JP2011091938A - Abnormality detecting circuit - Google Patents
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Abstract
【課題】ソフトスタート時においても出力電圧の異常検出を行う。
【解決手段】ソフトスタート基準電圧回路16,18は、電源立ち上がり時において、徐々に電圧が上昇し、基準電圧Vrefに至った後は基準電圧に維持されるソフトスタート基準電圧を出力する。出力電圧制御回路12は、ソフトスタート基準電圧Vsに応じて出力電圧を制御する。しきい値電圧生成回路30は、ソフトスタート基準電圧Vsに対し、所定量低いしきい値電圧を生成する。異常検出回路32は、しきい値電圧と出力電圧を比較し、出力電圧の所定以上の低下を検出する。
【選択図】図1An abnormality of an output voltage is detected even at a soft start.
Soft start reference voltage circuits 16 and 18 output a soft start reference voltage that is maintained at a reference voltage after the voltage gradually rises at the time of power-on and reaches a reference voltage Vref. The output voltage control circuit 12 controls the output voltage according to the soft start reference voltage Vs. The threshold voltage generation circuit 30 generates a threshold voltage that is a predetermined amount lower than the soft start reference voltage Vs. The abnormality detection circuit 32 compares the threshold voltage with the output voltage, and detects a decrease in the output voltage that is greater than or equal to a predetermined value.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、電源回路の出力の異常を検出する異常検出回路に関する。 The present invention relates to an abnormality detection circuit that detects an abnormality in an output of a power supply circuit.
従来より、半導体集積回路(IC)に定電圧を供給するための電源回路ICが広く利用されている。この電源回路ICでは、その出力が地絡した場合には、大きな電流が出力されて、出力トランジスタが破壊されてしまうなどの問題がある。 Conventionally, a power supply circuit IC for supplying a constant voltage to a semiconductor integrated circuit (IC) has been widely used. In the power supply circuit IC, when the output is grounded, there is a problem that a large current is output and the output transistor is destroyed.
そこで、出力電圧が所定値以下となったことを検出して、地絡などの異常状態を検知して出力電流を制限することなどにより出力トランジスタなどの回路を保護する機能が知られている。 Therefore, a function of protecting a circuit such as an output transistor by detecting that an output voltage has become a predetermined value or less, detecting an abnormal state such as a ground fault, and limiting an output current is known.
ここで、回路の起動時には、電源ICの出力電圧は0Vからスタートする。特に、通常は回路における電圧の急激な立ち上がりによる悪影響を防止するため、出力電圧を徐々に上昇するソフトスタート機能が設けられる場合が多い。この場合には、出力電圧が立ち上がる前に所定値との比較が行われ、所定期間異常と判定されてしまうという問題があった。一方、この期間において、検出を行わないと、ソフトスタート期間における出力端の地絡などの異常が検出できない。 Here, when the circuit is started, the output voltage of the power supply IC starts from 0V. In particular, a soft start function for gradually increasing the output voltage is usually provided in order to prevent an adverse effect caused by a sudden rise in voltage in the circuit. In this case, there is a problem in that a comparison with a predetermined value is performed before the output voltage rises, and it is determined that there is an abnormality for a predetermined period. On the other hand, if detection is not performed during this period, an abnormality such as a ground fault at the output end during the soft start period cannot be detected.
本発明は、電源回路の出力の異常を検出する異常検出回路であって、電源立ち上がり時において、徐々に電圧が上昇し、基準電圧に至った後は基準電圧に維持されるソフトスタート基準電圧を出力するソフトスタート基準電圧回路と、ソフトスタート基準電圧に応じて出力電圧を制御する出力電圧制御回路と、前記ソフトスタート基準電圧に対し、所定量低いしきい値電圧を生成するしきい値電圧生成回路と、しきい値電圧と出力電圧を比較し、出力電圧の所定以上の低下を検出する異常検出回路と、を含むことを特徴とする。 The present invention is an abnormality detection circuit that detects an abnormality in the output of a power supply circuit, and at the time of power supply startup, the voltage gradually increases, and after reaching the reference voltage, a soft start reference voltage that is maintained at the reference voltage A soft-start reference voltage circuit that outputs, an output voltage control circuit that controls the output voltage according to the soft-start reference voltage, and a threshold voltage generator that generates a threshold voltage that is a predetermined amount lower than the soft-start reference voltage And an abnormality detection circuit that compares the threshold voltage with the output voltage and detects a decrease in the output voltage more than a predetermined value.
また、ソフトスタート基準電圧回路は、一定の基準電圧を出力する基準電圧回路と、立ち上がり時において、徐々に上昇するソフトスタート基準電圧を出力するソフトスタート回路と、を含み、基準電圧と、ソフトスタート基準電圧のうちの低い方の電圧が選択されることが好適である。 The soft start reference voltage circuit includes a reference voltage circuit that outputs a constant reference voltage and a soft start circuit that outputs a soft start reference voltage that gradually increases at the time of rising. Preferably, the lower voltage of the reference voltages is selected.
また、前記しきい値電圧生成回路は、ソフトスタート基準電圧を1未満の所定の倍率で増幅するアンプを含むことが好適である。 The threshold voltage generation circuit preferably includes an amplifier that amplifies the soft start reference voltage at a predetermined magnification of less than 1.
また、前記異常検出回路は、出力電圧の所定以上の低下が所定時間継続した場合に異常を検出することが好適である。 Further, it is preferable that the abnormality detection circuit detects an abnormality when a decrease in the output voltage more than a predetermined value continues for a predetermined time.
本発明によれば、ソフトスター時においても、適切なしきい値との比較によって、出力電圧の異常を検出することができる。 According to the present invention, it is possible to detect an abnormality in the output voltage by comparison with an appropriate threshold value even during soft star.
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、実施形態に係る異常検出回路を含む電源回路の全体構成を示す回路図である。分圧回路10は、抵抗R1,R2の直列接続からなり、電源回路の出力電圧Voutを抵抗R1,R2によって分圧した電圧を抵抗R1,R2の中間点から出力する。なお、本電源回路は全体として、出力電圧Voutを基準電圧が入力されるエラーアンプに負帰還して、出力電圧Voutを基準電圧に一致させる回路である。分圧回路10を抵抗ラダーで構成し、分圧回路10からの出力電圧を変更することで、基準電圧を変更することなく、出力電圧Voutを変更することができる。
FIG. 1 is a circuit diagram illustrating an overall configuration of a power supply circuit including an abnormality detection circuit according to an embodiment. The voltage dividing
分圧回路10の出力電圧は、エラーアンプ12の負入力端に入力される。エラーアンプ12は、2つの正入力端を有し、1つには基準電圧Vref、もう1つにはソフトスタート基準電圧が入力されている。そして、このエラーアンプ12は、2つの正入力端の入力のうち、小さい方の入力電圧と正入力端の入力電圧を比較して、その比較結果についての信号を出力する。
The output voltage of the voltage dividing
ここで、基準電圧Vrefは、基準電源14の出力であり、基準電源14がエラーアンプ12の1つの正入力端に接続される。ソフトスタート基準電圧は、電源の立ち上がり時において、定電流源16からの定電流を他端がアースに接続された外付けのコンデンサ18に充電することによって得られる徐々に上昇する電圧である。そこで、所定時間の経過によりソフトスタート基準電圧は、基準電圧Vrefを上回ることになる。その後は、ソフトスタート基準電圧は不要であり、基準電圧Vref以上の電圧に維持しておくとよい。
Here, the reference voltage Vref is an output of the
ソフトスタート基準電圧は、スタート時のみに利用される電圧であり、通常時は基準電圧Vrefが利用される。そこで、通常時であれば、エラーアンプ12においては、分圧回路10の出力電圧と基準電圧Vrefの差電圧についてのエラー信号をエラーアンプ12から出力される。この差信号は、出力電圧Voutが低い程正の大きな信号、出力電圧Voutが高いほど負の大きな信号となる。
The soft start reference voltage is a voltage that is used only at the start, and the reference voltage Vref is normally used. Therefore, in the normal time, the
このエラー信号は、コンパレータ20の正入力端に入力され、ここで負入力端に入力される三角波と比較される。例えば、コンパレータ20の出力は、エラー信号が0の場合にデューティー比50%となり、エラー信号が正の大きな信号になるとそれだけデューティー比が小さくなり、負の大きな信号になるとそれだけデューティー比が大きくなる。
This error signal is input to the positive input terminal of the
コンパレータ20の出力は、トランジスタ22のゲートに供給される。このトランジスタ22はドレインに入力電圧Vinが供給され、ソースは、コイル24を介し出力電圧VoutのVoutに接続されている。また、トランジスタ22とコイル24の中間部には、アノードがアースに接続されたダイオード28のカソードが接続され、出力端24には他端がアースに接続されたコンデンサ26の一端が接続されている。従って、トランジスタ22のスイッチングのデューティー比に応じて、入力電圧Vinが降圧された出力電圧Voutが出力端Voutに得られる。そして、この出力端Voutは、分圧回路10に接続されている。
The output of the
従って、Vout×R1/(R1+R2)=Vrefが成り立つように、エラーアンプ12の出力が決定され、これに応じたデューティー比でトランジスタ22がPWM制御されて出力電圧Voutが制御される。例えば、Vin=5V、Vout=3V程度の降圧した出力電圧が得られる。なお、昇圧する場合には、ダイオード28に並列してトランジスタを設けこのトランジスタをスイッチングすればよい。
Therefore, the output of the
本実施形態においては、0.8アンプ30を有している。この0.8アンプ30の負入力端はその出力端Voutに接続されている。この0.8アンプ30は、正入力端に入力される信号を0.8倍して出力するが、2つの正入力端を有し、低い方の電圧を優先してその電圧を出力する。
In the present embodiment, a 0.8
2つの正入力端の1つには、基準電圧Vrefが入力され、もう1つにはソフトスタート基準電圧が入力されている。従って、0.8アンプ30の出力は、基準電圧Vrefの0.8倍の電圧、またはソフトスタート基準電圧の0.8倍の電圧になる。なお、0.8アンプ30の倍率は、1未満で0を超えていれば、0.8倍でなくてもよいが、異常検出に適当な値、例えば0.6〜0.9程度が採用される。
A reference voltage Vref is input to one of the two positive input terminals, and a soft start reference voltage is input to the other. Therefore, the output of the 0.8
0.8アンプ30の出力はコンパレータ32の正入力端にしきい値電圧として入力されている。コンパレータ32の負入力端には、分圧回路10の出力(エラーアンプ12の負入力)が供給されている。従って、このコンパレータ32は、分圧回路10の出力が、0.8アンプ30の出力であるしきい値電圧を下回った場合にHighレベルの出力をする。コンパレータ32の出力は、タイマ回路34に供給される。このタイマ回路34は、外付けのコンデンサ34aを有しており、コンパレータ32からの出力をコンデンサ34aに充電し、この充電電圧が所定のしきい値電圧を超えた場合に異常検出信号を出力する。コンデンサ34aの容量や、その経路に配置する抵抗などによって、タイマ回路34の待ち時間が決定される。コンパレータ32の出力がHレベルになった期間がどの程度継続された場合に以上と判定すべきによって、タイマ回路34の時間が設定される。また、コンデンサ34aの充電電荷は自然放電によって、リセットしてもよいが、所定の抵抗を介し充電電荷が放出されるようにすることも好適である。なお、タイマ回路34は、このようなアナログ回路ではなく、コンパレータ32のHレベルに応じてカウントを開始するカウンタなどを用いて構成してもよい。
The output of the 0.8
このようにして、タイマ回路34の出力に異常検出信号が得られ、出力端Voutの地絡などによる出力電圧Voutの大きな電圧降下を検出して、異常検出信号を出力することができる。
In this manner, an abnormality detection signal is obtained at the output of the
図2には、本実施形態の各部の電圧変化を示してある。このように、起動時において、定電流源16からの定電流によりコンデンサ18を充電することによりソフトスタート基準電圧Vsが得られる。エラーアンプ12は、このソフトスタート基準電圧と、基準電圧Vrefの低い方を目標として、出力電圧Voutを制御する。従って、エラーアンプ12の出力である、Vout×R1/(R1+R2)は、まずソフトスタート基準電圧Vsと同じ電圧で順次上昇し、ソフトスタート基準電圧Vsが基準電圧Vrefを超えると、基準電圧Vrefに制御される。
FIG. 2 shows the voltage change of each part of this embodiment. Thus, at the time of start-up, the soft start reference voltage Vs is obtained by charging the
一方、0.8アンプ30の出力であるしきい値電圧は、エラーアンプの目標電圧×0.8の電圧になっている。そこで、出力端Voutの地絡などによって、図2において2点鎖線で示したような電圧降下が生じた場合に、コンパレータ32が異常検出信号を出力する。従って、図2には示していないが、他の回路により出力電流を制限することなどによって、電源回路を保護することができる。
On the other hand, the threshold voltage, which is the output of the 0.8
ここで、エラーアンプ12や、0.8アンプ30において、正入力端の入力信号のうち低いものを選択するには、例えば、一対のpチャンネルトランジスタジスを差動トランジスタとした差動アンプで、正入力側の差動トランジスタを2つ並列にすればよい。
Here, in the
また、ソフトスタート基準電圧Vsは、基準電圧Vrefを超えたら、それ以上のそれ以上高くならないように、充電を制限するとよい。例えば、定電流源16を止め、所定電位にクランプすればよい。 In addition, when the soft start reference voltage Vs exceeds the reference voltage Vref, it is preferable to limit charging so that the soft start reference voltage Vs does not become higher than that. For example, the constant current source 16 may be stopped and clamped at a predetermined potential.
このように、本実施形態によれば、コンパレータ32のしきい値電圧として、ソフトスタート基準電圧を考慮した電圧を利用するため、起動時時から、出力の地絡などによる電圧の異常を検出することが可能になる。
As described above, according to the present embodiment, since the voltage considering the soft start reference voltage is used as the threshold voltage of the
なお、図において、半導体集積回路ICの端子を○印で示した。 In the figure, the terminals of the semiconductor integrated circuit IC are indicated by circles.
10 分圧回路、12 エラーアンプ、14 基準電源、16 定電流源、18 コンデンサ、20 コンパレータ、22 トランジスタ、24 コイル、26 コンデンサ、28 ダイオード、30 0.8アンプ、32 コンパレータ、34 タイマ回路。34a コンデンサ。 10 voltage divider circuit, 12 error amplifier, 14 reference power supply, 16 constant current source, 18 capacitor, 20 comparator, 22 transistor, 24 coil, 26 capacitor, 28 diode, 30 0.8 amplifier, 32 comparator, 34 timer circuit. 34a Capacitor.
Claims (4)
電源立ち上がり時において、徐々に電圧が上昇し、基準電圧に至った後は基準電圧に維持されるソフトスタート基準電圧を出力するソフトスタート基準電圧回路と、
ソフトスタート基準電圧に応じて出力電圧を制御する出力電圧制御回路と、
前記ソフトスタート基準電圧に対し、所定量低いしきい値電圧を生成するしきい値電圧生成回路と、
しきい値電圧と出力電圧を比較し、出力電圧の所定以上の低下を検出する異常検出回路と、
を含むことを特徴とする異常検出回路。 An abnormality detection circuit for detecting an abnormality in the output of the power supply circuit,
A soft start reference voltage circuit that outputs a soft start reference voltage that is maintained at the reference voltage after the voltage gradually rises and reaches the reference voltage at the time of power-on,
An output voltage control circuit for controlling the output voltage according to the soft start reference voltage;
A threshold voltage generation circuit that generates a threshold voltage that is lower by a predetermined amount than the soft start reference voltage;
An abnormality detection circuit that compares the threshold voltage with the output voltage and detects a decrease in the output voltage over a predetermined value;
An abnormality detection circuit comprising:
ソフトスタート基準電圧回路は、
一定の基準電圧を出力する基準電圧回路と、
立ち上がり時において、徐々に上昇するソフトスタート基準電圧を出力するソフトスタート回路と、
を含み、
基準電圧と、ソフトスタート基準電圧のうちの低い方の電圧が選択されることを特徴とする異常検出回路。 The abnormality detection circuit according to claim 1,
Soft start reference voltage circuit
A reference voltage circuit that outputs a constant reference voltage;
A soft start circuit that outputs a soft start reference voltage that gradually rises at the time of rising;
Including
An abnormality detection circuit, wherein a lower one of a reference voltage and a soft start reference voltage is selected.
前記しきい値電圧生成回路は、ソフトスタート基準電圧を1未満の所定の倍率で増幅するアンプを含むことを特徴とする異常検出回路。 In the abnormality detection circuit according to claim 1 or 2,
The abnormality detection circuit, wherein the threshold voltage generation circuit includes an amplifier that amplifies the soft start reference voltage at a predetermined magnification of less than 1.
前記異常検出回路は、出力電圧の所定以上の低下が所定時間継続した場合に異常を検出することを特徴とする異常検出回路。 In the abnormality detection circuit according to any one of claims 1 to 3,
The abnormality detection circuit detects an abnormality when a decrease in output voltage more than a predetermined value continues for a predetermined time.
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