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TW202017288A - 開關電源控制用半導體裝置以及交流-直流轉換器 - Google Patents

開關電源控制用半導體裝置以及交流-直流轉換器 Download PDF

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TW202017288A
TW202017288A TW108137211A TW108137211A TW202017288A TW 202017288 A TW202017288 A TW 202017288A TW 108137211 A TW108137211 A TW 108137211A TW 108137211 A TW108137211 A TW 108137211A TW 202017288 A TW202017288 A TW 202017288A
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TW
Taiwan
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voltage
power supply
output
terminal
Prior art date
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TW108137211A
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English (en)
Inventor
松田裕樹
有馬聡史
Original Assignee
日商三美電機股份有限公司
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Abstract

本發明提供開關電源控制用半導體裝置以及AC-DC轉換器，能夠與啟動電路的接通、斷開狀態無關地使欠壓檢測功能有效。在具備啟動電路和欠壓檢測電路的開關電源控制用半導體裝置中，啟動電路具備：滯後比較器，係將電源端子的電壓作為輸入；啟動控制電路，係根據該比較器的輸出將啟動開關予以接通、斷開控制；以及動作開始電路，係不使用比較的電壓來生成用於使內部電路動作的信號；欠壓檢測電路具備：比較器，係根據將電流流入端子的電壓予以分壓後的電壓檢測欠壓狀態的發生；計時電路，係將該比較器的輸出和動作開始電路的輸出作為輸入，計時欠壓狀態持續了一定時間的情況；以及輸出停止電路，係根據計時電路的輸出來使輸出停止。

Description

開關電源控制用半導體裝置以及交流-直流轉換器
本發明係關於一種電源控制用半導體裝置，特別關於構成具備電壓轉換用變壓器(transformer)的開關電源(switching power supply)裝置的初級側的控制用半導體裝置以及在使用它的AC(alternating current；交流)-DC(direct current；直流)轉換器中利用而有效的技術。
在直流電源裝置中，有：絕緣型AC-DC轉換器，係由將交流電源予以整流的二極體橋(diode bridge)電路、將藉由該電路整流後的直流電壓予以降壓並轉換為希望的電位的直流電壓的DC-DC轉換器(converter)等構成。作為該AC-DC轉換器，例如已知以下一種開關電源裝置：以PWM(pulse width modulation；脈衝寬度調變)控制方式、PFM(pulse frequency modulation；脈衝頻率調變)控制方式等將與電壓轉換用變壓器的初級側繞組串聯連接的開關元件予以接通(ON)、斷開(OFF)驅動，控制流過初級側繞組的電流，控制在次級側繞組感應的電壓。
另外，在開關控制方式的AC-DC轉換器中，有時構成為使用具備輔助繞組的變壓器，把將在初級側繞組間歇地流過電流時在輔助繞組感應的電壓予以整流、平滑所得的電壓作為電源電壓供給到電源控制電路(IC(積體電路；integrated circuit))，在IC內部係內建有生成適合於內部電路的電平(level)的動作電壓的內部電源電路(參照專利文獻1)。 另外，在構成開關電源裝置的電源控制用半導體裝置中，有時構成為具有欠壓(brown out)檢測功能，該欠壓檢測功能係檢測AC輸入電壓持續一定時間以上而降低到預定電壓以下的欠壓狀態而停止開關控制(參照專利文獻2)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開2014-082831號公報。 專利文獻2：日本專利第5343393號公報。
[發明所欲解決之課題]
但是，在專利文獻2公開的開關電源控制用半導體裝置中，構成為具備用以檢測啟動電路與欠壓狀態的發生的比較器，藉由將啟動電路控制為斷開狀態來進行欠壓的檢測，使向啟動電路的電流流入端子和用於檢測欠壓的電壓檢測端子共通化。因此，在希望使欠壓檢測功能有效的情況下，將啟動電路設為斷開狀態。這是為了能夠不受到從輸入交流電源線到電流流入端子的阻抗(impedance)的影響地檢測欠壓。
亦即，在插入插頭時等電源輸入後立即接通啟動電路，藉此流過比較大的流入電流，但電流流入端子(高壓啟動端子)連接有外接的電阻(限流電阻)，因此如果利用向啟動電路的電流流入端子(高壓啟動端子)作為用於檢測欠壓的電壓檢測端子，則由於連接在AC輸入端子和電流流入端子之間的外接電阻(限流電阻)的影響，在啟動開關接通而流過電流時，電流流入端子會相對於交流電源(AC)電壓降(voltage drop)，變得比本來希望檢測的交流電壓值低，由於外接電阻的電阻值，電流流入端子的電壓有可能成為欠壓電平而錯誤地判定為欠壓。
本發明的目的在於：提供一種開關電源控制用半導體裝置，係與啟動電路的接通、斷開狀態無關地使欠壓檢測功能有效，並且在交流電源輸入時、從過負荷保護動作恢復等的再啟動時、由從欠壓到過壓(brown in)之變化所引起的再啟動時，能夠使欠壓檢測功能無效來防止錯誤動作。 本發明的其他目的在於：提供一種開關電源控制用半導體裝置，不使用需要用於電壓比較的參考電壓的比較器(電壓比較電路)，就能夠檢測出輸入電壓的上升沿而迅速地開始內部電路的動作。 [用以解決課題的手段]
為了達到上述目的，本發明提供一種開關電源控制用半導體裝置，係具備：電源端子，係被輸入用外接的電容器將在變壓器的輔助繞組中感應出的電壓予以平滑所得的電壓，該變壓器係具備上述輔助繞組且於初級側繞組施加有將交流電壓予以整流而得到的電壓；電流流入端子，係經由電阻被輸入將上述交流電壓予以整流而得到的電壓；啟動電路，係經由連接在該電流流入端子和上述電源端子之間的開關手段向上述電源端子流過電流，將上述電容器予以充電；欠壓檢測電路，係與上述電流流入端子連接，予以欠壓的檢測；該開關電源控制用半導體裝置生成與上述變壓器的初級側繞組串聯連接的開關元件的控制信號； 上述啟動電路係具備： 第一比較器，係將上述電源端子的電壓作為輸入，具有第一臨限值(threshold value)和比該第一臨限值低的第二臨限值； 啟動控制電路，係根據上述第一比較器的輸出，將上述開關手段予以接通、斷開控制；以及 動作開始電路，係不使用比較的電壓來檢測上述電源端子的電壓成為比上述第一臨限值高的預定的電壓以上的情況，來生成用於使內部電路動作的信號； 上述欠壓檢測電路係具備： 分壓手段，係將上述電流流入端子的電壓予以分壓； 第二比較器，係用於將藉由上述分壓手段分壓後的電壓和預定的電壓予以比較來檢測欠壓狀態的發生，且具有滯後(hysteresis)特性； 計時電路，係將上述第二比較器的輸出和上述動作開始電路的輸出作為輸入，將上述欠壓狀態的發生持續了一定時間的情況予以計時；以及 輸出停止電路，係根據上述計時電路的輸出，使開關控制信號的輸出停止。
根據具有上述般結構的開關電源控制用半導體裝置，由於具備動作開始電路，該動作開始電路係檢測電源端子的電壓成為比第一比較器的第二臨限值高的預定的電壓以上的情況來生成用於使內部電路動作的信號，其中該第一比較器係提供將啟動電路(啟動開關)予以接通、斷開控制的啟動控制電路的輸入，因此與啟動電路的接通、斷開狀態無關地，亦即不斷開啟動電路地，能夠使欠壓檢測電路的檢測功能有效來檢測欠壓狀態。此外，在此，內部電路是指啟動電路、欠壓檢測電路以及內部電源電路以外的電路。 另外，由於具備計時電路與輸出停止電路，其中該計時電路係將用於檢測欠壓的第二比較器的輸出和動作開始電路的輸出作為輸入，計時欠壓狀態的發生持續了一定時間的情況；該輸出停止電路係根據該計時電路的輸出使開關控制信號的輸出停止，因此能夠避免在剛輸入AC電源後欠壓檢測功能錯誤地變得有效而進行錯誤動作。 進而，在動作開始電路中不使用需要參考電壓的比較器，就能夠檢測輸入電壓的上升沿而迅速地使電路的動作開始。
在此，理想的是構成為上述啟動電路具備：動作停止電路，係檢測上述電源端子的電壓成為比上述第二臨限值低的預定的電壓以下的情況，生成用於使上述內部電路的動作停止的信號。 根據該結構，在電源端子的電壓成為比第一比較器的第二臨限值低的預定的電壓以下，內部電路的動作停止的狀態下，也能夠讓用於計時欠壓狀態持續了一定時間的計時電路等預定的電路的動作有效。
進而，理想的是構成為具備：第一內部電源電路，係基於上述電源端子的電壓，生成構成上述啟動電路和上述欠壓檢測電路的電路的電源電壓；以及第二內部電源電路，係基於上述電源端子的電壓，生成上述內部電路的電源電壓；其中，上述第二內部電源電路的動作根據上述動作停止電路的信號而停止，藉此停止上述內部電路的動作。 根據該結構，由於具備生成構成啟動電路和欠壓檢測電路的電路的電源電壓的第一內部電源電路(調節器(regulator))與生成內部電路的電源電壓的第二內部電源電路(調節器)，且在內部電路的動作停止的狀態下第二內部電源電路的動作也停止，因此能夠減少在電源端子的電壓降低時在第二內部電源電路消耗的電流或整體的消耗電流。
另外，理想的是構成為上述輸出停止電路係在向上述電流流入端子施加了電壓後立即輸出使開關控制信號的輸出停止的第一狀態的信號；在上述電流流入端子的電壓上升而藉由上述分壓手段分壓後的電壓超過了上述預定的電壓時，基於上述第二比較器的輸出，輸出與上述第一狀態不同的第二狀態的信號。 根據該結構，在低AC輸入狀態下輸入AC電源、亦即在欠壓狀態下VDD端子電壓藉由啟動電路到達IC的動作開始電壓，電源控制用IC啟動的情況下，也能夠不輸出開關元件的驅動脈衝。
另外，理想的是構成為上述動作開始電路具備：第一電阻和反向齊納二極體(reverse Zener diode)，係串聯連接在上述電源端子和恒定電位點之間；以及串聯形式的第一電晶體、第二電晶體以及第二電阻，係與上述電阻和上述反向齊納二極體並聯連接；其中，上述第一電晶體係被設為二極體連接，上述第二電晶體的控制端子係連接於上述電阻與上述反向齊納二極體的連接節點，從上述第二電晶體與第二電阻的連接節點取出使上述內部電路動作的信號。 根據該結構，能夠以比普通結構的比較器少的元件個數，實現檢測電源端子的電壓成為預定的電壓以上的情況而生成信號的動作開始電路。
進而，理想的是構成為上述動作開始電路具備：第三電晶體，係與上述第一電晶體並聯連接；恒流源和第四電晶體，係串聯連接在上述電源端子和恒定電位點之間，其中，上述第三電晶體的控制端子係連接於上述恒流源與上述第四電晶體的連接節點；上述第四電晶體的控制端子係連接於上述第二電晶體與第二電阻的連接節點。 根據該結構，能夠藉由正回饋使作為輸出信號的動作開始信號的上升沿變得陡峭，減少啟動電路的控制開始的延遲。 [發明功效]
根據本發明，在構成具備電壓轉換用的變壓器且將流過初級側繞組的電流接通、斷開來控制輸出的開關電源裝置的控制用半導體裝置中，能夠與啟動電路的接通、斷開狀態無關地使欠壓檢測功能有效。另外，在交流電源輸入時、從過負荷保護動作恢復等的再啟動時、由從欠壓到過壓之變化所引起的再啟動時，能夠使欠壓檢測功能無效而防止錯誤動作。進而，根據本發明，具有以下效果：不使用需要參考電壓的比較器，就能夠檢測輸入電壓的上升沿而迅速地使電路的動作開始。
以下，根據圖式說明本發明的適合的實施形態。 圖1是表示本發明的作為應用了開關電源控制用半導體裝置的絕緣型直流電源裝置的AC-DC轉換器的一個實施形態的電路結構圖。 該實施形態的AC-DC轉換器具備：X電容器Cx，係為了使常模雜訊(normal mode noise)衰減而連接在AC端子之間；雜訊切斷用的濾波器11，係由共模線圈(common mode coil)等構成；二極體橋電路12，係將交流電壓(AC)予以整流；平滑用電容器C1，係將整流後的電壓予以平滑；以及電壓轉換用的變壓器T1，係具備初級側繞組Np、次級側繞組Ns及輔助繞組Nb。
另外，AC-DC轉換器具備：開關電晶體SW，係與變壓器T1的初級側繞組Np串聯連接並由N通道(N-channel)MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor；金屬氧化物半導體場效電晶體)構成；開關電源控制用半導體裝置13，係驅動該開關電晶體SW。在本實施形態中，開關電源控制用半導體裝置13作為半導體積體電路(以下稱為電源控制用IC)而形成在單晶矽般的一個半導體晶片上。 在上述變壓器T1的次級側係設置有：整流用二極體D2，與次級側繞組Ns串聯連接；以及平滑用電容器C2，連接在該二極體D2的陰極端子和次級側繞組Ns的另一個端子之間；藉由使電流間歇地流過初級側繞組Np，將在次級側繞組Ns感應的交流電壓予以整流和平滑，藉此輸出與初級側繞組Np和次級側繞組Ns的線圈比對應的直流電壓Vout。
進而，在變壓器T1的次級側設置有構成用於切斷在初級側的開關動作產生的開關紋波雜訊(switching ripple noise)等的濾波器的線圈L3和電容器C3，並且設置有：檢測電路14，係用於檢測輸出電壓Vout；作為光耦合器(photo coupler)的發光側元件的光電二極體15a，係將與該檢測電路14連接的檢測電壓所對應的信號傳遞到電源控制用IC13。另外，在初級側設置有：作為受光側元件的光電電晶體15b，係連接在上述電源控制用IC13的回饋端子FB和接地點之間，接收來自上述檢測電路14的信號。
另外，在本實施形態的AC-DC轉換器的初級側係設置有整流平滑電路，係由以下所構成：整流用二極體D0，係與上述輔助繞組Nb串聯連接；以及的平滑用電容器C0，係連接在該二極體D0的陰極端子和接地點GND之間，由該整流平滑電路所整流、平滑後的電壓被施加到上述電源控制用IC13的電源電壓端子VDD。 另一方面，在電源控制用IC13係設置有：高壓輸入啟動端子HV，係經由二極體D11、D12以及電阻R1被施加由二極體橋電路12所整流前的電壓，構成為在電源輸入時(緊接著將插頭插入插座後)，能夠藉由來自該高壓輸入啟動端子HV的電壓而動作。
進而，在本實施形態中，在開關電晶體SW的源極(source)端子和接地點GND之間連接有電流檢測用的電阻Rs，並且在開關電晶體SW與電流檢測用電阻Rs的節點N1和電源控制用IC13的電流檢測端子CS之間連接有電阻R2。進而，在電源控制用IC13的電流檢測端子CS和接地點之間連接有電容器C4，由電阻R2和電容器C4構成低通濾波器(low pass filter)。
接著，使用圖2說明上述電源控制用IC13的具體的結構例。 如圖2所示，本實施例的電源控制用IC13具備：振盪電路31，係以與回饋端子FB的電壓VFB對應的頻率振盪；時脈生成電路32，係由單觸發脈衝(one shot pulse)生成電路般的電路所構成，該單觸發脈衝生成電路係根據以該振盪電路31生成的振盪信號φc來生成提供使初級側開關電晶體SW接通的時序的時脈信號CK；RS正反器(flip-flop)33，係根據時脈信號CK被設置(set)；以及驅動器(driver)(驅動電路)34，係與該正反器33的輸出對應地生成開關電晶體SW的驅動脈衝(GATE)。
另外，電源控制用IC13具備：放大器35，係放大被輸入到電流檢測端子CS的電壓Vcs；作為電壓比較電路的比較器36a，係將藉由該放大器35放大後的電位Vcs’和用於監視過電流狀態的比較電壓(臨限值電壓)Vocp予以比較；波形生成電路37，係基於回饋端子FB的電壓VFB生成預定波形的電壓RAMP；比較器36b，係將藉由上述放大器35放大後的電位Vcs’和藉由波形生成電路37生成的波形RAMP予以比較；或閘(OR gate)G1，係取比較器36a和36b的輸出的邏輯和。
構成為上述或閘G1的輸出RS被輸入到上述正反器33的重置(reset)端子，藉此提供使開關電晶體SW斷開的時序。此外，在回饋端子FB和內部電源電壓端子之間係設置有上拉(pull up)電阻或恒流源，藉由該電阻將流過光電電晶體15b的電流轉換為電壓。
另外，本實施例的電源控制用IC13具備：頻率控制電路38，係與回饋端子FB的電壓VFB對應地依照預定的特性使上述振盪電路31的振盪頻率亦即開關頻率變化。雖未圖示，但振盪電路31可以具備使與來自頻率控制電路38的電壓對應的電流流過的電流源，由振盪頻率根據該電流源流過的電流的大小而變化的振盪器構成。 此外，在電源控制用IC13中也可以設置：占空比(duty)限制電路，係根據從上述時脈生成電路32輸出的時脈信號CK來生成用於施加限制使得驅動脈衝(GATE)的占空比(Ton/Tcycle)不超過預先規定的最大值(例如85%至90%)的最大占空比重置信號。
進而，在本實施例的電源控制用IC13中設置有：啟動開關S0，係連接在高壓輸入啟動端子HV和電源電壓端子VDD之間；啟動電路(開始電路)40，係當經由上述電阻R1向高壓輸入啟動端子HV輸入電壓時，則使啟動開關S0接通，使IC啟動；欠壓檢測電路50，係用於檢測欠壓狀態來使開關控制停止；以及內部電源電路60，係基於電源電壓端子VDD的電壓，生成內部電路的動作所需要的內部電源電壓。
在圖3中表示出圖2的電源控制用IC中的啟動電路40和欠壓檢測電路50的結構例及構成內部電源電路60的2個調節器。 如圖3所示，內部電源電路60具備：基準電壓電路61，係生成基準電壓VREF；調節器62，係生成啟動電路40和欠壓檢測電路50的電源電壓；調節器63，係生成內部電路(圖2所示的電路區塊31至38)的電源電壓。其中，調節器62只要電源電壓端子VDD的電壓為由該調節器的特性決定的預定的電壓以上則持續動作，調節器63構成為即使電源電壓端子VDD的電壓為預定的電壓以上，也能夠根據控制信號停止動作。
如圖3所示，具備：啟動控制電路41，係用於控制高壓輸入啟動端子HV和電源電壓端子VDD之間的啟動開關S0；分壓電路42，係由串聯連接在電源電壓端子VDD和接地點之間的電阻R3、R4構成；以及比較器43，係將分壓後的電壓和參考電壓Vref1作為輸入，具有滯後特性。此外，啟動開關S0由常通(normally on)的高耐壓的耗盡(depletion)型N通道MOS電晶體構成。 高壓輸入啟動端子HV和電源電壓端子VDD的電壓在插頭插入插座之前是0V，當由於插頭的插入而向高壓輸入啟動端子HV施加了電壓時，則通過常通的啟動開關S0從高壓輸入啟動端子HV向電源電壓端子VDD流過電流，外接於VDD端子的電容器C0(圖1)被充電，VDD端子的電壓逐漸上升。因此，高壓輸入啟動端子HV作為電流流入端子發揮功能。
當VDD端子例如達到21V般的預定的電壓時，啟動控制電路41則使啟動開關S0斷開。然後，當VDD端子例如達到21V般的預定的電壓時，則調節器63動作，開始由內部電路所為之開關電晶體SW的開關控制。另一方面，在VDD端子降低到調節器62的動作停止電壓(例如VDD=6.5V)的情況下，啟動開關S0接通，VDD端子的電壓再次上升到21V。 另外，啟動控制電路41在保護功能或欠壓檢測功能運作，電晶體SW的開關控制停止時，為了在某固定範圍內控制VDD端子電壓而控制啟動開關S0。具體地說，構成為執行以下的控制：根據比較器43的輸出，當VDD端子的電壓例如降低到12V時，則使啟動開關S0接通，從高壓輸入啟動端子HV向電源電壓端子VDD流過電流，當VDD端子的電壓例如上升到13V時，則使啟動開關S0斷開，切斷來自高壓輸入啟動端子HV的電流。
另外，啟動電路40具備：動作開始電路44，係恆常監視電源電壓端子VDD的電壓，當VDD例如達到19.6V般的電壓時，則生成啟動調節器63來使內部電路的動作開始的信號，該調節器63係生成內部電路的電源電壓；分壓電路45，係由串聯連接在電源電壓端子VDD和接地點之間的電阻R5、R6構成；以及動作停止電路46，係由以下比較器(電壓比較電路)構成：將分壓後的電壓和參考電壓Vref2予以比較，當VDD例如降低到6.5V時，則使生成內部電源電壓的調節器63停止，使內部電路的動作停止。
構成為動作開始電路44的輸出信號輸入到RS正反器(RS1)47的設置端子，另一方面，上述動作停止電路46的輸出信號經由或閘G2輸入到RS正反器47的重置端子，將正反器47的輸出信號作為生成內部電路的電源電壓的調節器63的動作控制信號而提供。 此外，上述啟動控制電路41例如可以由以下等所構成：電阻，係連接在啟動開關S0的閘極(gate)端子和VDD端子之間；齊納二極體，係反向地連接在S0的閘極端子和接地點之間；MOS電晶體，係與該齊納二極體並聯連接；邏輯電路，係將來自比較器43或動作開始電路44、動作停止電路46的信號、來自欠壓檢測電路50的信號BOS、BOE作為輸入而使MOS電晶體接通、斷開。
欠壓檢測電路50具備：分壓電路51，係由串聯連接在高壓輸入啟動端子HV和接地點之間的高耐壓的電阻R7、R8構成；具有滯後特性的比較器52，係用於將藉由該分壓電路51分壓後的電壓和參考電壓Vref3予以比較，檢測HV的電壓例如下降到AC輸入的峰值的2/3左右的電壓或設定為不滿100V的臨限值的情況；以及RS正反器(RS2)53，係根據使該比較器52的輸出反轉的反相器INV的輸出信號而動作。另外，構成為將該正反器53的反轉輸出QB作為使開關元件SW的驅動脈衝的輸出停止的輸出停止信號GSC而向驅動器34(圖2)供給。藉此，在低AC輸入狀態下輸入AC電源亦即在欠壓狀態下啟動電源控制用IC，並在該狀態下VDD端子藉由啟動電路40到達了IC動作開始電壓的情況下，能夠不輸出開關元件SW的驅動脈衝(GATE)。
另外，構成為欠壓檢測電路50具備：計時兼檢測信號生成電路54，係從欠壓的檢測開始計時預定的延遲時間(例如60ms)並生成檢測信號；以及邊沿(edge)檢測電路55，係檢測該計時兼檢測信號生成電路54的輸出信號的下降沿；並且計時兼檢測信號生成電路54的輸出信號輸入到上述RS正反器53的重置端子。 計時兼檢測信號生成電路54如圖4所示，具備：上升沿檢測電路UED和下降沿檢測電路DED，係檢測及閘(AND gate)G3(圖3)的輸出的上升沿和下降沿，該及閘G3係將上述比較器52的輸出信號和藉由動作開始電路44的輸出(動作開始信號)所設置的正反器47的輸出信號作為輸入；或閘G7，係取得這些電路的輸出的邏輯和；反相器INV2，係將上述邊沿檢測電路55的輸出BOE反轉；及閘G10，係取得該反相器INV2的輸出和上述或閘G7的輸出的邏輯積；以及檢測延遲計時器TIM，係計時欠壓的檢測用的延遲時間。
進而，計時兼檢測信號生成電路54構成為具備：與(AND)閘G20，係將上述檢測延遲計時器TIM的輸出和及閘G3的輸出作為輸入；以及RS正反器FF3，係根據以反相器INV4將該及閘G20的輸出和及閘G3的輸出反轉所得的信號而被設置/重置；其中，將正反器FF3的輸出作為欠壓檢測信號BOS輸出。 具有上述結構的計時兼檢測信號生成電路54根據上述及閘G3的輸出信號，開始檢測延遲計時器TIM的計時動作，如果從欠壓的檢測經過了預定的延遲時間(例如60ms)，則正反器FF3藉由檢測延遲計時器TIM的輸出信號被設置，該輸出BOS變化為高電平，藉此上述RS正反器53被重置。因此，在欠壓狀態持續了預定時間的情況下，輸出驅動脈衝的輸出停止信號GSC。此外，檢測延遲計時器TIM構成為根據振盪器的信號而進行計時動作，該振盪器係由將調節器62作為電源的環形振盪器等所構成。
進而，在欠壓檢測造成的輸出停止後，如果高壓輸入啟動端子HV的電壓上升而比較器52的輸出信號反轉，則RS正反器53藉由反相器INV被設置，輸出停止信號GSC變化為低電平，解除輸出停止狀態。另外，及閘G3的輸出由於比較器52的輸出信號的反轉而變化為低電平，藉由下降沿檢測電路DED檢測出其下降沿，及閘G10的輸出變化為低電平，藉此檢測延遲計時器TIM的輸出變化為低電平，從檢測出其下降沿的邊沿檢測電路55輸出欠壓結束信號(脈衝)。 構成為該欠壓結束信號(脈衝)經由上述或閘G2使RS正反器47重置。另外，這時檢測延遲計時器TIM也被重置。
在圖5中，表示出以下情況下的電源控制用IC13內的各部的電壓波形：在電源輸入後立即在AC輸入充分高的狀態(過壓)下，啟動電源控制用IC13，開始開關控制動作後，AC輸入下降，在欠壓狀態持續一段時間後，再次轉移到AC輸入充分高的狀態。在圖5中，最上邊的AC表示交流輸入波形，接著的HV表示高壓輸入啟動端子HV的電壓VHV的波形，VDD表示電源電壓端子VDD的電壓變化。如圖5所示，在電源輸入後，啟動開關(S0)立即成為接通狀態。
在圖5中，從電源輸入後AC輸入立即變得充分高，因此，在高壓輸入啟動端子HV的電壓VHV超過欠壓檢測電路50的檢測電平的時序t1，比較器(Brownout Comp)52的輸出變化為低電平，與AC輸入的變動對應地重複開始高/低的變化。另外，在電源輸入後，電源電壓端子VDD的電壓立即逐漸變高，如果超過19.6V，則正反器47根據動作開始電路44的輸出被設置，其輸出RS1_Q變化為高電平，調節器63開始動作(時序t2)，向內部電路供給電源電壓，使得開始動作。藉此，輸出開關元件SW的驅動脈衝(GATE)。另外，啟動開關S0斷開。
然後，在時序t3，如果AC輸入變得比欠壓的檢測電平低，則在延遲了檢測延遲計時器TIM的計時時間Td的時序t4，計時兼檢測信號生成電路54的正反器FF3的輸出信號(Brownout)變化為高電平，正反器53被重置，輸出停止信號GSC變化為高電平，停止開關元件SW的驅動脈衝的輸出，並且內部電路的調節器63的動作停止。另外，在欠壓狀態下，實施有藉由啟動電路40重複進行啟動開關S0的接通/斷開的鎖存(latch)控制(期間T1)。 另外，此後如果AC輸入上升，變得高於過壓的檢測電平，則比較器(Brownout Comp)52的輸出變化為低電平(時序t5)，正反器53被設置，作為其反轉輸出的輸出停止信號GSC變化為低電平，解除因欠壓狀態造成的輸出停止狀態。然後，如果VDD端子的電壓達到IC的動作開始電壓，則輸出開關元件SW的驅動脈衝(GATE)(時序t6)。
如上述那樣，本實施例的欠壓檢測電路50所包含的比較器52在輸入交流電源的啟動後也能夠立即動作。由於在啟動後，啟動開關S0立即接通，電流從交流電源向與VDD端子連接的電容和IC的內部電路流動，故藉由與高壓輸入啟動端子HV連接的外接電阻的影響，即使交流電源根據電阻值或輸入的電壓電平而處在過壓狀態，輸入到HV端子的電壓也有成為欠壓狀態的情形。在本實施例中，為了防止錯誤檢測，設置取動作開始信號和比較器52的輸出信號的邏輯積的及閘G3，根據該及閘G3的輸出，使計時延遲時間(持續時間)Td的檢測延遲計時器TIM有效。
在圖6中，表示出以下情況下的電源控制用IC13內的各部的電壓波形：在緊接著電源輸入後，AC輸入低的狀態(欠壓狀態)持續一段時間後，轉移到AC輸入充分高的狀態。 在圖6中，如果從緊接著電源輸入後，啟動開關S0成為接通狀態，電源電壓端子VDD的電壓逐漸變高，調節器62動作，則欠壓檢測電路50雖動作，但由於AC輸入低，比較器(brownout Comp)52的輸出成為高電平，輸出停止信號GSC變化為高電平而使驅動脈衝(GATE)的輸出停止(時序t11)。
另外，如果由於啟動開關S0的接通，電源電壓端子VDD的電壓進一步變高而超過19.6V，則正反器47藉由動作開始電路44的輸出被設置，其輸出RS1_Q變化為高電平，及閘G3的輸出變化為高電平(時序t12)。這樣，藉此，計時兼檢測信號生成電路54的檢測延遲計時器TIM開始計時動作，在預定的延遲時間Td後，其輸出信號(Brownout)變化為高電平(時序t13)，但這時輸出停止信號GSC已經成為高電平，因此驅動脈衝(GATE)的輸出停止狀態持續。 然後，如果AC輸入上升，變得比過壓的檢測電平高，則比較器(Brownout Comp)52的輸出變化為低電平(時序t14)，正反器53被設置，作為其反轉輸出的輸出停止信號GSC變化為低電平。然後，如果啟動開關S0接通，電源電壓端子VDD達到動作開始電壓，則輸出開關元件SW的驅動脈衝(GATE)(時序t15)。
在圖7中，表示出構成圖3的啟動控制電路41的動作開始電路44的具體電路例。本實施例的動作開始電路44不同於需要與監視對象之電壓做比較的參考電壓的比較器，是構成為不使用參考電壓就能夠檢測監視對象成為預定的電壓以上的情況的電路。 圖7所示的動作開始電路44具備：電阻R11和反向齊納二極體Dz，係串聯連接在電源電壓端子VDD和接地點之間；串聯形式的MOS電晶體M1、M2及電阻R12，係與電阻R11和反向齊納二極體Dz並聯連接；MOS電晶體M3，係與MOS電晶體M1並聯連接；以及恒流源CC和MOS電晶體M4，係串聯連接在電源電壓端子VDD和接地點之間。
MOS電晶體M1至M4中的M1至M3是P通道MOS電晶體，MOS電晶體M4是N通道MOS電晶體。所使用的齊納二極體Dz例如將反向電壓Vz設定為18V。所使用的MOS電晶體M1至M4例如將臨限值電壓Vth設定為0.8V。 上述MOS電晶體M1進行將閘極端子和汲極(drain)端子耦合起來的二極體連接，上述MOS電晶體M2的閘極端子連接於電阻R11與齊納二極體Dz的連接節點N1。另外，MOS電晶體M3的閘極端子連接於恒流源CC與MOS電晶體M4的連接節點N3，MOS電晶體M4的閘極端子連接於MOS電晶體M2與電阻R12的連接節點N2。
本實施例的動作開始電路44如果MOS電晶體M1的源-汲間電壓為臨限值電壓Vth(=0.8V)以上，則在MOS電晶體M1流過汲極電流，MOS電晶體M2如果源極電位比節點N1的電位高Vth(=0.8V)以上，則流過汲極電流。因此，如果電源電壓端子VDD上升到19.6V(=Vz+2Vth)，則MOS電晶體M1、M2以及電阻R12開始流過電流，連接節點N2的電位從接地電位上升到預定的電位。
另外，如果連接節點N2上升到MOS電晶體M4的臨限值電壓，則MOS電晶體M4接通，連接節點N3降低到接地電位，因此MOS電晶體M3接通。然後，如果MOS電晶體M3接通，則MOS電晶體M2的源極電位馬上成為VDD電壓，因此MOS電晶體M2成為完全接通狀態，連接節點N2也跟隨VDD電壓。 在沒有恆流源CC和MOS電晶體M3、M4的情況下，超過MOS電晶體M2的臨限值電壓，開始流過汲極電流，逐漸接通，但由於不具備使MOS電晶體M2的源極電壓馬上成為VDD電壓的手段，因此MOS電晶體M2不成為完全接通狀態。其結果是在端子VDD的電位如圖8中的(A)般上升時，連接節點N2的電位如圖8中的(B)般緩慢地上升。
與此相對，如果如本實施例的動作開始電路般連接有恆流源CC和MOS電晶體M4，則連接節點N2的電位如圖8中的(C)般陡峭地上升。 此外，如果連接節點N2的電位如圖8中的(B)般緩慢地上升，則在與連接節點N2連接的後段的邏輯電路中會流過貫通電流，會對IC的各特性產生影響。 藉由使用上述般的動作開始電路，比起使用利用電壓上升需要時間的基準電壓電路的比較器的情況，構成元件數比比較器少，並且即使沒有帶隙(band gap)或調節器等的基準電壓也能夠動作。
在圖9中，表示出圖3所示的欠壓檢測電路50的變形例。本變形例在反相器INV和正反器53之間隔著及閘G3，並且使用附有賦能(enable)端子的電路作為欠壓檢測用的比較器52，將控制調節器63的信號予以輸出的正反器47的輸出作為賦能信號EN向比較器52供給。即使是這樣的結構的欠壓檢測電路，也能夠進行與圖3所示的欠壓檢測電路同樣的動作。
在圖10中，表示出本發明的電源控制用IC的第二實施例。在本實施例中，在高壓輸入啟動端子HV和接地點之間設置有由被連接得成為與啟動開關S0串聯的形式的電阻Rd和開關Sd構成之放電手段。另外，欠壓檢測電路50構成為除了具有本來的欠壓檢測功能以外，還具有插頭拔出檢測功能。此外，由於圖紙的限制，將放電手段(Rd、Sd)顯示在啟動電路40內，但也可以構成為與啟動電路40不同的功能電路。放電用的開關Sd例如可以由中耐壓的增強型MOS電晶體構成。
如圖10所示，具備：峰值保持電路56A，係保持藉由將高壓輸入啟動端子HV的電壓予以分壓的分壓電路51分壓後的電壓的峰值；以及比較器56B，係將藉由連接在峰值保持電路56A的輸出端子和接地點之間的電阻R9、R10分壓後的電壓和藉由分壓電路51分壓後的電壓予以比較。另外，具備：計時器重置控制電路57，係將該比較器56B的輸出和上述比較器52與及閘G3的輸出信號作為輸入；識別控制電路58，係設置在計時電路54’的後段；以及放電控制電路59，係根據比較器56B的輸出、計時電路54’的輸出與識別控制電路58的輸出，生成用於將作為峰值保持電路56A的構成元件之一的電容予以放電的放電信號。 在AC輸入陡峭地變化的情況下，峰值保持電路56A雖無法迅速地跟隨比變化前降低了的變化後的峰值電壓，但藉由生成放電信號，具有能夠將峰值保持電容予以放電的優點。
在本實施例中，計數電路54’能夠從欠壓的檢測或插頭拔出的檢測開始計時以下的時間：預定的延遲時間；以及用於將峰值保持電路56A予以放電的信號的延遲時間。另外，藉由計時電路54’計時以分壓電路51分壓後的電壓Vn0不低於將峰值保持電路56A所保持的電壓Vp予以比例縮小所得的電壓VTH的時間，藉此構成識別控制電路58以便判定插頭拔出。具體地說，如果Vn0不低於VTH的時間例如持續30ms，則識別控制電路58判定為插頭拔出，輸出X電容器的放電信號。此外，作為用於判定插頭拔出的臨限值電平的VTH被設定為在AC輸入充分高的通常動作時為比欠壓檢測電平高的值。
另外，根據將上述比較器52的輸出信號和構成啟動電路40的正反器47的輸出信號作為輸入的及閘G3的輸出信號，開始計時電路54’的計時動作，如果從欠壓的檢測經過了預定的延遲時間(例如60ms)，則根據計時電路54’的輸出信號，識別控制電路58判定為欠壓狀態，輸出欠壓檢測信號BOS，RS正反器53藉由該信號被重置，輸出驅動脈衝的輸出停止信號GSC。
進而，在由於檢測出欠壓而停止輸出後，如果高壓輸入啟動端子HV的電壓上升，比較器52的輸出信號反轉，則藉由反相器INV而RS正反器53被設置，輸出停止信號GSC變化為低電平，解除輸出停止狀態。另外，由於比較器52的輸出信號的反轉，及閘G3的輸出變化為低電平，從識別控制電路58輸出的欠壓檢測信號BOS變化為低電平，從檢測其下降沿的邊沿檢測電路55輸出欠壓結束信號(脈衝)BOE。
在圖11中表示出構成圖10的欠壓兼插頭拔出檢測電路50的計時器重置控制電路57的具體電路例，在圖12中表示出識別控制電路58的具體電路例，在圖13中表示出峰值保持電路56A和放電控制電路59的具體電路例。 其中，計時器重置控制電路57如圖11所示，具備：或閘G4，係將插頭拔出檢測用的比較器56B的輸出CMP1和及閘G3的輸出作為輸入；非及(NAND)閘G5，係將比較器56B的輸出CMP1、欠壓檢測用的比較器52的輸出CMP2、及從識別控制電路58輸出的欠壓檢測信號BOS作為輸入；及閘G6，係將該非及閘G5的輸出和上述或閘G4的輸出作為輸入；上升沿檢測電路UED，係檢測及閘G6的輸出的上升沿；以及下降沿檢測電路DED，係檢測及閘G6的輸出的下降沿。
進而，計時器重置控制電路57具備：非或(NOR)閘G7，係將上述上升沿檢測電路UED的輸出和下降沿檢測電路DED的輸出作為輸入；及閘G8，係將從識別控制電路58輸出的X電容器放電信號XCD和從計時電路54’輸出的插頭拔出檢測延遲時間Td2的超時(time out)信號TM2作為輸入；或閘G9，係將該及閘G8的輸出和上述非或閘G7的輸出作為輸入；以及及閘G10，係將以反相器INV2使從識別控制電路58輸出的欠壓結束信號BOE反轉所得的信號作為輸入；其中，將及閘G10的輸出作為重置信號RST向計時電路54’供給。
如圖12所示，識別控制電路58具備：及閘G11，係將插頭拔出檢測用的比較器56B的輸出CMP1和欠壓檢測用的比較器52的輸出CMP2作為輸入；D型正反器FF1，係將該及閘G11的輸出作為時脈信號，取得作為計時器重置控制電路57的輸出的重置信號RST；及閘G12，係將峰值保持電路的放電延遲時間Td1的超時信號TM1和欠壓檢測延遲時間Td3的超時信號TM3作為輸入；以及或閘G13，係將該及閘G12的輸出和以反相器INV3使重置信號RST反轉所得的信號作為輸入。
另外，識別控制電路58具備：或閘G14，係將上述D型正反器FF1的輸出和放電控制電路59的輸出信號(discharge)作為輸入；RS正反器FF2，係藉由該或閘G14的輸出和上述或閘G13的輸出而被設置/重置；以及及閘G15，係將該正反器FF2的反轉輸出和插頭拔出檢測延遲時間Td2的超時信號TM2作為輸入；其中，將及閘G15的輸出作為X電容器的放電信號XCD輸出。 進而，識別控制電路58具備：及閘G20，係將欠壓檢測延遲時間Td3的超時信號TM3和及閘G3(圖10)的輸出作為輸入；以及RS正反器FF3，係藉由該及閘G20的輸出和以反相器INV4使及閘G3的輸出反轉所得的信號而被設置/重置；其中，將正反器FF3的輸出作為欠壓檢測信號BOS輸出。
如圖13所示，放電控制電路59具備：RS正反器FF4，係藉由峰值保持電路的放電延遲時間Td1的超時信號TM1和以反相器INV5使插頭拔出檢測用的比較器56B的輸出CMP1反轉所得的信號而被設置/重置；上升沿檢測電路UED2，係檢測峰值保持電路的放電延遲時間Td1的超時信號TM1的上升沿；以及及閘G16，係將上升沿檢測電路UED2的輸出和RS正反器FF4作為輸入。 另外，放電控制電路59具備：及閘G17，係將RS正反器FF4的反轉輸出和欠壓檢測信號BOS作為輸入；RS正反器FF5，係藉由該及閘G17的輸出和欠壓結束信號BOE而被設置/重置；以及及閘G18，係將RS正反器FF5的反轉輸出和上述及閘G16的輸出作為輸入；其中，將該及閘G18的輸出作為放電控制電路59的輸出信號(discharge)向峰值保持電路56A輸出。
如圖13所示，峰值保持電路56A由以下所構成：二極體D4，係陽極端子與分壓電路51的節點連接；電容元件C4，係連接在該二極體D4的陰極端子和接地點之間；緩衝器(buffer)BFF4，係由輸入端子連接於二極體D4與電容元件C4的連接節點的電壓跟隨器(voltage follower)所構成；以及放電開關S4，係與電容元件C4並聯連接。放電開關S4根據放電控制電路59的輸出信號(discharge)而接通，藉此電容元件C4的電荷被放電。來自放電控制電路59的放電信號被設定成如果在計時電路54’被重置後經過了預定時間(例如15ms)則變化為高電平，而使放電開關S4接通。
如上述那樣，構成為用共通的計時電路54’計時欠壓檢測延遲時間、插頭拔出檢測延遲時間及放電延遲時間，藉此，與分別構成計時電路的情況相比，能夠減小電路的專有面積，減小IC的晶片大小。另外，將欠壓檢測延遲時間、插頭拔出檢測延遲時間及放電延遲時間分別設定為如60ms、30ms、15ms般倍數的關係，藉此，在用將複數個正反器串聯連接而成的分頻電路構成計時電路54’的情況下，從60ms的計時信號的一半的級數取得30ms的計時信號，並從60ms的計時信號的1/4的級數取得15ms的計時信號即可，因此具有容易生成信號的優點。
另外，設置計時器重置控制電路57和識別控制電路58是因為：與AC輸入的電平對應地，插頭拔出檢測用的比較器56B(Plugout Comp)的輸出CMP1和欠壓檢測用的比較器52(Brownout Comp)的輸出CMP2的狀態被分為圖14的(A)至(D)所示的4種情況，如果沒有掌握各個狀態，則難以在用共通的計時電路計時上述3種延遲時間的情況下設定將計時器予以重置的時序。具體地說，例如在檢測欠壓的期間，如果為了開始放電延遲時間的計時而重置計時電路54’，則欠壓檢測延遲時間的計時會中斷，因此必須避免這樣的動作。 在圖10所示的欠壓兼插頭拔出檢測電路50中，藉由掌握上述般的4個狀態並與各個狀態對應地重置計時電路54’，能夠準確地檢測出欠壓狀態和插頭拔出狀態。
在圖15中表示出以下情況下的電源控制用IC13內的各部的電壓波形：在AC輸入充分高的狀態下電源控制用IC13進行開關控制動作的中途AC輸入下降，欠壓狀態持續一段時間後，再次轉移到AC輸入充分高的狀態，發生了插頭拔出(Plugout)。在圖15中，t1是AC輸入降低而進入欠壓狀態的時序，t2是峰值保持電容的放電時序，t3是AC輸入上升而從欠壓狀態脫離的時序，t4是發生了插頭拔出的時序。 根據圖15可知，與計時器重置控制電路57的及閘G6(圖11)的輸出同步地生成計時電路54’的重置脈衝，作為結果，變得與比較器56B的輸出同步。並且，為了更準確測量各種計時時間，根據比較器56B的輸出的上升沿和下降沿分別生成重置脈衝。計時電路54’構成為在每次輸入重置脈衝時，從0開始計時動作。
另外，根據圖15可知，在以下期間不生成計時電路54’的重置脈衝：期間T1，係從AC輸入降低而進入欠壓狀態的時序t1到欠壓檢測信號變化為高電平的時序t3為止；以及期間T2，係從發生了插頭拔出的時序t5到X電容器放電信號變化為高電平的時序t6為止。藉此，計時電路54’能夠從時序t1開始計時用於檢測欠壓的延遲時間Td3，從時序t5開始計時用於檢測插頭拔出的延遲時間Td2，並分別使對應的信號變化。另外，在從進入欠壓狀態的時序t1經過了峰值保持電路56A的放電的延遲時間Td1後的時序t2，輸出峰值保持電容的放電信號(脈衝)(discharge)。
以上，根據實施形態具體說明了本發明人提出的發明，但本發明並不限於上述實施形態。例如，在上述實施形態(圖10)中，以從計時電路54的後段的識別控制電路58輸出的X電容器的放電信號XCD直接控制放電用開關Sd，但也可以如圖10中的虛線所示般構成為將X電容器的放電信號XCD輸入到啟動控制電路41，用由啟動控制電路41的邏輯所生成的控制信號控制放電用開關Sd。另外，在上述實施形態中，使電流間歇地流過變壓器的初級側繞組的開關電晶體SW是與電源控制用IC13分別的元件，但也可以將該開關電晶體SW放入電源控制用IC13中，構成為1個半導體積體電路。
進而，在上述實施形態中，說明了將本發明應用於構成返馳(flyback)方式的AC-DC轉換器的電源控制用IC的情況，但本發明也能夠應用於構成正向(forward)型、偽共振型的AC-DC轉換器、以及只根據在初級側取得的資訊進行次級側的輸出電壓的控制的PSR(Primary Side Regulation；初級側調節)方式的AC-DC轉換器的電源控制用IC。
11:濾波器 12:二極體橋電路(整流電路) 13:開關電源控制用半導體裝置(電源控制用IC) 14:次級側檢測電路(檢測用IC) 15a:光電耦合器的發光側二極體 15b:光電耦合器的受光側電晶體 31:振盪電路 32:時脈生成電路 34:驅動器(驅動電路) 35:放大器(同相放大電路) 36a:過電流檢測用比較器(過電流檢測電路) 36b:電壓/電流控制用比較器(電壓/電流控制電路) 37:波形生成電路 38:頻率控制電路 40:啟動電路 41:啟動控制電路 42:分壓電路 43、56B:比較器 44:動作開始電路 45、51:分壓電路 46:比較器(動作停止電路) 47、53、FF2、FF3、FF4、FF5、RS1、RS2:RS正反器 50:欠壓檢測電路 52:比較器(電壓比較電路) 54:計時兼檢測信號生成電路 54’:計時電路 55:邊沿檢測電路 56A:峰值保持電路 57:計時器重置控制電路 58:識別控制電路 59:放電控制電路(峰值保持放電控制電路) 60:內部電源電路 61:基準電壓電路 62、63:調節器 BFF4:緩衝器 BOE、BOS:信號 C0、C1、C2:平滑用電容器 C3、C4:電容器 CC:恒流源 CK:時脈信號 CMP1、CMP2、RS1_Q:輸出 CS:電流檢測端子 Cx:X電容器 DED:下降沿檢測電路 Dz:反向齊納二極體 D0、D4、D11、D12:二極體 D2:整流用二極體 EN:賦能信號 FF1:D型正反器 FB:回饋端子 G1、G2、G4、G7、G9、G13、G14:或閘 G3、G5、G6、G8、G10、G11、G12、G15、G16、G17、G18、G20:及閘 GATE:驅動脈衝 GND:接地點 GSC:輸出停止信號 HV:高壓輸入啟動端子 INV至INV5:反相器 M1至M4:MOS電晶體 N1:節點 N2、N3:連接節點 Nb:輔助繞組 Np:初級側繞組 Ns:次級側繞組 QB:反轉輸出 R1至R12、Rd:電阻 Rs:電流檢測用電阻 RST:重置信號 S0:啟動開關 S4:放電開關 Sd:開關 SW:開關電晶體 Td:計時時間 Td1:放電延遲時間 Td2:檢測延遲時間 Td3:欠壓檢測延遲時間 TIM:檢測延遲計時器 TM1、TM2、TM3:超時信號 T1:變壓器、期間 t1至t15:時序 UED、UED2:上升沿檢測電路 Vcs、VFB、Vp:電壓 Vcs’:電位 VDD:端子(電源電壓端子)(電源端子) Vocp:比較電壓(臨限值電壓) Vout:直流電壓 VREF:基準電壓 Vref1、Vref2、Vref3:參考電壓 XCD:X電容器放電信號 φc:振盪信號
圖1是表示本發明的作為絕緣型直流電源裝置的AC-DC轉換器的一個實施形態的電路結構圖。 圖2是表示圖1的AC-DC轉換器中的變壓器的初級側開關電源控制電路(電源控制用IC)的結構例的電路結構圖。 圖3是表示實施例的構成電源控制用IC的啟動電路和欠壓檢測電路的結構例的電路結構圖。 圖4是表示構成欠壓檢測電路的計時兼檢測信號生成電路的具體例的電路結構圖。 圖5是表示具備欠壓功能的實施例的電源控制用IC在以下的情況下的動作時序(timing)的時序圖(timing chart)：在從AC輸入比較高的狀態(過壓)啟動時進行通常的開關控制動作，在中途發生欠壓狀態並持續一段時間，並再次轉移到AC輸入充分高的狀態(過壓)。 圖6是表示具備欠壓功能的實施例的電源控制用IC在以下的情況下的動作時序的時序圖：從AC輸入比較低的狀態(欠壓)啟動，檢測出欠壓狀態並持續一段時間，然後轉移到AC輸入充分高的狀態(過壓)。 圖7是表示構成啟動電路的動作開始電路的具體例的電路圖。 圖8是表示VDD端子的電位的變化和動作開始電路的輸出的變化的波形圖。 圖9是表示圖3的實施例的欠壓檢測電路的變形例的電路結構圖。 圖10是表示欠壓檢測電路的第二實施例的電路結構圖。 圖11是表示構成第二實施例的欠壓檢測電路的計時器重置(timer reset)控制電路的結構例的電路結構圖。 圖12是表示構成第二實施例的欠壓檢測電路的識別控制電路的結構例的電路結構圖。 圖13是表示構成第二實施例的欠壓檢測電路的峰值保持(peak hold)電路和放電(discharge)控制電路的結構例的電路結構圖。 圖14是表示與AC輸入的電平對應地產生的欠壓檢測用的比較器和插頭拔出檢測用的比較器的輸出狀態的4個圖形的波形圖。 圖15是表示在通常的開關控制動作的中途發生了欠壓狀態並持續一段時間，並再次轉移到AC輸入充分高的狀態後的第二實施例的電源控制用IC的動作時序的時序圖。
40:啟動電路
41:啟動控制電路
42:分壓電路
43:比較器
44:動作開始電路
45、51:分壓電路
46:比較器(動作停止電路)
47、RS1:RS正反器
50:欠壓檢測電路
52:比較器(電壓比較電路)
53、RS1:RS正反器
54:計時兼檢測信號生成電路
55:邊沿檢測電路
60:內部電源電路
61:基準電壓電路
62、63:調節器
BOE、BOS:信號
G2:或閘
G3:及閘
GSC:輸出停止信號
HV:高壓輸入啟動端子
INV:反相器
R3、R4、R5、R6、R7、R8:電阻
S0:啟動開關
VDD:端子(電源電壓端子)(電源端子)
VREF:基準電壓
Vref1、Vref2、Vref3:參考電壓

Claims (7)

  1. 一種開關電源控制用半導體裝置，係具備： 電源端子，係被輸入用外接的電容器將在變壓器的輔助繞組中感應出的電壓予以平滑所得的電壓，前述變壓器係具備前述輔助繞組且於初級側繞組施加有將交流電壓予以整流而得到的電壓； 電流流入端子，係經由電阻被輸入將前述交流電壓予以整流而得到的電壓； 啟動電路，係經由連接在前述電流流入端子和前述電源端子之間的開關手段向前述電源端子流過電流，將前述電容器充電；以及 欠壓檢測電路，係與前述電流流入端子連接，進行欠壓的檢測； 前述開關電源控制用半導體裝置生成與前述變壓器的初級側繞組串聯連接的開關元件的控制信號； 前述啟動電路係具備： 第一比較器，係將前述電源端子的電壓作為輸入，具有第一臨限值和比前述第一臨限值低的第二臨限值； 啟動控制電路，係根據前述第一比較器的輸出，將前述開關手段予以接通、斷開控制；以及 動作開始電路，係不使用比較的電壓來檢測前述電源端子的電壓成為比前述第一臨限值高的預定的電壓以上的情況，來生成用於使內部電路動作的信號； 前述欠壓檢測電路係具備： 分壓手段，係將前述電流流入端子的電壓予以分壓； 第二比較器，係用於將藉由前述分壓手段分壓後的電壓和預定的電壓予以比較來檢測欠壓狀態的發生，且具有滯後特性； 計時電路，係將前述第二比較器的輸出和前述動作開始電路的輸出作為輸入，將前述欠壓狀態的發生持續了一定時間的情況予以計時；以及 輸出停止電路，係根據前述計時電路的輸出，使開關控制信號的輸出停止。
  2. 如請求項1所記載之開關電源控制用半導體裝置，其中前述啟動電路具備：動作停止電路，係檢測前述電源端子的電壓成為比前述第二臨限值低的預定的電壓以下的情況，生成用於使前述內部電路的動作停止的信號。
  3. 如請求項2所記載之開關電源控制用半導體裝置，其中具備： 第一內部電源電路，係基於前述電源端子的電壓，生成構成前述啟動電路和前述欠壓檢測電路的電路的電源電壓；以及 第二內部電源電路，係基於前述電源端子的電壓，生成前述內部電路的電源電壓； 前述第二內部電源電路的動作根據前述動作停止電路的信號而停止，藉此停止前述內部電路的動作。
  4. 如請求項1至3中任一項所記載之開關電源控制用半導體裝置，其中前述輸出停止電路係在向前述電流流入端子施加了電壓後立即輸出使開關控制信號的輸出停止的第一狀態的信號； 在前述電流流入端子的電壓上升而藉由前述分壓手段分壓後的電壓超過了前述預定的電壓時，基於前述第二比較器的輸出，輸出與前述第一狀態不同的第二狀態的信號。
  5. 如請求項1至3中任一項所記載之開關電源控制用半導體裝置，其中前述動作開始電路係具備： 第一電阻和反向齊納二極體，係串聯連接在前述電源端子和恒定電位點之間；以及 串聯形式的第一電晶體、第二電晶體及第二電阻，係與前述電阻和前述反向齊納二極體並聯連接； 前述第一電晶體係被設為二極體連接，前述第二電晶體的控制端子係連接於前述電阻與前述反向齊納二極體的連接節點，從前述第二電晶體與前述第二電阻的連接節點取出使前述內部電路動作的信號。
  6. 如請求項5所記載之開關電源控制用半導體裝置，其中動作開始電路係具備： 第三電晶體，係與前述第一電晶體並聯連接； 恒流源和第四電晶體，係串聯連接在前述電源端子和恒定電位點之間； 前述第三電晶體的控制端子係連接於前述恒流源與前述第四電晶體的連接節點； 前述第四電晶體的控制端子係連接於前述第二電晶體與第二電阻的連接節點。
  7. 一種交流-直流轉換器，係具備： 請求項1至6中任一項所記載之開關電源控制用半導體裝置； 變壓器，係具備輔助繞組，且初級側繞組被施加將交流電壓予以整流而得到的電壓；以及 開關元件，係與前述初級側繞組連接； 使用前述開關電源控制用半導體裝置來控制前述開關元件。
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