JP5176810B2 - Rectification control device, full-wave rectification circuit, power receiving device, non-contact power transmission system, and electronic device - Google Patents

Rectification control device, full-wave rectification circuit, power receiving device, non-contact power transmission system, and electronic device Download PDF

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本発明は、整流制御装置、全波整流回路、受電装置、無接点電力伝送システムおよび電子機器等に関する。   The present invention relates to a rectification control device, a full-wave rectification circuit, a power receiving device, a contactless power transmission system, an electronic device, and the like.

全波整流回路は一般に、整流ブリッジと、平滑コンデンサとにより構成される。整流方式としては、ダイオード整流方式と、同期整流方式とがある。   A full-wave rectifier circuit is generally composed of a rectifier bridge and a smoothing capacitor. As the rectification method, there are a diode rectification method and a synchronous rectification method.

ダイオード整流方式は、複数のダイオード(例えば、PN接合ダイオード)を用いて構成される整流ブリッジにより、交流電圧を整流電圧(直流電圧)に変換する方式である。但し、ダイオード整流方式の場合、ダイオードに順方向電圧が発生し、ダイオード損失が生じる。   The diode rectification method is a method of converting an AC voltage into a rectified voltage (DC voltage) by a rectification bridge configured using a plurality of diodes (for example, PN junction diodes). However, in the diode rectification method, a forward voltage is generated in the diode, resulting in diode loss.

同期整流方式は、ダイオードの代わりに、低損失の能動素子(例えばパワーMOSFET)を使用すると共に、例えば、タイミング制御回路(制御IC等)が、その能動素子のオン/オフを適切なタイミングで切り換える。同期整流方式では、パワーMOSFETの他、例えば、パワー系バイポーラトランジスタを使用する場合もあり得る。   The synchronous rectification method uses a low-loss active element (for example, a power MOSFET) instead of a diode, and for example, a timing control circuit (control IC or the like) switches on / off of the active element at an appropriate timing. . In the synchronous rectification method, for example, a power bipolar transistor may be used in addition to the power MOSFET.

本明細書では、同期整流方式を実現するために使用される能動素子を、「同期整流素子」という。低損失であり、かつ、制御信号を制御ノードに入力することによってオン/オフを制御することが可能な能動素子であれば、その種類は問わない。なお、MOSFETの場合、ゲートが制御ノードであり、バイポーラトランジスタの場合、ベースが制御ノードである。但し、MOSFET(パワーMOSFET)は、省電力性に優れ、耐圧も高いため、同期整流素子として適している。   In this specification, an active element used for realizing the synchronous rectification method is referred to as a “synchronous rectification element”. Any active element can be used as long as it is low loss and can be turned on / off by inputting a control signal to the control node. In the case of MOSFET, the gate is the control node, and in the case of bipolar transistor, the base is the control node. However, MOSFET (power MOSFET) is suitable as a synchronous rectifier because it has excellent power saving and high withstand voltage.

パワーMOSFETを用いた同期整流方式の整流回路は、例えば、特許文献1および特許文献2に記載されている。   Synchronous rectification rectifier circuits using power MOSFETs are described in, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2.

特許文献1に記載される整流回路は、整流回路の入力端子と出力端子との間の電位差を比較器により測定し、その比較器の出力信号によって、入力端子と出力端子との間に接続されているパワーMOSFETのオン/オフを制御する。   The rectifier circuit described in Patent Document 1 measures the potential difference between the input terminal and the output terminal of the rectifier circuit by a comparator, and is connected between the input terminal and the output terminal by the output signal of the comparator. ON / OFF of the power MOSFET is controlled.

特許文献2に記載される整流回路(全波ブリッジ整流回路)は、4つのパワーMOSFETと、各パワーMOSFETのオン/オフを制御するための4つの比較器と、によって構成される。比較器は、入力端子の電圧と、直流出力電圧VDDあるいは接地電位GNDとを比較し、各比較器の出力信号によって、各パワーMOSFETのオン/オフを制御する。
特表昭60−502135号公報 特開平9−131064号公報
The rectifier circuit (full-wave bridge rectifier circuit) described in Patent Document 2 includes four power MOSFETs and four comparators for controlling on / off of each power MOSFET. The comparator compares the voltage at the input terminal with the DC output voltage VDD or the ground potential GND, and controls on / off of each power MOSFET according to the output signal of each comparator.
JP-T 60-502135 Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-131064

特許文献1および特許文献2に記載の同期整流方式の整流回路では、整流回路の入力端子の電圧(すなわち交流信号の電圧)と、整流回路の出力端子の電圧(すなわち整流電圧)とを比較器によって比較し、入力端子と出力端子との間に接続されるMOSFET(同期整流素子)のオン/オフを制御する。   In the synchronous rectification type rectifier circuit described in Patent Document 1 and Patent Document 2, the voltage of the input terminal of the rectifier circuit (that is, the voltage of the AC signal) and the voltage of the output terminal of the rectifier circuit (that is, the rectified voltage) are compared. To control on / off of a MOSFET (synchronous rectifier) connected between the input terminal and the output terminal.

比較器に入力される2つの信号(すなわち、交流信号と整流電圧)の各々は、時間軸上で連続したアナログ信号であり、微視的にみれば、電圧レベルは絶えず変動する。例えば、整流回路に入力される交流信号は、2次コイルのインダクタンス、MOSFETの寄生容量等の影響を受けて発振傾向を示し、正確な正弦波(あるいは余弦波)とはならない。また、整流回路から得られる整流電圧も、例えば、ノイズの影響を受けて電圧レベルが変動する。したがって、比較器による電圧比較の精度向上には限界がある。   Each of the two signals (that is, the AC signal and the rectified voltage) input to the comparator is an analog signal continuous on the time axis, and when viewed microscopically, the voltage level constantly fluctuates. For example, an AC signal input to the rectifier circuit tends to oscillate under the influence of the inductance of the secondary coil, the parasitic capacitance of the MOSFET, etc., and does not become an accurate sine wave (or cosine wave). Further, the voltage level of the rectified voltage obtained from the rectifier circuit also fluctuates due to the influence of noise, for example. Therefore, there is a limit to improving the accuracy of voltage comparison by the comparator.

また、同期整流素子がオンすると、同期整流素子のオン抵抗が低いことから、整流回路の入力端と出力端との電位差が微小(例えば、数mV程度)となる。すなわち、比較器に入力される2つの電圧の電位差がほとんどなくなることから、正確な電圧比較が困難になり、オン状態の同期整流素子をオフ状態に移行させるタイミングにかなりの遅延が生じる。同期整流素子のターンオフのタイミングが遅延すると、その遅延期間において、例えば、整流コンデンサに蓄積されている電荷の逆流が生じて、整流回路のエネルギー効率が低下する。よって、同期整流素子のターンオフタイミングを、できるだけ正確に制御することが望ましい。   Further, when the synchronous rectifier element is turned on, the on-resistance of the synchronous rectifier element is low, so that the potential difference between the input terminal and the output terminal of the rectifier circuit is very small (for example, about several mV). In other words, since the potential difference between the two voltages input to the comparator is almost eliminated, accurate voltage comparison becomes difficult, and a considerable delay occurs in the timing at which the synchronous rectifying element in the on state is shifted to the off state. When the turn-off timing of the synchronous rectifier element is delayed, for example, a reverse flow of the charge accumulated in the rectifier capacitor occurs during the delay period, and the energy efficiency of the rectifier circuit decreases. Therefore, it is desirable to control the turn-off timing of the synchronous rectifying element as accurately as possible.

また、実際の比較器は、比較する電圧の電圧差がある程度大きくないと電圧の比較を実行することができないため、若干の検出遅延が生じるのはやむを得ない。但し、実際に生じる検出遅延には、ばらつきがある。したがって、同期整流素子のオン/オフをより高精度に制御するためには、検出遅延のばらつきを低減することが望ましい。   In addition, since an actual comparator cannot perform voltage comparison unless the voltage difference between the voltages to be compared is large to some extent, it is inevitable that a slight detection delay occurs. However, the actual detection delay varies. Therefore, in order to control on / off of the synchronous rectifying element with higher accuracy, it is desirable to reduce variations in detection delay.

また、例えば、無接点電力伝送システムの受電装置に整流回路が設けられる場合、無接点電力伝送システムでは高い伝送効率が求められることから、整流回路の損失の低減やエネルギー効率の改善は極めて重要な課題となる。したがって、従来にない、より高精度な同期整流素子のタイミング制御を実現することが重要である。   In addition, for example, when a rectifier circuit is provided in a power receiving device of a non-contact power transmission system, high power transmission efficiency is required in the non-contact power transmission system. Therefore, it is extremely important to reduce loss of the rectifier circuit and improve energy efficiency. It becomes a problem. Therefore, it is important to realize a timing control of the synchronous rectifying element with higher accuracy than ever before.

本発明の幾つかの態様によれば、従来にない、高精度の同期整流素子のオン/オフのタイミング制御が可能となり、整流回路の損失や発熱の低減、ならびにエネルギー効率の改善を図ることができる。   According to some aspects of the present invention, it is possible to control the on / off timing of a highly accurate synchronous rectification element, which has not been possible in the past, and to reduce loss and heat generation of the rectifier circuit and improve energy efficiency. it can.

(1)本発明の整流制御装置の一態様は、複数の同期整流素子を含む整流ブリッジと、前記整流ブリッジに接続される平滑コンデンサと、を含む全波整流回路における、前記複数の同期整流素子の少なくとも一つのオン/オフを制御する整流制御装置であって、前記複数の同期整流素子のうちの少なくとも一つのオン/オフを、少なくとも一つのオン/オフ制御信号によって制御するタイミング制御回路を含み、前記タイミング制御回路は、前記少なくとも一つのオン/オフ制御信号の一つである第1のオン/オフ制御信号を生成するオン/オフ制御信号生成回路を含み、前記オン/オフ制御信号生成回路は、前記整流ブリッジに入力される交流電圧、前記整流ブリッジから出力される整流電圧、前記整流ブリッジの基準電圧のいずれか一つをサンプリングするサンプリング回路と、前記サンプリング回路によってサンプリングされたサンプリング電圧と、前記交流電圧とを比較する第1のコンパレータと、を有し、前記第1のコンパレータの出力信号に基づいて、前記第1のオン/オフ制御信号が生成される。   (1) According to one aspect of the rectification control device of the present invention, the plurality of synchronous rectification elements in a full-wave rectification circuit including a rectification bridge including a plurality of synchronous rectification elements and a smoothing capacitor connected to the rectification bridge. And a timing control circuit for controlling on / off of at least one of the plurality of synchronous rectifier elements by at least one on / off control signal. The timing control circuit includes an on / off control signal generation circuit that generates a first on / off control signal that is one of the at least one on / off control signal, and the on / off control signal generation circuit. Is one of an AC voltage input to the rectifier bridge, a rectified voltage output from the rectifier bridge, and a reference voltage of the rectifier bridge A sampling circuit for sampling, a sampling voltage sampled by the sampling circuit, and a first comparator for comparing the AC voltage, and based on an output signal of the first comparator, An on / off control signal is generated.

本態様では、第1のコンパレータ(電圧比較回路)に入力される2つの電圧信号のうち、一方の電圧信号は、サンプリング回路によってサンプリングされた電圧(離散値の電圧)である。   In this aspect, one of the two voltage signals input to the first comparator (voltage comparison circuit) is a voltage (discrete value voltage) sampled by the sampling circuit.

すなわち、本態様では、サンプリング電圧と、整流回路に入力される交流電圧とが比較される。サンプリング回路によってサンプリングされたサンプリング電圧(離散値の電圧)は、ノイズが重畳されない電圧である。よって、時間軸上で連続する2つのアナログ電圧(これらの電圧は共に、ノイズ等の影響により絶えず変動している)同士を比較する場合に比べて、比較精度が向上する。よって、整流素子を構成する同期整流素子の、より正確なオン/オフ制御が可能である。   That is, in this aspect, the sampling voltage is compared with the AC voltage input to the rectifier circuit. The sampling voltage (discrete value voltage) sampled by the sampling circuit is a voltage on which noise is not superimposed. Therefore, the comparison accuracy is improved as compared with the case of comparing two analog voltages that are continuous on the time axis (both of these voltages constantly fluctuate due to the influence of noise or the like). Therefore, more accurate on / off control of the synchronous rectifying element constituting the rectifying element is possible.

なお、第1のコンパレータの出力信号は、複数の同期整流素子のうちの少なくとも一つのオン/オフ制御信号(第1のオン/オフ制御信号)の生成に用いられる。例えば、コンパレータの出力信号に基づいて、同期整流素子のオン/オフ制御信号の立ち上がりのタイミングあるいは立ち下がりのタイミングの少なくとも一方を決定することができる。   The output signal of the first comparator is used to generate an on / off control signal (first on / off control signal) of at least one of the plurality of synchronous rectifying elements. For example, at least one of the rising timing and the falling timing of the on / off control signal of the synchronous rectifying element can be determined based on the output signal of the comparator.

(2)本発明の整流制御装置の他の態様では、前記第1のコンパレータは第1のヒステリシスコンパレータによって構成され、前記第1のヒステリシスコンパレータの閾値電圧は、前記第1のヒステリシスコンパレータの出力信号の電圧レベルがLレベルのときは第1の閾値電圧であり、前記第1のヒステリシスコンパレータの出力信号の電圧レベルがHレベルのときは第2の閾値電圧であり、前記第1の閾値電圧と前記第2の閾値電圧との差電圧に決定されるヒステリシス幅は、前記交流電圧に重畳されるノイズに対して前記第1のヒステリシスコンパレータが不感となる電圧に設定される。   (2) In another aspect of the rectification control device of the present invention, the first comparator is constituted by a first hysteresis comparator, and the threshold voltage of the first hysteresis comparator is an output signal of the first hysteresis comparator. When the voltage level of the first hysteresis comparator is L level, the first threshold voltage is used. When the voltage level of the output signal of the first hysteresis comparator is H level, the second threshold voltage is used. The hysteresis width determined as the voltage difference from the second threshold voltage is set to a voltage at which the first hysteresis comparator is insensitive to noise superimposed on the AC voltage.

本態様では、第1のコンパレータとして、第1のヒステリシスコンパレータを使用する。ヒステリシスコンパレータは、出力信号の電圧レベルに対応して閾値電圧が切り換るコンパレータである。ヒステリシスコンパレータの閾値電圧は、出力信号の電圧レベルに対応して切り換えられる。第1の閾値電圧と第2の閾値電圧との差電圧がヒステリシス幅であり、そのヒステリシス幅は、交流電圧に重畳されるノイズに対して第1のヒステリシスコンパレータが不感となる電圧(例えば25mV)に設定される。これによって、ノイズに追従して、コンパレータの出力信号の電圧レベルが変動する事態が生じない。このように、サンプリング回路を採用することによる比較精度の向上効果と、ヒステリシスコンパレータを採用することによるノイズ対策効果との相乗効果によって、同期整流素子のオン/オフの制御精度が、従来に比べて格段に向上する。   In this aspect, the first hysteresis comparator is used as the first comparator. The hysteresis comparator is a comparator whose threshold voltage is switched according to the voltage level of the output signal. The threshold voltage of the hysteresis comparator is switched corresponding to the voltage level of the output signal. The difference voltage between the first threshold voltage and the second threshold voltage is a hysteresis width, and the hysteresis width is a voltage at which the first hysteresis comparator is insensitive to noise superimposed on the AC voltage (for example, 25 mV). Set to As a result, the voltage level of the output signal of the comparator does not fluctuate following the noise. As described above, the on / off control accuracy of the synchronous rectifying element is improved compared to the conventional one by the synergistic effect of the comparison accuracy improvement effect by adopting the sampling circuit and the noise countermeasure effect by adopting the hysteresis comparator. Greatly improved.

また、ヒステリシスコンパレータのヒステリシス幅を積極的に利用することによって、同期整流素子のオン時間を微調整することができる。例えば、サンプリング電圧をSamp(VA)とし、ヒステリシス幅(ヒステリシス電圧)をVhsとする。ヒステリシスコンパレータの出力信号の電圧レベルは、交流信号の電圧がSamp(VA)と交差する時点(現実的には、超える時点あるいは下回る時点ということもできる)において非アクティブレベル(例えばL)からアクティブレベル(例えばH)に変化し、交流電圧が、例えば、(Samp(VA)−Vhs)と交差する時点(現実的には、超える時点あるいは下回る時点ということもできる)においてアクティブレベル(例えばH)から非アクティブレベル(例えばL)に変化する。   Further, the on-time of the synchronous rectifier can be finely adjusted by positively using the hysteresis width of the hysteresis comparator. For example, the sampling voltage is Samp (VA), and the hysteresis width (hysteresis voltage) is Vhs. The voltage level of the output signal of the hysteresis comparator is changed from the inactive level (for example, L) to the active level at the time when the voltage of the AC signal crosses Samp (VA) (in reality, it can also be the time when it exceeds or falls below). (For example, H), and when the AC voltage crosses (Samp (VA) -Vhs), for example (in reality, it can be said to be a time point that exceeds or falls below) from an active level (for example, H). It changes to an inactive level (for example, L).

ヒステリシス幅Vhsを例えば25mV程度に設定すれば、コンパレータによって電位差を確実に検出することができるため、コンパレータの出力がアクティブレベル(H)から非アクティブレベル(L)に変化するタイミングは、交流電圧が、(Samp(VA)−Vhs)と交差するタイミングとなり、そのタイミングは正確に決定される。また、交流電圧がどのような波形となるかは、設計の時点で予測することが可能であり、そして、ヒステリシス幅Vhsは既知である。よって、ヒステリシス幅Vhsによる、ヒステリシスコンパレータの出力信号のレベル反転のタイミングの遅延量は、設計時に予測することができる。したがって、回路設計を最適化すれば、同期整流素子のオン時間を微調整することができる。例えば、同期整流素子のターンオンの遅延による損失を所定範囲に抑制したり、あるいは、ターンオフの遅延による電荷の逆流を最小限化したりすることができる。すなわち、ヒステリシス幅Vhsを積極的に利用することによって、同期整流素子のオン時間を微調整して、設計を容易化することができる。   If the hysteresis width Vhs is set to, for example, about 25 mV, the potential difference can be reliably detected by the comparator. Therefore, the timing at which the output of the comparator changes from the active level (H) to the inactive level (L) , (Samp (VA) −Vhs), and the timing is accurately determined. In addition, the waveform of the AC voltage can be predicted at the time of design, and the hysteresis width Vhs is known. Therefore, the delay amount of the level inversion timing of the output signal of the hysteresis comparator due to the hysteresis width Vhs can be predicted at the time of design. Therefore, if the circuit design is optimized, the on-time of the synchronous rectifying element can be finely adjusted. For example, the loss due to the turn-on delay of the synchronous rectifier element can be suppressed within a predetermined range, or the backflow of charge due to the turn-off delay can be minimized. In other words, by actively utilizing the hysteresis width Vhs, the on-time of the synchronous rectifying element can be finely adjusted to facilitate the design.

このように、本態様によれば、電圧サンプリング方式の採用ならびにヒステリシスコンパレータの採用によって、十分なノイズ対策が実現され、かつ、ヒステリシス幅を積極的に用いたタイミング制御も可能であり、よって、整流回路の損失や発熱の低減、ならびにエネルギー効率の改善を図ることができる。ヒステリシス幅は、ノイズ対策として適切な電圧であり、かつ、ヒステリシスコンパレータが、入力信号の電圧差を確実に検出できる程度の電圧に設定するのが望ましく、例えば25mV程度に設定することができる。   As described above, according to this aspect, by adopting the voltage sampling method and the hysteresis comparator, sufficient noise countermeasures can be realized, and timing control using the hysteresis width can be performed actively. Circuit loss and heat generation can be reduced, and energy efficiency can be improved. The hysteresis width is an appropriate voltage as a noise countermeasure, and is desirably set to a voltage at which the hysteresis comparator can reliably detect the voltage difference between the input signals. For example, the hysteresis width can be set to about 25 mV.

(3)本発明の整流制御装置の他の態様では、前記オン/オフ制御信号生成回路は、前記サンプリング回路のサンプリングタイミングを決定するサンプリング信号を生成するサンプリング信号生成回路を、さらに有し、前記サンプリング信号生成回路は、前記交流電圧と、前記整流電圧または前記整流ブリッジの基準電圧とを比較して、前記サンプリング信号を生成するためのタイミング信号を出力する第2のヒステリシスコンパレータと、前記タイミング信号に基づいて、前記サンプリング信号を生成するロジック回路と、を有する。   (3) In another aspect of the rectification control device of the present invention, the on / off control signal generation circuit further includes a sampling signal generation circuit that generates a sampling signal for determining a sampling timing of the sampling circuit, The sampling signal generation circuit compares the AC voltage with the rectified voltage or a reference voltage of the rectification bridge, and outputs a timing signal for generating the sampling signal, and the timing signal And a logic circuit for generating the sampling signal.

サンプリング回路のサンプリングタイミングを決定するためのサンプリング信号は、サンプリング信号生成回路によって生成される。サンプリング信号生成回路は、第2のヒステリシスコンパレータと、ロジック回路と、を有する。   A sampling signal for determining the sampling timing of the sampling circuit is generated by the sampling signal generation circuit. The sampling signal generation circuit includes a second hysteresis comparator and a logic circuit.

サンプリング信号の生成のために第2のヒステリシスコンパレータを使用するのは、ノイズに影響されることなく、正確なタイミング信号を生成するためである。   The reason for using the second hysteresis comparator for generating the sampling signal is to generate an accurate timing signal without being affected by noise.

また、ロジック回路は、第2のヒステリシスコンパレータによって生成されたタイミング信号に基づいて、サンプリング信号を生成する。また、ロジック回路は、例えば、タイミング信号を所与の時間だけ遅延させる遅延回路と、遅延したタイミング信号と、遅延なしのタイミング信号を入力信号とするアンドゲートと、を含むことができる(この回路構成は一例であり、この構成に限定されるものではない)。これによって、サンプリング信号を、適切なタイミングで生成して出力することができる。   The logic circuit generates a sampling signal based on the timing signal generated by the second hysteresis comparator. In addition, the logic circuit can include, for example, a delay circuit that delays the timing signal by a given time, a delayed timing signal, and an AND gate that receives the timing signal without delay as an input signal (this circuit). The configuration is an example and is not limited to this configuration). As a result, the sampling signal can be generated and output at an appropriate timing.

(4)本発明の整流制御装置の他の態様では、前記サンプリング回路は、前記サンプリング信号生成回路から出力される前記サンプリング信号によってオン/オフが制御されるサンプリングスイッチと、前記サンプリングスイッチと所与の電位との間に接続されるサンプリングコンデンサと、を有する。   (4) In another aspect of the rectification control device of the present invention, the sampling circuit includes: a sampling switch whose on / off is controlled by the sampling signal output from the sampling signal generation circuit; and the sampling switch And a sampling capacitor connected between the first and second potentials.

サンプリング回路は、サンプリングスイッチと、サンプリングコンデンサとを有するサンプルホールド回路によって構成することができる。サンプリング信号がアクティブレベルである期間において、サンプリングスイッチがオンし、交流電圧、整流電圧あるいは整流ブリッジの基準電圧(例えばGND)のいずれかをサンプリングする。回路構成が簡単であるため、回路の占有面積を削減することができる。   The sampling circuit can be constituted by a sample and hold circuit having a sampling switch and a sampling capacitor. During a period in which the sampling signal is at an active level, the sampling switch is turned on to sample either an AC voltage, a rectified voltage, or a reference voltage (for example, GND) of the rectified bridge. Since the circuit configuration is simple, the area occupied by the circuit can be reduced.

(5)本発明の整流制御装置の他の態様では、前記第1のコンパレータの出力信号に基づいて、前記同期整流素子のオン/オフ制御信号を生成して出力する出力回路を、さらに有し、前記出力回路は、前記サンプリング回路によって前記サンプリングが行われるサンプリング期間において、前記同期整流素子のオン/オフ制御信号を、非アクティブレベルに維持する。   (5) In another aspect of the rectification control device of the present invention, the rectification control device further includes an output circuit that generates and outputs an on / off control signal for the synchronous rectification element based on the output signal of the first comparator. The output circuit maintains the on / off control signal of the synchronous rectifying element at an inactive level during a sampling period in which the sampling is performed by the sampling circuit.

サンプリング回路がサンプリングを実行している期間においては、正確なサンプリング電圧が出力されず、高精度の、同期整流素子のオン/オフ制御信号を作成することができない。そこで、出力回路を設けて、サンプリング期間においては、同期整流素子のオン/オフ制御信号を非アクティブレベルに維持する。これによって、望ましくないタイミングで、同期整流素子のオン/オフ制御信号が生成・出力される事態が生じない。   During the period in which the sampling circuit is performing sampling, an accurate sampling voltage is not output, and a highly accurate on / off control signal for the synchronous rectifier cannot be created. Therefore, an output circuit is provided to maintain the on / off control signal of the synchronous rectifier at an inactive level during the sampling period. As a result, a situation in which the on / off control signal of the synchronous rectifying element is generated and output at an undesired timing does not occur.

(6)本発明の整流制御装置の他の態様では、前記第1のコンパレータの出力信号に基づいて、前記同期整流素子のオン/オフ制御信号を生成する出力回路を、さらに有し、前記出力回路は、前記第2のヒステリシスコンパレータの出力信号がアクティブレベルであり、かつ、前記第1のコンパレータの出力信号がアクティブレベルである期間において、前記同期整流素子のオン/オフ制御信号をアクティブレベルとする。   (6) In another aspect of the rectification control device of the present invention, the rectification control device further includes an output circuit that generates an on / off control signal of the synchronous rectification element based on an output signal of the first comparator, and the output The circuit sets the on / off control signal of the synchronous rectifying element to the active level during a period in which the output signal of the second hysteresis comparator is at the active level and the output signal of the first comparator is at the active level. To do.

本態様では、出力回路を設けて、第2のヒステリシスコンパレータの出力信号および第1のコンパレータ(第1のヒステリシスコンパレータを含む)の出力信号が共にアクティブレベルである期間において、同期整流素子のオン/オフ制御信号を生成する。この構成によって、例えば、整流ブリッジに入力される交流電圧の極性が反転するまで同期整流素子がオンし続けた場合でも、第2のヒステリシスコンパレータの出力信号によって、オン/オフ制御を、確実にオフさせることができる。したがって、安全性が向上する。   In this aspect, an output circuit is provided, and the ON / OFF of the synchronous rectifier element is performed in a period in which both the output signal of the second hysteresis comparator and the output signal of the first comparator (including the first hysteresis comparator) are at the active level. An off control signal is generated. With this configuration, for example, even when the synchronous rectifier continues to be turned on until the polarity of the AC voltage input to the rectifier bridge is reversed, the on / off control is reliably turned off by the output signal of the second hysteresis comparator. Can be made. Therefore, safety is improved.

(7)本発明の整流制御装置の他の態様では、前記整流ブリッジの第1ノードおよび第2ノードに前記交流電圧が入力され、第3ノードから整流電圧が出力され、第4ノードに前記基準電圧が供給され、かつ、前記第3ノードに前記平滑コンデンサが接続され、
前記オン/オフ制御信号生成回路が生成する前記第1のオン/オフ制御信号は、前記整流ブリッジの第mノード(mは1または2)と、第nノード(nは3または4)との間に接続される同期整流素子のオン/オフ制御に使用され、かつ、前記オン/オフ制御信号生成回路に含まれる前記サンプリング回路は、前記第mノードの電圧が前記第nノードの電圧と交差するときの、前記第mノードの電圧あるいは前記第nノードの電圧をサンプリングし、前記第1のコンパレータは、前記サンプリング電圧と、前記第mノードの電圧とを比較する。
(7) In another aspect of the rectification control device of the present invention, the AC voltage is input to the first node and the second node of the rectification bridge, the rectification voltage is output from the third node, and the reference is output to the fourth node. A voltage is supplied, and the smoothing capacitor is connected to the third node;
The first on / off control signal generated by the on / off control signal generation circuit is generated between the m-th node (m is 1 or 2) and the n-th node (n is 3 or 4) of the rectifier bridge. The sampling circuit used for on / off control of a synchronous rectifier element connected between them and included in the on / off control signal generation circuit has a voltage of the m-th node crossing a voltage of the n-th node. In this case, the voltage at the m-th node or the voltage at the n-th node is sampled, and the first comparator compares the sampling voltage with the voltage at the m-th node.

本態様では、整流ブリッジとして、第1〜第4のノードを有するフルブリッジ構成の回路が使用される。例えば、第1ノードおよび第2ノードに、例えば、互いに逆相の交流電圧が入力され、第3ノードから整流電圧が出力され、第4ノードに基準電圧ノード(例えばGNDノード)が接続される。   In this aspect, a full-bridge circuit having first to fourth nodes is used as the rectifier bridge. For example, AC voltages having opposite phases are input to the first node and the second node, for example, a rectified voltage is output from the third node, and a reference voltage node (for example, a GND node) is connected to the fourth node.

(8)本発明の整流制御装置の他の態様では、前記タイミング制御回路は、前記整流ブリッジから出力される前記整流電圧を電源電圧として動作し、前記オン/オフ制御信号生成回路は、前記整流電圧が所与の電圧レベル以上になるまで、第1のオン/オフ制御信号を非アクティブレベルに維持する出力保証回路を、さらに有する。   (8) In another aspect of the rectification control device of the present invention, the timing control circuit operates using the rectified voltage output from the rectification bridge as a power supply voltage, and the on / off control signal generation circuit includes the rectification It further includes an output assurance circuit that maintains the first on / off control signal at an inactive level until the voltage exceeds a given voltage level.

整流制御装置に含まれるタイミング制御回路が、全波整流回路から得られる整流電圧を電源電圧として動作する場合がある。例えば、全波整流回路および整流制御装置が、無接点電力伝送システムの受電装置に設けられる場合、整流制御装置は、全波整流回路の整流電圧を電源電圧として動作する。   A timing control circuit included in the rectification control device may operate using a rectified voltage obtained from the full-wave rectifier circuit as a power supply voltage. For example, when the full-wave rectification circuit and the rectification control device are provided in the power receiving device of the contactless power transmission system, the rectification control device operates using the rectified voltage of the full-wave rectification circuit as a power supply voltage.

この場合、電源電圧としての整流電圧の電圧レベルが所与の電圧レベルに達しない期間においてタイミング制御回路を動作させると、不十分な電源電圧に起因して回路動作が不安定となり、正常な、同期整流素子のオン/オフ制御ができない場合が生じ得る。例えば、第1および第2の整流素子が同時にオンして、大きな貫通電流が流れて、整流回路のエネルギー効率が低下するような事態が生じ得る。   In this case, if the timing control circuit is operated in a period in which the voltage level of the rectified voltage as the power supply voltage does not reach a given voltage level, the circuit operation becomes unstable due to insufficient power supply voltage, There may be a case where the on / off control of the synchronous rectifying element cannot be performed. For example, a situation may occur in which the first and second rectifying elements are simultaneously turned on and a large through current flows to reduce the energy efficiency of the rectifier circuit.

そこで、本態様では、タイミング制御回路に出力保証回路を設ける。出力保証回路は、整流電圧が所与の電圧レベル以上になるまで、第1のオン/オフ制御信号を非アクティブレベルに維持する。この回路構成を採用することにより、整流ブリッジを構成する複数の同期整流素子の各々は、電源電圧としての整流電圧が所与のレベルに上昇するまでオフ状態となり、その状態では、各同期整流素子に並列に接続される各ボディダイオード(寄生ダイオード)による整流動作が実行される。したがって、例えば、第1および第2の同期整流素子が同時にオンして大きな貫通電流が流れるような事態が生じない。   Therefore, in this aspect, an output guarantee circuit is provided in the timing control circuit. The output assurance circuit maintains the first on / off control signal at an inactive level until the rectified voltage is equal to or higher than a given voltage level. By adopting this circuit configuration, each of the plurality of synchronous rectifying elements constituting the rectifying bridge is turned off until the rectified voltage as the power supply voltage rises to a given level. The rectification operation is performed by the body diodes (parasitic diodes) connected in parallel. Therefore, for example, a situation in which the first and second synchronous rectifying elements are simultaneously turned on and a large through current flows does not occur.

出力保証回路は、タイミング制御回路から出力される、同期整流素子のオン/オフ制御信号が、正常な制御電圧であることを保証する。よって、整流制御装置による同期整流素子の制御の信頼性が向上する。   The output guarantee circuit ensures that the on / off control signal of the synchronous rectifier element output from the timing control circuit is a normal control voltage. Therefore, the reliability of control of the synchronous rectifying element by the rectification control device is improved.

(9)本発明の整流制御装置の他の態様では、前記オン/オフ制御信号生成回路は、前記整流ブリッジの前記第1ノードと前記第3ノードとの間に接続される第1の同期整流素子のオン/オフを制御するための前記第1のオン/オフ制御信号と、前記整流ブリッジの前記第2ノードと前記第3ノードとの間に接続される第2の同期整流素子のオン/オフを制御する第2のオン/オフ制御信号と、を生成し、前記オン/オフ制御信号生成回路に含まれる前記サンプリング回路は、前記第1のオン/オフ制御信号および第2のオン/オフ制御信号の双方の生成のために共通に使用される。   (9) In another aspect of the rectification control device of the present invention, the on / off control signal generation circuit includes a first synchronous rectification connected between the first node and the third node of the rectification bridge. ON / OFF of the first synchronous rectification element connected between the second node and the third node of the rectification bridge and the first ON / OFF control signal for controlling ON / OFF of the element A second on / off control signal for controlling off, and the sampling circuit included in the on / off control signal generation circuit includes the first on / off control signal and the second on / off control signal. Commonly used for generation of both control signals.

本態様では、第1の同期整流素子(例えばM1とする)用の第1のオン/オフ制御信号(例えばTG1とする)の生成のために使用されるサンプリング回路を、第2の同期整流素子(例えばM2とする)用の第2のオン/オフ制御信号(例えばTG2とする)の生成のためにも使用する。サンプリング回路の共用によって、回路構成の簡素化、回路の占有面積の削減、ならびに低消費電力化を実現することができる。   In this aspect, the sampling circuit used for generating the first on / off control signal (for example, TG1) for the first synchronous rectification element (for example, M1) is used as the second synchronous rectification element. It is also used to generate a second on / off control signal (eg, TG2) for (eg, M2). By sharing the sampling circuit, the circuit configuration can be simplified, the area occupied by the circuit can be reduced, and the power consumption can be reduced.

例えば、整流ブリッジの第1ノードに入力される交流電圧(VC1)が整流電圧(Vout)を超えると、整流電圧(Vout)をサンプリングし、また、整流ブリッジの第2ノードに入力される交流電圧(VC2)が整流電圧(Vout)を超えると、整流電圧(Vout)をサンプリングする場合を想定する。この場合、サンプリングの対象は整流電圧(Vout)だけである。また、第1のオン/オフ制御信号の生成と第2のオン/オフ制御信号の生成とが同時に行われることはない。   For example, when the AC voltage (VC1) input to the first node of the rectification bridge exceeds the rectification voltage (Vout), the rectification voltage (Vout) is sampled, and the AC voltage input to the second node of the rectification bridge When (VC2) exceeds the rectified voltage (Vout), it is assumed that the rectified voltage (Vout) is sampled. In this case, the sampling target is only the rectified voltage (Vout). Further, the generation of the first on / off control signal and the generation of the second on / off control signal are not performed simultaneously.

したがって、一つのサンプリング回路(ならびにサンプリング信号生成回路の一部の回路)を時分割で使用することが可能である。よって、サンプリング回路の共用化が実現される。   Therefore, it is possible to use one sampling circuit (as well as a part of the sampling signal generation circuit) in a time division manner. Therefore, sharing of the sampling circuit is realized.

(10)本発明の整流制御装置の他の態様では、前記オン/オフ制御信号生成回路は、前記第1ノードと前記第3ノードとの間に接続される第1の同期整流素子のオン/オフを制御する前記第1のオン/オフ制御信号と、前記第2ノードと前記第3ノードとの間に接続される第2の同期整流素子のオン/オフを制御する第2のオン/オフ制御信号と、を生成し、かつ、前記オン/オフ制御信号生成回路に含まれる前記第1のコンパレータおよび前記サンプリング回路の各々は、前記第1のオン/オフ制御信号および前記第2のオン/オフ制御信号の双方を生成するために共通に使用され、前記第1のコンパレータの出力信号を、前記第1のオン/オフ制御信号として出力するか、前記第2のオン/オフ制御信号として出力するかを、切り換え制御信号に基づいて切り換えるための分配回路と、前記第1ノードの電圧と前記第2ノードの電圧を比較して、前記切り換え制御信号を生成する比較回路と、を有する。   (10) In another aspect of the rectification control device of the present invention, the on / off control signal generation circuit is configured to turn on / off a first synchronous rectification element connected between the first node and the third node. The first on / off control signal for controlling off and the second on / off for controlling on / off of the second synchronous rectifier connected between the second node and the third node Each of the first comparator and the sampling circuit included in the on / off control signal generation circuit includes the first on / off control signal and the second on / off control signal. Commonly used to generate both off control signals, the output signal of the first comparator is output as the first on / off control signal or the second on / off control signal To switch It has a distribution circuit for switching on the basis of the control signal, by comparing the voltage to the voltage of the second node of the first node, and a comparison circuit for generating the switching control signal.

本態様では、サンプリング回路、第1のコンパレータ(第1のヒステリシスコンパレータを含む)を、第1および第2のオン/オフ制御信号の生成のために共通に使用する。各回路の共用によって、回路構成のさらなる簡素化、回路の占有面積のさらなる削減、ならびに、さらなる低消費電力化を実現することができる。   In this aspect, the sampling circuit and the first comparator (including the first hysteresis comparator) are commonly used for generating the first and second on / off control signals. By sharing each circuit, it is possible to further simplify the circuit configuration, further reduce the area occupied by the circuit, and further reduce power consumption.

例えば、整流電圧をサンプリングする場合を想定する。第1のオン/オフ制御信号の生成と第2のオン/オフ制御信号の生成とが同時に行われることはない。よって、各回路を時分割で使用することよって、第1のコンパレータならびにサンプリング回路の共用化が実現される。   For example, assume that the rectified voltage is sampled. The generation of the first on / off control signal and the generation of the second on / off control signal are not performed simultaneously. Therefore, by using each circuit in a time division manner, the first comparator and the sampling circuit can be shared.

また、第1のコンパレータから出力される信号を、第1の同期整流素子用の第1のオン/オフ制御信号(TG1)として出力するか、第2の同期整流素子用の第2のオン/オフ制御信号(TG2)として出力するかは、分配回路によって制御される。分配回路の動作は切り換え制御信号によって制御される。   Further, the signal output from the first comparator is output as the first on / off control signal (TG1) for the first synchronous rectifying element, or the second on / off for the second synchronous rectifying element. Whether to output as an off control signal (TG2) is controlled by a distribution circuit. The operation of the distribution circuit is controlled by a switching control signal.

(11)本発明の整流制御装置の他の態様では、前記サンプリング回路のサンプリングタイミングを決定するサンプリング信号を生成するサンプリング信号生成回路を有し、前記サンプリング信号生成回路は、前記交流電圧と、前記整流電圧または前記整流ブリッジの基準電圧とを比較して、前記サンプリング信号を生成するためのタイミング信号を出力する第2のコンパレータを有し、前記第2のコンパレータは、前記第1および前記第2のオン/オフ制御信号の双方を生成するために共通に使用され、かつ、前記第2のコンパレータに、前記第1ノードの交流電圧あるいは前記第2ノードの交流電圧のいずれを供給するかが、前記切り換え制御信号によって切り換えられる切り換えスイッチを有する。   (11) In another aspect of the rectification control device of the present invention, the rectification control device includes a sampling signal generation circuit that generates a sampling signal for determining a sampling timing of the sampling circuit, and the sampling signal generation circuit includes the AC voltage, A second comparator that compares the rectified voltage or a reference voltage of the rectifier bridge and outputs a timing signal for generating the sampling signal; and the second comparator includes the first and second comparators. Which is commonly used to generate both on / off control signals and whether the second comparator is supplied with the first node AC voltage or the second node AC voltage. A changeover switch that is switched by the changeover control signal;

本態様では、サンプリング回路に含まれる第2のヒステリシスコンパレータも、第1および第2のオン/オフ制御信号の双方を生成するために共通に使用する。そして、第1ノードの交流電圧あるいは第2ノードの交流電圧のいずれを供給するかは、切り換えスイッチによって切り換えられる。切り換えスイッチの動作は、比較回路から出力される切り換え制御信号によって制御される。この切り換え制御信号は、上述のとおり、分配回路の制御信号としても機能する。   In this aspect, the second hysteresis comparator included in the sampling circuit is also commonly used to generate both the first and second on / off control signals. Whether to supply the alternating voltage at the first node or the alternating voltage at the second node is switched by a changeover switch. The operation of the changeover switch is controlled by a changeover control signal output from the comparison circuit. As described above, this switching control signal also functions as a control signal for the distribution circuit.

(12)本発明の整流制御装置の他の態様では、前記整流制御装置は、前記整流ブリッジを含む。   (12) In another aspect of the rectification control device of the present invention, the rectification control device includes the rectification bridge.

本態様では、整流制御装置は、タイミング制御回路のみならず、整流ブリッジも内蔵する。例えば、整流ブリッジを比較的低耐圧のトランジスタで構成することができる場合には、整流ブリッジを整流制御装置(例えばIC)に内蔵することが可能であり、これによって、無接点電力伝送システムの受電装置における部品点数を削減することができる。   In this aspect, the rectification control device incorporates not only a timing control circuit but also a rectification bridge. For example, when the rectifier bridge can be configured with a transistor having a relatively low breakdown voltage, the rectifier bridge can be incorporated in a rectification control device (for example, an IC), thereby receiving power of the contactless power transmission system. The number of parts in the apparatus can be reduced.

(13)本発明の全波整流回路の一態様は、複数の同期整流素子を含む整流ブリッジと、前記整流ブリッジに接続される平滑コンデンサと、前記複数の同期整流素子の少なくとも一つのオン/オフを、少なくとも一つのオン/オフ制御信号によって制御する、上記いずれかに記載の整流制御装置と、を含む。   (13) One aspect of the full-wave rectifier circuit of the present invention is a rectifier bridge including a plurality of synchronous rectifier elements, a smoothing capacitor connected to the rectifier bridge, and at least one on / off of the plurality of synchronous rectifier elements. Is controlled by at least one on / off control signal.

本態様の全波整流回路は、同期整流方式の整流ブリッジと、平滑コンデンサと、上記いずれかに記載の整流制御装置と、を含む。本態様によれば、同期整流素子のオン/オフを適切なタイミングで制御することができ、例えば、ボディダイオードによる損失を低減できる。また、平滑コンデンサに蓄積されている電荷の逆流を効果的に防止することができる。よって、低損失かつエネルギー効率の高い、同期整流方式の全波整流回路を実現することができる。   The full-wave rectification circuit of this aspect includes a synchronous rectification type rectification bridge, a smoothing capacitor, and the rectification control device described above. According to this aspect, on / off of the synchronous rectifying element can be controlled at an appropriate timing, and for example, loss due to the body diode can be reduced. In addition, the backflow of charges accumulated in the smoothing capacitor can be effectively prevented. Therefore, a synchronous rectification type full-wave rectification circuit with low loss and high energy efficiency can be realized.

(14)本発明の受電装置の一態様は、1次コイルと2次コイルを電磁的に結合させて、送電装置から受電装置に対して電力を伝送する無接点電力伝送システムにおける前記受電装置であって、複数の同期整流素子を含む整流ブリッジと平滑コンデンサとを含む全波整流回路と、上記いずれかに記載の整流制御装置と、を含む。   (14) One aspect of the power receiving device of the present invention is the power receiving device in the non-contact power transmission system in which the primary coil and the secondary coil are electromagnetically coupled to transmit power from the power transmitting device to the power receiving device. A full-wave rectification circuit including a rectification bridge including a plurality of synchronous rectification elements and a smoothing capacitor, and the rectification control device according to any one of the above.

本態様の受電装置は、同期整流方式の全波整流回路と、上記いずれかに記載の整流制御装置と、を含む。なお、受電装置は、例えば、さらに、全波整流回路から出力される整流電圧に基づく電源電圧を、給電対象の負荷に供給する給電制御部を含むことができる。
例えば、全波整流回路から出力される整流電圧によって受電装置が動作し、給電対象の負荷(例えば、2次電池)に電力が供給される。本態様によれば、全波整流回路における損失が少なく、発熱が低減され、かつ、高いエネルギー効率が実現されるため、無接点電力伝送システムの伝送効率が格段に向上する。
The power receiving device of this aspect includes a synchronous rectification type full-wave rectification circuit and any one of the rectification control devices described above. Note that the power receiving apparatus can further include, for example, a power supply control unit that supplies a power supply voltage based on the rectified voltage output from the full-wave rectifier circuit to the load to be supplied.
For example, the power receiving device operates by the rectified voltage output from the full-wave rectifier circuit, and power is supplied to a load (for example, a secondary battery) to be fed. According to this aspect, since the loss in the full-wave rectifier circuit is small, heat generation is reduced, and high energy efficiency is realized, the transmission efficiency of the non-contact power transmission system is remarkably improved.

(15)本発明の無接点電力伝送システムの一態様では、1次コイルと2次コイルを電磁的に結合させて、送電装置から、上記の受電装置に対して電力を伝送する。   (15) In one aspect of the contactless power transmission system of the present invention, the primary coil and the secondary coil are electromagnetically coupled to transmit power from the power transmission device to the power reception device.

本態様の無接点電力伝送システムによれば、受電装置に設けられる全波整流回路における損失が少なく、発熱が低減され、かつ、高いエネルギー効率が実現されるため、無接点電力伝送システムの伝送効率が格段に向上する。   According to the contactless power transmission system of this aspect, the loss in the full-wave rectifier circuit provided in the power receiving device is small, heat generation is reduced, and high energy efficiency is realized. Is significantly improved.

(16)本発明の電子機器の一態様は、上記いずれかの整流制御装置を含む。   (16) One aspect of the electronic device of the present invention includes any one of the rectification control devices described above.

本態様によれば、電子機器の電源システムにおける損失を低減することができる。   According to this aspect, loss in the power supply system of the electronic device can be reduced.

(17)本発明の電子機器の他の態様は、上記の全波整流回路を含む。   (17) Another aspect of the electronic device of the present invention includes the full-wave rectifier circuit described above.

本態様によれば、電子機器の電源システムにおける損失を低減することができる。   According to this aspect, loss in the power supply system of the electronic device can be reduced.

このように、本発明の幾つかの態様によれば、従来にない、高精度の同期整流素子のオン/オフのタイミング制御が可能となり、整流回路の損失や発熱の低減、ならびにエネルギー効率の改善を図ることができる。   As described above, according to some aspects of the present invention, it is possible to control the on / off timing of a highly accurate synchronous rectification element, which has not been possible in the past, to reduce loss and heat generation of the rectifier circuit, and to improve energy efficiency. Can be achieved.

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. The present embodiment described below does not unduly limit the contents of the present invention described in the claims, and all the configurations described in the present embodiment are indispensable as means for solving the present invention. Not always.

(第1の実施形態)
まず、全波整流回路の回路構成の一例について説明する。
(First embodiment)
First, an example of the circuit configuration of the full-wave rectifier circuit will be described.

(全波整流回路の構成例)
図1(A)〜図1(C)は、同期整流方式の全波整流回路ならびに整流制御装置の構成の一例について説明するための図である。
(Configuration example of full-wave rectifier circuit)
FIG. 1A to FIG. 1C are diagrams for describing an example of a configuration of a synchronous rectification type full-wave rectification circuit and a rectification control device.

図1(A)において、1次コイルL1ならびに2次コイルL2はトランスを構成する。全波整流回路150は、同期整流方式の全波整流回路であり、少なくとも一つの同期整流素子を含む整流ブリッジ100と、平滑コンデンサC1と、を有する。この全波整流回路150は、2次コイルL2のコイル端(ノードNXおよびノードNY)に入力される交流電圧を整流して、整流電圧(直流電圧)Voutに変換する。なお、整流電圧Voutは、負荷LQに供給される。   In FIG. 1A, the primary coil L1 and the secondary coil L2 constitute a transformer. The full-wave rectification circuit 150 is a synchronous rectification type full-wave rectification circuit, and includes a rectification bridge 100 including at least one synchronous rectification element, and a smoothing capacitor C1. The full-wave rectifier circuit 150 rectifies the AC voltage input to the coil ends (node NX and node NY) of the secondary coil L2 and converts it to a rectified voltage (DC voltage) Vout. The rectified voltage Vout is supplied to the load LQ.

また、整流制御装置(整流制御IC)250は、整流ブリッジ100を構成する少なくとも一つの同期整流素子のオン/オフのタイミングを制御する。この整流制御装置250は、少なくともタイミング制御回路200を有する。   Further, the rectification control device (rectification control IC) 250 controls the on / off timing of at least one synchronous rectification element constituting the rectification bridge 100. The rectification control device 250 has at least a timing control circuit 200.

タイミング制御回路200には、コイル端(ノードNX)に入力される交流電圧VC1と、コイル端(ノードNY)に入力される交流電圧VC2と、整流電圧Voutとが入力される。また、タイミング制御回路200は、同期整流素子のオン/オフ制御信号(タイミング制御信号)TGn(nは1〜4のいずれか)を生成する。このオン/オフ制御信号TGnによって、整流ブリッジ100に含まれる同期整流素子のオン/オフのタイミングが制御される。   The timing control circuit 200 receives an AC voltage VC1 input to the coil end (node NX), an AC voltage VC2 input to the coil end (node NY), and a rectified voltage Vout. Further, the timing control circuit 200 generates an on / off control signal (timing control signal) TGn (n is any one of 1 to 4) of the synchronous rectifying element. The on / off timing of the synchronous rectifier included in the rectifier bridge 100 is controlled by the on / off control signal TGn.

タイミング制御回路200は、上述のオン/オフ制御信号TGnを生成するために、交流電圧VC1またはVC2と、整流電圧Voutまたは基準電位VSSとを比較して比較結果を示す信号を出力するオン/オフ制御信号生成回路(図1では不図示)を有する。このオン/オフ制御信号生成回路は、交流電圧(VC1,VC2)と整流電圧(Vout)または基準電位(VSS)とを、高精度に比較するための独自の回路構成(すなわち、サンプリング方式の回路構成)を有しており、このオン/オフ制御信号生成回路を用いると、ノイズに影響されることなく、高精度の電圧比較が可能である。この点については、後述する。   The timing control circuit 200 compares the AC voltage VC1 or VC2 with the rectified voltage Vout or the reference potential VSS and outputs a signal indicating a comparison result in order to generate the above-described on / off control signal TGn. A control signal generation circuit (not shown in FIG. 1) is included. This on / off control signal generation circuit has a unique circuit configuration for comparing the AC voltage (VC1, VC2) and the rectified voltage (Vout) or the reference potential (VSS) with high accuracy (that is, a sampling circuit). If this on / off control signal generation circuit is used, high-accuracy voltage comparison is possible without being affected by noise. This point will be described later.

図1(B)は、整流ブリッジ100の回路構成の一例を示す図である。図1(B)の整流ブリッジ100は、同期整流素子としてのNMOSトランジスタ(M1〜M4)によって構成される。   FIG. 1B is a diagram illustrating an example of a circuit configuration of the rectifier bridge 100. The rectifier bridge 100 in FIG. 1B is configured by NMOS transistors (M1 to M4) as synchronous rectifier elements.

整流ブリッジ100の第1ノードN1には、交流電圧VC1が入力され、第2ノードN2には、交流電圧VC2が入力される。交流電圧VC1の電圧極性(つまり、正極性であるか負極性であるか)は、交流電圧VC2の電圧極性とは反対である。   The AC voltage VC1 is input to the first node N1 of the rectifier bridge 100, and the AC voltage VC2 is input to the second node N2. The voltage polarity of AC voltage VC1 (that is, whether it is positive or negative) is opposite to the voltage polarity of AC voltage VC2.

また、整流ブリッジ100の第3ノードN3からは整流電圧(直流電圧)Voutが得られる。また、第4ノードN4は、基準電位VSS(例えばGND)に接続される。   A rectified voltage (DC voltage) Vout is obtained from the third node N3 of the rectifier bridge 100. The fourth node N4 is connected to a reference potential VSS (for example, GND).

また、整流ブリッジの第1ノードN1と第3ノードN3との間に第1の同期整流素子(NMOSトランジスタ)M1が接続され、第2ノードN2と第3ノードN3との間に第2の同期整流素子(NMOSトランジスタ)M2が接続され、第1ノードN1と第4ノードN4との間に第3の同期整流素子(NMOSトランジスタ)M4が接続され、第2ノードN2と第3ノードN3との間に第4の同期整流素子(NMOSトランジスタ)M4が接続されている。   A first synchronous rectifier (NMOS transistor) M1 is connected between the first node N1 and the third node N3 of the rectifier bridge, and a second synchronous rectifier is connected between the second node N2 and the third node N3. A rectifying element (NMOS transistor) M2 is connected, a third synchronous rectifying element (NMOS transistor) M4 is connected between the first node N1 and the fourth node N4, and the second node N2 and the third node N3 are connected to each other. A fourth synchronous rectifying element (NMOS transistor) M4 is connected between them.

第1の同期整流素子M1のソース・ドレイン間には、第1ノードN1から第3ノードN3に向かう方向を順方向とするボディダイオード(寄生ダイオード)DP1が接続される。同様に、第2の同期整流素子M2のソース・ドレイン間には、第2ノードN2から第3ノードN3に向かう方向を順方向とするボディダイオード(寄生ダイオード)DP2が接続される。同様に、第3の同期整流素子M3のソース・ドレイン間には、第4ノードN4から第1ノードN1に向かう方向を順方向とするボディダイオード(寄生ダイオード)DP3が接続される。同様に、第4の同期整流素子M4のソース・ドレイン間には、第3ノードN3から第2ノードN2に向かう方向を順方向とするボディダイオード(寄生ダイオード)DP4が接続される。   A body diode (parasitic diode) DP1 having a forward direction from the first node N1 to the third node N3 is connected between the source and drain of the first synchronous rectifier element M1. Similarly, a body diode (parasitic diode) DP2 having a forward direction from the second node N2 to the third node N3 is connected between the source and the drain of the second synchronous rectifier M2. Similarly, a body diode (parasitic diode) DP3 having a forward direction from the fourth node N4 to the first node N1 is connected between the source and drain of the third synchronous rectifier element M3. Similarly, a body diode (parasitic diode) DP4 having a forward direction from the third node N3 to the second node N2 is connected between the source and the drain of the fourth synchronous rectifier element M4.

図1(C)は、同期整流素子としてのNMOSトランジスタのデバイス構造を示す断面図である。NMOSトランジスタは、縦型のパワートランジスタであり、ドレイン電極1(D)と、ドレインを構成するN層2およびN層3と、Pウエル4と、ソースを構成するN層5と、ゲート絶縁膜6と、ポリシリコンゲート7(G)と、保護膜8と、ソース電極9(S)と、により構成される。
なお、同期整流素子は、能動素子からなる低損失のスイッチング素子であり、上述のように、同期整流素子としてMOSFETを使用することができるが、場合によっては、バイポーラトランジスタやその他の能動素子を使用する場合もあり得る。なお、本明細書においては、同期整流方式の「同期」という文言には特別な意味はなく、能動素子を適切なタイミングでスイッチング制御して、交流電圧を整流電圧に変換する整流方式は、すべて同期整流方式ということができる。
FIG. 1C is a cross-sectional view showing a device structure of an NMOS transistor as a synchronous rectifying element. The NMOS transistor is a vertical power transistor, and includes a drain electrode 1 (D), an N + layer 2 and an N layer 3 constituting a drain, a P well 4, an N + layer 5 constituting a source, The gate insulating film 6, the polysilicon gate 7 (G), the protective film 8, and the source electrode 9 (S) are comprised.
The synchronous rectifier element is a low-loss switching element made of an active element. As described above, a MOSFET can be used as the synchronous rectifier element, but in some cases, a bipolar transistor or other active element is used. It is possible that In this specification, the term “synchronous” in the synchronous rectification method has no special meaning, and all the rectification methods for switching the AC voltage to the rectified voltage by switching the active element at an appropriate timing, It can be called a synchronous rectification method.

また、同期整流方式の整流ブリッジの構成としては、例えば、整流ブリッジを構成する第1〜第4の整流素子の全部を同期整流素子とする構成と、第1〜第4の整流素子の一部のみを同期整流素子とし、残りの整流素子としてダイオード(MOSダイオードならびにPN接合ダイオードを含む)を使用する構成とがある。整流回路における損失を低減するためには、第1〜第4の整流素子の全部を同期整流素子とするのが望ましい。   As a configuration of the synchronous rectification rectifier bridge, for example, a configuration in which all of the first to fourth rectifier elements constituting the rectifier bridge are synchronous rectifier elements, and a part of the first to fourth rectifier elements. Only a synchronous rectifier element is used, and a diode (including a MOS diode and a PN junction diode) is used as the remaining rectifier element. In order to reduce the loss in the rectifier circuit, it is desirable that all of the first to fourth rectifier elements are synchronous rectifier elements.

一方、第1〜第4の整流素子のうちの一部をダイオードした場合、同期整流素子のようにオン/オフ制御が不要となって、タイミング制御回路の負担が軽減される。また、交流電圧の極性が反転すれば、ダイオードが逆バイアスされて、平滑コンデンサに蓄積された電荷の逆流が自動的に阻止されるという利点もある。   On the other hand, when a part of the first to fourth rectifying elements is dioded, on / off control is not required unlike the synchronous rectifying element, and the burden on the timing control circuit is reduced. Further, if the polarity of the AC voltage is reversed, there is an advantage that the diode is reverse-biased and the reverse flow of the charge accumulated in the smoothing capacitor is automatically prevented.

整流ブリッジは、少なくとも第1および第2の整流素子(M1,M2)が同期整流素子で構成されるのが望ましい。すなわち、整流回路のエネルギー効率を向上させるという観点からは、少なくとも、平滑コンデンサC1に接続される第1および第2の整流素子(M1,M2)を同期整流素子で構成して、各同期整流素子のオン/オフを適切に制御することが望ましい。   In the rectifier bridge, it is desirable that at least the first and second rectifier elements (M1, M2) are constituted by synchronous rectifier elements. That is, from the viewpoint of improving the energy efficiency of the rectifier circuit, at least the first and second rectifier elements (M1, M2) connected to the smoothing capacitor C1 are configured by synchronous rectifier elements, and each synchronous rectifier element is It is desirable to appropriately control on / off of the.

(整流ブリッジを構成する4つの同期整流素子の各々のオン/オフタイミングを、4つのタイミング制御回路によって制御する例)
図2は、整流制御装置に含まれるタイミング制御回路の内部構成の一例ならびに回路動作の一例を示す図である。図2において、タイミング制御回路200は、第1〜第4の同期整流素子(M1〜M4)の各々のオン/オフを制御するために、第1〜第4のオン/オフ制御信号生成回路(すなわちTG1生成回路10a,TG2生成回路10b,TG3生成回路10c,TG4生成回路10d)を有している。
(Example in which the on / off timing of each of the four synchronous rectifying elements constituting the rectifying bridge is controlled by four timing control circuits)
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an internal configuration of a timing control circuit included in the rectification control device and an example of a circuit operation. In FIG. 2, the timing control circuit 200 controls the on / off of each of the first to fourth synchronous rectifier elements (M1 to M4) to generate first to fourth on / off control signal generation circuits ( That is, it has a TG1 generation circuit 10a, a TG2 generation circuit 10b, a TG3 generation circuit 10c, and a TG4 generation circuit 10d).

第1のオン/オフ制御信号生成回路(TG1生成回路)10aは、整流ブリッジ100の第1ノードN1に入力される交流電圧VC1と、第3ノードN3から得られる整流電圧Voutとを比較し、その比較結果に基づいて、第1の同期整流素子としてのNMOSトランジスタM1のオン/オフを制御するためのオン/オフ制御信号TG1を生成する。オン/オフ制御信号TG1は、第1の同期整流素子としてのNMOSトランジスタM1のゲート(制御端子)を駆動する。   The first on / off control signal generation circuit (TG1 generation circuit) 10a compares the AC voltage VC1 input to the first node N1 of the rectification bridge 100 with the rectification voltage Vout obtained from the third node N3. Based on the comparison result, an on / off control signal TG1 for controlling on / off of the NMOS transistor M1 as the first synchronous rectifying element is generated. The on / off control signal TG1 drives the gate (control terminal) of the NMOS transistor M1 as the first synchronous rectifying element.

すなわち、交流電圧VC1が整流電圧Voutを超えたことが第1のオン/オフ制御信号生成回路10aによって検出されると、第1のオン/オフ制御信号生成回路10aから出力されるオン/オフ制御信号TG1がHレベルに反転して、第1の同期整流素子としてのNMOSトランジスタM1がオンする。また、交流電圧VC1が整流電圧Voutを下回ったことが第1のオン/オフ制御信号生成回路(TG1生成回路)10aによって検出されると、オン/オフ制御信号TG1がLレベルになり、第1の同期整流素子としてのNMOSトランジスタM1がオフする。   That is, when the first on / off control signal generation circuit 10a detects that the AC voltage VC1 exceeds the rectified voltage Vout, the on / off control output from the first on / off control signal generation circuit 10a. The signal TG1 is inverted to the H level, and the NMOS transistor M1 as the first synchronous rectifying element is turned on. When the first on / off control signal generation circuit (TG1 generation circuit) 10a detects that the AC voltage VC1 has fallen below the rectified voltage Vout, the on / off control signal TG1 becomes L level, and the first The NMOS transistor M1 as the synchronous rectifier element is turned off.

同様に、第2のオン/オフ制御信号生成回路(TG2生成回路)10bは、整流ブリッジ100の第2ノードN2に入力される交流電圧VC2と、第3ノードN3から得られる整流電圧Voutとを比較し、その比較結果に基づいて、第2の同期整流素子としてのNMOSトランジスタM2のオン/オフを制御するためのオン/オフ制御信号TG2を生成する。オン/オフ制御信号TG2は、第2の同期整流素子としてのNMOSトランジスタM2のゲート(制御端子)を駆動する。   Similarly, the second on / off control signal generation circuit (TG2 generation circuit) 10b generates an AC voltage VC2 input to the second node N2 of the rectifier bridge 100 and a rectified voltage Vout obtained from the third node N3. Based on the comparison result, an on / off control signal TG2 for controlling on / off of the NMOS transistor M2 as the second synchronous rectifying element is generated. The on / off control signal TG2 drives the gate (control terminal) of the NMOS transistor M2 as the second synchronous rectifying element.

すなわち、交流電圧VC2が整流電圧Voutを超えたことが第2のオン/オフ制御信号生成回路10bによって検出されると、第2のオン/オフ制御信号生成回路10bから出力されるオン/オフ制御信号TG2がHレベルに反転して、第2の同期整流素子としてのNMOSトランジスタM2がオンする。また、交流電圧VC2が整流電圧Voutを下回ったことが第2のオン/オフ制御信号生成回路(TG2生成回路)10bによって検出されると、オン/オフ制御信号TG2がLレベルになって、第2の同期整流素子としてのNMOSトランジスタM2がオフする。   That is, when the second on / off control signal generation circuit 10b detects that the AC voltage VC2 exceeds the rectified voltage Vout, the on / off control output from the second on / off control signal generation circuit 10b. The signal TG2 is inverted to the H level, and the NMOS transistor M2 as the second synchronous rectifier is turned on. When the second on / off control signal generation circuit (TG2 generation circuit) 10b detects that the AC voltage VC2 has fallen below the rectified voltage Vout, the on / off control signal TG2 becomes L level, The NMOS transistor M2 as the second synchronous rectifier element is turned off.

同様に、第3のオン/オフ制御信号生成回路(TG3生成回路)10cは、整流ブリッジ100の第1ノードN1に入力される交流電圧VC1と、第4ノードN4に接続される基準電位VSS(GND)とを比較し、その比較結果に基づいて、第3の同期整流素子としてのNMOSトランジスタM3のオン/オフを制御するためのオン/オフ制御信号TG3を生成する。オン/オフ制御信号TG3は、第3の同期整流素子としてのNMOSトランジスタM3のゲート(制御端子)を駆動する。   Similarly, the third on / off control signal generation circuit (TG3 generation circuit) 10c includes an AC voltage VC1 input to the first node N1 of the rectification bridge 100 and a reference potential VSS (connected to the fourth node N4). GND) and an on / off control signal TG3 for controlling on / off of the NMOS transistor M3 as the third synchronous rectifying element is generated based on the comparison result. The on / off control signal TG3 drives the gate (control terminal) of the NMOS transistor M3 as the third synchronous rectifier.

すなわち、交流電圧VC1が基準電位VSS(GND)よりも低下したことが第3のオン/オフ制御信号生成回路(TG3生成回路)10cによって検出されると、第3のオン/オフ制御信号生成回路10cから出力されるオン/オフ制御信号TG3がHレベルに反転して、第3の同期整流素子としてのNMOSトランジスタM3がオンする。また、交流電圧VC1が基準電位VSS(GND)を超えたことが第3のオン/オフ制御信号生成回路10cによって検出されると、オン/オフ制御信号TG3がLレベルになり、第3の同期整流素子としてのNMOSトランジスタM3がオフする。   That is, when the third on / off control signal generation circuit (TG3 generation circuit) 10c detects that the AC voltage VC1 is lower than the reference potential VSS (GND), the third on / off control signal generation circuit. The on / off control signal TG3 output from 10c is inverted to the H level, and the NMOS transistor M3 as the third synchronous rectifying element is turned on. When the third on / off control signal generation circuit 10c detects that the AC voltage VC1 exceeds the reference potential VSS (GND), the on / off control signal TG3 becomes L level, and the third synchronization The NMOS transistor M3 as a rectifying element is turned off.

同様に、第4のオン/オフ制御信号生成回路(TG4生成回路)10dは、整流ブリッジ100の第2ノードN2に入力される交流電圧VC2と、第4ノードN4に接続される基準電位VSS(GND)とを比較し、その比較結果に基づいて、第4の同期整流素子としてのNMOSトランジスタM4のオン/オフを制御するためのオン/オフ制御信号TG4を生成する。オン/オフ制御信号TG4は、第4の同期整流素子としてのNMOSトランジスタM4のゲート(制御端子)を駆動する。   Similarly, the fourth on / off control signal generation circuit (TG4 generation circuit) 10d includes an AC voltage VC2 input to the second node N2 of the rectifier bridge 100 and a reference potential VSS (connected to the fourth node N4). GND) and an on / off control signal TG4 for controlling on / off of the NMOS transistor M4 as the fourth synchronous rectifying element is generated based on the comparison result. The on / off control signal TG4 drives the gate (control terminal) of the NMOS transistor M4 as the fourth synchronous rectifying element.

すなわち、交流電圧VC2が基準電位VSS(GND)よりも低下したことが第4のオン/オフ制御信号生成回路(TG4生成回路)10dによって検出されると、第4のオン/オフ制御信号生成回路10dから出力されるオン/オフ制御信号TG4がHレベルに反転して、第4の同期整流素子としてのNMOSトランジスタM4がオンする。また、交流電圧VC2が基準電位VSS(GND)を超えたことが第4のオン/オフ制御信号生成回路10dによって検出されると、オン/オフ制御信号TG4がLレベルになり、第4の同期整流素子としてのNMOSトランジスタM4がオフする。   That is, when the fourth on / off control signal generation circuit (TG4 generation circuit) 10d detects that the AC voltage VC2 is lower than the reference potential VSS (GND), the fourth on / off control signal generation circuit. The on / off control signal TG4 output from 10d is inverted to the H level, and the NMOS transistor M4 as the fourth synchronous rectifying element is turned on. When the fourth on / off control signal generation circuit 10d detects that the AC voltage VC2 exceeds the reference potential VSS (GND), the on / off control signal TG4 becomes L level, and the fourth synchronization The NMOS transistor M4 as a rectifying element is turned off.

オン/オフ制御信号生成回路(TG1生成回路〜TG4生成回路)10a〜10dの各々は、比較対象の電圧を高精度に比較するための独自の回路構成(サンプリング方式の回路構成)を有しており、これらのオン/オフ制御信号生成回路(TG1生成回路〜TG4生成回路)を用いると、ノイズの影響を受けずに、安定した、高精度の電圧比較が可能である。したがって、各同期整流素子(M1〜M4)を適切なタイミングでオン/オフすることができ、したがって、例えば、ボディダイオードの順方向電圧に起因するダイオード損失を抑制することができ、また、平滑コンデンサC1に蓄積されている電荷の逆流を抑制することができ、全波整流回路の最適設計が可能となる。   Each of the on / off control signal generation circuits (TG1 generation circuit to TG4 generation circuit) 10a to 10d has a unique circuit configuration (sampling system circuit configuration) for comparing the voltages to be compared with high accuracy. When these on / off control signal generation circuits (TG1 generation circuit to TG4 generation circuit) are used, stable and highly accurate voltage comparison is possible without being affected by noise. Therefore, each synchronous rectifier element (M1 to M4) can be turned on / off at an appropriate timing, and therefore, for example, diode loss due to the forward voltage of the body diode can be suppressed, and a smoothing capacitor The backflow of the charge accumulated in C1 can be suppressed, and the optimum design of the full-wave rectifier circuit becomes possible.

(タイミング制御回路が、整流ブリッジを構成する4つの同期整流素子のうちの一部のみのオン/オフを制御する例)
図3(A)および図3(B)は、タイミング制御回路が、整流ブリッジを構成する4つの同期整流素子のうちの一部のみのオン/オフを制御する例の構成と動作を説明するための図である。
(Example in which the timing control circuit controls on / off of only a part of the four synchronous rectifying elements constituting the rectifying bridge)
FIGS. 3A and 3B are diagrams for explaining the configuration and operation of an example in which the timing control circuit controls on / off of only a part of the four synchronous rectifying elements constituting the rectifying bridge. FIG.

図3(A)のタイミング制御回路200は、第1および第2のオン/オフ制御信号生成回路10a,10b(すなわち、TG1生成回路10aとTG2生成回路10b)のみを有する。すなわち、タイミング制御回路200は、第1の同期整流素子M1および第2の同期整流素子M2の各々のオン/オフを制御するためのオン/オフ制御信号TG1,TG2のみを出力する。   The timing control circuit 200 of FIG. 3A has only the first and second on / off control signal generation circuits 10a and 10b (that is, the TG1 generation circuit 10a and the TG2 generation circuit 10b). That is, the timing control circuit 200 outputs only the on / off control signals TG1 and TG2 for controlling on / off of each of the first synchronous rectifying element M1 and the second synchronous rectifying element M2.

また、図3(A)の全波整流回路では、第3の同期整流素子としてのNMOSトランジスタM3は、第2の同期整流素子のオン/オフ制御信号TG2によって駆動され、第4の同期整流素子としてのNMOSトランジスタM4は、第1の同期整流素子のオン/オフ制御信号TG1によって駆動される。   In the full-wave rectifier circuit of FIG. 3A, the NMOS transistor M3 as the third synchronous rectifier is driven by the on / off control signal TG2 of the second synchronous rectifier, and the fourth synchronous rectifier The NMOS transistor M4 is driven by an on / off control signal TG1 of the first synchronous rectifying element.

また、図3(B)の全波整流回路では、第3の同期整流素子としてのNMOSトランジスタM3のゲート(制御ノード)は、第2ノード(N2)に接続され、第4の同期整流素子としてのNMOSトランジスタM4のゲート(制御ノード)は、第1ノードN1に接続される。   In the full-wave rectifier circuit of FIG. 3B, the gate (control node) of the NMOS transistor M3 as the third synchronous rectifier is connected to the second node (N2), and is used as the fourth synchronous rectifier. The gate (control node) of the NMOS transistor M4 is connected to the first node N1.

なお、第3の同期整流素子M3ならびに第4の同期整流素子M4をMOSダイオードとすることも可能であり、あるいは、PN接合ダイオードすることも可能である。   Note that the third synchronous rectifying element M3 and the fourth synchronous rectifying element M4 can be MOS diodes, or can be PN junction diodes.

図3(B)の回路構成の場合、第3および第4の同期整流素子(M3,M4)のオン/オフは、整流ブリッジ100に入力される、極性の異なる交流電圧(VC1,VC2)の各々によって自動的に制御される。   In the case of the circuit configuration of FIG. 3B, the third and fourth synchronous rectifier elements (M3, M4) are turned on / off by AC voltages (VC1, VC2) having different polarities input to the rectifier bridge 100. Automatically controlled by each.

図3(A)ならびに図3(b)に示される本実施形態では、タイミング制御回路200は、第1および第2の同期整流素子(M1,M2)に関するオン/オフ制御信号(TG1,TG2)を生成するだけでよい。よって、タイミング制御回路200の負担が軽減され、タイミング制御回路200の回路構成の簡素化を図ることができる。また、タイミング制御回路200の占有面積を低減することができる。   In the present embodiment shown in FIG. 3A and FIG. 3B, the timing control circuit 200 includes on / off control signals (TG1, TG2) related to the first and second synchronous rectifier elements (M1, M2). You just need to generate Therefore, the burden on the timing control circuit 200 is reduced, and the circuit configuration of the timing control circuit 200 can be simplified. Further, the area occupied by the timing control circuit 200 can be reduced.

(オン/オフ制御信号生成回路の構成の概要)
図4(A)および図4(B)は、オン/オフ制御信号生成回路(ここでは、TG1生成回路)の構成および動作の概要を説明するための図である。
(Outline of configuration of on / off control signal generation circuit)
FIGS. 4A and 4B are diagrams for explaining the outline of the configuration and operation of the on / off control signal generation circuit (here, the TG1 generation circuit).

本発明では、同期整流素子のオン/オフ制御の方式として、サンプリング方式を採用する。すなわち、本発明では、コンパレータ(電圧比較回路)に入力される2つの電圧信号のうち、一方の電圧信号は、サンプリング回路によってサンプリングされた電圧(離散値の電圧)である。また、コンパレータとして、ヒステリシスコンパレータ(第1のヒステリシスコンパレータ)を使用する。なお、ヒステリシスコンパレータは、出力信号の電圧レベルに対応して閾値電圧が切り換るコンパレータである。   In the present invention, a sampling method is adopted as a method for on / off control of the synchronous rectifier element. That is, in the present invention, one of the two voltage signals input to the comparator (voltage comparison circuit) is a voltage (discrete value voltage) sampled by the sampling circuit. In addition, a hysteresis comparator (first hysteresis comparator) is used as the comparator. The hysteresis comparator is a comparator that switches the threshold voltage corresponding to the voltage level of the output signal.

まず、図4(A)を用いて、オン同期整流素子のオン/オフ制御信号生成回路(ここではTG1生成回路10aとする)の回路構成の概要について説明する。なお、図4(A)において、交流信号VC1をサンプリングする場合の信号経路が実線の矢印で示されており、また、整流電圧Voutをサンプリングする場合の信号経路が点線の矢印で示されている。   First, an outline of a circuit configuration of an on / off control signal generation circuit (here, TG1 generation circuit 10a) of an on-synchronous rectifying element will be described with reference to FIG. In FIG. 4A, the signal path when sampling AC signal VC1 is indicated by a solid arrow, and the signal path when sampling rectified voltage Vout is indicated by a dotted arrow. .

TG1生成回路10aは、サンプリング信号生成回路600(第2のヒステリシスコンパレータ602と、ロジック回路LGC(遅延回路604,ゲート回路606を有する)と、を含む)と、サンプリング回路608と、第1のヒステリシスコンパレータ610と、第1のヒステリシスコンパレータ610の後段に設けられた出力回路612と、を有する。   The TG1 generation circuit 10a includes a sampling signal generation circuit 600 (including a second hysteresis comparator 602 and a logic circuit LGC (including a delay circuit 604 and a gate circuit 606)), a sampling circuit 608, and a first hysteresis. The comparator 610 and an output circuit 612 provided at the subsequent stage of the first hysteresis comparator 610 are included.

サンプリング信号生成回路600は、サンプリング回路608のサンプリングタイミングを決定するサンプリング信号CHGを生成する。このサンプリング信号生成回路600は、整流ブリッジの第1ノードN1の交流電圧VC1と第3ノードN3の整流電圧(Vout)を比較して、サンプリング信号CHGを生成するためのタイミング信号(e1)を出力する、少なくとも一つの第2のヒステリシスコンパレータ602と、タイミング信号(e1)に基づいてサンプリング信号CHGを生成するロジック回路LGCと、を有する。   The sampling signal generation circuit 600 generates a sampling signal CHG that determines the sampling timing of the sampling circuit 608. The sampling signal generation circuit 600 compares the AC voltage VC1 at the first node N1 of the rectifier bridge with the rectified voltage (Vout) at the third node N3, and outputs a timing signal (e1) for generating the sampling signal CHG. And at least one second hysteresis comparator 602 and a logic circuit LGC that generates the sampling signal CHG based on the timing signal (e1).

サンプリング信号CHGの生成のために第2のヒステリシスコンパレータ602を使用するのは、ノイズに影響されることなく、正確なタイミング信号(e1)を生成するためである。遅延回路604は、第2のヒステリシスコンパレータ602によって生成されたタイミング信号(e1)を、所与の量だけ遅延させる。ゲート回路606は、例えば、遅延のないタイミング信号(e1)と遅延されたタイミング信号(e2またはe5)との論理積をとってサンプリング信号CHGを生成し、出力する(但し、この回路構成は一例であり、この構成に限定されるものではない)。この構成によって、サンプリング信号CHGを、適切なタイミングで出力することができる。   The second hysteresis comparator 602 is used to generate the sampling signal CHG in order to generate an accurate timing signal (e1) without being affected by noise. The delay circuit 604 delays the timing signal (e1) generated by the second hysteresis comparator 602 by a given amount. The gate circuit 606 generates and outputs a sampling signal CHG by taking the logical product of, for example, a timing signal (e1) without delay and a delayed timing signal (e2 or e5) (however, this circuit configuration is an example) And is not limited to this configuration). With this configuration, the sampling signal CHG can be output at an appropriate timing.

サンプリング回路608は、サンプリング信号CHGがアクティブレベルである期間(サンプリング期間)において、交流信号VC1あるいは整流電圧Voutのいずれかをサンプリングして、サンプリング電圧(e3あるいはe6(=Samp(VA)))を出力する。   The sampling circuit 608 samples either the AC signal VC1 or the rectified voltage Vout and outputs the sampling voltage (e3 or e6 (= Samp (VA))) during the period in which the sampling signal CHG is at the active level (sampling period). Output.

第1のヒステリシスコンパレータ610は、サンプリング電圧Samp(VA)と、リアルタイムの交流電圧VC1とを比較し、比較結果を示す信号(e4またはe8)を出力する。   The first hysteresis comparator 610 compares the sampling voltage Samp (VA) with the real-time AC voltage VC1 and outputs a signal (e4 or e8) indicating the comparison result.

出力回路612は、例えば、アンドゲートで構成することができる。出力回路612(ここではアンドゲート)は、第1のヒステリシスコンパレータ610の出力信号(e4またはe8)と、例えば、遅延回路604の出力信号e2との、あるいは、第2のヒステリシスコンパレータ602から出力されるタイミング信号(e1)との論理積をとり、第1の同期整流素子M1のオン/オフ制御信号TG1を生成して出力する。   The output circuit 612 can be configured by an AND gate, for example. The output circuit 612 (here, an AND gate) is output from the output signal (e4 or e8) of the first hysteresis comparator 610 and, for example, the output signal e2 of the delay circuit 604, or output from the second hysteresis comparator 602. And an on / off control signal TG1 for the first synchronous rectifying element M1 is generated and output.

例えば、サンプリング回路がサンプリングを実行している期間においては、正確なサンプリング電圧が出力されず、高精度の、同期整流素子のオン/オフ制御信号を作成することができないため、出力回路を設けて、サンプリング期間においては、同期整流素子のオン/オフ制御信号を非アクティブレベルに維持する。また、例えば、第2のヒステリシスコンパレータの出力信号および第1のコンパレータの出力信号が共にアクティブレベルである期間において、同期整流素子のオン/オフ制御信号を生成することもできる。この場合、例えば、整流ブリッジに入力される交流電圧の極性が反転するまで同期整流素子がオンし続けた場合でも、第2のヒステリシスコンパレータの出力信号によって、オン/オフ制御を、確実にオフさせることができる。したがって、安全性が向上する。   For example, during the period when the sampling circuit is performing sampling, an accurate sampling voltage is not output, and a high-accuracy synchronous rectifying element on / off control signal cannot be created. In the sampling period, the on / off control signal of the synchronous rectifying element is maintained at an inactive level. Further, for example, the on / off control signal of the synchronous rectifying element can be generated in a period in which both the output signal of the second hysteresis comparator and the output signal of the first comparator are at the active level. In this case, for example, even when the synchronous rectifier continues to be turned on until the polarity of the AC voltage input to the rectifier bridge is reversed, the on / off control is reliably turned off by the output signal of the second hysteresis comparator. be able to. Therefore, safety is improved.

次に、図4(B)を用いて、サンプリング方式の同期整流素子のオン/オフ制御動作について説明する。ここでは、整流ブリッジの第1ノードN1に入力される交流電圧VC1と、整流電圧Voutとを比較する場合を例にとって説明する。なお、整流電圧Voutは直流電圧であるが、微視的にみれば、ノイズの影響等を受けて、電圧レベルが時間軸上で微小に変動する場合がある。また、交流電圧VC1は発振傾向を示し、したがって、交流電圧VC1には多くのノイズが重畳される。   Next, an on / off control operation of the sampling type synchronous rectifier will be described with reference to FIG. Here, a case where the AC voltage VC1 input to the first node N1 of the rectifier bridge is compared with the rectified voltage Vout will be described as an example. Note that the rectified voltage Vout is a DC voltage, but when viewed microscopically, the voltage level may fluctuate slightly on the time axis due to the influence of noise or the like. Further, the AC voltage VC1 shows an oscillation tendency, and therefore a lot of noise is superimposed on the AC voltage VC1.

図4(B)の左端に示されるように、整流ブリッジの第1ノードN1の交流電圧VC1は、時刻t1において、整流電圧Voutと交差する。つまり、時刻t1において、交流電圧VC1の電圧レベルが整流電圧Voutの電圧レベルを超える。時刻t1における、交流電圧VC1ならびに整流電圧Voutの電位はVAである。   As shown at the left end of FIG. 4B, the AC voltage VC1 at the first node N1 of the rectifying bridge intersects the rectified voltage Vout at time t1. That is, at time t1, the voltage level of AC voltage VC1 exceeds the voltage level of rectified voltage Vout. The potentials of the AC voltage VC1 and the rectified voltage Vout at time t1 are VA.

交流電圧VC1の電圧レベルが整流電圧Voutの電圧レベルを超えると、TG1生成回路10aから出力されるオン/オフ制御信号TG1はアクティブレベルに変化するため、第1の同期整流素子としてのNMOSトランジスタM1がオンする。   When the voltage level of the AC voltage VC1 exceeds the voltage level of the rectified voltage Vout, the on / off control signal TG1 output from the TG1 generation circuit 10a changes to the active level, and thus the NMOS transistor M1 serving as the first synchronous rectifier element. Turns on.

但し、実際には、交流電圧VC1には発振傾向があり、瞬時的なノイズが多く重畳されるため、交流電圧VC1の電圧レベルが整流電圧Voutの電圧レベルを超えるタイミングを正確に検出するには困難を伴う。   However, in actuality, the AC voltage VC1 tends to oscillate, and a lot of instantaneous noise is superimposed. Therefore, in order to accurately detect the timing when the voltage level of the AC voltage VC1 exceeds the voltage level of the rectified voltage Vout. With difficulty.

また、NMOSトランジスタM1のオン抵抗は低いため、NMOSトランジスタM1が、一旦、オンすると、整流ブリッジの第1ノードN1と第3ノードN3とは低抵抗によって接続された状態となり、第1ノードN1の電圧(すなわち交流電圧VC1)は、整流電圧Voutに極めて近い電位となる。このときの交流電圧VC1と整流電圧Voutとの電位差は、例えば、数mV程度である。通常のコンパレータでは、数mV程度の電位差の検出はむずかしく、従来技術では、第1の同期整流素子としてのNMOSトランジスタM1のターンオフタイミングの正確な検出が、かなり困難となる。   Since the on-resistance of the NMOS transistor M1 is low, once the NMOS transistor M1 is turned on, the first node N1 and the third node N3 of the rectifier bridge are connected by a low resistance, and the first node N1 The voltage (that is, the alternating voltage VC1) is a potential very close to the rectified voltage Vout. At this time, the potential difference between the AC voltage VC1 and the rectified voltage Vout is, for example, about several mV. In a normal comparator, it is difficult to detect a potential difference of about several mV, and in the conventional technique, it is quite difficult to accurately detect the turn-off timing of the NMOS transistor M1 as the first synchronous rectifier.

なお、図4(B)の左端の図においては、理解の容易のために、NMOSトランジスタM1がオンしない場合の交流電圧VC1の電圧レベルの推移を点線で示している。   In the leftmost diagram of FIG. 4B, the transition of the voltage level of the AC voltage VC1 when the NMOS transistor M1 is not turned on is indicated by a dotted line for easy understanding.

図4(B)の中央の図に示すように、サンプリング回路608は、時刻t1のときの、交流電圧VC1の電位VA、あるいは整流電圧Voutの電位VAのいずれかをサンプリングして、サンプリング電圧Samp(VA)を得る。   As shown in the center diagram of FIG. 4B, the sampling circuit 608 samples either the potential VA of the AC voltage VC1 or the potential VA of the rectified voltage Vout at the time t1 to obtain the sampling voltage Samp. (VA) is obtained.

図4(B)の右端に示すように、サンプリング電圧Samp(VA)と、リアルタイムの交流電圧VC1とが、第1のヒステリシスコンパレータ610によって比較される。   As shown at the right end of FIG. 4B, the sampling voltage Samp (VA) and the real-time AC voltage VC1 are compared by the first hysteresis comparator 610.

図4(B)の右端の図では、第1のヒステリシスコンパレータ610のH判定用の閾値電圧(第1の閾値電圧H(Vth))に設定され、L判定用の閾値電圧(第2の閾値電圧L(Vth))に設定されている。第1のヒステリシスコンパレータ610の閾値電圧は、出力信号の電圧レベルに対応して切り換えられる。第1の閾値電圧(H(Vth))と第2の閾値電圧(L(Vth))との差電圧がヒステリシス幅Vhsであり、そのヒステリシス幅Vhsは、交流電圧VC1に重畳されるノイズに対して、第1のヒステリシスコンパレータ610が不感となる電圧に設定される。   In the rightmost diagram of FIG. 4B, the threshold voltage for H determination (first threshold voltage H (Vth)) of the first hysteresis comparator 610 is set, and the threshold voltage for L determination (second threshold value). Voltage L (Vth)). The threshold voltage of the first hysteresis comparator 610 is switched corresponding to the voltage level of the output signal. A difference voltage between the first threshold voltage (H (Vth)) and the second threshold voltage (L (Vth)) is a hysteresis width Vhs, and the hysteresis width Vhs corresponds to noise superimposed on the AC voltage VC1. Thus, the voltage at which the first hysteresis comparator 610 becomes insensitive is set.

例えば、ヒステリシス幅Vhsは、ノイズ対策として適切な電圧であり、かつ、ヒステリシスコンパレータ610が、2つの入力信号の電圧差を確実に検出できる程度の電圧に設定するのが望ましく、例えば25mV程度に設定することができる。これによって、ノイズに追従して、ヒステリシスコンパレータの出力信号の電圧レベルが変動する事態が生じない。また、ヒステリシス幅Vhsを積極的に利用することによって、従来よりも、より正確に、同期整流素子のオン/オフ制御信号の立ち上がりのタイミングあるいは立ち下がりのタイミングの少なくとも一方を決めること(あるいは調整すること)ができる。よって、同期整流素子の正確なタイミング制御が実現される。   For example, the hysteresis width Vhs is an appropriate voltage as a noise countermeasure, and is desirably set to such a voltage that the hysteresis comparator 610 can reliably detect a voltage difference between two input signals, for example, set to about 25 mV. can do. As a result, the voltage level of the output signal of the hysteresis comparator does not fluctuate following the noise. Further, by actively using the hysteresis width Vhs, it is possible to determine (or adjust) at least one of the rising timing and the falling timing of the on / off control signal of the synchronous rectifier more accurately than in the past. be able to. Therefore, accurate timing control of the synchronous rectifier element is realized.

図4(B)の右端の図では、第1の閾値電圧H(Vth)がサンプリング電圧Samp(VA)に等しい。また、第2の閾値電圧L(Vth)=Samp(VA)−Vhsが成立する。   In the rightmost diagram of FIG. 4B, the first threshold voltage H (Vth) is equal to the sampling voltage Samp (VA). Further, the second threshold voltage L (Vth) = Samp (VA) −Vhs is established.

交流電圧VC1がサンプリング電圧Samp(VA)と交差する時刻t1(交流電圧VC1がサンプリング電圧Samp(VA)を超える時刻t1)において、第1のヒステリシスコンパレータ610の出力信号e4(e8)が非アクティブレベル(L)からアクティブレベル(H)に立ち上がる。また、交流電圧VC1が、第2の閾値電圧L(Vth)と交差する時刻t2(交流電圧VC1が、第2の閾値電圧L(Vth)を下回る時刻t2))において、第1のヒステリシスコンパレータ610の出力信号e4(e8)がアクティブレベル(H)からアクティブレベル(L)に立ち下がる。   At time t1 when AC voltage VC1 intersects sampling voltage Samp (VA) (time t1 when AC voltage VC1 exceeds sampling voltage Samp (VA)), output signal e4 (e8) of first hysteresis comparator 610 is inactive level. It rises from (L) to the active level (H). The first hysteresis comparator 610 at time t2 when the AC voltage VC1 intersects the second threshold voltage L (Vth) (time t2 when the AC voltage VC1 falls below the second threshold voltage L (Vth)). Output signal e4 (e8) falls from the active level (H) to the active level (L).

なお、第1のヒステリシスコンパレータ610の出力信号e4(e8)は、第1の同期整流素子M1のオン/オフ制御信号TG1として使用することもできる。したがって、図4(B)の右端の図では、e4(e8)(=TG1)と記載している。   Note that the output signal e4 (e8) of the first hysteresis comparator 610 can also be used as the on / off control signal TG1 of the first synchronous rectifier element M1. Therefore, e4 (e8) (= TG1) is described in the rightmost diagram of FIG.

図4(B)の右端の図に示されるように、交流電圧VC1の電圧レベルが、ノイズによって変動しても、ヒステリシス幅hsが設けられていることから、オン/オフ制御信号TG1の電圧レベルが瞬時的に変動する事態が生じない。   As shown in the rightmost diagram of FIG. 4B, even if the voltage level of the AC voltage VC1 fluctuates due to noise, a hysteresis width hs is provided, so the voltage level of the on / off control signal TG1. Does not happen to fluctuate instantaneously.

このように、本実施形態では、サンプリング回路608によってサンプリングされたサンプリング電圧(離散値の電圧)Samp(VA)と、リアルタイムの交流電圧VC1とを比較する。サンプリング電圧Samp(VA)は、ノイズが重畳されない電圧である。よって、従来のように、時間軸上で連続する2つのアナログ電圧(これらの電圧は共に、ノイズ等の影響により絶えず変動している)同士を比較する場合に比べて、比較精度が向上する。   As described above, in this embodiment, the sampling voltage (discrete value voltage) Samp (VA) sampled by the sampling circuit 608 is compared with the real-time AC voltage VC1. The sampling voltage Samp (VA) is a voltage on which noise is not superimposed. Therefore, as compared with the conventional case where two analog voltages that are continuous on the time axis (both of these voltages constantly fluctuate due to the influence of noise or the like) are compared, the comparison accuracy is improved.

また、第1のヒステリシスコンパレータ610を用いることによって、整流ブリッジ100に入力される交流電圧VC1に重畳するノイズの影響によって、コンパレータの出力信号の電圧レベルが瞬時に変動することを防止することができる。コンパレータの出力信号は、同期整流素子のオン/オフ制御のために利用されるため、例えば、コンパレータの出力信号がLからHに変化した直後に、ノイズの影響によって出力信号が再びLに戻るような事態が生じると、同期整流素子のオン/オフを適切なタイミングで制御することができない。ヒステリシスコンパレータを使用することによって、上述のような不都合が生じない。   Further, by using the first hysteresis comparator 610, it is possible to prevent the voltage level of the output signal of the comparator from instantaneously fluctuating due to the influence of noise superimposed on the AC voltage VC1 input to the rectifier bridge 100. . Since the output signal of the comparator is used for on / off control of the synchronous rectification element, for example, immediately after the output signal of the comparator changes from L to H, the output signal returns to L again due to the influence of noise. If an unforeseen situation occurs, the on / off of the synchronous rectifier cannot be controlled at an appropriate timing. By using the hysteresis comparator, the above-described disadvantage does not occur.

このように、サンプリング回路608を採用することによる比較精度の向上効果と、ヒステリシスコンパレータ610を採用することによるノイズ対策効果との相乗効果によって、同期整流素子のオン/オフの制御精度が、従来に比べて格段に向上する。   As described above, the on / off control accuracy of the synchronous rectifying element is conventionally improved by the synergistic effect of the comparison accuracy improvement effect by adopting the sampling circuit 608 and the noise countermeasure effect by adopting the hysteresis comparator 610. Compared to a marked improvement.

また、ヒステリシスコンパレータ610のヒステリシス幅Vhsは、回路の設計時に自由に設定することができ、このヒステリシス幅Vhsを積極的に利用して、同期整流素子のオン時間を微調整することができる。   Further, the hysteresis width Vhs of the hysteresis comparator 610 can be freely set at the time of circuit design, and the on-time of the synchronous rectifying element can be finely adjusted by actively using the hysteresis width Vhs.

第1のヒステリシスコンパレータ610の出力信号の電圧レベルは、交流信号VC1の電圧がSamp(VA)(=H(Vth))と交差する時点t1(現実的には、超える時点t1)において非アクティブレベル(L)からアクティブレベル(H)に変化し、交流電圧VC1が、L(Vth)(=Samp(VA)−Vhs)と交差する時点t2(現実的には、下回る時点t2ということもできる)においてアクティブレベル(H)から非アクティブレベル(例えばL)に変化する。   The voltage level of the output signal of the first hysteresis comparator 610 is an inactive level at a time point t1 (practically, a time point t1 that exceeds the voltage of the AC signal VC1 intersects Samp (VA) (= H (Vth)). (L) changes to the active level (H), and the time t2 at which the AC voltage VC1 intersects L (Vth) (= Samp (VA) −Vhs) (in reality, it can also be called the time t2 below) The active level (H) changes to an inactive level (for example, L) in FIG.

例えば、ヒステリシス幅Vhsを例えば25mV程度に設定すれば、コンパレータによって電位差を確実に検出することができるため、コンパレータの出力がアクティブレベル(H)から非アクティブレベル(L)に変化するタイミングは、交流電圧VC1が、(Samp(VA)−Vhs)と交差するタイミングとなり、そのタイミングは正確に決定される。   For example, if the hysteresis width Vhs is set to about 25 mV, for example, the potential difference can be reliably detected by the comparator. Therefore, the timing at which the output of the comparator changes from the active level (H) to the inactive level (L) is AC The timing at which the voltage VC1 intersects (Samp (VA) −Vhs) is determined accurately.

また、交流電圧VC1がどのような波形となるかは、設計の時点で予測することが可能であり、そして、ヒステリシス幅Vhsは既知である。よって、ヒステリシス幅Vhsによる、第1のヒステリシスコンパレータ610の出力信号のレベル反転のタイミングの遅延量は、設計時に予測することができる。したがって、回路設計を最適化すれば、例えば、同期整流素子のターンオンの遅延による損失を最小限化したり、あるいは、ターンオフの遅延による電荷の逆流を最小限化したりすることができる。つまり、ヒステリシス幅Vhsを積極的に利用することによって、同期整流素子のオン時間を微調整することができる。   In addition, the waveform of the AC voltage VC1 can be predicted at the time of design, and the hysteresis width Vhs is known. Therefore, the delay amount of the level inversion timing of the output signal of the first hysteresis comparator 610 due to the hysteresis width Vhs can be predicted at the time of design. Therefore, if the circuit design is optimized, for example, the loss due to the turn-on delay of the synchronous rectifier element can be minimized, or the backflow of charge due to the turn-off delay can be minimized. That is, by actively utilizing the hysteresis width Vhs, the on-time of the synchronous rectifying element can be finely adjusted.

(ヒステリシス幅の設定例)
第1のヒステリシスコンパレータ610のヒステリシス幅Vhsの設定例について説明する。図5(A),図5(B)は、第1のヒステリシスコンパレータのヒステリシス幅Vhsの設定例について説明するための図である。
(Example of hysteresis width setting)
A setting example of the hysteresis width Vhs of the first hysteresis comparator 610 will be described. FIGS. 5A and 5B are diagrams for explaining a setting example of the hysteresis width Vhs of the first hysteresis comparator.

図5(A)に示される例は、図4(B)の右端の図に示される例と同じである。交流電圧VC1が、サンプリング電圧Samp(VA)(=第1の閾値電圧H(Vth))と交差する点をa点ならびにb点とし、交流電圧VC1が第2の閾値電圧(L(Vth))と交差する点をc点とする。時刻t10〜時刻t12の期間において、第1のヒステリシスコンパレータ610の出力信号e4(e8)がアクティブレベル(H)となる。   The example shown in FIG. 5A is the same as the example shown in the rightmost view of FIG. A point at which the AC voltage VC1 intersects the sampling voltage Samp (VA) (= first threshold voltage H (Vth)) is defined as a point and b point, and the AC voltage VC1 is the second threshold voltage (L (Vth)). Let c be the point that intersects. During the period from time t10 to time t12, the output signal e4 (e8) of the first hysteresis comparator 610 becomes the active level (H).

なお、コンパレータ610の出力信号e4(e8)は、第1の同期整流素子M1のオン/オフ制御信号TG1として使用することもできる。したがって、図5(A)では、e4(e8)(=TG1)と記載している。   The output signal e4 (e8) of the comparator 610 can also be used as the on / off control signal TG1 for the first synchronous rectifier element M1. Therefore, in FIG. 5A, e4 (e8) (= TG1) is described.

ここで、期間TX(時刻t11〜時刻t12の期間)において、ヒステリシス幅Vhsに対応する、同期整流素子M1のターンオフの遅延が生じ、例えば、負荷が軽い場合には、サンプリングコンデンサに蓄積されている電荷が若干、逆流する場合もあり得る。しかし、この場合でも、回路の設計段階で、交流電圧VC1の電圧変化は予測可能であり、かつヒステリシス幅Vhsは既知であるため、どの程度の負荷量のときに、どの程度の遅延TXが生じるかは予測可能である。したがって、適切なヒステリシス電圧Vhsの設定によって、仮に逆流が生じたとしても、その量を最小限に抑制することができ、エネルギー効率の低下の程度を、特に、問題とならない程度にすることができる。   Here, in a period TX (period from time t11 to time t12), a delay in turn-off of the synchronous rectifying element M1 corresponding to the hysteresis width Vhs occurs. For example, when the load is light, it is accumulated in the sampling capacitor. There may be a case where the charge slightly reverses. However, even in this case, since the voltage change of the AC voltage VC1 can be predicted and the hysteresis width Vhs is known at the circuit design stage, how much delay TX occurs at what load amount. Is predictable. Therefore, even if a reverse flow occurs by setting the appropriate hysteresis voltage Vhs, the amount can be suppressed to a minimum, and the degree of reduction in energy efficiency can be made particularly low. .

また、上述のとおり、同期整流素子M1は、時刻t12に正確にターンオフするため、同期整流素子M1のオン/オフの、より高精度な制御が実現される。   Further, as described above, since the synchronous rectifying element M1 is accurately turned off at time t12, more accurate control of on / off of the synchronous rectifying element M1 is realized.

図5(B)では、時刻t21における交流電圧VC1(D点の電圧)をサンプリングして、samp(VA)としている。ヒステリシス幅はVhsに設定されている。第1のオン/オフ制御信号(TG1)は、時刻t21〜時刻t22の期間においてオンする。   In FIG. 5B, the AC voltage VC1 (the voltage at the point D) at time t21 is sampled to obtain samp (VA). The hysteresis width is set to Vhs. The first on / off control signal (TG1) is turned on during the period from time t21 to time t22.

(タイミング制御回路の構成の具体例)
図6は、タイミング制御回路の具体的な回路構成の一例を示す図である。図6に示される回路例では、図3(A)に示される回路構成を採用している。すなわち、図6のタイミング制御回路200は、TG1生成回路10aおよびTG2生成回路10bを有している。TG1生成回路10aおよびTG2生成回路10bの回路構成は同じである。図6においては、同一の構成要素には共通の符号を付している。但し、TG2生成回路10bにおいては、各構成要素の符号にダッシュ(’)を付し、TG1生成回路10aの構成要素と区別している。以下、TG1生成回路10aの回路構成と動作を説明する。
(Specific example of timing control circuit configuration)
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a specific circuit configuration of the timing control circuit. The circuit example shown in FIG. 6 employs the circuit configuration shown in FIG. That is, the timing control circuit 200 in FIG. 6 includes a TG1 generation circuit 10a and a TG2 generation circuit 10b. The circuit configurations of the TG1 generation circuit 10a and the TG2 generation circuit 10b are the same. In FIG. 6, the same reference numerals are assigned to the same components. However, in the TG2 generation circuit 10b, a dash (') is added to the reference numerals of the respective components to distinguish them from the components of the TG1 generation circuit 10a. Hereinafter, the circuit configuration and operation of the TG1 generation circuit 10a will be described.

TG1生成回路10aは、抵抗R1aおよび抵抗R2aと、抵抗R1bおよび抵抗R2bと、サンプリング信号生成回路600と、サンプリング回路608と、ヒステリシスコンパレータ(第1のヒステリシスコンパレータ)610と、出力回路612と、を有する。   The TG1 generation circuit 10a includes a resistor R1a and a resistor R2a, a resistor R1b and a resistor R2b, a sampling signal generation circuit 600, a sampling circuit 608, a hysteresis comparator (first hysteresis comparator) 610, and an output circuit 612. Have.

抵抗R1aおよびR2aは、交流電圧VC1を分圧する分圧抵抗であり、かつ、抵抗R2aは、サンプリング回路608に含まれるサンプリングコンデンサCsampに蓄積されている電荷を放電させるための放電パスを形成する抵抗でもある。   The resistors R1a and R2a are voltage dividing resistors that divide the AC voltage VC1, and the resistor R2a is a resistor that forms a discharge path for discharging charges accumulated in the sampling capacitor Csamp included in the sampling circuit 608. But there is.

サンプリング信号生成回路600に含まれる第2のヒステリシスコンパレータ602は、ヒステリシス幅が+25mVの電圧比較器CMP1により構成される。図6では、ヒステリシスコンパレータの機能を明らかとするために、電圧比較器CMP1の非反転端子に、仮想的な電池を接続している。例えば、電圧比較器CMP1の出力信号がHレベルのときは、仮想的な電池の起電力が+25mVとなり、電圧比較器CMP1の出力信号がLレベルのときは、仮想的な電池の起電力が0mVとなる。また、サンプリング信号生成回路600に含まれるゲート回路606は、インバータINV1とアンドゲートAND1とにより構成される。   The second hysteresis comparator 602 included in the sampling signal generation circuit 600 includes a voltage comparator CMP1 having a hysteresis width of +25 mV. In FIG. 6, in order to clarify the function of the hysteresis comparator, a virtual battery is connected to the non-inverting terminal of the voltage comparator CMP1. For example, when the output signal of the voltage comparator CMP1 is at the H level, the virtual battery electromotive force is +25 mV, and when the output signal of the voltage comparator CMP1 is at the L level, the virtual battery electromotive force is 0 mV. It becomes. The gate circuit 606 included in the sampling signal generation circuit 600 includes an inverter INV1 and an AND gate AND1.

また、サンプリング回路608は、交流電圧VC1をサンプリングするためのスイッチ回路(サンプリングスイッチ)SW1と、このスイッチ回路(サンプリングスイッチ)SW1とVSSとの間に接続されるサンプリングコンデンサCsampと、を有する。スイッチ回路(サンプリングスイッチ)SW1のオン/オフは、サンプリング信号CHGによって制御される。スイッチ回路(サンプリングスイッチ)SW1およびサンプリングコンデンサCsampによって、サンプルホールド回路が構成される。   The sampling circuit 608 includes a switch circuit (sampling switch) SW1 for sampling the AC voltage VC1 and a sampling capacitor Csamp connected between the switch circuit (sampling switch) SW1 and VSS. On / off of the switch circuit (sampling switch) SW1 is controlled by a sampling signal CHG. A switch circuit (sampling switch) SW1 and a sampling capacitor Csamp constitute a sample hold circuit.

サンプリング信号CHGがアクティブレベル(例えばHレベル)である期間において、スイッチ回路(サンプリングスイッチ)SW1がオンし、これによって、交流電圧VC1がサンプリングされる。回路構成が簡単であるため、回路の占有面積を削減することができる。   In a period in which the sampling signal CHG is at an active level (for example, H level), the switch circuit (sampling switch) SW1 is turned on, whereby the AC voltage VC1 is sampled. Since the circuit configuration is simple, the area occupied by the circuit can be reduced.

第1のヒステリシスコンパレータ610は、ヒステリシス幅が+25mVの電圧比較器CMP2により構成される。また、出力回路612は、アンドゲートAND2によって構成される。アンドゲートAND2は、遅延回路604の出力信号と、第1のヒステリシスコンパレータ610を構成する電圧比較器CMP2の出力信号との論理積をとり、同期整流素子のオン/オフ制御信号TG1を生成する。   The first hysteresis comparator 610 includes a voltage comparator CMP2 having a hysteresis width of +25 mV. The output circuit 612 is configured by an AND gate AND2. The AND gate AND2 ANDs the output signal of the delay circuit 604 and the output signal of the voltage comparator CMP2 constituting the first hysteresis comparator 610 to generate the on / off control signal TG1 of the synchronous rectifier element.

すなわち、出力回路612(アンドゲートAND2)は、サンプリング回路608によってサンプリングが行われるサンプリング期間において、同期整流素子M1のオン/オフ制御信号TG1を非アクティブレベルに維持する。サンプリング回路608がサンプリングを実行している期間においては、正確なサンプリング電圧が出力されず、高精度の、同期整流素子のオン/オフ制御信号TG1を作成することができない。そこで、出力回路612を設けて、サンプリング期間においては、同期整流素子のオン/オフ制御信号を非アクティブレベルに維持するようにしたものである。これによって、望ましくないタイミングで、同期整流素子M1のオン/オフ制御信号TG1が生成・出力される事態が生じない。   That is, the output circuit 612 (AND gate AND2) maintains the on / off control signal TG1 of the synchronous rectifying element M1 at the inactive level during the sampling period in which sampling is performed by the sampling circuit 608. During the period in which the sampling circuit 608 performs sampling, an accurate sampling voltage is not output, and the synchronous rectifying element on / off control signal TG1 cannot be generated with high accuracy. Therefore, an output circuit 612 is provided so that the on / off control signal of the synchronous rectifier element is maintained at an inactive level during the sampling period. As a result, the situation where the on / off control signal TG1 of the synchronous rectifying element M1 is generated and output at an undesired timing does not occur.

図7は、図6に示されるタイミング制御回路(TG1生成回路,TG2生成回路)の動作を説明するための図である。なお、上述のとおり、第1および第2のヒステリシスコンパレータ(602,610)のヒステリシス幅Vhsは、例えば25mVに設定されている。   FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the timing control circuit (TG1 generation circuit, TG2 generation circuit) shown in FIG. As described above, the hysteresis width Vhs of the first and second hysteresis comparators (602, 610) is set to 25 mV, for example.

図7の上側に示されるように、時刻t1において、交流信号VC1が、整流電圧Vout(すなわち、サンプリング電圧Samp(VA))を超える(時刻t1,a1点)。時刻t1〜時刻t2の期間はサンプリング期間であり、この期間において、サンプリング回路608によって、交流電圧VC1(あるいは整流電圧Vout)がサンプリングされる。時刻t2において、同期整流素子M1がオンする。時刻t3において、交流電圧VC1が、サンプリング電圧Samp(VA)を下回る(a2点)。時刻t4において、交流電圧VC1が、(Samp(VA)―Vhs)を下回り(a3点)、これによって、同期整流素子M1がオフする。以下、同様の動作が繰り返される。   As shown in the upper side of FIG. 7, at time t1, the AC signal VC1 exceeds the rectified voltage Vout (that is, the sampling voltage Samp (VA)) (time t1, a1 point). The period from time t1 to time t2 is a sampling period, and during this period, the AC voltage VC1 (or rectified voltage Vout) is sampled by the sampling circuit 608. At time t2, the synchronous rectifying element M1 is turned on. At time t3, the AC voltage VC1 falls below the sampling voltage Samp (VA) (point a2). At time t4, the AC voltage VC1 falls below (Samp (VA) −Vhs) (point a3), thereby turning off the synchronous rectifier element M1. Thereafter, the same operation is repeated.

したがって、同期整流素子M1は、期間T1(時刻t2〜時刻t4)ならびに期間T2(時刻t10〜時刻t12)においてオンする。すなわち、図7の下側に示されるように、同期整流素子M1のオン/オフ制御信号TG1は、期間T1(時刻t2〜時刻t4)ならびに期間T2(時刻t10〜時刻t12)においてアクティブレベル(H)となり、その他の期間において非アクティブレベル(L)となる。   Therefore, the synchronous rectification element M1 is turned on in the period T1 (time t2 to time t4) and in the period T2 (time t10 to time t12). That is, as shown in the lower side of FIG. 7, the on / off control signal TG1 of the synchronous rectifying element M1 is active level (H) in the period T1 (time t2 to time t4) and the period T2 (time t10 to time t12). ) And become inactive level (L) in other periods.

なお、同期整流素子M2のオン/オフ制御信号TG2は、時刻t7〜時刻t8の期間ならびに時刻t15〜時刻t16の期間においてアクティブレベル(H)となる。よって、同期整流素子M2は、時刻t7〜時刻t8の期間ならびに時刻t15〜時刻t16の期間においてオンする。   Note that the on / off control signal TG2 of the synchronous rectifying element M2 becomes active level (H) in the period from time t7 to time t8 and in the period from time t15 to time t16. Therefore, the synchronous rectification element M2 is turned on in the period from time t7 to time t8 and in the period from time t15 to time t16.

なお、同期整流素子M1(同期整流素子M2)がオンすると、オン抵抗が低いことから、交流電圧VC1は、整流電圧Vout(あるいは基準電位VSS)に非常に近い電位となる。図中、ΔVm1ならびにΔVm2は、例えば数mV程度である。   Note that when the synchronous rectifying element M1 (synchronous rectifying element M2) is turned on, the on-resistance is low, so that the AC voltage VC1 is very close to the rectified voltage Vout (or the reference potential VSS). In the figure, ΔVm1 and ΔVm2 are about several mV, for example.

以下、具体的に説明する。第2のヒステリシスコンパレータ602を構成する電圧比較器CMP1の出力信号CP011は、時刻t1〜時刻t4の期間(および時刻t9〜時刻t12の期間)においてHレベルとなる。信号CP011は、遅延回路604によって、所定時間DLだけ遅延され、信号CP011Dが得られる。信号CP011Dの電圧レベルは、インバータINV1によって反転され、信号XCP011Dが得られる。アンドゲートAND1からは、遅延時間DLに相当するパルス幅をもつサンプリングパルスCHGが出力される。   This will be specifically described below. The output signal CP011 of the voltage comparator CMP1 constituting the second hysteresis comparator 602 becomes H level during the period from time t1 to time t4 (and from time t9 to time t12). The signal CP011 is delayed by a predetermined time DL by the delay circuit 604, and a signal CP011D is obtained. The voltage level of the signal CP011D is inverted by the inverter INV1, and the signal XCP011D is obtained. The AND gate AND1 outputs a sampling pulse CHG having a pulse width corresponding to the delay time DL.

なお、図7では、理解の容易のためにサンプリングパルスCHGのパルス幅をある程度広く描いているが、実際は、サンプリング信号CHGのパルス幅は極めて狭く、サンプリングが行われるのは一瞬である。本実施形態の場合、サンプリング期間に相当する時間だけ、同期整流素子M1のオン/オフ制御信号TG1の立ち上がりが遅延するが、この遅延は無視することができ、回路動作には影響を与えない。   In FIG. 7, the pulse width of the sampling pulse CHG is drawn to some extent for easy understanding, but actually, the pulse width of the sampling signal CHG is extremely narrow, and sampling is performed for a moment. In the present embodiment, the rise of the on / off control signal TG1 of the synchronous rectifier M1 is delayed by a time corresponding to the sampling period, but this delay can be ignored and does not affect the circuit operation.

また、第2のヒステリシスコンパレータ602を構成する電圧比較器CMP1の非反転端子の電圧は、電圧比較器CMP1の閾値の切り換り対応して変化する。すなわち、電圧比較器CMP1の非反転端子の電圧は、時刻t1以前は整流電圧Voutであり、時刻t1〜時刻t4の期間において、Vout−Vhs(CMP1)となり、時刻t4において、整流電圧Voutに復帰する。   Further, the voltage at the non-inverting terminal of the voltage comparator CMP1 constituting the second hysteresis comparator 602 changes corresponding to the switching of the threshold value of the voltage comparator CMP1. That is, the voltage at the non-inverting terminal of the voltage comparator CMP1 is the rectified voltage Vout before time t1, becomes Vout−Vhs (CMP1) during the period from time t1 to time t4, and returns to the rectified voltage Vout at time t4. To do.

また、サンプリング回路608から出力されるサンプリング電圧Samp(VA)は、ノイズが重畳されない直流電圧(離散値電圧)である。   The sampling voltage Samp (VA) output from the sampling circuit 608 is a DC voltage (discrete value voltage) on which noise is not superimposed.

また、第1のヒステリシスコンパレータ610を構成する電圧比較器CMP2の出力電圧CP012は、時刻t1〜時刻t4の期間においてHレベルとなる。電圧比較器CMP2の非反転端子の電圧は、電圧比較器CMP2の閾値の切り換り対応して変化する。すなわち、電圧比較器CMP2の非反転端子の電圧は、時刻t1以前はSamp(VA)であり、時刻t1〜時刻t4の期間において、Samp(VA)−Vhs(CMP2)となり、時刻t4において、サンプリング電圧Samp(VA)に復帰する。時刻t2〜時刻t4の期間において、同期整流素子M1のオン/オフ制御信号TG1がアクティブレベルとなる。   Further, the output voltage CP012 of the voltage comparator CMP2 constituting the first hysteresis comparator 610 becomes H level during the period from time t1 to time t4. The voltage at the non-inverting terminal of the voltage comparator CMP2 changes corresponding to the switching of the threshold value of the voltage comparator CMP2. That is, the voltage at the non-inverting terminal of the voltage comparator CMP2 is Samp (VA) before the time t1, and becomes Samp (VA) −Vhs (CMP2) in the period from the time t1 to the time t4, and is sampled at the time t4. It returns to the voltage Samp (VA). During the period from time t2 to time t4, the on / off control signal TG1 of the synchronous rectifying element M1 becomes an active level.

(ヒステリシスコンパレータの具体的な回路構成例)
図8(A)および図8(B)は、ヒステリシスコンパレータの具体的な回路構成の一例を示す図である。
(Specific circuit configuration example of hysteresis comparator)
8A and 8B are diagrams illustrating an example of a specific circuit configuration of the hysteresis comparator.

図8(A)に示される回路は、差動回路(4つのMOSトランジスタMP1,MP2,MN1,MN2ならびに定電流源I1によって構成される)と、ソース接地のMOSトランジスタMN3と、定電流源I2と、出力バッファ(6つのMOSトランジスタMP3,MP4,MN4,MN5,MP5,MP6と、電流制限抵抗Rk1およびRk2と、によって構成される)と、を有する。出力電圧Voutの電圧レベルに応じて、出力バッファを構成する2つのMOSトランジスタ(MP5,MN6)のいずれかがオンし、これによって、正帰還ループが形成される。   The circuit shown in FIG. 8A includes a differential circuit (configured by four MOS transistors MP1, MP2, MN1, MN2 and a constant current source I1), a source-grounded MOS transistor MN3, and a constant current source I2. And an output buffer (configured by six MOS transistors MP3, MP4, MN4, MN5, MP5, MP6 and current limiting resistors Rk1 and Rk2). One of the two MOS transistors (MP5, MN6) constituting the output buffer is turned on in accordance with the voltage level of the output voltage Vout, thereby forming a positive feedback loop.

図8(B)に示される回路は、差動回路(4つのMOSトランジスタMP1,MP2,MN1,MN2ならびに定電流源I1によって構成される)と、正帰還ループを形成する
ためのMOSトランジスタMP10およびMN10と、ソース接地のMOSトランジスタMN3と、定電流源I2と、2段のCMOSインバータによって構成される出力バッファ(4つのMOSトランジスタMP11,MN11,MP12,MN12によって構成される)と、を有する。MOSトランジスタMN10がオンすることによって、正帰還ループが形成される。
The circuit shown in FIG. 8B includes a differential circuit (configured by four MOS transistors MP1, MP2, MN1, MN2 and a constant current source I1), a MOS transistor MP10 for forming a positive feedback loop, and MN10, a source-grounded MOS transistor MN3, a constant current source I2, and an output buffer (configured by four MOS transistors MP11, MN11, MP12, and MN12) configured by a two-stage CMOS inverter. When the MOS transistor MN10 is turned on, a positive feedback loop is formed.

(第2の実施形態)
図9は、タイミング制御回路の具体的な回路構成の他の例(出力保証回路を設ける例)を示す図である。本実施形態では、整流電圧Voutが所与の電圧レベル以上になるまで、同期整流素子(M1〜M4)のオン/オフ制御信号(TG1〜TG4)を非アクティブレベル(L)に維持する出力保証回路350が設けられる。
(Second Embodiment)
FIG. 9 is a diagram illustrating another example of the specific circuit configuration of the timing control circuit (an example in which an output guarantee circuit is provided). In the present embodiment, the output guarantee for maintaining the on / off control signals (TG1 to TG4) of the synchronous rectifier elements (M1 to M4) at the inactive level (L) until the rectified voltage Vout becomes equal to or higher than a given voltage level. A circuit 350 is provided.

整流制御装置250に含まれるタイミング制御回路200が、全波整流回路150から得られる整流電圧Voutを電源電圧として動作する場合がある。例えば、全波整流回路150および整流制御装置250が、無接点電力伝送システムの受電装置に設けられる場合、整流制御装置250は、全波整流回路150の整流電圧Voutを電源電圧として動作する。   The timing control circuit 200 included in the rectification control device 250 may operate using the rectified voltage Vout obtained from the full-wave rectifier circuit 150 as a power supply voltage. For example, when the full-wave rectification circuit 150 and the rectification control device 250 are provided in a power receiving device of a contactless power transmission system, the rectification control device 250 operates using the rectified voltage Vout of the full-wave rectification circuit 150 as a power supply voltage.

この場合、電源電圧としての整流電圧Voutの電圧レベルが所与の電圧レベルに達しない期間においてタイミング制御回路200を動作させると、不十分な電源電圧に起因して回路動作が不安定となり、正常な、同期整流素子のオン/オフ制御ができない場合が生じ得る。例えば、第1および第2の整流素子(M1,M2)が同時にオンして、第1ノードN1から第2ノードN2に向けて大きな貫通電流が流れて、全波整流回路150のエネルギー効率が低下し、あるいは、素子の破損が生じるような事態が生じ得る。   In this case, if the timing control circuit 200 is operated during a period in which the voltage level of the rectified voltage Vout as the power supply voltage does not reach a given voltage level, the circuit operation becomes unstable due to insufficient power supply voltage, and normal In some cases, on / off control of the synchronous rectifier element cannot be performed. For example, the first and second rectifier elements (M1, M2) are simultaneously turned on, and a large through current flows from the first node N1 toward the second node N2, thereby reducing the energy efficiency of the full-wave rectifier circuit 150. Alternatively, a situation may occur where the element is damaged.

そこで、本実施形態では、例えば、図9に示すように、オン/オフ制御信号生成回路10aに出力保証回路350を設ける。出力保証回路350は、タイミング制御回路200から出力される、同期整流素子M1のオン/オフ制御信号TG1が、正常な制御電圧であることを保証する。よって、整流制御装置250による同期整流素子の制御の信頼性が向上する。   Therefore, in this embodiment, for example, as shown in FIG. 9, an output assurance circuit 350 is provided in the on / off control signal generation circuit 10a. The output guarantee circuit 350 ensures that the on / off control signal TG1 of the synchronous rectifying element M1 output from the timing control circuit 200 is a normal control voltage. Therefore, the reliability of control of the synchronous rectification element by the rectification control device 250 is improved.

出力保証回路350は、分圧抵抗R100およびR101と、ソース接地のNMOSトランジスタMN100と、負荷抵抗R100と、ソース接地のPMOSトランジスタMP100と、出力バッファとして機能するCMOSインバータ(PMOSトランジスタMP101とNMOSトランジスタMN101とにより構成される)と、CMOSインバータの出力ノードをプルダウンするためのプルダウン抵抗R103と、を有する。   The output guarantee circuit 350 includes a voltage dividing resistor R100 and R101, a source grounded NMOS transistor MN100, a load resistor R100, a source grounded PMOS transistor MP100, and a CMOS inverter (PMOS transistor MP101 and NMOS transistor MN101 functioning as an output buffer). And a pull-down resistor R103 for pulling down the output node of the CMOS inverter.

NMOSトランジスタMN100は、整流電圧Voutが所与の電圧レベル以上になるまでオンしない。NMOSトランジスタMN100がオフしている期間においては、CMOSインバータ(MP101,MN101)に電源電圧(Vout=VDD)が供給されず、CMOSインバータの出力ノードは、プルダウン抵抗R103によってLレベル(接地電位)に保持される。よって、オン/オフ制御信号TG1は、非アクティブレベル(L)に維持され、同期整流素子としてのNMOSトランジスタM1はオフ状態を維持する。   The NMOS transistor MN100 is not turned on until the rectified voltage Vout becomes equal to or higher than a given voltage level. During the period when the NMOS transistor MN100 is off, the power supply voltage (Vout = VDD) is not supplied to the CMOS inverters (MP101, MN101), and the output node of the CMOS inverter is set to the L level (ground potential) by the pull-down resistor R103. Retained. Therefore, the on / off control signal TG1 is maintained at the inactive level (L), and the NMOS transistor M1 serving as the synchronous rectifying element maintains the off state.

このように、電源電圧としての整流電圧Voutが所与のレベルに上昇するまで、全部の同期整流素子(例えばM1〜M4)がオフ状態となる。その状態では、各同期整流素子に並列に接続される各ボディダイオード(DP1〜DP4)による整流動作が実行される。したがって、例えば、第1および第2の同期整流素子(M1,M2)が同時にオンして大きな貫通電流が流れるような事態が生じない。よって、全波整流回路150のエネルギー効率の低下が防止される。また、素子の破損のおそれもないことから、全波整流回路が搭載される機器の信頼性も向上する。   In this way, all the synchronous rectifier elements (for example, M1 to M4) are turned off until the rectified voltage Vout as the power supply voltage rises to a given level. In this state, a rectification operation is performed by each body diode (DP1 to DP4) connected in parallel to each synchronous rectifier element. Therefore, for example, a situation in which the first and second synchronous rectifying elements (M1, M2) are turned on at the same time and a large through current flows does not occur. Therefore, a reduction in energy efficiency of full wave rectifier circuit 150 is prevented. Further, since there is no possibility of damage to the element, the reliability of the device on which the full-wave rectifier circuit is mounted is improved.

なお、NMOSトランジスタMN100は、整流電圧Voutが正常な電圧レベルになるとオンする。これによって、第1のヒステリシスコンパレータ610の出力信号に基づいて、オン/オフ制御信号TG1をアクティブレベルにすることが可能となる。   The NMOS transistor MN100 is turned on when the rectified voltage Vout becomes a normal voltage level. Accordingly, the on / off control signal TG1 can be set to an active level based on the output signal of the first hysteresis comparator 610.

(第3の実施形態)
図10は、タイミング制御回路の具体的な回路構成の他の例(サンプリング回路を共通使用する例)を示す図である。本実施形態では、サンプリング信号生成回路600に含まれるロジック回路LGCならびにサンプリング回路608を用いて、第1および第2のオン/オフ制御信号(TG1,TG2)を生成する。すなわち、ロジック回路LGCならびにサンプリング回路608を、第1および第2のオン/オフ制御信号(TG1,TG2)の生成ために共通に使用する。これによって、回路構成の簡素化、回路の占有面積の削減、ならびに低消費電力化を実現することができる。
(Third embodiment)
FIG. 10 is a diagram illustrating another example of a specific circuit configuration of the timing control circuit (an example in which a sampling circuit is commonly used). In this embodiment, the logic circuit LGC and the sampling circuit 608 included in the sampling signal generation circuit 600 are used to generate the first and second on / off control signals (TG1, TG2). That is, the logic circuit LGC and the sampling circuit 608 are commonly used to generate the first and second on / off control signals (TG1, TG2). As a result, the circuit configuration can be simplified, the area occupied by the circuit can be reduced, and the power consumption can be reduced.

本実施形態では、整流電圧Voutをサンプリングする。すなわち、整流ブリッジ100の第1ノードN1に入力される交流電圧VC1が整流電圧Voutを超えると、サンプリング回路608が整流電圧Voutをサンプリングし、また、整流ブリッジの第2ノードに入力される交流電圧(VC2)が整流電圧(Vout)を超えると、整流電圧Voutをサンプリングする。   In this embodiment, the rectified voltage Vout is sampled. That is, when the AC voltage VC1 input to the first node N1 of the rectifier bridge 100 exceeds the rectified voltage Vout, the sampling circuit 608 samples the rectified voltage Vout, and the AC voltage input to the second node of the rectifier bridge. When (VC2) exceeds the rectified voltage (Vout), the rectified voltage Vout is sampled.

この場合、サンプリングの対象は整流電圧Voutだけである。また、第1のオン/オフ制御信号TG1の生成と第2のオン/オフ制御信号TG2の生成とが同時に行われることはない。   In this case, only the rectified voltage Vout is to be sampled. Further, the generation of the first on / off control signal TG1 and the generation of the second on / off control signal TG2 are not performed simultaneously.

したがって、一つのサンプリング回路608ならびにサンプリング信号生成回路に含まれるロジック回路LGCを時分割で使用することが可能である。よって、サンプリング回路608の共用化が実現される。   Therefore, it is possible to use one sampling circuit 608 and the logic circuit LGC included in the sampling signal generation circuit in a time division manner. Therefore, sharing of the sampling circuit 608 is realized.

図10において、前掲の図面と共通する部分には共通の参照符号を付してある。本実施形態の回路の基本的な構成や回路動作は、前掲の実施形態と同じである。図10において、共通使用される回路の参照符号の末尾には、(COM)という表記が追加されている。   In FIG. 10, the same reference numerals are given to the portions common to the above-mentioned drawings. The basic configuration and circuit operation of the circuit of this embodiment are the same as those of the above-described embodiments. In FIG. 10, the notation (COM) is added to the end of the reference numerals of commonly used circuits.

図10に示されるように、ロジック回路LGC(COM)と、サンプリング回路608(COM)が、第1および第2のオン/オフ制御信号(TG1,TG2)の生成のために共通に使用される。   As shown in FIG. 10, the logic circuit LGC (COM) and the sampling circuit 608 (COM) are commonly used for generating the first and second on / off control signals (TG1, TG2). .

なお、オアゲートORは、電圧比較器CMP1の出力信号または電圧比較器CMP1’の出力信号を、ロジック回路LGC(COM)に入力するために設けられている。   The OR gate OR is provided to input the output signal of the voltage comparator CMP1 or the output signal of the voltage comparator CMP1 'to the logic circuit LGC (COM).

また、図10の回路においては、出力回路612(612’)は、ナンドゲートNAND1(NAND1’)により構成される。そして、ナンドゲートNAND1(NAND1’)には、第2のヒステリシスコンパレータ602(602’)の出力信号と、第1のヒステリシスコンパレータ610(610’)の出力信号とが入力される。   In the circuit of FIG. 10, the output circuit 612 (612 ') is configured by a NAND gate NAND1 (NAND1'). Then, the output signal of the second hysteresis comparator 602 (602 ') and the output signal of the first hysteresis comparator 610 (610') are input to the NAND gate NAND1 (NAND1 ').

したがって、図10の回路では、第2のヒステリシスコンパレータ602(602’)の出力信号および第1のヒステリシスコンパレータ610(610’)の出力信号が共にアクティブレベルである期間において、同期整流素子のオン/オフ制御信号(TG1,TG2)が生成される。   Therefore, in the circuit of FIG. 10, in the period in which both the output signal of the second hysteresis comparator 602 (602 ′) and the output signal of the first hysteresis comparator 610 (610 ′) are at the active level, Off control signals (TG1, TG2) are generated.

この構成によって、例えば、整流ブリッジに入力される交流電圧の極性が反転するまで同期整流素子がオンし続けた場合でも、第2のヒステリシスコンパレータの出力信号によって、オン/オフ制御を、確実にオフさせることができる。したがって、安全性が向上する。   With this configuration, for example, even when the synchronous rectifier continues to be turned on until the polarity of the AC voltage input to the rectifier bridge is reversed, the on / off control is reliably turned off by the output signal of the second hysteresis comparator. Can be made. Therefore, safety is improved.

(第4の実施形態)
図11は、タイミング制御回路の具体的な回路構成の他の例(サンプリング回路およびヒステリシスコンパレータを共通使用する例)を示す図である。
(Fourth embodiment)
FIG. 11 is a diagram illustrating another example of a specific circuit configuration of the timing control circuit (an example in which a sampling circuit and a hysteresis comparator are used in common).

本実施形態では、サンプリング回路608のみならず、第1のヒステリシスコンパレータ610ならびに第2のヒステリシスコンパレータ602の各々を、第1および第2のオン/オフ制御信号の生成のために共通に使用する。すなわち、本実施形態では、サンプリング信号生成回路600と出力回路612も共通に使用することができる。各回路の共用によって、回路構成のさらなる簡素化、回路の占有面積のさらなる削減、ならびに、さらなる低消費電力化を実現することができる。   In the present embodiment, not only the sampling circuit 608 but also the first hysteresis comparator 610 and the second hysteresis comparator 602 are commonly used for generating the first and second on / off control signals. That is, in this embodiment, the sampling signal generation circuit 600 and the output circuit 612 can be used in common. By sharing each circuit, it is possible to further simplify the circuit configuration, further reduce the area occupied by the circuit, and further reduce power consumption.

なお、図11において、前掲の図面と共通する部分には共通の参照符号を付してある。本実施形態の回路の基本的な構成や回路動作は、前掲の実施形態と同じである。図11において、共通使用される回路の参照符号の末尾には、(COM)という表記が追加されている。   In FIG. 11, the same reference numerals are given to the portions common to the above-mentioned drawings. The basic configuration and circuit operation of the circuit of this embodiment are the same as those of the above-described embodiments. In FIG. 11, the notation (COM) is added to the end of the reference numerals of the commonly used circuits.

図11のオン/オフ制御信号生成回路(TG1,TG2生成回路)10は、第1の共通ヒステリシスコンパレータ610(COM)と、第2の共通ヒステリシスコンパレータ602(COM)と、共通サンプリング回路608(COM)と、第2の共通ヒステリシスコンパレータ602(COM)に、整流ブリッジ100の第1ノードN1の交流電圧VC1あるいは第2ノードN2の交流電圧VC2のいずれを入力するかが、切り換え制御信号PLによって切り換えられる入力切り換えスイッチSW2と、第1の共通ヒステリシスコンパレータ(610(COM))の出力信号を、第1の同期整流素子M1に向けて出力するか、第2の同期整流素子M2に向けて出力するかを、切り換え制御信号PLに基づいて切り換えるための分配回路13と、第1ノードN1の電圧(VC1)と第2ノードN2の電圧(VC2)を比較して、切り換え制御信号PLを生成する比較回路(CMP3)と、第2の共通出力回路612(COM)(アンドゲートAND3(COM))と、を有している。   The on / off control signal generation circuit (TG1, TG2 generation circuit) 10 of FIG. 11 includes a first common hysteresis comparator 610 (COM), a second common hysteresis comparator 602 (COM), and a common sampling circuit 608 (COM). ) And the second common hysteresis comparator 602 (COM) are switched by the switching control signal PL to input either the AC voltage VC1 at the first node N1 or the AC voltage VC2 at the second node N2 of the rectifier bridge 100. The output signal of the input changeover switch SW2 and the first common hysteresis comparator (610 (COM)) is output toward the first synchronous rectifier element M1 or output toward the second synchronous rectifier element M2. Or a distribution circuit 13 for switching based on the switching control signal PL. The comparison circuit (CMP3) that generates the switching control signal PL by comparing the voltage (VC1) of the first node N1 and the voltage (VC2) of the second node N2, and the second common output circuit 612 (COM) ( AND gate AND3 (COM)).

また、図11では、切り換えスイッチSW2の後段に、電圧安定化のためのコンデンサC3が設けられている。また、分配回路13は、2つのナンドゲート(NAND5,NAND6)ならびにインバータINV3と、によって構成される。   In FIG. 11, a capacitor C3 for stabilizing the voltage is provided after the changeover switch SW2. The distribution circuit 13 includes two NAND gates (NAND5 and NAND6) and an inverter INV3.

本実施形態では、共通サンプリング回路608(COM)、第1の共通ヒステリシスコンパレータ610(COM)ならびに第2の共通ヒステリシスコンパレータ602(COM)の各々を、第1および第2のオン/オフ制御信号(TG1,TG2)の生成のために共通に使用する。各回路の共用によって、回路構成のさらなる簡素化、回路の占有面積のさらなる削減、ならびに、さらなる低消費電力化を実現することができる。   In the present embodiment, each of the common sampling circuit 608 (COM), the first common hysteresis comparator 610 (COM), and the second common hysteresis comparator 602 (COM) is connected to the first and second on / off control signals ( Commonly used for generation of TG1, TG2). By sharing each circuit, it is possible to further simplify the circuit configuration, further reduce the area occupied by the circuit, and further reduce power consumption.

本実施形態では、整流電圧Voutをサンプリングする。第1のオン/オフ制御信号TG1の生成と第2のオン/オフ制御信号TG2の生成とが同時に行われることはない。よって、各回路を時分割で使用することよって、第1および第2のヒステリシスコンパレータ(610(COM),602(COM))ならびにサンプリング回路608(COM)の共用化を実現することができる。   In this embodiment, the rectified voltage Vout is sampled. The generation of the first on / off control signal TG1 and the generation of the second on / off control signal TG2 are not performed simultaneously. Therefore, by using each circuit in a time-sharing manner, the first and second hysteresis comparators (610 (COM), 602 (COM)) and the sampling circuit 608 (COM) can be shared.

本実施形態では、第2の共通ヒステリシスコンパレータ602(COM)に、第1ノードN1の交流電圧VC1あるいは第2ノードN2の交流電圧VC2のいずれを供給するかは、切り換えスイッチSW2によって切り換えられる。切り換えスイッチSW2の動作は、比較回路CMP3から出力される切り換え制御信号PLによって制御される。すなわち、切り換えスイッチSW2がa端子側に切り換えられている状態では、交流電圧VC1が第2の共通ヒステリシスコンパレータ602(COM)に供給され、切り換えスイッチSW2がb端子側に切り換えられている状態では、交流電圧VC2が第2の共通ヒステリシスコンパレータ602(COM)に供給される。   In the present embodiment, whether the AC voltage VC1 at the first node N1 or the AC voltage VC2 at the second node N2 is supplied to the second common hysteresis comparator 602 (COM) is switched by the changeover switch SW2. The operation of the changeover switch SW2 is controlled by a changeover control signal PL output from the comparison circuit CMP3. That is, in a state where the changeover switch SW2 is switched to the a terminal side, the AC voltage VC1 is supplied to the second common hysteresis comparator 602 (COM), and in a state where the changeover switch SW2 is switched to the b terminal side, The AC voltage VC2 is supplied to the second common hysteresis comparator 602 (COM).

また、第1の共通ヒステリシスコンパレータ610(COM)から出力される信号(より具体的には、第2の共通出力回路612(COM)から出力される信号)を、第1の同期整流素子用の第1のオン/オフ制御信号TG1として出力するか、第2の同期整流素子用の第2のオン/オフ制御信号TG2として出力するかは、分配回路13(図中、太い点線で囲んで示される)によって制御される。分配回路13による信号の分配先は、比較回路CMP3から出力される切り換え制御信号PLによって制御される。   In addition, a signal output from the first common hysteresis comparator 610 (COM) (more specifically, a signal output from the second common output circuit 612 (COM)) is used for the first synchronous rectifier element. Whether the signal is output as the first on / off control signal TG1 or the second on / off control signal TG2 for the second synchronous rectifying element is indicated by the distribution circuit 13 (indicated by a thick dotted line in the figure). Controlled). The distribution destination of the signal by the distribution circuit 13 is controlled by the switching control signal PL output from the comparison circuit CMP3.

(第5の実施形態)
本実施形態では、本発明の整流制御装置および全波整流回路を搭載した受電装置、ならびに、その受電装置を用いて構成される無接点電力伝送システムについて説明する。
(Fifth embodiment)
In the present embodiment, a power receiving device equipped with a rectification control device and a full-wave rectifier circuit of the present invention, and a contactless power transmission system configured using the power receiving device will be described.

本実施形態では、先に説明した整流制御装置および全波整流回路は、無接点電力システムの受電装置に設けられる。全波整流回路から出力される整流電圧によって受電装置が動作し、給電対象の負荷(例えば、2次電池)に電力が供給される。全波整流回路における損失が少なく、高いエネルギー効率が実現されるため、無接点電力伝送システムの伝送効率が向上する。以下、具体的に説明する。   In the present embodiment, the rectification control device and the full-wave rectification circuit described above are provided in the power receiving device of the non-contact power system. The power receiving device is operated by the rectified voltage output from the full-wave rectifier circuit, and power is supplied to a load (for example, a secondary battery) to be fed. Since the loss in the full-wave rectifier circuit is small and high energy efficiency is realized, the transmission efficiency of the non-contact power transmission system is improved. This will be specifically described below.

(無接点電力伝送に対応した電子機器の構成の例)
図12(A)〜図12(C)は、無接点電力伝送システムに対応した電子機器の構成の一例を示す図である。図1(A)には、送電装置11を内蔵する充電器(クレードル)500と、受電装置41を内蔵する携帯電話機510と、が示される。
(Example of the configuration of electronic equipment that supports contactless power transmission)
12A to 12C are diagrams illustrating an example of a configuration of an electronic device corresponding to the contactless power transmission system. FIG. 1A shows a charger (cradle) 500 incorporating the power transmission device 11 and a mobile phone 510 incorporating the power reception device 41.

携帯電話機510は、LCDなどの表示部512、ボタン等で構成される操作部514、マイク516(音入力部)、スピーカ518(音出力部)、アンテナ520を有する。   The mobile phone 510 includes a display unit 512 such as an LCD, an operation unit 514 including buttons and the like, a microphone 516 (sound input unit), a speaker 518 (sound output unit), and an antenna 520.

充電器500にはACアダプタ502を介して電力が供給され、この電力が、無接点電力伝送により送電装置11から受電装置41に送電される。これにより、携帯電話機510のバッテリ(不図示)を充電したり、携帯電話機510内のデバイスを動作させたりすることができる。   Electric power is supplied to the charger 500 via the AC adapter 502, and this electric power is transmitted from the power transmitting device 11 to the power receiving device 41 by contactless power transmission. Thereby, a battery (not shown) of the mobile phone 510 can be charged, or a device in the mobile phone 510 can be operated.

なお、本実施形態が適用される電子機器は携帯電話機510に限定されない。例えば腕時計、コードレス電話器、シェーバー、電動歯ブラシ、リストコンピュータ、ハンディターミナル、携帯情報端末、電動自転車、或いはICカードなどの種々の電子機器に適用できる。   The electronic device to which this embodiment is applied is not limited to the mobile phone 510. For example, the present invention can be applied to various electronic devices such as wristwatches, cordless telephones, shavers, electric toothbrushes, wrist computers, handy terminals, portable information terminals, electric bicycles, and IC cards.

図12(B)に模式的に示すように、送電装置11から受電装置41への電力伝送は、送電装置11側に設けられた1次コイルL1(送電コイル)と、受電装置41側に設けられた2次コイルL2(受電コイル)を電磁的に結合させて電力伝送トランスを形成することで実現される。これにより非接触での電力伝送が可能になる。   As schematically shown in FIG. 12B, power transmission from the power transmission device 11 to the power reception device 41 is provided on the primary coil L1 (power transmission coil) provided on the power transmission device 11 side and on the power reception device 41 side. This is realized by electromagnetically coupling the secondary coil L2 (power receiving coil) formed to form a power transmission transformer. Thereby, non-contact power transmission becomes possible.

なお、図12(B)では1次コイルL1、2次コイルL2は、平面上でスパイラル状にコイル線を巻くことで形成された例えば空芯の平面コイルになっている。しかしながら、本実施形態のコイルはこれに限定されず、1次コイルL1と2次コイルL2を電磁的に結合させて電力を伝送できるものであれば、その形状・構造等は問わない。   In FIG. 12B, the primary coil L1 and the secondary coil L2 are, for example, air-core planar coils formed by winding coil wires in a spiral shape on a plane. However, the coil of the present embodiment is not limited to this, and any shape, structure, or the like may be used as long as the primary coil L1 and the secondary coil L2 can be electromagnetically coupled to transmit power.

例えば図12(C)では、磁性体コアに対してX軸回りでコイル線をスパイラル状に巻くことで1次コイルL1が形成されている。携帯電話機510に設けられた2次コイルL2も同様である。図12(C)のようなコイルにも本実施形態は適用可能である。なお図1(C)の場合に、1次コイルL1や2次コイルL2として、X軸回りにコイル線を巻いたコイルに加えて、Y軸周りにコイル線を巻いたコイルを組み合わせてもよい。   For example, in FIG. 12C, the primary coil L1 is formed by winding a coil wire around the X axis in a spiral shape around the magnetic core. The same applies to the secondary coil L2 provided in the mobile phone 510. This embodiment can also be applied to a coil as shown in FIG. In the case of FIG. 1 (C), as the primary coil L1 and the secondary coil L2, in addition to the coil wound around the X axis, a coil wound around the Y axis may be combined. .

(無接点電力伝送システムの構成例)
図13は、無接点電力伝送システムの構成の一例を示す図である。送電装置11は、1次コイルL1と、共振コンデンサCQと、送電制御装置(送電制御IC)50と、送電部53と、波形モニタ回路54と、を有する。送電制御装置50は、送電側制御回路51と、ドライバ制御回路52と、を有する。ドライバ制御装置52は、駆動クロックDRCKに同期して、1次コイルL1を交流駆動する。これによって、1次側から2次側に無接点で電力を供給することができる。1次コイルの駆動周波数は、例えば、120KHzである。
(Configuration example of contactless power transmission system)
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a configuration of a contactless power transmission system. The power transmission device 11 includes a primary coil L1, a resonance capacitor CQ, a power transmission control device (power transmission control IC) 50, a power transmission unit 53, and a waveform monitor circuit 54. The power transmission control device 50 includes a power transmission side control circuit 51 and a driver control circuit 52. The driver control device 52 AC drives the primary coil L1 in synchronization with the drive clock DRCK. As a result, electric power can be supplied from the primary side to the secondary side without contact. The drive frequency of the primary coil is, for example, 120 KHz.

また、受電装置41は、2次コイルL2と、受電部140と、整流制御装置(整流制御IC)250と、負荷変調部60と、給電制御部62と、バッテリ装置70(充電制御装置71とバッテリ72とを有する)と、受電制御装置(受電制御IC)80と、を有する。   The power receiving device 41 includes a secondary coil L2, a power receiving unit 140, a rectification control device (rectification control IC) 250, a load modulation unit 60, a power supply control unit 62, and a battery device 70 (charge control device 71). And a power reception control device (power reception control IC) 80.

図13の左上において、太い点線で囲んで示されるように、1次側から2次側に信号を送信するための通信方式として、周波数変調方式(周波数f1,f2を切り換えて“1”と“0”を送信する方式)が採用される。   As shown in a thick dotted line in the upper left of FIG. 13, as a communication method for transmitting a signal from the primary side to the secondary side, the frequency modulation method (switching between frequencies f1 and f2 is changed to “1” and “1”. 0 "is used).

また、図13の左下において、太い点線で囲んで示されるように、2次側から1次側に信号を送信するための通信方式として、負荷変調方式が採用される。すなわち、2次側の負荷状態を切り換えることによって“0”と“1”が、2次側から1次側に送信される。1次側は、1次コイルL1のコイル端電圧GSGを、波形モニタ回路54によってモニタし、例えば、コイル端電圧の振幅の変化を検出し、あるいは、駆動クロックとコイル端電圧の位相関係を検出し、これによって、“0”または“1”を検出する。   Further, as indicated by a thick dotted line in the lower left of FIG. 13, a load modulation method is adopted as a communication method for transmitting a signal from the secondary side to the primary side. That is, “0” and “1” are transmitted from the secondary side to the primary side by switching the load state on the secondary side. On the primary side, the coil end voltage GSG of the primary coil L1 is monitored by the waveform monitor circuit 54, for example, the change in the amplitude of the coil end voltage is detected, or the phase relationship between the drive clock and the coil end voltage is detected. Thus, “0” or “1” is detected.

図13に示される受電部140は、2次コイルL2のコイル端間に直列に接続される分圧抵抗RB1とRB2と、全波整流回路150と、整流電圧ノードN11と基準電位ノードN13との間に直列に接続される分圧抵抗RB4およびRB5と、を有する。   The power receiving unit 140 shown in FIG. 13 includes voltage dividing resistors RB1 and RB2 connected in series between the coil ends of the secondary coil L2, a full-wave rectifier circuit 150, a rectified voltage node N11, and a reference potential node N13. And voltage dividing resistors RB4 and RB5 connected in series therebetween.

全波整流回路150は、整流ブリッジ100と、平滑コンデンサC1と、を有する。整流ブリッジ100は、同期整流素子としてのMOSFET(M1〜M4)を有する。   The full-wave rectifier circuit 150 includes a rectifier bridge 100 and a smoothing capacitor C1. The rectifier bridge 100 includes MOSFETs (M1 to M4) as synchronous rectifier elements.

整流制御装置(整流制御IC)は、タイミング制御回路200を有する。タイミング制御回路200は、オン/オフ制御信号生成回路10(ここでは、図3(A)に示す回路構成が採用され、したがって、オン/オフ制御信号生成回路10には、TG1生成回路10a,TG2生成回路10bが含まれる)と、出力保証回路350(図11参照)と、レベルシフト回路(LS1〜LS4)ならびに出力バッファ(BM1〜BM4)を有する。   The rectification control device (rectification control IC) includes a timing control circuit 200. The timing control circuit 200 employs the on / off control signal generation circuit 10 (here, the circuit configuration shown in FIG. 3A). Therefore, the on / off control signal generation circuit 10 includes the TG1 generation circuits 10a and TG2. A generation circuit 10b), an output guarantee circuit 350 (see FIG. 11), a level shift circuit (LS1 to LS4), and an output buffer (BM1 to BM4).

また、整流制御装置(整流制御IC)250は、複数の端子(E1〜E9)を有する。端子(E1〜E4)の各々は、同期整流素子のオン/オフ制御信号(TG1,TG3,TG2,TG4)を、整流ブリッジ100に供給するための出力端子である。   Further, the rectification control device (rectification control IC) 250 has a plurality of terminals (E1 to E9). Each of the terminals (E1 to E4) is an output terminal for supplying the on / off control signal (TG1, TG3, TG2, TG4) of the synchronous rectifier to the rectifier bridge 100.

端子E5は、整流ブリッジ100の第2ノードN2の交流電圧VC2を、オン/オフ制御信号生成回路10に供給するための入力端子である。端子E6は、第1ノードN1に入力される交流電圧VC1を、オン/オフ制御信号生成回路10に供給するための入力端子である。端子E7は、第3ノードN3から得られる整流電圧Voutを、出力保証回路350に供給するための入力端子である。端子E8は、整流電圧Voutを、オン/オフ制御信号生成回路10に供給するための入力端子である。端子E9は、整流ブリッジ100における第4ノードN4に接続される基準電位VSSを、オン/オフ制御信号生成回路10に供給するための入力端子である。   The terminal E5 is an input terminal for supplying the AC voltage VC2 at the second node N2 of the rectifier bridge 100 to the on / off control signal generation circuit 10. The terminal E6 is an input terminal for supplying the AC voltage VC1 input to the first node N1 to the on / off control signal generation circuit 10. The terminal E7 is an input terminal for supplying the output assurance circuit 350 with the rectified voltage Vout obtained from the third node N3. The terminal E8 is an input terminal for supplying the rectified voltage Vout to the on / off control signal generation circuit 10. The terminal E9 is an input terminal for supplying the reference potential VSS connected to the fourth node N4 in the rectifier bridge 100 to the on / off control signal generation circuit 10.

また、出力保証回路350は、タイミング制御回路200から出力される、同期整流素子のオン/オフ制御信号(TG1〜TG4)が、正常な制御電圧であることを保証するための回路である。図13の受電装置41において、整流制御装置250(ならびに他の受電側の回路)は、全波整流回路150の整流電圧Voutを電源電圧として動作する。したがって、電源電圧としての整流電圧Voutの電圧レベルが所与の電圧レベルに達しない期間(例えば、無接点電力伝送システムの電源を投入した直後の期間)において、タイミング制御回路200を動作させると、不十分な電源電圧に起因して回路動作が不安定となり、正常な、同期整流素子(M1〜M4)のオン/オフ制御ができない場合が生じ得る。例えば、第1および第2の整流素子(M1,M2)が同時にオンして、大きな貫通電流が流れて、全波整流回路150のエネルギー効率が低下するような事態が生じ得る。   The output guarantee circuit 350 is a circuit for guaranteeing that the on / off control signals (TG1 to TG4) of the synchronous rectifying elements output from the timing control circuit 200 are normal control voltages. In the power receiving device 41 of FIG. 13, the rectification control device 250 (and other power receiving side circuits) operates using the rectified voltage Vout of the full-wave rectifier circuit 150 as a power supply voltage. Therefore, when the timing control circuit 200 is operated in a period in which the voltage level of the rectified voltage Vout as the power supply voltage does not reach a given voltage level (for example, a period immediately after the power of the contactless power transmission system is turned on) The circuit operation becomes unstable due to an insufficient power supply voltage, and there may be a case where normal on / off control of the synchronous rectifier elements (M1 to M4) cannot be performed. For example, a situation may occur in which the first and second rectifier elements (M1, M2) are simultaneously turned on, a large through current flows, and the energy efficiency of the full-wave rectifier circuit 150 is reduced.

そこで、本実施形態では、タイミング制御回路200に出力保証回路350を設けている。出力保証回路350は、整流電圧Voutが所与の電圧レベル(つまり、タイミング制御回路が正常に動作し得る電圧レベル)になるまで、同期整流素子のオン/オフ制御信号(TG1〜TG4)を非アクティブレベル(具体的にはLレベル)に維持する。これにより、複数の同期整流素子(M1〜M4)の各々は、電源電圧としての整流電圧Voutが所与のレベルに上昇するまでオフ状態となり、その状態では、各同期整流素子(M1〜M4)に並列に接続される各ボディダイオード(DP1〜DP4)による整流動作が実行される。したがって、例えば、第1および第2の同期整流素子(M1,M2)が同時にオンして大きな貫通電流が流れるような事態が生じない。   Therefore, in this embodiment, the output control circuit 350 is provided in the timing control circuit 200. The output guarantee circuit 350 does not turn on / off control signals (TG1 to TG4) of the synchronous rectifier element until the rectified voltage Vout reaches a given voltage level (that is, a voltage level at which the timing control circuit can operate normally). It is maintained at an active level (specifically, L level). Thereby, each of the plurality of synchronous rectifier elements (M1 to M4) is turned off until the rectified voltage Vout as the power supply voltage rises to a given level, and in that state, each of the synchronous rectifier elements (M1 to M4) Are rectified by the body diodes (DP1 to DP4) connected in parallel with each other. Therefore, for example, a situation in which the first and second synchronous rectifying elements (M1, M2) are turned on at the same time and a large through current flows does not occur.

また、負荷変調部60は、負荷変調トランジスタ(不図示)をスイッチングし、負荷変調信号を、送電装置11に送信する。給電制御部62は、例えば、シリーズレギュレータ(LDO)や給電制御トランジスタ等(不図示)を有し、それらの動作を制御することによって、給電対象の負荷72への給電を制御する。また、バッテリ装置70に含まれる充電制御装置(充電制御IC)71は、バッテリ(2次電池)72の充電動作を制御する。   Further, the load modulation unit 60 switches a load modulation transistor (not shown) and transmits a load modulation signal to the power transmission device 11. The power supply control unit 62 includes, for example, a series regulator (LDO), a power supply control transistor, and the like (not shown), and controls power supply to the load 72 to be supplied by controlling the operation thereof. A charging control device (charging control IC) 71 included in the battery device 70 controls the charging operation of the battery (secondary battery) 72.

なお、給電対象の負荷は、バッテリ(2次電池)72に限定されない。例えば、整流電圧によって所与の回路を動作させる場合、その回路が給電対象の負荷として機能する。   Note that the load to be fed is not limited to the battery (secondary battery) 72. For example, when a given circuit is operated by a rectified voltage, the circuit functions as a load to be fed.

また、受電装置装置(受電制御IC)は、受電側制御回路81と、位置検出回路82と、周波数検出回路83と、発振回路84と、を有する。受電側制御回路81は、受電装置41の動作を統括的に制御する。   The power receiving device (power reception control IC) includes a power reception side control circuit 81, a position detection circuit 82, a frequency detection circuit 83, and an oscillation circuit 84. The power receiving side control circuit 81 comprehensively controls the operation of the power receiving device 41.

位置検出回路82は、分圧抵抗RB4とRB5の共通接続点から得られる信号ADINに基づいて、受電側機器が、送電側機器に対して適正な位置にセットされているか否かを検出する。また、周波数検出回路83は、分圧抵抗RB1とRB2の共通接続点から得られる信号CCMPIに基づいて、1次側の駆動クロック(DRCK)を再生し、その駆動クロックの周波数を、発振回路84から出力される発振クロックCLKを用いて検出する。発振クロックCLKの周波数は、例えば5MHzである。   The position detection circuit 82 detects whether or not the power receiving side device is set at an appropriate position with respect to the power transmission side device based on the signal ADIN obtained from the common connection point of the voltage dividing resistors RB4 and RB5. Further, the frequency detection circuit 83 regenerates the primary side drive clock (DRCK) based on the signal CCMPI obtained from the common connection point of the voltage dividing resistors RB1 and RB2, and the frequency of the drive clock is determined by the oscillation circuit 84. Is detected by using the oscillation clock CLK output from. The frequency of the oscillation clock CLK is, for example, 5 MHz.

このように、本実施形態の受電装置41は、同期整流方式の全波整流回路150と、整流制御装置250と、給電制御部62と、を有しており、全波整流回路150から出力される整流電圧Voutによって受電装置41が動作し、給電対象の負荷(例えば、2次電池72)に電力が供給される。   As described above, the power receiving device 41 of the present embodiment includes the synchronous rectification type full-wave rectification circuit 150, the rectification control device 250, and the power supply control unit 62, and is output from the full-wave rectification circuit 150. The power receiving device 41 is operated by the rectified voltage Vout, and power is supplied to the load to be fed (for example, the secondary battery 72).

本実施形態によれば、従来にない、安定した、高精度の同期整流素子のオン/オフのタイミング制御が実現される。よって、全波整流回路150における損失が少なく、発熱が低減され、かつ、高いエネルギー効率が実現され、無接点電力伝送システムの伝送効率が格段に向上する。   According to the present embodiment, stable and highly accurate on / off timing control of the synchronous rectifying element, which is not conventionally performed, is realized. Therefore, there is little loss in the full-wave rectifier circuit 150, heat generation is reduced, high energy efficiency is realized, and transmission efficiency of the non-contact power transmission system is significantly improved.

また、整流制御装置250は出力保証回路350を有しているため、システムの起動直後に不要な貫通電流が流れることが防止され、その貫通電流によって回路が破損する心配もない。よって、エネルギー効率が高く、かつ信頼性の高い無接点電力伝送システムが実現される。   Further, since the rectification control device 250 has the output guarantee circuit 350, an unnecessary through current is prevented from flowing immediately after the system is started, and there is no fear that the circuit is damaged by the through current. Therefore, a contactless power transmission system with high energy efficiency and high reliability is realized.

また、図13の例では、全波整流回路150と整流制御装置250とは別の回路であるが、整流ブリッジ100を構成する同期整流素子(M1〜M4)が比較的低耐圧の素子である場合には、整流制御装置250に、整流ブリッジ100を内蔵する場合もあり得る。この場合、無接点電力伝送システムの部品点数を削減することができる。   In the example of FIG. 13, the full-wave rectification circuit 150 and the rectification control device 250 are separate circuits, but the synchronous rectification elements (M1 to M4) constituting the rectification bridge 100 are elements with a relatively low breakdown voltage. In some cases, the rectification bridge 100 may be built in the rectification control device 250. In this case, the number of parts of the non-contact power transmission system can be reduced.

また、平滑コンデンサC1の容量も比較的小容量ですむ場合、整流ブリッジ100と、平滑コンデンサC1と、整流制御装置250と、を一つのICに内蔵する場合もあり得る。この場合、整流制御装置付きの全波整流回路が実現される。この全波整流回路は、同期整流素子(M1〜M4)のオン/オフを適切なタイミングで制御することができ、ボディダイオードによる損失を低減できる。また、平滑コンデンサC1に蓄積されている電荷の逆流が効果的に防止されることから、低損失かつエネルギー効率の高い、同期整流方式の全波整流回路を実現することができる。   Further, when the capacity of the smoothing capacitor C1 is relatively small, the rectifier bridge 100, the smoothing capacitor C1, and the rectification control device 250 may be incorporated in one IC. In this case, a full-wave rectifier circuit with a rectification control device is realized. This full-wave rectifier circuit can control on / off of the synchronous rectifier elements (M1 to M4) at an appropriate timing, and can reduce loss due to the body diode. In addition, since the backflow of charges accumulated in the smoothing capacitor C1 is effectively prevented, a synchronous rectification type full-wave rectification circuit with low loss and high energy efficiency can be realized.

(無接点電力伝送システムの動作例)
図14は、無接点電力伝送システムの動作の一例を示す図である。待機状態において、送電側機器(クレードル)500に内蔵される送電制御装置11は、受電側機器(携帯電話機)510の着地(セッティング)を、例えば、0.3秒に1回、検出し(ステップS1)、これによって、受電側機器の着地(セッティング)が検出される(ステップS2)。
(Operation example of contactless power transmission system)
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of the operation of the non-contact power transmission system. In the standby state, the power transmission control device 11 built in the power transmission side device (cradle) 500 detects the landing (setting) of the power reception side device (cellular phone) 510, for example, once every 0.3 seconds (step). S1) Thereby, the landing (setting) of the power receiving device is detected (step S2).

次に、送電装置11と受電装置41との間で、種々の情報の交換(ネゴシエーション)が実行される(ステップS3)。ID認証によって、受電装置が適切な送電対象であることが確認された後に、通常送電(充電)が開始される。通常送電が開始されると、受電側機器(携帯電話機)510に設けられているLEDが点灯する。   Next, various information exchanges (negotiations) are performed between the power transmission device 11 and the power reception device 41 (step S3). Normal power transmission (charging) is started after it is confirmed by ID authentication that the power receiving apparatus is an appropriate power transmission target. When normal power transmission is started, an LED provided in the power receiving device (cellular phone) 510 is turned on.

通常送電中において、満充電が検出されると、満充電通知が受電装置から送電装置に送信され、これを受信した送電装置は、通常送電を停止する(ステップS4)。通常送電が停止されると、受電側機器(携帯電話機)510に設けられているLEDが消灯する。そして、満充電検出後の待機フェーズに移行する(ステップS5)。   When full charge is detected during normal power transmission, a full charge notification is transmitted from the power receiving apparatus to the power transmission apparatus, and the power transmission apparatus that has received this notification stops normal power transmission (step S4). When normal power transmission is stopped, the LED provided in the power receiving device (cellular phone) 510 is turned off. And it transfers to the standby phase after full charge detection (step S5).

満充電検出後の待機状態では、例えば、5秒に1回の取り去り検出が実行され、また、10分に1回、再充電の要否の確認が実行される。満充電後に受電側機器(携帯電話機)510が取り去られると、初期の待機フェーズに戻る(ステップS6)。また、満充電後に再充電が必要と判定されると、ステップS3に復帰する(ステップS7)。また、ステップ3の状態において、受電側機器(携帯電話機)510の取り去りが検出された場合には、初期の待機状態に復帰する(ステップS8)。   In a standby state after full charge detection, for example, removal detection is executed once every 5 seconds, and confirmation of the necessity of recharging is executed once every 10 minutes. When the power receiving device (cellular phone) 510 is removed after full charge, the process returns to the initial standby phase (step S6). If it is determined that recharging is necessary after full charging, the process returns to step S3 (step S7). If the removal of the power receiving device (cellular phone) 510 is detected in the state of step 3, the apparatus returns to the initial standby state (step S8).

以上説明したように、本発明の幾つかの実施形態によれば、例えば、同期整流方式の全波整流回路を構成する同期整流素子のオン/オフのタイミングを、高精度に制御することが可能な整流制御装置を実現することができる。したがって、全波整流回路の損失や発熱の低減、ならびにエネルギー効率の改善を図ることができる。   As described above, according to some embodiments of the present invention, for example, the on / off timing of the synchronous rectification element constituting the synchronous rectification type full-wave rectification circuit can be controlled with high accuracy. A simple rectification control device can be realized. Therefore, the loss and heat generation of the full-wave rectifier circuit can be reduced, and the energy efficiency can be improved.

また、上記の整流制御装置ならびに全波整流回路を用いることによって、伝送効率が格段に向上した受電装置、ならびに無接点電力伝送システムを実現することができる。   In addition, by using the rectification control device and the full-wave rectification circuit, it is possible to realize a power receiving device and a non-contact power transmission system in which transmission efficiency is significantly improved.

なお、本発明の実施形態について詳述したが、本発明の新規事項および効果から逸脱しない範囲で、多くの変形が可能であることは、当業者には容易に理解できるであろう。したがって、このような変形例は、すべて本発明に含まれるものとする。   Although the embodiments of the present invention have been described in detail, those skilled in the art will readily understand that many modifications are possible without departing from the novel matters and effects of the present invention. Therefore, all such modifications are included in the present invention.

例えば、同期整流素子としては、種々のスイッチング素子を使用することができる。また、例えば、整流ブリッジの構成も、上述の実施例に限定されるものではなく、種々の回路構成を採用することができる。   For example, various switching elements can be used as the synchronous rectifying element. Further, for example, the configuration of the rectifying bridge is not limited to the above-described embodiment, and various circuit configurations can be adopted.

また、整流制御装置は、同期整流方式の半波整流回路における、同期整流素子のオン/オフ制御を実行することもできる。また、タイミング制御回路に含まれるオン/オフ制御信号生成回路の構成も、種々、変形または応用が可能である。   The rectification control device can also perform on / off control of the synchronous rectification element in the synchronous rectification half-wave rectification circuit. Also, the configuration of the on / off control signal generation circuit included in the timing control circuit can be variously modified or applied.

また、本発明の整流制御装置および全波整流は、回路構成が簡素化され、損失が少ないため、種々の電子機器に搭載することができる。   The rectification control device and full-wave rectification of the present invention can be mounted on various electronic devices because the circuit configuration is simplified and the loss is small.

本発明は、例えば、整流制御装置、全波整流回路、受電装置および無接点電力伝送システムとして有用である。   The present invention is useful, for example, as a rectification control device, a full-wave rectification circuit, a power reception device, and a contactless power transmission system.

図1(A)〜図1(C)は、同期整流方式の全波整流回路ならびに整流制御装置の構成の一例について説明するための図1A to 1C are diagrams for describing an example of a configuration of a synchronous rectification type full-wave rectification circuit and a rectification control device. 整流制御装置に含まれるタイミング制御回路の内部構成の一例を示す図The figure which shows an example of an internal structure of the timing control circuit contained in a rectification | straightening control apparatus 図3(A)および図3(B)は、整流制御装置に含まれるタイミング制御回路の内部構成の他の例を示す図3A and 3B are diagrams showing another example of the internal configuration of the timing control circuit included in the rectification control device. 図4(A)および図4(B)は、オン/オフ制御信号生成回路(ここでは、TG1生成回路)の構成および動作の概要を説明するための図4A and 4B are diagrams for explaining the outline of the configuration and operation of an on / off control signal generation circuit (here, a TG1 generation circuit). 図5(A),図5(B)は、第1のヒステリシスコンパレータのヒステリシス幅Vhsの設定例について説明するための図5A and 5B are diagrams for explaining an example of setting the hysteresis width Vhs of the first hysteresis comparator. タイミング制御回路の具体的な回路構成の一例を示す図The figure which shows an example of the concrete circuit structure of a timing control circuit 図6に示されるタイミング制御回路(TG1生成回路,TG2生成回路)の動作を説明するための図The figure for demonstrating operation | movement of the timing control circuit (TG1 generation circuit, TG2 generation circuit) shown by FIG. 図8(A)および図8(B)は、ヒステリシスコンパレータの具体的な回路構成の一例を示す図8A and 8B are diagrams illustrating an example of a specific circuit configuration of the hysteresis comparator. タイミング制御回路の具体的な回路構成の他の例(出力保証回路を設ける例)を示す図The figure which shows the other example (example which provides an output guarantee circuit) of the concrete circuit structure of a timing control circuit タイミング制御回路の具体的な回路構成の他の例(サンプリング回路を共通使用する例)を示す図The figure which shows the other example (example which uses a sampling circuit in common) of the concrete circuit structure of a timing control circuit タイミング制御回路の具体的な回路構成の他の例(サンプリング回路およびヒステリシスコンパレータを共通使用する例)を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating another example of a specific circuit configuration of the timing control circuit (an example in which a sampling circuit and a hysteresis comparator are commonly used). 図12(A)〜図12(C)は、無接点電力伝送システムに対応した電子機器の構成の一例を示す図12A to 12C are diagrams illustrating an example of a configuration of an electronic device corresponding to a contactless power transmission system. 無接点電力伝送システムの構成の一例を示す図The figure which shows an example of a structure of a non-contact electric power transmission system 無接点電力伝送システムの動作の一例を示す図The figure which shows an example of operation | movement of a non-contact electric power transmission system

符号の説明Explanation of symbols

L1 1次コイル、L2 2次コイル、M1〜M4 同期整流素子(MOSFET)、
10(10a〜10d) オン/オフ制御信号生成回路(TG1〜TG4生成回路)、
100 整流ブリッジ、LQ 負荷、C1 平滑コンデンサ、
オン/オフ制御信号生成回路(TG1生成回路〜TG4生成回路)、
150 全波整流回路、200 タイミング制御回路、
250 整流制御装置(例えばIC)、600 サンプリング信号生成回路、
602 ヒステリシスコンパレータ(第2のヒステリシスコンパレータ)、
604 遅延回路、606 ゲート回路(第1のゲート回路)、
608 サンプリング回路、LGC ロジック回路、
610 ヒステリシスコンパレータ(第1のヒステリシスコンパレータ)、
612 出力回路、DP1〜DP4 ボディダイオード、
SW1 サンプリングスイッチ、Csamp サンプリングコンデンサ、
VSS 基準電位、VC1,VC2 交流電圧、Vout 整流電圧、
TG1〜TG4 第1〜第4の同期整流素子のオン/オフ制御信号
L1 primary coil, L2 secondary coil, M1-M4 synchronous rectifier (MOSFET),
10 (10a to 10d) on / off control signal generation circuit (TG1 to TG4 generation circuit),
100 rectifier bridge, LQ load, C1 smoothing capacitor,
ON / OFF control signal generation circuit (TG1 generation circuit to TG4 generation circuit),
150 full-wave rectifier circuit, 200 timing control circuit,
250 rectification control device (for example, IC), 600 sampling signal generation circuit,
602 hysteresis comparator (second hysteresis comparator),
604 delay circuit, 606 gate circuit (first gate circuit),
608 sampling circuit, LGC logic circuit,
610 hysteresis comparator (first hysteresis comparator),
612 output circuit, DP1 to DP4 body diode,
SW1 sampling switch, Csamp sampling capacitor,
VSS reference potential, VC1, VC2 AC voltage, Vout rectified voltage,
TG1 to TG4 First / fourth synchronous rectifier on / off control signals

Claims (17)

複数の同期整流素子を含む整流ブリッジと、前記整流ブリッジに接続される平滑コンデンサと、を含む全波整流回路における、前記複数の同期整流素子の少なくとも一つのオン/オフを制御する整流制御装置であって、
前記複数の同期整流素子のうちの少なくとも一つのオン/オフを、少なくとも一つのオン/オフ制御信号によって制御するタイミング制御回路を含み、
前記タイミング制御回路は、前記少なくとも一つのオン/オフ制御信号の一つである第1のオン/オフ制御信号を生成するオン/オフ制御信号生成回路を含み、
前記オン/オフ制御信号生成回路は、
前記整流ブリッジに入力される交流電圧、前記整流ブリッジから出力される整流電圧、前記整流ブリッジの基準電圧のいずれか一つをサンプリングするサンプリング回路と、
前記サンプリング回路によってサンプリングされたサンプリング電圧と、前記交流電圧とを比較する第1のコンパレータと、
を有し、前記第1のコンパレータの出力信号に基づいて、前記第1のオン/オフ制御信号が生成されることを特徴とする整流制御装置。
A rectification control device for controlling on / off of at least one of the plurality of synchronous rectification elements in a full-wave rectification circuit including a rectification bridge including a plurality of synchronous rectification elements and a smoothing capacitor connected to the rectification bridge. There,
A timing control circuit for controlling on / off of at least one of the plurality of synchronous rectifying elements by at least one on / off control signal;
The timing control circuit includes an on / off control signal generation circuit that generates a first on / off control signal that is one of the at least one on / off control signal;
The on / off control signal generation circuit includes:
A sampling circuit that samples any one of an AC voltage input to the rectifier bridge, a rectified voltage output from the rectifier bridge, and a reference voltage of the rectifier bridge;
A first comparator for comparing the sampling voltage sampled by the sampling circuit with the AC voltage;
And the first on / off control signal is generated based on the output signal of the first comparator.
請求項1記載の整流制御装置であって、
前記第1のコンパレータは第1のヒステリシスコンパレータによって構成され、
前記第1のヒステリシスコンパレータの閾値電圧は、前記第1のヒステリシスコンパレータの出力信号の電圧レベルがLレベルのときは第1の閾値電圧であり、前記第1のヒステリシスコンパレータの出力信号の電圧レベルがHレベルのときは第2の閾値電圧であり、前記第1の閾値電圧と前記第2の閾値電圧との差電圧によって決定されるヒステリシス幅は、前記交流電圧に重畳されるノイズに対して前記第1のヒステリシスコンパレータが不感となる電圧に設定されることを特徴とする整流制御装置。
The rectification control device according to claim 1,
The first comparator comprises a first hysteresis comparator;
The threshold voltage of the first hysteresis comparator is the first threshold voltage when the voltage level of the output signal of the first hysteresis comparator is L level, and the voltage level of the output signal of the first hysteresis comparator is When it is at the H level, it is the second threshold voltage, and the hysteresis width determined by the difference voltage between the first threshold voltage and the second threshold voltage is the noise width superimposed on the AC voltage. A rectification control device, wherein the first hysteresis comparator is set to a voltage at which it becomes insensitive.
請求項1または請求項2記載の整流制御装置であって、
前記オン/オフ制御信号生成回路は、
前記サンプリング回路のサンプリングタイミングを決定するサンプリング信号を生成するサンプリング信号生成回路を、さらに有し、
前記サンプリング信号生成回路は、
前記交流電圧と、前記整流電圧または前記整流ブリッジの基準電圧とを比較して、前記サンプリング信号を生成するためのタイミング信号を出力する第2のヒステリシスコンパレータと、
前記タイミング信号に基づいて、前記サンプリング信号を生成するロジック回路と、
を有することを特徴とする整流制御装置。
The rectification control device according to claim 1 or 2, wherein
The on / off control signal generation circuit includes:
A sampling signal generation circuit for generating a sampling signal for determining a sampling timing of the sampling circuit;
The sampling signal generation circuit includes:
A second hysteresis comparator that compares the AC voltage with the rectified voltage or a reference voltage of the rectifier bridge and outputs a timing signal for generating the sampling signal;
A logic circuit for generating the sampling signal based on the timing signal;
A rectification control device comprising:
請求項3記載の整流制御装置であって、
前記サンプリング回路は、
前記サンプリング信号生成回路から出力される前記サンプリング信号によってオン/オフが制御されるサンプリングスイッチと、
前記サンプリングスイッチと所与の電位との間に接続されるサンプリングコンデンサと、
を有することを特徴とする整流制御装置。
The rectification control device according to claim 3,
The sampling circuit is
A sampling switch whose on / off is controlled by the sampling signal output from the sampling signal generation circuit;
A sampling capacitor connected between the sampling switch and a given potential;
A rectification control device comprising:
請求項1〜請求項4のいずれかに記載の整流制御装置であって、
前記第1のコンパレータの出力信号に基づいて、前記同期整流素子のオン/オフ制御信号を生成して出力する出力回路を、さらに有し、
前記出力回路は、前記サンプリング回路によって前記サンプリングが行われるサンプリング期間において、前記同期整流素子のオン/オフ制御信号を、非アクティブレベルに維持することを特徴とする整流制御装置。
A rectification control device according to any one of claims 1 to 4, wherein
An output circuit that generates and outputs an on / off control signal of the synchronous rectifier based on an output signal of the first comparator;
The output circuit maintains an on / off control signal of the synchronous rectifying element at an inactive level during a sampling period in which the sampling is performed by the sampling circuit.
請求項1〜請求項4のいずれかに記載の整流制御装置であって、
前記第1のコンパレータの出力信号に基づいて、前記同期整流素子のオン/オフ制御信号を生成する出力回路を、さらに有し、
前記出力回路は、前記第2のヒステリシスコンパレータの出力信号がアクティブレベルであり、かつ、前記第1のコンパレータの出力信号がアクティブレベルである期間において、前記同期整流素子のオン/オフ制御信号をアクティブレベルとすることを特徴とする整流制御装置。
A rectification control device according to any one of claims 1 to 4, wherein
An output circuit for generating an on / off control signal for the synchronous rectifying element based on an output signal of the first comparator;
The output circuit activates the on / off control signal of the synchronous rectifier element in a period in which the output signal of the second hysteresis comparator is at an active level and the output signal of the first comparator is at an active level. A rectification control device characterized by a level.
請求項1〜請求項6のいずれかに記載の整流制御装置であって、
前記整流ブリッジの第1ノードおよび第2ノードに前記交流電圧が入力され、第3ノードから整流電圧が出力され、第4ノードに前記基準電圧が供給され、かつ、前記第3ノードに前記平滑コンデンサが接続され、
前記オン/オフ制御信号生成回路が生成する前記第1のオン/オフ制御信号は、前記整流ブリッジの第mノード(mは1または2)と、第nノード(nは3または4)との間に接続される同期整流素子のオン/オフ制御に使用され、
かつ、前記オン/オフ制御信号生成回路に含まれる前記サンプリング回路は、前記第mノードの電圧が前記第nノードの電圧と交差するときの、前記第mノードの電圧あるいは前記第nノードの電圧をサンプリングし、
前記第1のコンパレータは、前記サンプリング電圧と、前記第mノードの電圧とを比較することを特徴とする整流制御装置。
The rectification control device according to any one of claims 1 to 6,
The AC voltage is input to the first node and the second node of the rectifier bridge, the rectified voltage is output from the third node, the reference voltage is supplied to the fourth node, and the smoothing capacitor is supplied to the third node. Is connected,
The first on / off control signal generated by the on / off control signal generation circuit is generated between the m-th node (m is 1 or 2) and the n-th node (n is 3 or 4) of the rectifier bridge. Used for on / off control of a synchronous rectifier connected between
The sampling circuit included in the on / off control signal generation circuit may be configured such that the voltage at the m-th node or the voltage at the n-th node when the voltage at the m-th node crosses the voltage at the n-th node Sample
The first comparator compares the sampling voltage with the voltage of the m-th node.
請求項1〜請求項7のいずれかに記載の整流制御装置であって、
前記タイミング制御回路は、前記整流ブリッジから出力される前記整流電圧を電源電圧として動作し、
前記オン/オフ制御信号生成回路は、前記整流電圧が所与の電圧レベル以上になるまで、前記第1のオン/オフ制御信号を非アクティブレベルに維持する出力保証回路を、さらに有することを特徴とする整流制御装置。
A rectification control device according to any one of claims 1 to 7,
The timing control circuit operates using the rectified voltage output from the rectifier bridge as a power supply voltage,
The on / off control signal generation circuit further includes an output guarantee circuit that maintains the first on / off control signal at an inactive level until the rectified voltage becomes equal to or higher than a given voltage level. The rectification control device.
請求項7記載の整流制御装置であって、
前記オン/オフ制御信号生成回路は、前記整流ブリッジの前記第1ノードと前記第3ノードとの間に接続される第1の同期整流素子のオン/オフを制御するための前記第1のオン/オフ制御信号と、前記整流ブリッジの前記第2ノードと前記第3ノードとの間に接続される第2の同期整流素子のオン/オフを制御する第2のオン/オフ制御信号と、を生成し、
前記オン/オフ制御信号生成回路に含まれる前記サンプリング回路は、前記第1のオン/オフ制御信号および第2のオン/オフ制御信号の双方の生成のために共通に使用されることを特徴とする整流制御装置。
The rectification control device according to claim 7,
The on / off control signal generation circuit controls the first on-off for controlling on / off of a first synchronous rectifier element connected between the first node and the third node of the rectifier bridge. A second on / off control signal for controlling on / off of a second synchronous rectifying element connected between the second node and the third node of the rectifier bridge, Generate
The sampling circuit included in the on / off control signal generation circuit is commonly used for generating both the first on / off control signal and the second on / off control signal. Rectification control device.
請求項7記載の整流制御装置であって、
前記オン/オフ制御信号生成回路は、前記第1ノードと前記第3ノードとの間に接続される第1の同期整流素子のオン/オフを制御する前記第1のオン/オフ制御信号と、前記第2ノードと前記第3ノードとの間に接続される第2の同期整流素子のオン/オフを制御する第2のオン/オフ制御信号と、を生成し、かつ、
前記オン/オフ制御信号生成回路に含まれる前記第1のコンパレータおよび前記サンプリング回路の各々は、前記第1のオン/オフ制御信号および前記第2のオン/オフ制御信号の双方を生成するために共通に使用され、
前記第1のコンパレータの出力信号を、前記第1のオン/オフ制御信号として出力するか、前記第2のオン/オフ制御信号として出力するかを、切り換え制御信号に基づいて切り換えるための分配回路と、
前記第1ノードの電圧と前記第2ノードの電圧を比較して、前記切り換え制御信号を生成する比較回路と、
を有することを特徴とする整流制御装置。
The rectification control device according to claim 7,
The on / off control signal generation circuit includes: a first on / off control signal for controlling on / off of a first synchronous rectifier element connected between the first node and the third node; Generating a second on / off control signal for controlling on / off of a second synchronous rectifying element connected between the second node and the third node; and
Each of the first comparator and the sampling circuit included in the on / off control signal generation circuit generates both the first on / off control signal and the second on / off control signal. Commonly used,
A distribution circuit for switching whether the output signal of the first comparator is output as the first on / off control signal or the second on / off control signal based on the switching control signal When,
A comparison circuit that compares the voltage of the first node with the voltage of the second node to generate the switching control signal;
A rectification control device comprising:
請求項10記載の整流制御装置であって、
前記サンプリング回路のサンプリングタイミングを決定するサンプリング信号を生成するサンプリング信号生成回路を有し、前記サンプリング信号生成回路は、前記交流電圧と、前記整流電圧または前記整流ブリッジの基準電圧とを比較して、前記サンプリング信号を生成するためのタイミング信号を出力する第2のコンパレータを有し、
前記第2のコンパレータは、前記第1および前記第2のオン/オフ制御信号の双方を生成するために共通に使用され、かつ、
前記第2のコンパレータに、前記第1ノードの交流電圧あるいは前記第2ノードの交流電圧のいずれを供給するかが、前記切り換え制御信号によって切り換えられる切り換えスイッチを有することを特徴とする整流制御装置。
The commutation control device according to claim 10,
A sampling signal generation circuit that generates a sampling signal for determining a sampling timing of the sampling circuit; and the sampling signal generation circuit compares the AC voltage with the rectified voltage or the reference voltage of the rectifier bridge, A second comparator that outputs a timing signal for generating the sampling signal;
The second comparator is commonly used to generate both the first and second on / off control signals; and
A rectification control device comprising a changeover switch that is switched by the changeover control signal to supply the second comparator with either the AC voltage at the first node or the AC voltage at the second node.
請求項1〜請求項11のいずれかに記載の整流制御装置であって、
前記整流制御装置は、
前記整流ブリッジを含むことを特徴とする整流制御装置。
It is the rectification | straightening control apparatus in any one of Claims 1-11,
The rectification control device includes:
A rectification control device comprising the rectification bridge.
複数の同期整流素子を含む整流ブリッジと、
前記整流ブリッジに接続される平滑コンデンサと、
前記複数の同期整流素子の少なくとも一つのオン/オフを、少なくとも一つのオン/オフ制御信号によって制御する、請求項1〜請求項12のいずれかに記載の整流制御装置と、を含むことを特徴とする全波整流回路。
A rectifier bridge including a plurality of synchronous rectifier elements;
A smoothing capacitor connected to the rectifier bridge;
The rectification control device according to any one of claims 1 to 12, wherein at least one on / off of the plurality of synchronous rectification elements is controlled by at least one on / off control signal. A full-wave rectifier circuit.
1次コイルと2次コイルを電磁的に結合させて、送電装置から受電装置に対して電力を伝送する無接点電力伝送システムにおける前記受電装置であって、
複数の同期整流素子を含む整流ブリッジと平滑コンデンサとを含む全波整流回路と、
請求項1〜請求項12のいずれかに記載の整流制御装置と、
を含むことを特徴とする受電装置。
The power receiving device in a non-contact power transmission system that electromagnetically couples a primary coil and a secondary coil to transmit power from the power transmitting device to the power receiving device,
A full-wave rectifier circuit including a rectifier bridge including a plurality of synchronous rectifier elements and a smoothing capacitor;
A rectification control device according to any one of claims 1 to 12,
A power receiving device comprising:
1次コイルと2次コイルを電磁的に結合させて、送電装置から請求項14記載の受電装置に対して電力を伝送することを特徴とする無接点電力伝送システム。   A non-contact power transmission system, wherein the primary coil and the secondary coil are electromagnetically coupled to transmit power from the power transmission device to the power reception device according to claim 14. 請求項1〜請求項12のいずれかに記載の整流制御装置を含むことを特徴とする電子機器。   An electronic apparatus comprising the rectification control device according to claim 1. 請求項13記載の全波整流回路を含むことを特徴とする電子機器。   An electronic apparatus comprising the full-wave rectifier circuit according to claim 13.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5642621B2 (en) * 2011-05-13 2014-12-17 コーセル株式会社 Switching power supply
KR101844409B1 (en) * 2012-10-23 2018-04-03 삼성전자주식회사 Wireless energy transmission apparatus and method thereof, wireless energy transmission system
JP6245372B2 (en) 2014-07-31 2017-12-13 株式会社村田製作所 Power conversion apparatus and wireless power transmission system
CN106487235B (en) * 2016-11-30 2017-11-10 无锡华润矽科微电子有限公司 Synchronous rectification time schedule controller, wireless charging full-bridge synchronous rectification circuit and system
CN111355393B (en) * 2020-05-09 2020-08-25 成都市易冲半导体有限公司 Control method for highly adaptive synchronous rectification of wireless charging receiving end

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0173949B1 (en) * 1995-10-16 1999-05-01 김광호 A full-wave bridge rectifier circuit
JP3575257B2 (en) * 1997-12-17 2004-10-13 セイコーエプソン株式会社 Power supply unit, power generation unit and electronic equipment
JP2004032980A (en) * 1998-05-18 2004-01-29 Seiko Epson Corp Overcharge-preventing method, circuit for charging, and electronic equipment and time-piece
US7589506B2 (en) * 2005-11-03 2009-09-15 International Rectifier Corporation Signal-to-noise improvement for power loss minimizing dead time
JP2008104319A (en) * 2006-10-20 2008-05-01 Toko Inc Noncontact power transmission device
JP5125066B2 (en) * 2006-11-10 2013-01-23 富士通セミコンダクター株式会社 Control circuit for synchronous rectification type DC-DC converter, synchronous rectification type DC-DC converter and control method therefor

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