JP6640036B2 - 電源制御装置、半導体集積回路、および共振型コンバータ - Google Patents
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共振型コンバータに用いられ、トランスの1次巻線に流れる電流を制御する半導体スイッチをオン/オフする電源制御装置であって、
前記半導体スイッチがオン状態になってからの経過時間に応じて低下する過電流保護閾値を用いて、前記1次巻線に流れる電流が過電流であるか否かを判定する過電流判定部と、
前記過電流判定部により、前記1次巻線に流れる電流が過電流であると判定された場合、前記半導体スイッチのスイッチング周波数を増加させる出力電圧抑制部と、
を備えることを特徴とする。
前記1次巻線に流れる電流に応じた電圧を入力するモニタ端子と、
前記共振型コンバータの出力電圧に基づく電圧を入力するフィードバック端子と、
をさらに備えてもよい。
前記過電流判定部は、
前記モニタ端子の電圧を入力する第1の入力端子と、前記フィードバック端子の電圧に基づく電圧を入力する第2の入力端子とを有し、前記第1の入力端子の電圧が前記第2の入力端子の電圧よりも高い場合に過電流検出信号を出力する第1の比較器を有してもよい。
前記過電流判定部は、
前記モニタ端子の電圧を入力する第3の入力端子と、前記フィードバック端子の電圧に基づく電圧を入力する第4の入力端子とを有し、前記第3の入力端子の電圧が前記第4の入力端子の電圧に基づく電圧よりも低い場合に過電流検出信号を出力する第2の比較器を有してもよい。
前記出力電圧抑制部は、第1の主電極が前記フィードバック端子に電気的に接続され、第2の主電極が接地され、前記過電流検出信号を受信するとオン状態になる放電加速用半導体スイッチを有してもよい。
予め設定された電圧を入力する勾配設定端子と、
前記フィードバック端子の電圧に前記勾配設定端子の電圧を乗じて得られた電圧に基づく電圧を出力する乗算器と、をさらに備え、
前記過電流判定部は、
前記モニタ端子に電気的に接続された第1の入力端子と、前記乗算器の出力端子に電気的に接続された第2の入力端子とを有し、前記第1の入力端子の電圧が前記第2の入力端子の電圧よりも高い場合に過電流検出信号を出力する第1の比較器を有してもよい。
前記1次巻線に流れる電流に応じた電圧を入力するモニタ端子と、
前記共振型コンバータの出力電圧に基づく電圧を入力するフィードバック端子と、
前記過電流保護閾値の勾配を設定するための勾配設定端子と、をさらに備え、
前記過電流判定部は、前記フィードバック端子の電圧に前記勾配設定端子の電圧を乗じて得られた電圧に基づく電圧を出力する乗算器を有してもよい。
前記過電流判定部は、
前記モニタ端子に電気的に接続された第1の入力端子と、前記乗算器の出力端子に電気的に接続された第2の入力端子とを有し、前記第1の入力端子の電圧が前記第2の入力端子の電圧よりも高い場合に過電流検出信号を出力する第1の比較器をさらに有してもよい。
前記過電流判定部は、
前記モニタ端子に電気的に接続された第3の入力端子と、前記乗算器の出力端子に電気的に接続された第4の入力端子とを有し、前記第3の入力端子の電圧が前記第4の入力端子の電圧よりも低い場合に過電流検出信号を出力する第2の比較器をさらに有してもよい。
1次巻線および2次巻線を有するトランスと、
前記1次巻線に直列接続された共振コンデンサと、
前記トランスの前記2次巻線に発生した電圧を整流および平滑する整流平滑部と、
前記1次巻線に流れる共振電流に応じた電圧を入力するモニタ端子、フィードバック端子、第1のゲート信号出力端子および第2のゲート信号出力端子を有する電源制御装置と、
前記整流平滑部の出力電圧に応じた光量で発光する発光ダイオードと、
一端が前記フィードバック端子に電気的に接続され、他端が接地されたコンデンサと、
コレクタ端子が前記フィードバック端子に電気的に接続され、エミッタ端子が接地され、前記発光ダイオードの光量に応じて電流伝達比が変わるフォトトランジスタと、
ドレイン端子が直流電源の正極に電気的に接続され、ゲート端子が前記第1のゲート信号出力端子に接続された第1の半導体スイッチと、
ドレイン端子が前記第1の半導体スイッチのソース端子に電気的に接続され、ソース端子が接地され、ゲート端子が前記第2のゲート信号出力端子に接続された第2の半導体スイッチと、を備え、
前記電源制御装置は、
前記第1の半導体スイッチまたは第2の半導体スイッチがオン状態になってからの経過時間に応じて低下する過電流保護閾値を用いて、前記1次巻線に流れる電流が過電流であるか否かを判定する過電流判定部と、
前記過電流判定部により、前記1次巻線に流れる電流が過電流であると判定された場合、前記第1および第2の半導体スイッチのスイッチング周波数を増加させる出力電圧抑制部と、
を有することを特徴とする。
前記過電流判定部は、前記フィードバック端子の電圧に基づく電圧を前記過電流保護閾値として用いてもよい。
前記電源制御装置は、前記過電流保護閾値の勾配を設定するための勾配設定端子をさらに有し、
前記過電流判定部は、前記フィードバック端子の電圧に前記勾配設定端子の電圧を乗じて得られた電圧に基づく電圧を前記過電流保護閾値として用いてもよい。
まず、図1を参照して、本発明の実施形態に係る共振型コンバータ100について説明する。
次に、主に図3を参照して、電源制御装置1について詳しく説明する。
次に、上記のように構成された共振型コンバータ100の動作について説明する。
次に、別の実施形態に係る電源制御装置1Aについて、図6を参照して説明する。前述の電源制御装置1との相違点の一つは、OCP閾値の勾配を設定するための勾配設定端子SSDが設けられている点である。なお、図6では、電源制御装置1と同様の構成要素については同一符号を付している。
10,10A 過電流判定部
11,12 立ち上がり検出部
13 ORゲート
14 電圧レベル調整部
15 NOTゲート
16,17 乗算器
20 出力電圧抑制部
30 制御部
40 駆動部
41 T型フリップフロップ
42,43 ANDゲート
44 デッドタイム生成部
50 基準電圧生成部
100 共振型コンバータ
110 整流平滑部
120 出力電圧検出部
130 電流電圧変換部
200 負荷
C1 共振コンデンサ
C3,C4 コンデンサ
C5 平滑コンデンサ
C6 コンデンサ
CMP,CMP1,CMP2 比較器
CS 電流源
D1,D2 ダイオード
G1,G2 ゲート信号出力端子
FB フィードバック端子
MON モニタ端子
PC1 発光ダイオード
PC2 フォトトランジスタ
Q1,Q2,Q3,Q4,Q5 半導体スイッチ
R3,R4,R5,R6,R7,R8,R9 抵抗
SSD 勾配設定端子
T トランス
T1 1次巻線
T2 2次巻線
Vin 直流電源
Claims (10)
- 共振型コンバータに用いられ、トランスの1次巻線に流れる電流を制御する半導体スイッチをオン/オフする電源制御装置であって、
前記半導体スイッチがオン状態になってからの経過時間に応じて低下する過電流保護閾値を用いて、前記1次巻線に流れる電流が過電流であるか否かを判定する過電流判定部と、
前記過電流判定部により、前記1次巻線に流れる電流が過電流であると判定された場合、前記半導体スイッチのスイッチング周波数を増加させる出力電圧抑制部と、
前記1次巻線に流れる電流に応じた電圧を入力するモニタ端子と、
前記共振型コンバータの出力電圧に基づく電圧を入力するフィードバック端子と、
を備え、
前記過電流判定部は、
前記モニタ端子の電圧を入力する第1の入力端子と、前記フィードバック端子の電圧に基づく電圧を入力する第2の入力端子とを有し、前記第1の入力端子の電圧が前記第2の入力端子の電圧よりも高い場合に過電流検出信号を出力する第1の比較器を有することを特徴とする電源制御装置。 - 前記過電流判定部は、
前記モニタ端子の電圧を入力する第3の入力端子と、前記フィードバック端子の電圧に基づく電圧を入力する第4の入力端子とを有し、前記第3の入力端子の電圧が前記第4の入力端子の電圧に基づく電圧よりも低い場合に過電流検出信号を出力する第2の比較器を有することを特徴とする請求項1に記載の電源制御装置。 - 前記出力電圧抑制部は、第1の主電極が前記フィードバック端子に電気的に接続され、第2の主電極が接地され、前記過電流検出信号を受信するとオン状態になる放電加速用半導体スイッチを有することを特徴とする請求項1または2に記載の電源制御装置。
- 共振型コンバータに用いられ、トランスの1次巻線に流れる電流を制御する半導体スイッチをオン/オフする電源制御装置であって、
前記半導体スイッチがオン状態になってからの経過時間に応じて低下する過電流保護閾値を用いて、前記1次巻線に流れる電流が過電流であるか否かを判定する過電流判定部と、
前記過電流判定部により、前記1次巻線に流れる電流が過電流であると判定された場合、前記半導体スイッチのスイッチング周波数を増加させる出力電圧抑制部と、
前記1次巻線に流れる電流に応じた電圧を入力するモニタ端子と、
前記共振型コンバータの出力電圧に基づく電圧を入力するフィードバック端子と、
前記過電流保護閾値の勾配を設定するための勾配設定端子と、を備え、
前記過電流判定部は、前記フィードバック端子の電圧に前記勾配設定端子の電圧を乗じて得られた電圧に基づく電圧を出力する乗算器を有することを特徴とする電源制御装置。 - 前記過電流判定部は、
前記モニタ端子に電気的に接続された第1の入力端子と、前記乗算器の出力端子に電気的に接続された第2の入力端子とを有し、前記第1の入力端子の電圧が前記第2の入力端子の電圧よりも高い場合に過電流検出信号を出力する第1の比較器をさらに有することを特徴とする請求項4に記載の電源制御装置。 - 前記過電流判定部は、
前記モニタ端子に電気的に接続された第3の入力端子と、前記乗算器の出力端子に電気的に接続された第4の入力端子とを有し、前記第3の入力端子の電圧が前記第4の入力端子の電圧よりも低い場合に過電流検出信号を出力する第2の比較器をさらに有することを特徴とする請求項4または5に記載の電源制御装置。 - 前記出力電圧抑制部は、第1の主電極が前記フィードバック端子に電気的に接続され、第2の主電極が接地され、前記過電流検出信号を受信するとオン状態になる放電加速用半導体スイッチを有することを特徴とする請求項5または6のいずれかに記載の電源制御装置。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の電源制御装置を半導体基板に形成したことを特徴とする半導体集積回路。
- 1次巻線および2次巻線を有するトランスと、
前記1次巻線に直列接続された共振コンデンサと、
前記トランスの前記2次巻線に発生した電圧を整流および平滑する整流平滑部と、
前記1次巻線に流れる共振電流に応じた電圧を入力するモニタ端子、フィードバック端子、第1のゲート信号出力端子および第2のゲート信号出力端子を有する電源制御装置と、
前記整流平滑部の出力電圧に応じた光量で発光する発光ダイオードと、
一端が前記フィードバック端子に電気的に接続され、他端が接地されたコンデンサと、 コレクタ端子が前記フィードバック端子に電気的に接続され、エミッタ端子が接地され、前記発光ダイオードの光量に応じて電流伝達比が変わるフォトトランジスタと、
ドレイン端子が直流電源の正極に電気的に接続され、ゲート端子が前記第1のゲート信号出力端子に接続された第1の半導体スイッチと、
ドレイン端子が前記第1の半導体スイッチのソース端子に電気的に接続され、ソース端子が接地され、ゲート端子が前記第2のゲート信号出力端子に接続された第2の半導体スイッチと、を備え、
前記電源制御装置は、
前記第1の半導体スイッチまたは第2の半導体スイッチがオン状態になってからの経過時間に応じて低下する過電流保護閾値を用いて、前記1次巻線に流れる電流が過電流であるか否かを判定する過電流判定部と、
前記過電流判定部により、前記1次巻線に流れる電流が過電流であると判定された場合、前記第1および第2の半導体スイッチのスイッチング周波数を増加させる出力電圧抑制部と、
を有し、
前記過電流判定部は、前記フィードバック端子の電圧に基づく電圧を前記過電流保護閾値として用いることを特徴とする共振型コンバータ。 - 1次巻線および2次巻線を有するトランスと、
前記1次巻線に直列接続された共振コンデンサと、
前記トランスの前記2次巻線に発生した電圧を整流および平滑する整流平滑部と、
前記1次巻線に流れる共振電流に応じた電圧を入力するモニタ端子、フィードバック端子、第1のゲート信号出力端子および第2のゲート信号出力端子を有する電源制御装置と、
前記整流平滑部の出力電圧に応じた光量で発光する発光ダイオードと、
一端が前記フィードバック端子に電気的に接続され、他端が接地されたコンデンサと、 コレクタ端子が前記フィードバック端子に電気的に接続され、エミッタ端子が接地され、前記発光ダイオードの光量に応じて電流伝達比が変わるフォトトランジスタと、
ドレイン端子が直流電源の正極に電気的に接続され、ゲート端子が前記第1のゲート信号出力端子に接続された第1の半導体スイッチと、
ドレイン端子が前記第1の半導体スイッチのソース端子に電気的に接続され、ソース端子が接地され、ゲート端子が前記第2のゲート信号出力端子に接続された第2の半導体スイッチと、を備え、
前記電源制御装置は、
前記第1の半導体スイッチまたは第2の半導体スイッチがオン状態になってからの経過時間に応じて低下する過電流保護閾値を用いて、前記1次巻線に流れる電流が過電流であるか否かを判定する過電流判定部と、
前記過電流判定部により、前記1次巻線に流れる電流が過電流であると判定された場合、前記第1および第2の半導体スイッチのスイッチング周波数を増加させる出力電圧抑制部と、
を有し、
前記電源制御装置は、前記過電流保護閾値の勾配を設定するための勾配設定端子をさらに有し、
前記過電流判定部は、前記フィードバック端子の電圧に前記勾配設定端子の電圧を乗じて得られた電圧に基づく電圧を前記過電流保護閾値として用いることを特徴とする共振型コンバータ。
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