JP2005117814A - スイッチング電源装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】フィードバック信号制御回路11Zへの入力であるフィードバック電流の変化に応じて、スイッチング素子1の電流ピーク値制御を行い、軽負荷状態にフィードバック電流が減少するとスイッチング動作は間欠動作となり、消費電力を低減すると共に、スイッチング素子1の過電流保護がかかる過負荷時にはFB端子電圧の上昇を検出して、スイッチング動作を停止する過負荷保護動作を行う。
【選択図】図1
Description
トランスと、
入力端子が前記トランスの第1の1次巻線と接続され、前記トランスを介して第1の直流電圧を受けるスイッチング素子と、
前記トランスの2次巻線と接続され、前記トランスの2次側出力電圧を整流し且つ平滑化することにより、前記第1の直流電圧から該第1の直流電圧の絶対値よりも小さい第2の直流電圧を生成して出力する出力電圧生成回路と、
前記出力電圧を安定化させる出力電圧制御回路と、
前記出力電圧制御回路の信号を1次側へ伝達する制御信号伝達回路と、
前記スイッチング素子の動作を制御する制御回路と、
前記トランスの補助巻線と接続され、1次側出力電圧を発生すると共に、発生した1次側出力電圧を整流し且つ平滑化することにより、前記制御回路へ電源電圧を供給する補助電源電圧を生成して出力する補助電源電圧生成回路とを備えたスイッチング電源装置であって、
前記制御回路は、
第1の直流電圧および補助電源電圧から前記制御回路の電源電圧を生成し供給するレギュレータと、
前記スイッチング素子に印加するスイッチング信号を生成して出力する発振器と、
前記スイッチング素子を流れる電流を検出し、素子電流検出信号として出力する電流検出回路と、
前記制御信号伝達回路からの信号をフィードバック信号として出力するフィードバック信号制御回路と、
前記素子電流検出信号と前記フィードバック信号制御回路の出力信号とを比較し、比較した比較信号を出力する比較器と、
前記比較信号に基づいて前記スイッチング信号の電流量及び出力を制御するスイッチング信号制御回路と、
前記素子電流検出信号の最大値を固定するクランプ回路と、
前記フィードバック信号制御回路の出力電圧と内部的に規定された軽負荷基準電圧源とを比較する軽負荷モード検出比較器と、
前記フィードバック信号制御回路への入力電圧を検出し、規定電圧以上になるとスイッチング停止信号を出力するフィードバック電圧検出回路とを備え、
フィードバック信号制御回路への信号に応じてスイッチング素子の電流ピーク制御および、間欠動作をすると共にフィードバック信号制御回路への入力電圧の上昇に応じてスイッチング素子の動作を停止することを特徴とする。
前記フィードバック電圧検出回路は、前記フィードバック信号制御回路の入力電圧が制御回路内部電源電圧以下でかつ、前記フィードバック信号制御回路への入力信号を受ける入力端子の動作電圧以上の規定の電圧に上昇することを検出し、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。
前記フィードバック信号制御回路は、前記スイッチング素子に流れる電流が前記クランプ回路で規定される最大値が流れる状態のときにフィードバック端子とGND端子間に接続されるコンデンサに充電するための定電流源を備え、
二次側が過負荷状態の時にフィードバック端子が上昇することを特徴とする。
前記フィードバック信号制御回路は、スイッチング素子がスイッチング動作を開始する以前の起動前において、フィードバック端子を強制放電するための手段を備え、
スイッチング素子がスイッチング動作を開始する直前の制御回路が起動可能状態になった時点で強制放電を解除し、
フィードバック信号制御回路からの出力信号が前記軽負荷基準電圧源と同じ電圧に低下した状態からスイッチング動作を開始することで、スイッチング素子の電流ピーク値が小さい値から徐々に大きくなる動作、つまりスイッチング開始時にソフトスタートすることを特徴とする。
前記制御信号伝達回路から前記フィードバック信号制御回路への入力信号を受ける端子電圧は、通常スイッチング動作時の動作安定のために、一定電位に保持されるように設定されていることを特徴とする。
前記軽負荷モード検出比較器の基準電圧となる軽負荷基準電圧源は、
前記クランプ回路で決まるスイッチング素子電流の最大値に対して、15%のスイッチング素子電流に達したときにスイッチング動作を停止する停止信号を出力し、20%のスイッチング素子電流になる状態に復帰した場合にスイッチング動作を再開する信号を出力するように軽負荷下限電圧と軽負荷上限電圧を交互に出力するように構成されていることを特徴とする。
トランスと、
入力端子が前記トランスの第1の1次巻線と接続され、前記トランスを介して第1の直流電圧を受けるスイッチング素子と、
前記トランスの2次巻線と接続され、前記トランスの2次側出力電圧を整流し且つ平滑化することにより、前記第1の直流電圧から該第1の直流電圧の絶対値よりも小さい第2の直流電圧を生成して出力する出力電圧生成回路と、
前記出力電圧を安定化させる出力電圧制御回路と、
前記出力電圧制御回路の信号を1次側へ伝達する制御信号伝達回路と、
前記スイッチング素子の動作を制御する制御回路と、
前記トランスの補助巻線と接続され、1次側出力電圧を発生すると共に、発生した1次側出力電圧を整流し且つ平滑化することにより、前記制御回路へ電源電圧を供給する補助電源電圧を生成して出力する補助電源電圧生成回路とを備えたスイッチング電源装置であって、
前記制御回路は、
第1の直流電圧および補助電源電圧から前記制御回路の電源電圧を生成し供給するレギュレータと、
前記スイッチング素子に印加するスイッチング信号を生成して出力する発振器と、
前記スイッチング素子を流れる電流を検出し、素子電流検出信号として出力する電流検出回路と、
前記制御信号伝達回路からの信号をフィードバック信号として出力するフィードバック信号制御回路と、
前記素子電流検出信号と前記フィードバック信号とを比較し、比較した比較信号を出力する比較器と、
前記比較信号に基づいて前記スイッチング信号の電流量及び出力を制御するスイッチング信号制御回路と、
前記素子電流検出信号の最大値を固定するクランプ回路と、
前記スイッチング信号制御回路からの入力に応じて出力されるブランキング幅の時間が変化するオン時ブランキングパルス発生回路とを備え、
前記電流検出回路はスイッチング素子のオン電圧を検出することで、素子電流検出信号を出力し、
スイッチング素子の電流ピーク値に応じて、前記オン時ブランキングパルス発生回路からの出力信号のオン時ブランキング時間を変化させることを特徴とする。
前記オン時ブランキングパルス発生回路はスイッチング素子に流れる電流ピーク値が増加するに従い、オン時ブランキング時間が大きくなることを特徴とする。
トランスと、
入力端子が前記トランスの第1の1次巻線と接続され、前記トランスを介して第1の直流電圧を受けるスイッチング素子と、
前記トランスの2次巻線と接続され、前記トランスの2次側出力電圧を整流し且つ平滑化することにより、前記第1の直流電圧から該第1の直流電圧の絶対値よりも小さい第2の直流電圧を生成して出力する出力電圧生成回路と、
前記出力電圧を安定化させる出力電圧制御回路と、
前記出力電圧制御回路の信号を1次側へ伝達する制御信号伝達回路と、
前記スイッチング素子の動作を制御する制御回路と、
前記トランスの補助巻線と接続され、1次側出力電圧を発生すると共に、発生した1次側出力電圧を整流し且つ平滑化することにより、前記制御回路へ電源電圧を供給する補助電源電圧を生成して出力する補助電源電圧生成回路とを備えたスイッチング電源装置であって、
前記制御回路は、
第1の直流電圧および補助電源電圧から前記制御回路の電源電圧を生成し供給するレギュレータと、
前記スイッチング素子に印加するスイッチング信号を生成して出力する発振器と、
前記スイッチング素子を流れる電流を検出し、素子電流検出信号として出力する電流検出回路と、
前記制御信号伝達回路からの信号をフィードバック信号として出力するフィードバック信号制御回路と、
前記素子電流検出信号と前記フィードバック信号とを比較し、比較した比較信号を出力する比較器と、
前記比較信号に基づいて前記スイッチング信号の電流量及び出力を制御するスイッチング信号制御回路と、
前記素子電流検出信号の最大値を固定するクランプ回路と、
前記フィードバック信号制御回路の出力電圧と内部的に規定された軽負荷基準電圧源とを比較する軽負荷モード検出比較器と、
前記フィードバック信号制御回路への入力電圧を検出し、規定電圧以上になるとスイッチング停止信号を出力するフィードバック電圧検出回路と、
前記スイッチング信号制御回路からの入力に応じてブランキング時間が変化するオン時ブランキングパルス発生回路とを備え、
フィードバック信号制御回路への信号に応じてスイッチング素子の電流ピーク制御および、間欠動作をすると共にフィードバック信号制御回路への入力電圧の上昇に応じてスイッチング素子の動作を停止し、
前記電流検出回路はスイッチング素子のオン電圧を検出することで、素子電流検出信号を出力し、
スイッチング素子の電流ピーク値に応じて、前記オン時ブランキングパルス発生回路からの出力信号のオン時ブランキング時間を変化させることを特徴とする。
前記スイッチング素子と前記制御回路が同一半導体基板上に形成された半導体装置からなることを特徴とする。
図1は、本発明のスイッチング電源装置および半導体装置の実施の形態の一例を示す回路図であり、各構成ブロックについて以下に説明する。
図2は、本発明のスイッチング電源装置の実施の形態の一例を示す回路図である。
図3は、本発明のスイッチング電源装置および半導体装置の実施の形態の一例を示す回路図である。
2 レギュレータ
2A、2B スイッチ
3 起動用定電流源
4 ゲートドライバ
5 NAND回路
6 ドレイン電流検出回路
7 起動/停止回路
8 比較器
9 発振回路
9A 最大デューティサイクル信号
9B クロック信号
10 RSフリップフロップ回路
11A、11B、11C、11D 定電流源
11E フィードバック基準電圧源
11F、11G、11H、11I、11J P型MOSFET
11K 、11L、11M、11N、11P、11Q N型MOSFET
11R 抵抗
11S NAND回路
11X、11Y、11Z フィードバック信号制御回路
12 クランプ回路
12A P型MOSFET
12B 定電流源
12C 抵抗
13 フィードバック電圧検出回路
13A 比較器
13B、13C 抵抗
13D 基準電圧源
14A 定電流源
14B、14C、14E N型MOSFET
14D P型MOSFET
14F コンデンサ
14G インバータ回路
14X、14Y オン時ブランキングパルス発生回路
15 AND回路
16 AND回路
17 軽負荷モード検出比較器
18 軽負荷基準電圧源
30X、30Y、30Z スイッチング電源用半導体装置
31 ダイオード
32、33、34 コンデンサ
35 制御信号伝達回路
35A フォトトランジスタ
35B フォトダイオード
40 トランス
40A 1次巻線
40B 2次巻線
40C 1次側補助巻線
50 ダイオード
51 コンデンサ
52 シャントレギュレータ
53 コンデンサ
54、55 出力電圧検出用抵抗
56 バイアス抵抗
57 負荷
58 2次側制御回路
Claims (10)
- トランスと、
入力端子が前記トランスの第1の1次巻線と接続され、前記トランスを介して第1の直流電圧を受けるスイッチング素子と、
前記トランスの2次巻線と接続され、前記トランスの2次側出力電圧を整流し且つ平滑化することにより、前記第1の直流電圧から該第1の直流電圧の絶対値よりも小さい第2の直流電圧を生成して出力する出力電圧生成回路と、
前記出力電圧を安定化させる出力電圧制御回路と、
前記出力電圧制御回路の信号を1次側へ伝達する制御信号伝達回路と、
前記スイッチング素子の動作を制御する制御回路と、
前記トランスの補助巻線と接続され、1次側出力電圧を発生すると共に、発生した1次側出力電圧を整流し且つ平滑化することにより、前記制御回路へ電源電圧を供給する補助電源電圧を生成して出力する補助電源電圧生成回路とを備えたスイッチング電源装置であって、
前記制御回路は、
第1の直流電圧および補助電源電圧から前記制御回路の電源電圧を生成し供給するレギュレータと、
前記スイッチング素子に印加するスイッチング信号を生成して出力する発振器と、
前記スイッチング素子を流れる電流を検出し、素子電流検出信号として出力する電流検出回路と、
前記制御信号伝達回路からの信号をフィードバック信号として出力するフィードバック信号制御回路と、
前記素子電流検出信号と前記フィードバック信号制御回路の出力信号とを比較し、比較した比較信号を出力する比較器と、
前記比較信号に基づいて前記スイッチング信号の電流量及び出力を制御するスイッチング信号制御回路と、
前記素子電流検出信号の最大値を固定するクランプ回路と、
前記フィードバック信号制御回路の出力電圧と内部的に規定された軽負荷基準電圧源とを比較する軽負荷モード検出比較器と、
前記フィードバック信号制御回路への入力電圧を検出し、規定電圧以上になるとスイッチング停止信号を出力するフィードバック電圧検出回路とを備え、
フィードバック信号制御回路への信号に応じてスイッチング素子の電流ピーク制御および、間欠動作をすると共にフィードバック信号制御回路への入力電圧の上昇に応じてスイッチング素子の動作を停止すること
を特徴とするスイッチング電源装置。 - 前記フィードバック電圧検出回路は前記フィードバック信号制御回路の入力電圧が制御回路内部電源電圧以下でかつ、前記フィードバック信号制御回路への入力信号を受ける入力端子の動作電圧以上の規定の電圧に上昇することを検出し、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
請求項1記載のスイッチング電源装置。 - 前記フィードバック信号制御回路は、前記スイッチング素子に流れる電流が前記クランプ回路で規定される最大値が流れる状態のときに、フィードバック端子とGND端子間に接続されるコンデンサに充電するための定電流源を備え、
二次側が過負荷状態の時にフィードバック端子が上昇することを特徴とする
請求項1または2記載のスイッチング電源装置および半導体装置。 - 前記フィードバック信号制御回路は、スイッチング素子がスイッチング動作を開始する以前の起動前において、フィードバック端子を強制放電するための手段を備え、
スイッチング素子がスイッチング動作を開始する直前の制御回路が起動可能状態になった時点で強制放電を解除し、
フィードバック信号制御回路からの出力信号が前記軽負荷基準電圧源と同じ電圧に低下した状態からスイッチング動作を開始することで、スイッチング素子の電流ピーク値が小さい値から徐々に大きくなる動作、つまりスイッチング開始時にソフトスタートすることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のスイッチング電源装置。 - 前記制御信号伝達回路から前記フィードバック信号制御回路への入力信号を受ける端子電圧は、通常スイッチング動作時の動作安定のために、一定電位に保持されるように設定されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載のスイッチング電源装置。
- 前記軽負荷モード検出比較器の基準電圧となる軽負荷基準電圧源は、
前記クランプ回路で決まるスイッチング素子電流の最大値に対して、15%のスイッチング素子電流に達したときにスイッチング動作を停止する停止信号を出力し、20%のスイッチング素子電流になる状態に復帰した場合にスイッチング動作を再開する信号を出力するように軽負荷下限電圧と軽負荷上限電圧を交互に出力するように構成されている
ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載のスイッチング電源装置。 - トランスと、
入力端子が前記トランスの第1の1次巻線と接続され、前記トランスを介して第1の直流電圧を受けるスイッチング素子と、
前記トランスの2次巻線と接続され、前記トランスの2次側出力電圧を整流し且つ平滑化することにより、前記第1の直流電圧から該第1の直流電圧の絶対値よりも小さい第2の直流電圧を生成して出力する出力電圧生成回路と、
前記出力電圧を安定化させる出力電圧制御回路と、
前記出力電圧制御回路の信号を1次側へ伝達する制御信号伝達回路と、
前記スイッチング素子の動作を制御する制御回路と、
前記トランスの補助巻線と接続され、1次側出力電圧を発生すると共に、発生した1次側出力電圧を整流し且つ平滑化することにより、前記制御回路へ電源電圧を供給する補助電源電圧を生成して出力する補助電源電圧生成回路とを備えたスイッチング電源装置であって、
前記制御回路は、
第1の直流電圧および補助電源電圧から前記制御回路の電源電圧を生成し供給するレギュレータと、
前記スイッチング素子に印加するスイッチング信号を生成して出力する発振器と、
前記スイッチング素子を流れる電流を検出し、素子電流検出信号として出力する電流検出回路と、
前記制御信号伝達回路からの信号をフィードバック信号として出力するフィードバック信号制御回路と、
前記素子電流検出信号と前記フィードバック信号制御回路の出力信号とを比較し、比較した比較信号を出力する比較器と、
前記比較信号に基づいて前記スイッチング信号の電流量及び出力を制御するスイッチング信号制御回路と、
前記素子電流検出信号の最大値を固定するクランプ回路と、
前記スイッチング信号制御回路からの入力に応じて出力されるブランキング幅の時間が変化するオン時ブランキングパルス発生回路とを備え、
前記電流検出回路はスイッチング素子のオン電圧を検出することで、素子電流検出信号を出力し、
スイッチング素子の電流ピーク値に応じて、前記オン時ブランキングパルス発生回路からの出力信号のオン時ブランキング時間を変化させることを特徴とするスイッチング電源装置。 - 前記オン時ブランキングパルス発生回路はスイッチング素子に流れる電流ピーク値が増加するに従い、オン時ブランキング時間が大きくなることを特徴とする請求項7記載のスイッチング電源装置。
- トランスと、
入力端子が前記トランスの第1の1次巻線と接続され、前記トランスを介して第1の直流電圧を受けるスイッチング素子と、
前記トランスの2次巻線と接続され、前記トランスの2次側出力電圧を整流し且つ平滑化することにより、前記第1の直流電圧から該第1の直流電圧の絶対値よりも小さい第2の直流電圧を生成して出力する出力電圧生成回路と、
前記出力電圧を安定化させる出力電圧制御回路と、
前記出力電圧制御回路の信号を1次側へ伝達する制御信号伝達回路と、
前記スイッチング素子の動作を制御する制御回路と、
前記トランスの補助巻線と接続され、1次側出力電圧を発生すると共に、発生した1次側出力電圧を整流し且つ平滑化することにより、前記制御回路へ電源電圧を供給する補助電源電圧を生成して出力する補助電源電圧生成回路とを備えたスイッチング電源装置であって、
前記制御回路は、
第1の直流電圧および補助電源電圧から前記制御回路の電源電圧を生成し供給するレギュレータと、
前記スイッチング素子に印加するスイッチング信号を生成して出力する発振器と、
前記スイッチング素子を流れる電流を検出し、素子電流検出信号として出力する電流検出回路と、
前記制御信号伝達回路からの信号をフィードバック信号として出力するフィードバック信号制御回路と、
前記素子電流検出信号と前記フィードバック信号とを比較し、比較した比較信号を出力する比較器と、
前記比較信号に基づいて前記スイッチング信号の電流量及び出力を制御するスイッチング信号制御回路と、
前記素子電流検出信号の最大値を固定するクランプ回路と、
前記フィードバック信号制御回路の出力電圧と内部的に規定された軽負荷基準電圧源とを比較する軽負荷モード検出比較器と、
前記フィードバック信号制御回路への入力電圧を検出し、規定電圧以上になるとスイッチング停止信号を出力するフィードバック電圧検出回路と、
前記スイッチング信号制御回路からの入力に応じてオン時ブランキング時間が変化するオン時ブランキングパルス発生回路とを備え、
フィードバック信号制御回路への信号に応じてスイッチング素子の電流ピーク制御および、間欠動作をすると共にフィードバック信号制御回路への入力電圧の上昇に応じてスイッチング素子の動作を停止し、
前記電流検出回路はスイッチング素子のオン電圧を検出することで、素子電流検出信号を出力し、
スイッチング素子の電流ピーク値に応じて、前記オン時ブランキングパルス発生回路からの出力信号のオン時ブランキング時間を変化させることを特徴とするスイッチング電源装置。 - 前記スイッチング素子と前記制御回路が同一半導体基板上に形成された半導体装置からなる、請求項1ないし9のいずれかに記載のスイッチング電源装置。
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