返す間欠発振とし、スイッチング動作期間を減少させてスイッチング素子における電流損失を低減させることができる。
【００７３】
また、クランプ用回路を設けることで、スイッチング電源装置の二次側の異常状態や、急峻な出力電圧変動により電源電圧が過渡的に上昇してスイッチング素子の発振が停止した場合でも、この異常な発振停止状態からの復帰時間を最小限とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるスイッチング電源制御用半導体装置の一例を示す回路図
【図２】本発明の実施の形態における軽負荷検出回路の動作を説明するためのタイムチャート図
【図３】本発明の実施の形態におけるスイッチング電源制御用半導体装置を用いて構成したスイッチング電源装置の一例を示す回路図
【図４】本発明の実施の形態における起動／停止回路の一例を示す回路図
【図５】本発明の実施の形態における起動／停止回路の一例を示す回路図
【図６】本発明の実施の形態における起動／停止回路の一例を示す回路図
【図７】本発明の実施の形態におけるスイッチング電源制御用半導体装置を用いて構成したスイッチング電源装置の動作を説明するためのタイムチャート図
【図８】本発明の実施の形態における起動／停止回路の一例を示す回路図
【図９】本発明の実施の形態における起動／停止回路の一例を示す回路図
【図１０】従来のスイッチング電源制御用半導体装置の一例を示す回路図
【図１１】従来のスイッチング電源制御用半導体装置を用いて構成したスイッチング電源装置の一例を示す回路図
【図１２】従来のスイッチング電源制御用半導体装置を用いて構成したスイッチング電源装置の動作を説明するためのタイムチャート図
【符号の説明】
１ スイッチング素子
２ 誤差増幅器
３ ドレイン電流検出回路
４ ドレイン電流検出用比較器
５ 過電流保護回路
６ 発振器
７ クロック信号
８ 最大デューティーサイクル信号
９、２７ 起動／停止回路
１０ 軽負荷基準電圧源
１１ 軽負荷検出用比較器
１２ ＡＮＤ回路
１３ ＲＳフリップフロップ回路
１４ 内部回路電流供給回路
１５ 過熱保護回路
１６ ＮＡＮＤ回路
１７ ドライブ回路
１８ 軽負荷検出回路
１９、２２、２４ 整流器
２０、２３、２５ コンデンサ
２１ トランス
２１ａ 第１の一次巻線
２１ｂ 第２の一次巻線
２１ｃ 二次巻線
２６ 負荷
２８、２９ スイッチング電源制御用半導体装置
４０ 起動／停止比較器（第１の起動／停止比較器）
４１ 起動／停止基準電圧源
４２ クランプ用比較器
４３ クランプ用のスイッチング素子
５０ 起動開始電圧検出用の比較器（起動用比較器）
５１ 停止電圧検出用の比較器（停止用比較器）
５２ ＲＳフリップフロップ回路
６０ 起動／停止比較器（第２の起動／停止比較器）
６１、９０ ＮＡＮＤ回路
６２、６３、９１、９２ スイッチング素子
６４、９３ インバータ回路
８０ クランプ用の基準電圧源
Claims (7)
- スイッチング電源用のスイッチング素子と、前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御する制御回路とを備え、前記制御回路の電源電圧と予め設定された基準電圧との誤差電圧と、前記スイッチング素子を流れる電流に応じた電圧とを比較し、この比較結果に基づいて前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御するスイッチング電源制御用半導体装置において、前記制御回路が、
前記制御回路の電源電圧が上昇して前記誤差電圧が軽負荷検出下限電圧を下回ると前記スイッチング素子のスイッチング動作を停止させ、前記制御回路の電源電圧が低下して前記誤差電圧が軽負荷検出上限電圧を上回ると前記スイッチング素子のスイッチング動作を開始させる軽負荷検出回路と、
前記制御回路が起動するための起動開始電圧が、前記誤差電圧が前記軽負荷検出下限電圧と一致したときの前記制御回路の電源電圧よりも高い電圧に設定されており、前記制御回路の電源電圧に応じて前記制御回路の起動／停止状態を切り換える起動／停止回路と
を具備し、始動時においては、前記制御回路の電源電圧が前記起動開始電圧に達すると前記起動／停止回路により前記制御回路を起動状態とし、その後前記制御回路の電源電圧が低下して前記誤差電圧が軽負荷検出上限電圧を上回ると前記軽負荷検出回路により前記スイッチング素子のスイッチング動作を開始させ、軽負荷時や無負荷時においては、前記軽負荷検出回路によりスイッチング素子のスイッチング動作の停止と再開を繰り返すことを特徴とするスイッチング電源制御用半導体装置。 - 前記軽負荷検出回路は、
前記軽負荷検出下限電圧と前記軽負荷検出上限電圧とを切り換えて出力する軽負荷基準電圧源と、
前記誤差電圧と前記軽負荷基準電圧源の出力電圧とを比較し、前記誤差電圧が前記軽負荷検出下限電圧を下回ると前記スイッチング素子のスイッチング動作を停止させるための信号を出力し、前記誤差電圧が前記軽負荷検出上限電圧を上回ると前記スイッチング素子のスイッチング動作を開始させるための信号を出力する軽負荷検出用比較器と
を具備することを特徴とする請求項１記載のスイッチング電源制御用半導体装置。 - 前記起動／停止回路が、
前記起動開始電圧と前記制御回路を停止させるための停止電圧とを切り換えて出力する起動／停止基準電圧源と、
前記制御回路の電源電圧と前記起動／停止基準電圧源の出力電圧とを比較し、前記制御回路の電源電圧が前記起動開始電圧を上回ると前記制御回路を起動状態とするための信号を出力し、前記制御回路の電源電圧が前記停止電圧を下回ると前記制御回路を停止状態とするための信号を出力する第１の起動／停止比較器とを具備することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のスイッチング電源制御用半導体装置。 - 前記起動／停止回路が、
抵抗分割された一方の前記制御回路の電源電圧と内部基準電圧とを比較し、前記制御回路の電源電圧が前記起動開始電圧を上回ると前記制御回路を起動状態とするための信号を出力する起動用比較器と、
抵抗分割された他方の前記制御回路の電源電圧と前記内部基準電圧とを比較し、前記制御回路の電源電圧が前記停止電圧を下回ると前記制御回路を停止状態とするための信号を出力する停止用比較器と
を具備することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のスイッチング電源制御用半導体装置。 - 前記起動／停止回路が、抵抗分割された一方の前記制御回路の電源電圧と内部基準電圧とを比較する場合、前記制御回路の電源電圧が前記起動開始電圧を上回ると前記制御回路を起動状態とするための信号を出力し、抵抗分割された他方の前記制御回路の電源電圧と前記内部基準電圧とを比較する場合、前記制御回路の電源電圧が前記停止電圧を下回ると前記制御回路を停止状態とするための信号を出力する第２の起動／停止比較器を具備することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のスイッチング電源制御用半導体装置。
- 請求項３から５のいずれかに記載の半導体装置であって、前記起動／停止回路が前記制御回路の電源電圧をクランプ電圧にクランプするためのクランプ用回路を具備することを特徴とするスイッチング電源制御用半導体装置。
- 前記クランプ電圧がヒステリシスを持つことを特徴とする請求項６記載のスイッチング電源制御用半導体装置。
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