JP7461253B2 - Step-up switching regulator - Google Patents

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Description

本発明は、スイッチング素子を天絡から保護する回路を有する昇圧型スイッチングレギュレータに関する。 The present invention relates to a step-up switching regulator having a circuit that protects switching elements from short-circuits to power supply.

今日、スイッチングレギュレータは、直流電圧で動作する装置向けの小型軽量・高効率の電源として、特に電池や蓄電池を使用する移動体や可搬型機器用のDC-DCコンバータとして、需要がますます高まっている。一方で、スイッチングレギュレータにおける安全性および信頼性の要求性能もますます高くなっている。 Today, there is an increasing demand for switching regulators as small, lightweight, and highly efficient power sources for devices that operate on DC voltage, particularly as DC-DC converters for mobile and portable devices that use batteries or storage batteries. At the same time, the requirements for safety and reliability in switching regulators are also becoming higher.

スイッチングレギュレータの多くは、過電流や短絡等から電源および負荷を保護するための保護回路を備えている。一般に、この種の保護回路は、スイッチング素子を流れる電流を検出し、その電流検出値が所定の監視値または閾値を超えたときに、不所望に大きな電流つまり過電流が流れているものと判断する。保護回路は、そのような過電流を検知したときに、パルス幅変調信号の各サイクルのオン時間を制限して負荷に電流を流し続ける過電流制限型(パルスバイパルス方式)と、スイッチング素子のオン・オフ動作を停止して負荷への電流供給を断つ遮断型とがあり、両方式を組み合わせることも可能である。 Most switching regulators are equipped with a protection circuit to protect the power supply and load from overcurrent, short circuits, etc. Generally, this type of protection circuit detects the current flowing through the switching element, and when the current detection value exceeds a predetermined monitoring value or threshold, it determines that an undesirably large current, i.e. an overcurrent, is flowing. When such an overcurrent is detected, the protection circuit is of the overcurrent limiting type (pulse-by-pulse method), which limits the on-time of each cycle of the pulse-width modulated signal to continue to pass current to the load, and of the cut-off type, which stops the on/off operation of the switching element to cut off the current supply to the load, and it is also possible to combine both types.

過電流制限型は、一時的な過負荷に対して誤動作を防止できる反面、過電流を制限しても制限値付近で流し続けると、そのうち装置が多量の発熱や破壊を生ずるおそれがある。そこで、過電流の検知が連続する多数のサイクルにわたって長く続くときは、検知回数をカウントし、検知回数が設定回数に達した時点で、遮断型の仕方によりスイッチング動作を完全に止めて出力電流を断つ技法が従来から行われている。 Although the overcurrent limiting type can prevent malfunctions in the event of a temporary overload, if the overcurrent continues to flow near the limit value even after limiting the overcurrent, the device may eventually generate a large amount of heat or be destroyed. Therefore, when overcurrent detection continues for a long period of time over many consecutive cycles, a conventional technique is to count the number of detections, and when the number of detections reaches a set number, to completely stop the switching operation using a cutoff type method and cut off the output current.

もっとも、連続する多数のサイクルにわたって過電流の検知回数をカウントしている間に過電流を制限しきれなくなったときは、設定回数に達する前に装置回路が破壊するおそれがある。そこで、過電流の検知回数をカウントしてパルスバイパルス方式の電流制限を継続している間に、過電流が一段と増して短絡検知用の高い第2の閾値を超えたときは、検知回数がまだ設定回数に達していなくても、その時点でスイッチング動作を停止して出力電流を断つようにしている。 However, if the overcurrent cannot be limited while counting the number of overcurrent detections over a large number of consecutive cycles, there is a risk that the device circuit will break down before the set number is reached. Therefore, while counting the number of overcurrent detections and continuing current limitation using the pulse-by-pulse method, if the overcurrent increases further and exceeds a high second threshold for short circuit detection, the switching operation is stopped at that point and the output current is cut off, even if the number of detections has not yet reached the set number.

特開2014-3850号公報Japanese Patent Application Publication No. 2014-3850

昇圧型のスイッチングレギュレータは、基本構成として、入力端子と出力端子との間にチョークコイルとダイオードを直列に設け、チョークコイルとダイオード間の第1のノードとグランド電位との間にスイッチング素子を設け、ダイオードと出力端子間の第2のノードとグランド電位との間にコンデンサを設けている。このような昇圧型スイッチングレギュレータにおいては、何らかの原因でチョークコイルで短絡またはレアショートが起きると、第1のノードが天絡し、それによってスイッチング素子に異常な過電流が流れて、スイッチング素子の破壊を招くことが問題になっている。 The basic configuration of a boost switching regulator is to provide a choke coil and a diode in series between the input terminal and the output terminal, a switching element between a first node between the choke coil and the diode and ground potential, and a capacitor between a second node between the diode and the output terminal and ground potential. In such a boost switching regulator, if a short circuit or layer short occurs in the choke coil for some reason, the first node is shorted to the power supply, causing an abnormal overcurrent to flow in the switching element, which can lead to the destruction of the switching element.

この点に関して、従来のスイッチングレギュレータでは、如何なる過電流に対しても常に優先的に過電流制限型の保護回路が働いて低い方の第1の閾値付近に制限しようとする。このため、当初から高い第2の閾値を超えそうな異常な過電流であっても、パルスバイパルスの電流制限を受けて、第2の閾値を超えるまでの時間を引き延ばされ、その間にスイッチング素子が多量に発熱して破壊することがある。特に、レアショートのようにそれほど低くないインピーダンスでスイッチング素子に異常な過電流が流れる場合には、パルスバイパルスの電流制限がほどほどに作用するため、上記引き延ばしの時間が長引いて、スイッチング素子の多量発熱・熱破壊が生じやすい。 In this regard, in conventional switching regulators, an overcurrent limiting type protection circuit always operates preferentially to limit any overcurrent to near the lower first threshold value. Therefore, even if there is an abnormal overcurrent that is likely to exceed the second threshold, which is high from the beginning, the current is limited by pulse-by-pulse, and the time until it exceeds the second threshold is extended, and during that time, The switching element may generate a large amount of heat and be destroyed. In particular, when an abnormal overcurrent flows through the switching element due to a not-so-low impedance, such as a rare short circuit, the pulse-by-pulse current limiting works moderately, so the above-mentioned elongation time is prolonged, and a large amount of current flows through the switching element. Heat generation and thermal destruction are likely to occur.

本発明は、かかる従来技術の課題を解決するものであり、スイッチング素子を天絡から安全適確に保護することができる昇圧型スイッチングレギュレータを提供する。 The present invention solves the problems of the conventional technology and provides a step-up switching regulator that can safely and accurately protect switching elements from short circuits to the power supply.

本発明の第1の観点における昇圧型スイッチングレギュレータは、直流の入力電圧をコイルおよびスイッチング素子を介して前記入力電圧より高い直流の出力電圧に変換する昇圧型スイッチングレギュレータであって、前記コイルおよび前記スイッチング素子と直列に接続されているロードスイッチと、前記スイッチング素子を一定の周波数および可変のディーティ比でオン・オフさせるスイッチング制御部と、前記スイッチング素子を流れる電流を表す電流検出信号を生成する電流検出回路と、スイッチングの各サイクルにおいてオン時間の開始直後に時間幅の可変または切替可能なブランキング期間を挿入するブランキング回路を含み、前記ブランキング期間の終了時以後に前記電流検出信号が第1の監視値を超えたときは、前記スイッチング制御部を通じて前記スイッチング素子を途中でオフする第1の保護回路と、スイッチングの各サイクルにおいてオン時間中に前記電流検出信号が前記第1の監視値より高い第2の監視値を超えたときは、前記ロードスイッチをオフにする第2の保護回路とを有する。 A step-up switching regulator according to a first aspect of the present invention is a step-up switching regulator that converts a DC input voltage into a DC output voltage higher than the input voltage via a coil and a switching element, A load switch connected in series with the switching element, a switching control unit that turns on and off the switching element at a constant frequency and a variable duty ratio, and a current that generates a current detection signal representing the current flowing through the switching element. a detection circuit; and a blanking circuit that inserts a blanking period with a variable or switchable time width immediately after the start of the on-time in each switching cycle, and the current detection signal is detected after the end of the blanking period. a first protection circuit that turns off the switching element midway through the switching control unit when the current detection signal exceeds the first monitoring value during the ON time in each switching cycle; and a second protection circuit that turns off the load switch when the second higher monitoring value is exceeded.

上記構成の昇圧スイッチングレギュレータにおいては、スイッチングの各サイクルにおいて、オン時間の開始直後のブランキング期間中は、スイッチング素子を流れる電流に対応する電流検出信号が低い方の第1の監視値を超えただけではロードスイッチおよびスイッチング素子のいずれもオフにせず、高い方の第2の監視値を超えたときにロードスイッチをオフにして電力供給ラインを遮断する。そして、電流検出信号がブランキング期間中に第2の監視値を超えずブランキング期間中またはブランキング期間の終了時以後に第1の監視値を超えたときは、スイッチング素子をオフにして当該サイクルのオン時間を途中で終了する。このように、オン時間の開始直後に上記のような作用をもたらすブランキング期間を挿入することで、天絡に起因する異常な過電流をパルスバイパルスの電流制限によって引き延ばすことなく早期に電力供給ラインを遮断してスイッチング素子の破壊を防ぐことができる。しかも、ブランキング期間の時間幅を可変しまたは複数の設定時間幅の間で切り替えることで、レアショートのようにそれほど低くないインピーダンスの天絡が発生した場合にも、異常な過電流状態を引き延ばすことなく迅速適確に電力供給ラインを遮断することが可能であり、スイッチング素子が多量に発熱ないし破壊する事態を未然に防ぐことができる。 In the step-up switching regulator having the above configuration, in each switching cycle, during the blanking period immediately after the start of the on-time, if the current detection signal corresponding to the current flowing through the switching element exceeds the lower first monitoring value, neither the load switch nor the switching element is turned off, but when it exceeds the higher second monitoring value, the load switch is turned off to cut off the power supply line. Then, if the current detection signal does not exceed the second monitoring value during the blanking period but exceeds the first monitoring value during the blanking period or after the end of the blanking period, the switching element is turned off to end the on-time of the cycle midway. In this way, by inserting a blanking period that brings about the above-mentioned action immediately after the start of the on-time, it is possible to cut off the power supply line early without extending the abnormal overcurrent caused by a power short by pulse-by-pulse current limiting, thereby preventing the destruction of the switching element. Moreover, by varying the time width of the blanking period or switching between multiple set time widths, it is possible to quickly and accurately cut off the power supply line without extending the abnormal overcurrent state even if a power short with a not-so-low impedance such as a layer short occurs, and it is possible to prevent the switching element from generating a large amount of heat or being destroyed.

本発明の第2の観点における昇圧型スイッチングレギュレータは、直流の入力電圧をスイッチング素子およびコイルを介して前記入力電圧より高い直流の出力電圧に変換する昇圧型スイッチングレギュレータであって、前記スイッチング素子および前記コイルと直列に接続されているロードスイッチと、前記スイッチング素子を一定の周波数および可変のディーティ比でオン・オフさせるスイッチング制御部と、スイッチングの各サイクルにおいて前記スイッチング素子を流れる電流を第1の監視値とそれより高い第2の監視値とを用いて監視し、所定の事象の有無または状況に応じて条件的にオン時間の開始直後にブランキング期間を挿入し、前記ブランキング期間の間に前記電流が前記第2の監視値を超えたときは、前記ロードスイッチをオフにし、前記ブランキング期間の終了時以後に前記電流が前記第1の監視値を超えたときは、前記スイッチング制御部を通じて前記スイッチング素子を途中でオフにする保護部とを有する。 A step-up switching regulator according to a second aspect of the present invention is a step-up switching regulator that converts a DC input voltage into a DC output voltage higher than the input voltage via a switching element and a coil, and wherein the switching element and a load switch connected in series with the coil; a switching controller that turns on and off the switching element at a constant frequency and a variable duty ratio; Monitoring is performed using the monitored value and a second monitored value higher than the monitored value, and a blanking period is conditionally inserted immediately after the start of the on time depending on the presence or absence of a predetermined event or the situation, and during the blanking period. When the current exceeds the second monitoring value, the load switch is turned off, and when the current exceeds the first monitoring value after the end of the blanking period, the switching control is turned off. and a protection part that turns off the switching element midway through the part.

上記構成の昇圧型スイッチングレギュレータにおいては、スイッチングの特定のサイクルで(たとえば、出力電圧の異常な低下が検出された直後の1サイクルまたは数サイクルに限定して)、オン時間の開始直後にブランキング期間が挿入された場合には、ブランキング期間中にスイッチング素子を流れる電流に対応する電流検出信号が低い方の第1の監視値を超えただけではロードスイッチおよびスイッチング素子のいずれもオフにせず、高い方の第2の監視値を超えたときにロードスイッチをオフにして電力供給ラインを遮断する。そして、電流検出信号がブランキング期間中に第2の監視値を超えずブランキング期間の終了時以後に第1の監視値を超えたときは、スイッチング素子をオフして当該サイクルのオン時間を途中で終了する。このように、出力電圧の異常な低下等が検出されたときは、オン時間の開始直後に上記のような作用をもたらすブランキング期間を挿入することで、天絡に起因する異常な過電流をパルスバイパルスの電流制限によって引き延ばすことなく早期に電力供給ラインを遮断してスイッチング素子の発熱ないし破壊を防止することができる。 In the step-up switching regulator configured as described above, blanking is performed immediately after the start of the on-time in a specific cycle of switching (for example, limited to one or several cycles immediately after an abnormal drop in the output voltage is detected). When a period is inserted, neither the load switch nor the switching element is turned off even if the current detection signal corresponding to the current flowing through the switching element exceeds the lower first monitoring value during the blanking period. , the load switch is turned off to cut off the power supply line when the second higher monitored value is exceeded. If the current detection signal does not exceed the second monitoring value during the blanking period and exceeds the first monitoring value after the blanking period ends, the switching element is turned off and the on-time of the cycle is Ends midway. In this way, when an abnormal drop in the output voltage is detected, a blanking period that produces the above effect is inserted immediately after the start of the on-time to prevent abnormal overcurrent caused by a short-circuit. Pulse-by-pulse current limiting allows the power supply line to be cut off early without being extended, thereby preventing heat generation or destruction of the switching element.

本発明の第3の観点における昇圧型スイッチングレギュレータは、直流の入力電圧をスイッチング素子およびコイルを介して前記入力電圧より高い直流の出力電圧に変換する昇圧型スイッチングレギュレータであって、前記スイッチング素子および前記コイルと直列に接続されているロードスイッチと、前記スイッチング素子を一定の周波数および可変のディーティ比でオン・オフさせるスイッチング制御部と、スイッチングの各サイクルにおいて前記スイッチング素子を流れる電流を第1の監視値とそれより高い第2の監視値とを用いて監視し、スイッチングの各サイクルにおいてオン時間の開始直後に時間幅の可変または切替可能な第1の部分監視期間を設け、前記第1の部分監視期間の中で前記電流が前記第2の監視値を超えたときは、前記ロードスイッチをオフにし、前記第1の部分監視期間の終了後の残りの第2の部分監視期間の中で前記電流が前記第1の監視値を超えたときは、前記スイッチング制御部を通じて前記スイッチング素子を途中でオフにする保護部とを有する。 A step-up switching regulator according to a third aspect of the present invention is a step-up switching regulator that converts a DC input voltage into a DC output voltage higher than the input voltage via a switching element and a coil, and wherein the switching element and a load switch connected in series with the coil; a switching controller that turns on and off the switching element at a constant frequency and a variable duty ratio; Monitoring is performed using the monitored value and a second monitored value higher than the monitored value, and a first partial monitoring period whose time width is variable or switchable is provided immediately after the start of the on-time in each switching cycle, and the first partial monitoring period is provided with a variable or switchable time width. When the current exceeds the second monitoring value during the partial monitoring period, the load switch is turned off, and during the second partial monitoring period remaining after the end of the first partial monitoring period, The device further includes a protection unit that turns off the switching element midway through the switching control unit when the current exceeds the first monitoring value.

上記構成の昇圧型スイッチングレギュレータにおいては、スイッチングの各サイクルにおいて、オン時間の開始直後の第1の部分監視期間中は、スイッチング素子を流れる電流に対応する電流検出信号が低い方の第1の監視値を超えただけではロードスイッチおよびスイッチング素子のいずれもオフにせず、高い方の第2の監視値を超えたときにロードスイッチをオフにして電力供給ラインを遮断する。そして、電流検出信号が第1の部分監視期間中に第2の監視値を超えず第2の部分監視期間中に第1の監視値を超えたときは、スイッチング素子をオフにして当該サイクルのオン時間を途中で終了する。このように、スイッチングの各サイクルのオン時間に上記のような作用をもたらす第1および第2の部分監視期間を設定することで、異常な過電流をパルスバイパルスの電流制限によって引き延ばすことなく早期に電力供給ラインを遮断してスイッチング素子の発熱ないし破壊を防ぐことができる。しかも、第1の部分監視期間の時間幅を可変しまたは複数の設定時間幅の間で切り替えることで、レアショートのようにそれほど低くないインピーダンスの天絡が発生した場合にも、異常な過電流状態を引き延ばすことなく迅速適確に電力供給ラインを遮断することが可能であり、スイッチング素子が多量に発熱ないし破壊する事態を未然に防ぐことができる。 In the step-up switching regulator having the above configuration, in each switching cycle, during the first partial monitoring period immediately after the start of the on-time, if the current detection signal corresponding to the current flowing through the switching element exceeds the lower first monitoring value, neither the load switch nor the switching element is turned off, but when it exceeds the higher second monitoring value, the load switch is turned off and the power supply line is cut off. Then, when the current detection signal does not exceed the second monitoring value during the first partial monitoring period but exceeds the first monitoring value during the second partial monitoring period, the switching element is turned off and the on-time of the cycle is terminated midway. In this way, by setting the first and second partial monitoring periods that have the above-mentioned effect on the on-time of each switching cycle, the power supply line can be cut off early without extending the abnormal overcurrent by pulse-by-pulse current limiting, thereby preventing the switching element from heating up or breaking down. Moreover, by varying the time width of the first partial monitoring period or switching between multiple set time widths, even if a power short occurs with a relatively low impedance, such as a layer short, it is possible to quickly and accurately cut off the power supply line without prolonging the abnormal overcurrent state, and it is possible to prevent the switching element from generating a large amount of heat or being destroyed.

本発明の第4の観点における昇圧型スイッチングレギュレータは、直流の入力電圧をスイッチング素子およびコイルを介して前記入力電圧より高い直流の出力電圧に変換する昇圧型スイッチングレギュレータであって、前記スイッチング素子および前記コイルと直列に接続されているロードスイッチと、前記スイッチング素子を一定の周波数および可変のディーティ比でオン・オフさせるスイッチング制御部と、スイッチングの各サイクルにおいて前記スイッチング素子を流れる電流を第1の監視値とそれより高い第2の監視値とを用いて監視し、スイッチングの各サイクルにおいてオン時間の開始直後に第1の部分監視期間を設け、前記第1の部分監視期間の中で前記電流が前記第2の監視値を超えたときは、前記ロードスイッチをオフにし、前記第1の部分監視期間の終了後の残りの第2の部分監視期間の中で前記電流が前記第1の監視値を超えたときは、前記スイッチング制御部を通じて前記スイッチング素子を途中でオフにする保護部とを有する。 A boost switching regulator in a fourth aspect of the present invention is a boost switching regulator that converts a DC input voltage into a DC output voltage higher than the input voltage via a switching element and a coil, and includes a load switch connected in series with the switching element and the coil, a switching control unit that turns the switching element on and off at a constant frequency and a variable duty ratio, and a protection unit that monitors the current flowing through the switching element in each switching cycle using a first monitoring value and a second monitoring value that is higher than the first monitoring value, provides a first partial monitoring period immediately after the start of the on time in each switching cycle, turns off the load switch when the current exceeds the second monitoring value during the first partial monitoring period, and turns off the switching element midway through the switching control unit when the current exceeds the first monitoring value during the remaining second partial monitoring period after the end of the first partial monitoring period.

上記構成の昇圧型スイッチングレギュレータにおいては、スイッチングの各サイクルにおいて、オン時間の開始直後の第1の部分監視期間中は、スイッチング素子を流れる電流に対応する電流検出信号が低い方の第1の監視値を超えただけではロードスイッチおよびスイッチング素子のいずれもオフにせず、高い方の第2の監視値を超えたときに、ロードスイッチをオフにして電力供給ラインを遮断する。そして、電流検出信号が第1の部分監視期間中に第2の監視値を超えず第2の部分監視期間中に第1の監視値を超えたときは、スイッチング素子をオフして当該サイクルのオン時間を途中で終了する。このように、スイッチングの各サイクルのオン時間に上記のような作用をもたらす第1および第2の部分監視期間を設定することで、異常な過電流をパルスバイパルスの電流制限によって引き延ばすことなく早期に電力供給ラインを遮断して、スイッチング素子の発熱ないし破壊を防止することができる。 In the step-up switching regulator having the above configuration, in each switching cycle, during the first partial monitoring period immediately after the start of the on-time, if the current detection signal corresponding to the current flowing through the switching element exceeds the lower first monitoring value, neither the load switch nor the switching element is turned off, but when it exceeds the higher second monitoring value, the load switch is turned off and the power supply line is cut off. Then, when the current detection signal does not exceed the second monitoring value during the first partial monitoring period but exceeds the first monitoring value during the second partial monitoring period, the switching element is turned off and the on-time of the cycle is terminated midway. In this way, by setting the first and second partial monitoring periods that have the above-mentioned effect on the on-time of each switching cycle, the power supply line can be cut off early without extending the abnormal overcurrent by pulse-by-pulse current limiting, thereby preventing the switching element from heating up or being destroyed.

本発明の好適な実施態様においては、ロードスイッチをオフにするときは、スイッチング制御部を通じてスイッチング素子のオン・オフ動作を停止する。このように、天絡発生時には、電源供給ラインの遮断に重ねて、スイッチング素子自体をオフ状態に保持することにより、スイッチング素子をより安全確実に保護するとともにスイッチング制御部をより安定に動作させることができる。 In a preferred embodiment of the present invention, when the load switch is turned off, the on/off operation of the switching element is stopped via the switching control unit. In this way, when a short circuit to the power supply occurs, the switching element itself is kept in the off state in addition to cutting off the power supply line, thereby more safely and reliably protecting the switching element and allowing the switching control unit to operate more stably.

本発明の昇圧型スイッチングレギュレータによれば、上記のような構成および作用により、スイッチング素子を天絡から安全適確に保護し、さらにはレアショート等のようにそれほど低くないインピーダンスで異常な過電流が発生した場合でも適確に保護することができる。 According to the step-up switching regulator of the present invention, due to the above-described configuration and operation, the switching element can be safely and accurately protected from short-circuits to the power supply, and furthermore, it can prevent abnormal overcurrents due to not-so-low impedance such as layer shorts. Even if this occurs, it can be properly protected.

本発明の一実施形態における昇圧型スイッチングレギュレータの全体構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a step-up switching regulator in an embodiment of the present invention. 上記実施形態における昇圧型スイッチングレギュレータのより具体的な構成例を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing a more specific configuration example of the step-up switching regulator in the embodiment. 図2の昇圧型スイッチングレギュレータに含まれるブランキング回路の具体的構成例を示す回路図である。3 is a circuit diagram showing a specific configuration example of a blanking circuit included in the step-up switching regulator of FIG. 2. 図3のブランキング回路に含まれるSST状況判別回路に関する作用を説明するための各部の波形または状態を示す図である。4 is a diagram showing waveforms or states of various parts for explaining the operation of an SST status determination circuit included in the blanking circuit of FIG. 3. 図4のブランキング回路に含まれるFB状況判別回路に関する作用を説明するための各部の波形または状態を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing waveforms or states of various parts for explaining the operation of the FB status determination circuit included in the blanking circuit of FIG. 4; 図4のブランキング回路に含まれるOCP1状況判別回路に関する作用を説明するための各部の波形または状態を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing waveforms or states of each part for explaining the operation regarding the OCP1 status determination circuit included in the blanking circuit of FIG. 4. FIG. 図2の昇圧型スイッチングレギュレータにおいて、スイッチングの或るサイクルで不意にインピーダンスの非常に低い天絡が発生した場合の作用を説明するための各部の波形または状態を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing waveforms or states of various parts in the step-up switching regulator shown in FIG. 2 to explain the effect when a short-circuit with very low impedance suddenly occurs during a certain switching cycle. 図2の昇圧型スイッチングレギュレータにおいて、スイッチングの或るサイクルで不意にインピーダンスのそれほど低くない天絡が発生した場合の作用を説明するための各部の波形または状態を示す図である。3 is a diagram showing waveforms or states of various parts to explain the operation when a short circuit to power, the impedance of which is not so low, suddenly occurs in a certain switching cycle in the step-up switching regulator of FIG. 2. FIG.

以下、添付図を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。
[スイッチングレギュレータの全体構成]
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[Overall configuration of switching regulator]

図1に、本発明の一実施形態における昇圧型スイッチングレギュレータの全体構成を示す。この昇圧型スイッチングレギュレータは、入力端子10より入力される直流の電圧VDDをそれより高い一定の電圧値に制御された直流の電圧VOUTに変換して出力端子12より負荷に供給するDC-DCコンバータとして構成されている。通常、負荷は出力端子12とグランド電位端子との間に接続される。入力端子10は、たとえば電池または蓄電池(図示せず)に接続される。 Figure 1 shows the overall configuration of a step-up switching regulator in one embodiment of the present invention. This step-up switching regulator is configured as a DC-DC converter that converts a DC voltage VDD input from an input terminal 10 into a DC voltage VOUT that is controlled to a higher constant voltage value and supplies it to a load from an output terminal 12. Typically, the load is connected between the output terminal 12 and a ground potential terminal. The input terminal 10 is connected to, for example, a battery or a storage battery (not shown).

この昇圧型スイッチングレギュレータは、基本構成として、昇圧チョッパ回路16およびスイッチング制御部18を有している。昇圧チョッパ回路16は、入力端子10と出力端子12との間にチョークコイル11とダイオード13を直列に接続し、チョークコイル11とダイオード13間のノードNとグランド電位との間にスイッチング素子14を接続し、ダイオード13と出力端子12間のノードNとグランド電位との間にコンデンサ15を接続している。スイッチング素子14は、好ましくは高速にオン・オフ可能な半導体スイッチング素子でよく、たとえばMOSFETからなるスイッチングトランジスタであってよい。 This step-up switching regulator has, as its basic components, a step-up chopper circuit 16 and a switching control section 18. The step-up chopper circuit 16 has a choke coil 11 and a diode 13 connected in series between an input terminal 10 and an output terminal 12, a switching element 14 connected between a node NA between the choke coil 11 and the diode 13 and ground potential, and a capacitor 15 connected between a node NB between the diode 13 and the output terminal 12 and ground potential. The switching element 14 is preferably a semiconductor switching element that can be turned on and off at high speed, and may be, for example, a switching transistor made of a MOSFET.

スイッチング制御部18は、電圧検出回路22、誤差増幅器24、基準電圧回路26およびスイッチング回路28を含んでいる。 The switching control unit 18 includes a voltage detection circuit 22, an error amplifier 24, a reference voltage circuit 26, and a switching circuit 28.

電圧検出回路22は、昇圧チョッパ回路16の出力端側に得られる出力電圧VOUTを検出して、これを表す電圧検出信号FBを誤差増幅器24に与える。誤差増幅器24には、基準電圧回路26より2種類の基準電圧VREF3,SSTも与えられる。一方の基準電圧VREF3は、出力電圧VOUTの設定値に対応する一定の電圧レベルを有している。他方の基準電圧SSTは、起動時または再起動時に出力電圧VOUTを緩やかに立ち上げるソフトスタートのためのもので、可変の電圧レベルを有する。より詳しくは、基準電圧SSTは、起動時または再起動時に、固定レベルの基準電圧VREF3より低いグランド電位からVREF3より高い入力電圧VDDのレベルへ漸次的に上昇する。そして、スイッチング動作を停止してシャットダウンするときは、基準電圧SSTがそれまでのVDDレベルから瞬時にグランド電位にドロップするようになっている。 The voltage detection circuit 22 detects the output voltage VOUT obtained at the output terminal side of the boost chopper circuit 16 and provides a voltage detection signal FB representing this to the error amplifier 24. The error amplifier 24 is also provided with two types of reference voltages VREF3 and SST from the reference voltage circuit 26. One of the reference voltages, VREF3, has a constant voltage level corresponding to the set value of the output voltage VOUT. The other reference voltage, SST, is for soft starting, which gradually raises the output voltage VOUT at the time of start-up or restart, and has a variable voltage level. More specifically, the reference voltage SST gradually rises from a ground potential lower than the fixed level of the reference voltage VREF3 to the input voltage VDD level higher than VREF3 at the time of start-up or restart. Then, when the switching operation is stopped and the device is shut down, the reference voltage SST instantly drops from the previous VDD level to the ground potential.

誤差増幅器24は、電圧検出回路22からの電圧検出信号FBを基準電圧回路26からの基準電圧VREF3,SSTのうちの低い方と比較して比較誤差を表す誤差信号ERを生成するように構成されている。定常状態では、SST>VREF3であり、誤差増幅器24は、電圧検出信号FBを低い方の基準電圧VREF3と比較して得られる誤差信号ERをスイッチング回路28に与える。 The error amplifier 24 is configured to compare the voltage detection signal FB from the voltage detection circuit 22 with the lower of the reference voltages VREF3 and SST from the reference voltage circuit 26 to generate an error signal ER representing a comparison error. ing. In the steady state, SST>VREF3, and the error amplifier 24 provides the switching circuit 28 with an error signal ER obtained by comparing the voltage detection signal FB with the lower reference voltage VREF3.

スイッチング回路28は、スイッチングの周波数で鋸波信号あるいは三角波信号等のランプ信号を発生する発振回路と、誤差増幅器24からの誤差信号ERをランプ信号と比較して両者の大小関係を二値の電圧レベル(Hレベル/Lレベル)で表すパルス幅変調信号を出力するコンパレータと、パルス幅変調信号に応じた駆動信号DRVによりスイッチング素子14をオン・オフ駆動するドライバ回路等を含んでいる。 The switching circuit 28 includes an oscillator circuit that generates a ramp signal such as a sawtooth signal or a triangular wave signal at a switching frequency, and an error signal ER from the error amplifier 24, which compares the ramp signal with the magnitude relationship between the two and converts it into a binary voltage. It includes a comparator that outputs a pulse width modulation signal represented by a level (H level/L level), and a driver circuit that drives the switching element 14 on and off using a drive signal DRV corresponding to the pulse width modulation signal.

スイッチング制御部18は、上記の構成により、スイッチング素子14を一定のスイッチング周波数および可変のデューティ比でオン・オフさせる。ここで、スイッチング素子14がオンしている期間中は、入力端子10からチョークコイル11およびスイッチング素子14を通ってグランド電位端子に電流が流れ、チョークコイル11に電磁エネルギーが蓄積される。その際、チョークコイル11には、入力電圧VDDに逆らう誘導起電力が発生する。スイッチング素子14がオフしている期間中は、チョークコイル11よりダイオード13を介してコンデンサ15ないし負荷に電磁エネルギーが放出(供給)され、その際チョークコイル11には電流を流し続けるように入力電圧VDDと同じ向きの誘導起電力が発生する。こうして、出力端子12には入力電圧VDDより高い出力電圧VOUTが得られる。スイッチング制御部18は、出力電圧VOUTをフィードバック制御によって設定値付近に維持しながら、時間的に連続する出力電流ILを負荷に供給する。 With the above-described configuration, the switching control section 18 turns on and off the switching element 14 at a constant switching frequency and a variable duty ratio. Here, while the switching element 14 is on, a current flows from the input terminal 10 to the ground potential terminal through the choke coil 11 and the switching element 14, and electromagnetic energy is accumulated in the choke coil 11. At this time, an induced electromotive force is generated in the choke coil 11 that opposes the input voltage VDD. During the period when the switching element 14 is off, electromagnetic energy is released (supplied) from the choke coil 11 to the capacitor 15 or the load via the diode 13, and at this time, the input voltage is set so that the current continues to flow through the choke coil 11. An induced electromotive force is generated in the same direction as VDD. In this way, an output voltage VOUT higher than the input voltage VDD is obtained at the output terminal 12. The switching control unit 18 supplies a temporally continuous output current IL to the load while maintaining the output voltage VOUT near a set value through feedback control.

この昇圧型スイッチングレギュレータは、上記のような昇圧チョッパ回路16およびスイッチング制御部18に加えて、ロードスイッチ200、ロードスイッチ駆動回路202および保護部20を有している。 In addition to the boost chopper circuit 16 and switching control unit 18 described above, this boost switching regulator also has a load switch 200, a load switch drive circuit 202, and a protection unit 20.

ロードスイッチ200は、好ましくはMOSFETからなり、電力供給ライン上でチョークコイル11およびスイッチング素子14と直列に接続されている。より詳細には、ロードスイッチ200は、電源供給ライン上で入力端子10とチョークコイル11との間(またはチョークコイル11とノードNとの間)に設けられる。ロードスイッチ駆動回路202は、正常時はロードスイッチ200をオン状態に保ち、保護部20より後述する遮断指示信号OCP2を受け取ると、これに応動してロードスイッチ200をオフ状態にするようになっている。 Load switch 200 is preferably made of a MOSFET, and is connected in series with choke coil 11 and switching element 14 on the power supply line. More specifically, the load switch 200 is provided between the input terminal 10 and the choke coil 11 (or between the choke coil 11 and the node NA ) on the power supply line. The load switch drive circuit 202 keeps the load switch 200 in the on state under normal conditions, and when it receives a cutoff instruction signal OCP2, which will be described later, from the protection unit 20, it turns the load switch 200 in the off state in response. There is.

この実施形態における保護部20は、電流検出回路30、小過電流監視回路(第1の過電流監視回路)32、ブランキング回路34、ゲート回路36、大過電流監視回路(第2の過電流監視回路)38および遮断・復帰回路40を有している。このうち、小過電流監視回路32、ブランキング回路34およびゲート回路36は、過電流制限回路(第1の保護回路)42を構成する。一方、大過電流監視回路38および遮断・復帰回路40は、短絡保護回路(第2の保護回路)44を構成する。 The protection unit 20 in this embodiment includes a current detection circuit 30, a small overcurrent monitoring circuit (first overcurrent monitoring circuit) 32, a blanking circuit 34, a gate circuit 36, and a large overcurrent monitoring circuit (second overcurrent monitoring circuit). (monitoring circuit) 38 and a cutoff/return circuit 40. Among these, the small overcurrent monitoring circuit 32, the blanking circuit 34, and the gate circuit 36 constitute an overcurrent limiting circuit (first protection circuit) 42. On the other hand, the large overcurrent monitoring circuit 38 and the cutoff/recovery circuit 40 constitute a short circuit protection circuit (second protection circuit) 44 .

保護部20は、後述するように、スイッチングの各サイクルにおいてスイッチング素子14を流れる電流ISを所定の第1の監視値(低監視値)とそれより高い所定の第2の監視値(高監視値)とを用いて監視し、スイッチングの各サイクルにおいてオン時間の開始直後に時間幅の可変または切替可能な第1の部分監視期間(ブランキング期間BT)を設け、第1の部分監視期間(BT)の中で電流ISが第2の監視値を超えたときは、ロードスイッチ駆動回路202を通じてロードスイッチ200をオフにすると同時に、スイッチング制御部18を通じてスイッチング素子14のオン・オフ動作を停止し、第1の部分監視期間(BT)の終了時以後の残りの第2の部分監視期間の中で電流ISが第1の監視値を超えたときは、スイッチング制御部18を通じてスイッチング素子14を途中でオフにするようなっている。 As will be described later, the protection unit 20 divides the current IS flowing through the switching element 14 in each switching cycle into a predetermined first monitoring value (low monitoring value) and a predetermined second monitoring value (high monitoring value) higher than that. ), and a first partial monitoring period (blanking period BT) with a variable or switchable time width is provided immediately after the start of the on-time in each switching cycle, and the first partial monitoring period (BT ), when the current IS exceeds the second monitoring value, the load switch 200 is turned off through the load switch drive circuit 202, and at the same time, the on/off operation of the switching element 14 is stopped through the switching control section 18, When the current IS exceeds the first monitoring value during the second partial monitoring period remaining after the end of the first partial monitoring period (BT), the switching element 14 is stopped midway through the switching control section 18. It's supposed to be turned off.

スイッチング制御部18のスイッチング回路28より出力される信号DRVは、上記のようにスイッチング素子14に対して駆動信号として与えられるだけでなく、保護部20のブランキング回路34、電流検出回路30および両過電流監視回路32,38に対してもスイッチング素子14のオン・オフ状況を示すタイミング用の制御信号として与えられる。 The signal DRV output from the switching circuit 28 of the switching control section 18 is not only given as a drive signal to the switching element 14 as described above, but also is applied to the blanking circuit 34 of the protection section 20, the current detection circuit 30, and both It is also given to the overcurrent monitoring circuits 32 and 38 as a timing control signal indicating the on/off status of the switching element 14.

電流検出回路30は、スイッチング回路28からのタイミング制御信号DRVに応動し、スイッチングの各サイクルCYi毎に、スイッチング素子14を流れる電流ISを電流センサ46を介して検出し、電流ISの波形を表す電流検出信号VOCPを生成するように構成されている。この電流検出信号VOCPは、両過電流監視回路32,38に与えられる。 The current detection circuit 30 responds to the timing control signal DRV from the switching circuit 28, detects the current IS flowing through the switching element 14 via the current sensor 46 for each switching cycle CYi, and represents the waveform of the current IS. It is configured to generate a current detection signal VOCP. This current detection signal VOCP is applied to both overcurrent monitoring circuits 32 and 38.

過電流制限回路42の小過電流監視回路32は、スイッチング回路28からのタイミング制御信号DRVに応動して、スイッチングの各サイクルCYiのオン時間中に電流検出信号VOCPを監視し、電流検出信号VOCPがパルスバイパルス用の低い方の監視値(第1の監視値)VREF1を超えたときに、小過電流検知信号EXD1(第1の過電流検知信号)を発生する。この小過電流検知信号EXD1はゲート回路36に入力される。 The small overcurrent monitoring circuit 32 of the overcurrent limiting circuit 42 monitors the current detection signal VOCP during the on time of each switching cycle CYi in response to the timing control signal DRV from the switching circuit 28, and outputs the current detection signal VOCP. When exceeds the lower monitoring value (first monitoring value) VREF1 for pulse-by-pulse, a small overcurrent detection signal EXD1 (first overcurrent detection signal) is generated. This small overcurrent detection signal EXD1 is input to the gate circuit 36.

ゲート回路36には、ブランキング回路34からのパルス信号またはブランキング信号BLKも入力される。このブランキング信号BLKは、スイッチングの各サイクルCYiのオン時間TONの開始直後にブランキング期間BTを挿入するためのものであり、そのパルス幅がブランキング期間BTの時間幅TWを規定する。 A pulse signal or blanking signal BLK from the blanking circuit 34 is also input to the gate circuit 36. This blanking signal BLK is for inserting a blanking period BT immediately after the start of the on-time T ON of each switching cycle CYi, and its pulse width defines the time width TW of the blanking period BT.

ブランキング回路34は、スイッチング回路28からのタイミング制御信号DRVを入力するだけでなく、電圧検出回路22からの電圧検出信号FB、基準電圧回路26からの可変の基準電圧SSTおよびゲート回路36からの後述する電流制限指示信号OCP1を各事象の有無または状況を示す事象情報信号として入力する。 The blanking circuit 34 not only inputs the timing control signal DRV from the switching circuit 28 but also inputs the voltage detection signal FB from the voltage detection circuit 22, the variable reference voltage SST from the reference voltage circuit 26, and the gate circuit 36. A current limit instruction signal OCP1, which will be described later, is input as an event information signal indicating the presence or absence or status of each event.

ブランキング回路34は、各事象情報信号FB,SST,OCP1に基づいてブランキング信号BLKの発生条件や特性等を制御または選択し、特にブランキング期間BTの時間幅TWを可変し、または複数の設定時間幅(たとえば後述する通常時間幅TW,拡張時間幅TW)の間で切り替えるように構成されている。ブランキング回路34の詳細な構成および作用については、後に詳しく説明する。 The blanking circuit 34 controls or selects the generation conditions and characteristics of the blanking signal BLK based on the event information signals FB, SST, and OCP1, and particularly varies the time width TW of the blanking period BT, or It is configured to switch between set time widths (for example, a normal time width TW S and an extended time width TW L to be described later). The detailed configuration and operation of the blanking circuit 34 will be explained in detail later.

ゲート回路36は、ブランキング信号BLKのパルスが持続している間つまりブランキング期間BT中は、小過電流監視回路32より小過電流検知信号EXD1が発生されても、これを無効にする。しかし、ブランキング信号BLKの持続時間(ブランキング期間BT)が終了した後は、小過電流監視回路32より小過電流検知信号EXD1が発生されると、これに応動してスイッチング回路28に対して電流制限指示信号OCP1を出力する。スイッチング回路28は、ゲート回路36より電流制限指示信号OCP1を受け取ると、直ちにスイッチング素子14をオフし、当該サイクルCYiのオン時間TONを途中で終了するようになっている。 While the pulse of the blanking signal BLK continues, that is, during the blanking period BT, the gate circuit 36 invalidates the small overcurrent detection signal EXD1 even if it is generated by the small overcurrent monitoring circuit 32. However, after the duration of the blanking signal BLK (the blanking period BT) ends, when the small overcurrent detection signal EXD1 is generated by the small overcurrent monitoring circuit 32, the gate circuit 36 responds by outputting a current limit instruction signal OCP1 to the switching circuit 28. Upon receiving the current limit instruction signal OCP1 from the gate circuit 36, the switching circuit 28 immediately turns off the switching element 14 and ends the on-time T ON of the cycle CYi in the middle.

このように、過電流制限回路42は、スイッチングの各サイクルCYiにおいてオン時間TONの開始直後に時間幅TWの可変または切替可能なブランキング期間BTを挿入するブランキング回路34を有している。そして、過電流制限回路42は、スイッチングの各サイクルCYiにおいて、電流検出回路30より与えられる電流検出信号VOCPをパルスバイパルス用の低監視値VREF1を用いて監視し、ブランキング期間BT中は電流検出信号VOCPが低監視値VREF1を超えてもスイッチング回路28に対して何の働きもしないで、ブランキング期間BTの終了時以後に電流検出信号VOCPが低監視値VREF1を超えたときは、直ちにスイッチング素子14をオフさせるための電流制限指示信号OCP1をスイッチング回路28に与えるようになっている。 In this way, the overcurrent limiting circuit 42 includes a blanking circuit 34 that inserts a variable or switchable blanking period BT with a time width TW immediately after the start of the on -time TON in each switching cycle CYi. . In each switching cycle CYi, the overcurrent limiting circuit 42 monitors the current detection signal VOCP given by the current detection circuit 30 using the pulse-by-pulse low monitoring value VREF1, and during the blanking period BT, the Even if the detection signal VOCP exceeds the low monitoring value VREF1, no action is taken on the switching circuit 28, and when the current detection signal VOCP exceeds the low monitoring value VREF1 after the end of the blanking period BT, the current detection signal VOCP immediately A current limit instruction signal OCP1 for turning off the switching element 14 is applied to the switching circuit 28.

一方、短絡保護回路44の大過電流監視回路38は、スイッチング回路28からのタイミング制御信号DRVに応動し、スイッチングの各サイクルCYのオン時間TON中に、電流検出回路30より与えられる電流検出信号VOCPを監視し、電流検出信号VOCPが遮断用の高監視値(第2の監視値)VREF2(ただしVREF1<VREF2)を超えたときは、そのタイミングで大過電流検知信号(第2の過電流検知信号)EXD2を発生する。この大過電流検知信号EXD2は遮断・復帰回路40に与えられる。 On the other hand, the large overcurrent monitoring circuit 38 of the short circuit protection circuit 44 responds to the timing control signal DRV from the switching circuit 28 to monitor the current detection signal VOCP provided by the current detection circuit 30 during the on-time T ON of each switching cycle CYi , and when the current detection signal VOCP exceeds a high monitoring value (second monitoring value) VREF2 for cut-off (where VREF1<VREF2), generates a large overcurrent detection signal (second overcurrent detection signal) EXD2 at that timing. This large overcurrent detection signal EXD2 is provided to the cut-off and recovery circuit 40.

遮断・復帰回路40は、大過電流監視回路38より大過電流検知信号EXD2を受け取ると、これに応動して遮断指示信号OCP2を出力する。この遮断指示信号OCP2は、ロードスイッチ駆動回路202を通じてロードスイッチ200をオフにすると同時に、スイッチング回路28を通じてスイッチング素子14のオン・オフ動作を停止する。これによって、スイッチング素子14には電流ISが流れなくなる。また、電力供給ラインがロードスイッチ200で遮断されることにより、出力電流ILが消滅し、出力電圧VOUTがグランド電位まで下がる。 When the shutoff/recovery circuit 40 receives the large overcurrent detection signal EXD2 from the large overcurrent monitoring circuit 38, it responds by outputting a shutoff instruction signal OCP2. This shutoff instruction signal OCP2 turns off the load switch 200 via the load switch drive circuit 202, and at the same time stops the on/off operation of the switching element 14 via the switching circuit 28. As a result, the current IS does not flow through the switching element 14. Furthermore, as the power supply line is shut off by the load switch 200, the output current IL disappears and the output voltage VOUT drops to ground potential.

遮断・復帰回路40は、上記のようにしてシャットダウンを行った場合には、所定時間の経過後に、ロードスイッチ駆動回路202およびスイッチング回路28に対する遮断指示信号OCP2を解除して、ロードスイッチ200をオン状態に復帰させ、スイッチング制御部18を通じてソフトスタートの再起動を行うようになっている。ソフトスタートの再起動では、可変基準電圧発生回路68(図2)において可変の基準電圧SSTがそれまでのグランド電位からVDDレベルへ漸次的に上昇する。誤差増幅器24は、SSTがVREF3を超えるまでは、電圧検出信号FBに対する比較基準電圧としてSSTを用いる。比較基準電圧のSSTが漸次的に上昇することで、パルス幅変調信号PWMのデューティ比が漸次的に増大し、短絡状態が収まっている限り、出力電圧VOUTは緩やかに立ち上がる。 When shutting down as described above, the cutoff/return circuit 40 cancels the cutoff instruction signal OCP2 to the load switch drive circuit 202 and the switching circuit 28 and turns on the load switch 200 after a predetermined period of time has elapsed. The state is restored, and a soft start is restarted through the switching control unit 18. In the soft start restart, the variable reference voltage SST in the variable reference voltage generation circuit 68 (FIG. 2) gradually rises from the ground potential up to that point to the VDD level. The error amplifier 24 uses SST as a comparison reference voltage for the voltage detection signal FB until SST exceeds VREF3. As the comparison reference voltage SST gradually increases, the duty ratio of the pulse width modulation signal PWM gradually increases, and as long as the short-circuit condition is resolved, the output voltage VOUT gradually rises.

さらに、遮断・復帰回路40は、過電流制限回路42のゲート回路36より電流制限指示信号OCP1が発生されると、これを取り込む。そして、所定時間以内または所定サイクル数以内に電流制限指示信号OCP1の発生回数が設定値に達したときには、ロードスイッチ駆動回路202およびスイッチング制御部18に対してアクティブな遮断指示信号OCP2を与えるようになっている。この場合も、ロードスイッチ駆動回路202はロードスイッチ200をオフにし、スイッチング制御部18はスイッチング素子14のオン・オフ動作を停止する。そして、一定時間の経過後に、遮断・復帰回路40が上記と同様に遮断指示信号OCP2を解除すると、ロードスイッチ200がオン状態に復帰するとともに、スイッチング制御部18がソフトスタートで再起動を行うようになっている。 Furthermore, when the gate circuit 36 of the overcurrent limiting circuit 42 generates a current limiting instruction signal OCP1, the shutoff/recovery circuit 40 takes it in. When the number of occurrences of the current limiting instruction signal OCP1 reaches a set value within a predetermined time or within a predetermined number of cycles, an active shutoff instruction signal OCP2 is provided to the load switch driving circuit 202 and the switching control unit 18. In this case, too, the load switch driving circuit 202 turns off the load switch 200, and the switching control unit 18 stops the on/off operation of the switching element 14. Then, after a certain time has passed, the shutoff/recovery circuit 40 releases the shutoff instruction signal OCP2 in the same manner as above, and the load switch 200 returns to the on state, and the switching control unit 18 restarts with a soft start.

このように、短絡保護回路44は、スイッチングの各サイクルCYiにおいて、電流検出回路30より与えられる電流検出信号VOCPを遮断用の高監視値VREF2を用いて監視し、ブランキング信号BLKの与えるブランキング期間BTとは関係なく、オン時間中に電流検出信号VOCPが高監視値VREF2を超えたときは常に、ロードスイッチ200をオフにするとともにスイッチング素子14のオン・オフ動作を停止するための遮断指示信号OCP2をロードスイッチ駆動回路202およびスイッチング制御部18に与え、一定時間の経過後にロードスイッチ200をオン状態に復帰させるとともにスイッチング素子14のオン・オフ動作をソフトスタートで再開するようになっている。

[スイッチングレギュレータの具体的構成例]
In this way, the short circuit protection circuit 44 monitors the current detection signal VOCP given by the current detection circuit 30 using the high monitoring value VREF2 for cutoff in each switching cycle CYi, and performs the blanking given by the blanking signal BLK. Regardless of the period BT, whenever the current detection signal VOCP exceeds the high monitoring value VREF2 during the on-time, a cutoff instruction is issued to turn off the load switch 200 and stop the on/off operation of the switching element 14. A signal OCP2 is applied to the load switch drive circuit 202 and the switching control unit 18, and after a certain period of time, the load switch 200 is returned to the on state and the on/off operation of the switching element 14 is restarted by soft start. .

[Specific configuration example of switching regulator]

図2に、この実施形態における昇圧型スイッチングレギュレータのより具体的な構成例を示す。 FIG. 2 shows a more specific example of the configuration of the step-up switching regulator in this embodiment.

ロードスイッチ200は、PMOSトランジスタからなり、そのソースが入力端子10に接続され、ドレインがチョークコイル11の入力端に接続され、ゲートがロードスイッチ駆動回路202の出力端子に接続されている。 The load switch 200 is composed of a PMOS transistor, the source of which is connected to the input terminal 10, the drain of which is connected to the input terminal of the choke coil 11, and the gate of which is connected to the output terminal of the load switch drive circuit 202.

ロードスイッチ駆動回路202には駆動トランジスタ204が含まれている。この駆動トランジスタ204は、NMOSトランジスタからなり、そのソースがグランド電位端子に接続され、ドレインがロードスイッチ(PMOSトランジスタ)200の制御端子(ゲート)に接続されるとともに抵抗206を介して入力端子10に接続され、ゲートがインバータ208を介して保護回路20の遮断・復帰回路44の出力端子に接続されている。 Load switch drive circuit 202 includes a drive transistor 204 . This drive transistor 204 is made of an NMOS transistor, and its source is connected to a ground potential terminal, and its drain is connected to a control terminal (gate) of a load switch (PMOS transistor) 200, and is also connected to an input terminal 10 via a resistor 206. The gate is connected to the output terminal of the cutoff/return circuit 44 of the protection circuit 20 via the inverter 208.

昇圧チョッパ回路16のスイッチング素子14はNMOSトランジスタからなり、そのソースはセンス抵抗82を介してグランド電位端子に接続され、ドレインはノードNに接続され、ゲートはスイッチング回路28のドライバ回路56の出力端子に接続されている。スイッチング素子(NMOSトランジスタ)14は、ドライバ回路56よりパルス信号として与えられる駆動信号DRVの二値の電圧レベル(Hレベル/Lレベル)にしたがってオン・オフし、DRVがHレベルのときはオンし、DRVがLレベルのときはオフする。 The switching element 14 of the step-up chopper circuit 16 is composed of an NMOS transistor, the source of which is connected to the ground potential terminal via a sense resistor 82, the drain of which is connected to a node NA , and the gate of which is connected to the output terminal of a driver circuit 56 of the switching circuit 28. The switching element (NMOS transistor) 14 is turned on/off in accordance with the binary voltage level (H level/L level) of a drive signal DRV given as a pulse signal by the driver circuit 56, and is turned on when DRV is at the H level and turned off when DRV is at the L level.

スイッチング回路28は、ドライバ回路56のほかに、発振回路58およびコンパレータ60を含んでいる。発振回路58は、スイッチングの周波数で鋸波信号あるいは三角波信号等のランプ信号OSCを発生する。コンパレータ60は、誤差増幅器24からの誤差信号ERをランプ信号OSCと比較して両者の大小関係を二値の電圧レベル(Hレベル/Lレベル)で表すパルス信号をパルス幅変調信号PWMとして出力する。 The switching circuit 28 includes an oscillator circuit 58 and a comparator 60 in addition to the driver circuit 56. The oscillator circuit 58 generates a ramp signal OSC, such as a sawtooth wave signal or a triangular wave signal, at the switching frequency. The comparator 60 compares the error signal ER from the error amplifier 24 with the ramp signal OSC, and outputs a pulse signal that indicates the magnitude relationship between the two with a binary voltage level (H level/L level) as a pulse width modulation signal PWM.

ドライバ回路56には、コンパレータ60からのパルス幅変調信号PWMが入力されるだけでなく、過電流制限回路42のゲート回路36からの電流制限指示信号OCP1および短絡保護回路44の遮断・復帰回路40からの遮断指示信号OCP2も入力される。ドライバ回路56は、たとえばRSフリップフロップからなるラッチ回路を有しており、スイッチングの各サイクルにおいて、パルス幅変調信号PWMのサイクル始端(Lレベル→Hレベルの変化)に応動して駆動信号DRVをアクティブなHレベルにセットする。この後、ドライバ回路56は、指示信号OCP1,OCP2のいずれの入力もないときは、現時のデューティ比で決まるパルス幅変調信号PWMのレベル変化(Hレベル→Lレベル)のタイミングで、駆動信号DRVを非アクティブなLレベルにリセットする。しかし、駆動信号DRVがアクティブなHレベルになっているときに、指示信号OCP1,OCP2のいずれかを入力すると、これをラッチしてドライバ回路56は駆動信号DRVを非アクティブなLレベルにリセットする。この場合、スイッチング素子14は、現時のデューティ比で決まる本来のオン時間の途中でオフすることになる。 The driver circuit 56 receives not only the pulse width modulation signal PWM from the comparator 60, but also the current limit instruction signal OCP1 from the gate circuit 36 of the overcurrent limit circuit 42 and the cutoff instruction signal OCP2 from the cutoff/recovery circuit 40 of the short circuit protection circuit 44. The driver circuit 56 has a latch circuit, for example an RS flip-flop, and in each switching cycle, sets the drive signal DRV to an active H level in response to the start of the cycle (change from L level to H level) of the pulse width modulation signal PWM. After this, when neither the instruction signals OCP1 nor OCP2 are input, the driver circuit 56 resets the drive signal DRV to an inactive L level at the timing of the level change (H level to L level) of the pulse width modulation signal PWM determined by the current duty ratio. However, when the drive signal DRV is at an active H level, if either the instruction signal OCP1 or OCP2 is input, the driver circuit 56 latches it and resets the drive signal DRV to an inactive L level. In this case, the switching element 14 will turn off midway through its original on-time, which is determined by the current duty ratio.

電圧検出回路22は、昇圧チョッパ回路16の出力端とグランド電位端子との間に直列に接続された2つの抵抗62,64からなり、両抵抗間のノードN1より電圧検出信号FBを出力する。この電圧検出信号FBは、定電圧制御用のフィードバック信号として誤差増幅器24に与えられるだけでなく、出力電圧VOUTの有無または状況を示す事象情報信号としてブランキング回路34にも与えられる。 The voltage detection circuit 22 includes two resistors 62 and 64 connected in series between the output end of the boost chopper circuit 16 and a ground potential terminal, and outputs a voltage detection signal FB from a node N1 between the two resistors. This voltage detection signal FB is not only given to the error amplifier 24 as a feedback signal for constant voltage control, but also given to the blanking circuit 34 as an event information signal indicating the presence or absence of the output voltage VOUT.

基準電圧回路26は、出力電圧VOUTの設定値に対応した一定レベルの基準電圧VREF3を出力する基準電圧源66と、ソフトスタート用の可変の基準電圧SSTを出力する可変基準電圧発生回路68とを有する。可変基準電圧発生回路68は、VDD電圧供給端子(入力端子10)とグランド電位端子との間に直列に接続された定電流源70およびコンデンサ72を有し、両者間のノードN2上に可変の基準電圧SSTを発生する。ノードN2とグランド電位端子との間には、遮断・復帰回路40のNMOSトランジスタ80がスイッチとして設けられている。 The reference voltage circuit 26 has a reference voltage source 66 that outputs a constant-level reference voltage VREF3 corresponding to the set value of the output voltage VOUT, and a variable reference voltage generation circuit 68 that outputs a variable reference voltage SST for soft start. The variable reference voltage generation circuit 68 has a constant current source 70 and a capacitor 72 connected in series between the VDD voltage supply terminal (input terminal 10) and the ground potential terminal, and generates a variable reference voltage SST on a node N2 between the two. An NMOS transistor 80 of the cutoff/return circuit 40 is provided as a switch between the node N2 and the ground potential terminal.

定常時は、NMOSトランジスタ80がオフ状態に保持されている。これにより、コンデンサ72は満充電状態を保ち、その充電電圧つまりノードN2上の基準電圧SSTは固定の基準電圧VREF3より高いVDDレベルに維持される。しかし、短絡保護回路44において遮断・復帰回路40がシャットダウンのための遮断指示信号OCP2を発生すると、これに応動してNMOSトランジスタ80がオンする。これによって、ノードN2上の基準電圧SSTは瞬時に放電し、VDDレベルからグランド電位にドロップする。この時、スイッチング制御部18内では、基準電圧SSTが電圧検出信号FBとの比較基準値に用いられることにより、パルス幅変調信号PWMのデューティ比が速やかにゼロに向かって小さくなる。 During normal operation, the NMOS transistor 80 is kept in an off state. As a result, capacitor 72 remains fully charged, and its charging voltage, that is, reference voltage SST on node N2, is maintained at the VDD level higher than fixed reference voltage VREF3. However, when the cutoff/recovery circuit 40 in the short circuit protection circuit 44 generates the cutoff instruction signal OCP2 for shutdown, the NMOS transistor 80 is turned on in response. As a result, the reference voltage SST on the node N2 is instantaneously discharged and drops from the VDD level to the ground potential. At this time, within the switching control unit 18, the reference voltage SST is used as a reference value for comparison with the voltage detection signal FB, so that the duty ratio of the pulse width modulation signal PWM quickly decreases toward zero.

再起動時には、遮断・復帰回路40がNMOSトランジスタ80をオン状態からオフ状態に切り替える。すると、定電流源70より供給される定電流IREF1によってコンデンサ72が充電され、上昇中の充電電圧がノードN2より基準電圧SSTとして出力される。この充電速度はソフトスタートの速度を律速し、充電電流IREF1の電流量とコンデンサ72の容量によって決まる。ノードN2上に得られる基準電圧SSTは、スイッチング制御部18の誤差増幅器24に与えられるだけでなく、ソフトスタートの有無(オン・オフ)ないし状況を示す事象情報信号としてブランキング回路34にも与えられる。 When restarting, the shutoff/restart circuit 40 switches the NMOS transistor 80 from the on state to the off state. Then, the capacitor 72 is charged by the constant current IREF1 supplied from the constant current source 70, and the rising charging voltage is output from the node N2 as the reference voltage SST. This charging speed determines the speed of the soft start, and is determined by the amount of the charging current IREF1 and the capacity of the capacitor 72. The reference voltage SST obtained on the node N2 is not only provided to the error amplifier 24 of the switching control unit 18, but is also provided to the blanking circuit 34 as an event information signal indicating the presence or absence (on/off) of the soft start or its status.

スイッチング素子(NMOSトランジスタ)14を流れる電流ISの検出に用いられる電流センサ46は、スイッチング素子(NMOSトランジスタ)14のソースとグランド電位端子との間に接続されているセンス抵抗82を有し、センス抵抗82の電圧降下を電流センス電圧SNSとして取り出す。センス抵抗82の抵抗値は非常に低く(たとえば数mΩ程度)、スイッチング素子14を流れる電流ISに影響を与えない。 The current sensor 46 used to detect the current IS flowing through the switching element (NMOS transistor) 14 has a sense resistor 82 connected between the source of the switching element (NMOS transistor) 14 and the ground potential terminal, and has a sense resistor 82 connected between the source of the switching element (NMOS transistor) 14 and the ground potential terminal. The voltage drop across the resistor 82 is taken out as the current sense voltage SNS. The resistance value of the sense resistor 82 is very low (for example, about several mΩ) and does not affect the current IS flowing through the switching element 14.

この実施形態における電流検出回路30は、電流センサ46と誤差増幅器86とを含んで構成され、電流センサ46より得られる電流センス電圧SNSを誤差増幅器86によって増幅し、電流ISの波形を表す電圧信号つまり電流検出信号VOCPを生成する。 In this embodiment, the current detection circuit 30 includes a current sensor 46 and an error amplifier 86. The current sense voltage SNS obtained from the current sensor 46 is amplified by the error amplifier 86 to generate a voltage signal representing the waveform of the current IS, i.e., the current detection signal VOCP.

電流検出回路30の出力端子であるノードN4は、小過電流監視回路32を構成するコンパレータ94の反転入力端子(-)に接続されるとともに、大過電流監視回路38を構成するコンパレータ96の非反転入力端子(+)に接続されている。ノードN4とグランド電位端子との間には、NMOSトランジスタ98がスイッチとして設けられている。 Node N4, which is the output terminal of current detection circuit 30, is connected to the inverting input terminal (-) of comparator 94 that constitutes small overcurrent monitoring circuit 32, and is connected to the non-inverting input terminal (-) of comparator 96 that constitutes large overcurrent monitoring circuit 38. Connected to the inverting input terminal (+). An NMOS transistor 98 is provided as a switch between the node N4 and the ground potential terminal.

NMOSトランジスタ98のゲートには、スイッチング回路28のドライバ回路56より駆動信号DRVがスイッチングの各サイクルCYi毎にスイッチング素子14のオン・オフ状況を示すタイミング制御信号としてインバータ99を介して入力される。 The drive signal DRV from the driver circuit 56 of the switching circuit 28 is input to the gate of the NMOS transistor 98 via an inverter 99 as a timing control signal indicating the on/off state of the switching element 14 for each switching cycle CYi.

タイミング制御信号DRVがLレベルになっている時(スイッチング素子14がオフしている時)は、NMOSトランジスタ98がオン状態となり、ノードN4はグランド電位にクランプされる。タイミング制御信号DRVがHレベルになっている時(スイッチング素子14がオンしている時)は、NMOSトランジスタ98がオフ状態となり、ノードN4上に電流検出信号VOCPが生成される。 When the timing control signal DRV is at L level (when the switching element 14 is off), the NMOS transistor 98 is turned on and the node N4 is clamped to the ground potential. When timing control signal DRV is at H level (when switching element 14 is on), NMOS transistor 98 is turned off, and current detection signal VOCP is generated on node N4.

小過電流監視回路32において、コンパレータ94の非反転入力端子(+)には、基準電圧源100より低監視値としての基準電圧VREF1が常時入力される。タイミング制御信号DRVがLレベルになっている時(スイッチング素子14がオフしている時)は、上記のようにノードN4がオン状態のNMOSトランジスタ98を介してグランド電位にクランプされるため、コンパレータ94の出力は非アクティブなHレベルに保持される。タイミング制御信号DRVがHレベルになっている時(スイッチング素子14がオンしている時)は、電流検出回路30よりノードN4上に出力される電流検出信号VOCPの電圧値によってコンパレータ94の出力の論理レベルが決まり、電流検出信号VOCPが低監視値VREF1を超えた時だけコンパレータ94の出力がLレベルに変わり、このLレベルのパルスが小過電流検知信号EXD1となる。 In the small overcurrent monitoring circuit 32, the reference voltage VREF1 is always input from the reference voltage source 100 to the non-inverting input terminal (+) of the comparator 94 as a low monitoring value. When the timing control signal DRV is at L level (when the switching element 14 is off), the node N4 is clamped to the ground potential via the NMOS transistor 98 in the ON state as described above, so the output of the comparator 94 is held at an inactive H level. When the timing control signal DRV is at H level (when the switching element 14 is on), the logic level of the output of the comparator 94 is determined by the voltage value of the current detection signal VOCP output from the current detection circuit 30 to the node N4, and the output of the comparator 94 changes to L level only when the current detection signal VOCP exceeds the low monitoring value VREF1, and this L level pulse becomes the small overcurrent detection signal EXD1.

コンパレータ94の出力は、短絡制限回路42のゲート回路36を構成するNOR回路の一方の入力端子に入力される。NOR回路36の他方の入力端子には、ブランキング回路34の出力が入力される。ブランキング回路34は、タイミング制御信号DRVに応動し、スイッチングの各サイクルにおいてオン時間の開始直後にHレベルのパルス信号としてブランキング信号BLKを出力する。 The output of the comparator 94 is input to one input terminal of a NOR circuit that constitutes the gate circuit 36 of the short circuit limiter 42 . The output of the blanking circuit 34 is input to the other input terminal of the NOR circuit 36 . The blanking circuit 34 responds to the timing control signal DRV and outputs a blanking signal BLK as an H-level pulse signal immediately after the start of the on-time in each switching cycle.

NOR回路36は、一方の入力信号であるHレベルのブランキング信号BLKが持続している間(ブランキング期間BT中)は、他方の入力信号であるコンパレータ94の出力の値または状態には関係なく、一義的に非アクティブなLレベルの出力を発生する。これにより、ブランキング期間BT中にコンパレータ94よりLレベルの小過電流検知信号EXD1を受け取っても、NOR回路36はこれを無効にする。 While the blanking signal BLK at the H level, which is one input signal, is maintained (during the blanking period BT), the NOR circuit 36 is not concerned with the value or state of the output of the comparator 94, which is the other input signal. It generates an L level output that is uniquely inactive. As a result, even if the small overcurrent detection signal EXD1 of L level is received from the comparator 94 during the blanking period BT, the NOR circuit 36 invalidates it.

ブランキング信号BLKの持続時間(ブランキング期間BT)が終了し、ブランキング回路34の出力がLレベルになると、NOR回路36の出力はコンパレータ94の出力によって決まる。すなわち、ノードN4上の電流検出信号VOCPが低監視値VREF1より低くて、コンパレータ94の出力がHレベルであるときは、NOR回路36は非アクティブなLレベルの出力を保つ。しかし、電流検出信号VOCPが低監視値VREF1を超えたときは、コンパレータ94の出力がHレベルからLレベルに変わり(小過電流検知信号EXD1が発生され)、これに応動してNOR回路36の出力がLレベルからHレベルに変わる(電流制限指示信号OCP1が発生される)。 When the duration of the blanking signal BLK (blanking period BT) ends and the output of the blanking circuit 34 goes to L level, the output of the NOR circuit 36 is determined by the output of the comparator 94. That is, when the current detection signal VOCP on the node N4 is lower than the low monitoring value VREF1 and the output of the comparator 94 is at H level, the NOR circuit 36 maintains an inactive L level output. However, when the current detection signal VOCP exceeds the low monitoring value VREF1, the output of the comparator 94 changes from H level to L level (the small overcurrent detection signal EXD1 is generated), and in response to this, the output of the NOR circuit 36 changes from L level to H level (the current limit instruction signal OCP1 is generated).

NOR回路36より発生された電流制限指示信号OCP1は、スイッチング素子14をオフするためにスイッチング回路28のドライバ回路56に与えられる。一方で、電流制限指示信号OCP1は、スイッチング素子14を流れる電流ISが不意に低監視値VREF1を超えるほどの過電流になったことを示す事象情報信号としてブランキング回路34にも与えられ、さらには短絡保護回路44の遮断・復帰回路40にも与えられる。 Current limit instruction signal OCP1 generated by NOR circuit 36 is applied to driver circuit 56 of switching circuit 28 to turn off switching element 14. On the other hand, the current limit instruction signal OCP1 is also given to the blanking circuit 34 as an event information signal indicating that the current IS flowing through the switching element 14 has unexpectedly become an overcurrent that exceeds the low monitoring value VREF1. is also applied to the cutoff/return circuit 40 of the short circuit protection circuit 44.

電流検出回路30の出力端子であるノードN4は、上記のように、短絡保護回路44の大過電流監視回路38を構成するコンパレータ96の非反転入力端子(+)にも接続されている。コンパレータ96の反転入力端子(-)には、基準電圧源102より高監視値としての基準電圧VREF2が常時入力される。 As described above, node N4, which is the output terminal of the current detection circuit 30, is also connected to the non-inverting input terminal (+) of the comparator 96 that constitutes the large overcurrent monitoring circuit 38 of the short circuit protection circuit 44. The inverting input terminal (-) of the comparator 96 is constantly input with the reference voltage VREF2 as a high monitoring value from the reference voltage source 102.

タイミング制御信号DRVがLレベルになっている時(スイッチング素子14がオフしている時)は、上記のようにノードN4がオン状態のNMOSトランジスタ98を介してグランド電位にクランプされ、コンパレータ96の出力は非アクティブなLレベルに保持される。タイミング制御信号DRVがHレベルになっている期間中(スイッチング素子14がオンしている期間中)は、電流検出回路30よりノードN4上に出力される電流検出信号VOCPの電圧値によってコンパレータ96の出力のレベルまたは論理値が決まる。すなわち、電流検出信号VOCPが高監視値VREF2より低いうちはコンパレータ96の出力がLレベルであり、電流検出信号VOCPが高監視値VREF2を超えるとコンパレータ96の出力がHレベルとなり、このHレベルのパルスが大過電流検知信号EXD2となる。 When the timing control signal DRV is at the L level (when the switching element 14 is off), the node N4 is clamped to the ground potential via the NMOS transistor 98 in the on state as described above, and the voltage of the comparator 96 is The output is held at an inactive L level. During the period in which the timing control signal DRV is at the H level (during the period in which the switching element 14 is on), the voltage value of the current detection signal VOCP output from the current detection circuit 30 to the node N4 causes the voltage of the comparator 96 to change. The level or logical value of the output is determined. That is, while the current detection signal VOCP is lower than the high monitoring value VREF2, the output of the comparator 96 is at the L level, and when the current detection signal VOCP exceeds the high monitoring value VREF2, the output of the comparator 96 is at the H level, and the output of the comparator 96 is at the H level. The pulse becomes the large overcurrent detection signal EXD2.

大過電流監視回路38のコンパレータ96よりHレベルの大過電流検知信号EXD2が出力されると、この大過電流検知信号EXD2は遮断・復帰回路40に与えられ、ORゲート74を介してRSフリップフロップ76のセット入力端子Sに入力される。RSフリップフロップ76はこれに応動してQ出力をHレベルにセットし、これが遮断指示信号OCP2となる。 When the comparator 96 of the large overcurrent monitoring circuit 38 outputs a large overcurrent detection signal EXD2 at an H level, this large overcurrent detection signal EXD2 is provided to the shutdown/recovery circuit 40 and input to the set input terminal S of the RS flip-flop 76 via the OR gate 74. In response to this, the RS flip-flop 76 sets the Q output to an H level, which becomes the shutdown instruction signal OCP2.

遮断・復帰回路40よりアクティブなHレベルの遮断指示信号OCP2が出力されると、ロードスイッチ駆動回路202の駆動トランジスタ(NMOSトランジスタ)204がオフして、それまでオン状態に保持していたロードスイッチ200をオフにする。一方で、Hレベルの遮断指示信号OCP2に応動して、スイッチング回路28のドライバ回路56がスイッチング素子14をオフにし、かつオン・オフ動作を停止する。さらに、遮断指示信号OCP2は、上述したように可変基準電圧発生回路68の基準電圧SSTをVDDレベルからグランド電位に下げるためにNMOSトランジスタ80のゲートにも与えられる。 When the active H-level cutoff instruction signal OCP2 is output from the cutoff/return circuit 40, the drive transistor (NMOS transistor) 204 of the load switch drive circuit 202 is turned off, and the load switch that had been kept in the on state until then is turned off. Turn off 200. On the other hand, in response to the H-level cutoff instruction signal OCP2, the driver circuit 56 of the switching circuit 28 turns off the switching element 14 and stops the on/off operation. Further, the cutoff instruction signal OCP2 is also applied to the gate of the NMOS transistor 80 in order to lower the reference voltage SST of the variable reference voltage generation circuit 68 from the VDD level to the ground potential as described above.

遮断・復帰回路40は、NMOSトランジスタ80、ORゲート74、RSフリップフロップ76のほかにタイマ回路78およびカウンタ104を有している。タイマ回路78は、RSフリップフロップ76のQ出力がHレベルにセットされると、これに応動して計時を開始し、予め設定した時間が経過した時にHレベルのパルスをRSフリップフロップ76のリセット入力端子Rに与える。これにより、RSフリップフロップ76のQ出力がLレベルにリセットされ、遮断指示信号OCP2の持続時間が終了する。 The cutoff/return circuit 40 includes a timer circuit 78 and a counter 104 in addition to an NMOS transistor 80, an OR gate 74, and an RS flip-flop 76. When the Q output of the RS flip-flop 76 is set to H level, the timer circuit 78 starts measuring time in response to this, and resets the RS flip-flop 76 by sending an H level pulse when a preset time has elapsed. Give it to input terminal R. As a result, the Q output of the RS flip-flop 76 is reset to L level, and the duration of the cutoff instruction signal OCP2 ends.

こうして遮断指示信号OCP2がアクティブなHレベルから非アクティブなLレベルに変わると、ロードスイッチ200がオフ状態(電力遮断状態)からオン状態(電力供給状態)に復帰すると同時に、スイッチング制御部18がスイッチング素子14のオン・オフ動作を再開する。すなわち、可変基準電圧発生回路68でグランド電位から漸次的に上昇する可変の基準電圧SSTが誤差増幅器24で比較基準電圧に用いられ、パルス幅変調信号PWMのデューティ比が漸次的に増大する。ドライバ回路56は、パルス幅変調信号PWMに応じて駆動信号DRVを出力するようになる。 When the cutoff instruction signal OCP2 changes from the active H level to the inactive L level, the load switch 200 returns from the off state (power cutoff state) to the on state (power supply state), and at the same time, the switching control unit 18 The on/off operation of the element 14 is restarted. That is, the variable reference voltage SST that gradually rises from the ground potential in the variable reference voltage generation circuit 68 is used as a comparison reference voltage in the error amplifier 24, and the duty ratio of the pulse width modulation signal PWM gradually increases. The driver circuit 56 outputs the drive signal DRV in response to the pulse width modulation signal PWM.

なお、遮断・復帰回路40のカウンタ104は、過電流制限回路42のNOR回路36より発生された電流制限指示信号OCP1を取り込んでカウントする。そして、所定時間以内または所定のサイクル数以内にカウント値が設定値に達したときは、カウンタ104がHレベルのパルス信号を発生する。このHレベルのパルス信号は、パルスバイパルス方式による連続的な電流制限の回数が許容限界値を超えたことを示し、遮断要請信号ARMとしてORゲート74を介してRSフリップフロップ76のセット入力端子Sに与えられる。これによって、上記と同様にRSフリップフロップ76より遮断指示信号OCP2が出力され、シャットダウン等が行われる。

[ブランキング回路の具体例]
The counter 104 of the shutoff/recovery circuit 40 takes in and counts the current limiting instruction signal OCP1 generated by the NOR circuit 36 of the overcurrent limiting circuit 42. When the count value reaches a set value within a predetermined time or within a predetermined number of cycles, the counter 104 generates an H-level pulse signal. This H-level pulse signal indicates that the number of consecutive current limiting operations by the pulse-by-pulse method has exceeded an allowable limit value, and is provided as a shutoff request signal ARM to the set input terminal S of the RS flip-flop 76 via the OR gate 74. As a result, the shutoff instruction signal OCP2 is output from the RS flip-flop 76 in the same manner as above, and a shutdown or the like is performed.

[Example of a blanking circuit]

図3に、図2の昇圧型スイッチングレギュレータに含まれるブランキング回路34の具体的構成例を示す。このブランキング回路34は、ブランキング信号生成回路110とブランキング期間選択回路112とを有している。 FIG. 3 shows a specific configuration example of the blanking circuit 34 included in the step-up switching regulator of FIG. 2. The blanking circuit 34 includes a blanking signal generation circuit 110 and a blanking period selection circuit 112.

ブランキング信号生成回路110は、定電流源114,116、PMOSトランジスタ118、NMOSトランジスタ120、コンデンサ122、インバータ(反転回路)124,126およびNORゲート128を含んでいる。 The blanking signal generation circuit 110 includes constant current sources 114 and 116, a PMOS transistor 118, an NMOS transistor 120, a capacitor 122, inverters (inverting circuits) 124 and 126, and a NOR gate 128.

図示のように、VDD電圧供給端子とグランド電位端子との間に、定電流源114およびコンデンサ122がノードN5を介して直列に接続されるとともに、定電流源116、PMOSトランジスタ118およびNMOSトランジスタ120がノードN5を介して直列に接続されている。 As illustrated, a constant current source 114 and a capacitor 122 are connected in series between the VDD voltage supply terminal and the ground potential terminal via a node N5, and a constant current source 116, a PMOS transistor 118, and an NMOS transistor 120 are connected in series. are connected in series via node N5.

より詳しくは、定電流源114の出力端子にノードN5を介してコンデンサ122が接続されている。一方、PMOSトランジスタ118のソースが定電流源116の出力端子に接続され、NMOSトランジスタ120のソースがグランド電位端子に接続され、両トランジスタのそれぞれのドレインがノードN5を介して相互に接続されている。 More specifically, the capacitor 122 is connected to the output terminal of the constant current source 114 via node N5. On the other hand, the source of the PMOS transistor 118 is connected to the output terminal of the constant current source 116, the source of the NMOS transistor 120 is connected to the ground potential terminal, and the drains of both transistors are connected to each other via node N5.

ノードN5は、インバータ124,126を介してNORゲート128の一方の入力端子に接続されている。NORゲート128の他方の入力端子には、スイッチング回路28のドライバ回路56(図2)からタイミング制御信号DRVがインバータ119を介して入力される。タイミング制御信号DRVは、NMOSトランジスタ120のゲートにもインバータ119を介して与えられる。PMOSトランジスタ118のゲートには、ブランキング信号選択回路112のORゲート142の出力が与えられる。 Node N5 is connected to one input terminal of NOR gate 128 via inverters 124 and 126. The other input terminal of NOR gate 128 receives a timing control signal DRV from driver circuit 56 (FIG. 2) of switching circuit 28 via inverter 119. The timing control signal DRV is also provided to the gate of NMOS transistor 120 via inverter 119. The output of OR gate 142 of blanking signal selection circuit 112 is provided to the gate of PMOS transistor 118.

上記のように、スイッチング素子14がオフしている時は、タイミング制御信号DRVがLレベルになっている。この時、ブランキング信号生成回路110内では、NMOSトランジスタ120がオンしていて、コンデンサ122は無充電状態にあり、ノードN5の電位VN5はグランド電位つまりLレベルに保持される。また、NORゲート128は、インバータ119を介してタイミング制御信号DRVの反転レベル(Hレベル)を入力するため、インバータ126の出力の状態に関係なくLレベルの出力を保持する。もっとも、ノードN5の電位VN5がLレベルであるから、インバータ126の出力はLレベルになっている。 As described above, when the switching element 14 is off, the timing control signal DRV is at L level. At this time, in the blanking signal generating circuit 110, the NMOS transistor 120 is on, the capacitor 122 is in an uncharged state, and the potential VN5 of the node N5 is held at ground potential, that is, L level. In addition, the NOR gate 128 receives the inverted level (H level) of the timing control signal DRV via the inverter 119, so it holds an L level output regardless of the state of the output of the inverter 126. However, since the potential VN5 of the node N5 is at L level, the output of the inverter 126 is at L level.

タイミング制御信号DRVは、スイッチング素子14をオンさせる時にLレベルからHレベルに変わる。すると、ブランキング信号生成回路110内では、NORゲート128の両入力がLレベルになるため出力がそれまでのLレベルからHレベルに変わり、ブランキング信号BLKのパルスが立ち上がる(ブランキング期間BTが開始する。)。一方で、NMOSトランジスタ120がオフしてノードN5をグランドから電気的に遮断するので、必ず定電流源114からの定電流IREF3がコンデンサ122に流れ込んで充電に寄与する。この時、PMOSトランジスタ118がオンしているときは、定電流源116からの定電流IREF4もコンデンサ122に流れ込んで充電に寄与する。しかし、PMOSトランジスタ118がオフしているときは、定電流IREF4は遮断され、コンデンサ122の充電に寄与しない。 When the switching element 14 is turned on, the timing control signal DRV changes from L level to H level. Then, in the blanking signal generating circuit 110, both inputs of the NOR gate 128 become L level, so the output changes from the previous L level to H level, and the blanking signal BLK pulse rises (the blanking period BT starts). On the other hand, the NMOS transistor 120 turns off and electrically cuts off the node N5 from the ground, so the constant current IREF3 from the constant current source 114 always flows into the capacitor 122 and contributes to charging. At this time, when the PMOS transistor 118 is on, the constant current IREF4 from the constant current source 116 also flows into the capacitor 122 and contributes to charging. However, when the PMOS transistor 118 is off, the constant current IREF4 is cut off and does not contribute to charging the capacitor 122.

こうしてコンデンサ122に単一の定電流IREF3もしくは合成の定電流(IREF3+IREF4)が流れ込むことにより、コンデンサ122の充電電圧つまりノードN5の電位VN5が二通りのレートで上昇する。そして、いずれの定電流によって充電が行われても、ノードN5の電位VN5がインバータ124の閾値電圧TH124を超えた時に、NORゲート128の出力がHレベルからLレベルに変化して、ブランキング信号BLKの持続時間またはブランキング期間BTが終了する。 In this way, a single constant current IREF3 or a composite constant current (IREF3+IREF4) flows into the capacitor 122, so that the charging voltage of the capacitor 122, that is, the potential VN5 of the node N5 increases at two rates. No matter which constant current is used for charging, when the potential VN5 of the node N5 exceeds the threshold voltage TH 124 of the inverter 124, the output of the NOR gate 128 changes from the H level to the L level, and blanking is performed. The duration of the signal BLK or the blanking period BT ends.

このように、ブランキング信号生成回路110においては、コンデンサ122の容量をC122とすると、ブランキング期間BTの時間幅TWとして、TH124×C122÷(IREF3+IREF4)で決まる短めの通常時間幅(第1の時間幅)TWまたはTH124×C122÷IREF3で決まる長めの拡張時間幅(第2の時間幅)TWのいずれかをPMOSトランジスタ118のオン/オフによって選択することができる。 In this manner, in the blanking signal generating circuit 110, if the capacitance of the capacitor 122 is C122 , then the time width TW of the blanking period BT can be selected by turning on/off the PMOS transistor 118 to be either a shorter normal time width (first time width) TW S determined by TH 124 × C 122 ÷ (IREF3 + IREF4) or a longer extended time width (second time width) TW L determined by TH 124 × C 122 ÷ IREF3.

ブランキング期間選択回路112は、3種類の事象情報信号SST,FB,OCP1にそれぞれ対応する3つの事象状況判別回路130,132,134を有している。図4~図6には、これらの事象状況判別回路130,132,134に関する作用を説明するための各部の波形又は状態を示す。 The blanking period selection circuit 112 has three event status determination circuits 130, 132, and 134 that correspond to the three types of event information signals SST, FB, and OCP1, respectively. Figures 4 to 6 show the waveforms or states of each part to explain the function of these event status determination circuits 130, 132, and 134.

SST状況判別回路130は、コンパレータ138と基準電圧源140とを有し、可変基準電圧発生回路68(図2)における可変の基準電圧SSTが所定の閾値電圧VREF4より高いか低いかを監視する監視回路として構成されている。 The SST status determination circuit 130 has a comparator 138 and a reference voltage source 140, and is configured as a monitoring circuit that monitors whether the variable reference voltage SST in the variable reference voltage generation circuit 68 (Figure 2) is higher or lower than a predetermined threshold voltage VREF4.

より詳しくは、コンパレータ138は、一方の入力端子(反転入力端子(-))に可変基準電圧発生回路68からの基準電圧SSTを入力し、他方の入力端子(非反転入力端子(+))に定電圧源140からの閾値電圧VREF4を入力する。そして、コンパレータ138は、両入力信号の電圧レベルを比較し、SST<VREF4のときはHレベルを出力し、SST>VREF4のときはLレベルを出力する。コンパレータ138の出力は、ORゲート142を介してブランキング信号生成回路110内のPMOSトランジスタ118のゲートに与えられる。 More specifically, the comparator 138 inputs the reference voltage SST from the variable reference voltage generating circuit 68 to one input terminal (inverting input terminal (-)) and inputs the threshold voltage VREF4 from the constant voltage source 140 to the other input terminal (non-inverting input terminal (+)). The comparator 138 then compares the voltage levels of both input signals, and outputs an H level when SST<VREF4, and outputs an L level when SST>VREF4. The output of the comparator 138 is provided to the gate of the PMOS transistor 118 in the blanking signal generating circuit 110 via an OR gate 142.

このSST状況判別回路130によれば、SST<VREF4のときはブランキング信号生成回路110内でPMOSトランジスタ118がオフして単一充電電流IREF3ひいては拡張時間幅TWが選択され、SST>VREF4のときはブランキング信号生成回路110内でPMOSトランジスタ118がオンして合成充電電流(IREF3+IREF4)ひいては通常時間幅TWが選択されるようになっている。 According to this SST status determination circuit 130, when SST<VREF4, the PMOS transistor 118 in the blanking signal generation circuit 110 is turned off to select the single charging current IREF3 and thus the extended time duration TWL , and when SST>VREF4, the PMOS transistor 118 in the blanking signal generation circuit 110 is turned on to select the composite charging current (IREF3+IREF4) and thus the normal time duration TWS .

より詳しくは、図4に示すように、起動時または再起動時には、ソフトスタートを行うために、可変基準電圧SSTがグランド電位からVDDレベルへと線形的に上昇する。この場合、遮断・復帰回路40がNMOSトランジスタ80(図2)をオフした時(t)からSSTが閾値電圧VREF4を超える時(t)までの間は、SST状況判別回路130のコンパレータ138の出力はHレベルであり、ブランキング信号生成回路110内ではPMOSトランジスタ118がオフして単一充電電流IREF3が選択される。これにより、ブランキング信号BLKは、拡張時間幅TWの持続時間を有するHレベルのパルスとして出力される。 More specifically, as shown in FIG. 4, at startup or restart, the variable reference voltage SST linearly rises from the ground potential to the VDD level in order to perform a soft start. In this case, from the time (t 0 ) when the cutoff/return circuit 40 turns off the NMOS transistor 80 (FIG. 2) until the time (t S ) when the SST exceeds the threshold voltage VREF4, the comparator 138 of the SST status determination circuit 130 The output is at H level, the PMOS transistor 118 is turned off in the blanking signal generation circuit 110, and the single charging current IREF3 is selected. As a result, the blanking signal BLK is output as an H-level pulse having a duration of the extended time width TWL .

そして、SSTがVREF4を超えた時(t)からコンパレータ138の出力がLレベルに変わり、ブランキング信号生成回路110内ではPMOSトランジスタ118がオンして合成充電電流(IREF3+IREF4)が選択される。これにより、SSTがVREF4を超えた後は、ブランキング信号BLKが通常時間幅TWの持続時間を有するHレベルのパルスとして出力される。 Then, when SST exceeds VREF4 (t S ), the output of the comparator 138 changes to L level, and the PMOS transistor 118 turns on in the blanking signal generating circuit 110 to select the composite charging current (IREF3+IREF4). As a result, after SST exceeds VREF4, the blanking signal BLK is output as an H level pulse having a duration of the normal time width TW S.

再び図3において、FB状況判別回路132は、コンパレータ144と定電圧源146とを有し、電圧検出回路22より出力される電圧検出信号FBの電圧レベルが所定の閾値電圧VREF5より高いか低いかを監視する電圧監視回路として構成されている。 Referring again to FIG. 3, the FB status determination circuit 132 includes a comparator 144 and a constant voltage source 146, and determines whether the voltage level of the voltage detection signal FB output from the voltage detection circuit 22 is higher or lower than a predetermined threshold voltage VREF5. It is configured as a voltage monitoring circuit that monitors.

より詳しくは、コンパレータ144は、一方の入力端子(反転入力端子(-))に電圧検出回路22(図2)からの電圧検出信号FBを入力し、他方の入力端子(非反転入力端子(+))に基準電圧源146から閾値電圧VREF5を入力する。コンパレータ144は、可変基準電圧SSTをイネーブル信号として入力し、ソフトスタートによる起動また再起動が実質的に完了してから動作する。そして、両入力信号の電圧レベルを比較し、FB>VREF5のときはLレベルを出力し、FB<VREF5のときはHレベルを出力する。 More specifically, comparator 144 inputs voltage detection signal FB from voltage detection circuit 22 (Figure 2) to one input terminal (inverting input terminal (-)), and inputs threshold voltage VREF5 from reference voltage source 146 to the other input terminal (non-inverting input terminal (+)). Comparator 144 inputs variable reference voltage SST as an enable signal, and operates after startup or restart by soft start is substantially completed. It then compares the voltage levels of both input signals, and outputs an L level when FB>VREF5, and outputs an H level when FB<VREF5.

図5に示すように、電圧検出信号FBの電圧レベルが閾値電圧VREF5より高い間は、コンパレータ144の出力はLレベルで、ブランキング信号生成回路110内ではPMOSトランジスタ118のゲート電圧がLレベルであり、PMOSトランジスタ118がオンしている。これにより、合成充電電流(IREF3+IREF4)が選択され、ブランキング信号BLKは通常時間幅TWの持続時間を有するHレベルのパルスとして出力される。 As shown in FIG. 5, while the voltage level of the voltage detection signal FB is higher than the threshold voltage VREF5, the output of the comparator 144 is at the L level, and within the blanking signal generation circuit 110, the gate voltage of the PMOS transistor 118 is at the L level. Yes, the PMOS transistor 118 is on. As a result, the composite charging current (IREF3+IREF4) is selected, and the blanking signal BLK is output as an H-level pulse having a duration of the normal time width TWS .

しかし、電圧検出信号FBの電圧レベルが下がって時点tで閾値電圧VREF5を切ると、コンパレータ144の出力がLレベルからHレベルに変わる。そうすると、コンパレータ144のHレベルの出力に応動してワンショット回路162より出力される短いパルス幅のワンショットパルスPLSがRSフリップフロップ164のセット入力端子Sに入力され、RSフリップフロップ164のQ出力がHレベルにセットされる。このRSフリップフロップ164のHレベルのQ出力は、ORゲート142を介してブランキング信号生成回路110のPMOSトランジスタ118のゲートに与えられる。これによって、PMOSトランジスタ118がオフし、ブランキング期間BTの時間幅TWがそれまでの通常時間幅TWから拡張時間幅TWに切り替わる。 However, when the voltage level of the voltage detection signal FB decreases and cuts off the threshold voltage VREF5 at time tM , the output of the comparator 144 changes from L level to H level. Then, the one-shot pulse PLS with a short pulse width output from the one-shot circuit 162 in response to the H level output of the comparator 144 is input to the set input terminal S of the RS flip-flop 164, and the Q output of the RS flip-flop 164 is input to the set input terminal S of the RS flip-flop 164. is set to H level. The H level Q output of the RS flip-flop 164 is applied to the gate of the PMOS transistor 118 of the blanking signal generation circuit 110 via the OR gate 142. As a result, the PMOS transistor 118 is turned off, and the time width TW of the blanking period BT is switched from the normal time width TW S to the extended time width TW L.

もっとも、後述するリセット回路180の作用により、RSフリップフロップ164のQ出力(ひいてはPMOSトランジスタ118のゲート電圧)は、上記のようにLレベルからHレベルに変わってもそれから直ぐに(一定時間TJ後に)Lレベルにリセットされる。これにより、ブランキング期間BTが拡張時間幅TWで出力されるのは、FB>VREF5の状態からFB<VREF5の状態に変わった直後の限られた一定時間TJの間だけである。 However, due to the action of the reset circuit 180 described later, the Q output of the RS flip-flop 164 (and thus the gate voltage of the PMOS transistor 118) is reset to the L level immediately (after a certain time TJ) even if it changes from the L level to the H level as described above. As a result, the blanking period BT is output with the extended time width TW L only for a limited certain time TJ immediately after the state changes from FB>VREF5 to FB<VREF5.

再び図3において、OCP1状況判別回路134は、コンパレータ148、基準電圧源150、定電流源152、コンデンサ154およびNMOSトランジスタ156を有している。定電流源152とコンデンサ154は、VDD電圧供給端子とグランド電位との間でノードN6を介して直列に接続されている。NMOSトランジスタ156は、ソースがグランド電位端子に接続され、ドレインがノードN6に接続され、ゲートに過電流制限回路42(図2)からの電流制限指示信号OCP1を入力する。コンパレータ148は、一方の入力端子(反転入力端子(-))にノードN6の電位VN6を入力し、他方の入力端子(非反転入力端子(+))に基準電圧源150から所定の閾値電圧VREF6を入力する。コンパレータ148は、両入力信号の電圧レベルを比較し、VN6>VREF6のときはLレベルを出力し、VN6<VREF6のときはHレベルを出力する。コンパレータ148の出力は、ORゲート160を介してワンショット回路162の入力端子に与えられる。これにより、コンパレータ148の出力は、後段の回路(ワンショット回路162、RSフリップフロップ164等)に対して上述したFB状況判別回路132のコンパレータ144の出力と同じ作用を与えるようになっている。 3 again, the OCP1 status determination circuit 134 has a comparator 148, a reference voltage source 150, a constant current source 152, a capacitor 154, and an NMOS transistor 156. The constant current source 152 and the capacitor 154 are connected in series between the VDD voltage supply terminal and the ground potential via a node N6. The NMOS transistor 156 has a source connected to the ground potential terminal, a drain connected to the node N6, and a gate input of the current limit instruction signal OCP1 from the overcurrent limit circuit 42 (FIG. 2). The comparator 148 inputs the potential VN6 of the node N6 to one input terminal (inverting input terminal (-)) and inputs a predetermined threshold voltage VREF6 from the reference voltage source 150 to the other input terminal (non-inverting input terminal (+)). The comparator 148 compares the voltage levels of both input signals, and outputs an L level when VN6>VREF6, and outputs an H level when VN6<VREF6. The output of the comparator 148 is provided to the input terminal of the one-shot circuit 162 via the OR gate 160. This causes the output of the comparator 148 to have the same effect on the subsequent circuits (the one-shot circuit 162, the RS flip-flop 164, etc.) as the output of the comparator 144 of the FB status determination circuit 132 described above.

図6に示すように、過電流制限回路42より電流制限指示信号OCP1が発生されていない安定状態では、NMOSトランジスタ156はオフ状態、コンデンサ154は満充電状態にあり、ノードN6の電位VN6はVDDレベルつまりHレベルに保持される。したがって、VN6>VREF6の状態にあり、コンパレータ148の出力はLレベルである。これにより、ブランキング信号生成回路110では、PMOSトランジスタ118がオンして合成充電電流(IREF3+IREF4)が選択され、ブランキング信号BLKは通常時間幅TWで出力される。 6, in a stable state where the overcurrent limiting circuit 42 does not generate the current limiting instruction signal OCP1, the NMOS transistor 156 is off, the capacitor 154 is fully charged, and the potential VN6 of the node N6 is held at the VDD level, i.e., the H level. Therefore, the state is VN6>VREF6, and the output of the comparator 148 is at the L level. As a result, in the blanking signal generating circuit 110, the PMOS transistor 118 is turned on to select the combined charging current (IREF3+IREF4), and the blanking signal BLK is output with the normal time width TW S.

しかし、そのような安定状態の下で過電流制限回路42より不意に電流制限指示信号OCP1が出力されると、これに応動してNMOSトランジスタ156がオンし、コンデンサ154が瞬時に放電して、一瞬にそれまでのVN6>VREF6の状態からVN6<VREF6の状態に変わり、コンパレータ148の出力はLレベルからHレベルに変わる。これによって、ブランキング信号生成回路110内では、PMOSトランジスタ118がオフして単一の充電電流(IREF3)が選択され、ブランキング信号BLKのパルス持続時間(ブランキング期間BT)は拡張時間幅TWに切り替わる。そして、上記一定時間TJの経過後に、ブランキング期間BTは通常時間幅TWに戻る。 However, if the current limit instruction signal OCP1 is suddenly output from the overcurrent limit circuit 42 under such a stable condition, the NMOS transistor 156 is turned on in response, and the capacitor 154 is instantly discharged. In an instant, the previous state of VN6>VREF6 changes to the state of VN6<VREF6, and the output of the comparator 148 changes from L level to H level. As a result, in the blanking signal generation circuit 110, the PMOS transistor 118 is turned off and a single charging current (IREF3) is selected, and the pulse duration (blanking period BT) of the blanking signal BLK is extended to the extended time width TW. Switch to L. Then, after the predetermined time TJ has elapsed, the blanking period BT returns to the normal time width TWS .

なお、OCP1状況判別回路134においては、過電流制限回路42より不意(最初)に発生された電流制限指示信号OCP1を入力した直後に、NMOSトランジスタ156がオフする。これにより、コンデンサ154が定電流源152からの定電流IREF2によって充電され、ノードN6の電位VN6(充電電圧)は一定のレートで上昇する。この場合、次のサイクルでも電流制限指示信号OCP1が発生されたときは、その電流制限指示信号OCP1に応動してNMOSトランジスタ156がオンして、ノードN6上の電位VN6の上昇が閾値電圧VREF6に達する前に止まり、VN6はグランド電位にドロップするようになっている。その次のサイクルで電流制限指示信号OCP1が発生されたときも同様である。これにより、過電流制限回路42より電流制限指示信号OCP1が不意(最初)に発生された直後の所定時間TJだけ拡張時間幅TWが選択されるようになっている。 In the OCP1 status determination circuit 134, the NMOS transistor 156 is turned off immediately after the current limit instruction signal OCP1 unexpectedly (initially) generated by the overcurrent limiter circuit 42 is input. As a result, the capacitor 154 is charged by the constant current IREF2 from the constant current source 152, and the potential VN6 (charging voltage) of the node N6 increases at a constant rate. In this case, when the current limit instruction signal OCP1 is generated in the next cycle, the NMOS transistor 156 is turned on in response to the current limit instruction signal OCP1, and the potential VN6 on the node N6 rises to the threshold voltage VREF6. VN6 stops before reaching the ground potential, and VN6 drops to the ground potential. The same holds true when the current limit instruction signal OCP1 is generated in the next cycle. As a result, the extended time width TW L is selected for a predetermined time TJ immediately after the current limit instruction signal OCP1 is suddenly (first) generated by the overcurrent limit circuit 42.

リセット回路180は、コンパレータ166、基準電圧源168、定電流源170、コンデンサ172、PMOSトランジスタ174およびNMOSトランジスタ176を有している。定電流源170とコンデンサ172は、VDD電圧供給端子とグランド電位との間でPMOSトランジスタ174とノードN7を介して直列に接続されている。PMOSトランジスタ174およびNMOSトランジスタ176は、それぞれのソースが定電流源170の出力端子およびグランド電位端子に接続され、それぞれのドレインがノードN7を介して相互に接続され、それぞれのゲートがRSフリップフロップ164のQ_出力(反転出力)に接続されている。コンパレータ166は、一方の入力端子(非反転入力端子(+))にノードN7の電位VN7を入力し、他方の入力端子(反転入力端子(-))に基準電圧源168から所定の閾値電圧VREF7を入力する。コンパレータ166は、両入力信号の電圧レベルを比較し、VN7<VREF7のときはLレベルを出力し、VN7>VREF7のときはHレベルを出力する。コンパレータ166の出力は、RSフリップフロップ164のリセット入力端子Rに与えられる。 Reset circuit 180 includes a comparator 166, a reference voltage source 168, a constant current source 170, a capacitor 172, a PMOS transistor 174, and an NMOS transistor 176. Constant current source 170 and capacitor 172 are connected in series via PMOS transistor 174 and node N7 between the VDD voltage supply terminal and ground potential. The PMOS transistor 174 and the NMOS transistor 176 have their respective sources connected to the output terminal and the ground potential terminal of the constant current source 170, their respective drains connected to each other via the node N7, and their respective gates connected to the RS flip-flop 164. is connected to the Q_output (inverted output) of The comparator 166 inputs the potential VN7 of the node N7 to one input terminal (non-inverting input terminal (+)), and receives a predetermined threshold voltage VREF7 from the reference voltage source 168 to the other input terminal (inverting input terminal (-)). Enter. Comparator 166 compares the voltage levels of both input signals, and outputs L level when VN7<VREF7, and outputs H level when VN7>VREF7. The output of the comparator 166 is applied to the reset input terminal R of the RS flip-flop 164.

FB状況判別回路132またはOCP1状況判別回路134がRSフリップフロップ164のQ出力をLレベルにしている時は、Q_出力(反転出力)がHレベルになっている。この時、ブランキング信号生成回路110は、通常時間幅TWのパルス持続時間を有するブランキング信号BLKを出力する。一方、リセット回路180では、PMOSトランジスタ174がオフ状態、NMOSトランジスタ176がオン状態で、ノードN7の電位VN7はグランド電位にクランプされ、コンパレータ166の出力はLレベルである。 When the FB status determination circuit 132 or the OCP1 status determination circuit 134 sets the Q output of the RS flip-flop 164 to L level, the Q_output (inverted output) is at H level. At this time, the blanking signal generation circuit 110 outputs a blanking signal BLK having a pulse duration of the normal time width TWS . On the other hand, in the reset circuit 180, the PMOS transistor 174 is off, the NMOS transistor 176 is on, the potential VN7 of the node N7 is clamped to the ground potential, and the output of the comparator 166 is at L level.

上記のように、FB状況判別回路132またはOCP1状況判別回路134からのHレベルの出力に応じてワンショット回路162よりワンショットパルスPLSが発生されると、RSフリップフロップ164のQ出力がHレベルにセットされ、ブランキング信号生成回路110内ではブランキング信号BLKのパルス持続時間(ブランキング期間BTの時間幅TW)が拡張時間幅TWに切り替えられる。リセット回路180では、RSフリップフロップ164のQ_出力(反転出力)のHレベルからLレベルへの変化に応動して、NMOSトランジスタ176がオフするとともにPMOSトランジスタ174がオンし、コンデンサ172が定電流源170からの定電流IREF5によって充電され、ノードN7の電圧VN7(充電電圧)が一定のレートで上昇する。そして、ワンショットパルスPLSの発生から一定時間TJが経過した時点、つまり電圧VN7が閾値電圧VREF7に達した時点で、コンパレータ166の出力がLレベルからHレベルに変わり、これに応動してRSフリップフロップ164がリセットされ、Q出力をHレベルからLレベルに変える。これによって、ブランキング期間BTの時間幅TWが通常時間幅TWに切り替えられる。リセット回路180内では、PMOSトランジスタ174がオフ、NMOSトランジスタ176がオンして、ノードN7の電圧VN7がグランド電位に下がり、コンパレータ166の出力がLレベルに戻る。

[スイッチングレギュレータの作用]
As described above, when the one-shot pulse PLS is generated from the one-shot circuit 162 in response to the H-level output from the FB status determination circuit 132 or the OCP1 status determination circuit 134, the Q output of the RS flip-flop 164 goes to the H level. In the blanking signal generation circuit 110, the pulse duration of the blanking signal BLK (the time width TW of the blanking period BT) is switched to the extended time width TWL . In the reset circuit 180, in response to a change in the Q_output (inverted output) of the RS flip-flop 164 from H level to L level, the NMOS transistor 176 is turned off, the PMOS transistor 174 is turned on, and the capacitor 172 is turned on as a constant current source. It is charged by constant current IREF5 from node N7, and voltage VN7 (charging voltage) of node N7 increases at a constant rate. Then, when a certain period of time TJ has elapsed since the generation of the one-shot pulse PLS, that is, when the voltage VN7 reaches the threshold voltage VREF7, the output of the comparator 166 changes from the L level to the H level, and in response, the RS flip-flop 164 is reset, changing the Q output from H level to L level. As a result, the time width TW of the blanking period BT is switched to the normal time width TWS . In the reset circuit 180, the PMOS transistor 174 is turned off, the NMOS transistor 176 is turned on, the voltage VN7 at the node N7 falls to the ground potential, and the output of the comparator 166 returns to the L level.

[Switching regulator action]

図7~図9を参照して、図2および図3の昇圧型スイッチングレギュレータの主要な作用について説明する。 The main functions of the step-up switching regulators shown in FIGS. 2 and 3 will be explained with reference to FIGS. 7 to 9.

図7は、たとえばチョークコイル11の短絡により、スイッチングの或るサイクルCYn-1の途中で不意に昇圧チョッパ回路16内のノードNで非常に低いインピーダンスの天絡が発生した場合の一例である。この場合、スイッチング素子14のオン期間中には、入力電圧VDDが殆ど直接にスイッチング素子14に印加されるため、スイッチング素子14に非常に大きな電流ISが流れる一方で、チョークコイル11には電磁エネルギーが殆ど蓄積されない。このため、スイッチング素子14のオフ期間中には、チョークコイル11からの電磁エネルギーの放出が非常に少なく、コンデンサ15ないし負荷側に供給される電流が減少する。これにより、出力電圧VOUTが下がり、スイッチング制御部18では誤差信号ERのレベルが高くなる。こうして、次のサイクルCYnでオン時間TONが開始してスイッチング素子14がオンするや否や、スイッチング素子14を流れる電流ISが急峻に増大し、電流検出信号VOCPがブランキング期間BT(通常時間幅TW)の中で低監視値VREF1のみならず高監視値VREF2をも超える。 7 shows an example of a case where a short circuit with a very low impedance suddenly occurs at node N A in boost chopper circuit 16 in the middle of a certain switching cycle CY n-1 due to a short circuit in choke coil 11, for example. In this case, during the ON period of switching element 14, input voltage VDD is applied almost directly to switching element 14, so that a very large current IS flows through switching element 14, while almost no electromagnetic energy is stored in choke coil 11. Therefore, during the OFF period of switching element 14, the release of electromagnetic energy from choke coil 11 is very small, and the current supplied to capacitor 15 or the load side is reduced. This causes output voltage VOUT to drop, and the level of error signal ER in switching control unit 18 becomes high. In this way, as soon as the on-time T ON starts in the next cycle CYn and the switching element 14 is turned on, the current IS flowing through the switching element 14 increases sharply, and the current detection signal VOCP exceeds not only the low monitoring value VREF1 but also the high monitoring value VREF2 during the blanking period BT (normal time width TW S ).

この場合、過電流制限回路42では、電流検出信号VOCPが低監視値VREF1を超えた時に、小過電流監視回路32より小過電流検知信号EXD1が発生されるが、ゲート回路(NORゲート)36がこれを無効にするので、電流制限指示信号OCP1は出力されない。一方、短絡保護回路44では、大過電流監視回路38のコンパレータ96より大過電流検知信号EXD2が発生され、遮断・復帰回路40よりアクティブなHレベルの
H遮断指示信号OCP2が発生される。ロードスイッチ駆動回路202は、遮断指示信号OCP2に応動してロードスイッチ200をオフにする。また、スイッチング回路28も、遮断指示信号OCP2に応動してスイッチング素子14のオン・オフ動作を停止する。
In this case, in the overcurrent limiting circuit 42, when the current detection signal VOCP exceeds the low monitoring value VREF1, the small overcurrent monitoring circuit 32 generates the small overcurrent detection signal EXD1, but the gate circuit (NOR gate) 36 Since this is disabled, the current limit instruction signal OCP1 is not output. On the other hand, in the short circuit protection circuit 44, the comparator 96 of the large overcurrent monitoring circuit 38 generates a large overcurrent detection signal EXD2, and the cutoff/recovery circuit 40 generates an active H level H cutoff instruction signal OCP2. The load switch drive circuit 202 turns off the load switch 200 in response to the cutoff instruction signal OCP2. Further, the switching circuit 28 also stops the on/off operation of the switching element 14 in response to the cutoff instruction signal OCP2.

なお、遮断指示信号OCP2に応動してスイッチング回路28のドライバ回路56の出力信号DRVがHレベルからLレベルに変わると、スイッチング素子14がオフする一方で、NMOSトランジスタ98がオンし、ノードN4の電位VN4が瞬時にグランド電位に下がる。これにより、過電流制限回路42内ではコンパレータ94の出力がHレベルになり(小過電流検知信号EXD1のパルス持続時間が終了し)、短絡保護回路44内ではコンパレータ96の出力がLレベルになる(大過電流検知信号EXD2のパルス持続時間が終了する)。 Note that when the output signal DRV of the driver circuit 56 of the switching circuit 28 changes from H level to L level in response to the cutoff instruction signal OCP2, the switching element 14 is turned off, while the NMOS transistor 98 is turned on, and the node N4 is turned off. The potential VN4 instantly drops to the ground potential. As a result, the output of the comparator 94 becomes H level within the overcurrent limiting circuit 42 (the pulse duration of the small overcurrent detection signal EXD1 ends), and the output of the comparator 96 becomes L level within the short circuit protection circuit 44. (The pulse duration of the large overcurrent detection signal EXD2 ends).

このように、スイッチングの各サイクルCYにおけるブランキング期間BTの時間幅TWとして通常時間幅TWが継続的または定常的に選択されている時に、スイッチングの或るサイクルCYでブランキング期間BT中に電流検出信号VOCPが高監視値VREF2を超えた場合は、当該サイクルCY内で短絡保護回路44が遮断指示信号OCP2を発生してロードスイッチ200およびスイッチング素子14をオフにし、かつ以後のサイクルCYn+1,CYn+2,‥‥のオン・オフ動作を停止する。ロードスイッチ200がオフすることにより、入力端子10とノードNとの間で電力供給ラインが遮断される。また、スイッチング素子14のオン・オフ動作が停止してスイッチング素子14がオフ状態に保持されることにより、スイッチング素子14には電流が流れなくなる。 In this way, when the normal time width TW S is continuously or steadily selected as the time width TW of the blanking period BT in each switching cycle CY i , the blanking period BT is set in a certain switching cycle CY n . If the current detection signal VOCP exceeds the high monitoring value VREF2 during the cycle CY n , the short circuit protection circuit 44 generates the cutoff instruction signal OCP2 to turn off the load switch 200 and the switching element 14, and The on/off operations of cycles CY n+1 , CY n+2 , . . . are stopped. When load switch 200 is turned off, the power supply line is cut off between input terminal 10 and node NA . Further, since the on/off operation of the switching element 14 is stopped and the switching element 14 is held in the off state, no current flows through the switching element 14.

このように、チョークコイル11の短絡等に起因する非常に低いインピーダンスの天絡により不意に異常に大きな過電流がスイッチング素子14に流れても、直ちにロードスイッチ200により電力供給ラインを遮断し、さらにはスイッチング素子14のオン・オフ動作を停止するので、スイッチング素子14を安全適確に保護することができる。 In this way, even if an abnormally large overcurrent suddenly flows through the switching element 14 due to a power fault with a very low impedance caused by a short circuit in the choke coil 11, etc., the load switch 200 immediately cuts off the power supply line and stops the on/off operation of the switching element 14, so the switching element 14 can be safely and accurately protected.

図8は、たとえばチョークコイル11のレアショートにより、スイッチングの或るサイクルCYn-2で不意に昇圧チョッパ回路16のノードNでそれほど低くないインピーダンスの天絡が発生した場合の一例である。この場合にも、短絡のときほど急激ではないが、上記と同様の作用により、出力電圧VOUTが下がり、スイッチング制御部18内では誤差信号ERが高くなる。そして、次のサイクルCYn-1でオン時間TONが開始してスイッチング素子14がオンすると、スイッチング素子14を流れる電流ISの立ち上がり速度は大きいものの短絡のときほど急峻ではなく、電流検出信号VOCPはブランキング期間BTの中では低監視値VREF1を超えても高監視値VREF2には達しない。 8 shows an example of a case where a short circuit to power with a not-so-low impedance suddenly occurs at the node N A of the boost chopper circuit 16 in a certain switching cycle CY n-2 due to, for example, a layer short circuit of the choke coil 11. In this case as well, the output voltage VOUT drops and the error signal ER rises in the switching control unit 18 due to the same action as above, although not as abruptly as in the case of a short circuit. Then, when the on-time T ON starts in the next cycle CY n-1 and the switching element 14 is turned on, the rising speed of the current IS flowing through the switching element 14 is high but not as steep as in the case of a short circuit, and the current detection signal VOCP does not reach the high monitoring value VREF2 during the blanking period BT even if it exceeds the low monitoring value VREF1.

サイクルCYn-1において、短絡保護回路44では、ブランキング期間BT(通常時間幅TW)中に大過電流監視回路38より大過電流検知信号EXD2が発生されない。他方、過電流制限回路42では、電流検出信号VOCPが低監視値VREF1を超えているので小過電流検知信号EXD1はLとなるが、ブランキング期間BT(通常時間幅TW)中はゲート回路36より電流制限指示信号OCP1が発生せず、ブランキング期間BTの終了後に、電流制限指示信号OCP1が発生される。スイッチング回路28は、この電流制限指示信号OCP1に応動してスイッチング素子14をオフし、オン時間TONを途中で終了する。 In cycle CY n-1 , in the short-circuit protection circuit 44, the large overcurrent detection signal EXD2 is not generated from the large overcurrent monitoring circuit 38 during the blanking period BT (normal time width TW S ). On the other hand, in the overcurrent limiting circuit 42, the current detection signal VOCP exceeds the low monitoring value VREF1, so the small overcurrent detection signal EXD1 goes low, but the current limiting instruction signal OCP1 is not generated from the gate circuit 36 during the blanking period BT (normal time width TW S ), and is generated after the blanking period BT ends. In response to this current limiting instruction signal OCP1, the switching circuit 28 turns off the switching element 14, and ends the on-time T ON midway.

このように、スイッチングの各サイクルCYにおけるブランキング期間BTの時間幅TWとして通常時間幅TWが継続的または定常的に選択されている時に、スイッチングの或るサイクルCYn-1でブランキング期間BT中に電流検出信号VOCPが低監視値VREF1を超えても高監視値VREF2に達しなかった場合は、ブランキング期間BTの終了時に過電流制限回路42が電流制限指示信号OCP1を発生して、スイッチング素子14をオフし、当該サイクルCYn-1のオン時間を途中で終了する。すなわち、パルスバイパルス方式で電流制限をかける。そして、次のサイクルCYに限り、ブランキング期間BTの時間幅TWとして拡張時間幅TWが選択され、この拡張時間幅TWの中で電流検出信号VOCPが高監視値VREF2を超えた場合は、短絡保護回路44が遮断指示信号OCP2を発生して当該サイクルCY内でロードスイッチ200をオフにして電力供給ラインを遮断するとともにスイッチング素子14をオフにし、以後のサイクルCYn+1,CYn+2,‥‥ではスイッチング素子14のオン・オフ動作を停止する。 In this way, when the normal time width TW S is continuously or steadily selected as the time width TW of the blanking period BT in each switching cycle CY i , blanking is performed in a certain switching cycle CY n-1. If the current detection signal VOCP exceeds the low monitoring value VREF1 during the period BT but does not reach the high monitoring value VREF2, the overcurrent limiting circuit 42 generates the current limiting instruction signal OCP1 at the end of the blanking period BT. , the switching element 14 is turned off, and the on time of the cycle CY n-1 is ended midway. In other words, current is limited using a pulse-by-pulse method. Then, only in the next cycle CY n , the extended time width TW L is selected as the time width TW of the blanking period BT, and when the current detection signal VOCP exceeds the high monitoring value VREF2 within this extended time width TW L. In this case, the short-circuit protection circuit 44 generates the cutoff instruction signal OCP2 and turns off the load switch 200 to cut off the power supply line and turns off the switching element 14 within the cycle CY n , and the subsequent cycles CY n+1 and CY n+2 , . . ., the on/off operation of the switching element 14 is stopped.

こうして、オン時間開始直後の過電流の立ち上がりが出力短絡のときほど急峻でなくても、ブランキング期間BTの拡張時間幅TWの中で高監視値VREF2を超えたときは異常な過電流であるとみなし、その時点でロードスイッチ200をオフにするようにしている。これにより、チョークコイル11のレアショート等に起因してそれほど低くないインピーダンスの天絡が発生した場合にも、スイッチング素子14に異常な過電流が流れる状態を引き延ばすことなく迅速適確にシャットダウンすることが可能であり、スイッチング素子14の発熱ないし破壊を未然に防ぐことができる。 In this way, even if the rise of the overcurrent immediately after the start of the on-time is not as steep as in the case of an output short circuit, if it exceeds the high monitoring value VREF2 within the extended time width TWL of the blanking period BT, it is an abnormal overcurrent. At that point, the load switch 200 is turned off. As a result, even if a short circuit with a not-so-low impedance occurs due to a layer short circuit in the choke coil 11, etc., the shutdown can be quickly and accurately performed without prolonging the state in which abnormal overcurrent flows through the switching element 14. This makes it possible to prevent heat generation or destruction of the switching element 14.

さらに、この実施形態では、図4に示すようにソフトスタートの開始直後はブランキング期間BTの時間幅TWに拡張時間幅TWが選択される。これにより、上記のような天絡状態が起動または再起動の前から既に発生しまたは続いている場合には、起動または再起動の途中で異常な過電流状態であることを適格に検知して早期に上記と同様のシャットダウンを行うことが可能であり、スイッチング素子14の発熱ないし破壊を防止することができる。

[他の実施形態または変形例]
Furthermore, in this embodiment, immediately after the start of the soft start, the extended time width TW L is selected for the time width TW of the blanking period BT as shown in Fig. 4. As a result, if the above-mentioned short-to-power state has already occurred or continues before start-up or restart, it is possible to properly detect an abnormal overcurrent state during start-up or restart and perform a shutdown similar to the above at an early stage, thereby preventing the switching element 14 from heating up or being destroyed.

[Other embodiments or modifications]

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上述した実施形態は本発明を限定するものではない。当業者にあっては、具体的な実施態様において本発明の技術思想および技術範囲から逸脱せずに種々の変形・変更を加えることが可能である。 The above describes preferred embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments. Those skilled in the art can make various modifications and changes to specific embodiments without departing from the technical concept and scope of the present invention.

たとえば、上述した実施形態では、保護部20より同一の遮断指示信号OCP2をロードスイッチ駆動回路202およびスイッチング回路28に与えて、ロードスイッチ200およびスイッチング素子14を同時にオフにするようにしている。しかし、両者のターンオフのタイミングに一定の時間差を設けることも可能である。 For example, in the embodiment described above, the protection unit 20 supplies the same cutoff instruction signal OCP2 to the load switch drive circuit 202 and the switching circuit 28 to turn off the load switch 200 and the switching element 14 at the same time. However, it is also possible to provide a certain time difference between the turn-off timings of both.

また、上述した実施形態のように、ロードスイッチ200をオフにするときは、それに連動してスイッチング素子14のオン・オフ動作を停止することにより、スイッチング素子14を最も確実に保護し、かつスイッチング制御部18を安定に動作させることができる。もっとも、保護部20よりロードスイッチ駆動回路202およびスイチング回路28に個別の遮断指示信号を与える構成や、あるいはロードスイッチ駆動回路202だけに遮断指示信号を与える構成も可能である。 As in the above-described embodiment, when the load switch 200 is turned off, the on/off operation of the switching element 14 is stopped in conjunction with the load switch 200, thereby most reliably protecting the switching element 14 and allowing the switching control unit 18 to operate stably. However, it is also possible to configure the protection unit 20 to send separate cutoff instruction signals to the load switch drive circuit 202 and the switching circuit 28, or to send a cutoff instruction signal only to the load switch drive circuit 202.

上述した実施形態では、過電流制限回路42または短絡保護回路44より指示信号OCP1,OCP2が発生されたときは、その直後だけブランキング期間BTの時間幅TWを拡張時間幅TWとする限定時間をスイッチングの1サイクル分とした。しかし、そのような限定時間を数サイクル分とすることも可能である。 In the embodiment described above, when the instruction signals OCP1, OCP2 are generated from the overcurrent limiting circuit 42 or the short circuit protection circuit 44, the limited time period is set such that the time width TW of the blanking period BT is extended to the extended time width TWL only immediately after that. is defined as one cycle of switching. However, it is also possible to set such a limited time to several cycles.

また、上記実施形態では、ブランキング期間BTの時間幅TWを通常時間幅TWおよび拡張時間幅TWの2つの間で切り替えるようにした。しかし、各種事象情報信号の特性に応じて、ブランキング期間BTの時間幅TWを3つ以上の設定時間幅の間で切り替えることも可能であり、その場合はブランキング信号生成回路110において定電流源116およびPMOSトランジスタ118の数を増やせばよい。また、電流量の可変な定電流源を用いることで、ブランキング期間BTの時間幅TWを任意に可変制御することも可能である。 Further, in the above embodiment, the time width TW of the blanking period BT is switched between the normal time width TW S and the extended time width TW L. However, depending on the characteristics of various event information signals, it is also possible to switch the time width TW of the blanking period BT between three or more set time widths, and in that case, the blanking signal generation circuit 110 The number of sources 116 and PMOS transistors 118 may be increased. Further, by using a constant current source whose current amount is variable, it is also possible to arbitrarily variably control the time width TW of the blanking period BT.

上記実施形態においてブランキング回路34が取り込む3種類の事象情報信号SST,FB,OCP1は一例である。スイッチングレギュレータの形式・構成に応じた他の種類の事象情報信号をブランキング回路34に与えて、ブランキング期間BTの時間幅TWを適宜可変しまたは複数の設定時間幅の間で切り替えることも可能である。 In the embodiment described above, the three types of event information signals SST, FB, and OCP1 taken in by the blanking circuit 34 are examples. It is also possible to apply other types of event information signals to the blanking circuit 34 according to the type and configuration of the switching regulator to appropriately vary the time width TW of the blanking period BT or to switch between a plurality of set time widths. It is.

本発明の一実施形態として、昇圧型スイッチングレギュレータの方式や特性に応じて、スイッチングの各サイクルにおいてスイッチング素子を流れる電流を第1の監視値とそれより高い第2の監視値とを用いて監視し、所定の事象の有無または状況に応じて条件的に特定のサイクルにおいてのみ(たとえば、出力電圧の異常な低下が検出された直後の1サイクルまたは数サイクルに限定して)オン時間の開始直後にブランキング期間を挿入し、そのブランキング期間中に電流の瞬時値が第2の監視値を超えたときは、ロードスイッチをオフにし、ブランキング期間の終了時以後に電流の瞬時値が第1の監視値を超えたときは、スイッチング制御部を通じてスイッチング素子を途中でオフする構成とすることも可能である。 As one embodiment of the present invention, depending on the method and characteristics of the step-up switching regulator, the current flowing through the switching element in each switching cycle is monitored using a first monitoring value and a higher second monitoring value, and a blanking period is inserted immediately after the start of the on-time only in certain cycles depending on the presence or absence of a specified event or situation (for example, limited to one or several cycles immediately after an abnormal drop in the output voltage is detected), and if the instantaneous value of the current during the blanking period exceeds the second monitoring value, the load switch is turned off, and if the instantaneous value of the current exceeds the first monitoring value after the end of the blanking period, the switching element is turned off midway through via the switching control unit.

さらには、本発明によれば、図7から理解されるように、ブランキング期間BTの時間幅TWを常時固定する構成によっても、上述した実施形態ほどの広汎な短絡保護は難しくなるが、従来技術の課題を一定の限度で解決することができる。 Furthermore, according to the present invention, as can be seen from FIG. 7, even if the time width TW of the blanking period BT is always fixed, it is difficult to achieve the same comprehensive short circuit protection as in the above-mentioned embodiment, but it is possible to solve the problems of the conventional technology to a certain extent.

14 スイッチング素子
16 昇圧チョッパ回路
18 スイッチング制御部
20 保護部
22 電圧検出回路
24 誤差増幅器
26 基準電圧回路
28 スイッチング回路
30 電流検出回路
32 小過電流監視回路(第1の過電流監視回路)
34 ブランキング回路
36 NORゲート(ゲート回路)
38 大過電流監視回路(第2の過電流監視回路)
40 遮断・復帰回路
42 過電流制限回路(第1の保護回路)
44 短絡保護回路(第2の保護回路)
46 電流センサ
200 ロードスイッチ
202 ロードスイッチ駆動回路
14 Switching element 16 Boost chopper circuit 18 Switching control section 20 Protection section 22 Voltage detection circuit 24 Error amplifier 26 Reference voltage circuit 28 Switching circuit 30 Current detection circuit 32 Small overcurrent monitoring circuit (first overcurrent monitoring circuit)
34 Blanking circuit 36 NOR gate (gate circuit)
38 Large overcurrent monitoring circuit (second overcurrent monitoring circuit)
40: cutoff/recovery circuit 42: overcurrent limiting circuit (first protection circuit)
44 Short circuit protection circuit (second protection circuit)
46 Current sensor 200 Load switch 202 Load switch drive circuit

Claims (14)

直流の入力電圧をコイルおよびスイッチング素子を介して前記入力電圧より高い直流の出力電圧に変換する昇圧型スイッチングレギュレータであって、
前記コイルおよび前記スイッチング素子と直列に接続されているロードスイッチと、
前記スイッチング素子を一定の周波数および可変のディーティ比でオン・オフさせるスイッチング制御部と、
前記スイッチング素子を流れる電流を表す電流検出信号を生成する電流検出回路と、
スイッチングの各サイクルにおいてオン時間の開始直後に時間幅の可変または切替可能なブランキング期間を挿入するブランキング回路を含み、前記ブランキング期間の終了時以後に前記電流検出信号が第1の監視値を超えたときは、前記スイッチング制御部を通じて前記スイッチング素子を途中でオフにする第1の保護回路と、
スイッチングの各サイクルにおいてオン時間中に前記電流検出信号が前記第1の監視値より高い第2の監視値を超えたときは、前記ロードスイッチをオフにする第2の保護回路と、
を有する昇圧型スイッチングレギュレータ。
A step-up switching regulator that converts a DC input voltage to a DC output voltage higher than the input voltage through a coil and a switching element,
a load switch connected in series with the coil and the switching element;
a switching control unit that turns on and off the switching element at a constant frequency and a variable duty ratio;
a current detection circuit that generates a current detection signal representing the current flowing through the switching element;
The current detection signal includes a blanking circuit that inserts a blanking period with a variable or switchable time width immediately after the start of the on-time in each switching cycle, and the current detection signal is set to a first monitoring value after the end of the blanking period. a first protection circuit that turns off the switching element midway through the switching control section when the
a second protection circuit that turns off the load switch when the current detection signal exceeds a second monitoring value higher than the first monitoring value during the on-time in each switching cycle;
A step-up switching regulator with
前記ブランキング回路は、前記ブランキング期間の時間幅を第1の時間幅とそれより大きい第2の時間幅との間で切替可能とし、所定の事象の有無または状況に応じて前記第1の時間幅または前記第2の時間幅のいずれかを選択する、請求項1に記載の昇圧型スイッチングレギュレータ。 The step-up switching regulator according to claim 1, wherein the blanking circuit is capable of switching the duration of the blanking period between a first duration and a second duration greater than the first duration, and selects either the first duration or the second duration depending on the presence or absence of a predetermined event or the situation. 負荷に印加される出力電圧が所定の閾値より高いか低いかを監視するための電圧監視回路が設けられ、
前記ブランキング回路は、前記電圧監視回路の出力信号に基づいて、前記出力電圧が前記閾値より高い間は前記第1の時間幅を選択し、前記出力電圧が前記閾値より低くなったときに前記第2の時間幅を選択する、
請求項2に記載の昇圧型スイッチングレギュレータ。
a voltage monitoring circuit is provided for monitoring whether an output voltage applied to the load is higher or lower than a predetermined threshold;
the blanking circuit selects the first time duration while the output voltage is higher than the threshold, and selects the second time duration when the output voltage becomes lower than the threshold, based on an output signal of the voltage monitoring circuit.
3. The step-up switching regulator according to claim 2.
前記ブランキング回路は、前記出力電圧が前記閾値より低くなった直後のスイッチングの1サイクルまたは数サイクルでのみ前記第2の時間幅を選択し、それ以外のサイクルでは前記第1の時間幅を選択する、請求項3に記載の昇圧型スイッチングレギュレータ。 The boost switching regulator according to claim 3, wherein the blanking circuit selects the second time duration only in one or several switching cycles immediately after the output voltage becomes lower than the threshold value, and selects the first time duration in other cycles. 前記第1の保護回路は、
スイッチングの各サイクルにおいて、前記電流検出信号を監視し、前記電流検出信号が前記第1の監視値を超えた時に第1の過電流検知信号を発生する第1の過電流監視回路と、
前記ブランキング期間中は前記第1の過電流監視回路より前記第1の過電流検知信号が発生されてもそれを無効にし、前記ブランキング期間の終了時以降に前記第1の過電流監視回路より前記第1の過電流検知信号が発生されたときに、それに応動して前記スイッチング制御部に前記スイッチング素子をオフにする電流制限指示信号を与えるゲート回路と、
を有し、
前記ブランキング回路は、前記ゲート回路より前記電流制限指示信号が発生されていない間は前記第1の時間幅を選択し、前記ゲート回路より不意に前記電流制限指示信号が発生されたときに前記第2の時間幅を選択する、
請求項2に記載の昇圧型スイッチングレギュレータ。
The first protection circuit includes:
a first overcurrent monitoring circuit that monitors the current detection signal in each switching cycle and generates a first overcurrent detection signal when the current detection signal exceeds the first monitoring value;
During the blanking period, even if the first overcurrent detection signal is generated by the first overcurrent monitoring circuit, it is invalidated, and after the end of the blanking period, the first overcurrent monitoring circuit a gate circuit that responds to the generation of the first overcurrent detection signal and provides the switching control unit with a current limit instruction signal to turn off the switching element;
has
The blanking circuit selects the first time width while the current limit instruction signal is not generated by the gate circuit, and selects the first time width when the current limit instruction signal is unexpectedly generated by the gate circuit. Select a second time range,
The step-up switching regulator according to claim 2.
前記ブランキング回路は、前記ゲート回路より前記電流制限指示信号が不意に発生された直後のスイッチングの1サイクルまたは数サイクルでのみ前記第2の時間幅を選択する、請求項5に記載のスイッチングレギュレータ。 The switching regulator according to claim 5, wherein the blanking circuit selects the second time width only in one or several switching cycles immediately after the current limit instruction signal is unexpectedly generated by the gate circuit. 前記第2の保護回路は、
スイッチングの各サイクルにおいて、前記電流検出信号を監視し、前記電流検出信号が前記第2の監視値を超えた時に第2の過電流検知信号を発生する第2の過電流監視回路と、
前記第2の過電流監視回路より前記第2の過電流検知信号が発生されたときは、それに応動して前記ロードスイッチをオフにする遮断指示信号を発生する遮断・復帰回路と、
を有する、請求項2~6のいずれか一項に記載の昇圧型スイッチングレギュレータ。
The second protection circuit includes:
a second overcurrent monitoring circuit that monitors the current detection signal in each switching cycle and generates a second overcurrent detection signal when the current detection signal exceeds the second monitoring value;
a cutoff/return circuit that generates a cutoff instruction signal to turn off the load switch in response to the second overcurrent detection signal generated by the second overcurrent monitoring circuit;
The step-up switching regulator according to any one of claims 2 to 6, comprising:
前記スイッチング制御部は、起動時または再起動時に、ソフトスタートで前記デューティ比を漸次的に増大させ、
前記ブランキング回路は、起動時または再起動時に、最初は前記第2の時間幅を選択し、起動または再起動が実質的に完了した後は前記第1の時間幅を選択する、
請求項2に記載の昇圧型スイッチングレギュレータ。
The switching control unit gradually increases the duty ratio with a soft start at startup or restart,
The blanking circuit initially selects the second time width at startup or restart, and selects the first time width after startup or restart is substantially completed.
The step-up switching regulator according to claim 2.
前記第2の保護回路は、前記ロードスイッチをオフにするときは、前記スイッチング制御部を通じて前記スイッチング素子のオン・オフ動作を停止する、請求項1~8のいずれか一項に記載の昇圧型スイッチングレギュレータ。 The step-up switching regulator according to any one of claims 1 to 8, wherein the second protection circuit stops the on/off operation of the switching element through the switching control unit when the load switch is turned off. 直流の入力電圧をコイルおよびスイッチング素子を介して前記入力電圧より高い直流の出力電圧に変換する昇圧型スイッチングレギュレータであって、
前記コイルおよび前記スイッチング素子と直列に接続されているロードスイッチと、
前記スイッチング素子を一定の周波数および可変のディーティ比でオン・オフさせるスイッチング制御部と、
スイッチングの各サイクルにおいて前記スイッチング素子を流れる電流を第1の監視値とそれより高い第2の監視値とを用いて監視し、所定の事象の有無または状況に応じて条件的にオン時間の開始直後にブランキング期間を挿入し、前記ブランキング期間の間に前記電流が前記第2の監視値を超えたときは、前記ロードスイッチをオフにし、前記ブランキング期間の終了時以後に前記電流が前記第1の監視値を超えたときは、前記スイッチング制御部を通じて前記スイッチング素子を途中でオフにする保護部と、
を有する昇圧型スイッチングレギュレータ。
A step-up switching regulator that converts a DC input voltage to a DC output voltage higher than the input voltage through a coil and a switching element,
a load switch connected in series with the coil and the switching element;
a switching control unit that turns on and off the switching element at a constant frequency and a variable duty ratio;
Monitoring the current flowing through the switching element in each switching cycle using a first monitored value and a second higher monitored value, and conditionally starting the on-time depending on the presence or absence of a predetermined event or situation. Immediately afterward, a blanking period is inserted, and when the current exceeds the second monitoring value during the blanking period, the load switch is turned off, and the current increases after the end of the blanking period. a protection unit that turns off the switching element midway through the switching control unit when the first monitoring value is exceeded;
A step-up switching regulator with
前記保護部は、前記事象の種類または内容に応じて、前記ブランキング期間の時間幅を可変し、または複数の設定時間幅の間で切り替える、請求項10に記載の昇圧型スイッチングレギュレータ。 The boost switching regulator according to claim 10, wherein the protection unit varies the time width of the blanking period or switches between a plurality of set time widths depending on the type or content of the event. 直流の入力電圧をコイルおよびスイッチング素子を介して前記入力電圧より高い直流の出力電圧に変換する昇圧型スイッチングレギュレータであって、
前記コイルおよび前記スイッチング素子と直列に接続されているロードスイッチと、
前記スイッチング素子を一定の周波数および可変のディーティ比でオン・オフさせるスイッチング制御部と、
スイッチングの各サイクルにおいて前記スイッチング素子を流れる電流を第1の監視値とそれより高い第2の監視値とを用いて監視し、スイッチングの各サイクルにおいてオン時間の開始直後に時間幅の可変または切替可能な第1の部分監視期間を設け、前記第1の部分監視期間の中で前記電流が前記第2の監視値を超えたときは、前記ロードスイッチをオフにし、前記第1の部分監視期間の終了後の残りの第2の部分監視期間の中で前記電流が前記第1の監視値を超えたときは、前記スイッチング制御部を通じて前記スイッチング素子を途中でオフにする保護部と、
を有する昇圧型スイッチングレギュレータ。
1. A step-up switching regulator that converts a DC input voltage into a DC output voltage higher than the input voltage through a coil and a switching element,
A load switch connected in series with the coil and the switching element;
a switching control unit that turns on and off the switching element at a constant frequency and a variable duty ratio;
a protection unit that monitors a current flowing through the switching element in each switching cycle by using a first monitor value and a second monitor value that is higher than the first monitor value, provides a first partial monitoring period having a variable or switchable time width immediately after the start of an on-time in each switching cycle, turns off the load switch when the current exceeds the second monitor value in the first partial monitoring period, and turns off the switching element midway through via the switching control unit when the current exceeds the first monitor value in a remaining second partial monitoring period after the end of the first partial monitoring period;
A step-up switching regulator having a
直流の入力電圧をコイルおよびスイッチング素子を介して前記入力電圧より高い直流の出力電圧に変換する昇圧型スイッチングレギュレータであって、
前記コイルおよび前記スイッチング素子と直列に接続されているロードスイッチと、
前記スイッチング素子を一定の周波数および可変のディーティ比でオン・オフさせるスイッチング制御部と、
スイッチングの各サイクルにおいて前記スイッチング素子を流れる電流を第1の監視値とそれより高い第2の監視値とを用いて監視し、スイッチングの各サイクルにおいてオン時間の開始直後に第1の部分監視期間を設け、前記第1の部分監視期間の中で前記電流が前記第2の監視値を超えたときは、前記ロードスイッチをオフにし、前記第1の部分監視期間の終了後の残りの第2の部分監視期間の中で前記電流が前記第1の監視値を超えたときは、前記スイッチング制御部を通じて前記スイッチング素子を途中でオフにする保護部と、
を有する昇圧型スイッチングレギュレータ。
1. A step-up switching regulator that converts a DC input voltage into a DC output voltage higher than the input voltage through a coil and a switching element,
A load switch connected in series with the coil and the switching element;
a switching control unit that turns on and off the switching element at a constant frequency and a variable duty ratio;
a protection unit that monitors a current flowing through the switching element in each switching cycle by using a first monitor value and a second monitor value that is higher than the first monitor value, provides a first partial monitoring period immediately after the start of an ON time in each switching cycle, turns off the load switch when the current exceeds the second monitor value in the first partial monitoring period, and turns off the switching element midway through via the switching control unit when the current exceeds the first monitor value in a remaining second partial monitoring period after the end of the first partial monitoring period;
A step-up switching regulator having a
前記保護部は、前記ロードスイッチをオフにするときは、前記スイッチング制御部を通じて前記スイッチング素子のオン・オフ動作を停止する、請求項10~13のいずれか一項に記載の昇圧型スイッチングレギュレータ。 The step-up switching regulator according to any one of claims 10 to 13, wherein the protection unit stops the on/off operation of the switching element through the switching control unit when the load switch is turned off.
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