JP2001157442A - Current limiting circuit and switching regulator equipped with overcurrent protective function - Google Patents
Current limiting circuit and switching regulator equipped with overcurrent protective functionInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電流を制限する回
路に係わり、特に、スイッチングレギュレータにおいて
過電流を制限する回路に係わる。The present invention relates to a circuit for limiting current, and more particularly to a circuit for limiting overcurrent in a switching regulator.
【０００２】[0002]
【従来の技術】産業上利用される様々な電気回路のなか
で、過電流から主回路またはその主回路に接続される負
荷を保護する機能（以下、「過電流保護機能」）を備え
るものは数多く知られている。2. Description of the Related Art Among various electric circuits used in industry, there is a circuit provided with a function of protecting a main circuit or a load connected to the main circuit from an overcurrent (hereinafter referred to as an "overcurrent protection function"). Many are known.
【０００３】図５は、既存の過電流保護機能を備えるス
イッチングレギュレータの一例を示す図である。このス
イッチングレギュレータは、入力電圧Ｖinが与えられる
スイッチＭ１、スイッチＭ１と出力端子との間に設けら
れてエネルギーを蓄積するためのインダクタＬを備え
る。スイッチＭ１は、例えば、ＭＯＳトランジスタであ
る。スイッチＭ１の動作は、制御回路１０１により生成
される制御信号に従う。制御回路１０１は、例えば、出
力電圧Ｖout およびインダクタを介して流れる電流（以
下、「インダクタ電流」）に基づいて制御信号を生成す
る。なお、インダクタ電流は、インダクタＬに直列に接
続されたセンス抵抗Ｒs の両端の電圧Ｖrsに基づいて検
出される。FIG. 5 shows an example of a switching regulator having an existing overcurrent protection function. This switching regulator includes a switch M1 to which an input voltage Vin is supplied, and an inductor L provided between the switch M1 and an output terminal for storing energy. The switch M1 is, for example, a MOS transistor. The operation of the switch M1 follows a control signal generated by the control circuit 101. The control circuit 101 generates a control signal based on, for example, the output voltage Vout and a current flowing through the inductor (hereinafter, “inductor current”). The inductor current is detected based on the voltage Vrs across the sense resistor Rs connected in series with the inductor L.
【０００４】コンパレータ１０２は、予め設定されてい
るＯＣＬ（Over Current Limit）値とインダクタ電流を
表す電圧Ｖrsとを比較し、ＯＣＬ値よりも電圧Ｖrsの方
が大きくなったときに、過電流が発生したものとみな
し、リセット信号を生成する。制御回路１０１は、リセ
ット信号を受け取ると、スイッチＭ１を強制的にオフ状
態にする。The comparator 102 compares a preset OCL (Over Current Limit) value with a voltage Vrs representing an inductor current, and when the voltage Vrs becomes larger than the OCL value, an overcurrent occurs. And a reset signal is generated. When receiving the reset signal, the control circuit 101 forcibly turns off the switch M1.
【０００５】次に、図６を参照しながら図５に示すスイ
ッチングレギュレータの動作を説明する。制御回路１０
１は、出力電圧Ｖout が予め決められた一定の値に保持
されるようにスイッチＭ１を制御する。ここで、スイッ
チＭ１がオン状態の期間は、インダクタ電流は直線的に
増加していく。インダクタ電流の増加速度は「（Ｖin−
Ｖout ）／Ｌ」に比例する。ここで、「Ｌ」は、インダ
クタＬのインダクタンスである。一方、スイッチＭ１が
オフ状態の期間は、インダクタ電流は、直線的に減少し
ていく。インダクタ電流の減少速度は「−Ｖout ／Ｌ」
に比例する。なお、出力コンデンサＣout は、インダク
タ電流を平滑化して負荷に供給する。Next, the operation of the switching regulator shown in FIG. 5 will be described with reference to FIG. Control circuit 10
1 controls the switch M1 so that the output voltage Vout is maintained at a predetermined constant value. Here, while the switch M1 is in the ON state, the inductor current linearly increases. The rate of increase of the inductor current is “(Vin−
Vout) / L ". Here, “L” is the inductance of the inductor L. On the other hand, while the switch M1 is off, the inductor current decreases linearly. The rate of decrease of the inductor current is "-Vout / L"
Is proportional to The output capacitor Cout smoothes the inductor current and supplies it to the load.
【０００６】上記スイッチングレギュレータにおいて過
電流が発生すると、インダクタ電流が増加し、センス抵
抗Ｒs の両端の電圧ＶrsがＯＣＬ値よりも大きくなる。
この結果、リセット信号が生成され、制御回路１０１
は、スイッチＭ１を強制的にオフ状態にする。スイッチ
Ｍ１がオフ状態になると、上述したように、インダクタ
電流は減少してゆく。このようにして、電流が制限さ
れ、スイッチＭ１および負荷が過電流から保護される。When an overcurrent occurs in the switching regulator, the inductor current increases, and the voltage Vrs across the sense resistor Rs becomes larger than the OCL value.
As a result, a reset signal is generated, and the control circuit 101
Forcibly turns off the switch M1. When the switch M1 is turned off, the inductor current decreases as described above. In this way, the current is limited and switch M1 and the load are protected from overcurrent.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところが、過電流が発
生して電圧ＶrsがＯＣＬ値を越えてからスイッチＭ１が
強制的にターンオフされるまでには、一定の遅延時間Ｔ
d が生じる。なお、この遅延時間Ｔd は、コンパレータ
１０２の応答時間、および制御回路１０１の動作時間に
よるものであり、検出または推定することが可能であ
る。However, a certain delay time T is required from when the overcurrent occurs and the voltage Vrs exceeds the OCL value until the switch M1 is forcibly turned off.
d occurs. The delay time Td depends on the response time of the comparator 102 and the operation time of the control circuit 101, and can be detected or estimated.
【０００８】上記理由により、インダクタ電流は、セン
ス抵抗Ｒs の両端の電圧ＶrsがＯＣＬ値を越えた後であ
っても、時間Ｔd が経過するまでの期間は増加し続け
る。ここで、インダクタ電流の増加速度は、上述したよ
うに、「Ｖin−Ｖout 」に比例する。このため、インダ
クタ電流がＯＣＬ値を越えてからスイッチＭ１がターン
オフされるまでの期間におけるインダクタ電流の増加分
は、図７に示すように、入力電圧Ｖinと出力電圧Ｖout
との差に従って変動することになる。図７に示す例で
は、入力電圧Ｖinと出力電圧Ｖout との差が小さいとき
は、インダクタ電流はこの期間にΔ１だけ増加している
が、入力電圧Ｖinと出力電圧Ｖout との差が大きいとき
は、インダクタ電流はこの期間にΔ２だけ増加してい
る。For the above reason, even after the voltage Vrs across the sense resistor Rs exceeds the OCL value, the inductor current continues to increase until the time Td elapses. Here, the increasing speed of the inductor current is proportional to “Vin−Vout” as described above. For this reason, as shown in FIG. 7, the increase in the inductor current during the period from when the inductor current exceeds the OCL value to when the switch M1 is turned off is equal to the input voltage Vin and the output voltage Vout.
Will vary according to the difference from In the example shown in FIG. 7, when the difference between the input voltage Vin and the output voltage Vout is small, the inductor current increases by Δ1 during this period, but when the difference between the input voltage Vin and the output voltage Vout is large, , The inductor current has increased by Δ2 during this period.
【０００９】即ち、図５に示す従来の回路においては、
過電流が発生した場合、インダクタ電流の実際のピーク
値は、入力電圧Ｖinと出力電圧Ｖout との差に応じて変
動してしまう。図７に示す例では、インダクタ電流のピ
ーク値は、入力電圧Ｖinと出力電圧Ｖout との差が小さ
いときは「ＯＣＬ値＋Δ１」であるが、入力電圧Ｖinと
出力電圧Ｖout との差が大きいときは「ＯＣＬ値＋Δ
２」となっている。That is, in the conventional circuit shown in FIG.
When an overcurrent occurs, the actual peak value of the inductor current fluctuates according to the difference between the input voltage Vin and the output voltage Vout. In the example shown in FIG. 7, the peak value of the inductor current is “OCL value + Δ1” when the difference between the input voltage Vin and the output voltage Vout is small, but when the difference between the input voltage Vin and the output voltage Vout is large. Is “OCL value + Δ
2 ".
【００１０】このように、従来の電流制限回路では、過
電流が発生したときに、インダクタ電流のピーク値を一
定の上限値に制限することができなかった。本発明の課
題は、インダクタを介して流れる電流を一定の上限値に
制限できる回路を提供することである。As described above, in the conventional current limiting circuit, when an overcurrent occurs, the peak value of the inductor current cannot be limited to a certain upper limit. An object of the present invention is to provide a circuit capable of limiting a current flowing through an inductor to a certain upper limit.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明の電流制限回路
は、制御信号に従って制御されるスイッチとそのスイッ
チに接続されるインダクタを含むスイッチングレギュレ
ータにおいて、上記インダクタを介して流れるインダク
タ電流を制限する回路である。そして、インダクタ電流
を検出する検出手段と、上記スイッチングレギュレータ
の入力電圧と出力電圧との差に基づいて上記インダクタ
電流を制御するための参照値を生成する生成手段と、上
記検出手段により検出されたインダクタ電流と上記生成
手段により生成された参照値とを比較する比較手段と、
その比較手段による比較結果に基づいて上記スイッチに
与えるべき制御信号を生成する制御手段とを有する。A current limiting circuit according to the present invention is a circuit for limiting an inductor current flowing through an inductor in a switching regulator including a switch controlled according to a control signal and an inductor connected to the switch. It is. Detecting means for detecting the inductor current; generating means for generating a reference value for controlling the inductor current based on a difference between an input voltage and an output voltage of the switching regulator; and detecting means for detecting the inductor current. Comparing means for comparing the inductor current with the reference value generated by the generating means;
Control means for generating a control signal to be given to the switch based on a comparison result by the comparing means.
【００１２】インダクタ電流が増加してある閾値を越え
た場合、そのタイミングからスイッチがターンオフされ
るまでには遅延時間が生じる。このため、実際のインダ
クタ電流は、ある閾値を越えた後もその遅延時間が経過
するまでの期間は増加し続ける。ここで、インダクタ電
流の増加速度は、スイッチングレギュレータの入力電圧
と出力電圧との差に依存する。すなわち、インダクタ電
流が増加してある閾値を越えた後に生じるインダクタ電
流の増分は、スイッチングレギュレータの入力電圧と出
力電圧との差に依存する。従って、参照値をスイッチン
グレギュレータの入力電圧と出力電圧との差に基づいて
上記インダクタ電流を制御するための参照値を生成すれ
ば、インダクタ電流のピーク値は一定の上限値に制限さ
れる。When the inductor current increases beyond a certain threshold, there is a delay time from that timing until the switch is turned off. Thus, the actual inductor current continues to increase for a period until the delay time elapses after exceeding a certain threshold value. Here, the increasing speed of the inductor current depends on the difference between the input voltage and the output voltage of the switching regulator. That is, the increment of the inductor current that occurs after the inductor current increases above a certain threshold depends on the difference between the input voltage and the output voltage of the switching regulator. Therefore, if a reference value for controlling the inductor current is generated based on the difference between the input voltage and the output voltage of the switching regulator, the peak value of the inductor current is limited to a certain upper limit.
【００１３】なお、本発明の電流制限回路において、上
記比較手段が、上記検出手段により検出されたインダク
タ電流が上記生成手段により生成された参照値よりも大
きくなったときにリセット信号を生成し、上記制御手段
が、上記比較手段によりリセット信号が生成されたとき
に上記スイッチを強制的にターンオフするための制御信
号を生成するようにしてもよい。この構成によれば、イ
ンダクタ電流のピーク値が一定の上限値に制限されると
共に、スイッチが強制的にターンオフされるので、スイ
ッチおよびスイッチングレギュレータに接続される負荷
が過電流から保護される。In the current limiting circuit according to the present invention, the comparing means generates a reset signal when the inductor current detected by the detecting means becomes larger than the reference value generated by the generating means. The control means may generate a control signal for forcibly turning off the switch when a reset signal is generated by the comparing means. According to this configuration, the peak value of the inductor current is limited to the predetermined upper limit value and the switch is forcibly turned off, so that the load connected to the switch and the switching regulator is protected from overcurrent.
【００１４】また、本発明の電流制限回路において、上
記生成手段が、予め決められている基本制限値に対して
上記入力電圧と出力電圧との差に比例するオフセットを
与えることにより上記参照値を生成するようにしてもよ
い。インダクタ電流は、一般に、その入力電圧と出力電
圧との差に比例して増加していくので、参照値もそれに
合わせて生成される。Further, in the current limiting circuit according to the present invention, the generating means applies the offset which is proportional to the difference between the input voltage and the output voltage to a predetermined basic limit value, thereby setting the reference value. You may make it generate | occur | produce. Since the inductor current generally increases in proportion to the difference between its input voltage and output voltage, a reference value is generated accordingly.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施
形態の電流制限回路（過電流保護機能）を備えるスイッ
チングレギュレータを示す図である。このスイッチング
レギュレータは、図５に示した従来のスイッチングレギ
ュレータに可変オフセット電圧源１を設けることにより
実現される。なお、制御回路１０１、コンパレータ１０
２、スイッチＭ１、ダイオードＤ、インダクタＬ、セン
ス抵抗Ｒs 、出力コンデンサＣout は、従来のものをそ
のまま使用することができる。また、ダイオードＤの代
わりにＭＯＳトランジスタ等のスイッチを使用すること
により、同期整流型のスイッチングレギュレータを実現
することもできる。この場合、１組のスイッチは、制御
回路１０１が生成する制御信号により交互にオン／オフ
される。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a switching regulator including a current limiting circuit (overcurrent protection function) according to an embodiment of the present invention. This switching regulator is realized by providing the variable offset voltage source 1 in the conventional switching regulator shown in FIG. The control circuit 101 and the comparator 10
2. Conventional switches can be used as the switch M1, the diode D, the inductor L, the sense resistor Rs, and the output capacitor Cout. By using a switch such as a MOS transistor in place of the diode D, a synchronous rectification type switching regulator can be realized. In this case, one set of switches is turned on / off alternately by a control signal generated by the control circuit 101.
【００１６】上記スイッチングレギュレータの基本的な
動作は、図５に示した従来のスイッチングレギュレータ
の動作と同じなので、ここでは説明を省略する。可変オ
フセット電圧源１は、スイッチングレギュレータの入力
電圧Ｖinと出力電圧Ｖout との差に基づいて、基準ＯＣ
Ｌ値（インダクタ電流の上限値を制御するための一定の
電圧）を補正する。具体的には、可変オフセット電圧源
１は、入力電圧Ｖinと出力電圧Ｖout との差に比例する
オフセット電圧を基準ＯＣＬ値に与える。これにより、
コンパレータ１０２の−端子には、入力電圧Ｖinと出力
電圧Ｖout との差に基づいて決まるＯＣＬ設定値（ある
いは、参照値）が入力されることになる。The basic operation of the above switching regulator is the same as the operation of the conventional switching regulator shown in FIG. 5, and a description thereof will be omitted. The variable offset voltage source 1 uses a reference OC based on the difference between the input voltage Vin and the output voltage Vout of the switching regulator.
The L value (a constant voltage for controlling the upper limit value of the inductor current) is corrected. Specifically, the variable offset voltage source 1 gives an offset voltage proportional to the difference between the input voltage Vin and the output voltage Vout to the reference OCL value. This allows
The OCL set value (or reference value) determined based on the difference between the input voltage Vin and the output voltage Vout is input to the negative terminal of the comparator 102.
【００１７】コンパレータ１０２は、インダクタ電流を
表す電圧Ｖrs（センス抵抗Ｒs の両端の電圧）とＯＣＬ
設定値とを比較する。そして、この電圧ＶrsがＯＣＬ設
定値よりも大きくなると、コンパレータ１０２は、過電
流が発生したものとみなしてリセット信号を生成する。
そして、制御回路１０１は、リセット信号を受け取る
と、スイッチＭ１を強制的にターンオフするための制御
信号を生成する。この制御信号によりスイッチＭ１がオ
フ状態になると、以降、インダクタ電流は減少してゆ
く。The comparator 102 has a voltage Vrs (a voltage across the sense resistor Rs) representing an inductor current and an OCL
Compare with the set value. When the voltage Vrs becomes higher than the OCL set value, the comparator 102 generates a reset signal on the assumption that an overcurrent has occurred.
When receiving the reset signal, the control circuit 101 generates a control signal for forcibly turning off the switch M1. When the switch M1 is turned off by this control signal, the inductor current thereafter decreases.
【００１８】図２は、図１に示すスイッチングレギュレ
ータにおいて過電流が発生した時の動作を説明する図で
ある。ＯＣＬ設定値は、上述したように、入力電圧Ｖin
と出力電圧Ｖout との差に基づいて生成される。具体的
には、ＯＣＬ設定値は、図２に示すように、入力電圧Ｖ
inと出力電圧Ｖout との差が大きくなるにつれて低く設
定される。FIG. 2 is a diagram for explaining the operation when an overcurrent occurs in the switching regulator shown in FIG. The OCL setting value is, as described above, the input voltage Vin.
And an output voltage Vout. Specifically, the OCL setting value is, as shown in FIG.
It is set lower as the difference between in and the output voltage Vout increases.
【００１９】以下の説明では、「Ｖin−Ｖout ＝Ｘ（入
力電圧Ｖinと出力電圧Ｖout との差が大きいとき）」の
ときのＯＣＬ設定値を「ＶL 」とし、また、「Ｖin−Ｖ
out＝Ｙ（Ｙ＜Ｘ；入力電圧Ｖinと出力電圧Ｖout との
差が小さいとき）」のときのＯＣＬ設定値を「Ｖs 」と
する。In the following description, the OCL set value when “Vin−Vout = X (when the difference between the input voltage Vin and the output voltage Vout is large)” is “VL” and “Vin−Vout”.
out = Y (Y <X; when the difference between the input voltage Vin and the output voltage Vout is small) ", the OCL set value is set to" Vs ".
【００２０】「Ｖin−Ｖout ＝Ｘ」のときは、コンパレ
ータ１０２の＋端子にＯＣＬ設定値ＶL が与えられてい
る。そして、インダクタ電流が増加し、時刻Ｔ1 におい
てインダクタ電流を表す電圧ＶrsがＯＣＬ設定値ＶL を
越えると、コンパレータ１０２はリセット信号を出力す
る。これにより、時刻Ｔ1 から遅延時間Ｔd が経過した
時刻Ｔ2 においてスイッチＭ１がターンオフされ、以
降、インダクタ電流は減少していく。すなわち、インダ
クタ電流は、時刻Ｔ2 においてピークになる。このと
き、インダクタ電流は、時刻Ｔ1 から時刻Ｔ2 までの期
間に、Δ２に相当する量だけ増加する。すなわち、イン
ダクタ電流のピーク値は、「ＶL ＋Δ２」に対応する電
流値になる。When “Vin−Vout = X”, the OCL set value VL is given to the + terminal of the comparator 102. Then, when the inductor current increases and the voltage Vrs representing the inductor current exceeds the OCL set value VL at time T1, the comparator 102 outputs a reset signal. As a result, the switch M1 is turned off at the time T2 when the delay time Td has elapsed from the time T1, and thereafter, the inductor current decreases. That is, the inductor current peaks at time T2. At this time, the inductor current increases by an amount corresponding to Δ2 during a period from time T1 to time T2. That is, the peak value of the inductor current becomes a current value corresponding to “VL + Δ2”.
【００２１】一方、「Ｖin−Ｖout ＝Ｙ」のときは、コ
ンパレータ１０２の＋端子にＯＣＬ設定値Ｖs が与えら
れている。そして、時刻Ｔ3 においてインダクタ電流を
表す電圧ＶrsがＯＣＬ設定値Ｖs を越えると、コンパレ
ータ１０２がリセット信号を出力する。これにより、時
刻Ｔ3 から遅延時間Ｔd が経過した時刻Ｔ4 においてス
イッチＭ１がターンオフされる。この場合、インダクタ
電流は、時刻Ｔ3 から時刻Ｔ4 までの期間に、Δ１に相
当する量だけ増加する。すなわち、インダクタ電流のピ
ーク値は、「Ｖs ＋Δ１」に対応する電流値になる。On the other hand, when "Vin-Vout = Y", the OCL set value Vs is given to the + terminal of the comparator 102. When the voltage Vrs representing the inductor current exceeds the OCL set value Vs at time T3, the comparator 102 outputs a reset signal. Thus, the switch M1 is turned off at the time T4 when the delay time Td has elapsed from the time T3. In this case, the inductor current increases by an amount corresponding to Δ1 during the period from time T3 to time T4. That is, the peak value of the inductor current becomes a current value corresponding to “Vs + Δ1”.
【００２２】本実施形態の電流制限回路では、入力電圧
Ｖinおよび出力電圧Ｖout の変動にかかわらず、過電流
が発生したときのインダクタ電流のピーク値が一定の値
に制限されるように、ＯＣＬ設定値が調整される。図２
に示す例では、時刻Ｔ2 における「ＶL ＋Δ２」と時刻
Ｔ4 における「Ｖs ＋Δ１」とが互いに一致するように
ＯＣＬ設定値ＶL およびＯＣＬ設定値Ｖs が決定され
る。In the current limiting circuit of this embodiment, the OCL setting is performed so that the peak value of the inductor current when an overcurrent occurs is limited to a constant value irrespective of the fluctuations of the input voltage Vin and the output voltage Vout. The value is adjusted. FIG.
In the example shown in (1), the OCL set value VL and the OCL set value Vs are determined so that "VL + .DELTA.2" at time T2 and "Vs + .DELTA.1" at time T4 coincide with each other.
【００２３】ここで、ＯＣＬ設定値は、上述したよう
に、基準ＯＣＬ値にオフセット電圧を与えることにより
生成される。そして、そのオフセット電圧は、入力電圧
Ｖinと出力電圧Ｖout との差に比例する。すなわち、本
実施形態の電流制限回路では、インダクタ電流のピーク
値が一定の値になるように、オフセット電圧が調整され
る。Here, the OCL set value is generated by giving an offset voltage to the reference OCL value, as described above. The offset voltage is proportional to the difference between the input voltage Vin and the output voltage Vout. That is, in the current limiting circuit of the present embodiment, the offset voltage is adjusted so that the peak value of the inductor current becomes a constant value.
【００２４】図３は、可変オフセット電圧源１の基本構
成を示す図である。可変オフセット電圧源１は、一定の
電流ＩocL を生成する電流源１１、入力電圧Ｖinと出力
電圧Ｖout との差に比例する電流Ｉoft を生成する電流
源１２、および抵抗体ＲocLを備える。ここで、抵抗体
ＲocL を介して流れる電流は、「ＩocL −Ｉoft 」であ
る。従って、抵抗体ＲocL の両端電圧ＶocL は、下記
(1) 式で表される。FIG. 3 is a diagram showing a basic configuration of the variable offset voltage source 1. The variable offset voltage source 1 includes a current source 11 for generating a constant current IocL, a current source 12 for generating a current Ioft proportional to the difference between the input voltage Vin and the output voltage Vout, and a resistor RocL. Here, the current flowing through the resistor RocL is "IocL-Ioft". Therefore, the voltage VocL across the resistor RocL is
It is expressed by equation (1).
【００２５】 ＶocL ＝（ＩocL −Ｉoft ）・ＲocL ＝ＩocL ・ＲocL −Ｉoft ・ＲocL ・・・(1) (1) 式において、「ＩocL ・ＲocL 」は基準ＯＣＬ値で
ある。一方、「Ｉoft・ＲocL 」はオフセット電圧であ
り、入力電圧Ｖinと出力電圧Ｖout との差に比例する。
そして、この電圧ＶocL は、コンパレータ１０２の−端
子に与えられるＯＣＬ設定値である。VocL = (IocL−Ioft) · RocL = IocL · RocL−Ioft · RocL (1) In the equation (1), “IocL · RocL” is a reference OCL value. On the other hand, "Ioft RocL" is an offset voltage, which is proportional to the difference between the input voltage Vin and the output voltage Vout.
The voltage VocL is an OCL set value given to the negative terminal of the comparator 102.
【００２６】このように、ＯＣＬ設定値（ＶocL ）は、
入力電圧Ｖinと出力電圧Ｖout との差に基づいて決定さ
れる。具体的には、図２に示したように、入力電圧Ｖin
と出力電圧Ｖout との差が大きくなるにつれて、ＯＣＬ
設定値は低くなる。Thus, the OCL set value (VocL) is
It is determined based on the difference between the input voltage Vin and the output voltage Vout. Specifically, as shown in FIG.
And the output voltage Vout, the OCL
The set value will be lower.
【００２７】図４は、可変オフセット電圧源１の回路図
である。可変オフセット電圧源１に設けられる電流源１
２は、入力電圧Ｖinと出力電圧Ｖout との差に比例する
電流Ｉoft を生成するために、カレントミラー回路２１
〜２３を備える。カレントミラー回路２１は、抵抗Ｒof
t1を介して入力電圧Ｖinが印加されている。これによ
り、カレントミラー回路２１は、入力電圧Ｖinに比例す
る電流Ｉinを生成する。カレントミラー回路２２は、抵
抗Ｒoft2を介して入力電圧Ｖout が印加されている。こ
れにより、カレントミラー回路２１は、入力電圧Ｖout
に比例する電流Ｉout を生成する。なお、抵抗Ｒoft1お
よび抵抗Ｒoft2に抵抗値は互いに同じである。カレント
ミラー回路２３は、カレントミラー回路２２により生成
された電流Ｉout をカレントミラー回路２１に伝える。FIG. 4 is a circuit diagram of the variable offset voltage source 1. Current source 1 provided in variable offset voltage source 1
2 is a current mirror circuit 21 for generating a current Ioft proportional to the difference between the input voltage Vin and the output voltage Vout.
To 23. The current mirror circuit 21 includes a resistor Rof
The input voltage Vin is applied via t1. As a result, the current mirror circuit 21 generates a current Iin proportional to the input voltage Vin. The input voltage Vout is applied to the current mirror circuit 22 via the resistor Roft2. As a result, the current mirror circuit 21 outputs the input voltage Vout
Generates a current Iout proportional to. The resistances of the resistance Roft1 and the resistance Roft2 are the same. The current mirror circuit 23 transmits the current Iout generated by the current mirror circuit 22 to the current mirror circuit 21.
【００２８】上記構成において、電流Ｉoft は、下記
(2) 式により表される。なお、(2) 式では、抵抗Ｒoft1
および抵抗Ｒoft2の抵抗値を「Ｒoft 」としている。In the above configuration, the current Ioft is
It is expressed by equation (2). Note that in equation (2), the resistance Roft1
And the resistance value of the resistor Roft2 is “Roft”.
【００２９】[0029]
【数１】 (Equation 1)
【００３０】(2) 式において、「Ｖin−Ｖout 」は、
「ＶF1−ＶF2」と比べて十分に大きい。したがって、下
記(3) 式が得られる。 Ｉoft ＝（Ｖin−Ｖout ）／Ｒoft ・・・(3) このように、電流源１２は、入力電圧Ｖinと出力電圧Ｖ
out との差に比例する電流Ｉoft を生成する。そして、
ＯＣＬ設定値（ＶocL ）は、(1) 式に(3) 式を代入する
ことにより、下記(4) 式で表される。In the equation (2), “Vin−Vout” is
It is sufficiently larger than "VF1-VF2". Therefore, the following equation (3) is obtained. Ioft = (Vin−Vout) / Roft (3) As described above, the current source 12 has the input voltage Vin and the output voltage V
A current Ioft is generated which is proportional to the difference from the current Iout. And
The OCL set value (VocL) is expressed by the following equation (4) by substituting equation (3) into equation (1).
【００３１】 ＶocL ＝ＩocL ・ＲocL −ＲocL ・（Ｖin−Ｖout ）／Ｒoft ・・・(4) すなわち、コンパレータ１０２の−端子に与えられるＯ
ＣＬ設定値は、入力電圧Ｖinと出力電圧Ｖout との差に
基づいて決まる。具体的には、このＯＣＬ設定値は、予
め決められた一定の基準ＯＣＬ値に入力電圧Ｖinと出力
電圧Ｖout との差に比例するオフセット電圧が与えられ
ることにより得られる。VocL = IocL · RocL−RocL · (Vin−Vout) / Roft (4) That is, O is given to the minus terminal of the comparator 102
The CL setting value is determined based on the difference between the input voltage Vin and the output voltage Vout. Specifically, the OCL set value is obtained by giving an offset voltage proportional to the difference between the input voltage Vin and the output voltage Vout to a predetermined constant reference OCL value.
【００３２】このように、本実施形態のスイッチングレ
ギュレータでは、インダクタ電流が所定の値を越えたか
否かを判断するためのＯＣＬ設定値は、一定の基準ＯＣ
Ｌ値に、入力電圧Ｖinと出力電圧Ｖout との差に比例す
るオフセット電圧を与えることにより得られるので、過
電流発生時のインダクタ電流のピーク値を常に一定の上
限値に制限することができる。As described above, in the switching regulator of the present embodiment, the OCL set value for judging whether or not the inductor current has exceeded a predetermined value is a constant reference OC.
Since the L value is obtained by giving an offset voltage proportional to the difference between the input voltage Vin and the output voltage Vout, the peak value of the inductor current when an overcurrent occurs can always be limited to a certain upper limit.
【００３３】なお、上記実施例では、スイッチＭ１や負
荷を過電流から保護するための構成を示したが、本発明
は、必ずしも過電流保護機能に限定されるものではな
い。すなわち、本発明の電流制限回路は、インダクタ電
流のピーク値を予め決められた任意の上限値に制限する
場合に有用である。In the above embodiment, the configuration for protecting the switch M1 and the load from overcurrent is shown. However, the present invention is not necessarily limited to the overcurrent protection function. That is, the current limiting circuit of the present invention is useful when limiting the peak value of the inductor current to a predetermined upper limit.
【００３４】また、上記実施例では、インダクタ電流を
検出するためにそのインダクタに直列に接続されたセン
ス抵抗を利用しているが、本発明はこの形態に限定され
るものではない。インダクタ電流を検出する他の方法と
しては、たとえば、インダクタ電流によって生じる磁束
を検出する方法、インダクタの両端電圧を検出する方
法、スイッチＭ１を介して流れる電流を検出する方法な
どが考えられる。In the above embodiment, the sense resistor connected in series to the inductor is used to detect the inductor current. However, the present invention is not limited to this embodiment. Other methods for detecting the inductor current include, for example, a method for detecting a magnetic flux generated by the inductor current, a method for detecting a voltage across the inductor, and a method for detecting a current flowing through the switch M1.
【００３５】さらに、上記実施例では、本発明の回路を
降圧型のスイッチングレギュレータに適用したが、本発
明はこの形態に限定されるものではない。すなわち、本
発明の回路は、昇圧型および反転型のスイッチングレギ
ュレータに適用することができ、さらに、エネルギーを
蓄積するために利用されるインダクタを介して流れる電
流を制限する場合に広く適用可能である。Further, in the above embodiment, the circuit of the present invention is applied to a step-down switching regulator, but the present invention is not limited to this embodiment. That is, the circuit of the present invention can be applied to a boost type and an inverting type switching regulator, and can be widely applied to a case where a current flowing through an inductor used for storing energy is limited. .
【００３６】[0036]
【発明の効果】インダクタ電流が所定の値を越えたか否
かを判断するための参照値が入力電圧と出力電圧との差
に基づいて生成されるので、過電流発生時のインダクタ
電流のピーク値を常に一定の上限値に制限することがで
きる。According to the present invention, a reference value for determining whether or not the inductor current has exceeded a predetermined value is generated based on a difference between the input voltage and the output voltage. Can always be limited to a certain upper limit.
【図１】本発明の一実施形態の過電流保護機能を備える
スイッチングレギュレータを示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a switching regulator having an overcurrent protection function according to an embodiment of the present invention.
【図２】過電流が発生したときの動作を説明する図であ
る。FIG. 2 is a diagram illustrating an operation when an overcurrent occurs.
【図３】可変オフセット電圧源の基本構成を示す図であ
る。FIG. 3 is a diagram showing a basic configuration of a variable offset voltage source.
【図４】可変オフセット電圧源の回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram of a variable offset voltage source.
【図５】既存の過電流保護機能を備えるスイッチングレ
ギュレータの一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a switching regulator having an existing overcurrent protection function.
【図６】スイッチングレギュレータの動作を説明する図
である。FIG. 6 is a diagram illustrating the operation of the switching regulator.
【図７】従来の過電流保護機能の問題点を説明する図で
ある。FIG. 7 is a diagram illustrating a problem of a conventional overcurrent protection function.
１ 可変オフセット電圧源 １１、１２ 電流源 ２１〜２３ カレントミラー回路 １０１ 制御回路 １０２ コンパレータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Variable offset voltage source 11, 12 Current source 21-23 Current mirror circuit 101 Control circuit 102 Comparator
Claims (4)
そのスイッチに接続されるインダクタを含むスイッチン
グレギュレータにおいて、上記インダクタを介して流れ
るインダクタ電流を制限する回路であって、 インダクタ電流を検出する検出手段と、 上記スイッチングレギュレータの入力電圧と出力電圧と
の差に基づいて上記インダクタ電流を制御するための参
照値を生成する生成手段と、 上記検出手段により検出されたインダクタ電流と上記生
成手段により生成された参照値とを比較する比較手段
と、 その比較手段による比較結果に基づいて上記スイッチに
与えるべき制御信号を生成する制御手段と、 を有する電流制限回路。1. A switching regulator including a switch controlled according to a control signal and an inductor connected to the switch, wherein the circuit limits an inductor current flowing through the inductor, and a detecting means for detecting the inductor current. Generating means for generating a reference value for controlling the inductor current based on a difference between an input voltage and an output voltage of the switching regulator; and inductor current detected by the detecting means and generated by the generating means. A current limiting circuit comprising: comparing means for comparing with a reference value; and control means for generating a control signal to be given to the switch based on a comparison result by the comparing means.
て、 上記比較手段は、上記検出手段により検出されたインダ
クタ電流が上記生成手段により生成された参照値よりも
大きくなったときにリセット信号を生成し、 上記制御手段は、上記比較手段によりリセット信号が生
成されたときに、上記スイッチを強制的にターンオフす
るための制御信号を生成する。2. The current limiting circuit according to claim 1, wherein said comparing means resets when an inductor current detected by said detecting means becomes larger than a reference value generated by said generating means. The control means generates a control signal for forcibly turning off the switch when a reset signal is generated by the comparing means.
て、 上記生成手段は、予め決められている基準値に対して上
記入力電圧と出力電圧との差に比例するオフセットを与
えることにより上記参照値を生成する。3. The current limiting circuit according to claim 1, wherein the generating means gives an offset proportional to a difference between the input voltage and the output voltage to a predetermined reference value. Generate the above reference value.
と、 そのスイッチに接続されてエネルギーを蓄積するための
インダクタと、 そのインダクタを介して流れるインダクタ電流を検出す
る検出手段と、 入力電圧と出力電圧との差に基づいて上記インダクタ電
流を制御するための参照値を生成する生成手段と、 上記検出手段により検出されたインダクタ電流が上記生
成手段により生成された参照値よりも大きくなったとき
に、リセット信号を生成する比較手段と、 上記比較手段によりリセット信号が生成されたときに、
上記スイッチを強制的にターンオフするための制御信号
を生成する制御手段と、 を有するスイッチングレギュレータ。4. A switch controlled in accordance with a control signal, an inductor connected to the switch for storing energy, detection means for detecting an inductor current flowing through the inductor, an input voltage and an output voltage, Generating means for generating a reference value for controlling the inductor current based on the difference between the reference value and a reset value when the inductor current detected by the detecting means becomes larger than the reference value generated by the generating means. Comparing means for generating a signal; and when the reset signal is generated by the comparing means,
Control means for generating a control signal for forcibly turning off the switch.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33414599A JP2001157442A (en) | 1999-11-25 | 1999-11-25 | Current limiting circuit and switching regulator equipped with overcurrent protective function |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33414599A JP2001157442A (en) | 1999-11-25 | 1999-11-25 | Current limiting circuit and switching regulator equipped with overcurrent protective function |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001157442A true JP2001157442A (en) | 2001-06-08 |
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ID=18274043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP33414599A Withdrawn JP2001157442A (en) | 1999-11-25 | 1999-11-25 | Current limiting circuit and switching regulator equipped with overcurrent protective function |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001157442A (en) |
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-
1999
- 1999-11-25 JP JP33414599A patent/JP2001157442A/en not_active Withdrawn
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