JP6670523B2 - Synchronous rectifier driving device and synchronous rectifier driving method - Google Patents

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本発明は、フライバック型スイッチング電源装置の2次側に設けられ、トランス2次巻線電圧を整流する同期整流素子を駆動する同期整流素子駆動装置及び同期整流素子駆動方法に関する。   The present invention relates to a synchronous rectifier driving device and a synchronous rectifier driving method for driving a synchronous rectifier that is provided on a secondary side of a flyback type switching power supply and rectifies a transformer secondary winding voltage.

フライバック型スイッチング電源装置の2次側に同期整流素子として設けられたMOSFET(以下、同期整流用MOSと称す)をドレイン電圧に基づいて駆動する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1では、同期整流用MOSのドレイン電圧と第1基準電圧とを比較し、ドレイン電圧が第1基準電圧以下になると同期整流用MOSのゲートをトランスコンダクタンスアンプ経由で駆動する。そして、ドレイン電圧と第2基準電圧とをコンパレータで比較し、ドレイン電圧が第2基準電圧以上になるとトランスコンダクタンスアンプの出力をスイッチで0に引抜いて同期整流用MOSをオフするように構成されている。   A technique has been proposed in which a MOSFET (hereinafter, referred to as a synchronous rectification MOS) provided as a synchronous rectifying element on the secondary side of a flyback type switching power supply device is driven based on a drain voltage (for example, see Patent Document 1). ). In Patent Document 1, the drain voltage of the synchronous rectification MOS is compared with a first reference voltage, and when the drain voltage becomes equal to or lower than the first reference voltage, the gate of the synchronous rectification MOS is driven via a transconductance amplifier. The drain voltage and the second reference voltage are compared by a comparator, and when the drain voltage becomes equal to or higher than the second reference voltage, the output of the transconductance amplifier is pulled down to 0 by a switch to turn off the synchronous rectification MOS. I have.

米国特許8067973号明細書US Patent No. 8067973

しかしながら、フライバック型スイッチング電源装置の動作は、図13(a)に示すような電流不連続状態での動作と、図13(b)に示すような電流臨界状態での動作と、図13(c)に示すような電流連続状態の動作がある。従来技術では、電流臨界状態において、良好な動作を確保することが可能だが、電流不連続状態や電流連続状態において、良好な制御性を確保することが困難であるという問題点があった。   However, the operation of the flyback type switching power supply device includes an operation in a current discontinuous state as shown in FIG. 13A, an operation in a current critical state as shown in FIG. There is an operation in a continuous current state as shown in c). In the related art, it is possible to secure a good operation in a current critical state, but there is a problem that it is difficult to secure good controllability in a discontinuous current state or a continuous current state.

1次側メインスイッチがオフの間に電流ゼロ期間がある電流不連続状態では、トランスに蓄積された磁束エネルギーの放出が完了してから、再びメインスイッチのオンによってトランスへの磁束エネルギーの蓄積が開始されるまでに遅れ時間が生じる。この遅れ時間には、トランスのインダクタンス成分と1次側メインスイッチやスナバ回路、2次側整流回路等の寄生容量との直列共振回路が形成されてリンギングが生じることが知られている。仮に、このリンギングにより同期整流用MOSのドレイン電圧が第1基準電圧以下になると、同期整流制御の必要が無いタイミングにもかかわらず、同期整流用MOSが動作してしまう虞があり、良好な制御性を確保することが困難である。   In a current discontinuous state in which there is a zero current period while the primary main switch is off, after the release of the magnetic flux energy stored in the transformer is completed, the magnetic flux energy is stored in the transformer again by turning on the main switch. There is a delay before it is started. It is known that in the delay time, a ringing occurs due to the formation of a series resonance circuit of the inductance component of the transformer and a parasitic capacitance such as a primary side main switch, a snubber circuit, and a secondary side rectifier circuit. If the drain voltage of the synchronous rectification MOS becomes lower than or equal to the first reference voltage due to the ringing, the synchronous rectification MOS may operate despite the timing at which the synchronous rectification control is not necessary. It is difficult to secure the property.

1次側メインスイッチがオフの間に電流が連続的に流れる電流連続状態では、トランスに蓄積された磁束エネルギーの放出が完了する前に、1次側メインスイッチが動作を開始する。従って、1次側メインスイッチが動作開始する前に同期整流MOSFETのゲートを停止する必要があるが、従来技術では、ドレイン電圧が第2基準電圧以上になるまでは同期整流用MOSが動作を継続する。これにより、1次側メインスイッチと同期整流用MOSが同時にオン状態となるアブノーマル状態が生じ、効率の低下や回路の破損といった不具合が生じる虞があるため、良好な制御性を確保することが困難である。   In a continuous current state in which a current flows continuously while the primary main switch is off, the primary main switch starts operating before the release of magnetic flux energy stored in the transformer is completed. Therefore, it is necessary to stop the gate of the synchronous rectification MOSFET before the operation of the primary side main switch starts, but in the related art, the synchronous rectification MOS keeps operating until the drain voltage becomes equal to or higher than the second reference voltage. I do. As a result, an abnormal state occurs in which the primary-side main switch and the synchronous rectification MOS are simultaneously turned on, which may cause a problem such as a decrease in efficiency or a breakage of a circuit. Therefore, it is difficult to ensure good controllability. It is.

本発明の目的は、従来技術の上記課題を解決し、スイッチング電源装置の動作状態にかかわらず良好な同期整流動作を実現することができる同期整流素子駆動装置及び同期整流素子駆動方法を提供することにある。   An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and to provide a synchronous rectifying element driving device and a synchronous rectifying element driving method capable of achieving a good synchronous rectifying operation regardless of the operation state of a switching power supply. It is in.

本発明の同期整流素子駆動装置は、スイッチング電源装置におけるトランスの2次巻線の電圧を整流する同期整流素子を駆動する同期整流素子駆動装置であって、前記同期整流素子の両端電圧に基づいて前記同期整流素子のオンタイミングを検知する第1検知部と、前記2次巻線の電圧変動の基準タイミングを検知する第2検知部と、前記第2検知部によって検知された前記基準タイミングから予め設定された判定期間以内であることを条件に、前記第1検知部によって検知された前記オンタイミングで前記同期整流素子をターンオンさせる制御部と、を具備することを特徴とする。
さらに、本発明の同期整流素子駆動装置において、前記第2検知部は、前記2次巻線が整流可能な電圧極性に極性反転するタイミングを前記基準タイミングとして検知しても良い。
さらに、本発明の同期整流素子駆動装置において、前記第1検知部は、前記同期整流素子の両端電圧をターンオン基準電圧と比較することで前記オンタイミングを検知し、
前記第2検知部は、前記同期整流素子の両端電圧を前記ターンオン基準電圧とは異なる第1基準電圧と比較することで前記基準タイミングを検知しても良い。
さらに、本発明の同期整流素子駆動装置において、前記スイッチング電源装置の出力電圧を分圧して抵抗分圧信号を生成する分圧部を具備し、前記第2検知部は、前記同期整流素子の両端電圧を前記抵抗分圧信号と比較することで前記基準タイミングを検知しても良い。
さらに、本発明の同期整流素子駆動装置において、前記同期整流素子の両端に接続されたコンデンサと抵抗とからなる直列回路を具備し、前記第2検知部は、前記直列回路における前記コンデンサと前記抵抗との接続点の電圧と第2基準電圧とを比較することで前記基準タイミングを検知しても良い
た、本発明の同期整流素子駆動装置は、スイッチング電源装置におけるトランスの2次巻線の電圧を整流する同期整流素子を駆動する同期整流素子駆動装置であって、前記同期整流素子の両端電圧をターンオン基準電圧と比較することで前記同期整流素子のオンタイミングを検知すると共に、前記同期整流素子の両端電圧をターンオフ基準電圧と比較することで前記同期整流素子のオフタイミングを検知する第1検知部と、前記2次巻線の電圧変動の基準タイミングを検知する第2検知部と、前記第1検知部によって検知された前記オンタイミングから前記オフタイミングまでの期間を同期整流期間とし、前記同期整流素子のオン期間を1周期前の前記同期整流期間よりも短い期間に制限する最大オンタイム制限信号を生成する最大オンタイム生成部と、前記第2検知部によって検知された前記基準タイミングから予め設定された判定期間以内であることを条件に、前記第1検知部によって検知された前記オンタイミングで前記同期整流素子をターンオンさせると共に、前記最大オンタイム制限信号乃至は前記オフタイミングに基づいて前記同期整流素子をターンオフさせる制御部と、を具備することを特徴とする。
また、本発明の同期整流素子駆動方法は、スイッチング電源装置におけるトランスの2次巻線の電圧を整流する同期整流素子を駆動する同期整流素子駆動方法であって、第1検知部によって、前記同期整流素子の両端電圧に基づいて前記同期整流素子のオンタイミングを検知し、第2検知部によって、前記2次巻線の電圧変動の基準タイミングを検知し、前記同期整流素子の駆動を制御する制御部は、前記第2検知部が検知した前記基準タイミングから予め設定された判定期間以内であることを条件に、前記第1検知部が検知した前記オンタイミングで前記同期整流素子をターンオンさせることを特徴とする
た、本発明の同期整流素子駆動方法は、スイッチング電源装置におけるトランスの2次巻線の電圧を整流する同期整流素子を駆動する同期整流素子駆動装置であって、第1検知部によって、前記同期整流素子の両端電圧をターンオン基準電圧と比較することで前記同期整流素子のオンタイミングを検知すると共に、前記同期整流素子の両端電圧をターンオフ基準電圧と比較することで前記同期整流素子のオフタイミングを検知し、第2検知部によって、前記2次巻線の電圧変動の基準タイミングを検知し、最大オンタイム生成部によって、前記第1検知部が検知した前記オンタイミングから前記オフタイミングまでの期間を同期整流期間とし、前記同期整流素子のオン期間を1周期前の前記同期整流期間よりも短い期間に制限する最大オンタイム制限信号を生成し、前記同期整流素子の駆動を制御する制御部は、前記第2検知部が検知した前記基準タイミングから予め設定された判定期間以内であることを条件に、前記第1検知部が検知した前記オンタイミングで前記同期整流素子をターンオンさせると共に、前記最大オンタイム制限信号乃至は前記オフタイミングに基づいて前記同期整流素子をターンオフさせることを特徴とする。
A synchronous rectifying element driving device of the present invention is a synchronous rectifying element driving device for driving a synchronous rectifying element for rectifying a voltage of a secondary winding of a transformer in a switching power supply device, based on a voltage across the synchronous rectifying element. A first detector for detecting an on-timing of the synchronous rectifier, a second detector for detecting a reference timing of a voltage change of the secondary winding, and a reference timing detected by the second detector in advance. A control unit for turning on the synchronous rectifying element at the on-time detected by the first detection unit on condition that the time is within a set determination period.
Further, in the synchronous rectifier driving device of the present invention, the second detector may detect, as the reference timing, a timing at which the secondary winding reverses its polarity to a rectifiable voltage polarity.
Further, in the synchronous rectifier driving device of the present invention, the first detector detects the on-timing by comparing a voltage across the synchronous rectifier with a turn-on reference voltage,
The second detector may detect the reference timing by comparing a voltage between both ends of the synchronous rectifier with a first reference voltage different from the turn-on reference voltage.
Further, in the synchronous rectifying element driving device of the present invention, the synchronous rectifying element driving device further includes a voltage dividing unit that divides an output voltage of the switching power supply device to generate a resistance voltage dividing signal, wherein the second detecting unit includes both ends of the synchronous rectifying element. The reference timing may be detected by comparing a voltage with the resistance divided signal.
Further, in the synchronous rectifying element driving device of the present invention, the synchronous rectifying element driving device further includes a series circuit including a capacitor and a resistor connected to both ends of the synchronous rectifying element, and the second detection unit includes the capacitor and the resistor in the series circuit. The reference timing may be detected by comparing a voltage at a connection point with the second reference voltage .
Also, the synchronous rectification device driving apparatus of the present invention is a synchronous rectifier driving device for driving a synchronous rectifier device for rectifying the voltage of the secondary winding of the transformer in the switching power supply device, the voltage across the synchronous rectifier And a turn-on reference voltage to detect an on-timing of the synchronous rectifier element, and compare a voltage between both ends of the synchronous rectifier element with a turn-off reference voltage to detect an off-timing of the synchronous rectifier element. A second detection unit for detecting a reference timing of a voltage change of the secondary winding; a period from the on-timing to the off-timing detected by the first detection unit as a synchronous rectification period; Maximum on-time generator that generates a maximum on-time limit signal that limits the on-period of the rectifier to a period shorter than the synchronous rectification period one cycle before. A beam generation unit, it on condition the is within the second preset determination period from the reference timing detected by the detecting unit, the synchronous rectification element in the ON timing detected by said first detection unit A control unit for turning on and turning off the synchronous rectifying element based on the maximum on-time limit signal or the off-timing.
Also, a synchronous rectifying element driving method of the present invention is a synchronous rectifying element driving method for driving a synchronous rectifying element for rectifying a voltage of a secondary winding of a transformer in a switching power supply device, wherein the first detecting unit detects the synchronous rectifying element. Control for detecting the on-timing of the synchronous rectifying element based on the voltage between both ends of the rectifying element, detecting the reference timing of the voltage fluctuation of the secondary winding by the second detector, and controlling the driving of the synchronous rectifying element; The unit may turn on the synchronous rectifying element at the ON timing detected by the first detection unit , on condition that it is within a predetermined determination period from the reference timing detected by the second detection unit. Features .
Also, synchronous rectifier driving method of the present invention is a synchronous rectifier driving device for driving a synchronous rectifier device for rectifying the voltage of the secondary winding of the transformer in the switching power supply apparatus, by the first detecting unit, wherein The on-timing of the synchronous rectifier is detected by comparing the voltage across the synchronous rectifier with the turn-on reference voltage, and the off-timing of the synchronous rectifier is compared by comparing the voltage across the synchronous rectifier with the turn-off reference. And a second detecting unit detects a reference timing of a voltage change of the secondary winding, and a maximum on-time generating unit detects a period from the on-timing to the off-timing detected by the first detecting unit. Is a synchronous rectification period, and the maximum ON period for limiting the ON period of the synchronous rectification element to a period shorter than the synchronous rectification period one cycle before. Generates Im restriction signal, the controller for controlling the driving of the synchronous rectification element, it on condition the second detection portion is within preset determination period from the reference timing of detecting the first detection The synchronous rectifying element is turned on at the on-timing detected by the unit , and the synchronous rectifying element is turned off based on the maximum on-time limit signal or the off-timing.

本発明によれば、トランスに蓄積された磁束エネルギーの放出完了後のリンギングによる同期整流素子の誤動作を防止することができ、1次側のスイッチング素子Q1がオフの間に電流ゼロ期間がある電流不連続状態であっても良好な同期整流動作を実現することができるという効果を奏する。
また、1次側のスイッチング素子が動作開始する前に同期整流素子の動作を確実に停止させることができ、1次側のスイッチング素子がオフの間に電流が連続的に流れる電流連続状態であっても良好な同期整流動作を実現することができる。
According to the present invention, it is possible to prevent the synchronous rectifier from malfunctioning due to ringing after the completion of the release of the magnetic flux energy accumulated in the transformer, and it is possible to prevent a current having a zero current period while the primary-side switching element Q1 is off. There is an effect that a good synchronous rectification operation can be realized even in a discontinuous state.
Further, the operation of the synchronous rectifying element can be reliably stopped before the operation of the primary-side switching element starts, so that the current is continuously flowing while the primary-side switching element is off. Thus, a good synchronous rectification operation can be realized.

本発明に係る同期整流素子駆動装置の第1の実施の形態を備えたスイッチング電源装置の回路構成を示す回路構成図である。FIG. 1 is a circuit configuration diagram illustrating a circuit configuration of a switching power supply device including a synchronous rectification element driving device according to a first embodiment of the present invention. 図1に示す同期整流素子駆動装置の回路構成を示す回路構成図である。FIG. 2 is a circuit configuration diagram illustrating a circuit configuration of the synchronous rectification element driving device illustrated in FIG. 1. 図2に示すパルス生成器の回路構成を示す回路構成図である。FIG. 3 is a circuit configuration diagram illustrating a circuit configuration of a pulse generator illustrated in FIG. 2. 図3に示す最大オンタイム生成回路の回路構成を示す回路構成図である。FIG. 4 is a circuit configuration diagram illustrating a circuit configuration of a maximum on-time generation circuit illustrated in FIG. 3. 図3に示す最大オンタイム生成回路の動作波形図である。FIG. 4 is an operation waveform diagram of the maximum on-time generation circuit shown in FIG. 3. 図2に示す同期整流素子駆動装置の電流不連続時における動作波形図である。FIG. 3 is an operation waveform diagram of the synchronous rectification element driving device shown in FIG. 2 when current is discontinuous. 図2に示す同期整流素子駆動装置の電流連続時における動作波形図である。FIG. 3 is an operation waveform diagram of the synchronous rectifying element driving device shown in FIG. 2 when a current is continuous. 図2に示す同期整流素子駆動装置の臨界動作時における動作波形図である。FIG. 3 is an operation waveform diagram at the time of a critical operation of the synchronous rectification element driving device shown in FIG. 2. 本発明に係る同期整流素子駆動装置の第2の実施の形態の回路構成を示す回路構成図である。FIG. 4 is a circuit configuration diagram showing a circuit configuration of a second embodiment of the synchronous rectification element driving device according to the present invention. 本発明に係る同期整流素子駆動装置の第3の実施の形態の回路構成を示す回路構成図である。FIG. 9 is a circuit configuration diagram illustrating a circuit configuration of a third embodiment of the synchronous rectification element driving device according to the present invention. 図9に示す同期整流素子駆動装置の電流不連続時における動作波形図である。FIG. 10 is an operation waveform diagram of the synchronous rectification element driving device shown in FIG. 9 when current is discontinuous. 本発明に係る同期整流素子駆動装置の第4の実施の形態の回路構成を示す回路構成図である。FIG. 9 is a circuit configuration diagram illustrating a circuit configuration of a fourth embodiment of the synchronous rectification element driving device according to the present invention. スイッチング電源装置の動作波形図である。FIG. 3 is an operation waveform diagram of the switching power supply device.

次に、本発明の実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。なお、各実施の形態において、同一の構成には、同一の符号を付して適宜説明を省略する。   Next, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. In each of the embodiments, the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.

(第1の実施の形態)
第1の実施の形態の同期整流素子駆動装置10を備えたスイッチング電源装置1は、絶縁型フライバックコンバータであり、図1を参照すると、整流回路DBと、平滑コンデンサC1、C2と、トランスTと、スイッチング素子Q1と、コントローラ2と、同期整流素子Q2と、エラーアンプ(E/A)3と、フォトカプラを構成する発光ダイオードPC1及び受光トランジスタPC2と、抵抗R1と、を備えている。
(First Embodiment)
The switching power supply device 1 provided with the synchronous rectifier driving device 10 of the first embodiment is an isolated flyback converter. Referring to FIG. 1, a rectifier circuit DB, smoothing capacitors C1 and C2, and a transformer T A switching element Q1, a controller 2, a synchronous rectifying element Q2, an error amplifier (E / A) 3, a light emitting diode PC1 and a light receiving transistor PC2 forming a photocoupler, and a resistor R1.

ダイオードがブリッジ構成された整流回路DBの交流入力端子ACin1、ACin2には商用交流電源ACが接続され、商用交流電源ACから入力された交流電圧が全波整流されて整流回路DBから出力される。整流回路DBの整流出力正極端子と整流出力負極端子との間には、平滑コンデンサC1が接続されている。これにより、商用交流電源ACを整流回路DBと平滑コンデンサC1とで整流平滑した直流電源が得られる。   A commercial AC power supply AC is connected to the AC input terminals ACin1 and ACin2 of the rectifier circuit DB having a diode bridge configuration, and the AC voltage input from the commercial AC power supply AC is full-wave rectified and output from the rectifier circuit DB. A smoothing capacitor C1 is connected between the rectified output positive terminal and the rectified output negative terminal of the rectifier circuit DB. Thus, a DC power supply obtained by rectifying and smoothing the commercial AC power supply AC by the rectifier circuit DB and the smoothing capacitor C1 is obtained.

また、整流回路DBの整流出力正極端子と整流出力負極端子との間には、トランスTの1次巻線Npと、スイッチング素子Q1と、抵抗R1とが直列に接続されている。本実施の形態では、スイッチング素子Q1はN型MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)で構成され、ソース端子が抵抗R1を介して整流回路DBの整流出力負極端子に、ドレイン端子が1次巻線Npを介して整流回路DBの整流出力正極端子にそれぞれ接続されている。また、スイッチング素子Q1のゲート端子はコントローラ2のゲート制御端子Gに接続され、スイッチング素子Q1は、コントローラ2によってオン/オフ制御される。   The primary winding Np of the transformer T, the switching element Q1, and the resistor R1 are connected in series between the rectified output positive terminal and the rectified output negative terminal of the rectifier circuit DB. In this embodiment, the switching element Q1 is formed of an N-type MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), the source terminal is connected to the rectified output negative terminal of the rectifier circuit DB via the resistor R1, and the drain terminal is connected to the primary winding. They are connected to the rectification output positive terminals of the rectification circuit DB via Np. Further, the gate terminal of the switching element Q1 is connected to the gate control terminal G of the controller 2, and the switching element Q1 is on / off controlled by the controller 2.

スイッチング素子Q1のオン/オフ制御によって、整流回路DBと平滑コンデンサC1とで整流平滑された直流電源が1次巻線Npに断続的に印加される。   By the on / off control of the switching element Q1, the DC power rectified and smoothed by the rectifier circuit DB and the smoothing capacitor C1 is intermittently applied to the primary winding Np.

トランスTには、スイッチング素子Q1がオンしている時に磁気エネルギーが蓄えられ、スイッチング素子Q1がオフしている時に蓄えられた磁気エネルギーが2次巻線Nsから電力として放出される。   In the transformer T, magnetic energy is stored when the switching element Q1 is on, and the magnetic energy stored when the switching element Q1 is off is discharged as electric power from the secondary winding Ns.

2次巻線Nsの両端子間には、平滑コンデンサC2と同期整流素子Q2とが直列に接続され、トランスTの2次側巻き線から放出された電力は、平滑コンデンサC2と同期整流素子Q2とにより整流平滑され、平滑コンデンサC2の端子間電圧が出力電圧Voとして出力端子から出力される。本実施の形態では、同期整流素子Q2はN型MOSFETで構成され、ソース端子が平滑コンデンサC2の負極端子に、ドレイン端子が2次巻線Nsの一端にそれぞれ接続されている。なお、図1に示す符号D1は、スイッチング素子Q1の寄生ダイオードである。   A smoothing capacitor C2 and a synchronous rectifier Q2 are connected in series between both terminals of the secondary winding Ns, and the power discharged from the secondary winding of the transformer T is supplied to the smoothing capacitor C2 and the synchronous rectifier Q2. And the voltage between the terminals of the smoothing capacitor C2 is output from the output terminal as the output voltage Vo. In the present embodiment, the synchronous rectifier Q2 is formed of an N-type MOSFET, and has a source terminal connected to the negative terminal of the smoothing capacitor C2 and a drain terminal connected to one end of the secondary winding Ns. The symbol D1 shown in FIG. 1 is a parasitic diode of the switching element Q1.

平滑コンデンサC2の正極端子と負極端子との間には、エラーアンプ3が直列に接続されている。エラーアンプ3は、出力電圧Voと定常電圧との差に応じて、フォトカプラの発光ダイオードPC1に流れる電流を制御する。また、コントローラ2のFB端子はフォトカプラの受光トランジスタPC2を介して接地端子に接続されている。これにより、出力電圧に応じたフィードバック信号が二次側の発光ダイオードPC1から一次側の受光トランジスタPC2に送信され、コントローラ2のFB端子に入力される。コントローラ2は、FB端子に入力されるフィードバック信号に基づいてスイッチング素子Q1のゲート信号のデューティ比を制御し、二次側に供給する電力量を制御する。   An error amplifier 3 is connected in series between the positive terminal and the negative terminal of the smoothing capacitor C2. The error amplifier 3 controls the current flowing through the light emitting diode PC1 of the photocoupler according to the difference between the output voltage Vo and the steady voltage. The FB terminal of the controller 2 is connected to a ground terminal via a light receiving transistor PC2 of a photocoupler. As a result, a feedback signal corresponding to the output voltage is transmitted from the light emitting diode PC1 on the secondary side to the light receiving transistor PC2 on the primary side, and is input to the FB terminal of the controller 2. The controller 2 controls the duty ratio of the gate signal of the switching element Q1 based on the feedback signal input to the FB terminal, and controls the amount of power supplied to the secondary side.

同期整流素子駆動装置10は、同期整流素子Q2のソース端子からドレイン端子に向かって2次側電流iNsが流れる期間にのみ同期整流素子Q2をオン状態として導通損失を低減させる。 The synchronous rectifier driving device 10 turns on the synchronous rectifier Q2 only during a period in which the secondary current iNs flows from the source terminal to the drain terminal of the synchronous rectifier Q2 to reduce conduction loss.

同期整流素子駆動装置10は、図2を参照すると、第1コンパレータCP1と、第2コンパレータCP2と、パルス生成器11と、駆動回路12とを備えている。   Referring to FIG. 2, the synchronous rectifier driving device 10 includes a first comparator CP1, a second comparator CP2, a pulse generator 11, and a driving circuit 12.

第1コンパレータCP1は、ヒステリスコンパレータであり、ターン・オン・スレッショルドであるオフセット電圧Vref1と、ターン・オフ・スレッショルドであるオフセット電圧Vref2とが設定されている。第1コンパレータCP1において、同期整流素子Q2のドレイン端子が反転入力端子に、同期整流素子Q2のソース端子がオフセット電圧Vref1もしくはオフセット電圧Vref2を介して非反転入力端子にそれぞれ接続され、出力端子から同期整流素子Q2の駆動タイミングを通知する駆動タイミング通知信号Sig_Aを出力する。   The first comparator CP1 is a hysteresis comparator, in which an offset voltage Vref1 as a turn-on threshold and an offset voltage Vref2 as a turn-off threshold are set. In the first comparator CP1, the drain terminal of the synchronous rectifier Q2 is connected to the inverting input terminal, and the source terminal of the synchronous rectifier Q2 is connected to the non-inverting input terminal via the offset voltage Vref1 or the offset voltage Vref2. A drive timing notification signal Sig_A for notifying the drive timing of the rectifier element Q2 is output.

第1コンパレータCP1は、オフセット電圧Vref1によって、同期整流素子Q2のドレイン電圧VQ2の低下による同期整流素子Q2の寄生ダイオードD1の導通を検知し、駆動タイミング通知信号Sig_Aをハイレベルに切り換える。また、第1コンパレータCP1は、オフセット電圧Vref2によって、2次側電流iNsの低下を検知し、駆動タイミング通知信号Sig_Aをローレベルに切り換える。 The first comparator CP1 is the offset voltage Vref1, detects the conduction of the parasitic diode D1 of the synchronous rectifier Q2 due to a decrease in the drain voltage V Q2 of synchronous rectifier Q2, switching the drive timing notification signal Sig_A to a high level. The first comparator CP1 is the offset voltage Vref2, detects a decrease in the secondary current i Ns, switch the drive timing notification signal Sig_A to a low level.

第2コンパレータCP2は、トランスTの2次巻線Nsの両端電圧が反転するタイミングを検知し、2次巻線Nsの両端電圧が整流可能な電圧極性に極性反転するタイミングを基準タイミングとして通知する基準タイミング通知信号Sig_Bとして出力する。第2コンパレータCP2において、トランスTの2次巻線Nsと平滑コンデンサC2の正極端子との接続点が非反転入力端子に、トランスTの2次巻線Nsと同期整流素子Q2のドレイン端子の接続点が反転入力端子にそれぞれ接続されている。   The second comparator CP2 detects the timing at which the voltage across the secondary winding Ns of the transformer T is inverted, and notifies the timing at which the voltage across the secondary winding Ns is inverted to a rectifiable voltage polarity as a reference timing. Output as the reference timing notification signal Sig_B. In the second comparator CP2, the connection point between the secondary winding Ns of the transformer T and the positive terminal of the smoothing capacitor C2 is connected to the non-inverting input terminal, and the connection between the secondary winding Ns of the transformer T and the drain terminal of the synchronous rectification element Q2 is connected. Points are connected to the inverting input terminals, respectively.

パルス生成器11は、駆動タイミング通知信号Sig_Aと、基準タイミング通知信号Sig_Bとに基づき、同期整流素子Q2のオン期間をパルス幅で制御するPWM信号を生成する。   The pulse generator 11 generates a PWM signal that controls the on-period of the synchronous rectifier Q2 with a pulse width based on the drive timing notification signal Sig_A and the reference timing notification signal Sig_B.

駆動回路12は、パルス生成器11で生成されたPWM信号を元に同期整流素子Q2を駆動する。同期整流素子Q2の駆動信号は、矩形パルス信号であっても良いし、同期整流素子Q2のドレイン電圧VQ2に応じたリニア信号であっても良い。 The drive circuit 12 drives the synchronous rectifier Q2 based on the PWM signal generated by the pulse generator 11. Drive signal of the synchronous rectifying element Q2 may be a rectangular pulse signal may be a linear signal corresponding to the drain voltage V Q2 of synchronous rectifier Q2.

パルス生成器11は、図3を参照すると、ワンショットパルス発生回路OS1と、反転回路NOT1と、ナンド回路NAND1と、オア回路OR1と、RS型のフリップフロップFF1、FF2と、最大オンタイム生成回路13とを備えている。パルス生成器11は、ワンショットパルス発生回路OS1の入力端子によって第2コンパレータCP2から出力される基準タイミング通知信号Sig_Bの入力を受け付けると共に、反転回路NOT1の入力端子によって第1コンパレータCP1から出力される駆動タイミング通知信号Sig_Aの入力を受け付ける。そして、パルス生成器11は、フリップフロップFF2の出力端子Qから同期整流素子Q2を制御するPWM信号を出力する。   Referring to FIG. 3, the pulse generator 11 includes a one-shot pulse generation circuit OS1, an inversion circuit NOT1, a NAND circuit NAND1, an OR circuit OR1, an RS flip-flop FF1, FF2, and a maximum on-time generation circuit. 13 is provided. The pulse generator 11 receives the input of the reference timing notification signal Sig_B output from the second comparator CP2 through the input terminal of the one-shot pulse generation circuit OS1, and outputs the input from the first comparator CP1 through the input terminal of the inversion circuit NOT1. The input of the drive timing notification signal Sig_A is received. Then, the pulse generator 11 outputs a PWM signal for controlling the synchronous rectifier element Q2 from the output terminal Q of the flip-flop FF2.

ワンショットパルス発生回路OS1は、基準タイミング通知信号Sig_Bの立ち上がりを検知すると、予め設定された所定期間ローレベルとなるパルス信号を出力する回路であり、出力端子がナンド回路NAND1の一方の入力端子に接続されている。そして、ナンド回路NAND1の他方の入力端子には、反転回路NOT1の出力端子が接続されている。   The one-shot pulse generation circuit OS1 is a circuit that outputs a pulse signal that is at a low level for a predetermined period when a rising edge of the reference timing notification signal Sig_B is detected. The output terminal is connected to one input terminal of the NAND circuit NAND1. It is connected. The output terminal of the inverter NOT1 is connected to the other input terminal of the NAND circuit NAND1.

ナンド回路NAND1の出力端子は、フリップフロップFF1のセット端子Sと、フリップフロップFF2のセット端子Sとにそれぞれ接続されている。従って、フリップフロップFF2の出力端子Qから出力されるPWM信号と、フリップフロップFF2の出力端子Qから出力されるオン期間信号Sig_onとは、ワンショットパルス発生回路OS1のパルス信号出力中を条件に、駆動タイミング通知信号Sig_Aの立ち上がりと同じタイミングで立ち上がる。   The output terminal of the NAND circuit NAND1 is connected to the set terminal S of the flip-flop FF1 and the set terminal S of the flip-flop FF2. Therefore, the PWM signal output from the output terminal Q of the flip-flop FF2 and the on-period signal Sig_on output from the output terminal Q of the flip-flop FF2 are determined based on the condition that the one-shot pulse generation circuit OS1 is outputting a pulse signal. It rises at the same timing as the rise of the drive timing notification signal Sig_A.

フリップフロップFF1のリセット端子Rには、反転回路NOT1の出力端子が接続されている。従って、フリップフロップFF1の出力端子Qから出力されるオン期間信号Sig_onは、駆動タイミング通知信号Sig_Aの立ち下りと同じタイミングで立ち下がる。   The output terminal of the inverting circuit NOT1 is connected to the reset terminal R of the flip-flop FF1. Therefore, the on-period signal Sig_on output from the output terminal Q of the flip-flop FF1 falls at the same timing as the fall of the drive timing notification signal Sig_A.

フリップフロップFF1の出力端子Qには、最大オンタイム生成回路13の入力端子が接続され、最大オンタイム生成回路13の出力端子がオア回路OR1の一方の入力端子に接続されている。オア回路OR1の他方の入力端子には、反転回路NOT1の出力端子が接続され、オア回路OR1の出力端子は、フリップフロップFF2のリセット端子Rに接続されている。従って、フリップフロップFF2の出力端子Qから出力されるPWM信号は、駆動タイミング通知信号Sig_Aの立ち下りと、最大オンタイム生成回路13から出力される最大オンタイム制限信号MOTGの立ち上がりとのいずれか早い方と同じタイミングで立ち下がる。   The input terminal of the maximum on-time generation circuit 13 is connected to the output terminal Q of the flip-flop FF1, and the output terminal of the maximum on-time generation circuit 13 is connected to one input terminal of the OR circuit OR1. The output terminal of the inverting circuit NOT1 is connected to the other input terminal of the OR circuit OR1, and the output terminal of the OR circuit OR1 is connected to the reset terminal R of the flip-flop FF2. Therefore, the PWM signal output from the output terminal Q of the flip-flop FF2 is earlier than the falling of the drive timing notification signal Sig_A or the rising of the maximum on-time limit signal MOTG output from the maximum on-time generation circuit 13. Fall at the same timing as the one.

最大オンタイム生成回路13の構成及び動作について、図4及び図5を参照して詳細に説明する。   The configuration and operation of the maximum on-time generation circuit 13 will be described in detail with reference to FIGS.

図4に示すように、最大オンタイム生成回路13は、D型のフリップフロップFF3と、アンド回路AND1、AND2と、RS型のフリップフロップFF4、FF5と、反転回路NOT2、NOT3と、定電流回路CC1、CC2、CC3、CC4と、充電スイッチQ3、Q5と、放電スイッチQ4、Q6と、コンデンサC3、C4と、コンパレータCP3、CP4と、オア回路OR2と、ワンショットパルス発生回路OS2とを備えている。   As shown in FIG. 4, the maximum on-time generating circuit 13 includes a D-type flip-flop FF3, AND circuits AND1, AND2, RS-type flip-flops FF4, FF5, inverting circuits NOT2, NOT3, and a constant current circuit. CC1, CC2, CC3, CC4, charge switches Q3, Q5, discharge switches Q4, Q6, capacitors C3, C4, comparators CP3, CP4, an OR circuit OR2, and a one-shot pulse generation circuit OS2. I have.

図5に示す波形は、上から、オン期間信号Sig_on、フリップフロップFF3のデータ入力端子Dへの入力波形、フリップフロップFF3の出力端子Qからの出力波形、アンド回路AND1の出力波形、アンド回路AND2の出力波形、フリップフロップFF4の反転出力端子Qbからの出力波形、フリップフロップFF5の反転出力端子Qbからの出力波形、充電スイッチQ3の駆動波形、放電スイッチQ4の駆動波形、充電スイッチQ5の駆動波形、放電スイッチQ6の駆動波形、コンデンサC3の電圧波形、コンデンサC4の電圧波形、コンパレータCP3の出力波形、
コンパレータCP4の出力波形、オア回路OR2の出力波形、ワンショットパルス発生回路OS2の出力波形を示している。
The waveforms shown in FIG. 5 are, from the top, an on-period signal Sig_on, an input waveform to the data input terminal D of the flip-flop FF3, an output waveform from the output terminal Q of the flip-flop FF3, an output waveform of the AND circuit AND1, and an AND circuit AND2. , The output waveform from the inverted output terminal Qb of the flip-flop FF4, the output waveform from the inverted output terminal Qb of the flip-flop FF5, the drive waveform of the charge switch Q3, the drive waveform of the discharge switch Q4, and the drive waveform of the charge switch Q5 Drive waveform of discharge switch Q6, voltage waveform of capacitor C3, voltage waveform of capacitor C4, output waveform of comparator CP3,
The output waveform of the comparator CP4, the output waveform of the OR circuit OR2, and the output waveform of the one-shot pulse generation circuit OS2 are shown.

オン期間信号Sig_onは、フリップフロップFF3の反転クロック入力端子CLKに入力されると共に、アンド回路AND1、AND2の一方の入力端子にそれぞれ入力される。なお、オン期間信号Sig_on信号は、最大オン時間生成回路13が出力する最大オンタイム制限信号MOTGの影響を受けない様に、同期整流用のPWM信号を生成するフリップフロップFF2とは別のフリップフロップFF1を用いて生成するように構成されている。   The ON period signal Sig_on is input to the inverted clock input terminal CLK of the flip-flop FF3 and is also input to one input terminal of each of the AND circuits AND1 and AND2. Note that the ON period signal Sig_on signal is a flip-flop different from the flip-flop FF2 that generates the PWM signal for synchronous rectification so as not to be affected by the maximum on-time limit signal MOTG output from the maximum on-time generation circuit 13. It is configured to generate using FF1.

フリップフロップFF3の出力端子Qは、アンド回路AND1の他方の入力端子に接続されている。また、フリップフロップFF3の反転出力端子Qbは、自身のデータ入力端子Dに接続されていると共に、アンド回路AND2の他方の入力端子に接続されている。   The output terminal Q of the flip-flop FF3 is connected to the other input terminal of the AND circuit AND1. The inverted output terminal Qb of the flip-flop FF3 is connected to its own data input terminal D and to the other input terminal of the AND circuit AND2.

この構成により、オン期間信号Sig_onは、フリップフロップFF3及びアンド回路AND1、AND2からなる分周回路によって奇数時パルスと偶数時パルスに分割され、偶数時パルスがアンド回路AND1から、奇数時パルスがアンド回路AND2からそれぞれ出力される。   With this configuration, the on-period signal Sig_on is divided into an odd-numbered pulse and an even-numbered pulse by the frequency dividing circuit including the flip-flop FF3 and the AND circuits AND1 and AND2, and the even-numbered pulse is supplied from the AND circuit AND1 and the odd-numbered pulse is supplied to the AND pulse. The signals are output from the circuit AND2.

定電流回路CC1、CC2と、充電スイッチQ3と、放電スイッチQ4と、コンデンサC3と、コンパレータCP3と、反転回路NOT2と、フリップフロップFF4とは、1つ前の偶数時パルスのオン期間に基づいて、奇数時パルスの同期整流素子Q2のオン期間を制限する奇数時オン期間制限回路として機能する。   The constant current circuits CC1, CC2, the charge switch Q3, the discharge switch Q4, the capacitor C3, the comparator CP3, the inverting circuit NOT2, and the flip-flop FF4 are based on the ON period of the immediately preceding even-numbered pulse. , And functions as an odd-number-time ON-period limiting circuit for limiting the ON-time of the odd-number-pulse synchronous rectifier element Q2.

定電流回路CC1と、P型MOSFETで構成された充電スイッチQ3と、N型MOSFETで構成された放電スイッチQ4と、定電流回路CC2とが内部レギュレータRegと接地端子との間に直列に接続されている。充電スイッチQ3と放電スイッチQ4との接続点は、コンデンサC3を介して接地端子に接続されていると共に、コンパレータCP3の反転入力端子に接続されている。コンパレータCP3の非反転入力端子には、基準電圧Vref3が接続され、コンパレータCP3の出力端子は、オア回路OR2の一方の入力端子に接続されている。充電スイッチQ3のゲート端子には、アンド回路AND1の出力端子が反転回路NOT2を介して接続されている。また、放電スイッチQ4のゲート端子には、フリップフロップFF4の反転出力端子Qbが接続され、フリップフロップFF4のセット端子Sには、アンド回路AND1の出力端子が、フリップフロップFF4のリセット端子Rには、アンド回路AND2の出力端子がそれぞれ接続されている。   A constant current circuit CC1, a charge switch Q3 composed of a P-type MOSFET, a discharge switch Q4 composed of an N-type MOSFET, and a constant current circuit CC2 are connected in series between an internal regulator Reg and a ground terminal. ing. The connection point between the charge switch Q3 and the discharge switch Q4 is connected to the ground terminal via the capacitor C3 and to the inverting input terminal of the comparator CP3. The reference voltage Vref3 is connected to the non-inverting input terminal of the comparator CP3, and the output terminal of the comparator CP3 is connected to one input terminal of the OR circuit OR2. The output terminal of the AND circuit AND1 is connected to the gate terminal of the charging switch Q3 via the inverting circuit NOT2. The inverting output terminal Qb of the flip-flop FF4 is connected to the gate terminal of the discharge switch Q4, the output terminal of the AND circuit AND1 is connected to the set terminal S of the flip-flop FF4, and the reset terminal R of the flip-flop FF4. And the output terminals of the AND circuit AND2 are connected to each other.

この構成により、偶数時パルスのオン期間(時刻t3〜t4の期間)は、充電スイッチQ3がオン且つ放電スイッチQ4がオフになり、定電流回路CC1の定電流によってコンデンサC3が充電される。そして、偶数時パルス終了後のオフ期間(時刻t4〜t5の期間)は、充電スイッチQ3がオフ且つ放電スイッチQ4がオフになり、充電されたコンデンサC3が高抵抗状態で維持される。次に、奇数時パルスのオン期間(時刻t1〜t2の期間)と、奇数時パルス終了後のオフ期間(時刻t2〜t3の期間)とは、充電スイッチQ3がオフ且つ放電スイッチQ4がオンで、定電流回路CC2の定電流によってコンデンサC3が放電される。   With this configuration, during the on-period of the even-numbered pulse (period from time t3 to t4), the charge switch Q3 is turned on and the discharge switch Q4 is turned off, and the capacitor C3 is charged by the constant current of the constant current circuit CC1. Then, during the off period (the period from time t4 to t5) after the end of the even-numbered pulse, the charging switch Q3 is turned off and the discharging switch Q4 is turned off, and the charged capacitor C3 is maintained in a high resistance state. Next, the ON period of the odd-numbered pulse (period from time t1 to t2) and the off-period after the end of the odd-numbered pulse (period from time t2 to t3) are as follows: charge switch Q3 is off and discharge switch Q4 is on. The capacitor C3 is discharged by the constant current of the constant current circuit CC2.

基準電圧Vref3は、コンデンサC3の放電完了を検知するための閾値であり、コンデンサC3の電圧が基準電圧Vref3を下回ると、コンパレータCP3の出力が立ち上がる。ワンショットパルス発生回路OS2は、オア回路OR2を介してコンパレータCP3の出力の立ち上がりを検知すると、予め設定された所定期間ハイレベルとなるパルス信号を出力し、この出力が奇数時パルスの同期整流素子Q2のオン期間を制限する最大オンタイム制限信号MOTGとなる。なお、コンデンサC3の充電電流となる定電流回路CC1の定電流は、コンデンサC3の放電電流となる定電流回路CC2の定電流に対して若干大きな値に設定されている。これにより、一つ前の偶数時パルスのオン期間(時刻t3〜t4の期間)よりも、奇数時パルスの立ち上がり(時刻t1)からワンショットパルス発生回路OS2からパルス信号が出力されるまでの時間が短くなる。   The reference voltage Vref3 is a threshold for detecting the completion of discharging of the capacitor C3. When the voltage of the capacitor C3 falls below the reference voltage Vref3, the output of the comparator CP3 rises. When detecting the rising of the output of the comparator CP3 via the OR circuit OR2, the one-shot pulse generation circuit OS2 outputs a pulse signal which becomes a high level for a preset predetermined period. It becomes the maximum on-time restriction signal MOTG that restricts the on-period of Q2. The constant current of the constant current circuit CC1 serving as the charging current of the capacitor C3 is set to a value slightly larger than the constant current of the constant current circuit CC2 serving as the discharging current of the capacitor C3. Thus, the time from the rising of the odd-numbered pulse (time t1) to the output of the pulse signal from the one-shot pulse generation circuit OS2 is longer than the ON period of the immediately preceding even-numbered pulse (time t3 to t4). Becomes shorter.

定電流回路CC3、CC4と、充電スイッチQ5と、放電スイッチQ6と、コンデンサC4と、コンパレータCP4と、反転回路NOT3と、フリップフロップFF5とは、1つ前の奇数時パルスのオン期間に基づいて、偶数時パルスの同期整流素子Q2のオン期間を制限する偶数時オン期間制限回路として機能する。   The constant current circuits CC3 and CC4, the charging switch Q5, the discharging switch Q6, the capacitor C4, the comparator CP4, the inverting circuit NOT3, and the flip-flop FF5 are based on the ON period of the immediately preceding odd-numbered pulse. , Functions as an even-number ON-period limiting circuit that limits the ON period of the synchronous rectifying element Q2 of the even-number pulse.

定電流回路CC3と、P型MOSFETで構成された充電スイッチQ5と、N型MOSFETで構成された放電スイッチQ6と、定電流回路CC4とが内部レギュレータRegと接地端子との間に直列に接続されている。充電スイッチQ5と放電スイッチQ6との接続点は、コンデンサC4を介して接地端子に接続されていると共に、コンパレータCP4の反転入力端子に接続されている。コンパレータCP4の非反転入力端子には、基準電圧Vref4が接続され、コンパレータCP4の出力端子は、オア回路OR2の他方の入力端子に接続されている。充電スイッチQ5のゲート端子には、アンド回路AND2の出力端子が反転回路NOT3を介して接続されている。また、放電スイッチQ6のゲート端子には、フリップフロップFF5の反転出力端子Qbが接続され、フリップフロップFF5のセット端子Sには、アンド回路AND2の出力端子が、フリップフロップFF5のリセット端子Rには、アンド回路AND1の出力端子がそれぞれ接続されている。   A constant current circuit CC3, a charge switch Q5 composed of a P-type MOSFET, a discharge switch Q6 composed of an N-type MOSFET, and a constant current circuit CC4 are connected in series between the internal regulator Reg and a ground terminal. ing. The connection point between the charge switch Q5 and the discharge switch Q6 is connected to the ground terminal via the capacitor C4 and to the inverting input terminal of the comparator CP4. The reference voltage Vref4 is connected to the non-inverting input terminal of the comparator CP4, and the output terminal of the comparator CP4 is connected to the other input terminal of the OR circuit OR2. The output terminal of the AND circuit AND2 is connected to the gate terminal of the charging switch Q5 via the inverting circuit NOT3. The inverting output terminal Qb of the flip-flop FF5 is connected to the gate terminal of the discharge switch Q6, the output terminal of the AND circuit AND2 is connected to the set terminal S of the flip-flop FF5, and the reset terminal R of the flip-flop FF5 is connected to the reset terminal R of the flip-flop FF5. , And an output terminal of the AND circuit AND1 are connected to each other.

この構成により、奇数時パルスのオン期間(時刻t1〜t2の期間)は、充電スイッチQ5がオン且つ放電スイッチQ6がオフになり、定電流回路CC3の定電流によってコンデンサC4が充電される。そして、奇数時パルス終了後のオフ期間(時刻t2〜t3の期間)は、充電スイッチQ5がオフ且つ放電スイッチQ6がオフになり、充電されたコンデンサC4が高抵抗状態で維持される。次に、偶数時パルスのオン期間(時刻t3〜t4の期間)と、偶数時パルス終了後のオフ期間(時刻t4〜t5の期間)とは、充電スイッチQ5がオフ且つ放電スイッチQ6がオンで、定電流回路CC4の定電流によってコンデンサC4が放電される。   With this configuration, during the ON period of the odd-numbered pulse (the period from time t1 to t2), the charge switch Q5 is turned on and the discharge switch Q6 is turned off, and the capacitor C4 is charged by the constant current of the constant current circuit CC3. Then, during the off period (period from time t2 to t3) after the end of the odd-numbered pulse, the charge switch Q5 is turned off and the discharge switch Q6 is turned off, and the charged capacitor C4 is maintained in a high resistance state. Next, the on-period of the even-numbered pulse (period from time t3 to t4) and the off-period after the end of the even-numbered pulse (period from time t4 to t5) are as follows: charge switch Q5 is off and discharge switch Q6 is on. The capacitor C4 is discharged by the constant current of the constant current circuit CC4.

基準電圧Vref4は、コンデンサC4の放電完了を検知するための閾値であり、コンデンサC4の電圧が基準電圧Vref4を下回ると、コンパレータCP4の出力が立ち上がる。ワンショットパルス発生回路OS2は、オア回路OR2を介してコンパレータCP4の出力の立ち上がりを検知すると、予め設定された所定期間ハイレベルとなるパルス信号を出力し、この出力が偶数時パルス時の同期整流素子Q2のオン期間を制限する最大オンタイム制限信号MOTGとなる。なお、コンデンサC4の充電電流となる定電流回路CC3の定電流は、コンデンサC4の放電電流となる定電流回路CC4の定電流に対して若干大きな値に設定されている。これにより、一つ前の奇数時パルスのオン期間(時刻t1〜t2の期間)よりも、偶数時パルスの立ち上がり(時刻t3)からワンショットパルス発生回路OS2からパルス信号が出力されるまでの時間が短くなる。   The reference voltage Vref4 is a threshold for detecting completion of discharging of the capacitor C4. When the voltage of the capacitor C4 falls below the reference voltage Vref4, the output of the comparator CP4 rises. When detecting the rising of the output of the comparator CP4 via the OR circuit OR2, the one-shot pulse generation circuit OS2 outputs a pulse signal that is at a high level for a predetermined period, and the output is a synchronous rectification when an even-number pulse is generated. The maximum on-time restriction signal MOTG restricts the on-period of the element Q2. The constant current of the constant current circuit CC3 serving as the charging current of the capacitor C4 is set to a value slightly larger than the constant current of the constant current circuit CC4 serving as the discharging current of the capacitor C4. Thus, the time from the rise of the even-numbered pulse (time t3) to the output of the pulse signal from the one-shot pulse generation circuit OS2 is longer than the ON period of the immediately preceding odd-numbered pulse (time t1 to t2). Becomes shorter.

次に、同期整流素子Q2のオン動作について、図6に示す電流不連続状態における同期整流素子駆動装置10の動作を参照して詳細に説明する。なお、図6に示す波形は、上から、2次巻線Nsの両端電圧VNs、同期整流素子Q2のドレイン電圧VQ2、2次側電流iNs、第2コンパレータCP2の出力波形、ワンショットパルス発生回路OS1の出力波形、第1コンパレータCP1の出力波形、反転回路NOT1の出力波形、ナンド回路NAND1の出力波形、オア回路OR1の出力波形、フリップフロップFF1の出力端子Qからの出力波形、最大オンタイム通知信号MOTG、フリップフロップFF2の出力端子Qからの出力波形、を示している。 Next, the ON operation of the synchronous rectifier Q2 will be described in detail with reference to the operation of the synchronous rectifier drive 10 in the discontinuous current state shown in FIG. The waveforms shown in FIG. 6 are, from the top, the voltage V Ns across the secondary winding Ns, the drain voltage V Q2 of the synchronous rectifier element Q2 , the secondary current i Ns , the output waveform of the second comparator CP2, and the one-shot. Output waveform of pulse generation circuit OS1, output waveform of first comparator CP1, output waveform of inversion circuit NOT1, output waveform of NAND circuit NAND1, output waveform of OR circuit OR1, output waveform from output terminal Q of flip-flop FF1, maximum The on-time notification signal MOTG and the output waveform from the output terminal Q of the flip-flop FF2 are shown.

フライバック型のスイッチング電源装置1において、2次側電流iNsは、トランスTに蓄えた磁束エネルギーが解放される瞬間(スイッチング素子Q1のオフ直後)のエネルギーが最も多く時間経過に伴い減少する。従って、同期整流素子Q2の開始タイミングはトランスTに最も磁束エネルギーが蓄積された状態であるため、2次巻線Nsの両端電圧VNsの変化が速いが、磁束エネルギーの放出が終わった後は2次巻線Nsの両端電圧VNsの変化が緩慢となる。 In the flyback type switching power supply device 1, the secondary-side current i Ns has the largest energy at the moment when the magnetic flux energy stored in the transformer T is released (immediately after the switching element Q1 is turned off), and decreases with time. Therefore, the start timing of the synchronous rectifier element Q2 is a state in which the magnetic flux energy is accumulated most in the transformer T, so that the voltage V Ns across the secondary winding Ns changes rapidly, but after the release of the magnetic flux energy ends. changes in voltage across V Ns of the secondary winding Ns is slow.

そこで、本実施の形態では、この磁束エネルギーの放出動作の違いを利用することで、正確に同期整流素子Q2をターンオンするタイミングを検知する。すなわち、磁束エネルギーの放出が完了した不連続状態ではトランスTの2次巻線Nsの電圧変動が緩慢となるが、連続状態ではトランスTの2次巻線Nsの電圧変動が急峻になる。従って、この違いを利用することで電源の動作状態を把握することが可能となる。   Therefore, in the present embodiment, the timing at which the synchronous rectifying element Q2 is turned on is accurately detected by utilizing the difference in the operation of releasing magnetic flux energy. That is, in the discontinuous state where the release of the magnetic flux energy is completed, the voltage fluctuation of the secondary winding Ns of the transformer T becomes slow, but in the continuous state, the voltage fluctuation of the secondary winding Ns of the transformer T becomes sharp. Therefore, it is possible to grasp the operation state of the power supply by utilizing this difference.

第2コンパレータCP2によって、トランスTの2次巻線Nsの両端電圧が負から正に反転するタイミング(時刻t11、t13、t15)が検知されると、ワンショットパルス発生回路OS1は、パルス幅Taのパルス信号を出力する。   When the timing (time t11, t13, t15) at which the voltage across the secondary winding Ns of the transformer T is inverted from negative to positive is detected by the second comparator CP2, the one-shot pulse generation circuit OS1 changes the pulse width Ta. The pulse signal of is output.

ワンショットパルス発生回路OS1からパルス幅Taのパルス信号が出力されている間に、第1コンパレータCP1によって、同期整流素子Q2の寄生ダイオードD1の導通が検知されて第1コンパレータCP1から出力される駆動タイミング通知信号Sig_Aがハイレベルに切り換わると、フリップフロップFF2がセットされ、同期整流素子Q2がオンされる。すなわち、第2コンパレータCP2で検知したトランスTの2次巻線Nsの両端電圧の反転タイミング(時刻t11)から第1コンパレータCP1で検知した同期整流素子Q2のドレイン電圧VQ2の低下(寄生ダイオードD1の導通開始、時刻t11a)までの遅れ時間が所定期間(パルス幅Ta)以内である場合、2次巻線Nsの電圧変動が急峻であると判断され、同期整流素子Q2は、ターンオンされる。 While the one-shot pulse generation circuit OS1 is outputting the pulse signal of the pulse width Ta, the first comparator CP1 detects the conduction of the parasitic diode D1 of the synchronous rectifier Q2, and the driving output from the first comparator CP1. When the timing notification signal Sig_A switches to a high level, the flip-flop FF2 is set, and the synchronous rectifier Q2 is turned on. That is, the second reduction in the drain voltage V Q2 of the secondary winding Ns of the voltage across synchronous rectifier Q2 from reverse timing (time t11) detected by the first comparator CP1 of the transformer T detected by the comparator CP2 (parasitic diode D1 When the delay time from the start of conduction to time t11a) is within a predetermined period (pulse width Ta), it is determined that the voltage fluctuation of the secondary winding Ns is steep, and the synchronous rectifier Q2 is turned on.

一方、ワンショットパルス発生回路OS1からパルス幅Taのパルス信号が出力されていない状態で、第1コンパレータCP1によって、同期整流素子Q2の寄生ダイオードD1の導通が検知されて第1コンパレータCP1から出力される駆動タイミング通知信号Sig_Aがハイレベルに切り換わっても、フリップフロップFF2がセットされることなく、同期整流素子Q2がオンされない。すなわち、第2コンパレータCP2で検知したトランスTの2次巻線Nsの両端電圧の反転タイミング(時刻t13、t15)から第1コンパレータCP1で検知した同期整流素子Q2のドレイン電圧VQ2の低下(寄生ダイオードD1の導通開始、時刻t13a、t15a)までの遅れ時間が所定期間(パルス幅Ta)を超える場合、2次巻線Nsの電圧変動が緩慢であると判断され、同期整流素子Q2は、ターンオンされることがない。 On the other hand, in a state where the pulse signal of the pulse width Ta is not output from the one-shot pulse generation circuit OS1, the conduction of the parasitic diode D1 of the synchronous rectifier Q2 is detected by the first comparator CP1 and output from the first comparator CP1. Even if the drive timing notification signal Sig_A switches to the high level, the synchronous rectifier Q2 is not turned on without setting the flip-flop FF2. That is, reduction in the drain voltage V Q2 of the secondary winding Ns synchronous rectifier Q2 from reverse timing voltage across (time t13, t15) detected by the first comparator CP1 of the transformer T detected by the second comparator CP2 (parasitic If the delay time from the start of conduction of the diode D1 to the times t13a and t15a) exceeds a predetermined period (pulse width Ta), it is determined that the voltage fluctuation of the secondary winding Ns is slow, and the synchronous rectifier Q2 is turned on. Never be.

このように、トランスTの2次巻線Nsの電圧変動の緩急に応じて、同期整流素子Q2を動作させるか否かを判定することで、電流不連続状態において、トランスTに蓄積された磁束エネルギーの放出完了後のリンギングによる同期整流素子Q2の誤動作を防止することができる。   As described above, by determining whether to operate the synchronous rectifier element Q2 in accordance with the speed of the voltage fluctuation of the secondary winding Ns of the transformer T, the magnetic flux accumulated in the transformer T in the current discontinuous state is determined. It is possible to prevent malfunction of the synchronous rectifier element Q2 due to ringing after the completion of energy release.

次に、同期整流素子Q2のオフ動作について、図7に示す電流連続状態における同期整流素子駆動装置10の動作を参照して詳細に説明する。なお、図7に示す波形は、上から、2次巻線Nsの両端電圧VNs、同期整流素子Q2のドレイン電圧VQ2、2次側電流iNs、第2コンパレータCP2の出力波形、ワンショットパルス発生回路OS1の出力波形、第1コンパレータCP1の出力波形、反転回路NOT1の出力波形、ナンド回路NAND1の出力波形、オア回路OR1の出力波形、フリップフロップFF1の出力端子Qからの出力波形、最大オンタイム制限信号MOTG、フリップフロップFF2の出力端子Qからの出力波形、を示している。 Next, the OFF operation of the synchronous rectifier Q2 will be described in detail with reference to the operation of the synchronous rectifier driver 10 in the continuous current state shown in FIG. Note that the waveform shown in FIG. 7 includes, from the top, the voltage V Ns across the secondary winding Ns, the drain voltage V Q2 of the synchronous rectifier element Q2 , the secondary current i Ns , the output waveform of the second comparator CP2, and the one-shot. Output waveform of pulse generation circuit OS1, output waveform of first comparator CP1, output waveform of inversion circuit NOT1, output waveform of NAND circuit NAND1, output waveform of OR circuit OR1, output waveform from output terminal Q of flip-flop FF1, maximum 5 shows an on-time limit signal MOTG and an output waveform from the output terminal Q of the flip-flop FF2.

連続状態では、トランスTに蓄積された磁束エネルギーの放出が完了する前に、1次側のスイッチング素子Q1がオンされるため、同期整流素子Q2のドレイン電圧VQ2のみを確認、すなわち第1コンパレータCP1の出力のみでオフタイミングを図ることができない。そこで、本実施の形態では、フリップフロップFF1の出力端子Qから出力されるオン期間信号Sig_onに基づいて最大オンタイム生成回路13で生成される最大オンタイム制限信号MOTGによって、同期整流素子Q2の最大オンタイムを制限している。 In the continuous state, before the release of the magnetic flux energy accumulated in the transformer T is completed, the switching element Q1 on the primary side is turned on. Therefore, only the drain voltage V Q2 of the synchronous rectifying element Q2 is confirmed, that is, the first comparator The off-timing cannot be achieved only by the output of CP1. Therefore, in the present embodiment, the maximum on-time limit signal MOTG generated by the maximum on-time generation circuit 13 based on the on-period signal Sig_on output from the output terminal Q of the flip-flop FF1 causes the maximum of the synchronous rectifier element Q2 to increase. Limited on-time.

最大オンタイム生成回路13は、上述のように、1周期前のオン期間(オン期間信号Sig_onがハイレベルの期間、時刻t21a〜t22)をコンデンサC3もしくはC4に充電される電荷によって記憶し、この記憶した1周期前のオン期間よりも短い時間に、同期整流素子Q2のオン期間を制限する最大オンタイム制限信号MOTGを出力する。これにより、1次側のスイッチング素子Q1が動作開始する前に同期整流素子Q2の動作を確実に停止させることができる。なお、本実施の形態では、同期整流素子Q2のオン期間を、1周期前のオン期間を所定の割合で減じた期間に制限するように構成したが、1周期前のオン期間から所定の期間を減じた期間に制限するように構成しても良い。   As described above, the maximum on-time generation circuit 13 stores the on-period (the period during which the on-period signal Sig_on is at a high level, times t21a to t22) one cycle before by the electric charge charged in the capacitor C3 or C4. A maximum on-time limiting signal MOTG that limits the on-period of the synchronous rectifier element Q2 is output during a shorter time than the stored on-period one cycle before. Thus, the operation of the synchronous rectifier element Q2 can be reliably stopped before the operation of the primary-side switching element Q1 starts. In the present embodiment, the on-period of the synchronous rectifier element Q2 is configured to be limited to a period obtained by reducing the on-period one cycle before by a predetermined ratio. May be configured to be limited to a period in which is reduced.

図8には、電流臨界状態における同期整流素子駆動装置10の動作波形が示されている。なお、図8に示す波形は、上から、2次巻線Nsの両端電圧VNs、同期整流素子Q2のドレイン電圧VQ2、2次側電流iNs、第2コンパレータCP2の出力波形、ワンショットパルス発生回路OS1の出力波形、第1コンパレータCP1の出力波形、反転回路NOT1の出力波形、ナンド回路NAND1の出力波形、オア回路OR1の出力波形、フリップフロップFF1の出力端子Qからの出力波形、最大オンタイム制限信号MOTG、フリップフロップFF2の出力端子Qからの出力波形、を示している。 FIG. 8 shows an operation waveform of the synchronous rectifier driving device 10 in the current critical state. The waveforms shown in FIG. 8 are, from the top, the voltage V Ns across the secondary winding Ns, the drain voltage V Q2 of the synchronous rectifier Q2 , the secondary current i Ns , the output waveform of the second comparator CP2, and the one-shot. Output waveform of pulse generation circuit OS1, output waveform of first comparator CP1, output waveform of inversion circuit NOT1, output waveform of NAND circuit NAND1, output waveform of OR circuit OR1, output waveform from output terminal Q of flip-flop FF1, maximum 5 shows an on-time limit signal MOTG and an output waveform from the output terminal Q of the flip-flop FF2.

電流臨界状態においても、図8に示すように、不連続状態で説明したオン動作と同様に時刻t31aで同期整流素子Q2をオンさせ、連続状態で説明したオフ動作と同様に時刻t32cで同期整流素子Q2をオフさせることで、良好な同期整流動作を実現することができる。   Also in the current critical state, as shown in FIG. 8, the synchronous rectifying element Q2 is turned on at time t31a as in the ON operation described in the discontinuous state, and the synchronous rectification is performed at time t32c as in the OFF operation described in the continuous state. By turning off the element Q2, a favorable synchronous rectification operation can be realized.

なお、本実施の形態において、トランスTの2次巻線Nsの電圧変動の緩急に応じて、連続状態と不連続状態とを判定することもできる。同期整流素子Q2のドレイン電圧VQ2の上昇(第1コンパレータCP1の再反転、時刻t12)から、第2コンパレータCP2で検知した2次巻線Nsの両端電圧VNsの再反転(時刻t12a)までの期間が所定期間以上である場合、不連続状態と判定することができる。そして、同期整流素子Q2のドレイン電圧VQ2の上昇(第1コンパレータCP1の再反転)から、第2コンパレータCP2で検知した2次巻線Nsの両端電圧VNsの再反転までの期間が所定期間未満である場合、不連続状態と判定することができる。 In the present embodiment, the continuous state and the discontinuous state can be determined according to the fluctuation of the voltage of the secondary winding Ns of the transformer T. From the rise of the drain voltage V Q2 of the synchronous rectifier element Q2 (re-inversion of the first comparator CP1, time t12) to the re-inversion of the voltage V Ns across the secondary winding Ns detected by the second comparator CP2 (time t12a). If the period is longer than the predetermined period, it can be determined that the state is discontinuous. Then, the rise of the drain voltage V Q2 of synchronous rectifier Q2 (reversed again in the first comparator CP1), duration predetermined period until re-reversal of the voltage across V Ns of the secondary winding Ns detected by the second comparator CP2 If it is less than the threshold value, it can be determined that the state is discontinuous.

このように、連続状態と不連続状態との判定を行うことで、不連続状態では、最大オンタイム生成回路13の動作を停止させるようにしても良い。すなわち、不連続状態では、トランスTに蓄積された磁束エネルギーの放出が完了した後に、1次側のスイッチング素子Q1がオンされるため、同期整流素子Q2のドレイン電圧VQ2のみを確認、すなわち第1コンパレータCP1の出力のみで正確なオフタイミングを把握することができる。 As described above, by determining the continuous state and the discontinuous state, the operation of the maximum on-time generation circuit 13 may be stopped in the discontinuous state. That is, in the discontinuous state, after the release of the magnetic flux energy accumulated in the transformer T is completed, the switching element Q1 on the primary side is turned on. Therefore, only the drain voltage V Q2 of the synchronous rectifying element Q2 is confirmed, that is, An accurate off-timing can be grasped only by the output of one comparator CP1.

(第2の実施の形態)
第2の実施の形態では、同期整流素子Q2の接続が、2次GND側から2次プラス側に変更され、同期整流素子駆動装置10aは、図9を参照すると、2次巻線Nsと平滑コンデンサC2の正極端子に設けられ、ドレイン端子が2次巻線Nsに、ソース端子が平滑コンデンサC2の正極端子にそれぞれ接続されている同期整流素子Q2を駆動する。
(Second embodiment)
In the second embodiment, the connection of the synchronous rectification element Q2 is changed from the secondary GND side to the secondary plus side, and the synchronous rectification element driving device 10a, as shown in FIG. The synchronous rectifier Q2, which is provided at the positive terminal of the capacitor C2 and has a drain terminal connected to the secondary winding Ns and a source terminal connected to the positive terminal of the smoothing capacitor C2, is driven.

同期整流素子駆動装置10aは、第1コンパレータCP1と、第5コンパレータCP5と、パルス生成器11と、駆動回路12とを備えている。   The synchronous rectifier driving device 10a includes a first comparator CP1, a fifth comparator CP5, a pulse generator 11, and a driving circuit 12.

第1コンパレータCP1は、同期整流素子Q2のソース端子が反転入力端子に、同期整流素子Q2のドレイン端子がオフセット電圧Vref1もしくはオフセット電圧Vref2を介して非反転入力端子にそれぞれ接続され、出力端子から同期整流素子Q2の駆動タイミングを通知する駆動タイミング通知信号Sig_Aを出力する。   In the first comparator CP1, the source terminal of the synchronous rectifier Q2 is connected to the inverting input terminal, and the drain terminal of the synchronous rectifier Q2 is connected to the non-inverting input terminal via the offset voltage Vref1 or the offset voltage Vref2. A drive timing notification signal Sig_A for notifying the drive timing of the rectifier element Q2 is output.

第5コンパレータCP5は、同期整流素子Q2のドレイン端子が非反転入力端子に、同期整流素子Q2のソース端子がオフセット電圧Vref5を介して非反転入力端子にそれぞれ接続されている。オフセット電圧Vref5は、オフセット電圧Vref1及びオフセット電圧Vref2とは、異なる電圧に設定されている。そして、第5コンパレータCP5は、同期整流素子Q2のドレイン電圧VQ2がオフセット電圧Vref5を交差するタイミングを検知し、検知した交差タイミングを基準タイミング通知信号Sig_Bとして出力する。 In the fifth comparator CP5, the drain terminal of the synchronous rectifier Q2 is connected to the non-inverting input terminal, and the source terminal of the synchronous rectifier Q2 is connected to the non-inverting input terminal via the offset voltage Vref5. The offset voltage Vref5 is set to a different voltage from the offset voltage Vref1 and the offset voltage Vref2. The fifth comparator CP5 detects the timing at which the drain voltage V Q2 of synchronous rectifier Q2 intersects the offset voltage Vref5, and outputs the cross timing detected as a reference timing notification signal Sig_B.

(第3の実施の形態) (Third embodiment)

第3の実施の形態の同期整流素子駆動装置10bは、図10を参照すると、第1の実施の形態と同様に、2次GND側に接続された同期整流素子Q2を駆動する。   Referring to FIG. 10, the synchronous rectifier driving device 10b according to the third embodiment drives a synchronous rectifier Q2 connected to the secondary GND side, as in the first embodiment.

同期整流素子駆動装置10bは、第1コンパレータCP1と、第6コンパレータCP6と、パルス生成器11と、駆動回路12、抵抗R2、R3とを備えている。   The synchronous rectifier driving device 10b includes a first comparator CP1, a sixth comparator CP6, a pulse generator 11, a driving circuit 12, and resistors R2 and R3.

第6コンパレータCP6は、同期整流素子Q2のドレイン端子が反転入力端子に、
出力電圧(平滑コンデンサC2の両端電圧)の抵抗R2、R3による分圧値が非反転入力端子に接続されている。抵抗R2、R3による分圧値は、オフセット電圧Vref1及びオフセット電圧Vref2とは異なる電圧になるように設定されている。そして、第6コンパレータCP6は、同期整流素子Q2のドレイン電圧VQ2が抵抗R2、R3による分圧値を交差するタイミングを検知し、検知した交差タイミングを基準タイミング通知信号Sig_Bとして出力する。
In the sixth comparator CP6, the drain terminal of the synchronous rectifier Q2 is connected to the inverting input terminal.
The divided voltage of the output voltage (the voltage across the smoothing capacitor C2) by the resistors R2 and R3 is connected to the non-inverting input terminal. The voltage divided by the resistors R2 and R3 is set to be different from the offset voltage Vref1 and the offset voltage Vref2. The sixth comparator CP6 detects the timing at which the drain voltage V Q2 of synchronous rectifier Q2 intersects the divided voltage value by the resistors R2, R3, and outputs a cross timing detected as a reference timing notification signal Sig_B.

次に、第2の実施の形態及び第3の実施の形態のように、ドレイン電圧VQ2に基づく基準タイミング通知信号Sig_Bを用いた同期整流素子Q2のオン動作について、図11に示す電流不連続状態における同期整流素子駆動装置10aの動作を参照して詳細に説明する。なお、図11は、第2の実施の形態の各部の動作波形であり、上から、同期整流素子Q2のドレイン電圧VQ2、2次側電流iNs、第5コンパレータCP5の出力波形、ワンショットパルス発生回路OS1の出力波形、第1コンパレータCP1の出力波形、反転回路NOT1の出力波形、ナンド回路NAND1の出力波形、オア回路OR1の出力波形、フリップフロップFF1の出力端子Qからの出力波形、最大オンタイム通知信号MOTG、フリップフロップFF2の出力端子Qからの出力波形、を示している。 Then, as in the second embodiment and the third embodiment, the ON operation of the synchronous rectifier Q2 with reference timing notification signal Sig_B based on the drain voltage V Q2, current discontinuity shown in FIG. 11 The operation will be described in detail with reference to the operation of the synchronous rectifier driving device 10a in the state. FIG. 11 is an operation waveform of each part of the second embodiment. From the top, the drain voltage V Q2 of the synchronous rectifier Q2 , the secondary current i Ns , the output waveform of the fifth comparator CP5, and the one-shot Output waveform of pulse generation circuit OS1, output waveform of first comparator CP1, output waveform of inversion circuit NOT1, output waveform of NAND circuit NAND1, output waveform of OR circuit OR1, output waveform from output terminal Q of flip-flop FF1, maximum The on-time notification signal MOTG and the output waveform from the output terminal Q of the flip-flop FF2 are shown.

第5コンパレータCP5によって、同期整流素子Q2のドレイン電圧VQ2がオフセット電圧Vref5を下回るタイミング(時刻t41、t43、t45)が検知されると、ワンショットパルス発生回路OS1は、パルス幅Taのパルス信号を出力する。 By the fifth comparator CP5, the timing below the offset voltage Vref5 drain voltage V Q2 is a synchronous rectifying element Q2 (time t41, t43, t45) is detected, the one-shot pulse generating circuit OS1 is a pulse signal having a pulse width Ta Is output.

ワンショットパルス発生回路OS1からパルス幅Taのパルス信号が出力されている間に、第1コンパレータCP1によって、同期整流素子Q2の同期整流素子Q2の寄生ダイオードD1の導通が検知されて第1コンパレータCP1から出力される駆動タイミング通知信号Sig_Aがハイレベルに切り換わると、フリップフロップFF2がセットされ、同期整流素子Q2がオンされる。すなわち、第5コンパレータCP5で検知した同期整流素子Q2のドレイン電圧VQ2がオフセット電圧Vref5を下回るタイミング(時刻t41)から第1コンパレータCP1で検知した同期整流素子Q2のドレイン電圧VQ2の低下(寄生ダイオードD1の導通開始、時刻t41a)までの遅れ時間が所定期間(パルス幅Ta)以内である場合、同期整流素子Q2は、動作を開始する。 While the pulse signal of the pulse width Ta is being output from the one-shot pulse generation circuit OS1, the conduction of the parasitic diode D1 of the synchronous rectifier Q2 of the synchronous rectifier Q2 is detected by the first comparator CP1, and the first comparator CP1 Is switched to a high level, flip-flop FF2 is set, and synchronous rectifier Q2 is turned on. That is, reduction in the drain voltage V Q2 of the drain voltage V Q2 is synchronous rectifier Q2 detected by the first comparator CP1 from the timing (time t41) below the offset voltage Vref5 the synchronous rectifier Q2 detected by the fifth comparator CP5 (parasitic If the delay time from the start of conduction of the diode D1 to the time t41a) is within a predetermined period (pulse width Ta), the synchronous rectifier element Q2 starts operating.

一方、ワンショットパルス発生回路OS1からパルス幅Taのパルス信号が出力されていない状態で、第1コンパレータCP1によって、同期整流素子Q2の同期整流素子Q2の寄生ダイオードD1の導通が検知されて第1コンパレータCP1から出力される駆動タイミング通知信号Sig_Aがハイレベルに切り換わっても、フリップフロップFF2がセットされず、同期整流素子Q2はオンされない。すなわち、第5コンパレータCP5で検知した同期整流素子Q2のドレイン電圧VQ2がオフセット電圧Vref5を下回るタイミング(時刻t43、t45)から第1コンパレータCP1で検知した同期整流素子Q2のドレイン電圧VQ2の低下(寄生ダイオードD1の導通開始、時刻t43a、t45a)までの遅れ時間が所定期間(パルス幅Ta)を超える場合、同期整流素子Q2は、動作が開始されることがない。 On the other hand, in a state where the pulse signal of the pulse width Ta is not output from the one-shot pulse generation circuit OS1, the conduction of the parasitic diode D1 of the synchronous rectifier Q2 of the synchronous rectifier Q2 is detected by the first comparator CP1. Even when the drive timing notification signal Sig_A output from the comparator CP1 switches to a high level, the flip-flop FF2 is not set, and the synchronous rectifier Q2 is not turned on. That is, reduction in the drain voltage V Q2 of synchronous rectifier Q2 to the drain voltage V Q2 is detected by the first comparator CP1 from the timing (time t43, t45) below the offset voltage Vref5 the synchronous rectifier Q2 detected by the fifth comparator CP5 If the delay time until (the conduction of the parasitic diode D1 starts, times t43a and t45a) exceeds a predetermined period (pulse width Ta), the operation of the synchronous rectifier element Q2 is not started.

(第4の実施の形態)
第4の実施の形態の同期整流素子駆動装置10cは、図12を参照すると、第1の実施の形態と同様に、2次GND側に接続された同期整流素子Q2を駆動する。
(Fourth embodiment)
Referring to FIG. 12, the synchronous rectifier driving device 10c according to the fourth embodiment drives a synchronous rectifier Q2 connected to the secondary GND side, as in the first embodiment.

同期整流素子駆動装置10cは、第1コンパレータCP1と、第7コンパレータCP7と、パルス生成器11と、駆動回路12と、コンデンサC5と、抵抗R4とを備えている。   The synchronous rectifier driving device 10c includes a first comparator CP1, a seventh comparator CP7, a pulse generator 11, a driving circuit 12, a capacitor C5, and a resistor R4.

同期整流素子Q2のドレイン端子とソース端子との間に、コンデンサC5と抵抗R4とからなる直列回路が接続されている。そして、第7コンパレータCP7は、コンデンサC5と抵抗R4との接続点が反転入力端子に、同期整流素子Q2のソース端子がオフセット電圧Vref6を介して非反転入力端子にそれぞれ接続されている。これにより、第7コンパレータCP7は、トランスTの両端電圧の変化を、コンデンサC5と抵抗R4とからなる直列回路を介して検知し、トランスTの両端電圧がオフセット電圧Vref6によって決まる基準電圧を交差するタイミングを検知し、検知した交差タイミングを緩急検知基準信号Sig_Bとして出力する。   A series circuit including a capacitor C5 and a resistor R4 is connected between the drain terminal and the source terminal of the synchronous rectifier Q2. In the seventh comparator CP7, the connection point between the capacitor C5 and the resistor R4 is connected to the inverting input terminal, and the source terminal of the synchronous rectifier Q2 is connected to the non-inverting input terminal via the offset voltage Vref6. As a result, the seventh comparator CP7 detects a change in the voltage between both ends of the transformer T via the series circuit including the capacitor C5 and the resistor R4, and the voltage between both ends of the transformer T crosses the reference voltage determined by the offset voltage Vref6. The timing is detected, and the detected intersection timing is output as a slow / slow detection reference signal Sig_B.

以上のように、本実施の形態は、スイッチング電源装置1におけるトランスTの2次巻線Nsの電圧を整流する同期整流素子Q2を駆動する同期整流素子Q2駆動装置であって、同期整流素子Q2の両端電圧に基づいて同期整流素子Q2のオンタイミングを検知する第1検知部(第1コンパレータCP1)と、2次巻線Nsの電圧変動の基準タイミングを検知する第2検知部(第2コンパレータCP2、第5コンパレータCP5、第6コンパレータCP6もしくは第7コンパレータCP7)と、第2検知部によって検知された基準タイミングから予め設定された判定期間(ワンショットパルス発生回路OS1から出力されるパルス信号のパルス幅Ta)以内であることを条件に、第1検出部によって検知されたオンタイミングで同期整流素子Q2をターンオンさせる制御部(パルス生成器11及び駆動回路12)とを備えている。
この構成により、トランスTの2次巻線Nsの電圧変動の緩急に応じて、同期整流素子Q2を動作させるか否かを判定することができるため、トランスTに蓄積された磁束エネルギーの放出完了後のリンギングによる同期整流素子Q2の誤動作を防止することができ、1次側のスイッチング素子Q1がオフの間に電流ゼロ期間がある電流不連続状態であっても良好な同期整流動作を実現することができる。
As described above, the present embodiment is a synchronous rectifying device Q2 driving device for driving the synchronous rectifying device Q2 for rectifying the voltage of the secondary winding Ns of the transformer T in the switching power supply device 1, wherein the synchronous rectifying device Q2 A first detector (first comparator CP1) for detecting the on-timing of the synchronous rectifier element Q2 based on the voltage between both ends, and a second detector (second comparator) for detecting the reference timing of the voltage fluctuation of the secondary winding Ns. CP2, the fifth comparator CP5, the sixth comparator CP6, or the seventh comparator CP7), and a predetermined determination period (a pulse signal output from the one-shot pulse generation circuit OS1) from the reference timing detected by the second detection unit. The synchronous rectifier element is turned on at the ON timing detected by the first detection section, provided that the pulse width is within the pulse width Ta). And a second control unit to turn on (pulse generator 11 and the drive circuit 12).
With this configuration, it is possible to determine whether to operate the synchronous rectifier element Q2 according to the level of the voltage fluctuation of the secondary winding Ns of the transformer T. Therefore, the release of the magnetic flux energy accumulated in the transformer T is completed. A malfunction of the synchronous rectifier element Q2 due to subsequent ringing can be prevented, and a good synchronous rectification operation can be realized even in a current discontinuous state where there is a zero current period while the primary side switching element Q1 is off. be able to.

さらに、本実施の形態によれば、第2検知部(第2コンパレータCP2)は、2次巻線Nsが整流可能な電圧極性に極性反転するタイミングを基準タイミングとして検知する。   Further, according to the present embodiment, the second detection unit (second comparator CP2) detects a timing at which the polarity of the secondary winding Ns is inverted to a rectifiable voltage polarity as a reference timing.

さらに、本実施の形態によれば、第1検知部は、同期整流素子Q2の両端電圧をターンオン基準電圧(オフセット電圧Vref1)と比較することでオンタイミングを検知し、第2検知部(第5コンパレータCP5)は、同期整流素子Q2の両端電圧をターンオン基準電圧とは異なる第1基準電圧(オフセット電圧Vref5)と比較することで基準タイミングを検知する。   Further, according to the present embodiment, the first detector detects the on-timing by comparing the voltage across the synchronous rectifier Q2 with the turn-on reference voltage (offset voltage Vref1), and detects the second timing (the fifth detector). The comparator CP5) detects the reference timing by comparing the voltage across the synchronous rectifier element Q2 with a first reference voltage (offset voltage Vref5) different from the turn-on reference voltage.

さらに、本実施の形態によれば、スイッチング電源装置1の出力電圧を分圧して抵抗分圧信号を生成する分圧部(抵抗R2、R3)を具備し、第2検知部(第6コンパレータCP6)は、同期整流素子Q2の両端電圧を抵抗分圧信号と比較することで基準タイミングを検知する。   Furthermore, according to the present embodiment, a voltage divider (resistors R2, R3) for dividing the output voltage of the switching power supply device 1 to generate a resistor divided signal is provided, and the second detector (sixth comparator CP6) is provided. ) Detects the reference timing by comparing the voltage between both ends of the synchronous rectifier element Q2 with the resistance divided signal.

さらに、本実施の形態によれば、同期整流素子Q2の両端に接続されたコンデンサC5と抵抗R4とからなる直列回路を具備し、
第2検知部(第7コンパレータCP7)は、直列回路におけるコンデンサC5と抵抗R4との接続点の電圧と第2基準電圧(オフセット電圧Vref6)とを比較することで基準タイミングを検知する。
Further, according to the present embodiment, a series circuit including a capacitor C5 and a resistor R4 connected to both ends of the synchronous rectifier Q2 is provided.
The second detector (seventh comparator CP7) detects a reference timing by comparing a voltage at a connection point between the capacitor C5 and the resistor R4 in the series circuit with a second reference voltage (offset voltage Vref6).

また、本実施の形態は、スイッチング電源装置1におけるトランスTの2次巻線Nsの電圧を整流する同期整流素子Q2を駆動する同期整流素子Q2駆動装置であって、同期整流素子Q2の両端電圧をターンオン基準電圧(オフセット電圧Vref1)と比較することで同期整流素子Q2のオンタイミングを検知すると共に、同期整流素子Q2の両端電圧をターンオフ基準電圧(オフセット電圧Vref2)と比較することで同期整流素子Q2のオフタイミングを検知する第1検知部(第1コンパレータCP1)と、第1検知部によって検知されたオンタイミングからオフタイミングまでの期間を同期整流期間とし、同期整流素子Q2のオン期間を1周期前の同期整流期間よりも短い期間に制限する最大オンタイム制限信号MOTGを生成する最大オンタイム生成部(最大オンタイム生成回路13)と、最大オンタイム制限信号MOTGに基づいて同期整流素子Q2をターンオフさせる制御部(パルス生成器11及び駆動回路)とを備えている。
この構成により、同期整流素子Q2のオン期間を、最大オンタイム制限信号MOTGによって1周期前の同期整流期間よりも短い期間に制限することができるため、1次側のスイッチング素子Q1が動作開始する前に同期整流素子Q2の動作を確実に停止させることができ、1次側のスイッチング素子Q1がオフの間に電流が連続的に流れる電流連続状態であっても良好な同期整流動作を実現することができる。
Further, the present embodiment is a synchronous rectifier Q2 driving device that drives a synchronous rectifier Q2 that rectifies the voltage of the secondary winding Ns of the transformer T in the switching power supply 1, and includes a voltage across the synchronous rectifier Q2. Is compared with a turn-on reference voltage (offset voltage Vref1) to detect the on-timing of the synchronous rectifier Q2, and to compare the voltage across the synchronous rectifier Q2 with a turn-off reference voltage (offset voltage Vref2). A first detector (first comparator CP1) for detecting the off-timing of Q2, a period from the on-timing to the off-timing detected by the first detector as a synchronous rectification period, and an on-period of the synchronous rectifying element Q2 as 1 Generate a maximum on-time limit signal MOTG that limits the period to a period shorter than the synchronous rectification period before the cycle. Maximum on time generating section (maximum ON time generation circuit 13), and a control unit for turning off the synchronous rectifier Q2 on the basis of the maximum on-time limit signal MOTG (pulse generator 11 and the drive circuit).
With this configuration, the on-period of the synchronous rectifier element Q2 can be limited to a period shorter than the synchronous rectification period one cycle before by the maximum on-time restriction signal MOTG, so that the primary-side switching element Q1 starts operating. The operation of the synchronous rectifier element Q2 can be reliably stopped beforehand, and a good synchronous rectification operation is realized even in a current continuous state in which current flows continuously while the primary-side switching element Q1 is off. be able to.

以上、本発明を具体的な実施形態で説明したが、上記実施形態は一例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更して実施できることは言うまでも無い。   As described above, the present invention has been described with the specific embodiments. However, it is needless to say that the above embodiments are merely examples, and can be modified without departing from the spirit of the present invention.

1 スイッチング電源装置
2 コントローラ
3 エラーアンプ
10、10a、10b、10c 同期整流素子駆動装置
11 パルス生成器
12 駆動回路
13 最大オンタイム生成回路
AND1、AND2 アンド回路
C1、C2 平滑コンデンサ
C3、C4、C5 コンデンサ
CC1、CC2、CC3、CC4 定電流回路
CP1 第1コンパレータ
CP2 第2コンパレータ
CP3、CP4 コンパレータ
CP5 第5コンパレータ
CP6 第6コンパレータ
CP7 第7コンパレータ
DB 整流回路
D1 寄生ダイオード
FF1、FF2、FF3、FF4、FF5 フリップフロップ
NOT1、NOT2、NOT3 反転回路
NAND1 ナンド回路
OR1、OR2 オア回路
OS1、OS2 ワンショットパルス発生回路
PC1 発光ダイオード
PC2 受光トランジスタ
Q1 スイッチング素子
Q2 同期整流素子
Q3、Q5 充電スイッチ
Q4、Q6 放電スイッチ
R1、R2、R3、R4 抵抗
T トランス
Np 1次巻線
Ns 2次巻線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Switching power supply 2 Controller 3 Error amplifier 10, 10a, 10b, 10c Synchronous rectifier drive 11 Pulse generator 12 Drive 13 Maximum on-time generation circuits AND1, AND2 AND circuits C1, C2 Smoothing capacitors C3, C4, C5 CC1, CC2, CC3, CC4 Constant current circuit CP1 First comparator CP2 Second comparator CP3, CP4 Comparator CP5 Fifth comparator CP6 Sixth comparator CP7 Seventh comparator DB Rectifier circuit D1 Parasitic diodes FF1, FF2, FF3, FF4, FF5 Flip-flop NOT1, NOT2, NOT3 Inverting circuit NAND1 NAND circuit OR1, OR2 OR circuit OS1, OS2 One-shot pulse generating circuit PC1 Light emitting diode PC2 Light receiving transistor Q1 switching element Q2 synchronous rectifier Q3, Q5 charging switch Q4, Q6 discharging switch R1, R2, R3, R4 resistor T trans Np 1 winding Ns 2 winding

Claims (8)

スイッチング電源装置におけるトランスの2次巻線の電圧を整流する同期整流素子を駆動する同期整流素子駆動装置であって、
前記同期整流素子の両端電圧に基づいて前記同期整流素子のオンタイミングを検知する第1検知部と、
前記2次巻線の電圧変動の基準タイミングを検知する第2検知部と、
前記第2検知部によって検知された前記基準タイミングから予め設定された判定期間以内であることを条件に、前記第1検知部によって検知された前記オンタイミングで前記同期整流素子をターンオンさせる制御部と、を具備することを特徴とする同期整流素子駆動装置。
A synchronous rectifier driving device that drives a synchronous rectifier that rectifies a voltage of a secondary winding of a transformer in a switching power supply,
A first detection unit that detects an on-timing of the synchronous rectifier based on a voltage between both ends of the synchronous rectifier;
A second detector for detecting a reference timing of a voltage change of the secondary winding;
A control unit that turns on the synchronous rectifying element at the on-timing detected by the first detection unit , on condition that the reference timing is detected within a predetermined determination period from the reference timing detected by the second detection unit; , A synchronous rectifier driving device.
前記第2検知部は、前記2次巻線が整流可能な電圧極性に極性反転するタイミングを前記基準タイミングとして検知することを特徴とする請求項1記載の同期整流素子駆動装置。   2. The synchronous rectifier driving device according to claim 1, wherein the second detection unit detects, as the reference timing, a timing at which the polarity of the secondary winding is inverted to a rectifiable voltage polarity. 3. 前記第1検知部は、前記同期整流素子の両端電圧をターンオン基準電圧と比較することで前記オンタイミングを検知し、
前記第2検知部は、前記同期整流素子の両端電圧を前記ターンオン基準電圧とは異なる第1基準電圧と比較することで前記基準タイミングを検知することを特徴とする請求項1記載の同期整流素子駆動装置。
The first detector detects the on-timing by comparing a voltage across the synchronous rectifier with a turn-on reference voltage,
The synchronous rectifier according to claim 1, wherein the second detector detects the reference timing by comparing a voltage across the synchronous rectifier with a first reference voltage different from the turn-on reference voltage. Drive.
前記スイッチング電源装置の出力電圧を分圧して抵抗分圧信号を生成する分圧部を具備し、
前記第2検知部は、前記同期整流素子の両端電圧を前記抵抗分圧信号と比較することで前記基準タイミングを検知することを特徴とする請求項1記載の同期整流素子駆動装置。
A voltage divider that divides an output voltage of the switching power supply to generate a resistance voltage division signal,
2. The synchronous rectifier driving device according to claim 1, wherein the second detector detects the reference timing by comparing a voltage between both ends of the synchronous rectifier with the resistance divided signal. 3.
前記同期整流素子の両端に接続されたコンデンサと抵抗とからなる直列回路を具備し、
前記第2検知部は、前記直列回路における前記コンデンサと前記抵抗との接続点の電圧と第2基準電圧とを比較することで前記基準タイミングを検知することを特徴とする請求項1記載の同期整流素子駆動装置。
It comprises a series circuit consisting of a capacitor and a resistor connected to both ends of the synchronous rectifier,
The synchronization according to claim 1, wherein the second detection unit detects the reference timing by comparing a voltage at a connection point between the capacitor and the resistor in the series circuit with a second reference voltage. Rectifier drive.
スイッチング電源装置におけるトランスの2次巻線の電圧を整流する同期整流素子を駆動する同期整流素子駆動装置であって、
前記同期整流素子の両端電圧をターンオン基準電圧と比較することで前記同期整流素子のオンタイミングを検知すると共に、前記同期整流素子の両端電圧をターンオフ基準電圧と比較することで前記同期整流素子のオフタイミングを検知する第1検知部と、
前記2次巻線の電圧変動の基準タイミングを検知する第2検知部と、
前記第1検知部によって検知された前記オンタイミングから前記オフタイミングまでの期間を同期整流期間とし、前記同期整流素子のオン期間を1周期前の前記同期整流期間よりも短い期間に制限する最大オンタイム制限信号を生成する最大オンタイム生成部と、
前記第2検知部によって検知された前記基準タイミングから予め設定された判定期間以内であることを条件に、前記第1検知部によって検知された前記オンタイミングで前記同期整流素子をターンオンさせると共に、前記最大オンタイム制限信号乃至は前記オフタイミングに基づいて前記同期整流素子をターンオフさせる制御部と、を具備することを特徴とする同期整流素子駆動装置。
A synchronous rectifier driving device that drives a synchronous rectifier that rectifies a voltage of a secondary winding of a transformer in a switching power supply,
The on-time of the synchronous rectifier is detected by comparing the voltage between both ends of the synchronous rectifier with a turn-on reference voltage, and the synchronous rectifier is turned off by comparing the voltage across the synchronous rectifier with a turn-off reference voltage. A first detector for detecting timing;
A second detector for detecting a reference timing of a voltage change of the secondary winding;
A maximum ON period in which a period from the ON timing to the OFF timing detected by the first detection unit is a synchronous rectification period, and an ON period of the synchronous rectifying element is limited to a period shorter than the synchronous rectification period one cycle before. A maximum on-time generator for generating a time limit signal,
The synchronous rectifier is turned on at the on-timing detected by the first detector , on condition that it is within a predetermined determination period from the reference timing detected by the second detector. A synchronous rectifying element driving device, comprising: a control unit that turns off the synchronous rectifying element based on a maximum on-time limit signal or the off timing.
スイッチング電源装置におけるトランスの2次巻線の電圧を整流する同期整流素子を駆動する同期整流素子駆動方法であって、
第1検知部によって、前記同期整流素子の両端電圧に基づいて前記同期整流素子のオンタイミングを検知し、
第2検知部によって、前記2次巻線の電圧変動の基準タイミングを検知し、
前記同期整流素子の駆動を制御する制御部は、前記第2検知部が検知した前記基準タイミングから予め設定された判定期間以内であることを条件に、前記第1検知部が検知した前記オンタイミングで前記同期整流素子をターンオンさせることを特徴とする同期整流素子駆動装置。
A synchronous rectifier driving method for driving a synchronous rectifier that rectifies a voltage of a secondary winding of a transformer in a switching power supply device,
A first detection unit that detects an on-timing of the synchronous rectifier based on a voltage across the synchronous rectifier;
A second detection unit that detects a reference timing of a voltage change of the secondary winding,
The control unit that controls the driving of the synchronous rectifying element is configured to detect the ON timing detected by the first detection unit on condition that the reference timing detected by the second detection unit is within a predetermined determination period. Wherein the synchronous rectifier is turned on.
スイッチング電源装置におけるトランスの2次巻線の電圧を整流する同期整流素子を駆動する同期整流素子駆動装置であって、
第1検知部によって、前記同期整流素子の両端電圧をターンオン基準電圧と比較することで前記同期整流素子のオンタイミングを検知すると共に、前記同期整流素子の両端電圧をターンオフ基準電圧と比較することで前記同期整流素子のオフタイミングを検知し、
第2検知部によって、前記2次巻線の電圧変動の基準タイミングを検知し、
最大オンタイム生成部によって、前記第1検知部が検知した前記オンタイミングから前記オフタイミングまでの期間を同期整流期間とし、前記同期整流素子のオン期間を1周期前の前記同期整流期間よりも短い期間に制限する最大オンタイム制限信号を生成し、
前記同期整流素子の駆動を制御する制御部は、前記第2検知部が検知した前記基準タイミングから予め設定された判定期間以内であることを条件に、前記第1検知部が検知した前記オンタイミングで前記同期整流素子をターンオンさせると共に、前記最大オンタイム制限信号乃至は前記オフタイミングに基づいて前記同期整流素子をターンオフさせることを特徴とする同期整流素子駆動方法。
A synchronous rectifier driving device that drives a synchronous rectifier that rectifies a voltage of a secondary winding of a transformer in a switching power supply,
The first detector detects the on-timing of the synchronous rectifier by comparing the voltage across the synchronous rectifier with a turn-on reference voltage, and compares the voltage across the synchronous rectifier with a turn-off reference. Detecting the off-timing of the synchronous rectifier,
A second detection unit that detects a reference timing of a voltage change of the secondary winding,
A maximum on-time generation unit sets a period from the on-timing to the off-timing detected by the first detection unit as a synchronous rectification period, and an on period of the synchronous rectification element is shorter than the synchronous rectification period one cycle before. Generate a maximum on-time limit signal that limits the period,
The control unit that controls the driving of the synchronous rectifying element is configured to detect the ON timing detected by the first detection unit on condition that the reference timing detected by the second detection unit is within a predetermined determination period. Wherein the synchronous rectifier is turned on and the synchronous rectifier is turned off based on the maximum on-time limit signal or the off timing.
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