JP6049532B2 - ソフトスタート制御回路、半導体集積回路、および絶縁型スイッチング電源 - Google Patents
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Description
入力端子に接続された交流電源を整流する整流部と、前記整流部の出力と接地との間で直列接続されたハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチを有するスイッチング部と、一端が前記ハイサイドスイッチと前記ローサイドスイッチのスイッチ接続点に接続された一次側巻線および前記一次側巻線に磁気的に結合された二次側巻線を有するトランス部と、前記二次側巻線の両端に発生した交流電圧を整流平滑し、整流平滑された直流電圧を出力端子に出力する整流平滑部と、容量素子を有するコンデンサ部と、前記コンデンサ部の容量素子を充電するとともに、前記容量素子の充電電圧であるソフトスタート電圧が高くなるにつれて所定の上限導通時間を上限として導通時間が長くなるように前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチを相補的に導通状態または遮断状態に制御するスイッチ制御回路と、を備える絶縁型スイッチング電源に用いられ、
前記スイッチ制御回路が間欠的に動作するバーストモードにおいて、前記一次側巻線の電圧に基づく参照電圧が第1の閾値電圧未満に低下した後、再び前記第1の閾値電圧以上となった場合、前記参照電圧が前記第1の閾値電圧よりも高い第2の閾値電圧に達するまで、前記ソフトスタート電圧の上昇速度を、前記バーストモードにおける前記ソフトスタート電圧の上昇速度である第1の上昇速度から、前記第1の上昇速度よりも低速の第2の上昇速度に切り替えることを特徴とする。
前記コンデンサ部は、一端が前記スイッチ制御回路のコンデンサ電圧入力端子に接続された第1の容量素子と、一端が前記第1の容量素子の他端に接続され、他端が接地された第2の容量素子とを有し、
前記ソフトスタート制御回路は、前記第1の容量素子と前記第2の容量素子の間の容量素子接続点を接地することにより、前記ソフトスタート電圧の上昇速度を前記第1の上昇速度から前記第2の上昇速度に切り替えるようにしてもよい。
前記参照電圧が入力される参照電圧入力端子と、
前記参照電圧を分圧した分圧電圧が入力される分圧電圧入力端子と、
前記容量素子接続点に接続されるソフトスタート時間制御端子と、
前記参照電圧が前記第1の閾値電圧よりも小さい場合にセット信号を出力するセット信号生成部と、
前記分圧電圧が前記第2の閾値電圧に対応する電圧よりも大きい場合にリセット信号を出力するリセット信号生成部と、
前記セット信号を受信すると、前記第1の容量素子と前記第2の容量素子の間の容量素子接続点を接地に電気的に接続し、前記リセット信号を受信すると、前記容量素子接続点を接地から電気的に絶縁するソフトスタート時間制御部と、
を備えてもよい。
前記スイッチ制御回路に動作電力を供給する電力供給端子と、
一端が前記参照電圧入力端子に接続され、他端が前記電力供給端子に接続されたバースト制御用スイッチと、
前記分圧電圧入力端子に接続された第1の入力端子と、前記第2の閾値電圧に対応する前記分圧電圧が入力される第2の入力端子と、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小さい場合にHレベル信号を出力し、そうでない場合にLレベル信号を出力する出力端子とを有する第1の比較器と、
前記分圧電圧入力端子に接続された第3の入力端子と、前記第1の閾値電圧よりも高く前記第2の閾値電圧よりも低い第3の閾値電圧に対応する前記分圧電圧が入力される第4の入力端子と、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小さい場合にHレベル信号を出力し、そうでない場合にLレベル信号を出力する出力端子とを有する第2の比較器と、
前記第1の比較器の出力端子にNOTゲートを介して接続されたセット入力端子と、前記第2の比較器の出力端子に接続されたリセット入力端子と、前記セット入力端子にHレベル信号が入力されるとHレベルバースト制御信号を出力し、前記リセット端子にHレベル信号が入力されるとLレベルバースト制御信号を出力する出力端子とを有するSRフリップフロップと、
前記SRフリップフロップから前記Hレベルバースト制御信号を受信すると、前記バースト制御用スイッチを遮断状態にして前記スイッチ制御回路への動作電力の供給を停止し、前記SRフリップフロップから前記Lレベルバースト制御信号を受信すると、前記バースト制御用スイッチを導通状態して前記スイッチ制御回路への動作電力の供給を行うバースト制御部と、
をさらに備えてもよい。
前記第2の上昇速度は、前記スイッチ制御回路が連続的に動作する通常モードにおける前記ソフトスタート電圧の上昇速度であるようにしてもよい。
前記第2の閾値電圧は、前記バーストモードにおける前記参照電圧の上限の電圧であるようにしてもよい。
前記参照電圧は、前記一次側巻線に磁気的に結合された補助巻線の両端に発生する交流電圧を整流平滑した直流電圧であるようにしてもよい。
本発明のソフトスタート制御回路を所定の半導体基板上に形成したことを特徴とする。
本発明のソフトスタート制御回路と、前記スイッチ制御回路とを所定の半導体基板上に形成したことを特徴とする。
入力端子に接続された交流電源を整流する整流部と、
前記整流部の出力と接地との間で直列接続されたハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチを有するスイッチング部と、
一端が前記ハイサイドスイッチと前記ローサイドスイッチのスイッチ接続点に接続された一次側巻線と、前記一次側巻線に磁気的に結合された二次側巻線とを有するトランス部と、
前記二次側巻線の両端に発生した交流電圧を整流平滑し、整流平滑された直流電圧を出力端子に出力する整流平滑部と、
容量素子を有するコンデンサ部と、
前記コンデンサ部の容量素子を充電するとともに、前記容量素子の充電電圧であるソフトスタート電圧が高くなるにつれて所定の上限導通時間を上限として導通時間が長くなるように前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチを相補的に導通状態または遮断状態に制御するスイッチ制御回路と、
前記スイッチ制御回路が間欠的に動作するバーストモードにおいて、前記一次側巻線の電圧に基づく参照電圧が第1の閾値電圧未満に低下した後、再び前記第1の閾値電圧以上となった場合、前記参照電圧が前記第1の閾値電圧よりも高い第2の閾値電圧に達するまで、前記ソフトスタート電圧の上昇速度を、前記バーストモードにおける前記ソフトスタート電圧の上昇速度である第1の上昇速度から、前記第1の上昇速度よりも低速の第2の上昇速度に切り替えるソフトスタート制御回路と、
を備えることを特徴とする。
前記トランス部は、前記一次側巻線に磁気的に結合された補助巻線をさらに有し、
前記参照電圧は、前記補助巻線の両端に発生する交流電圧を整流平滑した直流電圧であるようにしてもよい。
前記一次側巻線に直列又は並列に接続された共振用のコンデンサをさらに備えてもよい。
本発明の第1の実施形態に係る絶縁型スイッチング電源1について説明する。図1は、本実施形態に係る絶縁型スイッチング電源1の概略的な構成図を示している。
ソフトスタート制御回路10は、図1に示すように、端子として、参照電圧入力端子VWと、分圧電圧入力端子COMPと、ソフトスタート時間制御端子SSCと、電圧入力端子Vinと、電力供給端子KVc1とを備える。
次に、図3を参照して絶縁型スイッチング電源1の動作について説明する。図3は、本実施形態に係る絶縁型スイッチング電源1の動作を説明するためのタイミングチャートである。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。第2の実施形態と第1の実施形態との相違点の一つは、ソフトスタート電圧の上昇速度の変化のさせ方である。第1の実施形態では、スイッチ制御回路9から見たコンデンサ部8の静電容量を変化させることで、ソフトスタート電圧の上昇速度を変化させた。これに対し、第2の実施形態では、コンデンサ部8の容量素子を充電する定電流源の数を変化させることで、ソフトスタート電圧の上昇速度を変化させる。以下、第1の実施形態との相違点を中心に、第2の実施形態について説明する。
2a,2b 入力端子
3 整流部
4 スイッチング部
5 トランス部
6 整流平滑部
7a,7b 出力端子
8,8A コンデンサ部
9,9A スイッチ制御回路
10 ソフトスタート制御回路
11 整流平滑部
12 補助電源
21 セット信号生成部
22 リセット信号生成部
23 ソフトスタート時間制御部
24 レベルシフト回路
25 バースト制御部
C1,C2,C3,C4,C5,C6 容量素子
CMP1,CMP2,CMP3 比較器
D1,D2,D3,D4 整流素子
I1,I2 定電流源
N1 NOTゲート
Q1 ハイサイドスイッチ
Q2 ローサイドスイッチ
Q3 スイッチ
Q4 バースト制御用スイッチ
Q5 スイッチ
R1,R2,R3 抵抗
FF1,FF2 SRフリップフロップ
SW1,SW2 スイッチ
W1 一次側巻線
W2 二次側巻線
W3 補助巻線
M スイッチ接続点
N 容量素子接続点
Claims (10)
- 入力端子に接続された交流電源を整流する整流部と、前記整流部の出力と接地との間で直列接続されたハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチを有するスイッチング部と、一端が前記ハイサイドスイッチと前記ローサイドスイッチのスイッチ接続点に接続された一次側巻線および前記一次側巻線に磁気的に結合された二次側巻線を有するトランス部と、前記二次側巻線の両端に発生した交流電圧を整流平滑し、整流平滑された直流電圧を出力端子に出力する整流平滑部と、容量素子を有するコンデンサ部と、前記コンデンサ部の容量素子を充電するとともに、前記容量素子の充電電圧であるソフトスタート電圧が高くなるにつれて所定の上限導通時間を上限として導通時間が長くなるように前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチを相補的に導通状態または遮断状態に制御するスイッチ制御回路と、を備える絶縁型スイッチング電源に用いられるソフトスタート制御回路であって、
前記スイッチ制御回路が間欠的に動作するバーストモードにおいて、前記一次側巻線の電圧に基づく参照電圧が第1の閾値電圧未満に低下した後、再び前記第1の閾値電圧以上となった場合、前記参照電圧が前記第1の閾値電圧よりも高い第2の閾値電圧に達するまで、前記ソフトスタート電圧の上昇速度を、前記バーストモードにおける前記ソフトスタート電圧の上昇速度である第1の上昇速度から、前記第1の上昇速度よりも低速の第2の上昇速度に切り替え、
前記コンデンサ部は、一端が前記スイッチ制御回路のコンデンサ電圧入力端子に接続された第1の容量素子と、一端が前記第1の容量素子の他端に接続され、他端が接地された第2の容量素子とを有し、
前記ソフトスタート制御回路は、
前記第1の容量素子と前記第2の容量素子の間の容量素子接続点を接地することにより、前記ソフトスタート電圧の上昇速度を前記第1の上昇速度から前記第2の上昇速度に切り替え、
前記参照電圧が入力される参照電圧入力端子と、
前記参照電圧を分圧した分圧電圧が入力される分圧電圧入力端子と、
前記容量素子接続点に接続されるソフトスタート時間制御端子と、
前記参照電圧が前記第1の閾値電圧よりも小さい場合にセット信号を出力するセット信号生成部と、
前記分圧電圧が前記第2の閾値電圧に対応する電圧よりも大きい場合にリセット信号を出力するリセット信号生成部と、
前記セット信号を受信すると、前記第1の容量素子と前記第2の容量素子の間の容量素子接続点を接地に電気的に接続し、前記リセット信号を受信すると、前記容量素子接続点を接地から電気的に絶縁するソフトスタート時間制御部と、
を備えることを特徴とするソフトスタート制御回路。 - 前記スイッチ制御回路に動作電力を供給する電力供給端子と、
一端が前記参照電圧入力端子に接続され、他端が前記電力供給端子に接続されたバースト制御用スイッチと、
前記分圧電圧入力端子に接続された第1の入力端子と、前記第2の閾値電圧に対応する前記分圧電圧が入力される第2の入力端子と、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小さい場合にHレベル信号を出力し、そうでない場合にLレベル信号を出力する出力端子とを有する第1の比較器と、
前記分圧電圧入力端子に接続された第3の入力端子と、前記第1の閾値電圧よりも高く前記第2の閾値電圧よりも低い第3の閾値電圧に対応する前記分圧電圧が入力される第4の入力端子と、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小さい場合にHレベル信号を出力し、そうでない場合にLレベル信号を出力する出力端子とを有する第2の比較器と、
前記第1の比較器の出力端子にNOTゲートを介して接続されたセット入力端子と、前記第2の比較器の出力端子に接続されたリセット入力端子と、前記セット入力端子にHレベル信号が入力されるとHレベルバースト制御信号を出力し、前記リセット入力端子にHレベル信号が入力されるとLレベルバースト制御信号を出力する出力端子とを有するSRフリップフロップと、
前記SRフリップフロップから前記Hレベルバースト制御信号を受信すると、前記バースト制御用スイッチを遮断状態にして前記スイッチ制御回路への動作電力の供給を停止し、前記SRフリップフロップから前記Lレベルバースト制御信号を受信すると、前記バースト制御用スイッチを導通状態して前記スイッチ制御回路への動作電力の供給を行うバースト制御部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のソフトスタート制御回路。 - 前記第2の上昇速度は、前記スイッチ制御回路が連続的に動作する通常モードにおける前記ソフトスタート電圧の上昇速度であることを特徴とする請求項1または2に記載のソフトスタート制御回路。
- 前記第2の閾値電圧は、前記バーストモードにおける前記参照電圧の上限の電圧であることを特徴とする請求項1または2に記載のソフトスタート制御回路。
- 前記参照電圧は、前記一次側巻線に磁気的に結合された補助巻線の両端に発生する交流電圧を整流平滑した直流電圧であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のソフトスタート制御回路。
- 請求項1〜5のいずれかに記載のソフトスタート制御回路を所定の半導体基板上に形成したことを特徴とする半導体集積回路。
- 請求項1〜5のいずれかに記載のソフトスタート制御回路と、前記スイッチ制御回路とを所定の半導体基板上に形成したことを特徴とする半導体集積回路。
- 入力端子に接続された交流電源を整流する整流部と、
前記整流部の出力と接地との間で直列接続されたハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチを有するスイッチング部と、
一端が前記ハイサイドスイッチと前記ローサイドスイッチのスイッチ接続点に接続された一次側巻線と、前記一次側巻線に磁気的に結合された二次側巻線とを有するトランス部と、
前記二次側巻線の両端に発生した交流電圧を整流平滑し、整流平滑された直流電圧を出力端子に出力する整流平滑部と、
容量素子を有するコンデンサ部と、
前記コンデンサ部の容量素子を充電するとともに、前記容量素子の充電電圧であるソフトスタート電圧が高くなるにつれて所定の上限導通時間を上限として導通時間が長くなるように前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチを相補的に導通状態または遮断状態に制御するスイッチ制御回路と、
前記スイッチ制御回路が間欠的に動作するバーストモードにおいて、前記一次側巻線の電圧に基づく参照電圧が第1の閾値電圧未満に低下した後、再び前記第1の閾値電圧以上となった場合、前記参照電圧が前記第1の閾値電圧よりも高い第2の閾値電圧に達するまで、前記ソフトスタート電圧の上昇速度を、前記バーストモードにおける前記ソフトスタート電圧の上昇速度である第1の上昇速度から、前記第1の上昇速度よりも低速の第2の上昇速度に切り替えるソフトスタート制御回路と、
を備え、
前記コンデンサ部は、一端が前記スイッチ制御回路のコンデンサ電圧入力端子に接続された第1の容量素子と、一端が前記第1の容量素子の他端に接続され、他端が接地された第2の容量素子とを有し、
前記ソフトスタート制御回路は、
前記第1の容量素子と前記第2の容量素子の間の容量素子接続点を接地することにより、前記ソフトスタート電圧の上昇速度を前記第1の上昇速度から前記第2の上昇速度に切り替え、
前記参照電圧が入力される参照電圧入力端子と、
前記参照電圧を分圧した分圧電圧が入力される分圧電圧入力端子と、
前記容量素子接続点に接続されるソフトスタート時間制御端子と、
前記参照電圧が前記第1の閾値電圧よりも小さい場合にセット信号を出力するセット信号生成部と、
前記分圧電圧が前記第2の閾値電圧に対応する電圧よりも大きい場合にリセット信号を出力するリセット信号生成部と、
前記セット信号を受信すると、前記第1の容量素子と前記第2の容量素子の間の容量素子接続点を接地に電気的に接続し、前記リセット信号を受信すると、前記容量素子接続点を接地から電気的に絶縁するソフトスタート時間制御部と、
を有することを特徴とする絶縁型スイッチング電源。 - 前記トランス部は、前記一次側巻線に磁気的に結合された補助巻線をさらに有し、
前記参照電圧は、前記補助巻線の両端に発生する交流電圧を整流平滑した直流電圧であることを特徴とする請求項8に記載の絶縁型スイッチング電源。 - 前記一次側巻線に直列又は並列に接続された共振用のコンデンサをさらに備えることを特徴とする請求項8または9に記載の絶縁型スイッチング電源。
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JP2013091794A JP6049532B2 (ja) | 2013-04-24 | 2013-04-24 | ソフトスタート制御回路、半導体集積回路、および絶縁型スイッチング電源 |
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