(57)【要約】      （修正有）【課題】消費電流の少ない過熱保護回路を備えたスイッチングレギュレータを提供する。【解決手段】非同期整流型のスイッチングレギュレータ１００において、所定の温度以上になると出力制御回路１５に信号を出力してスイッチング素子３をオフさせる過熱保護回路２０と、出力制御回路の制御信号がスイッチング素子をオンさせたことを受けて所定時間のカウントを開始し、カウント中は過熱保護回路を動作させる信号を出力するタイマー回路１４と、を備える。過熱保護回路は、所定の期間のみ動作する間欠動作を行う。【選択図】図１
2020145924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力端子に入力される電源電圧からスイッチング素子によって出力端子に所望の出力電圧を出力するスイッチングレギュレータであって、
前記出力電圧を監視するエラーコンパレータと、
前記エラーコンパレータの出力信号に基づき、前記スイッチング素子のゲートに制御信号を出力する出力制御回路と、
所定の温度以上になると前記出力制御回路に信号を出力し、前記スイッチング素子をオフさせる過熱保護回路と、
前記出力制御回路の制御信号が前記スイッチング素子をオンさせたことを受けて所定時間のカウントを開始し、カウント中は前記過熱保護回路を動作させる信号を出力するタイマー回路と、を備え、
前記所定時間は、前記スイッチング素子がオンしている期間よりも長い
ことを特徴とするスイッチングレギュレータ。
【請求項２】
前記タイマー回路は、カウント中に前記出力制御回路から前記スイッチング素子をオンさせる制御信号が入力されると改めてカウントを開始し、前記過熱保護回路を動作させる信号を継続して出力する
ことを特徴とする請求項１に記載のスイッチングレギュレータ。
【請求項３】
入力端子に入力される電源電圧からスイッチング素子によって出力端子に所望の出力電圧を出力するスイッチングレギュレータであって、
前記出力電圧を監視するエラーコンパレータと、
前記エラーコンパレータの出力信号に基づき、前記スイッチング素子のゲートに制御信号を出力する出力制御回路と、
所定の温度以上になると前記出力制御回路に信号を出力し、前記スイッチング素子をオフさせる過熱保護回路と、
前記出力制御回路の制御信号が前記スイッチング素子をオフさせたことを受けて所定時間のカウントを開始し、カウント中は前記過熱保護回路を動作させる信号を出力するタイマー回路と、を備え、
前記所定時間は、前記スイッチング素子がオフしている期間よりも短い
ことを特徴とするスイッチングレギュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定電圧を出力するスイッチングレギュレータに関し、より詳しくは、温度を検出してスイッチング動作を停止する過熱保護回路を備えるスイッチングレギュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電池を搭載する電子機器においては、低消費電力化が進んでいる。特にスマートホン、携帯機器、ウェアラブル機器等においては、バッテリー駆動時間をより長くするため、電子機器の低消費電力化は、より一層強く要求されるようになっている。そのためその電子機器に内蔵される半導体集積回路においても消費電力の削減要求が著しい。
【０００３】
一方、上記の人が直接扱う電子機器は、爆発・感電など人体に悪影響を及ぼさないような安全性が特に求められる。例えばバッテリー駆動の電子機器に内蔵され、電池電圧を入力電圧とするスイッチングレギュレータは、半導体集積回路内のチップ温度が上昇し所定温度以上の温度に達した場合、動作を止める過熱保護回路を備えるものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０６−２４４４１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、安全性を確保するための保護回路を追加すると、その保護回路を動作させるための電力が必要となり、電子機器に求められる低消費電力化が阻害される。例えば、過熱保護回路を付加する従来のスイッチングレギュレータにおいては、温度を監視するために温度検出回路が常に動作している。そのため、スイッチングレギュレータに流れる電流が小さく、発熱する可能性が低い動作状態においても所定の電力を消費し続けてしまい、電力効率を悪化させてしまう、という課題があった。
【０００６】
本発明においては、上記の従来技術の課題に対し、過熱保護回路を間欠的に動作することで、消費電力の低減を実現すると同時に、確実にスイッチングレギュレータを保護する方法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
従来の課題を解決するため、本発明のスイッチングレギュレータは以下のような構成とした。
出力電圧を監視するエラーコンパレータと、エラーコンパレータの出力信号に基づき、スイッチング素子のゲートに制御信号を出力する出力制御回路と、所定の温度以上になると出力制御回路に信号を出力してスイッチング素子をオフさせる過熱保護回路と、を備え、過熱保護回路は、出力制御回路の出力信号に基づいた信号が入力され、所定の期間のみ動作する間欠動作を行う構成とした。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のスイッチングレギュレータは、出力制御回路が出力するスイッチング素子をオンする信号に基づいた所定の期間だけ過熱保護回路を間欠的に動作する構成としたので、過熱保護回路の特に軽負荷時の消費電流が削減できる、と言う効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第一の実施形態のスイッチングレギュレータの一例を示した回路図である。
【図２】第一の実施形態のタイマー回路の回路例を示した図である。
【図３】第一の実施形態のタイマー回路の動作例を示したタイミングチャートである。
【図４】第一の実施形態の過熱保護回路の回路例を示した図である。
【図５】（ａ）第一の実施形態のスイッチングレギュレータの第一の動作例における連続モード動作状態を示したタイミングチャートである。（ｂ）第一の実施形態のスイッチングレギュレータの第一の動作例における不連続モード動作状態を示したタイミングチャートである。
【図６】（ａ）第一の実施形態のスイッチングレギュレータの第三の動作例における連続モード動作状態を示したタイミングチャートである。（ｂ）第一の実施形態のスイッチングレギュレータの第三の動作例における不連続モード動作状態を示したタイミングチャートである。
【図７】第一の実施形態のタイマー回路の第三の動作例を示したタイミングチャートである。
【図８】本発明の第二の実施形態のスイッチングレギュレータの一例を示した回路図である。
【図９】本発明の第三の実施形態のスイッチングレギュレータの一例を示した回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、第一の実施形態のスイッチングレギュレータの一例を示した回路図である。図１の回路は、電源端子１に入力された入力電圧Ｖｉｎを定電圧に変換し、出力電圧Ｖｏｕｔとして出力端子７に出力する非同期整流型のスイッチングレギュレータ１００である。
【００１１】
本実施形態のスイッチングレギュレータ１００は、スイッチング素子であるＰＭＯＳトランジスタ３と、ダイオード４と、インダクタ５と、出力コンデンサ６と、エラーコンパレータ１０と、オン時間制御回路１１と、基準電圧回路１２と、ＲＳ−ＦＦ回路１３と、タイマー回路１４と、出力制御回路１５と、バッファー回路１６と、分圧抵抗１７および１８と、過熱保護回路２０と、を備える。
【００１２】
分圧抵抗１７および１８は、出力電圧Ｖｏｕｔに応じたフィードバック電圧ＶＦＢをフィードバック端子１９より出力する。基準電圧回路１２は、基準電圧ＶＲＥＦを出力する。エラーコンパレータ１０は、フィードバック電圧ＶＦＢを基準電圧ＶＲＥＦと比較し、フィードバック電圧ＶＦＢが基準電圧ＶＲＥＦ以下に低下すると、ＲＳ−ＦＦ回路１３にセット信号を出力する。オン時間制御回路１１は、ＲＳ−ＦＦ回路１３の出力端子Ｑの出力信号に基づきＲＳ−ＦＦ回路１３にリセット信号を出力する。ＲＳ−ＦＦ回路１３は、セット端子Ｓに供給されるセット信号とリセット端子Ｒに供給されるリセット信号に応じて出力端子Ｑから出力信号が出力される。出力制御回路１５は、ＲＳ−ＦＦ回路１３の信号を受けて、バッファー回路１６を介し、ＰＭＯＳトランジスタ３を制御し、出力電圧Ｖｏｕｔを発生させる。
【００１３】
過熱保護回路２０は、スイッチングレギュレータの温度を監視し、スイッチングレギュレータが発熱し、過熱状態であると判定されると出力制御回路１５に信号を出力する。スイッチングレギュレータにおいて、最も温度が高くなるのは、出力端子７に出力電圧及び出力電流を供給するＰＭＯＳトランジスタ３である。そこで過熱保護回路２０の信号を受けた出力制御回路１５は、バッファー回路１６を介してＰＭＯＳトランジスタ３をオフさせることにより、スイッチングレギュレータを過熱から保護する。
【００１４】
タイマー回路１４は、出力制御回路１５から出力される信号を受けてＰＭＯＳトランジスタ３がオンすると過熱保護回路２０の動作を開始し、一定時間経過後（カウント時間と称す）に、過熱保護回路２０の消費電流をゼロ、もしくは低減させる信号を出力する。
【００１５】
図２は、第一の実施形態のタイマー回路１４の一例を示した回路図である。
パルス発生回路４１は、ＩＮ端子に入力される出力制御回路１５の信号がＬレベルになったときに、所定の期間のＬ信号を出力する。ＲＳ−ＦＦ回路６１は、パルス発生回路４１の信号がＨレベルになった時に出力端子ＱからＨ信号を出力する。バイアス回路４２、４３、４４、４５は、ＲＳ−ＦＦ回路６１のＨ信号を受けてオンする。コンデンサ４６は、バイアス回路４２の出力に接続され、バイアス回路４２の電流によって充電される。コンデンサ４８は、バイアス回路４４の出力に接続され、バイアス回路４４の電流によって充電される。
【００１６】
ここで例えば、コンデンサ４８は、コンデンサ４６より大きい容量となっており、所定の電圧までの充電時間がコンデンサ４６より長くなるよう設定されている。ＮＭＯＳトランジスタ５０は、コンデンサ４６の充電電圧が閾値電圧以上になったときにオンする。ＮＭＯＳトランジスタ５１は、コンデンサ４８の充電電圧が閾値電圧以上になったときにオンする。
【００１７】
インバータ５６は、ＮＭＯＳトランジスタ５０の出力のＨ／Ｌ信号を反転させた信号を、ＲＳ−ＦＦ回路６０のセット端子ＳとＮＭＯＳトランジスタ５３のゲートに出力する。インバータ５７はＮＭＯＳトランジスタ５１の出力のＨ／Ｌを反転させた信号をＲＳ−ＦＦ回路６０のリセット端子Ｒと、ＮＭＯＳトランジスタ５２、５４のゲートに出力する。
【００１８】
ＮＭＯＳトランジスタ５２、５３は、コンデンサ４６と並列に接続され、ゲートにＨ信号が入力されるとオンし、コンデンサ４６の電荷を放電する。ＮＭＯＳトランジスタ５４は、コンデンサ４８と並列に接続され、ゲートにＨ信号が入力されるとオンし、コンデンサ４８の電荷を放電する。スイッチ４７、４９は、ＲＳ−ＦＦ回路６１の出力するＱ信号を受けてオフして、コンデンサ４６とコンデンサ４８が充電されるように制御する。
【００１９】
ＲＳ−ＦＦ回路６０は、以上のセット端子Ｓとリセット端子Ｒに入力される信号に基づき、Ｑ端子より信号を出力し、クロック信号ＣＬＫを生成する。ＲＳ−ＦＦ回路６１は、セット端子Ｓにパルス発生回路４１の出力信号が入力され、リセット端子ＲにＲＳ−ＦＦ回路６０から出力するクロック信号ＣＬＫが入力され、出力端子Ｑから信号を出力する。
【００２０】
次に、図３の第一の実施形態のタイマー回路１４の動作例を示したタイミングチャートを元に、タイマー回路１４の動作を説明する。
時刻ｔ０に、タイマー回路１４のＩＮ端子に入力される出力制御回路１５の出力信号がＬレベルになると、パルス発生回路４１が内部の遅延回路で決まる所定の短い期間にＬ信号パルスを出力する。このときには、コンデンサ４６、４８は放電され、充電電圧がＬとなっている。
【００２１】
時刻ｔ１に、パルス発生回路４１の信号がＨレベルになるので、ＲＳ−ＦＦ回路６１の出力端子ＱからＨ信号が出力される。スイッチ４７、４９がオフし、バイアス回路４２、４３、４４、４５がオンするので、コンデンサ４６、４８は充電を開始する。
【００２２】
時刻ｔ２に、バイアス回路４２から供給される電流によってコンデンサ４６の充電電圧が上昇し、ＮＭＯＳトランジスタ５０の閾値電圧Ｖｔｎ１に達すると、ＮＭＯＳトランジスタ５０がオンする。従って、ＲＳ−ＦＦ回路６０は、セット端子Ｓにインバータ５６の
出力するＨ信号が入力されるので、出力端子ＱからＨ信号を出力する。インバータ５６から出力されるＨ信号は、ＮＭＯＳトランジスタ５３をオンして、コンデンサ４６を放電する。このとき、コンデンサ４６より容量値が大きいコンデンサ４８は、充電電圧がＮＭＯＳトランジスタ５１の閾値電圧Ｖｔｎ２に達しておらず、充電が継続している。
【００２３】
時刻ｔ３に、コンデンサ４８の充電電圧がＮＭＯＳトランジスタ５１の閾値電圧Ｖｔｎ２に達すると、ＮＭＯＳトランジスタ５１がオンする。従って、ＲＳ−ＦＦ回路６０は、リセット端子Ｒにインバータ５７が出力するＨ信号が入力されるので、出力端子ＱからＬ信号を出力する。インバータ５７から出力するＨ信号は、ＮＭＯＳトランジスタ５２、５４をオンして、コンデンサ４６、４８を放電する。このとき、ＮＭＯＳトランジスタ５０はオフなので、ＲＳ−ＦＦ回路６０は、セット端子Ｓにインバータ５６を介してＬ信号が入力されているので、出力端子ＱからＬ信号を出力する。従って、ＲＳ−ＦＦ回路６１はリセット端子ＲにＬ信号が入力されるので、出力端子ＱからＬ信号を出力する。
【００２４】
以上説明したような動作を繰り返して、タイマー回路１４は、過熱保護回路２０を間欠動作させる。
なお、タイマー回路１４は、ＰＭＯＳトランジスタ３がオンすることをトリガーとしてＨ信号を出力すると同時にタイムカウントを始め、所定の時間後にＬ信号を出力する構成であればよく、この回路例に限定されない。例えば、インバータ５４の信号を受けてワンショットパルスを発生するパルス発生回路を備えてても良い。
また、カウント時間とスイッチング周期の関係を調整する事で、状況に応じて間欠出力もしくは一定出力を選ぶ事ができる。
【００２５】
図４は、本発明の過熱保護回路の一例を示した回路図である。過熱保護回路２０は、感温素子２１と、基準電圧回路２２と、感温素子２１の電圧と基準電圧回路２２の出力電圧を比較することで温度検出を行うコンパレータ２３と、感温素子２１に電流を供給するバイアス回路２４と、コンパレータ２３に電流を供給するバイアス回路２５と、バイアス回路２４から感温素子２１への電流供給を制御するスイッチ２６と、バイアス回路２５からコンパレータ２３への電流供給を制御するスイッチ２７と、を備える。スイッチ２６は、感温素子２１とバイアス回路２４の間に設けられる。スイッチ２７は、コンパレータ２３とバイアス回路２５の間に設けられる。
【００２６】
出力制御回路１５から出力される信号を受けて、ＰＭＯＳトランジスタ３がオンすると、同時に、同じ信号を元にタイマー回路１４からＨ信号を受け、スイッチ２６とスイッチ２７はオンになり、感温素子２１およびコンパレータ２３に電流が供給される。電流が供給され、感温素子２１の電圧およびコンパレータ２３が比較可能な状態に安定した後に、コンパレータ２３が基準電圧回路２２の出力電圧と感温素子２１の電圧を比較することで温度判定を行う。過熱状態であると判定される場合には、感温素子２１とコンパレータ２３に電流供給を続け、温度検出を継続する。過熱状態でないと判定される場合には、ＰＭＯＳトランジスタ３がオンしてから一定時間後に、スイッチ２６およびスイッチ２７がオフとなり、感温素子２１とコンパレータ２３への電流供給が停止する。
【００２７】
感温素子としては、バンドギャップリファレンス回路に用いるバイポーラ素子を用いることも可能である。バンドギャップリファレンス回路に用いるバイポーラ素子の順方向電圧Ｖｆは温度によって変化するので、温度によって変化しないように調整した基準電圧回路２２の基準電圧とコンパレータ２３で比較することにより、温度検出を行うことができる。
【００２８】
図５は、第一の実施形態のスイッチングレギュレータの第一の動作例を示したタイミングチャートである。そして図５（ａ）は出力端子７に重負荷が接続された場合、図５（ｂ
）は軽負荷が接続された場合の、ＰＭＯＳトランジスタ３、タイマー回路１４、過熱保護回路２０のそれぞれの動作状態のタイミングチャートを表している。図５の第一の動作においては、タイマー回路１４のカウント時間を、スイッチング周期よりも長く設定している。
【００２９】
図５（ａ）においては、出力端子７に接続される負荷が重く、ＰＭＯＳトランジスタ３が所定のスイッチング周期で発振動作を行う連続モード動作状態となっている。
まずＰＭＯＳトランジスタ３がオンになる時刻ｔ０に、出力制御回路１５から出力される信号を受けて、タイマー回路１４がオンしタイムカウントを始める。それとともに過熱保護回路２０の動作をオンさせる。
【００３０】
時刻ｔ０からスイッチング周期後の時刻ｔ１においては、所定のカウント時間に達していないため、タイマー回路１４はオンし続け、過熱保護回路２０のオン動作を継続させる。ただ、時刻ｔ１で再び出力制御回路１５から出力される信号を受けて、ここから改めてタイムカウントが始まる。
【００３１】
時刻ｔ０からカウント時間後の時刻ｔｃに達しても、時刻ｔ１から始まるタイムカウントが継続しているので、タイマー回路１４はオンし続け、過熱保護回路２０のオン動作を継続させる。
【００３２】
以上のようにタイマー回路１４のカウント時間を、スイッチング周期よりも長く設定した第一の動作例においては、タイマー回路１４がオンし続けるので、過熱保護回路２０は間欠動作状態にはならず、常時動作を続ける。
【００３３】
過熱保護回路２０は、ＰＭＯＳトランジスタ３がオンすると共にスイッチ２６，２７がオンすることで温度検出動作を開始し、スイッチングレギュレータが発熱し、過熱状態であると判定されると出力制御回路１５に信号を出力する。そして出力制御回路１５は過熱保護回路２０の信号を受け信号を出力し、バッファー回路１６を介してＰＭＯＳトランジスタ３を停止させ、発熱を抑制する。
【００３４】
負荷が軽くなる図５（ｂ）においては、出力電圧Ｖｏｕｔの変動が小さくなり、ＰＭＯＳトランジスタ３の動作が所定の周期の発振動作とならない不連続モード動作状態に移行し、周波数が減少する。このとき固定時間オンする信号を出力するＣＯＴ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｏｎ  Ｔｉｍｅ）制御のスイッチングレギュレータにおいては、オン時間が固定なので、周波数の減少によってオフ時間が長くなる。
【００３５】
スイッチング周期が長くなり、タイマー回路１４のカウント時間を上回ると、図５（ｂ）のように、時刻ｔ０からスイッチング周期分の時間を経過した時刻ｔ１よりも、カウント時間に到達する時刻ｔｃが早く訪れるので、タイマー回路１４は過熱保護回路２０をオフさせる信号を出力する。その信号を受けて過熱保護回路２０はオフし、次の時刻ｔ１において再びＰＭＯＳトランジスタ３がオンするとともにオンとなる。すなわち過熱保護回路２０は間欠的に動作する。したがって、負荷が軽くなり、周波数がある一定値以下になると、過熱保護回路２０が間欠的に動作をすることとなり、過熱保護回路２０の消費電力を低減することができる。
【００３６】
第一の実施形態の第一の動作例では、最も温度上昇が懸念される連続モード動作状態において過熱保護回路２０を常時動作させることで半導体集積回路の安全性を高めながら、温度上昇頻度が低い不連続モード動作状態において過熱保護回路２０を間欠動作させ、消費電力低減を併せ持つ効果を期待できる。
【００３７】
第一の実施形態のスイッチングレギュレータの第二の動作例はタイマー回路１４のカウント時間を、スイッチング周期よりも短く設定した場合である。第二の動作例では、出力端子７に重負荷が接続され、所定のスイッチング周期で発振動作を行う連続モード動作状態になった場合においても、第一の動作例と異なりタイマー回路１４がカウント時間毎に過熱保護回路２０に停止信号を繰り返し送り続けるので、過熱保護回路２０は間欠動作状態となり、第一の動作例に比べ、過熱保護回路２０の消費電力を低減することができる。
【００３８】
一方、出力端子７に軽負荷が接続され、出力電圧Ｖｏｕｔの変動が小さくり、ＰＭＯＳトランジスタ３の動作が所定の周期の発振動作とならない不連続モード動作状態に移行し、周波数が減少した場合も、第一の動作例と同様に過熱保護回路２０は間欠的に動作する。
【００３９】
第一の実施形態の第二の動作例では、連続モード動作状態・不連続モード動作状態において過熱保護回路２０を間欠動作させることで、第一の動作例よりも高い消費電力低減効果を期待できる。そのため、連続動作モードにおいて大電流を必要とせず過熱状態がそれほど懸念されないスイッチングレギュレータにおいて好ましい動作例といえる。
【００４０】
図６は、第一の実施形態のスイッチングレギュレータの第三の動作例を示したタイミングチャートである。この例では、タイマー回路１４のタイムカウントの開始を、ＰＭＯＳトランジスタ３がオフすると同時に始める。そして図６（ａ）は出力端子７に重負荷が接続された場合、図６（ｂ）は軽負荷が接続された場合の、ＰＭＯＳトランジスタ３、タイマー回路１４、過熱保護回路２０のそれぞれの動作状態のタイミングチャートを表している。
【００４１】
図６（ａ）においては、出力端子７に接続される負荷が重く、ＰＭＯＳトランジスタ３が所定のスイッチング周期で発振動作を行う連続モード動作状態となっている。
先ずＰＭＯＳトランジスタ３がオンになる時刻ｔ０に、出力制御回路１５から出力される信号がタイマー回路１４に入力される。但し、ここではタイマー回路１４はタイムカウントを開始せず、過熱保護回路２０も起動しない。
【００４２】
ＰＭＯＳトランジスタ３がオフする時刻ｔ１に、出力制御回路１５から出力されるスイッチング３をオフさせる制御信号がタイマー回路１４に同時に入力される。その信号を受け、タイマー回路１４がオンしタイムカウントを始める。このときタイマー回路１４は過熱保護回路２０に制御信号を出力し、過熱保護回路２０をオンさせる。
時刻ｔ１からカウント時間後の時刻ｔｃに達すると、タイマー回路１４は過熱保護回路２０に信号を出力し、過熱保護回路２０をオフさせる。
【００４３】
時刻ｔ０からスイッチング周期後の時刻ｔ２に達すると、出力制御回路１５から出力される、ＰＭＯＳトランジスタ３がオンするが、タイマー回路１４はタイムカウントを開始せず、過熱保護回路２０も起動しない。
【００４４】
以上のように第三の動作例においては、第二の動作例と同様にタイマー回路１４がオンとオフを繰り返し続けるので、過熱保護回路２０は間欠動作状態となり、第一の動作例に比べ、過熱保護回路２０の消費電力を低減することができる。
【００４５】
負荷が軽くなる図６（ｂ）においては、出力電圧Ｖｏｕｔの変動が小さくなり、ＰＭＯＳトランジスタ３の動作が所定の周期の発振動作とならない不連続モード動作状態に移行し、周波数が減少する。
【００４６】
この動作状態においても、連続モード動作状態と同様に、ＰＭＯＳトランジスタ３がオ
ンする時刻ｔ０にはタイマー回路１４はタイムカウントを開始せず、過熱保護回路２０も起動しない。ＰＭＯＳトランジスタ３がオフする時刻ｔ１でタイマー回路１４がタイムカウントを始め、過熱保護回路２０をオンさせる。タイマー時間後の時刻ｔｃに過熱保護回路２０をオフさせる。このようにして、過熱保護回路２０は間欠的に動作する。
【００４７】
第一の実施形態の第三の動作例では、第二の動作例と同様に、連続モード動作状態・不連続モード動作状態のいずれにおいても過熱保護回路２０を間欠動作させることで、第一の動作例よりも高い消費電力低減を効果を期待できる。そのため、連続動作モードにおいて大電流を必要とせず過熱状態がそれほど懸念されないスイッチングレギュレータにおいて好ましい動作例といえる。
【００４８】
図７は、第一の実施形態のスイッチングレギュレータの第三の動作例を実現するためのタイマー回路１４のタイミングチャートである。
パルス発生回路４１は、ＰＭＯＳトランジスタ３のオフ動作をトリガーとしてＬパルスを発生させる。こうすることで、ＰＭＯＳトランジスタ３がオフする時刻ｔ０にコンデンサ４６、４８を放電し、そこからタイムカウントを始めることが可能となる。
【００４９】
図８は、第二の実施形態のスイッチングレギュレータの回路例を示した図である。第二の実施形態では、第一の実施形態に対してタイマー回路１４を用いず、過熱保護回路２０の動作をＰＭＯＳトランジスタ３がオンするタイミングに同期させている。この例では、ＰＭＯＳトランジスタであるＰＭＯＳトランジスタ３を動作させるＬ信号を出力制御回路１５が出力した場合、そのＬ信号をインバータ５９で反転させＨ信号として、過熱保護回路２０に入力している。
【００５０】
ＰＭＯＳトランジスタ３がオフしているときに過熱保護回路２０を動作させ、オンしてるときに停止させるような間欠動作を行う場合は、インバータ５９を取り除くことで実現できる。
また、ＰＭＯＳトランジスタ３がオフしている時間中の限定された時間において、過熱保護を動作させる場合も考えられる。
【００５１】
第二の実施形態のスイッチングレギュレータは、以上のように連続モード動作状態・不連続モード動作状態のいずれにおいても、常にＰＭＯＳトランジスタ３がオン状態の時のみ、もしくはオフ状態の時のみ過熱保護回路２０が働いているので、これまで述べてきた実施形態・動作例よりも消費電力低減効果を高めることが可能である。また、タイマー回路が不要なので回路面積を縮小でき、コスト低減効果をも得る事ができる。
【００５２】
一方、第一の実施形態においては、タイマー回路１４を利用する事でスイッチング素子動作がオン・オフの状態に依存せずのときの過熱状態をも判定する事が可能である。そのため、大きな発熱源であるスイッチング素子と過熱保護回路２０の距離がレイアウトの制約などで離れてしまい、様々な状態のときの半導体集積回路の温度上昇を感知できるという自由度が高く、安全性が高いスイッチングレギュレータを提供するのに適している。どの時点をトリガーとし、どのタイミングまで過熱保護回路２０を動作させるかは、パルス発生回路からパルスを出力するトリガや、パルス幅で調整ができる。またタイミング回路のカウント時間は、コンデンサやＶｔｎ、バイアス回路の電流値を変更する事で任意に設定する事ができることはいうまでもない。
【００５３】
図９は、第三の実施形態の同期整流スイッチングレギュレータの回路例を示した図である。ＰＭＯＳトランジスタ３のオフ時にインダクタ５に電流を流すダイオード４の代わりに、ＰＭＯＳトランジスタ３と相反するスイッチング動作を行うスイッチング素子であるＮＭＯＳトランジスタ３１を用い、ＮＭＯＳトランジスタ３１を駆動するバッファー回路
３３を備える。
【００５４】
また出力制御回路１５は、バッファー回路１６を介してＰＭＯＳトランジスタ３を制御するための出力端子の他に、バッファー回路３３を介してＮＭＯＳトランジスタ３１を制御するための出力端子を備える。
【００５５】
さらに、出力端子７からＮＭＯＳトランジスタ３１の方向に流れる逆電流の発生、または逆電流が発生する兆候を検出すると、出力制御回路１５に対して、ＮＭＯＳトランジスタ３１を強制的にオフする信号を出力する逆流検出回路３２を備える。この逆流検出回路３２はＮＭＯＳトランジスタ３１がオンしている期間のみオンして検出動作を開始し、ＮＭＯＳトランジスタ３１がオフしているときは同期してオフし検出を停止する。このような一連の動作を実現するために、出力制御回路１５のＮＭＯＳトランジスタ３１側の出力信号が逆流検出回路３２に入力される構成とし、その出力信号に基づいて逆流検出回路３２のオンとオフを切り替えている。
【００５６】
ＲＳ−ＦＦ回路６２は、セット端子Ｓに出力制御回路１５のＰＭＯＳトランジスタ３側がオンするＬ信号をインバータ６３で反転したＨ信号の入力される時にＨ信号を出力する。またリセット端子Ｒに逆流検出回路３２のＨ信号の入力される時にＬ信号を出力する。
【００５７】
過熱保護回路２０は、上記のようなＲＳ−ＦＦ回路６２の出力信号を受けることで、ＰＭＯＳトランジスタ３及びＰＭＯＳトランジスタ３１のどちらかオンしている場合、もしくは、ＰＭＯＳトランジスタ３がオンして、ＰＭＯＳトランジスタ３１がオフするまでの時間において動作し、ＰＭＯＳトランジスタ３及びＰＭＯＳトランジスタ３１がどちらともオフしているときに停止する。もちろん、過熱保護回路２０は、ＲＳ−ＦＦ回路６２のセット端子Ｓとリセット端子の入力に接続するインバータを適宜変更する事で、様々なタイミングでの動作を設定する事ができることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００５８】
１０  エラーコンパレータ
１１  オン時間制御回路
１２、２２  基準電圧回路
１３、６０、６１、６２  ＲＳ−ＦＦ回路
１４  タイマー回路
１５  出力制御回路
１６、３３  バッファー回路
２０  過熱保護回路
２１  感温素子
２３  コンパレータ
２４、２５、４２、４３、４４、４５  バイアス回路
３２  逆流検出回路
４１  パルス発生回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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