JPWO2011129185A1 - スイッチング制御回路及びスイッチング電源装置 - Google Patents

スイッチング制御回路及びスイッチング電源装置 Download PDF

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Abstract

スイッチング制御用ＩＣ（２００）のソフトスタート端子（ＳＳ）に接続される外付け回路の時定数によってソフトスタート期間の長さが設定される。スイッチング素子（Ｑ１）に流れる電流が電流検出端子（ＩＳ）で検出されて、第１所定電流値を超えたときに第２過電流保護機能が動作してスイッチング動作を停止し、第２の所定電流値を超えたときに第２の過電流保護機能が動作してスイッチング素子（Ｑ１）を急速にターンオフして電流ピーク値が制限される。ソフトスタート期間が終了した時点でのソフトスタート端子（ＳＳ）の電圧によって第１過電流保護機能の設定／非設定が選択される。ソフトスタート端子（ＳＳ）の電圧が所定電圧に達した以降はスイッチング素子（Ｑ１）のオンパルス幅は最大値で制限される。これにより、端子数の増加を抑え、複数の過電流保護方式の中から適切な過電流保護方式を選択可能とする。

Description

この発明はスイッチング電源装置に用いられるＩＣ化されたスイッチング制御回路及びそれを備えたスイッチング電源装置に関するものである。
スイッチング電源装置においてスイッチング制御用ＩＣには、出力制御動作、起動動作、過電流保護動作、過電圧保護動作、待機動作、力率改善動作など、各種機能を実現するための回路を備えている。これらの機能が増加することによって、スイッチング制御用ＩＣの高機能化が図られている。
スイッチング制御用ＩＣの各機能をアプリケーションの動作仕様に対応させるように設定するには、機能ごとに外部回路とのインターフェイス用の複数の端子が必要となる。このため、搭載する機能の数が増えると、自ずと端子数が増加してしまう。端子の数が増加すると、スイッチング制御用ＩＣのパッケージが大きくなり、ＩＣのコスト単価の増大につながる。
スイッチング制御用ＩＣの端子数を制限する場合、搭載できる機能が制約されることから、各機能に応じてＩＣの品種を揃えて準備し、仕様や用途によってこれらを使い分ける必要がある。この場合、ＩＣの品種数は増加してしまい、製造プロセスだけでなくＩＣの管理が複雑化し、結果としてＩＣのコスト単価が増大するという課題がある。
一般に多機能性が要求されるほど大型になることはやむを得ないが、近年、小型のスイッチング制御回路であっても必要な機能が増している。現状では、ＩＣなどの半導体のコスト単価を低減するには、少ない品種を大量に生産することが効果的である。さらに、ＩＣのパッケージとしては、少ない端子数で、サイズの小さなＩＣとして構成するほうがＩＣのコスト単価を下げることができる。
特許文献１には、端子数の削減を目的としたスイッチング制御用ＩＣに関する発明が記載されている。
図１は特許文献１に示されているスイッチング電源装置の回路図である。図１において、スイッチング電源装置１０１は、１次巻線１２７と２次巻線１２９を有するトランス１０５、ダイオード１１７とキャパシタ１１９による整流平滑回路、ツェナーダイオード１２１とフォトカプラ１１３、及び抵抗１２３による帰還回路と、集積回路１０３を備えている。
集積回路１０３は１次巻線１２７に接続されている。集積回路１０３は、その集積回路１０３のドレインＤ端子とソースＳ端子との間に結合される内部スイッチを含むスイッチングレギュレータＩＣである。
動作中、集積回路１０３内のスイッチが、トランス１０５を介する入力１０７から出力１０９へのエネルギーの伝達を調整する。集積回路１０３には前記帰還回路からのフィードバック信号が入力される。
多機能キャパシタ１１１は集積回路１０３のバイパスＢＰ端子に接続されている。多機能キャパシタ１１１は、通常動作中に集積回路１０３の電源デカップリング機能をもたせるために用いられる。集積回路１０３内の内部回路は、多機能キャパシタ１１１から電力又はバイアス電流を受け取り、出力１０９を調整しながら通常動作中に回路を作動させる。
集積回路１０３の初期化期間中に集積回路１０３のパラメータ／モードを選択するために多機能キャパシタ１１１が使用される。この初期化期間中に集積回路のパラメータ／モードが選択される。
特開２００７−７３９５４号公報
上述したとおり、スイッチング電源装置が備える機能に過電流保護機能があるが、その実現方法として、スイッチング素子の最大オンパルス幅を制限する方法や、ピーク電流を制限する方法がある。また、これらの制限値を設定するための手段が必要である。
ところが、これらの過電流保護方式に対応する個別のスイッチング制御用ＩＣを設計製造すると、スイッチング制御用ＩＣの品種が増え、それにともない製造プロセスだけでなくＩＣの管理が複雑化し、結果としてＩＣのコスト単価が増大するという課題がある。また、これらの過電流保護機能をそれぞれ備えた場合には、それらの機能を選択するための端子が必要になる。そのため、ＩＣの端子数が増加し、ＩＣ小型化の阻害やコストアップの要因となる。すなわち、スイッチング制御用ＩＣのパッケージが大きくなり、ＩＣのコスト単価が増大するという問題がある。
この発明の目的は、端子数の増加を抑えて、小型・低コスト化した、過電流保護機能を有するスイッチング制御回路及びスイッチング電源装置を提供することにある。
（１）この発明のスイッチング制御回路は、複数の外部端子を有し、スイッチング電源装置の電力変換回路に設けられてスイッチング素子を制御する半導体集積回路を備えたスイッチング制御回路であって、
前記スイッチング制御回路の動作により得られる出力電圧を検出して制御するための帰還信号が入力される帰還端子と、
前記スイッチング素子を制御する制御信号を出力する出力端子と、
前記スイッチング制御回路の動作により前記電力変換回路に流れる電流を検出する電流検出回路からの電流検出用信号が入力される電流検出用端子と、
前記電力変換回路の動作開始から定常動作までの起動期間におけるソフトスタート期間において前記スイッチング素子の制御を設定する信号が入力されるソフトスタート端子と、
前記ソフトスタート端子の信号に基づいて、前記起動期間におけるスイッチング素子のオン幅を制御するソフトスタート制御手段と、
前記電流検出用信号に基づいて、前記電力変換回路の電流が第１の所定電流値を超える状態を検出したときに、前記出力端子の出力電圧を制御して前記電力変換回路のスイッチング動作を停止させる第１の過電流保護手段と、
前記電流検出用端子に入力される電流検出用信号に基づいて、前記電力変換回路の電流が第２の所定電流値を超える状態を検出したときに、前記出力端子の出力電圧を制御して前記スイッチング素子を急速にターンオフして前記電力変換回路に流れる電流を制限する第２の過電流保護手段と、
前記ソフトスタート端子に接続される、抵抗素子又は半導体素子を少なくとも含む外部回路に誘起される電圧を判定対象信号として検出し、前記判定対象信号を検出する所定の検出期間において、前記判定対象信号に応じて、前記第１の過電流保護手段の設定／非設定の選択を行う第１の過電流保護選択手段と、
を備える。
（２）前記第１の過電流保護手段は、例えば前記電流検出回路が第１の所定電流値を超える状態を所定時間に亘って検出したとき、または所定回数検出したときに前記出力端子の出力電圧を制御して前記スイッチング素子をオフ状態に保ちスイッチング動作を停止する。
（３）前記第１の過電流保護手段は、例えば前記電流検出回路が第１の所定電流値を超える状態を所定時間に亘って検出したとき、または所定回数検出し、かつ、前記帰還端子に出力電圧が制御され、過電流状態ではないことを示す帰還信号が入力されているときに、前記出力端子の出力電圧を制御して前記スイッチング素子をオフ状態に保ちスイッチング動作を停止する。
（４）前記第２の過電流保護手段は、例えば前記電流検出回路が前記第１の所定電流値よりも高い前記第２の所定電流値を検出したとき、前記スイッチング素子を急速にターンオフする。
（５）前記第１の過電流保護手段は、例えば前記電力変換回路から出力する電力の最大値を制限し、前記第２の過電流保護手段は前記スイッチング素子に流れる電流の最大値を制限する。
（６）前記第１の過電流保護選択手段は、例えば前記判定対象信号の電圧と所定電圧との比較によって、前記第１の過電流保護手段の設定／非設定の選択を行う。
（７）例えば、前記外部回路は抵抗を備え、前記判定対象信号は前記抵抗に誘起される電圧信号である。
（８）例えば、前記外部回路はツェナーダイオードを備え、前記判定対象信号は前記ツェナーダイオードに誘起される電圧信号である。
（９）例えば、前記検出期間の開始は、ソフトスタート期間が終了した時点である。
（１０）例えば、前記検出期間の開始は、前記スイッチング制御回路に入力される電源が所定電圧以上になり、前記半導体集積回路が動作を開始する時点である。
（１１）例えば、前記検出期間の終止は、前記スイッチング制御回路に入力される電源が所定電圧以上になり、前記出力端子から前記スイッチング素子を制御する制御信号の出力を開始する時点である。
（１２）例えば、前記ソフトスタート端子には定電流を供給する定電流回路を備える。
（１３）例えば、前記第１の過電流保護手段が作用する電圧未満の電圧であるときの前記判定対象信号（ソフトスタート端子の電圧）に応じて、定常動作でのスイッチング素子のオン時間の制限値（最大オン時間）を設定する最大オン時間制限手段を備える。
（１４）前記最大オン時間制限手段は、例えば前記外部回路に含まれる抵抗によって誘起される電圧を検出して前記誘起される電圧に応じて前記オン時間の制限値（最大オン時間）を設定する。
（１５）前記外部回路は、例えば前記ソフトスタート端子の電圧の上限を定める上限設定回路を含む。
（１６）前記上限設定回路は、例えばツェナーダイオードを備える。
（１７）この発明のスイッチング電源装置は、以上に述べた何れかのスイッチング制御回路が前記電力変換回路に備えられたものである。
この発明によれば、専用端子を設けることなく、複数の過電流保護方式の中から適切な過電流保護方式を選択できるため、スイッチング制御用ＩＣの端子数が増大せず、過電流保護機能を備えたスイッチング制御回路を構成できる。
特許文献１に示されているスイッチング電源装置の回路図である。 第１の実施形態に係るスイッチング電源装置３０４Ａの回路図である。 第１の実施形態に係る別のスイッチング電源装置３０４Ｂの回路図である。 ソフトスタート端子ＳＳの電圧と最大オンパルス幅との関係を示す図である。 スイッチング制御用ＩＣ２００の内部の構成をブロック化して表した図である。 第２の実施形態に係るスイッチング電源装置３１２Ａの回路図である。 第２の実施形態に係る別のスイッチング電源装置３１２Ｂの回路図である。 本発明の第３の実施形態に係るスイッチング電源装置３１３の回路図である。 第４の実施形態に係るスイッチング電源装置３１４Ａの回路図である。 第４の実施形態に係る別のスイッチング電源装置３１４Ｂの回路図である。 第５の実施形態に係るスイッチング電源装置３１５の回路図である。
《第１の実施形態》
図２・図３は、本発明の第１の実施形態に係るスイッチング電源装置３０４Ａ，３０４Ｂの回路図である。スイッチング電源装置３０４Ａ，３０４Ｂは、本発明のスイッチング制御回路に相当するスイッチング制御用ＩＣ２００を備えている。図２と図３とでは、スイッチング制御用ＩＣ２００のソフトスタート端子ＳＳに接続される外部回路が異なる。
このスイッチング電源装置３０４Ａ，３０４Ｂの入力端子ＰＩ（＋）−ＰＩ（Ｇ）間に直流入力電源Ｖｉの電圧が入力される。そして、スイッチング電源装置３０４Ａ，３０４Ｂの出力端子ＰＯ（＋）−ＰＯ（Ｇ）間に接続される負荷へ所定の直流電圧が出力される。
入力端子ＰＩ（＋）−ＰＩ（Ｇ）間には、キャパシタＣｒ、インダクタＬｒ、トランスＴの１次巻線ｎｐ、第１のスイッチング素子Ｑ１及び電流検出用抵抗Ｒ７が直列に接続された第１の直列回路が構成されている。第１のスイッチング素子Ｑ１はＦＥＴからなり、ドレイン端子がトランスＴの１次巻線ｎｐに接続され、ソース端子が電流検出用抵抗Ｒ７に接続されている。
第２のスイッチング素子Ｑ２はＦＥＴからなり、ドレイン端子が入力端子Ｖｉｎ（＋）に接続され、ソース端子が第１のスイッチング素子Ｑ１のドレイン端子に接続されている。
トランスＴの２次巻線ｎｓ１，ｎｓ２には、ダイオードＤｓ，Ｄｆ及びキャパシタＣｏからなる第１の整流平滑回路が構成されている。この第１の整流平滑回路は２次巻線ｎｓ１，ｎｓ２から出力される交流電圧を全波整流し、平滑して、出力端子ＰＯ（＋）−ＰＯ（Ｇ）へ出力する。
トランスＴの駆動巻線ｎｂには、ダイオードＤ３及びキャパシタＣ３による整流平滑回路が接続されている。この整流平滑回路によって得られる直流電圧がスイッチング制御用ＩＣ２００のＧＮＤ端子及びＶＣＣ端子間に電源電圧として供給される。
このスイッチング電源装置３０４Ａ，３０４Ｂにおいて、スイッチング制御用ＩＣ２００以外の回路が電力変換回路である。
スイッチング制御用ＩＣ２００は、そのＯＵＴ端子から駆動回路１１へ矩形波信号を出力する。駆動回路１１は第１のスイッチング素子Ｑ１及び第２のスイッチング素子Ｑ２を交互にオン・オフ制御する。但し、Ｑ１，Ｑ２が同時オンしないようにデッドタイム期間を設ける。
スイッチング制御用ＩＣ２００の電流検出端子ＩＳには、電流検出用抵抗Ｒ７の降下電圧が入力されるように、抵抗Ｒ８が接続されている。
出力端子ＰＯ（＋），ＰＯ（Ｇ）及びスイッチング制御用ＩＣ２００の間には帰還回路１２が設けられている。この帰還回路１２は出力端子ＰＯ（＋）−ＰＯ（Ｇ）間の電圧の分圧値と基準電圧との比較によって帰還信号を発生し、絶縁状態でスイッチング制御用ＩＣ２００のフィードバック端子ＦＢへフィードバック電圧を入力する回路である。
ソフトスタート端子ＳＳとグランドＧＮＤとの間には、抵抗Ｒｓｓ及びキャパシタＣｓｓによる外部回路が接続されている。
フィードバック端子ＦＢとグランド端子との間にはキャパシタＣ４が接続されている。
帰還回路１２は、出力端子ＰＯ（＋），ＰＯ（Ｇ）への出力電圧が設定電圧より高くなる程、フィードバック端子ＦＢの電圧が低くなる関係で作用する。
スイッチング制御用ＩＣ２００は、出力端子ＯＵＴから矩形波信号を出力し、駆動回路１１を介して第１のスイッチング素子Ｑ１及び第２のスイッチング素子Ｑ２を所定のスイッチング周波数でオン／オフする。これにより、スイッチング電源装置３０４Ａ，３０４Ｂは電流共振コンバータとして動作する。
過電流動作時でない通常動作時には、スイッチング制御用ＩＣ２００はフィードバック端子ＦＢの入力信号によって出力電圧を検知し、この電圧が一定となるように出力端子ＯＵＴへ出力する方形波信号の周波数を制御する。これにより、スイッチング電源装置３０４Ａ，３０４Ｂの出力電圧を安定化する。
スイッチング制御用ＩＣ２００のソフトスタート端子ＳＳの本来の機能は、ソフトスタート動作させるための端子である。ソフトスタートとは、コンバータの起動時に、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を駆動するための出力パルスのオン幅を徐々に広げていく制御である。ソフトスタート端子ＳＳに接続される外付け回路の時定数によってソフトスタート期間の長さを設定する。具体的にはソフトスタート端子ＳＳの内部には定電流回路が接続されていて、この定電流の値と外付けのキャパシタＣｓｓの容量とによって、キャパシタＣｓｓに対する充電時定数が定められる。
スイッチング制御用ＩＣ２００は次の機能を備える。
（１）スイッチング素子を制御する出力端子電圧をローレベルにしてスイッチング動作を停止させて出力電力を制限する第１の過電流保護機能。
（２）スイッチング素子Ｑ１を急速にターンオフして流れる電流のピーク値を制限する第２の過電流保護機能。
（３）ソフトスタート端子ＳＳを用いて、最大オンパルス幅を設定する機能。
（４）ソフトスタート端子ＳＳを用いて、過電流方式を選択する信号を検出し、ソフトスタート回路と連動させて、ソフトスタート期間が終了した時点で、第１過電流保護機能の設定／非設定を選択する機能。
（５）ソフトスタート端子ＳＳを用いて、ソフトスタート回路に最大オンパルス幅を制限する回路を設けることにより、最大オンパルス幅を制限する第３の過電流保護機能。
図４は、ソフトスタート端子ＳＳの電圧と最大オンパルス幅との関係を示す図である。ソフトスタート端子ＳＳの電圧が０Ｖ〜３．３Ｖの範囲では、最大オンパルス幅はソフトスタート端子ＳＳの電圧に比例して０〜１６．５μｓの範囲で定められる。ソフトスタート端子ＳＳの電圧が３．３Ｖ以上では、最大オンパルス幅は１６．５μｓのまま維持される。
図５は、スイッチング制御用ＩＣ２００の内部の構成をブロック化して表した図である。図５において、ワンショット回路２４０がフリップフロップ２１３をセットすると、フリップフロップ２１３のＱ出力信号がＡＮＤゲート２１４を経由し、ドライバ２１５を介してＯＵＴ端子へハイレベルのゲート制御電圧として出力される。
ＣＴジェネレータ回路２４１は、ＡＮＤゲート２１４の出力がハイレベルになってからランプ波形電圧を出力する。コンパレータ２１２は、ＣＴジェネレータ回路２４１の出力電圧が、３つの（−）端子に入力される電圧のうち最も低い電圧を超えた時点で、フリップフロップ２１３をリセットする。これによりＯＵＴ端子の電圧をローレベルに戻す。
以上の繰り返しによって、ＯＵＴ端子の出力電圧を方形波状に変化させる。
ソフトスタート端子ＳＳには定電流回路ＣＣＣ１が接続されている。図２に示したように、ソフトスタート端子ＳＳにキャパシタＣｓｓを接続することによって、ソフトスタート端子ＳＳの電圧はキャパシタＣｓｓの充電電圧に等しくなる。ソフトスタート端子ＳＳの電圧上昇にともなって、コンパレータ２１２の出力が反転するタイミングが遅くなり、スイッチング素子のオン時間が徐々に長くなる。このことによってソフトスタート動作する。なお、このように定電流回路ＣＣＣ１をスイッチング制御用ＩＣ内部に備えたことにより、外部に定電流回路を接続する必要がなく部品点数の削減と小型化が図れる。
図２に示したように、ソフトスタート端子ＳＳに抵抗Ｒｓｓを外付けすることで、キャパシタＣｓｓが満充電された状態で、ソフトスタート端子ＳＳの電圧は、定電流回路ＣＣＣ１の電流値及び抵抗Ｒｓｓの抵抗値に応じて定まる。
ソフトスタート期間中、コンパレータ２１２の３つの（−）端子に入力される電圧のうち抵抗分圧回路２１６の出力電圧が最も低いので、ソフトスタート端子ＳＳの電圧が上昇するにつれてスイッチング素子のオン時間幅が次第に広がることによってソフトスタート動作がなされる。
ソフトスタート動作が完了すると、コンパレータ２１２の３つの（−）端子に入力される電圧のうち、抵抗分圧回路２２４の出力電圧が最も低い状態となるので、フィードバック端子ＦＢに掛かる電圧に応じてスイッチング素子のオン時間が定められる。フィードバック端子ＦＢの電圧が、外付け抵抗Ｒｓｓの抵抗値で決定されるＳＳ端子に印加される電圧（抵抗分圧回路２２５での電圧値３．３Ｖ以下の電圧）を超える状態になると、コンパレータ２１２の３つの（−）端子に入力される電圧のうち、ＳＳ端子に印加される電圧が最も低い状態となるので、それ以上はオン時間が長くならないように制御され、最大のオン時間、若しくは最大の時比率が設定される。
このことにより、最大オンパルス幅の制限による第３の過電流保護機能が実現される。
第１過電流保護選択回路２１７は、例えば４Ｖをしきい値とし、ソフトスタート端子ＳＳの電圧が４Ｖを超える電圧であれば、ＡＮＤゲート２１８を有効にすることで第１過電流検出回路２２２の出力を有効にする。第１過電流検出回路２２２はＩＳ端子の電圧が０．３Ｖを超えたとき出力をハイレベルにし、過電流保護タイマー２１９のタイマー動作をスタートさせる。過電流保護タイマー２１９は、第１過電流検出回路２２２の出力がハイレベルになって、それが５０ｍｓ持続したとき、ＯＲゲート２２０を介してタイマーラッチ２２１をラッチさせる。タイマーラッチ２２１は３．２ｓだけスイッチング素子のスイッチングを停止させる。これにより第１の過電流保護機能が実現される。
第１の過電流保護機能によってラッチするとき、フィードバック端子ＦＢの電圧は過電流状態ではないことを示す帰還信号であるフィードバック電圧が入力されている。そのためＩＳ端子の電圧が０．３Ｖを超えたときに、フィードバック端子ＦＢの機能によってラッチすることはなく、第１の過電流保護機能によってラッチする。
また、第１の過電流保護機能として、ＩＳ端子の電圧が０．３Ｖを超えたときを５０ｍｓ持続したときにラッチさせることに代えて、ＩＳ端子の電圧が０．３Ｖを超えたときを所定回数検出したときにラッチさせてもよい。
一方、ソフトスタート動作が終了した後もソフトスタート端子ＳＳの電圧が４Ｖに達しない場合には、第１過電流保護選択回路２１７は出力をローレベルに保って、ＡＮＤゲート２１８の出力をローレベルにし、第１過電流検出回路２２２の出力を無効にする。すなわち、第１の過電流保護が非選択（解除）される。
図２に示す、ソフトスタート端子ＳＳに接続する抵抗Ｒｓｓの抵抗値を、ソフトスタート動作が終了した後にソフトスタート端子ＳＳの電圧が４Ｖに達するように選択すると、第１の過電流保護が設定される。４Ｖに達しないように選択すると、第１の過電流保護は非設定となる。また、図３に示したように、ソフトスタート端子ＳＳに、ツェナー電圧が４Ｖ未満のツェナーダイオードＤ４を接続することにより、ソフトスタート動作が終了した後もソフトスタート端子ＳＳの電圧が４Ｖに達しないので、第１の過電流保護は非設定となる。
以上の構成により、外付け抵抗Ｒｓｓの抵抗値によって、ソフトスタート期間が終了した以降の時点で、第１過電流保護機能の設定／非設定が選択される。
なお、ＩＳ端子の電圧が０．４Ｖを超えるほどの大きな過電流状態となると、第２過電流検出回路２２３の出力がハイレベルになって、スイッチング素子Ｑ１を急速にターンオフして流れる電流のピーク値を制限し、回路素子の電流ピーク値による破壊を防止する。すなわち第２の過電流保護機能が実現される。
このようにして、各種過電流保護機能を有するスイッチング制御用ＩＣを個別に設計し、製造する必要がない。そのため、在庫数が低減し、部品の標準化を推進でき、コスト低減を図ることができる。
また、過電流保護機能の設定／非設定を行うための専用のＩＣ端子を設ける必要がないために、ＩＣの小型化を図ることができる。また、ＩＣ端子を有効に利用することにより、ＩＣの高機能化を図ることができる。
また、ＩＣの端子に周辺回路としてツェナーダイオードを接続するのみで、過電流保護機能の設定／非設定を行うことができる。ＩＣの通常動作に影響を与える悪影響が発生しない。
以上に示した例では、ソフトスタート端子ＳＳに接続される外部回路が、ツェナーダイオードによる電圧クランプ回路であった。この外部回路としては、ツェナーダイオード以外に抵抗、トランジスタ、オペアンプの何れかであってもよい。
《第２の実施形態》
図６・図７は、本発明の第２の実施形態に係るスイッチング電源装置３１２Ａ，３１２Ｂの回路図である。スイッチング電源装置３１２Ａ，３１２Ｂは、本発明のスイッチング制御回路に相当するスイッチング制御用ＩＣ２００を備えている。スイッチング電源装置３１２Ａ，３１２Ｂは、何れもトランスＴの二次側がフォワード形である。図６と図７とでは、一次側の共振キャパシタＣｒの接続位置が異なる。
このように、トランスＴの二次側に、ダイオードＤｓ，Ｄｆ、インダクタＬｒｏ、キャパシタＣｏによる整流平滑回路を設けて、フォワード方式にしてもよい。
また、一次側の共振キャパシタＣｒは、ハイサイドのスイッチング素子Ｑ２のオン時に形成される閉ループに直列に挿入されていればよいので、図７に示すように、スイッチング素子Ｑ２のドレインに対してキャパシタＣｒが直列に接続されていてもよい。
その他の構成は第１の実施形態で示したものと同様であり、同様の作用効果を奏する。
《第３の実施形態》
図８は、本発明の第３の実施形態に係るスイッチング電源装置３１３の回路図である。スイッチング電源装置３１３は、本発明のスイッチング制御回路に相当するスイッチング制御用ＩＣ２００を備えている。スイッチング電源装置３１３は、トランスＴの二次側がフォワード形である。
図２に示したスイッチング電源装置３０４Ａと異なるのは、インダクタＬｒ、キャパシタＣｒ及び第２のスイッチング素子Ｑ２を設けずに、単純なフォワードコンバータを構成している点である
このように、単純なフォワードコンバータにも同様に適用でき、同様の作用効果を奏する。
《第４の実施形態》
図９・図１０は、本発明の第４の実施形態に係るスイッチング電源装置３１４Ａ，３１４Ｂの回路図である。スイッチング電源装置３１４Ａ，３１４Ｂは、本発明のスイッチング制御回路に相当するスイッチング制御用ＩＣ２００を備えている。スイッチング電源装置３１４Ａ，３１４Ｂは、何れもトランスＴの二次側がフライバック形である。図９と図１０とでは、一次側の共振キャパシタＣｒの接続位置が異なる。
このように、トランスＴの二次側に、ダイオードＤｓ及びキャパシタＣｏによる整流平滑回路を設けて、フライバック方式にしてもよい。
また、一次側の共振キャパシタＣｒは、ハイサイドのスイッチング素子Ｑ２のオン時に形成される閉ループに直列に挿入されていればよいので、図１０に示すように、スイッチング素子Ｑ２のドレインに対してキャパシタＣｒが直列に接続されていてもよい。
その他の構成は第１の実施形態で示したものと同様であり、同様の作用効果を奏する。
《第５の実施形態》
図１１は、本発明の第５の実施形態に係るスイッチング電源装置３１５の回路図である。スイッチング電源装置３１５は、本発明のスイッチング制御回路に相当するスイッチング制御用ＩＣ２００を備えている。スイッチング電源装置３１５は、トランスＴの二次側がフライバック形である。
図９に示したスイッチング電源装置３１４Ａと異なるのは、インダクタＬｒ、キャパシタＣｒ及び第２のスイッチング素子Ｑ２を設けずに、単純なフライバックコンバータを構成している点である。
このように、単純なフライバックコンバータにも同様に適用でき、同様の作用効果を奏する。
《他の実施形態》
以上に示した各実施形態では、スイッチング素子に流れる電流が所定電流値を超える過電流状態を所定時間に亘って検出したとき第１の過電流保護を行うようにしたが、過電流状態の検知は、所定時間に亘って過電流を連続して検出することに限らない。所定時間間隔で電流値を読み取り、過電流状態を所定回数以上計数したときに第１の過電流保護を行うようにしてもよい。
本発明のスイッチング電源装置のコンバータ方式は、絶縁型コンバータに限らず非絶縁型コンバータであってもよい。また、ハーフブリッジ型に限らずフルブリッジ型等に適用することもできる。
Ｄ４…ツェナーダイオード
ＦＢ…フィードバック端子
２００…スイッチング制御用ＩＣ
ＩＳ…電流検出端子
Ｌｒ…インダクタ
ＯＵＴ…出力端子
ＰＩ…入力端子
ＰＯ…出力端子
Ｑ１…第１のスイッチング素子
Ｑ２…第２のスイッチング素子
ＳＳ…ソフトスタート端子
Ｔ…トランス
３０１…スイッチング電源装置
３０４Ａ，３０４Ｂ…スイッチング電源装置
３１２Ａ，３１２Ｂ…スイッチング電源装置
３１３…スイッチング電源装置
３１４Ａ，３１４Ｂ…スイッチング電源装置
３１５…スイッチング電源装置
第２のスイッチング素子Ｑ２はＦＥＴからなり、ドレイン端子が入力端子ＰＩ（＋）に接続され、ソース端子が第１のスイッチング素子Ｑ１のドレイン端子に接続されている。

Claims (17)

  1. 複数の外部端子を有し、スイッチング電源装置の電力変換回路に設けられてスイッチング素子を制御する半導体集積回路を備えたスイッチング制御回路であって、
    前記スイッチング制御回路の動作により得られる出力電圧を検出して制御するための帰還信号が入力される帰還端子と、
    前記スイッチング素子を制御する制御信号を出力する出力端子と、
    前記スイッチング制御回路の動作により前記電力変換回路に流れる電流を検出する電流検出回路からの電流検出用信号が入力される電流検出用端子と、
    前記電力変換回路の動作開始から定常動作までの起動期間におけるソフトスタート期間において前記スイッチング素子の制御を設定する信号が入力されるソフトスタート端子と、
    前記ソフトスタート端子の信号に基づいて、前記起動期間におけるスイッチング素子のオン幅を制御するソフトスタート制御手段と、
    前記電流検出用信号に基づいて、前記電力変換回路の電流が第１の所定電流値を超える状態を検出したときに、前記出力端子の出力電圧を制御して前記電力変換回路のスイッチング動作を停止させる第１の過電流保護手段と、
    前記電流検出用端子に入力される電流検出用信号に基づいて、前記電力変換回路の電流が第２の所定電流値を超える状態を検出したときに、前記出力端子の出力電圧を制御して前記スイッチング素子を急速にターンオフして前記電力変換回路に流れる電流を制限する第２の過電流保護手段と、
    前記ソフトスタート端子に接続される、抵抗素子又は半導体素子を少なくとも含む外部回路に誘起される電圧を判定対象信号として検出し、前記判定対象信号を検出する所定の検出期間において、前記判定対象信号に応じて、前記第１の過電流保護手段の設定／非設定の選択を行う第１の過電流保護選択手段と、
    を備えたスイッチング制御回路。
  2. 前記第１の過電流保護手段は、前記電流検出回路が第１の所定電流値を超える状態を所定時間に亘って検出したとき、または所定回数検出したときに前記出力端子の出力電圧を制御して前記スイッチング素子をオフ状態に保ちスイッチング動作を停止する、請求項１に記載のスイッチング制御回路。
  3. 前記第１の過電流保護手段は、前記電流検出回路が第１の所定電流値を超える状態を所定時間に亘って検出したとき、または所定回数検出し、かつ、前記帰還端子に出力電圧が制御され、過電流状態ではないことを示す帰還信号が入力されているときに、前記出力端子の出力電圧を制御して前記スイッチング素子をオフ状態に保ちスイッチング動作を停止する、請求項１に記載のスイッチング制御回路。
  4. 前記第２の過電流保護手段は、前記電流検出回路が前記第１の所定電流値よりも高い前記第２の所定電流値を検出したとき、前記スイッチング素子を急速にターンオフする、請求項１乃至３の何れかに記載のスイッチング制御回路。
  5. 前記第１の過電流保護手段は前記電力変換回路から出力する電力の最大値を制限し、前記第２の過電流保護手段は前記スイッチング素子に流れる電流の最大値を制限する、請求項１乃至４の何れかに記載のスイッチング制御回路。
  6. 前記第１の過電流保護選択手段は、前記判定対象信号の電圧と所定電圧との比較によって、前記第１の過電流保護手段の設定／非設定の選択を行う、請求項１乃至５の何れかに記載のスイッチング制御回路。
  7. 前記外部回路は抵抗を備え、前記判定対象信号は前記抵抗に誘起される電圧信号である、請求項１乃至６の何れかに記載のスイッチング制御回路。
  8. 前記外部回路はツェナーダイオードを備え、前記判定対象信号は前記ツェナーダイオードに誘起される電圧信号である、請求項１乃至７の何れかに記載のスイッチング制御回路。
  9. 前記検出期間の開始は、ソフトスタート期間が終了した時点である、請求項１乃至８の何れかに記載のスイッチング制御回路。
  10. 前記検出期間の開始は、前記スイッチング制御回路に入力される電源が所定電圧以上になり、前記半導体集積回路が動作を開始する時点である、請求項１乃至９の何れかに記載のスイッチング制御回路。
  11. 前記検出期間の終止は、前記スイッチング制御回路に入力される電源が所定電圧以上になり、前記出力端子から前記スイッチング素子を制御する制御信号の出力を開始する時点である、請求項１乃至１０の何れかに記載のスイッチング制御回路。
  12. 前記ソフトスタート端子に定電流を供給する定電流回路を備えた、請求項１乃至１１の何れかに記載のスイッチング制御回路。
  13. 前記第１の過電流保護手段が作用する電圧未満の電圧であるときの前記判定対象信号に応じて、定常動作でのスイッチング素子のオン時間の制限値を設定する最大オン時間制限手段を備えた、請求項１乃至１２の何れかに記載のスイッチング制御回路。
  14. 前記最大オン時間制限手段は、前記外部回路に含まれる抵抗によって誘起される電圧を検出して前記誘起される電圧に応じて前記オン時間の制限値を設定する、請求項１３に記載のスイッチング制御回路。
  15. 前記外部回路は、前記ソフトスタート端子の電圧の上限を定める上限設定回路を含む、請求項１４に記載のスイッチング制御回路。
  16. 前記上限設定回路にツェナーダイオードを備える、請求項１５に記載のスイッチング制御回路。
  17. 請求項１乃至１６の何れかに記載のスイッチング制御回路を前記電力変換回路に備えるスイッチング電源装置。
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