KR20070121652A - 출력 장치 및 이것을 포함한 전자 기기 - Google Patents

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KR20070121652A
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마사끼 오미
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로무 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명에 따른 스위칭 전원 IC(21)는, 인덕터 Lex를 통하여 입력 전압 Vin이 인가되는 단자 T2와, 부하 LED에의 출력 전압 Vout이 인출되는 단자 T3과, 단자 T2와 접지단 사이에 접속된 트랜지스터 N1과, 단자 T2와 단자 T3 사이에 접속된 트랜지스터 P1과, 단자 T3과 트랜지스터 P1의 백 게이트 사이에 접속된 트랜지스터 P2와, 각 트랜지스터의 스위칭 제어를 행하는 스위칭 제어부 CTRL을 집적화하여 이루어지고, 스위칭 제어부 CTRL은, 승압 구동 시에는, 트랜지스터 P2를 항상 온 상태로 한 상태에서, 트랜지스터 N1, P1을 상보적으로 스위칭 제어하는 한편, 구동 정지 시에는, 트랜지스터 N1, P1, P2를 모두 오프 상태로 되도록 제어하는 구성으로 되어 있다.
스위칭 전원, 인덕터, 부하, 출력 전압, 트랜지스터, 스위칭 제어

Description

출력 장치 및 이것을 포함한 전자 기기{OUTPUT DEVICE AND ELECTRONIC DEVICE PROVIDED WITH SAME}
본 발명은, 입력 전압을 승압하여 출력 전압을 생성하는 승압형 스위칭 전원 장치(쵸퍼형 전원 장치)에 관한 것이다.
도 6A에 도시한 바와 같이, 종래의 승압형 스위칭 전원 IC(Integrated Circuit)(100)는, 그것에 집적화된 파워 트랜지스터 PT를 이용하여, 외장된 인덕터 Lex에 흐르는 전류를 스위칭 제어하고, 동일하게 외장의 쇼트키 배리어 다이오드 SBD 및 평활 컨덴서 Cex로 이루어지는 정류 평활 수단을 이용하여, 부하 Z에의 출력 전압 Vout을 생성하는 구성으로 되어 있었다.
또한, 본원 발명에 관한 그 밖의 종래 기술로서는, 회로를 구성하였을 때에 여러가지 문제점을 초래하는 기생 다이오드에 의한 문제점의 발생을 방지할 수 있는 반도체 장치(특허 문헌1을 참조)나, 정류 소자로서 MOSFET를 이용한 경우에도 MOSFET에서의 전압 강하를 억제하고, 정류 효율의 저하를 방지할 수 있는 정류 회로(특허 문헌2를 참조), 및, 전원 회로의 출력단 회로의 점유 면적을 저감할 수 있고, 출력 단자에 부하와 병렬로 접속된 컨덴서로부터의 역류를 용이하게 저지할 수 있는 전원 회로(특허 문헌3을 참조) 등이 다양하게 개시·제안되어 있다.
[특허 문헌1] 일본 특개평 8-186261호 공보(도 3)
[특허 문헌2] 일본 특개평 11-233730호 공보
[특허 문헌3] 일본 특개 2003-347913호 공보
<발명의 개시>
<발명이 해결하고자 하는 과제>
확실히, 상기 종래의 승압형 스위칭 전원 IC(100)이면, 파워 트랜지스터 PT의 온/오프 제어(듀티 제어)를 행함으로써, 입력 전압 Vin을 승압하여 출력 전압 Vout을 얻는 것이 가능하다.
그러나, 도 6A에 도시하는 승압형 스위칭 전원 IC(100)에서는, 장치의 구동을 정지할 때에, 파워 트랜지스터 PT의 스위칭 제어를 멈추어도, 입력 전압 Vin의 인가단으로부터 부하 Z에의 전류 경로가 차단되는 것은 아니기 때문에, 입력 전압 Vin의 변동 등에 의해 부하 Z에 리크 전류가 흐르게 될 우려가 있어, 파워 오프 기능으로서는 불충분하다고 하는 과제가 있었다.
상기 과제를 해결하는 수단으로서는, 도 6B에 도시한 바와 같이 상기의 전류 경로를 차단하는 트랜지스터 Qex를 외장하는 구성이 고려되지만, 그 구성에서는, 트랜지스터 Qex의 실장에 수반하여, 상기 승압형 스위칭 전원 IC(100)를 탑재하는 전자 기기 전체로서의 소형화·경박화가 저해된다고 하는 과제가 있었다.
또한, 상기 트랜지스터 Qex를 외장한 구성으로 하여도, 도 6C에 도시한 바와 같이, 부하 Z에 대한 출력 전압 Vout의 공급단이 저전위단에 쇼트(지락)한 경우에는, 인덕터 Lex 혹은 쇼트키 배리어 다이오드 SBD에 대전류가 흘러서, 이들의 소자 가 파괴되게 된다고 하는 과제도 있었다.
또한, 전술한 특허 문헌 1∼3에서 개시·제안되어 있는 종래 기술은, 모두, 입력 전압 Vin의 인가단으로부터 부하 Z에의 전류 경로를 적절하게 차단하는 기술은 아니고, 상기 과제를 해결할 수 있는 것은 아니었다.
본 발명은, 상기의 문제점을 감안하여, 상황에 따라서 입력 전압의 인가단으로부터 부하에의 전류 경로를 적절하게 차단하는 것이 가능한 승압형 스위칭 전원 장치를 제공하고, 그로 인해 이를 탑재한 전자 기기의 소형화 및 신뢰성의 향상에 공헌하는 것을 목적으로 한다.
<과제를 해결 하기 위한 수단>
상기된 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 승압형 스위칭 전원 장치는, 외장의 인덕터를 통하여 입력 전압이 인가되는 입력 단자와, 부하에의 출력 전압이 인출되는 출력 단자와, 상기 입력 단자와 소정의 기준 전압단 사이에 접속된 출력 트랜지스터와, 상기 입력 단자와 상기 출력 단자 사이에 접속된 제1 P채널 전계 효과 트랜지스터와, 상기 출력 단자와 제1 P채널 전계 효과 트랜지스터의 백 게이트 사이에 접속된 제2 P채널 전계 효과 트랜지스터와, 상기 출력 트랜지스터, 및, 제1, 제2 P채널 전계 효과 트랜지스터의 스위칭 제어를 행하는 스위칭 제어부를 집적화하여 이루어지고, 상기 스위칭 제어부는, 입력 전압을 승압하여 출력 전압을 얻을 때에는, 제2 P채널 전계 효과 트랜지스터를 항상 온 상태로 한 후에, 상기 출력 트랜지스터 및 제1 P채널 전계 효과 트랜지스터를 상보적으로 스위칭 제어하는 한편, 장치의 구동을 정지할 때에는, 상기 출력 트랜지스터, 및, 제1, 제2 P채널 전 계 효과 트랜지스터를 모두 오프 상태로 되도록 제어하는 구성(제1 구성)으로 되어 있다.
이와 같은 구성으로 함으로써, 제1 P채널 전계 효과 트랜지스터를 통하는 전류 경로는 물론, 이에 부수하는 보디 다이오드를 통한 전류 경로도, 제2 P채널 전계 효과 트랜지스터에 의해 차단할 수 있다. 따라서, 리크 전류 차단용의 트랜지스터를 외장하고 있던 종래 구성과 달리, 이를 탑재하는 전자 기기의 소형화·경박화를 저해하지 않고, 상황에 따라서 입력 전압의 인가단으로부터 부하에의 전류 경로를 적절하게 차단하는 것이 가능하게 된다.
또한, 상기 제1 구성으로 이루어지는 승압형 스위칭 전원 장치는, 상기 입력 전압이 직접 인가되는 전원 단자와, 소스가 제1 P채널 전계 효과 트랜지스터의 백 게이트에 접속되고, 드레인이 상기 전원 단자에 접속되고, 게이트가 상기 출력 단자에 접속된 제3 P채널 전계 효과 트랜지스터를 집적화하여 이루어지는 구성(제2 구성)으로 하면 된다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 출력 전압이 소정의 전위 레벨까지 저하했을 때, 제1, 제2 P채널 전계 효과 트랜지스터의 백 게이트를 입력 전압에 고정하여, 그 오프 상태를 보다 확실한 것으로 하는 것이 가능하게 된다.
또한, 상기 제1 구성으로 이루어지는 승압형 스위칭 전원 장치에서, 상기 스위칭 제어부는, 장치의 구동을 정지할 때에, 제1, 제2 P채널 전계 효과 트랜지스터의 게이트에 상기 입력 전압을 인가하는 구성(제3 구성)으로 하면 된다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 출력 전압을 급준하게 하강시킬 수 있다. 또한, 상기 구성이면, 입력 단자에 나타나는 전압이 장치의 구동 정지와 동시에 급등하는 것을 회 피 할 수 있기 때문에, 장치의 내압 마진을 불필요하게 높이지 않게 되게 된다.
또한, 상기 제2 구성으로 이루어지는 승압형 스위칭 전원 장치에서도, 상기 스위칭 제어부는, 장치의 구동을 정지할 때에, 제1, 제2 P채널 전계 효과 트랜지스터의 게이트에 상기 입력 전압을 인가하는 구성(제4 구성)으로 하면 된다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 제1, 제2 P채널 전계 효과 트랜지스터가 온 상태로 되는 기간에서, 제3 P채널 전계 효과 트랜지스터를 오프 상태로 하고, 제1, 제2 P채널 전계 효과 트랜지스터의 백 게이트를 플로트 상태로 할 수 있으므로, 제3 P채널 전계 효과 트랜지스터를 통하여, 전원 단자로부터 전력 공급을 받는 내부 회로에 과대 전류가 유입하는 것을 회피하여, 그 소자 파괴를 방지하는 것이 가능하게 된다.
또한, 상기 제1 또는 제2 구성으로 이루어지는 승압형 스위칭 전원 장치에서, 상기 스위칭 제어부는, 장치의 구동을 정지할 때, 제1, 제2 P채널 전계 효과 트랜지스터의 게이트에 상기 출력 전압을 인가하는 구성(제5 구성)으로 하여도 된다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 장치를 몇번이나 온/오프시킬 필요가 있는 경우라도, 전력 손실을 저감하여, 그 효율을 높이는 것이 가능하게 된다.
또한, 상기 제1∼제5 중 어느 하나의 구성으로 이루어지는 승압형 스위칭 전원 장치는, 상기 출력 전압에 따라서 변동하는 귀환 전압과 소정의 목표 설정 전압과의 차분을 증폭하여 오차 전압 신호를 생성하는 오차 증폭기와, 소정의 삼각파 전압 신호를 생성하는 발진기와, 상기 오차 전압 신호와 상기 삼각파 전압 신호를 비교하여 PWM 신호를 생성하는 PWM 컴퍼레이터를 집적화하여 이루어지고, 상기 스위칭 제어부는, 입력 전압을 승압하여 출력 전압을 얻을 때, 상기 PWM 신호에 기초 하여, 상기 출력 트랜지스터 및 제1 P채널 전계 효과 트랜지스터를 상보적으로 스위칭 제어하는 구성(제6 구성)으로 하면 된다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 출력 전압을 그 목표 설정치에 맞추어 넣을 수 있다.
또한, 상기 제1∼제6 중 어느 하나의 구성으로 이루어지는 승압형 스위칭 전원 장치는, 상기 출력 전압을 감시하여, 상기 스위칭 제어부에 출력 쇼트가 발생하였는지의 여부를 통지하기 위한 출력 쇼트 검출 신호를 생성하는 출력 쇼트 검출 회로를 갖고 이루어지고, 상기 스위칭 제어부는, 상기 출력 쇼트 검출 신호에 기초하여 출력 쇼트가 발생한 것을 인식했을 때, 상기 출력 트랜지스터, 및, 제1, 제2 P채널 전계 효과 트랜지스터를 모두 오프 상태로 하는 구성(제7 구성)으로 하면 된다. 이와 같은 구성이면, 인덕터로부터 스위칭 전원 장치에 단락 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있고, 나아가서는, 장치 내부의 소자나 외장 부품의 파괴를 미연에 회피하는 것이 가능하게 된다.
또한, 상기 제7 구성으로 이루어지는 승압형 스위칭 전원 장치에서, 상기 출력 쇼트 검출 회로는, 상기 출력 전압이 소정의 임계치 전압을 하회했을 때에, 그 출력 논리를 반전하는 컴퍼레이터와, 장치가 기동하고나서 소정의 출력 검출 마스크 기간 중에는, 상기 컴퍼레이터의 출력 논리에 따르지 않고, 일정한 출력을 행하는 한편, 상기 출력 검출 마스크 기간의 경과 후에는, 상기 컴퍼레이터의 출력 논리를 반영하여, 상기 출력 쇼트 검출 신호의 출력 논리를 반전시키는 출력 검출 마스크 수단을 갖고 이루어지고, 상기 스위칭 제어부는, 상기 출력 쇼트 검출 신호에 따라서 출력 쇼트가 발생한 것을 인식하고, 상기 출력 트랜지스터, 및 제1, 제2 P 채널 전계 효과 트랜지스터를 모두 오프 상태로 하는 구성(제8 구성)으로 하면 된다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 상기 컴퍼레이터의 출력 검출 불능에 기인하는 기동 시의 상승 불량을 방지하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 발명에 따른 전자 기기는, 장치 전원의 출력 변환 수단으로서, 상기 제1∼제8 중 어느 하나의 구성으로 이루어지는 승압형 스위칭 전원 장치를 포함하여 이루어진다. 또한, 상기 장치 전원으로서는, 배터리를 이용할 수 있다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 전자 기기의 소형화 및 신뢰성 향상을 도모하는 것이 가능하게 된다.
<발명의 효과>
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 승압형 스위칭 전원 장치이면, 입력 전압의 인가단으로부터 부하에의 전류 경로를 상황에 따라서 적절하게 차단하는 것이 가능해지고, 나아가서는, 이것을 탑재한 전자 기기의 소형화 및 신뢰성 향상에 공헌하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 휴대 전화 단말기의 일 실시 형태를 도시하는 블록도.
도 2는 DC/DC 컨버터(20)의 일 구성예를 도시하는 회로도.
도 3은 스위칭 전원 IC(21)의 파워 오프 동작의 일례를 설명하기 위한 도면.
도 4는 스위칭 전원 IC(21)의 파워 오프 동작의 다른 일례를 설명하기 위한 도면.
도 5는 스위칭 전원 IC(21)의 출력 쇼트 보호 동작의 일례를 설명하기 위한 도면.
도 6A, 도 6B, 도 6C는 모두, DC/DC 컨버터의 일 종래예를 도시하는 회로도.
<부호의 설명>
10 : 배터리
20 : DC/DC 컨버터(스위칭 레귤레이터)
30 : TFT 액정 패널
21 : 스위칭 전원 IC
211 : 스위치 구동 회로
212 : 출력 귀환 회로
213 : 출력 쇼트(지락) 검출 회로
CTRL : 스위칭 제어부
N1∼N3 : N채널 전계 효과 트랜지스터
P1∼P3 : P채널 전계 효과 트랜지스터
ERR : 오차 증폭기
E1 : 직류 전압원
OSC : 발진기
CMP1∼CMP2 : 컴퍼레이터
I1 : 정전류원
C1 : 컨덴서
R1∼R3 : 저항
SW : 스위치 소자
INV : 인버터
OR : 논리합 회로
T1∼T4 : 외부 단자
Lex : 인덕터(외장)
Cex : 평활 컨덴서(외장)
Rex : 저항(외장)
<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>
이하에서는, 휴대 전화 단말기에 탑재되고, 배터리의 출력 전압을 변환하여 단말기 각 부(예를 들면 TFT(Thin Film Transistor) 액정 패널)의 구동 전압을 생성하는 DC/DC 컨버터에 본 발명을 적용한 경우를 예로 들어 설명을 행한다.
도 1은 본 발명에 따른 휴대 전화 단말기의 일 실시 형태를 도시하는 블록도(특히, TFT 액정 패널에의 전원계 부분)이다. 본 도면에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 휴대 전화 단말기는, 장치 전원인 배터리(10)와, 배터리(10)의 출력 변환 수단인 DC/DC 컨버터(20)와, 휴대 전화 단말기의 표시 수단인 TFT 액정 패널(30)을 갖고 이루어진다. 또한, 본 도면에는 명시되지 않았지만, 본 실시 형태의 휴대 전화 단말기는, 상기 구성 요소 외에, 그 본질 기능(통신 기능 등)을 실현하는 수단으로서, 송수신 회로부, 스피커부, 마이크부, 표시부, 조작부, 메모리부 등을 당연히 갖고 이루어진다.
DC/DC 컨버터(20)는, 배터리(10)로부터 인가되는 입력 전압 Vin으로부터 일정한 출력 전압 Vout을 생성하고, 그 출력 전압 Vout을 TFT 액정 패널(30)에 공급한다.
도 2는, DC/DC 컨버터(20)의 일 구성예를 도시하는 회로도(일부에 블록을 포함함)이다. 본 도면에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 DC/DC 컨버터(20)는, 스위칭 전원 IC(21) 외에, 외장의 인덕터 Lex, 평활 컨덴서 Cex, 및, 저항 Rex를 갖고 이루어지는 승압형 스위칭 레귤레이터(쵸퍼형 레귤레이터)이다.
스위칭 전원 IC(21)는, 회로 블록적으로 보면, 스위치 구동 회로(211)와, 출력 귀환 회로(212)와, 출력 쇼트(지락) 검출 회로(213)를 가지는 것 외에, 외부와의 전기적인 접속 수단으로서, 외부 단자 T1∼T4를 갖고 이루어진다. 또한, 스위칭 전원 IC(21)에는, 상기한 회로 블록 외에, 그 밖의 보호 회로 블록(저입력 오동작 방지 회로나 열 보호 회로 등)을 적절히 조립하여도 된다.
스위치 구동 회로(211)는, 스위칭 제어부 CTRL과, N채널 전계 효과 트랜지스터 N1과, P채널 전계 효과 트랜지스터 P1∼P3을 갖고 이루어진다.
출력 귀환 회로(212)는, 오차 증폭기 ERR과, 직류 전압원 E1과, 발진기 OSC와, 컴퍼레이터 CMP1을 갖고 이루어진다.
출력 쇼트(지락) 검출 회로(213)는, 컴퍼레이터 CMP2와, 정전류원 I1과, 컨덴서 C1과, 스위치 소자 SW와, 인버터 INV와, N채널 전계 효과 트랜지스터 N2∼N3과, 저항 R1∼R3과, 논리합 회로 OR을 갖고 이루어진다.
스위칭 제어부 CTRL의 전원 입력단, 및, 그 외의 내부 회로(도시되지 않음) 의 전원 입력단은, 모두, 외부 단자 T1(전원 단자)에 접속되어 있다.
트랜지스터 N1의 드레인은, 외부 단자 T2(입력 단자)에 접속되어 있다. 트랜지스터 N1의 소스는, 접지되어 있다. 트랜지스터 N1의 게이트는, 스위칭 제어부 CTRL의 게이트 신호 출력단에 접속되어 있다.
트랜지스터 P1의 드레인은, 외부 단자 T2에 접속되어 있다. 트랜지스터 P1의 소스는, 외부 단자 T3(출력 단자)에 접속되어 있다. 트랜지스터 P1의 게이트는, 스위칭 제어부 CTRL의 게이트 신호 출력단에 접속되어 있다. 또한, 트랜지스터 P1의 드레인과 백 게이트 사이에는, 애노드가 드레인에 접속되고, 캐소드가 백 게이트에 접속된 형태로, 보디 다이오드 BD1이 부수되어 있다.
트랜지스터 P2의 드레인은, 외부 단자 T3에 접속되어 있다. 트랜지스터 P2의 소스는, 트랜지스터 P1의 백 게이트에 접속되어 있다. 트랜지스터 P2의 게이트는, 스위칭 제어부 CTRL의 게이트 신호 출력단에 접속되어 있다. 트랜지스터 P2의 백 게이트는, 자신의 소스에 접속되어 있다. 또한, 트랜지스터 P2의 드레인과 백 게이트 사이에는, 애노드가 드레인에 접속되고, 캐소드가 백 게이트에 접속된 형태로, 보디 다이오드 BD2가 부수되어 있다.
트랜지스터 P3의 드레인은, 외부 단자 T1에 접속되어 있다. 트랜지스터 P3의 소스는, 트랜지스터 P1의 백 게이트에 접속되어 있다. 트랜지스터 P3의 게이트는, 외부 단자 T3에 접속되어 있다. 트랜지스터 P3의 백 게이트는, 자신의 소스에 접속되어 있다.
오차 증폭기 ERR의 반전 입력단(-)은, 외부 단자 T4(출력 귀환 단자)에 접속 되어 있다. 오차 증폭기 ERR의 비반전 입력단(+)은, 직류 전압원 E1의 정극단에 접속되어 있다. 직류 전압원 E1의 부극단은 접지되어 있다. 컴퍼레이터 CMP1의 비반전 입력단(+)은, 오차 증폭기 ERR의 출력단에 접속되어 있다. 컴퍼레이터 CMP1의 반전 입력단(-)은, 발진기 0SC의 출력단에 접속되어 있다. 컴퍼레이터 CMP1의 출력단은, 스위칭 제어부 CTRL의 PWM 신호 입력단에 접속되어 있다.
컴퍼레이터 CMP2의 비반전 입력단(+)은, 외부 단자 T3에 접속되어 있다. 컴퍼레이터 CMP2의 반전 입력단(-)은, 전원 라인과 접지단 사이에 직렬 접속되는 저항 R2, R3의 접속 노드에 접속되어 있다. 컴퍼레이터 CMP2의 출력단은, 논리합 회로 OR의 일 입력단에 접속되어 있다. 스위치 소자 SW의 일단은, 정전류원 I1을 통하여 전원 라인에 접속되어 있다. 스위치 소자 SW의 타단은, 컨덴서 C1을 통하여 접지되는 한편, 트랜지스터 N2의 게이트 및 트랜지스터 N3의 드레인에도 각각 접속되어 있다. 스위치 소자 SW의 제어단은, 기동 신호 Sstart의 인가단에 접속되어 있다. 트랜지스터 N2의 드레인은, 저항 R1을 통하여 전원 라인에 접속되는 한편, 논리합 회로 OR의 타입력단에도 접속되어 있다. 트랜지스터 N2, N3의 소스는 접지되어 있다. 트랜지스터 N3의 게이트는, 인버터 INV를 통하여, 기동 신호 Sstart의 인가단에 접속되어 있다. 논리합 회로 OR의 출력단은, 스위칭 제어부 CTRL의 검출 신호 입력단에 접속되어 있다.
스위칭 전원 IC(21)의 외부에서, 외부 단자 T1은, 배터리(10)로부터 공급되는 입력 전압 Vin의 인가단에 접속되는 한편, 인덕터 Lex의 일단에도 접속되어 있다. 외부 단자 T2는, 인덕터 Lex의 타단에 접속되어 있다. 외부 단자 T3은, 평활 컨덴서 Cex를 통하여 접지되는 한편, 부하인 TFT 액정 패널(30)의 발광 다이오드 열 LED의 애노드단에 접속되어 있다. 외부 단자 T4는, 저항 Rex를 통하여 접지되는 한편, 발광 다이오드열 LED의 캐소드단에도 접속되어 있다.
우선, 상기 구성으로 이루어지는 스위칭 전원 IC(21)의 기본 동작(직류/직류변환 동작)에 대하여 설명한다.
트랜지스터 N1은, 스위칭 제어부 CTRL로부터의 게이트 전압 Vn에 따라서 스위칭 제어(개폐 제어)되는 출력 트랜지스터로서, 트랜지스터 P1은, 스위칭 제어부 CTRL로부터의 게이트 전압 Vp1에 따라서 스위칭 제어(개폐 제어)되는 동기 정류 트랜지스터이다.
스위칭 제어부 CTRL은, 입력 전압 Vin을 승압하여 출력 전압 Vout을 얻을 때에는, 트랜지스터 P2를 항상 온 상태로 한 후에, 트랜지스터 N1, P1을 상보적으로 스위칭 제어한다.
또한, 본 명세서 내에서 이용하고 있는 「상보적」이라는 문언은, 트랜지스터 N1, P1의 온/오프가 완전히 역전하고 있는 경우 외에, 관통 전류 방지의 관점으로부터 트랜지스터 N1, P1의 온/오프 천이 타이밍에 소정의 지연을 공급하고 있는 경우도 포함하는 것으로 한다.
트랜지스터 N1이 온 상태로 되면, 인덕터 Lex에는, 트랜지스터 N1을 통하여, 접지단을 향한 스위치 전류가 흘러서, 그 전기 에너지가 축적된다. 또한, 트랜지스터 N1의 온 기간에서, 이미 평활 컨덴서 Cex에 전하가 축적되어 있던 경우, 부하인 발광 다이오드 열 LED에는, 평활 컨덴서 Cex로부터의 전류가 흐르게 된다. 또 한, 이 때, 동기 정류 소자인 트랜지스터 P1은, 트랜지스터 N1의 온 상태에 대하여 상보적으로 오프 상태로 되기 때문에, 평활 컨덴서 C1로부터 트랜지스터 N1을 향하여 전류가 유입되는 경우는 없다.
한편, 트랜지스터 N1이 오프 상태로 되면, 인덕터 Lex에 발생한 역기전압에 의해, 그곳에 축적되어 있던 전기 에너지가 방출된다. 이 때, 트랜지스터 P1은, 트랜지스터 N1의 오프 상태에 대하여 상보적으로 온 상태로 되기 때문에, 외부 단자 T2로부터 트랜지스터 P1을 통하여 흐르는 전류는, 외부 단자 T3으로부터 부하인 발광 다이오드 열 LED에 유입됨과 함께, 평활 컨덴서 Cex를 통하여 접지단에도 유입되어, 그 평활 컨덴서 Cex를 충전하게 된다. 상기의 동작이 반복됨으로써, 부하인 발광 다이오드열 LED에는, 평활 컨덴서 Cex에 의해 평활된 직류 출력이 공급된다.
이와 같이, 본 실시 형태의 스위칭 전원 IC(21)는, 트랜지스터 N1, P1의 스위칭 제어에 의해, 입력 전압 Vin을 승압하여 출력 전압 Vout을 생성하는 쵸퍼형 승압 회로의 일 구성 요소로서 기능하는 것이다.
다음으로, 상기 구성으로 이루어지는 스위칭 전원 IC(21)의 출력 귀환 제어에 대하여 설명한다.
스위칭 전원 IC(21)에서, 오차 증폭기 ERR은, 저항 Rex의 일단으로부터 인출되는 출력 귀환 전압 Vfb(출력 전압 Vout의 실제치에 상당함)와, 직류 전압원 E1에서 생성되는 참조 전압 Vref(출력 전압 Vout의 목표 설정치 Vtarget에 상당함)와의 차분을 증폭하여 오차 전압 신호 Verr을 생성한다. 즉, 오차 전압 신호 Verr의 전 압 레벨은, 출력 전압 Vout이 그 목표 설정치 Vtarget보다도 낮을수록, 고레벨로 된다. 한편, 발진기 OSC는, 소정의 삼각파 전압 신호 Vslope를 생성한다.
컴퍼레이터 CMP1은, 오차 전압 신호 Verr과 삼각파 전압 신호 Vslope를 비교하여 PWM[Pulse Width Modulation] 신호를 생성하는 PWM 컴퍼레이터이다. 즉, PWM 신호의 온 듀티(단위 기간에 차지하는 트랜지스터 N1의 온 기간의 비)는, 오차 전압 신호 Verr과 삼각파 전압 신호 Vslope와의 상대적인 고저에 따라서 축차적으로 변동한다. 구체적으로 설명하면, 출력 전압 Vout이 그 목표 설정치 Vtarget보다도 낮을수록, PWM 신호의 온 듀티는 커지고, 출력 전압 Vout이 그 목표 설정치 Vtarget에 접근함에 따라서, PWM 신호의 온 듀티는 작아진다.
스위칭 제어부 CTRL은, 입력 전압 Vin을 승압하여 출력 전압 Vout을 얻을 때에는, PWM 신호에 따라서 트랜지스터 N1 및 트랜지스터 P1을 상보적으로 스위칭 제어한다. 구체적으로 설명하면, 스위칭 제어부 CTRL은, PWM 신호의 온 기간에는, 트랜지스터 N1을 온 상태, 트랜지스터 P1을 오프 상태로 하는 한편, PWM 신호의 오프 기간에는, 트랜지스터 N1을 오프 상태, 트랜지스터 P1을 온 상태로 한다.
이와 같이, 본 실시 형태의 스위칭 전원 IC(21)는, 오차 전압 신호 Verr에 기초하는 출력 귀환 제어에 의해, 출력 전압 Vout을 그 목표 설정치 Vtarget에 맞추어 넣을 수 있다.
다음으로, 상기 구성으로 이루어지는 스위칭 전원 IC(21)의 구동 정지 동작(파워 오프 동작)에 대해서, 도 2 및 도 3을 참조하면서, 상세히 설명한다. 도 3은, 스위칭 전원 IC(21)의 파워 오프 동작의 일례를 설명하기 위한 도면으로, 특 히, 장치의 구동을 정지할 때에, 트랜지스터 P1, P2의 게이트에 입력 전압 Vin을 인가하는 경우의 장치 거동을 나타내고 있다.
시각 t1에서, 스위칭 전원 IC(21)에 파워 오프가 지시되면, 트랜지스터 N1에는, 게이트 전압 Vn으로서 접지 전위가 인가되고, 트랜지스터 N1은 오프 상태로 된다. 이에 의해, 스위칭 전원 IC(21)의 승압 동작은 정지된다.
한편, 트랜지스터 P1, P2에는, 게이트 전압 Vp1, Vp2로서 모두 입력 전압 Vin이 인가된다. 단, 출력 전압 Vout은, 아직 입력 전압 Vin보다도 높은 레벨을 유지하고 있기 때문에, 트랜지스터 P1, P2의 게이트 전위(Vin)는, 그 소스 전위(Vout)보다도 낮은 상태로 된다. 따라서, 트랜지스터 P1, P2는, 상기 게이트 전압의 변천에 따르지 않고, 계속해서 온 상태로 유지된다. 그 결과, 평활 컨덴서 Cex의 축적 전하는, 트랜지스터 P1을 통하여, 입력 전압 Vin의 인가단측에 급속히 방전되어, 출력 전압 Vout은 급격히 저하한다(시각 t1∼t2).
이와 같이, 스위칭 전원 IC(21)의 파워 오프 시에, 트랜지스터 P1, P2의 게이트에 입력 전압 Vin을 인가하는 구성으로 함으로써, 출력 전압 Vout을 급준하게 하강시킬 수 있다. 또한, 상기 구성이면, 외부 단자 T2에 나타나는 전압 Vx가 상기 파워 오프와 동시에 급등하는 것을 회피할 수 있기 때문에, 스위칭 전원 IC(21)의 내압 마진을 불필요하게 높이지 않게 되게 된다.
그 후, 시각 t2에서, 출력 전압 Vout이 입력 전압 Vin까지 저하하면, 트랜지스터 P1, P2는 오프 상태로 천이된다. 이에 의해, 외부 단자 T2로부터 발광 다이오드 열 LED에의 전류 경로를 차단할 수 있으므로, 이 이후에 입력 전압 Vin의 변 동 등이 발생한 경우에도, 발광 다이오드 열 LED에의 리크 전류를 적절히 방지하는 것이 가능하게 된다. 또한, 상기 구성이면, 리크 전류 차단용의 트랜지스터(도 6B를 참조)를 외장할 필요가 없으므로, 휴대 전화 단말기 전체로서의 소형화·경박화를 저해하는 경우도 없다. 시각 t2 이후, 출력 전압 Vout은, 도시하지 않은 내부의 풀다운 회로에 의해, 약 10[㎳]에서 0[V]로 된다.
또한, 상기한 트랜지스터 P2는, 트랜지스터 P1에 부수하는 보디 다이오드 BD1을 통한 전류 경로를 차단하는 수단으로서 설치되어 있다. 즉, 트랜지스터 P1의 스위칭 특성을 높이기 위해, 단순하게 트랜지스터 P1의 백 게이트와 소스를 접속한 구성에서는, 보디 다이오드 BD1을 통하여, 인덕터 Lex로부터 발광 다이오드 열 LED에의 전류 경로가 존재하는 바, 상기 전류 경로 상에 트랜지스터 P2를 배치하고, 또한, 스위칭 전원 IC(21)의 구동 정지 시에, 트랜지스터 P1, P2를 모두 오프 상태로 하는 구성으로 함으로써, 상기 전류 경로를 차단하여, 인덕터 Lex로부터 발광 다이오드 열 LED에의 리크 전류를 방지하는 것이 가능하게 된다.
한편, 트랜지스터 P3에 대하여 보면, 그 게이트 전위(출력 전압 Vout)는, 시각 t1∼t2에는, 전술한 바와 같이 급준하게 저하되어 가고, 시각 t2에서, 트랜지스터 P1, P2가 오프 상태로 된 이후에도, 완만하면서도 계속적으로 저하되어 간다. 이에 대하여, 트랜지스터 P3의 소스 전위 Vy는, 시각 t1∼t2에는, 출력 전압 Vout과 함께 급준하게 저하하는 한편, 시각 t2 이후에 대해서는, 보디 다이오드 BD1을 통하여 외부 단자 T2에 걸리기 때문에, 전압 Vx(입력 전압 Vin)로 유지된다. 따라 서, 트랜지스터 P3은, 출력 전압 Vout이 Vin-VGS 1.0[V] 정도로 저하할 때까지, 오프 상태로 유지되고, 시각 t3에서, 출력 전압 Vout이 상기 전위 레벨에까지 저하한 시점에서, 아무런 제어를 필요로 하는 일 없이, 자발적으로 온 상태로 천이된다. 즉, 트랜지스터 P3은, 출력 전압 Vout이 상기의 전위 레벨에까지 저하하였을 때, 트랜지스터 P1, P2의 백 게이트를 그 시점에서의 최고 전위인 입력 전압 Vin으로 고정하는 수단이라고 할 수 있다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 트랜지스터 P1, P2의 백 게이트를 고전위로 바이어스하여, 그 오프 상태를 보다 확실한 것으로 하는 것이 가능하게 된다.
또한, 여기서 중요한 것은, 트랜지스터 P1, P2가 온 상태로 되는 시각 t1∼t2(즉, 평활 컨덴서 Cex에 축적된 전하의 급속 방전 기간)에서, 트랜지스터 P3이 오프 상태로 되고, 트랜지스터 P1, P2의 백 게이트가 플로트 상태로 되는 것이다.이와 같은 동작이 실현됨으로써, 트랜지스터 P3을 통하여 외부 단자 T1로부터 전력 공급을 받는 내부 회로에 과대 전류가 유입하는 것을 회피하고, 그 소자 파괴를 방지하는 것이 가능하게 된다.
또한, 상기의 실시 형태에서는, 장치의 구동을 정지할 때에, 트랜지스터 P1, P2의 게이트에 입력 전압 Vin을 인가하는 경우를 예로 들어 설명을 행하였지만, 본 발명의 구성은 이에 한정되는 것은 아니고, 도 4에 도시한 바와 같이 장치의 구동을 정지할 때에, 트랜지스터 P1, P2의 게이트에 출력 전압 Vout을 인가하는 구성으로 하여도 된다.
이와 같은 구성으로 한 경우, 시각 t1에서, 스위칭 전원 IC(21)에 파워 오프가 지시된 시점에서, 트랜지스터 P1, P2는 오프 상태로 천이된다. 그 결과, 전술한 실시 형태에 비교하면, 평활 컨덴서 Cex에 축적된 전하의 방전 경로가 적어져서, 출력 전압 Vout은 서서히 저하하게 된다. 따라서, 스위칭 전원 IC(21)를 몇번이나 온/오프시킬 필요가 있을 경우에는, 상기 구성을 채용함으로써, 전력 손실을 저감하여, 그 효율을 높이는 것이 가능하게 된다.
단, 파워 오프와 동시에 트랜지스터 P1, P2를 오프 상태로 천이시키는 그 구성에서는, 인덕터 Lex에 축적된 전기 에너지에 의해, 외부 단자 T2에 나타나는 전압 Vx가 상기 파워 오프와 동시에 급등할 우려가 있다. 그 때문에, 상기 구성을 채용할 때에는, 스위칭 전원 IC(21)의 내압 마진을 충분히 높여 둘 필요가 있다.
마지막으로, 상기 구성으로 이루어지는 스위칭 전원 IC(21)의 출력 쇼트 보호 동작에 대하여 도 5를 참조하면서 상세히 설명한다.
시각 t4에서, 스위칭 전원 IC(21)이 외부로부터의 인에이블 신호에 의해 동작을 개시하면, 출력 전압 Vout은, 소정의 기울기를 갖고 서서히 그 상승을 개시한다. 또한, 시각 t4 이전에도, 입력 전압 Vin으로서 3.6[V]는 인가되어 있으므로, 도 5의 파형으로 된다.
컴퍼레이터 CMP2는, 출력 전압 Vout과 소정의 임계치 전압(저항 R2, R3의 접속 노드로부터 인출되는 입력 전압 Vin의 분압 전압)을 비교하는 수단이며, 그 비교 출력인 전압 신호 Vb의 논리(하이 레벨/로우 레벨)는, 출력 전압 Vout와 임계치 전압과의 상대적인 고저에 따라서 변천한다. 보다 구체적으로 설명하면, 출력 전 압 Vout이 임계치 전압보다도 높을 때에는, 전압 신호 Vb의 논리가 하이 레벨로 되고, 그렇지 않을 때에는, 전압 신호 Vb의 논리가 로우 레벨로 된다. 따라서, 상기 전압 신호 Vb의 논리를 감시함으로써, 출력 쇼트(지락)의 발생 유무를 검출하는 것이 가능하게 된다.
단, 스위칭 전원 IC(21)의 동작 개시 직후는, 컴퍼레이터 CMP2 자체의 출력 검출 불능 기간으로서, 전압 신호 Vb의 논리는, 출력 전압 Vout의 상승에 따르지 않고, 로우 레벨인 그대로로 된다. 따라서, 상기 전압 신호 Vb를 그대로 출력 쇼트 검출 신호(스위칭 제어부 CTRL에 출력 쇼트가 발생하고 있는지의 여부를 통지하기 위한 신호)로서 이용하면, 스위칭 전원 IC(21)를 기동하고 나서 잠깐의 기간, 출력 쇼트가 오검출되게 된다.
따라서, 본 실시 형태의 스위칭 전원 IC(21)에서는, 상기 오검출을 회피하기 위해, 다음과 같은 신호 처리(출력 검출 마스크 처리)가 행해진다.
즉, 본 실시 형태의 스위칭 전원 IC(21)에서는, 상기 스위칭 전원 IC(21)의 동작 개시에 맞추어서, 스위치 소자 SW의 개폐 제어를 행하기 위한 기동 신호 Sstart가 입력(도 5에서는 하이 레벨 천이)되고, 스위치 소자 SW가 온 상태, 트랜지스터 N3이 오프 상태로 된다. 또한, 트랜지스터 N3은, 기동 신호 Sstart의 비입력 시에 온 상태로 되는 컨덴서 C1의 방전 수단이다.
상기의 스위치 제어에 의해, 컨덴서 C1의 충전이 개시되고, 트랜지스터 N2의 게이트단에 인가되는 전압 신호 Va가 서서히 상승을 개시한다. 이 때, 전압 신호 Va가 소정의 임계치 전압 Vth에 도달할 때까지는, 트랜지스터 N2가 오프 상태로 유 지되고, 그 드레인으로부터 인출되는 전압 신호 Vc(출력 검출 마스크 신호)는 하이 레벨인 그대로로 된다.
또한, 전압 신호 Va가 임계치 전압 Vth에 도달할 때까지의 소요 기간(시각 t4∼t5)은, 출력 검출 마스크 기간에 상당하는 기간으로서, 전술한 컴퍼레이터 CMP2의 출력 검출 불능 기간보다도 길게 설정되어 있다. 상기 마스크 기간의 장단은, 정전류원 I1에서 생성하는 정전류치, 혹은, 컨덴서 C1의 용량치를 적절히 선택 함으로써, 용이하게 조정하는 것이 가능하다.
논리합 회로 OR은, 전압 신호 Vb, Vc의 논리합 연산에서 얻어진 전압 신호를 출력 쇼트 검출 신호 Vd로서 스위칭 제어부 CTRL에 송출한다. 따라서, 출력 쇼트 검출 신호 Vd의 논리는, 전압 신호 Vb, Vc의 한쪽이라도 하이 레벨이면 하이 레벨로 되고, 전압 신호 Vb, Vc가 모두 로우 레벨인 경우에만 로우 레벨로 된다.
여기서, 전압 신호 Va가 임계치 전압 Vth에 도달할 때까지의 기간(시각 t4∼t5)은, 전술한 바와 같이, 전압 신호 Vc가 하이 레벨로 된다. 그 때문에, 상기 기간 중에는, 컴퍼레이터 CMP2의 출력 검출 불능에 기인하여, 전압 신호 Vb가 로우 레벨로 유지되었다고 하여도, 그 논리가 전압 신호 Vc의 하이 레벨에 의해 마스크 되어, 출력 쇼트 검출 신호 Vd의 논리가 하이 레벨로 된다. 따라서, 상기 논리의 출력 쇼트 검출 신호 Vd를 받은 스위칭 제어부 CTRL에서는, 출력 쇼트가 발생하지 않는다고 인식하여, 통상 동작을 행할 수 있으므로, 기동 시의 상승 불량을 방지하는 것이 가능하게 된다.
그 후, 컨덴서 C1의 충전이 진행하고, 시각 t5에서, 전압 신호 Va가 임계치 전압 Vth에 도달하면, 트랜지스터 N2가 온 상태로 천이되고, 그 드레인으로부터 인출되는 전압 신호 Vc가 로우 레벨(거의 접지 전위)로 변천된다. 이 때, 시각 t5에서는, 이미 컨덴서 CMP2의 출력 검출이 가능하게 되어 있고, 출력 전압 Vout의 상승에 따라서, 전압 신호 Vb가 하이 레벨로 되어 있다. 따라서, 논리합 회로 OR에서 얻어지는 출력 쇼트 검출 신호 Vd의 논리는, 전압 신호 Vb의 논리 상태를 반영하여 하이 레벨로 되고, 그 논리의 출력 쇼트 검출 신호 Vd를 받은 스위칭 제어부 CTRL에서는, 출력 쇼트가 발생하지 않는다고 인식하여, 통상 동작을 행하는 것이 가능하게 된다.
한편, 시각 t6에서, 출력 쇼트(지락)가 발생한 경우, 출력 전압 Vout은 접지 전위까지 하강하기 때문에, 전압 신호 Vb는 로우 레벨로 변천된다. 또한, 이 때, 스위치 소자 SW는, 기동 신호 Sstart의 입력에 의해 온 상태로 된 그대로이며, 전압 신호 Va는, 계속해서 임계치 전압 Vth를 상회한 상태로 유지되고, 트랜지스터 N2도 온 상태인 그대로로 되어 있다. 즉, 전압 신호 Vc는, 그때까지 그대로, 로우 레벨로 유지된다. 그 결과, 전압 신호 Vb, Vc가 모두 로우 레벨로 되기 때문에, 논리합 회로 OR에서 얻어지는 출력 쇼트 검출 신호 Vd의 논리는 로우 레벨로 변천된다. 따라서, 상기 논리의 출력 쇼트 검출 신호 Vd를 받은 스위칭 제어부 CTRL에서는, 출력 쇼트가 발생한 것을 인식하여, 트랜지스터 N1 및 트랜지스터 P1, P2를 모두 오프 상태로 하여, 장치의 동작을 정지하는 것이 가능하게 된다. 이와 같은 숏다운 제어에 의해, 인덕터 Lex로부터 스위칭 전원 IC(21)에 단락 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있고, 나아가서는, IC 내부의 소자나 외장 부품의 파괴를 미연에 회피하는 것이 가능하게 된다.
또한, 상기의 실시 형태에서는, 컨덴서 C1의 충전 동작을 이용하여 출력 검출 마스크 신호를 생성하는 구성을 예로 들어 설명을 행하였지만, 본 발명의 구성은 이에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 타이머 회로 등을 이용하여, 상기 출력 검출 마스크 처리를 실현하는 구성으로 하여도 된다.
또한, 상기의 실시 형태에서는, 휴대 전화 단말기에 탑재되고, 배터리(10)의 출력 변환 수단으로서 이용되는 DC/DC 컨버터(20)에 본 발명을 적용한 경우를 예로 들어 설명을 행하였지만, 본 발명의 적용 대상은 이에 한정되는 것은 아니고, 본 발명은, 승압형 스위칭 전원 장치 전반에 널리 적용하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 구성은, 상기 실시 형태 외에, 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경을 더하는 것이 가능하다.
본 발명은, 승압형 스위칭 전원 장치를 탑재하는 전자 기기의 소형화 및 신뢰성의 향상을 도모하는데 있어서 유용한 기술로서, 배터리 사양의 전자 기기 등, 스위칭 전원 장치를 탑재하는 모든 전자 기기에 바람직한 기술이다.

Claims (10)

  1. 인덕터를 통하여 입력 전압이 인가되는 입력 단자와,
    부하에의 출력 전압이 인출되는 출력 단자와,
    상기 입력 단자와 소정의 기준 전압단 사이에 접속된 출력 트랜지스터와,
    상기 입력 단자와 상기 출력 단자 사이에 접속된 제1 트랜지스터와,
    상기 출력 단자와 상기 제1 트랜지스터의 백 게이트 사이에 접속된 제2 트랜지스터와,
    상기 출력 트랜지스터, 및 상기 제1, 제2 트랜지스터의 스위칭 제어를 행하는 스위칭 제어부
    를 집적화하여 이루어지고,
    상기 스위칭 제어부는, 상기 입력 전압을 승압하여 상기 출력 전압을 얻을 때에는, 상기 제2 트랜지스터를 항상 온 상태로 한 후에, 상기 출력 트랜지스터 및 상기 제1 트랜지스터를 상보적으로 스위칭 제어하는 한편, 장치의 구동을 정지할 때에는, 상기 출력 트랜지스터, 및 상기 제1, 제2 트랜지스터를 모두 오프 상태로 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 출력 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 입력 전압이 직접 인가되는 전원 단자와,
    소스가 상기 제1 트랜지스터의 백 게이트에 접속되고, 드레인이 상기 전원 단자에 접속되고, 게이트가 상기 출력 단자에 접속된 제3 트랜지스터를 집적화하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 출력 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 제어부는, 장치의 구동을 정지할 때에, 상기 제1, 제2 트랜지스터의 게이트에 상기 입력 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 출력 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 스위칭 제어부는, 장치의 구동을 정지할 때에, 상기 제1, 제2 트랜지스터의 게이트에 상기 입력 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 출력 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 제어부는, 장치의 구동을 정지할 때, 상기 제1, 제2 트랜지스터의 게이트에 상기 출력 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 출력 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 출력 전압에 따라서 변동하는 귀환 전압과 소정의 목표 설정 전압의 차분을 증폭하여 오차 전압 신호를 생성하는 오차 증폭기와, 소정의 삼각파 전압 신호를 생성하는 발진기와, 상기 오차 전압 신호와 상기 삼각파 전압 신호를 비교하여 PWM 신호를 생성하는 PWM 컴퍼레이터를 집적화하여 이루어지고,
    상기 스위칭 제어부는, 상기 입력 전압을 승압하여 상기 출력 전압을 얻을 때, 상기 PWM 신호에 기초하여, 상기 출력 트랜지스터 및 제1 트랜지스터를 상보적으로 스위칭 제어하는 것을 특징으로 하는 출력 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 출력 전압을 감시하여, 상기 스위칭 제어부에 출력 쇼트가 발생하고 있는지의 여부를 통지하기 위한 출력 쇼트 검출 신호를 생성하는 출력 쇼트 검출 회로를 갖고 이루어지고,
    상기 스위칭 제어부는, 상기 출력 쇼트 검출 신호에 기초하여 출력 쇼트가 발생한 것을 인식했을 때, 상기 출력 트랜지스터, 및 상기 제1, 제2 트랜지스터를 모두 오프 상태로 하는 것을 특징으로 하는 출력 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 출력 쇼트 검출 회로는, 상기 출력 전압이 소정의 임계치 전압을 하회했을 때에, 그 출력 논리를 반전하는 컴퍼레이터와,
    장치가 기동하고 나서 소정의 출력 검출 마스크 기간 중에는, 상기 컴퍼레이터의 출력 논리에 따르지 않고 일정한 출력을 행하는 한편, 상기 출력 검출 마스크 기간의 경과 후에는, 상기 컴퍼레이터의 출력 논리를 반영하여, 상기 출력 쇼트 검출 신호의 출력 논리를 반전시키는 출력 검출 마스크 수단
    을 갖고 이루어지고,
    상기 스위칭 제어부는, 상기 출력 쇼트 검출 신호에 따라서 출력 쇼트가 발생한 것을 인식하고, 상기 출력 트랜지스터, 및 상기 제1, 제2 트랜지스터를 모두 오프 상태로 하는 것을 특징으로 하는 출력 장치.
  9. 장치 전원의 출력 변환 수단으로서, 출력 장치를 포함하여 이루어지는 전자기기로서,
    상기 출력 장치는,
    인덕터를 통하여 입력 전압이 인가되는 입력 단자와,
    부하에의 출력 전압이 인출되는 출력 단자와,
    상기 입력 단자와 소정의 기준 전압단 사이에 접속된 출력 트랜지스터와,
    상기 입력 단자와 상기 출력 단자 사이에 접속된 제1 트랜지스터와,
    상기 출력 단자와 상기 제1 트랜지스터의 백 게이트 사이에 접속된 제2 트랜지스터와,
    상기 출력 트랜지스터, 및 상기 제1, 제2 트랜지스터의 스위칭 제어를 행하는 스위칭 제어부
    를 집적화하여 이루어지고,
    상기 스위칭 제어부는, 상기 입력 전압을 승압하여 상기 출력 전압을 얻을 때에는, 제2 트랜지스터를 항상 온 상태로 한 후에, 상기 출력 트랜지스터 및 상기 제1 트랜지스터를 상보적으로 스위칭 제어하는 한편, 장치의 구동을 정지할 때에는, 상기 출력 트랜지스터, 및 상기 제1, 제2 트랜지스터를 모두 오프 상태로 되도 록 제어하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 장치 전원은, 배터리인 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150026488A (ko) * 2013-09-03 2015-03-11 삼성디스플레이 주식회사 Dc-dc 컨버터 및 이를 포함하는 유기전계발광 표시장치

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5133579B2 (ja) * 2007-02-28 2013-01-30 ローム株式会社 昇圧型スイッチング電源装置及びこれを備えた電子機器
JP5167733B2 (ja) * 2007-09-06 2013-03-21 株式会社リコー 昇圧型ｄｃ／ｄｃコンバータ
US8362748B2 (en) 2007-09-12 2013-01-29 Rohm Co., Ltd. Voltage comparison circuit
JP5443749B2 (ja) * 2007-12-26 2014-03-19 ローム株式会社 昇圧型スイッチングレギュレータおよびその制御回路
US20100001703A1 (en) * 2008-07-07 2010-01-07 Advanced Analogic Technologies, Inc. Programmable Step-Up Switching Voltage Regulators with Adaptive Power MOSFETs
JP5152761B2 (ja) * 2008-09-08 2013-02-27 トレックス・セミコンダクター株式会社 昇圧形スイッチング電源回路
JP5380057B2 (ja) * 2008-11-28 2014-01-08 ローム株式会社 昇圧型スイッチング電源装置
JP5511225B2 (ja) 2009-06-03 2014-06-04 ローム株式会社 昇圧型スイッチング電源装置
WO2011097175A2 (en) * 2010-02-05 2011-08-11 Luxera, Inc. Integrated electronic device for controlling light emitting diodes
JP5595126B2 (ja) * 2010-06-03 2014-09-24 ローム株式会社 Ｌｅｄ駆動装置およびこれを備えた電子機器
JP5576744B2 (ja) * 2010-08-26 2014-08-20 パナソニック株式会社 点灯装置及びそれを用いた照明装置、照明システム、並びに照明器具
JP5636826B2 (ja) * 2010-08-31 2014-12-10 株式会社リコー スイッチングレギュレータ
CN103563396B (zh) * 2011-05-30 2016-12-28 索尼移动通信株式会社 用于减小对信号路径的干扰的方法、电路和设备
JP5753483B2 (ja) * 2011-12-01 2015-07-22 株式会社東芝 半導体集積回路、および、ｄｃ−ｄｃコンバータ
US8884867B2 (en) * 2011-12-05 2014-11-11 Apple Inc. Efficient backlight short circuit protection
TWI477788B (zh) * 2012-04-10 2015-03-21 Realtek Semiconductor Corp 偵測發光二極體短路的方法及其裝置
US10621942B2 (en) * 2012-06-06 2020-04-14 Texas Instruments Incorporated Output short circuit protection for display bias
CN102761258B (zh) * 2012-07-25 2018-02-02 圣邦微电子（北京）股份有限公司 升压电路及其控制方法
US8729816B1 (en) * 2012-12-13 2014-05-20 Semiconductor Components Industries, Llc Charge-pump controller
JP2016001822A (ja) * 2014-06-12 2016-01-07 富士電機株式会社 負荷駆動回路
JP6301756B2 (ja) 2014-06-30 2018-03-28 ローム株式会社 過電流検出回路およびそれを利用したホスト、過電流検出方法
JPWO2016013451A1 (ja) * 2014-07-22 2017-04-27 ローム株式会社 充電回路およびそれを利用した電子機器、充電器
JP6440986B2 (ja) 2014-08-01 2018-12-19 ローム株式会社 給電装置およびそのコントローラ、制御方法、それを用いた電子機器
JP6382065B2 (ja) 2014-10-24 2018-08-29 ローム株式会社 Ｕｓｂ給電装置、それを用いた電子機器、ｕｓｂ給電装置の制御方法
JP6416580B2 (ja) 2014-10-24 2018-10-31 ローム株式会社 Ｕｓｂ給電装置、それを用いた電子機器
CN107209539B (zh) 2015-01-26 2020-04-28 罗姆股份有限公司 供电装置及其控制电路、受电装置及其控制电路、使用它的电子设备及充电适配器、异常检测方法
US10050620B2 (en) * 2015-02-27 2018-08-14 Renesas Electronics America Inc. Cascode connected SiC-JFET with SiC-SBD and enhancement device
JP6604863B2 (ja) 2016-02-05 2019-11-13 ローム株式会社 受電装置およびそのコントローラ、それを用いた電子機器、給電システムの制御方法
JP6626384B2 (ja) 2016-03-23 2019-12-25 ローム株式会社 給電装置および給電方法、制御回路、ａｃアダプタ、電子機器
JP6838879B2 (ja) 2016-07-13 2021-03-03 ローム株式会社 受電装置およびその制御回路、電子機器、給電システムの動作方法
TWI750170B (zh) * 2017-05-17 2021-12-21 力智電子股份有限公司 直流對直流控制器、直流對直流電源轉換器及其控制方法
US10355590B2 (en) * 2017-06-26 2019-07-16 Qualcomm Incorporated Boost converter with pre-charge current
JP7407796B2 (ja) 2019-03-22 2024-01-04 ローム株式会社 半導体集積回路
CN213340959U (zh) * 2020-08-13 2021-06-01 深圳市大疆创新科技有限公司 第一、第二电子设备、可移动平台和用于可移动平台的负载设备

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07227083A (ja) * 1994-02-08 1995-08-22 Hitachi Ltd 短絡保護回路
JP2800735B2 (ja) 1994-10-31 1998-09-21 日本電気株式会社 半導体装置
JP3693464B2 (ja) 1997-05-22 2005-09-07 ローム株式会社 表示パネルの駆動装置
JP3505380B2 (ja) 1998-02-17 2004-03-08 新日本製鐵株式会社 整流回路
JP4380846B2 (ja) 1999-07-29 2009-12-09 株式会社ルネサステクノロジ 昇圧装置
JP3977144B2 (ja) * 2002-05-27 2007-09-19 ローム株式会社 電源回路およびこの電源回路を有する携帯用電子機器
JP2004120901A (ja) * 2002-09-26 2004-04-15 Fujitsu Ten Ltd 昇圧電源装置
JP3953443B2 (ja) 2003-07-08 2007-08-08 ローム株式会社 昇降圧ｄｃ−ｄｃコンバータ及びこれを用いたポータブル機器
JP2006158067A (ja) * 2004-11-29 2006-06-15 Renesas Technology Corp 電源ドライバ回路
JP4573697B2 (ja) * 2005-05-09 2010-11-04 ローム株式会社 スイッチングレギュレータ及びこれを備えた電子機器
JP2008079360A (ja) * 2006-09-19 2008-04-03 Renesas Technology Corp 昇圧コンバータ及び半導体集積回路
JP5133579B2 (ja) * 2007-02-28 2013-01-30 ローム株式会社 昇圧型スイッチング電源装置及びこれを備えた電子機器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150026488A (ko) * 2013-09-03 2015-03-11 삼성디스플레이 주식회사 Dc-dc 컨버터 및 이를 포함하는 유기전계발광 표시장치

Also Published As

Publication number Publication date
WO2006115178A1 (ja) 2006-11-02
TW200701612A (en) 2007-01-01
JP2006304500A (ja) 2006-11-02
CN100525034C (zh) 2009-08-05
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