JP4062962B2 - Semiconductor device and power supply device using the same - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電圧検出用半導体装置に関するものである。特に、電源装置(スイッチング電源など)の出力電圧検出回路部に使用する出力電圧検出用半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図10は従来の電源装置の2次側出力に使用される電圧検出回路の構成図である。図11は図10に示す従来の電圧検出回路の回路動作を説明するための動作波形図、また、図12は従来の電圧検出回路を使用した電源装置の回路構成図である。
【0003】
図10に示すように、従来の電圧検出回路は、VOUT端子13の電圧を抵抗35、36で抵抗分割して、シャントレギュレータ33により検出するというものである。VOUT端子13にはコンデンサ14が接続されており、外部よりこのコンデンサ14へ電荷が供給されることで、VOUT端子13の電圧が上昇する。また、VOUT端子13の検出電圧レベルVOは、シャントレギュレータ33の閾値電圧Vth、抵抗35の抵抗値R35、抵抗36の抵抗値R36により、以下の式で決まる。
【0004】
VO=Vth・(R35+R36)/R35
検出電圧レベルVOに安定して制御するために、以下の対応が必要である。
(1) 抵抗37、及びコンデンサ38を図10のように直列接続する。
(2) 検出電圧レベルを安定化させるために、図10にあるように抵抗34を追加接続することで、シャントレギュレータへの検出電流値を上げる。
【0005】
図11は図10の電圧検出回路のVOUT端子13、VO、及びシャントレギュレータ33に流れる電流I33の波形を示す。VOUT端子13のリップル電圧は抵抗37とコンデンサ38の時定数により決まる(ヒステリシス特性を持たせる必要があるため)。
【0006】
図12は、図10に示す従来の電圧検出回路を2次側電圧検出回路として使用した電源装置の回路構成を示す図である。検出信号伝達手段としてはフォトカプラ17を使用している。図10の従来の電圧検出回路により電圧が検出されると、シャントレギュレータ33が導通状態となるため、フォトカプラ17の発光部17aに電流が流れ、発光する(検出信号の出力)。この発光による検出信号の出力をフォトカプラ17の受光部17bにより検出し、1次側の制御回路26によるスイッチング素子27のオンオフ制御を停止(又は休止)状態とする。これにより、1次側から2次側へのエネルギー供給が停止(又は休止)するため、VOUT端子13の電圧は徐々に低下する。検出電圧レベル以下になると、フォトカプラ17とシャントレギュレータ33による検出信号の出力は無くなるため、再び制御回路26によるスイッチング素子27のオンオフ制御が再開され、1次側から2次側へエネルギーが供給される。これによりVOUT端子13の電圧が上昇する。VOUT端子13のリップル電圧は、抵抗37とコンデンサ38の時定数に依存するため、VOUT端子13の負荷状態により異なる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電圧検出回路において、以下の課題がある。
(1)検出電圧精度を上げるためには、シャントレギュレータ33に流れる電流I33の電流値を上げる必要がある。この検出時に流れる電流は一般的に、数mAレベルである。そのため、現在世界的な取り組みとされている高効率化(即ち、省エネルギー化)の支障となる。
(2)シャントレギュレータ33に流れる電流I33の電流値が不十分な場合、検出電圧精度が悪くなる。そのため、抵抗34を追加する必要がある。
(3)VOUT端子13の電圧制御は抵抗37とコンデンサ38の時定数に依存するため、VOUT端子13のリップル電圧幅は負荷の状態により大きく異なることとなる。
(4)電圧検出回路を構成する部品点数が多く、図10に示すように、少なくとも8点は必要となる。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の半導体装置は、一端が電圧検出される出力電圧端子(Vout)に接続するための接続端子に、そして他端が基準電圧端子に接続されたレギュレータと、前記基準電圧端子に接続された第1の定電流源、第2の定電流源、及び起動・停止回路と、前記起動・停止回路の他端が第1の入力端子に接続されたNAND回路と、前記第1の定電流源と、第1のスイッチ素子と第2のスイッチ素子からなり、且つ前記第1のスイッチ素子の出力端子に検出信号を伝達するための検出信号出力端子が接続されたカレントミラー回路と、前記カレントミラー回路の前記第1の定電流源と前記第2のスイッチ素子の間に接続され、且つ前記NAND回路の出力端子が接続された制御端子を有する第3のスイッチ素子と、一端が前記第2の定電流源に接続され、他端が電圧検出用端子に接続され、且つ制御端子が前記NAND回路の出力端子に接続された第4のスイッチ素子と、前記電圧検出用端子が検出端子に、そして基準端子に基準電圧源が接続され、出力端子が前記NAND回路の第2の入力端子に接続されたコンパレータを有することを特徴とする。
【0009】
また、本発明の第2の半導体装置は、一端が電圧検出される出力電圧端子(Vout)に接続するための接続端子に、そして他端が基準電圧端子に接続されたレギュレータと、前記基準電圧端子に接続された第1の定電流源、第2の定電流源、第3の定電流源、及び起動・停止回路と、前記起動・停止回路の他端が第1の入力端子に接続されたNAND回路と、前記第3の定電流源と、第1のスイッチ素子と第2のスイッチ素子からなり、且つ前記第1のスイッチ素子の出力端子に検出信号を伝達するための検出信号出力端子が接続されたカレントミラー回路と、前記第1の定電流源と前記第2のスイッチ素子の間に接続され、且つ前記NAND回路の出力端子が接続された制御端子を有する第3のスイッチ素子と、一端が前記第2の定電流源に接続され、他端が電圧検出用端子に接続され、且つ制御端子が前記NAND回路の出力端子に接続された第4のスイッチ素子と、前記電圧検出用端子が検出端子に、そして基準端子に基準電圧源が接続され、出力端子が前記NAND回路の第2の入力端子に接続されたコンパレータを有することを特徴とする。
【0010】
上記第1、2の半導体装置において、好ましくは、グランド端子と、接続端子と、基準電圧端子と、電圧検出用端子と、検出信号出力端子の少なくとも5つの端子からなることを特徴とする。
【0011】
本発明の第1の電圧検出回路は、本発明の第1、2の半導体装置の接続端子と電圧検出用端子の間に接続された第1の抵抗と、前記電圧検出用端子とグランド端子の間に接続された第2の抵抗と、基準電圧端子とグランド端子間に接続された第1のコンデンサと、前記接続端子とグランド端子間に接続された第2のコンデンサと、検出信号出力端子に接続された電圧検出信号伝達手段を有することを特徴とする。
【0012】
以上のように、電圧検出回路を本発明の第1、2の半導体装置を使用した構成にすることにより、構成部品点数を低減することができる(前述の従来例では8点であるが、後述する実施例では6点となり、2点削減となる)。
【0013】
更に、第1の抵抗と第2の抵抗により電圧が検出されると、第2の定電流源から抵抗2へ電流が供給されるため、電圧検出される出力電圧端子(Vout)の電圧が僅かに持ち上がることでヒステリシス特性を有する。この持ち上がった電圧幅がリップル電圧幅となるため、このリップル電圧幅は、電圧検出される出力電圧端子(Vout)の負荷状態に依存せずに常に一定となる。
【0014】
そして、更に、本発明の第1、2の半導体装置における検出信号出力端子に接続された第1のスイッチ素子に流す検出電流は、第1のスイッチ素子と第2のスイッチ素子とで構成されるカレントミラー回路のミラー比により調整できるため、低電流化を実現することができる。
【0015】
本発明の第1の電源装置は、本発明の第1の電圧検出回路を出力電圧検出部に使用することを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【0017】
図1は本発明の第1の実施形態である半導体装置を表す。図2は図1の半導体装置を用いた電圧検出回路、図3はこの電圧検出回路のVO1端子電圧波形、VCC端子電圧波形、VO2端子電圧波形、及びIPC電流波形を示す。
【0018】
図1の半導体装置は、検出する端子に接続するための接続用端子VO1、基準電圧端子VCC、電圧検出用端子VO2、検出信号を伝達するための検出信号出力端子VPC、及びグランド端子であるGND/SOURCEの計5つの端子から構成される。VO1とVCCの間にはレギュレータ1があり、動作中は基準電圧VCCを常に一定に保つ。VCCには、起動・停止回路2、定電流源3、そして定電流源4が接続されている。定電流源4とVO2の間にはスイッチ素子5が接続され、基準電圧源6(以下、この基準電圧をVBGとする)を有するコンパレータ7の検出端子にはVO2が接続されている。コンパレータ7の出力端子と起動・停止回路2の出力端子は共にNAND回路8の入力端子に接続され、このNAND回路8の出力信号はスイッチ素子5、9のゲート端子に接続されている。定電流源3はスイッチ素子10、スイッチ素子11とからカレントミラー回路を構成しているが、定電流源3とスイッチ素子11の間にはスイッチ素子9が接続されている。スイッチ素子10は検出信号出力端子VPCに接続されている。
【0019】
図2に示す電圧検出回路は、図1の半導体装置12のVO1を電圧検出されるVOUT端子13に、VO2端子をVOUT端子13とGND/SOURCE端子の間に直列接続された抵抗15(抵抗値をR15とする)と抵抗16(抵抗値をR16とする)の接続点にそれぞれ接続されたものである。VPC端子には検出信号出力手段としてフォトカプラ17の発光部が接続され、VCCにはコンデンサ18が接続されている。また、フォトカプラの発光部17aが発光していない場合は、VOUT端子13に接続されたコンデンサ14には電力供給がなされ、フォトカプラの発光部17aが発光している場合は、コンデンサ14への電力供給は停止する。
【0020】
図2を用いて、本発明の第1の半導体装置、及びこれを用いた電圧検出回路の動作を説明する。
【0021】
VOUT端子13に接続されたコンデンサ14に電力が供給されるとコンデンサ14の両端電圧が上昇する。そのため、VOUT端子13に接続された電圧検出用半導体装置12のVO1からレギュレータ1を介してVCCに接続されたコンデンサ18に電流が供給され、VCCの電圧も上昇する。VCCの電圧が、起動・停止回路2で設定された起動電圧VCC0以上になると、電圧検出用半導体装置12は起動し、そして起動・停止回路2からの出力信号は『L(ロー)』信号から『H(ハイ)』信号となる。これにより、NAND回路8の出力信号はコンパレータ7の出力信号に依存し、VOUT端子13の電圧検出を開始する。ここで、VCC端子の電圧は、VOUT端子13からレギュレータ1を介してVCC端子に接続されたコンデンサ18へ電流が供給され、レギュレータ1により一定電圧VCC1(>VCC0)となるように制御されている。電圧検出用半導体装置12への電力供給は、このコンデンサ18から供給され、且つ各構成回路は低消費電力化が図られている。
【0022】
VOUT端子13の電圧が上昇、即ちVO2端子電圧が上昇し、コンパレータ7の基準電圧VBG(VOUT端子13の検出電圧をVoとすると、VBG=Vo・R16/(R15+R16))以上になると、コンパレータ7の出力信号は『L(ロー)』信号から『H(ハイ)』信号となる。起動・停止回路2の出力信号とコンパレータ7の出力信号は共に『H(ハイ)』信号であるため、NAND回路8の出力信号は『L(ロー)』となる。これにより、スイッチ素子9がオン状態となるため、定電流源3からスイッチ素子9を介してスイッチ素子11に電流が流れる。これにより、スイッチ素子10もオン状態となる。スイッチ素子10がオン状態となることにより、フォトカプラの発光素子17aに電流が流れ、フォトカプラの発光素子17aは発光し、外部のコンデンサ14への電力供給源へ出力信号を伝達、そしてコンデンサ14への電力供給は停止する。このとき同時にスイッチ素子5もNAND回路8の出力信号によりオン状態となるため、定電流源4からI4がスイッチ素子5を介してVO2端子に接続された抵抗16に流れ、VOUT端子13の電圧はI4・(R15+R16)だけ持ち上がり、VOUT端子13の電圧はVo+I4・(R15+R16)となる。このフォトカプラの発光素子17aの伝達信号により、コンデンサ14への電力供給は停止しているため、VOUT端子13の電圧はVo+I4・(R15+R16)から徐々に低下(VO2端子電圧も低下)する。
【0023】
VO2端子電圧がコンパレータ7の基準電圧VBG以下となると、コンパレータ7の出力信号は『L(ロー)』、そしてNAND回路8の出力信号は『H(ハイ)』となり、スイッチ素子5とスイッチ素子9はオフ状態となる。従って、スイッチ素子10はオフ状態となるため、フォトカプラの発光部17aには電流が流れなくなり、コンデンサ14への電力供給源への出力信号は停止するため、再びコンデンサ14へ電力が供給される。これにより、VOUT13の電圧は再び上昇(VO2端子電圧も上昇)する。
【0024】
以降、この動作を繰り返すことで、VOUT端子13の電圧は所望する電圧Voとなるように制御される。
【0025】
ここで、VOUT端子13のリップル電圧幅は上記にも記した通り、VOUT端子13に接続される負荷の状態に関わらず、I4・(R15+R16)と一定になる。
【0026】
以上より、以下の効果がある。
(1)フォトカプラの発光部17aに流れる電流IPC(=α・I3、ここでαはミラー比を表す)を電圧検出用半導体装置12の定電流源3とスイッチ素子10,11で構成されるカレントミラー回路で調整することができるため、このIPCを絞ることで、検出時の低消費電力化を図ることができる。そして、上記にも記したが、電圧検出用半導体装置12の回路電流を低減しているため、通常動作時に消費される電力を低減することができる。具体的に、この電圧検出用半導体装置12と抵抗15,16、そしてフォトカプラ17で消費される電流の合計値は、従来例の約1/10以下にすることが可能である。
(2)VOUT端子13のリップル電圧は、I4・(R15+R16)で決まり、VOUT端子13に接続される負荷の状態に関わらず一定であるため、I4,R15,R16を調整することにより、リップル電圧をより低くすることができる。
(3)出力電圧検出回路の部品点数は6点となり、部品点数が削減される。
【0027】
また、図4は本発明の第2の実施形態を表す半導体装置である。図5は図4の半導体装置を用いた電圧検出回路、図6はこの電圧検出回路のVO1端子電圧波形、VCC端子電圧波形、VO2端子電圧波形、及びIPC電流波形を示す。
【0028】
図4で示す半導体装置は図1に定電流源19が追加されていることで、VOUT端子13の電圧が所望する電圧Vo以下において、ある一定の電流α・I3が流れている(但し、この電流によりフォトカプラの発光部17aは発光しないレベル)だけで、その他の構成、動作、及び特徴は図1と同じである。この定電流源19が接続されていることにより、電圧検出用半導体装置12によるVOUT端子13の電圧検出中は、スイッチ素子10とスイッチ素子11のゲート電圧を常に『H(ハイ)』状態に固定されているため、半導体装置としての動作を確実なものとする。
【0029】
図7はトランスを使用したスイッチング電源装置で、図2の電圧検出回路を使用した本発明の第1の電源装置である。入力電圧電源21はフィルタ回路22を介して整流回路23で整流され、入力側平滑コンデンサ24で平滑される。入力側平滑コンデンサ24で平滑された電圧は、トランス20の1次側巻線20aに接続され、制御回路26によるスイッチング素子27のスイッチングによりトランスの2次側巻線20bにエネルギーが伝達される。ここで、図7中の28にあるように、制御回路26とスイッチング素子27は同一基板上に集積されれば、部品点数削減、低コスト化を図れるという利点がある。
【0030】
2次側巻線20bに伝達されたエネルギーは出力側平滑コンデンサ14に供給される。出力側平滑コンデンサ14の両端電圧は、抵抗15と抵抗16により分圧され、電圧検出用半導体装置12により所望する電圧に制御される。制御動作内容は図3と同じであり、電源としては低消費電力でリップル電圧の低い精度の高い出力電圧が得られるという特徴がある。フォトカプラの発光部17aから出力信号がフォトカプラの受光部17bに伝達されると、受光部17bはオン状態となり、制御回路26によるスイッチング素子27のオンオフ制御は停止する。ここで、図5で示す電圧検出回路を使用した場合も、動作としては同様である。
【0031】
図8はコイルを使用した降圧型チョッパ方式のスイッチング電源装置で、図2の電圧検出回路を使用した本発明の第2の電源装置である。図8中のVIN端子より入力電圧電源21が入力され、ダイオードからなる整流回路30により整流されると、入力側平滑コンデンサ24により、平滑される。入力側平滑コンデンサ24で平滑された電圧は、制御回路26によるスイッチング素子27のスイッチングにより、スイッチング素子27のオン状態時にはコイル32から出力側平滑コンデンサ14に、そしてスイッチング素子27がオフ状態においては回生用ダイオード31からコイル32を介して出力側平滑コンデンサ14に電力供給がなされる。ここで、図8中の28にあるように、図7の場合と同様、制御回路26とスイッチング素子27は同一基板上に集積されれば、部品点数削減、低コスト化が図れるという利点がある。
【0032】
出力側平滑コンデンサ14の両端電圧は、抵抗15と抵抗16により分圧され、電圧検出用半導体装置12により所望する電圧に制御される。制御動作内容は図3と同じであり、電源としては低消費電力でリップル電圧の低い精度の高い出力電圧が得られるという特徴がある。フォトカプラの発光部17aから出力信号がフォトカプラの受光部17bに伝達されると、受光部17bはオン状態となり、制御回路26によるスイッチング素子27のオンオフ制御は停止する。これにより、出力側平滑コンデンサ14への電力供給は停止する。ここで、図5で示す電圧検出回路を使用した場合も、動作としては同様である。
【0033】
図9はコイルを使用した降圧型チョッパ方式のスイッチング電源装置で、図2の電圧検出回路を使用した本発明の第3の電源装置である。図8に示す降圧型チョッパ方式のスイッチング電源装置においては、電圧検出信号伝達手段としてフォトカプラ17を使用しているが、図9においては、制御回路26によるスイッチング素子27のオンオフ制御を停止するためのFB端子に直接電圧検出用半導体装置12のVPC端子を接続し、VOUT端子13の所望する電圧Voを検出時にスイッチ素子10がオン状態となるため、強制的に制御回路26によるスイッチング素子27のオンオフ制御を停止させる。ここで、スイッチ素子10は入力電圧VINが高電圧である場合、高耐圧素子を使用する必要がある。制御動作内容については、図8と同じであり、電源としては低消費電力でリップル電圧の低い精度の高い出力電圧が得られるという特徴がある。
【0034】
図9の降圧型チョッパ方式のスイッチング電源装置において、図5で示す電圧検出回路を使用した場合も、制御動作内容は図8と同じであり、電源としては低消費電力でリップル電圧の低い精度の高い出力電圧が得られるという特徴がある。ここで、制御回路26によるスイッチング素子27のオンオフ制御を停止させるためにFB端子から流れる電流値IFBと図6のα・I3の大小関係はIFB>α・I3である。
【0035】
【発明の効果】
本発明によれば、電圧検出回路において、低消費電力化が測れることができる。特に、本発明の電圧検出用半導体装置を使用した電源装置において、電源の高効率化を図ることができる。
【0036】
また、リップル電圧を常に一定に制御することができる、そしてリップル電圧を抑えることもできるため、電源としての高精度制御が可能である。
【0037】
また、電圧検出回路を構成する構成部品を削減できるため、小型化、低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る電圧検出用半導体装置内部の回路構成図
【図2】本発明の第1の実施形態に係る電圧検出回路の回路構成図
【図3】第1の実施形態に係る電圧検出回路の回路動作を説明するための図
【図4】本発明の第2の実施形態に係る電圧検出用半導体装置内部の回路構成図
【図5】本発明の第2の実施形態に係る電圧検出回路の回路構成図
【図6】第2の実施形態に係る電圧検出回路の回路動作を説明するための図
【図7】本発明の第3の実施形態に係る電源装置の回路構成図
【図8】本発明の第4の実施形態に係る電源装置の回路構成図
【図9】本発明の第5の実施形態に係る電源装置の回路構成図
【図10】従来の電圧検出回路を示す回路構成図
【図11】従来の電圧検出回路の回路動作を説明するための図
【図12】従来の電圧検出回路を用いた電源装置全体の構成図
【符号の説明】
1 レギュレータ
2 起動・停止回路
3 定電流源
4 定電流源
5 スイッチ素子
6 基準電圧源
7 コンパレータ
8 NAND回路
9 スイッチ素子
10 スイッチ素子
11 スイッチ素子
12 電圧検出用半導体装置
13 出力電圧端子
14 出力側平滑コンデンサ
15,16 抵抗
17 フォトカプラ
17a フォトカプラの発光部
17b フォトカプラの受光部
18 コンデンサ
19 定電流源
20 トランス
20a トランス1次側巻線
20b トランス2次側巻線
21 入力電圧源
22 フィルタ回路
23 整流回路
24 入力側平滑コンデンサ
25 スナバ回路
26 制御回路
27 スイッチング素子
28 同一の半導体基板上に集積される範囲
29 コンデンサ
30 整流回路
31 回生用ダイオード
32 コイル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device for voltage detection. In particular, the present invention relates to an output voltage detection semiconductor device used in an output voltage detection circuit unit of a power supply device (such as a switching power supply).
[0002]
[Prior art]
FIG. 10 is a configuration diagram of a voltage detection circuit used for the secondary output of the conventional power supply apparatus. FIG. 11 is an operation waveform diagram for explaining the circuit operation of the conventional voltage detection circuit shown in FIG. 10, and FIG. 12 is a circuit configuration diagram of a power supply device using the conventional voltage detection circuit.
[0003]
As shown in FIG. 10, the conventional voltage detection circuit divides the voltage of the
[0004]
VO = Vth · (R35 + R36) / R35
In order to stably control the detection voltage level VO, the following measures are necessary.
(1) A
(2) In order to stabilize the detection voltage level, the detection current value to the shunt regulator is increased by additionally connecting a
[0005]
FIG. 11 shows waveforms of the current I33 flowing through the
[0006]
FIG. 12 is a diagram showing a circuit configuration of a power supply device using the conventional voltage detection circuit shown in FIG. 10 as a secondary side voltage detection circuit. A
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional voltage detection circuit has the following problems.
(1) In order to increase the detection voltage accuracy, it is necessary to increase the current value of the current I33 flowing through the
(2) When the current value of the current I33 flowing through the
(3) Since the voltage control of the
(4) The number of parts constituting the voltage detection circuit is large, and at least 8 points are required as shown in FIG.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
A first semiconductor device according to the present invention has one end connected to an output voltage terminal (Vout) for detecting voltage , the other end connected to a reference voltage terminal, and the reference voltage terminal A connected first constant current source, a second constant current source, and a start / stop circuit; a NAND circuit having the other end of the start / stop circuit connected to a first input terminal; and the first A current mirror circuit comprising a constant current source, a first switch element and a second switch element, and a detection signal output terminal for transmitting a detection signal to the output terminal of the first switch element; A third switch element connected between the first constant current source of the current mirror circuit and the second switch element and having a control terminal to which an output terminal of the NAND circuit is connected; Second constant power A fourth switch element connected to the source, the other end connected to the voltage detection terminal, and a control terminal connected to the output terminal of the NAND circuit; the voltage detection terminal as the detection terminal; and a reference terminal And a comparator having an output terminal connected to a second input terminal of the NAND circuit.
[0009]
A second semiconductor device of the present invention includes a regulator having one end connected to an output voltage terminal (Vout) for detecting a voltage and the other end connected to a reference voltage terminal, and the reference voltage A first constant current source, a second constant current source, a third constant current source, and a start / stop circuit connected to the terminal, and the other end of the start / stop circuit is connected to the first input terminal; A NAND circuit, a third constant current source, a first switch element, and a second switch element, and a detection signal output terminal for transmitting a detection signal to the output terminal of the first switch element And a third switch element having a control terminal connected between the first constant current source and the second switch element and connected to the output terminal of the NAND circuit. , One end of the second constant current A fourth switch element having the other end connected to the voltage detection terminal and a control terminal connected to the output terminal of the NAND circuit, the voltage detection terminal serving as a detection terminal, and a reference terminal A reference voltage source is connected, and an output terminal has a comparator connected to the second input terminal of the NAND circuit.
[0010]
The first and second semiconductor devices preferably include at least five terminals of a ground terminal, a connection terminal, a reference voltage terminal, a voltage detection terminal, and a detection signal output terminal.
[0011]
The first voltage detection circuit of the present invention includes a first resistor connected between a connection terminal and a voltage detection terminal of the first and second semiconductor devices of the present invention, and the voltage detection terminal and the ground terminal. A second resistor connected in between, a first capacitor connected between a reference voltage terminal and a ground terminal, a second capacitor connected between the connection terminal and the ground terminal, and a detection signal output terminal It has the voltage detection signal transmission means connected.
[0012]
As described above, by configuring the voltage detection circuit using the first and second semiconductor devices of the present invention, the number of component parts can be reduced (the above-mentioned conventional example has eight points, but will be described later). In this embodiment, the number is 6 points, which is a reduction of 2 points).
[0013]
Further, when a voltage is detected by the first resistor and the second resistor, a current is supplied from the second constant current source to the
[0014]
Further, the detection current passed through the first switch element connected to the detection signal output terminal in the first and second semiconductor devices of the present invention is composed of the first switch element and the second switch element. Since it can be adjusted by the mirror ratio of the current mirror circuit, a reduction in current can be realized.
[0015]
A first power supply device of the present invention is characterized in that the first voltage detection circuit of the present invention is used for an output voltage detection unit.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below.
[0017]
FIG. 1 shows a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. 2 shows a voltage detection circuit using the semiconductor device of FIG. 1, and FIG. 3 shows a VO1 terminal voltage waveform, a VCC terminal voltage waveform, a VO2 terminal voltage waveform, and an IPC current waveform of this voltage detection circuit.
[0018]
The semiconductor device in FIG. 1 includes a connection terminal VO1, a reference voltage terminal VCC, a voltage detection terminal VO2, a detection signal output terminal VPC for transmitting a detection signal, and a ground terminal GND. / SOURCE consists of a total of five terminals. There is a
[0019]
The voltage detection circuit shown in FIG. 2 includes a resistor 15 (resistance value) in which the VO1 of the
[0020]
The operation of the first semiconductor device of the present invention and the voltage detection circuit using the same will be described with reference to FIG.
[0021]
When power is supplied to the capacitor 14 connected to the
[0022]
When the voltage at the
[0023]
When the VO2 terminal voltage becomes equal to or lower than the reference voltage VBG of the
[0024]
Thereafter, by repeating this operation, the voltage at the
[0025]
Here, as described above, the ripple voltage width of the
[0026]
As described above, the following effects are obtained.
(1) A current IPC (= α · I3, where α represents a mirror ratio) flowing through the
(2) Since the ripple voltage at the
(3) The number of parts of the output voltage detection circuit is 6, and the number of parts is reduced.
[0027]
FIG. 4 shows a semiconductor device representing the second embodiment of the present invention. 5 shows a voltage detection circuit using the semiconductor device of FIG. 4, and FIG. 6 shows a VO1 terminal voltage waveform, a VCC terminal voltage waveform, a VO2 terminal voltage waveform, and an IPC current waveform of this voltage detection circuit.
[0028]
The semiconductor device shown in FIG. 4 has a constant
[0029]
FIG. 7 shows a switching power supply device using a transformer, which is a first power supply device of the present invention using the voltage detection circuit of FIG. The input
[0030]
The energy transmitted to the secondary winding 20b is supplied to the output side smoothing capacitor. The voltage across the output-side smoothing capacitor 14 is divided by the
[0031]
FIG. 8 shows a step-down chopper switching power supply using a coil, which is a second power supply of the present invention using the voltage detection circuit of FIG. When the input
[0032]
The voltage across the output-side smoothing capacitor 14 is divided by the
[0033]
FIG. 9 shows a step-down chopper switching power supply using a coil, which is a third power supply of the present invention using the voltage detection circuit of FIG. In the step-down chopper switching power supply shown in FIG. 8, the
[0034]
In the step-down chopper switching power supply device of FIG. 9, even when the voltage detection circuit shown in FIG. 5 is used, the control operation is the same as in FIG. 8, and the power supply has low power consumption and low ripple voltage accuracy. There is a feature that a high output voltage can be obtained. Here, in order to stop the on / off control of the switching
[0035]
【The invention's effect】
According to the present invention, low power consumption can be measured in the voltage detection circuit. In particular, in a power supply device using the voltage detection semiconductor device of the present invention, the efficiency of the power supply can be increased.
[0036]
Further, since the ripple voltage can be controlled to be constant at all times and the ripple voltage can be suppressed, high-precision control as a power source is possible.
[0037]
Further, since the number of components constituting the voltage detection circuit can be reduced, it is possible to reduce the size and cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit configuration diagram inside a voltage detection semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a circuit configuration diagram of a voltage detection circuit according to a first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram for explaining the circuit operation of the voltage detection circuit according to the first embodiment. FIG. 4 is a circuit configuration diagram inside the voltage detection semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. 6 is a circuit configuration diagram of a voltage detection circuit according to the second embodiment. FIG. 6 is a diagram for explaining a circuit operation of the voltage detection circuit according to the second embodiment. FIG. 7 is according to the third embodiment of the invention. FIG. 8 is a circuit configuration diagram of a power supply device according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 9 is a circuit configuration diagram of a power supply device according to a fifth embodiment of the present invention. FIG. 11 is a circuit configuration diagram showing a conventional voltage detection circuit. FIG. 11 is a circuit diagram for explaining the circuit operation of the conventional voltage detection circuit. [Figure 12] of the entire power supply device using a conventional voltage detecting circuit diagram EXPLANATION OF REFERENCE NUMERALS
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記基準電圧端子に接続された第1の定電流源、第2の定電流源、及び起動・停止回路と、
前記起動・停止回路の他端が第1の入力端子に接続されたNAND回路と、
前記第1の定電流源と、第1のスイッチ素子と第2のスイッチ素子からなり、且つ前記第1のスイッチ素子の出力端子に検出信号を伝達するための検出信号出力端子が接続されたカレントミラー回路と、
前記カレントミラー回路の前記第1の定電流源と前記第2のスイッチ素子の間に接続され、且つ前記NAND回路の出力端子が接続された制御端子を有する第3のスイッチ素子と、
一端が前記第2の定電流源に接続され、他端が電圧検出用端子に接続され、且つ制御端子が前記NAND回路の出力端子に接続された第4のスイッチ素子と、
前記電圧検出用端子が検出端子に、そして基準端子に基準電圧源が接続され、出力端子が前記NAND回路の第2の入力端子に接続されたコンパレータを有することを特徴とする半導体装置。A regulator having one end connected to an output voltage terminal (Vout) for voltage detection , and the other end connected to a reference voltage terminal;
A first constant current source, a second constant current source, and a start / stop circuit connected to the reference voltage terminal;
A NAND circuit in which the other end of the start / stop circuit is connected to a first input terminal;
A current comprising the first constant current source, a first switch element, and a second switch element, and a detection signal output terminal for transmitting a detection signal to the output terminal of the first switch element is connected Mirror circuit,
A third switch element connected between the first constant current source of the current mirror circuit and the second switch element and having a control terminal to which an output terminal of the NAND circuit is connected;
A fourth switch element having one end connected to the second constant current source, the other end connected to a voltage detection terminal, and a control terminal connected to the output terminal of the NAND circuit;
A semiconductor device comprising: a comparator having the voltage detection terminal connected to a detection terminal, a reference voltage source connected to a reference terminal, and an output terminal connected to a second input terminal of the NAND circuit.
前記基準電圧端子に接続された第1の定電流源、第2の定電流源、第3の定電流源、及び起動・停止回路と、
前記起動・停止回路の他端が第1の入力端子に接続されたNAND回路と、
前記第3の定電流源と、第1のスイッチ素子と第2のスイッチ素子からなり、且つ前記第1のスイッチ素子の出力端子に検出信号を伝達するための検出信号出力端子が接続されたカレントミラー回路と、
前記第1の定電流源と前記第2のスイッチ素子の間に接続され、且つ前記NAND回路の出力端子が接続された制御端子を有する第3のスイッチ素子と、
一端が前記第2の定電流源に接続され、他端が電圧検出用端子に接続され、且つ制御端子が前記NAND回路の出力端子に接続された第4のスイッチ素子と、
前記電圧検出用端子が検出端子に、そして基準端子に基準電圧源が接続され、出力端子が前記NAND回路の第2の入力端子に接続されたコンパレータを有することを特徴とする半導体装置。A regulator having one end connected to an output voltage terminal (Vout) for voltage detection , and the other end connected to a reference voltage terminal;
A first constant current source, a second constant current source, a third constant current source, and a start / stop circuit connected to the reference voltage terminal;
A NAND circuit in which the other end of the start / stop circuit is connected to a first input terminal;
A current comprising the third constant current source, a first switch element and a second switch element, and a detection signal output terminal for transmitting a detection signal to the output terminal of the first switch element is connected Mirror circuit,
A third switch element connected between the first constant current source and the second switch element and having a control terminal to which an output terminal of the NAND circuit is connected;
A fourth switch element having one end connected to the second constant current source, the other end connected to a voltage detection terminal, and a control terminal connected to the output terminal of the NAND circuit;
A semiconductor device comprising: a comparator having the voltage detection terminal connected to a detection terminal, a reference voltage source connected to a reference terminal, and an output terminal connected to a second input terminal of the NAND circuit.
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