JP5289923B2 - スイッチング電源 - Google Patents

Description

本発明は、スイッチング電源に関し、特に、起動時のソフトスタート動作機能および保護動作機能を有するスイッチング電源に関する。

従来より、スイッチング電源は、出力電圧を分圧した分圧電圧と基準電圧とを比較する誤差増幅回路と、該誤差増幅回路の出力信号と基準三角波信号との電圧比較を行って該比較結果に応じたデューティサイクルのパルス信号を生成するＰＷＭコンパレータとを有し、該ＰＷＭコンパレータの出力信号に応じてスイッチング素子をなすトランジスタのスイッチング制御を行って前記出力電圧が所定値で一定になるようにする。

また、スイッチング電源を起動させるときは、軽負荷の状態で出力電圧を０Ｖから上昇させていくようにすることが一般的であるが、この際、突入電流を抑えてバッテリ等の入力側電源への負担を小さくするため、スイッチング電源の出力電圧を徐々に上昇させるようにするソフトスタート回路が多用されている。

このソフトスタート回路は、前記ＰＷＭコンパレータにおいて、基準三角波信号と比較する電圧である誤差増幅回路の出力信号の電圧を徐々に増加させることで実現される。具体的には、ソフトスタート回路として、コンデンサを定電流で充電して徐々に増加する電圧を生成して前記誤差増幅回路に出力するようにしてソフトスタート機能を実現しているものが多い。

さらに、スイッチング電源の保護回路の１つに、タイマラッチ式の保護回路であるラッチ保護回路がある。出力短絡等の異常が発生した場合に、誤差増幅回路の出力電圧が最大値まで上昇して、基準三角波信号の最大電圧値を超えてしまった状態、すなわちＰＷＭ制御におけるデューティサイクルが最大値になった状態と該状態の継続時間を検出して、所定期間に渡って該状態が続くとラッチしてスイッチング電源の動作を停止させるものである。

該ラッチまでの遅延時間は、ソフトスタート時と同様に、コンデンサに定電流源を接続し該コンデンサの電圧が所定の電圧になるまでに要する充電時間によって決定するものが多い。

ところが、図８に示すように、上記のような従来のスイッチング電源では、ソフトスタート時間設定用の回路（図中のソフトスタート回路）とタイマラッチ式保護回路の遅延時間設定用の回路（図中のラッチ保護回路）をそれぞれ別々に有していた。

したがって、同様の構成のコンパレータや電流源等が２組必要であり、ＩＣを形成する際のチップ面積を考えると無駄であった。

また、時間設定用のコンデンサをＩＣの外付けにした場合、該ＩＣには、これらのコンデンサを接続するための２つのＩＣピンが必要になる。また、電気機器等の小型化が進められるなかで、電源部分においてＩＣのピン数削減及び外付け部品の削減を図って省面積化を図る必要があった。

そのため、ソフトスタート回路とラッチ保護回路に含まれる時間設定手段を共有し、ＩＣのピン数の削減、チップ面積の削減及び外付け部品の削減を図り、機器の小型化を図ることを目的としたスイッチング電源が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７−１５９３１６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、時間設定手段を共有することで、ＩＣのピン数の削減、チップ面積の削減及び外付け部品の削減を図り、機器の小型化を図ることが可能となるものの、時間設定手段を共有するにあたり、ソフトスタート動作時には、前記保護動作をリセット状態にして、保護動作の実行を禁止し、ソフトスタート動作終了後に、リセットを解除して、保護動作を開始するとともに、起動時までソフトスタート動作を禁止するようにしているため、ソフトスタート動作終了後は共通化されたＩＣピンの電圧を直接制御して、スイッチング電源の異常状態を保護することが困難であり、実現するためには回路構成が複雑となってしまうことが考えられ、さらなる機能の拡張性が損なわれるという問題があった。

そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、ソフトスタート用の充電回路と保護動作のための充放電回路を共通端子として、ソフトスタート終了後においては該ソフトスタート終了時の所定電圧を維持して制御を行うことにより、ＩＣのピン数の削減、チップ面積の削減及び外付け部品の削減、機器の小型化を図り、かつ、さらなる機能の拡張を可能とするスイッチング電源を提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するために、以下の事項を提案している。

（１）本発明は、入力端子に入力された直流電圧を所定の定電圧に変換して出力端子から出力するスイッチング電源であって、入力された制御信号に応じてスイッチングを行うスイッチング素子と、該スイッチング素子のスイッチング動作により、前記直流電圧からの電力を蓄積するインダクタと、該インダクタに蓄積された電力の放出を行う整流回路と、前記出力端子から出力される出力電圧が所定の電圧になるようにスイッチング制御を行うスイッチング制御回路部を備えるとともに、単一の制御端子にコンデンサを接続し、起動時に該コンデンサを充電回路により第１の設定電流で充電して、前記コンデンサの端子電圧を設定された時間で設定電圧値まで上昇させ、前記コンデンサの端子電圧によってスイッチング制御を行うことによりソフトスタート動作を実行するソフト動作実行回路部と、ソフトスタート動作終了後、前記設定電圧値の電圧を維持した状態において、スイッチング電源動作の異常状態の検出を行うと同時に、前記設定電圧値から前記コンデンサの充電を開始して該異常状態を所定時間継続して検出すると、放電回路により前記コンデンサを放電すると共に、スイッチング電源動作を停止させる保護動作実行回路部と、を併せて備え、さらに、ソフトスタート動作終了後における前記単一の制御端子の電圧が、前記設定電圧値の状態から前記コンデンサを放電することにより、ソフトスタート動作を実行することを特徴とするスイッチング電源を提案している。

この発明によれば、単一の制御端子にコンデンサを接続し、起動時にソフトスタート動作を実行するソフト動作実行回路部と、ソフトスタート動作終了後、設定電圧値の電圧を維持した状態において、異常状態を所定時間継続して検出すると、スイッチング電源動作を停止させる保護動作実行回路部とを併せて備え、さらにソフトスタート動作終了後における単一の制御端子の電圧が設定電圧値の状態からコンデンサを放電することでソフトスタート動作が実行可能であることにより、ＩＣのピン数の削減、及び外付け部品の削減により機器の小型化を図るとともに、さらなる保護機能の拡張を図ることが出来る。

（２）本発明は、（１）のスイッチング電源について、入力される前記直流電圧を監視し、該直流電圧が設定された電圧以下になると、前記単一の制御端子に接続された前記コンデンサを放電することにより、保護動作を行う入力低電圧検出回路部を備えたことを特徴とするスイッチング電源を提案している。

この発明によれば、入力される直流電圧を監視し、直流電圧が設定された電圧以下になると、単一の制御端子に接続されたコンデンサを放電することにより、保護動作を行う。したがって、単一の制御端子に入力低電圧検出回路部を接続することにより、付加機能として、入力電圧が設定された電圧以下になった場合でも、一つの端子で、回路の保護動作を実行することができる。

（３）本発明は、（１）のスイッチング電源について、スイッチング電源動作の異常状態の検出を行って、該異常状態が前記所定時間内で解除された場合に、前記異常状態が解除された後、所定のタイマ期間の経過後に、前記コンデンサを前記所定値の電圧まで放電することを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源。

この発明によれば、スイッチング電源動作の異常状態の検出を行って、異常状態が所定時間内で解除された場合に、異常状態が解除された後、所定のタイマ期間の経過後に、コンデンサを所定値の電圧まで放電することにより、短時間で定常状態に復帰させることができる。

（４）本発明は、（１）のスイッチング電源について、前記設定電圧値の電圧を維持した状態において、スイッチング電源動作の異常状態の検出を行って、該異常状態を継続して検出すると、第２の設定電流によって前記コンデンサの充電を行い、前記単一制御端子電圧が、前記設定電圧値よりも高い第２の設定電圧に達すると、スイッチング電源動作を停止させるとともに、第３の設定電流によって前記コンデンサの放電を行い、前記単一制御端子電圧が前記設定電圧値より小さい第３の設定電圧に達すると、スイッチング電源動作を開始させ、同時に、第１の設定電流で前記コンデンサを充電してソフトスタート動作により出力への電力供給を再開し、前記単一の制御端子電圧を増加させ、再び前記単一の制御端子電圧が前記設定電圧値よりも高い第２の設定電圧に達すると、スイッチング電源動作を停止させるとともに、第３の設定電流によって前記コンデンサの放電を行う一連の制御を繰り返すことを特徴とした請求項１に記載のスイッチング電源を提案している。

この発明によれば、過負荷状態が継続している場合、すなわち、コンデンサの端子電圧が定常電圧（第１の設定電圧）よりも高い、所定の設定電圧に達した場合には、コンデンサを急速に放電させて、スイッチング動作を停止させ、コンデンサの端子電圧が０Ｖよりも高い所定の設定電圧に達すると、コンデンサへの充電を開始して再起動を行う動作を間欠的に実行することにより、回路を保護する。

（５）本発明は、（１）のスイッチング電源について、前記スイッチング制御回路部にラッチ回路を備え、前記設定電圧値の電圧を維持した状態において、スイッチング電源動作の異常状態の検出を行って、該異常状態を継続して検出すると、第２の設定電流によって前記コンデンサの充電を行い、前記単一制御端子電圧が前記設定電圧値よりも高い第２の設定電圧に達すると、前記ラッチ回路によりスイッチング電源動作を停止させ、前記ラッチ回路をリセットしない限り停止状態を保持することを特徴とした請求項１に記載のスイッチング電源を提案している。

この発明によれば、保護動作実行回路部が、単一の制御端子電圧が定常電圧よりも高い所定の設定電圧に達すると、ラッチ回路によりスイッチング動作を停止させ、スイッチング素子をオフさせて遮断状態にし、ラッチ回路をリセットしない限り遮断状態を保持する。したがって、異常状態が回避され、ラッチ回路をリセットするまで、再起動を行わないため、回路を有効に保護することができる。

（６）本発明は、（４）のスイッチング電源について、前記スイッチング回路部にカウンター及びラッチ回路を備え、前記カウンターが前記第２の設定電圧に達した回数のカウントを行い、設定されたカウント数に達すると、前記ラッチ回路によりスイッチング電源動作を停止させ、前記ラッチ回路をリセットしない限り停止状態を保持することを特徴としたスイッチング電源。

この発明によれば、カウンターが、定常電圧よりも高い所定の設定電圧に達した回数のカウントを行い、設定されたカウント数に達すると、スイッチング回路部が、ラッチ回路により、スイッチング動作を停止させ、スイッチング素子をオフさせて遮断状態にし、ラッチ回路をリセットしない限り遮断状態を保持する。したがって、設定された回数以上、異常電圧を検出した場合には、異常状態が回避され、ラッチ回路をリセットするまで、再起動を行わないため、回路を有効に保護することができる。

（７）本発明は、（１）から（６）のスイッチング電源について、前記充電回路が、定電流源と、該定電流源の出力が前記定常電圧を定める定電圧素子と、前記電流源とアノードとが接続され、カソードが前記単一の制御端子に接続されたダイオードとからなることを特徴とするスイッチング電源を提案している。

この発明によれば、充電回路が、定電流源と、定電流源の出力が定常電圧を定める定電圧素子と、電流源とアノードとが接続され、カソードが単一の制御端子に接続されたダイオードから構成されている。したがって、簡易な回路構成で、精度のよい充電回路を構成できる。

（８）本発明は、（１）から（６）のスイッチング電源について、前記充電回路が、前記単一の制御端子電圧と前記定常電圧を定める基準電源とを比較するコンパレータと、該比較結果に応じて、前記コンデンサに電流を供給するバッファと、該バッファの出力がアノードに接続され、カソードが前記単一の制御端子に接続されたダイオードとからなることを特徴とするスイッチング電源を提案している。

この発明によれば、充電回路が、単一の制御端子電圧と定常電圧を定める基準電源とを比較するコンパレータと、比較結果に応じて、コンデンサに電流を供給するバッファと、バッファの出力がアノードに接続され、カソードが単一の制御端子に接続されたダイオードから構成されている。したがって、簡易な回路構成で、精度のよい充電回路を構成できる。

（９）本発明は、（１）から（６）のスイッチング電源について、前記充電回路が、前記単一の制御端子電圧と前記定常電圧を定める基準電源とを比較するコンパレータと、該コンパレータの出力が定電流源の出力とダイオードのアノードに接続され、該ダイオードのカソードが前記単一の制御端子に接続され、該比較結果に応じて前記コンデンサに電流を供給することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載のスイッチング電源を提案している。

この発明によれば、充電回路が、単一の制御端子電圧と定常電圧を定める基準電源とを比較するコンパレータと、コンパレータの出力が定電流源の出力とダイオードのアノードに接続され、ダイオードのカソードが前記単一の制御端子に接続され、比較結果に応じてコンデンサに電流を供給する。したがって、簡易な回路構成で、精度のよい充電回路を構成できる。

本発明によれば、単一の制御端子にコンデンサを接続し、起動時にソフトスタート動作を実行するソフト動作実行回路部と、ソフトスタート動作終了後、設定電圧値の電圧を維持した状態において、異常状態を所定時間継続して検出すると、スイッチング電源動作を停止させる保護動作実行回路部とを併せて備え、さらにソフトスタート動作終了後における単一の制御端子の電圧が設定電圧値の状態からコンデンサを放電することでソフトスタート動作が実行可能であることにより、ＩＣのピン数の削減、及び外付け部品の削減により機器の小型化を図るとともに、さらなる保護機能の拡張を図ることができるという効果がある。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて、詳細に説明する。
なお、本実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、本実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。

＜第１の実施形態＞
図１から図３を用いて、本発明の第１の実施形態について、説明する。

＜スイッチング電源の構成＞
本実施形態に係るスイッチング電源は、主に、図１に示すように、ＩＣ１０１と、入力電圧検出抵抗Ｒ１０１、Ｒ１０２と、ブラウンアウト検出（入力低電圧検出）回路１０３と、タイマーコンデンサＣ１０１と、スイッチング素子Ｑ１０１、Ｑ１０２と、一次巻線Ｎｐと２次巻線Ｎｓ１、Ｎｓ２とからなるトランスＴ１０１と、共振コンデンサＣ１０２と、電流検出抵抗Ｒ１０３と、整流ダイオードＤ２０１、Ｄ２０２と、整流コンデンサＣ２０１と、出力電圧検出抵抗Ｒ２０１、Ｒ２０２と、シャントレギュレータＩＣ２０１と、フォトカプラＰＣ１０１とから構成されている。

また、ＩＣ１０１内には、ＳＳ充電回路１０１と、放電回路１０２と、発振回路１０４と、駆動回路１０５と、ＯＣＰコンパレータ１０６と、制御回路１０７とが設けられている。

本実施形態に係るスイッチング電源は、周波数変調により出力電力を制御するスイッチング電源であり、ＩＣ１０１のＦＢ端子電流により、周波数変調を行うことで、出力電力の制御を行い、また、ＩＣ１０１のＳＳＴ端子電圧に比例して周波数変調を行い、出力電力を制限できる制御回路１０７となっている。

ＳＳＴ端子電圧による制御は、ＳＳＴ端子電圧が低い場合は、発振周波数を高くすることで出力電力の制限を行い、ＳＳＴ端子電圧が上昇するに従い発振周波数が低くなると同時に出力電力の制限が緩和され、さらに設定電圧値以上に上昇すると出力電力の制限が解除される制御が行われる。

ここで、本発明に係る機能端子であるＳＳＴ端子はタイマーコンデンサＣ１０１が接続され、充放電を行うことでＳＳＴ端子電圧が設定される。ＳＳ充電回路１０１は、定電流Ｉｓｓを供給する定電流源と、定常電圧を定める定電圧素子ＣＬ１０１と、ダイオードＤ１０１とから構成され、コンデンサＣ１０１に電荷を充電して、ソフトスタート機能を実行する。また、過電流等の異常信号を検出した場合は、電流源Ｉｒａに接続されたスイッチがオン状態となり、定電圧素子ＣＬ１０１の電圧とダイオードＤ１０１の順方向電圧とで設定される定常動作時の電圧に対して、タイマーコンデンサＣ１０１の充電を行うことで、定常動作時の電圧に対して、さらにＳＳＴ端子電圧を上昇させる。

放電回路１０２は、タイマーコンデンサＣ１０１の電荷を放電するための回路で、定電流Ｉｒｆ１の電流による放電回路と、Ｉｒｆ２の電流による放電回路とが制御回路１０７によって制御されるスイッチを介してＳＳＴ端子に接続され、他端がコンデンサタイマーコンデンサＣ１０１に接続されたスイッチとから構成され、ＳＳＴ端子電圧が定常動作時の電圧よりも高くなる過電流等の異常信号を検出した状態でそれぞれのスイッチをＯＮ状態とし、コンデンサＣ１０１から電荷を引き抜くように作用して、ＳＳＴ端子電圧を低下させる。

発振回路１０４は、制御回路１０７からの信号により、所望の発振波形を制御回路１０７を介して、駆動回路１０５に供給する。例えば、ソフトスタート時には、制御回路１０７からの信号により、発振周波数を高周波から徐々に低周波に遷移させて供給し、リセット信号を入力したときには、速やかに発振を停止する。

駆動回路１０５は、制御回路１０７から供給される信号により、スイッチング素子Ｑ１０１、Ｑ１０２を駆動する。ＯＣＰコンパレータ１０６は、共振コンデンサＣ１０２に流れるスイッチングされた電流を電流検出抵抗Ｒ１０３により監視し、スイッチング電流の過電流に対する異常信号を発生させる。

制御回路１０７は、所定のプログラムにしたがって、ＩＣ１０１全体の制御を行う。具体的には、スイッチング電流の過電流、Ｖｃｃの電圧、ＩＣの異常発熱等を検出してスイッチング電源の保護動作を実行する。ブラウンアウト検出（入力低電圧検出）回路１０３は、入力電圧が所定の電圧値よりも低くなった場合に、コンデンサＣ１０１から電荷を放電させ、ＳＳＴ端子の電圧を下げることにより、発振回路１０４の発振周波数を高くして回路を保護する働きを有する。

したがって、本実施形態におけるスイッチング電源においては、単一のＳＳＴ端子においてソフトスタート回路と過電流等の異常時の保護とを兼ね備え、さらに容易に、ブラウンアウト検出回路等を接続して保護動作を実行することができる。

＜スイッチング電源の動作シーケンス＞
次に、図１および図２を用いて、本実施形態に係るスイッチング電源の動作シーケンスについて説明する。

まず、起動（図２のＡ）は直流入力電圧ＶＤＣｉｎが入力され入力監視電圧Ｖｓｅｎが所定値Ｖｓｓｒ以上になると、ＳＳ充電回路１０１から供給される電流（図２の第１の設定電流Ｉｓｓ）によりコンデンサＣ１０１を徐々に充電して、ＳＳＴ端子の電圧を定常電圧（図２の第１の設定電圧Ｖｓｓ）まで上昇させることにより、いわゆるソフトスタート動作を行い、発振回路１０４の発振周波数を高周波から低周波に遷移させ、スイッチング電源の出力パワーを徐々に上昇させる。

このとき、起動により、入力電圧を監視する入力監視電圧Ｖｓｅｎも所定値Ｖｓｓｒ以上になるが、何らかの原因により、入力監視電圧Ｖｓｅｎが所定値Ｖｓｓｒよりも低くなると、コンデンサＣ１０１にコレクタが接続されたトランジスタがＯＮして、リスタート信号による放電電流Ｉｒｆ３により、コンデンサＣ１０１の電荷を引き抜くことにより急速放電を行い、ＳＳＴ端子の電圧を低下させる。

そして、入力監視電圧Ｖｓｅｎが所定値Ｖｓｓｒ以上に復帰すると、再び、ＳＳ充電回路１０１から供給される電流（図２の第１の設定電流Ｉｓｓ）によりコンデンサＣ１０１を徐々に充電して、ＳＳＴ端子の電圧を定常電圧（図２の第１の設定電圧Ｖｓｓ）まで上昇させることにより、いわゆるソフトスタート動作を行い、発振回路１０４の発振周波数を高周波から低周波に遷移させ、スイッチング電源の出力パワーを徐々に上昇させる。

次に、短時間の過負荷状態の場合（図２の「Ｂ」）には、ＯＣＰコンパレータ１０６から異常信号が制御回路１０７に出力される。このとき、制御回路１０７は、一端がＳＳＴ端子に、他端が定電流源Ｉｒａ（図２の第２の設定電流Ｉｒａ）に接続されたスイッチを閉じて、コンデンサＣ１０１を充電し、異常信号のパルス幅に応じた電圧をＳＳＴ端子電圧として発生させる。

そして、異常信号により、過負荷状態が解消されると制御回路１０７内のリフレッシュタイマを起動させ、このリフレッシュタイマ期間の経過後、定電流源Ｉｒｆ２（図２の第４の設定電流Ｉｒｆ２）により急速にタイマーコンデンサＣ１０１の電荷を引き抜いて、ＳＳＴ端子電圧を定常電圧（図２の第１の設定電圧Ｖｓｓ）とする。

また、過負荷状態が継続する場合（図２の「Ｃ」以降）には、ＯＣＰコンパレータ１０６から異常信号が制御回路１０７に出力される。このとき、制御回路１０７は、一端がＳＳＴ端子に、他端が定電流源Ｉｒａ（図２の第２の設定電流Ｉｒａ）に接続されたスイッチを閉じて、コンデンサＣ１０１を充電し、異常信号のパルス幅に応じた電圧をＳＳＴ端子電圧として発生させる。

そして、異常信号が継続され、ＳＳＴ端子電圧が第２の設定電圧Ｖｒａ以上になると、発振を停止するとともに、一端がＳＳＴ端子に、他端が定電流源Ｉｒa（図２の第２の設定電流Ｉｒａ）に接続されたスイッチを開いて、定電流源Ｉｒｆ１（図２の第３の設定電流Ｉｒｆ１）によりコンデンサＣ１０１の電荷を引き抜いて、ＳＳＴ端子電圧をＶｒｓ（図２の第３の設定電圧Ｖｒｓ）電圧まで放電を行う。

以降、過負荷状態が継続する場合には、上記の動作を繰り返す。したがって、本実施形態に係るスイッチング電源においては、過負荷状態が継続している場合、すなわち、コンデンサの端子電圧が定常電圧（第１の設定電圧）よりも高い、所定の設定電圧に達した場合には、コンデンサを急速に放電させて、発振を停止させ、コンデンサの端子電圧が０Ｖよりも高い所定の設定電圧に達すると、コンデンサへの充電を開始して再起動を行う動作を間欠的に実行することにより、回路を保護する。

＜ＳＳＴ端子電圧による異常状態の検出および保護動作＞
図３および図４を用いて、ＳＳＴ端子電圧による異常状態の検出および保護動作について説明する。

図３は、ラッチ式の保護回路の一例を示すブロック図である。この図によれば、この例のラッチ式の保護回路は、ＳＳＴ端子に接続されたコンデンサＣ１０１と、このコンデンサＣ１０１の電圧を検出する電圧検出回路１１１と、ラッチ回路１１０とから構成されている。

ラッチ回路１１０は、電圧検出回路１１１が検出した電圧値により、異常状態と判断した場合には、駆動回路１０５にラッチ信号を出力して、駆動回路１０５を停止して、回路を保護する。なお、駆動回路の停止状態を解除するには、制御回路１０７からラッチ回路１１０に対して、リセット信号を出力する必要がある。したがって、異常状態が回避され、ラッチ回路をリセットするまで、再起動を行わないため、回路を有効に保護することができる。

図４は、ラッチ式の保護回路の一例を示すブロック図である。この図によれば、この例のラッチ式の保護回路は、ＳＳＴ端子に接続されたコンデンサＣ１０１と、このコンデンサＣ１０１の電圧を検出する電圧検出回路１１１と、電圧検出回路１１１の検出結果をカウントするカウンター回路１１２と、ラッチ回路１１０とから構成されている。

カウンター回路１１２は、そのカウント値が所定値以上になった場合にラッチ回路１１０に信号を出力する。そして、ラッチ回路１１０は、駆動回路１０５にラッチ信号を出力して、駆動回路１０５を停止して、回路を保護する。なお、駆動回路の停止状態を解除するには、制御回路１０７からラッチ回路１１０に対して、リセット信号を出力する必要がある。したがって、設定された回数以上、異常電圧を検出した場合には、異常状態が回避され、ラッチ回路をリセットするまで、再起動を行わないため、回路を有効に保護することができる。

＜スイッチング電源の変形例＞
図５は、第１の実施形態に対する変形例である。第１の実施形態においては、ブラウンアウト検出（入力低電圧検出）回路１０３をＩＣ１０１の外付け回路としていたが、本変形例では、ＩＣ１０１の内部に、このブラウンアウト検出（入力低電圧検出）回路１０３を内蔵した構成になっている。

こうすることによって、ＩＣ１０１のチップ面積が若干増加するものの、スイッチング電源全体を小型化することができる。また、ＩＣ１０１の内部に、このブラウンアウト検出（入力低電圧検出）回路１０３が内蔵されているため、ユーザがわざわざ外付けで回路を構成する必要がなく、余計な手間をかけずに、高機能のスイッチング電源を構成することができる。

＜ＳＳ充電回路の変形例＞
図６は、第１の実施形態で示したＳＳ充電回路１０１の変形例を示した図である。この図によれば、この例のＳＳ充電回路は、定電流（Ｉｓｓ）源２０１がインバータＩＣ２０２の供給源に接続され、この定電流（Ｉｓｓ）源２０１に接続されるとともに、所定の基準電圧Ｖｒ３とＳＳＴ端子電圧とを比較するコンパレータＩＣ２０３に接続され、コンパレータＩＣ２０３の比較結果に対して、反転されたロジックにおいてＩｓｓの電流をバッファ２０２よりダイオードＤ１０１を介してコンデンサＣ１０１に供給するよう構成されている。

すなわち、本充電回路の機能は、第１の実施形態と同様であり、ＳＳＴ端子電圧が所定の基準電圧Ｖｒ３よりも低い、起動時等には、ダイオードＤ１０１を介して、コンデンサＣ１０１に電荷を供給して、充電を行う機能を有する。

本充電回路は、第１の実施形態におけるＳＳ充電回路１０１よりも、その回路構成において、やや複雑であるが、第１の実施形態におけるＳＳ充電回路１０１よりも、高精度な電圧設定が可能であるという利点を有する。

図７は、第１の実施形態で示したＳＳ充電回路１０１の別の変形例を示した図である。この図によれば、この例のＳＳ充電回路は、定電流（Ｉｓｓ）源２０２と、所定の基準電圧Ｖｒ３とＳＳＴ端子電圧とを比較するオープンコレクタ式のコンパレータＩＣ２０４と、充電電流をコンデンサＣ１０１に供給するダイオードＤ１０１とから構成されている。

すなわち、本充電回路の機能は、第１の実施形態と同様であり、ＳＳＴ端子電圧が所定の基準電圧Ｖｒ３よりも低い、起動時等には、定電流源２０２からダイオードＤ１０１を介して、コンデンサＣ１０１に電荷を供給して、充電を行う機能を有する。

本充電回路は、第１の実施形態におけるＳＳ充電回路１０１よりも、その回路構成において、やや複雑であるが、第１の実施形態におけるＳＳ充電回路１０１よりも、高精度な電圧設定が可能であるという利点を有する。

以上、この発明の実施形態につき、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

第１の実施形態に係るスイッチング電源の構成を示す図である。 第１の実施形態に係るスイッチング電源の動作を示すシーケンス図である。 第１の実施形態に係るスイッチング電源のラッチ式保護回路の構成を示す図である。 第１の実施形態に係るスイッチング電源のラッチ式保護回路の構成を示す図である。 変形例に係るスイッチング電源の構成を示す図である。 変形例に係る充電回路の構成を示す図である。 変形例に係る充電回路の構成を示す図である。 従来例に係るソフトスタート／ラッチ保護回路の内部構成を示した図である。

符号の説明

１０１・・・ＳＳ充電回路
１０２・・・放電回路
１０３・・・ブラウンアウト検出（入力低電圧検出）回路
１０４・・・発振回路
１０５・・・駆動回路
１０６・・・ＯＣＰコンパレータ
１０７・・・制御回路
１１０・・・ラッチ回路
１１１・・・電圧検出回路
１１２・・・カウンター回路
２０１・・・定電流源
２０２・・・定電流源
Ｃ１０１・・・タイマーコンデンサ
Ｃ１０２・・・共振コンデンサ
Ｃ２０１・・・整流コンデンサ
Ｄ１０１・・・ダイオード
Ｄ２０１・・・整流ダイオード
Ｄ２０２・・・整流ダイオード
ＩＣ１０１・・・制御ＩＣ
ＩＣ２０１・・・シャントレギュレータ
ＩＣ２０２・・・バッファ
ＩＣ２０３・・・コンパレータ
ＩＣ２０４・・・コンパレータ
Ｎｐ・・・一次巻線
Ｎｓ１・・・二次巻線
Ｎｓ２・・・二次巻線
ＰＣ１０１・・・フォトカプラ
Ｑ１０１・・・スイッチング素子
Ｑ１０２・・・スイッチング素子
Ｒ１０１・・・入力電圧検出抵抗
Ｒ１０２・・・入力電圧検出抵抗
Ｒ１０３・・・電流検出抵抗
Ｒ２０１・・・出力電圧検出抵抗
Ｒ２０２・・・出力電圧検出抵抗
Ｔ１０１・・・トランス

Claims (8)

1. 入力端子に入力された直流電圧を所定の定電圧に変換して出力端子から出力するスイッチング電源であって、
   入力された制御信号に応じてスイッチングを行うスイッチング素子と、前記出力端子から出力される出力電圧が所定の電圧になるようにスイッチング制御を行うスイッチング制御回路部を備えるとともに、
   単一の制御端子にコンデンサを接続し、起動時に該コンデンサを充電回路により第１の設定電流で充電して、前記コンデンサの端子電圧を設定された時間で設定電圧値まで上昇させ、前記コンデンサの端子電圧によってスイッチング制御を行うことによりソフトスタート動作を実行するソフト動作実行回路部と、ソフトスタート動作終了後、前記設定電圧値の電圧を維持した状態において、スイッチング電源動作の異常状態の検出を行うと同時に、前記設定電圧値から前記コンデンサの充電を開始して該異常状態を所定時間継続して検出すると、放電回路により前記コンデンサを放電すると共に、スイッチング電源動作を停止させる保護動作実行回路部と、を併せて備え、
   さらに、ソフトスタート動作終了後における前記単一の制御端子の電圧が、前記設定電圧値の状態から前記コンデンサを放電することにより、ソフトスタート動作を実行し、
   さらに、スイッチング電源動作の異常状態の検出を行って、該異常状態が前記所定時間内で解除された場合に、前記異常状態が解除された後、所定のタイマ期間の経過後に、前記コンデンサを前記設定電圧値の電圧まで放電することを特徴とするスイッチング電源。
2. 入力される前記直流電圧を監視し、該直流電圧が設定された電圧以下になると、前記単一の制御端子に接続された前記コンデンサを放電することにより、保護動作を行う入力低電圧検出回路部を備えたことを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源。
3. 前記設定電圧値の電圧を維持した状態において、スイッチング電源動作の異常状態の検出を行って、該異常状態を継続して検出すると、第２の設定電流によって前記コンデンサの充電を行い、前記単一の制御端子の電圧が、前記設定電圧値よりも高い第２の設定電圧に達すると、スイッチング電源動作を停止させるとともに、第３の設定電流によって前記コンデンサの放電を行い、前記単一の制御端子の電圧が前記設定電圧値より小さい第３の設定電圧に達すると、スイッチング電源動作を開始させ、同時に、第１の設定電流で前記コンデンサを充電してソフトスタート動作により出力への電力供給を再開し、前記単一の制御端子の電圧を増加させ、再び前記単一の制御端子の電圧が前記設定電圧値よりも高い第２の設定電圧に達すると、スイッチング電源動作を停止させるとともに、第３の設定電流によって前記コンデンサの放電を行う一連の制御を繰り返すことを特徴とした請求項１または２に記載のスイッチング電源。
4. 前記スイッチング制御回路部にラッチ回路を備え、
   前記設定電圧値の電圧を維持した状態において、スイッチング電源動作の異常状態の検出を行って、該異常状態を継続して検出すると、第２の設定電流によって前記コンデンサの充電を行い、前記単一の制御端子の電圧が前記設定電圧値よりも高い第２の設定電圧に達すると、前記ラッチ回路によりスイッチング電源動作を停止させ、前記ラッチ回路をリセットしない限り停止状態を保持することを特徴とした請求項３に記載のスイッチング電源。
5. 前記スイッチング制御回路部にカウンター及びラッチ回路を備え、
   前記カウンターが前記第２の設定電圧に達した回数のカウントを行い、設定されたカウント数に達すると、前記ラッチ回路によりスイッチング電源動作を停止させ、前記ラッチ回路をリセットしない限り停止状態を保持することを特徴とした請求項３に記載のスイッチング電源。
6. 前記充電回路が、
   定電流源と、
   該定電流源の出力電圧を前記設定電圧値に定める定電圧素子と、
   前記定電流源にアノードが接続され、カソードが前記単一の制御端子に接続されたダイオードと、を備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のスイッチング電源。
7. 前記充電回路が、
   前記単一の制御端子の電圧と前記設定電圧値の電圧とを比較するコンパレータと、
   該比較結果に応じて、前記コンデンサに電流を供給するバッファと、
   該バッファの出力がアノードに接続され、カソードが前記単一の制御端子に接続されたダイオードと、を備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のスイッチング電源。
8. 前記充電回路が、
   定電流源と、
   前記単一の制御端子の電圧と前記設定電圧値の電圧とを比較するコンパレータと、
   該コンパレータの出力と前記定電流源の出力とがアノードに接続され、カソードが前記単一の制御端子に接続されたダイオードと、を備え、
   前記比較結果に応じて前記コンデンサに電流を供給することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のスイッチング電源。

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