JP6072881B2 - DC / DC converter, power supply device using the same, and electronic device - Google Patents
DC / DC converter, power supply device using the same, and electronic device Download PDFInfo
- Publication number
- JP6072881B2 JP6072881B2 JP2015216646A JP2015216646A JP6072881B2 JP 6072881 B2 JP6072881 B2 JP 6072881B2 JP 2015216646 A JP2015216646 A JP 2015216646A JP 2015216646 A JP2015216646 A JP 2015216646A JP 6072881 B2 JP6072881 B2 JP 6072881B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- power supply
- supply terminal
- terminal
- transistor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 59
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 21
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 4
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 10
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 9
- 102000012677 DET1 Human genes 0.000 description 6
- 101150113651 DET1 gene Proteins 0.000 description 6
- 101150066284 DET2 gene Proteins 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 101100464779 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) CNA1 gene Proteins 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 101100464782 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) CMP2 gene Proteins 0.000 description 3
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
Description
本発明は、DC/DCコンバータに関する。 The present invention relates to a DC / DC converter.
テレビや冷蔵庫をはじめとするさまざまな家電製品、あるいはラップトップ型コンピュータ、携帯電話端末やPDA(Personal Digital Assistants)をはじめとする電子機器は、外部からの電力を受けて動作し、また外部電源からの電力によって内蔵の電池を充電可能となっている。そして家電製品や電子機器(以下、電子機器と総称する)には、商用交流電圧をAC/DC(交流/直流)変換する電源装置が内蔵され、あるいは、電源装置は、電子機器の外部の電源アダプタ(ACアダプタ)に内蔵される。 Various home appliances such as TVs and refrigerators, or electronic devices such as laptop computers, mobile phone terminals and PDAs (Personal Digital Assistants) operate by receiving external power, and also from an external power source. The built-in battery can be charged with the power of In home appliances and electronic devices (hereinafter collectively referred to as electronic devices), a power supply device that converts commercial AC voltage into AC / DC (AC / DC) is built-in, or the power supply device is a power source external to the electronic device. Built in the adapter (AC adapter).
電源装置は、交流電圧を整流する整流回路(ダイオードブリッジ回路)と、整流された電圧を降圧して負荷に供給する絶縁型のDC/DCコンバータと、を備える。
図1は、本発明者が検討したDC/DCコンバータ100rの構成を示す図である。DC/DCコンバータ100rの具体的構成を当業者によく知られた一般的な技術とみなしてはならない。
The power supply device includes a rectifier circuit (diode bridge circuit) that rectifies an AC voltage, and an insulating DC / DC converter that steps down the rectified voltage and supplies the voltage to a load.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a DC /
DC/DCコンバータ100rは、その入力端子P1には、その前段に設けられた整流回路(不図示)からの直流の入力電圧VINが入力される。DC/DCコンバータ100rは、入力電圧VINを降圧して出力端子POUTに接続される負荷(負荷)に供給する。
In the DC /
DC/DCコンバータ100rは、主としてスイッチングトランジスタM1、トランスT1、第1ダイオードD1、第1出力キャパシタCo1、制御回路10r、フィードバック回路20rを備える。DC/DCコンバータ100rは、トランスT1の1次側領域と2次側領域が電気的に絶縁されていなければならない。フィードバック回路20rは、出力電圧VOUTを分圧する抵抗R1、R2と、シャントレギュレータ22、フォトカプラ24を備える。
The DC /
シャントレギュレータ22は、分圧された出力電圧VOUT’と、出力電圧VOUTの目標値に応じた基準電圧VREFとの誤差を増幅する誤差増幅器である。フォトカプラ24は、出力電圧VOUTと目標電圧との誤差に応じたフィードバック信号を、制御回路10rにフィードバックする。制御回路10rは、出力電圧VOUTが目標値と一致するようにスイッチングトランジスタM1のオン、オフのデューティ比をパルス変調を用いて制御する。
The
制御回路10rは、10V程度の電源電圧VCCで動作可能であるところ、これを入力電圧VIN(140V程度)を用いて駆動すると、効率が悪化する。一方、DC/DCコンバータ100rによって降圧された電圧VOUTはトランスT1の2次側に発生することから、この電圧VOUTを1次側に設けられた制御回路10rに供給することはできない。
そこでトランスT1の1次側には、補助コイルL3が設けられる。補助コイルL3、第2ダイオードD2および第2出力キャパシタCo2は、制御回路10rに対する電源電圧VCCを生成するための補助的なDC/DCコンバータとして機能する。このDC/DCコンバータ100rでは、電源電圧VCCは、出力電圧VOUTに比例し、その比例係数は、トランスT1の2次コイルL2と補助コイルL3の巻き線比で定まる。
VCC=VOUT×ND/NS
ここで、NSは2次コイルL2の巻き数、NDは補助コイルL3の巻き数である。
Therefore, an auxiliary coil L3 is provided on the primary side of the transformer T1. Auxiliary coil L3, a second diode D2 and the second output capacitor Co2 serves as an auxiliary DC / DC converter for generating a supply voltage V CC for the
V CC = V OUT × N D / N S
Here, N S is the number of turns in the secondary coil L2, N D is the number of turns of the auxiliary coil L3.
本発明者らは、このようなDC/DCコンバータ100rの起動動作について検討し、以下の課題を認識するに至った。起動動作を説明する。入力端子P1に入力電圧VINが供給される。この入力電圧VINにより、抵抗R11を介してキャパシタCo2が充電され、電源電圧VCCが上昇する。そして、電源電圧VCCが、制御回路10rの内部に設定されたしきい値電圧VUVLOに達すると、制御回路10rが起動して動作可能となり、スイッチングトランジスタM1のスイッチングが開始する。スイッチングトランジスタM1がスイッチングすることにより、補助コイルL3、第2ダイオードD2、第2出力キャパシタCo2を含む補助的なDC/DCコンバータによって電源電圧VCCが安定化される。
The present inventors have studied the starting operation of such a DC /
ここで入力電圧VINが供給されてから制御回路10rが起動するまでの時間は、電源電圧VCCがしきい値電圧VUVLOに達するまでの時間、つまり抵抗R11およびキャパシタCo2で定まる時定数で決まる。したがって、抵抗R11の抵抗値が小さいほど、起動時間は短くなり、大きいほど起動時間は長くなる。一方、制御回路10rが起動した後、抵抗R11は無駄な電力を消費する。抵抗R11による無駄な消費電力は、抵抗値R11が大きいほど小さく、抵抗値R11が小さいほど大きくなる。つまり、図1のDC/DCコンバータ100rにおいて、起動時間と消費電力はトレードオフの関係にある。
Wherein the time from the input voltage V IN is supplied to the
本発明のある態様はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その例示的な目的のひとつは、消費電力を低減し、かつ短時間で起動可能なDC/DCコンバータの提供にある。 An aspect of the present invention has been made in view of such problems, and one of exemplary purposes thereof is to provide a DC / DC converter that can reduce power consumption and can be started in a short time.
本発明のある態様は、DC/DCコンバータに関する。DC/DCコンバータは、その一端に入力電圧が印加される1次コイル、2次コイルおよび1次コイル側に設けられた補助コイルを有するトランスと、その一端の電位が固定され、その他端が出力端子に接続された第1出力キャパシタと、第1出力キャパシタの他端と2次コイルの一端との間に、そのカソードが第1出力キャパシタ側となる向きで設けられた第1ダイオードと、1次コイルの経路上に設けられたスイッチングトランジスタと、その一端の電位が固定された第2出力キャパシタと、第2出力キャパシタの他端と補助コイルの一端との間に、そのカソードが第2出力キャパシタ側となる向きで設けられた第2整流素子と、スイッチングトランジスタのオン、オフを制御する制御回路と、を備える。制御回路は、第2出力キャパシタの他端と接続される電源端子と、入力電圧が入力されるハイ電圧端子と、ハイ電圧端子と電源端子の間に設けられた、ノーマリオンとなるようバイアスされたNチャンネルMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)である充電用トランジスタと、電源端子の電圧が所定の第1しきい値電圧より低い第1状態において、ハイ電圧端子から電源端子へと充電用トランジスタを経由して流れる充電電流を制限し、電源端子の電圧が第1しきい値電圧より高く定められた第2しきい値電圧より高い第2状態において、充電電流を実質的にゼロに低減する電流制限回路と、を備える。 One embodiment of the present invention relates to a DC / DC converter. The DC / DC converter has a transformer having a primary coil to which an input voltage is applied at one end, a secondary coil, and an auxiliary coil provided on the primary coil side, a potential at one end fixed, and the other end output. A first output capacitor connected to the terminal, a first diode provided between the other end of the first output capacitor and one end of the secondary coil so that the cathode faces the first output capacitor; A switching transistor provided on the path of the next coil, a second output capacitor having a fixed potential at one end thereof, and a cathode between the other end of the second output capacitor and one end of the auxiliary coil. A second rectifying element provided in a direction on the capacitor side; and a control circuit for controlling on / off of the switching transistor. The control circuit is biased so as to be normally on, provided between the power supply terminal connected to the other end of the second output capacitor, the high voltage terminal to which the input voltage is input, and the high voltage terminal and the power supply terminal. A charging transistor which is an N-channel MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) and a charging transistor from a high voltage terminal to a power supply terminal in a first state where the voltage of the power supply terminal is lower than a predetermined first threshold voltage And the charging current is reduced to substantially zero in a second state in which the voltage at the power supply terminal is higher than a second threshold voltage determined higher than the first threshold voltage. A current limiting circuit.
この態様によれば、DC/DCコンバータの起動直後、第2出力キャパシタは、充電用トランジスタを経由してハイ電圧端子から電源端子へ流れる電流によって充電される。そしてこの充電電流は、電流制限回路を無視した場合、電源端子の電圧が低いほど大きくなる。したがって、DC/DCコンバータの起動直後において、電源端子の電圧が低いときには大きな充電電流で第2出力キャパシタを充電できるため、起動時間を短縮できる。また電流制限回路によって、電源端子の電圧が第2しきい値電圧より高くなると、充電電流を実質的にゼロとすることにより、消費電流を低減できる。また、電流制限回路が存在しない場合、電源端子が地絡するとハイ電圧端子から電源端子に流れる電流が非常に大きくなるが、この態様では電流制限回路によって電源端子の電圧が第1しきい値電圧より低いときには、充電電流を制限することにより、回路を好適に保護できる。 According to this aspect, immediately after the DC / DC converter is started, the second output capacitor is charged by the current flowing from the high voltage terminal to the power supply terminal via the charging transistor. When the current limiting circuit is ignored, the charging current becomes larger as the voltage at the power supply terminal is lower. Therefore, immediately after starting the DC / DC converter, when the voltage at the power supply terminal is low, the second output capacitor can be charged with a large charging current, so that the starting time can be shortened. Further, when the voltage of the power supply terminal becomes higher than the second threshold voltage by the current limiting circuit, the current consumption can be reduced by making the charging current substantially zero. Further, when there is no current limiting circuit, if the power supply terminal is grounded, the current flowing from the high voltage terminal to the power supply terminal becomes very large. In this aspect, the voltage of the power supply terminal is changed to the first threshold voltage by the current limiting circuit. When it is lower, the circuit can be suitably protected by limiting the charging current.
電流制限回路は、ハイ電圧端子と電源端子の間の、充電電流の経路上に設けられたバイパススイッチと、所定の電流を電源端子に供給する第1電流源と、を含んでもよい。第1状態において、バイパススイッチがオフ、第1電流源がオンとなり、第2状態において、バイパススイッチおよび第1電流源がともにオフとなり、電源端子の電圧が、第1しきい値電圧より高く第2しきい値電圧より低い第3状態において、少なくともバイパススイッチがオンしてもよい。
この態様によれば、第1状態において、ハイ電圧端子から電源端子の間を流れる充電電流を、第1電流源が生成する電流レベルに制限することができる。また第2状態では、充電電流は、実質的にゼロにでき、第3状態では、電源端子の電圧が高くなるほど充電電流を減らすことができる。
The current limiting circuit may include a bypass switch provided on a charging current path between the high voltage terminal and the power supply terminal, and a first current source that supplies a predetermined current to the power supply terminal. In the first state, the bypass switch is turned off and the first current source is turned on. In the second state, both the bypass switch and the first current source are turned off, and the voltage at the power supply terminal is higher than the first threshold voltage and In the third state lower than the two threshold voltages, at least the bypass switch may be turned on.
According to this aspect, in the first state, the charging current flowing between the high voltage terminal and the power supply terminal can be limited to the current level generated by the first current source. In the second state, the charging current can be substantially zero, and in the third state, the charging current can be reduced as the voltage at the power supply terminal increases.
制御回路は、電流制限回路と電源端子の間に、カソードが電源端子側となる向きで設けられた第1ダイオードをさらに備えてもよい。 The control circuit may further include a first diode provided between the current limiting circuit and the power supply terminal so that the cathode faces the power supply terminal side.
第1電流源は、基準電流の経路上に設けられた第1トランジスタと、第1トランジスタとカレントミラー回路を形成するように接続され、ハイ電圧端子と電源端子の間に設けられた第2トランジスタと、ハイ電圧端子と電源端子の間に、第2トランジスタと直列に設けられた制御スイッチと、を含んでもよい。 The first current source is connected to form a current mirror circuit with the first transistor provided on the path of the reference current, and the second transistor provided between the high voltage terminal and the power supply terminal. And a control switch provided in series with the second transistor between the high voltage terminal and the power supply terminal.
バイパススイッチは、ハイ電圧端子と電源端子の経路上に設けられたNPN型バイポーラトランジスタである第3トランジスタと、第3トランジスタのベース電流を制御するバイアス回路と、を含んでもよい。 The bypass switch may include a third transistor that is an NPN-type bipolar transistor provided on a path between the high voltage terminal and the power supply terminal, and a bias circuit that controls a base current of the third transistor.
バイアス回路は、第3トランジスタのベースコレクタ間に設けられた、NPN型バイポーラトランジスタである第4トランジスタと、第3トランジスタのベースと接地端子の間に設けられた第2電流源と、第4トランジスタのベースに電流を供給する第3電流源と、第4トランジスタのベースと接地端子の間に設けられた第1スイッチと、第4トランジスタのベースと接地端子の間に直列に設けられた第2スイッチおよび第2ダイオードと、を含んでもよい。 The bias circuit includes a fourth transistor that is an NPN bipolar transistor provided between the base collector of the third transistor, a second current source provided between the base of the third transistor and the ground terminal, and a fourth transistor. A third current source for supplying current to the base of the first transistor, a first switch provided between the base of the fourth transistor and the ground terminal, and a second switch provided in series between the base of the fourth transistor and the ground terminal. A switch and a second diode.
電流制限回路は、電源端子の電圧を第1しきい値電圧と比較し、比較結果を示す第1検出信号を生成する第1コンパレータと、電源端子の電圧を第2しきい値電圧と比較し、比較結果を示す第2検出信号を生成する第2コンパレータと、をさらに含んでもよい。電流制限回路の状態は、第1、第2検出信号にもとづき制御されてもよい。 The current limiting circuit compares the voltage at the power supply terminal with the first threshold voltage, compares the voltage at the power supply terminal with the second threshold voltage, and a first comparator that generates a first detection signal indicating the comparison result. And a second comparator that generates a second detection signal indicating the comparison result. The state of the current limiting circuit may be controlled based on the first and second detection signals.
本発明の別の態様は、電源装置である。この電源装置は、商用交流電圧を直流電圧に変換するAC/DCコンバータと、直流電圧を受け、それを降圧した電圧を負荷に供給する上述のいずれかの態様のDC/DCコンバータと、を備える。 Another aspect of the present invention is a power supply device. This power supply apparatus includes an AC / DC converter that converts a commercial AC voltage into a DC voltage, and the DC / DC converter according to any one of the above aspects that receives the DC voltage and supplies a voltage obtained by stepping down the DC voltage to a load. .
本発明のさらに別の態様は、電子機器である。この電子機器は、マイコンと、その出力電圧をマイコンに供給する上述のいずれかの態様のDC/DCコンバータと、を備える。 Yet another embodiment of the present invention is an electronic device. This electronic apparatus includes a microcomputer and the DC / DC converter according to any one of the above-described aspects that supplies the output voltage to the microcomputer.
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。 Note that any combination of the above-described constituent elements and the constituent elements and expressions of the present invention replaced with each other among methods, apparatuses, systems, and the like are also effective as an aspect of the present invention.
本発明のある態様によれば、消費電力を低減し、かつ短時間で起動可能なDC/DCコンバータを提供できる。 According to an aspect of the present invention, it is possible to provide a DC / DC converter that reduces power consumption and can be started in a short time.
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。 The present invention will be described below based on preferred embodiments with reference to the drawings. The same or equivalent components, members, and processes shown in the drawings are denoted by the same reference numerals, and repeated descriptions are omitted as appropriate. The embodiments do not limit the invention but are exemplifications, and all features and combinations thereof described in the embodiments are not necessarily essential to the invention.
本明細書において、「部材Aが、部材Bと接続された状態」とは、部材Aと部材Bが物理的に直接的に接続される場合や、部材Aと部材Bが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Cが、部材Aと部材Bの間に設けられた状態」とは、部材Aと部材C、あるいは部材Bと部材Cが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
In this specification, “the state in which the member A is connected to the member B” means that the member A and the member B are physically directly connected, or the member A and the member B are electrically connected to each other. Including the case of being indirectly connected through other members that do not substantially affect the state of connection, or do not impair the functions and effects achieved by the combination thereof.
Similarly, “the state in which the member C is provided between the member A and the member B” refers to the case where the member A and the member C or the member B and the member C are directly connected, as well as their electric It includes cases where the connection is indirectly made through other members that do not substantially affect the general connection state, or that do not impair the functions and effects achieved by their combination.
図2は、実施の形態に係る電子機器1の構成を示す回路図である。
電子機器1は、たとえばテレビや冷蔵庫、エアコンなどの家電製品やコンピュータである。電子機器1は、マイコン2、信号処理回路4、DC/DCコンバータ100、整流回路102を備える。電子機器1は、互いに絶縁される1次側と2次側に分けられている。整流回路102およびDC/DCコンバータ100の一部は1次側に配置され、DC/DCコンバータ100の別の部分と、マイコン2、信号処理回路4は2次側に配置される。
FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a configuration of the
The
整流回路102は、たとえばダイオード整流回路であり、商用交流電圧などの交流電圧VACを受け、それを全波整流し、キャパシタC1により平滑化して直流電圧VDC(=VIN)を生成する。VAC=100Vのとき、VDC=144Vとなる。
The
DC/DCコンバータ100は、その入力端子P1に直流の入力電圧VINを受け、これを降圧して出力端子P2から出力する。DC/DCコンバータ100と整流回路102の間には、図示しないPFC(Power Factor Correction)回路を設けてもよい。出力端子P2からの出力電圧VOUTは、マイコン2および信号処理回路4に出力される。マイコン2は、電子機器1全体を統合的に制御する。信号処理回路4は、特定の信号処理を行うブロックであり、たとえば外部機器との通信を行うインタフェース回路や、画像処理回路、音声処理回路などが例示される。現実の電子機器1においては、その機能に応じて複数の信号処理回路4が設けられることはいうまでもない。
The DC /
以上が電子機器1の全体構成である。続いて、このような電子機器1に好適に利用可能なDC/DCコンバータ100について説明する。
The above is the overall configuration of the
DC/DCコンバータ100は、主としてトランスT1、第1ダイオードD1、第2ダイオードD2、第1出力キャパシタCo1、第2出力キャパシタCo2、スイッチングトランジスタM1、制御回路10、フィードバック回路20を備える。
The DC /
トランスT1は、1次コイルL1、2次コイルL2および1次コイル側に設けられた補助コイルL3を有する。1次コイルL1の巻き数をNP、2次コイルL2の巻き数をNSとする。また補助コイルL3の巻き数をNDとする。 The transformer T1 has a primary coil L1, a secondary coil L2, and an auxiliary coil L3 provided on the primary coil side. The number of turns of the primary coil L1 of the number of turns of N P, 2 coil L2 and N S. The number of turns of the auxiliary coil L3 and N D.
スイッチングトランジスタM1、1次コイルL1、2次コイルL2、第1ダイオードD1、第1出力キャパシタCo1は、第1のコンバータ(メインコンバータ)を形成する。第1出力キャパシタCo1の一端は接地され、その電位は固定されている。第1ダイオードD1は、第1出力キャパシタCo1の他端と2次コイルL2の一端N2との間に、そのカソードが第1出力キャパシタCo1側となる向きで設けられる。2次コイルL2の他端は接地されて電位が固定されている。 The switching transistor M1, the primary coil L1, the secondary coil L2, the first diode D1, and the first output capacitor Co1 form a first converter (main converter). One end of the first output capacitor Co1 is grounded, and its potential is fixed. The first diode D1 is provided between the other end of the first output capacitor Co1 and one end N2 of the secondary coil L2 in such a direction that the cathode is on the first output capacitor Co1 side. The other end of the secondary coil L2 is grounded and the potential is fixed.
1次コイルL1の一端には、入力電圧VINが印加される。スイッチングトランジスタM1は、1次コイルL1の経路上に設けられる。スイッチングトランジスタM1のゲートには、抵抗R10を介して制御回路10からのスイッチング信号OUTが入力される。
An input voltage VIN is applied to one end of the primary coil L1. The switching transistor M1 is provided on the path of the primary coil L1. A switching signal OUT from the
スイッチングトランジスタM1、1次コイルL1、補助コイルL3、第2ダイオードD2、第2出力キャパシタCo2は、第2のコンバータ(補助コンバータ)を形成する。 The switching transistor M1, the primary coil L1, the auxiliary coil L3, the second diode D2, and the second output capacitor Co2 form a second converter (auxiliary converter).
第2出力キャパシタCo2の一端の電位は固定される。第2ダイオード(第2整流素子)D2は、第2出力キャパシタCo2の他端と補助コイルL3の一端N3の間に設けられる。補助コイルL3の他端は接地され、その電位は固定されている。第2ダイオードD2は、そのカソードが第2出力キャパシタCo2側となる向きで配置される。 The potential at one end of the second output capacitor Co2 is fixed. The second diode (second rectifier element) D2 is provided between the other end of the second output capacitor Co2 and one end N3 of the auxiliary coil L3. The other end of the auxiliary coil L3 is grounded, and its potential is fixed. The second diode D2 is arranged in such a direction that its cathode is on the second output capacitor Co2 side.
第2出力キャパシタCo2には、巻き線比(ND/NS)に応じた電源電圧VCCが発生する。
VCC=ND/NS×VOUT …(1)
The second output capacitor Co2, the power supply voltage V CC in accordance with the winding ratio (N D / N S) is generated.
V CC = N D / N S × V OUT (1)
制御回路10の電源端子VCC(8番ピン)は、第2出力キャパシタCo2と接続され、起動直後において第2出力キャパシタCo2を充電するとともに、起動後においては第2出力キャパシタCo2に生ずる電圧(電源電圧ともいう)VCCを受ける。制御回路10は、出力電圧VOUTのレベルが目標値に近づくようにスイッチング信号OUTのデューティ比をパルス幅変調(PWM)、パルス周波数変調(PFM)などを利用して調節し、スイッチングトランジスタM1を制御する。スイッチング信号OUTの生成方法は特に限定されない。
The power supply terminal VCC (8th pin) of the
制御回路10のフィードバック端子FB(2番ピン)には、フォトカプラを含むフィードバック回路20を介して、出力電圧VOUTに応じたフィードバック信号VFBが入力される。キャパシタC3は、位相補償を目的として設けられる。
A feedback signal V FB corresponding to the output voltage V OUT is input to the feedback terminal FB (second pin) of the
たとえばフィードバック回路20は、シャントレギュレータ22、フォトカプラ24、分圧抵抗R1、R2を含む。分圧抵抗R1、R2は、DC/DCコンバータ100の出力電圧VOUTを分圧比Kにて分圧する。シャントレギュレータ22は、分圧された出力電圧VOUT’(=VOUT×K)と、所定の基準電圧(VREF)の誤差を増幅し、誤差に応じた電流IFBを出力する。シャントレギュレータ22の出力電流IFBの経路には、フォトカプラ24の入力側の発光ダイオードが設けられる。フォトカプラ24は、出力電圧VOUT’と基準電圧VREFの誤差に応じたフィードバック信号VFBを、制御回路10のFB端子に出力する。抵抗R21、R22は、フォトカプラ24の発光ダイオードを適切にバイアスするために設けられる。
For example, the
制御回路10は、フィードバック信号VFBを受け、分圧された出力電圧VOUT’が基準電圧VREFと一致するようにデューティ比が調節されるスイッチング信号OUTを生成し、スイッチングトランジスタM1を駆動する。
分圧回路26の分圧比をKとするとき、フィードバックによって、出力電圧VOUTは、
VOUT=VREF/K …(2)
を満たすように安定化される。
The
When the voltage dividing ratio of the voltage dividing circuit 26 is K, the output voltage V OUT is
V OUT = V REF / K (2)
It is stabilized to satisfy.
制御回路10のハイ電圧端子VHには、入力電圧VINが印加される。後述のように、ハイ電圧端子VHと電源端子VCCの間は、制御回路10の内部の充電経路を介して接続されている。第2のコンバータが正常に動作する前の期間、制御回路10の電源端子VCCは、制御回路10の内部の充電経路を介して充電される。
The input voltage VIN is applied to the high voltage terminal VH of the
続いて制御回路10の具体的な構成例を説明する。
たとえば制御回路10は、第1出力キャパシタCo1に生ずる出力電圧VOUT、スイッチングトランジスタM1(1次コイルL1)に流れる電流IM1および補助コイルL3の一端N3に生ずる電圧VDに応じて、スイッチング信号OUTを発生する。
Next, a specific configuration example of the
For example, the
検出抵抗Rsは、スイッチングトランジスタM1に流れる電流IM1を検出するために設けられる。検出抵抗Rsに生ずる電圧降下(検出信号)Vsは、制御回路10の電流検出端子(CS端子:3番ピン)に入力される。また、制御回路10の補助コイルL3のタップTPの電圧VD1は、抵抗R4およびキャパシタC4を含むローパスフィルタを介して、ZT端子(1番ピン)に入力される。
The detection resistor Rs is provided for detecting the current I M1 flowing through the switching transistor M1. A voltage drop (detection signal) Vs generated in the detection resistor Rs is input to a current detection terminal (CS terminal: third pin) of the
図3は、図2の制御回路10の構成例を示す回路図である。制御回路10は、オフ信号生成部52、オン信号生成部54、駆動部56、充電用トランジスタM2、電流制限回路40、ダイオードD3を備える。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration example of the
オフ信号生成部52は、検出信号Vsをフィードバック信号VFBと比較するコンパレータを含み、スイッチングトランジスタM1がオフするタイミングを規定するオフ信号Soffを生成する。オフ信号生成部52よって生成されるオフ信号Soffは、スイッチングトランジスタM1に流れる電流IM1が、フィードバック信号VFBに応じたレベルに達するとアサートされる。
The off
たとえば出力電圧VOUT’が基準電圧VREFより低くなると、フィードバック信号VFBは高くなり、オフ信号Soffがアサートされるタイミングが遅くなって、スイッチングトランジスタM1のオン期間Tonが長くなり、その結果出力電圧VOUTが上昇する方向にフィードバックがかかる。反対に出力電圧VOUT’が基準電圧VREFより高くなると、フィードバック信号VFBは低くなり、オフ信号Soffがアサートされるタイミングが早くなって、スイッチングトランジスタM1のオン期間Tonが短くなり、その結果、出力電圧VOUTが低下する方向にフィードバックがかかる。 For example, when the output voltage V OUT ′ becomes lower than the reference voltage V REF , the feedback signal V FB becomes higher, the timing at which the off signal Soff is asserted is delayed, and the ON period Ton of the switching transistor M1 becomes longer, resulting in output. Feedback is applied in the direction in which the voltage VOUT increases. Conversely, when the output voltage V OUT ′ becomes higher than the reference voltage V REF , the feedback signal V FB becomes lower, the timing at which the off signal Soff is asserted becomes earlier, and the on period Ton of the switching transistor M1 becomes shorter, and as a result The feedback is applied in the direction in which the output voltage VOUT decreases.
オン信号生成部54は、オフ信号Soffがアサートされた後アサートされるオン信号Sonを発生する。図3のオン信号生成部54は、補助コイルL3の一端N3の電位VDを、所定レベルVthと比較するコンパレータを含む。オン信号生成部54は、電位VDが所定レベルVthまで低下すると、オン信号Sonをアサートする。
The on
スイッチングトランジスタM1がオンすると、1次コイルL1に電流IM1が流れ、トランスT1にエネルギーが蓄えられる。その後、スイッチングトランジスタM1がオフすると、トランスT1に蓄えられたエネルギーが放出される。オン信号生成部54は、補助コイルL3に発生する電圧VDを監視することにより、トランスT1のエネルギーが完全に放出されたことを検出できる。オン信号生成部54は、エネルギーの放出を検出すると、再びスイッチングトランジスタM1をオンすべく、オン信号Sonをアサートする。
When the switching transistor M1 is turned on, a current I M1 flows through the primary coil L1, and energy is stored in the transformer T1. Thereafter, when the switching transistor M1 is turned off, the energy stored in the transformer T1 is released. The on
駆動部56は、オン信号SonがアサートされるとスイッチングトランジスタM1をオンし、オフ信号SoffがアサートされるとスイッチングトランジスタM1をオフする。駆動部56は、フリップフロップ58、プリドライバ60、ドライバ62を含む。フリップフロップ58は、セット端子およびリセット端子それぞれにオン信号Sonおよびオフ信号Soffを受ける。フリップフロップ58は、オン信号Sonおよびオフ信号Soffに応じて状態が遷移する。その結果、フリップフロップ58の出力信号Smodのデューティ比は、出力電圧VOUTが目標値VREFと一致するように変調される。図3では、駆動信号Smodおよびスイッチング信号OUTのハイレベルは、スイッチングトランジスタM1のオンに対応付けられ、それらのローレベルはスイッチングトランジスタM1のオフに対応付けられる。
The
プリドライバ60は、フリップフロップ58の出力信号Smodに応じてドライバ62を駆動する。ドライバ62のハイサイドトランジスタとローサイドトランジスタが同時にオンしないように、プリドライバ60の出力信号SH、SLにはデッドタイムが設定される。ドライバ62からは、スイッチング信号OUTが出力される。
The pre-driver 60 drives the
充電用トランジスタM2は、NチャンネルMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)であり、ハイ電圧端子VHと電源端子VCCの間に設けられ、ノーマリオンとなるようにバイアスされている。具体的には、充電用トランジスタM2のゲートおよびバックゲートは、接地端子GNDと接続され、充電用トランジスタM2のドレインはハイ電圧端子VHと接続される。充電用トランジスタM2のゲートソース間にはダイオードD4が接続される。電流制限回路40を無視すると、電源端子VCCの電圧VCCが高いほど充電用トランジスタM2に流れる電流IM2は小さくなり、電源端子VCCの電圧VCCが低いほど電流IM2は大きくなる。
The charging transistor M2 is an N-channel MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), is provided between the high voltage terminal VH and the power supply terminal VCC, and is biased so as to be normally on. Specifically, the gate and back gate of the charging transistor M2 are connected to the ground terminal GND, and the drain of the charging transistor M2 is connected to the high voltage terminal VH. A diode D4 is connected between the gate and source of the charging transistor M2. Ignoring current limiting
電流制限回路40は、ハイ電圧端子VHから充電用トランジスタM2を経由して電源端子VCCに流れる充電電流ICHGを制御する。電源端子VCCの電圧VCCが所定の第1しきい値電圧VTH1より低い第1状態φ1において、電流制限回路40は充電電流ICHGをあるリミット電流ILMTに制限する。たとえばリミット電流ILMTは200〜300μA程度の微少電流である。また電源端子VCCの電圧VCCが第1しきい値電圧VTH1より高く定められた第2しきい値電圧VTH2より高い第2状態φ3において、充電電流ICHGを実質的にゼロに低減する。第2しきい値電圧VTH2は、制御回路10が動作可能な最低電圧VUVLO(UVLO:Under Voltage Lock Out)と一致してもよい。
The current limiting
より具体的には電流制限回路40は、バイパススイッチSW1、第1電流源CS1、第1コンパレータCMP1、第2コンパレータCMP2を備える。第1コンパレータCMP1は、電源端子VCCの電圧VCCを第1しきい値電圧VTH1と比較し、比較結果を示す第1検出信号DET1を生成する。第2コンパレータCMP2は、電圧VCCを第2しきい値電圧VTH2と比較し、比較結果を示す第2検出信号DET2を生成する。電流制限回路40は、検出信号DET1、DET2にもとづき、第1〜第3状態を検出する。すなわちDET1、DET2がともにローレベルのとき第1状態φ1、DET1、DET2がともにハイレベルのとき第2状態φ2、DET1がハイレベル、DET2がローレベルのとき第3状態φ3である。
More specifically, the current limiting
バイパススイッチSW1は、ハイ電圧端子VHと電源端子VCCの間の充電電流の経路上に、充電用トランジスタM2と直列に設けられる。第1電流源(リミット用電流源)CS1は、オン、オフが切りかえ可能に構成され、オン状態において電源端子VCCにリミット電流ILMTを供給する。 The bypass switch SW1 is provided in series with the charging transistor M2 on the path of the charging current between the high voltage terminal VH and the power supply terminal VCC. The first current source (limit current source) CS1 is configured to be switched on and off, and supplies the limit current I LMT to the power supply terminal VCC in the on state.
第1状態φ1において、バイパススイッチSW1がオフ、第1電流源CS1がオンとなる。これにより、第2出力キャパシタCo2に供給される充電電流ICHGは、リミット電流ILMTに制限される。
第2状態φ2において、バイパススイッチSW1および第1電流源CS1がともにオフとなる。これにより、充電電流ICHGが実質的にゼロとなる。
第3状態φ3においては、少なくともバイパススイッチSW1がオンする。これにより、電流制限回路40は導通状態となり、充電用トランジスタM2に流れる電流IM2が、充電電流ICHGとして第2出力キャパシタCo2に供給される。本実施の形態では、第3状態φ3において第1電流源CS1はオフであるものとする。
In the first state φ1, the bypass switch SW1 is turned off and the first current source CS1 is turned on. Accordingly, the charging current I CHG supplied to the second output capacitor Co2 is limited to the limit current I LMT .
In the second state φ2, both the bypass switch SW1 and the first current source CS1 are turned off. As a result, the charging current I CHG becomes substantially zero.
In the third state φ3, at least the bypass switch SW1 is turned on. As a result, the current limiting
充電用トランジスタM2、バイパススイッチSW1およびダイオードD3は、DC/DCコンバータ100の起動直後に、補助コンバータが動作する前、補助コンバータに代わって第2出力キャパシタCo2を充電する充電回路として機能する。
The charging transistor M2, the bypass switch SW1, and the diode D3 function as a charging circuit that charges the second output capacitor Co2 instead of the auxiliary converter immediately after the DC /
図4は、図3の制御回路10の、より具体的な構成を示す回路図である。図4では、スイッチング信号OUTの生成に関するブロックは省略されている。基準バイアス回路48は、基準電流IREFを生成する。第1トランジスタM11は、基準電流IREFの経路上に設けられる。第2トランジスタM12は、第1トランジスタM11とともにカレントミラー回路を形成するように接続される。制御スイッチSW2は、第2トランジスタM12の経路上に設けられる。制御スイッチSW2は、第2検出信号DET2がハイレベルのときにオンする。制御スイッチSW2のオン状態において、第2トランジスタM12には、基準電流IREFに比例したリミット電流ILMTが流れる。つまり、基準バイアス回路48、第1トランジスタM11、第2トランジスタM12および制御スイッチSW2は、第1電流源CS1を形成する。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a more specific configuration of the
バイパススイッチSW1は、第3トランジスタQ3およびバイアス回路44を含む。第3トランジスタQ3は、NPN型バイポーラトランジスタであり、ハイ電圧端子VHと電源端子VCCの間の充電経路上に、充電用トランジスタM2と直列に設けられる。バイアス回路44は、第3トランジスタQ3のベース電流を制御し、第3トランジスタQ3の導通状態を制御する。
The bypass switch SW1 includes a third transistor Q3 and a
バイアス回路44は、第4トランジスタQ4、第2電流源CS2、ダイオードD4、第1スイッチSW11、第2スイッチSW12を含む。第4トランジスタQ4は、第3トランジスタQ3のベースコレクタ間に設けられるNPN型バイポーラトランジスタである。第2電流源CS2は、第3トランジスタQ3のベースと接地端子の間に設けられる。第3電流源CS3は、第4トランジスタQ4のベースに電流を供給する。第1スイッチSW11は、第4トランジスタQ4のベースと接地端子の間に設けられ、第1検出信号DET1がハイレベルのときにオンする。また第2スイッチSW12およびダイオードD4は、第4トランジスタQ4のベースと接地端子の間に直列に設けられる。
The
図5は、電源端子VCCの電圧VCCと充電電流ICHGとの関係を示す図である。図2から図4を参照して説明した充電用トランジスタM2および電流制限回路40により、充電電流ICHGは実線で示すように変化する。
Figure 5 is a graph showing the relationship between the voltage V CC of the power supply terminal VCC and the charging current I CHG. The charging current I CHG changes as shown by the solid line by the charging transistor M2 and the current limiting
以上がDC/DCコンバータ100の構成である。続いてその動作を説明する。図6は、実施の形態に係る電子機器1の動作を示す波形図である。時刻t0以前において、電子機器1はオフしている。時刻t0にユーザが電源をオン(起動)すると、入力電圧VINが入力端子P1に供給される。起動直後、VCC<VTH1(第1状態φ1)であるため、充電電流ICHGはリミット電流ILMTに制限され、電源電圧VCCは緩やかに上昇する。時刻t1にVCC>VTH1となると(第3状態φ3)、充電電流ICHGは図5で示されるように増加し、電源電圧VCCの上昇速度が速くなる。時刻t2にVCC>VTH2となると(第2状態φ2)、充電電流ICHGは実質的にゼロに低下する。VCC>VTH2となると、制御回路10が動作可能となり、スイッチングトランジスタM1のスイッチングが開始する。その結果、制御回路10の内部の充電経路ではなく、第2コンバータによって電源電圧VCCのレベルが調節され、安定化される。
The above is the configuration of the DC /
このように、実施の形態に係るDC/DCコンバータ100によれば、起動開始後、短時間で電源電圧VCCを制御回路10が動作可能なレベルVUVLOまで上昇させることができる。また制御回路10が動作開始した後は、充電電流ICHGが実質的にゼロとなるため、消費電流の増加を抑制できる。すなわち起動時間の短縮と消費電力の低減を両立できる。これが第1の利点である。
Thus, according to the DC /
さらに実施の形態に係るDC/DCコンバータ100は、以下で説明する第2の利点も有する。図6の波形図において、時刻t3に、電源端子VCCが地絡したとする。そうすると、VCC<VTH1となるため、充電電流ICHGがリミット電流ILMTまで低下する。したがって地絡状態が長時間持続したとしても、発熱量を抑えることができ、DC/DCコンバータ100の信頼性を高めることができる。言い換えれば、リミット電流ILMTは、地絡故障した際に、回路の信頼性を損なわないレベルに設定することが望ましい。
Furthermore, the DC /
第2の利点は、図7の制御回路10cとの対比によって明確となる。図7の制御回路10cは、図4の制御回路10から、第1電流源CS1、第1スイッチSW11、第1コンパレータCMP1を省略したものである。図5の一点鎖線は、図7の制御回路10cにおける電源電圧VCCと充電電流ICHGの関係を示す。すなわち、第1状態φ1において充電電流ICHGがリミット電流ILMTに制限されず、地絡状態(VCC=0V)において充電電流ICHGが最大となる。図6には、図7の制御回路10cにおいて地絡が生じたときの充電電流ICHGの波形が、一点鎖線で示され、地絡状態において、大きな充電電流ICHGが流れてしまう。
The second advantage becomes clear by comparison with the
これに対して実施の形態に係る制御回路10によれば、地絡状態における回路の信頼性を高めることができる。
On the other hand, according to the
以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。 The present invention has been described based on the embodiments. This embodiment is an exemplification, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to combinations of the respective constituent elements and processing processes, and such modifications are within the scope of the present invention. is there. Hereinafter, such modifications will be described.
実施の形態では、シャントレギュレータ(誤差増幅器)22がトランスT1の2次側に設けられる場合を説明したが、この誤差増幅器は、1次側に設けてもよく、さらには制御回路10に内蔵してもよい。
In the embodiment, the case where the shunt regulator (error amplifier) 22 is provided on the secondary side of the transformer T1 has been described. However, this error amplifier may be provided on the primary side, and further incorporated in the
当業者であれば、制御回路10にはさまざまなタイプが存在すること、またその構成が本発明において限定されるものでないことは理解される。
たとえば図3のオン信号生成部54として、コンパレータに代えて、所定のオフ時間Toffを測定するタイマ回路を用いてもよい。エネルギーの放出に要する時間をあらかじめ見積もることにより、オフ時間Toffを固定することも可能である。この場合、エネルギー効率の悪化と引き替えに、回路を簡略化できる。
Those skilled in the art will appreciate that there are various types of
For example, a timer circuit that measures a predetermined off time Toff may be used as the on
実施の形態では、DC/DCコンバータ100が電子機器1に搭載される場合を説明したが、本発明はそれに限定されず、さまざまな電源装置に適用することができる。たとえばDC/DCコンバータ100は、電子機器に電力を供給するACアダプタにも適用可能である。この場合の電子機器としては、ラップトップ型コンピュータ、デスクトップ型コンピュータ、携帯電話端末、CDプレイヤなどが例示されるが、特に限定されない。
In the embodiment, the case where the DC /
実施の形態にもとづき、具体的な用語を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。 Although the present invention has been described using specific terms based on the embodiments, the embodiments only illustrate the principles and applications of the present invention, and the embodiments are defined in the claims. Many variations and modifications of the arrangement are permitted without departing from the spirit of the present invention.
P1…入力端子、P2…出力端子、Co1…第1出力キャパシタ、Co2…第2出力キャパシタ、D1…第1ダイオード、D2…第2ダイオード、D3…第3ダイオード、T1…トランス、L1…1次コイル、L2…2次コイル、L3…補助コイル、M1…スイッチングトランジスタ、100…DC/DCコンバータ、10…制御回路、40…電流制限回路、M2…充電用トランジスタ、SW1…バイパススイッチ、SW2…制御スイッチ、CS1…第1電流源、CS2…第2電流源、CS3…第3電流源、44…バイアス回路、SW11…第1スイッチ、SW12…第2スイッチ、CMP1…第1コンパレータ、CMP2…第2コンパレータ、48…基準バイアス回路、Q3…第3トランジスタ、Q4…第4トランジスタ、20…フィードバック回路、22…シャントレギュレータ、R1…第1抵抗、R2…第2抵抗、1…電子機器、2…マイコン、4…信号処理回路、102…整流回路。
P1 ... input terminal, P2 ... output terminal, Co1 ... first output capacitor, Co2 ... second output capacitor, D1 ... first diode, D2 ... second diode, D3 ... third diode, T1 ... transformer, L1 ... primary Coil, L2 ... secondary coil, L3 ... auxiliary coil, M1 ... switching transistor, 100 ... DC / DC converter, 10 ... control circuit, 40 ... current limiting circuit, M2 ... charging transistor, SW1 ... bypass switch, SW2 ... control Switch, CS1 ... first current source, CS2 ... second current source, CS3 ... third current source, 44 ... bias circuit, SW11 ... first switch, SW12 ... second switch, CMP1 ... first comparator, CMP2 ...
Claims (15)
その一端の電位が固定され、その他端が出力端子に接続された第1出力キャパシタと、
前記第1出力キャパシタの他端と前記2次コイルの一端との間に、そのカソードが前記第1出力キャパシタ側となる向きで設けられた第1ダイオードと、
前記1次コイルの他端と接続されたスイッチングトランジスタと、
その一端の電位が固定された第2出力キャパシタと、
前記第2出力キャパシタの他端と前記補助コイルの一端との間に、そのカソードが前記第2出力キャパシタ側となる向きで設けられた第2整流素子と、
前記スイッチングトランジスタのオン、オフを制御する制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、
前記第2出力キャパシタの他端と接続される電源端子と、
前記1次コイルの前記一端側と接続され、前記入力電圧が入力されるハイ電圧端子と、
前記ハイ電圧端子と前記電源端子の間に設けられた、ノーマリオンとなるようバイアスされたNチャンネルMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)である充電用トランジスタと、
前記充電用トランジスタのソースと接続される第1端子、前記電源端子と接続される第2端子、前記第1端子と前記第2端子の間に設けられるバイパススイッチを有し、(i)前記電源端子の電圧が所定の第1しきい値電圧より低い第1状態において、前記バイパススイッチはオフであり、前記ハイ電圧端子から前記電源端子へと前記充電用トランジスタを経由して流れる充電電流を制限し、(ii)前記電源端子の電圧が前記第1しきい値電圧より高く定められた第2しきい値電圧より高い第2状態において、前記バイパススイッチはオフであり、前記充電電流を実質的にゼロに低減し、(iii)前記電源端子の電圧が前記第1しきい値電圧より高く、前記第2しきい値電圧より低い第3状態において、前記バイパススイッチがオンである電流制限回路と、
を備え、
前記1次コイルの前記一端から前記ハイ電圧端子、前記バイパススイッチを経て前記電源端子に至る経路上に抵抗が含まれないことを特徴とするDC/DCコンバータ。 A transformer having a primary coil to which an input voltage is applied at one end thereof, a secondary coil, and an auxiliary coil provided on the primary coil side;
A first output capacitor having a potential fixed at one end and the other end connected to an output terminal;
A first diode provided between the other end of the first output capacitor and one end of the secondary coil in a direction in which the cathode is on the first output capacitor side;
A switching transistor connected to the other end of the primary coil;
A second output capacitor having a fixed potential at one end thereof;
A second rectifying element provided between the other end of the second output capacitor and one end of the auxiliary coil in a direction in which the cathode is on the second output capacitor side;
A control circuit for controlling on and off of the switching transistor;
With
The control circuit includes:
A power supply terminal connected to the other end of the second output capacitor;
A high voltage terminal connected to the one end side of the primary coil and to which the input voltage is input;
A charging transistor which is provided between the high voltage terminal and the power supply terminal and which is biased to be normally on and which is an N-channel MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor);
A first terminal connected to a source of the charging transistor; a second terminal connected to the power supply terminal; a bypass switch provided between the first terminal and the second terminal; (i) the power supply In a first state where the terminal voltage is lower than a predetermined first threshold voltage, the bypass switch is off, and the charging current flowing from the high voltage terminal to the power supply terminal via the charging transistor is limited. And (ii) in a second state in which the voltage at the power supply terminal is higher than a second threshold voltage set higher than the first threshold voltage, the bypass switch is off, and the charging current is substantially reduced. (Iii) in a third state where the voltage at the power supply terminal is higher than the first threshold voltage and lower than the second threshold voltage, the current control in which the bypass switch is on. And the circuit,
Bei to give a,
A DC / DC converter characterized in that a resistor is not included on a path from the one end of the primary coil to the high voltage terminal, the bypass switch and the power supply terminal .
所定の電流を前記電源端子に供給する第1電流源と、
をさらに含み、
前記第1状態において、前記バイパススイッチがオフ、前記第1電流源がオンとなり、
前記第2状態において、前記バイパススイッチおよび前記第1電流源がともにオフとなり、
前記電源端子の電圧が、前記第1しきい値電圧より高く前記第2しきい値電圧より低い第3状態において、少なくとも前記バイパススイッチがオンすることを特徴とする請求項1に記載のDC/DCコンバータ。 The current limiting circuit is:
A first current source for supplying a predetermined current to the power supply terminal;
Further including
In the first state, the bypass switch is turned off, the first current source is turned on,
In the second state, both the bypass switch and the first current source are turned off,
2. The DC / DC switch according to claim 1, wherein at least the bypass switch is turned on in a third state in which the voltage of the power supply terminal is higher than the first threshold voltage and lower than the second threshold voltage. DC converter.
その一端の電位が固定され、その他端が出力端子に接続された第1出力キャパシタと、
前記第1出力キャパシタの他端と前記2次コイルの一端との間に、そのカソードが前記第1出力キャパシタ側となる向きで設けられた第1ダイオードと、
前記1次コイルの他端と接続されたスイッチングトランジスタと、
その一端の電位が固定された第2出力キャパシタと、
前記第2出力キャパシタの他端と前記補助コイルの一端との間に、そのカソードが前記第2出力キャパシタ側となる向きで設けられた第2整流素子と、
前記スイッチングトランジスタのオン、オフを制御する制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、
前記第2出力キャパシタの他端と接続される電源端子と、
前記1次コイルの前記一端側と接続され、前記入力電圧が入力されるハイ電圧端子と、
前記ハイ電圧端子と前記電源端子の間に設けられた、ノーマリオンとなるようバイアスされたNチャンネルMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)である充電用トランジスタと、
(i)前記電源端子の電圧が所定の第1しきい値電圧より低い第1状態において、前記ハイ電圧端子から前記電源端子へと前記充電用トランジスタを経由して流れる充電電流を制限し、(ii)前記電源端子の電圧が前記第1しきい値電圧より高く定められた第2しきい値電圧より高い第2状態において、前記充電電流を実質的にゼロに低減し、(iii)前記電源端子の電圧が前記第1しきい値電圧より高く、前記第2しきい値電圧より低い第3状態において、前記第1状態において制限された充電電流より大きい前記充電電流が流れる、電流制限回路と、
を備え、
前記1次コイルの前記一端から前記ハイ電圧端子を経て前記電源端子に至る経路上に抵抗が含まれないことを特徴とするDC/DCコンバータ。 A transformer having a primary coil to which an input voltage is applied at one end thereof, a secondary coil, and an auxiliary coil provided on the primary coil side;
A first output capacitor having a potential fixed at one end and the other end connected to an output terminal;
A first diode provided between the other end of the first output capacitor and one end of the secondary coil in a direction in which the cathode is on the first output capacitor side;
A switching transistor connected to the other end of the primary coil;
A second output capacitor having a fixed potential at one end thereof;
A second rectifying element provided between the other end of the second output capacitor and one end of the auxiliary coil in a direction in which the cathode is on the second output capacitor side;
A control circuit for controlling on and off of the switching transistor;
With
The control circuit includes:
A power supply terminal connected to the other end of the second output capacitor;
A high voltage terminal connected to the one end side of the primary coil and to which the input voltage is input;
A charging transistor which is provided between the high voltage terminal and the power supply terminal and which is biased to be normally on and which is an N-channel MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor);
(I) limiting a charging current flowing from the high voltage terminal to the power supply terminal via the charging transistor in a first state in which the voltage of the power supply terminal is lower than a predetermined first threshold voltage; ii) reducing the charging current to substantially zero in a second state in which the voltage at the power supply terminal is higher than a second threshold voltage set higher than the first threshold voltage; and (iii) the power supply A current limiting circuit in which, in a third state in which a voltage at a terminal is higher than the first threshold voltage and lower than the second threshold voltage, the charging current larger than the charging current limited in the first state flows; ,
Bei to give a,
A DC / DC converter characterized in that a resistor is not included on a path from the one end of the primary coil through the high voltage terminal to the power supply terminal .
前記ハイ電圧端子と前記電源端子の間の、前記充電電流の経路上に設けられたバイパススイッチと、
所定の電流を前記電源端子に供給する第1電流源と、
を含み、
前記第1状態において、前記バイパススイッチがオフ、前記第1電流源がオンとなり、
前記第2状態において、前記バイパススイッチおよび前記第1電流源がともにオフとなり、
前記電源端子の電圧が、前記第1しきい値電圧より高く前記第2しきい値電圧より低い第3状態において、少なくとも前記バイパススイッチがオンすることを特徴とする請求項3に記載のDC/DCコンバータ。 The current limiting circuit is:
A bypass switch provided on a path of the charging current between the high voltage terminal and the power supply terminal;
A first current source for supplying a predetermined current to the power supply terminal;
Including
In the first state, the bypass switch is turned off, the first current source is turned on,
In the second state, both the bypass switch and the first current source are turned off,
4. The DC / according to claim 3, wherein at least the bypass switch is turned on in a third state in which the voltage of the power supply terminal is higher than the first threshold voltage and lower than the second threshold voltage. DC converter.
前記電流制限回路の出力と前記電源端子の間に、カソードが前記電源端子側となる向きで設けられた第3ダイオードをさらに備えることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のDC/DCコンバータ。 The control circuit includes:
6. The DC according to claim 1, further comprising a third diode provided between the output of the current limiting circuit and the power supply terminal in a direction in which a cathode is on the power supply terminal side. / DC converter.
基準電流の経路上に設けられた第1トランジスタと、
前記第1トランジスタとカレントミラー回路を形成するように接続され、前記ハイ電圧端子と前記電源端子の間に設けられた第2トランジスタと、
前記ハイ電圧端子と前記電源端子の間に、前記第2トランジスタと直列に設けられた制御スイッチと、
を含むことを特徴とする請求項2または4に記載のDC/DCコンバータ。 The first current source is
A first transistor provided on a reference current path;
A second transistor connected to form a current mirror circuit with the first transistor and provided between the high voltage terminal and the power supply terminal;
A control switch provided in series with the second transistor between the high voltage terminal and the power supply terminal;
The DC / DC converter according to claim 2 or 4, characterized by comprising:
前記ハイ電圧端子と前記電源端子の経路上に設けられたNPN型バイポーラトランジスタである第3トランジスタと、
前記第3トランジスタのベース電流を制御するバイアス回路と、
を含むことを特徴とする請求項2または4に記載のDC/DCコンバータ。 The bypass switch is
A third transistor which is an NPN bipolar transistor provided on the path of the high voltage terminal and the power supply terminal;
A bias circuit for controlling a base current of the third transistor;
The DC / DC converter according to claim 2 or 4, characterized by comprising:
前記第3トランジスタのベースコレクタ間に設けられた、NPN型バイポーラトランジスタである第4トランジスタと、
前記第3トランジスタのベースと接地端子の間に設けられた第2電流源と、
前記第4トランジスタのベースに電流を供給する第3電流源と、
前記第4トランジスタのベースと接地端子の間に設けられた第1スイッチと、
前記第4トランジスタのベースと接地端子の間に直列に設けられた第2スイッチおよび第4ダイオードと、
を含むことを特徴とする請求項8に記載のDC/DCコンバータ。 The bias circuit includes:
A fourth transistor, which is an NPN-type bipolar transistor, provided between the base collector of the third transistor;
A second current source provided between a base of the third transistor and a ground terminal;
A third current source for supplying current to the base of the fourth transistor;
A first switch provided between a base of the fourth transistor and a ground terminal;
A second switch and a fourth diode provided in series between a base of the fourth transistor and a ground terminal;
The DC / DC converter according to claim 8, comprising:
前記電源端子の電圧を前記第1しきい値電圧と比較し、比較結果を示す第1検出信号を生成する第1コンパレータと、
前記電源端子の電圧を前記第2しきい値電圧と比較し、比較結果を示す第2検出信号を生成する第2コンパレータと、
をさらに含み、
前記第1スイッチは、前記第1検出信号が、前記電源端子の電圧が前記第1しきい値電圧より低いことを示すときにオンとなり、
前記第2スイッチは、前記第2検出信号が、前記電源端子の電圧が前記第2しきい値電圧より高いことを示すときにオンとなることを特徴とする請求項9に記載のDC/DCコンバータ。 The current limiting circuit is:
A first comparator for comparing a voltage of the power supply terminal with the first threshold voltage and generating a first detection signal indicating a comparison result;
A second comparator for comparing the voltage of the power supply terminal with the second threshold voltage and generating a second detection signal indicating a comparison result;
Further including
The first switch is turned on when the first detection signal indicates that the voltage of the power supply terminal is lower than the first threshold voltage;
10. The DC / DC according to claim 9, wherein the second switch is turned on when the second detection signal indicates that the voltage of the power supply terminal is higher than the second threshold voltage. converter.
前記電源端子の電圧を前記第1しきい値電圧と比較し、比較結果を示す第1検出信号を生成する第1コンパレータと、
前記電源端子の電圧を前記第2しきい値電圧と比較し、比較結果を示す第2検出信号を生成する第2コンパレータと、
をさらに含み、前記電流制限回路の状態は、前記第1、第2検出信号にもとづき制御されることを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載のDC/DCコンバータ。 The current limiting circuit is:
A first comparator for comparing a voltage of the power supply terminal with the first threshold voltage and generating a first detection signal indicating a comparison result;
A second comparator for comparing the voltage of the power supply terminal with the second threshold voltage and generating a second detection signal indicating a comparison result;
The DC / DC converter according to claim 1, further comprising: a state of the current limiting circuit controlled based on the first and second detection signals.
その一端の電位が固定され、その他端が出力端子に接続された第1出力キャパシタと、
前記第1出力キャパシタの他端と前記2次コイルの一端との間に、そのカソードが前記第1出力キャパシタ側となる向きで設けられた第1ダイオードと、
前記1次コイルの他端と接続されたスイッチングトランジスタと、
その一端の電位が固定された第2出力キャパシタと、
前記第2出力キャパシタの他端と前記補助コイルの一端との間に、そのカソードが前記第2出力キャパシタ側となる向きで設けられた第2整流素子と、
前記スイッチングトランジスタのオン、オフを制御する制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、
前記第2出力キャパシタの他端と接続される電源端子と、
前記1次コイルの前記一端側と接続され、前記入力電圧が入力されるハイ電圧端子と、
前記ハイ電圧端子と前記電源端子の間に設けられ、起動時において、前記電源端子に接続される前記第2出力キャパシタに充電電流を供給する充電回路であって、(i)前記電源端子の電圧が、所定の第1しきい値電圧より高く、所定の第2しきい値電圧より低いとき、前記電源端子の電圧が低いほど大きな充電電流を発生し、(ii)前記電源端子の電圧が、前記第2しきい値電圧より高いとき、前記充電電流を実質的にゼロに低減し、(iii)前記電源端子の電圧が前記第1しきい値電圧より低いとき、前記充電電流を所定のリミット電流に制限する充電回路と、
を備え、
前記1次コイルの前記一端から前記ハイ電圧端子を経て前記電源端子に至る経路上に抵抗が含まれないことを特徴とするDC/DCコンバータ。 A transformer having a primary coil to which an input voltage is applied at one end thereof, a secondary coil, and an auxiliary coil provided on the primary coil side;
A first output capacitor having a potential fixed at one end and the other end connected to an output terminal;
A first diode provided between the other end of the first output capacitor and one end of the secondary coil in a direction in which the cathode is on the first output capacitor side;
A switching transistor connected to the other end of the primary coil;
A second output capacitor having a fixed potential at one end thereof;
A second rectifying element provided between the other end of the second output capacitor and one end of the auxiliary coil in a direction in which the cathode is on the second output capacitor side;
A control circuit for controlling on and off of the switching transistor;
With
The control circuit includes:
A power supply terminal connected to the other end of the second output capacitor;
A high voltage terminal connected to the one end side of the primary coil and to which the input voltage is input;
A charging circuit that is provided between the high voltage terminal and the power supply terminal and supplies a charging current to the second output capacitor connected to the power supply terminal at the time of startup, and (i) a voltage of the power supply terminal Is higher than a predetermined first threshold voltage and lower than a predetermined second threshold voltage, a larger charging current is generated as the voltage at the power supply terminal is lower, and (ii) the voltage at the power supply terminal is When higher than the second threshold voltage, the charging current is reduced to substantially zero; and (iii) when the voltage at the power supply terminal is lower than the first threshold voltage, the charging current is set to a predetermined limit. A charging circuit that limits current, and
Bei to give a,
A DC / DC converter characterized in that a resistor is not included on a path from the one end of the primary coil through the high voltage terminal to the power supply terminal .
前記直流電圧を受け、それを降圧した電圧を負荷に供給する請求項1から13のいずれかに記載のDC/DCコンバータと、
を備えることを特徴とする電源装置。 An AC / DC converter that converts commercial AC voltage to DC voltage;
The DC / DC converter according to any one of claims 1 to 13, which receives the direct current voltage and supplies a voltage obtained by stepping down the direct current voltage to a load.
A power supply apparatus comprising:
その出力電圧を前記マイコンに供給する請求項1から13のいずれかに記載のDC/DCコンバータと、
を備えることを特徴とする電子機器。 A microcomputer,
The DC / DC converter according to any one of claims 1 to 13, wherein the output voltage is supplied to the microcomputer;
An electronic device comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015216646A JP6072881B2 (en) | 2015-11-04 | 2015-11-04 | DC / DC converter, power supply device using the same, and electronic device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015216646A JP6072881B2 (en) | 2015-11-04 | 2015-11-04 | DC / DC converter, power supply device using the same, and electronic device |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011017217A Division JP2012161117A (en) | 2011-01-28 | 2011-01-28 | Dc/dc converter, and power supply device and electronic apparatus using the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016021867A JP2016021867A (en) | 2016-02-04 |
JP6072881B2 true JP6072881B2 (en) | 2017-02-01 |
Family
ID=55266369
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015216646A Active JP6072881B2 (en) | 2015-11-04 | 2015-11-04 | DC / DC converter, power supply device using the same, and electronic device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6072881B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7257136B2 (en) * | 2018-12-11 | 2023-04-13 | ローム株式会社 | Semiconductor device and load control system |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06261541A (en) * | 1993-03-05 | 1994-09-16 | Toshiba Corp | Dc/dc converter |
JP2002017086A (en) * | 2000-04-26 | 2002-01-18 | Sony Corp | Switching power supply |
JP3794475B2 (en) * | 2001-10-26 | 2006-07-05 | 富士電機デバイステクノロジー株式会社 | Switching power supply circuit |
JP3766627B2 (en) * | 2001-11-28 | 2006-04-12 | ニチコン株式会社 | Switching power supply |
US6943069B2 (en) * | 2003-10-14 | 2005-09-13 | Semiconductor Components Industries, L.L.C. | Power system inhibit method and device and structure therefor |
JP5564749B2 (en) * | 2006-11-20 | 2014-08-06 | 富士電機株式会社 | Semiconductor device, semiconductor integrated circuit, control IC for switching power supply, and switching power supply device |
JP5217544B2 (en) * | 2008-03-19 | 2013-06-19 | 富士電機株式会社 | Switching power supply control semiconductor device, start circuit, and switching power supply start method |
-
2015
- 2015-11-04 JP JP2015216646A patent/JP6072881B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2016021867A (en) | 2016-02-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2012161117A (en) | Dc/dc converter, and power supply device and electronic apparatus using the same | |
JP5785710B2 (en) | DC / DC converter, power supply device using the same, and electronic device | |
JP5984999B2 (en) | DC / DC converter and power supply device using the same | |
US8339063B2 (en) | Circuits and methods for driving light sources | |
US10277133B2 (en) | Isolated DC/DC converter, primary side controller, power adapter, and electronic device | |
US7525819B2 (en) | Switching mode power supply and method for generating a bias voltage | |
JP5905689B2 (en) | DC / DC converter, power supply device using the same, and electronic device | |
JP6421047B2 (en) | Switching power supply | |
JP6410554B2 (en) | Switching converter and its control circuit, AC / DC converter, power adapter and electronic device | |
JP2017085725A (en) | Step-down dc/dc converter, control circuit thereof, and on-vehicle power supply device | |
EP1879284B1 (en) | DC-DC converter and power supply apparatus | |
JP2016116415A (en) | Insulation type dc-dc converter, power supply unit having the same, power supply adapter and electronic apparatus, and primary controller | |
JP2005518177A (en) | Power converter noise reduction | |
JP2016116414A (en) | Insulation type dc-dc converter, power supply unit having the same, power supply adapter and electronic apparatus, and feedback amplifier integrated circuit | |
JP2018129907A (en) | Dc/dc converter and control circuit thereof, control method, and on-vehicle electrical apparatus | |
JP6563648B2 (en) | Insulated DC / DC converter, primary side controller, synchronous rectification controller, power supply device using the same, power supply adapter, and electronic device | |
US20230253872A1 (en) | Switching control circuit, power supply circuit | |
JP6072881B2 (en) | DC / DC converter, power supply device using the same, and electronic device | |
JP2020205661A (en) | Insulated dc/dc converter, ac/dc converter, power adapter, and electric device | |
US20240039395A1 (en) | Integrated circuit and power supply circuit | |
WO2024135130A1 (en) | Power-supply control device | |
JP2024000017A (en) | Switching power supply circuit and switching power supply device | |
JP5931404B2 (en) | Power factor correction circuit, power supply device using the same, and electronic equipment | |
JP4690213B2 (en) | DC / DC converter | |
JP2020120514A (en) | Voltage conversion device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20151104 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160812 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160816 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20161013 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20161220 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20161228 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6072881 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |