KR20090077057A - 전원 제어 회로 - Google Patents

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KR20090077057A
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히로노리 나까하라
요시노리 이마나까
이사오 야마모또
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로무 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명에 따른 제어 회로(1O)는, 통상 모드에서 DC-DC 컨버터 회로의 출력 전류가 상한 전류 이상으로 된 경우에 제1 커런트 리미터 모드로 천이하고, 제1 커런트 리미터 모드에서 출력 전류가 상한 전류를 하회한 경우에 통상 모드로 천이하고, 제1 커런트 리미터 모드에서 통상 모드로 천이하지 않고 제1 소정 기간이 경과한 경우에 제2 커런트 리미터 모드로 천이하고, 제2 커런트 리미터 모드에서 제2 소정 기간이 경과한 경우에 통상 모드로 천이한다.
Figure P1020097008881
커런트 리미터 모드, 통상 모드, DC-DC 컨버터 회로, 전류 제어 회로

Description

전원 제어 회로{POWER SUPPLY CONTROL CIRCUIT}
본 발명은, DC-DC 컨버터 회로의 구성 요소인 CMOS 스위치를 구동하는 스위치 구동 회로에 대하여 제어 신호를 송신하는 제어 회로에 관한 것이다.
종래의 DC-DC 컨버터 회로에서는, 그 DC-DC 컨버터 회로의 출력 단자에 접속되는 부하가, 과전압이나 과전류에 의해 파괴되는 것을 방지하기 위해서, 보호 회로가 설치되어 있다.
도 1에, 이러한 종래의 DC-DC 컨버터 회로의 일례를 나타낸다. 도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 DC-DC 컨버터 회로에는, 출력 단자 O에 접속되는 부하(20)가 과전압이나 과전류에 의해 파괴되는 것을 방지하기 위해서, 스위치 구동 회로(12) 및 CMOS 스위치(13)를 구비하는 보호 회로가 설치되어 있다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 평11-289754호 공보
<발명의 개시>
그러나, 종래의 DC-DC 컨버터 회로에서는, 전술한 보호 회로의 오동작을, CR 필터(30 내지 32)를 이용하여 방지하도록 구성되어 있지만, 이러한 구성에서는, 스위칭 노이즈를 충분히 제거할 수 없는 경우가 있다고 하는 문제점이 있었다.
따라서，본 발명은, 이상의 점을 감안하여 이루어진 것으로, DC-DC 컨버터 회로에서, 외부로부터의 제어 없이, 보호 회로의 오동작을 방지함과 함께, 저소비 전력 동작을 실현하는 것이 가능한 제어 회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 특징은, DC-DC 컨버터 회로의 구성 요소인 CMOS 스위치를 구동하는 스위치 구동 회로에 대하여 제어 신호를 송신하는 제어 회로로서, 상기 CM0S 스위치는, 직류 전압원에 접속되어 있는 PM0S 트랜지스터와, 그라운드에 접속되어 있는 NMOS 트랜지스터에 의해 구성되어 있으며, 상기 제어 회로는, 통상 모드에서, 상기 DC-DC 컨버터 회로의 출력 전류가 상한 전류 이상으로 된 경우에, 제1 커런트 리미터 모드로 천이하고, 상기 제1 커런트 리미터 모드에서, 상기 출력 전류가 상기 상한 전류를 하회한 경우에, 상기 통상 모드로 천이하고, 상기 제1 커런트 리미터 모드에서, 상기 통상 모드로 천이하지 않고 제1 소정 기간이 경과한 경우에, 제2 커런트 리미터 모드로 천이하고, 상기 제2 커런트 리미터 모드에서, 제2 소정 기간이 경과한 경우에, 상기 통상 모드로 천이하고, 상기 제1 커런트 리미터 모드로 천이한 경우, 상기 스위치 구동 회로에 대하여, 상기 PMOS 트랜지스터를 단속적으로 OFF 상태로 하도록 지시하는 제어 신호를 송신하고, 상기 제2 커런트 리미터 모드로 천이한 경우, 상기 스위치 구동 회로에 대하여, 상기 PMOS 트랜지스터를 연속적으로 OFF 상태로 하도록 지시하는 제어 신호를 송신하는 것을 요지로 한다.
본 발명의 제1 특징에서, 상기 제어 회로는, 상기 제1 커런트 리미터 모드에서, 상기 DC-DC 컨버터 회로의 출력 전압이 소정의 기울기 이상으로 상승한 경우에, 오버슈트 모드로 천이하고, 상기 오버슈트 모드로 천이한 경우, 상기 스위치 구동 회로에 대하여, 상기 PMOS 트랜지스터 및 상기 NMOS 트랜지스터에 대하여 ON 상태와 OFF 상태를 교대로 절환하도록 지시하는 제어 신호를 송신하여도 된다.
본 발명의 제2 특징은, DC-DC 컨버터 회로의 구성 요소인 CMOS 스위치를 구동하는 스위치 구동 회로에 대하여 제어 신호를 송신하는 제어 회로로서, 상기 CM0S 스위치는, 직류 전압원에 접속되어 있는 PM0S 트랜지스터와, 그라운드에 접속되어 있는 NMOS 트랜지스터에 의해 구성되어 있으며, 상기 제어 회로는, 통상 모드에서, 상기 NMOS 트랜지스터가 ON 상태일 때에, 상기 DC-DC 컨버터 회로의 출력 전압이 기준 전압 이상으로 된 경우에, 제1 버스트 모드로 천이하고, 상기 제1 버스트 모드에서, 상기 통상 모드로 천이하지 않고 제3 소정 기간이 경과한 경우에, 제2 버스트 모드로 천이하고, 상기 제1 버스트 모드 및 상기 제2 버스트 모드에서, 상기 출력 전압이 입력되는 히스테리시스 컴퍼레이터의 출력의 천이를 검지한 경우에, 통상 모드로 천이하고, 상기 제1 버스트 모드로 천이한 경우, 상기 스위치 구동 회로에 대하여, 상기 PM0S 트랜지스터 및 상기 NMOS 트랜지스터를 연속적으로 OFF 상태로 하도록 지시하는 제어 신호를 송신하고, 상기 제2 버스트 모드로 천이한 경우, 상기 스위치 구동 회로에 대하여, 상기 PMOS 트랜지스터 및 상기 NMOS 트랜지스터를 연속적으로 OFF 상태로 함과 함께, 상기 히스테리시스 컴퍼레이터에서의 히스테리시스 폭을 좁히도록 지시하는 제어 신호를 송신하는 것을 요지로 한다.
본 발명의 제2 특징에서, 상기 제어 회로는, 상기 제1 버스트 모드에서, 상기 DC-DC 컨버터 회로의 출력 전압이 소정의 기울기 이상으로 상승한 경우에, 오버슈트 모드로 천이하고, 상기 오버슈트 모드로 천이한 경우, 상기 스위치 구동 회로 에 대하여, 상기 PMOS 트랜지스터 및 상기 NMOS 트랜지스터에 대하여 ON 상태와 OFF 상태를 교대로 절환하도록 지시하는 제어 신호를 송신하여도 된다.
본 발명의 제3 특징은, DC-DC 컨버터 회로의 구성 요소인 CMOS 스위치를 구동하는 스위치 구동 회로에 대하여 제어 신호를 송신하는 제어 회로로서, 상기 CM0S 스위치는, 직류 전압원에 접속되어 있는 PM0S 트랜지스터와, 그라운드에 접속되어 있는 NMOS 트랜지스터에 의해 구성되어 있으며, 상기 제어 회로는, 통상 모드에서, 상기 DC-DC 컨버터 회로의 출력 전압이 소정의 기울기 이상으로 상승한 경우에, 오버슈트 모드로 천이하고, 상기 오버슈트 모드에서, 제4 소정 기간이 경과한 후에, 상기 DC-DC 컨버터 회로의 출력 전류가 상한 전류 이상으로 된 경우에, 제1 커런트 리미터 모드로 천이하고, 상기 오버슈트 모드에서, 상기 제4 소정 기간이 경과한 후에, 상기 NMOS 트랜지스터가 ON 상태일 때에, 상기 DC-DC 컨버터 회로의 출력 전류가 기준 전류 이상으로 된 경우에, 제1 버스트 모드로 천이하고, 상기 오버슈트 모드에서, 상기 제4 소정 기간이 경과한 후에, 제1 커런트 리미터 모드 또는 제1 버스트 모드로 천이하지 않는 경우에, 상기 통상 모드로 천이하고, 상기 오버슈트 모드로 천이한 경우, 상기 스위치 구동 회로에 대하여, 상기 PM0S 트랜지스터 및 상기 NMOS 트랜지스터에 대하여 ON 상태와 OFF 상태를 교대로 절환하도록 지시하는 제어 신호를 송신하고, 상기 제1 커런트 리미터 모드로 천이한 경우, 상기 스위치 구동 회로에 대하여, 상기 PMOS 트랜지스터를 단속적으로 OFF 상태로 하도록 지시하는 제어 신호를 송신하고, 상기 제1 버스트 모드로 천이한 경우, 상기 스위치 구동 회로에 대하여, 상기 PMOS 트랜지스터 및 상기 NMOS 트랜지스터를 연속 적으로 OFF 상태로 하도록 지시하는 제어 신호를 송신하는 것을 요지로 한다.
본 발명의 제3 특징에서, 상기 제어 회로는, 상기 제1 커런트 리미터 모드에서, 상기 DC-DC 컨버터 회로의 출력 전압이 소정의 기울기 이상으로 상승한 경우에, 상기 오버슈트 모드로 천이하여도 된다.
본 발명의 제3 특징에서, 상기 제어 회로는, 상기 제1 버스트 모드에서, 상기 DC-DC 컨버터 회로의 출력 전압이 소정의 기울기 이상으로 상승한 경우에, 상기 오버슈트 모드로 천이하여도 된다.
도 1은, 종래 기술에 따른 DC-DC 컨버터 회로의 구성을 나타내는 도면.
도 2는, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 제어 회로를 구비한 DC-DC 컨버터 회로의 구성을 나타내는 도면.
도 3은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 제어 회로가 천이할 수 있는 모든 동작 모드를 나타내는 도면.
도 4는, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 제어 회로가, 통상 모드와 커런트 리미터 모드 1과 커런트 리미터 모드 2 사이에서 천이하는 모습을 나타내는 도면.
도 5는, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 제어 회로가, 커런트 리미터 모드 1 및 커런트 리미터 모드 2인 경우의 각종 신호의 파형도.
도 6은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 제어 회로가, 통상 모드와 버스트 모드 1과 버스트 모드 2 사이에서 천이하는 모습을 나타내는 도면.
도 7은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 제어 회로가, 버스트 모드 1 및 버 스트 모드 2인 경우의 각종 신호의 파형도.
도 8은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 제어 회로가, 통상 모드와 오버슈트 모드와 버스트 모드 1과 커런트 리미터 모드 1 사이에서 천이하는 모습을 나타내는 도면.
<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>
[본 발명의 제1 실시 형태에 따른 제어 회로를 구비한 DC-DC 컨버터 회로의 구성]
도 2를 참조하여, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 제어 회로(스테이트 머신)를 구비한 DC-DC 컨버터 회로의 구성에 대하여 설명한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 DC-DC 컨버터 회로는, 주된 구성 요소로서, 제어 회로(10)와, 클럭 발진기(OSC)(11)와, 스위치 구동 회로(12)와, CMOS 스위치(13)와, 컴퍼레이터(CURRLMT)(14)와, 적분기(15)와, 컴퍼레이터(OVDET)(16)와, 히스테리시스 컴퍼레이터(HYST COMP)(17)와, 컴퍼레이터(NSENS)(18)를 구비하고 있다.
또한，도 1에 도시한 종래의 DC-DC 컨버터 회로의 경우와 마찬가지로，CMOS 스위치(13)는, 직류 전압원 VDD에 접속되어 있는 PMOS 트랜지스터(13A)와, 그라운드에 접속되어 있는 NMOS 트랜지스터(13B)에 의해 구성되어 있다.
컴퍼레이터(14)는, DC-DC 컨버터 회로의 출력 전류가, 상한 전류 이상으로 되었는지의 여부에 대하여 판정하도록 구성되어 있다.
도 2의 예에서는, 컴퍼레이터(14)는, 전류 I1과 컴퍼레이터(14)에서의 기준 전류를 비교함으로써, DC-DC 컨버터 회로의 출력 전류가, 상한 전류 이상으로 되었는지의 여부에 대하여 판정하도록 구성되어 있다.
구체적으로는，컴퍼레이터(14)는, 전류 I1이, 컴퍼레이터(14)에서의 기준 전류 이상으로 된 경우에, DC-DC 컨버터 회로의 출력 전류가, 상한 전류 이상으로 되었다고 판정하고, 판정 신호 CURRLMT_P에서 H 레벨을 출력하도록 구성되어 있다.
적분기(15)는, 판정 신호 CURRLMT_P를 적분하여 얻어진 신호 CURRLMTANA_P를 제어 회로(10)에 입력하도록 구성되어 있다.
컴퍼레이터(16)는, DC-DC 컨버터 회로의 출력 전압이, 소정의 기울기 이상으로 상승하였는지의 여부에 대하여 판정하도록 구성되어 있다.
여기에서, 이러한 소정의 기울기는, DC-DC 컨버터 회로에서의 시상수를 고려하여 최적값으로 설정되는 것으로 한다.
도 2의 예에서는, 컴퍼레이터(16)는, 단자 FB에서의 전압 VOUT이 소정의 기울기 이상으로 상승하였는지의 여부에 대하여 판정하도록 구성되어 있다.
구체적으로는，컴퍼레이터(16)는, FB 단자에서의 전압 VOUT이 소정의 기울기 이상으로 상승한 경우에, DC-DC 컨버터 회로의 출력 전압이, 소정의 기울기 이상으로 상승하였다고 판정하여, 판정 신호 OVDETOUT에서 H 레벨을 출력하도록 구성되어 있다.
컴퍼레이터(18)는, NMOS 트랜지스터(13B)가 ON 상태일 때에, DC-DC 컨버터 회로의 출력 전압이 기준 전압 이상으로 되었는지의 여부에 대하여 판정하도록 구성되어 있다.
도 2의 예에서는, 컴퍼레이터(18)는, 단자 SWOUT에서의 전압(출력 전압) VSWOUT과, 스위치 구동 회로(12)의 출력 전압 A를 반전한 전류(기준 전압)를 비교함으로써, NMOS 트랜지스터(13B)가 ON 상태일 때에, DC-DC 컨버터 회로의 출력 전류가 기준 전류 이상으로 되었는지의 여부에 대하여 판정하도록 구성되어 있다.
구체적으로는，컴퍼레이터(18)는, 전압(출력 전압) VSWOUT이, NMOS 트랜지스터(13B)가 ON 상태일 때의 기준 전압(즉, NMOS 트랜지스터를 ON으로 하기 위한 H 레벨을 반전한 L 레벨의 전압) 이상으로 된 경우에, 판정 신호 NSENS에서 H 레벨을 출력하도록 구성되어 있다.
히스테리시스 컴퍼레이터(17)에는, DC-DC 컨버터 회로의 출력 전압(도 2의 예에서는, 단자 FB에서의 전압 VOUT)이 입력되도록 구성되어 있다.
스위치 구동 회로(12)는, 제어 회로(10)나 컴퍼레이터(14)나 히스테리시스 컴퍼레이터(17)로부터 입력된 제어 신호에 따라서, CMOS 스위치(13)를 구동하도록 구성되어 있다.
구체적으로는，스위치 구동 회로(12)는, 이러한 제어 신호에 따라서, CMOS 스위치(13)를 구성하는 PMOS 트랜지스터(13A) 및 NMOS 트랜지스터(13B)의 ON 상태와 OFF 상태를 절환하도록 구성되어 있다.
제어 회로(10)는, DC-DC 컨버터 회로에서, 출력 단자 O에 접속되는 부하(20) 가 과전류나 과부하에 의해 파괴되는 것을 방지하기 위해서, CMOS 스위치(13)를 구동하는 스위치 구동 회로(12)에 대하여 제어 신호를 송신하도록 구성되어 있다.
또한，제어 회로(10)는, DC-DC 컨버터 회로에서, 저소비 전력 동작을 실현하기 위해서, CMOS 스위치(13)를 구동하는 스위치 구동 회로(12)에 대하여 제어 신호를 송신하도록 구성되어 있다.
또한，제어 회로(10)는, 현재의 동작 모드에 따라서, 스위치 구동 회로(12)에 대하여 송신하는 제어 신호를 변경하도록 구성되어 있다.
구체적으로는，도 3에 도시한 바와 같이, 제어 회로(10)가 천이할 수 있는 동작 모드로서, 통상 모드와, 커런트 리미터 모드 1(제1 커런트 리미터 모드)과, 커런트 리미터 모드 2(제2 커런트 리미터 모드)와, 버스트 모드 1(제1 버스트 모드)과, 버스트 모드 2(제2 버스트 모드)와, 오버슈트 모드가 규정되어 있다.
여기에서, 통상 모드는, 제어 회로(10)가, 스위치 구동 회로(12)에 대하여 특히 제어 신호를 송신하지 않는 동작 모드이다.
통상 모드에서는, 스위치 구동 회로(12)는, PMOS 트랜지스터(13A) 및 NMOS 트랜지스터(13B)에 대하여 ON 상태와 OFF 상태를 교대로 절환함으로써 동기 정류 동작을 행하도록 CMOS 스위치(13)를 제어한다.
커런트 리미터 모드 1은, 제어 회로(10)가, 스위치 구동 회로(12)에 대하여, PMOS 트랜지스터(13A)를 단속적으로 OFF 상태로 하도록 지시하는 제어 신호를 송신하는 동작 모드이다.
즉, 제어 회로(10)는, 커런트 리미터 모드 1로 천이한 경우, 스위치 구동 회 로(12)에 대하여, PMOS 트랜지스터(13A)를 단속적으로 OFF 상태로 하도록 지시하는 제어 신호를 송신한다.
커런트 리미터 모드 2는, 제어 회로(10)가, 스위치 구동 회로(12)에 대하여, PMOS 트랜지스터(13A)를 연속적으로 OFF 상태로 하도록 지시하는 제어 신호를 송신하는 동작 모드이다.
즉, 제어 회로(10)는, 커런트 리미터 모드 2로 천이한 경우, 스위치 구동 회로(12)에 대하여, PMOS 트랜지스터(13A)를 연속적으로 OFF 상태로 하도록 지시하는 제어 신호를 송신한다.
버스트 모드 1은, 제어 회로(10)가, 스위치 구동 회로(12)에 대하여, PMOS 트랜지스터(13A) 및 NMOS 트랜지스터(13B)를 연속적으로 OFF 상태로 함으로써 동기 정류 동작을 정지하도록 지시하는 제어 신호를 송신하는 동작 모드이다.
즉, 제어 회로(10)는, 버스트 모드 1로 천이한 경우, 스위치 구동 회로(12)에 대하여, PMOS 트랜지스터(13A) 및 NMOS 트랜지스터(13B)를 연속적으로 OFF 상태로 함으로써 동기 정류 동작을 정지하도록 지시하는 제어 신호를 송신한다.
버스트 모드 2는, 제어 회로(10)가, 스위치 구동 회로(12)에 대하여, PMOS 트랜지스터(13A) 및 NMOS 트랜지스터(13B)를 연속적으로 OFF 상태로 함과 함께, 히스테리시스 컴퍼레이터(17)에서의 히스테리시스 폭을 좁히도록 지시하는 제어 신호를 송신하는 동작 모드이다.
즉, 제어 회로(10)는, 버스트 모드 2로 천이한 경우, 스위치 구동 회로(12)에 대하여, PMOS 트랜지스터(13A) 및 NMOS 트랜지스터(13B)를 연속적으로 OFF 상태 로 함과 함께, 히스테리시스 컴퍼레이터(17)에서의 히스테리시스 폭을 좁히도록 지시하는 제어 신호를 송신한다.
오버슈트 모드는, 제어 회로(10)가, 스위치 구동 회로(12)에 대하여, PMOS 트랜지스터(13A) 및 NMOS 트랜지스터(13B)에 대해서 ON 상태와 OFF 상태를 교대로 절환함으로써 동기 정류 동작을 행하도록 지시하는 제어 신호를 송신하는 동작 모드이다.
즉, 제어 회로(10)는, 오버슈트 모드로 천이한 경우, 스위치 구동 회로(12)에 대하여, PMOS 트랜지스터(13A) 및 NMOS 트랜지스터(13B)에 대하여 ON 상태와 OFF 상태를 교대로 절환함으로써 동기 정류 동작을 행하도록 지시하는 제어 신호를 송신한다.
[본 발명의 제1 실시 형태에 따른 제어 회로의 동작 모드]
도 4 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 제어 회로의 동작 모드에 대하여 설명한다.
첫번째로, 도 4 및 도 5를 참조하여, 본 실시 형태에 따른 제어 회로(10)가, 통상 모드와 커런트 리미터 모드 1과 커런트 리미터 모드 2 사이에서 천이하는 모습에 대하여 설명한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 제어 회로(10)는, 통상 모드에서, DC-DC 컨버터 회로의 출력 전류(도 2의 예에서는, 전류 I1)가 상한 전류(도 2의 예에서는, 컴퍼레이터(14)에서의 기준 전류) 이상으로 된 경우에, 커런트 리미터 모드 1로 천이한다(S101).
구체적으로는，제어 회로(10)는, 통상 모드에서, 컴퍼레이터(14)로부터의 판정 신호 CURRLMT_P에서 H 레벨이 입력된 경우에, 커런트 리미터 모드 1로 천이한다.
또한，제어 회로(10)는, 커런트 리미터 모드 1에서, 통상 모드로 천이하지 않고 제1 소정 기간이 경과한 경우에, 커런트 리미터 모드 2로 천이한다(S102).
구체적으로는，제어 회로(10)는, 커런트 리미터 모드 1로 천이한 경우, 클럭 발진기(11)에 대하여, 클럭 신호 SD_OSC를 출력하도록 지시하는 제어 신호 POFFOSC를 송신한다.
그리고, 제어 회로(10)는, 커런트 리미터 모드 1에서, 6 펄스분의 클럭 신호 SD_OSC를 수신한 경우에, 통상 모드로 천이하지 않고 제1 소정 기간이 경과한 것으로 판단하여, 커런트 리미터 모드 2로 천이한다.
또한，제어 회로(10)는, 커런트 리미터 모드 2에서, 제2 소정 기간이 경과한 경우에, 통상 모드로 천이한다(S103).
구체적으로는，제어 회로(10)는, 커런트 리미터 모드 2에서, 7 펄스분의 클럭 신호 SD_OSC를 수신한 경우에, 제2 소정 기간이 경과한 것으로 판단하여, 통상 모드로 천이한다.
또한，후술하는 바와 같이, 제어 회로(10)는, 제2 소정 기간이 경과하기 전에, 컴퍼레이터(16)로부터의 판정 신호 OVDETOUT에서 H 레벨이 입력된 경우에는, 통상 모드가 아니라, 오버슈트 모드로 천이한다.
또한，제어 회로(10)는, 커런트 리미터 모드 1에서, DC-DC 컨버터 회로의 출 력 전류(도 2의 예에서는, 전류 I1)가 상한 전류(도 2의 예에서는, 컴퍼레이터(14)에서의 기준 전류)를 하회한 경우에, 통상 모드로 천이한다(S104).
구체적으로는，제어 회로(10)는, 커런트 리미터 모드 1에서, 컴퍼레이터(14)로부터의 판정 신호 CURRLMT_P에서 L 레벨이 일정 기간 연속하여 입력된 경우에, 통상 모드로 천이한다.
도 5의 예에서는, 제어 회로(10)는, 시각 t0에서, 컴퍼레이터(14)로부터의 판정 신호 CURRLMT_P에서 H 레벨이 입력된 것을 검지하여, 커런트 리미터 모드 1로 천이하고, 그 취지를 스위치 구동 회로(12)에 통지한다.
제어 회로(10)는, 적분 신호 CURRLMTANA_P를 감시함으로써, 시각 t1에서, 6 펄스분의 클럭 신호 SD_OSC를 수신하였다고 판단하여, 커런트 리미터 모드 1로 천이하고, 그 취지를 스위치 구동 회로(12)에 통지한다.
여기에서, 제어 회로(10)는, 예를 들면, 제어 신호 SENSCURR_P를 이용하여, 커런트 리미터 모드 1 또는 커런트 리미터 모드 2로 천이한 것을 스위치 구동 회로(12)에 통지할 수 있다.
제어 회로(10)는, 시각 t1에서, 7 펄스분의 클럭 신호 SD_OSC를 수신하였다고 판단하여, 통상 모드로 천이하고, 그 취지를 스위치 구동 회로(12)에 통지한다.
여기에서, 제어 회로(10)는, 예를 들면, 제어 신호 SENSCURR_P를 이용하여, 통상 모드로 천이한 것을 스위치 구동 회로(12)에 통지할 수 있다.
두번째로, 도 6 및 도 7을 참조하여, 본 실시 형태에 따른 제어 회로(10)가, 통상 모드와 버스트 모드 1과 버스트 모드 2 사이에서 천이하는 모습에 대하여 설명한다.
도 6에 도시한 바와 같이, 제어 회로(10)는, 통상 모드에서, NMOS 트랜지스터(13B)가 ON 상태일 때에, DC-DC 컨버터 회로의 출력 전압(도 2의 예에서는, 단자 SWOUT에서의 전압 VSWOUT)이 기준 전류(도 2의 예에서는, 스위치 구동 회로(12)의 출력 전압 A의 H 레벨을 반전한 L 레벨의 전류) 이상으로 된 경우에, 제1 버스트 모드로 천이한다(S201).
구체적으로는，제어 회로(10)는, 통상 모드에서, 컴퍼레이터(18)로부터의 판정 신호 NSENS에서 H 레벨이 입력된 것을 검지한 경우에, 버스트 모드 1로 천이한다.
또한，제어 회로(10)는, 버스트 모드 1에서, 통상 모드로 천이하지 않고 제3 소정 기간이 경과한 경우에, 버스트 모드 2로 천이한다(S202).
구체적으로는，제어 회로(10)는, 버스트 모드 1로 천이한 경우, 클럭 발진기(11)에 대하여, 클럭 신호 SD_OSC를 출력하도록 지시하는 제어 신호 POFFOSC를 송신한다.
그리고, 제어 회로(10)는, 버스트 모드 1에서, 6 펄스분의 클럭 신호 SD_OSC를 수신한 경우에, 통상 모드로 천이하지 않고 제3 소정 기간이 경과한 것으로 판단하여, 버스트 모드 2로 천이한다.
또한，제어 회로(10)는, 버스트 모드 1 및 버스트 모드 2에서, 히스테리시스 컴퍼레이터(17)의 출력의 천이(예를 들면, L 레벨의 출력)를 검지한 경우에, 통상 모드로 천이한다(S203).
구체적으로는，제어 회로(10)는, 단자 FB에서의 전압 VOUT가, 히스테리시스 컴퍼레이터(17)의 L 레벨 출력용 설정 전압을 하회한 경우에, 통상 모드로 천이한다.
도 7의 예에서는, 제어 회로(10)는, 시각 t1에서, 컴퍼레이터(18)로부터의 판정 신호 NSENS에서 H 레벨이 입력된 것을 검지하여, 버스트 모드 1로 천이하고, 제어 신호 SENSNSENS를 이용하여, 그 취지를 스위치 구동 회로(12)에 통지한다.
제어 회로(10)는, 시각 t2에서, 6 펄스분의 클럭 신호 SD_OSC를 수신하였다고 판단하여, 버스트 모드 1로 천이하고, 제어 신호 SENSNSENS를 이용하여, 그 취지를 스위치 구동 회로(12)에 통지한다.
이러한 경우, 도 7의 (e)에 도시한 바와 같이, 시각 t2에서, 히스테리시스 컴퍼레이터(17)는, 제어 회로(10)로부터의 지시에 따라서, 히스테리시스 폭을 좁힌다(L 레벨 출력용 설정 전압을 높인다).
제어 회로(10)는, 시각 t3에서, 컴퍼레이터(18)로부터의 판정 신호 NSENS에서 L 레벨이 입력된 것을 검지하여, 통상 모드로 천이하고, 제어 신호 SENSNSENS를 이용하여, 그 취지를 스위치 구동 회로(12)에 통지한다.
세번째로, 도 8을 참조하여, 본 실시 형태에 따른 제어 회로(10)가, 통상 모 드와 오버슈트 모드와 커런트 리미터 모드 1과 버스트 모드 1 사이에서 천이하는 모습에 대하여 설명한다.
도 8에 도시한 바와 같이, 제어 회로(10)는, 통상 모드에서, DC-DC 컨버터 회로의 출력 전압(도 2의 예에서는, 단자 FB에서의 전압 VOUT)이, 소정의 기울기 이상으로 상승한 경우에, 오버슈트 모드로 천이한다(S301).
구체적으로는，제어 회로(10)는, 통상 모드에서, 컴퍼레이터(16)로부터의 판정 신호 OVDETOUT에서 H 레벨이 입력된 경우에, 오버슈트 모드로 천이하고, 그 취지를 스위치 구동 회로(12)에 통지한다.
또한，제어 회로(10)는, 오버슈트 모드에서, 제4 소정 기간이 경과한 후에, 커런트 리미터 모드 1 또는 버스트 모드 1로 천이하지 않은 경우에, 통상 모드로 천이한다(S302).
구체적으로는，제어 회로(10)는, 오버슈트 모드에서, 6 펄스분의 클럭 신호 SD_OSC를 수신한 후에, 컴퍼레이터(14)로부터의 판정 신호 CURRLMT_P에서 H 레벨이 입력되지 않고, 또한, 컴퍼레이터(18)로부터의 판정 신호 NSENS에서 H 레벨이 입력되지 않은 경우, 통상 모드로 천이하고, 그 취지를 스위치 구동 회로(12)에 통지한다.
또한，제어 회로(10)는, 오버슈트 모드에서, 제4 소정 기간이 경과한 후에, DC-DC 컨버터 회로의 출력 전류(도 2의 예에서는, 전류 I2)가, 상한 전류(도 2의 예에서는, 스위치 구동 회로(12)의 출력 전류 A를 반전한 전류) 이상으로 된 경우 에, 커런트 리미터 모드 1로 천이한다(S303).
구체적으로는，제어 회로(10)는, 오버슈트 모드에서, 6 펄스분의 클럭 신호 SD_OSC를 수신한 후에, 컴퍼레이터(14)로부터의 판정 신호 CURRLMT_P에서 H 레벨이 입력된 것을 검지한 경우에, 커런트 리미터 모드 1로 천이하고, 그 취지를 스위치 구동 회로(12)에 통지한다.
또한，제어 회로(10)는, 오버슈트 모드에서, 제4 소정 기간이 경과한 후에, NMOS 트랜지스터(13B)가 ON 상태일 때에, DC-DC 컨버터 회로의 출력 전압(도 2의 예에서는, 단자 SWOUT에서의 전압 VSWOUT)이, 기준 전압(도 2의 예에서는, 스위치 구동 회로(12)의 출력 전압 A의 H 레벨을 반전한 L 레벨의 전압) 이상으로 된 경우에, 버스트 모드 1로 천이한다(S305).
구체적으로는，제어 회로(10)는, 오버슈트 모드에서, 6 펄스분의 클럭 신호 SD_OSC를 수신한 후에, 컴퍼레이터(18)로부터의 판정 신호 NSENS에서 H 레벨이 입력된 것을 검지한 경우에, 버스트 모드 1로 천이하고, 그 취지를 스위치 구동 회로(12)에 통지한다.
또한，제어 회로(10)는, 커런트 리미터 모드 1에서, DC-DC 컨버터 회로의 출력 전압(도 2의 예에서는, 단자 FB에서의 전압 VOUT)이, 소정의 기울기 이상으로 상승한 경우에, 오버슈트 모드로 천이한다(S304).
구체적으로는，제어 회로(10)는, 커런트 리미터 모드 1에서, 컴퍼레이터(16)로부터의 판정 신호 OVDETOUT에서 H 레벨이 입력된 경우에, 오버슈트 모드로 천이 하고, 그 취지를 스위치 구동 회로(12)에 통지한다.
또한，제어 회로(10)는, 버스트 모드 1에서, DC-DC 컨버터 회로의 출력 전압(도 2의 예에서는, 단자 FB에서의 전압 VOUT)이, 소정의 기울기 이상으로 상승한 경우에, 오버슈트 모드로 천이한다(S306).
구체적으로는，제어 회로(10)는, 버스트 모드 1에서, 컴퍼레이터(16)로부터의 판정 신호 OVDETOUT에서 H 레벨이 입력된 경우에, 오버슈트 모드로 천이하고, 그 취지를 스위치 구동 회로(12)에 통지한다.
[본 발명의 제1 실시 형태에 따른 제어 회로의 작용·효과]
본 실시 형태에 따른 제어 회로(10)에 의하면, DC-DC 컨버터 회로의 출력 전류(전류 I1)가 상한 전류(컴퍼레이터(14)에서의 기준 전류) 이상으로 된 경우, 부하(20)에 과전류가 걸릴 위험성이 있다고 판단하여, 커런트 리미터 모드 1로 천이한다. 제어 회로(10)는, 커런트 리미터 모드 1에서, 직류 전압원에 접속되어 있는 PM0S 트랜지스터(13A)를 단속적으로 OFF 상태로 함으로써, 이러한 위험성을 저감할 수 있다.
또한，본 실시 형태에 따른 제어 회로(10)에 의하면, 커런트 리미터 모드 1로 천이한 후, 제2 소정 기간(6 펄스분의 기간)이 경과하여도, DC-DC 컨버터 회로의 출력 전류(전류 I1)가 상한 전류(컴퍼레이터(14)에서의 기준 전류)를 하회하지 않는 경우에는, 커런트 리미터 모드 2로 천이한다. 제어 회로(10)는, 커런트 리미터 모드 2에서, 직류 전압원에 접속되어 있는 PMOS 트랜지스터(13A)를 연속적으로 OFF 상태로 함으로써, 이러한 위험성을 보다 저감할 수 있다.
본 실시 형태에 따른 제어 회로(10)에 의하면, PMOS 트랜지스터(13A)가 OFF 상태에서, NMOS 트랜지스터(13B)가 ON 상태인 경우이며, 또한, 가벼운 부하(20)가 접속되어 있는 경우에는, 컨덴서 C1에 축적되어 있는 전하에 의해 인가되어 있는 부하 전압(즉, 단자 FB에서의 전압 VOUT)이, 히스테리시스 컴퍼레이터(17)의 L 레벨 출력용 설정 전압을 하회할 때까지는, PMOS 트랜지스터(13A) 및 NMOS 트랜지스터(13B)의 쌍방을 OFF 상태로 함으로써, 저소비 전력 동작을 실현할 수 있다.
구체적으로는，DC-DC 컨버터 회로에, 가벼운 부하(20)가 접속되어 있는 경우에는, 도 7의 (e)에서의 t0부터 t3까지의 기간이 길어지기 때문에, PMOS 트랜지스터(13A) 및 NMOS 트랜지스터(13B)의 쌍방을 OFF 상태로 함으로써, 저소비 전력 동작을 실현할 수 있다.
또한，본 실시 형태에 따른 제어 회로(10)에 의하면, 버스트 모드 1에서, 통상 모드로 되돌아가지 않고(즉, 단자 FB에서의 전압 VOUT가, 히스테리시스 컴퍼레이터의 L 레벨 출력용 설정 전압을 하회하지 않고), 제3 소정 기간이 경과한 경우에는, 히스테리시스 컴퍼레이터(17)의 히스테리시스 폭(출력 리플)을 작게 함으로써, 도 7의 (e)에서의 t0부터 t3까지의 기간을 짧게 하여, 부하 응답을 좋게 할 수 있다.
본 실시 형태에 따른 제어 회로(10)에 의하면, DC-DC 컨버터 회로의 출력 전 압(단자 FB에서의 전압 VOUT)이 소정의 기울기 이상으로 상승한 경우, 부하(20)에 과전압이 걸릴 위험성이 있다고 판단하여, 오버슈트 모드로 천이한다. 제어 회로(10)는, 제4 소정 기간 동안은, 저소비 전력 동작을 행하지 않고，강제적으로 동기 정류 동작을 행함으로써, 이러한 출력 전압을 목표 전압에 안정시킬 수 있어，이러한 위험성을 저감할 수 있다.
이상, 전술한 실시 형태를 이용하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하였지만, 당업자에게 있어서는, 본 발명이 본 명세서 내에 설명한 실시 형태에 한정되는 것이 아닌 것은 분명하다. 본 발명은, 청구의 범위의 기재에 의해 정해지는 본 발명의 취지 및 범위를 일탈하지 않고 수정 및 변경 양태로서 실시할 수 있다. 따라서, 본 명세서의 기재는, 예시 설명을 목적으로 하는 것으로, 본 발명에 대하여 아무런 제한적인 의미를 갖는 것은 아니다.
또한，일본 특허 출원 제2006-297119호(2006년 10월 30일 출원)의 전체 내용이, 참조에 의해, 본원 명세서에 인용되어 있다.
본 발명에 의하면, DC-DC 컨버터 회로에서, 외부로부터의 제어 없이, 보호 회로의 오동작을 방지함과 함께, 저소비 전력 동작을 실현할 수 있기 때문에, DC-DC 컨버터 회로의 구성 요소인 CMOS 스위치를 구동하는 스위치 구동 회로에 대하여 제어 신호를 송신하는 제어 회로에 유용하다.

Claims (8)

  1. DC-DC 컨버터 회로의 구성 요소인 CMOS 스위치를 구동하는 스위치 구동 회로에 대하여 제어 신호를 송신하는 제어 회로로서,
    상기 CM0S 스위치는, 직류 전압원에 접속되어 있는 PM0S 트랜지스터와, 그라운드에 접속되어 있는 NMOS 트랜지스터에 의해 구성되어 있고,
    상기 제어 회로는,
    통상 모드에서, 상기 DC-DC 컨버터 회로의 출력 전류가 상한 전류 이상으로 된 경우에, 제1 커런트 리미터 모드로 천이하고,
    상기 제1 커런트 리미터 모드에서, 상기 출력 전류가 상기 상한 전류를 하회한 경우에, 상기 통상 모드로 천이하고,
    상기 제1 커런트 리미터 모드에서, 상기 통상 모드로 천이하지 않고 제1 소정 기간이 경과한 경우에, 제2 커런트 리미터 모드로 천이하고,
    상기 제2 커런트 리미터 모드에서, 제2 소정 기간이 경과한 경우에, 상기 통상 모드로 천이하고,
    상기 제1 커런트 리미터 모드로 천이한 경우, 상기 스위치 구동 회로에 대하여, 상기 PMOS 트랜지스터를 단속적으로 OFF 상태로 하도록 지시하는 제어 신호를 송신하고,
    상기 제2 커런트 리미터 모드로 천이한 경우, 상기 스위치 구동 회로에 대하여, 상기 PMOS 트랜지스터를 연속적으로 OFF 상태로 하도록 지시하는 제어 신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 제어 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어 회로는,
    상기 제1 커런트 리미터 모드에서, 상기 DC-DC 컨버터 회로의 출력 전압이 소정의 기울기 이상으로 상승한 경우에, 오버슈트 모드로 천이하고,
    상기 오버슈트 모드로 천이한 경우, 상기 스위치 구동 회로에 대하여, 상기 PMOS 트랜지스터 및 상기 NMOS 트랜지스터에 대하여 ON 상태와 OFF 상태를 교대로 절환하도록 지시하는 제어 신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 제어 회로.
  3. DC-DC 컨버터 회로의 구성 요소인 CMOS 스위치를 구동하는 스위치 구동 회로에 대하여 제어 신호를 송신하는 제어 회로로서,
    상기 CM0S 스위치는, 직류 전압원에 접속되어 있는 PM0S 트랜지스터와, 그라운드에 접속되어 있는 NMOS 트랜지스터에 의해 구성되어 있고,
    상기 제어 회로는,
    통상 모드에서, 상기 NMOS 트랜지스터가 ON 상태일 때에, 상기 DC-DC 컨버터 회로의 출력 전압이 기준 전압 이상으로 된 경우에, 제1 버스트 모드로 천이하고,
    상기 제1 버스트 모드에서, 상기 통상 모드로 천이하지 않고 제3 소정 기간이 경과한 경우에, 제2 버스트 모드로 천이하고,
    상기 제1 버스트 모드 및 상기 제2 버스트 모드에서, 상기 출력 전압이 입력 되는 히스테리시스 컴퍼레이터의 출력의 천이를 검지한 경우에, 상기 통상 모드로 천이하고,
    상기 제1 버스트 모드로 천이한 경우, 상기 스위치 구동 회로에 대하여, 상기 PMOS 트랜지스터 및 상기 NMOS 트랜지스터를 연속적으로 OFF 상태로 하도록 지시하는 제어 신호를 송신하고,
    상기 제2 버스트 모드로 천이한 경우, 상기 스위치 구동 회로에 대하여, 상기 PMOS 트랜지스터 및 상기 NMOS 트랜지스터를 연속적으로 OFF 상태로 함과 함께, 상기 히스테리시스 컴퍼레이터에서의 히스테리시스 폭을 좁히도록 지시하는 제어 신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 제어 회로.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어 회로는,
    상기 제1 버스트 모드에서, 상기 DC-DC 컨버터 회로의 출력 전압이 소정의 기울기 이상으로 상승한 경우에, 오버슈트 모드로 천이하고,
    상기 오버슈트 모드로 천이한 경우, 상기 스위치 구동 회로에 대하여, 상기 PMOS 트랜지스터 및 상기 NMOS 트랜지스터에 대하여 ON 상태와 OFF 상태를 교대로 절환하도록 지시하는 제어 신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 제어 회로.
  5. DC-DC 컨버터 회로의 구성 요소인 CMOS 스위치를 구동하는 스위치 구동 회로에 대하여 제어 신호를 송신하는 제어 회로로서,
    상기 CM0S 스위치는, 직류 전압원에 접속되어 있는 PM0S 트랜지스터와, 그라운드에 접속되어 있는 NMOS 트랜지스터에 의해 구성되어 있고,
    상기 제어 회로는,
    통상 모드에서, 상기 DC-DC 컨버터 회로의 출력 전압이 소정의 기울기 이상으로 상승한 경우에, 오버슈트 모드로 천이하고,
    상기 오버슈트 모드에서, 제4 소정 기간이 경과한 후에, 상기 DC-DC 컨버터 회로의 출력 전류가 상한 전류 이상으로 된 경우에, 제1 커런트 리미터 모드로 천이하고,
    상기 오버슈트 모드에서, 상기 제4 소정 기간이 경과한 후에, 상기 NMOS 트랜지스터가 ON 상태일 때에, 상기 DC-DC 컨버터 회로의 출력 전압이 기준 전압 이상으로 된 경우에, 제1 버스트 모드로 천이하고,
    상기 오버슈트 모드에서, 상기 제4 소정 기간이 경과한 후에, 상기 제1 커런트 리미터 모드 또는 상기 제1 버스트 모드로 천이하지 않은 경우에, 상기 통상 모드로 천이하고,
    상기 오버슈트 모드로 천이한 경우, 상기 스위치 구동 회로에 대하여, 상기 PMOS 트랜지스터 및 상기 NMOS 트랜지스터에 대하여 ON 상태와 OFF 상태를 교대로 절환하도록 지시하는 제어 신호를 송신하고,
    상기 제1 커런트 리미터 모드로 천이한 경우, 상기 스위치 구동 회로에 대하여, 상기 PMOS 트랜지스터를 단속적으로 OFF 상태로 하도록 지시하는 제어 신호를 송신하고,
    상기 제1 버스트 모드로 천이한 경우, 상기 스위치 구동 회로에 대하여, 상기 PMOS 트랜지스터 및 상기 NMOS 트랜지스터를 연속적으로 OFF 상태로 하도록 지시하는 제어 신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 제어 회로.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어 회로는, 상기 제1 버스트 모드에서, 상기 DC-DC 컨버터 회로의 출력 전압이 소정의 기울기 이상으로 상승한 경우에, 상기 오버슈트 모드로 천이하는 것을 특징으로 하는 제어 회로.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제어 회로는, 상기 제1 커런트 리미터 모드에서, 상기 DC-DC 컨버터 회로의 출력 전압이 소정의 기울기 이상으로 상승한 경우에, 상기 오버슈트 모드로 천이하는 것을 특징으로 하는 제어 회로.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어 회로는, 상기 제1 버스트 모드에서, 상기 DC-DC 컨버터 회로의 출력 전압이 소정의 기울기 이상으로 상승한 경우에, 상기 오버슈트 모드로 천이하는 것을 특징으로 하는 제어 회로.
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