KR101696403B1 - Soft start circuit of switching regulator - Google Patents

Soft start circuit of switching regulator Download PDF

Info

Publication number
KR101696403B1
KR101696403B1 KR1020150055355A KR20150055355A KR101696403B1 KR 101696403 B1 KR101696403 B1 KR 101696403B1 KR 1020150055355 A KR1020150055355 A KR 1020150055355A KR 20150055355 A KR20150055355 A KR 20150055355A KR 101696403 B1 KR101696403 B1 KR 101696403B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
soft start
voltage
output voltage
output
inverting input
Prior art date
Application number
KR1020150055355A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20160124980A (en
Inventor
박현
Original Assignee
(주)태진기술
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)태진기술 filed Critical (주)태진기술
Priority to KR1020150055355A priority Critical patent/KR101696403B1/en
Publication of KR20160124980A publication Critical patent/KR20160124980A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101696403B1 publication Critical patent/KR101696403B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H02M1/081—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters wherein the phase of the control voltage is adjustable with reference to the AC source
    • H02M1/082—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters wherein the phase of the control voltage is adjustable with reference to the AC source with digital control
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

본 발명은 스위칭 레귤레이터의 소프트 스타트 회로에 관한 것으로서, 상기스위칭 레귤레이터의 소프트 스타트 회로는 입력 전압이 인가되는 전류원, 상기 전류원과 접지 사이에 연결되어 있고 충전 상태에 따라 해당 상태의 소프트 스타트 전압을 생성하여 DC-DC 변환부로 인가될 수 있도록 하는 커패시터, 그리고 상기 소프트 스타트 전압과 상기 DC-DC 변환부의 출력단으로부터 인가되는 출력 피드백 전압이 각각 비반전 입력단과 반전 입력단으로 인가되고 해당 상태의 출력전압 상태 감지신호를 상기 DC-DC 변환부의 제어 및 보호부로 출력하여 하이측 스위칭 소자와 로우측 스위칭 소자의 동작을 제어할 수 있도록 하는 제1 비교기를 포함한다.A soft start circuit of a switching regulator includes a current source to which an input voltage is applied, a soft start circuit connected between the current source and the ground, And a DC-DC converter for converting the soft start voltage and the output feedback voltage applied from the output terminal of the DC-DC converter to a non-inverting input terminal and an inverting input terminal, respectively, To the control and protection unit of the DC-DC converter to control operation of the high-side switching device and the low-side switching device.

Description

스위칭 레귤레이터의 소프트 스타트 회로{SOFT START CIRCUIT OF SWITCHING REGULATOR}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a switching regulator,

본 발명은 소프트 스타트 회로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 프리-바이어스 출력 구동 기능을 갖는 동기식 스위칭 레귤레이터의 소프트 스타트 회로에 관한 것이다.The present invention relates to a soft start circuit, and more particularly, to a soft start circuit of a synchronous switching regulator having a pre-bias output drive function.

스위칭 레귤레이터(switching regulator)는 구동 시의 돌입 전류로 인해 야기되는 문제를 방지하기 위해 출력이 서서히 상승하게 하는 소프트 스타트 기능(soft start function)을 구비하고 있다.A switching regulator has a soft start function that causes the output to rise slowly to prevent problems caused by inrush currents during operation.

소프트 스타트 기능을 실행하기 위한 종래의 소프트 스타트 회로는 스위칭 레귤레이터 구동 시에 스위칭 레귤레이터의 출력 전압을 접지(GND) 레벨에서 목표한 레벨의 출력 전압(VOUT)까지 전압의 크기를 점진적으로 증가할 수 있도록 하여 스위칭 레귤레이터가 동작 할 때 돌입 전류의 발생을 방지할 수 있도록 하였다.The conventional soft start circuit for executing the soft start function is designed to gradually increase the output voltage of the switching regulator from the ground (GND) level to the output voltage (VOUT) of the target level at the time of driving the switching regulator So that the occurrence of inrush current can be prevented when the switching regulator is operated.

이러한 종래의 소프트 스타트 회로는 부하와 연결된 스위칭 레귤레이터의 개수가 하나일 경우에는 정상적으로 동작하지만, 복수의 스위칭 레귤레이터가 병렬로 부하와 연결되어 부하로 인가되는 출력 전압의 개수가 여러 개일 경우, 또는 스위칭 레귤레이터의 출력 단에 별도의 특정 전압(pre-biased output voltage)이 존재할 경우, 스위칭 레귤레이터의 출력 전압에 언더슈트(undershoot) 현상이나 오버슈트(overshoot) 현상이 발생하거나, 접지(GND) 레벨까지 출력 전압이 떨어져 부하의 동작이 리셋(reset)되는 등의 오 동작이 발생될 수 있다.This conventional soft start circuit normally operates when the number of switching regulators connected to the load is one. However, when the number of output voltages to which a plurality of switching regulators are connected in parallel to the load and there is a plurality of output voltages applied to the load, An undershoot phenomenon or an overshoot phenomenon may occur in the output voltage of the switching regulator when the output voltage of the switching regulator is in a pre-biased output voltage, An erroneous operation such as reset of the operation of the load may occur.

다음, 도 1을 참고로 하여 소프트 스타트 회로를 구비한 스위칭 레귤레이터의 한 예를 설명한다.Next, an example of a switching regulator having a soft-start circuit will be described with reference to Fig.

도 1를 참고로 하면, 입력 전압(VIN)이 인가되는 전류원(10), 전류원(10)과 접지 사이에 연결된 커패시터(C1), 전류원(10)과 커패시터(C1)의 접점 노드에서 출력되는 전압(이하, 이 전압을 '소프트 스타트 전압'이라 함)(VSS)과 기준 전압(VREF)이 각각 인가되는 두 개의 비반전 단자와 출력 전압(VOUT)이 인가되는 반전 단자를 구비한 오차 증폭기(error amplifier, EA)(20), 오차 증폭기(20)의 출력과 발진기로부터 출력되는 발진 신호(OSC)가 인가되는 펄스폭 변조부(Pulse Width modulator)(30), 펄스폭 변조부(30)에 연결되어 있는 제어 및 보호부(40), 입력 전압(VIN)과 접지 사이에 직렬로 연결되어 있고 제어 및 보호부(40)로부터 각각 인가되는 제어 신호에 따라 동작 상태가 변하는 제1 스위칭 소자(즉, 하이측 스위칭 소자(high side switching element)(T11)와 제2 스위칭 소자(즉, 로우측 스위칭 소자(low side switching element)(T12), 하이측 스위치 소자(T11)와 로우측 스위칭 소자(T12)의 공통 단자에 연결되어 있고 부하로 출력 전압(VOUT)을 출력하는 인덕터(L1), 그리고 인덕터(L1)과 접지 사이에 연결되어 있는 커패시터(C2)를 구비한다.1, a current source 10 to which an input voltage VIN is applied, a capacitor C1 connected between the current source 10 and ground, a voltage output from a contact node between the current source 10 and the capacitor C1, Inverting terminal to which the reference voltage VREF is applied and the inverting terminal to which the output voltage VOUT is applied (hereinafter referred to as an error amplifier) having a non-inverting terminal to which the reference voltage VREF is applied a pulse width modulator 30 to which the oscillation signal OSC outputted from the oscillator is applied and a pulse width modulator 30 connected to the output of the error amplifier 20, A first switching device (i.e., a switching device) 40 connected in series between the input voltage VIN and the ground and operating in accordance with a control signal applied from the control and protection unit 40, respectively, The high side switching element T11 and the second switching element (i.e., the low side switching An inductor L1 connected to the common terminal of the low side switching element T12 and the high side switching element T11 and the low side switching element T12 and outputting the output voltage VOUT to the load, And a capacitor C2 connected between ground L1 and ground.

이러한 구조에서, 전류원(10)과 커패시터(C1)가 소프트 스타트 기능을 수행하는 소프트 스타트 회로이고, 나머지 구성요소는 DC(direct current)-DC 변환 기능을 수행하는 DC-DC 변환부(DC-DC convertor)를 구성하며 일반적은 DC-DC 변환부의 구조 및 동작과 실질적으로 동일하다.In this structure, the current source 10 and the capacitor C1 are a soft start circuit performing a soft start function, and the remaining components are a DC-DC converter (DC-DC converter) converter and is substantially the same as the structure and operation of a general DC-DC converter.

이러한 구조를 갖는 소프트 스타트 회로가 적용된 스위칭 레귤레이터의 동작은 다음과 같다.The operation of the switching regulator to which the soft start circuit having such a structure is applied is as follows.

전류원(10)을 통해 커패시터(C1)에 전류가 충전되면, 전류원(10)과 커패시터(C1) 사이의 노드의 전압인 소프트 스타트 전압(VSS)이 점진적으로 증가하여 오차 증폭기(20)의 해당 비반전 단자로 입력된다.The soft start voltage VSS which is the voltage of the node between the current source 10 and the capacitor C1 gradually increases and the corresponding ratio of the error amplifier 20 Inverted terminal.

오차 증폭기(20)는 소프트 스타트 전압(VSS)과 기준 전압(VREF)이 각각 인가되는 두 개의 비반전 입력단을 갖고 있으므로, 두 개의 비반전 입력단으로 인가되는 전압 중에서 낮은 전압값을 갖는 해당 비반전 입력단의 입력 전압이 최종 비반전 입력 전압으로 선택되어, 선택된 최종 비반전 입력 전압과 출력 전압(VOUT)이 피드백되어 인가되는 반전 입력단의 전압(즉, 반전 입력 전압)의 오차를 비교하여 해당 크기의 전압을 펄스폭 변조부(30)로 출력하게 된다.Since the error amplifier 20 has two non-inverting input terminals to which the soft-start voltage VSS and the reference voltage VREF are respectively applied, the corresponding non-inverting input terminal having a low voltage value among the voltages applied to the two non- Inverting input voltage is compared with the voltage of the inverting input terminal to which the selected final non-inverting input voltage and the output voltage VOUT are fed back (that is, the inverting input voltage) To the pulse width modulating unit 30.

펄스폭 변조부(30)는 오차 증폭기(20)의 출력 전압과 발진 신호(OSC)를 이용하여 해당 크기의 펄스 폭을 갖는 제어 신호를 생성하여 제어 및 보호부(40)로 출력한다.The pulse width modulator 30 generates a control signal having a pulse width of a corresponding magnitude using the output voltage of the error amplifier 20 and the oscillation signal OSC and outputs the control signal to the control and protection unit 40.

제어 및 보호부(40)는 펄스폭 변조부(30)에서 인가되는 제어 신호를 이용하여 모스 트랜지스터(MOS transistor) 등의 파워 스위칭 소자(power switching element)로 이루어진 하이측 스위칭 소자(T11)와 로우측 스위칭 소자(T12)의 동작 상태를 제어하여 인덕터(L1)와 커패시터(C2)를 통해 해당 크기의 출력 전압(VOUT)이 부하 쪽으로 인가될 수 있도록 한다.The control and protection unit 40 uses the control signal applied from the pulse width modulation unit 30 to switch between the high side switching device T11 and the low side switching device T11 which are made of a power switching element such as a MOS transistor, Side switching element T12 so that the output voltage VOUT of the corresponding magnitude can be applied to the load through the inductor L1 and the capacitor C2.

이미 설명한 것처럼, 오차 증폭기(20)의 최종 비반전 입력 전압은 두 개의 비반전 입력단으로 인가되는 전압 중에서 작은 전압값을 갖는 전압으로 선택되므로, 스위칭 레귤레이터가 정상적으로 구동할 때 소프트 스타트 전압(VSS)은 접지(GND) 레벨부터 서서히 증가하게 되므로, 도 2의 (a)에 도시한 것처럼 A1 구간에서는 소프트 스타트 전압(VSS)의 전위가 기준 전압(VREF))보다 낮아 소프트 스타트 전압(VSS)이 오차 증폭기(20)의 최종 비반전 입력 전압으로 선택되고, 출력 전압(VOUT)은 소프트 스타트 전압(VSS)의 증가와 동일하게 서서히 증가된다.As described above, since the final non-inverting input voltage of the error amplifier 20 is selected as a voltage having a small voltage value among the voltages applied to the two non-inverting input terminals, when the switching regulator normally operates, the soft- The soft start voltage VSS is lower than the reference voltage VREF because the potential of the soft start voltage VSS is lower than the reference voltage VREF in the section A1 as shown in FIG. Inverting input voltage of the soft-start switch 20, and the output voltage VOUT is gradually increased as the increase of the soft-start voltage VSS.

소프트 스타트 전압(VSS)이 계속 증가하여 기준 전압(VREF)의 전위를 넘어가게 되면, 오차 증폭기(20)의 최종 비반전 입력 전압은 기준 전압(VREF)이 된다. 따라서, 이 때부터, 출력 전압(VOUT)은 기준 전압(VREF)의 전위를 유지하게 된다.When the soft-start voltage VSS continuously increases beyond the potential of the reference voltage VREF, the final non-inverting input voltage of the error amplifier 20 becomes the reference voltage VREF. Therefore, from this time, the output voltage VOUT maintains the potential of the reference voltage VREF.

이런 상태로 동작이 이루어질 때, 도 2의 (b)와 같이 스위칭 레귤레이터의 구동 시에 출력 전압(VOUT)에 프리-바이어스된 전압(pre-biased output voltage)이 존재하여 출력 전압의 상태가 프리-바이어스된 출력 전압인 경우, 로우측 스위칭 소자(T12)와 하이측 스위칭 소자(T11)의 스위칭 동작으로 인해, 구동 초기에 언더슈트 현상[도 2의 (b) 참조]이나 오버슈트 현상이 발생하여 불안전한 출력 전압(VOUT)이 생성되는 문제가 발생하였다.2B, when the switching regulator is driven, a pre-biased output voltage exists in the output voltage VOUT, and the state of the output voltage is pre- In the case of the biased output voltage, an undershoot phenomenon (see FIG. 2B) or an overshoot phenomenon occurs at the beginning of the driving due to the switching operation of the low-side switching element T12 and the high-side switching element T11 An unstable output voltage (VOUT) is generated.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 스위칭 레귤레이터의 구동 시 돌입 전류의 방지뿐만 아니라 프리-바이어스된 출력 전압으로 인한 스위칭 레귤레이터의 오동작을 방지하는 소프트 스타트 회로를 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a soft start circuit for preventing a malfunction of a switching regulator due to a pre-biased output voltage as well as an inrush current when a switching regulator is driven.

본 발명의 한 특징에 따른 스위칭 레귤레이터의 소프트 스타트 회로는 입력 전압이 인가되는 전류원, 상기 전류원과 접지 사이에 연결되어 있고 충전 상태에 따라 해당 상태의 소프트 스타트 전압을 생성하여 DC-DC 변환부로 인가될 수 있도록 하는 커패시터, 그리고 상기 소프트 스타트 전압과 상기 DC-DC 변환부의 출력단으로부터 인가되는 출력 피드백 전압이 각각 비반전 입력단과 반전 입력단으로 인가되고 해당 상태의 출력전압 상태 감지신호를 상기 DC-DC 변환부의 제어 및 보호부로 출력하여 하이측 스위칭 소자와 로우측 스위칭 소자의 동작을 제어할 수 있도록 하는 제1 비교기를 포함한다.A soft start circuit of a switching regulator according to an aspect of the present invention includes a current source to which an input voltage is applied, a soft start circuit connected between the current source and the ground, And an output feedback voltage applied from an output terminal of the DC-DC converter is applied to a non-inverting input terminal and an inverting input terminal, respectively, and an output voltage state detection signal of the corresponding state is applied to the DC- And a first comparator for outputting to the control and protection section to control operation of the high side switching element and the low side switching element.

상기 특징에 따른 스위칭 레귤레이터의 소프트 스타트 회로는 상기 소프트 스타트 전압과 접지 사이에 연결되어 있고, 제어 단자로 소프트 스타트 전압 제어신호가 입력되는 스위칭 소자, 상기 소프트 스타트 전압과 상기 DC-DC 변환부의 오차 증폭기의 입력단으로 인가되는 기준 전압이 각각 비반전 입력단과 반전 입력단으로 인가되어 해당 상태의 소프트 스타트 종료 확인 신호를 출력하는 제2 비교기, 그리고 상기 소프트 스타트 종료 확인 신호와 상기 제어 및 보호부에서 출력되는 보호 이벤트 발생신호가 각각 입력되어 해당 상태의 소프트 스타트 전압 제어신호를 출력하는 앤드 게이트를 더 포함할 수 있다.The soft start circuit of the switching regulator according to the above feature is characterized in that the soft start circuit is connected between the soft start voltage and the ground and the soft start voltage control signal is input to the control terminal, A second comparator for applying a reference voltage applied to the input terminal of the soft start end signal to the non-inverting input terminal and the inverting input terminal and outputting a soft start end confirmation signal in the corresponding state, And an AND gate for receiving an event generation signal and outputting a soft start voltage control signal in the corresponding state, respectively.

이러한 특징에 따르면, 소프트 스타트 전압과 출력 피드백 전압을 이용하여 출력 전압이 프리-바이어스된 출력 전압인지를 판정하는 출력전압 상태 감지 신호를 이용하여 DC-DC 변환부의 제어 및 보호부의 동작을 제어하므로, 프리-바이어스된 출력 전압의 언더슈트나 오버슈트 없이 정상적으로 유지된 후 프리-바이어스된 출력 전압에서 해당 크기의 출력 전압까지 서서히 증가될 수 있도록 한다.According to this aspect, the operation of the control and protection unit of the DC-DC converter is controlled by using the output voltage state detection signal that determines whether the output voltage is the pre-biased output voltage using the soft start voltage and the output feedback voltage, Biased output voltage to be gradually increased from the pre-biased output voltage to the output voltage of the corresponding magnitude after being normally maintained without undershoot or overshoot of the pre-biased output voltage.

이로 인해, 프리-바이어스된 출력 전압이 존재할 때 입력 전압이 인가되어 스위칭 레귤레이터가 구동되더라도 프리-바이어스된 출력 전압에 손상 없이 안정적으로 증가하게 되므로, 프리-바이어스 구동이 안정적으로 행해져 소프트 스타트 회로의 기능이 향상된다. Therefore, even if the switching regulator is driven by applying the input voltage when the pre-biased output voltage exists, the pre-biased output voltage stably increases without damage, so that the pre-bias driving is stably performed, .

도 1은 종래의 소프트 스타트 회로를 구비한 스위칭 레귤레이터의 개략적인 블럭도이다.
도 2는 도 1의 스위칭 레귤레이터의 동작 파형도로서, (a)는 오차 증폭기의 최종 비반전 입력 전압에 따른 출력 전압의 파형을 도시한 파형도이고, (b)는 출력 전압에 프리-바이어스된 전압이 존재할 경우, 언더슈트 현상이 발생한 예를 도시한 파형도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시 예에 따른 소프트 스타트 회로를 구비한 스위칭 레귤레이터의 개략적인 블럭도이다.
도 4는 도 3에 도시한 스위칭 레귤레이터의 일부 동작 파형도이다.1 is a schematic block diagram of a switching regulator having a conventional soft start circuit.
FIG. 2 is an operational waveform diagram of the switching regulator of FIG. 1, wherein (a) is a waveform diagram showing the waveform of the output voltage according to the final non-inverting input voltage of the error amplifier, (b) And an undershoot phenomenon occurs when a voltage is present.
3 is a schematic block diagram of a switching regulator having a soft-start circuit according to an embodiment of the present invention.
4 is a partial operational waveform diagram of the switching regulator shown in Fig.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "접속되어" 있다거나 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 접속되어 있거나 연결되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 접속되어" 있다거나 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, but it should be understood that there may be other elements in between do. On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따라 소프트 스타트 회로를 구비한 스위칭 레귤레이터에 대하여 설명한다.A switching regulator having a soft start circuit according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1과 비교할 때, 도 3에 도시한 스위칭 레귤레이터에서 도 1과 동일한 구조를 갖고 같은 기능을 수행하는 부분에 대해서는 같은 도면 부호를 부여하고, 그에 대한 자세한 설명도 생략한다.Compared with Fig. 1, the switching regulator shown in Fig. 3 has the same structure as that of Fig. 1 and performs the same function, and the same reference numerals are given to the switching regulator, and detailed description thereof will be omitted.

도 1에 도시한 본 발명의 한 실시예에 따른 소프트 스타트 회로가 적용된 스위칭 레귤레이터는 소프트 스타트 회로(100)와 소프트 스타트 회로(100)와 연결된 DC-DC 변환부(200)로 이루어져 있다.The switching regulator to which the soft-start circuit according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1 is applied includes a soft-start circuit 100 and a DC-DC converter 200 connected to the soft-start circuit 100.

DC-DC 변환부(200)는 도 1에 도시한 것과 같이, 소프트 스타트 전압(VSS)과 연결된 오차 증폭기(20), 오차 증폭기(20)의 출력과 발진 신호(OSC)가 인가되는 펄스폭 변조부(30), 펄스폭 변조부(30)에 연결되어 있는 제어 및 보호부(40a), 제어 및 보호부(40a)에 연결되어 있는 하이측 스위칭 소자(T21)와 로우측 스위칭 소자(T22), 하이측 스위치 소자(T21)와 로우측 스위칭 소자(T22)의 공통 단자에 연결되어 있어 부하로 출력 전압(VOUT)을 출력하는 인덕터(L1) 및 인덕터(L1)과 접지 사이에 연결되어 있는 커패시터(C2)를 구비한다.1, the DC-DC converter 200 includes an error amplifier 20 connected to the soft-start voltage VSS, a pulse width modulation (PWM) circuit to which the output of the error amplifier 20 and the oscillation signal OSC are applied, Side switching element T21 and the low-side switching element T22 connected to the control and protection unit 40a, the control and protection unit 40a, the control and protection unit 40a connected to the control unit 30, the pulse width modulation unit 30, An inductor L1 connected to a common terminal of the high-side switching element T21 and the low-side switching element T22 to output an output voltage VOUT to a load, and a capacitor connected between the inductor L1 and the ground, (C2).

소프트 스타트 회로(100)는 전류원(10)과 접지 사이에 연결된 커패시터(C1), 전류원(10)과 접지 사이에 연결되어 있고 제어 단자로 소프트 스타트 제어신호(SS_CTRL)가 인가되는 스위칭 소자(T2), 전류원(10)으로부터 캐패시터에 충전된 전압인 소프트 스타트 전압(VSS)과 기준 전압(VREF)이 각각 비반전 입력단과 반전 입력단으로 입력되고 해당 상태의 소프트 스타트 종료 확인 신호(EOSS)를 출력하는 비교기(COMP1), 소프트 스타트 전압(VSS)과 출력 전압(VOUT)이 각각 비반전 입력단과 반전 입력단으로 입력되고 해당 상태의 출력전압 상태 감지신호(TPBO)를 제어 및 보호부(40a)로 출력하는 비교기(COMP2), 소프트 스타트 종료 확인 신호(EOSS)와 제어 및 보호부(40a)에서 출력되는 보호 이벤트 발생신호(P_EVENT)를 논리곱하여 소프트 스타트 제어 신호(SS_CTRL)를 출력하는 앤드 게이트(AND1)를 구비한다.The soft start circuit 100 includes a capacitor C1 connected between the current source 10 and the ground, a switching element T2 connected between the current source 10 and the ground and receiving a soft start control signal SS_CTRL as a control terminal, , A soft start voltage VSS and a reference voltage VREF, which are voltages charged in the capacitor from the current source 10, are input to the non-inverting input terminal and the inverting input terminal, respectively, and the soft start end confirming signal EOSS And a comparator 40a for receiving the soft start voltage VSS and the output voltage VOUT from the non-inverting input terminal and the inverting input terminal respectively and outputting the output voltage state detection signal TPBO in the corresponding state to the control and protection unit 40a, The AND gate 40 outputs the soft start control signal SS_CTRL by logically multiplying the soft start control signal COMP2, the soft start end confirmation signal EOSS, and the protection event generation signal P_EVENT output from the control and protection unit 40a, (AND1).

본 예에서, 소프트 스타트 종료 확인 신호(EOSS)는 소프트 스타트 전압(VSS)과 기준 전압(VREF)의 전위를 이용하여 전류원(10)과 커패시터(C1)의 동작에 의해 행해지는 소프트 스타트 동작의 완료 시점을 감지하기 위한 신호이다.In this example, the soft-start end confirmation signal EOSS is a signal indicating completion of the soft-start operation performed by the operation of the current source 10 and the capacitor C1 using the potential of the soft-start voltage VSS and the reference voltage VREF It is a signal for detecting the viewpoint.

보호 이벤트 발생신호(P_EVENT)는 제어 및 보호부(40a)의 보호부(43)에서 생성되어 출력되는 신호로서, 출력 전압(VOUT)의 단락 현상 발생 시, 과전류 발생 시, 발열 등으로 인한 과온 현상 시 등과 같이 제어 및 보호부(40a)의 보호부(43)에 의해 DC-DC 변환부(200)의 보호 동작이 행해질 때[즉, 출력 전압(VOUT)을 리셋시켜야 되는 상황이 발생할 때] 보호 이벤트 발생신호(P_EVENT)의 상태는 초기 상태[예, 로우 레벨(low level)]에서 해당 상태[예, 하이 레벨(high level)]로 변환된다.The protection event generation signal P_EVENT is a signal generated and output by the protection unit 43 of the control and protection unit 40a. When the output voltage VOUT is short-circuited, an overcurrent is generated, When the protection operation of the DC-DC converter 200 is performed by the protection unit 43 of the control and protection unit 40a, that is, when a situation occurs in which the output voltage VOUT must be reset, The state of the event occurrence signal P_EVENT is changed from an initial state (e.g., low level) to a corresponding state (e.g., high level).

따라서, 소프트 스타트 동작이 완료된 후 제어 및 보호부(40a)의 보호부(43)에 의해 DC-DC 변환부(200)의 보호 동작이 행해질 때, 스위칭 소자(T2)는 턴온되어 커패시터(C1)의 충전 전하를 방전시키므로, 소프트 스타트 회로(100)를 리셋 상태로 제어한다.Therefore, when the protection operation of the DC-DC converter 200 is performed by the protection unit 43 of the control and protection unit 40a after the soft start operation is completed, the switching device T2 is turned on and the capacitor C1 is turned on, The charge stored in the soft start circuit 100 is discharged to control the soft start circuit 100 to the reset state.

출력전압 상태 감지 신호(TPBO)는 출력 전압(VOUT)에 프리-바이어스된 전압이 존재하는지의 여부를 감지하기 위한 것으로서, 소프트 스타트 전압(VSS)과 출력 전압(VOUT)의 크기를 비교하여 해당 상태의 레벨의 신호를 출력한다. The output voltage state detection signal TPBO is for detecting whether or not a pre-biased voltage exists in the output voltage VOUT and comparing the magnitude of the soft-start voltage VSS and the output voltage VOUT, Quot; level "

따라서, 출력 전압(VOUT)에 프리-바이어스된 전압이 존재할 경우, 출력전압 상태 감지 신호(TPBO)는 초기 상태(예, 하이 레벨)에서 해당 상태(예, 로우 레벨)로 변환되어 제어 및 보호부(40a)의 하이측 제어기(41)와 로우측 제어기(42)로 인가된다.Thus, when there is a pre-biased voltage at the output voltage VOUT, the output voltage state sense signal TPBO is converted from an initial state (e.g., high level) to a corresponding state (e.g., low level) Side controller 41 and the low-side controller 42 of the controller 40a.

따라서, 입력 전압(VIN)이 인가된 후 출력 전압(VOUT)이 프리-바이어스된 출력 전압이어서 해당 상태(예, 로우 레벨)의 출력전압 상태 감지신호(TPBO)가 비교기(COMP2)로부터 제어 및 보호부(40a)의 하이측 제어기(41)와 로우측 제어기(42)로 각각 입력되면, 하이측 제어기(41)와 로우측 제어기(42)는 로우레벨 상태의 출력전압 상태 감지신호(TPBO)에 따라 하이측 스위칭 소자(T12)와 로우측 스위칭 소자(T22)의 동작을 제어하여 출력 전압(VOUT)의 언더슈트 현상이나 오버슈트 현상을 방지하게 된다.Thus, after the input voltage VIN is applied, the output voltage VOUT is the pre-biased output voltage so that the output voltage state sense signal TPBO of that state (e.g., low level) is controlled and protected from the comparator COMP2 Side controller 41 and the low-side controller 42 to the low-side output voltage state detection signal TPBO when the high-side controller 41 and the low- The operation of the high-side switching element T12 and the low-side switching element T22 is controlled to prevent undershoot and overshoot of the output voltage VOUT.

즉, 도 4에 도시한 것처럼, 출력전압 상태 감지 신호(TPBO)가 제레벨 상태인 경우, 로우측 제어기(42)는 로우측 스위칭 소자(T12)를 턴오프시켜 출력 전압(VOUT)이 전위 하강 없이 현재 상태, 즉 프리-바이어스된 출력 전압을 유지할 수 있도록 하고, 하이측 제어기(42)의 부하측의 동작에 따라 하이측 스위칭 소자(T11)의 상태를 턴오프 시키거나 정해진 주기로 간헐적으로 턴온시켜 출력 전압(VOUT)의 오버 슈트 현상이 발생하지 않도록 한다.4, when the output voltage state detection signal TPBO is in the low level state, the low side controller 42 turns off the low side switching element T12 so that the output voltage VOUT falls Side switching element T11 according to the operation of the load side of the high side controller 42, or intermittently turns on the switching element T11 in a predetermined cycle to output the output The overshoot phenomenon of the voltage VOUT is prevented from occurring.

출력전압 상태 감지신호(TPBO)의 상태가 초기 상태인 하이 레벨 상태로 변환되면, 제어 및 보호부(40a)의 하이측 제어기(41)와 로우측 제어기(42)는 출력전압 상태 감지신호(TPBO)와 무관하게 일반적으로 알려진 동작을 수행하여 하이측 스위칭 소자(T11)와 로우측 스위칭 소자(T12)의 동작을 제어하여 출력 전압(VOUT)을 출력하게 된다.The high side controller 41 and the low side controller 42 of the control and protection unit 40a output the output voltage state detection signal TPBO in response to the transition of the state of the output voltage state detection signal TPBO to the initial state, And controls the operation of the high side switching element T11 and the low side switching element T12 to output the output voltage VOUT.

이처럼, 본 예에 따른 소프트 스타트 회로(100)는 전류원(10)과 커패시터(C1)의 동작에 의해 입력 전압(VIN)이 인가된 후 출력 전압(VOUT)의 증가가 점진적으로 행해지도록 하여 돌입 전류의 발생을 방지한다.As described above, the soft-start circuit 100 according to the present embodiment allows the output voltage VOUT to be gradually increased after the input voltage VIN is applied by the operation of the current source 10 and the capacitor C1, .

또한, 비교기(COMP2)의 동작에 의해 출력 전압(VOUT)의 상태가 프리-바이어스된 출력 전압인 경우, 소프트 스타트 회로(100)는 해당 상태의 출력전압 상태 감지신호(TPBO)를 출력하여 DC-DC 변환부(200)의 제어 및 보호부(40a)의 동작을 제어하므로, 프리-바이어스된 출력 전압의 언더슈트나 오버슈트 없이 정상적으로 유지된 후 프리-바이어스된 출력 전압에서 해당 크기의 출력 전압(VOUT)까지 서서히 증가될 수 있도록 한다.When the state of the output voltage VOUT is the pre-biased output voltage by the operation of the comparator COMP2, the soft-start circuit 100 outputs the output voltage state detection signal TPBO of the corresponding state, DC converter 200 controls the operation of the control and protection unit 40a so that the pre-biased output voltage is maintained normally without undershoot or overshoot, RTI ID = 0.0 > VOUT). ≪ / RTI >

본 명세서에서, 오차 증폭기(20)의 반전 입력단으로 입력되는 전압과 비교기(COMP2)의 반전 입력단으로 입력되는 전압은 부하로 입력되는 출력 전압(VOUT)이지만, 이와는 달리, 대안적인 예에서, 분압 저항을 이용하여 출력 전압(VOUT)을 해당 크기의 전압으로 분압한 분압 전압이 각각 입력될 수 있다. In this specification, the voltage input to the inverting input of the error amplifier 20 and the voltage input to the inverting input of the comparator COMP2 are the output voltage VOUT input to the load, however, in an alternative embodiment, A divided voltage obtained by dividing the output voltage VOUT by a voltage of a corresponding magnitude can be inputted.

이처럼, 오차 증폭기(20)의 반전 입력단과 비교기(COMP2)의 반전 입력단으로 입력되는 전압(즉, 출력 전압 또는 분압 전압)을 출력 피드백 전압으로 지칭한다.As such, the voltage input to the inverting input of the error amplifier 20 and the inverting input of the comparator COMP2 (i.e., the output voltage or the divided voltage) is referred to as the output feedback voltage.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It belongs to the scope of right.

10: 전류원 20: 오차 증폭기
30: 펄스폭 변조부 40: 제어 및 보호부
100: 소프트 스타트 회로 200: DC-DC 변환부
COMP1, COMP2: 비교기 AND1: 앤드 게이트
C1, C2: 커패시터 T11, T12, T2: 스위칭 소자10: current source 20: error amplifier
30: Pulse width modulation unit 40: Control and protection unit
100: soft start circuit 200: DC-DC conversion section
COMP1, COMP2: Comparator AND1: AND gate
C1, C2: capacitors T11, T12, T2: switching elements

Claims (2)

입력 전압이 인가되는 전류원;
상기 전류원과 접지 사이에 연결되어 있고 충전 상태에 따라 해당 상태의 소프트 스타트 전압을 생성하여 DC-DC 변환부로 인가될 수 있도록 하는 커패시터;
상기 소프트 스타트 전압과 상기 DC-DC 변환부의 출력단으로부터 인가되는 출력 피드백 전압이 각각 비반전 입력단과 반전 입력단으로 인가되고 해당 상태의 출력전압 상태 감지신호를 상기 DC-DC 변환부의 제어 및 보호부로 출력하여 하이측 스위칭 소자와 로우측 스위칭 소자의 동작을 제어할 수 있도록 하는 제1 비교기;,
상기 소프트 스타트 전압과 접지 사이에 연결되어 있고, 제어 단자로 소프트 스타트 전압 제어신호가 입력되는 스위칭 소자;
상기 소프트 스타트 전압과 상기 DC-DC 변환부의 오차 증폭기의 입력단으로 인가되는 기준 전압이 각각 비반전 입력단과 반전 입력단으로 인가되어 해당 상태의 소프트 스타트 종료 확인 신호를 출력하는 제2 비교기; 및
상기 소프트 스타트 종료 확인 신호와 상기 제어 및 보호부에서 출력되는 보호 이벤트 발생신호가 각각 입력되어 해당 상태의 소프트 스타트 전압 제어신호를 출력하는 앤드 게이트;를 포함하는 스위칭 레귤레이터의 소프트 스타트 회로.A current source to which an input voltage is applied;
A capacitor connected between the current source and the ground to generate a soft start voltage corresponding to the charged state and to be applied to the DC-DC converter;
The soft start voltage and the output feedback voltage applied from the output terminal of the DC-DC converter are respectively applied to the non-inverting input terminal and the inverting input terminal, and the output voltage state detection signal of the corresponding state is outputted to the control and protection unit of the DC- A first comparator for controlling the operation of the high side switching element and the low side switching element;
A switching element connected between the soft start voltage and ground, and receiving a soft start voltage control signal as a control terminal;
A second comparator for applying a soft start voltage and a reference voltage applied to an input terminal of the error amplifier of the DC-DC converter to a non-inverting input terminal and an inverting input terminal, respectively, and outputting a soft start termination confirmation signal; And
And an AND gate for receiving the soft start end confirmation signal and the protection event generation signal output from the control and protection unit and outputting the soft start voltage control signal in the corresponding state, respectively. 삭제delete
KR1020150055355A 2015-04-20 2015-04-20 Soft start circuit of switching regulator KR101696403B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150055355A KR101696403B1 (en) 2015-04-20 2015-04-20 Soft start circuit of switching regulator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150055355A KR101696403B1 (en) 2015-04-20 2015-04-20 Soft start circuit of switching regulator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160124980A KR20160124980A (en) 2016-10-31
KR101696403B1 true KR101696403B1 (en) 2017-01-16

Family

ID=57446185

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150055355A KR101696403B1 (en) 2015-04-20 2015-04-20 Soft start circuit of switching regulator

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101696403B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113364272B (en) * 2021-06-21 2022-11-22 弘大芯源(深圳)半导体有限公司 Smooth starting system of direct-current voltage converter

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007028771A (en) * 2005-07-14 2007-02-01 Sanyo Electric Co Ltd Switching control circuit, dc-dc converter
JP2010259188A (en) 2009-04-23 2010-11-11 Fuji Electric Systems Co Ltd Soft-start circuit and switching power supply
JP2011244677A (en) 2010-04-23 2011-12-01 Rohm Co Ltd Control circuit for switching power supply, and switching power supply, light-emitting device and electronic apparatus with the same
JP2015012737A (en) 2013-07-01 2015-01-19 新日本無線株式会社 Switching power supply circuit

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007028771A (en) * 2005-07-14 2007-02-01 Sanyo Electric Co Ltd Switching control circuit, dc-dc converter
JP2010259188A (en) 2009-04-23 2010-11-11 Fuji Electric Systems Co Ltd Soft-start circuit and switching power supply
JP2011244677A (en) 2010-04-23 2011-12-01 Rohm Co Ltd Control circuit for switching power supply, and switching power supply, light-emitting device and electronic apparatus with the same
JP2015012737A (en) 2013-07-01 2015-01-19 新日本無線株式会社 Switching power supply circuit

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160124980A (en) 2016-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9831780B2 (en) Buck-boost converter and method for controlling buck-boost converter
US8669748B2 (en) Device for synchronous DC-DC conversion and synchronous DC-DC converter
US7327124B2 (en) Control apparatus and method for a boost-inverting converter
US9154031B2 (en) Current mode DC-DC conversion device with fast transient response
US8928302B2 (en) Step-up/down type power supply circuit
JP4440869B2 (en) DC-DC converter, control circuit for DC-DC converter, and control method for DC-DC converter
CN110445376B (en) Hysteretic control DC/DC converter device and operation method thereof
JP4887841B2 (en) DC-DC converter control circuit, DC-DC converter, semiconductor device, and DC-DC converter control method
US9997123B2 (en) Switching power supply circuit, liquid crystal driving device, and liquid crystal display device
JP6393169B2 (en) DC-DC converter
CN109256945B (en) PWM control scheme for providing minimum ON time
US9729043B2 (en) Power conversion apparatus and protection method thereof while feedback current signal being abnormal
US10348111B2 (en) Charging circuit and the method thereof
US20110101944A1 (en) Voltage boosting/lowering circuit
JP2009022092A (en) Multi-output power supply circuit
JP5721403B2 (en) Buck-boost circuit and buck-boost circuit control method
KR101696403B1 (en) Soft start circuit of switching regulator
CN116722738A (en) Switching power supply converter and control circuit thereof
US20220407409A1 (en) Control circuit and power supply circuit of dc/dc converter, and electronic equipment
US20130257400A1 (en) Current control for dc-dc converter
JP2014096891A (en) Overcurrent detection circuit and switching power supply device
JP2006166613A (en) Switching power supply
US7295082B2 (en) Pulse frequency modulation oscillating circuit for a DC/DC converter
CN115378246B (en) Switching power supply with overshoot protection
CN113939984B (en) Self-biased non-isolated low power switching regulator

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200107

Year of fee payment: 4