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JP2017229140A - Power supply controller, semiconductor integrated circuit, and resonance type converter - Google Patents

Power supply controller, semiconductor integrated circuit, and resonance type converter Download PDF

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JP2017229140A JP2016122846A JP2016122846A JP2017229140A JP 2017229140 A JP2017229140 A JP 2017229140A JP 2016122846 A JP2016122846 A JP 2016122846A JP 2016122846 A JP2016122846 A JP 2016122846A JP 2017229140 A JP2017229140 A JP 2017229140A
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盛治 品川
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Shigeru Hisada
茂 久田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To properly protect an overcurrent without monitoring an input voltage.SOLUTION: A power supply controller 1 of an embodiment, is the power supply controller 1 that is used for a resonance type converter 100 and turns on/off semiconductor switches Q1 and Q2 controlling a current flowing in a primary winding T1 of a transformer T, and comprises: an overcurrent determination part 10 that determines whether the current flowing in the primary winding T1 is an overcurrent by using an overcurrent protection threshold value which is reduced in accordance with a lapse time after the semiconductor switch Q1 or Q2 turned on; and an output voltage suppressing part 20 that increases a switching frequency of the semiconductor switch Q1 or Q2 in the case where it is determined that the current flowing in the primary winding T1 is the overcurrent by the overcurrent determination part 10.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、電源制御装置、半導体集積回路、および共振型コンバータに関する。   The present invention relates to a power supply control device, a semiconductor integrated circuit, and a resonant converter.

従来、共振型コンバータの一つとしてLLC電流共振電源が知られている。このLLC電流共振電源では、トランスの漏れインダクタンスと、トランスの1次巻線に接続された共振コンデンサとの共振を利用して1次巻線に流れる電流(共振電流)を正弦波に近づけることで、ノイズの低減や変換効率の向上を図っている。   Conventionally, an LLC current resonance power supply is known as one of resonance type converters. In this LLC current resonance power supply, the current (resonance current) flowing in the primary winding is made close to a sine wave by utilizing the resonance between the leakage inductance of the transformer and the resonance capacitor connected to the primary winding of the transformer. , Reducing noise and improving conversion efficiency.

LLC電流共振電源では過電流保護対策として、共振電流が過電流保護閾値(以下、「OCP閾値」ともいう。OCP:Over Current Protection)を超えたことを検出すると、出力電圧を抑制する動作を行う。LLC電流共振電源の前段(入力段)には、PFC回路(力率改善回路)が設けられることが多い。PFC回路が設けられる場合、LLC電流共振電源の入力電圧の変動は小さい。このため、OCP閾値を一定としても特段の問題は生じなかった。   As an overcurrent protection measure, the LLC current resonance power supply performs an operation of suppressing the output voltage when it is detected that the resonance current exceeds an overcurrent protection threshold (hereinafter also referred to as “OCP threshold”, OCP: Over Current Protection). . A PFC circuit (power factor correction circuit) is often provided in the previous stage (input stage) of the LLC current resonance power supply. When the PFC circuit is provided, the fluctuation of the input voltage of the LLC current resonance power supply is small. For this reason, no particular problem has occurred even if the OCP threshold is kept constant.

ところが近年、LLC電流共振電源の前段にPFC回路が設けられないケースが増えてきている。LLC電流共振電源の入力電圧が変動すると、共振電流のピーク値が大きく変動する。このため、OCP閾値を一定にした場合、過電流保護がかかるポイント(出力電流値)が大きく変動する(図5(a)参照)。その結果、LLC電流共振電源の構成素子に大きなストレスが加わることがある。例えば、1次巻線に流れる電流を制御するための半導体スイッチ(MOSFET等)に過電流が流れて破壊に到るおそれがある。   However, in recent years, there are an increasing number of cases in which a PFC circuit is not provided in front of the LLC current resonance power supply. When the input voltage of the LLC current resonance power supply fluctuates, the peak value of the resonance current fluctuates greatly. For this reason, when the OCP threshold value is made constant, the point (output current value) at which overcurrent protection is applied varies greatly (see FIG. 5A). As a result, a large stress may be applied to the components of the LLC current resonance power supply. For example, an overcurrent may flow through a semiconductor switch (such as a MOSFET) for controlling the current flowing through the primary winding, leading to destruction.

特許文献1には、入力電圧を抵抗で分圧して得られた電圧を用いてOCP閾値を生成することで、入力電圧に応じてOCP閾値を変化させるようにしたスイッチング電源装置が記載されている。   Patent Document 1 describes a switching power supply device in which an OCP threshold is generated using a voltage obtained by dividing an input voltage with a resistor so that the OCP threshold is changed according to the input voltage. .

特開2012−170218号公報JP 2012-170218 A

しかしながら、特許文献1の場合、高い入力電圧を分圧するための抵抗が必要となるため、共振型コンバータの部品点数の増加、製造コストおよび実装面積の増大という問題がある。さらに、分圧用の抵抗に電流が流れることで損失が増大するという問題がある。また、長期間使用した場合に電食等に伴う抵抗値の変化により誤動作の可能性が高まるといった問題もある。   However, in the case of Patent Document 1, since a resistor for dividing a high input voltage is required, there are problems that the number of components of the resonant converter is increased, the manufacturing cost and the mounting area are increased. Furthermore, there is a problem that a loss increases due to a current flowing through a voltage dividing resistor. In addition, there is a problem that the possibility of malfunction increases due to a change in resistance value caused by electrolytic corrosion or the like when used for a long time.

そこで、本発明は、入力電圧を監視することなく、過電流保護を適切に行うことが可能な電源制御装置、半導体集積回路、および共振型コンバータを提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a power supply control device, a semiconductor integrated circuit, and a resonant converter that can appropriately perform overcurrent protection without monitoring an input voltage.

本発明に係る電源制御装置は、
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。
The power supply control device according to the present invention includes:
A power supply control device for turning on / off a semiconductor switch used for a resonant converter and controlling a current flowing in a primary winding of a transformer,
An overcurrent determination unit that determines whether or not the current flowing through the primary winding is an overcurrent using an overcurrent protection threshold that decreases according to an elapsed time after the semiconductor switch is turned on; ,
An output voltage suppression unit that increases the switching frequency of the semiconductor switch when the overcurrent determination unit determines that the current flowing through the primary winding is an overcurrent;
It is characterized by providing.

また、前記電源制御装置において、
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。
In the power supply control device,
A monitor terminal for inputting a voltage corresponding to the current flowing through the primary winding;
A feedback terminal for inputting a voltage based on the output voltage of the resonant converter;
May be further provided.

また、前記電源制御装置において、
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。
In the power supply control device,
The overcurrent determination unit
A first input terminal for inputting the voltage of the monitor terminal; and a second input terminal for inputting a voltage based on the voltage of the feedback terminal. The voltage of the first input terminal is the second input. You may have the 1st comparator which outputs an overcurrent detection signal, when higher than the voltage of a terminal.

また、前記電源制御装置において、
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。
In the power supply control device,
The overcurrent determination unit
A third input terminal for inputting the voltage of the monitor terminal; and a fourth input terminal for inputting a voltage based on the voltage of the feedback terminal. The voltage of the third input terminal is the fourth input. You may have the 2nd comparator which outputs an overcurrent detection signal, when lower than the voltage based on the voltage of a terminal.

また、前記電源制御装置において、
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。
In the power supply control device,
The output voltage suppression unit includes a discharge acceleration semiconductor switch that is turned on when a first main electrode is electrically connected to the feedback terminal, a second main electrode is grounded, and the overcurrent detection signal is received. You may have.

また、前記電源制御装置において、
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。
In the power supply control device,
A gradient setting terminal for inputting a preset voltage;
A multiplier that outputs a voltage based on a voltage obtained by multiplying the voltage of the feedback terminal by the voltage of the gradient setting terminal; and
The overcurrent determination unit
A first input terminal electrically connected to the monitor terminal; and a second input terminal electrically connected to the output terminal of the multiplier, wherein the voltage at the first input terminal is You may have a 1st comparator which outputs an overcurrent detection signal, when higher than the voltage of a 2nd input terminal.

また、前記電源制御装置において、
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。
In the power supply control device,
A monitor terminal for inputting a voltage corresponding to the current flowing through the primary winding;
A feedback terminal for inputting a voltage based on the output voltage of the resonant converter;
A slope setting terminal for setting a slope of the overcurrent protection threshold,
The overcurrent determination unit may include a multiplier that outputs a voltage based on a voltage obtained by multiplying the voltage of the feedback terminal by the voltage of the gradient setting terminal.

また、前記電源制御装置において、
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。
In the power supply control device,
The overcurrent determination unit
A first input terminal electrically connected to the monitor terminal; and a second input terminal electrically connected to the output terminal of the multiplier, wherein the voltage at the first input terminal is You may further have the 1st comparator which outputs an overcurrent detection signal, when higher than the voltage of a 2nd input terminal.

また、前記電源制御装置において、
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。
In the power supply control device,
The overcurrent determination unit
A third input terminal electrically connected to the monitor terminal; and a fourth input terminal electrically connected to the output terminal of the multiplier. The voltage of the third input terminal is You may further have the 2nd comparator which outputs an overcurrent detection signal, when lower than the voltage of a 4th input terminal.

本発明に係る半導体集積回路は、上記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。   A semiconductor integrated circuit according to the present invention is characterized in that the power supply control device is formed on a semiconductor substrate.

本発明に係る共振型コンバータは、
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。
The resonant converter according to the present invention is
A transformer having a primary winding and a secondary winding;
A resonant capacitor connected in series with the primary winding;
A rectifying / smoothing unit that rectifies and smoothes the voltage generated in the secondary winding of the transformer;
A power supply control device having a monitor terminal, a feedback terminal, a first gate signal output terminal, and a second gate signal output terminal for inputting a voltage corresponding to a resonance current flowing in the primary winding;
A light emitting diode that emits light with a light amount corresponding to the output voltage of the rectifying and smoothing unit;
A capacitor having one end electrically connected to the feedback terminal and the other end grounded;
A phototransistor whose collector terminal is electrically connected to the feedback terminal, whose emitter terminal is grounded, and whose current transfer ratio changes according to the amount of light of the light emitting diode;
A first semiconductor switch having a drain terminal electrically connected to a positive electrode of a DC power source and a gate terminal connected to the first gate signal output terminal;
A second semiconductor switch having a drain terminal electrically connected to a source terminal of the first semiconductor switch, a source terminal grounded, and a gate terminal connected to the second gate signal output terminal;
The power supply control device
Whether or not the current flowing through the primary winding is an overcurrent by using an overcurrent protection threshold that decreases according to an elapsed time after the first semiconductor switch or the second semiconductor switch is turned on. An overcurrent determination unit for determining whether or not
An output voltage suppression unit that increases the switching frequency of the first and second semiconductor switches when the overcurrent determination unit determines that the current flowing through the primary winding is an overcurrent;
It is characterized by having.

また、前記共振型コンバータにおいて、
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。
In the resonant converter,
The overcurrent determination unit may use a voltage based on the voltage of the feedback terminal as the overcurrent protection threshold.

また、前記共振型コンバータにおいて、
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。
In the resonant converter,
The power supply control device further includes a gradient setting terminal for setting a gradient of the overcurrent protection threshold value,
The overcurrent determination unit may use a voltage based on a voltage obtained by multiplying the voltage of the feedback terminal by the voltage of the gradient setting terminal as the overcurrent protection threshold.

本発明では、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、1次巻線に流れる電流が過電流であるか否かを判定し、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、半導体スイッチのスイッチング周波数を増加させて、共振型コンバータの出力電圧を抑制する。これにより、本発明によれば、入力電圧を監視することなく、過電流保護を適切に行うことができる。   In the present invention, the current flowing in the primary winding is excessively exceeded by using an overcurrent protection threshold that decreases with the elapsed time from when the semiconductor switch that controls the current flowing in the primary winding of the transformer is turned on. It is determined whether or not the current is a current, and if it is determined that the current flowing through the primary winding is an overcurrent, the switching frequency of the semiconductor switch is increased to suppress the output voltage of the resonant converter. Thereby, according to this invention, overcurrent protection can be performed appropriately, without monitoring input voltage.

本実施形態に係る共振型コンバータ100の概略的構成を示す図である。1 is a diagram showing a schematic configuration of a resonant converter 100 according to the present embodiment. 共振型コンバータ100の出力電圧のスイッチング周波数特性を示すグラフである。4 is a graph showing switching frequency characteristics of output voltage of a resonant converter 100. 実施形態に係る電源制御装置1の概略的構成を示す図である。It is a figure showing a schematic structure of power supply control device 1 concerning an embodiment. フィードバック端子の電圧および共振電流の時間波形を示す図である。It is a figure which shows the time waveform of the voltage of a feedback terminal, and a resonant current. (a)はOCP閾値を一定にした場合における、共振型コンバータの出力電流と出力電圧の特性を示すグラフであり、(b)はOCP閾値を実施形態のように変化させた場合における、共振型コンバータの出力電流と出力電圧の特性を示すグラフである。(A) is a graph showing the characteristics of the output current and output voltage of the resonant converter when the OCP threshold is fixed, and (b) is a resonant type when the OCP threshold is changed as in the embodiment. It is a graph which shows the characteristic of the output current and output voltage of a converter. 別の実施形態に係る電源制御装置1Aの概略的構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of 1 A of power supply control apparatuses which concern on another embodiment. 電源制御装置1Aを用いた場合における各種信号の時間波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the time waveform of various signals at the time of using the power supply control device 1A.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態に係るについて説明する。   Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.

<共振型コンバータ100>
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。
<Resonant converter 100>
First, with reference to FIG. 1, a resonant converter 100 according to an embodiment of the present invention will be described.

共振型コンバータ100は、直流電源Vinから入力した電力を変換して得られた直流電力を負荷200に供給する。この共振型コンバータ100の入出力特性については、図2に示すように、出力電圧は、入力電圧が高いほど、スイッチング周波数の全域にわたって高くなる。なお、スイッチング周波数fは、共振周波数f0よりも高い周波数が選択される。   Resonant converter 100 supplies DC power obtained by converting power input from DC power supply Vin to load 200. Regarding the input / output characteristics of the resonant converter 100, as shown in FIG. 2, the output voltage becomes higher over the entire switching frequency as the input voltage is higher. The switching frequency f is selected to be higher than the resonance frequency f0.

共振型コンバータ100は、図1に示すように、電源制御装置1と、半導体スイッチQ1と、半導体スイッチQ2と、トランスTと、共振コンデンサC1と、整流平滑部110と、出力電圧検出部120と、電流電圧変換部130と、発光ダイオードPC1と、フォトトランジスタPC2とを備えている。なお、共振型コンバータ100には、入力電圧(直流電源Vinの電圧)を監視するための回路は設けられていない。   As shown in FIG. 1, the resonant converter 100 includes a power supply control device 1, a semiconductor switch Q1, a semiconductor switch Q2, a transformer T, a resonant capacitor C1, a rectifying / smoothing unit 110, an output voltage detecting unit 120, and the like. The current-voltage conversion unit 130, the light emitting diode PC1, and the phototransistor PC2. The resonant converter 100 is not provided with a circuit for monitoring the input voltage (the voltage of the DC power supply Vin).

以下、共振型コンバータ100の各構成要素について説明する。   Hereinafter, each component of the resonant converter 100 will be described.

電源制御装置1は、共振型コンバータ100に用いられる。この電源制御装置1については後ほど詳しく説明するが、半導体スイッチQ1,Q2をオン/オフするように構成されている。なお、電源制御装置1は、例えばICチップとして構成される。即ち、電源制御装置1は、半導体基板上に形成された半導体集積回路として構成することが可能である。   The power supply control device 1 is used for the resonant converter 100. The power supply control device 1 will be described in detail later, but is configured to turn on / off the semiconductor switches Q1 and Q2. The power supply control device 1 is configured as an IC chip, for example. That is, the power supply control device 1 can be configured as a semiconductor integrated circuit formed on a semiconductor substrate.

トランスTの1次巻線T1には、半導体スイッチQ1,Q2に流れる電流が流れる。半導体スイッチQ1,Q2は、トランスTの1次巻線T1に流れる電流を制御する。半導体スイッチQ1(第1の半導体スイッチ)はハイサイドスイッチであり、半導体スイッチQ2(第2の半導体スイッチ)はローサイドスイッチである。半導体スイッチQ1,Q2は、例えばN型MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)により構成される。なお、半導体スイッチQ1,Q2は、その他、SiCパワーデバイス、GaNパワーデバイス、シリコンパワーデバイス、IGBTなどであってもよい。   A current flowing through the semiconductor switches Q1, Q2 flows through the primary winding T1 of the transformer T. The semiconductor switches Q1 and Q2 control the current flowing through the primary winding T1 of the transformer T. The semiconductor switch Q1 (first semiconductor switch) is a high-side switch, and the semiconductor switch Q2 (second semiconductor switch) is a low-side switch. The semiconductor switches Q1 and Q2 are configured by, for example, an N-type MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor). In addition, the semiconductor switches Q1 and Q2 may be a SiC power device, a GaN power device, a silicon power device, an IGBT, or the like.

図1に示すように、直列接続された半導体スイッチQ1および半導体スイッチQ2が、直流電源Vinの正極と負極の間に接続されている。より詳しくは、半導体スイッチQ1は、ドレイン端子が直流電源Vinの正極に電気的に接続され、ゲート端子が電源制御装置1のゲート信号出力端子G1(第1のゲート信号出力端子)に電気的に接続されている。半導体スイッチQ2は、ドレイン端子が半導体スイッチQ1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、ゲート端子が電源制御装置1のゲート信号出力端子G2(第2のゲート信号出力端子)に電気的に接続されている。   As shown in FIG. 1, a semiconductor switch Q1 and a semiconductor switch Q2 connected in series are connected between a positive electrode and a negative electrode of a DC power supply Vin. More specifically, the semiconductor switch Q1 has a drain terminal electrically connected to the positive electrode of the DC power supply Vin, and a gate terminal electrically connected to the gate signal output terminal G1 (first gate signal output terminal) of the power supply control device 1. It is connected. The semiconductor switch Q2 has a drain terminal electrically connected to the source terminal of the semiconductor switch Q1, a source terminal grounded, and a gate terminal connected to the gate signal output terminal G2 (second gate signal output terminal) of the power supply control device 1. Electrically connected.

トランスTは、1次巻線T1および2次巻線T2,T3を有する。1次巻線T1と2次巻線T2,T3との間が絶縁されている。1次巻線T1は、半導体スイッチQ2と並列に接続されている。2次巻線T2,T3は整流平滑部110に接続されている。   The transformer T has a primary winding T1 and secondary windings T2 and T3. The primary winding T1 is insulated from the secondary windings T2 and T3. The primary winding T1 is connected in parallel with the semiconductor switch Q2. The secondary windings T2 and T3 are connected to the rectifying and smoothing unit 110.

共振コンデンサC1は、1次巻線T1に直列接続されている。なお、共振コンデンサC1の配置は、これに限られず、例えば、半導体スイッチQ1と半導体スイッチQ2の接続点Nと、1次巻線T1との間に共振コンデンサC1が設けられてもよい。   The resonant capacitor C1 is connected in series with the primary winding T1. The arrangement of the resonance capacitor C1 is not limited to this, and for example, the resonance capacitor C1 may be provided between the connection point N of the semiconductor switch Q1 and the semiconductor switch Q2 and the primary winding T1.

整流平滑部110は、ダイオードD1,D2と、平滑コンデンサC5と、を有し、トランスTの2次巻線T2,T3に発生した電圧を整流および平滑する。整流平滑部110の出力側には、負荷200が接続される。また、整流平滑部110の出力には、発光ダイオードPC1および出力電圧検出部120がそれぞれ電気的に接続されている。   The rectifying / smoothing unit 110 includes diodes D1 and D2 and a smoothing capacitor C5, and rectifies and smoothes the voltage generated in the secondary windings T2 and T3 of the transformer T. A load 200 is connected to the output side of the rectifying and smoothing unit 110. The light emitting diode PC1 and the output voltage detection unit 120 are electrically connected to the output of the rectifying / smoothing unit 110, respectively.

発光ダイオードPC1は、アノード端子が整流平滑部110の出力に抵抗R8を介して接続され、カソード端子が出力電圧検出部120に接続されている。この発光ダイオードPC1は、整流平滑部110の出力電圧に応じた光量で発光する。   The light emitting diode PC1 has an anode terminal connected to the output of the rectifying / smoothing unit 110 via a resistor R8 and a cathode terminal connected to the output voltage detecting unit 120. The light emitting diode PC1 emits light with a light amount corresponding to the output voltage of the rectifying and smoothing unit 110.

発光ダイオードPC1から出射された光は、フォトトランジスタPC2で受光される。フォトトランジスタPC2は、発光ダイオードPC1に対応して設けられ、発光ダイオードPC1から出射される光を受光することが可能な位置に配置されている。フォトトランジスタPC2は、コレクタ端子が電源制御装置1のフィードバック端子FBに電気的に接続され、エミッタ端子が接地されている。フォトトランジスタPC2は、発光ダイオードPC1の光量に応じて電流伝達比が変わる。これにより、フォトトランジスタPC2に流れる電流は、受光した光の光量が増加するにつれて増加する。   The light emitted from the light emitting diode PC1 is received by the phototransistor PC2. The phototransistor PC2 is provided corresponding to the light emitting diode PC1, and is disposed at a position where it can receive light emitted from the light emitting diode PC1. The phototransistor PC2 has a collector terminal electrically connected to the feedback terminal FB of the power supply control device 1, and an emitter terminal grounded. The current transfer ratio of the phototransistor PC2 varies depending on the light amount of the light emitting diode PC1. As a result, the current flowing through the phototransistor PC2 increases as the amount of received light increases.

フォトトランジスタPC2のコレクタ端子は、抵抗R4を介して電源制御装置1のフィードバック端子FBに接続されている。また、抵抗R3およびコンデンサC3が、フォトトランジスタPC2と抵抗R4に並列接続されている。   The collector terminal of the phototransistor PC2 is connected to the feedback terminal FB of the power supply control device 1 through the resistor R4. A resistor R3 and a capacitor C3 are connected in parallel to the phototransistor PC2 and the resistor R4.

出力電圧検出部120は、負荷200に供給される直流電圧を監視し、この直流電圧が高くなるにつれて、発光ダイオードPC1に流れる電流を増加させて、発光ダイオードPC1から出射される光の光量を増加させる。   The output voltage detection unit 120 monitors the DC voltage supplied to the load 200, and increases the amount of light emitted from the light emitting diode PC1 by increasing the current flowing through the light emitting diode PC1 as the DC voltage increases. Let

電流電圧変換部130は、トランスTの1次巻線T1に流れる電流(共振電流)を電圧に変換し、電源制御装置1のモニタ端子MONに出力する。共振電流が大きくなるにつれて、電流電圧変換部130が出力する電圧は高くなる。本実施形態では、電流電圧変換部130は、図1に示すように、抵抗R5,R6,R7と、コンデンサC4と、を有する。   The current-voltage converter 130 converts a current (resonant current) flowing through the primary winding T1 of the transformer T into a voltage and outputs the voltage to the monitor terminal MON of the power supply control device 1. As the resonance current increases, the voltage output from the current-voltage converter 130 increases. In the present embodiment, the current-voltage conversion unit 130 includes resistors R5, R6, and R7 and a capacitor C4 as shown in FIG.

<電源制御装置1>
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。
<Power supply control device 1>
Next, the power supply control device 1 will be described in detail mainly with reference to FIG.

電源制御装置1は、フィードバック端子FBの電圧と、モニタ端子MONの電圧とに応じて、半導体スイッチQ1,Q2をスイッチングさせるゲート信号(スイッチング信号)を生成するように構成されている。   The power supply control device 1 is configured to generate a gate signal (switching signal) for switching the semiconductor switches Q1 and Q2 in accordance with the voltage at the feedback terminal FB and the voltage at the monitor terminal MON.

まず、電源制御装置1が有する各種端子について説明する。電源制御装置1は、モニタ端子MONと、フィードバック端子FBと、ゲート信号出力端子G1と、ゲート信号出力端子G2と、グランド端子GNDとを有する。   First, various terminals included in the power supply control device 1 will be described. The power supply control device 1 includes a monitor terminal MON, a feedback terminal FB, a gate signal output terminal G1, a gate signal output terminal G2, and a ground terminal GND.

モニタ端子MONは、トランスTの1次巻線T1に流れる電流(共振電流)に応じた電圧を入力する。より詳しくは、モニタ端子MONは、トランスTの1次巻線T1に流れる電流が電流電圧変換部130により変換された電圧を入力する。   The monitor terminal MON inputs a voltage corresponding to the current (resonant current) flowing through the primary winding T1 of the transformer T. More specifically, the monitor terminal MON inputs a voltage obtained by converting the current flowing through the primary winding T1 of the transformer T by the current-voltage conversion unit 130.

フィードバック端子FBは、共振型コンバータ100の出力電圧に基づく電圧を入力する。電源制御装置1は、フィードバック端子FBの電圧に応じた周波数で半導体スイッチQ1,Q2をオンオフする。フィードバック端子FBは、コンデンサC3を介して接地され、抵抗R3を介して接地され、また、直列に接続された抵抗R4およびフォトトランジスタPC2を介して接地される。したがって、フィードバック端子FBに流れる電流は、抵抗R3に流れる電流と、抵抗R4およびフォトトランジスタPC2に流れる電流とからなる。コンデンサC3の放電期間(後述の半導体スイッチQ4がオフ状態の期間)においては、フィードバック端子FBの電圧は時間が経過するにつれて降下する。以下に説明するように、フィードバック端子FBの電圧は、コンデンサC3の蓄電状態や、フォトトランジスタPC2が受光する光量に応じて変化する。   Feedback terminal FB inputs a voltage based on the output voltage of resonant converter 100. The power supply control device 1 turns on and off the semiconductor switches Q1 and Q2 at a frequency according to the voltage of the feedback terminal FB. The feedback terminal FB is grounded via a capacitor C3, grounded via a resistor R3, and grounded via a resistor R4 and a phototransistor PC2 connected in series. Therefore, the current flowing through the feedback terminal FB includes a current flowing through the resistor R3 and a current flowing through the resistor R4 and the phototransistor PC2. During the discharge period of the capacitor C3 (a period in which a semiconductor switch Q4 described later is in an off state), the voltage at the feedback terminal FB drops as time passes. As will be described below, the voltage at the feedback terminal FB varies depending on the storage state of the capacitor C3 and the amount of light received by the phototransistor PC2.

フィードバック端子FBの電圧は、図1に示すように、コンデンサC3の電極間電圧に等しい。コンデンサC3は、一端がフィードバック端子FBに電気的に接続され、他端が接地されており、電源制御装置1の電流源CS(後述)により充電される。コンデンサC3に充電された電荷は、抵抗R3と、直列接続された抵抗R4およびフォトトランジスタPC2とを介して放電される。より詳しくは、コンデンサC3に充電された電荷は、抵抗R3により、常時放電されるとともに、フォトトランジスタPC2において受光される光量に応じて、抵抗R4およびフォトトランジスタPC2により放電される。なお、詳しくは後述するが、電源制御装置1内の半導体スイッチ(放電加速用半導体スイッチ)Q3がオン状態になることで、コンデンサC3の放電時間が短くなる。   As shown in FIG. 1, the voltage of the feedback terminal FB is equal to the voltage between the electrodes of the capacitor C3. The capacitor C3 has one end electrically connected to the feedback terminal FB and the other end grounded, and is charged by a current source CS (described later) of the power supply control device 1. The electric charge charged in the capacitor C3 is discharged through the resistor R3, the resistor R4 and the phototransistor PC2 connected in series. More specifically, the electric charge charged in the capacitor C3 is always discharged by the resistor R3 and discharged by the resistor R4 and the phototransistor PC2 in accordance with the amount of light received by the phototransistor PC2. As will be described in detail later, the discharge time of the capacitor C3 is shortened when the semiconductor switch (discharge acceleration semiconductor switch) Q3 in the power supply control device 1 is turned on.

ゲート信号出力端子G1は、半導体スイッチQ1をオン/オフするためのゲート信号を出力するための端子である。ゲート信号出力端子G2は、半導体スイッチQ2をオン/オフするためのゲート信号を出力するための端子である。   The gate signal output terminal G1 is a terminal for outputting a gate signal for turning on / off the semiconductor switch Q1. The gate signal output terminal G2 is a terminal for outputting a gate signal for turning on / off the semiconductor switch Q2.

グランド端子GNDは、接地される。本実施形態では、グランド端子GNDは、直流電源の負極に接続されている。   The ground terminal GND is grounded. In the present embodiment, the ground terminal GND is connected to the negative electrode of the DC power supply.

次に、電源制御装置1の内部構成について図3を参照して説明する。   Next, the internal configuration of the power supply control device 1 will be described with reference to FIG.

電源制御装置1は、図3に示すように、過電流判定部10と、出力電圧抑制部20と、制御部30と、駆動部40と、基準電圧生成部50と、半導体スイッチQ1H,Q1L,Q2H,Q2Lとを備えている。なお、半導体スイッチQ1,Q2のスイッチング周波数を所与のソフトスタート周波数でソフトスタート動作させるためのソフトスタート制御部(図示せず)が電源制御装置1に設けられてもよい。   As shown in FIG. 3, the power supply control device 1 includes an overcurrent determination unit 10, an output voltage suppression unit 20, a control unit 30, a drive unit 40, a reference voltage generation unit 50, semiconductor switches Q1H, Q1L, Q2H and Q2L. Note that the power supply control device 1 may be provided with a soft start control unit (not shown) for causing the semiconductor switches Q1 and Q2 to perform a soft start operation at a given soft start frequency.

過電流判定部10は、半導体スイッチ(半導体スイッチQ1またはQ2)がオン状態になってからの経過時間に応じて低下するOCP閾値を用いて、1次巻線T1に流れる電流(共振電流)が過電流であるか否かを判定するように構成されている。この過電流判定部10は、後述するように、フィードバック端子FBの電圧に基づく電圧をOCP閾値として用いる。   The overcurrent determination unit 10 uses the OCP threshold that decreases according to the elapsed time from when the semiconductor switch (semiconductor switch Q1 or Q2) is turned on to generate a current (resonant current) flowing through the primary winding T1. It is comprised so that it may be determined whether it is an overcurrent. As will be described later, the overcurrent determination unit 10 uses a voltage based on the voltage of the feedback terminal FB as the OCP threshold.

過電流判定部10は、比較器CMP1,2と、立ち上がり検出部11,12と、ORゲート13と、電圧レベル調整部14と、NOTゲート15と、を有している。   The overcurrent determination unit 10 includes comparators CMP 1 and 2, rising detection units 11 and 12, an OR gate 13, a voltage level adjustment unit 14, and a NOT gate 15.

電圧レベル調整部14は、フィードバック端子FBの電圧を比較器CMP1,2の入力電圧に適した電圧にレベル調整して出力する。なお、電圧レベル調整部14の電圧入力線は図3では2本であるが、1本であってもよい。NOTゲート15は、電圧レベル調整部14と比較器CMP2との間に接続されており、電圧レベル調整部14の出力電圧を反転させて比較器CMP2の非反転入力端子(+)に出力する。このNOTゲート15は、電圧レベル調整部14に含まれてもよい。   The voltage level adjustment unit 14 adjusts the level of the voltage of the feedback terminal FB to a voltage suitable for the input voltage of the comparators CMP1 and CMP2, and outputs the voltage. The number of voltage input lines of the voltage level adjusting unit 14 is two in FIG. 3, but may be one. The NOT gate 15 is connected between the voltage level adjustment unit 14 and the comparator CMP2, inverts the output voltage of the voltage level adjustment unit 14, and outputs the inverted voltage to the non-inverting input terminal (+) of the comparator CMP2. The NOT gate 15 may be included in the voltage level adjustment unit 14.

比較器CMP1(第1の比較器)は、半導体スイッチQ1がオン状態のときの1次巻線T1に流れる電流が過電流であるか否かを検知する。この比較器CMP1は、モニタ端子MONに電気的に接続された第1の入力端子(+)(非反転入力端子)と、フィードバック端子FBに電圧レベル調整部14を介して電気的に接続された第2の入力端子(−)(反転入力端子)とを有する。第1の入力端子はモニタ端子MONの電圧を入力し、第2の入力端子はフィードバック端子FBの電圧に基づく電圧(本実施形態では、電圧レベル調整部14によりレベル調整した後の電圧)を入力する。   The comparator CMP1 (first comparator) detects whether or not the current flowing through the primary winding T1 when the semiconductor switch Q1 is on is an overcurrent. The comparator CMP1 is electrically connected to the first input terminal (+) (non-inverting input terminal) electrically connected to the monitor terminal MON and the feedback terminal FB via the voltage level adjustment unit 14. And a second input terminal (−) (inverted input terminal). The first input terminal inputs the voltage of the monitor terminal MON, and the second input terminal inputs a voltage based on the voltage of the feedback terminal FB (in this embodiment, the voltage after the level adjustment by the voltage level adjustment unit 14). To do.

比較器CMP2(第2の比較器)は、半導体スイッチQ2がオン状態のときの1次巻線T1に流れる電流が過電流であるか否かを検知する。この比較器CMP2は、モニタ端子MONに電気的に接続された第3の入力端子(−)と、フィードバック端子FBに電圧レベル調整部14およびNOTゲート15を介して電気的に接続された第4の入力端子(+)とを有する。第3の入力端子はモニタ端子MONの電圧を入力し、第4の入力端子はフィードバック端子FBの電圧に基づく電圧(本実施形態では、電圧レベル調整部14によりレベル調整し、NOTゲート15により反転した後の電圧)を入力する。   The comparator CMP2 (second comparator) detects whether or not the current flowing through the primary winding T1 when the semiconductor switch Q2 is on is an overcurrent. The comparator CMP2 includes a third input terminal (−) electrically connected to the monitor terminal MON, and a fourth input terminal electrically connected to the feedback terminal FB via the voltage level adjustment unit 14 and the NOT gate 15. Input terminal (+). The third input terminal inputs the voltage of the monitor terminal MON, and the fourth input terminal is a voltage based on the voltage of the feedback terminal FB (in this embodiment, the level is adjusted by the voltage level adjustment unit 14 and inverted by the NOT gate 15) Enter the voltage after).

比較器CMP1は、第1の入力端子の電圧が第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。比較器CMP2は、第3の入力端子の電圧が第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。なお、本実施形態では、過電流検出信号はHレベル信号であるが、これに限らない。   The comparator CMP1 outputs an overcurrent detection signal when the voltage at the first input terminal is higher than the voltage at the second input terminal. The comparator CMP2 outputs an overcurrent detection signal when the voltage at the third input terminal is lower than the voltage at the fourth input terminal. In the present embodiment, the overcurrent detection signal is an H level signal, but is not limited thereto.

立ち上がり検出部11は、比較器CMP1から入力した電圧がLレベルからHレベルに変化したことを検出する。同様に、立ち上がり検出部12は、比較器CMP2から入力した電圧がLレベルからHレベルに変化したことを検出する。立ち上がり検出部11,12の出力信号はORゲート13に入力される。ORゲート13は、立ち上がり検出部11,12の論理和をとって出力電圧抑制部20(半導体スイッチQ3のゲート端子)に出力する。   The rising edge detection unit 11 detects that the voltage input from the comparator CMP1 has changed from the L level to the H level. Similarly, the rising edge detection unit 12 detects that the voltage input from the comparator CMP2 has changed from the L level to the H level. Output signals from the rise detection units 11 and 12 are input to the OR gate 13. The OR gate 13 takes the logical sum of the rise detection units 11 and 12 and outputs the logical sum to the output voltage suppression unit 20 (gate terminal of the semiconductor switch Q3).

上記のように、比較器CMP1,2は、フィードバック端子FBの電圧に基づいて過電流判定を行う。換言すれば、本実施形態では、フィードバック端子FBの電圧に基づいてOCP閾値を決定する。   As described above, the comparators CMP1 and CMP2 perform overcurrent determination based on the voltage of the feedback terminal FB. In other words, in the present embodiment, the OCP threshold is determined based on the voltage of the feedback terminal FB.

出力電圧抑制部20は、過電流判定部10により、1次巻線T1に流れる電流が過電流であると判定された場合、半導体スイッチQ1および半導体スイッチQ2のスイッチング周波数を増加させる(すなわち、オン/オフ周期を短くする)ように構成されている。本実施形態では、出力電圧抑制部20は、図3に示すように、半導体スイッチ(放電加速用半導体スイッチ)Q3から構成される。この半導体スイッチQ3は、比較器CMP1または比較器CMP2から過電流検出信号が出力された場合にオンする。半導体スイッチQ3は、例えばN型MOSFETである。この場合、半導体スイッチQ3は、ドレイン端子(第1の主電極)がフィードバック端子FBに電気的に接続され、ソース端子(第2の主電極)が接地され、過電流検出信号を受信するとオン状態になる。なお、過電流検出信号がLレベル信号となるように過電流判定部10が構成された場合、半導体スイッチQ3にはP型MOSFETを用いる。   When the overcurrent determination unit 10 determines that the current flowing through the primary winding T1 is an overcurrent, the output voltage suppression unit 20 increases the switching frequency of the semiconductor switch Q1 and the semiconductor switch Q2 (ie, the on-state is turned on). / Off period is shortened). In the present embodiment, the output voltage suppression unit 20 includes a semiconductor switch (discharge acceleration semiconductor switch) Q3 as shown in FIG. The semiconductor switch Q3 is turned on when an overcurrent detection signal is output from the comparator CMP1 or the comparator CMP2. The semiconductor switch Q3 is, for example, an N-type MOSFET. In this case, the semiconductor switch Q3 is turned on when the drain terminal (first main electrode) is electrically connected to the feedback terminal FB, the source terminal (second main electrode) is grounded, and an overcurrent detection signal is received. become. When the overcurrent determination unit 10 is configured so that the overcurrent detection signal becomes an L level signal, a P-type MOSFET is used for the semiconductor switch Q3.

半導体スイッチQ3がオン状態になると、コンデンサC3に蓄えられた電荷は半導体スイッチQ3を通って放電されるため、コンデンサC3の放電時間が短くなる。これにより、半導体スイッチQ1,Q2のスイッチング周波数が高くなる。その結果、図2で説明した共振型コンバータ100の特性から分かるように、共振型コンバータ100の出力電圧は低下することとなる。   When the semiconductor switch Q3 is turned on, the charge stored in the capacitor C3 is discharged through the semiconductor switch Q3, so that the discharge time of the capacitor C3 is shortened. As a result, the switching frequency of the semiconductor switches Q1, Q2 is increased. As a result, as can be seen from the characteristics of the resonant converter 100 described with reference to FIG. 2, the output voltage of the resonant converter 100 decreases.

制御部30は、フィードバック端子FBの電圧に基づいてスイッチング周波数を制御する。この制御部30は、電流源CSと、半導体スイッチQ4と、比較器(駆動パルス生成用比較器)CMPと、を有する。電流源CSは、定電流を出力する電流源であり、半導体スイッチQ4を介してフィードバック端子FBに接続されている。この電流源CSは、フィードバック端子FBに接続されたコンデンサC3を充電するための電流源である。より詳しくは、電流源CSは、半導体スイッチQ4がオン状態のときにコンデンサC3を充電する。   The control unit 30 controls the switching frequency based on the voltage of the feedback terminal FB. The control unit 30 includes a current source CS, a semiconductor switch Q4, and a comparator (drive pulse generating comparator) CMP. The current source CS is a current source that outputs a constant current, and is connected to the feedback terminal FB via the semiconductor switch Q4. The current source CS is a current source for charging the capacitor C3 connected to the feedback terminal FB. More specifically, the current source CS charges the capacitor C3 when the semiconductor switch Q4 is on.

半導体スイッチQ4は、コンデンサC3に充電するか否かを制御するためのスイッチであり、比較器(駆動パルス生成用比較器)CMPの出力信号に基づいて動作する。この半導体スイッチQ4は、本実施形態では、P型MOSFETにより構成される。半導体スイッチQ4のソース端子が電流源CSの出力に接続され、ドレイン端子がフィードバック端子FBに電気的に接続される。そして、ゲート端子にLレベル信号が入力されると半導体スイッチQ4がオン状態になり、コンデンサC3は電流源CSによって充電される。   The semiconductor switch Q4 is a switch for controlling whether or not the capacitor C3 is charged, and operates based on the output signal of the comparator (drive pulse generating comparator) CMP. In this embodiment, the semiconductor switch Q4 is configured by a P-type MOSFET. The source terminal of the semiconductor switch Q4 is connected to the output of the current source CS, and the drain terminal is electrically connected to the feedback terminal FB. When an L level signal is input to the gate terminal, the semiconductor switch Q4 is turned on, and the capacitor C3 is charged by the current source CS.

比較器CMPは、フィードバック端子FBの電圧に基づいて駆動パルス信号を出力する。より詳しくは、この比較器CMPは、フィードバック端子FBの電圧が参照電圧Vrefよりも高い場合にHレベル信号(第1の信号)を出力し、フィードバック端子FBの電圧が参照電圧Vrefよりも低い場合にLレベル信号(第2の信号)を出力する。なお、比較器CMPは、好ましくはヒステリシスコンパレータであるが、通常の比較器であってもよい。   The comparator CMP outputs a drive pulse signal based on the voltage at the feedback terminal FB. More specifically, the comparator CMP outputs an H level signal (first signal) when the voltage at the feedback terminal FB is higher than the reference voltage Vref, and when the voltage at the feedback terminal FB is lower than the reference voltage Vref. An L level signal (second signal) is output to. The comparator CMP is preferably a hysteresis comparator, but may be a normal comparator.

制御部30は、フィードバック端子FBの電圧が参照電圧Vrefに達するまでの期間は、電流源CSによりコンデンサC3を充電する。その後、参照電圧Vrefに達すると、半導体スイッチQ4がオフ状態になり、制御部30はコンデンサC3の充電を停止する。その後、フィードバック端子FBの電圧が参照電圧Vrefまで低下すると、半導体スイッチQ4がオン状態になり、コンデンサC3は電流源CSにより再び充電される。なお、コンデンサC3の放電期間の長さは、例えば、コンデンサC3の静電容量や抵抗R3,R4の抵抗値によって調整することが可能である。   The control unit 30 charges the capacitor C3 with the current source CS until the voltage at the feedback terminal FB reaches the reference voltage Vref. Thereafter, when the reference voltage Vref is reached, the semiconductor switch Q4 is turned off, and the control unit 30 stops charging the capacitor C3. Thereafter, when the voltage at the feedback terminal FB drops to the reference voltage Vref, the semiconductor switch Q4 is turned on, and the capacitor C3 is charged again by the current source CS. The length of the discharge period of the capacitor C3 can be adjusted by, for example, the capacitance of the capacitor C3 and the resistance values of the resistors R3 and R4.

駆動部40は、図3に示すように、T型フリップフロップ41と、ANDゲート42,43と、デッドタイム生成部44とを有している。   As shown in FIG. 3, the drive unit 40 includes a T-type flip-flop 41, AND gates 42 and 43, and a dead time generation unit 44.

駆動部40は、制御部30(比較器CMP)から供給される駆動パルス信号に基づいて、半導体スイッチQ1H,Q1L,Q2H,Q2Lのゲート端子に供給されるゲート信号を生成する。なお、駆動部40は、半導体スイッチQ1H,Q1L,Q2H,Q2Lに対応した振幅レベルで、駆動パルス信号の周波数に応じた発振周波数のゲート信号を生成する。それにより、ゲート信号出力端子G1,G2から、デッドタイムを挟んで半導体スイッチQ1,Q2が交互にオン状態になるように半導体スイッチQ1,Q2を制御するゲート信号が出力される。ここで、デッドタイムとは、半導体スイッチQ1,Q2の双方がオフとなる期間のことである。   The drive unit 40 generates a gate signal supplied to the gate terminals of the semiconductor switches Q1H, Q1L, Q2H, and Q2L based on the drive pulse signal supplied from the control unit 30 (comparator CMP). The drive unit 40 generates a gate signal having an oscillation frequency corresponding to the frequency of the drive pulse signal at an amplitude level corresponding to the semiconductor switches Q1H, Q1L, Q2H, and Q2L. As a result, gate signals for controlling the semiconductor switches Q1 and Q2 are output from the gate signal output terminals G1 and G2 so that the semiconductor switches Q1 and Q2 are alternately turned on with a dead time interposed therebetween. Here, the dead time is a period during which both the semiconductor switches Q1 and Q2 are off.

本実施形態では、半導体スイッチQ1H,Q2HはP型MOSFETであり、半導体スイッチQ1L,Q2LはN型MOSFETである。図3に示すように、ゲート信号出力端子G1には、半導体スイッチQ1Hのドレイン端子と、半導体スイッチQ1Lのドレイン端子とが接続される。半導体スイッチQ1Hのソース端子には、基準電圧を生成する基準電圧生成部50が接続される。半導体スイッチQ1Lのソース端子は、基準電位源(グランド等)に接続される。半導体スイッチQ1H,Q1Lのそれぞれのゲート端子には、駆動部40が接続される。   In this embodiment, the semiconductor switches Q1H and Q2H are P-type MOSFETs, and the semiconductor switches Q1L and Q2L are N-type MOSFETs. As shown in FIG. 3, the gate signal output terminal G1 is connected to the drain terminal of the semiconductor switch Q1H and the drain terminal of the semiconductor switch Q1L. A reference voltage generation unit 50 that generates a reference voltage is connected to the source terminal of the semiconductor switch Q1H. The source terminal of the semiconductor switch Q1L is connected to a reference potential source (such as ground). The drive unit 40 is connected to the gate terminals of the semiconductor switches Q1H and Q1L.

基準電圧生成部50は、基準電圧を生成し、駆動部40と、半導体スイッチQ1Hおよび半導体スイッチQ2Hのソース端子とに基準電圧を供給する。   The reference voltage generation unit 50 generates a reference voltage and supplies the reference voltage to the drive unit 40 and the source terminals of the semiconductor switch Q1H and the semiconductor switch Q2H.

<共振型コンバータ100の動作>
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。
<Operation of Resonant Type Converter 100>
Next, the operation of the resonant converter 100 configured as described above will be described.

共振型コンバータ100は、電源制御装置1によって生成されたゲート信号によってデッドタイムを挟んで半導体スイッチQ1,Q2を交互にオンさせて1次巻線T1を流れる電流を制御する。そして、整流平滑部110から出力される直流電圧が負荷200に供給される。   The resonant converter 100 controls the current flowing through the primary winding T1 by alternately turning on the semiconductor switches Q1 and Q2 with a dead time between the gate signals generated by the power supply control device 1. Then, the DC voltage output from the rectifying / smoothing unit 110 is supplied to the load 200.

半導体スイッチQ1がオン状態で、且つ、半導体スイッチQ2がオフ状態である期間では、直流電源Vinの正極から出力された電流が半導体スイッチQ1を介してトランスTの1次巻線T1に供給される。したがって、トランスTの1次巻線T1の正方向に(すなわち、接続点Nから共振コンデンサC1に向かって)電流が流れる。すると、トランスTの2次巻線T2,T3には、正方向と反対の負方向に電流を流そうとする起電力がそれぞれ発生し、ダイオードD1ではアノードの電圧がカソードの電圧より高くなり、ダイオードD1が導通する。その結果、2次巻線T2,T3に発生した起電力が整流され、平滑コンデンサC5で平滑されて、負荷200に供給される。   In a period in which the semiconductor switch Q1 is on and the semiconductor switch Q2 is off, the current output from the positive electrode of the DC power source Vin is supplied to the primary winding T1 of the transformer T via the semiconductor switch Q1. . Therefore, a current flows in the positive direction of the primary winding T1 of the transformer T (that is, from the connection point N toward the resonance capacitor C1). Then, an electromotive force is generated in the secondary windings T2 and T3 of the transformer T to cause a current to flow in the negative direction opposite to the positive direction. In the diode D1, the anode voltage becomes higher than the cathode voltage. Diode D1 conducts. As a result, the electromotive force generated in the secondary windings T2 and T3 is rectified, smoothed by the smoothing capacitor C5, and supplied to the load 200.

一方、半導体スイッチQ1がオフ状態で、且つ、半導体スイッチQ2がオン状態である期間では、1次巻線T1の正方向に電流が流れた期間にトランスTに蓄えられたエネルギーが用いられる。すなわち、この期間では、トランスTに蓄えられたエネルギーにより、トランスTの1次巻線T1から半導体スイッチQ2を介して直流電源Vinの負極に電流が供給される。すなわち、1次巻線T1の負方向に電流が流れる。すると、トランスTの2次巻線T2,T3には、1次巻線T1の正方向に電流を流そうとする起電力がそれぞれ発生し、ダイオードD2ではアノードの電圧がカソードの電圧より高くなり、ダイオードD2が導通する。その結果、トランスTの2次巻線T2,T3に発生した起電力が整流され、平滑コンデンサC5で平滑されて、負荷200に供給される。   On the other hand, during the period in which the semiconductor switch Q1 is in the off state and the semiconductor switch Q2 is in the on state, the energy stored in the transformer T during the period in which current flows in the positive direction of the primary winding T1 is used. That is, during this period, current is supplied from the primary winding T1 of the transformer T to the negative electrode of the DC power supply Vin via the semiconductor switch Q2 by the energy stored in the transformer T. That is, a current flows in the negative direction of the primary winding T1. Then, an electromotive force is generated in the secondary windings T2 and T3 of the transformer T so as to cause a current to flow in the positive direction of the primary winding T1, and in the diode D2, the anode voltage becomes higher than the cathode voltage. The diode D2 becomes conductive. As a result, the electromotive force generated in the secondary windings T2 and T3 of the transformer T is rectified, smoothed by the smoothing capacitor C5, and supplied to the load 200.

負荷200に供給される直流電圧は、抵抗R8を介して発光ダイオードPC1に供給されるとともに、出力電圧検出部120に供給される。フォトトランジスタPC2に流れる電流は受光した光の光量が増加するにつれて増加する。このため、共振型コンバータ100の出力電圧が高くなるにつれてコンデンサC3の放電速度が高くなり、その結果、半導体スイッチQ1,Q2のスイッチング周波数が高くなる。   The DC voltage supplied to the load 200 is supplied to the light emitting diode PC1 through the resistor R8 and also supplied to the output voltage detection unit 120. The current flowing through the phototransistor PC2 increases as the amount of received light increases. For this reason, as the output voltage of the resonant converter 100 increases, the discharge rate of the capacitor C3 increases, and as a result, the switching frequency of the semiconductor switches Q1, Q2 increases.

図4は、フィードバック端子FBの電圧VFBの時間波形と、1次巻線T1を流れる電流Iの時間波形を、共振型コンバータ100の入力電圧ごとに示している。なお、図4において電流Iの時間波形は、半導体スイッチQ1がオン状態のときの波形を示しており、半導体スイッチQ2がオン状態のときの波形は図示していない。 FIG. 4 shows the time waveform of the voltage V FB at the feedback terminal FB and the time waveform of the current ID flowing through the primary winding T 1 for each input voltage of the resonant converter 100. In FIG. 4, the time waveform of the current ID shows a waveform when the semiconductor switch Q1 is in an on state, and a waveform when the semiconductor switch Q2 is in an on state is not shown.

図4に示すように、入力電圧が低い場合は、半導体スイッチQ1のスイッチング周波数が比較的低く、半導体スイッチQ1のオン期間が比較的長い。入力電圧が高くになるにつれて、半導体スイッチQ1のスイッチング周波数が高くなり、半導体スイッチQ1のオン期間が短くなる。また、1次巻線T1を流れる電流Iについて見ると、入力電圧が低い場合、電流Iのピーク値は比較的高く、ピーク値に達するタイミング(オン期間における位相)が早い。入力電圧が高くになるにつれて、電流Iのピーク値は低くなり、ピーク値に達するタイミング(オン期間における位相)が遅くなる。このように、入力電圧に応じて、電流のピーク値およびピーク値に達するタイミングが変動する。 As shown in FIG. 4, when the input voltage is low, the switching frequency of the semiconductor switch Q1 is relatively low, and the ON period of the semiconductor switch Q1 is relatively long. As the input voltage increases, the switching frequency of the semiconductor switch Q1 increases, and the ON period of the semiconductor switch Q1 decreases. Further, regarding the current ID flowing through the primary winding T1, when the input voltage is low, the peak value of the current ID is relatively high, and the timing of reaching the peak value (phase in the on period) is early. As the input voltage increases, the peak value of the current ID decreases, and the timing (phase during the ON period) when the peak value is reached is delayed. Thus, the current peak value and the timing of reaching the peak value vary depending on the input voltage.

従来は、前述したように、入力電圧を監視し、入力電圧に応じてOCP閾値を設定していた。これに対し、本実施形態では、フィードバック端子FBの電圧を用いてOCP閾値を設定する。フィードバック端子FBの電圧は、図4に示すように、オン期間中、コンデンサC3の放電によりなだらかに低下する。入力電圧が高くなるにつれて、1次巻線T1に流れる電流Iがピークに達するタイミングは遅くなるとともに、ピークは低くなる。このことを利用して、フィードバック端子FBの電圧に応じてOCP閾値を設定することで、入力電圧に応じた適切なOCP閾値を設定することができるようになる。 Conventionally, as described above, the input voltage is monitored, and the OCP threshold is set according to the input voltage. On the other hand, in this embodiment, the OCP threshold is set using the voltage of the feedback terminal FB. As shown in FIG. 4, the voltage of the feedback terminal FB gently decreases during the ON period due to the discharge of the capacitor C3. As the input voltage increases, the timing at which the current ID flowing through the primary winding T1 reaches a peak is delayed and the peak is decreased. By utilizing this fact, the OCP threshold value can be set according to the input voltage by setting the OCP threshold value according to the voltage of the feedback terminal FB.

前述のように、OCP閾値は、フィードバック端子FBの電圧VFBを用いて設定されるため、半導体スイッチQ1(またはQ2)がオン状態になってからの経過時間に応じて低下する。低入力電圧時は、共振電流のピークは高く位相が早いところ、OCP閾値も高いため、低入力電圧に応じた過電流検出が可能である。一方、高入力電圧時は、共振電流のピークは低く位相が遅いところ、OCP閾値も低いため、高入力電圧に応じた過電流検出が可能である。このようにして、本実施形態によれば、入力電圧の変動に対応して適切なOCP閾値を設定することができる。その結果、図5(b)に示すように、入力電圧がDC360V,390V,420Vと変動した場合であっても、過電流保護機能が動作するポイント(出力電流値)の変動を抑制することができる。 As described above, since the OCP threshold is set using the voltage V FB of the feedback terminal FB, the OCP threshold decreases according to the elapsed time since the semiconductor switch Q1 (or Q2) is turned on. When the input voltage is low, the peak of the resonance current is high and the phase is fast, and the OCP threshold is also high, so that overcurrent detection according to the low input voltage is possible. On the other hand, when the input voltage is high, the peak of the resonance current is low and the phase is slow, and the OCP threshold is also low, so that overcurrent detection according to the high input voltage is possible. In this way, according to the present embodiment, it is possible to set an appropriate OCP threshold corresponding to the fluctuation of the input voltage. As a result, as shown in FIG. 5B, even when the input voltage fluctuates as DC360V, 390V, and 420V, the fluctuation of the point (output current value) at which the overcurrent protection function operates can be suppressed. it can.

以上説明したように、本実施形態によれば、入力電圧が変動する場合であっても、入力電圧を監視することなく、過電流保護を適切に行うことができる。   As described above, according to this embodiment, even when the input voltage varies, overcurrent protection can be appropriately performed without monitoring the input voltage.

さらに、本実施形態によれば、入力電圧を監視するための抵抗が不要となるため、共振型コンバータの部品点数が減少し、製造コストおよび実装面積を削減することができる。また、従来の共振型コンバータでは、長期間使用した場合、電食等に伴う抵抗値の変化により誤動作のおそれがあったが、本実施形態では、入力電圧を監視するための抵抗が無いのでこのようなおそれはない。   Furthermore, according to the present embodiment, since a resistor for monitoring the input voltage is not required, the number of components of the resonant converter is reduced, and the manufacturing cost and the mounting area can be reduced. In addition, in the case of a conventional resonant converter, there is a risk of malfunction due to a change in resistance value caused by electric corrosion or the like when used for a long period of time. However, in this embodiment, there is no resistance for monitoring the input voltage. There is no fear.

また、本実施形態では、比較器CMP1およびCMP2を用いることで、ハイサイドスイッチ(半導体スイッチQ1)およびローサイドスイッチ(半導体スイッチQ2)の両方についてオン期間中の過電流を監視する。このため、半導体スイッチQ1(または半導体スイッチQ2)のオン期間中にのみ瞬間的な過電流が流れる場合にも、過電流保護動作を行うことができる。   In the present embodiment, the comparators CMP1 and CMP2 are used to monitor the overcurrent during the ON period for both the high-side switch (semiconductor switch Q1) and the low-side switch (semiconductor switch Q2). For this reason, even when an instantaneous overcurrent flows only during the ON period of the semiconductor switch Q1 (or the semiconductor switch Q2), the overcurrent protection operation can be performed.

さらに、本実施形態では、フィードバック端子FBの電圧に基づいてOCP閾値を設定するので、共振電流の位相から負荷の状態を正確に把握して過電流保護動作を行うことができる。よって、入力電圧を用いて過電流保護動作を行う場合と比べて、過電流保護の信頼性を向上させることができる。   Furthermore, in this embodiment, since the OCP threshold value is set based on the voltage of the feedback terminal FB, the overcurrent protection operation can be performed by accurately grasping the state of the load from the phase of the resonance current. Therefore, the reliability of the overcurrent protection can be improved compared to the case where the overcurrent protection operation is performed using the input voltage.

なお、上記実施形態では、半導体スイッチQ1および半導体スイッチQ2を流れる電流を比較器CMP1およびCMP2でそれぞれ監視していたが、いずれか一方の半導体スイッチに流れる電流のみを監視するようにしてもよい。この場合、比較器CMP1およびCMP2のうちいずれか一方、および削除する比較器に付随する立ち上がり検出部の他、ORゲート13も削除することができる。その結果、部品点数を減らし、コスト削減を図ることができる。また、上記実施形態では、図4で説明したようにコンデンサC3の放電期間に半導体スイッチQ1をオンにしていたが、コンデンサC3の充電期間にオンするようにしてもよい。   In the above embodiment, the currents flowing through the semiconductor switches Q1 and Q2 are monitored by the comparators CMP1 and CMP2, respectively, but only the current flowing through one of the semiconductor switches may be monitored. In this case, the OR gate 13 can be deleted in addition to any one of the comparators CMP1 and CMP2 and the rising edge detection unit associated with the comparator to be deleted. As a result, the number of parts can be reduced and the cost can be reduced. In the above embodiment, the semiconductor switch Q1 is turned on during the discharging period of the capacitor C3 as described in FIG. 4, but it may be turned on during the charging period of the capacitor C3.

<電源制御装置1A>
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。
<Power control device 1A>
Next, a power supply control device 1A according to another embodiment will be described with reference to FIG. One of the differences from the power supply control device 1 described above is that a gradient setting terminal SSD for setting the gradient of the OCP threshold is provided. In FIG. 6, the same components as those of the power supply control device 1 are denoted by the same reference numerals.

電源制御装置1Aは、図6に示すように、予め設定された電圧を入力する勾配設定端子SSDをさらに有する。この勾配設定端子SSDは、OCP閾値の勾配を設定するための端子である。   As illustrated in FIG. 6, the power supply control device 1 </ b> A further includes a gradient setting terminal SSD that inputs a preset voltage. This gradient setting terminal SSD is a terminal for setting the gradient of the OCP threshold.

勾配設定端子SSDに入力される電圧は、勾配設定端子SSDに外付けで接続された素子(コンデンサC6および抵抗R9)により予め設定される。コンデンサC6および抵抗R9は、勾配設定端子SSDと接地との間に接続されている。なお、コンデンサC6を充電する電流源(図示せず)が電源制御装置1A内に設けられる。   The voltage input to the gradient setting terminal SSD is preset by an element (capacitor C6 and resistor R9) externally connected to the gradient setting terminal SSD. The capacitor C6 and the resistor R9 are connected between the gradient setting terminal SSD and the ground. A current source (not shown) for charging the capacitor C6 is provided in the power supply control device 1A.

電源制御装置1Aは、図6に示すように、過電流判定部10Aと、出力電圧抑制部20と、制御部30と、駆動部40と、基準電圧生成部50と、半導体スイッチQ1H,Q1L,Q2H,Q2Lとを備えている。過電流判定部10A以外の構成は、電源制御装置1と同様であるので説明を省略する。   As shown in FIG. 6, the power supply control device 1A includes an overcurrent determination unit 10A, an output voltage suppression unit 20, a control unit 30, a drive unit 40, a reference voltage generation unit 50, semiconductor switches Q1H, Q1L, Q2H and Q2L. Since the configuration other than the overcurrent determination unit 10A is the same as that of the power supply control device 1, description thereof is omitted.

過電流判定部10Aは、比較器CMP1,2と、立ち上がり検出部11,12と、ORゲート13と、乗算器16,17とを有している。過電流判定部10Aは、以下に説明するように、フィードバック端子FBの電圧および勾配設定端子SSDの電圧に基づいて過電圧保護閾値を設定するように構成されている。   The overcurrent determination unit 10 </ b> A includes comparators CMP <b> 1 and 2, rising detection units 11 and 12, an OR gate 13, and multipliers 16 and 17. As will be described below, the overcurrent determination unit 10A is configured to set an overvoltage protection threshold based on the voltage of the feedback terminal FB and the voltage of the gradient setting terminal SSD.

乗算器16,17は、フィードバック端子FBの電圧に勾配設定端子SSD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16,17は、乗算により得られた電圧を比較器CMP1,2の入力電圧に適した電圧にレベル調整して出力する。なお、乗算器17は、乗算結果の電圧を反転させて比較器CMP2の非反転入力端子(+)に出力する。乗算器16の出力端子は比較器CMP1の反転入力端子に接続され、乗算器17の出力端子は比較器CMP2の非反転入力端子に接続されている。   The multipliers 16 and 17 output a voltage based on a voltage obtained by multiplying the voltage of the feedback terminal FB by the voltage of the gradient setting terminal SSD. The multipliers 16 and 17 adjust the level of the voltage obtained by multiplication to a voltage suitable for the input voltage of the comparators CMP1 and CMP2, and output the voltage. Note that the multiplier 17 inverts the voltage of the multiplication result and outputs it to the non-inverting input terminal (+) of the comparator CMP2. The output terminal of the multiplier 16 is connected to the inverting input terminal of the comparator CMP1, and the output terminal of the multiplier 17 is connected to the non-inverting input terminal of the comparator CMP2.

比較器CMP1(第1の比較器)は、モニタ端子MONに電気的に接続された第1の入力端子(+)と、乗算器16の出力端子に電気的に接続された第2の入力端子(−)とを有する。比較器CMP1は、第1の入力端子の電圧が第2の入力端子の電圧よりも高い場合に過電流検出信号(本実施形態ではHレベル信号)を出力する。   The comparator CMP1 (first comparator) includes a first input terminal (+) electrically connected to the monitor terminal MON and a second input terminal electrically connected to the output terminal of the multiplier 16. (-). The comparator CMP1 outputs an overcurrent detection signal (in this embodiment, an H level signal) when the voltage at the first input terminal is higher than the voltage at the second input terminal.

比較器CMP2(第2の比較器)は、モニタ端子MONに電気的に接続された第3の入力端子(−)と、乗算器17の出力端子に電気的に接続された第4の入力端子(+)とを有する。この比較器CMP2は、第3の入力端子の電圧が第4の入力端子の電圧よりも低い場合に過電流検出信号(本実施形態ではHレベル信号)を出力する。   The comparator CMP2 (second comparator) includes a third input terminal (−) electrically connected to the monitor terminal MON and a fourth input terminal electrically connected to the output terminal of the multiplier 17. (+). The comparator CMP2 outputs an overcurrent detection signal (in this embodiment, an H level signal) when the voltage at the third input terminal is lower than the voltage at the fourth input terminal.

上記の構成により、過電流判定部10Aは、乗算器16,17の出力電圧をOCP閾値として用いて、1次巻線T1に流れる電流が過電流であるか否かを判定する。OCP閾値の傾きを調整することができるため、より適切なOCP閾値を設定することができる。   With the above configuration, the overcurrent determination unit 10A determines whether the current flowing through the primary winding T1 is an overcurrent using the output voltages of the multipliers 16 and 17 as the OCP threshold. Since the slope of the OCP threshold can be adjusted, a more appropriate OCP threshold can be set.

なお、上記の実施形態では、経過時間に応じて低下するOCP閾値を過電流判定部10,10Aでフィードバック端子FBの電圧に基づいて生成したが、本発明はこれに限らない。例えば、マイコンなど任意の電圧波形を生成可能な装置を用いて、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電圧をOCP閾値として生成し、過電流判定に用いてもよい。マイコン等の装置は、電源制御装置1,1A内に設けられてもよいし、あるいは、電源制御装置1,1Aに外付けされてもよい。   In the above embodiment, the OCP threshold that decreases according to the elapsed time is generated based on the voltage of the feedback terminal FB by the overcurrent determination units 10 and 10A, but the present invention is not limited to this. For example, using a device capable of generating an arbitrary voltage waveform such as a microcomputer, a voltage that decreases according to the elapsed time after the semiconductor switch is turned on may be generated as an OCP threshold value and used for overcurrent determination. . A device such as a microcomputer may be provided in the power supply control device 1 or 1A, or may be externally attached to the power supply control device 1 or 1A.

図7は、電源制御装置1Aを用いた場合における各種信号の時間波形の一例を示している。図7において、VGHは半導体スイッチQ1に出力されるゲート信号であり、VGLは半導体スイッチQ2に出力されるゲート信号である。また、VSSDは、勾配設定端子SSDの電圧である。なお、図7は、勾配設定端子SSDの電圧が、2Vの場合、3.5Vの場合、および5Vの場合の3つのパターンを一つにまとめた図である。 FIG. 7 shows an example of time waveforms of various signals when the power supply control device 1A is used. In FIG. 7, V GH is a gate signal output to the semiconductor switch Q1, and V GL is a gate signal output to the semiconductor switch Q2. V SSD is the voltage of the gradient setting terminal SSD. FIG. 7 is a diagram in which three patterns are combined into one when the voltage of the gradient setting terminal SSD is 2V, 3.5V, and 5V.

図7から分かるように、勾配設定端子SSDの電圧が高くなるにつれて、OCP閾値の初期値Vは変わらないのに対し、収束値Vは高くなっていく。したがって、勾配設定端子SSDの電圧が高くなるにつれて、OCP閾値の勾配がなだらかになる。図7の例では、勾配設定端子SSDの電圧が5Vのときに収束値Vが初期値Vに等しくなっている。このように勾配設定端子SSDの電圧を変えることで、OCP閾値の傾きを調整することができる。その結果、より適切なOCP閾値を設定することができる。 As can be seen from FIG. 7, as the voltage at the gradient setting terminal SSD increases, the initial value V 1 of the OCP threshold does not change, whereas the convergence value V 2 increases. Therefore, the gradient of the OCP threshold becomes gentle as the voltage of the gradient setting terminal SSD increases. In the example of FIG. 7, the convergence value V 2 is equal to the initial value V 1 when the voltage of the gradient setting terminal SSD is 5V. In this way, the slope of the OCP threshold can be adjusted by changing the voltage of the slope setting terminal SSD. As a result, a more appropriate OCP threshold can be set.

なお、過電流判定部10Aにおいても過電流判定部10の場合と同様に、半導体スイッチQ1および半導体スイッチQ2のうちいずれか一方の半導体スイッチに流れる電流のみを監視するようにしてもよい。この場合、比較器CMP1およびCMP2のうちいずれか一方、削除する比較器に付随する立ち上がり検出部および乗算器の他、ORゲート13も削除することができるので、部品点数を減らし、コスト削減を図ることができる。   Note that the overcurrent determination unit 10A may monitor only the current flowing through one of the semiconductor switches Q1 and Q2 as in the case of the overcurrent determination unit 10. In this case, since either one of the comparators CMP1 and CMP2, the OR gate 13 can be deleted in addition to the rise detection unit and multiplier associated with the comparator to be deleted, the number of parts is reduced and the cost is reduced. be able to.

上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形を想到できるかもしれないが、本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではない。異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。特許請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。   Based on the above description, those skilled in the art may be able to conceive additional effects and various modifications of the present invention, but the aspects of the present invention are not limited to the individual embodiments described above. . You may combine suitably the component covering different embodiment. Various additions, modifications, and partial deletions can be made without departing from the concept and spirit of the present invention derived from the contents defined in the claims and equivalents thereof.

1,1A 電源制御装置
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
1, 1A Power supply control device 10, 10A Overcurrent determination unit 11, 12 Rising detection unit 13 OR gate 14 Voltage level adjustment unit 15 NOT gate 16, 17 Multiplier 20 Output voltage suppression unit 30 Control unit 40 Drive unit 41 T-type flip-flop AND gate 44 Dead time generator 50 Reference voltage generator 100 Resonant converter 110 Rectifier smoother 120 Output voltage detector 130 Current voltage converter 200 Load C1 Resonant capacitors C3, C4 Capacitor C5 Smoother capacitor C6 Capacitor CMP, CMP1, CMP2 Comparator CS Current sources D1, D2 Diodes G1, G2 Gate signal output terminal FB Feedback terminal MON Monitor terminal PC1 Light emitting diode PC2 Phototransistors Q1, Q2, Q3, Q4, Q5 Semiconductor switches R3, R4 5, R6, R7, R8, R9 resistor SSD gradient setting terminal T transformer T1 1 winding T2 2 winding Vin DC power supply

Claims (13)

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電源制御装置。
A power supply control device for turning on / off a semiconductor switch used for a resonant converter and controlling a current flowing in a primary winding of a transformer,
An overcurrent determination unit that determines whether or not the current flowing through the primary winding is an overcurrent using an overcurrent protection threshold that decreases according to an elapsed time after the semiconductor switch is turned on; ,
An output voltage suppression unit that increases the switching frequency of the semiconductor switch when the overcurrent determination unit determines that the current flowing through the primary winding is an overcurrent;
A power supply control device comprising:
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、
をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の電源制御装置。
A monitor terminal for inputting a voltage corresponding to the current flowing through the primary winding;
A feedback terminal for inputting a voltage based on the output voltage of the resonant converter;
The power supply control device according to claim 1, further comprising:
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請求項2に記載の電源制御装置。
The overcurrent determination unit
A first input terminal for inputting the voltage of the monitor terminal; and a second input terminal for inputting a voltage based on the voltage of the feedback terminal. The voltage of the first input terminal is the second input. The power supply control device according to claim 2, further comprising a first comparator that outputs an overcurrent detection signal when the voltage is higher than a terminal voltage.
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2または3に記載の電源制御装置。
The overcurrent determination unit
A third input terminal for inputting the voltage of the monitor terminal; and a fourth input terminal for inputting a voltage based on the voltage of the feedback terminal. The voltage of the third input terminal is the fourth input. 4. The power supply control device according to claim 2, further comprising a second comparator that outputs an overcurrent detection signal when the voltage is lower than a voltage based on a terminal voltage. 5.
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3または4に記載の電源制御装置。   The output voltage suppression unit includes a discharge acceleration semiconductor switch that is turned on when a first main electrode is electrically connected to the feedback terminal, a second main electrode is grounded, and the overcurrent detection signal is received. The power supply control device according to claim 3, wherein the power supply control device is provided. 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することを特徴とする請求項1に記載の電源制御装置。
A monitor terminal for inputting a voltage corresponding to the current flowing through the primary winding;
A feedback terminal for inputting a voltage based on the output voltage of the resonant converter;
A slope setting terminal for setting a slope of the overcurrent protection threshold,
The power supply control device according to claim 1, wherein the overcurrent determination unit includes a multiplier that outputs a voltage based on a voltage obtained by multiplying the voltage of the feedback terminal by the voltage of the gradient setting terminal. .
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6に記載の電源制御装置。
The overcurrent determination unit
A first input terminal electrically connected to the monitor terminal; and a second input terminal electrically connected to the output terminal of the multiplier, wherein the voltage at the first input terminal is The power supply control device according to claim 6, further comprising a first comparator that outputs an overcurrent detection signal when the voltage is higher than a voltage of the second input terminal.
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6または7に記載の電源制御装置。
The overcurrent determination unit
A third input terminal electrically connected to the monitor terminal; and a fourth input terminal electrically connected to the output terminal of the multiplier. The voltage of the third input terminal is The power supply control device according to claim 6, further comprising a second comparator that outputs an overcurrent detection signal when the voltage is lower than a voltage of the fourth input terminal.
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7または8のいずれかに記載の電源制御装置。   The output voltage suppression unit includes a discharge acceleration semiconductor switch that is turned on when a first main electrode is electrically connected to the feedback terminal, a second main electrode is grounded, and the overcurrent detection signal is received. The power supply control device according to claim 7, wherein the power supply control device is provided. 請求項1〜9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。   10. A semiconductor integrated circuit, wherein the power supply control device according to claim 1 is formed on a semiconductor substrate. 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共振型コンバータ。
A transformer having a primary winding and a secondary winding;
A resonant capacitor connected in series with the primary winding;
A rectifying / smoothing unit that rectifies and smoothes the voltage generated in the secondary winding of the transformer;
A power supply control device having a monitor terminal, a feedback terminal, a first gate signal output terminal, and a second gate signal output terminal for inputting a voltage corresponding to a resonance current flowing in the primary winding;
A light emitting diode that emits light with a light amount corresponding to the output voltage of the rectifying and smoothing unit;
A capacitor having one end electrically connected to the feedback terminal and the other end grounded;
A phototransistor whose collector terminal is electrically connected to the feedback terminal, whose emitter terminal is grounded, and whose current transfer ratio changes according to the amount of light of the light emitting diode;
A first semiconductor switch having a drain terminal electrically connected to a positive electrode of a DC power source and a gate terminal connected to the first gate signal output terminal;
A second semiconductor switch having a drain terminal electrically connected to a source terminal of the first semiconductor switch, a source terminal grounded, and a gate terminal connected to the second gate signal output terminal;
The power supply control device
Whether or not the current flowing through the primary winding is an overcurrent by using an overcurrent protection threshold that decreases according to an elapsed time after the first semiconductor switch or the second semiconductor switch is turned on. An overcurrent determination unit for determining whether or not
An output voltage suppression unit that increases the switching frequency of the first and second semiconductor switches when the overcurrent determination unit determines that the current flowing through the primary winding is an overcurrent;
A resonant converter comprising:
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請求項11に記載の共振型コンバータ。   The resonant converter according to claim 11, wherein the overcurrent determination unit uses a voltage based on a voltage of the feedback terminal as the overcurrent protection threshold. 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請求項11に記載の共振型コンバータ。
The power supply control device further includes a gradient setting terminal for setting a gradient of the overcurrent protection threshold value,
The resonance type according to claim 11, wherein the overcurrent determination unit uses a voltage based on a voltage obtained by multiplying a voltage of the feedback terminal by a voltage of the gradient setting terminal as the overcurrent protection threshold. converter.
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