WO2006006407A1

WO2006006407A1 - 電源装置

Info

Publication number: WO2006006407A1
Application number: PCT/JP2005/011999
Authority: WO
Inventors: Ken Hashimoto; Kenichi Niiyama
Original assignee: Rohm Co., Ltd
Priority date: 2004-07-14
Filing date: 2005-06-29
Publication date: 2006-01-19
Also published as: JPWO2006006407A1; TW200620800A; KR20070038962A; CN1965463A; US20070200540A1; JP4843490B2

Abstract

　スイッチングレギュレータを用いた昇圧または降圧回路などの電源装置において、出力端子に接続された負荷回路の短絡を検知し、負荷回路に大電流が流れるのを防止する。　電源装置１００は、スイッチングレギュレータ３０、レギュレータ３２、制御回路３４および短絡検出回路３６とを含む。短絡検出回路３６は、電圧比較器２０および電圧比較器２２、定電流源２４、スイッチＳＷ３、短絡検出用コンデンサＣｘを含む。Ｖｏｕｔ＜ＶｔｈのときスイッチＳＷ３はオンしており、短絡検出用コンデンサＣｘの電圧Ｖｘは定電流源２４から供給される電流Ｉｘによって充電され、時間の経過とともに傾きＩｘ／Ｃｘにて上昇し続ける。電圧Ｖｘがシャットダウン電圧Ｖｓｄより大きくなると、電圧比較器２２はドライバ回路１０のイネーブル端子ＥＮにハイレベルを出力し、スイッチングレギュレータ３０の昇圧動作を停止する。

Description

明細書

電源装置

技術分野

[0001] 本発明は、電源装置に関し、特にスイッチング素子を用いた電源装置の短絡保護に関する。

背景技術

[0002] 近年のポータブル CDプレイヤー、デジタルスチルカメラ、携帯電話等の電池で動作する小型情報端末において、その内部に用いられる回路は、電源電圧として必ずしも電池電圧そのものを必要としているとは限らない。すなわち、小型情報端末の内部で使用される回路は、電池電圧よりも高い電圧を必要としたり、逆に電池電圧よりも低い電圧を必要とする場合がある。このような場合、所望の電圧を得るために、スイツチングレギユレータ等によって電池電圧の昇圧または降圧を行い、各回路に対して適切な電源電圧を供給する。

[0003] ところで、小型情報端末においては、製品の製造時や、出荷後に何らかの原因によって電源装置の出力端子に接続された負荷回路が短絡してしまう場合がある。このような場合に、電源装置が所望の電圧を出力するために昇降圧動作を続ければ、負荷回路に大電流を流し続けることになるため、発熱によって回路全体の信頼性に影響を及ぼすおそれがある。そこでこのような電源装置においては、負荷回路の短絡を検知し短絡保護する技術が要求される。電源装置において短絡保護を行う技術は、例えば特許文献 1に提案されてヽる。

特許文献 1：特開平 6— 311734号

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] 本発明は、上記文献に記載の技術と同様に、負荷回路の短絡を検知する手段を設けて短絡保護することを課題とするが、上記文献記載の技術とは異なる手法によりその課題を解決しょうとするものである。本発明の目的は、負荷回路の短絡を検知し、回路を保護する短絡保護機能を備えた電源装置の提供にある。課題を解決するための手段

[0005] 上記課題を解決するために、本発明のある態様の電源装置は、スイッチング素子を有する電圧生成回路と、スイッチング素子のスイッチング動作を制御する制御回路と、電圧生成回路の出力電圧と所定の検査電圧を比較する電圧比較器と、電圧生成回路の出力電圧が検査電圧より低いときアクティブとなり、経過時間を測定するタイマ回路と、を備える。制御回路は、タイマ回路により測定された経過時間が所定の時間を超えたとき、スイッチング素子のスイッチング動作を停止する。

[0006] 「スイッチング素子を有する電圧生成回路」とは、スィッチをオンオフさせてコンデンサゃインダクタを用いてエネルギ変換を行うことによって所望の電圧を生成する回路をいい、スイッチングレギユレータゃスィッチドキャパシタ方式による昇圧、降圧、電圧反転回路などを含む。

[0007] 負荷回路が短絡している場合には、出力電圧は所定の検査電圧よりも低い状態を維持し続けることになる。したがって、タイマ回路により、出力電圧が所定の検査電圧より低い時間を測定し、所定の時間と比較することにより、負荷回路の短絡の有無を半 U定することができる。

[0008] タイマ回路は、一端が接地されたコンデンサと、コンデンサの他端に接続された定電流源と、コンデンサの他端の電圧と、所定の基準電圧を比較する電圧比較器とを備えてもよい。タイマ回路により測定される経過時間は定電流源により充電されるコンデンサの他端の電圧に対応し、所定の時間は所定の基準電圧に対応してもよい。定電流源によってコンデンサを充電することにより、コンデンサからは時間に比例した電圧が出力されるため、時間を電圧に変換することができる。この電圧を、所定の電圧と比較することによって、所定の時間の経過を検知することができる。

[0009] 本発明の別の態様もまた、電源装置である。この電源装置は、スイッチング素子を有する電圧生成回路と、スイッチング素子のスイッチング動作を制御する制御回路と、スイッチング動作開始力所定の時間経過したときに所定レベルの信号を出力するタイマ回路と、タイマ回路力所定レベルの信号が出力されたときアクティブとなり、電圧生成回路の出力電圧と所定の検査電圧を比較する電圧比較器と、を備える。制御回路は、電圧生成回路の出力電圧が検査電圧より低い場合、スイッチング素子のスイッチング動作を停止する。

[0010] この態様によると、タイマ回路によって時間を測定し、一定時間経過後に出力電圧が所定の電圧に達していない場合には、負荷回路が短絡していると判断し、スィッチング素子のスイッチング動作を停止して、負荷回路への電流供給を停止することができる。

[0011] タイマ回路は、一端が接地されたコンデンサと、コンデンサの他端に接続された定電流源と、コンデンサの他端の電圧と所定の電圧を比較する電圧比較器とを備え、コンデンサの他端の電圧が所定の電圧より高くなると、所定レベルの信号を出力してもよい。

この態様によると、定電流源によってコンデンサを充電することにより、コンデンサからは時間に比例した電圧が出力されるため、時間を電圧に変換することができる。この電圧を、所定の電圧と比較することによって、所定の時間を計測することができる。

[0012] 制御回路は、スイッチング動作の開始力所定の起動期間の間、あらかじめ決められた固定デューティでスイッチング素子のスイッチング動作を行ってもよい。

この場合、起動期間の間、負荷回路の短絡が検出されなければ、電圧生成回路の出力電圧を上昇させることができる。また、短絡が検出された場合には、スイッチング動作を停止するため、スイッチング素子が固定デューティで駆動され、負荷回路に電流が流れ続けるのを防止することができる。

[0013] また、制御回路は、スイッチング素子のスイッチング動作を停止するとともに、電圧生成回路の出力端子に接続された負荷回路を停止してもよい。

電圧生成回路のスイッチングの停止にあわせて、負荷回路の動作を停止することにより、電圧生成回路力流れる電流を減少させ、回路の発熱をより好適に抑えることができる。

[0014] 以上のように、本発明においては、 1.電源装置の起動から一定時間経過後に出力電圧が所定の電圧まで達していないとき、あるいは、 2.出力電圧が所定の電圧に達するまでの時間を測定し、その時間が長すぎるときのいずれかの場合に負荷回路が検出しているものと判断する。

[0015] なお、以上の構成要素の任意の組合せや本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。発明の効果

[0016] 本発明に係る電源装置により、回路の保護を図ることができる。

図面の簡単な説明

[0017] [図 1]本発明の実施の形態に係る電源装置を示す回路図である。

[図 2]図 2 (a)、（b)は、図 1の電源装置の出力端子に接続された負荷回路が短絡して

V、な、通常時の動作を示す図である。

[図 3]図 3 (a)、（b)は、図 1の電源装置の出力端子に接続された負荷回路が短絡して

V、る異常時の動作を示す図である。

[図 4]図 1の短絡検出回路の変形例を示す図である。

[図 5]図 1の電源装置が搭載される電子機器の構成を示すブロック図である。

符号の説明

[0018] SW1 メインスィッチ、 SW2 同期整流用スィッチ、 SW3 スィッチ、 Co 出力コンデンサ、 Cx 短絡検出用コンデンサ、 10 ドライバ回路、 12 電圧比較器、

14 オシレータ、 16 スターター回路、 18 誤差増幅器、 20 電圧比較器、 22 電圧比較器、 24 定電流源、 26 タイマ回路、 30 スイッチングレギユレ一タ、 32 レギユレータ、 34 制御回路、 36 短絡検出回路、 40 短絡検出回路、 100 電源装置。

発明を実施するための最良の形態

[0019] 図 1は、本発明の実施の形態に係る電源装置 100を示す回路図である。この電源装置 100は同期整流方式の昇圧コンバータであって、入力端子 102に入力された電圧をスイッチングレギユレータにより昇圧して出力端子 104に出力する。

[0020] 電源装置 100は、入力端子 102、出力端子 104、基準電圧端子 106を備える。入力端子 102には、入力電圧 Vinが印加される。また、基準電圧端子 106には、出力端子 104から出力すべき出力電圧 Voutを調節するための基準電圧 Vrefが入力される。電源装置 100は、その内部において基準電圧 Vrefを生成してもよい。

[0021] 図 5は、図 1の電源装置 100が搭載される電子機器 300の構成を示すブロック図である。電子機器 300は、ポータブル CDプレイヤやデジタルスチルカメラ、携帯電話端末など、電池駆動型の携帯機器であって、電池 310、電源装置 100、負荷 320を含む。電池 310は、リチウムイオン電池などであって、 3〜4V程度の電池電圧 Vbatを生成し、電源装置 100の入力端子 102へと出力する。すなわち、電池電圧 Vbatは、図 1の入力電圧 Vinである。また、電源装置 100の出力端子 104には、負荷回路 32 0が接続されている。負荷回路 320は、たとえば、 LED (Light Emitting Diode) や CCD (Charge Coupled Device)などの電池電圧 Vbatより高い電圧を必要とするデバイスである。

[0022] 図 1に戻る。この電源装置 100は、スイッチングレギユレータ 30、レギユレータ 32、制御回路 34および短絡検出回路 36を含む。レギユレータ 32、制御回路 34、短絡検出回路 36は、 1つの半導体基板上に機能 ICとして一体集積化されている。

[0023] スイッチングレギユレータ 30は、一般的な同期整流方式の昇圧コンバータであり、ィンダクタ L1、メインスィッチ SW1、同期整流用スィッチ SW2、出力コンデンサ Coを含み、制御回路 34によってメインスィッチ SW1および同期整流用スィッチ SW2を交互にオンオフすることにより、入力電圧 Vinを昇圧し、出力端子 104に出力電圧 Voutを出力する。メインスィッチ SW1および同期整流用スィッチ SW2は MOSFET(Metal

Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)であって、それぞれのゲート端子に入力される電圧によってオンオフが制御される。

[0024] レギユレータ 32は、基準電圧端子 106に入力された基準電圧 Vrefにもとづいて出力電圧 Voutの安定ィ匕を図るための回路であって、抵抗 Rl、 R2、誤差増幅器 18を含む。誤差増幅器 18は非反転入力端子と反転入力端子を備え、両入力端子の値が等しくなるようにその出力である誤差電圧 Verrを調節する。誤差増幅器 18の反転入力端子には、出力電圧 Voutが抵抗 R1および抵抗 R2によって抵抗分割され、 Vout XR1Z (R1 +R2)として帰還入力されている。また、誤差増幅器 18の非反転入力端子には基準電圧 Vrefが印加されている。従って、このレギユレータ 32によって、出力電圧 Voutと基準電圧 Vrefとの間に、 Vout=Vref X (Rl +R2) ZR1が成り立つように帰還がかかり、出力電圧 Voutが安定化されることになる。

[0025] 制御回路 34は、レギユレータ 32から出力される誤差電圧 Verrにもとづいてスィッチングレギユレータ 30のスイッチング素子を才ン才フさせるスイッチング信号を生成する。この制御回路 34は、オシレータ 14、スターター回路 16、電圧比較器 12、ドライバ回路 10を含む。オシレータ 14は、一定の周波数で、三角波またはのこぎり波状の周期電圧 Voscを生成する。スターター回路 16は、起動時に使用される回路であり、固定デューティでスイッチングレギユレータ 30のスィッチ SWl、 SW2をオンオフする出力するためのスタート電圧 Vstを出力する。

[0026] 電圧比較器 12は、電源装置 100の起動期間中、スターター回路 16から出力されるスタート電圧 Vstとオシレータ 14から出力される周期電圧 Voscを比較し、 Vst>Vos cのときハイレベルとなるパルス幅変調信号（以下、 PWM信号 Vpwmと!、う）を出力する。また、電圧比較器 12は、起動完了後において、レギユレータ 32から出力される誤差電圧 Verrと、周期電圧 Voscを比較し、 Verr>Voscのときハイレベルとなる PW M信号 Vpwmを生成する。こうして生成される PWM信号 Vpwmのデューティ比は、起動時において固定され、起動完了後において、誤差電圧 Verrに応じて変化する。

[0027] ドライバ回路 10は、 PWM信号 Vpwmにもとづいて、メインスィッチ SW1および同期整流用スィッチ SW2を交互にオンオフする回路である。ドライバ回路 10からは 2つのスイッチング信号が出力されており、それぞれの信号はメインスィッチ SW1および同期整流用スィッチ SW2のゲート端子に入力されており、スイッチング動作を制御する。 PWM信号 Vpwmがローレベルの期間、メインスィッチ SW1をオンし、同期整流用スィッチ SW2をオフする。逆に PWM信号 Vpwmがハイレベルの期間は、メインスイッチ SW1をオフし、同期整流用スィッチ SW2をオンする。メインスィッチ SW1がォンすると、インダクタ L1およびメインスィッチ SW1を介して電流が流れ、インダクタ L1 にエネルギが蓄えられる。同期整流用スィッチ SW2がオンすると、メインスィッチ SW 1がオンの状態においてインダクタ L1に流れていた電流が同期整流用スィッチ SW2 を介して出力コンデンサ Coに流れ込む。メインスィッチ SW1および同期整流用スイツチ SW2は、 PWM信号 Vpwmのデューティに従って交互にオンオフされ、出力端子 104からは、入力電圧 Vinが昇圧され、平滑ィ匕された出力電圧 Voutが出力される。

[0028] またドライバ回路 10は、ィネーブル端子 ENを備えており、ィネーブル端子 ENにハィレベルが入力されると、 2つのスイッチング信号を接地電位に固定してメインスイツチ SW1および同期整流用スィッチ SW2のスイッチング動作を停止し、スイッチングレギユレータ 30の昇圧動作を停止させる。

[0029] スイッチングレギユレータ 30のメインスィッチ SW1、同期整流用スィッチ SW2のオンオフを制御する PWM信号 Vpwmは、出力電圧 Voutをフィードバックして得られた誤差電圧 Verrをもとに決定されているため、出力電圧 Voutは、基準電圧 Vrefによって決まる一定値に保たれる。

[0030] 以下、本実施の形態に係る電源装置 100の特徴部分である短絡検出回路 36の構成について説明する。短絡検出回路 36は、電源装置 100の出力端子 104に接続される負荷回路の短絡を検出する回路であって、電圧比較器 20およびタイマ回路 26 を含む。

電圧比較器 20は、出力電圧 Voutと所定の検査電圧 Vthとを比較し、 Vth>Vout のときハイレベルを出力し、 Vthく Voutのときローレベルを出力する。

[0031] タイマ回路 26は、電圧比較器 22、定電流源 24、スィッチ SW3、短絡検出用コンデンサ Cxを含み、電圧生成回路 30の出力電圧 Voutが検査電圧 Vthより低いときァクティブとなり、経過時間を測定する。タイマ回路 26は、測定した時間が所定の時間を超えると、ハイレベルの停止信号 SIG1を出力する。

[0032] 定電流源 24は一定の電流値 Ixの電流をスィッチ SW3を介して短絡検出用コンデンサ Cxに流す。短絡検出用コンデンサ Cxの一端は接地され、他端はスィッチ SW3 を介して定電流源 24へ接続されている。この短絡検出用コンデンサ Cxは、定電流源 24により供給される定電流 Ixによって充電され、スィッチ SW3がオンされている期間中、短絡検出用コンデンサ Cxの電圧 Vxは、時間に比例した電圧となる。このように構成されるタイマ回路 26は、スィッチ SW3がオンのときアクティブとなり、時間を測定する。

[0033] 電圧比較器 22には、シャットダウン電圧 Vsdおよび電圧 Vxが入力されている。電圧比較器 22は入力された 2つの電圧を比較し、電圧 Vxがシャットダウン電圧 Vsdより大きくなると、制御回路 34のドライバ回路 10のィネーブル端子 ENにハイレベルの停止信号 SIG1を出力する。

[0034] 電圧比較器 20の出力は、スィッチ SW3に入力されている。スィッチ SW3は、ハイレベルが入力されるときオンし、ローレベルが入力されるときオフする。スィッチ SW3は、 MOSFETやバイポーラトランジスタなどによって構成することができ、ゲート電圧もしくはベース電圧を変化させることでオンオフさせることができる。

このように構成した短絡検出回路 36は、出力電圧 Voutが検出電圧 Vthより低い時間を測定し、この時間が所定の時間を超えたときに負荷回路が短絡状態であると判定し、ハイレベルの停止信号 SIG1を出力する。

[0035] 停止信号 SIG1は、ドライバ回路 10のィネーブル端子 ENに入力される。上述のように、ドライバ回路 10は、ィネーブル端子 ENにハイレベルが入力されると、メインスイツチ SW1、同期整流用スィッチ SW2のスイッチング動作を停止する。このようにして、制御回路 34は、タイマ回路 26により測定された経過時間が所定の時間を超えたとき、スイッチング素子のスイッチング動作を停止する。

[0036] 以上のように構成された電源装置 100の動作について、図 2 (a)、（b)および図 3 (a )、（b)をもとに説明する。図 2 (a)、（b)は、電源装置 100の出力端子 104に接続された負荷回路が短絡していない通常時の動作を示す図である。図 3 (a)、（b)は、電源装置 100の出力端子 104に接続された負荷回路が短絡している場合の異常時の動作を示す図である。

[0037] まず、図 2 (a)、 (b)を用いて負荷回路が短絡して、な、通常時の動作につ!、て説明する。

時刻 TOに電源装置 100の昇圧動作が開始される。時刻 T0〜T1の期間は、電源装置 100の起動時に使用されるスターター回路 16の出力がアクティブとなっており、出力電圧 Voutは時刻 T1まで固定デューティで昇圧される。

[0038] 出力電圧 Vout>Vlとなると、スターター回路 16の出力はオフし、前述のように Vo ut= (Rl +R2) ZR2 X Vrefとなるように誤差増幅器 18の誤差電圧 Verrが調節され、この誤差電圧 Verrにもとづいて、電圧比較器 12によって PWM信号 Vpwmが生成される。ドライバ回路 10は、この PWM信号 Vpwmのデューティに従ってメインスイツチ SW1および同期整流用スィッチ SW2がオンオフすることにより、入力電圧 Vinを所望の電圧にまで昇圧する。フィードバックによって誤差電圧 Verrが調節されることにより、出力電圧 Voutは、（Rl +R2) ZR2 XVrefで与えられる電圧に近づいてい <o

[0039] この間の短絡検出回路 36は以下の動作を行っている。図 2 (a)において、時刻 TO 〜T1は起動期間であり、出力電圧 Voutは固定デューティで昇圧されて、徐々に大きくなつていく。この間、電圧比較器 20においては、 Vth>Voutが成り立つので、スイッチ SW3はオンされている。スィッチ SW3がオンされることによって、短絡検出用コンデンサ Cxは定電流源 24から供給される電流 Ixによって充電され、電圧 Vxは時間とともに徐々に上昇していく。定電流源 24による充電が開始されて力もの経過時間を txとすると、短絡検出用コンデンサ Cxの電圧 Vxは、 Vx=IxZCx X txで与えられ、時間に比例して上昇して、く。

[0040] 時刻 T2に出力電圧 Voutが検査電圧 Vthより大きくなると、スィッチ SW3がオフされ、定電流源 24からの電流供給が遮断される。このとき、短絡検出用コンデンサ Cx の充電は停止するため、電圧 Vxは一定値をとる。その後、電圧 Vxは上昇することはないため、電圧比較器 22における電圧比較によりシャットダウン電圧 Vsdより常に小さぐドライバ回路 10のィネーブル端子 ENにはローレベルが入力されるため、スイツチングレギユレータ 30における昇圧動作が停止されることはない。時刻 T1に起動期間が終了すると、スターター回路 16が非アクティブとなり、 PWM信号 Vpwmは、レギユレータ 32から出力される誤差電圧 Verrにもとづいて生成され、出力電圧 Voutは、所望の電圧値に近づ!/、て！/、く。

[0041] 次に電源装置 100の出力端子 104に接続される負荷回路が短絡しているときの動作について図 3 (a)、（b)を用いて説明する。

[0042] 時刻 TOに電源装置 100の昇圧動作が開始される。時刻 TOにおいて、昇圧動作開始時に使用されるスターター回路 16の出力がアクティブとなり、スイッチングレギユレータ 30のスイッチングは固定デューティで制御され、出力電圧 Voutを上昇させるための昇圧動作が開始される。ところがこのとき、電源装置 100の出力端子 104に接続される負荷回路は短絡されているため、図 3 (a)に示すように出力電圧 Voutは、 0V 付近のある一定値以上大きくならない。

[0043] その結果、短絡検出回路 36においては以下の動作が行われる。スィッチ SW3は、 Voutく Vthのときオンし続けるため、短絡検出用コンデンサ Cxの電圧 Vxは定電流源 24から供給される電流 Ixによって充電され、 IxZCxの傾きで上昇し続ける。やがて、時刻 T3にお!/、て短絡検出用コンデンサ Cxの電圧 Vxがシャットダウン電圧 Vsdより大きくなる。この時刻 T3は、 T3=Vsd/lxX Cxで与えられる。電圧比較器 22において、時刻 T3に Vsdく Vxとなると、ドライバ回路 10のィネーブル端子 ENにはハイレベルが入力され、スイッチングレギユレータ 30の昇圧動作は停止される。この昇圧動作の停止は、ドライバ回路 10から出力される 2つのスイッチング信号を、ずれも接地電位まで下げることによって行うことができる。

[0044] 時刻 T3にスイッチングレギユレータ 30の昇圧動作が停止されると、出力コンデンサ Coへの電荷の供給が停止し、負荷回路に放電されるだけなので、出力電圧 Voutは接地電位付近まで下降し、負荷回路に大電流が流れるのを防止することができる。

[0045] この際に、出力端子 104に接続されている負荷回路の動作もあわせて停止してもよい。負荷回路の動作を停止させることにより、電源装置 100から流れる電流を減少させ、回路の発熱をより効果的に抑えることができる。

[0046] さらに、この電源装置 100をセットに搭載する場合、セットを統括的に制御する回路に対して、負荷回路の短絡を知らせる信号を出力してもよい。セットの製造時の試験であれば、この信号によって製造者は出荷前に負荷回路の短絡を検知することができ、原因解析などを行うことができる。また、セットの出荷後においても、セットを統括的に制御する回路は、ユーザに対して故障を知らせるなどの適切な処理を行うことができる。

[0047] 以上のように、本実施の形態に力かる電源装置 100では、負荷回路の短絡を短絡検出回路 36により検知してスイッチングレギユレータ 30のメインスィッチ SW1および同期整流用スィッチ SW2いずれもをオフすることによりスイッチング動作を停止し、負荷回路のへの電流供給を遮断し、大電流が流れるのを防止することができる。

また図 2 (a)、（b)に示したように、負荷回路に短絡異常が発生していない場合には、スイッチングレギユレータ 30の動作に影響を及ぼすことはな、。

[0048] 上記実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 [0049] 例えば、本実施の形態に用いた短絡検出回路 36は図 4に示す短絡検出回路 40と置き換えてもよい。この短絡検出回路 40は、電源装置 100の起動力も一定時間経過後に出力電圧 Voutが所定の検査電圧 Vthまで達していない場合に負荷回路が短絡しているものと判断する。

[0050] 短絡検出回路 40は、タイマ回路 26、電圧比較器 44を含む。タイマ回路 26の構成は図 1と同様である。短絡検出用コンデンサ Cxは、定電流源 24により供給される定電流 Ixによって充電され、スィッチ SW3がオンされている期間中、短絡検出用コンデンサ Cxの電圧 Vxは、時間と共に上昇するタイマ回路として機能する。スィッチ SW3 のオンオフは、基準電圧 Vrefによって制御され、一定値以上の基準電圧 Vrefが入力されているときに、スィッチ SW3はオンする。タイマ回路 26は、スィッチ SW3がォンの期間アクティブとなり時間測定を開始する。

[0051] 電圧比較器 42には、短絡検出用コンデンサ Cxの電圧 Vxと電圧 Vtimeが入力されている。短絡検出用コンデンサ Cxが充電されて、 Vx> Vtimeとなったとき、電圧比較器 42はハイレベルの信号を出力する。基準電圧 Vrefを、昇圧動作開始と同時に入力してスィッチ SW3をオンした場合、タイマ回路 26は、スイッチング動作開始から所定の時間経過したときに所定レベルの信号を出力することになる。この電圧比較器 42の出力は電圧比較器 44へと入力されている。すなわち、このタイマ回路 26は、電圧 Vtimeによって定まる一定時間を測定し、その時間の経過を電圧比較器 44に通知する。

[0052] 電圧比較器 44は、電圧比較器 42の出力が所定レベル、すなわちハイレベルとなつたときだけ電圧比較動作を行う。電圧比較器 44には、電源装置 100の出力電圧 Vo utと、検査電圧 Vthが入力されており、 Voutく Vthのとき、その出力をノヽィレベルとする。電圧比較器 44の出力は、図 1のドライバ回路 10のィネーブル端子 ENへ接続されている。したがって、制御回路 34は、タイマ回路 26からハイレベルが出力されたとき、電圧生成回路 30の出力電圧 Voutが検査電圧 Vthより低い場合に、メインスィツチ SW1、同期整流用スィッチ SW2のスイッチング動作を停止する

[0053] 電源装置 100の負荷回路が短絡していなければ、昇圧動作開始力も一定時間経過後に、出力電圧 Voutはある電圧よりも大きくなつているはずである。逆に、負荷回路が短絡している場合、出力電圧 Voutは上昇せず、一定時間経過後においても Vo utく Vthであるから、負荷回路の短絡を検出することができる。この電圧の比較を行う時刻は、電圧 Vtime、短絡検出用コンデンサ Cx、定電流 Ixによって調節することができる。

[0054] また、本実施の形態においては、メインスィッチ SW1および同期整流用スィッチ S W2として N型の MOSFETを使用したがこれには限定されない。ドライバ回路 10によってゲート電圧をドライブするロジックおよび電圧を変更すれば、 P型 MOSFETを使用することも可能である。また、 MOSFETに代えてバイポーラトランジスタ等の別のタイプのトランジスタを用いてもよぐ要はスイッチング素子として動作すればよい。これらの選択は、電源装置に要求される設計仕様、使用する半導体製造プロセスなどによって決めればよい。

[0055] 実施の形態では、スイッチングレギユレータ 30として同期整流方式の昇圧コンパ一タを用いたが、これには限定されず、他のスイッチング素子を有する電源回路に置き換えることができる。スイッチング素子を有する電源回路とは、同期整流用スィッチに替えて、整流用ダイオードを用いるダイオード整流方式のスイッチングレギユレータゃ、スィッチドキャパシタ方式による昇圧回路、降圧回路や、電圧反転回路などがある。

[0056] 本実施の形態において、電源装置 100を構成する素子はすべて一体集積化されていてもよぐその一部がディスクリート部品で構成されていてもよい。どの部分を集積ィ匕するかは、コストや占有面積などによって決めればよい。

産業上の利用可能性

[0057] 本発明に係る電源装置により、負荷回路の短絡から、回路素子の保護を図ることができる。

Claims

請求の範囲

[1] スイッチング素子を有する電圧生成回路と、

前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御する制御回路と、

前記電圧生成回路の出力電圧と所定の検査電圧を比較する電圧比較器と、前記電圧生成回路の出力電圧が前記検査電圧より低いときアクティブとなり、経過時間を測定するタイマ回路と、

を備え、前記制御回路は、前記タイマ回路により測定された経過時間が所定の時間を超えたとき、前記スイッチング素子のスイッチング動作を停止することを特徴とする電源装置。

[2] スイッチング素子を有する電圧生成回路と、

スイッチング動作開始力所定の時間経過したときに所定レベルの信号を出力するタイマ回路と、

前記タイマ回路力所定レベルの信号が出力されたときアクティブとなり、前記電圧生成回路の出力電圧と所定の検査電圧を比較する電圧比較器と、

を備え、前記制御回路は、前記電圧生成回路の出力電圧が前記検査電圧より低 V、場合、前記スイッチング素子のスイッチング動作を停止することを特徴とする電源装置。

[3] 前記制御回路は、スイッチング動作の開始力も所定の起動期間の間、あらかじめ決められた固定デューティで前記スイッチング素子のスイッチング動作を行うことを特徴とする請求項 1または 2に記載の電源装置。

[4] 前記制御回路は、前記スイッチング素子のスイッチング動作を停止するとともに、前記電圧生成回路の出力端子に接続された負荷回路の動作を停止することを特徴とする請求項 1または 2に記載の電源装置。

[5] 前記制御回路と、前記電圧比較器と、前記タイマ回路と、を 1つの半導体基板上に一体集積化したことを特徴とする請求項 1または 2に記載の電源装置。

[6] 電池と、

前記電池の電圧を昇圧または降圧して出力する請求項 1または 2に記載の電源装置と、

を備えることを特徴とする電子機器。

[7] スイッチング素子を有する電圧生成回路の制御方法であって、

前記電圧生成回路の出力電圧と所定の検査電圧とを電圧比較するステップと、前記電圧生成回路の出力電圧が前記検査電圧より低い期間、時間を計測する時間計測ステップと、

前記時間計測ステップにより計測された時間が、所定の時間を超えると、前記スイツチング素子のスイッチング動作を停止するステップと、

を備えることを特徴とする制御方法。

[8] スイッチング素子を有する電圧生成回路の制御方法であって、

前記スイッチング素子のスイッチング動作開始力所定の時間の経過を検出するステツプと、

前記所定の時間の経過を検出したとき、前記電圧生成回路の出力電圧と所定の検查電圧とを電圧比較するステップと、

前記電圧比較の結果、前記電圧生成回路の出力電圧が検査電圧より低い場合、前記スイッチング素子のスイッチング動作を停止するステップと、

を備えることを特徴とする制御方法。