JP4896754B2 - Overcurrent protection circuit and power supply device using the same - Google Patents

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Description

本発明は、出力トランジスタを用いた電源装置の異常保護技術(過電流保護技術)に関するものである。   The present invention relates to an abnormality protection technique (overcurrent protection technique) for a power supply device using an output transistor.

従来の電源装置には、回路の異常を検出したときに所定の保護動作を行う異常保護手段として、過電流保護回路が広く一般に搭載されている(例えば、特許文献1を参照)。   Conventional power supply apparatuses are generally equipped with overcurrent protection circuits as abnormality protection means for performing a predetermined protection operation when a circuit abnormality is detected (see, for example, Patent Document 1).

図4は、過電流保護回路の一従来例を示す回路図である。   FIG. 4 is a circuit diagram showing a conventional example of an overcurrent protection circuit.

本図に示す過電流保護回路(図中の破線で囲われた回路部分)は、出力トランジスタTrの一端から引き出されるスイッチ電圧Vswと所定の閾値電圧Vthとを比較することにより、過電流検出信号OCP(出力トランジスタTrのオン時に流れる電流が過電流状態であるか否かを示す信号)を生成する手段である。
特開平10−243646号公報
The overcurrent protection circuit (circuit portion surrounded by a broken line in the figure) shown in this figure compares the switch voltage Vsw drawn from one end of the output transistor Tr with a predetermined threshold voltage Vth, thereby detecting an overcurrent detection signal. This is a means for generating OCP (a signal indicating whether or not the current flowing when the output transistor Tr is on is in an overcurrent state).
JP-A-10-243646

確かに、上記従来の過電流保護回路であれば、出力トランジスタTrのオン時に流れる電流が過電流状態であることを検出して、適切な保護動作を実施することが可能である。   Certainly, with the above-described conventional overcurrent protection circuit, it is possible to detect that the current flowing when the output transistor Tr is on is in an overcurrent state, and to perform an appropriate protection operation.

しかしながら、上記従来の過電流保護回路では、閾値電圧Vthが固定的に設定されていたため、電源電圧の変動や低下等によって、出力トランジスタTrをオンする際に与えられるゲート電圧(バッファBUFを駆動するための調整電圧Vreg)が変動すると、出力トランジスタTrのオン抵抗が変動し、これに依存する形でスイッチ電圧Vswの電圧値(延いては過電流保護回路の電流検出値)が変動してしまうため、過電流の検出精度が低下するおそれがあった。   However, since the threshold voltage Vth is fixedly set in the conventional overcurrent protection circuit, the gate voltage (buffer BUF is driven) that is applied when the output transistor Tr is turned on due to the fluctuation or reduction of the power supply voltage. When the adjustment voltage Vreg) varies, the on-resistance of the output transistor Tr varies, and the voltage value of the switch voltage Vsw (and thus the current detection value of the overcurrent protection circuit) varies depending on this. For this reason, there is a possibility that the detection accuracy of the overcurrent is lowered.

また、上記従来の過電流保護回路では、周囲温度の変化や出力トランジスタTrの製造ばらつきによっても、過電流の検出精度が低下するおそれがあった。   Further, in the conventional overcurrent protection circuit described above, there is a possibility that the detection accuracy of the overcurrent may be lowered due to a change in the ambient temperature and manufacturing variations of the output transistor Tr.

本発明は、上記の問題点に鑑み、電源電圧の変動や周囲温度の変化、出力トランジスタの製造ばらつきに依ることなく、常に精度良く過電流を検出することが可能な過電流保護回路及びこれを用いた電源装置を提供することを目的とする。   In view of the above problems, the present invention provides an overcurrent protection circuit capable of always detecting an overcurrent accurately without depending on fluctuations in power supply voltage, changes in ambient temperature, and manufacturing variations in output transistors. An object is to provide a power supply device used.

上記目的を達成するために、本発明に係る過電流保護回路は、閾値電圧を生成する閾値電圧生成部と、出力トランジスタの一端から引き出されるスイッチ電圧と前記閾値電圧とを比較して過電流検出信号を生成するコンパレータと、を有して成る過電流保護回路であって、前記閾値電圧生成部は、前記出力トランジスタをオンする際に与えられるゲート電圧の変動に起因して生じる前記スイッチ電圧の変動分をキャンセルするように、前記閾値電圧の電圧値を変化させる構成(第1の構成)とされている。   In order to achieve the above object, an overcurrent protection circuit according to the present invention includes an overcurrent detection circuit that compares a threshold voltage generating unit that generates a threshold voltage with a switch voltage drawn from one end of an output transistor and the threshold voltage. An overcurrent protection circuit including a comparator for generating a signal, wherein the threshold voltage generation unit is configured to reduce the switching voltage generated due to a variation in gate voltage applied when the output transistor is turned on. The configuration is such that the voltage value of the threshold voltage is changed (first configuration) so as to cancel the fluctuation.

なお、上記第1の構成から成る過電流保護回路において、前記閾値電圧生成部は、少なくとも一のトランジスタと抵抗とを直列に接続して成る可変抵抗回路と、前記可変抵抗回路に所定の定電流を流す定電流源と、を有して成り、前記可変抵抗回路の一端から引き出される電圧に基づいて前記閾値電圧を生成するものであって、前記閾値電圧生成部を構成するトランジスタのゲートには、前記出力トランジスタのゲート電圧を生成する際に用いられる電源電圧或いは調整電圧が印加される構成(第2の構成)にするとよい。   In the overcurrent protection circuit having the first configuration, the threshold voltage generation unit includes a variable resistance circuit in which at least one transistor and a resistor are connected in series, and a predetermined constant current in the variable resistance circuit. And generating the threshold voltage based on a voltage drawn from one end of the variable resistance circuit, and a gate of a transistor constituting the threshold voltage generator The power supply voltage or adjustment voltage used when generating the gate voltage of the output transistor may be applied (second configuration).

また、上記第2の構成から成る過電流保護回路において、前記出力トランジスタと前記閾値電圧生成部を構成するトランジスタは、互いにペア性を有するように形成されている構成(第3の構成)にするとよい。   Further, in the overcurrent protection circuit having the second configuration, the output transistor and the transistor constituting the threshold voltage generation unit are configured to have a pair property (third configuration). Good.

また、本発明に係る電源装置は、一端に所定の電圧が印加され、他端から自身のスイッチング駆動に応じたパルス状のスイッチ電圧が引き出される出力トランジスタと、前記スイッチ電圧を平滑して所望の出力電圧を生成する平滑回路と、上記第1〜第3いずれかの構成から成る過電流保護回路と、を有して成る構成(第4の構成)とされている。   Further, the power supply device according to the present invention has an output transistor in which a predetermined voltage is applied to one end and a pulsed switch voltage is drawn from the other end according to its own switching drive, and the switch voltage is smoothed to a desired level. A configuration (fourth configuration) is provided that includes a smoothing circuit that generates an output voltage and an overcurrent protection circuit having any one of the first to third configurations.

なお、上記第4の構成から成る電源装置は、前記出力電圧に応じた帰還電圧を生成する帰還電圧生成回路と、前記帰還電圧と所定の目標電圧との差分を増幅して誤差電圧を生成する誤差増幅器と、所定周波数のクロック信号を生成する発振器と、前記クロック信号に基づいて三角波形或いはランプ波形のスロープ電圧を生成するスロープ電圧生成回路と、前記誤差電圧と前記スロープ電圧とを比較してパルス幅変調信号を生成するPWMコンパレータと、前記クロック信号と前記パルス幅変調信号に基づいて前記出力トランジスタの開閉制御信号を生成する駆動制御回路と、前記開閉制御信号に基づいて前記出力トランジスタのゲート電圧を生成するレベルシフタ及びバッファと、を有して成る構成(第5の構成)にするとよい。   The power supply device having the fourth configuration generates an error voltage by amplifying a feedback voltage generation circuit that generates a feedback voltage corresponding to the output voltage, and a difference between the feedback voltage and a predetermined target voltage. An error amplifier, an oscillator that generates a clock signal having a predetermined frequency, a slope voltage generation circuit that generates a slope voltage of a triangular waveform or a ramp waveform based on the clock signal, and the error voltage and the slope voltage are compared. A PWM comparator for generating a pulse width modulation signal; a drive control circuit for generating an open / close control signal for the output transistor based on the clock signal and the pulse width modulation signal; and a gate for the output transistor based on the open / close control signal. A configuration including a level shifter and a buffer for generating a voltage (fifth configuration) is preferable.

また、上記第5の構成から成る電源装置において、前記駆動制御回路は、前記過電流検出信号が過電流状態を示した時点で、前記出力トランジスタのスイッチング駆動を停止させる構成(第6の構成)にするとよい。   Further, in the power supply device having the fifth configuration, the drive control circuit stops the switching drive of the output transistor when the overcurrent detection signal indicates an overcurrent state (sixth configuration). It is good to.

本発明に係る過電流保護回路であれば、電源電圧の変動や周囲温度の変化、出力トランジスタの製造ばらつきに依ることなく、常に精度良く過電流を検出することができ、延いては、これを用いた電源装置の信頼性を向上することが可能となる。   The overcurrent protection circuit according to the present invention can always detect an overcurrent accurately without depending on fluctuations in the power supply voltage, changes in ambient temperature, and manufacturing variations in the output transistor. It becomes possible to improve the reliability of the power supply device used.

以下では、同期整流方式の降圧型スイッチングレギュレータに本発明を適用した構成を例に挙げて、詳細な説明を行う。   Hereinafter, a detailed description will be given by taking as an example a configuration in which the present invention is applied to a synchronous rectification step-down switching regulator.

図1は、本発明に係るスイッチングレギュレータの一実施形態を示す回路ブロック図である。   FIG. 1 is a circuit block diagram showing an embodiment of a switching regulator according to the present invention.

本図に示すように、本実施形態のスイッチングレギュレータは、スイッチング電源IC100のほか、外付けのインダクタL1、ダイオードD1、抵抗R1〜R3、及び、容量C1〜C5を有して成り、入力電圧Vinから所望の出力電圧Voutを生成する降圧型のスイッチングレギュレータ(チョッパ型レギュレータ)である。   As shown in the figure, the switching regulator of this embodiment includes an external inductor L1, a diode D1, resistors R1 to R3, and capacitors C1 to C5 in addition to the switching power supply IC100, and an input voltage Vin. Is a step-down switching regulator (chopper type regulator) that generates a desired output voltage Vout from the output voltage Vout.

スイッチング電源IC100は、出力トランジスタ1a(Nチャネル型MOS電界効果トランジスタ)と、同期整流トランジスタ1b(Nチャネル型MOS電界効果トランジスタ)と、バッファ2a〜2bと、レベルシフタ3a〜3bと、駆動制御回路4と、誤差増幅器5と、ソフトスタート制御回路6と、pnp型バイポーラトランジスタ7と、スロープ電圧生成回路8と、PWM[Pulse Width Modulation]コンパレータ9と、参照電圧生成回路10と、発振器11と、抵抗12a〜12bと、調整電圧生成回路13と、ダイオード14と、低電圧ロックアウト回路15と、サーマルシャットダウン回路16と、過電流保護回路17と、を有して成る。   The switching power supply IC100 includes an output transistor 1a (N-channel MOS field effect transistor), a synchronous rectification transistor 1b (N-channel MOS field effect transistor), buffers 2a to 2b, level shifters 3a to 3b, and a drive control circuit 4 An error amplifier 5, a soft start control circuit 6, a pnp bipolar transistor 7, a slope voltage generation circuit 8, a PWM [Pulse Width Modulation] comparator 9, a reference voltage generation circuit 10, an oscillator 11, and a resistor 12 a to 12 b, an adjustment voltage generation circuit 13, a diode 14, an undervoltage lockout circuit 15, a thermal shutdown circuit 16, and an overcurrent protection circuit 17.

また、スイッチング電源IC100は、外部との電気的な接続手段として、イネーブル端子ENと、帰還端子FBと、位相補償端子CPと、ソフトスタート端子SSと、ブートストラップ端子BSTと、入力端子VINと、スイッチ端子SWと、グランド端子GNDと、を有して成る。   In addition, the switching power supply IC 100 has an enable terminal EN, a feedback terminal FB, a phase compensation terminal CP, a soft start terminal SS, a bootstrap terminal BST, an input terminal VIN, A switch terminal SW and a ground terminal GND are provided.

スイッチング電源IC100の外部において、入力端子VINは、入力電圧Vin(例えば12V)の印加端に接続される一方、容量C1を介して接地端にも接続されている。スイッチ端子SWは、ダイオードD1のカソードとインダクタL1の一端にそれぞれ接続されている。ダイオードD1のアノードは、接地端に接続されている。インダクタL1の他端は、出力電圧Voutの引出端に接続される一方、容量C3の一端、並びに、抵抗R1の一端にもそれぞれ接続されている。容量C3の他端は、接地端に接続されている。抵抗R1の他端は、抵抗R2を介して接地端に接続されている。抵抗R1と抵抗R2との接続ノードは、帰還電圧Vfbの引出端として、帰還端子FBに接続されている。スイッチ端子SWとブートストラップ端子BSTとの間には、容量C2が接続されている。イネーブル端子ENは、スイッチング電源IC100の駆動可否を制御するためのイネーブル信号が印加される端子であり、通常状態ではオープンとされている。位相補償端子CPは、容量C4及び抵抗R3を介して接地端に接続されている。ソフトスタート端子SSは、容量C5を介して接地端に接続されている。   Outside the switching power supply IC100, the input terminal VIN is connected to an application terminal for an input voltage Vin (for example, 12V), and is also connected to a ground terminal through a capacitor C1. The switch terminal SW is connected to the cathode of the diode D1 and one end of the inductor L1. The anode of the diode D1 is connected to the ground terminal. The other end of the inductor L1 is connected to the output terminal of the output voltage Vout, and is also connected to one end of the capacitor C3 and one end of the resistor R1. The other end of the capacitor C3 is connected to the ground terminal. The other end of the resistor R1 is connected to the ground terminal via the resistor R2. A connection node between the resistor R1 and the resistor R2 is connected to the feedback terminal FB as a lead-out end of the feedback voltage Vfb. A capacitor C2 is connected between the switch terminal SW and the bootstrap terminal BST. The enable terminal EN is a terminal to which an enable signal for controlling whether or not the switching power supply IC 100 can be driven is applied, and is open in a normal state. The phase compensation terminal CP is connected to the ground terminal via the capacitor C4 and the resistor R3. The soft start terminal SS is connected to the ground terminal via the capacitor C5.

なお、上記のインダクタL1、ダイオードD1、及び、容量C3は、スイッチ端子SWから引き出されるスイッチ電圧Vswを平滑して所望の出力電圧Voutを生成する平滑回路として機能する。また、上記の抵抗R1、R2は、出力電圧Voutに応じた帰還電圧Vfbを生成する帰還電圧生成回路(抵抗分圧回路)として機能する。   The inductor L1, the diode D1, and the capacitor C3 function as a smoothing circuit that smoothes the switch voltage Vsw drawn from the switch terminal SW and generates a desired output voltage Vout. The resistors R1 and R2 function as a feedback voltage generation circuit (resistance voltage dividing circuit) that generates a feedback voltage Vfb corresponding to the output voltage Vout.

次に、スイッチング電源IC100の内部構成について説明する。   Next, the internal configuration of the switching power supply IC 100 will be described.

出力トランジスタ1aと同期整流トランジスタ1bは、入力端子VIN(入力電圧Vinの印加端)とグランド端子GNDとの間に直列接続された一対のスイッチ素子であり、これらを相補的にスイッチング駆動することで、入力電圧Vinからパルス状のスイッチ電圧Vswを生成する出力段である。接続関係について具体的に述べると、トランジスタ1aのドレインは、入力端子VINに接続されている。トランジスタ1aのソースは、スイッチ端子SWに接続されている。トランジスタ1bのドレインは、スイッチ端子SWに接続されている。トランジスタ1bのソースは、グランド端子GNDに接続されている。   The output transistor 1a and the synchronous rectification transistor 1b are a pair of switch elements connected in series between the input terminal VIN (the end to which the input voltage Vin is applied) and the ground terminal GND. , An output stage for generating a pulsed switch voltage Vsw from the input voltage Vin. Specifically speaking, the drain of the transistor 1a is connected to the input terminal VIN. The source of the transistor 1a is connected to the switch terminal SW. The drain of the transistor 1b is connected to the switch terminal SW. The source of the transistor 1b is connected to the ground terminal GND.

なお、本明細書中で用いている「相補的」という文言は、トランジスタ1a、1bのオン/オフが完全に逆転している場合のほか、貫通電流防止の観点からトランジスタ1a、1bのオン/オフ遷移タイミングに所定の遅延を与えている場合をも含むものとする。   Note that the term “complementary” used in this specification refers to the case where the transistors 1a and 1b are turned on / off from the viewpoint of preventing through current, as well as the case where the transistors 1a and 1b are completely turned on / off. The case where a predetermined delay is given to the off transition timing is also included.

バッファ2a、2bは、それぞれ、レベルシフタ3a、3bの出力信号に基づいて、トランジスタ1a、1bのゲート電圧を生成する手段である。なお、バッファ2aの正電源端は、ブートストラップ端子BST(ブートストラップ電圧Vbstの印加端)に接続されている。バッファ2aの負電源端とバッファ2bの正電源端は、いずれもスイッチ端子SWに接続されている。   The buffers 2a and 2b are means for generating gate voltages of the transistors 1a and 1b based on the output signals of the level shifters 3a and 3b, respectively. The positive power supply terminal of the buffer 2a is connected to the bootstrap terminal BST (application terminal of the bootstrap voltage Vbst). Both the negative power supply terminal of the buffer 2a and the positive power supply terminal of the buffer 2b are connected to the switch terminal SW.

レベルシフタ3a、3bは、それぞれ、駆動制御回路4から入力される開閉制御信号の電圧レベルを引き上げる手段である。なお、レベルシフタ3aの正電源端は、ブートストラップ端子BSTに接続されている。レベルシフタ3aの負電源端は、スイッチ端子SWに接続されている。   The level shifters 3a and 3b are means for raising the voltage level of the open / close control signal input from the drive control circuit 4, respectively. The positive power supply terminal of the level shifter 3a is connected to the bootstrap terminal BST. The negative power supply terminal of the level shifter 3a is connected to the switch terminal SW.

駆動制御回路4は、クロック信号CLKとパルス幅変調信号PWMに基づいて、トランジスタ1a、1bの開閉制御信号を生成するロジック手段である。   The drive control circuit 4 is a logic unit that generates an open / close control signal for the transistors 1a and 1b based on the clock signal CLK and the pulse width modulation signal PWM.

誤差増幅器5は、帰還電圧Vfbと所定の目標電圧Vtgとの差分を増幅して誤差電圧Verrを生成する手段である。接続関係について述べると、誤差増幅器5の反転入力端(−)は、帰還端子FBに接続されており、帰還電圧Vfb(出力電圧Voutの実際値に相当)が印加されている。誤差増幅器5の非反転入力端(+)は、抵抗12aと抵抗12bとの接続ノードに接続されており、所定の目標電圧Vtg(出力電圧Voutの目標設定値に相当)が印加されている。   The error amplifier 5 is means for amplifying a difference between the feedback voltage Vfb and a predetermined target voltage Vtg to generate an error voltage Verr. The connection relationship will be described. The inverting input terminal (−) of the error amplifier 5 is connected to the feedback terminal FB, and the feedback voltage Vfb (corresponding to the actual value of the output voltage Vout) is applied. The non-inverting input terminal (+) of the error amplifier 5 is connected to a connection node between the resistor 12a and the resistor 12b, and a predetermined target voltage Vtg (corresponding to a target set value of the output voltage Vout) is applied.

ソフトスタート制御回路6は、スイッチングレギュレータの起動とともに、ソフトスタート端子SSに接続される容量C5の充電を開始し、トランジスタ7を介して誤差電圧Verrを所定のソフトスタート電圧Vss(容量C5の充電電圧+トランジスタ7のベース・エミッタ間電圧)にクランプする手段である。このようなソフトスタート制御を行うことにより、出力電圧Voutのオーバーシュートや、負荷への突入電流を未然に防止することが可能となる。なお、誤差電圧Verrがソフトスタート電圧Vssよりも低下した時点で、トランジスタ7が非動作状態となるので、ソフトスタート制御は終了される。   The soft start control circuit 6 starts charging the capacitor C5 connected to the soft start terminal SS along with the activation of the switching regulator, and supplies the error voltage Verr through the transistor 7 to a predetermined soft start voltage Vss (charge voltage of the capacitor C5). + Means for clamping to the base-emitter voltage of the transistor 7). By performing such soft start control, overshoot of the output voltage Vout and inrush current to the load can be prevented in advance. Note that the soft start control is terminated because the transistor 7 is deactivated when the error voltage Verr is lower than the soft start voltage Vss.

トランジスタ7は、ソフトスタート制御回路6の指示に基づき、スイッチングレギュレータの起動時に、誤差電圧Verrをソフトスタート電圧Vssにクランプする手段である。接続関係について具体的に述べると、トランジスタ7のエミッタは、誤差増幅器5の出力端に接続されている。トランジスタ7のコレクタは、グランド端子GNDに接続されている。トランジスタ7のベースは、ソフトスタート制御回路6を介して、ソフトスタート端子SSに接続されている。   The transistor 7 is means for clamping the error voltage Verr to the soft start voltage Vss when the switching regulator is started based on an instruction from the soft start control circuit 6. The connection relationship will be specifically described. The emitter of the transistor 7 is connected to the output terminal of the error amplifier 5. The collector of the transistor 7 is connected to the ground terminal GND. The base of the transistor 7 is connected to the soft start terminal SS via the soft start control circuit 6.

スロープ電圧生成回路8は、発振器11で生成されるクロック信号CLKに基づいて、三角波形或いはランプ波形のスロープ電圧Vslopeを生成し、これをPWMコンパレータ9に送出する手段である。   The slope voltage generation circuit 8 is means for generating a slope voltage Vslope having a triangular waveform or a ramp waveform based on the clock signal CLK generated by the oscillator 11 and sending this to the PWM comparator 9.

PWMコンパレータ9は、誤差電圧Verrとスロープ電圧Vslopeとを比較することで、スイッチングデューティを決定するためのパルス幅変調信号PWMを生成し、これを駆動制御回路4に送出する手段である。ただし、スイッチングデューティの上限は、回路内部で定められる最大デューティに制限されるものであって、100%となることはない。接続関係について具体的に述べると、PWMコンパレータ9の非反転入力端(+)は、スロープ電圧生成回路8の出力端に接続されている。PWMコンパレータ9の反転入力端(−)は、誤差増幅器5の出力端と位相補償端子CPにそれぞれ接続されている。   The PWM comparator 9 is a means for generating a pulse width modulation signal PWM for determining the switching duty by comparing the error voltage Verr and the slope voltage Vslope and sending it to the drive control circuit 4. However, the upper limit of the switching duty is limited to the maximum duty determined in the circuit, and does not become 100%. The connection relationship will be specifically described. The non-inverting input terminal (+) of the PWM comparator 9 is connected to the output terminal of the slope voltage generation circuit 8. The inverting input terminal (−) of the PWM comparator 9 is connected to the output terminal of the error amplifier 5 and the phase compensation terminal CP.

参照電圧生成回路10は、電源電圧Vccから参照電圧Vref(例えば2.9V)を生成し、内部駆動電圧としてスイッチング電源IC100の各部に供給する手段である。   The reference voltage generation circuit 10 is a means for generating a reference voltage Vref (for example, 2.9 V) from the power supply voltage Vcc and supplying it to each part of the switching power supply IC100 as an internal drive voltage.

発振器11は、参照電圧Vrefの供給を受けて、所定の周波数を有する矩形波状のクロック信号CLKを生成し、これを駆動制御回路4及びスロープ電圧生成回路8に供給する手段である。   The oscillator 11 is a means for receiving a reference voltage Vref, generating a rectangular wave clock signal CLK having a predetermined frequency, and supplying it to the drive control circuit 4 and the slope voltage generation circuit 8.

抵抗12a〜12bは、参照電圧Vrefを分圧することで、所望の目標電圧Vtgを生成し、これを誤差増幅器5の非反転入力端(+)に印加する手段である。接続関係について具体的に述べると、抵抗12a〜12bは、参照電圧生成回路10の出力端(参照電圧Vrefの印加端)とグランド端子GNDとの間に直列接続されており、互いの接続ノードが誤差増幅器5の非反転入力端(+)に接続されている。   The resistors 12 a to 12 b are means for generating a desired target voltage Vtg by dividing the reference voltage Vref and applying it to the non-inverting input terminal (+) of the error amplifier 5. The connection relationship will be specifically described. The resistors 12a to 12b are connected in series between the output terminal (application terminal of the reference voltage Vref) of the reference voltage generation circuit 10 and the ground terminal GND. The non-inverting input terminal (+) of the error amplifier 5 is connected.

調整電圧生成回路13は、電源電圧Vccから所定の調整電圧Vreg(例えば5V)を生成する手段である。   The adjustment voltage generation circuit 13 is means for generating a predetermined adjustment voltage Vreg (for example, 5 V) from the power supply voltage Vcc.

ダイオード14は、調整電圧生成回路13の出力端(調整電圧Vregの出力端)とブートストラップ端子BSTとの間に接続され、容量C2とともにブートストラップ回路を構成する素子であり、そのカソードからは、バッファ2a及びレベルシフタ3aの駆動電圧として、所望のブートストラップ電圧Vbstが引き出される。なお、ブートストラップ電圧Vbstは、スイッチ電圧Vswよりも容量C2の充電電圧分(調整電圧Vregからダイオード14の順方向降下電圧Vfを差し引いた電圧分)だけ高い電圧値となる。   The diode 14 is connected between the output terminal of the adjustment voltage generation circuit 13 (the output terminal of the adjustment voltage Vreg) and the bootstrap terminal BST, and constitutes a bootstrap circuit together with the capacitor C2. From the cathode, A desired bootstrap voltage Vbst is extracted as a drive voltage for the buffer 2a and the level shifter 3a. Note that the bootstrap voltage Vbst has a voltage value higher than the switch voltage Vsw by a charge voltage of the capacitor C2 (a voltage obtained by subtracting the forward drop voltage Vf of the diode 14 from the adjustment voltage Vreg).

低電圧ロックアウト回路15は、参照電圧Vregの供給を受けて動作し、電源電圧Vccの低下を検出したときに、スイッチング電源IC100をシャットダウンする異常保護手段である。   The low voltage lockout circuit 15 is an abnormality protection unit that operates upon receiving the supply of the reference voltage Vreg and shuts down the switching power supply IC 100 when it detects a decrease in the power supply voltage Vcc.

サーマルシャットダウン回路16は、参照電圧Vregの供給を受けて動作し、監視温度が所定の閾値(例えば175℃)に達したときに、スイッチング電源IC100をシャットダウンする異常保護手段である。   The thermal shutdown circuit 16 is an abnormality protection unit that operates by receiving the reference voltage Vreg and shuts down the switching power supply IC 100 when the monitored temperature reaches a predetermined threshold (for example, 175 ° C.).

過電流保護回路17は、参照電圧Vreg及び入力電圧Vinの供給を受けて動作し、出力トランジスタ1aのオン時に流れる電流が過電流状態であるか否かを示す過電流検出信号OCPを生成する手段である。なお、過電流検出信号OCPは、駆動制御回路4及びソフトスタート制御回路6のリセット信号として用いられる。   The overcurrent protection circuit 17 operates in response to the supply of the reference voltage Vreg and the input voltage Vin, and generates an overcurrent detection signal OCP indicating whether or not the current flowing when the output transistor 1a is on is in an overcurrent state. It is. The overcurrent detection signal OCP is used as a reset signal for the drive control circuit 4 and the soft start control circuit 6.

まず、上記構成から成るスイッチングレギュレータの基本動作(出力電圧Voutの安定化出力制御)について説明する。   First, the basic operation (stabilized output control of the output voltage Vout) of the switching regulator configured as described above will be described.

スイッチング電源IC100において、誤差増幅器5は、帰還電圧Vfbと目標電圧VTgとの差分を増幅して誤差電圧Verrを生成する。PWMコンパレータ9は、誤差電圧Verrとスロープ電圧Vslopeを比較してパルス幅変調信号PWMを生成する。このとき、パルス幅変調信号PWMの論理は、誤差電圧Verrがスロープ電圧Vslopeよりも高電位であればローレベルとなり、その逆であればハイレベルとなる。すなわち、誤差電圧Verrが高電位であるほど、パルス幅変調信号PWMの一周期に占めるローレベル期間が長くなり、逆に、誤差電圧Verrが低電位であるほど、パルス幅変調信号PWMの一周期に占めるローレベル期間が短くなる。   In the switching power supply IC100, the error amplifier 5 amplifies the difference between the feedback voltage Vfb and the target voltage VTg to generate the error voltage Verr. The PWM comparator 9 compares the error voltage Verr and the slope voltage Vslope to generate a pulse width modulation signal PWM. At this time, the logic of the pulse width modulation signal PWM is at a low level if the error voltage Verr is higher than the slope voltage Vslope, and is at a high level if the error voltage Verr is the opposite. That is, the higher the error voltage Verr, the longer the low level period that occupies one cycle of the pulse width modulation signal PWM. Conversely, the lower the error voltage Verr, the one cycle of the pulse width modulation signal PWM. The low level period occupied by is shortened.

駆動制御回路4は、クロック信号CLKとパルス幅変調信号PWMに基づき、トランジスタ1a、1bの同時オンを防止しつつ、パルス幅変調信号PWMのローレベル期間にはトランジスタ1aをオンとし、トランジスタ1bをオフとするように、逆に、パルス幅変調信号PWMのハイレベル期間には、トランジスタ1aをオフとし、トランジスタ1bをオンとするように、トランジスタ1a、1bの開閉制御信号を生成する。   The drive control circuit 4 prevents the transistors 1a and 1b from being simultaneously turned on based on the clock signal CLK and the pulse width modulation signal PWM, and turns on the transistor 1a during the low level period of the pulse width modulation signal PWM, On the contrary, during the high level period of the pulse width modulation signal PWM, an open / close control signal for the transistors 1a and 1b is generated so that the transistor 1a is turned off and the transistor 1b is turned on.

上記のフィードバック制御により、トランジスタ1a、1bは、帰還電圧Vfbが目標電圧Vtgと一致するように、言い換えれば、出力電圧Voutが所望の目標設定値と一致するように、スイッチング制御されることになる。   Through the above feedback control, the transistors 1a and 1b are subjected to switching control so that the feedback voltage Vfb matches the target voltage Vtg, in other words, the output voltage Vout matches the desired target set value. .

次に、過電流保護回路17の構成、及び、その基本動作(過電流保護動作)について、図2を参照しながら、詳細に説明する。   Next, the configuration of the overcurrent protection circuit 17 and its basic operation (overcurrent protection operation) will be described in detail with reference to FIG.

図2は、過電流保護回路17の一構成例を示す回路ブロック図である。   FIG. 2 is a circuit block diagram showing a configuration example of the overcurrent protection circuit 17.

図2に示す通り、過電流保護回路17は、閾値電圧Vthを生成する閾値電圧生成部171と、トランジスタ1aの一端から引き出されるスイッチ電圧Vswと閾値電圧Vthとを比較して過電流検出信号OCPを生成するコンパレータ172と、スイッチ端子SWとコンパレータ172の非反転入力端(+)との間に接続され、トランジスタ1aと同期して開閉制御されるスイッチ173と、スイッチ173のオフ時にコンパレータ172の非反転入力端(+)を入力電圧Vinにプルアップする抵抗174と、を有して成る。   As shown in FIG. 2, the overcurrent protection circuit 17 compares the threshold voltage generator 171 that generates the threshold voltage Vth with the switch voltage Vsw drawn from one end of the transistor 1a and the threshold voltage Vth, and detects the overcurrent detection signal OCP. Which is connected between the switch terminal SW and the non-inverting input terminal (+) of the comparator 172 and controlled to be opened and closed in synchronization with the transistor 1a, and when the switch 173 is off, the comparator 172 And a resistor 174 for pulling up the non-inverting input terminal (+) to the input voltage Vin.

上記構成から成る過電流保護回路17において、スイッチ173は、トランジスタ1aがオンされているときにオンとされ、オフされているときにオフとされる。従って、コンパレータ172の非反転入力端(+)に印加されるスイッチ電圧Vsw’は、トランジスタ1aのオン時にはスイッチ電圧Vswと一致し、トランジスタ1aのオフ時には、入力電圧Vinとなる。   In the overcurrent protection circuit 17 configured as described above, the switch 173 is turned on when the transistor 1a is turned on and turned off when the transistor 1a is turned off. Accordingly, the switch voltage Vsw ′ applied to the non-inverting input terminal (+) of the comparator 172 coincides with the switch voltage Vsw when the transistor 1a is on, and becomes the input voltage Vin when the transistor 1a is off.

ここで、トランジスタ1aのオン時に得られるスイッチ電圧Vswは、入力電圧Vinから、トランジスタ1aのオン抵抗Ronとこれに流れる電流Iとの積算値を差し引いた電圧値(Vin−Ron×I)となるので、トランジスタ1aのオン抵抗Ronを一定値とみなせば、その電圧値は電流Iが大きいほど低下することになる。   Here, the switch voltage Vsw obtained when the transistor 1a is on is a voltage value (Vin−Ron × I) obtained by subtracting the integrated value of the on-resistance Ron of the transistor 1a and the current I flowing through the input voltage Vin. Therefore, if the on-resistance Ron of the transistor 1a is regarded as a constant value, the voltage value decreases as the current I increases.

従って、コンパレータ172でスイッチ電圧Vsw’と閾値電圧Vthを比較することにより、過電流の検出を行うことが可能となる。本実施形態の場合には、スイッチ電圧Vsw’が閾値電圧Vthよりも高ければ、過電流検出信号OCPはハイレベル(正常状態を示す論理)となり、逆に、スイッチ電圧Vsw’が閾値電圧Vthよりも低ければ、過電流検出信号OCPはローレベル(過電流状態を示す論理)となる。   Therefore, the comparator 172 can detect the overcurrent by comparing the switch voltage Vsw ′ with the threshold voltage Vth. In the case of the present embodiment, if the switch voltage Vsw ′ is higher than the threshold voltage Vth, the overcurrent detection signal OCP becomes high level (logic indicating a normal state), and conversely, the switch voltage Vsw ′ is higher than the threshold voltage Vth. Is too low, the overcurrent detection signal OCP is at a low level (logic indicating an overcurrent state).

なお、過電流検出信号OCPが過電流状態を示す論理(ローレベル)に遷移された時点で、駆動制御回路4は、トランジスタ1a、1bのスイッチング駆動を停止して、スイッチング電源IC100をシャットダウンする。また、ソフトスタート制御回路6は、いCの再起動に備えて、容量C5の放電を行う。   Note that when the overcurrent detection signal OCP transitions to a logic (low level) indicating an overcurrent state, the drive control circuit 4 stops the switching drive of the transistors 1a and 1b and shuts down the switching power supply IC100. The soft start control circuit 6 discharges the capacitor C5 in preparation for the restart of C.

このように、スイッチ電圧Vsw(スイッチ電圧Vsw’)と閾値電圧Vthとを比較して過電流検出信号OCPを生成する過電流検出検出回路17であれば、過電流の検出手段として出力電圧Voutの供給経路上にセンス抵抗を挿入する必要がないため、コストダウンや出力効率の向上を実現することが可能となる。   As described above, if the overcurrent detection detection circuit 17 generates the overcurrent detection signal OCP by comparing the switch voltage Vsw (switch voltage Vsw ′) with the threshold voltage Vth, the output voltage Vout can be detected as overcurrent detection means. Since it is not necessary to insert a sense resistor on the supply path, it is possible to reduce costs and improve output efficiency.

ところで、上記構成から成るスイッチングレギュレータにおいて、閾値電圧Vthを固定的に設定してしまうと、電源電圧Vcc(延いては、調整電圧Vreg及びブートストラップ電圧Vbst)が変動したときに、トランジスタ1aをオンする際に与えられるゲート電圧の変動量に応じてトランジスタ1aのオン抵抗Ronが変動し、これに依存する形でスイッチ電圧Vswの電圧値(延いては過電流保護回路の電流検出値)が変動してしまうため、過電流の検出精度が低下するおそれがある。   By the way, in the switching regulator configured as described above, if the threshold voltage Vth is fixedly set, the transistor 1a is turned on when the power supply voltage Vcc (and thus the adjustment voltage Vreg and the bootstrap voltage Vbst) fluctuates. The on-resistance Ron of the transistor 1a fluctuates in accordance with the amount of fluctuation of the gate voltage given at the time, and the voltage value of the switch voltage Vsw (and thus the current detection value of the overcurrent protection circuit) fluctuates depending on this. Therefore, the overcurrent detection accuracy may be reduced.

そこで、本実施形態の閾値電圧生成部171は、トランジスタ1aをオンする際に与えられるゲート電圧の変動に起因して生じるスイッチ電圧Vswの変動分をキャンセルするように、閾値電圧Vthの電圧値を変化させる構成とされている。   Therefore, the threshold voltage generation unit 171 of the present embodiment sets the voltage value of the threshold voltage Vth so as to cancel the fluctuation of the switch voltage Vsw caused by the fluctuation of the gate voltage given when the transistor 1a is turned on. It is configured to change.

以下では、閾値電圧生成部171の構成及び動作について、詳細な説明を行う。   Hereinafter, the configuration and operation of the threshold voltage generation unit 171 will be described in detail.

図2に示すように、閾値電圧生成部171は、少なくとも一のトランジスタN1〜Nm(mは1以上の整数)と抵抗Raとを直列に接続して成る可変抵抗回路と、前記可変抵抗回路に所定の定電流を流す定電流源I1と、前記可変抵抗回路の一端(抵抗Raの一端)から引き出される電圧Vaに基づいて閾値電圧Vthを生成する出力段(pnp型バイポーラトランジスタQ1、npn型バイポーラトランジスタQ2、及び、抵抗Rb〜Rd)と、を有して成る。   As shown in FIG. 2, the threshold voltage generation unit 171 includes a variable resistance circuit formed by connecting at least one transistor N1 to Nm (m is an integer of 1 or more) and a resistor Ra in series, and the variable resistance circuit. A constant current source I1 for supplying a predetermined constant current, and an output stage (pnp type bipolar transistor Q1, npn type bipolar) that generates a threshold voltage Vth based on a voltage Va drawn from one end of the variable resistance circuit (one end of the resistor Ra) Transistor Q2 and resistors Rb to Rd).

接続関係について具体的に述べると、定電流源I1と上記の可変抵抗回路(抵抗Ra、及び、トランジスタN1〜Nm)は、参照電圧Vrefの印加端とグランド端子GNDとの間に直列接続されている。トランジスタN1〜Nmのゲートは、いずれも、調整電圧Vregの印加端に接続されている。トランジスタQ1のエミッタは、抵抗Rbを介して、参照電圧Vrefの印加端に接続されている。トランジスタQ1のコレクタは、グランド端子GNDに接続されている。トランジスタQ1のベースは、定電流源I1と抵抗Raとの接続ノードに接続されている。トランジスタQ2のコレクタは、抵抗Rcを介して、入力電圧Vinの印加端に接続される一方、閾値電圧Vthの出力端として、コンパレータ172の反転入力端(−)にも接続されている。トランジスタQ2のエミッタは、抵抗Rdを介して、グランド端子GNDに接続されている。トランジスタQ2のベースは、トランジスタQ1のエミッタに接続されている。   Specifically, the connection relationship will be described. The constant current source I1 and the variable resistance circuit (the resistor Ra and the transistors N1 to Nm) are connected in series between the application terminal of the reference voltage Vref and the ground terminal GND. Yes. The gates of the transistors N1 to Nm are all connected to the application terminal of the adjustment voltage Vreg. The emitter of the transistor Q1 is connected to the application end of the reference voltage Vref via the resistor Rb. The collector of the transistor Q1 is connected to the ground terminal GND. The base of the transistor Q1 is connected to a connection node between the constant current source I1 and the resistor Ra. The collector of the transistor Q2 is connected to the input terminal of the input voltage Vin through the resistor Rc, and is also connected to the inverting input terminal (−) of the comparator 172 as the output terminal of the threshold voltage Vth. The emitter of the transistor Q2 is connected to the ground terminal GND through the resistor Rd. The base of the transistor Q2 is connected to the emitter of the transistor Q1.

上記構成から成る閾値電圧生成部171では、抵抗RaとトランジスタN1〜Nmから成る可変抵抗回路に対して、定電流源I1から所定の定電流が流し込まれ、抵抗Raの一端から電圧Vaが引き出される。なお、トランジスタN1〜Nmのオン抵抗(延いては、電圧Vaの電圧値)は、トランジスタN1〜Nmのゲートに与えられる調整電圧Vregに応じて変動する。   In the threshold voltage generation unit 171 configured as described above, a predetermined constant current is fed from the constant current source I1 into the variable resistance circuit including the resistor Ra and the transistors N1 to Nm, and the voltage Va is drawn from one end of the resistor Ra. . Note that the on-resistances of the transistors N1 to Nm (and hence the voltage value of the voltage Va) vary according to the adjustment voltage Vreg applied to the gates of the transistors N1 to Nm.

一方、トランジスタQ1〜Q2、及び、抵抗Rb〜Rdから成る出力段では、トランジスタQ1のベースに電圧Vaが印加され、これよりもトランジスタQ1のベース・エミッタ間電圧Vf1だけ高い電圧Vb(=Va+Vf1)がトランジスタQ2のベースに印加される。従って、抵抗Rdの一端(トランジスタQ2のエミッタ)には、電圧VbよりもトランジスタQ2のベース・エミッタ間電圧Vf2だけ低い電圧Vc(=Va+Vf1−Vf2)が印加される。その結果、抵抗Rc(抵抗値:rc)、トランジスタQ2、並びに、抵抗Rd(抵抗値:rd)で形成される電流経路には、電圧Vcと抵抗値rdで定まる電流i(=Vc/rd)が流れるので、トランジスタQ2のコレクタから引き出される閾値電圧Vthは、Vth=Vin−rc×i=Vin−(rc/rd)×(Va+Vf1−Vf2)なる関係式によって算出される形となる。なお、上記の各種パラメータに関して、rc=rd、Vf1=Vf2となるように閾値電圧生成部171を設計した場合には、閾値電圧Vthが入力電圧Vinから電圧Vaだけ低い電圧値となる。   On the other hand, in the output stage composed of the transistors Q1 to Q2 and the resistors Rb to Rd, the voltage Va is applied to the base of the transistor Q1, and the voltage Vb (= Va + Vf1) higher than this by the base-emitter voltage Vf1 of the transistor Q1. Is applied to the base of transistor Q2. Therefore, a voltage Vc (= Va + Vf1−Vf2) lower than the voltage Vb by the base-emitter voltage Vf2 is applied to one end of the resistor Rd (the emitter of the transistor Q2). As a result, in a current path formed by the resistor Rc (resistance value: rc), the transistor Q2, and the resistor Rd (resistance value: rd), a current i determined by the voltage Vc and the resistance value rd (= Vc / rd) Therefore, the threshold voltage Vth drawn from the collector of the transistor Q2 is calculated by the relational expression Vth = Vin−rc × i = Vin− (rc / rd) × (Va + Vf1−Vf2). When the threshold voltage generator 171 is designed so that rc = rd and Vf1 = Vf2 for the various parameters described above, the threshold voltage Vth is a voltage value lower than the input voltage Vin by the voltage Va.

上記のように、本実施形態の閾値電圧生成部171は、トランジスタ1aのオン抵抗Ronを決定する要素として、トランジスタ1aゲート電圧に依存して変動する可変値要素と、トランジスタ1aの配線抵抗(ソース及びドレインに接続されるアルミの配線抵抗)に依存する固定値要素と、を考慮して、前者の要素を模擬するためのトランジスタN1〜Nmと、後者の要素を模擬するための抵抗Raと、を直列に接続することで可変抵抗回路を形成し、これに所定の定電流を流して得られる電圧Vaに基づいて閾値電圧Vthを生成する構成とされている。   As described above, the threshold voltage generation unit 171 of this embodiment determines the on-resistance Ron of the transistor 1a as the element that determines the variable value element that varies depending on the gate voltage of the transistor 1a and the wiring resistance (source of the transistor 1a And a fixed value element depending on the wiring resistance of the aluminum connected to the drain), transistors N1 to Nm for simulating the former element, and a resistor Ra for simulating the latter element, Are connected in series to form a variable resistance circuit, and a threshold voltage Vth is generated based on a voltage Va obtained by passing a predetermined constant current through the variable resistance circuit.

このような構成とすることにより、閾値電圧生成部171では、トランジスタ1aのオン時に与えられるゲート電圧の変動に起因して生じるスイッチ電圧Vswの変動分をキャンセルするように、閾値電圧Vthの電圧値が変化されることになる。   With such a configuration, the threshold voltage generation unit 171 has a voltage value of the threshold voltage Vth so as to cancel the fluctuation of the switch voltage Vsw caused by the fluctuation of the gate voltage given when the transistor 1a is turned on. Will be changed.

例えば、調整電圧Vregの低下に伴って、トランジスタ1aをオンする際に与えられるゲート電圧が低下した場合、トランジスタ1aのオン抵抗Ronが増大して、スイッチ電圧Vswは低下するが、閾値電圧生成部171においても、調整電圧Vregの低下に伴って、トランジスタN1〜Nmのオン抵抗が増大することになるので、電圧Vaが上昇し、閾値電圧Vthが低下して、スイッチ電圧Vswの変動分がキャンセルされるので、過電流の検出精度を向上することが可能となる。   For example, when the gate voltage applied when the transistor 1a is turned on decreases with the decrease of the adjustment voltage Vreg, the on-resistance Ron of the transistor 1a increases and the switch voltage Vsw decreases, but the threshold voltage generator Also in 171, as the adjustment voltage Vreg decreases, the on-resistances of the transistors N <b> 1 to Nm increase, so the voltage Va increases, the threshold voltage Vth decreases, and the change in the switch voltage Vsw is cancelled. As a result, the overcurrent detection accuracy can be improved.

なお、トランジスタ1aのアルミニウム配線は、1カウント当たり10[mΩ]程度の抵抗値を有しており、トランジスタ1aのオン抵抗Ronが数十〜数百[mΩ]しかない場合には、オン抵抗Ron全体に占める配線抵抗の割合が大きくなるため、これを模擬した抵抗Raの挿入が重要となる。   The aluminum wiring of the transistor 1a has a resistance value of about 10 [mΩ] per count. When the on-resistance Ron of the transistor 1a is only several tens to several hundreds [mΩ], the on-resistance Ron Since the ratio of the wiring resistance occupying the whole becomes large, it is important to insert the resistor Ra simulating this.

また、トランジスタN1〜Nmの直列段数については、これを積み増すことによって、可変抵抗回路のオン抵抗値を高めることができるので、所望の電圧Vaを生成するに際して、定電流源I1で生成すべき電流値を小さく抑えることが可能となる。   Further, the number of series stages of the transistors N1 to Nm can be increased by increasing the on-resistance value of the variable resistance circuit. Therefore, when the desired voltage Va is generated, it should be generated by the constant current source I1. The current value can be kept small.

また、上記構成から成る過電流保護回路17において、トランジスタ1aとトランジスタN1〜Nmは、半導体装置への集積化に際して、互いにペア性を有するように形成するとよい。このような構成とすることにより、電源電圧Vcc(延いては、調整電圧Vreg及びブートストラップ電圧Vbst)の変動だけでなく、周囲温度の変化や出力トランジスタの製造ばらつきに起因するスイッチ電圧Vswの変動分をキャンセルすることもできるので、常に精度良く過電流を検出することが可能となる。   In the overcurrent protection circuit 17 having the above-described configuration, the transistor 1a and the transistors N1 to Nm are preferably formed to have a pair property when integrated in a semiconductor device. With such a configuration, not only the fluctuation of the power supply voltage Vcc (and thus the adjustment voltage Vreg and the bootstrap voltage Vbst), but also the fluctuation of the switch voltage Vsw caused by the change of the ambient temperature and the manufacturing variation of the output transistor. Since the minutes can be canceled, it is possible to always detect the overcurrent with high accuracy.

なお、上記の実施形態では、同期整流方式の降圧型スイッチングレギュレータに本発明を適用した構成を例に挙げて説明を行ったが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、図3に示すように、昇圧型スイッチングレギュレータにも適用することができる。この場合には、先述の実施形態と異なり、接地電圧を基準として閾値電圧Vthを生成する形となるので、抵抗Raの一端から閾値電圧Vthを直接引き出せばよい。また、抵抗174は、スイッチ173のオフ時にコンパレータ172の非反転入力端(+)を接地電圧にプルダウンする形に接続すればよい。   In the above embodiment, the configuration in which the present invention is applied to the synchronous rectification step-down switching regulator has been described as an example. However, the application target of the present invention is not limited to this, and FIG. As shown in FIG. 3, it can also be applied to a step-up switching regulator. In this case, unlike the above-described embodiment, the threshold voltage Vth is generated with reference to the ground voltage. Therefore, the threshold voltage Vth may be directly extracted from one end of the resistor Ra. The resistor 174 may be connected so as to pull down the non-inverting input terminal (+) of the comparator 172 to the ground voltage when the switch 173 is turned off.

また、本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。   The configuration of the present invention can be variously modified within the scope of the present invention in addition to the above embodiment.

例えば、上記実施形態では、調整電圧Vregに基づいて閾値電圧Vthを変動させる構成を例に挙げて説明を行ったが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、電源電圧Vccに基づいて閾値電圧Vthを変動させる構成としても構わない。   For example, in the above-described embodiment, the configuration in which the threshold voltage Vth is changed based on the adjustment voltage Vreg has been described as an example. However, the configuration of the present invention is not limited to this and is based on the power supply voltage Vcc. The threshold voltage Vth may be varied.

本発明は、過電流保護回路の検出精度を高める上で有用な技術である。   The present invention is a technique useful for improving the detection accuracy of an overcurrent protection circuit.

は、本発明に係るスイッチングレギュレータの一実施形態を示す回路ブロック図である。These are the circuit block diagrams which show one Embodiment of the switching regulator which concerns on this invention. は、過電流保護回路17の一構成例を示す回路ブロック図である。FIG. 3 is a circuit block diagram showing a configuration example of an overcurrent protection circuit 17. は、昇圧型のスイッチングレギュレータに本発明を適用した構成を示す回路ブロック図である。These are circuit block diagrams which show the structure which applied this invention to the step-up type switching regulator. は、過電流保護回路の一従来例を示す回路図である。These are circuit diagrams which show a prior art example of an overcurrent protection circuit.

符号の説明Explanation of symbols

100 スイッチング電源IC
1a 出力トランジスタ(Nチャネル型MOS電界効果トランジスタ)
1b 同期整流トランジスタ(Nチャネル型MOS電界効果トランジスタ)
1c 出力トランジスタ(Nチャネル型MOS電界効果トランジスタ)
2a、2b、2c バッファ
3a、3b レベルシフタ
4 駆動制御回路
5 誤差増幅器
6 ソフトスタート制御回路
7 pnp型バイポーラトランジスタ
8 スロープ電圧生成回路
9 PWMコンパレータ
10 参照電圧生成回路
11 発振器
12a、12b 抵抗
13 調整電圧生成回路
14 ダイオード
15 低電圧ロックアウト回路
16 サーマルシャットダウン回路
17 過電流保護回路
171 閾値電圧生成回路
172 コンパレータ
173 スイッチ
174 抵抗
L1、L2 インダクタ
D1、D2 ダイオード
R1〜R3 抵抗
C1〜C5 容量
Ra、Rb、Rc、Rd 抵抗
N1〜Nm Nチャネル型MOS電界効果トランジスタ
Q1 pnp型バイポーラトランジスタ
Q2 npn型バイポーラトランジスタ
I1 定電流源
EN イネーブル端子
FB 帰還端子
CP 位相補償端子
SS ソフトスタート端子
BST ブートストラップ端子
VIN 入力端子
SW スイッチ端子
GND グランド端子
100 switching power supply IC
1a Output transistor (N-channel MOS field effect transistor)
1b Synchronous rectification transistor (N-channel MOS field effect transistor)
1c Output transistor (N-channel MOS field effect transistor)
2a, 2b, 2c buffer 3a, 3b level shifter 4 drive control circuit 5 error amplifier 6 soft start control circuit 7 pnp type bipolar transistor 8 slope voltage generation circuit 9 PWM comparator 10 reference voltage generation circuit 11 oscillator 12a, 12b resistance 13 adjustment voltage generation Circuit 14 Diode 15 Undervoltage lockout circuit 16 Thermal shutdown circuit 17 Overcurrent protection circuit 171 Threshold voltage generation circuit 172 Comparator 173 Switch 174 Resistor L1, L2 Inductor D1, D2 Diode R1-R3 Resistor C1-C5 Capacitance Ra, Rb, Rc , Rd resistance N1 to Nm N-channel MOS field effect transistor Q1 pnp bipolar transistor Q2 npn bipolar transistor I1 constant current source EN enable Child FB feedback terminal CP phase compensation terminal SS soft start terminal BST bootstrap terminal VIN input terminal SW switch terminal GND ground terminal

Claims (6)

閾値電圧を生成する閾値電圧生成部と、出力トランジスタの一端から引き出されるスイッチ電圧と前記閾値電圧とを比較して過電流検出信号を生成するコンパレータと、を有して成る過電流保護回路であって、
前記閾値電圧生成部は、
前記出力トランジスタのゲート電圧に依存して変動するオン抵抗を模擬する少なくとも一のトランジスタと、前記出力トランジスタの配線抵抗を模擬する抵抗と、を直列に接続して成る可変抵抗回路と;
前記可変抵抗回路に所定の定電流を流す定電流源と;
を有して成り、前記可変抵抗回路の一端から引き出される電圧に基づいて前記閾値電圧を生成することを特徴とする過電流保護回路。
An overcurrent protection circuit comprising: a threshold voltage generation unit that generates a threshold voltage; and a comparator that compares the switch voltage drawn from one end of the output transistor with the threshold voltage to generate an overcurrent detection signal. And
The threshold voltage generator is
A variable resistance circuit formed by connecting in series at least one transistor that simulates an on-resistance that varies depending on a gate voltage of the output transistor, and a resistor that simulates a wiring resistance of the output transistor;
A constant current source for supplying a predetermined constant current to the variable resistance circuit;
And the threshold voltage is generated based on a voltage drawn from one end of the variable resistance circuit.
記閾値電圧生成部を構成するトランジスタのゲートには、前記出力トランジスタのゲート電圧を生成する際に用いられる電源電圧或いは調整電圧が印加されることを特徴とする請求項1に記載の過電流保護回路。 The gates of the transistors constituting the pre-Symbol threshold voltage generator, an overcurrent of claim 1, characterized in that the power supply voltage or adjusting voltage used in generating the gate voltage of the output transistor is applied Protection circuit. 前記出力トランジスタと前記閾値電圧生成部を構成するトランジスタは、互いにペア性を有するように形成されていることを特徴とする請求項2に記載の過電流保護回路。   The overcurrent protection circuit according to claim 2, wherein the output transistor and the transistors constituting the threshold voltage generation unit are formed to have a pair property. 一端に所定の電圧が印加され、他端から自身のスイッチング駆動に応じたパルス状のスイッチ電圧が引き出される出力トランジスタと、前記スイッチ電圧を平滑して所望の出力電圧を生成する平滑回路と、請求項1〜請求項3のいずれかに記載の過電流保護回路と、を有して成ることを特徴とする電源装置。   An output transistor in which a predetermined voltage is applied to one end and a pulsed switch voltage corresponding to its own switching drive is extracted from the other end; a smoothing circuit that smoothes the switch voltage to generate a desired output voltage; and A power supply apparatus comprising: the overcurrent protection circuit according to any one of claims 1 to 3. 前記出力電圧に応じた帰還電圧を生成する帰還電圧生成回路と、前記帰還電圧と所定の目標電圧との差分を増幅して誤差電圧を生成する誤差増幅器と、所定周波数のクロック信号を生成する発振器と、前記クロック信号に基づいて三角波形或いはランプ波形のスロープ電圧を生成するスロープ電圧生成回路と、前記誤差電圧と前記スロープ電圧とを比較してパルス幅変調信号を生成するPWMコンパレータと、前記クロック信号と前記パルス幅変調信号に基づいて前記出力トランジスタの開閉制御信号を生成する駆動制御回路と、前記開閉制御信号に基づいて前記出力トランジスタのゲート電圧を生成するレベルシフタ及びバッファと、を有して成ることを特徴とする請求項4に記載の電源装置。   A feedback voltage generation circuit that generates a feedback voltage corresponding to the output voltage, an error amplifier that generates an error voltage by amplifying a difference between the feedback voltage and a predetermined target voltage, and an oscillator that generates a clock signal having a predetermined frequency A slope voltage generation circuit that generates a slope voltage of a triangular waveform or a ramp waveform based on the clock signal, a PWM comparator that generates a pulse width modulation signal by comparing the error voltage and the slope voltage, and the clock A drive control circuit for generating an open / close control signal for the output transistor based on the signal and the pulse width modulation signal, and a level shifter and a buffer for generating a gate voltage for the output transistor based on the open / close control signal. The power supply device according to claim 4, wherein the power supply device is formed. 前記駆動制御回路は、前記過電流検出信号が過電流状態を示した時点で、前記出力トランジスタのスイッチング駆動を停止させることを特徴とする請求項5に記載の電源装置。   The power supply device according to claim 5, wherein the drive control circuit stops switching driving of the output transistor when the overcurrent detection signal indicates an overcurrent state.
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