JP2020108289A - Switching power supply and integrated circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、負荷に接続されるスイッチング電源及び集積回路に関する。 The present disclosure relates to a switching power supply and an integrated circuit connected to a load.
従来、スイッチング電源では、エラーアンプを用いて、出力電圧を一定の電圧に制御する方法が知られている(特許文献1参照)。特許文献1のスイッチング電源は、スイッチング電源の出力端子から出力される出力電圧をフィードバックさせる線路が、フィードバック端子に接続される。また、従来のスイッチング電源では、フィードバックされた電圧が所望の電圧であるか否かを判別するパワーグッド制御回路を設けることも知られている。パワーグッド制御回路は、フィードバック端子の電圧と所定の電圧とを比較し、この比較の結果をパワーグッド信号として出力する。例えば、スイッチング電源は、パワーグッド信号がH(High)レベルである場合、出力電圧が正常であると判断して、出力電圧の供給を継続し、パワーグッド信号の信号がL(Low)レベルである場合、出力電圧が異常であると判断して、出力電圧の供給を停止する。
Conventionally, in a switching power supply, a method of controlling an output voltage to a constant voltage using an error amplifier is known (see Patent Document 1). In the switching power supply of
特許文献1では、出力電圧をフィードバックさせる経路においてフィードバック端子がショート(短絡)した場合、スイッチング電源は、パワーグッド信号を用いても、フィードバック端子がショートになっていることを判別できない。フィードバック端子がショートした場合も、出力電圧が十分に上昇していない場合も、いずれもパワーグッド信号がLレベルとなるためである。
In
フィードバック端子がショートした場合、スイッチング電源は、エラーアンプの入力が0Vとなっているので、出力電圧が低下している状態のスイッチング動作を行い、出力電圧を上昇させ続ける。この結果、出力電圧が過電圧となり、出力端子に繋がる負荷を故障又は破損させる可能性がある。この場合、パワーグッド信号は、負荷を保護する機能を十分に有していない。 When the feedback terminal is short-circuited, since the input of the error amplifier is 0V, the switching power supply performs the switching operation in the state where the output voltage is decreased and continues to increase the output voltage. As a result, the output voltage becomes an overvoltage, and the load connected to the output terminal may fail or be damaged. In this case, the power good signal does not have a sufficient function of protecting the load.
本開示は、上述した従来の状況に鑑みて案出され、出力電圧からのフィードバック線に繋がる端子がショートした場合、出力電圧が過電圧になることを抑制でき、負荷を保護できるスイッチング電源及び集積回路を提供する。 The present disclosure has been devised in view of the above-described conventional situation, and when a terminal connected to a feedback line from an output voltage is short-circuited, it is possible to prevent the output voltage from becoming an overvoltage, and a switching power supply and an integrated circuit that can protect a load. I will provide a.
本開示の一態様は、負荷に接続されるスイッチング電源であって、前記負荷の端子に接続される第1の端子と、前記第1の端子の電圧を入力し、第1の検出信号を出力する第1の検出回路と、前記第1の端子の電圧を分圧する第1の抵抗及び第2の抵抗の接続点に接続される第2の端子と、前記第2の端子の電圧を入力し、第2の検出信号を出力する第2の検出回路と、前記第2の端子の電圧を入力し、第3の検出信号を出力する第3の検出回路と、前記第1の検出信号、前記第2の検出信号、及び前記第3の検出信号を入力する制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記第3の検出信号に基づいて、前記負荷の端子に供給される出力電圧を制御し、前記第1の検出信号と前記第2の検出信号とに基づいて、前記第1の端子の状態及び前記第2の端子の状態を判別する、スイッチング電源である。 One aspect of the present disclosure is a switching power supply connected to a load, in which a first terminal connected to a terminal of the load and a voltage of the first terminal are input and a first detection signal is output. The first detection circuit for inputting the voltage, the second terminal connected to the connection point of the first resistor and the second resistor for dividing the voltage of the first terminal, and the voltage of the second terminal are input. A second detection circuit that outputs a second detection signal, a third detection circuit that inputs the voltage of the second terminal and outputs a third detection signal, the first detection signal, the A control circuit for inputting a second detection signal and the third detection signal, wherein the control circuit controls an output voltage supplied to a terminal of the load based on the third detection signal. The switching power supply determines the state of the first terminal and the state of the second terminal based on the first detection signal and the second detection signal.
本開示の一態様は、負荷に接続されるスイッチング電源に設けられる集積回路であって、前記負荷の端子に接続される第1の端子と、前記第1の端子の電圧を入力し、第1の検出信号を出力する第1の検出回路と、前記第1の端子の電圧を分圧する第1の抵抗及び第2の抵抗の接続点に接続される第2の端子と、前記第2の端子の電圧を入力し、第2の検出信号を出力する第2の検出回路と、前記第2の端子の電圧を入力し、第3の検出信号を出力する第3の検出回路と、前記第1の検出信号、前記第2の検出信号、及び前記第3の検出信号を入力する制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記第3の検出信号に基づいて、前記負荷の端子に供給される出力電圧を制御する、前記第1の検出信号と前記第2の検出信号とに基づいて、前記第1の端子の状態及び前記第2の端子の状態を判別する、集積回路である。 One aspect of the present disclosure is an integrated circuit provided in a switching power supply connected to a load, wherein a first terminal connected to a terminal of the load and a voltage at the first terminal are input, A first detection circuit for outputting the detection signal, a second terminal connected to a connection point of a first resistor and a second resistor for dividing the voltage of the first terminal, and the second terminal A second detection circuit for inputting the voltage of the second detection signal and outputting a second detection signal, a third detection circuit for inputting the voltage of the second terminal and outputting a third detection signal, and the first detection circuit. And a control circuit that inputs the second detection signal and the third detection signal, the control circuit being supplied to the terminal of the load based on the third detection signal. An integrated circuit for controlling the output voltage according to the first detection signal and the second detection signal, for determining the state of the first terminal and the state of the second terminal.
本開示によれば、出力電圧からのフィードバック線に繋がる端子がショートした場合、出力電圧が過電圧になることを抑制でき、負荷を保護できる。 According to the present disclosure, when the terminal connected to the feedback line from the output voltage is short-circuited, it is possible to prevent the output voltage from becoming an overvoltage and protect the load.
以下、適宜図面を参照しながら、本開示に係るスイッチング電源及び集積回路を具体的に開示した実施形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。 Hereinafter, embodiments that specifically disclose a switching power supply and an integrated circuit according to the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. However, more detailed description than necessary may be omitted. For example, detailed description of well-known matters and duplicate description of substantially the same configuration may be omitted. This is for avoiding unnecessary redundancy in the following description and for facilitating understanding by those skilled in the art. It should be noted that the accompanying drawings and the following description are provided for those skilled in the art to fully understand the present disclosure, and are not intended to limit the claimed subject matter by them.
(実施形態1)
図1は、実施形態1におけるスイッチング電源5の構成を示す回路図である。スイッチング電源5は、電源IC10に、ダイオードD1、コイルL1及びコンデンサCOUTが外付けで接続された降圧型のスイッチング電源である。降圧型のスイッチング電源5では、コイルL1及びコンデンサCOUTがスイッチング端子LXに直列に接続される。ダイオードD1は、直列接続されたコイルL1及びコンデンサCOUTと並列にスイッチング端子Lxに接続される。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of the
スイッチング電源5の電源IC10では、直流電源30から入力電圧VINが電力ライン31を介して電源IC10の電源端子VP,VPWに供給される。電力ライン31には、バイパスコンデンサCpが電源IC10と並列に接続される。
In the
電源IC10は、スイッチング素子であるPチャネルMOSFET( metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)11、ドライバ回路12、ロジック回路13、PWM回路15、電圧補正回路16、電流検出回路17、エラーアンプ20、及びショート検出回路50を含む。電源IC10は、集積回路の一例である。
The
PチャネルMOSFET11は、ゲートに入力される電圧に従い、スイッチング動作を行う。PチャネルMOSFET11のソースには、入力電圧VINが印加される。PチャネルMOSFET11のドレインは、スイッチング端子LXに接続される。スイッチング端子LXには、コイルL1及びコンデンサCOUTが直列に接続され、直列接続されたコイルL1及びコンデンサCOUTと並列にダイオードD1が接続される。 The P-channel MOSFET 11 performs a switching operation according to the voltage input to its gate. The input voltage V IN is applied to the source of the P-channel MOSFET 11. The drain of the P-channel MOSFET 11 is connected to the switching terminal LX. The coil L1 and the capacitor C OUT are connected in series to the switching terminal LX, and the diode D1 is connected in parallel to the coil L1 and the capacitor C OUT connected in series.
コイルL1とコンデンサCOUTの接続点である出力端子OUTには、直列に接続された抵抗RSENSEと抵抗rLINEとを介して、負荷40が接続される。抵抗RSENSEは、出力端子OUTから負荷40に供給される出力電流を検出するための抵抗である。抵抗RSENSEの両端は、それぞれ電源IC10の検出端子SNS+及び検出端子SNS−に接続される。
The
抵抗rLINEは、例えば1Ω未満の小さな抵抗値を有するものであり、抵抗RSENSEと負荷40とを結ぶ電線の配線抵抗(寄生抵抗)でもよいし、抵抗RSENSEと負荷40との間の各種電気部品や電子部品の抵抗成分やインピーダンス成分でもよい。抵抗rLINEの一端は、検出端子SNS−に接続される。抵抗rLINEの他端である負荷端子Roは、負荷40に接続され、電源IC10のフィードバック端子Voに接続される。フィードバック端子Voのショートは、半田付け不良、所定の端子が他の端子に振れる、振動、負荷の自ショート、等により発生し得る。振動は、例えば、車両にスイッチング電源5が搭載された場合に起こり得る。
Resistance r LINE is, for example, those having a small resistance value of less than 1 [Omega, may be the wiring resistance of the wire connecting the resistor R SENSE and a load 40 (parasitic resistance), various between the resistor R SENSE and the
負荷40には、抵抗RSENSEと抵抗rLINEを介して、出力端子OUTから出力電圧VOUTが供給される。出力電圧VOUTは、電源IC10のフィードバック端子Voと負荷端子Roとの間に接続されたフィードバック線路FLを介して、電源IC10のフィードバック端子Voにフィードバックされ、電圧制御に使用される。負荷40は、ランプ等の無誘導負荷であってもよいし、モータ等の誘導負荷であってもよい。負荷40が誘導負荷である場合、電源IC10の端子IN−とフィードバック端子FBの間に接続される位相補償回路によって力率が改善される。位相補償回路は、例えば進相コンデンサCFBと抵抗RFBが直列に接続された回路である。
The
ドライバ回路12は、PチャネルMOSFET11のゲートに接続され、ロジック回路13から出力されるロジック信号に従い、PチャネルMOSFETを駆動する電圧を出力する。
The
ロジック回路13は、レベルシフト動作、保護動作、停止動作、等を行う。ロジック回路13は、レベルシフト動作では、PWM回路15から出力されるパルス信号を、PチャネルMOSFET11を駆動するレベルの信号に変換する。ロジック回路13は、保護動作では、デバイス(例えばPチャネルMOSFET11)への加熱等を抑制して、デバイスを保護する。ロジック回路13は、停止動作では、ロジック回路13に入力される電圧が低い場合に、ドライバ回路12を停止させる。
The
PWM回路15は、エラーアンプ20、電圧補正回路16、ショート検出回路50、等からの出力信号を基にパルス信号を生成し、ロジック回路13に出力する。PWM回路15は、エラーアンプ20の出力信号が示すエラーアンプの出力電圧が大きい程、デューティ比が大きい(デューティ比を増加させた)パルス信号を生成し、スイッチング電源5の出力電圧VOUTを大きくするよう電圧制御してよい。PWM回路15は、エラーアンプ20の出力信号が示すエラーアンプの出力電圧が小さい程、デューティ比が小さい(デューティ比を減少させた)パルス信号を生成し、スイッチング電源5の出力電圧VOUTを小さくするよう電圧制御してよい。また、PWM回路15は、電圧補正回路16からの電圧補正信号を基に、パルス信号を生成してもよい。
The
エラーアンプ20は、プラス端子(+端子)に入力される基準電圧VREFと、マイナス端子(−端子)に入力される端子IN−の電圧VIN−と、の差分を増幅する差動増幅器である。よって、エラーアンプ20の出力電圧は、基準電圧VREFと電圧VIN−との差分に比例する電圧でよい。エラーアンプ20の出力は、PWM回路15に入力される。
The
基準電圧VREFは、設定電圧よりも低い電圧でよい。設定電圧とは、正常動作時(フィードバック端子Voの非ショート時)のスイッチング電源5の所望の出力電圧VOUT(負荷40に供給される電圧)として設定された電圧である。基準電圧VREFと電圧VIN−との差分が大きい程(つまり出力電圧VOUTが値0に近い程)、エラーアンプ20の出力電圧が大きくなる。基準電圧VREFと電圧VIN−との差分が小さい程(つまり出力電圧VOUTが設定電圧に近い程)、エラーアンプ20の出力電圧が小さくなる。エラーアンプ20は、負帰還回路として動作するので、電圧VIN−を基準電圧VREFに維持するように、つまり出力電圧VOUTを設定電圧に維持するように電圧を制御する。
The reference voltage V REF may be a voltage lower than the set voltage. The set voltage is a voltage set as a desired output voltage V OUT (voltage supplied to the load 40) of the switching
エラーアンプ20のプラス端子には、基準電圧VREFを生成する素子が接続される。エラーアンプ20のプラス端子に入力される基準電圧VREFは、エラーアンプ20のプラス端子にツェナーダイオードが接続されて得られる定電圧でもよいし、電池が接続されて得られる電池電圧であってもよい。また、これらの電圧を分圧回路により分圧した電圧であってもよい。
An element that generates the reference voltage V REF is connected to the positive terminal of the
エラーアンプ20のマイナス端子には、抵抗RB1と抵抗RB2との接続点(中間点)が接続される。抵抗RB1は、フィードバック端子Voと端子IN−との間に接続される。抵抗RB2は、一端が端子IN−に接続され、他端が接地される。抵抗RB1と抵抗RB2は、エラーアンプ20のマイナス端子に入力される電圧を得るための分圧回路を形成する。抵抗RB1及び抵抗RB2は、例えば数100kΩという大きな抵抗値を有してもよい。
The connection point (intermediate point) of the resistors R B1 and R B2 is connected to the negative terminal of the
エラーアンプ20のマイナス端子に入力される電圧VIN−は、フィードバック端子Voの非ショート時、フィードバック端子Voに入力される出力電圧VOUTを抵抗RB1と抵抗RB2とで分圧した電圧である。フィードバック端子Voのショート時、電圧VIN−は、およそ0Vとなる。
The voltage V IN− input to the negative terminal of the
フィードバック端子Voがショートした場合には、フィードバック端子Voがショートしていない場合と比較して、エラーアンプ20に入力される電圧VIN−が小さく、エラーアンプ20から出力される出力電圧が大きい。この結果、PWM回路15のPWM制御により、出力電圧VOUTが上昇し、結果的に出力電圧VOUTは設定電圧よりも高くなる。この場合でも、スイッチング電源5は、ショート検出回路50の動作により、出力電圧VOUTが定格電圧以下に制限されることで、出力電圧VOUTが供給される負荷40の破壊や故障を抑制できる。なお、定格電圧は、スイッチング電源5の出力電圧VOUTの使用限度の電圧である。
When the feedback terminal Vo is short-circuited, the voltage V IN− input to the
また、エラーアンプ20のプラス端子とマイナス端子に印加される電圧の大小が逆転した場合、つまり、電圧VIN−が基準電圧VREFより大きく、出力電圧VOUTが設定電圧より大きい場合、エラーアンプ20の出力電圧が値0又は低い電圧(例えば値0に近い電圧)であってよい。これにより、PWM回路15は、PWM制御を停止したり出力電圧VOUTを小さくしたりでき、負荷40を過電圧から一層保護できる。
Further, when the magnitudes of the voltages applied to the plus terminal and the minus terminal of the
電流検出回路17は、抵抗RSENSEの両端に接続され、電源IC10の検出端子SNS+と検出端子SNS−との電圧差により出力電流を検出し、電圧補正回路16に出力する。
The
電圧補正回路16は、抵抗RSENSEを流れる出力電流に対応する電圧の大きさに応じて、PWM回路15で生成されるパルス信号のデューティ比を調整する信号(電圧補正信号)をPWM回路15に出力する。例えば、電圧補正回路16は、抵抗RSENSEを流れる出力電流に対応する電圧が一定値を超える場合、デューティ比を小さくし、出力電圧VOUTを下げる。
The
これにより、電圧補正回路16は、出力電流が変動しても、出力電圧VOUTを安定化させることができる。また、例えば、負荷40がショートした場合、PチャネルMOSFET11が故障し易くなるが、電圧補正信号による電圧補正指示により、抵抗RSENSEに一定値以上の電流が流れないようにすることで、負荷40の故障を抑制できる。よって、電圧補正回路16及び電流検出回路17は、安全装置として動作可能である。
As a result, the
なお、電圧補正回路16及び電流検出回路17は、スイッチング電源5では必須の構成要素でなく、省かれてもよい。
The
電源IC10には、エラーアンプ20のマイナス端子に繋がる端子IN−、及びエラーアンプ20の出力ラインに繋がるフィードバック端子FBが配置される。端子IN−とフィードバック端子FBとの間には、負荷40に対応する、位相補償を行うための進相コンデンサCFB及び抵抗RFBが外付けで接続される。
The
ショート検出回路50は、フィードバック端子Voのショートの検出及び端子IN−のショートの検出を行う。ショート検出回路50は、2つのコンパレータ51,52と、AND回路53と、を含む。なお、これはショート検出回路50の構成の一例であり、ショート検出回路50が他の回路を含んでもよい。
The short
コンパレータ51(COMP1とも記載する)のプラス入力端子(+入力端子)には、分圧回路を形成する抵抗RD1と抵抗RD2の接続点が接続される。抵抗RD1の一端(接続点と反対側の端点)は、抵抗RB1の一端(抵抗RB1と抵抗RB2の接続点と反対側の端点)に接続されると共に、フィードバック端子Voに接続される。コンパレータ51のマイナス入力端子(−入力端子)には、定電圧VD1を生じる回路や電子部品が接続される。電子部品は、ツェナーダイオードや電池でよい。定電圧VD1は、コンパレータ51が設定電圧を超える出力電圧VOUTである過電圧を検出するために、設定電圧よりも低い電圧に設定される。コンパレータ51の出力は、AND回路53に入力される。
The positive input terminal (+ input terminal) of the comparator 51 (also referred to as COMP1) is connected to the connection point of the resistors R D1 and R D2 forming the voltage dividing circuit. One end of the resistor R D1 (an end point on the opposite side to the connection point) is connected to one end of the resistor R B1 (an end point on the opposite side to the connection point of the resistors R B1 and R B2 ) and to the feedback terminal Vo. It A circuit or an electronic component that generates the constant voltage V D1 is connected to the negative input terminal (− input terminal) of the
コンパレータ52(COMP2とも記載する)のプラス入力端子には、定電圧VD2を生じる回路や電子部品が接続される。電子部品は、ツェナーダイオードや電池でよい。定電圧VD2は、端子IN−又はフィードバック端子Voのショートを検出するために、電圧VIN−と比較される電圧であり、端子IN−の非ショート時の電圧VIN−より低い電圧(例えば0Vより大きく0Vに近い電圧)に設定されてよい。コンパレータ52のマイナス入力端子には、分圧回路を形成する抵抗RB1と抵抗RB2の接続点が接続される。コンパレータ52の出力は、AND回路53に入力されると共に、PWM回路15に入力される。コンパレータ52からPWM回路15に出力されることで、端子IN−又はフィードバック端子Voのショート時にPWM回路15の動作を制限できる。
The positive input terminal of the comparator 52 (also referred to as COMP2) is connected to a circuit or electronic component that generates a constant voltage V D2 . The electronic component may be a Zener diode or a battery. The constant voltage V D2 is a voltage that is compared with the voltage V IN− to detect a short circuit of the terminal IN− or the feedback terminal Vo, and is a voltage lower than the voltage V IN− when the terminal IN− is not short-circuited (for example, the voltage V IN−). The voltage may be set higher than 0V and close to 0V). To the negative input terminal of the
AND回路53(AND1とも記載する)は、コンパレータ51の出力とコンパレータ52の出力を入力し、これらの論理積を演算し、その演算結果をPWM回路15に出力する。
The AND circuit 53 (also referred to as AND1) inputs the output of the
図2は、エラーアンプ20のマイナス入力端子に繋がる端子IN−及びフィードバック端子Voのショートの有無に対応するスイッチング電源5の動作内容を示すテーブルである。
FIG. 2 is a table showing the operation contents of the switching
フィードバック端子Vo及び端子IN−がいずれもショートしていない場合、出力電圧VOUTを抵抗RD2と抵抗RD1で分圧した電圧が定電圧VD1より大きいので、コンパレータ51は、Hレベルの信号を出力する。また、フィードバック端子Vo及び端子IN−がいずれもショートしていない場合、出力電圧VOUTを抵抗RB2と抵抗RB1で分圧した電圧が定電圧VD2より大きいので、コンパレータ52は、Lレベルの信号を出力する。AND回路53は、コンパレータ51の出力がHレベルであり、コンパレータ52の出力がLレベルの信号であるので、Lレベルの信号を出力する。この場合、PWM回路15は、動作を継続し、出力電圧VOUTを制限しない。
When neither the feedback terminal Vo nor the terminal IN- is short-circuited, the voltage obtained by dividing the output voltage V OUT by the resistors R D2 and R D1 is larger than the constant voltage V D1 , and therefore the
端子IN−がショートした場合、エラーアンプ20のマイナス入力端子に入力される電圧は、およそ接地電圧(値0)となる。この場合、出力電圧VOUTが低下した状態にあるとして、エラーアンプ20における(VREF−VIN−)の値が大きな値となるので、エラーアンプ20の出力電圧が大きくなる。PWM回路15は、エラーアンプ20からの大きな出力電圧を基に、デューティ比を大きくしてPWM制御する。この結果、出力電圧VOUTが上昇する。
When the terminal IN- is short-circuited, the voltage input to the negative input terminal of the
出力電圧VOUTが上昇すると、コンパレータ51は、出力電圧VOUTを抵抗RD2と抵抗RD1で分圧した電圧が定電圧VD1を超え、Hレベルの信号を出力する。コンパレータ51から出力されるHレベルの信号は、AND回路53に入力される。コンパレータ52は、電圧VIN−がおよそ0Vであるので、Hレベルの信号を出力する。コンパレータ52から出力されるHレベルの信号は、AND回路53及びPWM回路15に入力される。AND回路53は、コンパレータ51,52の出力がいずれもHレベルの信号であるので、Hレベルの信号を出力する。PWM回路15は、AND回路53の出力がHレベルの信号であり、且つ、コンパレータ52の出力がHレベルの信号である場合、端子IN−のショートを検出し、出力電圧VOUTを制限する。出力電圧VOUTの制限は、PWM制御の停止、ヒカップ制御、出力電圧VOUTを設定電圧より低い電圧に制御すること、等を含んでよい。
When the output voltage V OUT rises, the
ヒカップ制御では、PWM回路15は、ショート検出回路50により端子IN−又はフィードバック端子Voのショートを検出すると、PWM制御を停止し、一定時間後にPWM制御を再開して電圧供給を再開する。PWM回路15は、このPWM制御の停止と再開を反復して実施してよい。
In the hiccup control, when the short
フィードバック端子Voがショートした場合、エラーアンプ20のマイナス入力端子に入力される電圧は、およそ接地電圧(値0)となる。この場合、出力電圧VOUTが低下した状態にあるとして、エラーアンプ20における(VREF−VIN−)の値が大きな値となるので、エラーアンプ20の出力電圧が大きくなる。PWM回路15は、大きな出力電圧を基に、デューティ比を大きくしてPWM制御する。この結果、出力電圧VOUTを上昇させる動作となる。
When the feedback terminal Vo is short-circuited, the voltage input to the negative input terminal of the
出力電圧VOUTを上昇させる動作となっても、コンパレータ51は、フィードバック端子Voがショートしているので、出力電圧VOUTを抵抗RD2と抵抗RD1で分圧した電圧が定電圧VD1より小さくなり、Lレベルの信号を出力する。コンパレータ51から出力されるLレベルの信号は、AND回路53に入力される。コンパレータ52は、電圧VIN−がおよそ0Vであり、電圧VIN−が定電圧VD2よりも小さくなり、Hレベルの信号を出力する。コンパレータ52から出力されるHレベルの信号は、AND回路53及びPWM回路15に入力される。AND回路53は、コンパレータ51の出力がLレベルの信号であり、且つ、コンパレータ52の出力がHレベルの信号であるので、Lレベルの信号を出力する。PWM回路15は、AND回路53の出力がLレベルの信号であり、且つ、コンパレータ52の出力がHレベルの信号である場合、フィードバック端子Voのショートを検出し、デューティ比を小さくするなどPWM制御として、出力電圧を制御する動作になる。
Even in the operation of increasing the output voltage V OUT , in the
したがって、スイッチング電源5のPWM回路15は、コンパレータ52の出力に基づいて、フィードバック端子Vo及び端子IN−のショートの有無を判別できる。この場合、コンパレータ52の出力がLレベルの信号である場合には、フィードバック端子Vo及び端子IN−の双方がショートしていないと判別できる。また、コンパレータ52の出力がHレベルの信号である場合には、フィードバック端子Vo及び端子IN−の少なくとも一方がショートしていると判別できる。さらに、コンパレータ52の出力がHレベルの信号である場合、コンパレータ51の出力(AND回路53の出力でも同様)に基づいて、フィードバック端子Vo及び端子IN−のいずれの端子がショートしているかを判別できる。具体的には、コンパレータ52の出力がHレベルの信号であり、コンパレータ52の出力がLレベルの信号である場合には、フィードバック端子Voがショートしていると判別できる。また、コンパレータ52の出力がHレベルの信号であり、コンパレータ52の出力がHレベルの信号である場合には、端子IN−がショートしていると判別できる。
Therefore, the
このように、スイッチング電源5は、コンパレータ51、52、AND回路53の出力に基づいて、フィードバック端子Voのショートと端子IN−のショートとをそれぞれ区別して検出できる。また、スイッチング電源5は、これらのショート検出時、PWM制御を制限することで出力電圧VOUTを制限する等、対処できる。これにより、スイッチング電源5は、フィードバック端子Vo又は端子IN−のショート時におけるPWM制御による出力電圧VOUTの上昇を抑制し、過電圧による負荷の故障や破損を防止できる。
In this way, the switching
以上述べたように、本実施形態のスイッチング電源5は、負荷40に接続される。スイッチング電源5は、負荷端子Ro(負荷の端子の一例)に接続されるフィードバック端子Vo(第1の端子の一例)と、フィードバック端子Voの電圧を入力し、第1の検出信号(例えばHレベルの信号、Lレベルの信号)を出力するコンパレータ51(第1の検出回路)と、フィードバック端子Voの電圧を分圧する抵抗RB1(第1の抵抗の一例)及び抵抗RB2(第2の抵抗の一例)の接続点に接続される端子IN−(第2の端子の一例)と、端子IN−の電圧を入力し、第2の検出信号を出力するコンパレータ52(第2の検出回路の一例)と、端子IN−の電圧を入力し、第3の検出信号(例えば端子IN−の電圧に基づく出力電圧)を出力するエラーアンプ20(第3の検出回路の一例)と、第1の検出信号、第2の検出信号、及び第3の検出信号を入力するPWM回路15(制御回路の一例)と、を備えてよい。PWM回路15は、第3の検出信号に基づいて、負荷40の端子に供給される出力電圧VOUTを制御してよい。PWM回路15は、第1の検出信号と第2の検出信号とに基づいて、フィードバック端子Voの状態及び端子IN−の状態を判別してよい。
As described above, the switching
これにより、フィードバック端子Voと端子IN−の短絡(ショート)の有無に応じてフィードバック端子Voの電圧及び端子IN−の電圧VIN−の値が変化し、その結果を踏まえて第1の検出信号と第2の検出信号が決定される。PWM回路15は、決定された第1の検出信号と第2の検出信号に基づいて、フィードバック端子Voと端子IN−のそれぞれの短絡の有無を判定できる。フィードバック端子Vo又は端子IN−の短絡が発生した場合、PWM回路15は、エラーアンプ20の出力により出力電圧VOUTを上げるように制御するが、短絡の有無を判別できる。したがって、端子IN−が短絡した場合、出力電圧VOUTが過電圧になることを抑制して負荷の故障を抑制するための対策を講じることができ、フィードバック端子Voが短絡した場合、出力電力の上昇を抑制して負荷が過電流状態になることを防ぐ対策を講じることができる。
As a result, the values of the voltage of the feedback terminal Vo and the voltage V IN− of the terminal IN− change according to the presence/absence of a short circuit between the feedback terminal Vo and the terminal IN−, and the first detection signal based on the results. And the second detection signal is determined. The
また、PWM回路15は、第1の検出信号と第2の検出信号とに基づいて、出力電圧VOUTを制御してよい。
Further, the
フィードバック端子Voの短絡時、フィードバック端子Vo及び端子IN−の電圧が降下し、端子IN−のショート時、端子IN−の電圧が降下する。そのため、エラーアンプ20からの指示により、PWM回路15がスイッチング動作を継続することで、出力電力が非短絡時と比較して上昇して出力に過電流を流す。この場合でも、PWM回路15は、第1の検出信号と第2の検出信号に基づいて出力電力を制御することで、過電流による負荷の故障や電源自体の故障を抑制できる。
When the feedback terminal Vo is short-circuited, the voltage of the feedback terminal Vo and the terminal IN- drops, and when the terminal IN- is short-circuited, the voltage of the terminal IN- drops. Therefore, according to the instruction from the
また、スイッチング電源5は、フィードバック端子Voの電圧を、抵抗RD1と抵抗RD2とで分圧する分圧回路を備えてよい。コンパレータ51は、この分圧回路により分圧された電圧を入力してよい。
Further, the switching
これにより、コンパレータ51に入力される電圧を、当該コンパレータ51の動作に適した電圧とすることができる。
This allows the voltage input to the
フィードバック端子Voが短絡している場合、フィードバック端子Voに定電圧VD1(第1の閾値の一例)未満の電圧が印加されてよい。フィードバック端子Voが短絡していない場合、フィードバック端子Voに定電圧VD1以上の電圧が印加されてよい。コンパレータ51は、フィードバック端子Voの電圧が定電圧VD1未満である場合、第1の検出信号としてLレベルの信号(第1の状態を示す信号の一例)を出力してよい。コンパレータ51は、フィードバック端子Voの電圧が定電圧VD1以上である場合、第1の検出信号としてHレベルの信号(第2の状態を示す信号の一例)を出力してよい。
When the feedback terminal Vo is short-circuited, a voltage lower than the constant voltage V D1 (an example of the first threshold value) may be applied to the feedback terminal Vo. When the feedback terminal Vo is not short-circuited, a voltage higher than the constant voltage V D1 may be applied to the feedback terminal Vo. When the voltage of the feedback terminal Vo is less than the constant voltage V D1 , the
これにより、フィードバック端子Voがショートしているか否かによって、第1の検出信号が示す状態が異なる。したがって、ショート検出回路50は、電圧制御に関する指示をPWM回路15に的確に行うことができる。
As a result, the state indicated by the first detection signal differs depending on whether or not the feedback terminal Vo is short-circuited. Therefore, the short
端子IN−が短絡している場合又はフィードバック端子Voが短絡している場合、端子IN−に定電圧VD2未満の電圧が印加されてよい。端子IN−が短絡していない場合且つフィードバック端子Voが短絡していない場合、端子IN−に定電圧VD2以上の電圧が印加されてよい。端子IN−の電圧が定電圧VD2未満である場合、コンパレータ52は、第2の検出信号としてHレベルの信号(第3の状態を示す信号の一例)を出力してよい。一方、端子IN−の電圧が定電圧VD2以上である場合、コンパレータ52は、第2の検出信号としてLレベルの信号(第4の状態を示す信号の一例)を出力してよい。
When the terminal IN- is short-circuited or the feedback terminal Vo is short-circuited, a voltage lower than the constant voltage V D2 may be applied to the terminal IN-. When the terminal IN- is not short-circuited and the feedback terminal Vo is not short-circuited, a voltage equal to or higher than the constant voltage V D2 may be applied to the terminal IN-. When the voltage of the terminal IN− is less than the constant voltage V D2 , the
これにより、端子IN−及びフィードバック端子Voがショートしているか否かによって、第2の検出信号が示す状態が異なる。したがって、ショート検出回路50は、電圧制御に関する指示をPWM回路15に的確に行うことができる。また、スイッチング電源5は、コンパレータ51の出力とコンパレータ52の出力との双方を確認することで、端子IN−及びフィードバック端子Voのいずれがショートしているかを判別可能である。
As a result, the state indicated by the second detection signal differs depending on whether the terminal IN- and the feedback terminal Vo are short-circuited. Therefore, the short
PWM回路15は、第2の検出信号がHレベルの信号である場合、出力電圧VOUTを制限してよい。
The
第2の検出信号がHレベルの信号である場合、フィードバック端子Vo及び端子IN−の少なくとも一方が短絡していることを意味する。スイッチング電源5は、PWM制御の停止やヒカップ動作を行うことで出力電圧VOUTを制限し、出力電圧VOUTが過電圧に陥ることを抑制でき、また出力電力を制限して出力に過電流が流れないようにすることができる。
When the second detection signal is an H level signal, it means that at least one of the feedback terminal Vo and the terminal IN- is short-circuited. The switching
以上、図面を参照しながら各種の実施形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。 Although various embodiments have been described above with reference to the drawings, it goes without saying that the present disclosure is not limited to such examples. It is obvious to those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope described in the claims, and naturally, those modifications and alterations also belong to the technical scope of the present disclosure. Understood. Further, the constituent elements in the above-described embodiments may be arbitrarily combined without departing from the spirit of the present invention.
上記実施形態では、スイッチング電源が降圧型のスイッチング電源であることを例示したが、昇圧型のスイッチング電源であってもよい。 Although the switching power supply is a step-down switching power supply in the above embodiment, it may be a step-up switching power supply.
上記実施形態では、トランジスタの一例としてPチャネルMOSFETを示したが、他のトランジスタが用いられてもよい。例えば、Nチャネル型のトランジスタが用いられてもよいし、MOSFET以外のトランジスタが用いられてもよい。 In the above embodiment, the P-channel MOSFET is shown as an example of the transistor, but other transistors may be used. For example, an N-channel type transistor may be used, or a transistor other than MOSFET may be used.
本開示は、出力電圧からのフィードバック線に繋がる端子がショートした場合、出力電圧が過電圧になること、あるいは出力電力が上昇して出力に過電流が流れることを抑制でき、負荷を保護できるスイッチング電源及び集積回路等に有用である。 The present disclosure discloses a switching power supply that can prevent an output voltage from becoming an overvoltage or an output current rising to cause an overcurrent to flow to an output when a terminal connected to a feedback line from the output voltage is short-circuited, and can protect a load. It is also useful for integrated circuits and the like.
5 スイッチング電源
10 電源IC
11 PチャネルMOSFET
12 ドライバ回路
13 ロジック回路
15 PWM回路
16 電圧補正回路
17 電流検出回路
20 エラーアンプ
30 直流電源
31 電力ライン
40 負荷
50 ショート検出回路
51,52 コンパレータ
53 AND回路
COUT コンデンサ
CFB 進相コンデンサ
Cp バイパスコンデンサ
D1 ダイオード
FB フィードバック端子
FL フィードバック線路
IN− 端子
L1 コイル
LX スイッチング端子
OUT 出力端子
RB1,RB2,RFB,RD1,RD2,RSENSE,rLINE 抵抗
Ro 負荷端子
SNS−,SNS+ 検出端子
VD1,VD2 定電圧
Vref 基準電圧
Vo フィードバック端子
VP,VPW 電源端子
5
11 P-channel MOSFET
12
Claims (7)
前記負荷の端子に接続される第1の端子と、
前記第1の端子の電圧を入力し、第1の検出信号を出力する第1の検出回路と、
前記第1の端子の電圧を分圧する第1の抵抗及び第2の抵抗の接続点に接続される第2の端子と、
前記第2の端子の電圧を入力し、第2の検出信号を出力する第2の検出回路と、
前記第2の端子の電圧を入力し、第3の検出信号を出力する第3の検出回路と、
前記第1の検出信号、前記第2の検出信号、及び前記第3の検出信号を入力する制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記第3の検出信号に基づいて、前記負荷の端子に供給される出力電圧を制御し、
前記第1の検出信号と前記第2の検出信号とに基づいて、前記第1の端子の状態及び前記第2の端子の状態を判別する、
スイッチング電源。 A switching power supply connected to a load,
A first terminal connected to the terminal of the load,
A first detection circuit which inputs the voltage of the first terminal and outputs a first detection signal;
A second terminal connected to a connection point of the first resistor and the second resistor for dividing the voltage of the first terminal;
A second detection circuit which receives the voltage of the second terminal and outputs a second detection signal;
A third detection circuit for inputting the voltage of the second terminal and outputting a third detection signal;
A control circuit for inputting the first detection signal, the second detection signal, and the third detection signal,
The control circuit is
Controlling the output voltage supplied to the terminals of the load based on the third detection signal;
Determining the state of the first terminal and the state of the second terminal based on the first detection signal and the second detection signal,
Switching power supply.
請求項1に記載のスイッチング電源。 The control circuit controls the output voltage based on the first detection signal and the second detection signal,
The switching power supply according to claim 1.
前記第1の検出回路は、前記分圧回路により分圧された電圧を入力する、
請求項1または2に記載のスイッチング電源。 A voltage dividing circuit for dividing the voltage of the first terminal,
The first detection circuit inputs the voltage divided by the voltage dividing circuit,
The switching power supply according to claim 1 or 2.
前記第1の端子が短絡していない場合、前記第1の端子に第1の閾値以上の電圧が印加され、
前記第1の検出回路は、
前記第1の端子の電圧が前記第1の閾値未満である場合、前記第1の検出信号として第1の状態を示す信号を出力し、
前記第1の端子の電圧が前記第1の閾値以上である場合、前記第1の検出信号として第2の状態を示す信号を出力する、
請求項1〜3のいずれか1項に記載のスイッチング電源。 A voltage less than a first threshold is applied to the first terminal when the first terminal is short circuited,
When the first terminal is not short-circuited, a voltage equal to or higher than a first threshold value is applied to the first terminal,
The first detection circuit is
When the voltage of the first terminal is less than the first threshold value, a signal indicating a first state is output as the first detection signal,
When the voltage at the first terminal is equal to or higher than the first threshold value, a signal indicating a second state is output as the first detection signal,
The switching power supply according to claim 1.
前記第2の端子が短絡していない場合且つ第1の端子が短絡していない場合、前記第2の端子に第2の閾値以上の電圧が印加され、
前記第2の検出回路は、
前記第2の端子の電圧が前記第2の閾値未満である場合、前記第2の検出信号として第3の状態を示す信号を出力し、
前記第2の端子の電圧が前記第2の閾値以上である場合、前記第2の検出信号として第4の状態を示す信号を出力する、
請求項1〜4のいずれか1項に記載のスイッチング電源。 When the second terminal is short-circuited or when the first terminal is short-circuited, a voltage less than a second threshold value is applied to the second terminal,
When the second terminal is not short-circuited and the first terminal is not short-circuited, a voltage equal to or higher than a second threshold value is applied to the second terminal,
The second detection circuit is
When the voltage of the second terminal is less than the second threshold value, a signal indicating a third state is output as the second detection signal,
When the voltage of the second terminal is equal to or higher than the second threshold value, a signal indicating a fourth state is output as the second detection signal,
The switching power supply according to any one of claims 1 to 4.
請求項5に記載のスイッチング電源。 The control circuit limits the output voltage when the second detection signal is a signal indicating the third state,
The switching power supply according to claim 5.
前記負荷の端子に接続される第1の端子と、
前記第1の端子の電圧を入力し、第1の検出信号を出力する第1の検出回路と、
前記第1の端子の電圧を分圧する第1の抵抗及び第2の抵抗の接続点に接続される第2の端子と、
前記第2の端子の電圧を入力し、第2の検出信号を出力する第2の検出回路と、
前記第2の端子の電圧を入力し、第3の検出信号を出力する第3の検出回路と、
前記第1の検出信号、前記第2の検出信号、及び前記第3の検出信号を入力する制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記第3の検出信号に基づいて、前記負荷の端子に供給される出力電圧を制御し、
前記第1の検出信号と前記第2の検出信号とに基づいて、前記第1の端子の状態及び前記第2の端子の状態を判別する、
集積回路。 An integrated circuit provided in a switching power supply connected to a load,
A first terminal connected to the terminal of the load,
A first detection circuit which inputs the voltage of the first terminal and outputs a first detection signal;
A second terminal connected to a connection point of the first resistor and the second resistor for dividing the voltage of the first terminal;
A second detection circuit which receives the voltage of the second terminal and outputs a second detection signal;
A third detection circuit for inputting the voltage of the second terminal and outputting a third detection signal;
A control circuit for inputting the first detection signal, the second detection signal, and the third detection signal,
The control circuit is
Controlling the output voltage supplied to the terminals of the load based on the third detection signal;
Determining the state of the first terminal and the state of the second terminal based on the first detection signal and the second detection signal,
Integrated circuit.
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