JP7199913B2 - switching power supply - Google Patents

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Description

本明細書中に開示されている発明は、スイッチング電源に関する。 The invention disclosed herein relates to switching power supplies.

従来より、様々なアプリケーションの電源手段として、入力電圧から所望の出力電圧を生成するスイッチング電源が実用化されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, switching power supplies that generate a desired output voltage from an input voltage have been put into practical use as power supply means for various applications.

なお、上記に関連する従来技術の一例としては、特許文献1を挙げることができる。 As an example of conventional technology related to the above, Patent Document 1 can be cited.

特開2014-233110号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-233110

しかしながら、コイル電流がゼロ値またはその近傍値まで減少したことを検出して出力トランジスタのオンタイミングを設定する臨界モードのスイッチング電源では、電流検出端子に地絡(=接地端またはこれに準ずる低電位端への短絡)が生じると、コイル電流が常にゼロ値であると誤検出し、オフしたばかりの出力トランジスタを即時にオンしてしまう。従って、出力トランジスタのオフ期間が殆どなくなり、コイルには放電できない電気エネルギ(=電流)が溜まっていく。コイルに過大な電気エネルギが溜まると、出力トランジスタの発熱や破壊につながる。 However, in a critical mode switching power supply that sets the on-timing of the output transistor by detecting that the coil current has decreased to a zero value or a value close to it, a ground fault (= ground terminal or a low potential equivalent to this) is applied to the current detection terminal. short-to-end), it erroneously detects that the coil current is always at zero value and immediately turns on the output transistor that was just turned off. Therefore, the OFF period of the output transistor is almost eliminated, and electrical energy (=current) that cannot be discharged accumulates in the coil. Accumulation of excessive electrical energy in the coil leads to heat generation and destruction of the output transistor.

また、昇圧型のスイッチング電源では、その起動時(特に軽負荷状態や無負荷状態での起動時)に過昇圧を生じるおそれがあった。 Also, in a step-up type switching power supply, there is a risk of excessive step-up at the time of starting (especially at the time of starting in a light load state or no load state).

本明細書中に開示されている発明は、本願の発明者により見出された上記課題に鑑み、電流検出端子の地絡時における出力トランジスタの発熱や破壊を防止することのできるスイッチング電源を提供することを第1の目的とする。 The invention disclosed in the present specification provides a switching power supply capable of preventing heat generation and destruction of an output transistor when a current detection terminal is grounded in view of the above problem found by the inventor of the present application. The first purpose is to

また、本明細書中に開示されている発明は、本願の発明者により見出された上記課題に鑑み、起動時の過昇圧を抑制することのできるスイッチング電源を提供することを第2の目的とする。 A second object of the invention disclosed in the present specification is to provide a switching power supply capable of suppressing excessive boosting at startup in view of the above-described problem found by the inventors of the present application. and

第1の目的を達成すべく、本明細書中に開示されているコントローラICは、スイッチング電源に流れるコイル電流を検出するための電流検出端子と;出力トランジスタのオフ時に前記電流検出端子の地絡検出を行い、正常時には前記コイル電流がゼロ値またはその近傍値まで減少した時点で前記出力トランジスタをオンし、地絡時には所定の最小オフ期間が経過してから前記出力トランジスタをオンするようにオンタイミング設定信号を生成するオンタイミング設定部と;を有する構成(第1の構成)とされている。 In order to achieve the first object, the controller IC disclosed in this specification includes a current detection terminal for detecting coil current flowing in the switching power supply; In normal operation, the output transistor is turned on when the coil current decreases to a zero value or a value close to it, and in the case of a ground fault, the output transistor is turned on after a predetermined minimum off period has elapsed. and an on-timing setting unit that generates a timing setting signal (first configuration).

なお、上記第1の構成から成るコントローラICにおいて、前記オンタイミング設定部は、前記電流検出端子の端子電圧またはこれに応じた電圧と所定の閾値電圧とを比較してゼロ電流検出信号を生成するゼロ電流検出部と、前記出力トランジスタがオフされてから前記最小オフ期間をカウントしてタイマ出力信号を生成するタイマと、地絡検出結果に応じて前記ゼロ電流検出信号またはその遅延信号と前記タイマ出力信号のいずれか一方を前記オンタイミング設定信号として出力するセレクタと、を含む構成(第2の構成)にするとよい。 In the controller IC having the first configuration, the on-timing setting unit compares the terminal voltage of the current detection terminal or a voltage corresponding thereto with a predetermined threshold voltage to generate a zero current detection signal. a zero current detection unit; a timer that counts the minimum off period after the output transistor is turned off to generate a timer output signal; a selector that outputs one of the output signals as the on-timing setting signal (second configuration).

また、上記第2の構成から成るコントローラICにおいて、前記セレクタは、前記出力トランジスタのオフ時に前記ゼロ電流検出信号をラッチするDフリップフロップを含み、前記Dフリップフロップのラッチ出力信号に応じて前記ゼロ電流検出信号またはその遅延信号と前記タイマ出力信号のいずれか一方を選択する構成(第3の構成)にするとよい。 Further, in the controller IC having the second configuration, the selector includes a D flip-flop that latches the zero current detection signal when the output transistor is off, and the zero current detection signal is detected according to the latch output signal of the D flip-flop. A configuration (third configuration) in which either one of the current detection signal or its delayed signal and the timer output signal is selected may be employed.

また、上記第2または第3の構成から成るコントローラICにおいて、前記オンタイミング設定部は、前記ゼロ電流検出信号の遅延信号を生成して前記セレクタに出力する信号遅延部を含む構成(第4の構成)にするとよい。 Further, in the controller IC having the second or third configuration, the on-timing setting section includes a signal delay section that generates a delayed signal of the zero current detection signal and outputs it to the selector (fourth configuration). configuration).

また、上記第4の構成から成るコントローラICにおいて、前記信号遅延部は、キャパシタと、前記キャパシタの充電電流を生成する電流源と、前記ゼロ電流検出信号に応じて前記キャパシタを放電する放電スイッチと、前記キャパシタの充電電圧から前記遅延信号を生成するインバータと、を含む構成(第5の構成)にするとよい。 In the controller IC having the fourth configuration, the signal delay unit includes a capacitor, a current source that generates a charging current for the capacitor, and a discharge switch that discharges the capacitor in response to the zero current detection signal. , and an inverter for generating the delay signal from the charged voltage of the capacitor (fifth configuration).

また、上記第2~第5いずれかの構成から成るコントローラICにおいて、前記タイマは、キャパシタと、前記キャパシタの充電電流を生成する電流源と、前記出力トランジスタのオン期間に前記キャパシタを放電する放電スイッチと、前記キャパシタの充電電圧から前記タイマ出力信号を生成するバッファと、を含む構成(第6の構成)にするとよい。 In the controller IC having any one of the second to fifth configurations, the timer includes a capacitor, a current source that generates a charging current for the capacitor, and a discharger that discharges the capacitor during an ON period of the output transistor. A configuration (sixth configuration) that includes a switch and a buffer that generates the timer output signal from the charged voltage of the capacitor is preferable.

また、上記第2~第6いずれかの構成から成るコントローラICにおいて、前記ゼロ電流検出部は、基準電圧の印加端と前記電流検出端子との間に接続されており前記電流検出端子の端子電圧を前記基準電圧側にシフトさせた分圧端子電圧を生成する第1抵抗分圧部と、前記基準電圧の印加端と接地端との間に接続されており前記基準電圧を分圧して前記閾値電圧を生成する第2抵抗分圧部と、前記分圧端子電圧と前記閾値電圧とを比較して前記ゼロ電流検出信号を生成するコンパレータとを含む構成(第7の構成)にするとよい。 Further, in the controller IC having any one of the second to sixth configurations, the zero current detection unit is connected between a reference voltage application terminal and the current detection terminal, and the terminal voltage of the current detection terminal is to the reference voltage side, and a first resistor voltage dividing unit connected between the reference voltage application terminal and the ground terminal to divide the reference voltage and divide the threshold voltage A configuration (seventh configuration) that includes a second resistor voltage dividing unit that generates a voltage and a comparator that compares the divided terminal voltage and the threshold voltage to generate the zero current detection signal is preferable.

また、上記第1~第7いずれかの構成から成るコントローラICは、前記スイッチング電源の出力電圧またはその分圧電圧と所定の参照電圧との差分に応じた誤差電圧を生成するエラーアンプと、ランプ電圧を生成するオシレータと、前記誤差電圧と前記ランプ電圧とを比較してオフタイミング設定信号を生成するメインコンパレータと、前記オンタイミング設定信号と前記オフタイミング設定信号に基づいてスイッチング制御信号を生成するRSフリップフロップと、前記スイッチング制御信号に応じて前記出力トランジスタを駆動するドライバと、を有する構成(第8の構成)にするとよい。 The controller IC having any one of the first to seventh configurations includes an error amplifier for generating an error voltage corresponding to the difference between the output voltage of the switching power supply or its divided voltage and a predetermined reference voltage, and a lamp. an oscillator that generates a voltage; a main comparator that compares the error voltage and the ramp voltage to generate an off-timing setting signal; and a switching control signal based on the on-timing setting signal and the off-timing setting signal. A configuration (eighth configuration) having an RS flip-flop and a driver for driving the output transistor according to the switching control signal is preferable.

また、本明細書中に開示されているスイッチング電源は、前記出力トランジスタを用いて入力電圧から出力電圧を生成するスイッチ出力段と、上記第1~第8いずれかのコントローラICと、を有する構成(第9の構成)とされている。 Further, the switching power supply disclosed in this specification includes a switch output stage that generates an output voltage from an input voltage using the output transistor, and any one of the first to eighth controller ICs. (9th configuration).

なお、第9の構成から成るスイッチング電源は、力率改善回路として機能する構成(第10の構成)にするとよい。 The switching power supply having the ninth configuration may be configured to function as a power factor correction circuit (tenth configuration).

また、第2の目的を達成すべく、本明細書中に開示されているコントローラICは、昇圧型のスイッチング電源に含まれる出力トランジスタの制御主体であって、前記スイッチング電源の起動途中で前記出力トランジスタのオンデューティを強制的に引き下げる過昇圧抑制部を有する構成(第11の構成)とされている。 Further, in order to achieve the second object, the controller IC disclosed in the present specification is a control entity of an output transistor included in a step-up switching power supply, and the output transistor is controlled during activation of the switching power supply. A configuration (an eleventh configuration) is provided that includes an over-boost suppression unit that forcibly lowers the on-duty of the transistor.

なお、上記第11の構成から成るコントローラICは、前記スイッチング電源の出力電圧またはこれに応じた帰還電圧と所定の参照電圧との差分に応じた誤差電圧を生成するエラーアンプと、前記誤差電圧とランプ電圧とを比較して前記出力トランジスタのオフタイミングを設定するためのパルス幅変調信号を生成するメインコンパレータとを有し、前記過昇圧抑制部は、前記スイッチング電源の起動途中で前記出力電圧または前記帰還電圧が放電開始電圧を上回ったときに前記誤差電圧の強制放電を開始する構成(第12の構成)にするとよい。 The controller IC having the eleventh configuration includes: an error amplifier for generating an error voltage corresponding to the difference between the output voltage of the switching power supply or the feedback voltage corresponding thereto and a predetermined reference voltage; a main comparator for comparing the output voltage with the ramp voltage and generating a pulse width modulation signal for setting the off timing of the output transistor, wherein the over-boost suppressing unit reduces the output voltage or A configuration (twelfth configuration) may be employed in which forced discharge of the error voltage is started when the feedback voltage exceeds the discharge start voltage.

また、上記第12の構成から成るコントローラICにおいて、前記過昇圧抑制部は、前記誤差電圧が放電停止電圧を下回ったときに前記誤差電圧の強制放電を停止する構成(第13の構成)にするとよい。 Further, in the controller IC having the twelfth configuration, the over-voltage suppression unit is configured to stop the forced discharge of the error voltage when the error voltage falls below the discharge stop voltage (the thirteenth configuration). good.

また、上記第12または第13の構成から成るコントローラICにおいて、前記過昇圧抑制部は、前記パルス幅変調信号がオフ時の論理レベルで固定されたときに前記誤差電圧の強制放電を停止する構成(第14の構成)にするとよい。 Further, in the controller IC having the twelfth or thirteenth configuration, the over-boost suppressing section stops forcibly discharging the error voltage when the pulse width modulation signal is fixed at the off logic level. (14th configuration).

また、上記第12~第14いずれかの構成から成るコントローラICにおいて、前記エラーアンプは、前記出力電圧または前記帰還電圧と前記参照電圧との差分に応じた電流制御信号を生成する差動入力段と、前記電流制御信号に応じて前記誤差電圧の出力端に流し込まれるソース電流または前記誤差電圧の出力端から引き込まれるシンク電流を生成する電流出力段と、前記出力電圧または前記帰還電圧が前記参照電圧よりも低い第1閾値電圧を下回っているときに補助ソース電流を生成する補助ソース電流生成部とを含む構成(第15の構成)にするとよい。 In the controller IC having any one of the twelfth to fourteenth configurations, the error amplifier is a differential input stage that generates a current control signal corresponding to the difference between the output voltage or the feedback voltage and the reference voltage. a current output stage that generates a source current that flows into the output terminal of the error voltage or a sink current that is drawn from the output terminal of the error voltage according to the current control signal; and an auxiliary source current generator that generates an auxiliary source current when the voltage is below a first threshold voltage lower than the voltage (a fifteenth configuration).

また、上記第15の構成から成るコントローラICにおいて、前記放電開始電圧は、前記第1閾値電圧と同値である構成(第16の構成)にするとよい。 Further, in the controller IC having the fifteenth configuration, the discharge start voltage may be the same value as the first threshold voltage (sixteenth configuration).

また、上記第15または第16の構成から成るコントローラICにおいて、前記エラーアンプは、前記出力電圧または前記帰還電圧が前記参照電圧よりも高い第2閾値電圧を上回っているときに補助シンク電流を生成する補助シンク電流生成部をさらに含む構成(第17の構成)にするとよい。 In the controller IC having the fifteenth or sixteenth configuration, the error amplifier generates an auxiliary sink current when the output voltage or the feedback voltage exceeds a second threshold voltage higher than the reference voltage. A configuration (seventeenth configuration) that further includes an auxiliary sink current generator that

また、本明細書中に開示されているコントローラICは、昇圧型のスイッチング電源に含まれる出力トランジスタの制御主体であって、前記スイッチング電源の出力電圧またはこれに応じた帰還電圧と所定の参照電圧との差分に応じた誤差電圧を生成するエラーアンプと、前記誤差電圧とランプ電圧とを比較して前記出力トランジスタのオフタイミングを設定するためのパルス幅変調信号を生成するメインコンパレータと、前記スイッチング電源の起動時のみ前記出力電圧または前記帰還電圧が前記参照電圧よりも低い所定の閾値電圧を上回るまで前記エラーアンプのゲインを定常時よりも強制的に引き下げておく過昇圧抑制部と、を有する構成(第18の構成)とされている。 Further, the controller IC disclosed in this specification is a control entity of an output transistor included in a step-up type switching power supply, and controls an output voltage of the switching power supply or a feedback voltage corresponding thereto and a predetermined reference voltage. a main comparator that compares the error voltage and the ramp voltage to generate a pulse width modulated signal for setting the off timing of the output transistor; and the switching an over-boost suppressing unit that forcibly lowers the gain of the error amplifier from that in a steady state until the output voltage or the feedback voltage exceeds a predetermined threshold voltage lower than the reference voltage only when the power supply is started. configuration (18th configuration).

また、本明細書中に開示されているスイッチング電源は、前記出力トランジスタを用いて入力電圧から出力電圧を生成するスイッチ出力段と、上記第11~第18いずれかの構成から成るコントローラICと、を有する構成(第19の構成)とされている。 Further, the switching power supply disclosed in this specification includes: a switch output stage for generating an output voltage from an input voltage using the output transistor; a controller IC having any one of the eleventh to eighteenth configurations; (19th configuration).

なお、上記第19の構成から成るスイッチング電源は、力率改善回路として機能する構成(第20の構成)にするとよい。 The switching power supply having the nineteenth configuration may be configured to function as a power factor correction circuit (twentieth configuration).

本明細書中に開示されている発明によれば、電流検出端子の地絡時における出力トランジスタの発熱や破壊を防止することのできるスイッチング電源を提供することができる。 According to the invention disclosed in this specification, it is possible to provide a switching power supply capable of preventing heat generation and destruction of an output transistor when a current detection terminal is grounded.

また、本明細書中に開示されている発明によれば、起動時の過昇圧を抑制することのできるスイッチング電源を提供することができる。 Further, according to the invention disclosed in this specification, it is possible to provide a switching power supply capable of suppressing excessive boosting at startup.

スイッチング電源の全体構成を示す図Diagram showing the overall configuration of a switching power supply コントローラICの一構成例を示す図FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a controller IC; オンタイミング設定部の一構成例を示す図FIG. 11 is a diagram showing a configuration example of an on-timing setting unit; IS-GNDショート時の最小オフ期間設定動作を示すタイミングチャートTiming chart showing minimum OFF period setting operation when IS-GND is shorted スイッチング電源の動作状態遷移を示すステートマシン図State machine diagram showing operation state transition of switching power supply IS-GNDショート時の挙動を示す図(最小オフ期間設定機能:未導入)Diagram showing behavior when IS-GND is shorted (minimum OFF period setting function: not introduced) IS-GNDショート時の挙動を示す図(最小オフ期間設定機能:導入済)Diagram showing behavior when IS-GND is shorted (minimum OFF period setting function: already introduced) エラーアンプの第1実施形態を示す図FIG. 2 shows the first embodiment of the error amplifier; 誤差電圧放電動作の一例を示すタイミングチャートTiming chart showing an example of error voltage discharge operation 起動時の出力挙動を示す図(誤差電圧放電機能:未導入)Diagram showing output behavior at startup (error voltage discharge function: not introduced) 起動時の出力挙動を示す図(誤差電圧放電機能:導入済)Diagram showing output behavior at startup (error voltage discharge function: already introduced) エラーアンプの第2実施形態を示す図The figure which shows 2nd Embodiment of an error amplifier

<スイッチング電源>
図1は、スイッチング電源の全体構成を示す図である。本構成例のスイッチング電源1は、交流入力電圧Vi(例えばAC85~265V)を所望の直流出力電圧Vo(例えばDC400V)に変換する電力変換装置(いわゆるAC/DCコンバータ)であり、コントローラIC100と、これに外付けされる種々のディスクリート部品(出力トランジスタN1、抵抗R1~R10、キャパシタC1~C10ダイオードD1及びD2、コイルL1、フューズF1、フィルタFLT、並びに、ダイオードブリッジDB)と、を有する。
<Switching power supply>
FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of a switching power supply. The switching power supply 1 of this configuration example is a power conversion device (so-called AC/DC converter) that converts an AC input voltage Vi (for example, AC 85 to 265 V) into a desired DC output voltage Vo (for example, DC 400 V). It has various discrete components external to it (output transistor N1, resistors R1-R10, capacitors C1-C10 diodes D1 and D2, coil L1, fuse F1, filter FLT, and diode bridge DB).

フューズF1は、交流入力電圧Viの印加端とフィルタFLTの入力端との間に接続されており、過大な電流が流れたときに溶断してスイッチング電源1を保護する。キャパシタC1は、交流入力電圧Viの入力端間に接続されており、交流入力電圧Viの高調波ノイズを除去する。フィルタFLTは、交流入力電圧Viからノイズやサージを除去する。ダイオードブリッジDBは、フィルタ済みの交流入力電圧Viから全波整流電圧Vrec(例えばDC120~375V)を生成する。キャパシタC2は、ダイオードブリッジDBの出力端間に接続されており、全波整流電圧Viを平滑化する。 The fuse F1 is connected between the application terminal of the AC input voltage Vi and the input terminal of the filter FLT, and is fused to protect the switching power supply 1 when an excessive current flows. The capacitor C1 is connected between the input terminals of the AC input voltage Vi and removes harmonic noise of the AC input voltage Vi. Filter FLT removes noise and surge from AC input voltage Vi. A diode bridge DB generates a full-wave rectified voltage Vrec (eg, 120-375 V DC) from the filtered AC input voltage Vi. A capacitor C2 is connected across the output terminals of the diode bridge DB and smoothes the full-wave rectified voltage Vi.

コントローラIC100は、スイッチング電源1の制御主体となる半導体集積回路装置であり、装置外部との電気的な接続を確立するための手段として、8本の外部端子(1ピン~8ピン)を備えている。もちろん、コントローラIC100には、これら以外の外部端子を設けても構わない。 The controller IC 100 is a semiconductor integrated circuit device that mainly controls the switching power supply 1, and has eight external terminals (pins 1 to 8) as means for establishing electrical connection with the outside of the device. there is Of course, the controller IC 100 may be provided with external terminals other than these.

出力帰還端子VS(1ピン)は、直流出力電圧Voの出力端と接地端との間に直列接続された抵抗R3及びR4相互間の接続ノードに接続されている。なお、抵抗R3及びR4は、相互間の接続ノードから直流出力電圧Voの分圧電圧(=Vo×{R4/(R3+R4)}を出力する抵抗分圧部として機能する。また、出力帰還端子VSと接地端との間には、平滑用のキャパシタC4が接続されている。 An output feedback terminal VS (pin 1) is connected to a connection node between resistors R3 and R4 connected in series between the output terminal of the DC output voltage Vo and the ground terminal. The resistors R3 and R4 function as a resistor voltage dividing unit that outputs a divided voltage (=Vo×{R4/(R3+R4)} of the DC output voltage Vo from a connection node therebetween. A smoothing capacitor C4 is connected between and the ground terminal.

位相補償端子EO(2ピン)は、キャパシタC5と抵抗R6それぞれの第1端に接続されている。抵抗R6の第2端は、キャパシタC6の第1端に接続されている。キャパシタC5及びC6それぞれの第2端は、いずれも接地端に接続されている。このように接続されたキャパシタC5及びC6と抵抗R6は、コントローラIC100に集積化されたエラーアンプの位相補償手段として機能する。 A phase compensation terminal EO (pin 2) is connected to first ends of the capacitor C5 and the resistor R6. A second end of resistor R6 is connected to a first end of capacitor C6. Second ends of the capacitors C5 and C6 are both connected to ground. Capacitors C5 and C6 and resistor R6 connected in this manner function as phase compensation means for the error amplifier integrated in the controller IC100.

発振制御端子RT(3ピン)は、抵抗R7及びキャパシタC7それぞれの第1端に接続されている。抵抗R7及びキャパシタC7それぞれの第2端は、いずれも接地端に接続されている。なお、抵抗R7及びキャパシタC7は、コントローラIC100に集積化されたオシレータの周波数調整手段として機能する。 An oscillation control terminal RT (pin 3) is connected to first ends of the resistor R7 and the capacitor C7. Second ends of the resistor R7 and the capacitor C7 are both connected to the ground end. The resistor R7 and capacitor C7 function as frequency adjustment means for the oscillator integrated in the controller IC100.

過電圧検出端子OVP(4ピン)は、直流出力電圧Voの出力端と接地端との間に直列接続された抵抗R1及びR2相互間の接続ノードに接続されている。なお、抵抗R1及びR2は、相互間の接続ノードから直流出力電圧Voの分圧電圧(=Vo×R2/(R1+R2))を出力する抵抗分圧部として機能する。また、過電圧検出端子OVPと接地端との間には、平滑用のキャパシタC8が接続されている。このように、出力帰還端子VSとは別に過電圧検出端子OVPを設けておけば、一方にオープン異常やショート異常などが生じても、過電圧検出機能を損なうことがないので、安全性を高めることができる。 An overvoltage detection terminal OVP (pin 4) is connected to a connection node between resistors R1 and R2 connected in series between the output terminal of the DC output voltage Vo and the ground terminal. The resistors R1 and R2 function as a resistor voltage dividing unit that outputs a divided voltage (=Vo×R2/(R1+R2)) of the DC output voltage Vo from a connection node therebetween. A smoothing capacitor C8 is connected between the overvoltage detection terminal OVP and the ground terminal. In this way, if the overvoltage detection terminal OVP is provided separately from the output feedback terminal VS, the overvoltage detection function will not be impaired even if an open abnormality or a short abnormality occurs in one side, so that safety can be improved. can.

電流検出端子IS(5ピン)は、スイッチング電源1に流れるコイル電流ILを検出するための外部端子であり、抵抗R8を介してダイオードブリッジDBの負側出力端(=抵抗R5の第1端)に接続されている。なお、抵抗R5の第2端は、接地端に接続されている。すなわち、電流検出端子ISには、接地端から抵抗R5を介してダイオードブリッジDBの負側出力端に流れるコイル電流IL(<0)に応じたセンス電圧(=IL×R3)が印加される。また、電流検出端子ISと接地端との間には、平滑用のキャパシタC9が接続されている。 A current detection terminal IS (pin 5) is an external terminal for detecting the coil current IL flowing in the switching power supply 1, and the negative output terminal of the diode bridge DB (=the first terminal of the resistor R5) via the resistor R8. It is connected to the. A second end of the resistor R5 is connected to the ground terminal. That is, the sense voltage (=IL×R3) corresponding to the coil current IL (<0) flowing from the ground end to the negative output end of the diode bridge DB via the resistor R5 is applied to the current detection terminal IS. A smoothing capacitor C9 is connected between the current detection terminal IS and the ground terminal.

接地端子GND(6ピン)は、接地端に接続されている。 A ground terminal GND (pin 6) is connected to the ground terminal.

出力端子OUT(7ピン)は、抵抗R9を介して出力トランジスタN1(本図ではNMOSFET[N-channel type metal oxide semiconductor field effect transistor])のゲートに接続されている。出力トランジスタN1のゲートとソースの間には、抵抗R10が接続されている。出力トランジスタN1のソースとバックゲートは、接地端に接続されている。コイルL1の第1端は、ダイオードブリッジDBの正側出力端(=全波整流電圧Vrecの出力端に相当)とダイオードD2のアノードに接続されている。コイルL1の第2端は、出力トランジスタN1のドレインとダイオードD1のアノードに接続されている。ダイオードD1及びD2それぞれのカソードとキャパシタC3の第1端は、いずれも直流出力電圧Voの出力端に接続されている。キャパシタC3の第2端は、接地端に接続されている。 The output terminal OUT (pin 7) is connected to the gate of an output transistor N1 (NMOSFET [N-channel type metal oxide semiconductor field effect transistor] in this figure) via a resistor R9. A resistor R10 is connected between the gate and source of the output transistor N1. The source and backgate of the output transistor N1 are connected to the ground terminal. A first end of the coil L1 is connected to the positive output end of the diode bridge DB (=corresponding to the output end of the full-wave rectified voltage Vrec) and the anode of the diode D2. A second end of the coil L1 is connected to the drain of the output transistor N1 and the anode of the diode D1. The cathodes of the diodes D1 and D2 and the first terminal of the capacitor C3 are both connected to the output terminal of the DC output voltage Vo. A second end of the capacitor C3 is connected to the ground end.

このように接続された出力トランジスタN1、コイルL1、ダイオードD1及びD2、並びに、キャパシタC3は、全波整流電圧Vrecから直流出力電圧Voを生成する昇圧型のスイッチ出力段として機能する。なお、出力トランジスタN1は、コントローラIC100の出力端子OUTから与えられるゲート信号G1に応じてオン/オフ制御される。より具体的に述べると、出力トランジスタN1は、ゲート信号G1がハイレベルであるときにオンし、ゲート信号G1がローレベルであるときにオフする。 The output transistor N1, the coil L1, the diodes D1 and D2, and the capacitor C3 connected in this way function as a step-up switch output stage that generates the DC output voltage Vo from the full-wave rectified voltage Vrec. The output transistor N1 is on/off controlled according to a gate signal G1 provided from the output terminal OUT of the controller IC100. More specifically, the output transistor N1 turns on when the gate signal G1 is at high level, and turns off when the gate signal G1 is at low level.

上記スイッチ出力段の昇圧動作について簡単に説明する。出力トランジスタN1がオンされると、コイルL1には出力トランジスタN1を介して接地端に向けたコイル電流ILが流れ、その電気エネルギが蓄えられる。このとき、ダイオードD1のアノードに現れるスイッチ電圧Vswは、出力トランジスタN1を介してほぼ接地電位まで低下する。従って、ダイオードD1が逆バイアス状態となるので、キャパシタC3から出力トランジスタN1に向けて電流が流れ込むことはない。 A brief description will be given of the step-up operation of the switch output stage. When the output transistor N1 is turned on, a coil current IL flows through the coil L1 toward the ground end via the output transistor N1, and its electrical energy is stored. At this time, the switch voltage Vsw appearing at the anode of the diode D1 drops to approximately the ground potential through the output transistor N1. Therefore, since the diode D1 is reverse biased, no current flows from the capacitor C3 to the output transistor N1.

一方、出力トランジスタN1がオフされると、コイルL1に生じた逆起電力により、そこに蓄積されていた電気エネルギが電流として放出される。このとき、ダイオードD1が順バイアス状態となるため、ダイオードD1を介して流れるコイル電流ILは、直流出力電流Ioとして直流出力電圧Voの出力端から負荷(不図示)に流れ込むとともに、キャパシタC3を介して接地端にも流れ込み、キャパシタC3が充電される。 On the other hand, when the output transistor N1 is turned off, the back electromotive force generated in the coil L1 causes the electrical energy stored therein to be released as current. At this time, since the diode D1 is forward-biased, the coil current IL flowing through the diode D1 flows as the DC output current Io from the output end of the DC output voltage Vo into the load (not shown) and also through the capacitor C3. , and also flows into the ground terminal to charge the capacitor C3.

上記動作が繰り返されることにより、スイッチ出力段では、全波整流電圧Vrecを昇圧した直流出力電圧Voが生成される。 By repeating the above operation, the switch output stage generates a DC output voltage Vo by boosting the full-wave rectified voltage Vrec.

また、本構成例のスイッチング電源1は、出力トランジスタN1のオン時に流れるドレイン電流Idの包絡線波形を全波整流電圧Vrecの電圧波形(延いては、交流入力電圧Viの電圧波形)と相似させることにより、力率を1に近付ける力率改善回路(いわゆるPFC[power factor correction]回路)として機能する。 Further, the switching power supply 1 of this configuration example makes the envelope waveform of the drain current Id that flows when the output transistor N1 is turned on resemble the voltage waveform of the full-wave rectified voltage Vrec (and the voltage waveform of the AC input voltage Vi). Thus, it functions as a power factor correction circuit (so-called PFC [power factor correction] circuit) that brings the power factor closer to 1.

電源端子VCC(8ピン)は、電源電圧Vcc(例えば10~26V)の印加端に接続されている。また、電源端子VCCと接地端との間には、平滑用のキャパシタC10が接続されている。 A power supply terminal VCC (pin 8) is connected to an application terminal of a power supply voltage Vcc (eg, 10 to 26 V). A smoothing capacitor C10 is connected between the power supply terminal VCC and the ground terminal.

<コントローラIC>
図2は、コントローラIC100の一構成例を示す図である。本構成例のコントローラIC100は、エラーアンプ101と、GUP[gain-up]用のコンパレータ102と、DOVP[dynamic over voltage protection]用のコンパレータ103と、SP[short protection]用のコンパレータ104と、SOVP[static OVP]用のコンパレータ105と、NMOSFET106と、メインコンパレータ107と、オシレータ108と、RT_H検出用のコンパレータ109と、RT_L検出用のコンパレータ110と、ISOCP[IS over current protection]用のコンパレータ111と、ゼロ電流検出部112と、信号遅延部113と、タイマ114と、セレクタ115と、ORゲート116と、RSフリップフロップ117と、ANDゲート118と、プリドライバ119と、クランパ120と、PMOSFET[P-channel type MOSFET]121と、NMOSFET122と、抵抗123と、OVP用のコンパレータ124と、インバータ125と、ツェナダイオード126と、UVLO[under voltage locked-out]用のコンパレータ127と、基準電圧源128と、基準電圧バッファ129と、レギュレータ130と、温度保護部131と、を集積化して成る。
<Controller IC>
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the controller IC 100. As shown in FIG. The controller IC 100 of this configuration example includes an error amplifier 101, a comparator 102 for GUP [gain-up], a comparator 103 for DOVP [dynamic over voltage protection], a comparator 104 for SP [short protection], and an SOVP Comparator 105 for [static OVP], NMOSFET 106, main comparator 107, oscillator 108, comparator 109 for RT_H detection, comparator 110 for RT_L detection, and comparator 111 for ISOCP [IS over current protection] , zero current detector 112, signal delay unit 113, timer 114, selector 115, OR gate 116, RS flip-flop 117, AND gate 118, pre-driver 119, clamper 120, PMOSFET [P -channel type MOSFET] 121, NMOSFET 122, resistor 123, comparator 124 for OVP, inverter 125, Zener diode 126, comparator 127 for UVLO [under voltage locked-out], and reference voltage source 128. , a reference voltage buffer 129, a regulator 130, and a temperature protection unit 131 are integrated.

エラーアンプ101は、反転入力端(-)に入力される帰還電圧Vfb(=出力帰還端子VSの端子電圧)と、非反転入力端(+)に入力される所定の参照電圧Vref(例えば2.5V)との差分に応じた誤差電圧Veoを生成する。具体的に述べると、エラーアンプ101は、帰還電圧Vfbが参照電圧Vrefよりも高いときに誤差電圧Veoを引き下げ、帰還電圧Vfbが参照電圧Vrefよりも低いときに誤差電圧Veoを引き上げる。なお、エラーアンプ101の出力端(=誤差電圧Veoの出力端)は、位相補償端子EOに接続されている。また、エラーアンプ101は、ゲインアップ信号GUPと過電圧保護信号DOVPの双方に応じて、ソース電流能力(=位相補償端子EOに電流を流し込む能力)及びシンク電流能力(=位相補償端子EOから電流を引き抜く能力)をそれぞれ切り替える機能を備えている。 The error amplifier 101 has a feedback voltage Vfb (=the terminal voltage of the output feedback terminal VS) input to the inverting input terminal (-) and a predetermined reference voltage Vref (for example, 2.0) input to the non-inverting input terminal (+). 5V) is generated. Specifically, the error amplifier 101 lowers the error voltage Veo when the feedback voltage Vfb is higher than the reference voltage Vref, and raises the error voltage Veo when the feedback voltage Vfb is lower than the reference voltage Vref. The output end of the error amplifier 101 (=the output end of the error voltage Veo) is connected to the phase compensation terminal EO. Also, the error amplifier 101 has a source current capability (=ability to flow current into the phase compensation terminal EO) and a sink current capability (=capability to flow current from the phase compensation terminal EO) according to both the gain-up signal GUP and the overvoltage protection signal DOVP. ability to pull out).

コンパレータ102は、非反転入力端(+)に入力される帰還電圧Vfbと、反転入力端(-)に入力されるGUP用の閾値電圧Vth102(例えばVref×0.9)とを比較してゲインアップ信号GUPを生成する。ゲインアップ信号GUPは、Vfb>Vth102であるときにハイレベル(=ソース電流定常時の論理レベル)となり、Vfb<Vth102であるときにローレベル(=ソース電流増強時の論理レベル)となる。 The comparator 102 compares the feedback voltage Vfb input to the non-inverting input terminal (+) and the GUP threshold voltage Vth102 (eg Vref×0.9) input to the inverting input terminal (-) to determine the gain. Generate an up signal GUP. The gain-up signal GUP becomes high level (=logical level when the source current is stationary) when Vfb>Vth102, and becomes low level (=logical level when the source current is increased) when Vfb<Vth102.

コンパレータ103は、非反転入力端(+)に入力される帰還電圧Vfbと、反転入力端(-)に入力されるDOVP用の閾値電圧Vth103(例えばVref×1.05)とを比較して過電圧保護信号DOVPを生成する。過電圧保護信号DOVPは、Vfb>Vth103であるときにハイレベル(=シンク電流増強時の論理レベル)となり、Vfb<Vth103であるときにローレベル(=シンク電流定常時の論理レベル)となる。 The comparator 103 compares the feedback voltage Vfb input to the non-inverting input terminal (+) and the DOVP threshold voltage Vth103 (for example, Vref×1.05) input to the inverting input terminal (-) to detect an overvoltage. Generate a protection signal DOVP. The overvoltage protection signal DOVP becomes high level (=logical level when the sink current is increased) when Vfb>Vth103, and becomes low level (=logical level when the sink current is stationary) when Vfb<Vth103.

コンパレータ104は、非反転入力端(+)に入力される帰還電圧Vfbと、反転入力端(-)に入力されるSP用の閾値電圧Vth104(例えば0.3V)とを比較してショート保護信号SPを生成する。ショート保護信号SPは、Vfb>Vth104であるときにハイレベル(=正常時の論理レベル)となり、Vfb<Vth104であるときにローレベル(=異常時の論理レベル)となる。 The comparator 104 compares the feedback voltage Vfb input to the non-inverting input terminal (+) and the SP threshold voltage Vth104 (for example, 0.3 V) input to the inverting input terminal (-) to generate a short protection signal. Generate SP. The short protection signal SP becomes high level (=normal logic level) when Vfb>Vth104, and becomes low level (=abnormal logic level) when Vfb<Vth104.

コンパレータ105は、非反転入力端(+)に入力される帰還電圧Vfbと、反転入力端(-)に入力されるSOVP用の閾値電圧Vth105(例えばVref×1.08)とを比較して過電圧保護信号SOVPを生成する。過電圧保護信号SOVPは、Vfb>Vth105であるときにハイレベル(=異常時の論理レベル)となり、Vfb<Vth105であるときにローレベル(=正常時の論理レベル)となる。 The comparator 105 compares the feedback voltage Vfb input to the non-inverting input terminal (+) and the SOVP threshold voltage Vth105 (for example, Vref×1.08) input to the inverting input terminal (-) to detect an overvoltage. Generate a protection signal SOVP. The overvoltage protection signal SOVP becomes high level (=abnormal logic level) when Vfb>Vth105, and becomes low level (=normal logic level) when Vfb<Vth105.

NMOSFET106は、UVLO動作時に誤差電圧Veoをプルダウンするためのスイッチ素子である。接続関係について述べると、NMOSFET106のドレインは、位相補償端子EO(=エラーアンプ101の出力端)に接続されている。NMOSFET106のソースとバックゲートは、接地端に接続されている。NMOSFET106のゲートは、反転低電圧保護信号UVLOB(=低電圧保護信号UVLOの論理反転信号)の印加端に接続されている。従って、NMOSFET106は、反転低電圧保護信号UVLOBがハイレベル(=UVLO動作時の論理レベル)であるときにオンし、反転低電圧保護信号UVLOBがローレベル(=UVLO解除時の論理レベル)であるときにオフする。 The NMOSFET 106 is a switch element for pulling down the error voltage Veo during UVLO operation. Regarding the connection relationship, the drain of the NMOSFET 106 is connected to the phase compensation terminal EO (=the output terminal of the error amplifier 101). The source and backgate of NMOSFET 106 are connected to ground. The gate of the NMOSFET 106 is connected to the application end of the inverted low-voltage protection signal UVLOB (=logically inverted signal of the low-voltage protection signal UVLO). Therefore, the NMOSFET 106 is turned on when the inverted low voltage protection signal UVLOB is at high level (=logic level when UVLO is activated), and the inverted low voltage protection signal UVLOB is at low level (=logic level when UVLO is released). turn off at times.

メインコンパレータ107は、反転入力端(-)に入力される誤差電圧Veoと、非反転入力端(+)に入力されるランプ電圧Vrampを比較してパルス幅変調信号PWMを生成する。パルス幅変調信号PWMは、誤差電圧Veoがランプ電圧Vrampよりも高いときにローレベルとなり、誤差電圧Veoがランプ電圧Vrampよりも低いときにハイレベルとなる。 The main comparator 107 compares the error voltage Veo input to the inverting input terminal (-) and the ramp voltage Vramp input to the non-inverting input terminal (+) to generate a pulse width modulated signal PWM. The pulse width modulation signal PWM becomes low level when the error voltage Veo is higher than the ramp voltage Vramp, and becomes high level when the error voltage Veo is lower than the ramp voltage Vramp.

オシレータ108は、スイッチング制御信号Sctrlに同期して、所定の発振周波数foscでスロープ波状(三角波、鋸波、n次RC波など)のランプ電圧Vrampを生成する。発振周波数foscは、発振制御端子RTに外付けされる抵抗R7及びキャパシタC7(図1を参照)の抵抗値及び容量値に応じて、任意に調整することができる。 The oscillator 108 generates a ramp voltage Vramp having a slope waveform (triangular wave, sawtooth wave, n-order RC wave, etc.) at a predetermined oscillation frequency fosc in synchronization with the switching control signal Sctrl. The oscillation frequency fosc can be arbitrarily adjusted according to the resistance and capacitance values of the resistor R7 and capacitor C7 (see FIG. 1) externally attached to the oscillation control terminal RT.

コンパレータ109は、非反転入力端(+)に入力されるRT端子電圧Vrt(=発振制御端子RTの端子電圧)と、反転入力端(-)に入力される上限検出用の閾値電圧Vth109(例えば1.65V)を比べて上限検出信号RT_Hを生成する。上限検出信号RT_Hは、Vrt>Vth109であるときにハイレベル(=異常時の論理レベル)となり、Vrt<Vth109であるときにローレベル(=正常時の論理レベル)となる。 The comparator 109 has an RT terminal voltage Vrt (=the terminal voltage of the oscillation control terminal RT) input to the non-inverting input terminal (+) and an upper limit detection threshold voltage Vth109 (for example, 1.65V) to generate the upper limit detection signal RT_H. The upper limit detection signal RT_H becomes high level (=abnormal logic level) when Vrt>Vth109, and becomes low level (=normal logic level) when Vrt<Vth109.

コンパレータ110は、反転入力端(-)に入力されるRT端子電圧Vrtと、非反転入力端(+)に入力される下限検出用の閾値電圧Vth110(例えば0.15V)とを比較して下限検出信号RT_Lを生成する。下限検出信号RT_Lは、Vrt>Vth110であるときにローレベル(=正常時の論理レベル)となり、Vrt<Vth110であるときにハイレベル(=異常時の論理レベル)となる。下限検出信号RT_Lは、オシレータ108のイネーブル信号ENとして用いられている。 The comparator 110 compares the RT terminal voltage Vrt input to the inverting input terminal (-) and the threshold voltage Vth110 (for example, 0.15 V) for detecting the lower limit input to the non-inverting input terminal (+) to determine the lower limit. A detection signal RT_L is generated. The lower limit detection signal RT_L becomes low level (=normal logic level) when Vrt>Vth110, and becomes high level (=abnormal logic level) when Vrt<Vth110. The lower limit detection signal RT_L is used as an enable signal EN for the oscillator 108 .

コンパレータ111は、反転入力端(-)に入力される電流検出電圧Vis(=電流検出端子ISの端子電圧)と、非反転入力端(+)に入力されるISOCP用の閾値電圧Vth111を比較して過電流保護信号ISOCPを生成する。なお、電流検出電圧Visは、コイル電流ILが流れているときには負の電圧値(<0V)となり、コイル電流ILが流れなくなったときにゼロ値(=0V)となる。従って、閾値電圧Vth111は、コイル電流ILの上限値IL_Hに相当する負の電圧値(例えば-0.6V)に設定するとよい。なお、過電流保護信号ISOCPは、Vis>Vth111であるときにローレベル(=正常時の論理レベル)となり、Vis<Vth111であるときにハイレベル(=異常時の論理レベル)となる。 The comparator 111 compares the current detection voltage Vis (=the terminal voltage of the current detection terminal IS) input to the inverting input terminal (-) with the ISOCP threshold voltage Vth111 input to the non-inverting input terminal (+). to generate the overcurrent protection signal ISOCP. The current detection voltage Vis becomes a negative voltage value (<0 V) when the coil current IL is flowing, and becomes a zero value (=0 V) when the coil current IL stops flowing. Therefore, the threshold voltage Vth111 should be set to a negative voltage value (eg, −0.6 V) corresponding to the upper limit value IL_H of the coil current IL. The overcurrent protection signal ISOCP becomes low level (=normal logic level) when Vis>Vth111, and becomes high level (=abnormal logic level) when Vis<Vth111.

ゼロ電流検出部112は、非反転入力端(+)に入力される電流検出電圧Visと、反転入力端(-)に入力されるZCD用の閾値電圧Vth112とを比較して、ゼロ電流検出信号ZCD[zero current detection]を生成する。なお、電流検出電圧Visは、先にも述べたように、コイル電流ILが流れているときには負の電圧値(<0V)となり、コイル電流ILが流れなくなったときにゼロ値(=0V)となる。従って、閾値電圧Vth112は、0Vよりも若干低い負の電圧値(例えば-10mV)に設定するとよい。なお、ゼロ電流検出信号ZCDは、Vis<Vth112であるときにローレベル(=ゼロ電流未検出時の論理レベル)となりVis>Vth112であるときにハイレベル(=ゼロ電流検出時の論理レベル)となる。 The zero current detection unit 112 compares the current detection voltage Vis input to the non-inverting input terminal (+) and the threshold voltage Vth112 for ZCD input to the inverting input terminal (-) to generate a zero current detection signal. Generate ZCD [zero current detection]. As described above, the current detection voltage Vis becomes a negative voltage value (<0 V) when the coil current IL is flowing, and becomes a zero value (=0 V) when the coil current IL stops flowing. Become. Therefore, the threshold voltage Vth112 should be set to a negative voltage value slightly lower than 0V (eg, -10 mV). Note that the zero current detection signal ZCD becomes low level (=logic level when zero current is not detected) when Vis<Vth112, and becomes high level (=logic level when zero current is detected) when Vis>Vth112. Become.

信号遅延部113は、ゼロ電流検出信号ZCDを所定の遅延時間Tdelay(例えば0.6~2.0μs)だけ遅らせることにより、遅延ゼロ電流検出信号DLYO(=ゼロ電流検出信号ZCDの遅延信号)を生成する。 The signal delay unit 113 delays the zero current detection signal ZCD by a predetermined delay time Tdelay (for example, 0.6 to 2.0 μs) to generate the delayed zero current detection signal DLYO (=delayed signal of the zero current detection signal ZCD). Generate.

タイマ114は、出力トランジスタN1がオフ(NO=H)されてから、所定の最小オフ期間Tmin_off(例えば30μs)をカウントしてタイマ出力信号TMROを生成する。なお、タイマ114としては、UVLO解除からスイッチング開始までの待機時間をカウントするためのリスタートタイマを流用することが可能である。 The timer 114 counts a predetermined minimum off period Tmin_off (eg, 30 μs) after the output transistor N1 is turned off (NO=H) to generate a timer output signal TMRO. As the timer 114, it is possible to use a restart timer for counting the waiting time from the release of UVLO to the start of switching.

セレクタ115は、出力トランジスタN1のオフ時に電流検出端子ISの地絡検出を行い、その検出結果に応じてゼロ電流検出信号ZCD(またはその遅延信号)とタイマ出力信号TMROのいずれか一方をオンタイミング設定信号SETとして出力する。 Selector 115 performs ground fault detection of current detection terminal IS when output transistor N1 is off, and turns on either zero current detection signal ZCD (or its delayed signal) or timer output signal TMRO according to the detection result. Output as a setting signal SET.

ORゲート116は、パルス幅変調信号PWMと過電流検出信号ISOCPとの論理和演算によりオフタイミング設定信号RSTを生成する。従って、ISOCP=L(=正常時の論理レベル)であるときにはRST=PWMとなり、ISOCP=H(=異常時の論理レベル)であるときにはRST=H固定となる。 The OR gate 116 generates the off-timing setting signal RST by ORing the pulse width modulation signal PWM and the overcurrent detection signal ISOCP. Therefore, when ISOCP=L (=normal logic level), RST=PWM, and when ISOCP=H (=abnormal logic level), RST=H is fixed.

RSフリップフロップ117は、セット端(S)に入力されるオンタイミング設定信号SETと、リセット端(R)に入力されるオフタイミング設定信号RSTに応じて、スイッチング制御信号Sctrlを生成する。具体的に述べると、RSフリップフロップ117は、オンタイミング設定信号SETの立上りタイミングでスイッチング制御信号Sctrlをハイレベル(=出力トランジスタN1をオンするときの論理レベル)にセットし、オフタイミング設定信号RSTの立上りタイミングでスイッチング制御信号Sctrlをローレベル(=出力トランジスタN1をオフするときの論理レベル)にリセットする。 The RS flip-flop 117 generates the switching control signal Sctrl according to the on-timing setting signal SET input to the set terminal (S) and the off-timing setting signal RST input to the reset terminal (R). Specifically, the RS flip-flop 117 sets the switching control signal Sctrl to a high level (=the logic level when turning on the output transistor N1) at the rising timing of the on-timing setting signal SET, and the off-timing setting signal RST. , the switching control signal Sctrl is reset to low level (=logical level when turning off the output transistor N1).

ANDゲート118は、スイッチング制御信号Sctrlと各種保護信号(UVLO、SP、SOVPB(=SOVPの論理反転信号)、TSD、OVPB、RT_HB(=RT_Hの論理反転信号))との論理積演算によりスイッチング制御信号Sctrl2を生成する。従って、各種保護信号の全てがハイレベル(=正常時の論理レベル)であるときにはSctrl2=Sctrlとなり、各種保護信号の少なくとも1つがローレベル(=異常時の論理レベル)であるときにはSctrl2=L固定となる。 The AND gate 118 performs switching control by AND operation of the switching control signal Sctrl and various protection signals (UVLO, SP, SOVPB (=logically inverted signal of SOVP), TSD, OVPB, RT_HB (=logically inverted signal of RT_H)). Generate signal Sctrl2. Therefore, Sctrl2=Sctrl when all of the various protection signals are at high level (=logical level at normal time), and Sctrl2=L fixed when at least one of the various protection signals is at low level (=logical level at abnormal time). becomes.

プリドライバ119は、ANDゲート118から入力されるスイッチング制御信号Sctrl2に応じてゲート信号PO及びNOを生成する。より具体的に述べると、プリドライバ119は、基本的に、PMOSFET121及びNMOSFET122を相補的にオン/オフすべく、スイッチング制御信号Sctrl2がハイレベルであるときにゲート信号PO及びNOをいずれもローレベルとし、スイッチング制御信号Sctrl2がローレベルであるときにゲート信号PO及びNOをいずれもハイレベルとする。 The pre-driver 119 generates gate signals PO and NO according to the switching control signal Sctrl2 input from the AND gate 118 . More specifically, the pre-driver 119 basically sets both the gate signals PO and NO to low level when the switching control signal Sctrl2 is high level in order to complementarily turn on/off the PMOSFET 121 and NMOSFET 122. Both the gate signals PO and NO are set to high level when the switching control signal Sctrl2 is at low level.

ただし、PMOSFET121及びNMOSFET122に過大な貫通電流が流れないように、それぞれのオン/オフ状態を切り替えるタイミングでは、ゲート信号POをハイレベルとしてゲート信号NOをローレベルとする同時オフ時間(いわゆるデッドタイム)が設けられる。 However, in order to prevent an excessive through-current from flowing through the PMOSFET 121 and the NMOSFET 122, the simultaneous off time (so-called dead time) in which the gate signal PO is at a high level and the gate signal NO is at a low level is set at the timing of switching the respective on/off states. is provided.

クランパ120は、PMOSFET121のソースに印加される電源電圧(延いては、ゲート信号G1のハイレベル)を所定値以下に制限する。 The clamper 120 limits the power supply voltage applied to the source of the PMOSFET 121 (and the high level of the gate signal G1) to a predetermined value or less.

PMOSFET121及びNMOSFET122は、出力トランジスタN1のゲート信号G1を生成するためのハーフブリッジ出力段として機能する。PMOSFET121のソースとバックゲートは、いずれもクランパ120を介して電源端に接続されている。PMOSFET121及びNMOSFET122それぞれのドレインは、ゲート信号G1の出力端として出力端子OUTに接続されている。NMOSFET122のソースとバックゲートは、いずれも接地端に接続されている。また、NMOSFET122のドレインとソースとの間には、抵抗123が接続されている。 PMOSFET 121 and NMOSFET 122 function as a half-bridge output stage to generate gate signal G1 for output transistor N1. Both the source and the back gate of the PMOSFET 121 are connected to the power terminal via the clamper 120 . The drains of the PMOSFET 121 and NMOSFET 122 are connected to the output terminal OUT as the output terminal of the gate signal G1. The source and backgate of NMOSFET 122 are both connected to ground. A resistor 123 is connected between the drain and source of the NMOSFET 122 .

なお、PMOSFET121のゲートには、プリドライバ119からゲート信号POが入力されている。従って、PMOSFET121は、ゲート信号POがハイレベルであるときにオフし、ゲート信号POがローレベルであるときにオフする。 A gate signal PO is input from the predriver 119 to the gate of the PMOSFET 121 . Therefore, the PMOSFET 121 is turned off when the gate signal PO is at high level, and turned off when the gate signal PO is at low level.

一方、NMOSFET122のゲートには、プリドライバ119からゲート信号NOが入力されている。従って、NMOSFET122は、ゲート信号NOがハイレベルであるときにオンし、ゲート信号NOがローレベルであるときにオフする。 On the other hand, the gate signal NO from the pre-driver 119 is input to the gate of the NMOSFET 122 . Therefore, the NMOSFET 122 turns on when the gate signal NO is at high level and turns off when the gate signal NO is at low level.

コンパレータ124は、非反転入力端(+)に入力される分圧電圧Vdet(=過電圧検出端子OVPの端子電圧)と、反転入力端(-)に入力されるOVP用の閾値電圧Vth124(例えばVref×1.08)とを比較して過電圧保護信号OVPを生成する。過電圧保護信号OVPは、Vfb>Vth124であるときにハイレベル(=異常時の論理レベル)となり、Vfb<Vth124であるときにローレベル(=正常時の論理レベル)となる。このように、コンパレータ105及び124を用いて、帰還電圧Vfbと分圧電圧Vdetの双方を監視することにより、二重の過電圧保護を掛けることができるので、スイッチング電源1の安全性を高めることが可能となる。 The comparator 124 has a divided voltage Vdet (=the terminal voltage of the overvoltage detection terminal OVP) input to the non-inverting input terminal (+) and a threshold voltage Vth124 for OVP input to the inverting input terminal (-) (for example, Vref ×1.08) to generate the overvoltage protection signal OVP. The overvoltage protection signal OVP becomes high level (=abnormal logic level) when Vfb>Vth124, and becomes low level (=normal logic level) when Vfb<Vth124. In this way, by monitoring both the feedback voltage Vfb and the divided voltage Vdet using the comparators 105 and 124, double overvoltage protection can be applied, so that the safety of the switching power supply 1 can be improved. It becomes possible.

インバータ125は、過電圧保護信号OVPを論理反転することにより反転過電圧保護信号OVPBを生成する。従って、反転過電圧保護信号OVPBは、過電圧保護信号OVPがハイレベルであるときにローレベル(=異常時の論理レベル)となり、過電圧保護信号OVPがローレベルであるときにハイレベル(=正常時の論理レベル)となる。 Inverter 125 logically inverts overvoltage protection signal OVP to generate inverted overvoltage protection signal OVPB. Therefore, the inverted overvoltage protection signal OVPB is at low level (=abnormal logic level) when the overvoltage protection signal OVP is at high level, and at high level (=normal logic level) when the overvoltage protection signal OVP is at low level. logical level).

ツェナダイオード126は、電源端子VCCの静電破壊保護素子である。その接続関係について述べると、ツェナダイオード126は、カソードが電源端子VCCに接続されており、アノードが接地端に接続されている。 Zener diode 126 is an electrostatic breakdown protection element for power supply terminal VCC. Regarding the connection relationship, the Zener diode 126 has a cathode connected to the power supply terminal VCC and an anode connected to the ground terminal.

コンパレータ127は、非反転入力端(+)に入力される電源電圧Vcc(=電源端子VCCの端子電圧)と、反転入力端(-)に入力されるUVLO用の閾値電圧Vth127(例えば12.0V/9.0V)を比べて低電圧保護信号UVLOを生成する。なお、低電圧保護信号UVLOは、Vcc>Vth127であるときにハイレベル(=正常時の論理レベル)となり、Vcc<Vth127であるときにローレベル(=異常時の論理レベル)となる。 The comparator 127 has a power supply voltage Vcc (=the terminal voltage of the power supply terminal VCC) input to the non-inverting input terminal (+) and a UVLO threshold voltage Vth127 (eg, 12.0 V) input to the inverting input terminal (-). /9.0V) to generate a low voltage protection signal UVLO. The low voltage protection signal UVLO becomes high level (=normal logic level) when Vcc>Vth127, and becomes low level (=abnormal logic level) when Vcc<Vth127.

基準電圧源128は、電源電圧Vccから所定の基準電圧Vbg(例えば18.0V)を生成する。なお、基準電圧源128としては、例えば、電源依存性や温度依存性の小さいバンドギャップ電源を好適に用いることができる。 A reference voltage source 128 generates a predetermined reference voltage Vbg (eg, 18.0 V) from the power supply voltage Vcc. As the reference voltage source 128, for example, a bandgap power supply with low power supply dependency and temperature dependency can be preferably used.

基準電圧バッファ129は、電源電圧Vccの供給を受けて動作し、基準電圧源128から入力される基準電圧VbgをバッファしてコントローラIC100各部に出力する。 The reference voltage buffer 129 receives supply of the power supply voltage Vcc to operate, buffers the reference voltage Vbg input from the reference voltage source 128 and outputs it to each part of the controller IC 100 .

レギュレータ130は、電源電圧Vccから所定の内部電源電圧Vreg(例えば4.0V)を生成する。 Regulator 130 generates a predetermined internal power supply voltage Vreg (eg, 4.0 V) from power supply voltage Vcc.

温度保護部131は、コントローラIC100のジャンクション温度TjとTSD用の閾値温度Tth(例えば150℃/175℃)とを比較して温度保護信号TSDを生成する。温度保護信号TSDは、Tj>Tthであるときにローレベル(=異常時の論理レベル)となり、Tj<Tthであるときにハイレベル(=正常時の論理レベル)となる。 The temperature protection unit 131 compares the junction temperature Tj of the controller IC 100 with the threshold temperature Tth (for example, 150° C./175° C.) for TSD to generate the temperature protection signal TSD. The temperature protection signal TSD becomes low level (=abnormal logic level) when Tj>Tth, and becomes high level (=normal logic level) when Tj<Tth.

<オンタイミング設定部>
ところで、図2で示した構成要素のうち、ゼロ電流検出部112、信号遅延部113、タイマ114、及び、セレクタ115は、出力トランジスタN1のオフ時に電流検出端子IS(5ピン)の地絡検出を行い、正常時にはコイル電流ILがゼロ値またはその近傍値まで減少した時点で出力トランジスタN1をオンし、地絡時には所定の最小オフ期間Ton_minが経過してから出力トランジスタN1をオンするようにオンタイミング設定信号SETを生成するオンタイミング設定部200として機能する。以下では、その構成及び動作について詳述する。
<On timing setting part>
By the way, among the components shown in FIG. 2, the zero current detection unit 112, the signal delay unit 113, the timer 114, and the selector 115 detect a ground fault at the current detection terminal IS (pin 5) when the output transistor N1 is turned off. , and the output transistor N1 is turned on when the coil current IL is reduced to a zero value or a value close to it in normal conditions, and the output transistor N1 is turned on after a predetermined minimum off period Ton_min has passed in the case of a ground fault. It functions as an on-timing setting section 200 that generates the timing setting signal SET. The configuration and operation thereof will be described in detail below.

図3は、オンタイミング設定部200の一構成例を示す図である。本構成例のオンタイミング設定部200は、先にも述べたように、ゼロ電流検出部112と、信号遅延部113と、タイマ114と、セレクタ115と、を含む。 FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of the on-timing setting section 200. As shown in FIG. The on-timing setting unit 200 of this configuration example includes the zero current detection unit 112, the signal delay unit 113, the timer 114, and the selector 115, as described above.

ゼロ電流検出部112は、抵抗112a~112dと、コンパレータ112eと、NMOSFET112fと、を含む。 The zero current detector 112 includes resistors 112a-112d, a comparator 112e, and an NMOSFET 112f.

抵抗112a及び112bは、基準電圧Vbgの印加端と電流検出端子IS(=電流検出電圧Visの印加端)との間に直列接続されており、電流検出電圧Visを基準電圧Vbg側にシフトさせた分圧端子電圧Vis’(=(Rb×Vbg+Ra×Vis)/(Ra+Rb))を生成する第1抵抗分圧部として機能する。 The resistors 112a and 112b are connected in series between the application end of the reference voltage Vbg and the current detection terminal IS (=the application end of the current detection voltage Vis), and shift the current detection voltage Vis to the reference voltage Vbg side. It functions as a first resistor voltage dividing unit that generates a voltage dividing terminal voltage Vis′ (=(Rb×Vbg+Ra×Vis)/(Ra+Rb)).

抵抗112c及び112dは、基準電圧Vbgの印加端と接地端との間に直列接続されており、基準電圧Vbgを分圧することで閾値電圧Vth112’(=Vbg×{Rd/(Rc+Rd)})を生成する第2抵抗分圧部として機能する。なお、閾値電圧Vth112’は、電流検出電圧Visから分圧端子電圧Vis’へのレベルシフト分だけ、閾値電圧Vth112(例えば-10mV)を正側にレベルシフトさせた電圧に相当する。 The resistors 112c and 112d are connected in series between the application terminal of the reference voltage Vbg and the ground terminal, and divide the reference voltage Vbg to obtain the threshold voltage Vth112′ (=Vbg×{Rd/(Rc+Rd)}). It functions as a second resistive voltage divider to generate. Note that the threshold voltage Vth112' corresponds to a voltage obtained by level-shifting the threshold voltage Vth112 (eg, -10 mV) to the positive side by the amount of the level shift from the current detection voltage Vis to the voltage dividing terminal voltage Vis'.

コンパレータ112eは、非反転入力端(+)に入力される分圧端子電圧Vis’と、反転入力端(-)に入力される閾値電圧Vth112’とを比較して、ゼロ電流検出信号ZCDを生成する。ゼロ電流検出信号ZCDは、Vis’<Vth112’であるときにローレベル(=ゼロ電流未検出時の論理レベル)となり、Vis’>Vth112’であるときにハイレベル(=ゼロ電流検出時の論理レベル)となる。 The comparator 112e compares the voltage dividing terminal voltage Vis' input to the non-inverting input terminal (+) and the threshold voltage Vth112' input to the inverting input terminal (-) to generate the zero current detection signal ZCD. do. The zero current detection signal ZCD becomes low level (=logic level when zero current is not detected) when Vis'<Vth112', and becomes high level (=logic when zero current is detected) when Vis'>Vth112'. level).

NMOSFET112fは、ゼロ電流検出部112のディセーブル時に分圧端子電圧Vis’をプルダウンするためのスイッチ素子である。接続関係について述べると、NMOSFET112fのドレインは、分圧端子電圧Vis’の印加端(=コンパレータ112eの非反転入力端(+))に接続されている。NMOSFET112fのソースとバックゲートは、接地端に接続されている。NMOSFET112fは、ゼロ電流検出部112のディセーブル時にオンし、ゼロ電流検出部112のイネーブル時にオフする。 The NMOSFET 112f is a switch element for pulling down the divided voltage terminal voltage Vis' when the zero current detection section 112 is disabled. Regarding the connection relationship, the drain of the NMOSFET 112f is connected to the application terminal of the voltage dividing terminal voltage Vis' (=the non-inverting input terminal (+) of the comparator 112e). The source and backgate of NMOSFET 112f are connected to the ground terminal. The NMOSFET 112f is turned on when the zero current detector 112 is disabled and turned off when the zero current detector 112 is enabled.

なお、ゼロ電流検出部112の前段には、電流検出電圧Visのノイズを除去するためのフィルタを設けてもよい。 Note that a filter for removing noise from the current detection voltage Vis may be provided in the preceding stage of the zero current detection section 112 .

信号遅延部113は、電流源113aと、キャパシタ113bと、NMOSFET113cと、インバータ113dと、を含む。 The signal delay unit 113 includes a current source 113a, a capacitor 113b, an NMOSFET 113c, and an inverter 113d.

電流源113aは、電源端とキャパシタ113bの第1端との間に接続されており、キャパシタ113bの充電電流を生成する。キャパシタ113bの第2端は、接地端に接続されている。 The current source 113a is connected between the power supply end and the first end of the capacitor 113b to generate a charging current for the capacitor 113b. A second end of the capacitor 113b is connected to the ground end.

キャパシタ113bは、電流源113aから供給される充電電流により充電され、その両端間電圧を充電電圧Vdとしてインバータ113dに出力する。 The capacitor 113b is charged by the charging current supplied from the current source 113a, and outputs the voltage across the capacitor 113b as the charging voltage Vd to the inverter 113d.

NMOSFET113cは、キャパシタ113bに対して並列接続されており、ゼロ電流検出信号ZCDに応じてキャパシタ113bを放電する放電スイッチとして機能する。なお、NMOSFET113cは、ZCD=Hであるときにオンし、ZVD=Lであるときにオフする。 The NMOSFET 113c is connected in parallel with the capacitor 113b and functions as a discharge switch that discharges the capacitor 113b in response to the zero current detection signal ZCD. The NMOSFET 113c is turned on when ZCD=H and turned off when ZVD=L.

インバータ113d(論理反転レベル:Vth113d)は、キャパシタ113bの充電電圧Vdから遅延ゼロ電流検出信号DLYOを生成する。Vd>Vth113dであるときにDLYO=Lとなり、Vd<Vth113dであるときにDLYO=Hとなる。 Inverter 113d (logic inversion level: Vth113d) generates delay zero current detection signal DLYO from charged voltage Vd of capacitor 113b. DLYO=L when Vd>Vth113d, and DLYO=H when Vd<Vth113d.

すなわち、本構成例の信号遅延部113では、ゼロ電流検出信号ZCDがハイレベルに立ち上がった後、キャパシタ113bの放電が開始されてから充電電圧Vdがインバータ113dの論理反転レベルを下回るまでのごく僅かな所要時間(=遅延時間Tdelayに相当)だけ、遅延ゼロ電流検出信号DLYOの立上がりに遅延を与えることができる。なお、遅延時間Tdelayは、キャパシタ113bの充電電流値や容量値を調整することにより、任意に設定することが可能である。 That is, in the signal delay unit 113 of this configuration example, after the zero current detection signal ZCD rises to a high level, the charging voltage Vd is very short from the start of discharging of the capacitor 113b until the charging voltage Vd falls below the logic inversion level of the inverter 113d. The rise of the zero-delayed current detection signal DLYO can be delayed by a required time (=corresponding to the delay time Tdelay). The delay time Tdelay can be arbitrarily set by adjusting the charging current value and capacitance value of the capacitor 113b.

タイマ114は、電流源114aと、キャパシタ114bと、NMOSFET114cと、インバータ114d~114fと、を含む。 Timer 114 includes current source 114a, capacitor 114b, NMOSFET 114c, and inverters 114d-114f.

電流源114aは、電源端とキャパシタ114bの第1端との間に接続されており、キャパシタ114bの充電電流を生成する。キャパシタ114bの第2端は、接地端に接続されている。 A current source 114a is connected between the power supply end and a first end of the capacitor 114b to generate a charging current for the capacitor 114b. A second end of the capacitor 114b is connected to ground.

キャパシタ114bは、電流源114aから供給される充電電流により充電され、その両端間電圧を充電電圧Vtとしてインバータ114dに出力する。 The capacitor 114b is charged by the charging current supplied from the current source 114a, and outputs the voltage across the capacitor 114b as the charging voltage Vt to the inverter 114d.

NMOSFET114cは、キャパシタ114bに対して並列接続されており、反転ゲート信号NOB(=ゲート信号NOの論理反転信号)に応じてキャパシタ114bを放電する放電スイッチとして機能する。なお、NMOSFET114cは、NOB=Hであるときにオンし、NOB=Lであるときにオフする。すなわち、出力トランジスタN1のオン期間は、キャパシタ114bの放電期間(=タイマ114のリセット期間)に相当し、出力トランジスタN1のオフ期間は、キャパシタ114の放電停止期間(=タイマ114のカウント期間)に相当する。 The NMOSFET 114c is connected in parallel to the capacitor 114b, and functions as a discharge switch that discharges the capacitor 114b according to the inverted gate signal NOB (=logically inverted signal of the gate signal NO). The NMOSFET 114c is turned on when NOB=H and turned off when NOB=L. That is, the ON period of the output transistor N1 corresponds to the discharge period of the capacitor 114b (=the reset period of the timer 114), and the OFF period of the output transistor N1 corresponds to the discharge stop period of the capacitor 114 (=the count period of the timer 114). Equivalent to.

インバータ114d及び114eは、キャパシタ114bの第1端とタイマ出力信号TMROの出力端との間に直列接続されており、キャパシタ114bの充電電圧Vtからタイマ出力信号TMROを生成するバッファ(論理反転レベル:BUFth)として機能する。なお、Vt>BUFthであるときにTMRO=Hとなり、Vt<BUFthであるときにTMRO=Lとなる。 Inverters 114d and 114e are connected in series between the first end of capacitor 114b and the output end of timer output signal TMRO, and are buffers (logic inversion level: BUFth). TMRO=H when Vt>BUFth, and TMRO=L when Vt<BUFth.

インバータ114fは、ゲート信号NOを論理反転させて反転ゲート信号NOBを生成する。従って、NO=HであるときにはNOB=Lとなり、NO=LであるときにはNOB=Hとなる。 The inverter 114f logically inverts the gate signal NO to generate an inverted gate signal NOB. Therefore, when NO=H, NOB=L, and when NO=L, NOB=H.

すなわち、本構成例のタイマ114では、出力トランジスタN1のオフ(NO=H)に伴いキャパシタ114bの放電が停止されてから、充電電圧Vdがバッファ(=インバータ114d及び114e)の論理反転レベルBUFthを上回るまで上昇したときに、タイマ出力信号TMROがハイレベルに立ち上げられる。なお、出力トランジスタN1がオフされてからタイマ出力信号TMROがハイレベルに立ち上がるまでの所要時間は、最小オフ期間Toff_minに相当する。なお、最小オフ期間Toff_minは、先出の遅延時間Tdelayと同じく、キャパシタ114bの充電電流値や容量値を調整することにより、任意に設定することが可能である。 That is, in the timer 114 of this configuration example, after the discharge of the capacitor 114b is stopped due to the turning off of the output transistor N1 (NO=H), the charging voltage Vd reaches the logic inversion level BUFth of the buffer (=inverters 114d and 114e). The timer output signal TMRO is raised to a high level when it rises to exceed the level. The time required from when the output transistor N1 is turned off to when the timer output signal TMRO rises to the high level corresponds to the minimum off period Toff_min. Note that the minimum OFF period Toff_min can be arbitrarily set by adjusting the charging current value and the capacitance value of the capacitor 114b, like the delay time Tdelay described above.

セレクタ115は、ANDゲート115a及び115bと、ORゲート115cと、Dフリップフロップ115dと、インバータ115eと、を含む。 Selector 115 includes AND gates 115a and 115b, OR gate 115c, D flip-flop 115d, and inverter 115e.

ANDゲート115aは、遅延ゼロ電流検出信号DLYOと地絡検出信号Sdの論理積信号Saを生成する。従って、地絡検出信号Sdがハイレベル(=正常時の論理レベル)であるときにはSa=DLYOとなり、地絡検出信号Sdがローレベル(=異常時の論理レベル)であるときにはSa=L固定となる。 The AND gate 115a generates a logical AND signal Sa of the zero delay current detection signal DLYO and the ground fault detection signal Sd. Therefore, when the ground fault detection signal Sd is at a high level (=normal logic level), Sa=DLYO, and when the ground fault detection signal Sd is at a low level (=abnormal logic level), Sa=L is fixed. Become.

ANDゲート115bは、遅延ゼロ電流検出信号DLYOと地絡検出信号Sdの反転入力信号との論理積信号Sbを生成する。従って、地絡検出信号Sdがローレベル(=異常時の論理レベル)であるときにはSb=TMROとなり、地絡検出信号Sdがハイレベル(=正常時の論理レベル)であるときにはSb=L固定となる。 AND gate 115b generates AND signal Sb of delay zero current detection signal DLYO and an inverted input signal of ground fault detection signal Sd. Therefore, when the ground fault detection signal Sd is at a low level (=logical level at the time of abnormality), Sb=TMRO, and when the ground fault detection signal Sd is at a high level (=logical level at the time of normality), Sb is fixed at L. Become.

ORゲート115cは、論理積信号Sa及びSb双方の論理和信号を生成して、これをオンタイミング設定信号SETとして出力する。従って、オンタイミング設定信号SETは、論理積信号Sa及びSbの双方がローレベルであるときにローレベルとなり、論理積信号Sa及びSbの少なくとも一方がハイレベルであるときにハイレベルとなる。 The OR gate 115c generates a logical sum signal of both logical product signals Sa and Sb and outputs it as an on-timing setting signal SET. Therefore, the on-timing setting signal SET becomes low level when both the logical product signals Sa and Sb are low level, and becomes high level when at least one of the logical product signals Sa and Sb is high level.

Dフリップフロップ115dは、クロック入力端に入力されているゲート信号GOの立上がりタイミング(=出力トランジスタN1のオフタイミング)で、データ入力端(D)に入力されている反転ゼロ電流検出信号ZCDB(=ゼロ電流検出信号ZCDの論理反転信号9をラッチし、出力端(Q)から地絡検出信号Sdとして出力する。 The D flip-flop 115d outputs an inverted zero current detection signal ZCDB (= A logic inversion signal 9 of the zero current detection signal ZCD is latched and output from the output terminal (Q) as the ground fault detection signal Sd.

インバータ115eは、ゼロ電流検出信号ZCDを論理反転させて反転ゼロ電流検出信号ZCDBを生成する。従って、ZCD=HであるときにはZCDB=Lとなり、ZCD=LであるときにはZCDB=Hとなる。 Inverter 115e logically inverts zero current detection signal ZCD to generate inverted zero current detection signal ZCDB. Therefore, when ZCD=H, ZCDB=L, and when ZCD=L, ZCDB=H.

このように、セレクタ115は、Dフリップフロップ115dのラッチ出力信号(=地絡検出信号Sd)に応じて、遅延ゼロ電流検出信号DLYOとタイマ出力信号TMROのいずれか一方を選択し、これをオンタイミング設定信号SETとして出力する。 Thus, the selector 115 selects one of the delay zero current detection signal DLYO and the timer output signal TMRO according to the latch output signal (=ground fault detection signal Sd) of the D flip-flop 115d, and turns it on. Output as a timing setting signal SET.

より具体的に述べると、地絡検出信号Sdがハイレベル(=正常時の論理レベル)であるときには、ANDゲート115aが信号通過状態となり、ANDゲート115bが信号遮断状態となる。従って、遅延ゼロ電流検出信号DLYOがオンタイミング設定信号SETとして出力されることになるので、従前通り、臨界モードによる出力トランジスタN1のスイッチング制御が行われる。 More specifically, when the ground fault detection signal Sd is at high level (=normal logic level), the AND gate 115a is in the signal passing state and the AND gate 115b is in the signal blocking state. Therefore, the zero-delay current detection signal DLYO is output as the on-timing setting signal SET, so that the switching control of the output transistor N1 is performed in the critical mode as before.

一方、地絡検出信号Sdがローレベル(=異常時の論理レベル)であるときには、ANDゲート115aが信号遮断状態となり、ANDゲート115bが信号通過状態となる。従って、タイマ出力信号TMROがオンタイミング設定信号SETとして出力されることになるので、最小オフ期間Toff_minの設定が有効となる。 On the other hand, when the ground fault detection signal Sd is at a low level (=abnormal logic level), the AND gate 115a is in the signal blocking state and the AND gate 115b is in the signal passing state. Therefore, the timer output signal TMRO is output as the on-timing setting signal SET, so the setting of the minimum off period Toff_min is valid.

このように、オンタイミング設定部200に含まれている上記構成要素のうち、特に、タイマ114とセレクタ115は、電流検出端子ISの地絡時(例えば、電流検出端子ISと接地端子GNDとの隣接ピン間ショート時)において、出力トランジスタN1の最小オフ期間Toff_minを設定するための手段として新規に導入されたものである。以下では、最小オフ期間Toff_minの設定動作とその技術的意義について説明する。 As described above, among the components included in the on-timing setting unit 200, the timer 114 and the selector 115, in particular, are used when the current detection terminal IS is grounded (for example, when the current detection terminal IS and the ground terminal GND are grounded). This is newly introduced as a means for setting the minimum OFF period Toff_min of the output transistor N1 when adjacent pins are short-circuited. The setting operation of the minimum OFF period Toff_min and its technical significance will be described below.

<最小オフ期間設定動作>
図4は、IS-GNDショート時の最小オフ期間設定動作を示すタイミングチャートであり、紙面の上側から順に、出力端子OUTの端子電圧(=出力トランジスタN1のゲート信号G1に相当)、出力トランジスタN1のドレイン・ソース間電圧Vds(N1)、コイル電流IL、誤差電圧Veo(破線)及びランプ電圧Vramp(実線)、電流検出電圧Vis、ゼロ電流検出信号ZCD、地絡検出信号Sd、キャパシタ114bの充電電圧Vt(=タイマ114のカウント値に相当)、並びに、タイマ出力信号TMROが描写されている。
<Minimum OFF period setting operation>
FIG. 4 is a timing chart showing the minimum OFF period setting operation when IS-GND is shorted. drain-source voltage Vds (N1), coil current IL, error voltage Veo (broken line) and ramp voltage Vramp (solid line), current detection voltage Vis, zero current detection signal ZCD, ground fault detection signal Sd, charging of capacitor 114b Voltage Vt (=corresponding to the count value of timer 114) and timer output signal TMRO are depicted.

時刻t1~t2は、出力端子OUTのハイレベル期間(=出力トランジスタN1のオン期間)であり、その長さは負荷に応じて変化する。より具体的に述べると、負荷が重いほど、誤差電圧Veoが上昇してランプ電圧Vrampとの交差タイミング(=出力トランジスタN1のオフタイミング)が遅くなる。従って、出力端子OUTのハイレベル期間は長くなる。逆に、負荷が軽いほど、誤差電圧Veoが低下してランプ電圧Vrampとの交差タイミングが早くなる。従って、出力端子OUTのハイレベル期間は短くなる。 Time t1 to t2 is a high level period of the output terminal OUT (=on period of the output transistor N1), and its length varies depending on the load. More specifically, the heavier the load, the higher the error voltage Veo and the later the timing at which it intersects the ramp voltage Vramp (=the turn-off timing of the output transistor N1). Therefore, the high level period of the output terminal OUT becomes longer. Conversely, the lighter the load, the lower the error voltage Veo and the earlier the timing at which it crosses the ramp voltage Vramp. Therefore, the high level period of the output terminal OUT is shortened.

なお、出力端子OUTのハイレベル期間には、コイル電流ILの増大に伴い、電流検出電圧Visが0Vから負電圧側に低下していく。また、出力端子OUTのハイレベル期間には、キャパシタ114bが放電されるので、Vt=0Vとなる。 During the high level period of the output terminal OUT, the current detection voltage Vis decreases from 0V to the negative voltage side as the coil current IL increases. Also, during the high level period of the output terminal OUT, the capacitor 114b is discharged, so that Vt=0V.

時刻t2において、誤差電圧Veoがランプ電圧Vrampよりも高くなると、出力トランジスタN1がオフされる。その結果、コイル電流ILが増大から減少に転じるので、電流検出電圧Visが0Vに向けて上昇し始める。なお、出力トランジスタN1のオフタイミング(時刻t2)では、IS-GNDショートが生じていない限り、Vis<Vth112(例えば-10mV)となるので、ZCD=Lとなり、地絡検出信号Sdがハイレベル(=正常時の論理レベル)となる。従って、出力トランジスタN1の次回オンタイミングは、ゼロ電流検出信号ZCDに基づいて決定されることになる。 At time t2, when the error voltage Veo becomes higher than the ramp voltage Vramp, the output transistor N1 is turned off. As a result, the coil current IL changes from increasing to decreasing, so the current detection voltage Vis starts rising toward 0V. At the off timing (time t2) of the output transistor N1, as long as there is no IS-GND short, Vis<Vth112 (eg, -10 mV), so ZCD=L, and the ground fault detection signal Sd goes high ( = normal logical level). Therefore, the next turn-on timing of the output transistor N1 is determined based on the zero current detection signal ZCD.

また、出力トランジスタN1がオフされると、ランプ電圧Vrampがゼロ値にリセットされる。また、出力トランジスタN1のオフに伴い、キャパシタ114bの放電が停止されるので、充電電圧Vtが所定の傾きで上昇し始める。 Also, when the output transistor N1 is turned off, the ramp voltage Vramp is reset to a zero value. Further, since the discharge of the capacitor 114b is stopped as the output transistor N1 is turned off, the charging voltage Vt starts to rise with a predetermined slope.

その後、コイル電流ILの減少が進み、時刻t3において、Vis>Vth112が満たされると、ZCD=Hとなる。従って、その時点から遅延時間Tdelayが経過した時刻t4において、出力トランジスタN1が再びオンされる。なお、出力トランジスタN1のオンに伴い、キャパシタ114bが放電されるので、充電電圧Vtは、バッファ(=インバータ114d及び114e)の論理反転レベルBUFthを上回る前に0Vにリセットされる。従って、タイマ出力信号TMROがハイレベルに立ち上がることはない。 Thereafter, the coil current IL continues to decrease, and when Vis>Vth112 is satisfied at time t3, ZCD=H. Therefore, the output transistor N1 is turned on again at time t4 when the delay time Tdelay has elapsed from that time. Since the capacitor 114b is discharged with the turn-on of the output transistor N1, the charging voltage Vt is reset to 0V before exceeding the logic inversion level BUFth of the buffer (=inverters 114d and 114e). Therefore, the timer output signal TMRO never rises to the high level.

時刻t4以降も、IS-GNDショートが生じなければ、臨界モードによる上記のスイッチング制御が継続されるはずである。しかしながら、本図では、時刻t3以降にIS-GNDショートが生じており、その結果、電流検出電圧Visが0V(>Vth112)に張り付いてしまっている。このような状況に陥ると、誤差電圧Veoがランプ電圧Vrampよりも高くなって出力トランジスタN1がオフされた時点(時刻t5)で、既にVis>Vth112が満たされていることになる。 Even after time t4, if IS-GND short-circuit does not occur, the above switching control in the critical mode should continue. However, in this figure, an IS-GND short occurs after time t3, and as a result, the current detection voltage Vis is stuck at 0V (>Vth112). In such a situation, when the error voltage Veo becomes higher than the ramp voltage Vramp and the output transistor N1 is turned off (time t5), Vis>Vth112 is already satisfied.

そのため、仮に、出力トランジスタN1の最小オフ期間Toff_minを設定する機能が導入されていなければ、時刻t5でオフしたばかりの出力トランジスタN1を即時にオンしてしまうので、コイルL1に過大な電気エネルギが溜まり、出力トランジスタN1の発熱や破壊につながる。 Therefore, if the function of setting the minimum off period Toff_min of the output transistor N1 is not introduced, the output transistor N1 that has just been turned off at time t5 is immediately turned on, and excessive electrical energy is applied to the coil L1. It accumulates and leads to heat generation and destruction of the output transistor N1.

このような不具合を解消すべく、本構成例のコントローラIC100には、出力トランジスタN1のオフ時に電流検出端子ISの地絡検出を行い、地絡時に出力トランジスタN1の最小オフ期間Ton_minを設定する機能が導入されている。 In order to solve such a problem, the controller IC 100 of this configuration example has a function of detecting a ground fault of the current detection terminal IS when the output transistor N1 is turned off, and setting the minimum off period Ton_min of the output transistor N1 when a ground fault occurs. has been introduced.

より具体的に述べると、IS-GNDショートが生じている場合には、出力トランジスタN1のオフタイミング(時刻t5)において、Vis>Vth112となることから、VCD=Hとなり、地絡検出信号Sdがローレベル(=異常時の論理レベル)となる。従って、時刻t5以降における出力トランジスタN1のオンタイミングは、ゼロ電流検出信号ZCDではなく、タイマ出力信号TMROに基づいて決定されることになる。 More specifically, when the IS-GND short occurs, at the off timing (time t5) of the output transistor N1, since Vis>Vth112, VCD=H, and the ground fault detection signal Sd becomes It becomes low level (=logical level at the time of abnormality). Therefore, the ON timing of the output transistor N1 after time t5 is determined based on the timer output signal TMRO instead of the zero current detection signal ZCD.

本図に即して述べると、時刻t5における出力トランジスタN1のオフ(NO=H)に伴い、キャパシタ114bの放電が停止されるので、充電電圧Vtが所定の傾きで上昇し始める。そして、時刻t6において、充電電圧Vtがバッファ(=インバータ114d及び114e)の論理反転レベルBUFthを上回るまで上昇したときに初めて、タイマ出力信号TMROがハイレベルに立ち上げられて、出力トランジスタN1がオンされる。 Referring to this figure, as the output transistor N1 is turned off (NO=H) at time t5, the discharge of the capacitor 114b is stopped, so the charge voltage Vt begins to rise with a predetermined slope. At time t6, when the charging voltage Vt rises to exceed the logic inversion level BUFth of the buffer (=inverters 114d and 114e), the timer output signal TMRO is raised to a high level, turning on the output transistor N1. be done.

なお、時刻t6以降も、出力トランジスタN1のオンタイミングについては、IS-GNDショートが解消されない限り、タイマ出力信号TMROに応じて設定されることになる。一方、出力トランジスタN1のオフタイミングについては、それまでと同様、誤差電圧Veoとランプ電圧Vrampとの比較結果に応じて設定される(時刻t7を参照)。 After time t6, the ON timing of the output transistor N1 is set according to the timer output signal TMRO as long as the IS-GND short circuit is not resolved. On the other hand, the turn-off timing of the output transistor N1 is set according to the comparison result between the error voltage Veo and the ramp voltage Vramp (see time t7).

上記のように、IS-GNDショート時には、タイマ114を用いて出力トランジスタN1の最小オフ期間Toff_minが強制的に確保される。従って、この最小オフ期間Toff_minにコイルL1の電気エネルギ(=電流)を放電することができるので、結果的に出力トランジスタN1の発熱や破壊を防止することが可能となる。 As described above, when the IS-GND is shorted, the timer 114 is used to forcibly ensure the minimum OFF period Toff_min of the output transistor N1. Therefore, the electric energy (=current) of the coil L1 can be discharged during the minimum off period Toff_min, so that it is possible to prevent the output transistor N1 from being heated or destroyed.

<動作状態遷移>
図5は、これまでに説明してきたスイッチング電源1の動作状態遷移を示すステートマシン図である。図中の「OUT ON」は、出力端子OUTのハイレベル期間(=出力トランジスタのオン期間)を示しており、「OUT OFF」は、出力端子OUTのローレベル期間(=出力トランジスタN1のオフ期間)を示している。また、図中の「ZCD」は、ゼロ電流検出信号ZCDに応じたオンタイミング設定動作を示しており、「TMR」は、タイマ出力信号TMROに応じたオンタイミング設定動作を示している。
<Operating state transition>
FIG. 5 is a state machine diagram showing operation state transitions of the switching power supply 1 described so far. In the figure, "OUT ON" indicates the high level period of the output terminal OUT (=on period of the output transistor), and "OUT OFF" indicates the low level period of the output terminal OUT (=off period of the output transistor N1). ). Also, "ZCD" in the figure indicates an on-timing setting operation according to the zero current detection signal ZCD, and "TMR" indicates an on-timing setting operation according to the timer output signal TMRO.

先にも説明したように、出力トランジスタN1のオフタイミングにおいて、Vis<Vth112である場合には、IS-GNDショートが生じているという判断の下、ゼロ電流検出信号ZCDに基づいたオンタイミング設定動作を経て、出力トランジスタN1がオン期間に移行される。 As described above, when Vis<Vth112 at the off timing of the output transistor N1, the on timing setting operation is performed based on the zero current detection signal ZCD under the judgment that the IS-GND short has occurred. , the output transistor N1 is shifted to the ON period.

一方、出力トランジスタN1のオフタイミングにおいて、Vis>Vth112である場合には、IS-GNDショートが生じているという判断の下、タイマ出力信号TMROに基づいたオンタイミング設定動作(=最小オフ期間Toff_minの設定動作)を経て、出力トランジスタN1がオン期間に移行される。 On the other hand, when Vis>Vth112 at the off-timing of the output transistor N1, it is determined that IS-GND short-circuit has occurred. setting operation), the output transistor N1 is shifted to the ON period.

<最小オフ期間設定機能の導入効果>
図6は、最小オフ期間Toff_minの設定機能が未導入である場合におけるIS-GNDショート時の挙動を示す図であり、紙面の上側から順に、出力端子OUTの端子電圧(=出力トランジスタN1のゲート信号G1に相当)、コイル電流IL、ドレイン電流Id、及び、電流検出端子ISの端子電圧(=電流検出電圧Visに相当)が描写されている。なお、本図では、破線左側を正常状態とし、破線右側を異常状態(=IS-GNDショート状態)とする。
<Effect of introduction of minimum off period setting function>
FIG. 6 is a diagram showing the behavior at the time of IS-GND shorting when the setting function of the minimum OFF period Toff_min is not introduced. signal G1), the coil current IL, the drain current Id, and the terminal voltage of the current detection terminal IS (=corresponding to the current detection voltage Vis). In this figure, the left side of the dashed line is the normal state, and the right side of the dashed line is the abnormal state (=IS-GND short state).

本図の破線右側で示したように、最小オフ期間Toff_minの設定機能が未導入である場合には、IS-GNDショート(IS=0V)が生じると、コイル電流ILが常にゼロ値であると誤検出し、オフしたばかりの出力トランジスタN1を即時にオンしてしまう。従って、出力トランジスタN1のオフ期間が殆どなくなり、コイル電流IL及びドレイン電流Idが上昇し続けるようになる。このように、コイルL1に放電できない電気エネルギ(=電流)が溜まり続けると、出力トランジスタN1へのストレスが大きくなり、出力トランジスタN1の発熱や破壊につながる。 As shown on the right side of the dashed line in this figure, if the minimum OFF period Toff_min setting function is not introduced, it is assumed that the coil current IL is always zero when an IS-GND short (IS=0V) occurs. This is erroneously detected and immediately turns on the output transistor N1 which has just been turned off. Therefore, the OFF period of the output transistor N1 is almost eliminated, and the coil current IL and the drain current Id continue to rise. If the electric energy (=current) that cannot be discharged continues to accumulate in the coil L1 in this way, the stress on the output transistor N1 increases, leading to heat generation and destruction of the output transistor N1.

図7は、最小オフ期間Toff_minの設定機能が導入済みである場合におけるIS-GNDショート時の挙動を示す図であり、先出の図6と同じく、紙面の上側から順に、出力端子OUTの端子電圧(=出力トランジスタN1のゲート信号G1に相当)、コイル電流IL、ドレイン電流Id、及び、電流検出端子ISの端子電圧(=電流検出電圧Visに相当)が描写されている。なお、本図では、破線左側を正常状態とし、破線右側を異常状態(=IS-GNDショート状態)とする。 FIG. 7 is a diagram showing the behavior at the time of IS-GND shorting when the minimum OFF period Toff_min setting function has already been introduced. The voltage (=corresponding to the gate signal G1 of the output transistor N1), the coil current IL, the drain current Id, and the terminal voltage of the current detection terminal IS (=corresponding to the current detection voltage Vis) are depicted. In this figure, the left side of the dashed line is the normal state, and the right side of the dashed line is the abnormal state (=IS-GND short state).

本図の破線右側で示したように、最小オフ期間Toff_minの設定機能が導入済みである場合には、IS-GNDショート(IS=0V)が生じても、出力トランジスタN1のオフ期間Toffが確保される。従って、先の図6と異なり、コイルL1に溜まった電気エネルギを適切に放電することができるので、コイル電流IL及びドレイン電流Idが上昇し続けるようなことはなく、出力トランジスタN1へのストレスが軽減される。 As shown on the right side of the dashed line in this figure, if the minimum OFF period Toff_min setting function has already been introduced, the OFF period Toff of the output transistor N1 is ensured even if an IS-GND short (IS=0V) occurs. be done. Therefore, unlike FIG. 6, the electric energy accumulated in the coil L1 can be properly discharged, so that the coil current IL and the drain current Id do not continue to rise, and the stress on the output transistor N1 is reduced. mitigated.

なお、電流検出端子ISの地絡時における最小オフ期間Toff_minの設定機能については、上記の実施形態で例に挙げたPFC回路に限らず、臨界モードのスイッチング電源(及びこれに用いられるコントローラIC)全般に広く導入することが可能である。また、スイッチング電源のスイッチ出力段についても、様々な出力形式(正昇圧型、負昇圧型、降圧型、昇降圧型、反転型など)を採用することが可能であり、また、その絶縁形式(絶縁/非絶縁)も問わない。 Note that the function of setting the minimum OFF period Toff_min when the current detection terminal IS is grounded is not limited to the PFC circuit exemplified in the above embodiment, but the critical mode switching power supply (and the controller IC used therefor). It can be widely introduced in general. Also, for the switch output stage of the switching power supply, it is possible to adopt various output types (positive boost type, negative boost type, buck type, buck-boost type, inverting type, etc.). / non-insulated).

<エラーアンプ(第1実施形態)>
また、図2のエラーアンプ101は、スイッチング電源1の起動時(特に軽負荷状態や無負荷状態での起動時)における過昇圧を抑制するための過昇圧抑制部を具備している。以下では、その構成及び動作について詳述する。
<Error amplifier (first embodiment)>
Further, the error amplifier 101 of FIG. 2 includes an over-boost suppression unit for suppressing over-boost when the switching power supply 1 is started (especially when started under a light load state or no load state). The configuration and operation thereof will be described in detail below.

図8は、エラーアンプ101の第1実施形態を示す図である。本実施形態のエラーアンプ101は、差動入力段101aと、電流出力段101bと、補助ソース電流生成部101cと、補助シンク電流生成部101dと、過昇圧抑制部101eと、を含む。 FIG. 8 is a diagram showing a first embodiment of the error amplifier 101. As shown in FIG. The error amplifier 101 of this embodiment includes a differential input stage 101a, a current output stage 101b, an auxiliary source current generation section 101c, an auxiliary sink current generation section 101d, and an over-voltage suppression section 101e.

差動入力段101aは、反転入力端(-)に入力される帰還電圧Vfbと、非反転入力端(+)に入力される参照電圧Vrefとの差分(=|Vfb-Vref|)に応じた電流制御信号Saを生成する。電流制御信号Saは、差動入力段101aの出力バイアス点を基準値(=ゼロ値)として正負双方の値を取り得る電圧信号である。より具体的に述べると、Vfb<Vrefであるときには、両者の差分が大きいほど電流制御信号Saが正方向に高くなる。逆に、Vfb>Vrefであるときには、両者の差分が大きいほど電流制御信号Saが負方向に高くなる。なお、直流出力電圧Voが差動入力段101aの入力ダイナミックレンジに収まっている場合には、帰還電圧Vfb(=直流出力電圧Voの分圧電圧)に代えて、直流出力電圧Voを差動入力段101aに直接入力しても構わない。 The differential input stage 101a responds to the difference (=|Vfb-Vref|) between the feedback voltage Vfb input to the inverting input terminal (-) and the reference voltage Vref input to the non-inverting input terminal (+). A current control signal Sa is generated. The current control signal Sa is a voltage signal that can take both positive and negative values with the output bias point of the differential input stage 101a as a reference value (=zero value). More specifically, when Vfb<Vref, the current control signal Sa increases in the positive direction as the difference between the two increases. Conversely, when Vfb>Vref, the larger the difference between the two, the higher the current control signal Sa in the negative direction. When the DC output voltage Vo is within the input dynamic range of the differential input stage 101a, instead of the feedback voltage Vfb (=divided voltage of the DC output voltage Vo), the DC output voltage Vo is applied to the differential input. A direct input to stage 101a may also be used.

電流出力段101bは、電流源b1及びb2を含み、差動入力段101aから入力される電流制御信号Saに応じて、ソース電流IU1(例えば最大30μA)とシンク電流ID1(例えば最大30μA)を生成する。なお、電流源b1は、電源端と位相補償端子EO(=誤差電圧Veoの出力端)との間に接続されており、正値の電流制御信号Saに応じてソース電流IU1を生成する。従って、Vfb<Vrefであるときには、電源端から位相補償端子EOに向けてソース電流IU1が流し込まれるので、誤差電圧Veoが上昇する。一方、電流源b2は、位相補償端子EOと接地端との間に接続されており、負値の電流制御信号Saに応じてシンク電流ID1を生成する。従って、Vfb>Vrefであるときには、位相補償端子EOから接地端に向けてシンク電流ID1が引き込まれるので、誤差電圧Veoが低下する。 The current output stage 101b includes current sources b1 and b2, and generates a source current IU1 (eg, maximum 30 μA) and a sink current ID1 (eg, maximum 30 μA) according to the current control signal Sa input from the differential input stage 101a. do. The current source b1 is connected between the power supply terminal and the phase compensation terminal EO (=the output terminal of the error voltage Veo), and generates the source current IU1 according to the positive current control signal Sa. Therefore, when Vfb<Vref, the source current IU1 flows from the power supply end toward the phase compensation terminal EO, so the error voltage Veo rises. On the other hand, the current source b2 is connected between the phase compensation terminal EO and the ground terminal, and generates a sink current ID1 according to the negative current control signal Sa. Therefore, when Vfb>Vref, the sink current ID1 is drawn from the phase compensation terminal EO toward the ground terminal, so the error voltage Veo is lowered.

補助ソース電流生成部101cは、PMOSFETc1~c3と電流源c4とを含み、ゲインアップ信号GUPに応じて補助ソース電流IU2(例えば20μA)を生成する。その回路構成について述べると、PMOSFETc1及びc2それぞれのソースとバックゲートは、電源端に接続されている。PMOSFETc1及びc2それぞれのゲートは、PMOSFETc1のドレインに接続されている。PMOSFETc1のドレインと接地端との間には、電流源c4が接続されている。PMOSFETc2のドレインは、PMOSFETc3のソースに接続されている。PMOSFETc3のドレインは、位相補償端子EO(=電流出力段101bの出力端)に接続されている。PMOSFETc3のゲートは、ゲインアップ信号GUPの入力端に接続されている。PMOSFETc3のバックゲートは、電源端に接続されている。 The auxiliary source current generator 101c includes PMOSFETs c1 to c3 and a current source c4, and generates an auxiliary source current IU2 (eg, 20 μA) according to the gain up signal GUP. As for the circuit configuration, the sources and back gates of PMOSFETs c1 and c2 are connected to the power supply terminal. The gates of PMOSFETs c1 and c2 are connected to the drain of PMOSFET c1. A current source c4 is connected between the drain of the PMOSFET c1 and the ground terminal. The drain of PMOSFET c2 is connected to the source of PMOSFET c3. The drain of the PMOSFETc3 is connected to the phase compensation terminal EO (=the output terminal of the current output stage 101b). The gate of the PMOSFETc3 is connected to the input end of the gain-up signal GUP. The back gate of PMOSFETc3 is connected to the power supply terminal.

本構成例の補助ソース電流生成部101cにおいて、PMOSFETc1及びc2は、PMOSFETc1のドレイン電流(=電流源c4で生成される定電流)をPMOSFETc2のドレイン電流としてミラーするカレントミラーとして機能する。また、PMOSFETc3は、ゲインアップ信号GUPに応じて、PMOSFETc2のドレインと位相補償端子EOとの間を導通/遮断するためのスイッチ素子として機能する。 In the auxiliary source current generator 101c of this configuration example, the PMOSFETs c1 and c2 function as a current mirror that mirrors the drain current of the PMOSFET c1 (=constant current generated by the current source c4) as the drain current of the PMOSFET c2. Also, the PMOSFET c3 functions as a switching element for conducting/disconnecting between the drain of the PMOSFET c2 and the phase compensation terminal EO according to the gain up signal GUP.

なお、GUP=L(すなわちVfb<Vth102)であるときには、PMOSFETc3がオンするので、PMOSFETc2のドレインと位相補償端子EOとの間が導通される。その結果、電流出力段101bのソース電流IU1とは別に、補助ソース電流IU2が位相補償端子EOに流し込まれるので、誤差電圧Veoが上昇しやすくなる。 When GUP=L (that is, Vfb<Vth102), the PMOSFET c3 is turned on, thereby conducting between the drain of the PMOSFET c2 and the phase compensation terminal EO. As a result, the auxiliary source current IU2 is supplied to the phase compensation terminal EO in addition to the source current IU1 of the current output stage 101b, so that the error voltage Veo tends to increase.

一方、GUP=H(すなわちVfb>Vth102)であるときには、PMOSFETc3がオフするので、PMOSFETc2のドレインと位相補償端子EOとの間が遮断される。その結果、位相補償端子EOには、補助ソース電流IU2が流し込まれなくなる。 On the other hand, when GUP=H (that is, Vfb>Vth102), the PMOSFET c3 is turned off, so that the connection between the drain of the PMOSFET c2 and the phase compensation terminal EO is cut off. As a result, the auxiliary source current IU2 does not flow into the phase compensation terminal EO.

このように、補助ソース電流生成部101cでは、帰還電圧Vfbが参照電圧Vrefよりも低い閾値電圧Vth102(=第1閾値電圧に相当)を下回っているときに補助ソース電流IU2が生成されるので、エラーアンプ101の電流ソース能力が増強される。従って、例えば、負荷の増大に伴う直流出力電圧Voの低下時には、誤差電圧Veoを速やかに引き上げて出力トランジスタN1のオンデューティDon(=Ton/T、ただしTonは出力トランジスタN1のオン期間、Tはスイッチング周期)を大きくすることができるので、直流出力電圧Voの過渡変動を最小限に抑えることが可能となる。 As described above, the auxiliary source current generator 101c generates the auxiliary source current IU2 when the feedback voltage Vfb is lower than the threshold voltage Vth102 (=first threshold voltage) lower than the reference voltage Vref. The current sourcing capability of error amplifier 101 is enhanced. Therefore, for example, when the DC output voltage Vo drops due to an increase in the load, the error voltage Veo is quickly raised to increase the on-duty Don (=Ton/T) of the output transistor N1, where Ton is the ON period of the output transistor N1, and T is switching cycle) can be increased, it is possible to minimize transient fluctuations in the DC output voltage Vo.

補助シンク電流生成部101dは、NMOSFETd1~d3と、電流源d4と、インバータd5と、を含み、過電圧保護信号DOVPに応じて補助シンク電流ID2(例えば20μA)を生成する。その回路構成について述べると、NMOSFETd1~d3それぞれのソースとバックゲートは、いずれも接地端に接続されている。NMOSFETd1及びd2それぞれのゲートとNMOSFETd3のドレインは、いずれもNMOSFETd1のドレインに接続されている。NMOSFETd1のドレインと電源端との間には、電流源d4が接続されている。NMOSFETd2のドレインは、位相補償端子EO(=電流出力段101bの出力端)に接続されている。NMOSFETd3のゲートは、インバータd5の出力端(=反転過電流保護信号DOVPBの出力端)に接続されている。インバータd5の入力端は、過電流保護信号DOVPの入力端に接続されている。 The auxiliary sink current generator 101d includes NMOSFETs d1 to d3, a current source d4, and an inverter d5, and generates an auxiliary sink current ID2 (eg, 20 μA) according to the overvoltage protection signal DOVP. Regarding the circuit configuration, the sources and back gates of NMOSFETs d1 to d3 are all connected to the ground terminal. The gates of NMOSFETs d1 and d2 and the drain of NMOSFET d3 are both connected to the drain of NMOSFET d1. A current source d4 is connected between the drain of the NMOSFET d1 and the power supply terminal. The drain of the NMOSFET d2 is connected to the phase compensation terminal EO (=output terminal of the current output stage 101b). The gate of the NMOSFET d3 is connected to the output end of the inverter d5 (=the output end of the inverted overcurrent protection signal DOVPB). The input end of the inverter d5 is connected to the input end of the overcurrent protection signal DOVP.

本構成例の補助シンク電流生成部101dにおいて、NMOSFETd1及びd2は、NMOSFETd1のドレイン電流(=電流源d4で生成される定電流)をPMOSFETd2のドレイン電流としてミラーするカレントミラーとして機能する。また、NMOSFETd3は、反転過電流保護信号DOVPB(=過電流保護信号DOVPの論理反転信号)に応じて、NMOSFETd1のドレイン・ソース間を導通/遮断することにより、上記カレントミラーの有効/無効を切り替えるためのスイッチ素子として機能する。 In the auxiliary sink current generator 101d of this configuration example, NMOSFETs d1 and d2 function as a current mirror that mirrors the drain current of NMOSFET d1 (=constant current generated by current source d4) as the drain current of PMOSFET d2. Further, the NMOSFET d3 switches between valid/invalid of the current mirror by conducting/interrupting between the drain and source of the NMOSFET d1 according to the inverted overcurrent protection signal DOVPB (=logically inverted signal of the overcurrent protection signal DOVP). It functions as a switching element for

なお、DOVPB=L(すなわちVfb>Vth103)であるときには、NMOSFETd3がオフするので、NMOSFETd1のドレイン・ソース間が遮断されて、上記カレントミラーが有効となる。その結果、電流出力段101bのシンク電流ID1とは別に、補助シンク電流ID2が位相補償端子EOから引き込まれるので、誤差電圧Veoが低下しやすくなる。 When DOVPB=L (that is, Vfb>Vth103), the NMOSFET d3 is turned off, so that the drain-source of the NMOSFET d1 is shut off and the current mirror becomes effective. As a result, the auxiliary sink current ID2 is drawn from the phase compensation terminal EO in addition to the sink current ID1 of the current output stage 101b, so the error voltage Veo tends to decrease.

一方、DOVPB=H(すなわちVfb<Vth103)であるときには、NMOSFETd3がオンするので、NMOSFETd1のドレイン・ソース間が導通されて、上記カレントミラーが無効となる。その結果、位相補償端子EOから補助シンク電流ID2が引き込まれなくなる。 On the other hand, when DOVPB=H (that is, Vfb<Vth103), the NMOSFET d3 is turned on, so that the drain and source of the NMOSFET d1 are conducted and the current mirror is disabled. As a result, the auxiliary sink current ID2 is no longer drawn from the phase compensation terminal EO.

このように、補助シンク電流生成部101dでは、帰還電圧Vfbが参照電圧Vrefよりも高い閾値電圧Vth103(=第2閾値電圧に相当)を上回っているときに補助シンク電流ID2が生成されるので、エラーアンプ101の電流シンク能力が増強される。従って、直流出力電圧Voが過電圧異常の兆候を示したときには、誤差電圧Veoを速やかに引き下げて出力トランジスタN1のオンデューティDonを小さくすることができるので、静的な過電流保護動作(Vfb>Vth105)が掛かる前に、直流出力電圧Voの上昇を未然に抑えることが可能となる。 In this manner, the auxiliary sink current generator 101d generates the auxiliary sink current ID2 when the feedback voltage Vfb exceeds the threshold voltage Vth103 (=second threshold voltage) higher than the reference voltage Vref. The current sinking capability of error amplifier 101 is enhanced. Therefore, when the DC output voltage Vo shows a sign of an overvoltage abnormality, the error voltage Veo can be quickly lowered to reduce the on-duty Don of the output transistor N1. ) is applied, it is possible to suppress an increase in the DC output voltage Vo.

過昇圧抑制部101eは、フィルタe1と、Dフリップフロップe2及びe3と、インバータe4と、ANDゲートe5及びe6と、NMOSFETe7と、抵抗e8と、を含み、スイッチング電源1の起動途中で誤差電圧Veoを放電することにより、出力トランジスタN1のオンデューティDonを強制的に引き下げる。 The over-boosting suppressing unit 101e includes a filter e1, D flip-flops e2 and e3, an inverter e4, AND gates e5 and e6, an NMOSFET e7, and a resistor e8. to forcibly lower the on-duty Don of the output transistor N1.

フィルタe1は、パルス幅変調信号PWMに所定のマスク処理を施して内部信号Se1を生成する。より具体的に述べると、パルス幅変調信号PWMにスイッチング周期Tのパルスが現れているときには、内部信号Se1がローレベルに維持される。一方、誤差電圧Veoがランプ電圧Vrampの下限値(=放電停止電圧に相当、例えば0.3V)を下回り、パルス幅変調信号PWMが所定のマスク期間Tm(>T)に亘ってハイレベル(=N1オフ時の論理レベル)で固定されたとき、すなわち、スイッチング電源1がバーストモード(=パルス幅変調信号PWMのパルスを間引いて軽負荷状態または無負荷状態での効率を高めるための省電力モード)に移行したときには、内部信号Se1がハイレベルに立ち上げられる。 The filter e1 applies a predetermined masking process to the pulse width modulated signal PWM to generate an internal signal Se1. More specifically, when a pulse with a switching period T appears in the pulse width modulated signal PWM, the internal signal Se1 is maintained at a low level. On the other hand, the error voltage Veo falls below the lower limit value of the ramp voltage Vramp (=corresponding to the discharge stop voltage, for example 0.3 V), and the pulse width modulation signal PWM is at a high level (= N1 off logic level), that is, the switching power supply 1 is in burst mode (= power saving mode for thinning out pulses of the pulse width modulation signal PWM to increase efficiency in light load or no load state). ), the internal signal Se1 rises to a high level.

Dフリップフロップe2は、クロック端に入力されるゲインアップ信号GUPの立上りタイミングで、データ端に入力されるデータ信号の論理レベル(=常時H)を取り込み、これを出力端から内部信号Se2としてラッチ出力する。また、Dフリップフロップe2は、リセット端に入力される低電圧保護信号UVLOがローレベル(=UVLO動作時の論理レベル)であるときに、内部信号Se2をローレベルにリセットする。 The D flip-flop e2 takes in the logic level (=always H) of the data signal input to the data terminal at the rise timing of the gain-up signal GUP input to the clock terminal, and latches it from the output terminal as an internal signal Se2. Output. Also, the D flip-flop e2 resets the internal signal Se2 to low level when the low voltage protection signal UVLO input to the reset terminal is at low level (=logic level during UVLO operation).

Dフリップフロップe3は、クロック端に入力される内部信号Se5(=内部信号Se1と内部信号Se2との論理積信号)の立上りタイミングで、データ端に入力されるデータ信号の論理レベル(=常時H)を取り込み、これを出力端から内部信号Se3としてラッチ出力する。また、Dフリップフロップe3は、リセット端に入力される低電圧保護信号UVLOがローレベル(=UVLO動作時の論理レベル)であるときに、内部信号Se3をローレベルにリセットする。 The D flip-flop e3 changes the logic level (=always H) of the data signal input to the data end at the rising timing of the internal signal Se5 (=the AND signal of the internal signal Se1 and the internal signal Se2) input to the clock end. ) is taken in and latched out as an internal signal Se3 from the output terminal. Also, the D flip-flop e3 resets the internal signal Se3 to low level when the low voltage protection signal UVLO input to the reset terminal is at low level (=logic level during UVLO operation).

インバータe4は、内部信号Se3を論理反転させて内部信号Se4を生成する。従って、Se3=LのときにはSe4=Hとなり、Se3=HのときにはSe4=Lとなる。 The inverter e4 logically inverts the internal signal Se3 to generate an internal signal Se4. Therefore, when Se3=L, Se4=H, and when Se3=H, Se4=L.

ANDゲートe5は、内部信号Se1と内部信号Se2との論理積信号を生成し、これを内部信号Se5として出力する。従って、内部信号Se1及びSe2の少なくとも一方がローレベルであるときには、内部信号Se5がローレベルとなり、内部信号Se1及びSe2の双方がハイレベルであるときには、内部信号Se5がハイレベルとなる。 AND gate e5 generates a logical AND signal of internal signal Se1 and internal signal Se2, and outputs this as internal signal Se5. Therefore, when at least one of the internal signals Se1 and Se2 is low level, the internal signal Se5 is low level, and when both the internal signals Se1 and Se2 are high level, the internal signal Se5 is high level.

ANDゲートe6は、ゲインアップ信号GUPと内部信号Se4との論理積信号を生成し、これを放電制御信号DCHGとして出力する。従って、Se4=Hであるときには、DCHG=GUPとなり、Se4=Lであるときには、DCHG=L固定となる。 AND gate e6 generates a logical product signal of gain up signal GUP and internal signal Se4, and outputs this as discharge control signal DCHG. Therefore, when Se4=H, DCHG=GUP, and when Se4=L, DCHG=L fixed.

NMOSFETe7のドレインは、抵抗e8を介して、位相補償端子EO(=誤差電圧Veoの出力端)に接続されている。NMOSFETe7のソースとバックゲートは、いずれも接地端に接続されている。NMOSFETe7のゲートには、放電制御信号DCHGが入力されている。従って、NMOSFETe7は、DCHG=Hであるときにオンして、DCHG=Lであるときにオフする。このように接続されたNMOSFETe7は、放電制御信号DCHGに応じて誤差電圧Veoを放電する放電スイッチとして機能する。 The drain of the NMOSFET e7 is connected to the phase compensation terminal EO (=the output terminal of the error voltage Veo) through the resistor e8. Both the source and the back gate of NMOSFET e7 are connected to the ground terminal. A discharge control signal DCHG is input to the gate of the NMOSFET e7. Therefore, NMOSFET e7 turns on when DCHG=H and turns off when DCHG=L. The NMOSFET e7 connected in this manner functions as a discharge switch that discharges the error voltage Veo according to the discharge control signal DCHG.

抵抗e8は、NMOSFETe7を介して流れる放電電流が過大とならないように制限するための電流制限素子(例えば4kΩ)である。 A resistor e8 is a current limiting element (eg, 4 kΩ) for limiting the discharge current flowing through the NMOSFET e7 so that it does not become excessive.

なお、本図では、説明の便宜上、過昇圧抑制部101eをエラーアンプ101の構成要素として描写したが、エラーアンプ101と過昇圧抑制部101eは、それぞれ別個独立の回路ブロックとして理解しても構わない。以下では、過昇圧抑制部101eによる誤差電圧放電動作とその技術的意義について説明する。 In this figure, for convenience of explanation, the over-voltage suppression unit 101e is depicted as a component of the error amplifier 101, but the error amplifier 101 and the over-voltage suppression unit 101e may be understood as separate and independent circuit blocks. Absent. The error voltage discharge operation by the over-voltage suppression unit 101e and its technical significance will be described below.

<誤差電圧放電動作>
図9は、過昇圧抑制部101eによる誤差電圧Veoの強制放電動作の一例を示すタイミングチャートであり、上から順に、出力端子OUTの端子電圧(=出力トランジスタN1のゲート信号G1に相当)、内部信号Se1、ゲインアップ信号GUP、内部信号Se2、内部信号Se4、放電制御信号DCHG、誤差電圧Veo、及び、帰還電圧Vfbが描写されている。
<Error voltage discharge operation>
FIG. 9 is a timing chart showing an example of the forced discharge operation of the error voltage Veo by the over-boost suppression unit 101e. Signal Se1, gain-up signal GUP, internal signal Se2, internal signal Se4, discharge control signal DCHG, error voltage Veo, and feedback voltage Vfb are depicted.

スイッチング電源1の起動途中において、時刻t11以前には、帰還電圧Vfbが閾値電圧Vth102を下回っているので、ゲインアップ信号GUPがローレベル(=ソース電流増強時の論理レベル)となっている。従って、エラーアンプ101の電流ソース能力が増強されるので、誤差電圧Veoが比較的急峻に立ち上げられる。 Since the feedback voltage Vfb is lower than the threshold voltage Vth102 before time t11 while the switching power supply 1 is starting up, the gain-up signal GUP is at low level (=logic level when increasing the source current). Therefore, since the current source capability of the error amplifier 101 is enhanced, the error voltage Veo rises relatively sharply.

なお、GUP=Lであるときには、DCHG=Lとなるので、誤差電圧Veoの放電動作が行われることはない。また、誤差電圧Veoがランプ電圧Vrampの下限値よりも高く、パルス幅変調信号PWM(延いては出力端子OUT)がパルス駆動されている間、内部信号Se1はローレベルに維持されたままとなる。また、Dフリップフロップe2及びe4には、いずれもクロックパルスが入力されていないので、Se2=Lとなり、Se4=Hとなる。 Note that when GUP=L, DCHG=L, so that the error voltage Veo is not discharged. Further, while the error voltage Veo is higher than the lower limit value of the ramp voltage Vramp and the pulse width modulation signal PWM (and thus the output terminal OUT) is being pulse-driven, the internal signal Se1 is maintained at a low level. . Since neither of the D flip-flops e2 and e4 receives a clock pulse, Se2=L and Se4=H.

その後、時刻t11において、帰還電圧Vfbが閾値電圧Vth102を上回ると、ゲインアップ信号GUPがハイレベル(=ソース電流定常時の論理レベル)に立ち上がる。その結果、エラーアンプ101の電流ソース能力が定常状態に戻される。なお、ゲインアップ信号GUPの立上りに伴い、時刻t12では、内部信号Se2がハイレベルにラッチされる。なお、内部信号Se2は、一旦ハイレベルにラッチされると、以後、低電圧保護信号UVLOがローレベルに立ち下がるまで、ハイレベルに維持されたままとなる。 After that, at time t11, when the feedback voltage Vfb exceeds the threshold voltage Vth102, the gain-up signal GUP rises to high level (=logical level when the source current is stationary). As a result, the current sourcing capability of error amplifier 101 is returned to a steady state. At time t12, the internal signal Se2 is latched to a high level as the gain-up signal GUP rises. Note that once the internal signal Se2 is latched to a high level, it is maintained at a high level until the low voltage protection signal UVLO falls to a low level.

また、ゲインアンプ信号GUPと内部制御信号Se4が共にハイレベルとなったことに伴い、時刻t12では、放電制御信号DCHGがハイレベルに立ち上がる。従って、NMOSFETe7がオンして誤差電圧Veoの放電動作が開始される。すなわち、過昇圧抑制部101eは、スイッチング電源1の起動途中で帰還電圧Vfbが閾値電圧Vth102(=放電開始電圧に相当)を上回ったときに、誤差電圧Veoの強制放電を開始する。 At time t12, the discharge control signal DCHG rises to high level as both the gain amplifier signal GUP and the internal control signal Se4 become high level. Therefore, the NMOSFET e7 is turned on to start discharging the error voltage Veo. That is, when the feedback voltage Vfb exceeds the threshold voltage Vth102 (=corresponding to the discharge start voltage) while the switching power supply 1 is starting up, the over-voltage suppression unit 101e starts forcibly discharging the error voltage Veo.

なお、上記したように、本実施形態のスイッチング電源1では、過昇圧抑制部101eの放電開始電圧がGUP用の閾値電圧Vth102と同値に設定されている。言い換えれば、補助ソース電流生成部101cと過昇圧抑制部101eの双方で単一のコンパレータ102を共用し、ゲインアップ信号GUPを誤差電圧Veoの放電開始トリガ信号として流用している。このような構成を採用することにより、過昇圧抑制部101eの導入に際して、コントローラIC100のチップサイズを不必要に増大せずに済む。 As described above, in the switching power supply 1 of the present embodiment, the discharge start voltage of the over-boost suppression unit 101e is set to the same value as the GUP threshold voltage Vth102. In other words, the single comparator 102 is shared by both the auxiliary source current generation section 101c and the overvoltage suppression section 101e, and the gain-up signal GUP is diverted as a discharge start trigger signal for the error voltage Veo. By adopting such a configuration, the chip size of the controller IC 100 can be prevented from being unnecessarily increased when the overvoltage suppression unit 101e is introduced.

その後、誤差電圧Veoの放電が進み、時刻t13において、誤差電圧Veoがランプ電圧Vrampの下限値(=放電停止電圧に相当)を下回ると、パルス幅変調信号PWM(延いては出力端子OUT)のパルス駆動が停止されるので、内部信号Se1がハイレベルに立ち上がる。その結果、内部信号Se5がハイレベルに立ち上がり、内部信号Se3がハイレベルにラッチされるので、内部信号Se4がローレベルに立ち下がる。 After that, the discharge of the error voltage Veo progresses, and at time t13, when the error voltage Veo falls below the lower limit value of the ramp voltage Vramp (=corresponding to the discharge stop voltage), the pulse width modulation signal PWM (and eventually the output terminal OUT) Since the pulse drive is stopped, the internal signal Se1 rises to high level. As a result, the internal signal Se5 rises to high level, the internal signal Se3 is latched to high level, and the internal signal Se4 falls to low level.

このとき、Se4=Lにより、放電制御信号DCHGがローレベルに立ち下がるので、NMOSFETe7がオフして誤差電圧Veoの放電動作が停止される。すなわち、過昇圧抑制部101eは、誤差電圧Veoが所定の放電停止電圧を下回ったとき、例えば、放電停止電圧がランプ電圧Vrampの下限値に設定されている本実施形態に即して述べれば、パルス幅変調信号PWMがハイレベル(=N1オフ時の論理レベル)で固定されたときに誤差電圧Veoの強制放電を停止する。従って、時刻t13以降、誤差電圧Veoは再び上昇に転じる。 At this time, since Se4=L, the discharge control signal DCHG falls to a low level, so that the NMOSFET e7 is turned off and the discharge operation of the error voltage Veo is stopped. That is, when the error voltage Veo falls below a predetermined discharge stop voltage, the over-voltage suppression unit 101e, for example, according to the present embodiment in which the discharge stop voltage is set to the lower limit value of the ramp voltage Vramp, is as follows: Forced discharge of the error voltage Veo is stopped when the pulse width modulation signal PWM is fixed at a high level (=logic level when N1 is off). Therefore, after time t13, the error voltage Veo begins to rise again.

その後、時刻t14において、誤差電圧Veoがランプ電圧Vrampの下限値を上回ると、パルス幅変調信号PWM(延いては出力端子OUT)のパルス駆動が再開される。ただし、この時点では、エラーアンプ101のゲインアップが既に完了しているので、誤差電圧Veoは、十分に低い電圧値から緩やかに上昇する。従って、出力トランジスタN1のオンデューティDonを小さく抑えながら、スイッチング電源1の起動を継続することができるので、直流出力電圧Voの過昇圧を抑制することが可能となる。 After that, at time t14, when the error voltage Veo exceeds the lower limit value of the ramp voltage Vramp, pulse driving of the pulse width modulation signal PWM (and the output terminal OUT) is resumed. However, at this time, since the gain-up of the error amplifier 101 has already been completed, the error voltage Veo gently rises from a sufficiently low voltage value. Therefore, it is possible to keep the switching power supply 1 started while keeping the on-duty Don of the output transistor N1 small, so that it is possible to suppress excessive boosting of the DC output voltage Vo.

なお、内部信号Se3は、一旦ハイレベルにラッチされると、以後、低電圧保護信号UVLOがローレベルに立ち下がるまで、ハイレベルに維持されたままとなる。従って、内部信号Se4がローレベルに維持されたままとなり、延いては、放電制御信号DCHGもローレベル(=強制放電停止時の論理レベル)に維持されたままとなる。このようなラッチ構成の採用により、過昇圧抑制部101eによる誤差電圧Veoの強制放電動作は、スイッチング電源1の起動時に一度だけ有効となる。 Note that once the internal signal Se3 is latched to a high level, it is maintained at a high level until the low voltage protection signal UVLO falls to a low level. Therefore, the internal signal Se4 is maintained at low level, and the discharge control signal DCHG is also maintained at low level (=logical level at the time of forced discharge stop). By adopting such a latch configuration, the forced discharge operation of the error voltage Veo by the overvoltage suppression unit 101e becomes effective only once when the switching power supply 1 is started.

<誤差電圧放電機能の導入効果>
図10は、過昇圧抑制部101eによる誤差電圧放電機能が未導入である場合における起動時の出力挙動を示す図であり、上から順に、直流出力電圧Vo、コイル電流IL、誤差電圧Veo、及び、出力端子OUTの端子電圧(=出力トランジスタN1のゲート信号G1に相当)が描写されている。
<Effect of introduction of error voltage discharge function>
FIG. 10 is a diagram showing the output behavior at startup when the error voltage discharge function by the over-voltage suppression unit 101e is not introduced. , the terminal voltage of the output terminal OUT (=corresponding to the gate signal G1 of the output transistor N1).

本図で示すように、時刻t21において、直流出力電圧Voがその目標値を上回ると、誤差電圧Veoが上昇から低下に転じる。しかし、過昇圧抑制部101eによる誤差電圧放電機能が未導入である場合には、誤差電圧Veoを素早く引き下げることができずに、ゲート信号G1のパルス幅が大きいままとなり、直流出力電圧Voが過昇圧状態に陥る。特に、軽負荷状態または無負荷状態での起動時には、上記の課題が顕著となり、最悪の場合には、時刻t22で示すように、静的な過電圧保護動作(SOVP動作)が掛かって、スイッチング電源1の起動が中断されてしまう。 As shown in the figure, at time t21, when the DC output voltage Vo exceeds its target value, the error voltage Veo changes from increasing to decreasing. However, if the error voltage discharging function by the over-boost suppression unit 101e is not introduced, the error voltage Veo cannot be lowered quickly, the pulse width of the gate signal G1 remains large, and the DC output voltage Vo becomes excessive. fall into a boosted state. In particular, the above-mentioned problem becomes conspicuous at the time of start-up in a light load state or no load state. 1 is interrupted.

図11は、過昇圧抑制部101eによる誤差電圧放電機能が導入済である場合における起動時の出力挙動を示す図であり、上から順に、直流出力電圧Vo、コイル電流IL、放電制御信号DCHG、誤差電圧Veo、及び、出力端子OUTの端子電圧(=出力トランジスタN1のゲート信号G1に相当)が描写されている。 FIG. 11 is a diagram showing the output behavior at startup when the error voltage discharge function by the over-voltage suppression unit 101e has already been introduced. The error voltage Veo and the terminal voltage of the output terminal OUT (=corresponding to the gate signal G1 of the output transistor N1) are depicted.

過昇圧抑制部101eによる誤差電圧放電機能が未導入である場合には、時刻t31において、直流出力電圧Voが所定の閾値(例えば目標値の90%)を上回った時点で、誤差電圧Veoが強制的に放電される。その結果、出力トランジスタN1のオンデューティDonが最小値まで引き下げられた後、以降の昇圧動作が緩やかに再開されるので、先の図10と異なり、直流出力電圧Voの過昇圧が抑制される。 If the error voltage discharge function by the overvoltage suppression unit 101e is not introduced, at time t31, when the DC output voltage Vo exceeds a predetermined threshold value (for example, 90% of the target value), the error voltage Veo is forcibly discharged. is discharged effectively. As a result, after the on-duty Don of the output transistor N1 is lowered to the minimum value, the step-up operation thereafter is gradually resumed.

なお、スイッチング電源1の起動途中に誤差電圧Veoの強制放電を行う過昇圧抑制部101eは、一般的なソフトスタート回路(例えば参照電圧Vrefを緩やかに変化させるもの)と比べて非常に小規模である。従って、過昇圧抑制部101eの導入に際して、コントローラIC100のチップサイズを不必要に増大せずに済む。 Note that the over-boost suppression unit 101e that forcibly discharges the error voltage Veo while the switching power supply 1 is starting up is much smaller than a general soft-start circuit (for example, one that gently changes the reference voltage Vref). be. Therefore, the chip size of the controller IC 100 does not need to be increased when the overvoltage suppression unit 101e is introduced.

<エラーアンプ(第2実施形態)>
図12は、エラーアンプ101の第2実施形態を示す図である。本実施形態のエラーアンプ101は、先の第1実施形態(図8)をベースとしつつ、過昇圧抑制部101eに代えて過昇圧抑制部101fを設けるとともに、電流出力段101b及び補助ソース電流生成部101cに変更が加えられている。そこで、既出の構成要素については、図8と同一の符号を付すことで重複した説明を割愛し、以下では、本実施形態の特徴部分について重点的な説明を行う。
<Error amplifier (second embodiment)>
FIG. 12 is a diagram showing a second embodiment of the error amplifier 101. As shown in FIG. The error amplifier 101 of the present embodiment is based on the first embodiment (FIG. 8), and is provided with an overvoltage suppression unit 101f instead of the overvoltage suppression unit 101e, and a current output stage 101b and an auxiliary source current generator. Changes have been made to section 101c. Therefore, the same reference numerals as those in FIG. 8 are used for the components that have already been described to omit redundant description, and the characteristic portions of the present embodiment will be mainly described below.

電流出力段101bは、図8の電流源b1に代えて、電流源b1X及びb1Yと、PMOSFETb3を含む。 Current output stage 101b includes current sources b1X and b1Y and PMOSFET b3 instead of current source b1 in FIG.

電流源b1Xは、電源端と位相補償端子EOとの間に接続されており、図8の電流源b1と同じく、正値の電流制御信号Saに応じてソース電流IU1Xを生成する。一方、電流源b1Yは、電源端とPMOSFETb3のソースとの間に接続されており、電流制御信号Saに依ることなく、常にソース電流IU1Yを生成する。 The current source b1X is connected between the power supply end and the phase compensation terminal EO, and generates the source current IU1X in response to the positive current control signal Sa, like the current source b1 in FIG. On the other hand, the current source b1Y is connected between the power supply end and the source of the PMOSFET b3, and always generates the source current IU1Y without depending on the current control signal Sa.

なお、ソース電流IU1X及びIU1Yは、両方を足し合わせてソース電流IU1と同値(例えば最大30μA)になるようにそれぞれの電流値が設定されている(例えばIU1X=最大15μA、IU1Y=15μA)。 The current values of the source currents IU1X and IU1Y are set so that the sum of both of them becomes the same value as the source current IU1 (for example, maximum 30 μA) (for example, IU1X=maximum 15 μA, IU1Y=15 μA).

PMOSFETb3のドレインは、位相補償端子EOに接続されている。PMOSFETb3のゲートには、過昇圧抑制部101fから内部信号Sf3が入力されている。PMOSFETb3のバックゲートは、電源端に接続されている。このようにして接続されたPMOSFETb3は、内部信号Sf3に応じて電流源b1Yと位相補償端子EOとの間を導通/遮断するためのスイッチ素子として機能する。 The drain of PMOSFETb3 is connected to the phase compensation terminal EO. An internal signal Sf3 is input to the gate of the PMOSFETb3 from the over-boost suppression unit 101f. The back gate of PMOSFETb3 is connected to the power supply end. The PMOSFET b3 connected in this manner functions as a switching element for conducting/disconnecting between the current source b1Y and the phase compensation terminal EO according to the internal signal Sf3.

なお、Sf3=Lであるときには、PMOSFETb3がオンするので、電流源b1Yと位相補償端子EOとの間が導通される。その結果、ソース電流IU1Xと共にソース電流IU1Yが位相補償端子EOに流し込まれる。すなわち、Sf3=Lであるときには、エラーアンプ101の電流ソース能力が第1実施形態(図8)のそれと等しくなる。 When Sf3=L, the PMOSFET b3 is turned on, thereby conducting between the current source b1Y and the phase compensation terminal EO. As a result, the source current IU1Y flows into the phase compensation terminal EO together with the source current IU1X. That is, when Sf3=L, the current source capability of the error amplifier 101 becomes equal to that of the first embodiment (FIG. 8).

一方、Sf3=Hであるときには、PMOSFETb3がオフするので、電流源b1Yと位相補償端子EOとの間が遮断される。その結果、位相補償端子EOには、ソース電流IU1Yが流し込まれなくなる。すなわち、Sf3=Lであるときには、エラーアンプ101の電流ソース能力が第1実施形態(図8)よりも低くなる。 On the other hand, when Sf3=H, the PMOSFET b3 is turned off, so that the connection between the current source b1Y and the phase compensation terminal EO is cut off. As a result, the source current IU1Y does not flow into the phase compensation terminal EO. That is, when Sf3=L, the current source capability of the error amplifier 101 is lower than that of the first embodiment (FIG. 8).

補助ソース電流生成部101cは、PMOSFETc3に代えてPMOSFETc5を含む。PMOSFETc5のソースとバックゲートは、電源端に接続されている。PMOSFETc5のドレインは、PMOSFETc1のドレインに接続されている。PMOSFETc5のゲートには、過昇圧抑制部101fから内部信号Sf2が入力されている。なお、上記変更に伴い、PMSOFETc2のドレインは、位相補償端子EOに直接接続されている。 The auxiliary source current generator 101c includes a PMOSFETc5 instead of the PMOSFETc3. The source and backgate of PMOSFETc5 are connected to the power supply terminal. The drain of PMOSFET c5 is connected to the drain of PMOSFET c1. An internal signal Sf2 is input to the gate of the PMOSFET c5 from the over-boost suppression unit 101f. Due to the above change, the drain of the PMSOFETc2 is directly connected to the phase compensation terminal EO.

本構成例の補助ソース電流生成部101cにおいて、PMOSFETc5は、内部信号Sf2に応じてPMOSFETc1のドレイン・ソース間を導通/遮断することにより、PMOSFETc1及びc2から成るカレントミラーの有効/無効を切り替えるためのスイッチ素子として機能する。 In the auxiliary source current generation unit 101c of this configuration example, the PMOSFET c5 is for switching between valid/invalid of the current mirror composed of the PMOSFETs c1 and c2 by conducting/interrupting the drain-source of the PMOSFET c1 according to the internal signal Sf2. Functions as a switch element.

なお、Sf2=Hであるときには、PMOSFETc5がオフするので、PMOSFETc1のドレイン・ソース間が遮断されて上記カレントミラーが有効となる。その結果、電流出力段101bのソース電流IU1X+IU1Yとは別に、補助ソース電流IU2が位相補償端子EOに流し込まれるので、誤差電圧Veoが上昇しやすくなる。 When Sf2=H, the PMOSFET c5 is turned off, so that the drain-source of the PMOSFET c1 is shut off and the current mirror becomes effective. As a result, the auxiliary source current IU2 flows into the phase compensation terminal EO in addition to the source currents IU1X+IU1Y of the current output stage 101b, so that the error voltage Veo tends to rise.

一方、Sf2=Lであるときには、PMOSFETc5がオンするので、PMOSFETc1のドレイン・ソース間が導通されて上記カレントミラーが無効となる。その結果、位相補償端子EOに補助ソース電流IU2が流し込まれなくなる。 On the other hand, when Sf2=L, the PMOSFET c5 is turned on, so that the drain and source of the PMOSFET c1 are electrically connected to disable the current mirror. As a result, the auxiliary source current IU2 will not flow into the phase compensation terminal EO.

過昇圧抑制部101fは、Dフリップフロップf1と、セレクタf2と、インバータf3と、を含み、スイッチング電源1の起動時のみ、帰還電圧VfbがGUP用の閾値電圧Vth2(<Vref)を上回るまで、エラーアンプ101のゲインを定常時よりも強制的に引き下げておく。 The over-voltage suppression unit 101f includes a D flip-flop f1, a selector f2, and an inverter f3, and only when the switching power supply 1 is activated, until the feedback voltage Vfb exceeds the GUP threshold voltage Vth2 (<Vref), The gain of the error amplifier 101 is forcibly lowered from that in the steady state.

Dフリップフロップf1は、クロック端に入力されるゲインアップ信号GUPの立上りタイミングで、データ端に入力されるデータ信号の論理レベル(=常時H)を取り込み、これを出力端から内部信号Sf1としてラッチ出力する。また、Dフリップフロップf1は、リセット端に入力される低電圧保護信号UVLOがローレベル(=UVLO動作時の論理レベル)であるときに、内部信号Sf1をローレベルにリセットする。 The D flip-flop f1 takes in the logic level (=always H) of the data signal input to the data terminal at the rise timing of the gain-up signal GUP input to the clock terminal, and latches it from the output terminal as an internal signal Sf1. Output. Also, the D flip-flop f1 resets the internal signal Sf1 to low level when the low voltage protection signal UVLO input to the reset terminal is at low level (=logic level during UVLO operation).

セレクタf2は、内部信号Sf1に応じてゲインアップ信号GUPと固定ローレベル信号(例えばGND)のいずれか一方を選択し、これを内部信号Sf2として出力する。より具体的に述べると、Sf1=Hであるときには、Sf2=GUPとなり、Sf1=Lであるときには、Sf2=L固定となる。 The selector f2 selects either the gain-up signal GUP or the fixed low-level signal (eg, GND) according to the internal signal Sf1 and outputs it as the internal signal Sf2. More specifically, when Sf1=H, Sf2=GUP, and when Sf1=L, Sf2=L fixed.

インバータf3は、内部信号Sf1を論理反転させて内部信号Sf3を生成する。従って、Sf1=LのときにはSf3=Hとなり、Sf1=HのときにはSf3=Lとなる。 Inverter f3 logically inverts internal signal Sf1 to generate internal signal Sf3. Therefore, when Sf1=L, Sf3=H, and when Sf1=H, Sf3=L.

上記構成から成る過昇圧抑制部101fが導入されている場合、スイッチング電源1の起動時に帰還電圧Vfbが閾値電圧Vth102を下回っている間(GUP=L)には、Sf1=L、Sf2=L、Sf3=Hとなる。従って、電流出力段101bは、PMOSFETb3をオフしてソース電流IU1Xのみを出力する状態となる。また、補助ソース電流生成部101cは、PMOSFETc1及びc2から成るカレントミラーを無効として補助ソース電流IU2の生成を停止した状態となる。このような状態は、エラーアンプ101のゲインが定常時よりも強制的に引き下げられた状態に相当する。その結果、スイッチング電源1の起動時には、出力トランジスタN1のオンデューティDonが緩やかに増大されるので、直流出力電圧Voの過昇圧を抑制することができる。 When the over-boost suppression unit 101f having the configuration described above is introduced, Sf1=L, Sf2=L, Sf1=L, Sf2=L, and while the feedback voltage Vfb is lower than the threshold voltage Vth102 (GUP=L) at the start-up of the switching power supply 1, Sf3=H. Therefore, the current output stage 101b turns off the PMOSFETb3 to output only the source current IU1X. Further, the auxiliary source current generator 101c disables the current mirror composed of the PMOSFETs c1 and c2 and stops generating the auxiliary source current IU2. Such a state corresponds to a state in which the gain of the error amplifier 101 is forcibly lowered from that in the steady state. As a result, when the switching power supply 1 is started, the on-duty Don of the output transistor N1 is gradually increased, so that excessive boosting of the DC output voltage Vo can be suppressed.

その後、スイッチング電源1の起動が進んで、帰還電圧Vfbが閾値電圧Vth102を上回ると、GUP=Hとなるので、Sf1=H、Sf2=GUP、Sf3=Lとなる。従って、電流出力段101bは、PMOSFETb3をオンしてソース電流IU1Xとソース電流IU1Yの双方を足し合わせて出力する状態となる。また、補助ソース電流生成部101cは、PMOSFETc1及びc2から成るカレントミラーを有効とし、ゲインアップ信号GUPに応じて補助ソース電流IU2を出力することが可能な状態となる。このような状態は、エラーアンプ101のゲイン強制引下げが解除された状態に相当する。従って、これ以降の出力帰還制御を遅滞なく実施することが可能となる。 Thereafter, when the switching power supply 1 is started up and the feedback voltage Vfb exceeds the threshold voltage Vth102, GUP=H, so Sf1=H, Sf2=GUP, and Sf3=L. Therefore, the current output stage 101b turns on the PMOSFET b3 to add and output the source current IU1X and the source current IU1Y. In addition, the auxiliary source current generation unit 101c enables the current mirror composed of PMOSFETs c1 and c2, and becomes capable of outputting the auxiliary source current IU2 according to the gain-up signal GUP. Such a state corresponds to a state in which the forcible gain reduction of the error amplifier 101 is cancelled. Therefore, subsequent output feedback control can be performed without delay.

上記のソース電流制限動作について具体的に説明する。例えば、本実施形態のスイッチング電源1では、Vfb<Vth102である間、エラーアンプ101の電流ソース能力が15μA(=IU1Xのみ)に制限される。その後、Vfb>Vth102になると、エラーアンプ101の電流ソース能力が定常値である30μA(=IU1X+IU1Y)に復帰される。また、これ以降、Vfb<Vth102になった場合には、エラーアンプ101の電流ソース能力が50μA(=IU1X+IU1Y+IU2)まで増強される。 The above source current limiting operation will be specifically described. For example, in the switching power supply 1 of this embodiment, the current source capability of the error amplifier 101 is limited to 15 μA (=IU1X only) while Vfb<Vth102. After that, when Vfb>Vth102, the current source capability of the error amplifier 101 is restored to the steady-state value of 30 μA (=IU1X+IU1Y). After that, when Vfb<Vth102, the current source capability of the error amplifier 101 is increased to 50 μA (=IU1X+IU1Y+IU2).

なお、内部信号Sf1は、一旦ハイレベルにラッチされると、以後、低電圧保護信号UVLOがローレベルに立ち下がるまで、ハイレベルに維持されたままとなるので、延いては、内部信号Sf3もローレベルに維持されたままとなる。このようなラッチ構成の採用により、過昇圧抑制部101fのソース電流制限動作は、スイッチング電源1の起動時に一度だけ有効となる。 Note that once the internal signal Sf1 is latched to a high level, it is maintained at a high level until the low voltage protection signal UVLO falls to a low level. It remains held at a low level. By adopting such a latch configuration, the source current limiting operation of the overvoltage suppression unit 101f becomes effective only once when the switching power supply 1 is started.

なお、過昇圧抑制部101e及び101fは、上記の実施形態で例に挙げたPFC回路に限らず、昇圧型のスイッチング電源(及びこれに用いられるコントローラIC)全般に広く導入することが可能である。また、スイッチ出力段の絶縁形式(絶縁/非絶縁)についても不問である。 It should be noted that the over-boost suppression units 101e and 101f are not limited to the PFC circuit exemplified in the above embodiment, and can be widely introduced into boost-type switching power supplies (and controller ICs used therein). . In addition, the type of insulation (insulation/non-insulation) of the switch output stage is also irrelevant.

また、過昇圧抑制部101e及び101fの導入に際して、補助ソース電流生成部101cや補助シンク電流生成部101dは、決して必須の構成要素でなく、これらの一方または両方を具備していないスイッチング電源にも広く導入することが可能である。 Also, when introducing the over-voltage suppression units 101e and 101f, the auxiliary source current generation unit 101c and the auxiliary sink current generation unit 101d are not essential components, and switching power supplies that do not have one or both of these may also be used. It can be widely introduced.

<その他の変形例>
また、本明細書中に開示されている種々の技術的特徴は、上記実施形態のほか、その技術的創作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。例えば、バイポーラトランジスタとMOS電界効果トランジスタとの相互置換や、各種信号の論理レベル反転は任意である。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、上記実施形態に限定されるものではなく、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。
<Other Modifications>
In addition to the above-described embodiments, the various technical features disclosed in this specification can be modified in various ways without departing from the gist of the technical creation. For example, the mutual replacement of bipolar transistors with MOS field effect transistors and the logic level inversion of various signals are optional. That is, the above-described embodiments should be considered as examples and not restrictive in all respects, and the technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the claims should be understood to include all changes falling within the meaning and range of equivalence to the range of.

本明細書中に開示されている発明は、例えば、臨界モードのPFCコントローラICに利用することが可能である。 The invention disclosed herein can be used, for example, in a critical mode PFC controller IC.

1 スイッチング電源(PFC回路)
100 コントローラIC
101 エラーアンプ
101a 差動入力段
101b 電流出力段
b1、b1X、b1Y、b2 電流源
b3 PMOSFET
101c 補助ソース電流生成部
c1~c3、c5 PMOSFET
c4 電流源
101d 補助シンク電流生成部
d1~d3 NMOSFET
d4 電流源
d5 インバータ
101e 過昇圧抑制部
e1 フィルタ
e2、e3 Dフリップフロップ
e4 インバータ
e5、e6 ANDゲート
e7 NMOSFET
e8 抵抗
101f 過昇圧抑制部
f1 Dフリップフロップ
f2 セレクタ
f3 インバータ
102 コンパレータ(GUP)
103 コンパレータ(DOVP)
104 コンパレータ(SP)
105 コンパレータ(SOVP)
106 NMOSFET
107 メインコンパレータ
108 オシレータ
109 コンパレータ(RT_H)
110 コンパレータ(RT_L)
111 コンパレータ(ISOCP)
112 ゼロ電流検出部(ZCD)
112a コンパレータ
112b~112e 抵抗
112f NMOSFET
113 信号遅延部
113a 電流源
113b キャパシタ
113c NMOSFET
113d インバータ
114 タイマ
114a 電流源
114b キャパシタ
114c NMOSFET
114d~114f インバータ
115 セレクタ
115a、115b ANDゲート
115c ORゲート
115d Dフリップフロップ
115e インバータ
116 ORゲート
117 RSフリップフロップ
118 ANDゲート
119 プリドライバ
120 クランパ
121 PMOSFET
122 NMOSFET
123 抵抗
124 コンパレータ(OVP)
125 インバータ
126 ツェナダイオード
127 コンパレータ(UVLO)
128 基準電圧源
129 基準電圧バッファ
130 レギュレータ
131 温度保護部
200 オンタイミング設定部
N1 出力トランジスタ(NMOSFET)
R1~R10 抵抗
C1~C10 キャパシタ
D1、D2 ダイオード
L1 コイル
F1 フューズ
FLT フィルタ
DB ダイオードブリッジ
1 Switching power supply (PFC circuit)
100 Controller IC
101 error amplifier 101a differential input stage 101b current output stage b1, b1X, b1Y, b2 current source b3 PMOSFET
101c Auxiliary source current generator c1 to c3, c5 PMOSFET
c4 current source 101d auxiliary sink current generator d1-d3 NMOSFET
d4 current source d5 inverter 101e over-boosting suppressor e1 filter e2, e3 D flip-flop e4 inverter e5, e6 AND gate e7 NMOSFET
e8 resistor 101f over-boost suppressor f1 D flip-flop f2 selector f3 inverter 102 comparator (GUP)
103 Comparator (DOVP)
104 Comparator (SP)
105 Comparator (SOVP)
106 NMOSFETs
107 Main comparator 108 Oscillator 109 Comparator (RT_H)
110 Comparator (RT_L)
111 Comparator (ISOCP)
112 Zero current detector (ZCD)
112a Comparator 112b-112e Resistor 112f NMOSFET
113 signal delay unit 113a current source 113b capacitor 113c NMOSFET
113d inverter 114 timer 114a current source 114b capacitor 114c NMOSFET
114d to 114f inverter 115 selector 115a, 115b AND gate 115c OR gate 115d D flip-flop 115e inverter 116 OR gate 117 RS flip-flop 118 AND gate 119 pre-driver 120 clamper 121 PMOSFET
122 NMOSFETs
123 resistor 124 comparator (OVP)
125 Inverter 126 Zener diode 127 Comparator (UVLO)
128 reference voltage source 129 reference voltage buffer 130 regulator 131 temperature protection unit 200 on-timing setting unit N1 output transistor (NMOSFET)
R1~R10 Resistor C1~C10 Capacitor D1, D2 Diode L1 Coil F1 Fuse FLT Filter DB Diode bridge

Claims (10)

スイッチング電源に流れるコイル電流を検出するための電流検出端子と;
出力トランジスタのオフ時に前記電流検出端子の地絡検出を行い、正常時には前記コイル電流がゼロ値またはその近傍値まで減少した時点で前記出力トランジスタをオンし、地絡時には所定の最小オフ期間が経過してから前記出力トランジスタをオンするようにオンタイミング設定信号を生成するオンタイミング設定部と;
を有することを特徴とするコントローラIC。
a current detection terminal for detecting coil current flowing in the switching power supply;
A ground fault is detected at the current detection terminal when the output transistor is off, and the output transistor is turned on when the coil current decreases to a zero value or a value close to it in a normal state, and a predetermined minimum off period elapses when the ground fault occurs. an on-timing setting unit for generating an on-timing setting signal to turn on the output transistor after the above;
A controller IC characterized by comprising:
前記オンタイミング設定部は、
前記電流検出端子の端子電圧またはこれに応じた電圧と所定の閾値電圧とを比較してゼロ電流検出信号を生成するゼロ電流検出部と、
前記出力トランジスタがオフされてから前記最小オフ期間をカウントしてタイマ出力信号を生成するタイマと、
地絡検出結果に応じて前記ゼロ電流検出信号またはその遅延信号と前記タイマ出力信号のいずれか一方を前記オンタイミング設定信号として出力するセレクタと、
を含むことを特徴とする請求項1に記載のコントローラIC。
The on-timing setting unit
a zero current detection unit that compares the terminal voltage of the current detection terminal or a voltage corresponding thereto with a predetermined threshold voltage to generate a zero current detection signal;
a timer that counts the minimum off period after the output transistor is turned off and generates a timer output signal;
a selector that outputs one of the zero-current detection signal or its delayed signal and the timer output signal as the on-timing setting signal according to a ground fault detection result;
2. The controller IC according to claim 1, comprising:
前記セレクタは、前記出力トランジスタのオフ時に前記ゼロ電流検出信号をラッチするDフリップフロップを含み、前記Dフリップフロップのラッチ出力信号に応じて前記ゼロ電流検出信号またはその遅延信号と前記タイマ出力信号のいずれか一方を選択することを特徴とする請求項2に記載のコントローラIC。 The selector includes a D flip-flop that latches the zero current detection signal when the output transistor is turned off, and outputs the zero current detection signal or its delayed signal and the timer output signal according to the latch output signal of the D flip-flop. 3. The controller IC according to claim 2, wherein either one is selected. 前記オンタイミング設定部は、前記ゼロ電流検出信号の遅延信号を生成して前記セレクタに出力する信号遅延部を含むことを特徴とする請求項2または請求項3に記載のコントローラIC。 4. The controller IC according to claim 2, wherein the on-timing setting section includes a signal delay section that generates a delayed signal of the zero current detection signal and outputs the delayed signal to the selector. 前記信号遅延部は、
キャパシタと、
前記キャパシタの充電電流を生成する電流源と、
前記ゼロ電流検出信号に応じて前記キャパシタを放電する放電スイッチと、
前記キャパシタの充電電圧から前記遅延信号を生成するインバータと、
を含むことを特徴とする請求項4に記載のコントローラIC。
The signal delay unit is
a capacitor;
a current source that generates a charging current for the capacitor;
a discharge switch for discharging the capacitor in response to the zero current detection signal;
an inverter that generates the delay signal from the charged voltage of the capacitor;
5. The controller IC according to claim 4, comprising:
前記タイマは、
キャパシタと、
前記キャパシタの充電電流を生成する電流源と、
前記出力トランジスタのオン期間に前記キャパシタを放電する放電スイッチと、
前記キャパシタの充電電圧から前記タイマ出力信号を生成するバッファと、
を含むことを特徴とする請求項2~請求項5のいずれかに記載のコントローラIC。
The timer
a capacitor;
a current source that generates a charging current for the capacitor;
a discharge switch that discharges the capacitor during an ON period of the output transistor;
a buffer that generates the timer output signal from the charged voltage of the capacitor;
6. The controller IC according to any one of claims 2 to 5, comprising:
前記ゼロ電流検出部は、
基準電圧の印加端と前記電流検出端子との間に接続されており前記電流検出端子の端子電圧を前記基準電圧側にシフトさせた分圧端子電圧を生成する第1抵抗分圧部と、
前記基準電圧の印加端と接地端との間に接続されており前記基準電圧を分圧して前記閾値電圧を生成する第2抵抗分圧部と、
前記分圧端子電圧と前記閾値電圧とを比較して前記ゼロ電流検出信号を生成するコンパレータと、
を含むことを特徴とする請求項2~請求項6のいずれかに記載のコントローラIC。
The zero current detection unit is
a first resistor voltage dividing unit connected between a reference voltage application terminal and the current detection terminal for generating a divided voltage terminal voltage obtained by shifting the terminal voltage of the current detection terminal to the reference voltage side;
a second resistor voltage dividing unit connected between the reference voltage application terminal and the ground terminal for dividing the reference voltage to generate the threshold voltage;
a comparator that compares the divided voltage terminal voltage and the threshold voltage to generate the zero current detection signal;
7. The controller IC according to any one of claims 2 to 6, comprising:
前記スイッチング電源の出力電圧またはその分圧電圧と所定の参照電圧との差分に応じた誤差電圧を生成するエラーアンプと、
ランプ電圧を生成するオシレータと、
前記誤差電圧と前記ランプ電圧とを比較してオフタイミング設定信号を生成するメインコンパレータと、
前記オンタイミング設定信号と前記オフタイミング設定信号に基づいてスイッチング制御信号を生成するRSフリップフロップと、
前記スイッチング制御信号に応じて前記出力トランジスタを駆動するドライバと、
を有することを特徴とする請求項1~請求項7のいずれかに記載のコントローラIC。
an error amplifier that generates an error voltage corresponding to the difference between the output voltage of the switching power supply or its divided voltage and a predetermined reference voltage;
an oscillator for generating a ramp voltage;
a main comparator that compares the error voltage and the ramp voltage to generate an off-timing setting signal;
an RS flip-flop that generates a switching control signal based on the on-timing setting signal and the off-timing setting signal;
a driver that drives the output transistor according to the switching control signal;
8. The controller IC according to any one of claims 1 to 7, comprising:
前記出力トランジスタを用いて入力電圧から出力電圧を生成するスイッチ出力段と、
請求項1~請求項8のいずれか一項に記載のコントローラICと、
を有することを特徴とするスイッチング電源。
a switch output stage using the output transistor to generate an output voltage from an input voltage;
a controller IC according to any one of claims 1 to 8;
A switching power supply characterized by comprising:
力率改善回路として機能することを特徴とする請求項9に記載のスイッチング電源。 10. The switching power supply according to claim 9, functioning as a power factor correction circuit.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116500487B (en) * 2023-06-25 2023-09-19 深圳市力生美半导体股份有限公司 Fault detection system and method for switching power supply, terminal equipment and medium

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004086992A (en) 2002-08-27 2004-03-18 Sharp Corp Recorder
JP2008253032A (en) 2007-03-30 2008-10-16 Shindengen Electric Mfg Co Ltd Switching power supply
JP2008295158A (en) 2007-05-23 2008-12-04 Panasonic Corp Power supply device
US20100110593A1 (en) 2008-11-03 2010-05-06 Silicon Mitus, Inc. Power factor correction circuit and driving method thereof
JP2012120289A (en) 2010-11-30 2012-06-21 Sharp Corp Switching power circuit and electronic apparatus using the same
JP2013236424A (en) 2012-05-07 2013-11-21 Fuji Electric Co Ltd Control circuit for power supply device
JP2014023194A (en) 2012-07-13 2014-02-03 Fuji Electric Co Ltd Switching power supply
JP2016103895A (en) 2014-11-27 2016-06-02 エスアイアイ・セミコンダクタ株式会社 DC-DC converter
JP2016119761A (en) 2014-12-19 2016-06-30 富士電機株式会社 Switching power supply circuit
WO2018002998A1 (en) 2016-06-28 2018-01-04 新電元工業株式会社 Power supply device, and method for controlling power supply device

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004086992A (en) 2002-08-27 2004-03-18 Sharp Corp Recorder
JP2008253032A (en) 2007-03-30 2008-10-16 Shindengen Electric Mfg Co Ltd Switching power supply
JP2008295158A (en) 2007-05-23 2008-12-04 Panasonic Corp Power supply device
US20100110593A1 (en) 2008-11-03 2010-05-06 Silicon Mitus, Inc. Power factor correction circuit and driving method thereof
JP2012120289A (en) 2010-11-30 2012-06-21 Sharp Corp Switching power circuit and electronic apparatus using the same
JP2013236424A (en) 2012-05-07 2013-11-21 Fuji Electric Co Ltd Control circuit for power supply device
JP2014023194A (en) 2012-07-13 2014-02-03 Fuji Electric Co Ltd Switching power supply
JP2016103895A (en) 2014-11-27 2016-06-02 エスアイアイ・セミコンダクタ株式会社 DC-DC converter
JP2016119761A (en) 2014-12-19 2016-06-30 富士電機株式会社 Switching power supply circuit
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