JP2009178033A - 昇圧型スイッチングレギュレータおよびその制御回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1トランジスタM1は、同期整流トランジスタSW2の一端と、そのバックゲートとの間に、ボディダイオードのカソードが出力端子204側となる向きで設けられる。第2トランジスタM2は、同期整流トランジスタSW2の他端と、そのバックゲートとの間に、ボディダイオードのカソードがスイッチング端子108側となる向きで設けられる。スイッチ制御部12は、スイッチングレギュレータ200の昇圧停止状態から昇圧動作状態に遷移する間の第1期間に、スイッチングトランジスタSW1をオフ、第1トランジスタM1をオン、第2トランジスタM2をオフした状態で、同期整流トランジスタSW2をスイッチングさせる。
【選択図】図1
Description
出力端子が地絡すると入力電圧を供給する電源の出力インピーダンス(電流能力)に応じて、入力電圧が降下する。地絡検出回路は、入力電圧が降下した地絡状態で正常動作する必要があるため、この態様によれば、確実な地絡検出が可能となる。
2. また本発明の別のある態様によれば、地絡保護機能を備えた同期整流方式の昇圧型スイッチングレギュレータを提供できる。
本発明の第1の実施の形態は、同期整流方式の昇圧型スイッチングレギュレータに関する。図1は、第1の実施の形態に係る昇圧型スイッチングレギュレータ(以下、単にスイッチングレギュレータという)200の構成を示す回路図である。スイッチングレギュレータ200は、制御回路100、インダクタL1、出力キャパシタCoを含む。
第2トランジスタM2は同期整流トランジスタSW2のバックゲートと第2端子104の間に設けられる。第2トランジスタM2のボディダイオードは、カソードが第1端子102側、アノードが第2端子104側となる向きに設けられる。
スイッチングトランジスタSW1 :オフ
同期整流トランジスタSW2 :オフ
第1トランジスタM1 :オン
第2トランジスタM2 :オフ
スイッチングトランジスタSW1 :オフ
同期整流トランジスタSW2 :スイッチング動作
第1トランジスタM1 :オン
第2トランジスタM2 :オフ
スイッチングトランジスタSW1 :オフ
同期整流トランジスタSW2 :オン
第1トランジスタM1 :オフ
第2トランジスタM2 :オン
スイッチングトランジスタSW1 :パルス信号に応じてスイッチング
同期整流トランジスタSW2 :パルス信号に応じてスイッチング
第1トランジスタM1 :オフ
第2トランジスタM2 :オン
2a. 第1起動ステートの変形例
スイッチングトランジスタSW1 :オフ
同期整流トランジスタSW2 :オフ
第1トランジスタM1 :オン
第2トランジスタM2 :スイッチング動作
また、変形例に係る第1起動ステート2aを実行すると、第2制御信号Vcntは時刻t0〜t1の期間において固定的にハイレベルとなり、時刻t1〜t2の期間においてパルス波形となる。つまり図2のタイムチャートに示される第2ゲート制御信号Vg2と同じ波形となる。
本発明の第2の実施の形態も、同期整流方式の昇圧型スイッチングレギュレータに関する。図3は、第2の実施の形態に係る昇圧型スイッチングレギュレータ(以下、単にスイッチングレギュレータという)200の構成を示す回路図である。以下の説明において、第1の実施の形態と重複する説明は適宜省略するものとする。
1. スタンバイステート
2. 第1起動ステート
3. 第2起動ステート
4. 昇圧ステート
起動検出回路60は、抵抗R3、R4、第3コンパレータ62、インバータ64、リセット回路68、ANDゲート69を含む。抵抗R3、R4は、電源電圧Vccを分圧する。第3コンパレータ62は、分圧された電源電圧Vcc’を所定のしきい値電圧Vth3と比較し、Vcc’<Vth3のときハイレベルとなる比較信号S14を生成する。インバータ66は比較信号S14を反転する。インバータ64は、減電圧異常信号S12を反転する。
地絡検出部21は、出力電圧Voutを地絡検出用のしきい値電圧と比較する回路である。検出マスク回路40は、マスク時間Tmskを設定し、地絡検出部21による地絡検出の有効、無効を制御する回路である。
第1地絡検出信号S6がハイレベルの状態を時定数τ持続すると、ORゲート32に入力される第1地絡検出信号S6dはハイレベルに遷移する。つまり、出力電圧Voutがしきい値電圧Vth3より低い状態が、時定数τの期間持続すると、第1地絡検出信号S6dはハイレベルとなる。Vout<Vth1を検出すると直ちに地絡保護をかけたい場合には、時定数τを短く設定すればよく、あるいは抵抗R11、時定数キャパシタC11を設けない構成としてもよい。
スイッチングトランジスタSW1 :オフ
同期整流トランジスタSW2 :オン
第1トランジスタM1 :オンもしくはオフ
第2トランジスタM2 :オンもしくはオフ
スイッチングトランジスタSW1 :オフ
同期整流トランジスタSW2 :オフ
第1トランジスタM1 :オン
第2トランジスタM2 :スイッチング動作
また、変形例に係る第1起動ステート2aを実行すると、第2制御信号Vcntは時刻t0〜t1の期間において固定的にハイレベルとなり、時刻t1〜t2の期間においてパルス波形となる。つまり図4のタイムチャートに示される第2ゲート制御信号Vg2と同じ波形となる。
Claims (21)
- 同期整流方式の昇圧型スイッチングレギュレータであって、
入力電圧が印加される入力端子と固定電圧端子の間に直列に設けられたインダクタおよびスイッチングトランジスタと、
出力端子に接続される出力キャパシタと、
前記インダクタおよび前記スイッチングトランジスタの接続点であるスイッチング端子と前記出力端子との間に設けられた同期整流トランジスタと、
前記同期整流トランジスタの一端と、そのバックゲートとの間に、ボディダイオードのアノードが前記スイッチング端子側となる向きで設けられた第1トランジスタと、
前記同期整流トランジスタの他端と、そのバックゲートとの間に、ボディダイオードのアノードが前記出力端子側となる向きで設けられた第2トランジスタと、
前記スイッチングトランジスタ、前記同期整流トランジスタ、前記第1、第2トランジスタのオンオフを制御するスイッチ制御部と、
を備え、
前記スイッチ制御部は、前記スイッチングレギュレータの昇圧停止状態から昇圧動作状態に遷移する間の第1期間に、前記スイッチングトランジスタをオフ、前記第1トランジスタをオン、第2トランジスタをオフした状態で、前記同期整流トランジスタをスイッチングさせることを特徴とするスイッチングレギュレータ。 - 前記スイッチ制御部は、前記第1期間に、前記同期整流トランジスタのオンデューティを徐々に増加させることを特徴とする請求項1に記載のスイッチングレギュレータ。
- 前記スイッチ制御部は、前記第1期間に、前記同期整流トランジスタのオンデューティを固定することを特徴とする請求項1に記載のスイッチングレギュレータ。
- 前記スイッチ制御部は、前記第1期間の経過後、通常の昇圧動作の開始前の第2期間に、前記スイッチングトランジスタをオフ、前記第1トランジスタをオフ、第2トランジスタをオン、前記同期整流トランジスタをオンすることを特徴とする請求項1に記載のスイッチングレギュレータ。
- 同期整流方式の昇圧型スイッチングレギュレータであって、
入力電圧が印加される入力端子と固定電圧端子の間に直列に設けられたインダクタおよびスイッチングトランジスタと、
出力端子に接続される出力キャパシタと、
前記インダクタおよび前記スイッチングトランジスタの接続点であるスイッチング端子と前記出力端子との間に設けられた同期整流トランジスタと、
前記同期整流トランジスタの一端と、そのバックゲートとの間に、ボディダイオードのアノードが前記スイッチング端子側となる向きで設けられた第1トランジスタと、
前記同期整流トランジスタの他端と、そのバックゲートとの間に、ボディダイオードのアノードが前記出力端子側となる向きで設けられた第2トランジスタと、
前記スイッチングトランジスタ、前記同期整流トランジスタ、前記第1、第2トランジスタのオンオフを制御するスイッチ制御部と、
を備え、
前記スイッチ制御部は、前記スイッチングレギュレータの昇圧停止状態から昇圧動作状態に遷移する間の第1期間に、前記スイッチングトランジスタをオフ、前記同期整流トランジスタをオフ、前記第1トランジスタをオンした状態で、前記第2トランジスタをスイッチングさせることを特徴とするスイッチングレギュレータ。 - 前記スイッチ制御部は、前記第1期間に、前記第2トランジスタのオンデューティを徐々に増加させることを特徴とする請求項1に記載のスイッチングレギュレータ。
- 前記スイッチ制御部は、前記第1期間に、前記第2トランジスタのオンデューティを固定することを特徴とする請求項1に記載のスイッチングレギュレータ。
- 同期整流方式の昇圧型スイッチングレギュレータの制御回路であって、
外部に接続されるインダクタを介して入力電圧が供給される第1端子と、
出力キャパシタが接続される第2端子と、
前記第1端子と固定電圧端子との間に設けられたスイッチングトランジスタと、
前記第1端子と前記第2端子の間に設けられた同期整流トランジスタと、
前記同期整流トランジスタのバックゲートと前記第1端子の間に、ボディダイオードのアノードが前記第1端子側となる向きで設けられた第1トランジスタと、
前記同期整流トランジスタのバックゲートと前記第2端子の間に、ボディダイオードのアノードが前記第2端子側となる向きで設けられた第2トランジスタと、
前記スイッチングトランジスタ、前記同期整流トランジスタ、前記第1、第2トランジスタのオンオフを制御するスイッチ制御部と、
を備え、
前記スイッチ制御部は、前記スイッチングレギュレータの昇圧停止状態から昇圧動作状態に遷移する間の第1期間に、前記スイッチングトランジスタをオフ、前記第1トランジスタをオン、前記第2トランジスタをオフした状態で、前記同期整流トランジスタをスイッチングさせることを特徴とする制御回路。 - 同期整流方式の昇圧型スイッチングレギュレータの制御回路であって、
外部に接続されるインダクタを介して入力電圧が供給される第1端子と、
出力キャパシタが接続される第2端子と、
前記第1端子と固定電圧端子との間に設けられたスイッチングトランジスタと、
前記第1端子と前記第2端子の間に設けられた同期整流トランジスタと、
前記同期整流トランジスタのバックゲートと前記第1端子の間に、ボディダイオードのアノードが前記第1端子側となる向きで設けられた第1トランジスタと、
前記同期整流トランジスタのバックゲートと前記第2端子の間に、ボディダイオードのアノードが前記第2端子側となる向きで設けられた第2トランジスタと、
前記スイッチングトランジスタ、前記同期整流トランジスタ、前記第1、第2トランジスタのオンオフを制御するスイッチ制御部と、
を備え、
前記スイッチ制御部は、前記スイッチングレギュレータの昇圧停止状態から昇圧動作状態に遷移する間の第1期間に、前記スイッチングトランジスタをオフ、前記同期整流トランジスタをオフ、前記第1トランジスタをオンした状態で、前記第2トランジスタをスイッチングさせることを特徴とする制御回路。 - 同期整流方式の昇圧型スイッチングレギュレータであって、
入力電圧が印加される入力端子と固定電圧端子の間に直列に設けられたインダクタおよびスイッチングトランジスタと、
出力端子に接続される出力キャパシタと、
前記インダクタおよび前記スイッチングトランジスタの接続点であるスイッチング端子と前記出力端子との間に設けられた同期整流トランジスタと、
前記同期整流トランジスタの一端とそのバックゲートとの間に、ボディダイオードのアノードが前記スイッチング端子側となる向きで設けられた第1トランジスタと、
前記同期整流トランジスタの他端とそのバックゲートとの間に、ボディダイオードのアノードが前記出力端子側となる向きで設けられた第2トランジスタと、
前記スイッチングトランジスタ、前記同期整流トランジスタ、前記第1、第2トランジスタのオンオフを制御するスイッチ制御部と、
前記スイッチングレギュレータの昇圧動作開始から所定時間経過後にアクティブとなり、前記スイッチングレギュレータの出力電圧を所定のしきい値電圧と比較して地絡状態を検出する地絡検出回路と、
を備え、
前記スイッチ制御部は、地絡状態が検出されると、少なくとも前記同期整流トランジスタおよび前記第2トランジスタをオフすることを特徴とするスイッチングレギュレータ。 - 同期整流方式の昇圧型スイッチングレギュレータであって、
入力電圧が印加される入力端子と固定電圧端子の間に直列に設けられたインダクタおよびスイッチングトランジスタと、
出力端子に接続される出力キャパシタと、
前記インダクタおよび前記スイッチングトランジスタの接続点であるスイッチング端子と前記出力端子との間に設けられた同期整流トランジスタと、
前記入力端子と前記出力端子の間に、前記同期整流トランジスタと直列に、そのボディダイオードのカソードが前記入力端子側となる向きで設けられた直流阻止トランジスタと、
前記スイッチングトランジスタ、前記同期整流トランジスタ、前記直流阻止トランジスタのオンオフを制御するスイッチ制御部と、
前記スイッチングレギュレータの昇圧動作開始から所定時間経過後にアクティブとなり、前記スイッチングレギュレータの出力電圧を所定のしきい値電圧と比較して地絡状態を検出する地絡検出回路と、
を備え、
前記スイッチ制御部は、地絡状態が検出されると、少なくとも前記同期整流トランジスタおよび前記直流阻止トランジスタをオフすることを特徴とするスイッチングレギュレータ。 - 前記地絡検出回路の前記しきい値電圧を生成するバイアス回路をさらに備え、前記バイアス回路は、地絡状態において前記入力電圧が降下した状態で動作可能に構成されることを特徴とする請求項10または11に記載のスイッチングレギュレータ。
- 前記スイッチ制御部は、外部から入力されるイネーブル信号に応じて昇圧ステートとスタンバイステートが切り替え可能に構成され、前記地絡検出回路は、前記イネーブル信号が昇圧ステートを示すレベルに遷移してから所定時間経過後にアクティブとなることを特徴とする請求項10または11に記載のスイッチングレギュレータ。
- 前記地絡検出回路は、昇圧動作開始から所定時間経過後に加えて、スタンバイステートへの遷移から所定時間経過後にアクティブとなることを特徴とする請求項10または11に記載のスイッチングレギュレータ。
- 前記スイッチ制御部は、外部から入力されるイネーブル信号に応じて昇圧ステートとスタンバイステートが切り替え可能に構成され、前記地絡検出回路は、前記イネーブル信号のポジティブエッジから所定時間経過後、およびネガティブエッジから所定時間経過後にアクティブとなることを特徴とする請求項14に記載のスイッチングレギュレータ。
- 同期整流方式の昇圧型スイッチングレギュレータの制御回路であって、
外部に接続されるインダクタを介して入力電圧が供給される第1端子と、
出力キャパシタが接続される第2端子と、
前記第1端子と固定電圧端子との間に設けられたスイッチングトランジスタと、
前記第1端子と前記第2端子の間に設けられた同期整流トランジスタと、
前記同期整流トランジスタのバックゲートと前記第1端子の間に、ボディダイオードのアノードが前記第1端子側となる向きで設けられた第1トランジスタと、
前記同期整流トランジスタのバックゲートと前記第2端子の間に、ボディダイオードのアノードが前記第2端子側となる向きで設けられた第2トランジスタと、
前記スイッチングトランジスタ、前記同期整流トランジスタ、前記第1、第2トランジスタのオンオフを制御するスイッチ制御部と、
前記スイッチングレギュレータの昇圧動作開始から所定時間経過後にアクティブとなり、前記スイッチングレギュレータの出力電圧を所定のしきい値電圧と比較して地絡状態を検出する地絡検出回路と、
を備え、
前記スイッチ制御部は、地絡状態が検出されると、少なくとも前記同期整流トランジスタおよび前記第2トランジスタをオフすることを特徴とする制御回路。 - 同期整流方式の昇圧型スイッチングレギュレータの制御回路であって、
外部に接続されるインダクタを介して入力電圧が供給される第1端子と、
出力キャパシタが接続される第2端子と、
前記第1端子と固定電圧端子との間に設けられたスイッチングトランジスタと、
前記第1端子と前記第2端子の間に設けられた同期整流トランジスタと、
前記第1端子と前記第2端子の間に、前記同期整流トランジスタと直列に、そのボディダイオードのアノードが前記第2端子側となる向きで設けられた直流阻止トランジスタと、
前記スイッチングトランジスタ、前記同期整流トランジスタ、前記直流阻止トランジスタのオンオフを制御するスイッチ制御部と、
前記スイッチングレギュレータの昇圧動作開始から所定時間経過後にアクティブとなり、前記スイッチングレギュレータの出力電圧を所定のしきい値電圧と比較して地絡状態を検出する地絡検出回路と、
を備え、
前記スイッチ制御部は、地絡状態が検出されると、少なくとも前記同期整流トランジスタおよび前記直流阻止トランジスタをオフすることを特徴とする制御回路。 - 前記地絡検出回路の前記しきい値電圧を生成するバイアス回路をさらに備え、前記バイアス回路は、地絡状態において前記入力電圧が降下した状態で動作可能に構成されることを特徴とする請求項16または17に記載の制御回路。
- 前記スイッチ制御部は、外部から入力されるイネーブル信号に応じて昇圧ステートとスタンバイステートが切り替え可能に構成され、前記地絡検出回路は、前記イネーブル信号が昇圧ステートを示すレベルに遷移してから所定時間経過後にアクティブとなることを特徴とする請求項16または17に記載の制御回路。
- 前記地絡検出回路は、昇圧動作開始から所定時間経過後に加えて、スタンバイステートへの遷移から所定時間経過後にアクティブとなることを特徴とする請求項16または17に記載の制御回路。
- 前記スイッチ制御部は、外部から入力されるイネーブル信号に応じて昇圧ステートとスタンバイステートが切り替え可能に構成され、前記地絡検出回路は、前記イネーブル信号のポジティブエッジから所定時間経過後、およびネガティブエッジから所定時間経過後にアクティブとなることを特徴とする請求項20に記載の制御回路。
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