JP5144292B2 - Switching power supply circuit and vehicle equipped with the same - Google Patents

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Description

本発明は、スイッチング電源回路及びそれを備えた車両に関し、より特定的には、過電流保護を実現するスイッチング電源回路及びそれを備えた車両に関する。   The present invention relates to a switching power supply circuit and a vehicle including the same, and more specifically to a switching power supply circuit that realizes overcurrent protection and a vehicle including the same.

従来、スイッチング電源回路に関し、過電流保護を実現する技術が提案されている(例えば特許文献1など)。過電流は、負荷急変時、負荷短絡時などに発生する。以下、この技術を採用した従来のスイッチング電源回路について、図4及び図5を参照して具体的に説明する。   Conventionally, a technique for realizing overcurrent protection has been proposed for a switching power supply circuit (for example, Patent Document 1). Overcurrent occurs when the load suddenly changes or when the load is short-circuited. Hereinafter, a conventional switching power supply circuit employing this technique will be described in detail with reference to FIGS.

まず、図4を参照して、従来のスイッチング電源回路のブロック構成について説明する。図4は、従来のスイッチング電源回路のブロック構成を示す図である。図4において、スイッチング電源回路は、スイッチング回路1、出力回路2及び3、抵抗4及び5、制御IC6、過電流検出回路7、及び遅延回路8を備える。   First, a block configuration of a conventional switching power supply circuit will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram showing a block configuration of a conventional switching power supply circuit. In FIG. 4, the switching power supply circuit includes a switching circuit 1, output circuits 2 and 3, resistors 4 and 5, a control IC 6, an overcurrent detection circuit 7, and a delay circuit 8.

スイッチング回路1は、制御IC6から入力されるパルス信号P1に従って直流の入力電圧E1をスイッチングし、スイッチングした入力電圧E1に基づくスイッチング出力電圧であって、出力回路2及び3の各々へ入力される2つのスイッチング出力電圧を出力する。具体的には、スイッチング回路1は、入力端子11、スイッチング素子12、及び変換器13を備える。スイッチング素子12は、FETで構成され、制御IC6から入力されるパルス信号P1に従って、入力端子11からの入力電圧E1をスイッチングする。変換器13は、スイッチングした入力電圧E1を、出力回路2及び3の各々へ入力される2つのスイッチング出力電圧に変換する。   The switching circuit 1 switches the DC input voltage E1 according to the pulse signal P1 input from the control IC 6, and is a switching output voltage based on the switched input voltage E1, and is input to each of the output circuits 2 and 3. Two switching output voltages are output. Specifically, the switching circuit 1 includes an input terminal 11, a switching element 12, and a converter 13. The switching element 12 is composed of an FET and switches the input voltage E1 from the input terminal 11 in accordance with a pulse signal P1 input from the control IC 6. The converter 13 converts the switched input voltage E1 into two switching output voltages that are input to the output circuits 2 and 3, respectively.

出力回路2及び3の各々は、スイッチング回路1の後段に接続される。出力回路2は、変換器13からのスイッチング出力電圧を直流電圧に変換して出力電圧E2を出力する。具体的には、出力回路2は、ダイオ−ド21、コンデンサ22、出力端子23及び24を備える。ダイオ−ド21は、変換器13からのスイッチング出力電圧を整流する。コンデンサ22は、整流されたダイオ−ド21の出力を平滑する。その結果、出力端子23及び24間に、直流の出力電圧E2が得られる。出力回路3は、変換器13からのスイッチング出力電圧を直流電圧に変換して出力電圧E3を出力する。具体的には、出力回路3は、ダイオ−ド31、コンデンサ32、出力端子33及び34を備える。ダイオ−ド31は、変換器13からのスイッチング出力電圧を整流する。コンデンサ32は、整流されたダイオ−ド31の出力を平滑する。その結果、出力端子33及び34間に、直流の出力電圧E3が得られる。出力電圧E2及びE3の各々は、図示しない外部機器へ電源電圧として出力される。   Each of the output circuits 2 and 3 is connected to the subsequent stage of the switching circuit 1. The output circuit 2 converts the switching output voltage from the converter 13 into a DC voltage and outputs an output voltage E2. Specifically, the output circuit 2 includes a diode 21, a capacitor 22, and output terminals 23 and 24. The diode 21 rectifies the switching output voltage from the converter 13. The capacitor 22 smoothes the output of the rectified diode 21. As a result, a DC output voltage E2 is obtained between the output terminals 23 and 24. The output circuit 3 converts the switching output voltage from the converter 13 into a DC voltage and outputs an output voltage E3. Specifically, the output circuit 3 includes a diode 31, a capacitor 32, and output terminals 33 and 34. The diode 31 rectifies the switching output voltage from the converter 13. Capacitor 32 smoothes the output of rectified diode 31. As a result, a DC output voltage E3 is obtained between the output terminals 33 and 34. Each of the output voltages E2 and E3 is output as a power supply voltage to an external device (not shown).

抵抗4の一方端は、出力回路3の出力端子33と接続され、他方端は、抵抗5の一方端と接続される。抵抗5の他方端は、接地される。抵抗5の電圧は、出力電圧E3に応じた電圧となる。   One end of the resistor 4 is connected to the output terminal 33 of the output circuit 3, and the other end is connected to one end of the resistor 5. The other end of the resistor 5 is grounded. The voltage of the resistor 5 is a voltage corresponding to the output voltage E3.

制御IC6は、FB入力端子に入力される抵抗5の電圧が所定電圧で一定となるようにパルス幅制御を行いながら、OUT端子からスイッチング素子12のゲート端子へ、パルス信号P1を出力する。また制御IC6は、後述する遅延回路8からの停止信号S2が停止信号端子へ入力された場合、その停止信号S2が入力される間、パルス信号P1の出力を停止する。   The control IC 6 outputs a pulse signal P1 from the OUT terminal to the gate terminal of the switching element 12 while performing pulse width control so that the voltage of the resistor 5 input to the FB input terminal is constant at a predetermined voltage. Further, when a stop signal S2 from the delay circuit 8 described later is input to the stop signal terminal, the control IC 6 stops the output of the pulse signal P1 while the stop signal S2 is input.

過電流検出回路7は、抵抗5の電圧を検出する。過電流検出回路7は、検出した電圧が所定の閾値よりも高くなったとき、出力回路2及び/又は出力回路3にて過電流が発生していることを検出する。そして過電流検出回路7は、検出した電圧が所定の閾値よりも高くなっている間、過電流検出信号S1を遅延回路8へ出力する。   The overcurrent detection circuit 7 detects the voltage of the resistor 5. The overcurrent detection circuit 7 detects that an overcurrent has occurred in the output circuit 2 and / or the output circuit 3 when the detected voltage becomes higher than a predetermined threshold value. The overcurrent detection circuit 7 outputs an overcurrent detection signal S1 to the delay circuit 8 while the detected voltage is higher than a predetermined threshold.

遅延回路8には、パルス信号P1及び過電流検出信号S1が入力される。遅延回路8は、パルス信号P1及び過電流検出信号S1の両方が入力されたとき、所定の動作を行う。その後、遅延回路8は、停止信号S2を制御IC6の停止信号端子へ出力すると同時に、遅延時間の計測を開始する。停止信号S2は、遅延時間の計測の終了まで継続して出力される。具体的には、遅延回路8は、バイポーラトランジスタと、当該バイポーラトランジスタのベース端子に接続されたコンデンサとを含む。パルス信号P1及び過電流検出信号S1の両方が入力されたとき、上述した所定の動作として、コンデンサへの充電が開始する。その後、コンデンサの電圧がバイポーラトランジスタのベース電圧よりも高くなったとき、バイポーラトランジスタのコレクタ端子とエミッタ端子間が短絡状態となり、停止信号S2が生成される。これと同時に、コンデンサからの放電が開始し、遅延時間の計測が開始する。その後、コンデンサの電圧が放電によってベース電圧よりも低くなったとき、バイポーラトランジスタのコレクタ端子とエミッタ端子間が開放状態となり、停止信号S2の出力が停止し、遅延時間の計測が終了する。   The pulse signal P1 and the overcurrent detection signal S1 are input to the delay circuit 8. The delay circuit 8 performs a predetermined operation when both the pulse signal P1 and the overcurrent detection signal S1 are input. Thereafter, the delay circuit 8 outputs the stop signal S2 to the stop signal terminal of the control IC 6 and simultaneously starts measuring the delay time. The stop signal S2 is continuously output until the end of the delay time measurement. Specifically, delay circuit 8 includes a bipolar transistor and a capacitor connected to the base terminal of the bipolar transistor. When both the pulse signal P1 and the overcurrent detection signal S1 are input, charging to the capacitor starts as the predetermined operation described above. Thereafter, when the voltage of the capacitor becomes higher than the base voltage of the bipolar transistor, the collector terminal and the emitter terminal of the bipolar transistor are short-circuited, and the stop signal S2 is generated. At the same time, discharge from the capacitor starts and measurement of the delay time starts. Thereafter, when the voltage of the capacitor becomes lower than the base voltage due to discharge, the collector terminal and the emitter terminal of the bipolar transistor are opened, the output of the stop signal S2 is stopped, and the measurement of the delay time is finished.

次に、図4及び図5を参照して、従来のスイッチング電源回路の動作について説明する。図5は、従来のスイッチング電源回路の動作を説明するためのタイムチャ−トを示す図である。T1は、遅延回路8に設定された遅延時間である。また図5では、時刻t1において、過電流が発生したものとし、時刻t7経過後も過電流が継続して発生しているものとする。   Next, the operation of the conventional switching power supply circuit will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a time chart for explaining the operation of the conventional switching power supply circuit. T 1 is a delay time set in the delay circuit 8. In FIG. 5, it is assumed that overcurrent has occurred at time t1, and overcurrent continues to occur even after time t7 has elapsed.

時刻t1において、過電流検出回路7は、過電流の発生を検出し、過電流検出信号S1を遅延回路8へ出力する。時刻t2において、遅延回路8にはパルス信号P1も入力されることになり、遅延時間T1の計測が開始する条件が成立する。遅延回路8は、所定の動作を行った後の時刻t3において、停止信号S2を制御IC6の停止信号端子へ出力すると同時に、遅延時間T1の計測を開始する。また時刻t3において、制御IC6は、パルス信号P1の出力を停止する。   At time t1, the overcurrent detection circuit 7 detects the occurrence of overcurrent, and outputs an overcurrent detection signal S1 to the delay circuit 8. At time t2, the pulse signal P1 is also input to the delay circuit 8, and the condition for starting the measurement of the delay time T1 is satisfied. The delay circuit 8 starts measuring the delay time T1 at the same time as outputting the stop signal S2 to the stop signal terminal of the control IC 6 at time t3 after performing a predetermined operation. At time t3, the control IC 6 stops outputting the pulse signal P1.

時刻t3から遅延時間T1だけ経過した時刻t4において、遅延回路8は停止信号S2の出力を停止する。これにより、制御IC6は、時刻t4において再びパルス信号P1を出力する。ここで、図5の例では、過電流検出信号S1が遅延回路8へ継続して出力されている。つまり、過電流が継続して発生している。よって、時刻t4において、遅延回路8にはパルス信号P1及び過電流検出信号S1の両方が入力されることになり、遅延時間T1の計測が開始する条件が再び成立する。遅延回路8は、再び所定の動作を行ってから、時刻t5において、停止信号S2を制御IC6の停止信号端子へ出力すると同時に、遅延時間T1の計測を開始する。また時刻t5において、制御IC6は、パルス信号P1の出力を再び停止する。   At time t4 when the delay time T1 has elapsed from time t3, the delay circuit 8 stops outputting the stop signal S2. As a result, the control IC 6 outputs the pulse signal P1 again at time t4. Here, in the example of FIG. 5, the overcurrent detection signal S <b> 1 is continuously output to the delay circuit 8. That is, overcurrent continues to occur. Therefore, at time t4, both the pulse signal P1 and the overcurrent detection signal S1 are input to the delay circuit 8, and the condition for starting the measurement of the delay time T1 is satisfied again. After performing the predetermined operation again, the delay circuit 8 outputs the stop signal S2 to the stop signal terminal of the control IC 6 at the time t5 and simultaneously starts measuring the delay time T1. At time t5, the control IC 6 stops outputting the pulse signal P1 again.

時刻t5から遅延時間T1だけ経過した時刻t6において、遅延回路8は停止信号S2の出力を停止する。これにより、制御IC6は、時刻t6において再びパルス信号P1を出力する。ここで、過電流検出信号S1は遅延回路8へ継続して出力されているので、時刻t6において、遅延回路8での遅延時間T1の計測が開始する条件が成立する。遅延回路8は、再び所定の動作を行ってから、時刻t7において、停止信号S2を制御IC6の停止信号端子へ出力すると同時に、遅延時間T1の計測を開始する。また時刻t7において、制御IC6は、パルス信号P1の出力を再び停止する。   At time t6 when the delay time T1 has elapsed from time t5, the delay circuit 8 stops outputting the stop signal S2. Thereby, the control IC 6 outputs the pulse signal P1 again at time t6. Here, since the overcurrent detection signal S1 is continuously output to the delay circuit 8, the condition for starting the measurement of the delay time T1 in the delay circuit 8 is satisfied at time t6. After performing the predetermined operation again, the delay circuit 8 outputs the stop signal S2 to the stop signal terminal of the control IC 6 at time t7, and simultaneously starts measuring the delay time T1. At time t7, the control IC 6 stops outputting the pulse signal P1 again.

このように、従来のスイッチング電源回路は、過電流が発生した場合、遅延時間T1に相当する時間区間(t3〜t4、t5〜t6)において、パルス信号P1の出力を停止している。これにより、パルス信号P1の周波数が実質的に低下することになるので、出力回路2及び3の各々から出力される出力電圧E2及びE3の電圧を低下させることができ、過電流保護を実現している。
特開平5−336745号公報
As described above, when an overcurrent occurs, the conventional switching power supply circuit stops outputting the pulse signal P1 in the time interval (t3 to t4, t5 to t6) corresponding to the delay time T1. As a result, the frequency of the pulse signal P1 is substantially lowered, so that the voltages of the output voltages E2 and E3 output from the output circuits 2 and 3 can be lowered, and overcurrent protection is realized. ing.
JP-A-5-336745

しかしながら、上述した従来のスイッチング電源回路では、過電流が継続して発生している場合、出力電圧E2及びE3の電圧は低下するものの、出力回路2及び3の各々からの出力自体は継続される。このため、上述した従来のスイッチング電源回路では、スイッチング電源回路内の素子や、出力回路2及び3に接続される外部機器内の素子が過熱してしまう等の問題があった。このように、従来のスイッチング電源回路では、過電流が継続して発生している場合、十分な過電流保護を実現することができなかった。   However, in the above-described conventional switching power supply circuit, when the overcurrent continues, the output voltages E2 and E3 decrease, but the outputs themselves from the output circuits 2 and 3 continue. . For this reason, the above-described conventional switching power supply circuit has problems such as overheating of elements in the switching power supply circuit and elements in the external devices connected to the output circuits 2 and 3. Thus, in the conventional switching power supply circuit, when the overcurrent is continuously generated, sufficient overcurrent protection cannot be realized.

それ故、本発明は、過電流が継続して発生している場合でも、十分な過電流保護を実現することが可能なスイッチング電源回路を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a switching power supply circuit capable of realizing sufficient overcurrent protection even when an overcurrent is continuously generated.

本発明は、上記課題を解決するためになされた発明であり、本発明に係るスイッチング電源回路は、入力されるパルス信号に従って直流入力電圧をスイッチングし、当該スイッチングした直流入力電圧に基づくスイッチング出力電圧を出力するスイッチング回路と、スイッチング回路から出力されたスイッチング出力電圧を直流に変換して直流出力電圧を出力する出力回路と、パルス信号をスイッチング回路へ出力するとともに、出力回路から出力される直流出力電圧が第1電圧値で一定となるようにパルス信号のパルス幅を制御する制御回路と、スイッチング回路に流れる電流に基づいて、出力回路において発生する過電流を検出する過電流検出回路と、過電流検出回路において過電流が検出された場合、制御回路からのパルス信号の出力を所定時間だけ停止させる遅延回路と、出力回路から出力される直流出力電圧を検出し、当該検出した直流出力電圧が第1電圧値より低い第2電圧値よりも低くなった場合、制御回路からのパルス信号の出力を継続して停止させる出力電圧検出回路とを備える。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and a switching power supply circuit according to the present invention switches a DC input voltage according to an input pulse signal, and a switching output voltage based on the switched DC input voltage. A switching circuit that outputs DC, an output circuit that converts the switching output voltage output from the switching circuit to DC and outputs a DC output voltage, and outputs a pulse signal to the switching circuit and a DC output that is output from the output circuit A control circuit that controls the pulse width of the pulse signal so that the voltage is constant at the first voltage value, an overcurrent detection circuit that detects an overcurrent generated in the output circuit based on the current flowing through the switching circuit, Outputs a pulse signal from the control circuit when an overcurrent is detected in the current detection circuit A delay circuit that stops for a predetermined time and a DC output voltage output from the output circuit are detected, and when the detected DC output voltage is lower than a second voltage value lower than the first voltage value, An output voltage detection circuit for continuously stopping the output of the pulse signal.

このような構成によれば、直流出力電圧が第2電圧値よりも低くなった場合、制御回路からのパルス信号の出力を継続して停止させる。ここで、過電流が継続して発生している場合、遅延回路においてパルス信号の出力が所定時間だけ停止される処理が繰り返され、直流出力電圧が第1電圧値から低下し始めるものの、直流出力電圧自体は出力されている状態となる。これに対し、直流出力電圧が第2電圧値よりも低くなった場合、パルス信号の出力を継続して停止させることで、直流出力電圧自体を停止させることができる。その結果、過電流が継続して発生している場合において素子の過熱等の問題を解決することができ、十分な過電流保護を実現することができる。一方、直流出力電圧が第2電圧値よりも低くならない場合、つまり、過電流が継続して発生していない場合、出力回路からの直流出力電圧を第1電圧値に自動復帰させることができる。   According to such a configuration, when the DC output voltage becomes lower than the second voltage value, the output of the pulse signal from the control circuit is continuously stopped. Here, when the overcurrent is continuously generated, the process in which the output of the pulse signal is stopped for a predetermined time in the delay circuit is repeated, and the DC output voltage starts to decrease from the first voltage value. The voltage itself is output. On the other hand, when the DC output voltage becomes lower than the second voltage value, the DC output voltage itself can be stopped by continuously stopping the output of the pulse signal. As a result, when overcurrent is continuously generated, problems such as element overheating can be solved, and sufficient overcurrent protection can be realized. On the other hand, when the DC output voltage does not become lower than the second voltage value, that is, when the overcurrent does not continuously occur, the DC output voltage from the output circuit can be automatically returned to the first voltage value.

好ましくは、遅延回路は、過電流検出回路において過電流が検出された場合、エミッタ端子及びコレクタ端子間を短絡することによって、パルス信号が出力される制御回路の出力端子を接地するトランジスタと、制御回路の出力端子が接地された場合、充電を開始するコンデンサと、コンデンサの電圧が充電によって第3電圧値よりも高くなった所定時間経過後において、トランジスタのエミッタ端子及びコレクタ端子間を開放させることによって、制御回路の出力端子の接地を解除するコンパレータとを含むとよい。   Preferably, when an overcurrent is detected in the overcurrent detection circuit, the delay circuit short-circuits between the emitter terminal and the collector terminal, thereby controlling a transistor that grounds the output terminal of the control circuit that outputs the pulse signal, When the output terminal of the circuit is grounded, the capacitor that starts charging and the emitter terminal and the collector terminal of the transistor are opened after a predetermined time has elapsed when the voltage of the capacitor becomes higher than the third voltage value by charging. And a comparator for releasing the grounding of the output terminal of the control circuit.

このような構成により、トランジスタのベース電圧の温度特性に関係なく、常に一定の遅延時間を生成することができる。   With such a configuration, a constant delay time can always be generated regardless of the temperature characteristics of the base voltage of the transistor.

また、本発明は、車両にも向けられており、本発明に係る車両は、上記スイッチング電源回路と、当該スイッチング電源回路の出力回路から出力される直流出力電圧を電源電圧として入力する機器とを備える。   The present invention is also directed to a vehicle. The vehicle according to the present invention includes the switching power supply circuit and a device that inputs a DC output voltage output from an output circuit of the switching power supply circuit as a power supply voltage. Prepare.

本発明は、過電流が継続して発生している場合でも、十分な過電流保護を実現することが可能なスイッチング電源回路を提供することができる。   The present invention can provide a switching power supply circuit capable of realizing sufficient overcurrent protection even when an overcurrent is continuously generated.

以下、図1〜図3を参照して、本発明の実施形態に係るスイッチング電源回路について説明する。   A switching power supply circuit according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

まず、図1を参照して、本発明の実施形態に係るスイッチング電源回路のブロック構成について説明する。図1は、本発明の実施形態に係るスイッチング電源回路のブロック構成を示す図である。図1において、スイッチング電源回路は、スイッチング回路1a、出力回路2及び3、抵抗4及び5、制御IC6a、過電流検出回路7a、遅延回路8a、抵抗9、及び出力電圧検出回路10を備える。なお、図1に示す回路の中で、図4で示した回路と同じ回路については、同じ符号を付し、ここでは具体的な説明を省略する。   First, a block configuration of a switching power supply circuit according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram showing a block configuration of a switching power supply circuit according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the switching power supply circuit includes a switching circuit 1a, output circuits 2 and 3, resistors 4 and 5, a control IC 6a, an overcurrent detection circuit 7a, a delay circuit 8a, a resistor 9, and an output voltage detection circuit 10. Note that among the circuits illustrated in FIG. 1, the same circuits as those illustrated in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted here.

スイッチング回路1aは、図4に示したスイッチング回路1に対して、抵抗14をさらに備える。抵抗14の一方端は、スイッチング素子12のソース端子と接続され、他方端は、接地される。平常時、スイッチング素子12のゲート電圧Vgeは、制御IC6aからのパルス信号P1そのものとなり、スイッチング素子12は、パルス信号P1に従ったスイッチング動作を行う。一方、停止信号S2が遅延回路8aから出力されているとき、ゲート電圧Vgeはローレベル(Lレベル)を維持し、スイッチング素子12はスイッチング動作を停止してドレイン端子及びソース端子間を開放状態にする。これら以外の構成及び動作は、図4に示したスイッチング回路1と同様であり、ここでは説明を省略する。   The switching circuit 1a further includes a resistor 14 with respect to the switching circuit 1 shown in FIG. One end of the resistor 14 is connected to the source terminal of the switching element 12, and the other end is grounded. In normal times, the gate voltage Vge of the switching element 12 becomes the pulse signal P1 itself from the control IC 6a, and the switching element 12 performs a switching operation according to the pulse signal P1. On the other hand, when the stop signal S2 is output from the delay circuit 8a, the gate voltage Vge is maintained at the low level (L level), and the switching element 12 stops the switching operation and opens between the drain terminal and the source terminal. To do. The configuration and operation other than these are the same as those of the switching circuit 1 shown in FIG.

制御IC6aは、FB入力端子に入力される抵抗5の電圧が所定電圧で一定となるようにパルス幅制御を行いながら、抵抗9を介してOUT端子からスイッチング素子12のゲート端子へ、パルス信号P1を出力する。また制御IC6aは、後述する出力電圧検出回路10からの停止信号S3が停止信号端子へ入力された場合、その停止信号S3が入力される間、パルス信号P1の出力を停止する。   The control IC 6a controls the pulse signal P1 from the OUT terminal to the gate terminal of the switching element 12 through the resistor 9 while performing pulse width control so that the voltage of the resistor 5 input to the FB input terminal becomes constant at a predetermined voltage. Is output. Further, when a stop signal S3 from an output voltage detection circuit 10 described later is input to the stop signal terminal, the control IC 6a stops outputting the pulse signal P1 while the stop signal S3 is input.

過電流検出回路7aは、抵抗14の電圧を検出する。過電流検出回路7aは、検出した電圧が所定の閾値よりも高くなったとき、出力回路2及び/又は出力回路3にて過電流が発生していることを検出する。そして過電流検出回路7aは、検出した電圧が所定の閾値よりも高くなっている間、過電流検出信号S1を遅延回路8aへ出力する。   The overcurrent detection circuit 7 a detects the voltage of the resistor 14. The overcurrent detection circuit 7a detects that an overcurrent has occurred in the output circuit 2 and / or the output circuit 3 when the detected voltage becomes higher than a predetermined threshold. The overcurrent detection circuit 7a outputs an overcurrent detection signal S1 to the delay circuit 8a while the detected voltage is higher than a predetermined threshold.

遅延回路8aには、過電流検出信号S1が入力される。遅延回路8aは、過電流検出信号S1が入力されたとき、所定の動作を行う。その後、遅延回路8aは、停止信号S2を出力すると同時に、遅延時間の計測を開始する。停止信号S2は、遅延時間の計測の終了まで継続して出力される。遅延回路8aの所定の動作については、後述する。   The overcurrent detection signal S1 is input to the delay circuit 8a. The delay circuit 8a performs a predetermined operation when the overcurrent detection signal S1 is input. Thereafter, the delay circuit 8a outputs the stop signal S2 and starts measuring the delay time at the same time. The stop signal S2 is continuously output until the end of the delay time measurement. The predetermined operation of the delay circuit 8a will be described later.

出力電圧検出回路10は、出力電圧E3に応じた電圧である抵抗5の電圧を検出する。出力電圧検出回路10は、検出した電圧が所定の閾値よりも低くなったとき、所定の動作を行ってから、停止信号S3を制御IC6aの停止信号端子へ出力する。出力電圧検出回路10の所定の動作については、後述する。   The output voltage detection circuit 10 detects the voltage of the resistor 5 that is a voltage corresponding to the output voltage E3. When the detected voltage becomes lower than a predetermined threshold, the output voltage detection circuit 10 performs a predetermined operation, and then outputs a stop signal S3 to the stop signal terminal of the control IC 6a. The predetermined operation of the output voltage detection circuit 10 will be described later.

次に、図1及び図2を参照して、本発明の実施形態に係るスイッチング電源回路の動作について説明する。図2は、本発明の実施形態に係るスイッチング電源回路の動作を説明するためのタイムチャ−トを示す図である。T1は、遅延回路8aに設定された遅延時間である。また図2では、時刻t1において、出力回路2及び/又は出力回路3にて過電流が発生したものとし、時刻t11経過後も過電流が継続して発生しているものとする。また図2では、時刻t9において、抵抗5の電圧E5が、出力電圧検出回路10に設定された所定の閾値よりも低くなるとする。   Next, the operation of the switching power supply circuit according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 and FIG. FIG. 2 is a diagram showing a time chart for explaining the operation of the switching power supply circuit according to the embodiment of the present invention. T1 is a delay time set in the delay circuit 8a. In FIG. 2, it is assumed that an overcurrent has occurred in the output circuit 2 and / or the output circuit 3 at time t1, and that the overcurrent continues to occur after time t11 has elapsed. In FIG. 2, it is assumed that the voltage E5 of the resistor 5 becomes lower than a predetermined threshold set in the output voltage detection circuit 10 at time t9.

時刻t1において、停止信号S2が遅延回路8aから出力されていない。よって、ゲート電圧Vgeは、制御IC6aからのパルス信号P1そのものとなり、Lレベルからハイレベル(Hレベル)へ変化する。ここで、図2の例では、時刻t1において過電流が発生している。よって、時刻t1において、スイッチング素子12のドレイン端子及びソース端子間が短絡状態となったとき、抵抗14には、過電流検出回路7aに設定された所定の閾値よりも高い電圧が印加されることになる。よって、時刻t1において、過電流検出回路7aは、過電流の発生を検出し、過電流検出信号S1を遅延回路8aへ出力する。   At time t1, the stop signal S2 is not output from the delay circuit 8a. Therefore, the gate voltage Vge becomes the pulse signal P1 itself from the control IC 6a, and changes from the L level to the high level (H level). Here, in the example of FIG. 2, an overcurrent has occurred at time t1. Therefore, when the drain terminal and the source terminal of the switching element 12 are short-circuited at time t1, a voltage higher than a predetermined threshold set in the overcurrent detection circuit 7a is applied to the resistor 14. become. Therefore, at time t1, overcurrent detection circuit 7a detects the occurrence of overcurrent and outputs overcurrent detection signal S1 to delay circuit 8a.

遅延回路8aは、所定の動作を行った後の時刻t2において、停止信号S2を出力すると同時に、遅延時間の計測を開始する。これと同時に、ゲート電圧VgeはLレベルとなり、スイッチング素子12はスイッチング動作を停止してドレイン端子及びソース端子間を開放状態にする。ドレイン端子及びソース端子間が開放状態になると、抵抗14には電圧が印加されなくなるので、過電流検出回路7aは、時刻t2において過電流検出信号S1の出力を停止する。   The delay circuit 8a outputs the stop signal S2 at the time t2 after performing a predetermined operation, and simultaneously starts measuring the delay time. At the same time, the gate voltage Vge becomes L level, and the switching element 12 stops the switching operation and opens between the drain terminal and the source terminal. When the drain terminal and the source terminal are opened, no voltage is applied to the resistor 14, so the overcurrent detection circuit 7a stops outputting the overcurrent detection signal S1 at time t2.

時刻t2から遅延時間T1だけ経過した時刻t3において、遅延回路8aは停止信号S2の出力を停止する。これにより、ゲート電圧Vgeは、制御IC6aからのパルス信号P1そのものとなる。ここで、図2の例では、過電流が継続して発生している。よって、時刻t4において、スイッチング素子12のドレイン端子及びソース端子間が短絡状態となったとき、抵抗14には、過電流検出回路7aに設定された所定の閾値よりも高い電圧が印加されることになる。よって、時刻t4において、過電流検出回路7aは、再び過電流検出信号S1を遅延回路8aへ出力する。遅延回路8aは、所定の動作を行った後の時刻t5において、停止信号S2を出力すると同時に、遅延時間の計測を開始する。これと同時に、ゲート電圧VgeがLレベルとなり、過電流検出回路7aからの過電流検出信号S1の出力も停止する。   At time t3 when the delay time T1 has elapsed from time t2, the delay circuit 8a stops outputting the stop signal S2. Thereby, the gate voltage Vge becomes the pulse signal P1 itself from the control IC 6a. Here, in the example of FIG. 2, overcurrent is continuously generated. Therefore, when the drain terminal and the source terminal of the switching element 12 are short-circuited at time t4, a voltage higher than a predetermined threshold set in the overcurrent detection circuit 7a is applied to the resistor 14. become. Therefore, at time t4, the overcurrent detection circuit 7a outputs the overcurrent detection signal S1 to the delay circuit 8a again. The delay circuit 8a outputs a stop signal S2 at the time t5 after performing a predetermined operation, and simultaneously starts measuring the delay time. At the same time, the gate voltage Vge becomes L level, and the output of the overcurrent detection signal S1 from the overcurrent detection circuit 7a is also stopped.

時刻t5から遅延時間T1だけ経過した時刻t6において、遅延回路8aは停止信号S2の出力を停止する。図2の例では、過電流が継続して発生しているので、時刻t7において、過電流検出回路7aは、再び過電流検出信号S1を遅延回路8aへ出力する。遅延回路8aは、所定の動作を行った後の時刻t8において、停止信号S2を出力すると同時に、遅延時間の計測を開始する。これと同時に、ゲート電圧VgeがLレベルとなり、過電流検出回路7aからの過電流検出信号S1の出力も停止する。   At time t6 when the delay time T1 has elapsed from time t5, the delay circuit 8a stops outputting the stop signal S2. In the example of FIG. 2, since the overcurrent is continuously generated, the overcurrent detection circuit 7a outputs the overcurrent detection signal S1 to the delay circuit 8a again at time t7. The delay circuit 8a outputs the stop signal S2 at the time t8 after performing a predetermined operation, and simultaneously starts measuring the delay time. At the same time, the gate voltage Vge becomes L level, and the output of the overcurrent detection signal S1 from the overcurrent detection circuit 7a is also stopped.

図2の例では、抵抗5の電圧E5は、時刻t1から低下し始め、時刻t9において出力電圧検出回路10に設定された所定の閾値よりも低くなる。よって、出力電圧検出回路10は、所定の動作を行った後の時刻t10において、停止信号S3を制御IC6aの停止信号端子へ出力する。このため、制御IC6aは、時刻t10以降、パルス信号P1の出力を継続して停止する。パルス信号P1の出力が継続して停止されると、ゲート電圧Vgeが常にLレベルとなるので、抵抗5の電圧E5は、急速に低下して0Vとなる。なお、時刻t8から遅延時間T1だけ経過した時刻t11において、遅延回路8aは停止信号S2の出力を停止する。   In the example of FIG. 2, the voltage E5 of the resistor 5 starts to decrease from time t1 and becomes lower than a predetermined threshold set in the output voltage detection circuit 10 at time t9. Therefore, the output voltage detection circuit 10 outputs the stop signal S3 to the stop signal terminal of the control IC 6a at time t10 after performing a predetermined operation. For this reason, the control IC 6a continuously stops the output of the pulse signal P1 after time t10. When the output of the pulse signal P1 is continuously stopped, the gate voltage Vge always becomes L level, so that the voltage E5 of the resistor 5 rapidly decreases to 0V. Note that the delay circuit 8a stops outputting the stop signal S2 at the time t11 when the delay time T1 has elapsed from the time t8.

このように、本実施形態に係るスイッチング電源回路は、過電流が継続して発生している場合、パルス信号P1の出力を継続して停止させることにより、出力回路2及び3の各々からの出力自体を停止させる。これにより、スイッチング電源回路内の素子や、出力回路2及び3に接続される外部機器内の素子が過熱してしまう等の問題を解決することができる。その結果、十分な過電流保護を実現することができる。   As described above, in the switching power supply circuit according to the present embodiment, when the overcurrent is continuously generated, the output from each of the output circuits 2 and 3 is stopped by continuously stopping the output of the pulse signal P1. Stop itself. As a result, problems such as overheating of elements in the switching power supply circuit and elements in external devices connected to the output circuits 2 and 3 can be solved. As a result, sufficient overcurrent protection can be realized.

一方、本実施形態に係るスイッチング電源回路は、過電流の発生時間が短く、抵抗5の電圧E5が所定の閾値よりも低くならない場合、従来と同様、遅延時間T1に相当する時間区間(t2〜t3、t5〜t6)においてのみ、パルス信号P1の出力を停止することになる。すなわち、過電流の発生時間が短ければ、スイッチング電源回路のスイッチング動作は一時的に停止するだけであり、出力回路からの出力電圧を所望の電圧に自動的に復帰させることができる。自動的に復帰させるメリットとしては、例えば次のようなメリットがある。スイッチング電源回路を急速に起動させようとすると、発生時間の短い過電流が発生し易い。このため、通常、起動時間を長めにする必要がある。しかしながら、本実施形態に係るスイッチング電源回路では、発生時間の短い過電流が発生してもそれを保護しながら、起動させることができる。このため、本実施形態に係るスイッチング電源回路では、起動時間を短縮することができる。   On the other hand, in the switching power supply circuit according to the present embodiment, when the occurrence time of the overcurrent is short and the voltage E5 of the resistor 5 does not become lower than the predetermined threshold value, the time interval (t2 to t2) corresponding to the delay time T1 is conventionally provided. Only at t3, t5 to t6), the output of the pulse signal P1 is stopped. That is, if the occurrence time of the overcurrent is short, the switching operation of the switching power supply circuit is only temporarily stopped, and the output voltage from the output circuit can be automatically restored to a desired voltage. For example, there are the following merits for automatically returning. If the switching power supply circuit is to be activated rapidly, an overcurrent with a short generation time is likely to occur. For this reason, it is usually necessary to lengthen the startup time. However, the switching power supply circuit according to the present embodiment can be started up while protecting an overcurrent having a short generation time. For this reason, in the switching power supply circuit according to the present embodiment, the startup time can be shortened.

次に、図3を参照して、本発明の実施形態に係るスイッチング電源回路の具体的な回路構成について説明する。図3は、本発明の実施形態に係るスイッチング電源回路の具体的な回路構成を示す図である。   Next, a specific circuit configuration of the switching power supply circuit according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram showing a specific circuit configuration of the switching power supply circuit according to the embodiment of the present invention.

図3において、過電流検出回路7aは、オペアンプ71、抵抗72〜74を備え、遅延回路8aは、抵抗81〜85、ダイオード86、コンデンサ87、オペアンプ88、バイポーラトランジスタ89を備え、出力電圧検出回路10は、抵抗101〜108、オペアンプ109、ダイオード110、コンデンサ111、オペアンプ112を備える。   In FIG. 3, the overcurrent detection circuit 7a includes an operational amplifier 71 and resistors 72 to 74, and the delay circuit 8a includes resistors 81 to 85, a diode 86, a capacitor 87, an operational amplifier 88, and a bipolar transistor 89, and an output voltage detection circuit. 10 includes resistors 101 to 108, an operational amplifier 109, a diode 110, a capacitor 111, and an operational amplifier 112.

過電流検出回路7aにおいて、オペアンプ71の反転入力端子は、抵抗14の一方端と接続され、非反転入力端子は、抵抗72の一方端、抵抗73の一方端、及び抵抗74の一方端にそれぞれ接続される。抵抗72の他方端は、制御IC6aのVcc端子と接続される。抵抗73の他方端は、接地される。オペアンプ71の出力端子は、抵抗74の他方端、抵抗81の一方端、抵抗82の一方端、ダイオード86のカソード端子にそれぞれ接続される。   In the overcurrent detection circuit 7a, the inverting input terminal of the operational amplifier 71 is connected to one end of the resistor 14, and the non-inverting input terminal is connected to one end of the resistor 72, one end of the resistor 73, and one end of the resistor 74, respectively. Connected. The other end of the resistor 72 is connected to the Vcc terminal of the control IC 6a. The other end of the resistor 73 is grounded. The output terminal of the operational amplifier 71 is connected to the other end of the resistor 74, one end of the resistor 81, one end of the resistor 82, and the cathode terminal of the diode 86.

遅延回路8aにおいて、抵抗81の他方端は、制御IC6aのVcc端子と接続される。抵抗82の他方端は、ダイオード86のアソード端子、コンデンサ87の一方端、オペアンプ88の非反転入力端子にそれぞれ接続される。コンデンサ87の他方端は、接地される。オペアンプ88の反転入力端子は、抵抗83の一方端、抵抗84の一方端にそれぞれ接続される。抵抗83の他方端は、制御IC6aのVcc端子と接続される。抵抗84の他方端は、接地される。オペアンプ88の出力端子は、抵抗85の一方端と接続される。抵抗85の他方端は、バイポーラトランジスタ89のベース端子と接続される。バイポーラトランジスタ89のエミッタ端子は、スイッチング素子12のゲート端子、抵抗9の一方端にそれぞれ接続され、コレクタ端子は、接地される。   In the delay circuit 8a, the other end of the resistor 81 is connected to the Vcc terminal of the control IC 6a. The other end of the resistor 82 is connected to the anode terminal of the diode 86, one end of the capacitor 87, and the non-inverting input terminal of the operational amplifier 88. The other end of the capacitor 87 is grounded. An inverting input terminal of the operational amplifier 88 is connected to one end of the resistor 83 and one end of the resistor 84. The other end of the resistor 83 is connected to the Vcc terminal of the control IC 6a. The other end of the resistor 84 is grounded. The output terminal of the operational amplifier 88 is connected to one end of the resistor 85. The other end of resistor 85 is connected to the base terminal of bipolar transistor 89. The bipolar transistor 89 has an emitter terminal connected to the gate terminal of the switching element 12 and one end of the resistor 9, and a collector terminal grounded.

出力電圧検出回路10において、オペアンプ109の反転入力端子は、抵抗5の一方端と接続され、非反転入力端子は、抵抗101の一方端、抵抗102の一方端、及び抵抗103の一方端にそれぞれ接続される。抵抗101の他方端は、制御IC6aのVcc端子と接続される。抵抗102の他方端は、接地される。オペアンプ109の出力端子は、抵抗103の他方端、抵抗104の一方端、抵抗105の一方端、ダイオード110のカソード端子にそれぞれ接続される。抵抗104の他方端は、制御IC6aのVcc端子と接続される。抵抗105の他方端は、ダイオード110のアソード端子、コンデンサ111の一方端、オペアンプ112の反転入力端子にそれぞれ接続される。コンデンサ111の他方端は、接地される。オペアンプ112の非反転入力端子は、抵抗106の一方端、抵抗107の一方端にそれぞれ接続される。抵抗106の他方端は、制御IC6aのVcc端子と接続される。抵抗107の他方端は、接地される。オペアンプ112の出力端子は、抵抗108の一方端、制御IC6aの停止信号端子にそれぞれ接続される。抵抗108の他方端は、制御IC6aのVcc端子と接続される。   In the output voltage detection circuit 10, the inverting input terminal of the operational amplifier 109 is connected to one end of the resistor 5, and the non-inverting input terminal is connected to one end of the resistor 101, one end of the resistor 102, and one end of the resistor 103, respectively. Connected. The other end of the resistor 101 is connected to the Vcc terminal of the control IC 6a. The other end of the resistor 102 is grounded. The output terminal of the operational amplifier 109 is connected to the other end of the resistor 103, one end of the resistor 104, one end of the resistor 105, and the cathode terminal of the diode 110. The other end of the resistor 104 is connected to the Vcc terminal of the control IC 6a. The other end of the resistor 105 is connected to the anode terminal of the diode 110, one end of the capacitor 111, and the inverting input terminal of the operational amplifier 112. The other end of the capacitor 111 is grounded. The non-inverting input terminal of the operational amplifier 112 is connected to one end of the resistor 106 and one end of the resistor 107. The other end of the resistor 106 is connected to the Vcc terminal of the control IC 6a. The other end of the resistor 107 is grounded. The output terminal of the operational amplifier 112 is connected to one end of the resistor 108 and the stop signal terminal of the control IC 6a. The other end of the resistor 108 is connected to the Vcc terminal of the control IC 6a.

次に、再度図2を参照しながら、図3に示した回路構成の動作を説明する。過電流検出回路7aにおいて、オペアンプ71は、コンパレータとして動作する。抵抗72の抵抗値と抵抗73の抵抗値の比は、抵抗73に所定の閾値となる電圧が印加されるように決定されている。よって、オペアンプ71は、時刻t1において抵抗14の電圧が抵抗73の電圧よりも高くなったとき、出力電圧SE1をHレベルからLレベルへ変化させる。本実施形態に係る過電流検出信号S1は、出力電圧SE1がHレベルのとき停止状態となり、出力電圧SE1がLレベルのとき出力状態となる信号である。出力電圧SE1がLレベルへ変化すると同時に、過電流検出回路7aの所定の動作として、遅延回路8aのコンデンサ87の急速な放電が開始される。この放電は、ダイオード86を介して行われる。   Next, the operation of the circuit configuration shown in FIG. 3 will be described with reference to FIG. 2 again. In the overcurrent detection circuit 7a, the operational amplifier 71 operates as a comparator. The ratio between the resistance value of the resistor 72 and the resistance value of the resistor 73 is determined so that a voltage that is a predetermined threshold value is applied to the resistor 73. Therefore, the operational amplifier 71 changes the output voltage SE1 from the H level to the L level when the voltage of the resistor 14 becomes higher than the voltage of the resistor 73 at time t1. The overcurrent detection signal S1 according to the present embodiment is a signal that enters a stop state when the output voltage SE1 is at an H level and enters an output state when the output voltage SE1 is at an L level. Simultaneously with the change of the output voltage SE1 to the L level, as a predetermined operation of the overcurrent detection circuit 7a, rapid discharge of the capacitor 87 of the delay circuit 8a is started. This discharge is performed via the diode 86.

遅延回路8aにおいて、オペアンプ88は、コンパレータとして動作する。オペアンプ88は、コンデンサ87の電圧が放電によって抵抗84の電圧よりも低くなった時刻t2において、出力電圧をHレベルからLレベルへ変化させる。これにより、バイポーラトランジスタ89のエミッタ端子及びコレクタ端子間が短絡状態となり、エミッタ電圧SE2は、HレベルからLレベルへ変化する。本実施形態に係る停止信号S2は、エミッタ電圧SE2がHレベルのとき停止状態となり、エミッタ電圧SE2がLレベルのとき出力状態となる信号である。また、この短絡状態によって、制御IC6aのOUT端子は接地されてパルス信号P1はスイッチング素子12のゲート端子へ入力されなくなるので、時刻t2において、ゲート電圧VgeはLレベルとなる。ゲート電圧VgeがLレベルとなると、スイッチング素子12のドレイン端子及びソース端子間が開放状態となり、抵抗14の電圧は0Vとなる。よって、過電流検出回路7aのオペアンプ71は、時刻t2において出力電圧SE1をLレベルからHレベルへ変化させる。そして、出力電圧SE1がHレベルへ変化すると同時に、遅延回路8aのコンデンサ87の充電が開始される。この動作が、遅延時間T1の計測の開始に相当する動作となる。なお、この充電は、抵抗81及び82を介して行われる。   In the delay circuit 8a, the operational amplifier 88 operates as a comparator. The operational amplifier 88 changes the output voltage from the H level to the L level at time t2 when the voltage of the capacitor 87 becomes lower than the voltage of the resistor 84 due to discharging. As a result, the emitter terminal and the collector terminal of the bipolar transistor 89 are short-circuited, and the emitter voltage SE2 changes from H level to L level. The stop signal S2 according to the present embodiment is a signal that enters a stop state when the emitter voltage SE2 is at an H level and enters an output state when the emitter voltage SE2 is at an L level. In addition, because of this short circuit state, the OUT terminal of the control IC 6a is grounded and the pulse signal P1 is not input to the gate terminal of the switching element 12, so that the gate voltage Vge becomes L level at time t2. When the gate voltage Vge becomes L level, the drain terminal and the source terminal of the switching element 12 are opened, and the voltage of the resistor 14 becomes 0V. Therefore, the operational amplifier 71 of the overcurrent detection circuit 7a changes the output voltage SE1 from the L level to the H level at time t2. At the same time as the output voltage SE1 changes to the H level, charging of the capacitor 87 of the delay circuit 8a is started. This operation corresponds to the start of measurement of the delay time T1. This charging is performed via the resistors 81 and 82.

コンデンサ87の電圧が充電によって抵抗84の電圧よりも高くなった時刻t3において、遅延時間T1の計測が終了し、オペアンプ88は、出力電圧をLレベルからHレベルへ変化させる。これにより、バイポーラトランジスタ89のエミッタ端子及びコレクタ端子間が開放状態となり、エミッタ電圧SE2は、LレベルからHレベルへ変化する。また、この開放状態によって、制御IC6aからのパルス信号P1はスイッチング素子12のゲート端子へ入力されるので、時刻t4において、ゲート電圧VgeはHレベルとなる。ゲート電圧VgeはHレベルとなると、スイッチング素子12のドレイン端子及びソース端子間が短絡状態となり、抵抗14に電圧が印加される。ここで、図2の例では過電流が継続して発生しているので、抵抗14の電圧が抵抗73の電圧よりも高くなる。よって、オペアンプ71は、時刻t4において、出力電圧SE1をHレベルからLレベルへ変化させる。出力電圧SE1がLレベルへ変化すると同時に、過電流検出回路7aの所定の動作として、遅延回路8aのコンデンサ87が急速な放電を開始する。   At time t3 when the voltage of the capacitor 87 becomes higher than the voltage of the resistor 84 due to charging, the measurement of the delay time T1 ends, and the operational amplifier 88 changes the output voltage from the L level to the H level. As a result, the emitter terminal and the collector terminal of the bipolar transistor 89 are opened, and the emitter voltage SE2 changes from the L level to the H level. Further, in this open state, the pulse signal P1 from the control IC 6a is input to the gate terminal of the switching element 12, so that the gate voltage Vge becomes H level at time t4. When the gate voltage Vge becomes H level, the drain terminal and the source terminal of the switching element 12 are short-circuited, and a voltage is applied to the resistor 14. Here, since the overcurrent is continuously generated in the example of FIG. 2, the voltage of the resistor 14 becomes higher than the voltage of the resistor 73. Therefore, the operational amplifier 71 changes the output voltage SE1 from the H level to the L level at time t4. At the same time when the output voltage SE1 changes to the L level, the capacitor 87 of the delay circuit 8a starts rapid discharge as a predetermined operation of the overcurrent detection circuit 7a.

遅延回路8aのオペアンプ88は、コンデンサ87の電圧が放電によって抵抗84の電圧よりも低くなった時刻t5において、出力電圧をHレベルからLレベルへ変化させる。これにより、バイポーラトランジスタ89のエミッタ端子及びコレクタ端子間が短絡状態となり、エミッタ電圧SE2は、HレベルからLレベルへ変化する。また、この短絡状態によって、制御IC6aからのパルス信号P1はスイッチング素子12のゲート端子へ入力されなくなるので、時刻t5において、ゲート電圧VgeはLレベルとなる。ゲート電圧VgeはLレベルとなると、スイッチング素子12のドレイン端子及びソース端子間が開放状態となり、抵抗14の電圧は0Vとなる。よって、過電流検出回路7aのオペアンプ71は、時刻t5において出力電圧SE1をLレベルからHレベルへ変化させる。そして、出力電圧SE1がHレベルへ変化すると同時に、遅延回路8aのコンデンサ87の充電が開始され、遅延時間T1の計測を開始する。時刻t6〜時刻t8において行われる動作は、時刻t3〜時刻t5において行われる動作と同様であるので、説明を省略する。   The operational amplifier 88 of the delay circuit 8a changes the output voltage from the H level to the L level at time t5 when the voltage of the capacitor 87 becomes lower than the voltage of the resistor 84 due to discharging. As a result, the emitter terminal and the collector terminal of the bipolar transistor 89 are short-circuited, and the emitter voltage SE2 changes from H level to L level. Further, because of this short circuit state, the pulse signal P1 from the control IC 6a is not input to the gate terminal of the switching element 12, so that the gate voltage Vge becomes L level at time t5. When the gate voltage Vge becomes L level, the drain terminal and the source terminal of the switching element 12 are opened, and the voltage of the resistor 14 becomes 0V. Therefore, the operational amplifier 71 of the overcurrent detection circuit 7a changes the output voltage SE1 from the L level to the H level at time t5. At the same time when the output voltage SE1 changes to the H level, charging of the capacitor 87 of the delay circuit 8a is started, and measurement of the delay time T1 is started. Since the operation performed from time t6 to time t8 is the same as the operation performed from time t3 to time t5, description thereof is omitted.

出力電圧検出回路10において、オペアンプ109は、コンパレータとして動作する。抵抗101の抵抗値と抵抗102の抵抗値の比は、抵抗102に所定の閾値となる電圧が印加されるように決定されている。よって、オペアンプ109は、時刻t9において抵抗5の電圧E5が抵抗102の電圧よりも低くなったとき、出力電圧をLレベルからHレベルへ変化させる。出力電圧がHレベルへ変化すると同時に、出力電圧検出回路10の所定の動作として、コンデンサ111の充電が開始される。この充電は、抵抗104及び105を介して行われる。オペアンプ112は、コンパレータとして動作する。オペアンプ112は、コンデンサ111の電圧が充電によって抵抗107の電圧よりも高くなった時刻t10において、出力電圧SE3をHレベルからLレベルへ変化させる。本実施形態に係る停止信号S3は、出力電圧SE3がHレベルのとき停止状態となり、出力電圧SE3がLレベルのとき出力状態となる信号である。また、出力電圧SE3がLレベルへ変化すると、制御IC6aは、パルス信号P1の出力を停止する。これと同時に、ゲート電圧Vgeが常にLレベルとなるので、抵抗5の電圧E5は、急速に低下して0Vとなる。時刻t10以降、抵抗5の電圧E5は常に0Vになるので、出力電圧SE3はLレベルを維持する。出力電圧SE3をLレベルからHレベルへ変化させて出力電圧検出回路10をリセットするには、制御IC6aの電源をオフさせて出力電圧検出回路10へのVccの供給を一旦停止させる。   In the output voltage detection circuit 10, the operational amplifier 109 operates as a comparator. The ratio between the resistance value of the resistor 101 and the resistance value of the resistor 102 is determined so that a voltage that becomes a predetermined threshold value is applied to the resistor 102. Therefore, the operational amplifier 109 changes the output voltage from the L level to the H level when the voltage E5 of the resistor 5 becomes lower than the voltage of the resistor 102 at time t9. At the same time when the output voltage changes to the H level, charging of the capacitor 111 is started as a predetermined operation of the output voltage detection circuit 10. This charging is performed via the resistors 104 and 105. The operational amplifier 112 operates as a comparator. The operational amplifier 112 changes the output voltage SE3 from the H level to the L level at time t10 when the voltage of the capacitor 111 becomes higher than the voltage of the resistor 107 by charging. The stop signal S3 according to the present embodiment is a signal that enters a stop state when the output voltage SE3 is at an H level and enters an output state when the output voltage SE3 is at an L level. When the output voltage SE3 changes to L level, the control IC 6a stops outputting the pulse signal P1. At the same time, since the gate voltage Vge is always at the L level, the voltage E5 of the resistor 5 rapidly decreases to 0V. After time t10, the voltage E5 of the resistor 5 is always 0V, so that the output voltage SE3 maintains the L level. In order to reset the output voltage detection circuit 10 by changing the output voltage SE3 from the L level to the H level, the power supply of the control IC 6a is turned off to temporarily stop the supply of Vcc to the output voltage detection circuit 10.

なお、バイポーラトランジスタ89のベース電圧(ベース端子及びエミッタ端子間のバイアス電圧)は、温度によって大きく異なる特性を有している。具体的には、ベース電圧は、低温になると高くなり、高温になると低くなる。   Note that the base voltage of the bipolar transistor 89 (the bias voltage between the base terminal and the emitter terminal) has characteristics that vary greatly depending on the temperature. Specifically, the base voltage increases at a low temperature and decreases at a high temperature.

上述した従来の遅延回路8では、遅延時間T1は、バイポーラトランジスタのベース端子に接続されたコンデンサを利用して生成されていた。このため、上述した従来の遅延回路8では、低温になると遅延時間T1が短くなり、高温になると遅延時間T1が長くなり、遅延時間T1が安定しないという問題があった。さらに、遅延時間T1が短くなり、かつ過電流が継続して発生している場合、パルス信号P1の実質的な周波数があまり低下しないことになり、出力回路2及び3の各々から出力される出力電圧E2及びE3の電圧もあまり低下しなくなる。よって、上述した従来のスイッチング電源回路では、過電流が継続して発生している場合において低温になると、過熱等の可能性が増大してしまうという問題もあった。このことは、スイッチング電源回路を、車両などのような極低温になりやすい環境下に設置された外部機器へ電源を供給するために用いる場合、特に問題となる。   In the conventional delay circuit 8 described above, the delay time T1 is generated using a capacitor connected to the base terminal of the bipolar transistor. For this reason, the above-described conventional delay circuit 8 has a problem that the delay time T1 is shortened when the temperature is low, the delay time T1 is long when the temperature is high, and the delay time T1 is not stable. Further, when the delay time T1 is shortened and the overcurrent is continuously generated, the substantial frequency of the pulse signal P1 does not decrease so much, and the output output from each of the output circuits 2 and 3 The voltages E2 and E3 do not decrease so much. Therefore, the above-described conventional switching power supply circuit has a problem that the possibility of overheating increases when the temperature becomes low when overcurrent is continuously generated. This is a particular problem when the switching power supply circuit is used to supply power to an external device installed in an environment that is prone to extremely low temperatures such as a vehicle.

一方、本実施形態に係る遅延回路8aでは、上述したように、遅延時間T1は、バイポーラトランジスタ89のベース端子に接続されたコンパレータを利用して生成される。このため、本実施形態に係る遅延回路8aでは、バイポーラトランジスタ89のベース電圧の温度特性に関係なく、常に一定の遅延時間T1を生成することができる。   On the other hand, in the delay circuit 8 a according to the present embodiment, the delay time T <b> 1 is generated using the comparator connected to the base terminal of the bipolar transistor 89 as described above. Therefore, in the delay circuit 8a according to the present embodiment, a constant delay time T1 can always be generated regardless of the temperature characteristics of the base voltage of the bipolar transistor 89.

以上のように、本実施形態に係るスイッチング電源回路は、過電流が継続して発生する場合には、出力回路2及び3の各々からの出力自体を停止させ、過電流が短時間だけ発生する場合には、出力回路2及び3の各々からの出力を自動復帰させる。その結果、本実施形態によれば、十分な過電流保護を実現しつつも、利便性の高いスイッチング電源回路を提供することができる。   As described above, when the overcurrent continues to occur, the switching power supply circuit according to the present embodiment stops the output itself from each of the output circuits 2 and 3, and the overcurrent is generated only for a short time. In this case, the output from each of the output circuits 2 and 3 is automatically restored. As a result, according to the present embodiment, it is possible to provide a highly convenient switching power supply circuit while realizing sufficient overcurrent protection.

また、本実施形態に係るスイッチング電源回路では、遅延時間T1は、バイポーラトランジスタ89のベース端子に接続されたコンパレータを利用して生成される。このため、本実施形態に係るスイッチング電源回路では、バイポーラトランジスタ89のベース電圧の温度特性に関係なく、常に一定の遅延時間T1を生成することができる。   In the switching power supply circuit according to this embodiment, the delay time T1 is generated using a comparator connected to the base terminal of the bipolar transistor 89. For this reason, in the switching power supply circuit according to the present embodiment, a constant delay time T1 can always be generated regardless of the temperature characteristics of the base voltage of the bipolar transistor 89.

なお、上述では、出力電圧検出回路10が出力回路3の出力電圧E3に応じた抵抗5の電圧E5を検出し、出力回路2及び/又は出力回路3にて発生する過電流を検出していたが、これに限定されない。例えば、出力電圧検出回路10は、出力回路2の出力電圧E2に応じた電圧を検出するようにしてもよい。この場合、抵抗4の一方端が出力回路2の出力端子23と接続される。また例えば、出力電圧検出回路10は、出力回路2の出力電圧E2に応じた電圧と、出力回路3の出力電圧E3に応じた電圧の両方をそれぞれ検出するようにしてもよい。この場合、図1において、第1及び第2の抵抗をさらに設け、第1の抵抗の一方端を出力回路2の出力端子23と接続し、第1の抵抗の他方端を第2の抵抗の一方端と接続し、第2の抵抗の他方端を接地する。そして、出力電圧検出回路10は、抵抗5の電圧と、第2の抵抗の電圧とを検出する。   In the above description, the output voltage detection circuit 10 detects the voltage E5 of the resistor 5 corresponding to the output voltage E3 of the output circuit 3, and detects the overcurrent generated in the output circuit 2 and / or the output circuit 3. However, it is not limited to this. For example, the output voltage detection circuit 10 may detect a voltage corresponding to the output voltage E2 of the output circuit 2. In this case, one end of the resistor 4 is connected to the output terminal 23 of the output circuit 2. Further, for example, the output voltage detection circuit 10 may detect both a voltage according to the output voltage E2 of the output circuit 2 and a voltage according to the output voltage E3 of the output circuit 3. In this case, in FIG. 1, first and second resistors are further provided, one end of the first resistor is connected to the output terminal 23 of the output circuit 2, and the other end of the first resistor is connected to the second resistor. Connect to one end and ground the other end of the second resistor. Then, the output voltage detection circuit 10 detects the voltage of the resistor 5 and the voltage of the second resistor.

本発明に係るスイッチング電源回路は、過電流が継続して発生している場合でも、十分な過電流保護を実現することが可能であり、車両などに設置された外部機器へ電源を供給するスイッチング電源回路としても有用である。   The switching power supply circuit according to the present invention can realize sufficient overcurrent protection even when an overcurrent is continuously generated, and is a switching that supplies power to an external device installed in a vehicle or the like. It is also useful as a power supply circuit.

本発明の実施形態に係るスイッチング電源回路のブロック構成を示す図The figure which shows the block configuration of the switching power supply circuit which concerns on embodiment of this invention 本発明の実施形態に係るスイッチング電源回路の動作を説明するためのタイムチャ−トを示す図The figure which shows the time chart for demonstrating operation | movement of the switching power supply circuit which concerns on embodiment of this invention 本発明の実施形態に係るスイッチング電源回路の具体的な回路構成を示す図The figure which shows the specific circuit structure of the switching power supply circuit which concerns on embodiment of this invention 従来のスイッチング電源回路のブロック構成を示す図The figure which shows the block configuration of the conventional switching power supply circuit 従来のスイッチング電源回路の動作を説明するためのタイムチャ−トを示す図The figure which shows the time chart for demonstrating operation | movement of the conventional switching power supply circuit

符号の説明Explanation of symbols

1、1a スイッチング回路
2、3 出力回路
4、5、9、14、72〜74、81〜85、101〜108 抵抗
6、6a 制御IC
7、7a 過電流検出回路
8、8a 遅延回路
10 出力電圧検出回路
11 入力端子
12 スイッチング素子
13 変換器
21、31、86、110 ダイオ−ド
22、32、87、111 コンデンサ
23、24、33、34 出力端子
71、88、109、112 オペアンプ
89 バイポーラトランジスタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a Switching circuit 2, 3 Output circuit 4, 5, 9, 14, 72-74, 81-85, 101-108 Resistance 6, 6a Control IC
7, 7a Overcurrent detection circuit 8, 8a Delay circuit 10 Output voltage detection circuit 11 Input terminal 12 Switching element 13 Converter 21, 31, 86, 110 Diode 22, 32, 87, 111 Capacitor 23, 24, 33, 34 Output terminal 71, 88, 109, 112 Operational amplifier 89 Bipolar transistor

Claims (3)

ゲート端子に入力されるパルス信号に従って直流入力電圧をスイッチングするスイッチング素子を備え、当該スイッチングした直流入力電圧に基づくスイッチング出力電圧を出力するスイッチング回路と、
前記スイッチング回路から出力されたスイッチング出力電圧を直流に変換して直流出力電圧を出力する出力回路と、
前記パルス信号を前記スイッチング回路の前記スイッチング素子のゲート端子へ出力するとともに、前記出力回路から出力される直流出力電圧が第1電圧値で一定となるように前記パルス信号のパルス幅を制御する制御回路と、
前記制御回路の出力端子と前記スイッチング素子のゲート端子との間に設けられた抵抗と、
前記スイッチング回路に流れる電流に基づいて、前記出力回路において発生する過電流を検出する過電流検出回路と、
前記過電流検出回路において過電流が検出された場合、前記スイッチング素子のゲート端子にドレイン端子及びソース端子間が開放状態となるゲート電圧を所定時間だけ印加することにより、前記制御回路からの前記パルス信号の出力を前記所定時間だけ停止させる遅延回路と、
前記出力回路から出力される直流出力電圧を検出し、当該検出した直流出力電圧が前記第1電圧値より低い第2電圧値よりも低くなった場合、前記制御回路からの前記パルス信号の出力を継続して停止させる出力電圧検出回路とを備える、スイッチング電源回路。
A switching circuit that includes a switching element that switches a DC input voltage according to a pulse signal input to the gate terminal, and that outputs a switching output voltage based on the switched DC input voltage;
An output circuit that converts the switching output voltage output from the switching circuit into a direct current and outputs a direct current output voltage;
Control that outputs the pulse signal to the gate terminal of the switching element of the switching circuit and controls the pulse width of the pulse signal so that the DC output voltage output from the output circuit is constant at a first voltage value. Circuit,
A resistor provided between an output terminal of the control circuit and a gate terminal of the switching element;
An overcurrent detection circuit for detecting an overcurrent generated in the output circuit based on a current flowing through the switching circuit;
When an overcurrent is detected in the overcurrent detection circuit, the pulse from the control circuit is applied to the gate terminal of the switching element by applying a gate voltage that opens between the drain terminal and the source terminal for a predetermined time. a delay circuit for stopping the output of the signal by the predetermined time,
When a DC output voltage output from the output circuit is detected and the detected DC output voltage is lower than a second voltage value lower than the first voltage value, an output of the pulse signal from the control circuit is performed. A switching power supply circuit comprising an output voltage detection circuit that is continuously stopped.
前記遅延回路は、
前記過電流検出回路において過電流が検出された場合、エミッタ端子及びコレクタ端子間を短絡することによって、前記パルス信号が出力される前記制御回路の出力端子を接地するトランジスタと、
前記制御回路の出力端子が接地された場合、充電を開始するコンデンサと、
前記コンデンサの電圧が充電によって第3電圧値よりも高くなった前記所定時間経過後において、前記トランジスタのエミッタ端子及びコレクタ端子間を開放させることによって、前記制御回路の出力端子の接地を解除するコンパレータとを含む、請求項1に記載のスイッチング電源回路。
The delay circuit is
When an overcurrent is detected in the overcurrent detection circuit, a transistor that grounds an output terminal of the control circuit to which the pulse signal is output by short-circuiting between an emitter terminal and a collector terminal;
When the output terminal of the control circuit is grounded, a capacitor for starting charging,
A comparator that releases the ground of the output terminal of the control circuit by opening the emitter terminal and the collector terminal of the transistor after the predetermined time has elapsed when the voltage of the capacitor has become higher than the third voltage value by charging. The switching power supply circuit according to claim 1, comprising:
請求項1又は2に記載のスイッチング電源回路と、
前記スイッチング電源回路の出力回路から出力される直流出力電圧を電源電圧として入力する機器とを備える、車両。
The switching power supply circuit according to claim 1 or 2,
A vehicle comprising: a device that inputs a DC output voltage output from an output circuit of the switching power supply circuit as a power supply voltage.
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