JP2018148676A - スイッチング電源制御用半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】スイッチング電源制御用半導体装置11は外部電源から入力電圧が入力される電圧入力端子VHと、前記外部電源の電圧が1次側主巻線に印加されるトランスの補助巻線から直流電圧が入力される直流電源端子VCCと、前記入力電圧の検出電圧が第1閾値電圧以下であることを検出し、且つ前記直流電圧の検出電圧が第2閾値電圧以上であることを検出したときに、パワーグッド信号を外部装置に出力するパワーグッド信号生成部34とを備える。
【選択図】図2
Description
この図6の構成の動作について図7を伴って説明する。VH端子に入力される電圧Vrが、その分圧である図7(a)の電圧Vin1によって示すように、時点t21で入力開始されると、図示しない起動回路によって、外部のコンデンサが充電されて直流電圧Vccが、その分圧である図7(b)の電圧Vin2によって示すように、充電を開始される。
その後、時点t23で交流電源もしくはバッテリからの入力電圧が遮断されてVH端子に入力される整流電圧Vrが低下すると、第1コンパレータ101の出力がローレベルとなり、ナンド回路105の出力がハイレベルとなることにより、PチャネルMOSFET106がオフ状態となり、図7(c)に示すように、パワーグッド信号Spgの出力が停止され、図7(d)に示すように、フォトカプラ109へ供給される電流が遮断される。
この場合、スイッチング電源としては、間欠スイッチング動作などの特別なスイッチング動作をしたり、低消費電力動作をしたりしていて、電源回路としても無駄な電力消費はできないため、このフォトカプラでの消費電流は削減対象となる。
すなわち、フォトカプラ109のフォトダイオード109aのカソードと第1トランジスタ111のコレクタを接続し、この第1トランジスタ111のエミッタを接地する。そして、第1トランジスタのベースを、電流制限抵抗112を介して直流電圧Vccに接続するとともに、エミッタが接地された第2トランジスタ113のコレクタに接続する。また、フォトダイオード109aのアノードは、抵抗108を介して直流電圧Vccに接続されている。第2トランジスタ113のベースには、ベース抵抗114を介してパワーグッド信号Spgが供給される。
また、以下に示す実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
スイッチング電源装置の全体構成は、図1に示すように、外部の交流電源1に接続された交流入力端子2を有し、この交流入力端子2が整流回路3に接続されている。この整流回路3の正極出力端子及び負極出力端子間に平滑用コンデンサ4が接続されている。平滑用コンデンサ4の正極側がフライバックトランス5の一次側主巻線L11の一端に接続されている。一次側主巻線L11の他端は例えばNチャネルのMOSFETで構成されるスイッチング素子6のドレインに接続されている。スイッチング素子6のソースは、抵抗7を介して第1の接地電位GND1に接続されている。
スイッチング電源制御用半導体装置11は、集積回路により構成され、OUT端子の他、VH端子、過熱ラッチ保護用のLAT端子、フィードバック制御用のFB端子、電流検出用のCS端子、GND端子、スイッチング電源制御用半導体装置11の電源生成用のVCC端子などを備えている。
このシャントレギュレータ25は、コンデンサ22の正極端子と負極端子との間に直列接続されたシャントレギュレータ回路24を構成する分圧抵抗26,27の接続点に接続されている。このシャントレギュレータ回路24によって、負荷23に供給される電圧が検出され、その検出結果に応じた電圧がフォトカプラ16を介してスイッチング電源制御用半導体装置11のFB端子にフィードバック電圧Vfbとして供給される。
ここで、交流電源1、整流回路3、平滑用コンデンサ4、フライバックトランス5、MOSFET6、ダイオード21、コンデンサ22でスイッチング電源動作部を構成している。
また、低電圧検出回路32は直流電圧Vccが閾値電圧Vth0b未満であるときに起動回路31を起動し、直流電圧Vccが閾値電圧Vth0a以上となったときに起動回路31を停止させる。なお、低電圧検出回路32がヒステリシスを有するということは、低電圧検出回路32の反転入力端子に入力されている閾値電圧Vth0が、実際は高低2つの閾値電圧からなるということであり、上記閾値電圧Vth0aは高い方の閾値電圧を表し、閾値電圧Vth0bは低い方の閾値電圧を表す(以下、他の閾値電圧に対する表記方法も同様)。
また、スイッチング電源制御用半導体装置11は、VH端子から入力される入力電圧VinとVCC端子から入力される直流電圧Vccとを監視して、外部の負荷23へパワーグッド信号を出力するパワーグッド信号生成部34を備えている。
論理反転回路34eは、判定タイマ34bから出力される判定信号Sdの論理レベルを反転するものであり、論理反転した判定信号Sd′を出力してナンドゲート34fに入力する。
PチャネルMOSFET34gは、ソースが定電流回路34hを介して内部電源回路33から出力される内部電源に接続され、ドレインがPGS端子に接続されたオープンドレイン構成を有する。
また、判定タイマ34bの判定信号Sdがスイッチング可能化信号Ssabとしてドライバ回路35に出力される。
次に、上記実施形態の動作について図4を伴って説明する。
先ず、図4(a)に示す時点t1で、コンデンサ19が放電されているとともに、VH端子に入力される交流電源1からの交流信号をダイオード12及び13で整流された整流電圧の供給が停止されている状態にあるものとする。
この入力電圧Vrが入力されることにより、起動回路31が動作状態となり、この起動回路31から起動電流がVCC端子を通じてコンデンサ19に供給されて、このコンデンサ19が充電開始される。このため、VCC端子の直流電圧Vccの分圧Vin2が図4(b)に示すように徐々に上昇し、この直流電圧Vccの分圧Vin2が内部電源回路33の設定電圧(閾値電圧Vth2a)を超えると、この内部電源回路33から内部電圧が出力されて、スイッチング電源制御用半導体装置11の各回路に内部電源供給されて各回路が動作状態となる。
また、判定タイマ34bの判定信号Sdがハイレベルとなることにより、ドライバ回路35にスイッチング可能化信号Ssabが出力される。
このため、フライバックトランス5の二次側主巻線L21に交流誘起電圧が発生し、この交流誘起電圧がダイオード21で整流され、コンデンサ22で平滑化されて負荷23へ供給される。この負荷23に供給される負荷電流に応じた電流がフォトカプラ16のフォトダイオード16bを通じてシャントレギュレータ25を流れる。このため、フォトカプラ16を通じてフィードバック電圧VfbがFB端子に入力され、ドライバ回路35のパルス幅変調信号の周波数が制御される。
この判定信号Sdが遅延時間タイマ34iに供給されるので、遅延時間タイマ34iが遅延時間の計時を開始する。
その後、時点t5で、遅延時間タイマ34iの遅延時間が経過してタイムアップすると、遅延時間タイマ34iからスイッチング停止信号Sstpがドライバ回路35に出力され、これによりドライバ回路35からのパルス幅変調信号Spwmの出力が停止される。これによって、スイッチング素子6のスイッチング動作が停止されて、フライバックトランス5の二次側主巻線L21から負荷23への電流供給が停止される。なお、ドライバ回路35は、スイッチング可能化信号Ssabとスイッチング停止信号Sstpのうちの一つでもハイレベルになっていればスイッチング動作を実行し、2つともローレベルになっているとスイッチング動作を停止する。
このように、本実施形態によると、第1コンパレータ34a及び判定タイマ34bで入力電圧Vrを監視し、第2コンパレータ34cで直流電圧Vccを監視することにより、入力電圧Vrの分圧Vin1がスイッチング動作停止閾値電圧Vth1b以下となり、且つ直流電圧Vccの分圧Vin2が第2閾値電圧となるスイッチング動作停止閾値電圧Vth2b以上を維持しているときにのみ、パワーグッド信号Spgを生成して、フォトカプラ36を介して負荷23へ通知することができる。このため、負荷23でのオフシーケンス処理を有効に行なうことができる。しかも、このためのパワーグッド信号生成部34を2つのコンパレータ34a,34cと、判定タイマ34bと、パワーグッド信号出力部34dと、フォトカプラ36とを設けるだけの簡易な構成とすることができる。
また、スイッチング電源装置への入力電圧を、外部の交流電源1からの交流入力を整流回路3で整流した電圧としたが、バッテリなどの直流電圧であってもよい。その場合、図1において整流回路3、ダイオード12,13および遅延回路34jは不要となり、電圧入力端子VHにはバッテリの出力電圧が抵抗14を介して接続される。入力電圧が直流電圧であっても、その電圧によって第1コンパレータ34aが動作するので、本発明が適用できることは明らかである。
Claims (8)
- 外部電源から入力電圧が入力される電圧入力端子と、
該電圧入力端子に入力された外部電源の電圧が1次側主巻線に印加されるトランスの補助巻線から直流電圧が入力される直流電源端子と、
前記入力電圧の検出電圧が第1閾値電圧以下であることを検出し、且つ前記直流電圧の検出電圧が前記第2閾値電圧以上であることを検出したときに、パワーグッド信号を外部装置に出力するパワーグッド信号生成部と
を備えたことを特徴とするスイッチング電源制御用半導体装置。 - 前記パワーグッド信号生成部は、前記電圧入力端子に入力された入力電圧の検出電圧が第1閾値電圧以下であるか否かを検出する入力電圧検出部と、前記直流電圧の検出電圧が第2閾値電圧以上であるか否かを検出する直流電圧検出部と、前記入力電圧検出部で前記入力電圧の検出電圧が第1閾値電圧以下であることを検出し、且つ前記直流電圧検出部で前記直流電圧の検出電圧が前記第2閾値電圧以上であることを検出したときに、パワーグッド信号を外部装置に出力するパワーグッド信号出力部とを備えていることを特徴とする請求項1に記載のスイッチング電源制御用半導体装置。
- 前記入力電圧検出部は、前記入力電圧の検出電圧と前記第1閾値電圧とが入力されるコンパレータで構成され、前記直流電圧検出部は前記直流電圧の検出電圧と前記第2閾値電圧とが入力されるコンパレータで構成され、前記パワーグッド信号出力部は、前記入力電圧検出部の出力信号と、前記直流電圧検出部の出力が入力される論理回路と、定電流が入力されるとともに、制御端子に前記論理回路の出力が制御信号として入力されるスイッチ素子とを備え、前記スイッチ素子からパワーグッド信号を出力することを特徴とする請求項2に記載のスイッチング電源制御用半導体装置。
- 前記直流電源端子に外付けされた充電部と、前記電圧入力端子から供給される起動電流によって前記充電部を充電する起動回路とを備えていることを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載のスイッチング電源制御用半導体装置。
- 前記パワーグッド信号出力部は、前記入力電圧検出部で前記入力電圧の検出電圧が第1閾値電圧を超えているときにスイッチング可能化信号を出力することを特徴とする請求項3に記載のスイッチング電源制御用半導体装置。
- 前記パワーグッド信号出力部は、前記入力電圧検出部で前記入力電圧の検出電圧が第1閾値電圧以下となってから所定遅延時間が経過したときにスイッチング停止信号を出力することを特徴とする請求項3又は5に記載のスイッチング電源制御用半導体装置。
- 前記外部電源からの入力電圧が交流電源の交流電圧の整流電圧であり、
前記入力電圧検出部は前記電圧入力端子に入力された前記整流電圧の検出電圧のピーク電圧が第1閾値電圧以下であるか否かを検出することを特徴とする請求項2に記載のスイッチング電源制御用半導体装置。 - 前記入力電圧検出部は前記入力電圧を分圧もしくはレベルシフトした電圧と前記第1閾値電圧とが入力されるコンパレータと、該コンパレータの出力が入力される判別タイマを有し、前記コンパレータは前記入力電圧を分圧もしくはレベルシフトした電圧が前記第1閾値電圧を超えると前記判別タイマをリセットし、前記判別タイマはリセットされない期間が判別期間を超えると前記整流入力電圧の検出値のピーク電圧が第1閾値電圧以下であることを示す信号を出力し、
前記直流電圧検出部は前記直流電圧を分圧もしくはレベルシフトした電圧と前記第2閾値電圧とが入力されるコンパレータを有することを特徴とする請求項7に記載のスイッチング電源制御用半導体装置。
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