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.
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.
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
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NA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NB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-
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
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
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
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
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
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
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NA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。
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
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
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
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
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
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
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
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TWS,拡張時間幅TWL)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
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
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
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CYi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
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/
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/
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
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
[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
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
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NA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
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
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
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
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
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/
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/
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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/
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/
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
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/
[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
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
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
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
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)TWSまたはTH124×C122÷IREF3で決まる長めの拡張時間幅(第2の時間幅)TWL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TWL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TWS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(t0)からSSTが閾値電圧VREF4を超える時(tS)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TWL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/
そして、SSTがVREF4を超えた時(tS)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TWS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
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TWS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tM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TWSから拡張時間幅TWL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TWL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TWSで出力される。
6, in a stable state where the
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TWL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TWSに戻る。
However, if the current limit instruction signal OCP1 is suddenly output from the
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TWL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
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TWS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TWL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TWS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NA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TWS)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
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
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
このように、スイッチングの各サイクルCYi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TWS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CYn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NA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
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
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NA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
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TWS)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TWS)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-
このように、スイッチングの各サイクルCYi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TWS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CYn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TWLが選択され、この拡張時間幅TWL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CYn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
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TWL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
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TWL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
[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
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
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TWL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
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TWSおよび拡張時間幅TWL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
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
34
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
Claims (14)
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.
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.
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
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
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