JP6329190B2 - スイッチング電源装置 - Google Patents
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Description
図1は、スイッチング電源装置の第1構成例の全体構成を示すブロック図である。本構成例のスイッチング電源装置1は、非線形制御方式(ボトム検出オン時間固定方式)によって入力電圧Vinから出力電圧Voutを生成する降圧型DC/DCコンバータである。スイッチング電源装置1は、半導体装置100と、半導体装置100に外付けされた種々のディスクリート部品(Nチャネル型MOS[metal oxide semiconductor]電界効果上側トランジスタN1及び下側トランジスタN2、インダクタL1、コンデンサC1、並びに、抵抗R1及びR2)によって形成されるスイッチ出力段200と、を有する。
図2は、重負荷時(電流連続モード時)のスイッチング動作を示すタイミングチャートであり、上から順に、帰還電圧Vfb、セット信号S3、リセット信号S7、及び、出力信号S8が描写されている。なお、図2は、オン時間延長回路21が上側トランジスタN1のオン時間を延長しておらず尚且つローサイド検出方式の過電流保護回路22及びハイサイド検出方式の過電流保護回路23がそれぞれ過電流保護動作を行っていない場合のタイミングチャートである。
図3は、軽負荷時(電流不連続モード時)の逆流遮断動作を示すタイミングチャートであり、上から順に、ゲート信号G1及びG2、逆流検出信号S9、インダクタ電流IL、並びに、スイッチ電圧Vswが描写されている。なお、図3は、オン時間延長回路21が上側トランジスタN1のオン時間を延長しておらず尚且つローサイド検出方式の過電流保護回路22及びハイサイド検出方式の過電流保護回路23がそれぞれ過電流保護動作を行っていない場合のタイミングチャートである。
スイッチング電源装置1では、所定のオン時間Tonが経過した時点での出力電圧Voutが規定値よりも低いときに上側トランジスタN1のオンデューティを大きくするために上側トランジスタN1のオン時間を自動的に延長する機能を、基準電圧生成回路19、コンパレータ20、及びオン時間延長回路21によって実現している。
スイッチング電源装置1は、上述した通りローサイド検出方式の過電流保護回路22及びハイサイド検出方式の過電流保護回路23を備えている。
図5Aは、スイッチング電源装置の第2構成例の全体構成を示すブロック図である。図5Aに示すスイッチング電源装置2は、図1に示すスイッチング電源装置1に対して半導体装置100内にラッチ部24を追加した構成である。この構成においても、コンパレータ20から出力される比較信号S5を使用する代わりに、メインコンパレータ13から出力される比較信号S1を使用しても良い。この場合、コンパレータ20と第2基準電圧Vref2を出力する基準電圧生成回路19は不要となる。
図6は、上記のスイッチング電源装置を搭載したテレビの一構成例を示すブロック図である。また、図7A〜図7Cは、それぞれ、上記のスイッチング電源装置を搭載したテレビの正面図、側面図、及び、背面図である。本構成例のテレビAは、チューナ部A1と、デコーダ部A2と、表示部A3と、スピーカ部A4と、操作部A5と、インタフェイス部A6と、制御部A7と、電源部A8と、を有する。
本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。
11 リップルインジェクション回路
12 基準電圧生成回路
13 メインコンパレータ(比較回路)
14 ワンショットパルス生成回路
15 RSフリップフロップ
16 オン時間設定回路
17 ゲートドライバ回路
18 逆流検出回路
19 基準電圧生成回路
20 コンパレータ
21 オン時間延長回路
22 ローサイド検出方式の過電流保護回路
23 ハイサイド検出方式の過電流保護回路
24 ラッチ部
100 半導体装置(電源制御IC)
200 スイッチ出力段
N1 Nチャネル型MOS電界効果トランジスタ(上側トランジスタ、出力トランジスタ)
N2 Nチャネル型MOS電界効果トランジスタ(下側トランジスタ、同期整流トランジスタ)
L1 インダクタ
R1、R2 抵抗
C1 コンデンサ
T1〜T8 外部端子
A テレビ
A0 アンテナ
A1 チューナ部
A2 デコーダ部
A3 表示部
A4 スピーカ部
A5 操作部
A6 インタフェイス部
A7 制御部
A8 電源部
Claims (8)
- 上側スイッチをオンして下側スイッチをオフする固定長の固定オン時間と、出力電圧に対応する帰還電圧が基準電圧まで下がった時点まで前記上側スイッチをオフして前記下側スイッチをオンする可変長の可変オフ時間と、を交互に切り替えてインダクタに電流を流すことにより、入力電圧を降圧して前記出力電圧を生成するスイッチング制御部と、
前記固定オン時間が経過した時点での前記出力電圧が規定値よりも低いときに前記固定長に依らず前記出力電圧が前記規定値に達するまで前記固定オン時間を延長するオン時間延長部と、
前記帰還電圧が前記基準電圧まで下がった時点で前記インダクタを流れる電流がボトム値閾値より大きい場合、その後前記インダクタを流れる電流が前記ボトム値閾値以下になるまで前記可変オフ時間を継続する下側過電流保護部と、
前記固定オン時間中に前記インダクタを流れる電流がピーク値閾値よりも大きくなった時点で前記可変オフ時間に強制的に切り替える上側過電流保護部と、
を備え、
前記上側過電流保護部は、
前記固定オン時間の開始から前記固定長が経過するまでの期間、前記ピーク値閾値を前記ボトム値閾値に前記インダクタを流れる電流のリップル分を加えた値よりも大きい値に設定し、
前記固定長が経過した時点から少なくとも前記可変オフ時間に切り替わる迄の期間、前記ピーク値閾値を前記ボトム値閾値に前記インダクタを流れる電流のリップル分を加えた値以下の値に設定することを特徴とするスイッチング電源装置。 - 前記固定長が、入力電圧及び、出力電圧あるいは出力設定電圧の関数で決まる時間である請求項1に記載のスイッチング電源装置。
- 前記上側過電流保護部は、前記固定長が経過した時点から次に前記可変オフ時間に切り替わる迄の期間、前記ピーク値閾値を前記ボトム値閾値以上の値に設定する請求項1又は請求項2に記載のスイッチング電源装置。
- 前記下側過電流保護部による過電流保護がかかって前記インダクタを流れる電流が前記ボトム値閾値以下になった時点で前記固定オン時間に切り替わる場合に、
前記オン時間延長部は、前記固定オン時間が経過した時点での前記出力電圧が前記規定値よりも低くても前記固定オン時間を延長せず、
前記ピーク値閾値は、前記固定長が経過した時点から次に前記可変オフ時間に切り替わる迄の期間であっても、前記ピーク値閾値が前記ボトム値閾値に前記インダクタを流れる電流のリップル分を加えた値よりも大きい値に設定される請求項1〜3のいずれか一項に記載のスイッチング電源装置。 - 前記下側過電流保護部による過電流保護がかかって前記インダクタを流れる電流が前記ボトム値閾値以下になった時点で前記固定オン時間に切り替わる場合に、その状態をラッチし、次回以降の周期において前記下側過電流保護部による過電流保護がかからなくなると、ラッチ状態をリセットするラッチ部を備え、
前記オン時間延長部の動作及び前記ピーク値閾値の変化は前記ラッチ部からの信号によって制限される請求項4に記載のスイッチング電源装置。 - 前記出力電圧またはその分圧電圧に前記インダクタを流れる電流を模擬したリップル電圧を重畳して前記帰還電圧を生成するリップルインジェクション回路を備える請求項1〜5のいずれか一項に記載のスイッチング電源装置。
- 前記インダクタを流れる電流の逆流を検出して前記下側スイッチを強制的にオフさせる逆流検出回路を備える請求項1〜6のいずれか一項に記載のスイッチング電源装置。
- 受信信号から所望チャンネルの放送信号を選局するチューナ部と、
前記チューナで選局された放送信号から映像信号と音声信号を生成するデコーダ部と、
前記映像信号を映像として出力する表示部と、
前記音声信号を音声として出力するスピーカ部と、
ユーザ操作を受け付ける操作部と、
外部入力信号を受け付けるインタフェイス部と、
上記各部の動作を統括的に制御する制御部と、
上記各部に電力供給を行う電源部と、
を有し、
前記電源部は、請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載のスイッチング電源装置を含むことを特徴とするテレビ。
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