JP4656155B2

JP4656155B2 - DC-DC converter

Info

Publication number: JP4656155B2
Application number: JP2008010422A
Authority: JP
Inventors: 敬弘小川
Original assignee: Funai Electric Co Ltd
Current assignee: Funai Electric Co Ltd
Priority date: 2008-01-21
Filing date: 2008-01-21
Publication date: 2011-03-23
Anticipated expiration: 2028-01-21
Also published as: JP2009171815A

Description

本発明は、ＤＣ−ＤＣコンバータに関する。 The present invention relates to a DC-DC converter.

従来、過電圧検出時にラッチアップするＩＣのラッチアップ防止技術として、特許文献１の技術が知られている。すなわち特許文献１においては、ゲートドライブＩＣのラッチアップを防止するためにゲートドライブＩＣの電圧検出端子に対し順方向にダイオードを接続している。このようにダイオードを接続することにより、電圧検出端子の入力電圧がラッチアップ防止レベルに達するとダイオードがオンされて電圧レベルが低下することになる。 Conventionally, as a technique for preventing latch-up of an IC that latches up when an overvoltage is detected, the technique of Patent Document 1 is known. That is, in Patent Document 1, a diode is connected in the forward direction to the voltage detection terminal of the gate drive IC in order to prevent latch-up of the gate drive IC. By connecting the diode in this way, when the input voltage at the voltage detection terminal reaches the latch-up prevention level, the diode is turned on and the voltage level is lowered.

またＩＣのラッチアップ防止技術として、特許文献２の技術も知られている。特許文献２には、ＩＣの所定の端子に対して２種類の電源が接続されており、各電源から異なる電圧がタイミングをずらして供給される必要がある場合に、電源投入順序（高電圧→低電圧）の誤りに起因するラッチアップを防止する技術について記載されている。すなわちこの技術は、入力順の早い電源と所定の端子との間を、電源電圧の供給を阻止する回路手段（ヒューズ抵抗とダイオードの直列回路）で接続している。
特開２０００−１２２０２８号公報特開２００１−３１３３６６号公報 A technique disclosed in Patent Document 2 is also known as an IC latch-up prevention technique. In Patent Document 2, when two types of power sources are connected to predetermined terminals of an IC and different voltages need to be supplied from each power source at different timings, the power-on sequence (high voltage → A technique for preventing latch-up caused by a low voltage error is described. In other words, in this technique, a power supply with a fast input order and a predetermined terminal are connected by circuit means (a series circuit of a fuse resistor and a diode) that prevents supply of power supply voltage.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-122028 JP 2001-313366 A

ところで、ＤＣ−ＤＣコンバータでは、内部で使用している部品に一瞬でも過大サージが印可されると、破損に至る可能性が高いことが知られている。そのため、ＤＣ−ＤＣコンバータの制御を司る制御ＩＣには、所定端子の入力電圧が閾値を超えるとラッチし、ＩＣをシャットダウンする機能を備えるものがある。このようなＩＣでは、入力電圧を閾値と比較する際にグランド電位を利用しており、グランド電位が不安定になると簡単にラッチしてシャットダウンすることになる。しかしながら、電気電子機器にはダンプ試験があり、ダンプ試験が行われても誤動作が発生しないことが要求される。 By the way, it is known that in a DC-DC converter, if an excessive surge is applied to components used inside even for a moment, the possibility of damage is high. Therefore, some control ICs that control the DC-DC converter have a function of latching and shutting down the IC when the input voltage at a predetermined terminal exceeds a threshold value. In such an IC, the ground potential is used when comparing the input voltage with the threshold value, and when the ground potential becomes unstable, it is easily latched and shut down. However, electrical and electronic equipment has a dump test, and it is required that no malfunction occurs even if the dump test is performed.

本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、グランドラインが大きく変動する不安定な状態に陥っても誤動作しないＤＣ−ＤＣコンバータの提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a DC-DC converter that does not malfunction even when the ground line falls into an unstable state in which it fluctuates greatly.

上記課題を解決するために、本発明のＤＣ−ＤＣコンバータでは、トランスと、上記トランスの一次巻線に接続され、上記一次巻線に対する電圧の印加方向を正負反転可能なブリッジ回路と、上記ブリッジ回路のスイッチング素子の制御により上記一次巻線に対し正負反転した電圧を交互に印加させ、第一の閾値以上の電圧が所定の端子に入力されるとラッチアップする制御ＩＣと、センスレジスタで上記トランスの一次巻線に流れる電流量を電圧に換算して上記所定の端子に入力する電流検出回路と、を備えたＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、上記制御ＩＣに当該ＤＣ−ＤＣコンバータの二次側から所定の伝送ラインを介して当該ＤＣ−ＤＣコンバータの起動信号が入力されており、当該ＤＣ−ＤＣコンバータは、順方向電圧降下が上記第一の閾値よりも小さく上記制御ＩＣの所定の端子とグランド端子との間を順方向に接続するダイオードと、当該ＤＣ−ＤＣコンバータの二次電圧の出力ラインにカソードを接続されたツェナダイオードと、当該ツェナダイオードのアノードとグランドの間を直列に接続する２つの抵抗と、ベースを上記２つの抵抗の間に接続されエミッタをグランドに接続されコレクタを上記伝送ラインに接続されたトランジスタと、を備える過電圧防止回路と、当該ＤＣ−ＤＣコンバータの二次電圧を監視するマイコンと、を更に備え、上記制御ＩＣは上記所定の端子の電圧が上記第一の閾値よりも小さい第二の閾値以上になると上記所定の端子の電圧が上記第二の閾値よりも小さい第三の閾値以下になるまで上記ブリッジ回路の制御を停止することにより上記トランスの出力を制限する機能を更に備え、上記過電圧防止回路は上記二次電圧を検出して上記二次電圧が上記第一の閾値を超過すると上記起動信号の伝送ラインをグランドに引き込むことにより上記制御ＩＣに対する上記起動信号の入力を停止させ、上記マイコンは上記二次電圧を所定時間間隔で検出しており、上記二次電圧が所定回数以上連続して異常電圧となったことを検出すると上記起動信号の出力を停止させる構成としてある。 In order to solve the above problems, in the DC-DC converter of the present invention, a transformer, connected to the primary winding of the transformer, and the positive and negative reversible bridge circuit application direction of a voltage to the primary winding, the bridge the control of the switching elements of the circuit is alternately applied to a voltage polarity reversal to the primary winding, the voltage of the first threshold value or more is input to the predetermined terminal and a control IC to latch-up, in the sense resistor in D C-DC converter and a current detection circuit for input to the predetermined terminal by converting the amount of current flowing through the primary winding of the transformer into a voltage, the secondary of the DC-DC converter to the control IC The start signal of the DC-DC converter is input from the side through a predetermined transmission line, and the DC-DC converter has a forward voltage drop as described above. A diode that is smaller than one threshold and that connects a predetermined terminal of the control IC and a ground terminal in a forward direction; a Zener diode that has a cathode connected to an output line of a secondary voltage of the DC-DC converter; And two transistors connected in series between the anode and the ground of the Zener diode, and a transistor having a base connected between the two resistors, an emitter connected to the ground, and a collector connected to the transmission line. The control IC further includes an overvoltage prevention circuit and a microcomputer for monitoring the secondary voltage of the DC-DC converter, and the control IC has a voltage of the predetermined terminal equal to or higher than a second threshold value smaller than the first threshold value. By stopping the control of the bridge circuit until the voltage at the predetermined terminal becomes equal to or lower than a third threshold value smaller than the second threshold value. A function of limiting the output of the transformer, and the overvoltage prevention circuit detects the secondary voltage and pulls the transmission line of the start signal to the ground when the secondary voltage exceeds the first threshold. When the input of the start signal to the control IC is stopped, the microcomputer detects the secondary voltage at a predetermined time interval, and detects that the secondary voltage has become an abnormal voltage continuously for a predetermined number of times. The output of the start signal is stopped .

以上説明したように本発明によれば、所定の端子とグランド電位との単純な差分ではなく、制御ＩＣが所定の端子で検出する電圧そのものを第一の閾値よりも低く抑えるため、グランドラインの変動に左右されずに制御ＩＣのラッチアップを防止可能なＤＣ−ＤＣコンバータを提供することができる。また、制御ＩＣがラッチアップして出力電圧を抑制せずとも、過電圧防止回路により出力電圧の過上昇を防止可能となる。また、簡易な構成で過電圧防止回路を実現可能となる。また、瞬間的な異常電圧を除外しつつ二次電圧に継続的な異常電圧発生時にＤＣ−ＤＣコンバータの動作そのものを完全に停止可能になる。また、制御ＩＣの有する一次電流制限機能を活かしつつ、グランドラインの変動に左右されずに制御ＩＣのラッチアップを防止可能になる。
As described above, according to the present invention, not the simple difference between the predetermined terminal and the ground potential, but the voltage detected by the control IC at the predetermined terminal is kept lower than the first threshold value. It is possible to provide a DC-DC converter that can prevent latch-up of a control IC without being affected by fluctuations . The control IC is without suppressing the output voltage and latch-up, the anti-available-the excessive increase in the output voltage by the overvoltage protection circuit. In addition , an overvoltage prevention circuit can be realized with a simple configuration. Further , the operation of the DC-DC converter itself can be completely stopped when the abnormal voltage is continuously generated to the secondary voltage while excluding the instantaneous abnormal voltage . Further, it is possible to prevent latch-up of the control IC without being influenced by the fluctuation of the ground line while utilizing the primary current limiting function of the control IC .

本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。
前記主たる発明の構成によれば、ダイオードのアノードを上記所定の端子に接続するとともにカソードをグランド端子に接続することにより、制御ＩＣが所定の端子から検出される電圧（所定の端子とグランド端子との端子間電圧）を、上記第一の閾値よりも低く抑える。すなわち、制御ＩＣから見て上記第一の閾値以上の電圧が入力されると上記ダイオードに順方向電流が流れて第一の閾値よりも低い電圧に抑制する。よって、ＤＣ−ＤＣコンバータのグランドラインが暴れても、ダイオードの順方向電圧降下を超える電圧が所定の端子に入力されなくなる。 At least the following matters will become clear from the description of the present specification and the accompanying drawings.
According to the configuration of the main invention, by connecting the anode of the diode to the predetermined terminal and connecting the cathode to the ground terminal, the voltage detected by the control IC from the predetermined terminal (the predetermined terminal and the ground terminal) Voltage between the terminals) is kept lower than the first threshold. That is, when a voltage equal to or higher than the first threshold is input as viewed from the control IC, a forward current flows through the diode and is suppressed to a voltage lower than the first threshold. Therefore, even if the ground line of the DC-DC converter is exposed, a voltage exceeding the forward voltage drop of the diode is not input to the predetermined terminal.

また、本発明の選択的な一側面として、上記制御ＩＣには二次側から本ＤＣ−ＤＣコンバータの起動信号が入力されており、二次電圧を検出して該二次電圧が所定電圧以上になると上記起動信号の伝送ラインをグランドに引き込む過電圧防止回路を更に備える構成としてもよい。該構成によれば、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力の過上昇を過電圧防止回路で抑制できるため、上記制御ＩＣで出力を抑制する必要が無くなる。 Further, as a selective aspect of the present invention, a start signal for the DC-DC converter is input from the secondary side to the control IC, and the secondary voltage is detected and the secondary voltage exceeds a predetermined voltage. Then, it may be configured to further include an overvoltage prevention circuit for drawing the transmission line of the start signal to the ground. According to this configuration, since an excessive increase in the output of the DC-DC converter can be suppressed by the overvoltage prevention circuit, it is not necessary to suppress the output by the control IC.

また、本発明の選択的な一側面として、上記過電圧防止回路は、上記二次電圧の出力ラインにカソードが接続されたツェナダイオードと、該ツェナダイオードのアノードとグランドの間を直列に接続する２つの抵抗と、ベースが上記２つの抵抗の間に接続されるとともにエミッタがグランドに接続され且つコレクタが上記伝送ラインに接続された構成としてもよい。すなわち２つの抵抗は分割抵抗を構成し、上記ベースは該分割抵抗の分割点に接続されることになる。すなわち簡易な回路構成で過電圧防止回路を提供可能となる。 Further, according to a selective aspect of the present invention, the overvoltage prevention circuit includes a Zener diode having a cathode connected to the output line of the secondary voltage, and a series connection between the anode of the Zener diode and the ground. One resistor and a base may be connected between the two resistors, an emitter may be connected to the ground, and a collector may be connected to the transmission line. That is, the two resistors constitute a dividing resistor, and the base is connected to a dividing point of the dividing resistor. That is, an overvoltage prevention circuit can be provided with a simple circuit configuration.

また、本発明の選択的な一側面として、二次電圧を監視するマイコンを更に備え、上記マイコンは、上記二次電圧を所定時間間隔で検出しており、二次電圧が所定回数以上連続して異常電圧になったことを検出すると上記起動信号の出力を停止させる構成としてもよい。すなわち異常電圧が継続すると、ＤＣ−ＤＣコンバータの外部マイコンの制御でＤＣ−ＤＣコンバータを完全に停止可能となる。よって、より完全に過電圧を含めた異常電圧を抑制可能となる。 Further, as a selective aspect of the present invention, a microcomputer for monitoring a secondary voltage is further provided, the microcomputer detects the secondary voltage at a predetermined time interval, and the secondary voltage continues for a predetermined number of times or more. When the abnormal voltage is detected, the output of the start signal may be stopped. That is, when the abnormal voltage continues, the DC-DC converter can be completely stopped by the control of the external microcomputer of the DC-DC converter. Therefore, it is possible to suppress the abnormal voltage including the overvoltage more completely.

また、本発明の選択的な一側面として、上記制御ＩＣは、上記所定の端子の電圧が第二の閾値以上になったことを検出すると、該所定の端子の電圧が第三の閾値以下になるまで上記ブリッジ回路の制御を停止してトランス出力を制限する機能を備えており、上記第二の閾値が上記第一の閾値よりも小さく、上記第三の閾値が上記第二の閾値よりも小さい（［第一の閾値］＞［第二の閾値］＞［第三の閾値］）構成としてもよい。該構成において、制御ＩＣは、通常、上記トランスの１次電流量を第二の閾値に対応する量以下に抑制する制御を実行しており、該制御で一次電流量を抑制不可能な場合にのみラッチアップすることになる。 Further, as a selective aspect of the present invention, when the control IC detects that the voltage at the predetermined terminal is equal to or higher than a second threshold, the voltage at the predetermined terminal is decreased to a third threshold or lower. A function of stopping the control of the bridge circuit until it becomes and limiting the transformer output, the second threshold value is smaller than the first threshold value, and the third threshold value is smaller than the second threshold value. It may be configured to be small ([first threshold]> [second threshold]> [third threshold]). In this configuration, the control IC normally executes control to suppress the primary current amount of the transformer to an amount corresponding to the second threshold value or less, and the primary current amount cannot be suppressed by the control. Will only latch up.

以下、下記の順序に従って本発明の実施形態を説明する。
（１）ＤＣ−ＤＣコンバータの構成：
（２）ラッチアップ防止回路：
（３）まとめ： Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in the following order.
(1) Configuration of DC-DC converter:
(2) Latch-up prevention circuit:
(3) Summary:

（１）ＤＣ−ＤＣコンバータの構成：
以下、図面を参照して本発明の実施形態にかかるＤＣ−ＤＣコンバータ１００について説明する。図１はＤＣ−ＤＣコンバータ１００の回路図、図２は共振制御ＩＣ１４の内部ブロック図、図３は図２の一次電流検出回路の変形例、である。 (1) Configuration of DC-DC converter:
Hereinafter, a DC-DC converter 100 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a circuit diagram of the DC-DC converter 100, FIG. 2 is an internal block diagram of the resonance control IC 14, and FIG. 3 is a modification of the primary current detection circuit of FIG.

図１において、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００は、概略、トランス１０と、ＭＯＳＦＥＴＱ１，Ｑ２を備えるハーフブリッジ回路１２と、トランス１０の一次側に印加する入力電圧を反転制御する共振制御ＩＣ１４と、トランス１０の一次電流量を検出する一次電流検出回路１６と、共振制御ＩＣ１４内部で発生される周波数を徐々に増加させるソフトスタート回路１８と、を備える。共振制御ＩＣ１４の行うトランス１０に印加される電圧の反転制御は、ハーフブリッジ回路１２を介して行われる。すなわち、共振制御ＩＣは、内部で発振される周波数に基づいて、交互にＭＯＳＦＥＴＱ１，Ｑ２をオンする信号を生成するのである。なお、本実施形態ではハーフブリッジ回路を例にとって説明を行うが、フルブリッジ回路等の他のブリッジ回路であってもよいし、プッシュプル回路であってもよい。また、スイッチング素子もＭＯＳＦＥＴに限るものではなく、各種トランジスタ素子を利用可能である。 In FIG. 1, a DC-DC converter 100 generally includes a transformer 10, a half bridge circuit 12 including MOSFETs Q 1 and Q 2, a resonance control IC 14 that controls inversion of an input voltage applied to the primary side of the transformer 10, A primary current detection circuit 16 that detects the amount of primary current and a soft start circuit 18 that gradually increases the frequency generated inside the resonance control IC 14 are provided. The inversion control of the voltage applied to the transformer 10 performed by the resonance control IC 14 is performed via the half bridge circuit 12. That is, the resonance control IC alternately generates a signal for turning on the MOSFETs Q1 and Q2 based on the frequency oscillated inside. In the present embodiment, a half-bridge circuit will be described as an example, but another bridge circuit such as a full-bridge circuit or a push-pull circuit may be used. The switching element is not limited to the MOSFET, and various transistor elements can be used.

ところで、図２にも示されるように、共振制御ＩＣ１４の制御は複数の入出力端子を備えている。具体的には、共振制御ＩＣ１４は、端子Ｉｓｅｎ，ＧＮＤ，ＯＵＴ，ＬＶＧ，ＲＦｍｉｎ，Ｖｃｃ、等を備えており、各端子に入出力される電圧は次のようになっている。端子Ｉｓｅｎ（電流検出端子、所定の端子）には、一次電流に対応する電圧が一次電流検出回路１６から入力される。端子ＧＮＤ（グランド端子）には、グランド電圧が入力される。端子ＯＵＴからは、ハイサイドのＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートドライブ電圧が出力される。端子ＬＶＧからは、ローサイドのＭＯＳＦＥＴＱ２のゲートドライブ電圧が出力される。端子ＲＦｍｉｎには、最小の内部発振周波数設定のための電圧が入力される。端子Ｖｃｃには、所定の電源電圧が入力され、共振制御ＩＣ１４ではこの電源電圧を利用してハーフブリッジ回路１２のＭＯＳＦＥＴＱ１，Ｑ２のゲート駆動の電圧を生成する。 Incidentally, as shown in FIG. 2, the control of the resonance control IC 14 includes a plurality of input / output terminals. Specifically, the resonance control IC 14 includes terminals Isen, GND, OUT, LVG, RFmin, Vcc, and the like, and voltages inputted to and outputted from each terminal are as follows. A voltage corresponding to the primary current is input from the primary current detection circuit 16 to the terminal Isen (current detection terminal, predetermined terminal). A ground voltage is input to the terminal GND (ground terminal). From the terminal OUT, the gate drive voltage of the high-side MOSFET Q1 is output. From the terminal LVG, the gate drive voltage of the low-side MOSFET Q2 is output. A voltage for setting the minimum internal oscillation frequency is input to the terminal RFmin. A predetermined power supply voltage is input to the terminal Vcc, and the resonance control IC 14 uses this power supply voltage to generate gate drive voltages for the MOSFETs Q1 and Q2 of the half bridge circuit 12.

次に、前述した各回路の具体的な構成例および作用について説明する。 Next, a specific configuration example and operation of each circuit described above will be described.

まず、一次電流検出回路１６は、図１に示すように、コンデンサＣＡ，ＣＢ，Ｃｒと、抵抗ＲＡ，ＲＢと、ダイオードＤ１，Ｄ２とで構成されている。一次電流検出回路１６における接続関係は、まず、コンデンサＣｒの一端と抵抗ＲＡの一端とがトランス１０のローサイドに接続され、抵抗ＲＡの他端にコンデンサＣＡの一端が接続されている。コンデンサＣＡの他端はダイオードＤ１のアノードとダイオードＤ２のカソードに接続されている。ダイオードＤ１のカソードには抵抗（センスレジスタ）ＲＢの一端とコンデンサＣＢの一端と端子Ｉｓｅｎとが接続されている。そしてコンデンサＣｒの他端とダイオードＤ２のアノードと抵抗ＲＢの他端とコンデンサＣＢの他端は、それぞれグランドに接続されている。 First, as shown in FIG. 1, the primary current detection circuit 16 includes capacitors CA, CB, Cr, resistors RA, RB, and diodes D1, D2. Regarding the connection relationship in the primary current detection circuit 16, first, one end of the capacitor Cr and one end of the resistor RA are connected to the low side of the transformer 10, and one end of the capacitor CA is connected to the other end of the resistor RA. The other end of the capacitor CA is connected to the anode of the diode D1 and the cathode of the diode D2. One end of a resistor (sense register) RB, one end of a capacitor CB, and a terminal Isen are connected to the cathode of the diode D1. The other end of the capacitor Cr, the anode of the diode D2, the other end of the resistor RB, and the other end of the capacitor CB are connected to the ground.

以上のように接続された一次電流検出回路１６は、トランス１０の一次電流量に応じて変化する電圧を生成して端子Ｉｓｅｎに入力することになる。より具体的には、トランス１０のローサイドからコンデンサＣｒに流れる一次電流量に応じた電流が、ダイオードＤ１，Ｄ２により整流されて抵抗ＲＢに流れ、この抵抗ＲＢの両端に発生する検知電圧Ｖｓｅｎが端子Ｉｓｅｎに入力されることになる。よって、トランス１０の一次電流が共振制御ＩＣ１４にフィードバックされる。なお、一次電流検出回路１６は、図１の構成に限られず、例えば図３のような簡易な回路構成でも実現可能である。 The primary current detection circuit 16 connected as described above generates a voltage that changes in accordance with the primary current amount of the transformer 10 and inputs the voltage to the terminal Isen. More specifically, a current corresponding to the primary current amount flowing from the low side of the transformer 10 to the capacitor Cr is rectified by the diodes D1 and D2 and flows to the resistor RB, and the detection voltage Vsen generated at both ends of the resistor RB is a terminal. It is input to Isen. Therefore, the primary current of the transformer 10 is fed back to the resonance control IC 14. The primary current detection circuit 16 is not limited to the configuration shown in FIG. 1, and can be realized with a simple circuit configuration as shown in FIG. 3, for example.

次に、ソフトスタート回路１８について説明する。ソフトスタート回路１８は、抵抗Ｒｓｓ，ＲＦｍｉｎとコンデンサＣｓｓとで構成されている。各素子は次のように接続されている。まず抵抗ＲＦｍｉｎが端子ＲＦｍｉｎとグランドとの間に接続され、抵抗Ｒｓｓが端子ＲＦｍｉｎと端子Ｃｓｓとの間に接続されている。そして端子Ｃｓｓとグランドの間にコンデンサＣｓｓが接続される。結果として、端子ＲＦｍｉｎとグランドとの間に抵抗ＲｓｓとコンデンサＣｓｓとが直列に配置されることになる。さらに、端子Ｃｓｓにはトランスの二次電圧が後述の二次電圧検出回路２０からフィードバックされている。従ってＤＣ−ＤＣコンバータ１００の動作中は、コンデンサＣｓｓには、二次電圧に対応する電圧が充電されることになる。 Next, the soft start circuit 18 will be described. The soft start circuit 18 includes resistors Rss and RFmin and a capacitor Css. Each element is connected as follows. First, the resistor RFmin is connected between the terminal RFmin and the ground, and the resistor Rss is connected between the terminal RFmin and the terminal Css. A capacitor Css is connected between the terminal Css and the ground. As a result, the resistor Rss and the capacitor Css are arranged in series between the terminal RFmin and the ground. Further, the secondary voltage of the transformer is fed back from the secondary voltage detection circuit 20 described later to the terminal Css. Therefore, during the operation of the DC-DC converter 100, the capacitor Css is charged with a voltage corresponding to the secondary voltage.

その他、共振制御ＩＣ１４がＤＣ−ＤＣコンバータ１００を制御するための周辺回路として、トランス１０の二次電圧を調整する出力調整回路２２と、ＤＣ−ＤＣコンバータの電源投入信号として起動中は入力され続けるＰ−ＯＮ信号から共振制御ＩＣ１４の発振の可否を制御する信号を生成する制御信号調整回路２６と、二次電圧検出回路２０と、ブートストラップ回路２４と、ラッチアップ防止回路５０とを、備える。なお、ラッチアップ防止回路５０については後に詳述する。 In addition, as a peripheral circuit for the resonance control IC 14 to control the DC-DC converter 100, an output adjustment circuit 22 for adjusting the secondary voltage of the transformer 10 and a power-on signal of the DC-DC converter are continuously input during startup. A control signal adjustment circuit 26 that generates a signal for controlling the oscillation of the resonance control IC 14 from the P-ON signal, a secondary voltage detection circuit 20, a bootstrap circuit 24, and a latch-up prevention circuit 50 are provided. The latch-up prevention circuit 50 will be described in detail later.

制御信号調整回路２６は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の外部から電源投入信号（Ｐ−ＯＮ信号）が入力されると、所定の電圧信号を発生し、フォトカプラ経由で一次側に伝送する。この所定の電圧信号が一次側に伝送されると、一次側のトランジスタ回路がオンして共振制御ＩＣ１４のＶｃｃ端子にＶｃｃ電圧を入力する。図１においては、１５Ｖの電源電圧を利用してＶｃｃ電圧を生成している。
二次電圧検出回路２０は、分割抵抗や電解コンデンサ、シャントレギュレータ等で構成された回路によりトランス１０の出力電圧を所定割合に減圧して一次側に伝送し、共振制御ＩＣ１４にフィードバックする。ブートストラップ回路２４は、ＭＯＳＦＥＴＱ１，Ｑ２をドライブする出力の０→１変化に際して、ゲート電圧を押し上げることによって二つの論理値間のスイング幅を大きくさせる。 When a power-on signal (P-ON signal) is input from the outside of the DC-DC converter 100, the control signal adjustment circuit 26 generates a predetermined voltage signal and transmits it to the primary side via a photocoupler. When this predetermined voltage signal is transmitted to the primary side, the primary side transistor circuit is turned on, and the Vcc voltage is input to the Vcc terminal of the resonance control IC 14. In FIG. 1, a Vcc voltage is generated using a power supply voltage of 15V.
The secondary voltage detection circuit 20 reduces the output voltage of the transformer 10 to a predetermined ratio by a circuit composed of a dividing resistor, an electrolytic capacitor, a shunt regulator, etc., and transmits it to the primary side, and feeds it back to the resonance control IC 14. The bootstrap circuit 24 increases the swing width between two logical values by pushing up the gate voltage when the output driving the MOSFETs Q1 and Q2 changes from 0 to 1.

以上の回路構成において、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００は次のように動作する。まず、本ＤＣ−ＤＣコンバータ１００を備えた電気電子機器の電源が投入されると、端子Ｖｃｃへの電圧供給が開始される。すると、共振制御ＩＣ１４の内部で周波数発振が開始され、この周波数を利用してハーフブリッジ回路１２のＭＯＳＦＥＴＱ１，Ｑ２を交互に駆動する電圧が生成される。起動時の発振周波数は、定常状態における発振周波数よりも高周波で開始され、ソフトスタート回路１８のコンデンサＣｓｓの電圧を参照しつつ徐々に出力が上昇するように周波数を低下させていく。すなわち指数関数的なコンデンサＣｓｓの電圧変化に伴って発振周波数が減衰するのである。よって、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の平均出力が徐々に増加することになり、突入電流が防止される。 In the above circuit configuration, the DC-DC converter 100 operates as follows. First, when a power source of an electric / electronic device including the DC-DC converter 100 is turned on, voltage supply to the terminal Vcc is started. Then, frequency oscillation is started inside the resonance control IC 14, and a voltage for alternately driving the MOSFETs Q1 and Q2 of the half bridge circuit 12 is generated using this frequency. The oscillation frequency at the start is started at a higher frequency than the oscillation frequency in the steady state, and the frequency is lowered so that the output gradually increases while referring to the voltage of the capacitor Css of the soft start circuit 18. That is, the oscillation frequency is attenuated as the voltage of the exponential capacitor Css changes. Therefore, the average output of the DC-DC converter 100 gradually increases, and an inrush current is prevented.

さらに、共振制御ＩＣ１４には、端子Ｉｓｅｎの電圧に基づいて出力に制限をかける機能を有する。すなわち、端子Ｉｓｅｎに入力される電圧が第二の閾値（本実施形態においては０．８Ｖ）を超えると共振制御ＩＣ１４の内部作用により、ソフトスタートコンデンサＣｓｓの電荷を放電させるのである。すると発振周波数が急速に上昇し、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の出力が低下する。この放電は端子Ｉｓｅｎの電圧が５０ｍＶに落ちるまで続く。端子Ｉｓｅｎの電圧が０．５ｍＶをきると、ソフトスタート回路１８のコンデンサＣｓｓの充電が再開され、内部発振周波数が徐々に増加していくことになる。 Further, the resonance control IC 14 has a function of limiting the output based on the voltage of the terminal Isen. That is, when the voltage input to the terminal Isen exceeds the second threshold value (0.8 V in this embodiment), the charge of the soft start capacitor Css is discharged by the internal action of the resonance control IC 14. Then, the oscillation frequency rapidly increases and the output of the DC-DC converter 100 decreases. This discharge continues until the voltage at the terminal Isen drops to 50 mV. When the voltage at the terminal Isen exceeds 0.5 mV, the charging of the capacitor Css of the soft start circuit 18 is resumed, and the internal oscillation frequency gradually increases.

また、共振制御ＩＣ１４は、端子Ｉｓｅｎの電圧が第一の閾値（本実施形態においては１．５Ｖ；［第一の閾電圧］＞［第二の閾電圧］）を超えると、ラッチアップする。すなわち、共振制御ＩＣ１４は、端子Ｉｓｅｎから入力された電圧を所定の閾値と比較し、閾値より高電圧をラッチすると、共振制御ＩＣ１４をシャットダウンするのである。 The resonance control IC 14 latches up when the voltage at the terminal Isen exceeds the first threshold (1.5 V in the present embodiment; [first threshold voltage]> [second threshold voltage]). That is, the resonance control IC 14 compares the voltage input from the terminal Isen with a predetermined threshold value, and when the voltage higher than the threshold value is latched, the resonance control IC 14 is shut down.

（２）ラッチアップ防止回路：
以上説明した回路構成では、ダンプ試験などで想定されているサージ電圧が発生するとグランド電位が不安定になる。すると、端子Ｉｓｅｎに入力される検知電圧Ｖｓｅｎも不安定になり、簡単に第二の閾電圧を超えてラッチアップしてしまう。この問題に対処するために、端子Ｉｓｅｎの入力電圧がラッチアップ電圧（閾値）を超えないように調整するラッチアップ防止回路５０を設ける。 (2) Latch-up prevention circuit:
In the circuit configuration described above, the ground potential becomes unstable when a surge voltage assumed in a dump test or the like is generated. Then, the detection voltage Vsen input to the terminal Isen also becomes unstable and easily exceeds the second threshold voltage and is latched up. In order to cope with this problem, a latch-up prevention circuit 50 that adjusts the input voltage of the terminal Isen so as not to exceed the latch-up voltage (threshold) is provided.

ラッチアップ防止回路５０は、端子Ｉｓｅｎと端子ＧＮＤとの間を順方向に接続するダイオードＤａ，Ｄｂで構成される。すなわちダイオードの順方向電圧降下ＶＦ（一般的なシリコンダイオードの順方向電圧降下は、０．６〜０．７Ｖ程度）以上の電圧が端子Ｉｓｅｎに入力されるとダイオードＤａ，Ｄｂに順方向電流が流れ、端子Ｉｓｅｎの電圧をＶＦ以下に抑制する働きをする。 The latch-up prevention circuit 50 includes diodes Da and Db that connect the terminal Isen and the terminal GND in the forward direction. That is, when a voltage higher than a forward voltage drop VF of a diode (a forward voltage drop of a general silicon diode is about 0.6 to 0.7 V) is input to the terminal Isen, a forward current is applied to the diodes Da and Db. This function serves to suppress the voltage of the terminal Isen below VF.

本実施形態においては、共振制御ＩＣ１４のラッチアップ電圧が１．５Ｖに設定されている場合を想定している。そこで、直列接続された２つのダイオードＤａ，Ｄｂで端子Ｉｓｅｎと端子ＧＮＤとの間を接続し、順方向電圧降下が１．２〜１．４Ｖになるように調整している。すなわち、端子Ｉｓｅｎの電圧が１．２〜１．４Ｖ以下に収まるようになっている。直列接続に使用するダイオードの数や個々の順方向電圧降下量の選択は、第二の閾電圧に合わせて適宜選択可能である。 In the present embodiment, it is assumed that the latch-up voltage of the resonance control IC 14 is set to 1.5V. Therefore, the terminal Isen and the terminal GND are connected by two diodes Da and Db connected in series, and the forward voltage drop is adjusted to 1.2 to 1.4V. That is, the voltage at the terminal Isen is set to 1.2 to 1.4 V or less. The number of diodes used for series connection and the selection of the individual forward voltage drop can be appropriately selected according to the second threshold voltage.

以上のラッチアップ防止回路を追加することにより、端子Ｉｓｅｎに入力される電圧は第二の閾電圧である１．５Ｖに達することは無くなる。従って、共振制御ＩＣ１４はラッチアップしなくなる。ただし、共振制御ＩＣ１４内に備わるＶｓｅｎを第一の閾電圧以下に制限する機能の動作が間に合わずにＶｓｅｎが第二の閾電圧を超えてしまった場合にもラッチアップしなくなる。すなわち瞬間的な一次電流の急上昇に十分に対応できなくなる可能性があり得る。そこで、本発明では、二次電圧が閾値を超えるとＤＣ−ＤＣコンバータのＰ−ＯＮ信号（起動信号）をカットする過電圧防止回路６０を備える構成としてある。 By adding the above latch-up prevention circuit, the voltage input to the terminal Isen does not reach the second threshold voltage of 1.5V. Accordingly, the resonance control IC 14 does not latch up. However, even when the function of limiting the Vsen provided in the resonance control IC 14 to the first threshold voltage or less is not in time and the Vsen exceeds the second threshold voltage, the latchup is not performed. That is, there is a possibility that it may not be possible to sufficiently cope with an instantaneous primary current sudden increase. Therefore, the present invention is configured to include an overvoltage prevention circuit 60 that cuts the P-ON signal (start signal) of the DC-DC converter when the secondary voltage exceeds the threshold value.

過電圧防止回路６０は、二次電圧が所定値以上になるとＤＣ−ＤＣコンバータ１００を停止させる。すなわち、過電圧防止回路６０は、制御信号調整回路２６においてオン信号が伝送されるラインとトランス１０の二次電圧出力ラインとの間に設けられ、二次電圧が所定値を超えると、Ｐ−ＯＮ信号の伝送ラインをグランドに引き込み、制御信号の入力をカットするのである。より具体的には、二次電圧が所定の閾値を超えるとツェナダイオード６０ａが降伏してトランジスタ２６ａをオンしてオン信号を共振制御ＩＣに伝送しているラインをグランドに引き込み、トランジスタ２６ｂをオフさせることで共振制御ＩＣ１４の電源電圧をカットするのである。 The overvoltage prevention circuit 60 stops the DC-DC converter 100 when the secondary voltage becomes a predetermined value or more. That is, the overvoltage prevention circuit 60 is provided between the line through which the ON signal is transmitted in the control signal adjustment circuit 26 and the secondary voltage output line of the transformer 10, and when the secondary voltage exceeds a predetermined value, P-ON The signal transmission line is pulled to the ground, and the control signal input is cut. More specifically, when the secondary voltage exceeds a predetermined threshold, the Zener diode 60a breaks down, turns on the transistor 26a, pulls a line transmitting an on signal to the resonance control IC, and turns off the transistor 26b. By doing so, the power supply voltage of the resonance control IC 14 is cut.

また、本実施形態では、マイコンによる過電圧防止制御も行っている。すなわち、ダイオード７０ｂを介して、分割抵抗７０ａで所定割合に減圧された二次電圧がマイコンに入力される。マイコンは入力された電圧を所定時間間隔で監視しており、正常な出力電圧の範囲を外れた異常電圧が所定回数以上連続して入力されたことを検出すると、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００に対するＰ−ＯＮ信号の入力を停止させる。以上のマイコンの過電圧防止制御により、より完全に過電圧を防止可能となる。 In this embodiment, overvoltage prevention control by a microcomputer is also performed. That is, the secondary voltage reduced by the dividing resistor 70a to a predetermined ratio is input to the microcomputer via the diode 70b. The microcomputer monitors the input voltage at predetermined time intervals, and when detecting that an abnormal voltage out of the normal output voltage range has been continuously input a predetermined number of times or more, P- Stop input of ON signal. The overvoltage prevention control of the microcomputer as described above makes it possible to prevent overvoltage more completely.

（３）まとめ：
以上説明したように、本実施形態においては、グランドラインが大きく変動する不安定な状態に陥っても誤動作しないＤＣ−ＤＣコンバータを提供するために以下の構成を採用している。すなわち、トランス１０と、直流電圧が入力されており、トランス１０の一次巻線に接続されたハーフブリッジ回路１２と、ＭＯＳＦＥＴＱ１，Ｑ２を制御してトランス１０の一次巻線に対し交互に反転した電圧を印加させる制御を行うとともに、第一の閾値以上の電圧が電流検出端子Ｉｓｅｎに入力されるとラッチアップする共振制御ＩＣ１４と、センスレジスタＲＢでトランス１０の一次電流量を電圧に換算して電流検出端子Ｉｓｅｎに入力する電流検出回路１６と、を備えた、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００において、共振制御ＩＣ１４の電流検出端子Ｉｓｅｎとグランド端子ＧＮＤの間を順方向に接続するダイオードＤａ，Ｄｂを備え、ダイオードＤａ，Ｄｂの順方向電圧降下を第一の閾値よりも小さくしてある。 (3) Summary:
As described above, in the present embodiment, the following configuration is employed in order to provide a DC-DC converter that does not malfunction even when the ground line falls into an unstable state in which it fluctuates greatly. In other words, the transformer 10, the DC voltage is input, the half bridge circuit 12 connected to the primary winding of the transformer 10, and the voltages that are alternately inverted with respect to the primary winding of the transformer 10 by controlling the MOSFETs Q1 and Q2. And a resonance control IC 14 that latches up when a voltage equal to or higher than the first threshold value is input to the current detection terminal Isen, and the primary current amount of the transformer 10 is converted into a voltage by the sense register RB. The DC-DC converter 100 including the current detection circuit 16 that inputs to the detection terminal Isen includes diodes Da and Db that connect the current detection terminal Isen of the resonance control IC 14 and the ground terminal GND in the forward direction. The forward voltage drop of the diodes Da and Db is made smaller than the first threshold value.

なお、本発明は上記実施例に限られるものでないことは言うまでもない。当業者であれば言うまでもないことであるが、
・上記実施例の中で開示した相互に置換可能な部材および構成等を適宜その組み合わせを変更して適用すること
・上記実施例の中で開示されていないが、公知技術であって上記実施例の中で開示した部材および構成等と相互に置換可能な部材および構成等を適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用すること
・上記実施例の中で開示されていないが、公知技術等に基づいて当業者が上記実施例の中で開示した部材および構成等の代用として想定し得る部材および構成等と適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用すること
は本発明の一実施例として開示されるものである。 Needless to say, the present invention is not limited to the above embodiments. It goes without saying for those skilled in the art,
・ Applying mutually interchangeable members and configurations disclosed in the above embodiments by appropriately changing the combination thereof.− Although not disclosed in the above embodiments, it is a publicly known technique and the above embodiments. The members and configurations that can be mutually replaced with the members and configurations disclosed in the above are appropriately replaced, and the combination is changed and applied. It is an embodiment of the present invention that a person skilled in the art can appropriately replace the members and configurations that can be assumed as substitutes for the members and configurations disclosed in the above-described embodiments, and change the combinations and apply them. It is disclosed as.

ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の回路図である。1 is a circuit diagram of a DC-DC converter 100. FIG. 共振制御ＩＣの内部ブロック図である。It is an internal block diagram of a resonance control IC. 図２の一次電流検出回路の変形例である。It is a modification of the primary current detection circuit of FIG.

Explanation of symbols

１０…トランス、１２…ハーフブリッジ回路、１４…共振制御ＩＣ、１６…一次電流検出回路、１８…ソフトスタート回路、２０…二次電圧検出回路、２２…出力調整回路、２４…ブートストラップ回路、２６…制御信号調整回路、２６ａ…トランジスタ、２６ｂ…トランジスタ、５０…ラッチアップ防止回路、６０…過電圧防止回路、６０ａ…ツェナダイオード、７０ａ…分割抵抗、７０ｂ…ダイオード、１００…ＤＣ−ＤＣコンバータ、ＣＡ…コンデンサ、ＣＢ…コンデンサ、Ｃｒ…コンデンサ、Ｃｓｓ…コンデンサ、Ｄ１…ダイオード、Ｄ２…ダイオード、Ｄａ…ダイオード、Ｄｂ…ダイオード、ＲＡ…抵抗、ＲＢ…抵抗、Ｒｓｓ…抵抗、ＲＦｍｉｎ…抵抗。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Transformer, 12 ... Half bridge circuit, 14 ... Resonance control IC, 16 ... Primary current detection circuit, 18 ... Soft start circuit, 20 ... Secondary voltage detection circuit, 22 ... Output adjustment circuit, 24 ... Bootstrap circuit, 26 Control signal adjustment circuit, 26a ... transistor, 26b ... transistor, 50 ... latch-up prevention circuit, 60 ... overvoltage prevention circuit, 60a ... zena diode, 70a ... dividing resistor, 70b ... diode, 100 ... DC-DC converter, CA ... Capacitor, CB ... capacitor, Cr ... capacitor, Css ... capacitor, D1 ... diode, D2 ... diode, Da ... diode, Db ... diode, RA ... resistor, RB ... resistor, Rss ... resistor, RFmin ... resistor.

Claims

A transformer,
Connected to the primary winding of the transformer, and the positive and negative reversible bridge circuit application direction of a voltage to said primary winding,
The control of the switching elements of the bridge circuit is alternately applied to a voltage polarity reversal to the primary winding, and a control IC voltage higher than the first threshold to latch-up is input to a given terminal,
A current detection circuit that converts the amount of current flowing through the primary winding of the transformer into a voltage in a sense register and inputs the voltage to the predetermined terminal;
In D C-DC converter with,
An activation signal for the DC-DC converter is input to the control IC from the secondary side of the DC-DC converter via a predetermined transmission line.
The DC-DC converter
A diode having a forward voltage drop smaller than the first threshold and connecting a predetermined terminal of the control IC and a ground terminal in a forward direction;
A Zener diode whose cathode is connected to the output line of the secondary voltage of the DC-DC converter, two resistors connected in series between the anode and the ground of the Zener diode, and a base between the two resistors An overvoltage prevention circuit comprising: a transistor connected to an emitter connected to ground and a collector connected to the transmission line;
A microcomputer for monitoring the secondary voltage of the DC-DC converter,
When the voltage at the predetermined terminal is equal to or higher than the second threshold value smaller than the first threshold value, the control IC is configured until the voltage at the predetermined terminal becomes equal to or lower than a third threshold value smaller than the second threshold value. A function of limiting the output of the transformer by stopping control of the bridge circuit;
The overvoltage prevention circuit detects the secondary voltage, and when the secondary voltage exceeds the first threshold value, pulls the transmission line of the activation signal to the ground to stop the input of the activation signal to the control IC. ,
The microcomputer detects the secondary voltage at predetermined time intervals, and stops outputting the start signal when detecting that the secondary voltage becomes an abnormal voltage continuously for a predetermined number of times or more. DC-DC converter.