JP7028653B2 - 絶縁同期整流型dc/dcコンバータ - Google Patents
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Description
二次側に配置される同期整流トランジスタと、
前記同期整流トランジスタの駆動を制御する同期整流コントローラと、を備えた絶縁同期整流型DC/DCコンバータであって、
前記同期整流コントローラは、
前記同期整流トランジスタのドレインに接続されるドレイン端子と、
前記同期整流トランジスタのソースに接続されるソース端子と、
前記ドレイン端子のドレイン電圧と、前記ソース端子の電位を基準とした所定の閾値電圧とを比較するコンパレータと、
前記コンパレータから出力されるオフ信号が入力される第1フリップフロップと、
前記第1フリップフロップの出力信号に基づいて前記同期整流トランジスタにゲート信号を出力するドライバと、
前記ソース端子の電圧を検出用閾値電圧と比較する異常検出用コンパレータを含んで、前記異常検出用コンパレータの出力に基づいて第1異常検出信号を出力する第1異常検出回路と、
を有する構成としている(第1の構成)。
前記同期整流コントローラは、
前記第1同期整流トランジスタのドレインに接続される第1ドレイン端子と、
前記第2同期整流トランジスタのドレインに接続される第2ドレイン端子と、
前記第1同期整流トランジスタのソースに接続される第1ソース端子と、
前記第2同期整流トランジスタのソースに接続される第2ソース端子と、
前記第1同期整流トランジスタのゲートに接続される第1ゲート端子と、
前記第2同期整流トランジスタのゲートに接続される第2ゲート端子と、
前記第1ゲート端子からゲート信号を出力する第1ドライバと、
前記第2ゲート端子からゲート信号を出力する第2ドライバと、
前記第1フリップフロップの出力信号が入力される分周器と、
前記分周器の出力に基づいて、前記第1ドレイン端子、前記第2ドレイン端子と前記コンパレータとの間の経路を切替えるとともに、前記第1フリップフロップと前記第1ドライバ、前記第2ドライバとの間の経路を切替えるセレクタと、
を有し、
前記閾値電圧は、前記第1ソース端子および前記第2ソース端子の電位を基準とし、
前記異常検出用コンパレータは、前記第1ソース端子の電圧と前記第2ソース端子の電圧のうち高い方の電圧を前記検出用閾値電圧と比較することとしてもよい(第11の構成)。
<<LLCコンバータの全体構成>>
図1は、第1実施形態に係るDC/DCコンバータ200Aの回路図である。DC/DCコンバータ200Aは、LLCコンバータとしての絶縁同期整流型DC/DCコンバータである。DC/DCコンバータ200Aは、入力端子P1に印加される入力電圧Vinに基づいて出力電圧Voutを生成して出力端子P2から出力する。
次に、このように構成されたDC/DCコンバータ200Aの動作について説明する。ここでは、図3に示すタイミングチャートを用い、第1ソース端子S21、第2ソース端子S22ともにソースオープンは発生しておらず、後述するソースオープン異常検出回路307から出力されてAND回路308の一方の入力端に入力される異常検出信号SFLは正常を示すHighであり、Q出力信号SQがそのままセレクタ302の入力端302Dに入力される状態での動作を説明する。
次に、ソースオープン異常検出回路307について詳述する。図1に示すように、ソースオープン異常検出回路307は、コンパレータ307Aと、フリップフロップ307Bと、インバータ307Cと、を有する。
図4は、第2実施形態に係るDC/DCコンバータ200Bの回路図である。DC/DCコンバータ200Bは、先述した第1実施形態(図1)と異なる構成の同期整流コントローラ300Bを有する。同期整流コントローラ300Bは、ソースオープンの異常を検出する機能に加えて、第1ドレイン端子D21および第2ドレイン端子D22のドレインオープンの異常を検出する機能を有する。
図5は、第3実施形態に係るDC/DCコンバータ200Cの回路図である。DC/DCコンバータ200Cは、先述した第1実施形態(図1)と異なる構成の同期整流コントローラ300Cを有する。
本発明は、以上の実施形態で例示したLLCコンバータのみではなく、フライバックコンバータに適用することも可能である。図6は、第4実施形態に係るDC/DCコンバータ200Dの回路図である。DC/DCコンバータ200Dは、フライバックコンバータとしての絶縁同期整流型DC/DCコンバータである。DC/DCコンバータ200Dは、入力端子P1に印加される入力電圧Vinに基づいて出力電圧Voutを生成して出力端子P2から出力する。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨の範囲内であれば、実施形態は種々の変更が可能である。
P1 入力端子
P2 出力端子
P3 接地端子
T1、T10 トランス
W1 一次巻線
W2、W21、W22 二次巻線
M1、M11、M12 スイッチングトランジスタ
M2、M21、M22 同期整流トランジスタ
BD10、BD1、BD2 ボディダイオード
C1 出力コンデンサ
R21、R22 抵抗
DD ダイオード
CC コンデンサ
202A、202D 一次側コントローラ
204 フォトカプラ
206 フィードバック回路
300A~300D 同期整流コントローラ
301 LDOレギュレータ
302 セレクタ
303 分周器
304 フリップフロップ
305 第1コンパレータ
306 第2コンパレータ
307、3072 ソースオープン異常検出回路
307A、3072A コンパレータ
307B、3072B フリップフロップ
307C、3072C インバータ
308 AND回路
309 セレクタ
310 ドレインオープン異常検出回路
Dr21 第1ドライバ
Dr22 第2ドライバ
Dr10 ドライバ
D211、D212、D221、D222、D10、D20 ダイオード
M30 トランジスタ
D21 第1ドレイン端子
G21 第1ゲート端子
S21 第1ソース端子
D22 第2ドレイン端子
G22 第2ゲート端子
S22 第2ソース端子
VCC 電源端子
GND グランド端子
D1 ドレイン端子
G1 ゲート端子
S1 ソース端子
VOUT 出力電圧端子
PC フォトカプラ端子
FL 異常出力端子
Claims (12)
- 二次側に配置される同期整流トランジスタと、
前記同期整流トランジスタの駆動を制御する同期整流コントローラと、を備えた絶縁同期整流型DC/DCコンバータであって、
前記同期整流コントローラは、
前記同期整流トランジスタのドレインに接続されるドレイン端子と、
前記同期整流トランジスタのソースに接続されるソース端子と、
前記ドレイン端子のドレイン電圧と、前記ソース端子の電位を基準とした所定の閾値電圧とを比較するコンパレータと、
前記コンパレータから出力される前記同期整流トランジスタをオフ状態に変更するための信号であるオフ信号が入力される第1フリップフロップと、
前記第1フリップフロップの出力信号に基づいて前記同期整流トランジスタにゲート信号を出力するドライバと、
前記ソース端子の電圧を検出用閾値電圧と比較する異常検出用コンパレータを含んで、前記異常検出用コンパレータの出力に基づいて第1異常検出信号を出力する第1異常検出回路と、
を有し、
前記同期整流コントローラは、前記第1フリップフロップの出力信号と前記第1異常検出信号とが入力されて前記ドライバへ出力信号を出力するAND回路をさらに有する、
絶縁同期整流型DC/DCコンバータ。 - 前記第1異常検出回路は、
前記異常検出用コンパレータの出力が入力される第2フリップフロップと、
前記第2フリップフロップの出力が入力されて前記第1異常検出信号を出力するインバータと、をさらに有する、請求項1に記載の絶縁同期整流型DC/DCコンバータ。 - 二次側に配置される同期整流トランジスタと、
前記同期整流トランジスタの駆動を制御する同期整流コントローラと、を備えた絶縁同期整流型DC/DCコンバータであって、
前記同期整流コントローラは、
前記同期整流トランジスタのドレインに接続されるドレイン端子と、
前記同期整流トランジスタのソースに接続されるソース端子と、
前記ドレイン端子のドレイン電圧と、前記ソース端子の電位を基準とした所定の閾値電圧とを比較するコンパレータと、
前記コンパレータから出力される前記同期整流トランジスタをオフ状態に変更するための信号であるオフ信号が入力される第1フリップフロップと、
前記第1フリップフロップの出力信号に基づいて前記同期整流トランジスタにゲート信号を出力するドライバと、
前記ソース端子の電圧を検出用閾値電圧と比較する異常検出用コンパレータを含んで、前記異常検出用コンパレータの出力に基づいて第1異常検出信号を出力する第1異常検出回路と、
を有し、
前記同期整流コントローラは、グランド端子と、前記ソース端子と前記グランド端子との間に互いに逆方向に並列接続されるダイオードと、をさらに有する、絶縁同期整流型DC/DCコンバータ。 - 二次側に配置される同期整流トランジスタと、
前記同期整流トランジスタの駆動を制御する同期整流コントローラと、を備えた絶縁同期整流型DC/DCコンバータであって、
前記同期整流コントローラは、
前記同期整流トランジスタのドレインに接続されるドレイン端子と、
前記同期整流トランジスタのソースに接続されるソース端子と、
前記ドレイン端子のドレイン電圧と、前記ソース端子の電位を基準とした所定の閾値電圧とを比較するコンパレータと、
前記コンパレータから出力される前記同期整流トランジスタをオフ状態に変更するための信号であるオフ信号が入力される第1フリップフロップと、
前記第1フリップフロップの出力信号に基づいて前記同期整流トランジスタにゲート信号を出力するドライバと、
前記ソース端子の電圧を検出用閾値電圧と比較する異常検出用コンパレータを含んで、前記異常検出用コンパレータの出力に基づいて第1異常検出信号を出力する第1異常検出回路と、
を有し、
第1同期整流トランジスタおよび第2同期整流トランジスタを有するLLCコンバータとして構成される絶縁同期整流型DC/DCコンバータであり、
前記同期整流コントローラは、
前記第1同期整流トランジスタのドレインに接続される第1ドレイン端子と、
前記第2同期整流トランジスタのドレインに接続される第2ドレイン端子と、
前記第1同期整流トランジスタのソースに接続される第1ソース端子と、
前記第2同期整流トランジスタのソースに接続される第2ソース端子と、
前記第1同期整流トランジスタのゲートに接続される第1ゲート端子と、
前記第2同期整流トランジスタのゲートに接続される第2ゲート端子と、
前記第1ゲート端子からゲート信号を出力する第1ドライバと、
前記第2ゲート端子からゲート信号を出力する第2ドライバと、
前記第1フリップフロップの出力信号が入力される分周器と、
前記分周器の出力に基づいて、前記第1ドレイン端子、前記第2ドレイン端子と前記コンパレータとの間の経路を切替えるとともに、前記第1フリップフロップと前記第1ドライバ、前記第2ドライバとの間の経路を切替えるセレクタと、
を有し、
前記閾値電圧は、前記分周器の出力に基づいて、前記第1ソース端子の電位と前記第2ソース端子の電位とを切り替えて基準とし、
前記異常検出用コンパレータは、前記第1ソース端子の電圧と前記第2ソース端子の電圧のうち高い方の電圧を前記検出用閾値電圧と比較する、絶縁同期整流型DC/DCコンバータ。 - 前記同期整流コントローラは、前記第1フリップフロップの出力信号と前記第1異常検出信号とが入力されて前記セレクタへ出力信号を出力するAND回路をさらに有する、請求項4に記載の絶縁同期整流型DC/DCコンバータ。
- 前記同期整流コントローラは、外部端子として異常出力端子を有し、
前記第1異常検出回路は、前記異常検出用コンパレータの出力に基づいて前記異常出力端子を介して前記第1異常検出信号を出力する、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の絶縁同期整流型DC/DCコンバータ。 - 前記同期整流コントローラは、グランド端子と、前記ソース端子と前記グランド端子との間に互いに逆方向に並列接続されるダイオードと、をさらに有する、請求項1、または請求項2、または請求項4、または請求項5に記載の絶縁同期整流型DC/DCコンバータ。
- 前記同期整流コントローラは、グランド端子を有し、
前記同期整流コントローラ内部において、前記ソース端子と前記グランド端子とは非接続である、請求項1、または請求項2、または請求項4、または請求項5に記載の絶縁同期整流型DC/DCコンバータ。 - 前記異常検出用コンパレータは、前記ソース端子の電圧が前記検出用閾値電圧を上回った状態が所定期間継続したときに、出力信号をアサートする、請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の絶縁同期整流型DC/DCコンバータ。
- 前記同期整流コントローラは、前記ドレイン端子のオープンを検出すると、第2異常検出信号をアサートすることにより一次側コントローラに一次側に配置されるスイッチングトランジスタのスイッチングを停止させる第2異常検出回路をさらに有する、請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の絶縁同期整流型DC/DCコンバータ。
- 前記第2異常検出回路は、前記ドレイン端子に周期信号が発生しておらず、且つ、当該絶縁同期整流型DC/DCコンバータの出力電圧が発生している場合に、前記第2異常検出信号をアサートする、請求項10に記載の絶縁同期整流型DC/DCコンバータ。
- フォトカプラと、
当該絶縁同期整流型DC/DCコンバータの出力電圧に基づいて前記フォトカプラの発光素子を駆動することで前記一次側コントローラへのフィードバック信号を生成するフィードバック回路と、
をさらに備え、
前記同期整流コントローラは、前記発光素子に接続されて前記第2異常検出信号により駆動されるトランジスタを有する、請求項10または請求項11に記載の絶縁同期整流型DC/DCコンバータ。
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