JP5326634B2 - Synchronous rectification type DC-DC converter - Google Patents

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Description

本発明は、電源とコイルを所定周期で接続すると共に、電源とコイルが遮断されているタイミングでコイルと負荷を接続することによって負荷に電力供給する同期整流型DC−DCコンバータに関する。   The present invention relates to a synchronous rectification type DC-DC converter that connects a power source and a coil at a predetermined period and supplies power to the load by connecting the coil and the load at a timing when the power source and the coil are cut off.

図6は、従来の同期整流型DC−DCコンバータ(或いはスイッチングレギュレータ)の一般的な構成を示す図である。係る従来の構成では、スイッチング素子M1をオン状態とすることによって電源Bから供給されるエネルギーをコイルに蓄積し、スイッチング素子M1をオフ状態とすると共にスイッチング素子M2をオン状態とすることによって、負荷に電力を供給している。   FIG. 6 is a diagram showing a general configuration of a conventional synchronous rectification type DC-DC converter (or switching regulator). In such a conventional configuration, the energy supplied from the power source B is accumulated in the coil by turning on the switching element M1, and the load is obtained by turning off the switching element M1 and turning on the switching element M2. Is supplying power.

この際に、PWM(Pulse Width Modulation)制御におけるデューティー比を調節してスイッチング素子M1をオン状態とすることにより、出力電圧Voutと入力電圧Vinの比を調節することができる。   At this time, the ratio of the output voltage Vout to the input voltage Vin can be adjusted by adjusting the duty ratio in PWM (Pulse Width Modulation) control to turn on the switching element M1.

また、スイッチング素子M2は、ダイオードによって置換可能であるが、上記の如くスイッチング素子M1の逆位相でスイッチング素子M2を制御する(同期整流)ことにより、整流時の損失を低減することができるという利点を有している。   The switching element M2 can be replaced by a diode. However, as described above, by controlling the switching element M2 in the opposite phase to the switching element M1 (synchronous rectification), it is possible to reduce a loss during rectification. have.

係る原理によって電力供給を行なうスイッチングレギュレータについての発明が開示されている(例えば、特許文献1参照)。このスイッチングレギュレータは、同期整流方式のスイッチングレギュレータであって、第1の電位を供給する第1の電源と前記第1の電位よりも低い第2の電位を供給する第2の電源との間に設けられ、互いに直列に配置された第1および第2のスイッチと、制御信号に応じて、前記第1および第2のスイッチのオンオフを制御するスイッチ制御部と、前記第1のスイッチと前記第2のスイッチとの間の出力ノードの電位を平滑化する平滑回路とを備え、前記スイッチ制御部は、前記制御信号の指示に従って前記第2のスイッチをオン状態にしている場合において、前記出力ノードの電位が第1の所定の電位を越えているときには、前記第2のスイッチをオフ状態にするよう構成されている。   An invention relating to a switching regulator that supplies power according to such a principle is disclosed (for example, see Patent Document 1). This switching regulator is a synchronous rectification switching regulator, and is between a first power source that supplies a first potential and a second power source that supplies a second potential lower than the first potential. A first switch and a second switch arranged in series with each other; a switch control unit that controls on / off of the first and second switches according to a control signal; the first switch; And a smoothing circuit that smoothes the potential of the output node between the output switch and the switch control unit when the second switch is turned on in accordance with an instruction of the control signal. When the potential of the second switch exceeds the first predetermined potential, the second switch is turned off.

ところで、このような構成の同期整流型DC−DCコンバータ(或いはスイッチングレギュレータ)においては、負荷に供給される電流が小さいとき(低負荷時)に、出力側から入力側(図6の構成では、負荷側から電源B側)に電流が逆流する場合があるという問題が存在する。図7は、従来の同期整流型DC−DCコンバータ(或いはスイッチングレギュレータ)における、高負荷時と低負荷時のそれぞれの、スイッチング素子M1、M2のゲート電圧とコイル電流の時間変化を示す図である。図中、斜線で示した領域が、係る逆流電流が生じている部分である。   By the way, in the synchronous rectification type DC-DC converter (or switching regulator) having such a configuration, when the current supplied to the load is small (low load), the output side to the input side (in the configuration of FIG. There is a problem that current may flow backward from the load side to the power source B side. FIG. 7 is a diagram showing temporal changes in the gate voltage and coil current of the switching elements M1 and M2 in a conventional synchronous rectification type DC-DC converter (or switching regulator) at high load and low load, respectively. . In the figure, the hatched area is the portion where the backflow current is generated.

逆流電流が生じると、コイルLの巻線抵抗やスイッチング素子M2のオン抵抗によって発熱が生じるため、変換効率の低下を招いてしまう。従って、逆流電流を検出して何らかの処理を行なうことが好ましい。特許文献1に記載のスイッチングレギュレータでは、図6に示した構成とはスイッチング素子の配置が異なるが、スイッチング素子M2の両端電圧を計測することにより逆流電流を検出している。   When a backflow current is generated, heat is generated due to the winding resistance of the coil L and the on-resistance of the switching element M2, which leads to a decrease in conversion efficiency. Therefore, it is preferable to perform some processing by detecting the backflow current. In the switching regulator described in Patent Document 1, the arrangement of the switching elements is different from the configuration shown in FIG. 6, but the backflow current is detected by measuring the voltage across the switching element M2.

特開2000−92824号公報JP 2000-92824 A

しかしながら、このような装置で用いられるスイッチング素子のオン抵抗は小さいものであり、逆流電流もそれ程大きいものとはならないため、スイッチング素子の両端電圧は変動が小さいものとなる。従って、スイッチング素子の両端電圧を計測するためには高精度なコンパレータ等が必要となるが、高精度なコンパレータを備えると、オフセット電圧のキャンセルのために回路規模が大きく、複雑な構造にならざるを得ないという問題が生じる。係る問題は、コンパレータに換えてシャント抵抗を用いた場合でも同様に発生する。   However, since the on-resistance of the switching element used in such a device is small and the backflow current is not so large, the voltage across the switching element has a small fluctuation. Therefore, in order to measure the voltage across the switching element, a high-precision comparator or the like is required. However, if a high-precision comparator is provided, the circuit scale is large and the structure is complicated for canceling the offset voltage. The problem of not getting. Such a problem similarly occurs even when a shunt resistor is used instead of the comparator.

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、より容易に逆流電流を検出することが可能な同期整流型DC−DCコンバータを提供することを、主たる目的とする。   The present invention is intended to solve such problems, and a main object of the present invention is to provide a synchronous rectification type DC-DC converter that can more easily detect a reverse current.

上記目的を達成するための本発明の一態様は、
電源から供給される電力によってコイルにエネルギーを蓄積するための第1のスイッチング素子と、
前記コイルと負荷を接続又は遮断する第2のスイッチング素子と、
前記第1及び第2のスイッチング素子をスイッチング制御する制御手段と、
を備える同期整流型DC−DCコンバータであって、
前記コイルの負荷側電位を基準電位と比較する電位比較手段を備え、
前記制御手段は、
所定周期で前記第1及び第2のスイッチング素子が共にオフ状態となるように制御し、
前記第1及び第2のスイッチング素子が共にオフ状態となった期間において、前記第1のスイッチング素子がオン状態とされるタイミングを基準としたタイミングで出力される前記電位比較手段の比較結果に基づいて、前記負荷側から前記電源側に流れる前記コイルにおける逆流電流を検出することを特徴とする、
同期整流型DC−DCコンバータである。
In order to achieve the above object, one embodiment of the present invention provides:
A first switching element for storing energy in the coil by power supplied from a power source;
A second switching element for connecting or disconnecting the coil and a load;
Control means for controlling the switching of the first and second switching elements;
A synchronous rectification type DC-DC converter comprising:
Comprising a potential comparison means for comparing the load side potential of the coil with a reference potential;
The control means includes
Controlling the first and second switching elements to be in an off state at a predetermined period,
Said first and second switching elements are have you to the period of time that the OFF state together, the comparison result of the first of the potential comparison means switching element is outputted at the timing relative to the timing which is turned on On the basis of, the backflow current in the coil flowing from the load side to the power supply side is detected,
It is a synchronous rectification type DC-DC converter.

この本発明の一態様によれば、コイルの負荷側電位を基準電位と比較する電位比較手段を備え、制御手段が、所定周期で第1及び第2のスイッチング素子が共にオフ状態となるように制御し、当該期間における電位比較手段の比較結果に基づいて負荷側から電源側に流れる逆流電流を検出するため、より容易に逆流電流を検出することができる。   According to this aspect of the present invention, it is provided with potential comparison means for comparing the load side potential of the coil with the reference potential, and the control means is configured so that both the first and second switching elements are turned off in a predetermined cycle. Since the reverse current flowing from the load side to the power source side is detected based on the comparison result of the potential comparison means during the period, the reverse current can be detected more easily.

この場合、
前記第1のスイッチング素子がオン状態とされるタイミングを基準としたタイミングは、例えば、前記第1のスイッチング素子がオン状態とされるタイミングの所定時間前のタイミングである。
in this case,
The timing based on the timing at which the first switching element is turned on is, for example, a timing before a predetermined time before the timing at which the first switching element is turned on.

また、本発明の一態様において、
前記制御手段は、前記コイルにおける逆流電流を検出した際に、前記第2のスイッチング素子の駆動を抑制する手段であるものとすると、好適である。
In one embodiment of the present invention,
The control unit is preferably a unit that suppresses driving of the second switching element when detecting a backflow current in the coil.

こうすれば、逆流電流によって生じる変換効率の低下を防止することができる。   By so doing, it is possible to prevent a decrease in conversion efficiency caused by the backflow current.

本発明によれば、より容易に逆流電流を検出することが可能な同期整流型DC−DCコンバータを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the synchronous rectification type DC-DC converter which can detect a backflow current more easily can be provided.

発明の一実施例に係る同期整流型DC−DCコンバータ1の回路構成例である。It is a circuit structural example of the synchronous rectification type DC-DC converter 1 which concerns on one Example of invention. PWM信号の基準となる基準クロック、PWM信号、同期整流オフ信号、スイッチング素子M1、M2の状態の時間変化を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the time change of the state of a standard clock used as a standard of a PWM signal, a PWM signal, a synchronous rectification OFF signal, and switching elements M1 and M2. 同期整流オフ時における、高負荷時と低負荷時のそれぞれの、スイッチング素子M1、M2の状態、コイルLを流れる電流IL、コイルLの出力側電位VXの時間変化を示すタイミングチャートである。5 is a timing chart showing temporal changes in the states of switching elements M1 and M2, the current IL flowing through the coil L, and the output-side potential VX of the coil L when the synchronous rectification is off, when the load is high and when the load is low. 制御回路Ctrlが、逆流電流が生じていると判定した際に当該回を含む所定周期の間、同期整流をオフにする制御を実行するためのフローチャートである。7 is a flowchart for executing control to turn off synchronous rectification for a predetermined period including the time when the control circuit Ctrl determines that a backflow current is generated. 逆流電流が生じていると判定した際に当該回を含む所定周期の間、同期整流をオフにする制御を反映させた、PWM信号の基準となる基準クロック、PWM信号、同期整流オフ信号、スイッチング素子M1、M2の状態の時間変化を示すタイミングチャートである。Reference clock, PWM signal, synchronous rectification off signal, and switching, which are the reference of PWM signal, reflecting the control to turn off synchronous rectification for a predetermined period including the time when it is determined that a reverse current has occurred It is a timing chart which shows the time change of the state of elements M1 and M2. 従来の同期整流型DC−DCコンバータ(或いはスイッチングレギュレータ)の一般的な構成を示す図である。It is a figure which shows the general structure of the conventional synchronous rectification type DC-DC converter (or switching regulator). 従来の同期整流型DC−DCコンバータ(或いはスイッチングレギュレータ)における、高負荷時と低負荷時のそれぞれの、スイッチング素子M1、M2のゲート電圧とコイル電流の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the gate voltage of each of the switching elements M1 and M2, and the coil current at the time of high load and low load in the conventional synchronous rectification type DC-DC converter (or switching regulator).

以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

以下、本発明の一実施例に係る同期整流型DC−DCコンバータ1について説明する。図1は、本発明の一実施例に係る同期整流型DC−DCコンバータ1の回路構成例である。同期整流型DC−DCコンバータ1は、電源Bから供給される電力を昇降圧して負荷に供給するための装置であり、主要な構成として、スイッチング素子M1、M2と、コイルLと、コンパレータCPと、制御回路Ctrlと、を備える。電源Bは、例えば鉛蓄電池等の二次電池である。   Hereinafter, a synchronous rectification type DC-DC converter 1 according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a circuit configuration example of a synchronous rectification type DC-DC converter 1 according to an embodiment of the present invention. The synchronous rectification type DC-DC converter 1 is a device for stepping up and down the electric power supplied from the power source B and supplying it to a load. The main components are switching elements M1, M2, a coil L, a comparator CP, And a control circuit Ctrl. The power source B is a secondary battery such as a lead storage battery.

スイッチング素子M1、M2は、それぞれNチャネルMOS(Metal Oxide Semiconductor)型トランジスタであり、寄生ダイオードが並列に接続されている。スイッチング素子M1、M2は、PWM信号が入力される制御回路Ctrlによって、基本的には逆位相でスイッチング制御される。   The switching elements M1 and M2 are N-channel MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistors, respectively, and parasitic diodes are connected in parallel. The switching elements M1 and M2 are basically subjected to switching control in an opposite phase by a control circuit Ctrl to which a PWM signal is input.

スイッチング素子M1は、コイルLを介して電源Bとグランド端子を接続する電力ラインの途中に取り付けられる。従って、スイッチング素子M1がオン状態とされている間、電源BからコイルLを介してグランド端子に電流が流れ、コイルLにエネルギーが蓄えられる。   The switching element M1 is attached in the middle of the power line connecting the power supply B and the ground terminal via the coil L. Therefore, while the switching element M1 is in the on state, a current flows from the power source B through the coil L to the ground terminal, and energy is stored in the coil L.

スイッチング素子M2は、コイルLの出力側(負荷側;電源Bと反対の側)と負荷を接続する電力ラインの途中に取り付けられる。スイッチング素子M2がオン状態とされると(スイッチング素子M1はオフ状態)、コイルLに蓄えられたエネルギーが放出され、負荷に電力が供給されることとなる。   The switching element M2 is attached in the middle of the power line that connects the output side of the coil L (load side; the side opposite to the power source B) and the load. When the switching element M2 is turned on (the switching element M1 is turned off), the energy stored in the coil L is released and power is supplied to the load.

コンパレータCPは、コイルLの出力側電位(負荷側電位)VXを基準電位と比較し、コイルLの出力側電位VXと基準電位との差が閾値Vth以上である場合にオン信号を制御回路Ctrlに出力する。基準電位は、グランド端子にバッテリー等を接続することにより設定されている。従って、本実施例に係るコンパレータCPは、スイッチング素子M1又はM2の両端電圧を測定するものとは異なる構成となっている。   The comparator CP compares the output side potential (load side potential) VX of the coil L with the reference potential, and if the difference between the output side potential VX of the coil L and the reference potential is equal to or greater than the threshold value Vth, the comparator CP controls the control signal Ctrl. Output to. The reference potential is set by connecting a battery or the like to the ground terminal. Therefore, the comparator CP according to the present embodiment has a configuration different from that for measuring the voltage across the switching element M1 or M2.

制御回路Ctrlは、マイクロコンピュータ、IC、アナログ又はデジタル回路等、任意の構成を採用してよい。   The control circuit Ctrl may employ any configuration such as a microcomputer, IC, analog or digital circuit.

制御回路Ctrlには、PWM信号が入力されている。このPWM信号は、例えばスイッチング素子M1をオン状態とするタイミングを指示するHi信号と、スイッチング素子M1をオフ状態とするタイミングを示すLo信号と、が交互に表れるものであり、出力電圧Voutの変動によってHi信号の割合(デューティ比)が変更されるようにフィードバック制御されている。   A PWM signal is input to the control circuit Ctrl. This PWM signal, for example, alternately shows a Hi signal that indicates the timing when the switching element M1 is turned on and a Lo signal that indicates the timing when the switching element M1 is turned off, and changes in the output voltage Vout. Thus, feedback control is performed so that the ratio (duty ratio) of the Hi signal is changed.

デューティー比が増加すると、コイルLに蓄積されるエネルギー量が増加するため、出力電圧Voutが高くなる。一方、デューティー比が減少すると、コイルLに蓄積されるエネルギー量が減少するため、出力電圧Voutが低くなる。これを利用し、出力電圧Voutが高くなるとデューティー比を減少させ、出力電圧Voutが低くなるとデューティー比を増加させることによって、定電圧の供給が可能となる。   As the duty ratio increases, the amount of energy stored in the coil L increases, and the output voltage Vout increases. On the other hand, when the duty ratio decreases, the amount of energy stored in the coil L decreases, and the output voltage Vout decreases. Utilizing this, a constant voltage can be supplied by decreasing the duty ratio when the output voltage Vout increases and increasing the duty ratio when the output voltage Vout decreases.

制御回路Ctrlは、基本的には、Hi信号が入力されている期間でスイッチング素子M1をオン状態にすると共にスイッチング素子M2をオフ状態とし、Lo信号が入力されている期間でスイッチング素子M1をオフ状態にすると共にスイッチング素子M2をオン状態とする。なお、スイッチング素子M1、M2が同時にオン状態となることにより生じる貫通電流を防止するために、スイッチング素子M2がオン状態とされるタイミングはスイッチング素子M1がオフ状態とされるタイミングよりも若干遅くなるように制御され、スイッチング素子M2がオフ状態とされるタイミングはスイッチング素子M1がオン状態とされるタイミングよりも若干早くなるように制御されている。これによって、装置の破損等を防止することができる。   The control circuit Ctrl basically turns on the switching element M1 while the Hi signal is input, turns off the switching element M2, and turns off the switching element M1 during the period when the Lo signal is input. At the same time, the switching element M2 is turned on. In order to prevent a through current generated when the switching elements M1 and M2 are simultaneously turned on, the timing when the switching element M2 is turned on is slightly later than the timing when the switching element M1 is turned off. The timing at which the switching element M2 is turned off is controlled to be slightly earlier than the timing at which the switching element M1 is turned on. This can prevent damage to the apparatus.

また、制御回路Ctrlは、所定周期毎に、スイッチング素子M1及びM2が共にオフ状態となるように制御する。図2は、PWM信号の基準となる基準クロック、PWM信号、同期整流オフ信号、スイッチング素子M1、M2の状態の時間変化を示すタイミングチャートである。なお、本図においては、後述する逆流電流の検出時におけるスイッチング素子M2の駆動抑制制御は反映されていない。   Further, the control circuit Ctrl controls the switching elements M1 and M2 to be turned off at every predetermined period. FIG. 2 is a timing chart showing temporal changes in the state of the reference clock, the PWM signal, the synchronous rectification off signal, and the switching elements M1 and M2 that are the reference of the PWM signal. In the drawing, the drive suppression control of the switching element M2 at the time of detecting the backflow current described later is not reflected.

同期整流オフ信号は、PWM信号に拘わらずスイッチング素子M2をオフの状態とする(同期整流をオフにする)ための指示信号であり、制御回路Ctrl内部のカウンター回路等により生成される。以下、4周期(PWM信号がHi状態からLo状態となり、次にHi状態となるまでの間を1周期と称する)毎に、同期整流オフ信号が生成されるものとする。なお、4周期とはあくまで例示であり、本発明はこれに何ら限定されない。スイッチング素子M2は、本来PWM信号がLo状態のときにオン状態となるように制御されるが、同期整流オフ信号がHi状態である期間には、PWM信号に拘わらずオフ状態に維持される。   The synchronous rectification off signal is an instruction signal for turning off the switching element M2 regardless of the PWM signal (turning off the synchronous rectification), and is generated by a counter circuit or the like inside the control circuit Ctrl. Hereinafter, it is assumed that the synchronous rectification OFF signal is generated every four cycles (the period from when the PWM signal changes from the Hi state to the Lo state and then to the Hi state is referred to as one cycle). The four periods are merely examples, and the present invention is not limited to these. The switching element M2 is originally controlled to be turned on when the PWM signal is in the Lo state, but is maintained in the off state regardless of the PWM signal during the period in which the synchronous rectification off signal is in the Hi state.

そして、制御回路Ctrlは、スイッチング素子M1及びM2が共にオフ状態となった期間におけるコンパレータCPの出力に基づいて、負荷側から電源B側に流れる逆流電流を検出する。図3は、係る同期整流オフ時における、高負荷時と低負荷時(逆流電流が生じうる)のそれぞれの、スイッチング素子M1、M2の状態、コイルLを流れる電流IL、コイルLの出力側電位VXの時間変化を示すタイミングチャートである。図示する如く、低負荷時において同期整流がオフにされると、まず、係る期間における逆流電流が防止される。   Then, the control circuit Ctrl detects a reverse current flowing from the load side to the power source B side based on the output of the comparator CP during the period when both the switching elements M1 and M2 are in the off state. FIG. 3 shows the states of the switching elements M1 and M2, the current IL flowing through the coil L, and the output-side potential of the coil L at the time of high load and low load (a reverse current can be generated) when the synchronous rectification is off. It is a timing chart which shows the time change of VX. As shown in the figure, when the synchronous rectification is turned off at the time of low load, first, the backflow current in such a period is prevented.

更に、同期整流がオフにされると、コイルLの出力側電位VXの立ち下がりが高負荷時に比して早くなり、あるタイミングにおいては、コンパレータCPの出力が高負荷時にはオン信号となるが、低負荷時にはオフ信号となる。図3に示す如く、係るタイミングは、スイッチング素子M1がオン状態とされる若干前のタイミングである。   Further, when the synchronous rectification is turned off, the fall of the output side potential VX of the coil L becomes earlier than that at the time of high load, and at a certain timing, the output of the comparator CP becomes an on signal at the time of high load. It is an off signal at low load. As shown in FIG. 3, the timing is slightly before the switching element M1 is turned on.

制御回路Ctrlは、係る現象を利用して、スイッチング素子M1がオン状態とされるタイミングを基準として逆流電流が生じているか否かを検出する。より具体的には、スイッチング素子M1がオン状態とされるタイミングの所定時間前(例えば1/10周期前程度)を検出タイミングとして予め設定しておき、この検出タイミングにおいてコンパレータCPの出力がオン信号であれば逆流電流は生じておらず、オフ信号であれば逆流電流が生じていると判定する。   Using this phenomenon, the control circuit Ctrl detects whether or not a backflow current is generated with reference to the timing when the switching element M1 is turned on. More specifically, a predetermined time before the timing when the switching element M1 is turned on (for example, about 1/10 period) is set in advance as a detection timing, and the output of the comparator CP is turned on at this detection timing. If no, no reverse current is generated, and if it is an off signal, it is determined that a reverse current is generated.

また、制御回路Ctrlは、逆流電流が生じていると判定した際には、当該回を含む所定周期(同期整流オフ信号の出力周期と同期してもよいし、異なっても構わない)の間は、同期整流をオフにするようにスイッチング素子M2を制御する。所定周期が4周期とすると、逆流電流が生じていると判定した周期を含む4周期の間は、スイッチング素子M2をオフ状態に維持する。   In addition, when the control circuit Ctrl determines that a backflow current is generated, the control circuit Ctrl is in a predetermined cycle including the time (which may be synchronized with the output cycle of the synchronous rectification off signal or may be different). Controls the switching element M2 to turn off synchronous rectification. Assuming that the predetermined period is four periods, the switching element M2 is maintained in the OFF state for four periods including the period in which it is determined that the backflow current is generated.

図4は、係る制御を実行するためのフローチャートである。本フローは、同期整流型DC−DCコンバータ1が作動している間、繰り返し実行される。   FIG. 4 is a flowchart for executing such control. This flow is repeatedly executed while the synchronous rectification type DC-DC converter 1 is operating.

まず、カウンター値nを初期値である値1に設定し、同期整流フラグを値0に設定する(S100)。同期整流フラグは、制御回路Ctrl内のレジスタ等に設定される制御フラグである。   First, the counter value n is set to the initial value 1 and the synchronous rectification flag is set to 0 (S100). The synchronous rectification flag is a control flag set in a register or the like in the control circuit Ctrl.

次に、スイッチング素子M1がオン状態とされるタイミング(M1の立ち上がりタイミング)まで待機する(S102)。   Next, it waits until the switching element M1 is turned on (rising timing of M1) (S102).

スイッチング素子M1がオン状態とされるタイミングに至ると、カウンター値nが値1であるか否かを判定する(S104)。   When the timing at which the switching element M1 is turned on is reached, it is determined whether or not the counter value n is 1 (S104).

カウンター値が値1である場合、当該周期の同期整流をオフにする(S106)。すなわち、当該周期はスイッチング素子M2をオフ状態に維持する。ここでは、前述した同期整流オフ信号が、カウンター回路等によって生成されている。   When the counter value is 1, the synchronous rectification of the cycle is turned off (S106). That is, the period maintains the switching element M2 in the off state. Here, the aforementioned synchronous rectification off signal is generated by a counter circuit or the like.

そして、上記説明した検出タイミングにおいて、コンパレータCPの出力がオフ信号であるか否かを判定する(S108)。   Then, at the detection timing described above, it is determined whether or not the output of the comparator CP is an off signal (S108).

検出タイミングにおいて、コンパレータCPの出力がオフ信号である場合には、同期整流フラグを値1とし(S110)、カウンター値を値1増加させる(S112)。一方、検出タイミングにおいて、コンパレータCPの出力がオン信号である場合には、単にカウンター値を値1増加させる(S112)。   When the output of the comparator CP is an OFF signal at the detection timing, the synchronous rectification flag is set to a value 1 (S110), and the counter value is increased by a value 1 (S112). On the other hand, if the output of the comparator CP is an ON signal at the detection timing, the counter value is simply increased by 1 (S112).

S104〜S112の処理を実行すると、S102に戻る。次にスイッチング素子M1がオン状態とされるタイミングに至ると、S104においてカウンター値が値1でないと判定されるため、S114に進む。   If the process of S104-S112 is performed, it will return to S102. Next, when the timing at which the switching element M1 is turned on is reached, it is determined in S104 that the counter value is not 1;

S114では、同期整流オフフラグが値1であるか否かを判定する。同期整流オフフラグが値1であると判定された場合には、当該周期の同期整流をオフにすると共にカウンター値を値1増加させる(S116)。すなわち、当該周期はスイッチング素子M2をオフ状態に維持する。   In S114, it is determined whether the synchronous rectification off flag is a value of 1. When it is determined that the synchronous rectification off flag has the value 1, the synchronous rectification in the period is turned off and the counter value is incremented by 1 (S116). That is, the period maintains the switching element M2 in the off state.

一方、同期整流オフフラグが値1でないと判定された場合には、当該周期の同期整流をオンにすると共にカウンター値を値1増加させる(S118)すなわち、当該周期はスイッチング素子M2をスイッチング素子M1と逆位相でオン状態とする。   On the other hand, when it is determined that the synchronous rectification off flag is not the value 1, the synchronous rectification of the period is turned on and the counter value is increased by the value 1 (S118). That is, the switching element M2 and the switching element M1 are included in the period. Turn on with opposite phase.

S116又はS118の処理を実行すると、カウンター値が値4であるか否かを判定する(S120)。カウンター値が値4でないと判定された場合はS102に戻る。   When the process of S116 or S118 is executed, it is determined whether or not the counter value is a value 4 (S120). If it is determined that the counter value is not 4, the process returns to S102.

カウンター値が値4であると判定された場合は本フローの1ルーチンを終了する。その後は、再度S100から順に処理が実行される。   If it is determined that the counter value is 4, one routine of this flow is terminated. Thereafter, the processing is executed again in order from S100.

従って、同期整流が必ずオフにされる1周期目から4周期が終了すると、同期整流フラグが値ゼロに設定される(S100)。次の4周期では、1周期目に逆流電流が検出されなければ同期整流はオンにされることとなる。   Accordingly, when the four cycles from the first cycle in which the synchronous rectification is always turned off are completed, the synchronous rectification flag is set to the value zero (S100). In the next four cycles, synchronous rectification is turned on if no reverse current is detected in the first cycle.

図5は、係る制御を反映させた、PWM信号の基準となる基準クロック、PWM信号、同期整流オフ信号、スイッチング素子M1、M2の状態の時間変化を示すタイミングチャートである。図示する如く、同期整流オフ信号が出力された周期において逆流電流が生じていると判定された場合、以降の3周期の間、同期整流がオフにされ、スイッチング素子M2の駆動が抑制される。この結果、逆流電流によって生じる変換効率の低下を防止することができる。そして、同期整流型DC−DCコンバータ1の出力が、低負荷時に適した低出力に変更されることとなる。   FIG. 5 is a timing chart showing a time change in the state of the reference clock, the PWM signal, the synchronous rectification OFF signal, and the switching elements M1 and M2 that are the reference of the PWM signal, reflecting such control. As shown in the figure, when it is determined that the backflow current is generated in the period when the synchronous rectification off signal is output, the synchronous rectification is turned off for the subsequent three periods, and the driving of the switching element M2 is suppressed. As a result, it is possible to prevent a decrease in conversion efficiency caused by the backflow current. Then, the output of the synchronous rectification type DC-DC converter 1 is changed to a low output suitable for a low load.

一方、同期整流オフ信号が出力された周期において逆流電流が生じていないと判定された場合、以降の3周期の間、同期整流がオンにされ、スイッチング素子M2がスイッチング素子M1と逆位相で駆動される。   On the other hand, when it is determined that no reverse current is generated in the period in which the synchronous rectification OFF signal is output, the synchronous rectification is turned on for the subsequent three periods, and the switching element M2 is driven in the opposite phase to the switching element M1. Is done.

また、本実施例の同期整流型DC−DCコンバータ1では、スイッチング素子M1又はM2の両端電圧を測定して逆流電流を検出しているのではなく、コイルLの出力側電位VXを基準電位と比較して逆流電流を検出しているため、コンパレータCPを高精度なものとする必要性が小さい。コイルLの出力側電位VXと基準電位との差は、スイッチング素子M1又はM2の両端電圧に比して変動が大きいからである。   Further, in the synchronous rectification type DC-DC converter 1 of the present embodiment, the reverse current is not detected by measuring the voltage across the switching element M1 or M2, but the output side potential VX of the coil L is used as the reference potential. Since the reverse current is detected by comparison, the necessity for making the comparator CP highly accurate is small. This is because the difference between the output-side potential VX of the coil L and the reference potential varies more than the voltage across the switching element M1 or M2.

従って、より容易に逆流電流を検出することができ、コンパレータCPを高精度なものとする必要性が小さいため、回路規模や重量の増大を抑制することができる。   Accordingly, the backflow current can be detected more easily, and the necessity of making the comparator CP highly accurate is small, so that an increase in circuit scale and weight can be suppressed.

そして、逆流電流によるコイルLの出力側電位VXの変化は、同期整流オフ時に顕著に表れる。従って、係る効果は、本実施例の同期整流型DC−DCコンバータ1の如く、周期的にスイッチング素子M1とM2を共にオフ状態とする構成によって実現されるのである。   And the change of the output side electric potential VX of the coil L by a backflow current appears notably when synchronous rectification is OFF. Therefore, such an effect is realized by a configuration in which both the switching elements M1 and M2 are periodically turned off as in the synchronous rectification type DC-DC converter 1 of the present embodiment.

本実施例の同期整流型DC−DCコンバータ1によれば、より容易に逆流電流を検出することができる。そして、逆流電流を検出した場合にスイッチング素子M2の駆動を抑制し、逆流電流によって生じる変換効率の低下を防止することができる。   According to the synchronous rectification type DC-DC converter 1 of the present embodiment, the backflow current can be detected more easily. And when a backflow current is detected, the drive of the switching element M2 can be suppressed, and the fall of the conversion efficiency which arises by a backflow current can be prevented.

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。   The best mode for carrying out the present invention has been described above with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. And substitutions can be added.

本発明は、自動車製造業や自動車部品製造業等に利用可能である。   The present invention can be used in the automobile manufacturing industry, the automobile parts manufacturing industry, and the like.

1 同期整流型DC−DCコンバータ
B 電源
CP コンパレータ
Ctrl 制御回路
L コイル
M1、M2 スイッチング素子
1 Synchronous rectification type DC-DC converter
B Power supply CP Comparator Ctrl Control circuit
L Coil M1, M2 Switching element

Claims (3)

電源から供給される電力によってコイルにエネルギーを蓄積するための第1のスイッチング素子と、
前記コイルと負荷を接続又は遮断する第2のスイッチング素子と、
前記第1及び第2のスイッチング素子をスイッチング制御する制御手段と、
を備える同期整流型DC−DCコンバータであって、
前記コイルの負荷側電位を基準電位と比較する電位比較手段を備え、
前記制御手段は、
所定周期で前記第1及び第2のスイッチング素子が共にオフ状態となるように制御し、
前記第1及び第2のスイッチング素子が共にオフ状態となった期間において、前記第1のスイッチング素子がオン状態とされるタイミングを基準としたタイミングで出力される前記電位比較手段の比較結果に基づいて、前記負荷側から前記電源側に流れる前記コイルにおける逆流電流を検出することを特徴とする、
同期整流型DC−DCコンバータ。
A first switching element for storing energy in the coil by power supplied from a power source;
A second switching element for connecting or disconnecting the coil and a load;
Control means for controlling the switching of the first and second switching elements;
A synchronous rectification type DC-DC converter comprising:
Comprising a potential comparison means for comparing the load side potential of the coil with a reference potential;
The control means includes
Controlling the first and second switching elements to be in an off state at a predetermined period,
Said first and second switching elements are have you to the period of time that the OFF state together, the comparison result of the first of the potential comparison means switching element is outputted at the timing relative to the timing which is turned on On the basis of, the backflow current in the coil flowing from the load side to the power supply side is detected,
Synchronous rectification type DC-DC converter.
前記第1のスイッチング素子がオン状態とされるタイミングを基準としたタイミングは、前記第1のスイッチング素子がオン状態とされるタイミングの所定時間前のタイミングである、
請求項に記載の同期整流型DC−DCコンバータ。
The timing based on the timing when the first switching element is turned on is a timing before a predetermined time before the timing when the first switching element is turned on.
The synchronous rectification type DC-DC converter according to claim 1 .
前記制御手段は、前記コイルにおける逆流電流を検出した際に、前記第2のスイッチング素子の駆動を抑制する手段である、
請求項1又は2に記載の同期整流型DC−DCコンバータ。
The control means is means for suppressing driving of the second switching element when detecting a backflow current in the coil.
The synchronous rectification type DC-DC converter according to claim 1 or 2 .
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