JP4349159B2 - Switching power supply and overcurrent protection circuit - Google Patents

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本発明は,パルス幅変調(PWM)制御方式のスイッチング電源および過電流保護回路に関する。さらに詳細には,PWM周波数を変化させることなく過電流からの保護を図ることができるスイッチング電源および過電流保護回路に関するものである。   The present invention relates to a pulse width modulation (PWM) control type switching power supply and an overcurrent protection circuit. More specifically, the present invention relates to a switching power supply and an overcurrent protection circuit that can protect against overcurrent without changing the PWM frequency.

従来から,自動車の電子制御ユニット(ECU)等の電子機器にPWM制御方式のスイッチング電源が利用されている。このスイッチング電源には,過電流が検出された際,構成部品や負荷を保護するためにスイッチ素子のスイッチング動作を停止させる過電流保護回路が設けられている。   2. Description of the Related Art Conventionally, PWM control type switching power supplies have been used in electronic devices such as automobile electronic control units (ECUs). The switching power supply is provided with an overcurrent protection circuit that stops the switching operation of the switch element in order to protect the components and the load when an overcurrent is detected.

図10は,過電流保護機能を備えた一般的なスイッチング電源200の構成図である。スイッチング電源200は,電力変換部1と,出力電圧分圧部2と,誤差増幅器3と,三角波発振回路4と,PWM比較器5と,過電流検出部6と,リセット信号生成回路7と,ラッチ回路8と,レベルシフト回路91,92と,AND回路93,94とを備えている。   FIG. 10 is a configuration diagram of a general switching power supply 200 having an overcurrent protection function. The switching power supply 200 includes a power conversion unit 1, an output voltage voltage dividing unit 2, an error amplifier 3, a triangular wave oscillation circuit 4, a PWM comparator 5, an overcurrent detection unit 6, a reset signal generation circuit 7, A latch circuit 8, level shift circuits 91 and 92, and AND circuits 93 and 94 are provided.

電力変換部1は,電源Vinに接続されたNMOSトランジスタQ1とグラウンドと接続されたNMOSトランジスタQ2とを排他的にスイッチングすることにより電圧Vout を出力するものである。出力電圧分圧部2は,電力変換部1からの出力電圧を分圧するものである。誤差増幅器3は,出力電圧分圧部2からの出力電圧と基準電圧との差を検出し,その差を増幅させるものである。三角波発振回路4は,PWM制御用の三角波(PWM三角波)を発生させるものである。PWM比較器5は,誤差増幅器3からの出力電圧と三角波発振回路4からのPWM三角波とを基に電力変換部1のスイッチング素子を駆動するためのパルス信号(PWM信号)を出力するものである。過電流検出部6は,電源Vinからの供給電流をモニタするとともに,過電流を検出するものである。具体的には,抵抗器62の端子間電圧と過電流検出閾値電圧とをコンパレータ61にて比較し,抵抗器62の端子間電圧が過電流検出閾値電圧以上であれば出力がハイレベル(以下,「Hi」とする)となるものである。リセット信号生成回路7は,PWM三角波のピークに同期するリセット信号を生成するものである。レベルシフト回路91,92は,AND回路93,94から出力される信号を電力変換回路1の駆動電圧に変換するものである。 Power conversion unit 1, and outputs a voltage V out by exclusively switching the NMOS transistor Q2, which is connected to the connected NMOS transistor Q1 and the ground to the power supply V in. The output voltage divider 2 divides the output voltage from the power converter 1. The error amplifier 3 detects the difference between the output voltage from the output voltage dividing unit 2 and the reference voltage, and amplifies the difference. The triangular wave oscillation circuit 4 generates a triangular wave for PWM control (PWM triangular wave). The PWM comparator 5 outputs a pulse signal (PWM signal) for driving the switching element of the power converter 1 based on the output voltage from the error amplifier 3 and the PWM triangular wave from the triangular wave oscillation circuit 4. . Overcurrent detection unit 6 is configured to monitor the current supplied from the power source V in, it is to detect an overcurrent. Specifically, the voltage between the terminals of the resistor 62 and the overcurrent detection threshold voltage are compared with each other by the comparator 61. , “Hi”). The reset signal generation circuit 7 generates a reset signal synchronized with the peak of the PWM triangular wave. The level shift circuits 91 and 92 convert the signals output from the AND circuits 93 and 94 into drive voltages for the power conversion circuit 1.

このように構成されたスイッチング電源200の動作を,図11および図12を基に説明する。なお,図11は正常時の信号波形を示す図であり,図12は過電流検出時の信号波形を示す図である。   The operation of the switching power supply 200 configured as described above will be described with reference to FIGS. FIG. 11 is a diagram showing a signal waveform in a normal state, and FIG. 12 is a diagram showing a signal waveform in overcurrent detection.

始めに,正常時の動作について,図11を基に説明する。まず,誤差増幅器3にて,出力電圧分圧部2からの出力電圧と基準電圧との差が増幅されて出力される(a)。すなわち,所望電圧と出力電圧Vout との差が増幅されて出力される。そして,誤差増幅器3の出力電圧と三角波発振回路4にて生成されたPWM三角波(b)とがPWM比較器5に入力される。PWM比較器5では,誤差増幅器3の出力電圧(a)とPWM三角波(b)とが比較され,その結果がPWM信号となって出力される。 First, normal operation will be described with reference to FIG. First, the error amplifier 3 amplifies and outputs the difference between the output voltage from the output voltage divider 2 and the reference voltage (a). That is, the difference between the desired voltage and the output voltage Vout is amplified and output. Then, the output voltage of the error amplifier 3 and the PWM triangular wave (b) generated by the triangular wave oscillation circuit 4 are input to the PWM comparator 5. The PWM comparator 5 compares the output voltage (a) of the error amplifier 3 with the PWM triangular wave (b) and outputs the result as a PWM signal.

また,正常時であれば,過電流検出部6からの出力信号(d)はローレベル(以下,「Lo」とする)である。そのため,ラッチ回路8からの反転出力信号(e)はHiとなる。よって,AND回路93の一方の端子に入力される信号はHiである。従って,他方の端子に入力されるPWM比較器5からの出力信号を基に,電力変換部1のNMOSトランジスタQ1の駆動信号(f)が生成される。同様に,AND回路94の一方の端子に入力される信号もHiである。従って,他方の端子に入力されるPWM比較器5からの出力信号の反転信号を基に,NMOSトランジスタQ2の駆動信号(g)も生成される。   In the normal state, the output signal (d) from the overcurrent detection unit 6 is at a low level (hereinafter referred to as “Lo”). Therefore, the inverted output signal (e) from the latch circuit 8 becomes Hi. Therefore, the signal input to one terminal of the AND circuit 93 is Hi. Accordingly, the drive signal (f) for the NMOS transistor Q1 of the power converter 1 is generated based on the output signal from the PWM comparator 5 input to the other terminal. Similarly, the signal input to one terminal of the AND circuit 94 is also Hi. Therefore, the drive signal (g) for the NMOS transistor Q2 is also generated based on the inverted signal of the output signal from the PWM comparator 5 input to the other terminal.

そして,生成された駆動信号に従ってNMOSトランジスタQ1およびNMOSトランジスタQ2がスイッチング駆動される。すなわち,次のように動作する。
誤差増幅器出力電圧>PWM三角波のとき,Q1がオン,Q2がオフ
誤差増幅器出力電圧<PWM三角波のとき,Q1がオフ,Q2がオン
これにより,電力変換部1中のコイルには電流(h)が流れ,出力電圧Vout が安定するように制御される。
Then, the NMOS transistor Q1 and the NMOS transistor Q2 are switching driven in accordance with the generated drive signal. That is, it operates as follows.
When error amplifier output voltage> PWM triangular wave, Q1 is on and Q2 is off. When error amplifier output voltage <PWM triangular wave, Q1 is off and Q2 is on. And the output voltage Vout is controlled to be stable.

続いて,過電流検出時の動作について,図12を基に説明する。なお,過電流には,軽度の過電流と,電源出力の地絡等による重度の過電流とがある。そのため,過電流検出時の動作として,軽度の過電流時と重度の過電流時とに分けて説明する。   Next, the operation at the time of overcurrent detection will be described with reference to FIG. The overcurrent includes a mild overcurrent and a severe overcurrent due to a ground fault of the power output. Therefore, the operation at the time of overcurrent detection will be described separately for a mild overcurrent and a severe overcurrent.

まず,軽度の過電流検出時の動作について説明する。過電流になると,過電流検出部6にて過電流が検出され,過電流検出部6からの出力信号がHiになる。そのため,ラッチ回路8からの反転出力信号がLoになり,AND回路93,94のそれぞれ一方の端子にLoが入力される。よって,AND回路93,94からは,PWM比較器5からの出力信号に関わらずLoが出力され,それに伴ってNMOSトランジスタQ1およびNMOSトランジスタQ2がオフされる。これにより,コイル電流(h)が減少に転じ,過電流検出閾値付近の電流値に制限される。すなわち,過電流保護機能が有効に機能していることがわかる。なお,ラッチ回路8は,過電流の検出時にセットされる一方,リセット信号生成回路7からのリセット信号(c)によりリセットされる。   First, the operation when a slight overcurrent is detected is described. When an overcurrent occurs, the overcurrent detection unit 6 detects the overcurrent, and the output signal from the overcurrent detection unit 6 becomes Hi. Therefore, the inverted output signal from the latch circuit 8 becomes Lo, and Lo is input to one terminal of each of the AND circuits 93 and 94. Therefore, Lo is output from the AND circuits 93 and 94 regardless of the output signal from the PWM comparator 5, and accordingly, the NMOS transistor Q1 and the NMOS transistor Q2 are turned off. As a result, the coil current (h) starts to decrease and is limited to a current value near the overcurrent detection threshold. That is, it can be seen that the overcurrent protection function is functioning effectively. The latch circuit 8 is set when an overcurrent is detected, and is reset by a reset signal (c) from the reset signal generation circuit 7.

続いて,重度の過電流検出時の動作について説明する。電源出力の地絡等による重度の過電流検出時には,コイル電流(h)が過電流検出閾値を大きく超えることとなる。そして,軽度の過電流時と同様に,過電流検出部6からHiが出力され,NMOSトランジスタQ1およびNMOSトランジスタQ2がオフされる。これにより,コイル電流(h)が減少に転じる。しかしながら,過電流を検出してから実際に両NMOSトランジスタがオフされて電流が減少に転じるまでに応答遅れがあること,あるいはコイル電流が過電流検出閾値を下回るのに必要な時間に対して両NMOSトランジスタがオフされている時間が短いこと等を理由に,コイル電流が過電流検出閾値を下回る前にラッチ回路8がリセットされて再び電流が増加し始める。従って,コイル電流(h)は,過電流検出閾値付近に留まらずに増加し続けてしまう。すなわち,過電流保護機能が無効化されてしまうのである。   Next, the operation when detecting a severe overcurrent will be described. When a severe overcurrent is detected due to a ground fault of the power output, the coil current (h) greatly exceeds the overcurrent detection threshold. Then, as in the case of a slight overcurrent, Hi is output from the overcurrent detection unit 6, and the NMOS transistor Q1 and the NMOS transistor Q2 are turned off. As a result, the coil current (h) starts to decrease. However, there is a response delay from when the overcurrent is detected until both NMOS transistors are actually turned off and the current starts to decrease, or both the time required for the coil current to fall below the overcurrent detection threshold. The latch circuit 8 is reset and the current begins to increase again before the coil current falls below the overcurrent detection threshold, for example because the NMOS transistor is off for a short time. Accordingly, the coil current (h) continues to increase without staying in the vicinity of the overcurrent detection threshold. That is, the overcurrent protection function is invalidated.

この問題を解消するため,重度の過電流検出時には三角波発振回路4から出力されるPWM三角波の周波数(PWM周波数)を変化させているものがある。図13は,PWM周波数を変化させる機能を備えたスイッチング電源300の構成図である。このスイッチング電源300は,PWM周波数の変更機能を持つ三角波発振回路41を備えている。この点,固定周波数の三角波発振回路4を備えたスイッチング電源200と異なる。   In order to solve this problem, there is one in which the frequency (PWM frequency) of the PWM triangular wave output from the triangular wave oscillation circuit 4 is changed when a severe overcurrent is detected. FIG. 13 is a configuration diagram of a switching power supply 300 having a function of changing the PWM frequency. The switching power supply 300 includes a triangular wave oscillation circuit 41 having a PWM frequency changing function. This is different from the switching power supply 200 provided with the fixed frequency triangular wave oscillation circuit 4.

図14は,スイッチング電源300における過電流検出時の信号波形を示す図である。このスイッチング電源300では,過電流が検出されると三角波発振回路41から出力されるPWM三角波の周波数を徐々に変化させる。すなわち,PWM周波数を徐々に小さくする。これにより,NMOSトランジスタQ1およびNMOSトランジスタQ2がオフされている時間が徐々に長くなり,コイル電流(h)が過電流検出閾値を下回るのに必要な時間が確保される。よって,重度の過電流検出時であってもコイル電流を過電流検出閾値付近に制限することができる。なお,PWM周波数は,正常動作時のPWM三角波の周波数やコイルのインダクタンス値等との兼ね合いで決定される。   FIG. 14 is a diagram illustrating a signal waveform when an overcurrent is detected in the switching power supply 300. In this switching power supply 300, when an overcurrent is detected, the frequency of the PWM triangular wave output from the triangular wave oscillation circuit 41 is gradually changed. That is, the PWM frequency is gradually reduced. As a result, the time during which the NMOS transistor Q1 and the NMOS transistor Q2 are turned off gradually increases, and the time necessary for the coil current (h) to fall below the overcurrent detection threshold is ensured. Therefore, even when a severe overcurrent is detected, the coil current can be limited to the vicinity of the overcurrent detection threshold. The PWM frequency is determined in consideration of the frequency of the PWM triangular wave during normal operation, the inductance value of the coil, and the like.

このように,過電流検出時に発振回路の周波数を変化させるものとしては,例えば特許文献1に開示されているパワーコントローラや特許文献2に開示されているPWM制御装置がある。
特開平6−245503号公報 特開平6−105562号公報
As described above, for example, there are a power controller disclosed in Patent Document 1 and a PWM control device disclosed in Patent Document 2 that change the frequency of the oscillation circuit when an overcurrent is detected.
JP-A-6-245503 JP-A-6-105562

しかしながら,前記したスイッチング電源300には,次のような問題があった。すなわち,PWM周波数が変化することにより,スイッチング電源300から発生するノイズの周波数も変化してしまう。自動車のECU等にスイッチング電源のようなノイズ源となる部品を搭載する場合には,そこから発生するノイズレベルをあるレベル以下に抑えることが要求される。ノイズの低減方法としてはノイズを電子機器上でフィルタリングする方法が一般的であるが,周波数が広範囲になればなるほどノイズの低減が困難となる。そして,ノイズレベルの要求に応えるためにはより高性能なフィルタが求められ,それに伴って回路の複雑化,コストアップ等を招いてしまう。   However, the switching power supply 300 has the following problems. That is, as the PWM frequency changes, the frequency of noise generated from the switching power supply 300 also changes. When a component that becomes a noise source such as a switching power supply is mounted on an ECU or the like of an automobile, it is required to suppress the noise level generated therefrom to a certain level or less. As a noise reduction method, a method of filtering noise on an electronic device is generally used. However, as the frequency becomes wider, it becomes more difficult to reduce the noise. In order to meet the demand for noise level, a higher-performance filter is required, which leads to circuit complexity and cost increase.

また,PWM周波数を変化させると,過電流状態から正常状態に復帰した際,出力電圧制御の復帰に時間がかかる。すなわち,出力のリップル電圧が既定値内に復帰し,正常状態に落ち着くまでに時間がかかる。   When the PWM frequency is changed, it takes time to return the output voltage control when the overcurrent state returns to the normal state. In other words, it takes time for the output ripple voltage to return to the default value and settle down.

本発明は,前記した従来のスイッチング電源における過電流保護回路が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは,過電流保護機能の無効化を防止するとともに制御の移行期間が短いスイッチング電源および過電流保護回路を提供することにある。   The present invention has been made to solve the problems of the overcurrent protection circuit in the above-described conventional switching power supply. That is, an object of the present invention is to provide a switching power supply and an overcurrent protection circuit that prevent invalidation of the overcurrent protection function and that have a short control transition period.

この課題の解決を目的としてなされたスイッチング電源は,搬送波信号を基にPWM信号を出力するPWM信号出力部と,PWM信号出力部からの出力信号によりオンオフする少なくとも2つのスイッチング素子とを備え,スイッチング素子のオンオフを切り換えることにより供給電流を制御するスイッチング電源であって,被検電流が閾値以上であれば第1レベルの信号を出力し,それ以外は第2レベルの信号を出力する過電流検出部と,搬送波信号の分周信号に同期し,搬送波信号の周波数以下の周波数を有するリセット信号を出力するリセット信号出力部と,過電流検出部からの出力信号により始期が定められ,リセット信号出力部からのリセット信号により終期が定められる期間を規定し,その期間であるか否かを出力する電流抑制期間規定部と,電流抑制期間規定部にて規定された期間では,スイッチング素子を供給電流が減ずるようにオンオフする出力電流制御部とを備え,リセット信号出力部は,リセット信号の出力を契機に,過電流検出部にて第1レベルの信号が出力されている場合には分周比を現時点よりも小さくし,過電流検出部にて第2レベルの信号が出力され分周比が1より小さい場合には分周比を現時点よりも大きくすることを特徴とするものである。 A switching power supply for solving this problem includes a PWM signal output unit that outputs a PWM signal based on a carrier wave signal, and at least two switching elements that are turned on and off by an output signal from the PWM signal output unit. A switching power supply that controls the supply current by switching on and off the element, and outputs a first level signal when the current to be detected is greater than or equal to a threshold value, and outputs a second level signal otherwise. and parts in synchronization with the frequency division signal of the carrier signal, and a reset signal output unit that outputs a reset signal having a frequency below the frequency of the carrier signal, the beginning is defined by the output signal from the overcurrent detection unit, a reset signal output A current suppression that specifies the period when the end is determined by the reset signal from the unit and outputs whether or not it is the period And while defining portion, in a period defined by the current suppression period defining unit, and an output current controller for turning on and off the switching element so that the supply current is reduced, the reset signal output unit, in response to the output of the reset signal When the first level signal is output from the overcurrent detection unit, the frequency division ratio is made smaller than that at the present time, and the second level signal is output from the overcurrent detection unit and the frequency division ratio is 1 In the case of being small, the frequency dividing ratio is made larger than that at the present time .

すなわち,本発明のスイッチング電源では,過電流検出部にて過電流が検出される。そして,電流抑制期間規定部にて,過電流検出信号とリセット信号とを基に供給電流の抑制期間が規定される。例えば,過電流が検出されてからリセット信号が入力されるまでの間が抑制期間として規定される。ここで,リセット信号出力部からは,搬送波信号の周波数以下の周波数を有するリセット信号が出力される。そのため,搬送波信号の周期よりも長い抑制期間が規定される。これにより,出力電流値を減少させる時間を十分に確保でき,過電流保護を確実に機能させることができる。また,本発明のスイッチング電源では,過電流保護の際,搬送波信号の周波数に変化はない。そのため,ノイズの周波数の範囲は狭く,ノイズ対策を容易に図ることができる。   That is, in the switching power supply of the present invention, the overcurrent is detected by the overcurrent detection unit. Then, the current suppression period defining unit defines the suppression period of the supply current based on the overcurrent detection signal and the reset signal. For example, the period from when the overcurrent is detected until the reset signal is input is defined as the suppression period. Here, a reset signal having a frequency equal to or lower than the frequency of the carrier signal is output from the reset signal output unit. For this reason, a suppression period longer than the period of the carrier signal is defined. As a result, a sufficient time can be secured for reducing the output current value, and the overcurrent protection can be reliably functioned. In the switching power supply of the present invention, the frequency of the carrier signal does not change during overcurrent protection. Therefore, the noise frequency range is narrow and noise countermeasures can be easily achieved.

また,出力電流制御部では,抑制期間であれば供給電流を減ずるようにスイッチング素子がオンオフされる。一方,抑制期間でなければPWM信号に従ってスイッチング素子のオンオフが切り換えられる。すなわち,搬送波信号の周波数を変えることなく,供給電流を制御することができる。従って,過電流状態から正常状態への復帰,あるいは正常状態から過電流状態への移行を早期に行うことが可能である。   In the output current control unit, the switching element is turned on / off so as to reduce the supply current during the suppression period. On the other hand, if it is not the suppression period, on / off of the switching element is switched according to the PWM signal. That is, the supply current can be controlled without changing the frequency of the carrier signal. Therefore, it is possible to quickly return from the overcurrent state to the normal state, or to make a transition from the normal state to the overcurrent state.

また,本発明のスイッチング電源のリセット信号出力部は,搬送波信号の分周信号に同期するリセット信号を生成することとするとよりよい。例えば,搬送波信号に同期するパルス信号を生成し,そのパルス信号の分周信号をリセット信号として出力する。分周後の信号(リセット信号)の周波数は,分周前の信号(搬送波信号)と比較して小さい。そのため,供給電流の抑制期間を十分に確保できる。また,そのような抑制期間を搬送波信号の周波数を変更することなく確保することができている。そのため,発生するノイズの周波数は,搬送波信号の周波数の整数倍に限られる。よって,ノイズ対策を図ることが容易である。   In addition, the reset signal output unit of the switching power supply according to the present invention is preferably configured to generate a reset signal that is synchronized with the divided signal of the carrier wave signal. For example, a pulse signal synchronized with the carrier wave signal is generated, and a divided signal of the pulse signal is output as a reset signal. The frequency of the signal after frequency division (reset signal) is smaller than that of the signal before frequency division (carrier wave signal). Therefore, it is possible to sufficiently secure the supply current suppression period. Further, such a suppression period can be ensured without changing the frequency of the carrier signal. Therefore, the frequency of generated noise is limited to an integral multiple of the frequency of the carrier signal. Therefore, it is easy to take measures against noise.

さらに,本発明のスイッチング電源のリセット信号出力部は,過電流検出部にて過電流が検出されている場合には分周比を小さくし,過電流が検出されていない場合には分周比を大きくすることとするとよりよい。これにより,過電流の軽重によりリセット信号の分周比を変更することができ,過電流の程度に応じた保護を図ることができる。   Further, the reset signal output unit of the switching power supply according to the present invention reduces the division ratio when an overcurrent is detected by the overcurrent detection unit, and the division ratio when no overcurrent is detected. It is better to increase the value. As a result, the frequency division ratio of the reset signal can be changed due to the weight of the overcurrent, and protection according to the degree of the overcurrent can be achieved.

また,本発明のスイッチング電源の電流抑制期間規定部は,過電流検出部にて過電流が検出されるとセットされ,リセット信号出力部からのリセット信号によりリセットされる電流抑制信号を出力することとするとよりよい。   The current suppression period defining unit of the switching power supply according to the present invention is set when an overcurrent is detected by the overcurrent detection unit, and outputs a current suppression signal that is reset by a reset signal from the reset signal output unit. And better.

また,本発明は,搬送波信号を基にPWM信号を出力するPWM信号出力部と,PWM信号出力部からの出力信号によりオンオフする少なくとも2つのスイッチング素子とを備え,スイッチング素子のオンオフを切り換えることにより供給電流を制御するスイッチング電源の過電流保護回路であって,被検電流が閾値以上であれば第1レベルの信号を出力し,それ以外は第2レベルの信号を出力する過電流検出部と,搬送波信号の分周信号に同期し,搬送波信号の周波数以下の周波数を有するリセット信号を出力するリセット信号出力部と,過電流検出部からの出力信号により始期が定められ,リセット信号出力部からのリセット信号により終期が定められる期間を規定し,その期間であるか否かを出力する電流抑制期間規定部と,電流抑制期間規定部にて規定された期間では,スイッチング素子を供給電流が減ずるようにオンオフする出力電流制御部とを備え,リセット信号出力部は,リセット信号の出力を契機に,過電流検出部にて第1レベルの信号が出力されている場合には分周比を現時点よりも小さくし,過電流検出部にて第2レベルの信号が出力され分周比が1より小さい場合には分周比を現時点よりも大きくすることを特徴とする過電流保護回路を含んでいる。 In addition, the present invention includes a PWM signal output unit that outputs a PWM signal based on a carrier wave signal, and at least two switching elements that are turned on and off by an output signal from the PWM signal output unit. An overcurrent protection circuit for a switching power supply that controls a supply current, wherein an overcurrent detection unit that outputs a first level signal if the current to be detected is equal to or greater than a threshold value, and outputs a second level signal otherwise. in synchronization with the frequency division signal of the carrier signal, and a reset signal output unit that outputs a reset signal having a frequency below the frequency of the carrier signal, the beginning is defined by the output signal from the overcurrent detection unit, a reset signal output section A current suppression period defining part that defines the period for which the end is determined by the reset signal and outputs whether or not that period is present, and current suppression The defined period in between defining portion, and an output current control unit that turns on and off so as to reduce the switching element supply current, the reset signal output unit, in response to the output of the reset signal at the overcurrent detection unit When the first level signal is output, the frequency division ratio is made smaller than that at the present time. When the second level signal is output by the overcurrent detection unit and the frequency division ratio is smaller than 1, the frequency division ratio is Including an overcurrent protection circuit characterized in that the current is made larger than the present time .

本発明によれば,搬送波信号(PWM三角波)の周波数を変えることなく,周波数が小さいリセット信号を生成し,そのリセット信号を基に過電流の抑制期間を規定することができている。よって,過電流保護機能の無効化を防止するとともに制御の移行期間が短いスイッチング電源および過電流保護回路が実現されている。   According to the present invention, a reset signal having a small frequency can be generated without changing the frequency of the carrier wave signal (PWM triangular wave), and the overcurrent suppression period can be defined based on the reset signal. Therefore, a switching power supply and an overcurrent protection circuit that prevent invalidation of the overcurrent protection function and that have a short control transition period are realized.

以下,本発明を具体化した実施の形態について,添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお,本実施の形態は,自動車に車載されるECUのスイッチング電源に本発明を適用したものである。   DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments embodying the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the present embodiment, the present invention is applied to a switching power supply of an ECU mounted on an automobile.

[第1の形態]
第1の形態のスイッチング電源100は,図1に示すように電力変換部1と,出力電圧分圧部2と,誤差増幅器3と,三角波発振回路4と,PWM比較器5と,過電流検出部6と,リセット信号生成回路71と,ラッチ回路8と,レベルシフト回路91,92と,AND回路93,94とを備えている。本形態のスイッチング電源100では,リセット信号を生成するリセット信号生成回路71に分周機能が設けられている。この点,従来のスイッチング電源200に設けられた固定周波数のリセット信号生成回路7(図10参照)と異なる。
[First embodiment]
As shown in FIG. 1, a switching power supply 100 according to the first embodiment includes a power conversion unit 1, an output voltage voltage dividing unit 2, an error amplifier 3, a triangular wave oscillation circuit 4, a PWM comparator 5, and an overcurrent detection. A unit 6, a reset signal generation circuit 71, a latch circuit 8, level shift circuits 91 and 92, and AND circuits 93 and 94 are provided. In the switching power supply 100 of this embodiment, a frequency dividing function is provided in the reset signal generation circuit 71 that generates a reset signal. This is different from the fixed-frequency reset signal generation circuit 7 (see FIG. 10) provided in the conventional switching power supply 200.

電力変換部1は,電源Vinに接続されたNMOSトランジスタQ1とグラウンドに接続されたNMOSトランジスタQ2とを排他的にスイッチングすることにより電圧Vout を出力するものである。出力電圧分圧部2は,電力変換部1からの出力電圧を分圧するものである。誤差増幅器3は,出力電圧分圧部2からの出力電圧と基準電圧との差を検出し,その差を増幅させるものである。三角波発振回路4は,PWM制御用のPWM三角波を発生させるものである。PWM比較器5は,誤差増幅器3からの出力電圧と三角波発振回路4からのPWM三角波とを基に電力変換部1のスイッチング素子を駆動するためのパルス信号を出力するものである。過電流検出部6は,電源Vinから供給される電流値をモニタし,過電流を検出するものである。 Power conversion unit 1, and outputs a voltage V out by exclusively switching the NMOS transistor Q2 connected to the connected NMOS transistor Q1 and the ground to the power supply V in. The output voltage divider 2 divides the output voltage from the power converter 1. The error amplifier 3 detects the difference between the output voltage from the output voltage dividing unit 2 and the reference voltage, and amplifies the difference. The triangular wave oscillation circuit 4 generates a PWM triangular wave for PWM control. The PWM comparator 5 outputs a pulse signal for driving the switching element of the power conversion unit 1 based on the output voltage from the error amplifier 3 and the PWM triangular wave from the triangular wave oscillation circuit 4. Overcurrent detector 6 monitors the current value supplied from the power source V in, is to detect an overcurrent.

AND回路93には,PWM信号とラッチ回路8の反転出力信号とが入力され,その論理積がシフトレベル回路91に出力される。一方,AND回路94には,PWM信号の反転信号とラッチ回路8の反転出力信号とが入力され,その論理積がシフトレベル回路92に出力される。レベルシフト回路91,92は,AND回路93,94によって作成されるトランジスタ駆動信号を電力変換回路1の駆動電圧に変換するものである。   The AND circuit 93 receives the PWM signal and the inverted output signal of the latch circuit 8, and outputs the logical product to the shift level circuit 91. On the other hand, the inverted signal of the PWM signal and the inverted output signal of the latch circuit 8 are input to the AND circuit 94, and the logical product thereof is output to the shift level circuit 92. The level shift circuits 91 and 92 convert the transistor drive signal created by the AND circuits 93 and 94 into the drive voltage of the power conversion circuit 1.

次に,分周機能を備えたリセット信号生成回路71の一部を図2の回路図に示す。図2に示したリセット信号生成回路71は,ラッチ回路711と,AND回路712とによって構成されている。このリセット信号生成回路71では,図3の信号波形図に示すように入力されたリセット信号(x)を1/2の周波数に分周することができる。なお,図2に示したリセット信号生成回路71は,分周機能を備えた回路の一例であってこれに限るものではない。   Next, a part of the reset signal generation circuit 71 having a frequency dividing function is shown in the circuit diagram of FIG. The reset signal generation circuit 71 shown in FIG. 2 includes a latch circuit 711 and an AND circuit 712. In the reset signal generation circuit 71, as shown in the signal waveform diagram of FIG. 3, the input reset signal (x) can be divided into ½ frequency. The reset signal generation circuit 71 shown in FIG. 2 is an example of a circuit having a frequency dividing function, and is not limited to this.

このように構成されたスイッチング電源100の動作を,図1および図4を基に説明する。図4は,過電流検出時の信号波形を示す図である。なお,本形態のスイッチング電源100は,正常時にはリセット信号生成回路71での分周は行われない。そのため,正常時の信号波形は,図11に示した従来形態の信号波形と同様である。   The operation of the switching power supply 100 configured as described above will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a diagram illustrating a signal waveform when an overcurrent is detected. In the switching power supply 100 of this embodiment, frequency division by the reset signal generation circuit 71 is not performed when normal. Therefore, the signal waveform at the normal time is the same as the signal waveform of the conventional form shown in FIG.

始めに,供給電流が正常である場合の動作について,図11を基に簡単に説明する。まず,誤差増幅器3にて,出力電圧分圧部2からの出力電圧と基準電圧との差が増幅されて出力される(a)。そして,誤差増幅器3の出力電圧と三角波発振回路4にて生成されたPWM三角波(b)とがPWM比較器5に入力される。PWM比較器5からはPWM信号が出力される。   First, the operation when the supply current is normal will be briefly described with reference to FIG. First, the error amplifier 3 amplifies and outputs the difference between the output voltage from the output voltage divider 2 and the reference voltage (a). Then, the output voltage of the error amplifier 3 and the PWM triangular wave (b) generated by the triangular wave oscillation circuit 4 are input to the PWM comparator 5. A PWM signal is output from the PWM comparator 5.

また,正常時であれば,過電流検出部6からの出力信号(d)はLoである。そのため,ラッチ回路8からの反転出力信号(e)はHiとなる。よって,PWM比較器5からの出力信号に従って,電力変換部1のNMOSトランジスタQ1の駆動信号(f)およびNMOSトランジスタQ2の駆動信号(g)が生成され,それらの駆動信号を基にNMOSトランジスタQ1およびNMOSトランジスタQ2がスイッチング駆動される。これにより,電力変換部1中のコイルには三角波形の電流(h)が流れる。そして,平滑化後,電圧Vout が出力される。なお,過電流検出部6からの出力信号(d)がLoのときは,リセット信号の分周は行われない。 In the normal state, the output signal (d) from the overcurrent detection unit 6 is Lo. Therefore, the inverted output signal (e) from the latch circuit 8 becomes Hi. Accordingly, the drive signal (f) of the NMOS transistor Q1 and the drive signal (g) of the NMOS transistor Q2 of the power converter 1 are generated according to the output signal from the PWM comparator 5, and the NMOS transistor Q1 is generated based on these drive signals. The NMOS transistor Q2 is driven to be switched. As a result, a current (h) having a triangular waveform flows through the coil in the power converter 1. Then, after smoothing, the voltage Vout is output. When the output signal (d) from the overcurrent detection unit 6 is Lo, the reset signal is not divided.

続いて,重度の過電流検出時の動作について,図4を基に説明する。まず,過電流検出部6にて過電流が検出され,過電流検出部6からの出力信号(d)がHiになる。過電流検出部6からの出力信号は,ラッチ回路8に送られ,ラッチ回路8からの反転出力信号(e)がLoに転じる。これにより,PWM比較器5からの出力信号に関わらず,NMOSトランジスタQ1およびNMOSトランジスタQ2がオフされる。従って,コイル電流(h)が減少に転じる。   Next, the operation when a severe overcurrent is detected will be described with reference to FIG. First, an overcurrent is detected by the overcurrent detection unit 6, and the output signal (d) from the overcurrent detection unit 6 becomes Hi. The output signal from the overcurrent detection unit 6 is sent to the latch circuit 8, and the inverted output signal (e) from the latch circuit 8 turns to Lo. Thereby, the NMOS transistor Q1 and the NMOS transistor Q2 are turned off regardless of the output signal from the PWM comparator 5. Therefore, the coil current (h) starts to decrease.

また,過電流検出部6からの出力信号は,リセット信号生成回路71にも送られる。そして,過電流検出部6からの出力信号がHiのときは,リセット信号生成回路71にてリセット信号の分周が行われる。具体的には,まず,三角波発振回路4から出力されるPWM三角波(a)のピークに同期したリセット信号が生成される。その後,生成されたリセット信号の1/2の周波数の信号が生成され,分周後のリセット信号(c)として出力される。分周後のリセット信号は,ラッチ回路8に送られ,ラッチ回路8からの反転出力信号(e)がHiに転じる。これにより,NMOSトランジスタQ1およびNMOSトランジスタQ2のオンオフが再開され,コイル電流(h)が増加に転じる。   The output signal from the overcurrent detection unit 6 is also sent to the reset signal generation circuit 71. When the output signal from the overcurrent detection unit 6 is Hi, the reset signal generation circuit 71 divides the reset signal. Specifically, first, a reset signal synchronized with the peak of the PWM triangular wave (a) output from the triangular wave oscillation circuit 4 is generated. Thereafter, a signal having a frequency half that of the generated reset signal is generated and output as a reset signal (c) after frequency division. The reset signal after the frequency division is sent to the latch circuit 8, and the inverted output signal (e) from the latch circuit 8 turns to Hi. As a result, the NMOS transistor Q1 and the NMOS transistor Q2 are turned on and off again, and the coil current (h) starts to increase.

第1の形態のスイッチング電源100は,分周機能を備えたリセット信号生成回路71が設けられていることにより,それを有しないスイッチング電源200(図10参照)およびスイッチング電源300(図13参照)と比較して,次のような特性を有する。すなわち,リセット信号の周波数が分周されることにより,両NMOSトランジスタがオフされている期間が長くなる。そのため,コイル電流が過電流検出閾値を下回るのに必要な時間が確保され,コイル電流を過電流検出閾値付近に制限することができる。従って,重度の過電流時であっても過電流保護機能が有効に機能していることがわかる。   The switching power supply 100 of the first embodiment is provided with a reset signal generation circuit 71 having a frequency dividing function, so that the switching power supply 200 (see FIG. 10) and the switching power supply 300 (see FIG. 13) that do not have the frequency dividing function are provided. Compared with, it has the following characteristics. That is, by dividing the frequency of the reset signal, the period during which both NMOS transistors are turned off becomes longer. Therefore, the time required for the coil current to fall below the overcurrent detection threshold is ensured, and the coil current can be limited to the vicinity of the overcurrent detection threshold. Therefore, it can be seen that the overcurrent protection function is functioning effectively even during a severe overcurrent.

また,三角波発振回路4から出力されるPWM周波数が変化しないため,スイッチング電源から発生するノイズの周波数も大きく変化しない。そのため,スイッチング電源を搭載した自動車のECU等の電子機器において,ノイズの低減を容易に図ることができる。   Further, since the PWM frequency output from the triangular wave oscillation circuit 4 does not change, the frequency of noise generated from the switching power supply does not change greatly. Therefore, noise can be easily reduced in an electronic device such as an ECU of an automobile equipped with a switching power supply.

また,本形態のスイッチング電源100は,PWM周波数が変化しないため,出力電圧制御も即応できる。すなわち,出力のリップル電圧を既定範囲内に早期に戻すことができる。   Further, since the switching power supply 100 according to the present embodiment does not change the PWM frequency, the output voltage control can also be adapted immediately. That is, the output ripple voltage can be quickly returned within the predetermined range.

具体的には,リップル電圧△Vrippleは,次の式(1)で表される。
△Vripple=ESR×△Iripple (1)
ここで,式(1)中のESRは出力コンデンサの直列等価抵抗である。また,△Irippleは,リップル電流であり,次の式(2)で表される。
△Iripple=(Vout /(f×L))×(1−(Vout /Vin)) (2)
ここで,式(2)中のVout は出力電圧,Vinは入力電圧,fはスイッチング周波数,Lはコイルのインダクタンス値である。
Specifically, the ripple voltage ΔV ripple is expressed by the following equation (1).
ΔV ripple = ESR × ΔI ripple (1)
Here, ESR in Equation (1) is the series equivalent resistance of the output capacitor. ΔI ripple is a ripple current and is expressed by the following equation (2).
ΔI ripple = (V out / (f × L)) × (1− (V out / V in )) (2)
Here, V out is the output voltage in the formula (2), V in is the input voltage, f is the switching frequency, L is the inductance value of the coil.

一般的に,ある定常時のスイッチング周波数fに対し,リップル電圧△Vrippleが規定範囲内に収まるようにインダクタンス値Lを決定する。このため,過電流検出時のスイッチング周波数の低下によりリップル電圧は既定範囲外となるが,正常状態に復帰することでリップル電圧も規定範囲内に収まる。本形態のスイッチング電源100では,PWM周波数が変化しないため,正常状態に復帰したことによりスイッチング周波数が即時にPWM周波数と等しくなる。そのため,図5に示すようにリップル電流が早期に収束し,リップル電圧も早期に収束する。 Generally, the inductance value L is determined so that the ripple voltage ΔV ripple falls within a specified range with respect to a certain steady-state switching frequency f. For this reason, the ripple voltage falls outside the predetermined range due to a decrease in the switching frequency during overcurrent detection, but the ripple voltage falls within the specified range by returning to the normal state. In the switching power supply 100 of this embodiment, since the PWM frequency does not change, the switching frequency immediately becomes equal to the PWM frequency when the normal state is restored. Therefore, as shown in FIG. 5, the ripple current converges early and the ripple voltage also converges early.

一方,PWM周波数を変化させるスイッチング電源300では,図6に示すようにPWM周波数が元の状態に復帰するのに時間がかかる。そのため,リップル電流の収束が遅れ,本形態のスイッチング電源100と比較して出力電圧制御が正常状態に復帰するまでに時間がかかる。   On the other hand, in the switching power supply 300 that changes the PWM frequency, as shown in FIG. 6, it takes time for the PWM frequency to return to the original state. Therefore, the convergence of the ripple current is delayed, and it takes time for the output voltage control to return to the normal state as compared with the switching power supply 100 of the present embodiment.

なお,本形態のスイッチング電源100は,出力電圧制御の復帰,すなわち過電流保護状態から正常状態に移行するまでの時間が短縮されるだけではなく,正常状態から過電流保護状態に移行するまでの時間も短縮される。図7は,スイッチング電源100の制御移行時の信号波形図である。スイッチング電源100では,過電流検出直後からコイル電流(h)を低減させる時間が確保される。一方,スイッチング電源300では,図14に示したように過電流検出後,徐々にリセット信号の周波数を低下させているため,コイル電流(h)を低減させるまでに時間がかかる。   Note that the switching power supply 100 of the present embodiment not only shortens the time until the output voltage control is restored, that is, the transition from the overcurrent protection state to the normal state, but also the transition from the normal state to the overcurrent protection state. Time is also shortened. FIG. 7 is a signal waveform diagram when the control of the switching power supply 100 is transferred. In the switching power supply 100, a time for reducing the coil current (h) is ensured immediately after the overcurrent is detected. On the other hand, in the switching power supply 300, since the frequency of the reset signal is gradually lowered after detecting the overcurrent as shown in FIG. 14, it takes time to reduce the coil current (h).

以上詳細に説明したように第1の形態のスイッチング電源100では,過電流検出部6にて電源Vinから供給される電流値をモニタするとともに,過電流を検出することとしている。そして,過電流を検出するとラッチ回路8から電力変換部1の出力電流値を減少させるための信号(電流制御信号)を出力することとしている。すなわち,電流制御信号をLoとして,電力変換部1のスイッチング素子をオフさせる。この電流制御信号は,リセット信号生成回路71から出力されるリセット信号にてLoである期間が定められる。また,リセット信号生成回路71では,通常,三角波発振回路4からのPWM三角波(搬送波信号)に同期したリセット信号を生成しているが,過電流時にはそのリセット信号の分周が行われ,その分周後のリセット信号をラッチ回路8に出力している。すなわち,AND回路93,94に出力されるリセット信号の周波数を小さくしている。これにより,電力変換部1の出力電流値を減少させる時間を十分に確保できる。よって,過電流保護機能を有効に機能させることができる。 In the first embodiment of the switching power supply 100 as described above in detail, while monitoring the current value supplied from the power source V in with the overcurrent detector 6, it is to be detected an overcurrent. When an overcurrent is detected, a signal (current control signal) for decreasing the output current value of the power converter 1 is output from the latch circuit 8. That is, the current control signal is set to Lo, and the switching element of the power conversion unit 1 is turned off. This current control signal has a period during which it is Lo in the reset signal output from the reset signal generation circuit 71. The reset signal generation circuit 71 normally generates a reset signal synchronized with the PWM triangular wave (carrier wave signal) from the triangular wave oscillation circuit 4, but the reset signal is divided when overcurrent occurs. The reset signal after the lap is output to the latch circuit 8. That is, the frequency of the reset signal output to the AND circuits 93 and 94 is reduced. Thereby, it is possible to secure a sufficient time for reducing the output current value of the power converter 1. Therefore, the overcurrent protection function can function effectively.

また,本形態のスイッチング電源100では,分周することによりリセット信号の周波数を変更し,電力変換部1の出力電流値を減少させる時間を十分に確保することとしている。すなわち,PWM周波数を変更することなく過電流保護機能を有効に機能させることができる。そのため,PWM三角波およびリセット信号により発生するノイズの周波数は,PWM三角波の整数倍に限られる。よって,ノイズ対策を図ることが容易である。   Further, in the switching power supply 100 of the present embodiment, the frequency of the reset signal is changed by dividing the frequency to ensure a sufficient time for reducing the output current value of the power conversion unit 1. That is, the overcurrent protection function can be effectively functioned without changing the PWM frequency. Therefore, the frequency of noise generated by the PWM triangular wave and the reset signal is limited to an integer multiple of the PWM triangular wave. Therefore, it is easy to take measures against noise.

また,本形態のスイッチング電源100では,PWM周波数を変更していないため,リップル電流を早期に収束させることができる。すなわち,過電流状態から正常状態への制御の移行を速やかに行うことができる。これらにより,過電流保護機能の無効化を防止するとともに制御の移行期間が短い過電流保護回路およびそれを備えたスイッチング電源が実現されている。   Further, in the switching power supply 100 of the present embodiment, since the PWM frequency is not changed, the ripple current can be converged early. That is, the control can be quickly transferred from the overcurrent state to the normal state. As a result, an overcurrent protection circuit that prevents invalidation of the overcurrent protection function and has a short control transition period and a switching power supply including the overcurrent protection circuit are realized.

[第2の形態]
第2の形態に係るスイッチング電源120の回路構成を図8に示す。スイッチング電源120は,電力変換部1と,出力電圧分圧部2と,誤差増幅器3と,三角波発振回路4と,PWM比較器5と,過電流検出部6と,リセット信号生成回路72と,ラッチ回路8と,レベルシフト回路91,92と,AND回路93,94とを備えている。本形態のスイッチング電源120では,リセット信号生成回路72に分周機能およびその分周比の可変制御機能を設けている。この点,分周比が1/2に固定されているリセット信号生成回路71を備える第1の形態のスイッチング電源100と異なる。
[Second form]
FIG. 8 shows a circuit configuration of the switching power supply 120 according to the second embodiment. The switching power supply 120 includes a power conversion unit 1, an output voltage voltage division unit 2, an error amplifier 3, a triangular wave oscillation circuit 4, a PWM comparator 5, an overcurrent detection unit 6, a reset signal generation circuit 72, A latch circuit 8, level shift circuits 91 and 92, and AND circuits 93 and 94 are provided. In the switching power supply 120 of this embodiment, the reset signal generation circuit 72 is provided with a frequency dividing function and a variable control function of the frequency dividing ratio. This is different from the switching power supply 100 of the first embodiment including the reset signal generation circuit 71 whose frequency division ratio is fixed to ½.

また,スイッチング電源120には,分周比を制御するための信号を生成するラッチ回路73が設けられている。ラッチ回路73では,リセット信号の立上り時に過電流検出部6の出力レベルがセットされる。そして,このラッチ回路73の出力信号に基づいてリセット信号生成回路72の分周比制御が行われる。具体的には,ラッチ回路73の出力がHiであれば,分周比を大きくする制御を行う。一方,ラッチ回路73の出力がLoであれば,分周比を小さくする制御を行う。   The switching power supply 120 is provided with a latch circuit 73 that generates a signal for controlling the frequency division ratio. In the latch circuit 73, the output level of the overcurrent detector 6 is set when the reset signal rises. Based on the output signal of the latch circuit 73, the division ratio control of the reset signal generation circuit 72 is performed. Specifically, if the output of the latch circuit 73 is Hi, control is performed to increase the frequency division ratio. On the other hand, if the output of the latch circuit 73 is Lo, control is performed to reduce the frequency division ratio.

次に,スイッチング電源120の動作を,図8および図9を基に説明する。図9は,過電流検出時の信号波形を示す図である。なお,正常時にはリセット信号生成回路72での分周は行われない。そのため,正常時の信号波形は,図11に示した従来形態の信号波形と同様であり,その説明は省略する。   Next, the operation of the switching power supply 120 will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a diagram illustrating a signal waveform when an overcurrent is detected. Note that frequency division by the reset signal generation circuit 72 is not performed during normal operation. Therefore, the signal waveform at the normal time is the same as the signal waveform of the conventional form shown in FIG. 11, and the description thereof is omitted.

以下,過電流検出時,特に重度の過電流検出時の動作について説明する。まず,過電流検出部6にて過電流が検出され,過電流検出部6からの出力信号(d)がHiになる。過電流検出部6からの出力信号は,ラッチ回路8に送られ,ラッチ回路8からの反転出力信号(e)がLoに転じる。これにより,PWM比較器5からの出力信号に関わらず,NMOSトランジスタQ1およびNMOSトランジスタQ2がオフされる。よって,コイル電流(h)が減少に転じる。   The operation when overcurrent is detected, particularly when overcurrent is detected, will be described below. First, an overcurrent is detected by the overcurrent detection unit 6, and the output signal (d) from the overcurrent detection unit 6 becomes Hi. The output signal from the overcurrent detection unit 6 is sent to the latch circuit 8, and the inverted output signal (e) from the latch circuit 8 turns to Lo. Thereby, the NMOS transistor Q1 and the NMOS transistor Q2 are turned off regardless of the output signal from the PWM comparator 5. Therefore, the coil current (h) starts to decrease.

また,過電流検出部6からの出力信号は,ラッチ回路73にも送られる。そして,リセット信号生成部72からのリセット信号の立上りをトリガとして,ラッチ回路73の出力がHiになる。リセット信号生成部72では,ラッチ回路73からの出力信号がHiであると,分周比を小さくする制御が行われる。これにより,リセット信号の周波数が小さくなり,リセット信号の立上りの周期が大きくなる。例えば,それまでの分周比が1/1であれば1/2に,1/2であれば1/3にそれぞれ変更される。   The output signal from the overcurrent detection unit 6 is also sent to the latch circuit 73. Then, the output of the latch circuit 73 becomes Hi with the rising edge of the reset signal from the reset signal generator 72 as a trigger. In the reset signal generation unit 72, when the output signal from the latch circuit 73 is Hi, control for reducing the frequency division ratio is performed. As a result, the frequency of the reset signal is reduced and the rising cycle of the reset signal is increased. For example, if the previous frequency division ratio is 1/1, it is changed to 1/2, and if it is 1/2, it is changed to 1/3.

また,コイル電流(h)の減少中に過電流検出閾値を下回ると,過電流検出部6からの出力信号(d)がLoになる。そして,リセット信号生成部72からのリセット信号の立上りをトリガとして,ラッチ回路73の出力がLoになる。リセット信号生成部72では,ラッチ回路73からの出力信号がLoであると,分周比を大きくする制御が行われる。これにより,リセット信号の周波数が大きくなり,リセット信号の立上りの周期が小さくなる。例えば,それまでの分周比が1/3であれば1/2に,1/2であれば1/1にそれぞれ変更される。なお,分周比が1/1であれば分周比の変更はない。すなわち,過電流が検出されていない正常時には,分周比が1/1に安定する。   Further, if the overcurrent detection threshold value is reduced while the coil current (h) is decreasing, the output signal (d) from the overcurrent detection unit 6 becomes Lo. Then, triggered by the rise of the reset signal from the reset signal generator 72, the output of the latch circuit 73 becomes Lo. In the reset signal generation unit 72, when the output signal from the latch circuit 73 is Lo, control for increasing the frequency division ratio is performed. As a result, the frequency of the reset signal increases and the rising cycle of the reset signal decreases. For example, if the previous frequency division ratio is 1/3, it is changed to 1/2, and if it is 1/2, it is changed to 1/1. If the division ratio is 1/1, there is no change in the division ratio. In other words, the frequency division ratio is stabilized to 1/1 at the normal time when no overcurrent is detected.

分周後のリセット信号(c)は,ラッチ回路8に送られ,ラッチ回路8からの反転出力信号(e)がHiに転じる。これにより,NMOSトランジスタQ1およびNMOSトランジスタQ2のオンオフが再開され,コイル電流(h)が増加に転じる。   The reset signal (c) after the frequency division is sent to the latch circuit 8, and the inverted output signal (e) from the latch circuit 8 turns to Hi. As a result, the NMOS transistor Q1 and the NMOS transistor Q2 are turned on and off again, and the coil current (h) starts to increase.

以上詳細に説明したように第2の形態のスイッチング電源120では,リセット信号生成回路72にてリセット信号の分周比を変更可能としている。具体的には,過電流検出部6にて過電流が検出されている場合には分周比を小さくし,過電流が検出されていない場合には分周比を大きくすることとしている。これにより,過電流の程度に応じた過電流保護機能が実現されている。   As described in detail above, in the switching power supply 120 of the second embodiment, the reset signal generation circuit 72 can change the frequency division ratio of the reset signal. Specifically, when the overcurrent is detected by the overcurrent detection unit 6, the frequency division ratio is decreased, and when the overcurrent is not detected, the frequency division ratio is increased. As a result, an overcurrent protection function corresponding to the degree of overcurrent is realized.

なお,本実施の形態は単なる例示にすぎず,本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に,その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良,変形が可能である。例えば,実施の形態では同期整流型の降圧電源に本発明を適用しているが,これに限るものではない。すなわち,非同期整流型の電源,昇圧電源,極性反転電源等にも適用可能である。   Note that this embodiment is merely an example, and does not limit the present invention. Therefore, the present invention can naturally be improved and modified in various ways without departing from the gist thereof. For example, in the embodiment, the present invention is applied to a synchronous rectification step-down power supply, but the present invention is not limited to this. That is, the present invention can also be applied to an asynchronous rectification type power source, a boost power source, a polarity inversion power source and the like.

また,実施の形態ではPWM三角波を基にリセット信号を作成しているが,これに限るものではない。すなわち,三角波発振回路4から独立したタイマを設け,そのタイマを基にリセット信号を生成してもよい。この場合,タイマの周期はPWM三角波の周期よりも長い方が好ましい。また,タイマの周期を過電流の軽重によって変更することができる方が好ましい。   In the embodiment, the reset signal is generated based on the PWM triangular wave, but the present invention is not limited to this. That is, a timer independent from the triangular wave oscillation circuit 4 may be provided, and the reset signal may be generated based on the timer. In this case, the timer cycle is preferably longer than the PWM triangle wave cycle. Further, it is preferable that the timer cycle can be changed by the weight of the overcurrent.

なお,上述した本発明の実施形態には,特許請求の範囲に記載した発明以外にも,以下の付記に示すような発明が含まれる。   In addition to the inventions described in the claims, the embodiments of the present invention described above include inventions as shown in the following supplementary notes.

[付記1] 少なくとも2つのスイッチング素子のオンオフを切り換えることにより電流供給を制御し,過電流時に出力電流を抑制する過電流保護回路において,
過電流を検出する過電流検出部と,
搬送波信号の周波数以下の周波数を有するリセット信号を出力するリセット信号出力部と,
前記過電流検出部からの出力信号により始期が定められ,前記リセット信号出力部からのリセット信号により終期が定められる期間を規定し,その期間であるか否かを出力する電流抑制期間規定部と,
前記電流抑制期間規定部にて規定された期間では,前記スイッチング素子を供給電流が減ずるようにオンオフする出力電流制御部とを備えることを特徴とする過電流保護回路。
[Appendix 1] In an overcurrent protection circuit that controls current supply by switching on and off at least two switching elements and suppresses output current in the event of an overcurrent,
An overcurrent detector for detecting overcurrent;
A reset signal output unit for outputting a reset signal having a frequency equal to or lower than the frequency of the carrier wave signal;
A current suppression period defining unit that defines a period in which a start period is determined by an output signal from the overcurrent detection unit and an end period is determined by a reset signal from the reset signal output unit; ,
An overcurrent protection circuit comprising: an output current control unit that turns on and off the switching element so that a supply current decreases during a period defined by the current suppression period defining unit.

[付記2] 付記1に記載する過電流保護回路において,
前記リセット信号出力部は,搬送波信号の分周信号に同期するリセット信号を生成することを特徴とする過電流保護回路。
[Appendix 2] In the overcurrent protection circuit described in Appendix 1,
The overcurrent protection circuit, wherein the reset signal output unit generates a reset signal synchronized with a frequency-divided signal of a carrier wave signal.

[付記3] 付記2に記載する過電流保護回路において,
前記リセット信号出力部は,前記過電流検出部にて過電流が検出されている場合には分周比を小さくし,過電流が検出されていない場合には分周比を大きくすることを特徴とする過電流保護回路。
[Appendix 3] In the overcurrent protection circuit described in Appendix 2,
The reset signal output unit decreases the frequency division ratio when an overcurrent is detected by the overcurrent detection unit, and increases the frequency division ratio when no overcurrent is detected. Overcurrent protection circuit.

[付記4] 付記1から付記3のいずれか1つに記載する過電流保護回路において,
前記電流抑制期間規定部は,前記過電流検出部にて過電流が検出されるとセットされ,前記リセット信号出力部からのリセット信号によりリセットされる電流抑制信号を出力することを特徴とする過電流保護回路。
[Appendix 4] In the overcurrent protection circuit described in any one of Appendix 1 to Appendix 3,
The current suppression period defining unit is set when an overcurrent is detected by the overcurrent detection unit, and outputs a current suppression signal that is reset by a reset signal from the reset signal output unit. Current protection circuit.

第1の形態にかかるPWM制御方式のスイッチング電源を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the switching power supply of the PWM control system concerning a 1st form. 図1に示した分周機能付きリセット信号生成回路の一部を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a part of the reset signal generation circuit with a frequency dividing function illustrated in FIG. 1. 図1に示した分周機能付きリセット信号生成回路の動作を示す信号波形図である。FIG. 2 is a signal waveform diagram showing an operation of the reset signal generation circuit with a frequency dividing function shown in FIG. 1. 図1に示したスイッチング電源の動作を示す信号波形図(過電流検出時)である。FIG. 2 is a signal waveform diagram (at the time of overcurrent detection) showing the operation of the switching power supply shown in FIG. 1. 第1の形態にかかるスイッチング電源の制御移行時(過電流から正常)の信号波形図である。It is a signal waveform figure at the time of the control transfer of the switching power supply concerning a 1st form (it is normal from an overcurrent). 従来の形態にかかるスイッチング電源の制御移行時(過電流から正常)の信号波形図である。It is a signal waveform figure at the time of control transfer of the switching power supply concerning the conventional form (it is normal from an overcurrent). 第1の形態にかかるスイッチング電源の制御移行時(正常から過電流)の信号波形図である。It is a signal waveform diagram at the time of control transition of the switching power supply according to the first embodiment (from normal to overcurrent). 第2の形態にかかるPWM制御方式のスイッチング電源を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the switching power supply of the PWM control system concerning a 2nd form. 図8に示したスイッチング電源の動作を示す信号波形図(過電流検出時)である。FIG. 9 is a signal waveform diagram (at the time of overcurrent detection) showing the operation of the switching power supply shown in FIG. 8. 従来の形態にかかるPWM制御方式のスイッチング電源を示す回路図(その1)である。It is a circuit diagram (the 1) which shows the switching power supply of the PWM control system concerning the conventional form. 図10に示したスイッチング電源の動作を示す信号波形図(正常時)である。FIG. 11 is a signal waveform diagram (normal time) illustrating the operation of the switching power supply illustrated in FIG. 10. 図10に示したスイッチング電源の動作を示す信号波形図(過電流検出時)である。FIG. 11 is a signal waveform diagram (at the time of overcurrent detection) showing the operation of the switching power supply shown in FIG. 10. 従来の形態にかかるPWM制御方式のスイッチング電源を示す回路図(その2)である。It is a circuit diagram (the 2) which shows the switching power supply of the PWM control system concerning the conventional form. 図13に示したスイッチング電源の動作を示す信号波形図(過電流検出時)である。FIG. 14 is a signal waveform diagram (at the time of overcurrent detection) showing the operation of the switching power supply shown in FIG. 13.

符号の説明Explanation of symbols

1 電力変換部
2 出力電圧分圧部
3 誤差増幅器
4 三角波発振回路
5 PWM比較器
6 過電流検出部
7 リセット信号生成回路
71 リセット信号生成回路
72 リセット信号生成回路
73 ラッチ回路
8 ラッチ回路
93 AND回路
94 AND回路
100 スイッチング電源
Q1 NMOSトランジスタ
Q2 NMOSトランジスタ
1 Power Converter 2 Output Voltage Divider 3 Error Amplifier 4 Triangular Wave Oscillator 5 PWM Comparator 6 Overcurrent Detector 7 Reset Signal Generator 71 Reset Signal Generator 72 Reset Signal Generator 73 Latch Circuit 8 Latch Circuit 93 AND Circuit 94 AND circuit 100 Switching power supply Q1 NMOS transistor Q2 NMOS transistor

Claims (3)

搬送波信号を基にPWM信号を出力するPWM信号出力部と,前記PWM信号出力部からの出力信号によりオンオフする少なくとも2つのスイッチング素子とを備え,前記スイッチング素子のオンオフを切り換えることにより供給電流を制御するスイッチング電源において,
被検電流が閾値以上であれば第1レベルの信号を出力し,それ以外は第2レベルの信号を出力する過電流検出部と,
搬送波信号の分周信号に同期し,搬送波信号の周波数以下の周波数を有するリセット信号を出力するリセット信号出力部と,
前記過電流検出部からの出力信号により始期が定められ,前記リセット信号出力部からのリセット信号により終期が定められる期間を規定し,その期間であるか否かを出力する電流抑制期間規定部と,
前記電流抑制期間規定部にて規定された期間では,前記スイッチング素子を供給電流が減ずるようにオンオフする出力電流制御部とを備え,
前記リセット信号出力部は,リセット信号の出力を契機に,前記過電流検出部にて第1レベルの信号が出力されている場合には分周比を現時点よりも小さくし,前記過電流検出部にて第2レベルの信号が出力され分周比が1より小さい場合には分周比を現時点よりも大きくすることを特徴とするスイッチング電源。
A PWM signal output unit that outputs a PWM signal based on a carrier wave signal, and at least two switching elements that are turned on and off by an output signal from the PWM signal output unit, and controls the supply current by switching on and off the switching element Switching power supply
An overcurrent detector that outputs a first level signal if the test current is greater than or equal to a threshold; otherwise, a second level signal ;
A reset signal output unit that outputs a reset signal having a frequency equal to or lower than the frequency of the carrier wave signal in synchronization with the frequency-divided signal of the carrier wave signal;
A current suppression period defining unit that defines a period in which a start period is determined by an output signal from the overcurrent detection unit and an end period is determined by a reset signal from the reset signal output unit; ,
An output current control unit configured to turn on and off the switching element so that a supply current decreases in a period defined by the current suppression period defining unit;
The reset signal output unit, when triggered by the output of the reset signal, reduces the frequency division ratio from the present time when the overcurrent detection unit outputs a first level signal, and the overcurrent detection unit A switching power supply characterized in that when the second level signal is output and the division ratio is smaller than 1, the division ratio is made larger than the present time .
請求項1に記載するスイッチング電源において,
前記電流抑制期間規定部は,前記過電流検出部から第1レベルの信号が出力されるとセットされ,前記リセット信号出力部からのリセット信号によりリセットされる電流抑制信号を出力することを特徴とするスイッチング電源。
In the switching power supply according to claim 1 ,
The current suppression period defining unit is set when a first level signal is output from the overcurrent detection unit, and outputs a current suppression signal that is reset by a reset signal from the reset signal output unit. Switching power supply.
搬送波信号を基にPWM信号を出力するPWM信号出力部と,前記PWM信号出力部からの出力信号によりオンオフする少なくとも2つのスイッチング素子とを備え,前記スイッチング素子のオンオフを切り換えることにより供給電流を制御するスイッチング電源の過電流保護回路において,
被検電流が閾値以上であれば第1レベルの信号を出力し,それ以外は第2レベルの信号を出力する過電流検出部と,
搬送波信号の分周信号に同期し,搬送波信号の周波数以下の周波数を有するリセット信号を出力するリセット信号出力部と,
前記過電流検出部からの出力信号により始期が定められ,前記リセット信号出力部からのリセット信号により終期が定められる期間を規定し,その期間であるか否かを出力する電流抑制期間規定部と,
前記電流抑制期間規定部にて規定された期間では,前記スイッチング素子を供給電流が減ずるようにオンオフする出力電流制御部とを備え,
前記リセット信号出力部は,リセット信号の出力を契機に,前記過電流検出部にて第1レベルの信号が出力されている場合には分周比を現時点よりも小さくし,前記過電流検出部にて第2レベルの信号が出力され分周比が1より小さい場合には分周比を現時点よりも大きくすることを特徴とする過電流保護回路。
A PWM signal output unit that outputs a PWM signal based on a carrier wave signal, and at least two switching elements that are turned on and off by an output signal from the PWM signal output unit, and controls supply current by switching on and off of the switching element In an overcurrent protection circuit for a switching power supply that
An overcurrent detector that outputs a first level signal if the test current is greater than or equal to a threshold; otherwise, a second level signal ;
A reset signal output unit that outputs a reset signal having a frequency equal to or lower than the frequency of the carrier wave signal in synchronization with the frequency-divided signal of the carrier wave signal;
A current suppression period defining unit that defines a period in which a start period is determined by an output signal from the overcurrent detection unit and an end period is determined by a reset signal from the reset signal output unit; ,
An output current control unit configured to turn on and off the switching element so that a supply current decreases in a period defined by the current suppression period defining unit;
The reset signal output unit, when triggered by the output of the reset signal, reduces the frequency division ratio from the present time when the overcurrent detection unit outputs a first level signal, and the overcurrent detection unit When the second level signal is output and the frequency division ratio is smaller than 1, the frequency division ratio is made larger than the current time.
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