WO2006132138A1

WO2006132138A1 - Ｄｃ／ｄｃコンバータの制御回路およびそれを用いた電源装置、発光装置、電子機器

Info

Publication number: WO2006132138A1
Application number: PCT/JP2006/311065
Authority: WO
Inventors: Yoichi Tamegai; Isao Yamamoto; Kyoichiro Araki
Original assignee: Rohm Co., Ltd.
Priority date: 2005-06-06
Filing date: 2006-06-02
Publication date: 2006-12-14
Also published as: JP2006340587A; US20080136342A1; CN101099288A; TW200703862A; US20110006694A9; JP4751108B2; KR20080019197A; US7863833B2

Abstract

　出力電圧を直接監視して短絡状態を検出し、過電流保護を行う他励式ＤＣ／ＤＣコンバータの制御回路を提供する。　制御回路１００のスイッチング制御部１０は、他励式ＤＣ／ＤＣコンバータ２１０のスイッチングトランジスタＴｒ１のスイッチング動作を制御する。電圧比較器３０は、出力電圧Ｖｏｕｔとしきい値電圧Ｖｔｈとを比較して短絡状態を検出する。スイッチング制御部１０は、他励式ＤＣ／ＤＣコンバータの起動開始から所定の起動時間の経過後に、電圧比較器３０が短絡状態を検出すると、スイッチングトランジスタＴｒ１のスイッチング動作を停止する一方、起動時間の経過前においては、電圧比較器３０による短絡状態の検出を無効化する。スイッチング制御部１０は、短絡状態を検出してスイッチングトランジスタＴｒ１のスイッチング動作を所定の停止時間の間停止した後、再度他励式ＤＣ／ＤＣコンバータの起動を開始する。

Description

明細書

DCZDCコンバータの制御回路およびそれを用いた電源装置、発光装置、電子機器

技術分野

[0001] 本発明は、スイッチング電源に関し、 DCZDCコンバータの駆動方式に関する。

背景技術

[0002] 入力電圧よりも高、電圧を生成するための昇圧型のスイッチング電源がさまざまな電子機器において広く用いられている。こうした昇圧型のスイッチング電源は、スイツチング素子と、インダクタあるいはトランスを備えており、スイッチング素子を時分割的にオンオフさせることによりインダクタあるいはトランスに逆起電力を発生させ、入力電圧を昇圧して出力する。

[0003] このようなスイッチング電源のうち、トランスを用いた絶縁型の DC/DCコンバータでは、自励式と他励式の 2つの方式が知られている。これらの方式は、出力電圧の範囲など、スイッチング電源に求められる特性に応じて選択される。絶縁型の DCZDC コンバータでは、スイッチングトランジスタがオフすると、トランスの 1次側に電流が流れ、トランスにエネルギが蓄えられる。スイッチングトランジスタがオフすると、トランスの 2次側にぉ、てトランスに蓄えられたェネルギカ整流用ダイオードを介して充電電流として出力キャパシタに転送され、出力電圧が上昇する。

[0004] こうした他励式 DCZDCコンバータは、負荷の短絡などにより過電流が流れると、トランスが飽和し、あるいはスイッチングトランジスタの信頼性に影響を及ぼすことから、過電流保護回路を設ける場合がある。たとえば、特許文献 1には、トランスの 1次側の電流をモニタして過電流状態を検出する技術が開示されている。

特許文献 1 :特開 2002— 374671号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] し力しながら、トランスの 1次側の電流をモニタする上記文献に記載の技術では、負荷が急激に短絡した場合、トランスの 1次側に流れる電流は、電圧比較器の応答速度を超える速度で急激に立ち上がってしまうため、過電流保護の応答が遅れ、スイツチングトランジスタに過電流が流れてしまう場合があった。

[0006] 本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、その包括的な目的は、過電流保護を行う DCZDCコンバータの制御回路の提供にある。

課題を解決するための手段

[0007] 本発明のある態様は、他励式 DCZDCコンバータのスイッチングトランジスタのスィツチング動作を制御する制御回路に関する。この制御回路は、他励式 DCZDCコンバータのスイッチングトランジスタのスイッチング動作を制御する制御回路であって、スイッチングトランジスタのスイッチング動作を制御するスイッチング制御部と、他励式 DCZDCコンバータの出力電圧と所定のしきい値電圧とを比較して短絡状態を検出する電圧比較器と、を備える。スイッチング制御部は、他励式 DCZDCコンバータの起動開始から所定の起動時間の経過後に、電圧比較器が短絡状態を検出すると、スイッチングトランジスタのスイッチング動作を停止する一方、起動時間の経過前において電圧比較器による短絡状態の検出を無効化する。

[0008] この態様によると、負荷が短絡して出力電圧が低下する状態と、起動時に出力電圧がその目標値に立ち上がる以前にお、て、出力電圧がしき!/、値電圧より低!、状態とを区別することができ、本当に負荷が短絡した場合のみスイッチングトランジスタを停止して回路保護を図ることができる。

[0009] スイッチング制御部は、短絡状態を検出してスイッチングトランジスタのスイッチング動作を所定の停止時間の間停止した後、再度他励式 DCZDCコンバータの起動を開始してちょい。

負荷の短絡時に、スイッチングトランジスタを所定の停止時間、停止することにより、長期的な負荷の短絡が持続した場合に、起動時間に電流が流れ、停止時間に電流が遮断されるという間欠動作となるため、スイッチングトランジスタやトランスに大電流が連続的に流れるのを防止することができる。

[0010] 起動時間は、他励式 DCZDCコンバータの起動開始後、出力電圧がしきい値電圧より高くなるのに要する時間より長く設定されてもよい。

[0011] スイッチング制御部は、電圧比較器において、出力電圧がしきい値電圧を所定の短絡検出時間の間、継続して下回るとき、スイッチングトランジスタのスイッチング動作を停止してもよい。この場合、長期的な短絡状態を好適に検出し、回路保護を行うことができる。

[0012] スイッチング制御部は、スイッチングトランジスタの制御状態を保持するステートマシンを含んでもよい。ステートマシンは、他励式 DCZDCコンバータによる昇圧動作を実行しつつ、電圧比較器による短絡状態の検出を無効化する起動モードと、他励式 DCZDCコンバータによる昇圧動作を実行しつつ、電圧比較器により短絡状態の検出を行う通常モードと、他励式 DCZDCコンバータによる昇圧動作を停止する停止モードと、の 3つのモードを有してもよい。ステートマシンは、起動モードに移行してから起動時間経過後に通常モードに移行し、通常モードにおいて電圧比較器が短絡状態を検出すると停止モードに移行し、停止モードに移行して力所定の停止時間経過後に起動モードに移行してもよ、。

ステートマシンを用いて 3つの状態を規定し、駆動状態に応じて遷移させることにより、上述の短絡保護を好適に実行することができる。

[0013] ステートマシンは、通常モードにおいて、負荷を駆動することにより他励式 DCZD Cコンバータの出力電圧が低下すると、起動モードに移行してもよい。この場合、出力電圧を起動モードにより再度上昇させ、その間、短絡状態の検出を無効化することができる。

[0014] スイッチング制御部は、パルス信号を生成するパルス幅変調器と、パルス信号にもとづきスイッチングトランジスタを駆動するドライバ回路と、出力電圧と、出力電圧の目標値付近に設定されるしき、値電圧とを比較するヒステリシスコンパレータと、を含んでもよい。ノルス幅変調器は、起動モードにおいてパルス信号のデューティ比を徐々に変化させ、通常モードおよび停止モードにお!、てパルス信号のデューティ比を所定値に固定し、ドライバ回路は、起動モードおよび通常モードにおいて、パルス信号にもとづいてスイッチングトランジスタを駆動し、停止モードにおいて、スイッチングトランジスタの駆動を停止してもよ、。

[0015] この場合、起動モードにおいてソフトスタートを実行することができる。また通常モードにおいては、出力電圧によらずに、固定のデューティ比でスイッチングトランジスタを駆動するため、出力電圧は徐々に上昇していく。その後、出力電圧がヒステリシスコンパレータの第 1のしきい値電圧に達するとスイッチングトランジスタを停止し、出力電圧が徐々に低下する。出力電圧がヒステリシスコンパレータの第 2のしきい値電圧まで低下すると、スイッチングトランジスタの駆動が再開される。その結果、通常モードでは、出力電圧は第 1しきい値電圧力ゝら第 2しきい値電圧の間に安定化される。また、短絡時に停止モードとすることにより、昇圧動作を停止して回路を保護することができる。

[0016] スイッチング制御部は、タイマ回路をさらに含み、ステートマシンは、必要な時間計測をタイマ回路を利用して行ってもょヽ。

[0017] スイッチング制御部と、電圧比較器は、ひとつの半導体基板上に一体集積化されてもよい。なお、ここでの集積化とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。

[0018] 本発明の別の態様は、自励式 DCZDCコンバータのスイッチングトランジスタのスイッチング動作を制御する制御回路に関する。この制御回路は、スイッチングトランジスタのスイッチング動作を制御するスイッチング制御部と、自励式 DCZDCコンパ一タの出力電圧と所定のしきい値電圧とを比較して短絡状態を検出する電圧比較器と、を備える。スイッチング制御部は、自励式 DCZDCコンバータの起動開始力所定の起動時間の経過後に、電圧比較器が短絡状態を検出すると、スイッチングトランジスタのスイッチング動作を停止する一方、起動時間の経過前において電圧比較器による短絡状態の検出を無効化する。

[0019] 本発明の別の態様は、電源装置である。この電源装置は、スイッチングトランジスタを含み、当該スイッチングトランジスタのオンオフにより昇圧動作が制御される他励式 DCZDCコンバータと、スイッチングトランジスタのオンオフを制御する制御回路と、を備える。

この態様によると、他励式 DCZDCコンバータのスイッチングトランジスタやトランスを過電流カゝら好適に保護することができる。 [0020] 本発明のさらに別の態様は、発光装置である。この発光装置は、上述の電源装置と、この電源装置の他励式 DCZDCコンバータの出力電圧により駆動される発光素子と、を備える。

[0021] この態様によると、負荷である発光素子に、短絡等が発生しない通常駆動時には、発光素子を安定に発光できるとともに、短絡した場合には、回路を過電流から保護することがでさる。

[0022] 本発明のさらに別の態様は、電池駆動型の電子機器である。この電池駆動型の電子機器は、撮像部と、撮像部による撮像の際、フラッシュとして用いられる上述の発光装置と、を備え、発光装置は、電池電圧を昇圧して発光素子を駆動する。

この態様によると、負荷として電源装置に接続される発光素子が短絡した場合に、電池から大電流が長時間、連続的に流れ出るのを防止し、電子機器の発熱を抑制することができる。

[0023] 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

[0024] 本発明に係る DCZDCコンバータの制御回路によれば、負荷の短絡から回路を保護することができる。

図面の簡単な説明

[0025] [図 1]本実施の形態に係る発光装置の構成を示す回路図である。

[図 2]図 1の発光装置を搭載した電子機器の構成を示すブロック図である。

[図 3]ステートマシンの状態遷移図である。

[図 4]図 1の発光装置の動作状態を示すタイムチャートである。

符号の説明

[0026] 10 スイッチング制御部、 12 ヒステリシスコンパレータ、 14 ステートマシン、 16 タイマ回路、 18 ドライバ回路、 20 パルス幅変調器、 22 電圧比較器、 24 発振器、 26 ソフトスタート回路、 30 電圧比較器、 50 トランス、 52 整流用ダイオード、 100 制御回路、 102 出力端子、 104 帰還端子、 106 発光制御端子、 Trl スイッチングトランジスタ、 C1 出力キャパシタ、 R1 第 1抵抗、 R2 第 2抵抗、 Vpwm パルス幅変調信号、 Vsc 短絡検出信号、 Vov 過電圧検出信号、 S1 起動モード、 S2 通常モード、 S3 停止モード、 S4 スタンバイモード、 200 発光装置、 210 他励式 DCZDCコンバータ、 212 発光素子、 214 トリガ回路、 214a IGBT、 214b 発光制御部、 300 電子機器、 310 電池、 312 通信処理部、 314 DSP、 316 撮像部。

発明を実施するための最良の形態

[0027] 以下本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

[0028] 図 1は、本実施の形態に係る発光装置 200の構成を示す回路図である。この発光装置 200は、カメラを備える電子機器に搭載され、カメラによる撮像の際に、フラッシュとして用いられる光源として機能する。

[0029] 図 2は、図 1の発光装置を搭載した電子機器 300の構成を示すブロック図である。

本実施の形態において、電子機器 300は、カメラを搭載した携帯電話端末であり、電池 310、通信処理部 312、 DSP (Digital Signal Processor) 314、撮像部 316、発光装置 200を備える。

[0030] 電池 310はたとえば、リチウムイオン電池であり、電池電圧 Vbatとして 3〜4V程度の電圧を出力する。 DSP314は、電子機器 300全体を統括的に制御するブロックであり通信処理部 312、撮像部 316、発光装置 200と接続されている。通信処理部 31 2は、アンテナ、高周波回路などを含み、基地局との通信を行うブロックである。撮像部 316は、 CCD (Charge Coupled Device)や CMOSセンサなどの撮像装置である。

[0031] 発光装置 200は、他励式 DCZDCコンバータ 210、発光素子 212、トリガ回路 214 を備える。発光素子 212としてはキセノンチューブなどが好適に用いられる。他励式 DCZDCコンバータ 210は、電池 310から供給される電池電圧 Vbatを昇圧し、発光素子 212に 300V程度の駆動電圧 (以下、出力電圧ともいう) Voutを供給する。駆動電圧 Voutは、所定のレベルの目標電圧 Vtgtに安定ィ匕される。トリガ回路 214は、発光装置 200の発光のタイミングを制御する回路である。発光素子 212は、撮像部 31 6の撮像と同期して発光する。

[0032] 図 1に戻る。発光装置 200は、制御回路 100、スイッチングトランジスタ Trl、トランス 50、整流用ダイオード 52、出力キャパシタ Cl、第 1抵抗 Rl、第 2抵抗 R2、発光素子 212、 IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) 214aを含む。制御回路 100 は、ひとつの半導体基板上に集積化された集積回路である。この集積回路には、スイッチングトランジスタ Tr 1をさらに集積ィ匕してもよ!、。

[0033] 図 1に示す制御回路 100、スイッチングトランジスタ Trl、トランス 50、整流用ダイォード 52、出力キャパシタ Cl、第 1抵抗 Rl、第 2抵抗 R2が、図 2の他励式 DCZDCコンバータ 210に対応する。また、図 1の IGBT214a、発光制御部 214bは図 2のトリガ回路 214に対応する。 IGBT214aは、発光素子 212の電流経路上に設けられ、そのオン、オフによって発光素子 212の発光を制御する。

[0034] 制御回路 100は、他励式 DCZDCコンバータ 210のスイッチングトランジスタ Trl のゲート電圧を制御してスイッチング動作、すなわちオンオフを制御する。制御回路 100は、他励式 DCZDCコンバータ 210による昇圧動作を実行する起動モード、通常モードと、他励式 DCZDCコンバータ 210による昇圧動作を停止する停止モードの 3つのモードを切り替えてスイッチングトランジスタ Trlを制御する。詳細は後述するが、この制御回路 100は、負荷の短絡状態の検出を検出する機能を備えており、通常モードにおいて短絡検出を行う一方で、起動モードにおいては、短絡検出を無効化する。

[0035] 制御回路 100は、出力端子 102、帰還端子 104、発光制御端子 106を備える。出力端子 102は、スイッチングトランジスタ Trlのゲートに接続され、制御回路 100の出力信号であるスイッチング信号 Vswが出力される。帰還端子 104には、第 1抵抗 Rl、第 2抵抗 R2によって分圧された他励式 DCZDCコンバータ 210の出力電圧 Voutが帰還される。発光制御端子 106は、 IGBT214aのゲートに接続される。

[0036] トランス 50の 1次側コイルの一端には、電池電圧 Vbatが印加され、他端には、スィツチングトランジスタ Trlのドレインが接続される。スイッチングトランジスタ Trlは、 N チャンネルの MOSトランジスタであり、そのソースは接地される。

トランス 50の 2次側コイルの一端は接地され、他端には整流用ダイオード 52のァノードが接続される。整流用ダイオード 52の力ソードは、出力キャパシタ C1を介して接地される。出力キャパシタ C1と整流用ダイオード 52の接続点には、他励式 DCZDC コンバータ 210の出力電圧 Voutが現れる。この出力電圧 Voutは、発光素子 212に供給される。

[0037] 制御回路 100は、スイッチング制御部 10、電圧比較器 30、発光制御部 214bを含む。スイッチング制御部 10は、帰還端子 104に帰還される電圧にもとづいてスィッチング電圧 Vswを生成し、スイッチングトランジスタ Trlのスイッチング動作を制御する。電圧比較器 30は、他励式 DCZDCコンバータ 210の出力電圧 Voutと所定のしきい値電圧 Vthとを比較して短絡状態を検出する。発光制御部 214bは、発光制御信号 SIG20を生成し、 IGBT214aのベース電圧を制御する。

[0038] このスイッチング制御部 10は、他励式 DCZDCコンバータ 210の起動開始力も所定の起動時間 Tplの経過後に、電圧比較器 30が短絡状態を検出すると、スィッチングトランジスタ Trlのスイッチング動作を停止する一方、起動時間 Tplの経過前において電圧比較器 30による短絡状態の検出を無効化する。以下、このスイッチング制御部 10、電圧比較器 30の構成、動作について詳細に説明する。

[0039] スイッチング制御部 10は、ヒステリシスコンパレータ 12、ステートマシン 14、タイマ回路 16、ドライバ回路 18、パルス幅変調器 20を含む。

パルス幅変調器 20は、周波数が一定で、パルス幅が変化するパルス幅変調信号 V pwmを生成し、ドライバ回路 18に出力する。ドライバ回路 18は、インバータなどを含んで構成され、パルス幅変調信号 Vpwmにもとづきスイッチング電圧 Vswを生成してスイッチングトランジスタ Trlを駆動する。このドライバ回路 18は、 2つのィネーブル端子 18a、 18bを備えており、各ィネーブル端子 18a、 18bには、後述するヒステリシスコンパレータ 12、ステートマシン 14から出力されるモード信号 MODEl、過電圧検出信号 Vovが入力されて!、る。

[0040] ヒステリシスコンパレータ 12は、他励式 DCZDCコンバータ 210の出力電圧 Vout が所定のしきい値電圧より高い過電圧状態を検出し、過電圧検出信号 Vovを生成する。この過電圧検出信号 Vovは、過電圧状態においてノ、ィレベル、それ以外においてローレベルとなる。ドライバ回路 18は、過電圧検出信号 Vovがハイレベルのとき、パルス幅変調器 20から出力されるノルス幅変調信号 Vpwmに関わらず、スィッチングトランジスタ Trlのスイッチング動作を停止し、過電圧検出信号 Vovがローレベルのとき、パルス幅変調信号 Vpwmにもとづきスイッチングトランジスタ Trlを駆動する。

[0041] 帰還端子 104には、上述のように、他励式 DCZDCコンバータ 210の出カ電圧¥〇 utが分圧され、帰還電圧 Vout' =Vout X Rl/ (Rl +R2)が帰還される。ヒステリシスコンパレータ 12のプラス端子には、帰還端子 104に入力される帰還電圧 Vout'が入力され、マイナス端子には基準電圧 Vrefがそれぞれ入力される。ヒステリシスコンパレータ 12は、その出力がローレベルのとき、第 1しきい値電圧 Vref 1と帰還電圧 Vo ut'を比較し、その出力がハイレベルのとき、第 2しきい値電圧 Vref2と帰還電圧 Vou t'を比較する。ここで、第 1しきい値電圧 Vref 1と第 2しきい値電圧 Vref2との間には、 Vref 1 > Vref 2の関係が成り立つている。

[0042] ヒステリシスコンパレータ 12から出力される過電圧検出信号 Vovは、昇圧動作によつて出力電圧 Voutが上昇し、 Vmax=Vrefl X (Rl +R2) ZR1で与えられる第 1しきい値電圧に達するとローレベルとなり、昇圧動作の停止によって、出力電圧 Vout が下降し、 Vmin=Vref2 X (R1 +R2) ZR1で与えられる第 2しきい値電圧に達するとハイレベルとなる。ヒステリシスコンパレータ 12の基準電圧 Vrefは、他励式 DC/ DCコンバータ 210の出力電圧 Voutの目標電圧 Vtgtを用いて、 Vref=Vtgt X Rl / (Rl +R2)が成り立つように設定する。

[0043] ノルス幅変調器 20は、電圧比較器 22、発振器 24、ソフトスタート回路 26を含む。

発振器 24は、三角波あるいはのこぎり波状の周期電圧 Voscを生成する。ソフトスタート回路 26は、起動モードにおいて徐々に上昇するソフトスタート電圧 Vssを生成する。電圧比較器 22のプラス端子には、周期電圧 Vosc、ソフトスタート電圧 Vssが入力され、マイナス端子には固定電圧 Vclが印加されている。ソフトスタート電圧 Vssの最大値は、固定電圧 Vclに等しく設定される。電圧比較器 22は、固定電圧 Vclと、ソフトスタート電圧 Vssのいずれか低い電圧と、周期電圧 Voscとを比較する。したがって、パルス幅変調器 20から出力されるパルス幅変調信号 Vpwmは、起動モードにおいてデューティ比が徐々に大きくなり、通常モードおよび停止モードにおいてデューティ比が固定電圧 Vclで定まる所定値に固定される。

[0044] ドライバ回路 18は、起動モードおよび通常モードにおいて、ヒステリシスコンパレータ 12の比較結果を参照し、出力電圧 Voutがしきい値電圧より低いとき、パルス幅変調信号 Vpwmにもとづヽてスイッチングトランジスタ Trlを駆動し、出力電圧 Voutがしきい値電圧より高いとき、スイッチングトランジスタ Trlの駆動を停止する。また、停

ヽては、スイッチングトランジスタ Trlの駆動を停止する。

[0045] 電圧比較器 30は、他励式 DCZDCコンバータ 210の出力電圧 Voutをモニタすることにより、負荷の短絡状態を検出するために設けられる。電圧比較器 30は、プラス端子に入力された帰還電圧 Vout'と、マイナス端子に入力された所定のしきい値電圧 Vth，とを比較し、 Vout' >Vth'のときハイレベル、 Vout' <Vth'のときローレべルを出力する。以下、電圧比較器 30の出力を短絡検出信号 Vscという。すなわち、電圧比較器 30は、他励式 DCZDCコンバータ 210の出力電圧 Voutをしきい値電圧 Vth=Vth' X (R1 +R2) ZR1と比較することにより短絡状態を検出する。たとえば、出力電圧 Voutの目標電圧 Vtgtが 300Vの場合、しきい値電圧 Vthは 30V程度に設定する。

[0046] ステートマシン 14には、電圧比較器 30から出力される短絡検出信号 Vscが入力される。ステートマシン 14は、スイッチングトランジスタ Trlの制御状態、すなわち起動モード、通常モード、停止モードおよびスタンバイモードの 4つの状態を保持する。図 3は、ステートマシン 14の状態遷移図である。電子機器 300の電源が投入されると、ステートマシン 14はスタンバイモード S4となる。その後、ステートマシン 14に入力されるィネーブル信号 ENがハイレベルとなると、起動モード S1に遷移する。ィネーブル信号 ENは、制御回路 100の外部から与えられる。

[0047] ステートマシン 14は、起動モード S1においては電圧比較器 30による短絡状態の検出を無効化して起動時間 Tplの経過後に通常モード S2に移行する。起動時間 T plは、他励式 DCZDCコンバータ 210の起動開始後、出力電圧 Voutがしきぃ値電圧 Vthより高くなるのに要する時間より長く設定しておく。

[0048] また、ステートマシン 14は、通常モード S2において、電圧比較器 30が短絡状態を検出すると停止モード S3に移行する。ステートマシン 14は、電圧比較器 30から出力される短絡検出信号 Vscが、所定の短絡検出時間 Tp2の間、継続してハイレベルとなったとき、通常モード S2から停止モード S3へと遷移してもよい。

[0049] さらに、ステートマシン 14は、停止モード S3に移行した後、所定の停止時間 Τρ3経過後に起動モード S1に移行し、他励式 DCZDCコンバータ 210の起動を開始する

[0050] さらに、ステートマシン 14には、発光制御部 214bから出力される発光制御信号 SI G20が入力されており、通常モード S2において発光素子 212の発光動作が完了すると、起動モード S1に遷移する。すなわち、ステートマシン 14は、通常モード S2において、負荷である発光素子 212を駆動することにより他励式 DCZDCコンバータの出力電圧 Voutが低下すると、起動モード S 1に移行する。

[0051] ステートマシン 14は、各状態において、ドライバ回路 18およびソフトスタート回路 26 に、現在の状態を表すモード信号 MODE 1、 MODE2を出力する。ステートマシン 1 4は、必要な時間計測、すなわち起動時間 Tpl、短絡検出時間 Τρ2、停止時間 Τρ3 などをタイマ回路 16を利用して行う。

[0052] 以上のように構成された発光装置 200の動作について説明する。図 4は、図 1の発光装置 200の動作状態を示すタイムチャートである。

時刻 TOに電子機器 300の電源が投入され、ステートマシン 14はスタンバイモード S 4となる。時刻 T1に、ィネーブル信号 ENがハイレベルとなると、起動モード S1に遷移する。起動モード S1となると、ステートマシン 14から出力されるモード信号 MODE 2によってソフトスタート回路 26が制御され、パルス幅変調信号 Vpwmのデューティ比が徐々〖こ大きくなり、他励式 DCZDCコンバータ 210の出力電圧 Voutが徐々に上昇を開始する。

[0053] 時刻 T1から時刻 T2の期間、出力電圧 Voutは、しきい値電圧 Vthより低い。この間、起動モード S1において、ステートマシン 14は電圧比較器 30による短絡状態の検出を無効化している。時刻 T1から起動時間 Tpl経過後の時刻 T3において、ステートマシン 14は、起動モード S1から通常モード S2へと遷移する。通常モード S2においては、電圧比較器 30による短絡状態の監視は有効となる。 [0054] 時刻 T4に、出力電圧 Voutがその目標値の電圧 Vtgtに達し、ヒステリシスコンパレータ 12によってドライバ回路 18の動作が制御され、 Vout Vtgtとなるように安定ィ匕される。図 4において、出力電圧 Voutは一定値で示している力実際にはヒステリシスコンパレータ 12により定まる電圧 Vmaxと Vminの間を変動している。

[0055] 時刻 T5に負荷が短絡して出力電圧 Voutが急激に降下し、その後間もない時刻 T 6に出力電圧 Voutがしきい値電圧 Vthより低くなると、電圧比較器 30の出力である短絡検出信号 Vscはハイレベルとなる。負荷の短絡状態が継続し、短絡検出信号 Vs cがハイレベルとなって力短絡検出時間 Tp2経過後の時刻 T7に、ステートマシン 1 4は通常モード S2から停止モード S3へと遷移する。このとき、ステートマシン 14はドラィバ回路 18に出力するモード信号 MODE2をハイレベルとし、ドライバ回路 18によるスイッチングトランジスタ Trlの駆動を停止する。

[0056] 停止モード S3に遷移して力停止時間 Tp3経過後の時刻 T8に、ステートマシン 1 4は起動モード S 1に遷移する。起動モード S1にお!/、て出力電圧 Voutは再びソフトスタート動作によって上昇する。このとき、負荷は、短絡状態から開放されているものとする。時刻 T9に短絡検出信号 Vscはローレベルとなり、起動開始から起動時間 Tp 1経過後の時刻 T10に通常モード S2となる。時刻 T11に出力電圧 Voutは目標電圧 Vtgtに達する。

[0057] 時刻 T12に、電子機器 300のユーザが撮像部 316のシャッターを押すと、発光制御部 214bから出力される発光制御信号 SIG20がハイレベルとなり、 IGBT214aがオンし、発光素子 212が発光する。このとき、出力キャパシタ C1に蓄えられた電荷が放電し、出力電圧 Voutは急激に低下する。発光制御信号 SIG20がハイレベルの期間、ステートマシン 14はスタンバイモード S4となる。その後、時刻 T13に発光制御信号 SIG20がローレベルとなると、ステートマシン 14は起動モード S1となる。時刻 T13 力も起動時間 Tpl経過後の時刻 T14にステートマシン 14は通常モード S2に遷移する。

[0058] 本実施の形態に係る制御回路 100によれば、起動モード S1と通常モード S2を切り替え、電圧比較器 30による短絡状態の検出の有効、無効を切り替えることにより、負荷が短絡して出力電圧 Voutが低下する状態と、起動時に出力電圧 Voutがその目標値 Vtgtに立ち上がる以前にお、て、出力電圧 Voutがしき、値電圧 Vthより低ヽ状態とを区別することができ、本当に負荷が短絡した場合のみスイッチングトランジスタ Trlを停止して回路保護を図ることができる。

[0059] また、スイッチング制御部 10は、短絡状態を検出してスイッチングトランジスタ Trl のスイッチング動作を停止時間 Tp3の間停止した後、他励式 DCZDCコンバータの起動を開始するため、長期的な負荷の短絡が持続した場合に、起動時間 Tplに電流が流れ、停止時間 Tp3に電流が遮断されるという間欠動作となるため、スィッチングトランジスタ Trlやトランス 50に大電流が連続的に流れるのを防止することができる

[0060] また、スイッチング制御部 10は、電圧比較器 30において、出力電圧 Voutがしきい値電圧 Vthを短絡検出時間 Tp2の間、継続して下回ったときに短絡状態と判定するため、ごく短時間、出力電圧 Voutが低下したような場合を短絡と判定することなぐ長期的な短絡状態を好適に検出し、回路保護を行うことができる。

[0061] さらに、ステートマシン 14は、通常モード S2において、負荷である発光素子 212を駆動することにより他励式 DCZDCコンバータの出力電圧 Voutが低下すると、起動モード S1に移行するため、発光後に出力電圧 Voutを起動モード S1で再度上昇させ、その間、電圧比較器 30による短絡状態の検出を無効化することができる。

[0062] 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。

[0063] 実施の形態において、 DCZDCコンバータは、発光素子 212を駆動する場合について説明したが、これには限定されず、その他の高電圧を必要とするさまざまな負荷を駆動することができる。本実施の形態では、負荷の駆動、すなわち発光素子 212の発光により他励式 DCZDCコンバータ 210の出力電圧 Voutが低下する場合について説明したが、負荷の駆動により出力電圧 Voutがそれほど低下しない場合には、図 4の時刻 T13に示される負荷の駆動に同期した起動モード S 1への遷移は行わなくてちょい。

[0064] 実施の形態では、他励式の DCZDCコンバータについて説明した力自励式であつてもよい。

[0065] また、本実施の形態にお!、て、ハイレベル、ローレベルの論理値の設定は一例であって、インバータなどによって適宜反転させることにより自由に変更することが可能である。

[0066] 実施の形態にもとづき、本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎないことはいうまでもなぐ実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を離脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が可能であることは、うまでもな！/、。

産業上の利用可能性

[0067] 本発明は、スイッチング電源装置に利用することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 他励式 DCZDCコンバータのスイッチングトランジスタのスイッチング動作を制御する制御回路であって、

前記スイッチングトランジスタのスイッチング動作を制御するスイッチング制御部と、前記他励式 DCZDCコンバータの出力電圧と所定のしきい値電圧とを比較して短絡状態を検出する電圧比較器と、を備え、

前記スイッチング制御部は、前記他励式 DCZDCコンバータの起動開始から所定の起動時間の経過後に、前記電圧比較器が短絡状態を検出すると、前記スィッチングトランジスタのスイッチング動作を停止する一方、前記起動時間の経過前にお！/、て前記電圧比較器による短絡状態の検出を無効化することを特徴とする制御回路。

[2] 前記スイッチング制御部は、短絡状態を検出して前記スイッチングトランジスタのスイッチング動作を所定の停止時間の間停止した後、再度前記他励式 DCZDCコンバータの起動を開始することを特徴とする請求項 1に記載の制御回路。

[3] 前記起動時間は、前記他励式 DCZDCコンバータの起動開始後、前記出力電圧が前記しきい値電圧より高くなるのに要する時間より長く設定されることを特徴とする請求項 1または 2に記載の制御回路。

[4] 前記スイッチング制御部は、前記電圧比較器にぉ、て、前記出力電圧が前記しきい値電圧を所定の短絡検出時間の間、継続して下回るとき、前記スイッチングトランジスタのスイッチング動作を停止することを特徴とする請求項 1または 2に記載の制御回路。

[5] 前記スイッチング制御部は、前記スイッチングトランジスタの制御状態を保持するステートマシンを含み、

前記ステートマシンは、

前記他励式 DCZDCコンバータによる昇圧動作を実行しつつ、前記電圧比較器による短絡状態の検出を無効化する起動モードと、

前記他励式 DCZDCコンバータによる昇圧動作を実行しつつ、前記電圧比較器により短絡状態の検出を行う通常モードと、

前記他励式 DCZDCコンバータによる昇圧動作を停止する停止モードと、の 3つのモードを有し、前記起動モードに移行してから前記起動時間経過後に前記通常モードに移行し、前記通常モードにお!ヽて前記電圧比較器が短絡状態を検出すると前記停止モードに移行し、前記停止モードに移行してから所定の停止時間経過後に前記起動モードに移行することを特徴とする請求項 1または 2に記載の制御回路。

[6] 前記ステートマシンは、前記通常モードにおいて、負荷を駆動することにより前記他励式 DCZDCコンバータの出力電圧が低下すると、前記起動モードに移行することを特徴とする請求項 5に記載の制御回路。

[7] 前記スイッチング制御部は、

パルス信号を生成するパルス幅変調器と、

前記ノルス信号にもとづき前記スイッチングトランジスタを駆動するドライバ回路と、前記出力電圧と、前記出力電圧の目標値付近に設定されるしきい値電圧とを比較するヒステリシスコンパレータと、をさらに含み、

前記パルス幅変調器は、前記起動モードにお!、て前記パルス信号のデューティ比を徐々に変化させ、前記通常モードおよび前記停止モードにおいて前記パルス信号のデューティ比を所定値に固定し、

前記ドライバ回路は、前記起動モードおよび前記通常モードにおいて、前記パノレス信号にもとづヽて前記スイッチングトランジスタを駆動し、前記停止モードにぉヽて、前記スイッチングトランジスタの駆動を停止することを特徴とする請求項 5に記載の制御回路。

[8] 前記スイッチング制御部は、タイマ回路をさらに含み、前記ステートマシンは、必要な時間計測を前記タイマ回路を利用して行うことを特徴とする請求項 5に記載の制御回路。

[9] 自励式 DCZDCコンバータのスイッチングトランジスタのスイッチング動作を制御する制御回路であって、

前記スイッチングトランジスタのスイッチング動作を制御するスイッチング制御部と、前記自励式 DCZDCコンバータの出力電圧と所定のしき、値電圧とを比較して短絡状態を検出する電圧比較器と、を備え、前記スイッチング制御部は、前記自励式 DCZDCコンバータの起動開始から所定の起動時間の経過後に、前記電圧比較器が短絡状態を検出すると、前記スィッチングトランジスタのスイッチング動作を停止する一方、前記起動時間の経過前にお！/、て前記電圧比較器による短絡状態の検出を無効化することを特徴とする制御回路。

[10] 前記スイッチング制御部と、前記電圧比較器は、ひとつの半導体基板上に一体集積化されることを特徴とする請求項 1に記載の制御回路。

[11] スイッチングトランジスタを含み、当該スイッチングトランジスタのオンオフにより昇圧動作が制御される他励式 DCZDCコンバータと、

前記スイッチングトランジスタのオンオフを制御する請求項 1または 2のいずれかに記載の制御回路と、

を備えることを特徴とする電源装置。

[12] 請求項 11に記載の電源装置と、

前記電源装置の他励式 DCZDCコンバータの出力電圧により駆動される発光素子と、

を備えることを特徴とする発光装置。

[13] 撮像部と、

前記撮像部による撮像の際、フラッシュとして用いられる請求項 12に記載の発光装置と、を備え、

前記発光装置は、電池電圧を昇圧して前記発光素子を駆動することを特徴とする電池駆動型の電子機器。