JP3697252B2 - DC-DC conversion control circuit and DC-DC converter - Google Patents
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Description
本発明は,各種電子機器などの電源として用いられる直流−直流変換制御回路および直流−直流変換装置に関する。 The present invention relates to a DC-DC conversion control circuit and a DC-DC converter used as a power source for various electronic devices.
いわゆるノートパソコン等の携帯型電子機器においては,装置用の電源として電池が搭載されているが,一般的に電池の電圧は放電が進むに従って低下していくため,電子機器内部で使用する電圧を一定に保つために直流−直流変換(以下,DC−DCという)装置により電池出力の定電圧化を計っている。 In a portable electronic device such as a so-called laptop computer, a battery is mounted as a power source for the device. However, since the voltage of the battery generally decreases as the discharge proceeds, the voltage used inside the electronic device is reduced. In order to maintain a constant voltage, the battery output is made constant by a DC-DC conversion (hereinafter referred to as DC-DC) device.
また,電子機器内で使用する電圧は通常1種類ではなく複数の電圧が必要とされており,装置が必要とする電圧の種類と同数のDC−DC装置が用意されている。 In addition, the voltage used in the electronic device is usually not a single type but requires a plurality of voltages, and the same number of DC-DC devices as the types of voltages required by the device are prepared.
ところで,電子機器内の電源として複数の電源を使用している場合,各電源の投入・切断のシーケンスを考慮しないと,半導体デバイスがラッチアップを起こして焼損することがある。電源間の投入・切断シーケンスを制御するには,通常はシーケンス制御のための論理回路を必要とするため,回路規模も大きく複雑な制御回路を必要とする。 By the way, when a plurality of power supplies are used as the power supply in the electronic device, the semiconductor device may be burned up due to latch-up unless the turn-on / off sequence of each power supply is taken into consideration. In order to control the sequence of turning on and off between power supplies, a logic circuit for sequence control is usually required, so that a large circuit scale and a complicated control circuit are required.
本発明は,電源の投入・切断のシーケンスを実現するに当って,特別な回路を必要とせずに簡単にシーケンス制御を実現することを可能としたものである。 The present invention makes it possible to easily realize sequence control without requiring a special circuit when realizing a power-on / off sequence.
図18は,一般的なノートパソコン等における降圧型DC−DC装置の回路図である。図18(A)において,DC−DC制御回路30へ入力されるON信号は,DC−DCの動作の開始・停止を指示するための制御信号であり,ON信号がHigh状態のときDC−DCは動作し,Low状態のとき停止する。
FIG. 18 is a circuit diagram of a step-down DC-DC device in a general notebook personal computer or the like. In FIG. 18A, an ON signal input to the DC-
Tr31は,スイッチング用のメイン・トランジスタであり,DC−DC制御回路30によりON/OFFの制御が行われる。L31は,電圧を変換するためのチョークコイルであり,D31は,メイン・トランジスタTr31がOFFである期間にチョークコイルL31に蓄えられたエネルギーを放出するためのフライホィール・ダイオードである。C31は,出力の平滑用コンデンサである。C32は,DC−DCの動作開始時に,入力Viから突入電流が流れるのを防止するソフトスタート制御用のコンデンサである。
Tr 31 is a main transistor for switching, and ON / OFF control is performed by the DC-
図18(B)は,図18(A)に示すPWM制御方式のDC−DC制御回路30の詳細を示す図である。
FIG. 18B is a diagram showing the details of the DC-
電源部35は,外部からのON信号に従って,この制御回路全体の電源の供給のON/OFFを制御することで,制御回路全体のON/OFF制御,言い換えれば,DC−DCのON/OFFの制御を行う。 The power supply unit 35 controls ON / OFF of the power supply of the entire control circuit according to an ON signal from the outside, thereby controlling ON / OFF of the entire control circuit, in other words, ON / OFF of the DC-DC. Take control.
R31/R32は,DC−DCの出力電圧Vo1 を分圧するための電圧分割抵抗であり,Vo1 の電圧が規格値のとき分割結果が基準電圧e1 と同じになるように設定される。抵抗R31/R32により分割された電圧は,誤差増幅器31の反転入力として加えられる。誤差増幅器31は,DC−DCの出力電圧Vo1 と基準電圧e31との差を増幅するための増幅器である。
R 31 / R 32 is a voltage dividing resistor for dividing the DC-DC output voltage Vo 1 , and is set so that the dividing result is the same as the reference voltage e 1 when the voltage of Vo 1 is a standard value. The The voltage divided by the resistors R 31 / R 32 is applied as the inverting input of the
PWM比較器33は,1つの反転入力と2つの非反転入力を持つ電圧比較器で,誤差増幅器31からの入力電圧に応じて出力パルス幅のON時間を制御する電圧パルス幅変換器である。三角波発振器32からの三角波の電圧を,誤差増幅器31からの出力電圧とSS端子に接続されるコンデンサC32に印加される電圧と比較し,三角波の電圧が前記2つの入力電圧のいずれよりも低い期間のときON状態となり,ドライブ回路34をONさせ,これにより出力用のメイン・トランジスタTr31をONさせる。
The
ドライブ回路34は,メイン・トランジスタTr31を駆動するための回路であり,PWM比較器33の出力がONである期間,メイン・トランジスタTr31をドライブしてONさせる。
Drive circuit 34 is a circuit for driving the main transistor Tr 31, the period the output of the
三角波発振器32は,誤差増幅器31の出力電圧をPWM比較器33でパルス幅に変換するための変換用三角波を一定の周波数で発振させるための発振器である。
The
FET31は,DC−DC停止時にソフトスタート用コンデンサC32の電荷を放電させて,その電位を零ボルト(0V)に設定するためのクイック・スタート用スイッチ回路である。定電流回路i31は,スイッチ回路FET31がOFF時にソフトスタート用コンデンサC32を充電して,一定の時間でコンデンサC32の電位を上昇させるための充電回路である。 The FET 31 is a quick start switch circuit for discharging the electric charge of the soft start capacitor C 32 when the DC-DC is stopped and setting the potential to zero volts (0 V). The constant current circuit i 31 is a charging circuit for charging the soft start capacitor C 32 when the switch circuit FET 31 is OFF and increasing the potential of the capacitor C 32 in a certain time.
図18において,ダイオードD31は,メイン・トランジスタTr31がOFFの間,チョークコイルL31の電流経路を形成している。メイン・トランジスタTr31は出力を一定電圧に保つように周波数によって(PWM制御によって)コントロールされ,スイッチング動作を行っている。メイン・トランジスタTr31がONしている間,スイッチング素子は飽和状態となり,OFFしている間は遮断状態となる。 In FIG. 18, the diode D 31 forms a current path for the choke coil L 31 while the main transistor Tr 31 is OFF. The main transistor Tr 31 is controlled by a frequency (by PWM control) so as to keep the output at a constant voltage, and performs a switching operation. The switching element is saturated while the main transistor Tr 31 is ON, and is cut off while it is OFF.
メイン・トランジスタTr31が導通している間,入力電圧ViはL31/C31回路に供給され,メイン・トランジスタTr31がOFFされると,チョークコイル(インダクタンス)L31に蓄えられたエネルギーは,ダイオードD31を通して負荷に供給される。そして,平滑用コンデンサC31は入力を平滑して出力電圧を供給する。 While the main transistor Tr 31 is conducting, the input voltage Vi is supplied to the L 31 / C 31 circuit, and when the main transistor Tr 31 is turned off, the energy stored in the choke coil (inductance) L 31 is , it is supplied to the load through the diode D 31. Then, the smoothing capacitor C 31 supplies a smoothed output voltage input.
ここで,メイン・トランジスタTr31がONの時間をTON,OFFの時間をTOFF とすると,出力電圧Vo1 は次式で与えられる。 Here, when the ON time of the main transistor Tr 31 is T ON and the OFF time is T OFF , the output voltage Vo 1 is given by the following equation.
Vo1 ={TON/(TON+TOFF )}×Vi=(TON/T)×Vi
また,チョークコイルL31に流れる電流は,メイン・トランジスタTr31がONの間は入力より出力に流れ,OFFの間は,ダイオードD31を通して供給される。従って,平均入力電流Iinは,出力電流Io とメイン・トランジスタTr31のデューティとの積に等しく,以下の式であらわされる。
Vo 1 = {T ON / (T ON + T OFF )} × Vi = (T ON / T) × Vi
The current flowing through the choke coil L 31 flows from the input to the output while the main transistor Tr 31 is ON, and is supplied through the diode D 31 while the main transistor Tr 31 is OFF. Accordingly, the average input current Iin is equal to the product of the duty cycle of the output current Io and the main transistor Tr 31, represented by the following formula.
Iin=(TON/T)×Io
上式より,入力電圧の変動はデューティサイクルをコントロールすることにより補償できる。同様に負荷の変動によりVo1 が変動を受けるときは,Vo1 の電圧をセンスしてデューティサイクルをコントロールすれば,Vo1 を一定に補償することが可能である。
Iin = (T ON / T) × Io
From the above equation, fluctuations in the input voltage can be compensated by controlling the duty cycle. Similarly, when Vo 1 is subject to fluctuation due to load fluctuation, it is possible to compensate for Vo 1 at a constant level by sensing the voltage of Vo 1 and controlling the duty cycle.
図19は,図18(B)に示すDC−DC制御回路30の動作を説明するためのタイムチャートである。
FIG. 19 is a time chart for explaining the operation of the DC-
説明を簡単にするために,最初に,図18(B)に示す回路においてソフトスタート用コンデンサC32がないものとして動作を説明する。 For ease of explanation, first, the operation will be described as it is not soft-start capacitor C 32 in the circuit shown in FIG. 18 (B).
抵抗R31,R32により出力電圧Vo1 を測定して,その電圧を誤差増幅器31により増幅し,PWM比較器33へと入力する。PWM比較器33には,三角波発振器32より三角波が加えられており,誤差増幅器31の出力電圧が大きくなるとPWM比較器33の出力パルス幅が大きくなる。一方,誤差増幅器31の出力電圧が小さくなると,PWM比較器33の出力パルス幅も小さくなる。従って,Vo1 の電位が低くなると基準電圧との差が大きくなり誤差増幅器31の出力電圧が高くなるため,PWM比較器33の出力パルス幅が広くなり,TONタイムが長くなる。Vo1 の電位が高くなると基準電圧との差が小さくなり,誤差増幅器31の出力電圧が低くなるためPWM比較器33の出力パルス幅は狭くなり,TONタイムが短くなる。
The output voltage Vo 1 is measured by the resistors R 31 and R 32 , and the voltage is amplified by the
これにより上式に示す通り,出力電圧が制御される。 As a result, the output voltage is controlled as shown in the above equation.
このように,PWM制御方式のDC−DC装置では,スイッチング用メイン・トランジスタTr31のON/OFF比(TONとTOFF の比)を制御することにより,出力電圧を制御することが可能となる。 Thus, in the DC-DC device of the PWM control system, the output voltage can be controlled by controlling the ON / OFF ratio (ratio of T ON and T OFF ) of the switching main transistor Tr 31. Become.
ところで,DC−DC起動時には出力電圧Vo1 は0Vであるため,入力電圧Viと出力電圧Vo1 との差が最大となり,誤差増幅器31の出力電圧も最大となる。誤差増幅器31の出力電圧が最大となるため,PWM比較器33の出力パルス幅も最大となり,メイン・トランジスタTr31のON時間が最大となる。
By the way, since the output voltage Vo 1 is 0 V when DC-DC is started, the difference between the input voltage Vi and the output voltage Vo 1 is maximized, and the output voltage of the
また,チョークコイルL31に流れる最大電流IPEAKは,チョークコイルL31のインダクタンスと入力電圧Viと出力電圧Vo1 ,および,メイン・スイッチング・トランジスタのON時間TONにより決まり,以下のようになる。 The maximum current I PEAK flowing through the choke coil L 31 is the inductance between the input voltage Vi and the output voltage Vo 1 of the choke coil L 31, and determined by the ON time T ON of the main switching transistor is as follows .
IPEAK={(Vi−Vo1 )/L}×TON
(L:チョークコイルのインダクタンス)
上式より,DC−DC起動時は出力電圧Vo1 が0Vであるため,チョークコイルL31に印加される電圧が最大となると共に,メイン・トランジスタTr31のON時間TONも最大となるため,チョークコイルL31やメイン・トランジスタTr31に過大な突入電流が発生することが判る。
I PEAK = {(Vi−Vo 1 ) / L} × T ON
(L: Choke coil inductance)
From the above equation, since the output voltage Vo 1 is 0 V when DC-DC is activated, the voltage applied to the choke coil L 31 is maximized and the ON time T ON of the main transistor Tr 31 is also maximized. , it can be seen that the excessive inrush current is generated in the choke coil L 31 and the main transistor Tr 31.
これを防止するには,DC−DC起動時に一時的にTONタイムを短くするような制御方法があり,これをソフトスタートと呼ぶ。 To prevent this, there is a control method to shorten the temporary T ON time to the DC-DC startup is referred to as soft-start it.
図18(B)に示すように,コンデンサC32を追加することによりDC−DCの起動時には,PWM比較器33に入力される複数の非反転入力のうち,1個の入力電圧を下げることで強制的にTONタイムを短くして突入電流を防止する。
As shown in FIG. 18 (B), at the time of starting the DC-DC by adding a capacitor C 32, among the plurality of non-inverting input which is input to the
PWM比較器33は,三角波発振器32の出力電圧値と,誤差増幅器31の出力電圧値と,ソフトスタート用コンデンサC32の両端の電圧とを比較し,三角波発振器32の出力電圧値が,誤差増幅器31の出力電圧値とソフトスタート用コンデンサC32の両端の電圧値のいずれよりも低いときのみ,パルスを出力してスイッチング用のメイン・トランジスタTr31をONさせる。DC−DC起動時,誤差増幅器31の出力電圧値は最大であるが,ソフトスタート用コンデンサC32の両端の電圧値は概ね0Vに近いため,PWM比較器33の出力パルス幅は,ソフトスタート用コンデンサC32の両端の電圧値で制御され,誤差増幅器31の出力電圧値に制御されない。その結果,PWM比較器33の出力パルス幅は,非常に短くなる。
上式で示したように,DC−DCの出力電圧が低くても,メイン・トランジスタTr31のON時間TONタイムが短くなることで,チョークコイルL31に流入する電流値を制限することができる。ソフトスタート用コンデンサC32の両端の電圧は,定電流回路i31により充電されるため,PWM比較器33の出力パルス幅はソフトスタート用コンデンサC32の両端の電圧値の上昇に従って徐々に広がるが,DC−DCの出力電圧も徐々に上昇しているため,チョークコイルL31に流入する電流値が大きくなることはない。
As shown in the above equation, even if the output voltage of DC-DC is low, the ON time T ON time of the main transistor Tr 31 is shortened, so that the current value flowing into the choke coil L 31 can be limited. it can. Since the voltage across the soft start capacitor C 32 is charged by the constant current circuit i 31 , the output pulse width of the
そして,一定時間後にソフトスタート用コンデンサC32の両端の電圧値が誤差増幅器31の出力電圧以上になると,以後は誤差増幅器31の出力電圧により決まるパルス幅でDC−DCは制御される。
When the voltage value across the soft start capacitor C 32 becomes equal to or higher than the output voltage of the
このように,コンデンサC32の充電時定数に合わせて徐々にTONタイムを長くしていくことで,突入電流を制御することができる。図19は,以上の各回路の出力波形の例を示している。 Thus, the inrush current can be controlled by gradually increasing the T ON time in accordance with the charging time constant of the capacitor C 32 . FIG. 19 shows an example of the output waveform of each circuit described above.
以上述べたように,PWM比較器33の入力として,誤差増幅器31以外にもう一つの電圧を入力して,PWM比較器33の出力であるパルスの幅を強制的に狭くすることで,DC−DC起動時の突入電流を防止することができる。
As described above, another voltage is input as an input to the
次に,DC−DC起動時の出力電圧の立ち上がり特性と負荷の関係について説明する。 Next, the relationship between the rise characteristic of the output voltage at the time of starting DC-DC and the load will be described.
前述したように,メイン・トランジスタTr31のON時間TONは,PWM比較器33に入力される2つの非反転入力である誤差増幅器31の出力電圧とソフトスタート用コンデンサC32の電圧のうち,電圧の低い方の入力により決まる。
As described above, the ON time T ON of the main transistor Tr 31 is the difference between the output voltage of the
図20は,PWM比較器33の入力波形の例を示す図であり,この図における(A),(B)は,誤差増幅器31の出力電圧,ソフトスタート用コンデンサC32の電圧,三角波発振器32の出力電圧との負荷に応じたタイミング関係を示している。
FIG. 20 is a diagram illustrating an example of an input waveform of the
DC−DC装置を起動した瞬間t0 は,誤差増幅器31の出力電圧は最大であるのに対し,ソフトスタート用コンデンサC32の電圧は0Vであるため,ソフトスタート用コンデンサC32の電圧値によってのみ,メイン・トランジスタTr31のON時間TONが決まる。
At the instant t 0 when the DC-DC device is started, the output voltage of the
しかし,時間の経過と共にソフトスタート用コンデンサC32の電圧値は,コンデンサC32の容量値で決まる傾きで徐々に上昇していく。一方,誤差増幅器31の出力電圧もDC−DCの動作に伴ってDC−DCの出力電圧値が上昇するため,徐々に低下していく。このため,ある時間経過後にはソフトスタート用コンデンサC32の電圧値が誤差増幅器31の出力電圧値を越える。
However, the voltage value of the soft start capacitor C 32 gradually increases with the slope determined by the capacitance value of the capacitor C 32 with the passage of time. On the other hand, the output voltage of the
ソフトスタート用コンデンサC32の電圧値が誤差増幅器31の出力電圧値を越えた時間以降,メイン・トランジスタTr31のON時間TONは誤差増幅器31の出力電圧によって制御されることとなる。
After the time when the voltage value of the soft start capacitor C 32 exceeds the output voltage value of the
前述したように,DC−DCの出力電圧は,
Vo1 ={TON/(TON+TOFF )}×Vi=(TON/T)×Vi
で制御されるため,ソフトスタート用コンデンサC32の電圧値と誤差増幅器31の出力電圧値がクロスした時間が,DC−DCの出力電圧が定格値に達した時間となる。
As mentioned above, the output voltage of DC-DC is
Vo 1 = {T ON / (T ON + T OFF )} × Vi = (T ON / T) × Vi
Therefore, the time when the voltage value of the soft start capacitor C 32 and the output voltage value of the
このクロス・ポイントの時刻以前には,DC−DCの出力電圧に関係なくソフトスタート用コンデンサC32の電圧値のみで,スイッチング用メイン・トランジスタTr31のON時間が制御されるため,DC−DCの出力側に供給される電流値は略一定である。従って,DC−DCの負荷が軽いときは,DC−DCの出力電圧値Vo1 は短時間t1 で上昇しようとするが,DC−DCの負荷が重いときには,DC−DCの出力電圧値Vo1 が上昇するのにt1 より遅い時刻のt2 まで時間がかかる。誤差増幅器31の出力電圧は基準電圧値e1 とDC−DCの出力電圧値の差を増幅しているため,クロス・ポイント時刻以前の時間におけるある時間tx での誤差増幅器31の電圧値を比較すると,DC−DCの負荷が軽いほど誤差増幅器31の出力電圧値は低いところにあり,DC−DCの負荷が重いほど誤差増幅器31の出力電圧値は高いところにある。
Before this cross-point time, the ON-time of the switching main transistor Tr 31 is controlled only by the voltage value of the soft start capacitor C 32 regardless of the output voltage of the DC-DC. The current value supplied to the output side is substantially constant. Accordingly, when the DC-DC load is light, the DC-DC output voltage value Vo 1 tends to rise in a short time t 1 , but when the DC-DC load is heavy, the DC-DC output
言い換えれば,DC−DCの負荷が軽いほどクロス・ポイントの時間が早く,DC−DCの負荷が重いほどクロス・ポイントの時間が遅くなる。これは,クロス・ポイントの時間がDC−DCの出力電圧が定格値に達する時間であるため,DC−DCの立ち上がり特性は,DC−DCの負荷の軽重によって異なり,負荷が軽いほど早く,負荷が重いほど遅くなることを意味している。 In other words, the lighter DC-DC load, the faster the cross point time, and the heavier DC-DC load, the slower the cross point time. This is because the cross-point time is the time for the output voltage of the DC-DC to reach the rated value, and the DC-DC rising characteristics vary depending on the weight of the DC-DC load. Means that the heavier is, the slower.
以上のことを図21に従って説明すると,時間T0 にON信号がHighになるとDC−DCの電源が投入される。ここで,DC−DCの負荷が軽いと仮定すると,DC−DCの出力電圧が徐々に上昇し,時間T1 に規定の電圧値Vo1 に達する。 The above will be described with reference to FIG. 21. When the ON signal becomes High at time T 0 , the DC-DC power supply is turned on. Here, assuming that the load of the DC-DC is light, the output voltage of the DC-DC gradually increases and reaches a specified voltage value Vo 1 at time T 1 .
しかし,DC−DCの負荷が重いと仮定すると,DC−DCの出力電圧が徐々に上昇するが,負荷が重いため時間T1 にはまだ規定の電圧値Vo1 に達せず,DC−DCの出力電圧が規定の出力電圧Vo1 に達するのに時間T2 までかかることになる。 However, assuming that the DC-DC load is heavy, the output voltage of the DC-DC gradually increases. However, since the load is heavy, the specified voltage value Vo 1 is not yet reached at time T 1 , and the DC-DC It takes time T 2 for the output voltage to reach the specified output voltage Vo 1 .
次に,DC−DCを停止させたときの出力電圧の状況について,図22に従って説明する。 Next, the state of the output voltage when DC-DC is stopped will be described with reference to FIG.
DC−DCを停止させたときの出力電圧の状況は,DC−DCの負荷容量である平滑コンデンサC31に蓄えられた電荷が負荷によって放電される時間により決まる。この様子を図22で説明すると,時間T0 にON信号がHighからLowになると,DC−DCの電源が切断される。ここで,DC−DCの負荷が重いと仮定すると,DC−DCの出力電圧が徐々に低下し,時間T1 に全ての電荷が放電され0Vに達する。 Status of the output voltage when the DC-DC is stopped is determined by the time the charge stored in the smoothing capacitor C 31 is a load capacitance of the DC-DC is discharged by the load. This situation will be described with reference to FIG. 22. When the ON signal changes from High to Low at time T 0 , the DC-DC power supply is cut off. Here, when the load of the DC-DC is assumed to heavy, decreases the output voltage of the DC-DC gradually, all charges are discharged to a time T 1 reaches 0V.
しかし,DC−DCの負荷が軽いと仮定すると,DC−DCの出力電圧が徐々に低下するが,負荷が軽いため時間T1 にはまだ全ての電荷が放電されない。このため出力電圧は0Vに達せず,DC−DCの出力電圧が0Vに達するのにT1 より遅いT2 の時間までかかることになる。 However, when the load of the DC-DC is assumed to light, the output voltage of the DC-DC gradually decreases, in order light load time T 1 not yet all charge discharge. For this reason, the output voltage does not reach 0 V, and it takes a time T 2 later than T 1 for the DC-DC output voltage to reach 0 V.
以上説明したように,従来方式ではDC−DCの負荷が重いときは,PWM比較器31に接続されるソフトスタート用コンデンサC32にチャージされる電圧に比例して,DC−DCの出力電圧が上昇していくため,このコンデンサC32の容量で決まる時定数に依存した立ち上がり特性となるが,DC−DCの負荷が軽い場合にはソフトスタート用コンデンサC32で決まる時定数より短い時間でDC−DCの出力電圧が上昇していくこととなる。
As described above, in the conventional method, when the DC-DC load is heavy, the output voltage of the DC-DC is proportional to the voltage charged to the soft start capacitor C 32 connected to the
従って,従来のソフトスタート制御用の回路は,DC−DCへの突入電流を防止するための回路であり,DC−DC出力電圧の立ち上がり特性を制御する機能は持っていなかったと言える。 Therefore, it can be said that the conventional circuit for soft start control is a circuit for preventing an inrush current to DC-DC, and has no function of controlling the rising characteristic of the DC-DC output voltage.
ところで,電子機器内の電源として複数の電源を使用している場合,各電源の投入,切断のシーケンスを考慮しないと,半導体デバイスがラッチアップを起こして焼損することがある。前述したように,電源投入時のDC−DCの出力電圧の立ち上がり特性はDC−DCの負荷に依存しており,ソフトスタート制御用のコンデンサの容量等で立ち上がり特性を制御することは不可能であることを示した。 By the way, when a plurality of power sources are used as the power source in the electronic device, the semiconductor device may cause a latch-up and burn out unless the sequence of turning on and off each power source is taken into consideration. As described above, the rise characteristic of the DC-DC output voltage when the power is turned on depends on the load of the DC-DC, and it is impossible to control the rise characteristic by the capacitance of the capacitor for soft start control. It showed that there is.
従って,複数の電源間で投入シーケンスを制御するには,シーケンス制御のための論理回路を必要とする。 Therefore, in order to control the turn-on sequence among a plurality of power supplies, a logic circuit for sequence control is required.
図23は,2個の電源,DC/DC−10とDC/DC−20との間で投入シーケンスを制御する場合の回路例を示した図である。また,図24は,図23の回路構成における出力電圧の立ち上がり特性を説明する図である。 FIG. 23 is a diagram showing a circuit example in the case of controlling the making sequence between two power supplies, DC / DC-10 and DC / DC-20. FIG. 24 is a diagram for explaining the rising characteristics of the output voltage in the circuit configuration of FIG.
ここで,DC/DC−10およびDC/DC−20は,図18で説明したものと同じものであるので,この部分についての説明は省略し,DC/DC−10およびDC/DC−20の電源投入シーケンスを制御している部分についてのみ説明する。 Here, since DC / DC-10 and DC / DC-20 are the same as those described with reference to FIG. 18, description of this part is omitted, and DC / DC-10 and DC / DC-20 are not described. Only the portion that controls the power-on sequence will be described.
図23において,IC311 はDC/DC−10の出力電圧Vo1 と基準電圧e311 を比較するための電圧比較器であり,DC/DC−10の出力電圧Vo1 が基準電圧e311 よりも高いときHighレベルを出力し,そうでないときはLowレベルを出力する。同様にIC312 もDC/DC−20の出力電圧Vo2 と基準電圧e312 を比較するための電圧比較器であり,DC/DC−20の出力電圧Vo2 が基準電圧e312 よりも高いときHighレベルを出力し,そうでないときはLowレベルを出力する。 In Figure 23, IC 311 is a voltage comparator for comparing an output voltage Vo 1 and the reference voltage e 311 of DC / DC-10, than the output voltage Vo 1 is the reference voltage e 311 of DC / DC-10 When it is high, a high level is output, and when not, a low level is output. Similarly, the IC 312 is a voltage comparator for comparing the output voltage Vo 2 of the DC / DC-20 with the reference voltage e 312 , and when the output voltage Vo 2 of the DC / DC-20 is higher than the reference voltage e 312. A high level is output, otherwise a low level is output.
OR11はDC−DCのON/OFFを制御するON信号と電圧比較器IC312 のいずれかの信号がHighであるとき,DC/DC−10にHigh信号を送出してDC/DC−10の動作を開始させるためのオア回路である。AND12はDC−DCのON信号とIC311 の両方の信号がHighであるとき,DC/DC−20にHigh信号を送出してDC/DC−20の動作を開始させるためのアンド回路である。 The OR 11 sends a high signal to the DC / DC-10 when the ON signal for controlling the ON / OFF of the DC-DC and any signal of the voltage comparator IC 312 is High, and the DC / DC-10 An OR circuit for starting the operation. AND 12 is an AND circuit for sending the High signal to DC / DC-20 and starting the operation of DC / DC-20 when both the DC-DC ON signal and the IC 311 signal are High. .
DC−DCのON信号がLow状態のとき,DC/DC−10およびDC/DC−20の両方は停止しているため,電圧比較器IC311 およびIC312 はLowを出力している。 When the DC-DC ON signal is in the Low state, since both DC / DC-10 and DC / DC-20 are stopped, the voltage comparators IC 311 and IC 312 output Low.
DC−DCのON信号がHigh状態となりDC−DCの電源投入が指示されると,オア回路OR11は,電圧比較器IC312 の出力レベルに依存せずにDC/DC−10に対してHigh信号を送出し,DC/DC−10の動作を開始させる。一方,アンド回路AND12は電圧比較器IC311 の出力がLowレベルのため,DC/DC−20に対してLowレベルを出力し続ける。そのため,DC/DC−20は停止状態のままにいる。この結果,DC/DC−10のほうだけに電源が投入されることとなる。 When the DC-DC ON signal is in the high state and the DC-DC power-on is instructed, the OR circuit OR 11 does not depend on the output level of the voltage comparator IC 312 and the DC / DC-10 is high. A signal is sent to start the operation of DC / DC-10. On the other hand, the AND circuit AND 12 continues to output the Low level to the DC / DC-20 because the output of the voltage comparator IC 311 is at the Low level. Therefore, DC / DC-20 remains in a stopped state. As a result, power is turned on only to DC / DC-10.
DC/DC−10の電源投入シーケンスが終了して,Vo1 が基準電圧e311 の電圧値以上の値となると,電圧比較器IC311 はHighレベルを出力する。電圧比較器IC311 の出力がHighレベルとなると,アンド回路AND12の出力もHighレベルを出力することとなり,DC/DC−20の動作を開始させる。 When the power-on sequence of DC / DC-10 is completed and Vo 1 becomes equal to or higher than the voltage value of the reference voltage e 311 , the voltage comparator IC 311 outputs a high level. When the output of the voltage comparator IC 311 becomes a high level, the output of the AND circuit AND 12 also outputs a high level, and the operation of the DC / DC-20 is started.
DC/DC−20の電源投入シーケンスが終了して,Vo2 が基準電圧e312 の電圧値以上の値となると,電圧比較器IC312 はHighレベルを出力する。オア回路OR11はDC−DCのON信号と電圧比較器IC312 のいずれかの信号がHighレベルのとき,DC/DC−10に対してHigh信号を送出するため,引続きHighレベル信号を出力し続ける。従って,以後DC−DCのON信号がHigh状態のとき,DC/DC−10およびDC/DC−20の両方は動作を継続する。このため,電圧比較器IC311 およびIC312 はHighを出力し続ける。 When the power-on sequence of DC / DC-20 is completed and Vo 2 becomes equal to or higher than the voltage value of the reference voltage e 312 , the voltage comparator IC 312 outputs a high level. The OR circuit OR 11 continues to output a high level signal in order to send a high signal to the DC / DC-10 when either the DC-DC ON signal or the voltage comparator IC 312 signal is at a high level. to continue. Accordingly, when the DC-DC ON signal is in a high state thereafter, both DC / DC-10 and DC / DC-20 continue to operate. For this reason, the voltage comparators IC 311 and IC 312 continue to output High.
次に,上記状態においてDC−DCのON信号がLow状態となり,DC−DCの電源切断が指示されると,アンド回路AND12は,DC/DC−20に対してLow信号を出力することとなり,DC/DC−20に対して停止を指示する。一方,オア回路OR11は,DC−DCのON信号がLow状態となっても,電圧比較器IC312 の信号がHighレベルを送出している間はDC/DC−10に対してHigh信号を出力し続けることとなり,DC/DC−10を動作状態に維持する。その結果,DC/DC−20のほうだけ電源が切断されることとなる。 Next, in the above state, when the DC-DC ON signal is in the Low state and the DC-DC power-off is instructed, the AND circuit AND 12 outputs a Low signal to the DC / DC-20. , DC / DC-20 is instructed to stop. On the other hand, the OR circuit OR 11 outputs a High signal to the DC / DC-10 while the signal of the voltage comparator IC 312 is sending a High level even when the DC-DC ON signal is in a Low state. The output continues and DC / DC-10 is maintained in the operating state. As a result, the power source is cut off only for DC / DC-20.
DC/DC−20の電源切断シーケンスが終了して,Vo2 が基準電圧e312 の電圧値以下の値となると,電圧比較器IC312 はLowレベルを出力する。電圧比較器IC312 の出力がLowレベルになると,オア回路OR11も初めてLowレベルを出力することとなり,DC/DC−10の動作を停止させる。DC/DC−10の電源切断シーケンスが終了して,Vo1 が基準電圧e311 の電圧値以下の値となると,電圧比較器IC311 はLowレベルを出力する。アンド回路AND12は,DC−DCのON信号と電圧比較器IC312 のいずれかの信号がLowレベルのときDC/DC−20に対してLow信号を送出するため,引続きLowレベル信号を出力し続ける。従って,以後DC−DCのON信号がLow状態のとき,DC/DC−10およびDC/DC−20の両方は停止している。このため,電圧比較器IC311 およびIC312 の出力は,Low状態のままとなる。 When the power-off sequence of DC / DC-20 is completed and Vo 2 becomes equal to or lower than the voltage value of the reference voltage e 312 , the voltage comparator IC 312 outputs a low level. When the output of the voltage comparator IC 312 becomes a low level, the OR circuit OR 11 also outputs a low level for the first time, and the operation of the DC / DC-10 is stopped. When the DC / DC-10 power-off sequence is completed and Vo 1 becomes equal to or lower than the voltage value of the reference voltage e 311 , the voltage comparator IC 311 outputs a low level. The AND circuit AND 12 continues to output a Low level signal to send a Low signal to the DC / DC-20 when either the DC-DC ON signal or the voltage comparator IC 312 signal is Low level. to continue. Accordingly, when the DC-DC ON signal is in the low state thereafter, both DC / DC-10 and DC / DC-20 are stopped. For this reason, the outputs of the voltage comparators IC 311 and IC 312 remain in the low state.
以上のことを図24を参照して説明すると,時間T0 にON信号がHighになると,DC/DC−10の電源が投入され出力電圧が徐々に上昇し,時間T1 に規定の電圧値Vo1 に達する。DC/DC−10の出力電圧が規定値に達するまでは,アンド回路AND12によりDC/DC−20の電源の投入は抑止される。 Referring to FIG. 24 of the above, when the ON signal is High in time T 0, DC / Power DC-10 increases gradually the output voltage is turned on is the voltage value of the prescribed time T 1 Vo 1 is reached. Until the output voltage of the DC / DC-10 reaches a specified value, turning on the power of the DC / DC-20 by the AND circuit the AND 12 is inhibited.
DC/DC−10の電圧が時間T1 に規定の電圧値Vo1 に達すると,アンド回路AND12によりDC/DC−20の電源投入が許可され,DC/DC−20の出力電圧が徐々に上昇し,時間T2 に規定の電圧値Vo2 に達する。これにより,DC/DC−10とDC/DC−20の電源投入時の出力電圧の順序制御が行われる。 When the voltage of DC / DC-10 reaches the specified voltage value Vo 1 at time T 1 , power-on of DC / DC-20 is permitted by the AND circuit AND 12 , and the output voltage of DC / DC-20 gradually increases. It rises and reaches the specified voltage value Vo 2 at time T 2 . Thereby, the sequence control of the output voltage at the time of power-on of DC / DC-10 and DC / DC-20 is performed.
電源停止時には,時間T3 にON信号がLowになるとアンド回路AND12によりDC/DC−20の電源切断が指示され,出力電圧が徐々に下降し,時間T4 に0Vになる。この間,DC/DC−10の電源切断は,DC/DC−20の出力電圧が0Vになるまでは,オア回路OR11により抑止される。 During power down, it is instructed power off DC / DC-20 by the AND circuit the AND 12 When the ON signal is Low in time T 3, gradually descends output voltage becomes 0V a time T 4. During this time, the power supply to the DC / DC-10 is suppressed by the OR circuit OR 11 until the output voltage of the DC / DC-20 becomes 0V.
DC/DC−20の電圧が時間T4 に0Vになると,オア回路OR11によりDC/DC−10の電源切断が許可され,出力電圧が徐々に下降して時間T5 に0Vになる。これにより,DC/DC−10とDC/DC−20の電源切断時の順序制御が行われる。 When the voltage of the DC / DC-20 becomes 0V a time T 4, allowed the power off of the DC / DC-10 by the OR circuit OR 11 becomes to 0V to time T 5 descends output voltage gradually. Thereby, the sequence control at the time of power-off of DC / DC-10 and DC / DC-20 is performed.
以上説明したように,DC/DC−10とDC/DC−20のON/OFF制御回路部に,図23に示すような外部論理回路を接続することで,電源投入時には,最初にDC/DC−10,次にDC/DC−20の順で電源を投入し,電源切断時には,最初にDC/DC−20,次にDC/DC−10の順で切断することができる。 As described above, by connecting an external logic circuit as shown in FIG. 23 to the ON / OFF control circuit unit of DC / DC-10 and DC / DC-20, when the power is turned on, the first DC / DC The power is turned on in the order of −10 and then DC / DC-20, and when the power is turned off, the power can be cut first in the order of DC / DC-20 and then in the order of DC / DC-10.
しかし,図23に示す回路のように電源投入シーケンスを制御するための専用のロジック回路として,AND12/OR11/IC311 /IC312 /e311 /e312 を必要とし,また,ここには図示してないがこれらのロジック回路用の別の電源を必要とし,DC/DC−10とDC/DC−20だけでは相互の電源投入シーケンスを制御することが不可能な構成になっている。 However, AND 12 / OR 11 / IC 311 / IC 312 / e 311 / e 312 is required as a dedicated logic circuit for controlling the power-on sequence as in the circuit shown in FIG. Although not shown, a separate power source for these logic circuits is required, and the DC / DC-10 and DC / DC-20 alone cannot control the mutual power-on sequence.
図25は,2個の電源,DC/DC−30とDC/DC−40の両方を同時に投入する場合の回路例を示した図である。図26は,図25の回路構成における出力電圧の立ち上がり特性を説明する図である。 FIG. 25 is a diagram showing an example of a circuit in the case where two power supplies, both DC / DC-30 and DC / DC-40 are turned on simultaneously. FIG. 26 is a diagram for explaining the rising characteristics of the output voltage in the circuit configuration of FIG.
ここでDC/DC−30およびDC/DC−40は,図18で説明したものと同じものであるので,この部分についての説明は省略する。 Here, DC / DC-30 and DC / DC-40 are the same as those described with reference to FIG.
図25では,DC/DC−30とDC/DC−40の両方の電源を同時に投入するために,DC−DCのON/OFFを制御するON信号がDC/DC−30とDC/DC−40の両方に共通に接続される。 In FIG. 25, in order to turn on both DC / DC-30 and DC / DC-40 simultaneously, ON signals for controlling ON / OFF of the DC-DC are represented by DC / DC-30 and DC / DC-40. Are commonly connected to both.
DC−DCのON/OFFを制御するON信号がLow状態のとき,DC/DC−30とDC/DC−40の両方は停止状態である。DC−DCのON信号がLow状態からHigh状態に変化すると,DC/DC−30およびDC/DC−40は,同時に電源投入シーケンスに入る。しかし,既に図18ないし図20で説明したように,DC/DC−30の出力電圧Vo1 およびDC/DC−40の出力電圧Vo2 の立ち上がり特性は,各々の負荷に依存しており,同時に立ち上がる保証はない。 When the ON signal for controlling ON / OFF of the DC-DC is in the Low state, both the DC / DC-30 and the DC / DC-40 are in the stopped state. When the DC-DC ON signal changes from the Low state to the High state, DC / DC-30 and DC / DC-40 enter the power-on sequence at the same time. However, as already described with reference to FIGS. 18 to 20, the rising characteristics of the output voltage Vo 1 of the DC / DC-30 and the output voltage Vo 2 of the DC / DC-40 depend on each load, and at the same time There is no guarantee of standing up.
上記のことを図26で説明する。時間T0 にON信号がHighになるとDC/DC−30およびDC/DC−40の両方の電源が投入される。ここで,DC/DC−30側の負荷が重く,DC/DC−40側の負荷が軽いと仮定すると,DC/DC−40の出力電圧が徐々に上昇し,時間T1 に規定の電圧値Vo2 に達する。しかし,DC/DC−40側の負荷は重いため時間T1 にはまだ規定の電圧値Vo1 に達せず,DC/DC−30が規定の出力電圧Vo1 に達するのは時間T2 である。 The above will be described with reference to FIG. When the ON signal becomes High at time T 0 , both DC / DC-30 and DC / DC-40 power supplies are turned on. Here, heavy loading of DC / DC-30 side, DC / the DC-40 side load is assumed to light, the output voltage of the DC / DC-40 gradually rises, the voltage value of the prescribed time T 1 Reach Vo 2 . However, the load of the DC / DC-40 side does not reach the voltage value Vo 1 of yet defined heavy for time T 1, is a time T 2 of DC / DC-30 reaches the output voltage Vo 1 defined .
以上説明したように,複数のDC−DCを同時に電源投入する場合,従来方式では,各々のDC−DCの出力電圧の立ち上がり特性は,各々のDC−DCに接続されている負荷の軽重に依存する。このため,その立ち上がり特性を制御することが不可能であり,複数電源で動作するシステムにおいては,半導体デバイスのラッチアップによる焼損の危険性があった。また,DC−DC停止時にも同様の危険性があった。 As described above, when a plurality of DC-DCs are powered on simultaneously, in the conventional method, the rising characteristics of the output voltage of each DC-DC depend on the weight of the load connected to each DC-DC. To do. For this reason, it is impossible to control the rise characteristic, and in a system that operates with multiple power supplies, there is a risk of burning due to latch-up of the semiconductor device. There was also a similar danger when the DC-DC was stopped.
電子機器内の電源として複数の電源を使用している場合,各電源の投入・切断のシーケンスを考慮しないと,半導体デバイスがラッチアップを起こして焼損することがある。電源間の投入・切断シーケンスを制御する場合,従来方式では,シーケンス制御のための論理回路が必要になるため,回路規模も大きく複雑な制御回路が必要になるという問題があった。 When a plurality of power supplies are used as power supplies in an electronic device, the semiconductor device may be latched up and burned out without considering the sequence of turning on / off each power supply. When controlling the power-on / off sequence between power supplies, the conventional method requires a logic circuit for sequence control, and thus has a problem that a circuit scale is large and a complicated control circuit is required.
本発明は,電源の投入・切断のシーケンスを実現するに当って,特別な回路を必要とせずに,簡単にシーケンス制御を実現できるようにする手段を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide means for easily realizing sequence control without requiring a special circuit in realizing a power-on / off sequence.
そこで,本発明においては上記問題点に鑑み,電子機器内の電源として複数の電源を使用している装置において,複数のPWM制御方式のDC−DC装置間の電源の投入・切断のシーケンスを実現するにあたって,電圧制御用誤差増幅器に複数の基準電圧を入力可能とし,電源投入時の出力電圧立ち上がり特性が負荷に依存しないようにしたことを最も主要な特徴とする。 Therefore, in view of the above problems, the present invention realizes a sequence of power on / off between a plurality of PWM control type DC-DC devices in a device using a plurality of power sources as a power source in an electronic device. The most important feature is that a plurality of reference voltages can be input to the voltage control error amplifier so that the output voltage rise characteristic when the power is turned on does not depend on the load.
すなわち,本発明は,PWM制御方式のDC−DC制御回路において,ソフトスタート用コンデンサ回路の接続方式を工夫することで,DC−DCの負荷に依存せずに出力電圧の立ち上がり特性を制御できるようにしたものである。 That is, according to the present invention, in the PWM control type DC-DC control circuit, the rise characteristic of the output voltage can be controlled without depending on the DC-DC load by devising the connection method of the soft start capacitor circuit. It is a thing.
従来のソフトスタート制御方式では,最大負荷を想定してしか設計できないため,負荷が軽い場合には出力電圧の立ち上がりが早くなり,そのため,ソフトスタート制御方式だけでDC−DCの出力電圧の立ち上がりシーケンスを制御することは難しかった。しかし,本発明によれば,複数の電圧を生成するPWM制御方式のDC−DCにおいて,ソフトスタート用コンデンサ回路の定数変更だけで,DC−DCの負荷に依存せず電源投入時の投入シーケンスを制御することが可能となる。 Since the conventional soft start control method can only be designed assuming the maximum load, the output voltage rises quickly when the load is light. Therefore, the DC-DC output voltage rise sequence can be achieved only with the soft start control method. It was difficult to control. However, according to the present invention, in the PWM control type DC-DC that generates a plurality of voltages, the power-on sequence can be changed without depending on the load of the DC-DC by simply changing the constant of the capacitor circuit for soft start. It becomes possible to control.
また,DC−DCの停止時に,負荷容量と負荷の軽重により出力電圧が零ボルト(0V)になるまでには時間差がある。このときも電源のシーケンスが守られていないと半導体デバイスがラッチアップを起こしてしまう。全ての電荷が放電しデバイスのラッチアップ状態が解除される前に次の電源投入シーケンスが始まると,ラッチアップによるデバイスの焼損が発生する危険がある。 Further, when the DC-DC is stopped, there is a time difference until the output voltage becomes zero volts (0 V) due to the load capacity and the light weight of the load. At this time, if the power supply sequence is not observed, the semiconductor device will latch up. If the next power-on sequence is started before all charges are discharged and the device is released from the latch-up state, there is a risk of device burnout due to latch-up.
そこで,本発明は,DC−DC停止時に同期整流用トランジスタ(FET)を強制的にON状態として,負荷容量を放電させることにより複数の電源間でOFFタイムが異なる問題を回避する。 Therefore, the present invention avoids the problem that the OFF times differ among a plurality of power supplies by forcibly turning on the synchronous rectification transistor (FET) when DC-DC is stopped and discharging the load capacitance.
図1および図2は,本発明の原理説明図である。 1 and 2 are explanatory diagrams of the principle of the present invention.
図1において,10はパルス幅変調(PWM)制御方式による直流−直流変換の制御を行う直流−直流変換(DC−DC)制御回路,11は電圧制御用の誤差増幅器,12は三角波を発振する三角波発振器,13は誤差増幅器11と三角波発振器12の出力電圧を比較するパルス幅変調制御のためのPWM比較器,14はスイッチング用のメイン・トランジスタを駆動するドライブ回路,15はソフトスタート用コンデンサ,16,17は誤差増幅器11に基準電圧を入力するための基準電圧回路,18はDC−DC停止時に強制的に負荷容量を放電させる負荷容量放電回路,DSCHGは負荷容量放電の有効/無効を制御する信号を表す。
In FIG. 1, 10 is a DC-DC conversion (DC-DC) control circuit for controlling DC-DC conversion by a pulse width modulation (PWM) control system, 11 is an error amplifier for voltage control, and 12 oscillates a triangular wave. A triangular wave oscillator, 13 is a PWM comparator for pulse width modulation control for comparing output voltages of the error amplifier 11 and the
また,第2図において,20は同期整流方式の直流−直流変換(DC−DC)制御回路,21は電圧制御用の誤差増幅器,22は三角波を発振する三角波発振器,23は誤差増幅器21と三角波発振器22の出力電圧を比較するパルス幅変調制御のためのPWM比較器,24はスイッチング用メイン・トランジスタTr21を駆動するドライブ回路,25は同期整流制御回路,26は同期整流用トランジスタTr22を駆動するドライブ回路,27はDC−DC停止時に負荷容量の放電の制御を行う負荷容量放電制御回路を表す。
In FIG. 2,
第1の発明は,直流−直流変換制御回路10の誤差増幅器11に,直流−直流変換結果の出力電圧から得られる電圧の信号を入力する第1の入力部111と,所定の基準電圧を加えるための第2の入力部112と,電源投入時にソフトスタート用信号として使用する基準電圧を加えるための第3の入力部113とを設け,第1の入力部111からの入力信号と第2の入力部112および第3の入力部113からの入力信号のうち低電位側の入力信号との誤差を増幅してPWM比較器13に入力し,電圧制御を行うことを特徴とする。
In the first invention, a
これにより,DC−DCの電源投入時の立ち上がり特性を負荷の軽重に依存しないようにすることができる。 As a result, the rising characteristics when the DC-DC power is turned on can be made independent of the load weight.
第2の発明は,直流−直流変換制御回路10を用いた直流−直流変換装置であって,誤差増幅器11の第3の入力部113への基準電圧入力に基準電圧回路16を介してソフトスタート用コンデンサ15を接続し,第3の入力部113への基準電圧を定格電圧まで連続的に変化させるようにしたことを特徴とする。
The second invention is a DC-DC converter using the DC-DC
基準電圧を定格電圧まで連続的に変化させることにより,出力電圧のオーバー・シュート発生を抑止することができる。 By continuously changing the reference voltage to the rated voltage, it is possible to suppress the occurrence of output voltage overshoot.
第3の発明は,複数の電源としての直流−直流変換を行う直流−直流変換装置において,直流−直流変換制御回路10を複数備え,これらの各誤差増幅器11の第3の入力部113への基準電圧入力にそれぞれソフトスタート用コンデンサ15を接続し,これらの各ソフトスタート用コンデンサ15間の容量値を変えることにより,複数の電源間の投入シーケンスを制御することを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a DC-DC converter that performs DC-DC conversion as a plurality of power supplies, and includes a plurality of DC-DC
各ソフトスタート用コンデンサ15の容量値を変えるだけで,電源投入シーケンス制御用の専用ロジック回路を用いることなく,簡単に電源投入シーケンスを制御することが可能になる。
By simply changing the capacitance value of each
第4の発明は,図2に示すような同期整流用トランジスタTr22を備えた降圧型直流−直流変換装置において,DC−DC停止時に同期整流用トランジスタTr22を強制的にONさせることにより,直流−直流変換結果の出力電圧を強制的に零ボルトにする負荷容量放電制御回路27を設けたことを特徴とする。 The fourth aspect of the present invention is a step-down DC-DC converter having a synchronous rectification transistor Tr 22 as shown in FIG. 2, by forcibly turning on the synchronous rectification transistor Tr 22 when DC-DC is stopped. A load capacity discharge control circuit 27 for forcibly setting the output voltage of the DC-DC conversion result to zero volts is provided.
DC−DC停止時に同期整流用トランジスタTr22を強制的にONさせることにより,同期整流方式の複数の電源間でOFFタイムを同一にすることが可能になる。 By forcibly turned ON the synchronous rectifier transistor Tr 22 during DC-DC stopped, it is possible to the OFF time in the same between the plurality of power supply of a synchronous rectification type.
以上説明したように,本発明によれば,電源の投入・切断のシーケンスを実現するに当たって,特別な回路を必要とせずに簡単にシーケンス制御を実現することが可能となり,以下の効果がある。 As described above, according to the present invention, it is possible to easily realize sequence control without requiring a special circuit in realizing the power on / off sequence, and the following effects are obtained.
(1) PWM制御方式のDC−DC制御回路において,ソフトスタート用コンデンサ回路の接続方式を工夫することで,DC−DCの負荷に依存せずに出力電圧の立ち上がり特性が制御できるようになる。従来のソフトスタート制御方式では,最大負荷を想定してしか設計できないため,負荷が軽い場合には出力電圧の立ち上がりが早くなる。このため,ソフトスタート制御方式だけでDC−DCの出力電圧の立ち上げシーケンスを制御することは難しかった。しかし,本方式を用いることにより,複数の電圧を生成するPWM制御方式のDC−DCにおいて,ソフトスタート用コンデンサ回路の定数変更だけで,DC−DCの負荷に依存せず電源投入時の投入シーケンスを制御することができる。 (1) In the PWM control type DC-DC control circuit, the rise characteristic of the output voltage can be controlled without depending on the DC-DC load by devising the connection method of the soft start capacitor circuit. The conventional soft start control method can only be designed assuming the maximum load, so the output voltage rises faster when the load is light. For this reason, it is difficult to control the DC-DC output voltage rising sequence only by the soft start control method. However, by using this method, in the PWM control method DC-DC that generates a plurality of voltages, only the constant of the soft start capacitor circuit is changed, and the turn-on sequence at power-on without depending on the load of the DC-DC Can be controlled.
(2) DC−DCの停止時に,負荷容量と負荷の軽重により出力電圧が零ボルトになるまでには時間差がある。このときも電源のシーケンスが守られていないと半導体デバイスがラッチアップを起こしてしまう。全ての電荷が放電しデバイスのラッチアップ状態が解除される前に次の電源投入シーケンスが始まると,ラッチアップによるデバイスの焼損が発生する危険がある。 (2) When DC-DC is stopped, there is a time difference until the output voltage reaches zero volts due to the load capacity and the light weight of the load. At this time, if the power supply sequence is not observed, the semiconductor device will latch up. If the next power-on sequence is started before all charges are discharged and the device is released from the latch-up state, there is a risk of device burnout due to latch-up.
本発明によれば,同期整流型DC−DCにおいて,DC−DC停止時に同期整流用トランジスタ(FET)を強制的にON状態として,負荷容量を放電させることにより複数の電源間でOFFタイムが異なる問題を解決することができる。 According to the present invention, in the synchronous rectification type DC-DC, when the DC-DC is stopped, the synchronous rectification transistor (FET) is forcibly turned on, and the load capacitance is discharged, so that the OFF times are different among a plurality of power supplies. The problem can be solved.
以下,図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図3は,本発明によるPMW制御方式の直流−直流変換装置の例を示す図である。 FIG. 3 is a diagram showing an example of a PMW control type DC-DC converter according to the present invention.
図3(A)に示す装置全体の構成は,図18(A)で説明した従来方式によるPWM制御方式のDC−DCと同じであり,特に異なるところはなく,従来方式と違うのは直流−直流変換(DC−DC)制御回路100の部分である。
The overall configuration of the apparatus shown in FIG. 3A is the same as that of the conventional PWM control system DC-DC described in FIG. 18A, and there is no particular difference. It is a part of the direct current conversion (DC-DC)
従って,図3(A)の構成についてはここでは説明を省略し,図3(B)に示す直流−直流変換(DC−DC)制御回路100の部分について詳細に説明する。
Therefore, the description of the configuration in FIG. 3A is omitted here, and the DC-DC conversion (DC-DC)
図3(B)において,電源部19は外部からのON信号に従って,制御回路全体に対する電源の供給のON/OFFを制御することで,制御回路全体のON/OFF制御(言い換えれば,DC−DCのON/OFF制御)を行う部分である。誤差増幅器11は,DC−DCの出力電圧と複数の基準電圧との差を増幅するための増幅器である。三角波発振器12は,誤差増幅器11の出力電圧をPWM比較器13でパルス幅に変換するための変換用三角波を一定の周波数で発振させるための発振器である。
In FIG. 3B, the
PWM比較器13は,誤差増幅器11の出力と三角波発振器12の出力を比較する電圧比較器であって,入力電圧に応じて出力パルス幅のON時間を制御する電圧パルス幅変換器である。三角波発振器12からの三角波の電圧を誤差増幅器11からの出力電圧と比較し,三角波の電圧が誤差増幅器11の出力電圧より低いときPWM比較器13の出力がONとなり,ドライブ回路14を介してスイッチング用メイン・トランジスタTr11をONさせる。
The PWM comparator 13 is a voltage comparator that compares the output of the error amplifier 11 and the output of the
ドライブ回路14は,スイッチング用メイン・トランジスタTr11を駆動するための駆動回路(Driver)であり,PWM比較器13の出力がONである期間,メイン・トランジスタTr11をドライブしてONさせる。
The
FET1 はDC−DC停止時にソフトスタート用コンデンサ(C12)15の電荷を放電させてその電位を0Vに設定するためのクイック・スタート用スイッチ回路である。定電流回路i1 は,スイッチ回路FET1 がOFF時にソフトスタート用コンデンサC12を充電して,一定の時間でソフトスタート用コンデンサC12の電位を上昇させるための充電回路である。 The FET 1 is a quick start switch circuit for discharging the electric charge of the soft start capacitor (C 12 ) 15 and setting its potential to 0 V when DC-DC is stopped. The constant current circuit i 1 is a charging circuit for charging the soft start capacitor C 12 when the switch circuit FET 1 is OFF and increasing the potential of the soft start capacitor C 12 in a certain time.
図18(B)の従来方式の制御回路と図3(B)に示す本方式による制御回路とは,ほとんど同じ構成である。異なるのはソフトスタート用コンデンサC12/C32が,図18(B)の従来方式ではPWM比較器33の非反転入力に接続されているのに対し,図3(B)の本方式では電圧制御用誤差増幅器11の非反転入力に基準電圧e1 と同様に接続されていることである。
The conventional control circuit of FIG. 18B and the control circuit of this system shown in FIG. 3B have almost the same configuration. The difference is that the soft start capacitors C 12 / C 32 are connected to the non-inverting input of the
図3(B)において,誤差増幅器11は,抵抗R1 /R2 によって分圧された電圧(DC−DCの出力電圧Vo1 =FB)と,基準電圧e1 とソフトスタート用コンデンサC12の電圧のうちの低い方の電圧値との差を増幅して,その出力をPWM比較器13へと出力する。 In FIG. 3B, the error amplifier 11 includes the voltage divided by the resistors R 1 / R 2 (DC-DC output voltage Vo 1 = FB), the reference voltage e 1, and the soft start capacitor C 12 . The difference between the lower voltage value of the voltages is amplified, and the output is output to the PWM comparator 13.
DC−DCのON/OFFを制御するON信号がLow状態であるとき,電源部19は,制御回路全体を停止状態にすると共に,スイッチ回路FET1 をONとして,ソフトスタート用コンデンサC12の電圧を0V状態にする。DC−DCのON信号がHigh状態となり,DC−DCの電源投入が指示されると,制御回路内の電源がON状態となり,制御回路全体を動作させると共にスイッチ回路FET1 をOFFとする。制御回路が動作を開始すると,定電流回路i1 によりソフトスタート用コンデンサC12の充電が開始され,ソフトスタート用コンデンサC12の電位が0Vから徐々に上昇し,ソフトスタート用コンデンサC12の容量値と定電流回路i1 による充電電流値との時定数で決まる時間後に,ソフトスタート用コンデンサC12の電位が誤差増幅器11の基準電圧e1 と同じ電位に達する。
When the ON signal for controlling ON / OFF of the DC-DC is in the low state, the
誤差増幅器11は,第1の入力部111からの反転入力の電圧と,第2および第3の入力部からの複数の非反転入力の電圧のうち,最も低い電圧との差を増幅し,その結果をPWM比較器13へ出力する。従って,誤差増幅器11は,ソフトスタート用コンデンサC12の電位が基準電圧e1 より低いときは,DC−DCの出力電圧Vo1 とソフトスタート用コンデンサC12の電圧差を増幅してPWM比較器13の入力とするが,ソフトスタート用コンデンサC12の電位が基準電圧e1 より高いときは,DC−DCの出力電圧Vo1 と基準電圧e1 の電圧差を増幅してPWM比較器13の入力とする。
The error amplifier 11 amplifies the difference between the voltage of the inverting input from the
図4は,図3に示す誤差増幅器11の構成例を示す。 FIG. 4 shows a configuration example of the error amplifier 11 shown in FIG.
比較器114は,第2および第3の入力部112,113からの入力A,Bを比較し,低いほうの電圧をそのままQとして出力する。例えば,A=5V,B=3Vであった場合には,Qには3Vが出力される。差動増幅器115は,第1の入力部111からの反転入力の電圧Rと,比較器114の出力電圧Qとを入力し,(Q−R)×X倍の電圧をZに出力する。この出力Zが誤差増幅器11の出力となり,図3に示すPWM比較器13の入力となる。
The
本方式では,DC−DCの出力電圧を決める基準電圧値を徐々に上昇させ,一定時間後に正規の電圧値を出力するように制御するため,DC−DCの出力電圧はDC−DCの負荷に依存せず,ソフトスタート用コンデンサC12の容量で決まる時定数により制御されることとなる。言い換えれば,ソフトスタート用コンデンサC12の容量値を小さくすればDC−DCの出力電圧立ち上がり時間が早くなり,容量値を大きくすればDC−DCの出力電圧立ち上がり時間を遅くできるため,ソフトスタート用コンデンサC12の容量値により自由にDC−DCの出力電圧立ち上がり特性を制御することが可能となる。 In this method, the reference voltage value that determines the output voltage of the DC-DC is gradually increased, and control is performed so that a normal voltage value is output after a certain time. Therefore, the output voltage of the DC-DC is applied to the load of the DC-DC. independent, will be controlled by the time constant determined by the capacity of the soft-start capacitor C 12. In other words, the output voltage rise time of the DC-DC by reducing the capacitance value of the soft-start capacitor C 12 becomes faster, it is possible to slow down the output voltage rise time of the DC-DC by increasing the capacitance value, a soft start freely it is possible to control the output voltage rise characteristics of the DC-DC by the capacitance value of the capacitor C 12.
また,従来方式では,DC−DC制御回路の誤差増幅器は起動開始直後から出力電圧Vo1 を基準電圧値まで上昇させるように動作する結果,誤差増幅器の出力電圧として大きな値を出力するためにPWM比較器の出力パルス幅は最大となり突入電流の発生の原因となる。 In the conventional method, the error amplifier of the DC-DC control circuit operates so as to increase the output voltage Vo 1 to the reference voltage value immediately after the start of starting, and as a result, PWM is used to output a large value as the output voltage of the error amplifier. The output pulse width of the comparator is maximized, causing inrush current.
さらに,出力電圧を0Vから定格電圧まで急激に立ち上げるため,出力電圧オーバー・シュートが発生し易い。 Furthermore, since the output voltage is suddenly raised from 0V to the rated voltage, output voltage overshoot is likely to occur.
しかし,本方式によるDC−DC制御回路100では,DC−DCの起動直後の誤差増幅器11は出力電圧として0Vを要求しているため,誤差増幅器11の出力電圧は最低値となり,スイッチング用メイン・トランジスタTr11のONタイムは最小となり入力からの電流の突入を防止する。その後,時間と共に徐々に出力電圧を上昇させ,一定時間をかけて基準電圧値まで上昇させていくため,突入電流が発生することがなく,出力電圧の急激な立ち上がりが存在しないため出力電圧のオーバー・シュート発生も抑制される。
However, in the DC-
上記のことを図5で説明すると,時間T0 にON信号がHighになるとDC−DCの動作が開始し,ソフトスタート用コンデンサC12の両端の電圧が0Vから徐々に上昇し,時間T1 に基準電圧e1 の値になる。 The above will be described with reference to FIG. 5. When the ON signal becomes High at time T 0 , the DC-DC operation starts, the voltage across the soft start capacitor C 12 gradually increases from 0 V, and time T 1 Becomes the value of the reference voltage e 1 .
それにつれてDC−DCの出力電圧も0Vから徐々に上昇していき,時間T1 に規定電圧Vo1 になる。このとき,DC−DCの出力電圧値が時間T0 に0Vが指示され,時間T1 にVo1 になるように指示される。すなわち,誤差増幅器11は,時間T0 から時間T1 までは,ソフトスタート用コンデンサC12の電圧とDC−DCの出力電圧を分圧した値(FBの分割電圧)との差を増幅して,PWM比較器13に出力し,時間T1 以降は,基準電圧e1 とFBの分割電圧との差を増幅して,PWM比較器13に出力する。 As a result, the output voltage of DC-DC gradually increases from 0V and reaches the specified voltage Vo 1 at time T 1 . At this time, the output voltage value of the DC-DC is instructed to be 0 V at time T 0 and to be Vo 1 at time T 1 . That is, the error amplifier 11 amplifies the difference between the voltage of the soft start capacitor C 12 and the DC-DC output voltage (FB divided voltage) from time T 0 to time T 1. , Output to the PWM comparator 13, and after time T 1 , the difference between the reference voltage e 1 and the divided voltage of the FB is amplified and output to the PWM comparator 13.
図6は,PWM比較器13の動作を説明する図である。 FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the PWM comparator 13.
PWM比較器13は,図6に示すように,誤差増幅器11の出力が三角波発振器12の出力より大きいときにHighを出力し,誤差増幅器11の出力が三角波発振器12の出力より小さいときにLowを出力する。誤差増幅器11の出力は,上述のようにDC−DCの出力電圧値がVo1 になるまで,ソフトスタート用コンデンサC12の電圧を基準電圧として誤差出力を行うので,DC−DCの出力電圧は,DC−DCの負荷の軽重に依存せずに時間T0 に0Vを出力し,時間経過と共に徐々に上昇し,時間T1 に規定電圧Vo1 に達する。
As shown in FIG. 6, the PWM comparator 13 outputs High when the output of the error amplifier 11 is larger than the output of the
図7は,DC/DC−1とDC/DC−2との間で,電源の投入シーケンスを制御したい場合の本方式を用いた接続例を示す。 FIG. 7 shows a connection example using this method when it is desired to control the power-on sequence between DC / DC-1 and DC / DC-2.
図7において,DC/DC−1およびDC/DC−2は,図3(A)に示すDC−DC装置と同じものである。DC/DC−1の出力電圧立ち上がり特性は負荷の軽重に依存することなく,前述したようにソフトスタート用コンデンサC121 の容量値によって決まる。同様にDC/DC−2の出力電圧立ち上がり特性も負荷の軽重に依存することなく,前述したようにソフトスタート用コンデンサC122 の容量値によって決まる。 In FIG. 7, DC / DC-1 and DC / DC-2 are the same as the DC-DC apparatus shown in FIG. The output voltage rise characteristic of DC / DC-1 is determined by the capacitance value of the soft start capacitor C 121 as described above without depending on the load weight. Similarly, the output voltage rise characteristic of DC / DC-2 is determined by the capacitance value of the soft-start capacitor C 122 as described above without depending on the load weight.
従って,DC/DC−1を先に立ち上げ,DC/DC−2を後から立ち上げる場合には,DC−DC−1とDC/DC−2との間で,先に立ち上げるDC/DC−1のソフトスタート用コンデンサC121 の容量値をDC/DC−2のソフトスタート用コンデンサC122 の容量値よりも小さく設定することで実現が可能となる。 Therefore, when DC / DC-1 is started up first and DC / DC-2 is started up later, DC / DC is started up first between DC-DC-1 and DC / DC-2. This can be realized by setting the capacitance value of the −1 soft start capacitor C 121 to be smaller than the capacitance value of the DC / DC−2 soft start capacitor C 122 .
この様子を図8に示す。 This is shown in FIG.
DC/DC−1とDC/DC−2の両方の電源を同時に投入するために,DC−DCのON/OFFを制御するON信号がDC/DC−1とDC/DC−2の両方に共通に接続される。DC/DC−1のソフトスタート用コンデンサC121 の値は,DC/DC−1の出力電圧がT1 時間で立ち上がるような値に設定される。一方,DC/DC−2のソフトスタート用コンデンサC122 の値は,DC/DC−2の出力電圧がT2 時間で立ち上がるような値に設定される。 To turn on both DC / DC-1 and DC / DC-2 simultaneously, an ON signal for controlling DC-DC ON / OFF is common to both DC / DC-1 and DC / DC-2 Connected to. The value of the DC / DC-1 soft start capacitor C 121 is set such that the output voltage of DC / DC-1 rises in T 1 time. On the other hand, the value of the DC / DC-2 soft start capacitor C 122 is set such that the output voltage of DC / DC-2 rises in T 2 time.
DC−DCのON/OFFを制御するON信号がLow状態のとき,DC/DC−1とDC/DC−2の両方は停止状態である。DC−DCのON/OFFを制御するON信号が時間T0 においてLow状態からHigh状態に変化すると,DC/DC−1およびDC/DC−2は同時に電源投入シーケンスに入る。DC/DC−1は,ソフトスタート用コンデンサC121 の値に従って時間T1 に定格出力電圧Vo1 に達する。同様に,DC/DC−2もソフトスタート用コンデンサC122 の値に従って時間T2 に定格出力電圧Vo2 に達する。 When the ON signal for controlling ON / OFF of DC-DC is in the Low state, both DC / DC-1 and DC / DC-2 are in the stopped state. When the ON signal for controlling ON / OFF of the DC-DC changes from the Low state to the High state at time T 0 , DC / DC-1 and DC / DC-2 simultaneously enter the power-on sequence. DC / DC-1 reaches the rated output voltage Vo 1 at time T 1 according to the value of the soft start capacitor C 121 . Similarly, DC / DC-2 reaches the rated output voltage Vo 2 at time T 2 according to the value of the soft start capacitor C 122 .
このため,各々のDC−DCの出力電圧立ち上がり特性をソフトスタート用コンデンサの値だけで制御できることとなる。 Therefore, the output voltage rising characteristics of each DC-DC can be controlled only by the value of the soft start capacitor.
図9は,DC/DC−1とDC/DC−2の間で,電源を同時に投入して立ち上げる場合のソフトスタート用コンデンサの接続例を示す図である。 FIG. 9 is a diagram showing a connection example of a soft start capacitor in the case where the power is turned on and started up simultaneously between DC / DC-1 and DC / DC-2.
図9において,DC/DC−3とDC/DC−4の両方の電源を同時に投入するために,DC−DCのON/OFFを制御するON信号がDC/DC−3とDC/DC−4の両方に共通に接続される。 In FIG. 9, in order to turn on both DC / DC-3 and DC / DC-4 simultaneously, ON signals for controlling ON / OFF of DC-DC are DC / DC-3 and DC / DC-4. Are commonly connected to both.
DC−DCのON/OFFを制御するON信号がLow状態のとき,DC/DC−3とDC/DC−4の両方は停止状態である。DC−DCのON信号がLow状態からHigh状態に変化すると,DC/DC−3およびDC/DC−4は同時に電源投入シーケンスに入る。このときソフトスタート用コンデンサC123 は,DC/DC−3とDC/DC−4の両方に共通接続されているため,DC/DC−3の基準電圧とDC/DC−4の基準電圧は同時に0Vからスタートし,徐々に上昇しながら同時に基準電圧e1 の値に達する。従って,DC/DC−3およびDC/DC−4の出力電圧が基準電圧Vo3 またはVo4 に達するのも同時刻となる。 When the ON signal for controlling ON / OFF of DC-DC is in the Low state, both DC / DC-3 and DC / DC-4 are in the stopped state. When the DC-DC ON signal changes from the Low state to the High state, DC / DC-3 and DC / DC-4 simultaneously enter the power-on sequence. At this time, since the soft start capacitor C123 is commonly connected to both DC / DC-3 and DC / DC-4, the DC / DC-3 reference voltage and the DC / DC-4 reference voltage are simultaneously set. starting from 0V, it elevated while reaches the value of the reference voltage e 1 simultaneously gradually. Accordingly, the output voltages of DC / DC-3 and DC / DC-4 reach the reference voltage Vo 3 or Vo 4 at the same time.
上記のことを図10で説明する。時間T0 にON信号がHighになるとDC/DC−3およびDC/DC−4の両方の動作が開始し,ソフトスタート用コンデンサC123 の両端の電圧が0Vから徐々に上昇し,時間T1 に基準電圧e1 の値になる。 The above will be described with reference to FIG. When the ON signal becomes High at time T 0 , the operation of both DC / DC-3 and DC / DC-4 starts, the voltage across the soft start capacitor C 123 gradually increases from 0 V, and time T 1 Becomes the value of the reference voltage e 1 .
それにつれてDC/DC−3の出力電圧も0Vから徐々に上昇していき,時間T1 に規定電圧Vo3 になる。同様に,DC/DC−4の出力電圧も0Vから徐々に上昇していき,時間T1 に規定電圧Vo4 になる。 As a result, the output voltage of DC / DC-3 gradually increases from 0V and reaches the specified voltage Vo 3 at time T 1 . Similarly, the output voltage of DC / DC-4 gradually increases from 0 V and reaches the specified voltage Vo 4 at time T 1 .
このとき,DC/DC−3の出力電圧値が時間T0 に0Vが指示され,時間T1 にVo3 になるように指示される。従って,DC/DC−3の出力電圧は,DC−DCの負荷の軽重に依存せずに時間T0 に0Vを出力し,時間経過と共に徐々に上昇し時間T1 に規定電圧Vo3 に達する。同じく,DC/DC−4の出力電圧値が時間T0 に0Vが指示され,時間T1 にVo4 になるように指示される。従って,DC/DC−4の出力電圧はDC−DCの負荷の軽重に依存せずに時間T0 に0Vを出力し,時間経過と共に徐々に上昇し時間T1 に規定電圧Vo4 に達する。 At this time, the output voltage value of DC / DC-3 is instructed to be 0 V at time T 0 and to be Vo 3 at time T 1 . Therefore, the output voltage of DC / DC-3 outputs 0 V at time T 0 without depending on the load of the DC-DC load, and gradually rises with time, reaching the specified voltage Vo 3 at time T 1. . Similarly, the output voltage value of DC / DC-4 is instructed to be 0 V at time T 0 and to be Vo 4 at time T 1 . Therefore, the output voltage of DC / DC-4 outputs 0 V at time T 0 without depending on the load of the DC-DC load, and gradually rises with time, reaching the specified voltage Vo 4 at time T 1 .
以上説明したように,本方式によれば複数の電源間で投入シーケンスを考慮する必要がある場合には,図7に示すように先に立ち上がるべきDC−DCのソフトスタート用コンデンサC121 の容量値を,遅く立ち上がるべきDC−DCのソフトスタート用コンデンサC122 の容量値より小さくすることで,自由に投入シーケンスを制御することができる。このため,従来方式で必要としていた電源投入シーケンス制御用の外部回路が不要となる。 As described above, according to this method, when it is necessary to consider the turn-on sequence between a plurality of power supplies, the capacitance of the DC-DC soft start capacitor C 121 to be raised first as shown in FIG. By making the value smaller than the capacitance value of the DC-DC soft start capacitor C 122 that should rise slowly, the input sequence can be freely controlled. This eliminates the need for an external circuit for controlling the power-on sequence that is required in the conventional method.
さらに,複数の電源間の投入シーケンスを同一にしたい場合,従来方式では,個々のDC−DCの出力電圧の立ち上がり特性がDC−DCの負荷の軽重に依存して一定しないため,同時立上は不可能であったが,本方式によれば,複数の電源間で各々の負荷の軽重が異なっても,図9に示すようにDC−DC間でソフトスタート用コンデンサC123 を共通接続することで,同一立ち上がり特性を実現することができるようになる。 Furthermore, when it is desired to make the power-on sequence between a plurality of power supplies the same, in the conventional method, the rising characteristics of the output voltage of each DC-DC is not constant depending on the load of the DC-DC load. Although not possible, according to this method, even if the weight of each load is different among a plurality of power supplies, a soft start capacitor C123 is commonly connected between DC and DC as shown in FIG. Thus, the same rise characteristic can be realized.
以上,電源投入時の複数の電源間での電源投入シーケンスの制御方式について説明した。次に,電源切断時のシーケンスについて,本方式による実現例を説明する。 This completes the description of the control method of the power-on sequence between multiple power sources when the power is turned on. Next, a description will be given of an implementation example according to the present system for the sequence at power-off.
図11は,本方式による電源切断シーケンスを制御するDC−DC装置の実現例を示す図である。 FIG. 11 is a diagram illustrating an implementation example of a DC-DC device that controls a power-off sequence according to the present method.
図11(A)に示すDC−DC制御回路105の周辺回路部分は,DC−DC制御回路105に負荷容量放電の有効/無効を制御するDSCHG信号が入力されるようになっていること以外は,前述した図3(A)と同様である。
In the peripheral circuit portion of the DC-
DC−DC制御回路105の内部は,図11(B)に示すようになっており,内部に負荷容量放電回路18が設けられている。負荷容量放電回路18の他の部分は,図3(B)に示すDC−DC制御回路100と同様であるので,その部分の説明については省略する。
The inside of the DC-
図11(B)に示すNOT1 は,DC−DCのON信号がHighレベルのときLowレベルを出力し,DC−DCのON信号がLowレベルのときHighレベルを出力するノット回路である。AND1 は,ノット回路NOT1 の出力と負荷容量放電の有効/無効を制御するDSCHG信号の両方がHighレベルを出力しているとき,Highレベルを出力するアンド回路である。FET2 は,アンド回路AND1 の出力がHighレベルを出力しているときON状態となり,DC−DCの出力とグランド間を短絡して,DC−DCの出力負荷容量を強制的に放電する負荷容量放電用スイッチ回路である。 The NOT 1 shown in FIG. 11B is a knot circuit that outputs a low level when the DC-DC ON signal is at a high level and outputs a high level when the DC-DC ON signal is at a low level. AND 1 is an AND circuit that outputs a High level when both the output of the NOT circuit NOT 1 and the DSCHG signal that controls the validity / invalidity of the load capacity discharge are outputting a High level. The FET 2 is turned on when the output of the AND circuit AND 1 outputs a high level, short-circuits between the output of the DC-DC and the ground, and forcibly discharges the output load capacity of the DC-DC. This is a capacitive discharge switch circuit.
DC−DCのON/OFFを制御するON信号がHighの場合,または負荷容量放電の有効/無効を制御するDSCHG信号がLow(無効)の場合,アンド回路AND1 の出力はLowとなり,スイッチ回路FET2 は切断状態となる。したがって,この場合のDC−DC制御回路105の動作は,負荷容量放電回路18がない場合と同じである。
When the ON signal for controlling ON / OFF of DC-DC is High, or when the DSCHG signal for controlling validity / invalidity of load capacity discharge is Low (invalid), the output of the AND circuit AND 1 becomes Low, and the switch circuit FET 2 is cut off. Therefore, the operation of the DC-
一方,負荷容量放電の有効/無効を制御するDSCHG信号がHigh(有効)であり,電源の切断時にON/OFFを制御するON信号がLowとなると,アンド回路AND1 の出力が直ちにHighになるため,スイッチ回路FET2 は導通状態となる。したがって,DC−DCの出力(FB)がスイッチ回路FET2 を通して放電し,DC−DCの負荷に依存することなく,急速に0Vになる。 On the other hand, when the DSCHG signal for controlling the validity / invalidity of the load capacity discharge is High (valid) and the ON signal for controlling the ON / OFF becomes Low when the power is turned off, the output of the AND circuit AND 1 immediately becomes High. Therefore, the switch circuit FET 2 is turned on. Therefore, the DC-DC output (FB) is discharged through the switch circuit FET 2 and rapidly becomes 0V without depending on the load of the DC-DC.
図12は,図11に示すDC−DCの立ち上がり立ち下がり特性を示す図である。 FIG. 12 is a diagram showing rising and falling characteristics of the DC-DC shown in FIG.
上記について図12で説明すると,時間T0 にDC−DCのON/OFFを制御するON信号がHighになるとDC−DCの動作が開始し,ソフトスタート用コンデンサC125 の両端の電圧が0Vから徐々に上昇し,時間T1 に基準電圧e1 の値になる。それにつれてDC−DCの出力電圧も0Vから徐々に上昇していき,時間T1 に規定電圧Vo1 になる。 The above description will be made with reference to FIG. 12. When the ON signal for controlling ON / OFF of the DC-DC becomes High at time T 0 , the operation of the DC-DC starts, and the voltage across the soft start capacitor C 125 starts from 0V. It gradually rises and reaches the value of the reference voltage e 1 at time T 1 . As a result, the output voltage of DC-DC gradually increases from 0V and reaches the specified voltage Vo 1 at time T 1 .
次に,時間T2 にDC−DCON/OFFを制御するON信号がLowになると,DC−DCの動作が停止すると同時に,スイッチ回路FET2 によってDC−DCの出力側をグランド電位に短絡することで,DC−DCの負荷側の容量を強制的に放電する。このため,時間T3 に0V状態になる。 Next, when the ON signal for controlling the DC-DCON / OFF time T 2 is Low, at the same time when the operation of DC-DC stops, shorting the output side of the DC-DC to the ground potential by the switch circuit FET 2 Thus, the capacity on the load side of the DC-DC is forcibly discharged. Thus, the 0V state time T 3.
これに対し,従来方式の場合には,負荷容量放電回路18がないため,図12に点線で示すように,DC−DCの軽負荷時と重負荷時とで,DC−DCの出力電圧が0VになるまでのOFFタイムが変わってくることになる。本方式によれば,OFFタイムはDC−DCの負荷に関係なく一定であり,複数の電源間でOFFタイムが異なる問題が解決される。
On the other hand, in the case of the conventional method, since there is no load
同期整流方式のDC−DC装置においては,同期整流用トランジスタに図11(B)に示すスイッチ回路FET2 と同等な機能を持たせることができる。 In a synchronous rectification DC-DC device, a synchronous rectification transistor can have a function equivalent to that of the switch circuit FET 2 shown in FIG.
図13は,その同期整流方式の降圧型DC−DC装置による実現例を示す。 FIG. 13 shows an implementation example of the synchronous rectification step-down DC-DC device.
図13(A)において,Tr21はスイッチング用メイン・トランジスタ(FET)であり,DC−DC制御回路200によりON/OFFの制御が行われる。L21は電圧変換用のチョーク・コイルである。D21はスイッチング用メイン・トランジスタTr21がOFFである期間に,チョークコイルL21に蓄積されたエネルギーを出力側に放出するためのフライホィール・ダイオードである。
In FIG. 13A, Tr 21 is a switching main transistor (FET), and ON / OFF control is performed by the DC-
Tr22もダイオードD21と同様にスイッチング用メイン・トランジスタTr21がOFFである期間に,チョークコイルL21に蓄積されたエネルギーを出力側に放出するためのフライホィール用のスイッチ回路であり,ダイオードD21に印加される電圧が順方向のときON状態となり,逆方向のときOFF状態となることで,ダイオードD21の順方向電圧降下(Vf)を低減させる同期整流用のFETであり,DC−DC制御回路200によりON/OFFの制御が行われる。
Tr 22 is a flywheel switch circuit for discharging energy stored in the choke coil L 21 to the output side during the period when the switching main transistor Tr 21 is OFF, as is the case with the diode D 21. the voltage applied to the D 21 is turned oN when the forward, by an OFF state when the reverse is the forward voltage drop (Vf) FET synchronous rectifier to reduce the diode D 21, DC The
抵抗R21は本DC−DC装置から負荷に供給される電流を測定するためのセンス抵抗であり,C21は平滑用コンデンサである。 Resistor R 21 is the sense resistor for measuring the current supplied to the load from the DC-DC unit, C 21 is a smoothing capacitor.
DC−DC制御回路200は,PWM制御方式DC−DCの制御部であり,DC−DC装置の出力電圧を検出してスイッチング用メイン・トランジスタTr21および同期整流用トランジスタTr22のON/OFF比の制御を行う。
The DC-
図13(B)は,図13(A)に示すDC−DC制御回路200の詳細図である。
FIG. 13B is a detailed diagram of the DC-
図13(B)において,電源部29は,DC−DC制御回路200全体の動作のON/OFFをするための電源であり,外部からのON/OFFを制御するON信号により動作の開始停止を行う。R3 /R4 は,DC−DCの出力電圧をセンスするための分割抵抗であり,e2 はDC−DCの出力電圧を比較するための基準電圧である。誤差増幅器21は,分割抵抗R3 /R4 により得られるDC−DCの出力電圧と複数の基準電圧との差を増幅する増幅器である。
In FIG. 13B, a power source unit 29 is a power source for turning on / off the entire operation of the DC-
PWM比較器23は,反転入力と非反転入力を持つ電圧比較器であって,入力電圧に応じて出力パルスのON時間を制御する電圧パルス幅変換器である。三角波発振器22からの三角波が誤差増幅器21の出力電圧よりも低い期間にドライブ回路24をONさせることにより,スイッチング用メイン・トランジスタTr21をONさせる。三角波発振器22は,電圧をパルス幅に変換するための変換用三角波を一定の周波数で発振させるための発振器である。
The PWM comparator 23 is a voltage comparator having an inverting input and a non-inverting input, and is a voltage pulse width converter that controls the ON time of the output pulse in accordance with the input voltage. The switching main transistor Tr 21 is turned on by turning on the
ERA2 は,電流センス抵抗R21の電圧を測定するための誤差増幅器である。同期整流制御回路25は,同期整流を行うための制御回路であり,PWM比較器23の出力がOFF状態であることと,誤差増幅器ERA2 の出力が一定値以下であることを検出して,Highレベルを出力することで,チョーク・コイルL21に蓄積されたエネルギーがフライホィール・ダイオードD21を介して出力側に放出されている期間,同期整流用トランジスタTr22をONにする。 ERA 2 is an error amplifier for measuring the voltage of the current sense resistor R 21 . The synchronous rectification control circuit 25 is a control circuit for performing synchronous rectification, and detects that the output of the PWM comparator 23 is in an OFF state and that the output of the error amplifier ERA 2 is below a certain value, by outputting a High level, the period during which energy stored in the choke coil L 21 is discharged to the output side through the flywheel diode D 21, turns oN the synchronous rectifier transistor Tr 22.
チャージポンプ回路28は,スイッチング用メイン・トランジスタTr21および同期整流用トランジスタTr22をONさせるのに必要な電圧を,ドライブ回路24/ドライブ回路26に与えるための電源回路である。
The charge pump circuit 28, a power supply circuit for providing a switching main transistor Tr 21 and the synchronous rectification transistor Tr 22 a voltage required to turned ON, the
ドライブ回路24は,スイッチング用メイン・トランジスタTr21を駆動するための駆動回路であり,PWM比較器23の出力がONである期間,メイン・トランジスタTr21をドライブしてONさせる。
The
ドライブ回路26は,同期整流用トランジスタTr22を駆動するための駆動回路であり,スイッチング用メイン・トランジスタTr21がOFFである期間に,チョークコイルL21に蓄積されたエネルギーがフライホィール・ダイオードD21を介して出力側に放出されている期間,同期整流用トランジスタTr22をドライブしてONさせる。
The
FET3 は,DC−DCの停止時にソフトスタート用コンデンサC22の電荷を放電させて,その両端の電位を0Vに設定するためのクイック・スタート用スイッチ回路である。定電流回路i2 は,スイッチ回路FET3 がOFF時にソフトスタート用コンデンサC22を充電して,一定の時間でコンデンサC22の電位を上昇させるための充電回路である。 The FET 3 is a quick start switch circuit for discharging the charge of the soft start capacitor C 22 when the DC-DC is stopped and setting the potential at both ends thereof to 0V. The constant current circuit i 2 is a charging circuit for charging the soft start capacitor C 22 when the switch circuit FET 3 is OFF and increasing the potential of the capacitor C 22 in a certain time.
同期整流型DC−DCの制御については,ごく一般的なPWM制御方式のDC−DCであるため,DC−DCの動作そのものについての詳細な説明は省略し,ここでは,本方式の目的であるDC−DC切断時のシーケンス制御に関する部分についてのみ説明する。また,誤差増幅器21に接続されるソフトスタート用コンデンサC22と定電流回路i2 およびスイッチ回路FET3 については,図3等で既に説明した本発明の構成に関する部分と同様であるため,詳細な説明は省略する。
Since the control of the synchronous rectification type DC-DC is a general PWM control type DC-DC, a detailed description of the operation of the DC-DC itself is omitted, and here is the purpose of this method. Only the part related to the sequence control at the time of DC-DC disconnection will be described. The soft start capacitor C 22 , the constant current circuit i 2, and the switch circuit FET 3 connected to the
ここでは,本方式の特徴であるノット回路NOT2 ,アンド回路AND2 およびオア回路OR1 から構成される負荷容量放電制御回路の部分についてのみ説明する。 Here, only the part of the load capacity discharge control circuit constituted by the knot circuit NOT 2 , the AND circuit AND 2 and the OR circuit OR 1 , which is a feature of this system, will be described.
図13(B)において,DC−DC制御回路200に入力されるON信号は,この制御回路全体の動作のON/OFFを外部から制御するための制御信号であり,この信号がHighレベルであるときDC−DC制御回路200は動作し,LowレベルのときDC−DC制御回路200は停止する。
In FIG. 13B, an ON signal input to the DC-
また,同様にDC−DC制御回路200に入力されるDSCHG信号は,DC−DCの停止時にDC−DCの出力電圧を強制的に零ボルト(0V)にして負荷容量を放電させる回路の有効/無効を指示するための外部制御信号であり,この信号がHighレベルであるとき負荷容量放電機能は有効であり,Lowレベルのとき負荷容量放電機能が無効であることを指示する。
Similarly, the DSCHG signal input to the DC-
ノット回路NOT2 は,DC−DCのON信号がHighレベルのときLowレベルを出力し,DC−DCのON信号がLowレベルのときHighレベルを出力する回路である。アンド回路AND2 は,ノット回路NOT2 の出力とDSCHG信号の両方がHighレベルを出力しているときHighレベルを出力する回路である。オア回路OR1 は,アンド回路AND2 の出力と同期整流制御回路25の出力のいずれかがHighレベルを出力しているときHighレベルを出力する回路である。 The NOT circuit NOT 2 is a circuit that outputs a low level when the DC-DC ON signal is at a high level, and outputs a high level when the DC-DC ON signal is at a low level. The AND circuit AND 2 is a circuit that outputs a high level when both the output of the NOT circuit NOT 2 and the DSCHG signal are outputting a high level. The OR circuit OR 1 is a circuit that outputs a high level when either the output of the AND circuit AND 2 or the output of the synchronous rectification control circuit 25 outputs a high level.
DC−DCのON/OFFを制御するON信号がHighレベルを出力しているとき,ノット回路NOT2 はLowレベルを出力するため,アンド回路AND2 もLowレベルを出力する。従って,オア回路OR1 は同期制御回路25の出力をそのままドライブ回路26に出力する。このため,回路全体の動作に影響を与えない。
When the ON signal for controlling ON / OFF of the DC-DC is outputting a High level, the NOT circuit NOT 2 outputs a Low level, and the AND circuit AND 2 also outputs a Low level. Therefore, the OR circuit OR 1 outputs the output of the synchronization control circuit 25 to the
また,DC−DCのON/OFFを制御するON信号が,Lowレベルを出力しているとき,ノット回路NOT2 はHighレベルを出力するが,DSCHG信号がLowレベルを出力しているときは,アンド回路AND2 はLowレベルを出力するため,オア回路OR1 は同期制御回路25の出力をそのままドライブ回路26に出力することとなり,回路全体の動作に影響を与えない。
Further, when the ON signal for controlling ON / OFF of the DC-DC outputs a low level, the knot circuit NOT 2 outputs a high level, but when the DSCHG signal outputs a low level, Since the AND circuit AND 2 outputs a Low level, the OR circuit OR 1 outputs the output of the synchronous control circuit 25 to the
一方,DC−DCのON/OFFを制御するON信号がLowレベルを出力し,かつDSCHG信号がHighレベルを出力しているときは,アンド回路AND2 もHighレベルを出力するため,オア回路OR1 は常にHighレベルを出力し,ドライブ回路26を介して同期整流用トランジスタTr22を常にON状態とする。その結果,DC−DCの出力回路は同期整流用トランジスタTr22によってグランド側に短絡されるため,0Vを出力することとなる。
On the other hand, when the ON signal for controlling ON / OFF of the DC-DC outputs a low level and the DSCHG signal outputs a high level, the AND circuit AND 2 also outputs a high level, so the OR circuit OR 1 always outputs a high level, and the synchronous rectification transistor Tr 22 is always turned on via the
従って,DC−DCのON信号がHighで,かつDSCHG信号がLowレベルを出力しているときは,アンド回路AND2 は常にLowレベルを出力しているため,DC−DCの動作は従来と変わらない。DSCHG信号をHighレベルにしておくと,DC−DCのON信号がHighのときは,従来通りのDC−DC動作を行うが,DC−DCのON信号をLowにすると,従来はDC−DCが停止するだけであるが,本方式ではDC−DCが停止すると同時に同期整流用トランジスタTr22によってDC−DCの出力側をグランド電位に短絡することで,DC−DCの負荷側の容量を強制的に放電する。このため,DC−DCに接続される負荷の軽重によらず,概ね一定の時間でDC−DCの出力電圧を0Vに設定することが可能となる。 Therefore, when the DC-DC ON signal is High and the DSCHG signal is outputting a Low level, the AND circuit AND 2 always outputs a Low level, so that the operation of the DC-DC is different from the conventional one. Absent. If the DSCHG signal is set to the high level, when the DC-DC ON signal is High, the conventional DC-DC operation is performed. However, if the DC-DC ON signal is set to Low, the DC-DC has been Although only stops, the output side of the DC-DC synchronous rectification transistor Tr 22 at the same time when the DC-DC stopped in this manner by short-circuited to the ground potential, forcing the capacity of the load side of the DC-DC To discharge. For this reason, the output voltage of the DC-DC can be set to 0 V in a substantially constant time regardless of the weight of the load connected to the DC-DC.
このDC−DCの立ち上がり立ち下がり特性は,前述した図12に示す特性と同様である。 The rising and falling characteristics of DC-DC are the same as the characteristics shown in FIG.
以上説明したように,従来方式では,DC−DCを停止させた直後のDC−DCの出力電圧の状態は,負荷容量と負荷の軽重により出力電圧が0Vになるまでには時間差があり,このときも電源のシーケンスが守られていないと半導体デバイスがラッチアップを起こしてしまうという問題点があったが,本方式によれば,DC−DC停止時に同期整流用トランジスタTr22(FET)を強制的にON状態として負荷容量を放電させるので,複数の電源間でOFFタイムが異なる問題を回避することが可能となる。 As described above, in the conventional system, the state of the output voltage of the DC-DC immediately after the DC-DC is stopped has a time difference until the output voltage becomes 0 V due to the load capacity and the light weight of the load. Even when the power supply sequence is not observed, there is a problem that the semiconductor device causes latch-up. However, according to this method, the synchronous rectification transistor Tr 22 (FET) is forced when DC-DC is stopped. Since the load capacity is discharged in the ON state, it is possible to avoid the problem that the OFF time differs among a plurality of power supplies.
図14は,DC/DC−1とDC/DC−2の間で,電源の投入・切断シーケンスを制御したい場合の本方式による実現例を示す。 FIG. 14 shows an implementation example according to this method when it is desired to control the power on / off sequence between DC / DC-1 and DC / DC-2.
図14においてDC/DC−1およびDC/DC−2は,図13に示すDC−DCと同じものである。電源投入時のシーケンス制御については,図7で既に説明した通り,DC/DC−1の出力電圧立ち上がり特性は負荷の軽重に依存することなくソフトスタート用コンデンサC221 の容量値によって決まる。同様に,DC/DC−2の出力電圧立ち上がり特性も負荷の軽重に依存することなく,ソフトスタート用コンデンサC222 の容量値によって決まる。従って,DC/DC−1を先に立ち上げ,DC/DC−2を後から立ち上げる場合には,先に立ち上げるDC/DC−1のソフトスタート用コンデンサC221 の容量値を,後から立ち上げるDC/DC−2のソフトスタート用コンデンサC222 の容量値よりも小さく設定することで実現が可能となる。 In FIG. 14, DC / DC-1 and DC / DC-2 are the same as the DC-DC shown in FIG. Regarding the sequence control at the time of power-on, as already described with reference to FIG. 7, the output voltage rising characteristic of DC / DC-1 is determined by the capacitance value of the soft-start capacitor C 221 without depending on the weight of the load. Similarly, the output voltage rise characteristic of DC / DC-2 is determined by the capacitance value of the soft-start capacitor C 222 without depending on the load weight. Therefore, when DC / DC-1 is started up first and DC / DC-2 is started up later, the capacitance value of the soft start capacitor C 221 of DC / DC-1 that is started up is This can be realized by setting the capacitance smaller than the capacitance value of the DC / DC-2 soft start capacitor C 222 to be started up.
また,DC/DC−1およびDC/DC−2の停止直後の動作についても,図13で既に説明した通りである。 Further, the operation immediately after the stop of DC / DC-1 and DC / DC-2 is also as already described in FIG.
この様子を図15に示す。 This is shown in FIG.
図15において,DC/DC−1とDC/DC−2の両方の電源を同時に投入するために,DC−DCのON/OFFを制御するON信号がDC/DC−1とDC/DC−2の両方に共通に接続される。また,DC−DC出力容量放電機能を有効にするためのDSCHG信号も,DC/DC−1とDC/DC−2の両方に共通に接続され,Highレベル信号が印加される。 In FIG. 15, in order to turn on both DC / DC-1 and DC / DC-2 simultaneously, the ON signals for controlling ON / OFF of DC-DC are DC / DC-1 and DC / DC-2. Are commonly connected to both. A DSCHG signal for enabling the DC-DC output capacity discharge function is also commonly connected to both DC / DC-1 and DC / DC-2, and a High level signal is applied.
DC/DC−1のソフトスタート用コンデンサC221 の値は,DC/DC−1の出力電圧がT1 時間で立ち上がるような値に設定される。同様にDC/DC−2のソフトスタート用コンデンサC222 の値もDC/DC−2の出力電圧がT2 時間で立ち上がるような値に設定される。 The value of the DC / DC-1 soft start capacitor C 221 is set to such a value that the output voltage of DC / DC-1 rises in T 1 time. Similarly, the value of the DC / DC-2 soft start capacitor C 222 is also set to such a value that the output voltage of DC / DC-2 rises in T 2 time.
DC−DCのON/OFFを制御するON信号がLow状態のとき,DC/DC−1とDC/DC−2の両方は停止状態である。DC−DCのON信号が時間T0 においてLow状態からHigh状態に変化すると,DC/DC−1およびDC/DC−2は同時に電源投入シーケンスに入る。 When the ON signal for controlling ON / OFF of DC-DC is in the Low state, both DC / DC-1 and DC / DC-2 are in the stopped state. When the DC-DC ON signal changes from the Low state to the High state at time T 0 , DC / DC-1 and DC / DC-2 simultaneously enter the power-on sequence.
DC/DC−1はソフトスタート用コンデンサC221 の値に従って,時間T1 に定格出力電圧Vo1 に達する。同様に,DC/DC−2もソフトスタート用コンデンサC222 の値に従って,時間T2 に定格出力電圧Vo2 に達する。 DC / DC-1 reaches the rated output voltage Vo 1 at time T 1 according to the value of the soft start capacitor C 221 . Similarly, DC / DC-2 reaches the rated output voltage Vo 2 at time T 2 according to the value of the soft start capacitor C 222 .
次に,時間T3 にDC−DCのON/OFFを制御するON信号がHigh状態からLow状態に変化すると,DC/DC−1は動作を停止するが,DSCHG信号にHighレベルが印加されているために,DC/DC−1は同期整流用トランジスタTr221 をONとして強制的に負荷容量を放電し,時間T4 にDC/DC−1の出力電圧は0Vに達する。同様に,DC/DC−2は動作を停止するが,DSCHG信号にHighレベルが印加されているために,DC/DC−1は同期整流用トランジスタTr221 をONとして強制的に負荷容量を放電し,時間T4 にDC/DC−2の出力電圧も0Vに達する。 Next, when the ON signal for controlling ON / OFF of DC-DC changes from the High state to the Low state at time T 3 , DC / DC-1 stops operating, but the High level is applied to the DSCHG signal. to have, DC / DC-1 is discharged forcibly load capacity synchronous rectifier transistor Tr 221 as oN, the output voltage of the DC / DC-1 to time T 4 reaches 0V. Similarly, DC / DC-2 stops operating, but since the High level is applied to the DSCHG signal, DC / DC-1 forcibly discharges the load capacitance by turning on the transistor 221 for synchronous rectification. and, the output voltage of the DC / DC-2 to time T 4 also reaches 0V.
従って,各々のDC−DCの出力電圧立ち下がり時間を概ね同時刻とすることができる。 Therefore, the output voltage fall time of each DC-DC can be set substantially at the same time.
図16は,DC/DC−3とDC/DC−4の間で,電源を同時に投入・切断する場合のソフトスタート用コンデンサの接続例を示す図である。 FIG. 16 is a diagram showing a connection example of a soft start capacitor in the case where power is simultaneously turned on / off between DC / DC-3 and DC / DC-4.
図16において,DC/DC−3とDC/DC−4の両方の電源を同時に投入するために,DC−DCのON/OFFを制御するON信号がDC/DC−3とDC/DC−4の両方に共通に接続される。また,DC−DC出力容量放電機能を有効にするためのDSCHG信号も,DC/DC−3とDC/DC−4の両方に共通に接続され,Highレベル信号が印加される。 In FIG. 16, in order to turn on both DC / DC-3 and DC / DC-4 simultaneously, ON signals for controlling ON / OFF of DC-DC are DC / DC-3 and DC / DC-4. Are commonly connected to both. A DSCHG signal for enabling the DC-DC output capacity discharging function is also commonly connected to both DC / DC-3 and DC / DC-4, and a High level signal is applied.
DC−DCのON/OFFを制御するON信号がLow状態のとき,DC/DC−3とDC/DC−4の両方は停止状態である。DC−DCのON信号がLow状態からHigh状態に変化すると,DC/DC−3およびDC/DC−4は同時に電源投入シーケンスに入る。このとき,ソフトスタート用コンデンサC223 はDC/DC−3とDC/DC−4の両方に共通接続されているため,DC/DC−3の基準電圧とDC/DC−4の基準電圧は同時に0Vからスタートし,徐々に上昇しながら同時に基準電圧e2 の値に達する。 When the ON signal for controlling ON / OFF of DC-DC is in the Low state, both DC / DC-3 and DC / DC-4 are in the stopped state. When the DC-DC ON signal changes from the Low state to the High state, DC / DC-3 and DC / DC-4 simultaneously enter the power-on sequence. At this time, since the soft start capacitor C 223 is commonly connected to both DC / DC-3 and DC / DC-4, the DC / DC-3 reference voltage and the DC / DC-4 reference voltage are simultaneously set. It starts from 0V and reaches the value of the reference voltage e 2 at the same time while gradually rising.
上記のことを図17で説明すると,時間T0 にON信号がHighになると,DC/DC−3およびDC/DC−4の両方の動作が開始し,ソフトスタート用コンデンサC223 の両端の電圧が0Vから徐々に上昇して,時間T1 に基準電圧e2 の値になる。 The above will be explained with reference to FIG. 17. When the ON signal becomes High at time T 0 , both DC / DC-3 and DC / DC-4 operations start, and the voltage across the soft-start capacitor C 223 starts. Gradually increases from 0V and reaches the value of the reference voltage e 2 at time T 1 .
それにつれて,DC/DC−3の出力電圧も0Vから徐々に上昇していき,時間T1 に規定電圧Vo3 になる。同様に,DC/DC−4の出力電圧も0Vから徐々に上昇していき,時間T1 に規定電圧Vo4 になる。このとき,DC/DC−3の出力電圧値が時間T0 に0Vが指示され,時間T1 にVo3 になるように指示される。従って,DC/DC−3の出力電圧はDC−DCの負荷の軽重に依存せずに時間T0 に0Vを出力し,時間経過と共に徐々に上昇し時間T1 に規定電圧Vo3 に達する。 As a result, the output voltage of DC / DC-3 also gradually increases from 0V and reaches the specified voltage Vo 3 at time T 1 . Similarly, the output voltage of DC / DC-4 gradually increases from 0 V and reaches the specified voltage Vo 4 at time T 1 . At this time, the output voltage value of DC / DC-3 is instructed to be 0 V at time T 0 and to be Vo 3 at time T 1 . Accordingly, the output voltage of DC / DC-3 outputs 0 V at time T 0 without depending on the load of the DC-DC load, and gradually rises with the passage of time and reaches the specified voltage Vo 3 at time T 1 .
同じく,DC/DC−4の出力電圧値が時間T0 に0Vが指示され,時間T1 にVo4 になるように指示される。従って,DC/DC−4の出力電圧はDC−DCの負荷の軽重に依存せずに時間T0 に0Vを出力し,時間経過と共に徐々に上昇し時間T1 に規定電圧Vo4 に達する。 Similarly, the output voltage value of DC / DC-4 is instructed to be 0 V at time T 0 and to be Vo 4 at time T 1 . Therefore, the output voltage of DC / DC-4 outputs 0 V at time T 0 without depending on the load of the DC-DC load, and gradually rises with time, reaching the specified voltage Vo 4 at time T 1 .
次に,時間T2 にDC−DCのON/OFFを制御するON信号がHigh状態からLow状態に変化すると,DC/DC−3は動作を停止する。このとき,DSCHG信号にHighレベルが印加されているために,DC/DC−3は同期整流用トランジスタTr223 をONとして強制的に負荷容量を放電し,時間T3 にDC/DC−3の出力電圧は0Vに達する。同様に,DC/DC−4は動作を停止するが,DSCHG信号にHighレベルが印加されているために,DC/DC−4は同期整流用トランジスタTr224 をONとして強制的に負荷容量を放電し,時間T3 にDC/DC−4の出力電圧も0Vに達する。 Next, when the ON signal for controlling the ON / OFF of the DC-DC to time T 2 is changed from the High state to the Low state, DC / DC-3 stops operating. At this time, in order to High level is applied to DSCHG signal, DC / DC-3 is discharged forcibly load capacity synchronous rectifier transistor Tr 223 as ON, the DC / DC-3 to time T 3 The output voltage reaches 0V. Similarly, DC / DC-4 stops operating, but since a high level is applied to the DSCHG signal, DC / DC-4 forcibly discharges the load capacitance by turning on the transistor 224 for synchronous rectification. At time T 3 , the output voltage of DC / DC-4 also reaches 0V.
従って,各々のDC−DCの出力電圧立ち下がり時間を概ね同時刻とすることができる。 Therefore, the output voltage fall time of each DC-DC can be set substantially at the same time.
以上のように同期整流方式の降圧型DC−DCにおいて,DC−DC停止時に同期整流用トランジスタ(FET)を強制的に導通状態に制御する回路を設け,DC−DC出力負荷容量を強制放電させるようにしたことで,DC−DC停止時に出力電圧が0Vに達するまでの遷移時間を制御することが可能となった。 As described above, in the synchronous rectification step-down DC-DC, a circuit for forcibly controlling the synchronous rectification transistor (FET) to a conductive state when the DC-DC is stopped is provided to forcibly discharge the DC-DC output load capacitance. By doing so, it is possible to control the transition time until the output voltage reaches 0 V when the DC-DC is stopped.
10 直流−直流変換制御回路
11 誤差増幅器
12 三角波発振器
13 PWM比較器
14 ドライブ回路
15 ソフトスタート用コンデンサ
16 基準電圧回路
17 基準電圧回路
18 負荷容量放電回路
111 第1の入力部
112 第2の入力部
113 第3の入力部
20 直流−直流変換制御回路
21 誤差増幅器
22 三角波発振器
23 PWM比較器
24 ドライブ回路
25 同期整流制御回路
26 ドライブ回路
27 負荷容量放電制御回路
Tr21 スイッチング用メイン・トランジスタ
Tr22 同期整流用トランジスタ
DESCRIPTION OF
Claims (11)
直流−直流変換を停止させるとき前記同期整流用トランジスタをONさせることにより直流−直流変換結果の出力電圧を放電する負荷容量放電制御回路を備えるとともに,
この負荷容量放電制御回路の有効/無効を制御する信号を入力する手段を備え,
該信号により有効が指示されているときに前記負荷容量放電制御回路を動作させるようにした
ことを特徴とする直流−直流変換制御回路。 In a DC-DC conversion control circuit used in a step-down DC-DC converter equipped with a synchronous rectification transistor that performs DC-DC conversion by a synchronous rectification method,
A load capacity discharge control circuit for discharging the output voltage of the DC-DC conversion result by turning on the synchronous rectification transistor when the DC-DC conversion is stopped;
Means for inputting a signal for controlling validity / invalidity of the load capacity discharge control circuit;
The DC-DC conversion control circuit, wherein the load capacity discharge control circuit is operated when the signal is instructed to be valid.
前記同期整流スイッチのON/OFFを制御するON/OFF制御回路と,
直流−直流変換を停止させるときに,前記同期整流スイッチをONさせることにより直流−直流変換結果の出力電圧を放電する放電制御回路と,
この放電制御回路の有効/無効を制御する信号を入力する手段とを備え,
該信号により有効が指示されているときに前記放電制御回路を動作させるようにした
ことを特徴とする直流−直流変換制御回路。 In a control circuit of a DC-DC converter that controls a synchronous rectifier switch and performs DC-DC conversion by a synchronous rectification method,
An ON / OFF control circuit for controlling ON / OFF of the synchronous rectification switch;
A discharge control circuit for discharging the output voltage of the DC-DC conversion result by turning on the synchronous rectification switch when the DC-DC conversion is stopped;
Means for inputting a signal for controlling validity / invalidity of the discharge control circuit,
The DC-DC conversion control circuit, wherein the discharge control circuit is operated when the signal is instructed to be valid.
ことを特徴とする請求項2記載の直流−直流変換制御回路。 When the DC-DC conversion is stopped, the discharge control circuit turns on the synchronous rectification switch, so that the DC-DC conversion is substantially performed within a predetermined time regardless of the load of the DC-DC conversion. The DC-DC conversion control circuit according to claim 2, wherein the output voltage of the DC conversion is discharged.
第1の直流−直流変換の出力を第1の負荷に出力する第1の信号線とグランドとの間に設けられた第1の同期整流スイッチのON/OFFを制御する第1の制御回路と,
第2の直流−直流変換の出力を第2の負荷に出力する第2の信号線とグランドとの間に設けられた第2の同期整流スイッチのON/OFFを制御する第2の制御回路と,
前記直流−直流変換を停止させるときに,前記第1および第2の同期整流スイッチをONさせ,前記直流−直流変換の出力電圧を放電する放電制御回路とを備えた
ことを特徴とする直流−直流変換制御回路。 In a control circuit of a DC-DC converter that controls a synchronous rectifier switch and performs DC-DC conversion by a synchronous rectification method,
A first control circuit for controlling ON / OFF of a first synchronous rectification switch provided between the first signal line for outputting the output of the first DC-DC conversion to the first load and the ground; ,
A second control circuit for controlling ON / OFF of a second synchronous rectification switch provided between the second signal line for outputting the output of the second DC-DC conversion to the second load and the ground; ,
And a discharge control circuit for turning on the first and second synchronous rectification switches and discharging the output voltage of the DC-DC conversion when the DC-DC conversion is stopped. DC conversion control circuit.
ことを特徴とする請求項4記載の直流−直流変換制御回路。 When stopping the DC-DC conversion, by turning on the first and second synchronous rectification switches, the DC-DC conversion is performed within substantially the same time regardless of the weight of each load of the DC-DC conversion. The DC-DC conversion control circuit according to claim 4, further comprising a discharge control circuit that discharges each output voltage of the DC conversion.
ことを特徴とする請求項4記載の直流−直流変換制御回路。 The discharge control circuit has first and second discharge circuits corresponding to the first and second output voltages, respectively, and each discharge circuit corresponds to the first and second DC-DC conversions. The DC-DC conversion control circuit according to claim 4, wherein the DC-DC conversion control circuit is provided.
前記直流−直流変換の出力結果が出力される信号線とグランドとの間に設けられた同期整流スイッチと,
直流−直流変換を停止させるときに,前記同期整流スイッチをONさせることにより直流−直流変換結果の出力電圧を放電する放電制御回路と,
この放電制御回路の有効/無効を制御する信号を入力する手段とを備え,
該信号により有効が指示されているときに前記放電制御回路を動作させるようにした
ことを特徴とする直流−直流変換装置。 In a DC-DC converter that performs DC-DC conversion by synchronous rectification,
A synchronous rectification switch provided between a signal line on which an output result of the DC-DC conversion is output and a ground;
A discharge control circuit for discharging the output voltage of the DC-DC conversion result by turning on the synchronous rectification switch when the DC-DC conversion is stopped;
Means for inputting a signal for controlling validity / invalidity of the discharge control circuit,
The DC-DC converter characterized in that the discharge control circuit is operated when validity is instructed by the signal.
ことを特徴とする請求項7記載の直流−直流変換装置。 When the DC-DC conversion is stopped, the discharge control circuit turns on the synchronous rectification switch, so that the DC-DC conversion is performed within substantially the same time regardless of the load of the DC-DC conversion. The DC-DC converter according to claim 7, wherein the output voltage of the DC conversion is discharged.
第1の直流−直流変換の出力を第1の負荷に出力する第1の信号線とグランドとの間に設けられた第1の同期整流スイッチと,
第2の直流−直流変換の出力を第2の負荷に出力する第2の信号線とグランドとの間に設けられた第2の同期整流スイッチと,
前記第1の同期整流スイッチのON/OFFを制御する第1の制御回路と,
前記第2の同期整流スイッチのON/OFFを制御する第2の制御回路と,
前記直流−直流変換を停止させるとき,前記第1および第2の同期整流スイッチをONさせ,前記直流−直流変換の出力電圧を放電する放電制御回路とを備えた
ことを特徴とする直流−直流変換装置。 In a DC-DC converter that performs DC-DC conversion by synchronous rectification,
A first synchronous rectification switch provided between the first signal line for outputting the output of the first DC-DC conversion to the first load and the ground;
A second synchronous rectifier switch provided between the second signal line for outputting the output of the second DC-DC conversion to the second load and the ground;
A first control circuit for controlling ON / OFF of the first synchronous rectification switch;
A second control circuit for controlling ON / OFF of the second synchronous rectification switch;
And a discharge control circuit for turning on the first and second synchronous rectification switches and discharging the output voltage of the DC-DC conversion when the DC-DC conversion is stopped. Conversion device.
ことを特徴とする請求項9記載の直流−直流変換装置。 When the DC-DC conversion is stopped, the first and second synchronous rectification switches are turned on, so that the DC-DC conversion is substantially within the same time regardless of the weight of each load of the DC-DC conversion. The DC-DC converter according to claim 9, further comprising a discharge control circuit that discharges each output voltage of the DC-DC conversion.
前記各放電回路は,前記第1および第2の直流−直流変換に対応して設けられている
ことを特徴とする請求項10記載の直流−直流変換装置。 The discharge control circuit includes first and second discharge circuits corresponding to first and second output voltages, respectively.
The DC-DC converter according to claim 10, wherein each of the discharge circuits is provided corresponding to the first and second DC-DC conversions.
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