JP2023072494A - Driving circuit, power source control device, and switching power source - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書中に開示されている発明は、駆動回路、電源制御装置及びスイッチング電源に関する。 The invention disclosed in this specification relates to a drive circuit, a power supply control device, and a switching power supply.
近年、様々なアプリケーションの電源手段として、スイッチング電源が広く一般に用いられている。 In recent years, switching power supplies are widely used as power supply means for various applications.
なお、上記に関連する従来技術の一例としては、特許文献1を挙げることができる。 As an example of conventional technology related to the above, Patent Document 1 can be cited.
しかしながら、スイッチング電源(特にそのスイッチ出力段)を駆動する従来の駆動回路では、上側トランジスタと下側トランジスタの同時オン(貫通電流)の防止について、改善の余地があった。 However, the conventional drive circuit for driving the switching power supply (especially the switch output stage thereof) has room for improvement in terms of preventing simultaneous turn-on of the upper transistor and the lower transistor (through current).
本明細書中に開示されている発明は、本願の発明者によって見出された上記の課題に鑑み、上側トランジスタと下側トランジスタの同時オン(貫通電流)を防止することのできる駆動回路、電源制御装置及びスイッチング電源を提供することを目的とする。 In view of the above problems found by the inventors of the present application, the invention disclosed in the present specification provides a drive circuit and a power supply that can prevent simultaneous ON (through current) of an upper transistor and a lower transistor. An object of the present invention is to provide a control device and a switching power supply.
例えば、本明細書中に開示されている駆動回路は、パルス制御信号に応じて上側トランジスタ及び下側トランジスタを相補的にオン/オフするものであって、前記パルス制御信号に応じて上側パルス制御信号を生成するように構成された上側パルス制御信号生成回路と、前記パルス制御信号に応じて下側パルス制御信号を生成するように構成された下側パルス制御信号生成回路と、前記上側パルス制御信号に応じて前記上側トランジスタをオン/オフするように構成された上側ゲートドライバと、前記下側パルス制御信号に応じて前記下側トランジスタをオン/オフするように構成された下側ゲートドライバと、を備え、前記下側パルス制御信号生成回路は、前記下側トランジスタを一度オフ状態に切り替えると所定の最小オフ時間が経過するまで前記オフ状態を維持するように前記下側パルス制御信号を生成する。 For example, the drive circuit disclosed herein complementarily turns on/off an upper transistor and a lower transistor in response to a pulse control signal; an upper pulse control signal generation circuit configured to generate a signal; a lower pulse control signal generation circuit configured to generate a lower pulse control signal in response to said pulse control signal; and said upper pulse control an upper gate driver configured to turn on/off the upper transistor in response to a signal; and a lower gate driver configured to turn on/off the lower transistor in response to the lower pulse control signal. wherein the lower pulse control signal generation circuit generates the lower pulse control signal such that once the lower transistor is switched to an off state, the off state is maintained until a predetermined minimum off time elapses. do.
なお、その他の特徴、要素、ステップ、利点、及び、特性については、以下に続く発明を実施するための形態及びこれに関する添付の図面によって、さらに明らかとなる。 Other features, elements, steps, advantages, and characteristics will become more apparent from the detailed description and accompanying drawings that follow.
本明細書中に開示されている発明によれば、上側トランジスタと下側トランジスタの同時オン(貫通電流)を防止することのできる駆動回路、電源制御装置及びスイッチング電源を提供することが可能となる。 According to the invention disclosed in this specification, it is possible to provide a drive circuit, a power supply control device, and a switching power supply that can prevent the upper transistor and the lower transistor from being turned on at the same time (through current). .
<スイッチング電源>
図1は、スイッチング電源の全体構成を示す図である。本構成例のスイッチング電源1は、入力電圧Vinを降圧して出力電圧Voutを生成する非絶縁型の降圧DC/DCコンバータ(いわゆるBUCKコンバータ)であり、電源制御装置10とこれに外付けされる種々のディスクリート部品(本図ではインダクタL1及びキャパシタC1)を備える。
<Switching power supply>
FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of a switching power supply. The switching power supply 1 of this configuration example is a non-isolated step-down DC/DC converter (so-called BUCK converter) that steps down an input voltage Vin to generate an output voltage Vout. It comprises various discrete components (here inductor L1 and capacitor C1).
電源制御装置10は、スイッチング電源1の制御主体となる半導体装置である。なお、電源制御装置10は、装置外部との電気的な接続を確立するための手段として、複数の外部端子(本図では外部端子T1~T4)を備える。
The power
外部端子T1(PVINピン)は、入力電圧Vinの印加端に接続されている。外部端子T2(SWピン)は、インダクタL1の第1端に接続されている。外部端子T3(FBピン)は、インダクタL1の第2端及びキャパシタC1の第1端と共に、出力電圧Voutの印加端に接続されている。なお、出力電圧Voutの印加端と外部端子T3との間には、出力電圧Voutに応じた帰還電圧Vfbを生成する分圧回路を設けてもよい。外部端子T4(PGNDピン)及びキャパシタC1の第2端は、いずれもパワー系接地端(=接地電圧PGNDの印加端)に接続されている。 The external terminal T1 (PVIN pin) is connected to the application end of the input voltage Vin. The external terminal T2 (SW pin) is connected to the first end of the inductor L1. The external terminal T3 (FB pin) is connected to the application end of the output voltage Vout together with the second end of the inductor L1 and the first end of the capacitor C1. A voltage dividing circuit that generates a feedback voltage Vfb corresponding to the output voltage Vout may be provided between the terminal to which the output voltage Vout is applied and the external terminal T3. The external terminal T4 (PGND pin) and the second end of the capacitor C1 are both connected to the power system ground terminal (=ground voltage PGND application terminal).
電源制御装置10は、外部端子T3に帰還入力される出力電圧Vout(または帰還電圧Vfb)が所望の目標値と一致するように内蔵のスイッチ出力段(不図示)をスイッチング駆動する。その結果、外部端子T2には、矩形波状のスイッチ電圧Vswが生成される。なお、インダクタL1及びキャパシタC1は、スイッチ電圧Vswを整流及び平滑して出力電圧Voutを生成するための整流平滑回路として機能する。
The power
<電源制御装置(第1実施形態)>
図2は、電源制御装置10の第1実施形態を示す図である。本実施形態の電源制御装置10は、スイッチ出力段11と、駆動回路12と、ブートストラップ回路13と、コントローラ14と、を集積化して成る。
<Power supply control device (first embodiment)>
FIG. 2 is a diagram showing a first embodiment of the
なお、電源制御装置10には、上記以外の機能ブロックを設けてもよい。例えば、電源制御装置10には、内部基準電圧生成回路、通信I/O[input/output]回路、クロック生成回路、自己診断回路、及び、各種の異常保護回路(UVLO[under voltage locked out]、OCP[over current protection]、OVD[over voltage detection]、UVD[under voltage detection]、SCP[short circuit protection]、及び、TSD[thermal shut down])などを集積化してもよい。
Note that the
スイッチ出力段11は、トランジスタN1(例えばNチャネル型MOSFET[metal oxide semiconductor field effect transistor])と、トランジスタN2(例えばNチャネル型MOSFET)と、を含む。
The
トランジスタN1のドレインは、入力電圧Vinの印加端(PVINピン)に接続されている。トランジスタN1のソースは、スイッチ電圧Vswの印加端(SWピン)に接続されている。トランジスタN1のゲートは、上側ゲート駆動信号HGの印加端に接続されている。トランジスタN1は、上側ゲート駆動信号HGがハイレベル(≒Vbst)であるときにオン状態となり、上側ゲート駆動信号HGがローレベル(≒Vsw)であるときにオフ状態となる。トランジスタN1は、スイッチ出力段11の上側トランジスタ(=出力トランジスタ)として機能する。
The drain of the transistor N1 is connected to the application terminal (PVIN pin) of the input voltage Vin. The source of the transistor N1 is connected to the switch voltage Vsw application terminal (SW pin). The gate of the transistor N1 is connected to the application terminal of the upper gate drive signal HG. The transistor N1 is turned on when the upper gate drive signal HG is at high level (≈Vbst), and turned off when the upper gate drive signal HG is at low level (≈Vsw). The transistor N1 functions as an upper transistor (=output transistor) of the
トランジスタN2のドレインは、スイッチ電圧Vswの印加端(SWピン)に接続されている。トランジスタN2のソースは、パワー系接地端(PGNDピン)に接続されている。トランジスタN2のゲートは、下側ゲート駆動信号LGの印加端に接続されている。トランジスタN2は、下側ゲート駆動信号LGがハイレベル(≒Vin)であるときにオン状態となり、下側ゲート駆動信号LGがローレベル(≒PGND)であるときにオフ状態となる。トランジスタN2は、スイッチ出力段11の下側トランジスタ(=同期整流トランジスタ)として機能する。
The drain of the transistor N2 is connected to the switch voltage Vsw application terminal (SW pin). The source of transistor N2 is connected to the power system ground terminal (PGND pin). The gate of the transistor N2 is connected to the application terminal of the lower gate drive signal LG. The transistor N2 is turned on when the lower gate drive signal LG is at high level (≈Vin), and turned off when the lower gate drive signal LG is at low level (≈PGND). Transistor N2 functions as a lower transistor (=synchronous rectification transistor) of
なお、トランジスタN1及びN2は、上側ゲート駆動信号HG及び下側ゲート駆動信号LGに応じて相補的にオン/オフされる。その結果、入力電圧Vinと接地電圧PGNDとの間でパルス駆動される矩形波状のスイッチ電圧Vswが生成される。 The transistors N1 and N2 are complementarily turned on/off according to the upper gate drive signal HG and the lower gate drive signal LG. As a result, a square-wave switch voltage Vsw pulse-driven between the input voltage Vin and the ground voltage PGND is generated.
なお、上記の「相補的」という文言は、トランジスタN1及びトランジスタN2のオン/オフ状態が完全に逆転している場合だけでなく、貫通電流の発生を防止するためにトランジスタN1及びN2の同時オフ期間(いわゆるデッドタイム)が設けられている場合を包含するように広義に理解すべきである。 The term "complementary" is used not only when the on/off states of the transistors N1 and N2 are completely reversed, but also when the transistors N1 and N2 are turned off simultaneously to prevent the generation of through current. It should be understood broadly to include the case where a period (so-called dead time) is provided.
また、スイッチング電源1の整流方式は、必ずしも同期整流方式に限定されるものではなく、ダイオード整流方式を採用してもよい。その場合には、トランジスタN2に代えて整流ダイオードを用いてもよい。 Also, the rectification method of the switching power supply 1 is not necessarily limited to the synchronous rectification method, and a diode rectification method may be adopted. In that case, a rectifier diode may be used instead of the transistor N2.
駆動回路12は、コントローラ14から入力されるパルス制御信号PWMに応じてスイッチ出力段11を駆動する回路ブロックであり、例えば、上側ゲートドライバ121と、下側ゲートドライバ122と、上側パルス制御信号生成回路123と、下側パルス制御信号生成回路124と、を含む。
The
上側ゲートドライバ121は、ブートストラップ電圧Vbstとスイッチ電圧Vswの供給を受けて動作し、上側パルス制御信号HGCTLに応じて上側ゲート駆動信号HGを生成することにより、トランジスタN1をオン/オフする。なお、上側ゲート駆動信号HGは、例えば、上側パルス制御信号HGCTLがハイレベルであるときにハイレベル(≒Vbst)となり、上側パルス制御信号HGCTLがローレベルであるときにローレベル(≒Vsw)となる。
The
下側ゲートドライバ122は、入力電圧Vinと接地電圧PGNDの供給を受けて動作し、下側パルス制御信号LGCTLに応じて下側ゲート駆動信号LGを生成することにより、トランジスタN2をオン/オフする。なお、下側ゲート駆動信号LGは、下側パルス制御信号LGCTLがハイレベルであるときにハイレベル(≒Vin)となり、下側パルス制御信号LGCTLがローレベルであるときにローレベル(≒PGND)となる。
The
上側パルス制御信号生成回路123は、パルス制御信号PWMに応じて上側パルス制御信号HGCTLを生成する。例えば、上側パルス制御信号HGCTLは、パルス制御信号PWMがハイレベルであるときにハイレベルとなり、パルス制御信号PWMがローレベルであるときにローレベルとなる。なお、上側パルス制御信号生成回路123は、上側パルス制御信号HGCTLの信号レベルを上側ゲートドライバ121の入力ダイナミックレンジに適合させるレベルシフタとしての機能も備えている。
The upper pulse control
下側パルス制御信号生成回路124は、パルス制御信号PWMに応じて下側パルス制御信号LGCTLを生成する。なお、下側パルス制御信号生成回路124は、例えば、パルス制御信号PWMの論理レベルを反転して下側パルス制御信号LGCTLを生成するインバータINVaを含んでいてもよい。この場合、下側パルス制御信号LGCTLは、パルス制御信号PWMがハイレベルであるときにローレベルとなり、パルス制御信号PWMがローレベルであるときにハイレベルとなる。
The lower pulse control
また、上側パルス制御信号生成回路123及び下側パルス制御信号生成回路124は、トランジスタN1及びN2の同時オフ期間(いわゆるデッドタイム)を設けるように、上側パルス制御信号HGCTL及び下側パルス制御信号LGCTLそれぞれの論理切替タイミングを調整する機能も備えている。
Further, the upper pulse control
ブートストラップ回路13は、スイッチ電圧Vswよりも高いブートストラップ電圧Vbstを生成する回路ブロックであって、トランジスタP2(例えばPチャネル型MOSFET)と、キャパシタ回路CAP(=ブートキャパシタに相当)と、を含む。
The
トランジスタP2のドレインは、入力電圧Vinの印加端(PVINピン)に接続されている。トランジスタP2のドレインは、内部電源電圧Vref(例えば5V)の印加端に接続してもよい。トランジスタP2のソース及びバックゲートは、いずれもブートストラップ電圧Vbstの印加端(=BOOTノード)に接続されている。トランジスタP2のゲートには、コントローラ14からブートストラップ制御信号S4が入力されている。
The drain of the transistor P2 is connected to the application terminal (PVIN pin) of the input voltage Vin. The drain of the transistor P2 may be connected to the application end of the internal power supply voltage Vref (eg, 5V). The source and backgate of the transistor P2 are both connected to the application terminal (=BOOT node) of the bootstrap voltage Vbst. A bootstrap control signal S4 is input from the
なお、トランジスタP2は、基本的にトランジスタN2と同期してオン/オフされる。より具体的に述べると、トランジスタP2は、トランジスタN2のオン期間(=スイッチ電圧Vswのローレベル期間)にオン状態となり、トランジスタN2のオフ期間(=スイッチ電圧Vswのハイレベル期間)にオフ状態となる。 Note that the transistor P2 is basically turned on/off in synchronization with the transistor N2. More specifically, the transistor P2 is turned on during the on period of the transistor N2 (=low level period of the switch voltage Vsw), and turned off during the off period of the transistor N2 (=high level period of the switch voltage Vsw). Become.
また、トランジスタP2には、ボディダイオードBD3が付随する。具体的には、トランジスタP2のドレインがボディダイオードBD3のアノードに相当し、トランジスタP2のソースがボディダイオードBD3のカソードに相当する。なお、ブートストラップ回路13を形成する整流素子として、ボディダイオードBD3のみを用いる場合には、トランジスタP2のゲート・ソース間をショートしておけばよい。
Also associated with transistor P2 is a body diode BD3. Specifically, the drain of the transistor P2 corresponds to the anode of the body diode BD3, and the source of the transistor P2 corresponds to the cathode of the body diode BD3. When only the body diode BD3 is used as the rectifying element forming the
また、キャパシタ回路CAPは、ブートストラップ電圧Vbstの印加端(=BOOTノード)とスイッチ電圧Vswの印加端(=SWピン)との間に接続されており、その両端間(=BOOT-SW間)に充電電圧Vcapを蓄える。 In addition, the capacitor circuit CAP is connected between the application end of the bootstrap voltage Vbst (=BOOT node) and the application end of the switch voltage Vsw (=SW pin). to store the charging voltage Vcap.
従って、先述のブートストラップ電圧Vbstは、スイッチ電圧Vswよりも常に充電電圧Vcapだけ高い電圧(≒Vsw+Vcap)となる。具体的に述べると、スイッチ電圧Vswのハイレベル期間(Vsw≒Vin、N1=ON、N2=OFF)には、Vbst≒Vin+Vcapとなる。一方、スイッチ電圧Vswのローレベル期間(Vsw≒PGND、N1=OFF、N2=ON)には、Vbst≒PGND+Vcapとなる。 Therefore, the aforementioned bootstrap voltage Vbst is always higher than the switch voltage Vsw by the charging voltage Vcap (≈Vsw+Vcap). Specifically, during the high level period of the switch voltage Vsw (Vsw≈Vin, N1=ON, N2=OFF), Vbst≈Vin+Vcap. On the other hand, during the low level period of the switch voltage Vsw (Vsw≈PGND, N1=OFF, N2=ON), Vbst≈PGND+Vcap.
なお、ブートストラップ回路13の整流素子としてトランジスタP2をオン/オフする場合には、Vcap≒Vin-Vds(ただし、VdsはトランジスタP2のドレイン・ソース間電圧)となる。一方、トランジスタP2を常にオフ状態とし、ブートストラップ回路13の整流素子としてボディダイオードBD3のみを用いる場合には、Vcap≒Vin-Vf(ただし、VfはボディダイオードBD3の順方向降下電圧)となる。
When the transistor P2 is turned on/off as the rectifying element of the
このようにして生成されるブートストラップ電圧Vbstは、駆動回路12(特に上側ゲートドライバ121)に供給されており、上側ゲート駆動信号HGのハイレベル(=トランジスタN1をオンするためのゲート電圧)として用いられる。すなわち、トランジスタN1のオン期間には、上側ゲート駆動信号HGのハイレベル(≒Vbst)がスイッチ電圧Vswのハイレベル(≒Vin)よりも高い電圧値(≒Vin+Vcap)まで引き上げられる。従って、トランジスタN1のゲート・ソース間電圧(=HG-SW)を高めてトランジスタN1を確実にオンすることが可能となる。 The bootstrap voltage Vbst generated in this way is supplied to the drive circuit 12 (especially the upper gate driver 121) and is used as the high level of the upper gate drive signal HG (=gate voltage for turning on the transistor N1). Used. That is, during the ON period of the transistor N1, the high level (≈Vbst) of the upper gate drive signal HG is raised to a voltage value (≈Vin+Vcap) higher than the high level (≈Vin) of the switch voltage Vsw. Therefore, the gate-source voltage (=HG-SW) of the transistor N1 can be increased to reliably turn on the transistor N1.
ところで、キャパシタ回路CAPを電源制御装置10に内蔵すれば、外付けのディスクリート部品を削減することが可能となる。しかしながら、IC内蔵型のキャパシタ回路CAPは、その容量値を十分に確保することが難しい。そこで、キャパシタ回路CAPは、トランジスタN1のオン/オフに応じて容量値を切替可能な構成、いわゆるダブラーキャパシタ(=電圧ダブラー)として構成してもよい。
By the way, if the capacitor circuit CAP is incorporated in the power
例えば、2つのキャパシタを並列状態で充電してから直列状態に切り替えた場合、各キャパシタの両端間電圧VCを2倍昇圧することができる。つまり、ブートストラップ電圧Vbstを(VC+Vsw)から(2VC+Vsw)まで持ち上げることが可能となる。 For example, if two capacitors are charged in parallel and then switched to series, the voltage VC across each capacitor can be doubled. That is, it is possible to raise the bootstrap voltage Vbst from (VC+Vsw) to (2VC+Vsw).
もちろん、キャパシタ回路CAPの構成については、必ずしも上記に限定されるものではなく、両端間電圧VCのm倍昇圧(ただしm>1)を実現し得る構成であればよい。 Of course, the configuration of the capacitor circuit CAP is not necessarily limited to the above, and any configuration that can realize m-fold boosting of the voltage VC between both ends (where m>1) may be used.
また、キャパシタ回路CAPを電源制御装置10に内蔵するのではなく、ディスクリートのキャパシタ素子を電源制御装置10に外付けすることも可能である。その場合には、ブートストラップ電圧Vbstの印加端(=BOOTノード)をBOOTピンとして電源制御装置10の外部に引き出せばよい。
It is also possible to externally attach a discrete capacitor element to the
コントローラ14は、内部電源電圧Vreg(例えば5V)の供給を受けて動作し、入力電圧Vinから所望の出力電圧Voutが生成されるようにパルス制御信号PWMを生成する。なお、出力電圧Voutの出力帰還制御方式については、任意の周知技術(電圧モード制御、電流モード制御、ヒステリシス制御(リップル制御)など)を適用すればよいので、詳細な説明は省略する。
The
<同時オン(貫通電流)に関する考察>
図3は、第1実施形態におけるスイッチング駆動の一例を示す図であり、上から順に、パルス制御信号PWM、トランジスタN1のゲート・ソース間電圧(=HG-SW)、及び、トランジスタN2のゲート・ソース間電圧(=LG-PGND)が描写されている。
<Study on Simultaneous ON (Through Current)>
FIG. 3 is a diagram showing an example of switching drive in the first embodiment. From the top, the pulse control signal PWM, the voltage between the gate and source of the transistor N1 (=HG-SW), and the gate/source voltage of the transistor N2. A source-to-source voltage (=LG-PGND) is depicted.
まず、時刻t21~t22に着目し、パルス制御信号PWMのハイレベル期間(=トランジスタN1のオン期間)が比較的に長い場合の挙動を説明する。 First, focusing on times t21 to t22, the behavior when the high level period of the pulse control signal PWM (=on period of the transistor N1) is relatively long will be described.
時刻t21では、パルス制御信号PWMがハイレベルに立ち上がっている。このとき、トランジスタN1のゲート・ソース間電圧(=HG-SW)は、遅延時間Td1だけ遅れてハイレベルに立ち上がる。一方、トランジスタN2のゲート・ソース間電圧(=LG-PGND)は、トランジスタN1のゲート・ソース間電圧(=HG-SW)と比べて速やかにローレベルに立ち下がる。 At time t21, the pulse control signal PWM rises to high level. At this time, the gate-source voltage (=HG-SW) of the transistor N1 rises to a high level with a delay of the delay time Td1. On the other hand, the gate-source voltage (=LG-PGND) of the transistor N2 falls to a low level more quickly than the gate-source voltage (=HG-SW) of the transistor N1.
時刻t22では、パルス制御信号PWMがローレベルに立ち下がっている。このとき、トランジスタN2のゲート・ソース間電圧(=LG-PGND)は、遅延時間Td2だけ遅れてハイレベルに立ち上がる。一方、トランジスタN1のゲート・ソース間電圧(=HG-SW)は、トランジスタN2のゲート・ソース間電圧(=LG-PGND)と比べて速やかにローレベルに立ち下がる。 At time t22, the pulse control signal PWM falls to low level. At this time, the gate-source voltage (=LG-PGND) of the transistor N2 rises to a high level with a delay of the delay time Td2. On the other hand, the gate-source voltage (=HG-SW) of the transistor N1 falls to a low level more quickly than the gate-source voltage (=LG-PGND) of the transistor N2.
上記の遅延時間Td1及びTd2を付与することにより、パルス制御信号PWMの論理切替タイミングでは、トランジスタN1及びN2それぞれのゲート・ソース間電圧がいずれもローレベルとなる期間、すなわち、トランジスタN1及びN2の同時オフ期間を設けることができる。 By providing the delay times Td1 and Td2, the gate-source voltages of the transistors N1 and N2 are both at low level at the logic switching timing of the pulse control signal PWM. Simultaneous off periods can be provided.
次に、時刻t23~t24に着目し、パルス制御信号PWMのハイレベル期間(=トランジスタN1のオン期間)が比較的に短い場合の挙動を説明する。 Next, focusing on times t23 to t24, the behavior when the high level period of the pulse control signal PWM (=on period of the transistor N1) is relatively short will be described.
本図で示すように、トランジスタN1のゲート・ソース間電圧(=HG-SW)は、パルス制御信号PWMの立上りタイミングから遅延時間Td1だけ遅れてハイレベルに立ち上がる。また、トランジスタN2のゲート・ソース間電圧(=LG-PGND)は、パルス制御信号PWMの立下りタイミングから遅延時間Td2だけ遅れてハイレベルに立ち上がる。このような遅延時間Td1及びTd2の付与については、先述の通りである。 As shown in the figure, the gate-source voltage (=HG-SW) of the transistor N1 rises to a high level with a delay time Td1 behind the rising timing of the pulse control signal PWM. Further, the gate-source voltage (=LG-PGND) of the transistor N2 rises to a high level with a delay time Td2 behind the falling timing of the pulse control signal PWM. The provision of such delay times Td1 and Td2 is as described above.
ただし、パルス制御信号PWMのハイレベル期間が比較的に短いと、本図で示したように、パルス制御信号PWMがハイレベルに立ち上がってから遅延時間Td1が経過する前にパルス制御信号PWMがローレベルに立ち下がることがある。言い換えれば、パルス制御信号PWMがローレベルに立ち下がってからトランジスタN1のゲート・ソース間電圧(=HG-SW)がハイレベルに立ち上がる状況が生じ得る。 However, if the high level period of the pulse control signal PWM is relatively short, as shown in the figure, the pulse control signal PWM becomes low before the delay time Td1 elapses after the pulse control signal PWM rises to high level. Levels may drop. In other words, a situation may occur in which the gate-source voltage (=HG-SW) of the transistor N1 rises to a high level after the pulse control signal PWM falls to a low level.
特に、上側パルス制御信号生成回路123は、レベルシフタ機能を備えているので、回路内部における信号遅延(=遅延時間Td1)が大きいので、上記の状況が生じやすい。
In particular, since the upper pulse control
一方、トランジスタN2のゲート・ソース間電圧(=LG-PGND)は、先にも述べたように、パルス制御信号PWMの立下りタイミングから遅延時間Td2だけ遅れてハイレベルに立ち上がる。その結果、本図で示すように、トランジスタN1及びN2それぞれのゲート・ソース間電圧がいずれもハイレベルとなる期間、すなわち、トランジスタN1及びN2の同時オン期間を生じるおそれがある。 On the other hand, the gate-source voltage (=LG-PGND) of the transistor N2 rises to a high level with a delay time Td2 behind the falling timing of the pulse control signal PWM, as described above. As a result, as shown in the figure, there may occur a period during which the gate-source voltages of the transistors N1 and N2 are both at a high level, that is, a simultaneous ON period of the transistors N1 and N2.
トランジスタN1及びN2が同時にオンすると、スイッチ出力段11に過大な貫通電流が流れて電源制御装置10が故障してしまう。そのため、一般的な対策としては、パルス制御信号PWMのハイレベル期間が短いときにこれを延長するためのハイレベル期間延長回路が導入されることもある。
If the transistors N1 and N2 are turned on at the same time, an excessive through current will flow through the
ただし、パルス制御信号PWMのハイレベル期間を延長する構成では、スイッチ出力段11の最小デューティ比(延いては、スイッチング電源1の入出力電圧比)に制限が掛かる。特に、トランジスタN1及びN2の同時オンを確実に防止するためには、ハイレベル期間延長回路の製造ばらつき及び温度特性などを考慮して、ハイレベル期間の延長量を大きめに設定しなければならない。そのため、上記した最小デューティ比(入出力電圧比)の制限が顕在化してしまう。 However, in the configuration that extends the high level period of the pulse control signal PWM, the minimum duty ratio of the switch output stage 11 (and the input/output voltage ratio of the switching power supply 1) is limited. In particular, in order to reliably prevent the transistors N1 and N2 from being turned on at the same time, it is necessary to set the amount of extension of the high level period to be relatively large in consideration of manufacturing variations and temperature characteristics of the high level period extension circuit. Therefore, the limitation of the above-described minimum duty ratio (input/output voltage ratio) becomes apparent.
以下では、上記の考察に鑑み、パルス制御信号PWMのハイレベル期間(=トランジスタN1のオン期間)が短くてもトランジスタN1及びN2の同時オン(延いては過大な貫通電流の発生)を防止することのできる電源制御装置10の第2実施形態を提案する。
In the following, in view of the above considerations, even if the high level period of the pulse control signal PWM (=the ON period of the transistor N1) is short, simultaneous turning-on of the transistors N1 and N2 (extending the occurrence of an excessive through current) is prevented. 2nd Embodiment of the power
<電源制御装置(第2実施形態)>
図4は、電源制御装置10の第2実施形態を示す図である。本実施形態の電源制御装置10は、先出の第1実施形態(図2)を基本としつつ、下側パルス制御信号生成回路124の構成要素として、タイマCRT及びラッチLATが追加されている。
<Power supply control device (second embodiment)>
FIG. 4 is a diagram showing a second embodiment of the
タイマCRTは、ラッチLATから出力される内部信号SA(=下側パルス制御信号LGCTLに応じた第1内部信号に相当)に遅延を与えて内部信号SB(=第2内部信号に相当)を生成する。例えば、内部信号SBは、内部信号SAがハイレベルに立ち上がってからタイマ時間TCRが経過したときにハイレベルに立ち上がり、内部信号SBがローレベルに立ち下がってからタイマ時間TCRが経過したときにローレベルに立ち下がる。なお、タイマCRTとしては、例えば抵抗とキャパシタを含むCRタイマを用いてもよい。 The timer CRT delays the internal signal SA (=corresponding to the first internal signal corresponding to the lower pulse control signal LGCTL) output from the latch LAT to generate the internal signal SB (=corresponding to the second internal signal). do. For example, the internal signal SB rises to high level when the timer time TCR elapses after the internal signal SA rises to high level, and goes low when the timer time TCR elapses after the internal signal SB falls to low level. fall to the level. As the timer CRT, for example, a CR timer including a resistor and a capacitor may be used.
ラッチLATは、パルス制御信号PWM及び内部信号SBの入力を受け付けて内部信号SAの論理レベルを切り替えるように構成された順序回路の一種であり、否定論理和ゲートNORa及びNORbとインバータINVbを含む。 The latch LAT is a type of sequential circuit configured to receive the input of the pulse control signal PWM and the internal signal SB to switch the logic level of the internal signal SA, and includes NOR gates NORa and NORb and an inverter INVb.
否定論理和ゲートNORaは、内部信号SB及びSDの入力を受け付けて内部信号SC(=第3内部信号)を出力する。従って、内部信号SCは、内部信号SB及びSDの少なくとも一方がハイレベルであるときにローレベルとなり、内部信号SB及びSDの双方がローレベルであるときにハイレベルとなる。 NOR gate NORa receives inputs of internal signals SB and SD and outputs an internal signal SC (=third internal signal). Therefore, the internal signal SC becomes low level when at least one of the internal signals SB and SD is high level, and becomes high level when both of the internal signals SB and SD are low level.
否定論理和ゲートNORbは、パルス制御信号PWM及び内部信号SCの入力を受け付けて内部信号SD(=第4内部信号に相当)を出力する。従って、内部信号SDは、パルス制御信号PWM及び内部信号SCの少なくとも一方がハイレベルであるときにローレベルとなり、パルス制御信号PWM及び内部信号SCの双方がローレベルであるときにハイレベルとなる。 The NOR gate NORb receives the input of the pulse control signal PWM and the internal signal SC, and outputs the internal signal SD (=corresponding to the fourth internal signal). Therefore, the internal signal SD becomes low level when at least one of the pulse control signal PWM and the internal signal SC is high level, and becomes high level when both the pulse control signal PWM and the internal signal SC are low level. .
インバータINVbは、内部信号SDの入力を受け付けており、内部信号SDの論理レベルを反転して内部信号SAを出力する。従って、内部信号SAは、内部信号SDがハイレベルであるときにローレベルとなり、内部信号SDがローレベルであるときにハイレベルとなる。 Inverter INVb receives an input of internal signal SD, inverts the logic level of internal signal SD, and outputs internal signal SA. Therefore, the internal signal SA becomes low level when the internal signal SD is high level, and becomes high level when the internal signal SD is low level.
本構成の下側パルス制御信号生成回路124は、トランジスタN2を一度オフ状態に切り替えると所定の最小オフ時間(=先述のタイマ時間TCRに相当)が経過するまで、トランジスタN2のオフ状態を維持するように下側パルス制御信号LGCTLを生成する。
Once the transistor N2 is turned off, the lower pulse control
図5は、第2実施形態におけるスイッチング駆動の一例を示す図であり、先出の図3と同じく、上から順番に、パルス制御信号PWM、トランジスタN1のゲート・ソース間電圧(=HG-SW)、及び、トランジスタN2のゲート・ソース間電圧(=LG-PGND)が描写されている。なお、トランジスタN2のゲート・ソース間電圧(=LG-PGND)について、実線は第2実施形態(図4)での挙動を示しており、破線は第1実施形態(図2)での挙動を示している。 FIG. 5 is a diagram showing an example of switching drive in the second embodiment. As in FIG. 3 described above, the pulse control signal PWM, the gate-source voltage (=HG-SW ), and the gate-source voltage (=LG-PGND) of the transistor N2. Regarding the gate-source voltage (=LG-PGND) of the transistor N2, the solid line indicates the behavior in the second embodiment (FIG. 4), and the broken line indicates the behavior in the first embodiment (FIG. 2). showing.
第2実施形態のスイッチング電源1では、トランジスタN2が一度オフ状態に切り替えられると、所定の最小オフ時間(=先述のタイマ時間TCRに相当)が経過するまで、トランジスタN2のオフ状態が維持される。 In the switching power supply 1 of the second embodiment, once the transistor N2 is switched to the off state, the off state of the transistor N2 is maintained until a predetermined minimum off time (=corresponding to the timer time TCR described above) elapses. .
本図に即して具体的に述べると、時刻t21及びt23において、パルス制御信号PWMがハイレベルに立ち下がった後、トランジスタN2のゲート・ソース間電圧(=LG-PGND)が一旦ローレベルに立ち下げられると、少なくともタイマ時間TCRが経過するまで、トランジスタN2のゲート・ソース間電圧(=LG-PGND)がローレベルに維持される。 Specifically, at times t21 and t23, after the pulse control signal PWM falls to high level, the gate-source voltage (=LG-PGND) of the transistor N2 temporarily changes to low level. After falling, the gate-source voltage (=LG-PGND) of the transistor N2 is maintained at a low level at least until the timer time TCR elapses.
本構成を採用すれば、パルス制御信号PWMのハイレベル期間が比較的に短く、パルス制御信号PWMがローレベルに立ち下がってからトランジスタN1のゲート・ソース間電圧(=HG-SW)がハイレベルに立ち上がる状況が生じた場合でも、少なくともトランジスタN2の最小オフ時間が経過するまで、トランジスタN2のゲート・ソース間電圧(=LG-PGND)がローレベルに維持される。従って、トランジスタN1及びN2の同時オン(延いては過大な貫通電流の発生)を防止することが可能となる。 With this configuration, the high level period of the pulse control signal PWM is relatively short, and the voltage between the gate and source of the transistor N1 (=HG-SW) becomes high level after the pulse control signal PWM falls to low level. Even if a rising condition occurs, the gate-source voltage (=LG-PGND) of the transistor N2 is maintained at a low level at least until the minimum off-time of the transistor N2 has elapsed. Therefore, it is possible to prevent the transistors N1 and N2 from being turned on at the same time (furthermore, the occurrence of an excessive through current).
特に、第2実施形態のスイッチング電源1では、パルス制御信号PWMのハイレベル期間を延長するのではなく、トランジスタN2の最小オフ時間が設けられている。従って、スイッチ出力段11の最小デューティ比(延いてはスイッチング電源1の入出力電圧比)を犠牲にすることなく、トランジスタN1及びN2の同時オン(延いては過大な貫通電流の発生)を防止することができる。 In particular, in the switching power supply 1 of the second embodiment, the minimum off time of the transistor N2 is provided instead of extending the high level period of the pulse control signal PWM. Therefore, it is possible to prevent the transistors N1 and N2 from being turned on at the same time (and thus excessive through current) without sacrificing the minimum duty ratio of the switch output stage 11 (and thus the input/output voltage ratio of the switching power supply 1). can do.
図6は、下側パルス制御信号生成動作の一例を示す図であり、上から順番に、パルス制御信号PWM、内部信号SA~SD、及び、下側パルス制御信号LGCTLが描写されている。図示の便宜上、否定論理和ゲートNORa並びにNORb、及び、インバータINVa並びにINVbにおける信号遅延は無視されている。 FIG. 6 is a diagram showing an example of the lower pulse control signal generation operation, and depicts the pulse control signal PWM, the internal signals SA to SD, and the lower pulse control signal LGCTL in order from the top. For convenience of illustration, signal delays in NOR gates NORa and NORb and inverters INVa and INVb have been ignored.
まず、時刻t31~t33に着目して、パルス制御信号PWMのハイレベル期間(=トランジスタN1のオン期間)が比較的に長い場合の挙動を説明する。なお、時刻t31直前には、パルス制御信号PWM及び内部信号SA~SCがいずれもローレベルとなっており、内部信号SD及び下側パルス制御信号LGCTLがローレベルとなっている。 First, focusing on times t31 to t33, the behavior when the high level period of the pulse control signal PWM (=on period of the transistor N1) is relatively long will be described. Incidentally, immediately before time t31, both the pulse control signal PWM and the internal signals SA to SC are at low level, and the internal signal SD and the lower pulse control signal LGCTL are at low level.
時刻t31において、パルス制御信号PWMがハイレベルに立ち上がると、内部信号SDがローレベルに立ち下がる。従って、内部信号SAがハイレベルに立ち上がるので、下側パルス制御信号LGCTLがローレベルに立ち下がる。また、内部信号SDがローレベルに立ち下がると、内部信号SCがハイレベルに立ち上がる。一方、内部信号SAがハイレベルに立ち上がっても、内部信号SBは、タイマ時間TCRが経過するまでローレベルに維持される。 At time t31, when pulse control signal PWM rises to high level, internal signal SD falls to low level. Therefore, since the internal signal SA rises to high level, the lower pulse control signal LGCTL falls to low level. Also, when the internal signal SD falls to low level, the internal signal SC rises to high level. On the other hand, even if the internal signal SA rises to high level, the internal signal SB is maintained at low level until the timer time TCR elapses.
時刻t32において、タイマ時間TCRが経過すると、内部信号SBがハイレベルに立ち上がる。その結果、内部信号SCがローレベルに立ち下がる。なお、内部信号SA並びにSD、及び、下側パルス制御信号LGCTLは、パルス制御信号PWMがローレベルに立ち下がらない限り、それまでの論理レベル(SA=H、SD=L、及び、LGCTL=L)に維持される。 At time t32, when the timer time TCR elapses, the internal signal SB rises to high level. As a result, the internal signal SC falls to low level. Note that the internal signals SA and SD and the lower pulse control signal LGCTL are maintained at the previous logic levels (SA=H, SD=L, and LGCTL=L) unless the pulse control signal PWM falls to low level. ).
時刻t33において、パルス制御信号PWMがローレベルに立ち下がると、内部信号SDがハイレベルに立ち上がる。従って、内部信号SAがローレベルに立ち下がるので、下側パルス制御信号LGCTLがハイレベルに立ち上がる。一方、内部信号SBは、内部信号SAがローレベルに立ち下がってからタイマ時間TCRが経過するまでハイレベルに維持され、タイマ時間TCRの経過後にローレベルに立ち下がる。なお、内部信号SCは、パルス制御信号PWMがローレベルに立ち下がった後もローレベルに維持される。 At time t33, when pulse control signal PWM falls to low level, internal signal SD rises to high level. Therefore, since the internal signal SA falls to low level, the lower pulse control signal LGCTL rises to high level. On the other hand, the internal signal SB is maintained at a high level until the timer time TCR elapses after the internal signal SA falls to a low level, and falls to a low level after the timer time TCR elapses. Note that the internal signal SC is maintained at the low level even after the pulse control signal PWM has fallen to the low level.
次に、時刻t34~t36に着目して、パルス制御信号PWMのハイレベル期間(=トランジスタN1のオン期間)が比較的に短い場合の挙動を説明する。なお、時刻t34直前には、パルス制御信号PWM及び内部信号SA~SCがいずれもローレベルとなっており、内部信号SD及び下側パルス制御信号LGCTLがローレベルとなっている。 Next, focusing on times t34 to t36, the behavior when the high level period of the pulse control signal PWM (=on period of the transistor N1) is relatively short will be described. Incidentally, immediately before time t34, the pulse control signal PWM and the internal signals SA to SC are all at low level, and the internal signal SD and the lower pulse control signal LGCTL are at low level.
時刻t34において、パルス制御信号PWMがハイレベルに立ち上がると、内部信号SDがローレベルに立ち下がる。従って、内部信号SAがハイレベルに立ち上がるので、下側パルス制御信号LGCTLがローレベルに立ち下がる。また、内部信号SDがローレベルに立ち下がると、内部信号SCがハイレベルに立ち上がる。一方、内部信号SAがハイレベルに立ち上がっても、内部信号SBは、タイマ時間TCRが経過するまでローレベルに維持される。このように、時刻t34での挙動は、時刻t31での挙動と変わらない。 At time t34, when pulse control signal PWM rises to high level, internal signal SD falls to low level. Therefore, since the internal signal SA rises to high level, the lower pulse control signal LGCTL falls to low level. Also, when the internal signal SD falls to low level, the internal signal SC rises to high level. On the other hand, even if the internal signal SA rises to high level, the internal signal SB is maintained at low level until the timer time TCR elapses. Thus, the behavior at time t34 is the same as the behavior at time t31.
時刻t35では、パルス制御信号PWMがローレベルに立ち下がっている。ただし、この時点ではタイマ時間TCRが経過していないので、内部信号SBがローレベルに維持されている。また、このとき、内部信号SCがハイレベルのままとなり、内部信号SDがローレベルのままとなる。従って、内部信号SAがハイレベルに維持されるので、下側パルス制御信号LGCTLがローレベルに維持される。 At time t35, the pulse control signal PWM falls to low level. However, since the timer time TCR has not elapsed at this time, the internal signal SB is maintained at the low level. At this time, the internal signal SC remains at high level, and the internal signal SD remains at low level. Therefore, since the internal signal SA is maintained at a high level, the lower pulse control signal LGCTL is maintained at a low level.
時刻t36において、タイマ時間TCRが経過すると、内部信号SBがハイレベルに立ち上がる。従って、内部信号SCがローレベルに立ち下がるので、内部信号SDがハイレベルに立ち上がる。その結果、内部信号SAがローレベルに立ち下がるので、下側パルス制御信号LGCTLがハイレベルに立ち上がる。なお、内部信号SBは、内部信号SAがローレベルに立ち下がってからタイマ時間TCRが経過するまでハイレベルに維持され、タイマ時間TCRの経過後にローレベルに立ち下がる。 At time t36, when timer time TCR has elapsed, internal signal SB rises to a high level. Therefore, since the internal signal SC falls to low level, the internal signal SD rises to high level. As a result, since the internal signal SA falls to low level, the lower pulse control signal LGCTL rises to high level. The internal signal SB is maintained at high level until the timer time TCR elapses after the internal signal SA falls to low level, and falls to low level after the timer time TCR elapses.
このように、パルス制御信号PWMが一旦ハイレベルに立ち上げられると、少なくともタイマ時間TCRが経過するまで、内部信号SAがハイレベルに維持される。その結果、下側パルス制御信号LGCTLがローレベルに維持される。すなわち、上記一連の下側パルス制御信号生成動作により、トランジスタN2の最小オフ時間を設けることができる。 Thus, once the pulse control signal PWM rises to high level, the internal signal SA is maintained at high level at least until the timer time TCR elapses. As a result, the lower pulse control signal LGCTL is maintained at low level. That is, the minimum off-time of the transistor N2 can be provided by the above series of lower pulse control signal generation operations.
特に、下側パルス制御信号生成回路124は、タイマCRTとラッチLATを用いることにより、自己リセット機能を備えたタイマラッチ回路として構成されている。従って、先述のタイマ時間TCRが経過すれば、下側パルス制御信号生成回路124が必ず自己リセットされるので、下側ゲートドライバ122のフリーズ問題を生じることもない。
In particular, the lower pulse control
<総括>
以下では、上記で説明した種々の実施形態について総括的に述べる。
<Summary>
The following provides a general description of the various embodiments described above.
例えば、本明細書中に開示されている駆動回路は、パルス制御信号に応じて上側トランジスタ及び下側トランジスタを相補的にオン/オフするものであって、前記パルス制御信号に応じて上側パルス制御信号を生成するように構成された上側パルス制御信号生成回路と、前記パルス制御信号に応じて下側パルス制御信号を生成するように構成された下側パルス制御信号生成回路と、前記上側パルス制御信号に応じて前記上側トランジスタをオン/オフするように構成された上側ゲートドライバと、前記下側パルス制御信号に応じて前記下側トランジスタをオン/オフするように構成された下側ゲートドライバと、を備え、前記下側パルス制御信号生成回路は、前記下側トランジスタを一度オフ状態に切り替えると所定の最小オフ時間が経過するまで前記オフ状態を維持するように前記下側パルス制御信号を生成する構成(第1の構成)とされている。 For example, the drive circuit disclosed herein complementarily turns on/off an upper transistor and a lower transistor in response to a pulse control signal; an upper pulse control signal generation circuit configured to generate a signal; a lower pulse control signal generation circuit configured to generate a lower pulse control signal in response to said pulse control signal; and said upper pulse control an upper gate driver configured to turn on/off the upper transistor in response to a signal; and a lower gate driver configured to turn on/off the lower transistor in response to the lower pulse control signal. wherein the lower pulse control signal generation circuit generates the lower pulse control signal such that once the lower transistor is switched to an off state, the off state is maintained until a predetermined minimum off time elapses. (first configuration).
なお、上記第1の構成による駆動回路において、前記下側パルス制御信号生成回路は、前記下側パルス制御信号に応じた第1内部信号に遅延を与えて第2内部信号を生成するように構成されたタイマと、前記パルス制御信号及び前記第2内部信号の入力を受け付けて前記第1内部信号の論理レベルを切り替えるように構成されたラッチと、を含む構成(第2の構成)にしてもよい。 In the drive circuit having the first configuration, the lower pulse control signal generation circuit is configured to generate a second internal signal by giving a delay to the first internal signal corresponding to the lower pulse control signal. and a latch configured to receive inputs of the pulse control signal and the second internal signal and switch the logic level of the first internal signal (second configuration). good.
また、上記第2の構成による駆動回路において、前記タイマは、CRタイマである構成(第3の構成)にしてもよい。 In the drive circuit having the second configuration, the timer may be a CR timer (third configuration).
また、上記第2又は第3の構成による駆動回路において、前記ラッチは、前記第2内部信号及び第4内部信号の入力を受け付けて第3内部信号を出力するように構成された第1論理ゲートと、前記パルス制御信号及び前記第3内部信号の入力を受け付けて前記第4内部信号を出力するように構成された第2論理ゲートと、前記第4内部信号の入力を受け付けて前記第1内部信号を出力するように構成されたインバータと、を含む構成(第4の構成)にしてもよい。 Further, in the drive circuit having the second or third configuration, the latch is a first logic gate configured to receive inputs of the second internal signal and the fourth internal signal and output a third internal signal. a second logic gate configured to receive the input of the pulse control signal and the third internal signal and output the fourth internal signal; and the first internal signal to receive the input of the fourth internal signal. and an inverter configured to output a signal (fourth configuration).
また、上記第1~第4いずれかの構成による駆動回路において、前記上側パルス制御信号生成回路は、レベルシフタとして機能する構成(第5の構成)にしてもよい。 Further, in the drive circuit having any one of the first to fourth configurations, the upper pulse control signal generation circuit may be configured to function as a level shifter (fifth configuration).
また、例えば、本明細書中に開示されている電源制御装置は、入力電圧から出力電圧を生成するスイッチング電源を制御するものであり、上記第1~第5いずれかの構成による駆動回路と、前記入力電圧から所望の前記出力電圧が生成されるように前記パルス制御信号を生成するように構成されたコントローラを備える構成(第6の構成)とされている。 Further, for example, the power supply control device disclosed in this specification controls a switching power supply that generates an output voltage from an input voltage, and includes a drive circuit having any one of the first to fifth configurations, A configuration (sixth configuration) includes a controller configured to generate the pulse control signal so that the desired output voltage is generated from the input voltage.
上記第6の構成による電源制御装置において、前記上側ゲートドライバは、前記上側パルス制御信号に応じて前記入力電圧の印加端とスイッチ電圧の印加端との間に接続されるNチャネル型の上側トランジスタをオン/オフする構成(第7の構成)にしてもよい。 In the power supply control device according to the sixth configuration, the upper gate driver is an N-channel upper transistor connected between the input voltage application terminal and the switch voltage application terminal according to the upper pulse control signal. may be turned on/off (seventh configuration).
上記第7の構成による電源制御装置は、前記スイッチ電圧よりもブートキャパシタの充電電圧だけ高いブートストラップ電圧を生成して前記上側ゲートドライバに供給するように構成されたブートストラップ回路をさらに備える構成(第8の構成)にしてもよい。 The power supply control device according to the seventh configuration further comprises a bootstrap circuit configured to generate a bootstrap voltage higher than the switch voltage by the charging voltage of the boot capacitor and supply the bootstrap voltage to the upper gate driver ( 8th configuration).
また、上記第8の構成による電源制御装置において、前記ブートストラップ回路は、前記上側トランジスタのオン/オフに応じて前記ブートキャパシタの容量値を切替可能である構成(第9の構成)にしてもよい。 Further, in the power supply control device according to the eighth configuration, the bootstrap circuit may switch the capacitance value of the boot capacitor according to the on/off state of the upper transistor (ninth configuration). good.
また、例えば、本明細書中に開示されているスイッチング電源は、上記第6~第9いずれかの構成による電源制御装置を備える構成(第10の構成)とされている。 Further, for example, the switching power supply disclosed in this specification has a configuration (tenth configuration) including the power supply control device according to any one of the sixth to ninth configurations.
<その他の変形例>
なお、本明細書中に開示されている種々の技術的特徴は、上記実施形態のほか、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。例えば、バイポーラトランジスタとMOS電界効果トランジスタとの相互置換、及び、各種信号の論理レベル反転は任意である。すなわち、上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲により規定されるものであって、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。
<Other Modifications>
In addition to the above embodiments, the various technical features disclosed in this specification can be modified in various ways without departing from the gist of the technical creation. For example, the mutual replacement of bipolar transistors with MOS field effect transistors and the logic level inversion of various signals are optional. That is, the above embodiments should be considered as examples in all respects and not restrictive, and the technical scope of the present invention is defined by the scope of the claims, It should be understood that all changes that come within the meaning and range of equivalency of the claims are included.
1 スイッチング電源
10 電源制御装置(半導体装置)
11 スイッチ出力段
12 駆動回路
121 上側ゲートドライバ
122 下側ゲートドライバ
123 上側パルス制御信号生成回路
124 下側パルス制御信号生成回路
13 ブートストラップ回路
14 コントローラ
BD3 ボディダイオード
C1 キャパシタ
CAP キャパシタ回路(ブートキャパシタ)
CRT タイマ
INVa、INVb インバータ
L1 インダクタ
LAT ラッチ
N1、N2 トランジスタ(Nチャネル型MOSFET)
NOR1、NOR2 否定論理和ゲート
P2 トランジスタ(Pチャネル型MOSFET)
T1~T4 外部端子
1 switching
11
CRT Timer INVa, INVb Inverter L1 Inductor LAT Latch N1, N2 Transistor (N-channel MOSFET)
NOR1, NOR2 NOR gate P2 Transistor (P-channel MOSFET)
T1 to T4 external terminal
Claims (10)
前記パルス制御信号に応じて上側パルス制御信号を生成するように構成された上側パルス制御信号生成回路と、
前記パルス制御信号に応じて下側パルス制御信号を生成するように構成された下側パルス制御信号生成回路と、
前記上側パルス制御信号に応じて前記上側トランジスタをオン/オフするように構成された上側ゲートドライバと、
前記下側パルス制御信号に応じて前記下側トランジスタをオン/オフするように構成された下側ゲートドライバと、
を備え、
前記下側パルス制御信号生成回路は、前記下側トランジスタを一度オフ状態に切り替えると所定の最小オフ時間が経過するまで前記オフ状態を維持するように前記下側パルス制御信号を生成する、駆動回路。 A drive circuit configured to complementarily turn on/off upper and lower transistors in response to a pulse control signal,
an upper pulse control signal generation circuit configured to generate an upper pulse control signal in response to the pulse control signal;
a lower pulse control signal generation circuit configured to generate a lower pulse control signal in response to the pulse control signal;
an upper gate driver configured to turn on/off the upper transistor in response to the upper pulse control signal;
a lower gate driver configured to turn on/off the lower transistor in response to the lower pulse control signal;
with
The lower pulse control signal generation circuit generates the lower pulse control signal such that once the lower transistor is switched to an OFF state, the OFF state is maintained until a predetermined minimum OFF time elapses. .
前記下側パルス制御信号に応じた第1内部信号に遅延を与えて第2内部信号を生成するように構成されたタイマと、
前記パルス制御信号及び前記第2内部信号の入力を受け付けて前記第1内部信号の論理レベルを切り替えるように構成されたラッチと、
を含む、請求項1に記載の駆動回路。 The lower pulse control signal generation circuit,
a timer configured to delay a first internal signal corresponding to the lower pulse control signal to generate a second internal signal;
a latch configured to accept inputs of the pulse control signal and the second internal signal and switch the logic level of the first internal signal;
2. The drive circuit of claim 1, comprising:
前記第2内部信号及び第4内部信号の入力を受け付けて第3内部信号を出力するように構成された第1論理ゲートと、
前記パルス制御信号及び前記第3内部信号の入力を受け付けて前記第4内部信号を出力するように構成された第2論理ゲートと、
前記第4内部信号の入力を受け付けて前記第1内部信号を出力するように構成されたインバータと、
を含む、請求項2又は3に記載の駆動回路。 The latch is
a first logic gate configured to receive inputs of the second internal signal and the fourth internal signal and output a third internal signal;
a second logic gate configured to receive inputs of the pulse control signal and the third internal signal and output the fourth internal signal;
an inverter configured to receive the input of the fourth internal signal and output the first internal signal;
4. A drive circuit according to claim 2 or 3, comprising:
請求項1~5のいずれか一項に記載の駆動回路と、
前記入力電圧から所望の前記出力電圧が生成されるように前記パルス制御信号を生成するように構成されたコントローラと、
を備える、電源制御装置。 A power control device configured to control a switching power supply that generates an output voltage from an input voltage,
a driving circuit according to any one of claims 1 to 5;
a controller configured to generate the pulse control signal such that the desired output voltage is generated from the input voltage;
A power control unit.
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JP2021185086A JP2023072494A (en) | 2021-11-12 | 2021-11-12 | Driving circuit, power source control device, and switching power source |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2021-11-12 JP JP2021185086A patent/JP2023072494A/en active Pending
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