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公開番号2024081563
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-18
出願番号2023032592
出願日2023-03-03
発明の名称集積回路、及び電源回路
出願人富士電機株式会社
代理人弁理士法人一色国際特許事務所
主分類H02M 3/28 20060101AFI20240611BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】出力電圧の目的レベルを低下させる際に低消費電力で動作できる集積回路を提供する。
【解決手段】AC-DCコンバータ10は、1次コイルL1と、2次コイルL2と、補助コイルL3とを含むトランス23、1次コイルに流れる電流を制御するパワートランジスタ40及び入力電圧Vacから出力電圧Voutを生成し、出力電圧が目的レベルとなるよう制御するパワートランジスタを駆動する集積回路42を有する。集積回路は、出力電圧に応じた第1周波数の第1発振信号を出力する第1発振回路、所定の第2周波数の第2発振信号を出力する第2発振回路、出力電圧の目的レベルが第1レベルに変更された後は第1発振信号に基づいて、目的レベルが第1レベルより低い第2レベルに変更された後は第2発振信号に基づいて、パワートランジスタを駆動する駆動回路及び目的レベルが第2レベルに変更された後は第1発振回路の動作を停止させる制御回路とを備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
１次コイルと、２次コイルと、補助コイルとを含むトランスと、前記１次コイルに流れる電流を制御する第１トランジスタと、を備え、入力電圧から出力電圧を生成し、前記出力電圧が目的レベルとなるよう制御する電源回路の前記第１トランジスタを駆動する集積回路であって、
前記出力電圧に応じた第１周波数の第１発振信号を出力する第１発振回路と、
所定の第２周波数の第２発振信号を出力する第２発振回路と、
前記出力電圧の前記目的レベルが第１レベルに変更された後、前記第１発振信号に基づいて前記第１トランジスタを駆動し、前記目的レベルが前記第１レベルより低い第２レベルに変更された後、前記第２発振信号に基づいて前記第１トランジスタを駆動する駆動回路と、
前記目的レベルが前記第２レベルに変更された後、前記第１発振回路の動作を停止させる制御回路と、
を備える集積回路。
続きを表示（約 3,000 文字）【請求項２】
請求項１に記載の集積回路であって、
前記第２発振回路は、
前記第２発振信号の周期に対する前記第１トランジスタをオンするための期間で定まるデューティ―比が５０％以下となる前記第２発振信号を出力する、
集積回路。
【請求項３】
請求項２に記載の集積回路であって、
前記第１トランジスタがオンの際に前記第１トランジスタに流れる電流を検出する第１抵抗が接続される第１端子と、
前記第１トランジスタに流れる電流及び第１抵抗に基づく第１電圧を補償した第２電圧を生成するスロープ補償回路と、
を備え、
前記第１発振回路は、
前記第１発振信号の周期に対する前記第１トランジスタをオンするための期間で定まるデューティ―比が５０％より大きい前記第１発振信号を出力し、
前記駆動回路は、
前記第１又は第２発振信号に基づいて、前記第１トランジスタをオンし、前記第１又は２電圧が前記出力電圧に応じた電圧となると、前記第１トランジスタをオフし、
前記制御回路は、
前記目的レベルが前記第２レベルに変更された後、前記スロープ補償回路の動作を停止させる、
集積回路。
【請求項４】
請求項３に記載の集積回路であって、
前記補助コイルのコイル電圧に応じた電源電圧が印加される第２端子、
を備え、
前記第１端子には、前記第１トランジスタがオフの際に前記コイル電圧に応じた電圧が印加され、
前記制御回路は、
前記第１トランジスタがオフの際の前記第１端子の電圧が第１所定レベルより低いか否かを検出する第１検出回路と、
前記第２端子の電圧が第２所定レベルより低いか否かを検出する第２検出回路と、
前記第１及び第２検出回路の検出結果に基づいて、前記第１発振回路及び前記スロープ補償回路の動作を制御する回路と、
を含む集積回路。
【請求項５】
請求項１～４のうちの何れか一項に記載の集積回路であって、
前記出力電圧に基づいて、前記第１トランジスタの駆動を停止するか否かを判定する判定回路、
を備え、
前記駆動回路は、
前記第１又は第２発振信号に基づいて、前記第１トランジスタをオンする駆動信号を出力し、前記第１トランジスタがオンの際に流れる電流に応じた電圧が前記出力電圧に応じた電圧となると、前記第１トランジスタをオフする前記駆動信号を出力する駆動信号出力回路と、
前記判定回路が前記第１トランジスタの駆動を停止すると判定すると、前記第１トランジスタの駆動を停止し、前記判定回路が前記第１トランジスタの駆動を停止しないと判定すると、前記駆動信号に基づいて、前記第１トランジスタを駆動するバッファ回路と、
を含み、
前記制御回路は、
前記目的レベルが前記第２レベルに変更された後、前記判定回路が前記第１トランジスタの駆動を停止すると判定すると、前記バッファ回路の動作を停止させる、
集積回路。
【請求項６】
請求項５に記載の集積回路であって、
前記第１トランジスタの制御電極と、一端が接地された第２抵抗の他端と、が接続される第３端子、
を備え、
前記バッファ回路は、
前記第１トランジスタをオンするための電圧が印加される電源ラインと、
前記第１トランジスタをオフする前記駆動信号に基づいてオンとなると、前記第１トランジスタをオフするためのレベルシフト信号を出力し、前記第１トランジスタをオンする前記駆動信号に基づいてオフとなると、前記第１トランジスタをオンするための前記レベルシフト信号を出力する第２トランジスタを含むレベルシフト回路と、
前記レベルシフト信号に基づいて、前記第３端子に前記第１トランジスタの前記制御電極に印加される駆動電圧を出力する駆動電圧出力回路と、
を含み、
前記第２トランジスタは、
前記電源ラインから接地に電流を流しつつ前記第１トランジスタをオフするための前記レベルシフト信号を出力し、前記目的レベルが前記第２レベルに変更された後、前記判定回路が前記第１トランジスタの駆動を停止すると判定すると、オフされる、
集積回路。
【請求項７】
請求項１に記載の集積回路であって、
前記集積回路の電源電圧が第３所定レベルより高いか否かを検出する第３検出回路と、
前記電源電圧が前記第３所定レベルより高くなると、所定期間を計時する計時回路と、
を備え、
前記制御回路は、
前記所定期間の経過後かつ前記目的レベルが前記第２レベルに変更されると、前記第１発振回路の動作を停止させる、
集積回路。
【請求項８】
請求項７に記載の集積回路であって、
前記駆動回路は、
前記電源電圧が前記第３所定レベルより高くなると変化する基準電圧を出力する電圧出力回路と、
前記基準電圧、又は前記出力電圧に応じた電圧の何れかと、前記電流に応じた電圧とを比較する比較回路と、
前記第１又は第２発振信号に基づいて、前記第１トランジスタをオンし、前記比較回路の比較結果に基づいて、前記第１トランジスタをオフするオンオフ回路と、
を備える集積回路。
【請求項９】
請求項８に記載の集積回路であって、
前記計時回路は、
前記電源電圧が前記第３所定レベルより高くなると、前記第２発振信号に基づいて前記所定期間をカウントするカウンタであり、
前記電圧出力回路は、
前記カウンタのカウント結果に基づいて段階的に上昇する前記基準電圧を出力し、
前記比較回路は、
前記基準電圧、又は前記出力電圧に応じた電圧のうち低い方の電圧と、前記電流に応じた電圧とを比較する、
集積回路。
【請求項１０】
入力電圧から出力電圧を生成する電源回路であって、
１次コイルと、２次コイルと、補助コイルとを含むトランスと、
前記１次コイルに流れる電流を制御する第１トランジスタと、
前記第１トランジスタを駆動し、前記出力電圧が目的レベルとなるよう制御する集積回路と、
を備え、
前記集積回路は、
前記出力電圧に応じた第１周波数の第１発振信号を出力する第１発振回路と、
所定の第２周波数の第２発振信号を出力する第２発振回路と、
前記出力電圧の前記目的レベルが第１レベルに変更された後、前記第１発振信号に基づいて前記第１トランジスタを駆動し、前記目的レベルが前記第１レベルより低い第２レベルに変更された後、前記第２発振信号に基づいて前記第１トランジスタを駆動する駆動回路と、
前記目的レベルが前記第２レベルに変更された後、前記第１発振回路の動作を停止させる制御回路と、
を含む電源回路。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積回路、及び電源回路に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
ＡＣ－ＤＣコンバータには、負荷の状態が軽負荷状態となると、出力電圧の目的レベルを低下させるものがある。このようなＡＣ－ＤＣコンバータでは、例えば、トランスの１次コイルに流れるインダクタ電流を制御するトランジスタのスイッチング周波数を低下させることにより、出力電圧を低下させていた（例えば、特許文献１及び２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－０８４５０３号公報
特開２０２２－０２５９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、出力電圧を低下させることでＡＣ－ＤＣコンバータの低消費電力化を図る場合であっても、通常の場合と同様の方式で、トランジスタのスイッチングを制御していた。したがって、トランジスタのスイッチングを制御する集積回路の消費電力を十分に低くすることが難しかった。
【０００５】
本発明は、上記のような従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、出力電圧の目的レベルを低下させる際に低消費電力で動作できる集積回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述した課題を解決する本発明にかかる集積回路の第１の態様は、１次コイルと、２次コイルと、補助コイルとを含むトランスと、前記１次コイルに流れる電流を制御する第１トランジスタと、を備え、入力電圧から出力電圧を生成し、前記出力電圧が目的レベルとなるよう制御する電源回路の前記第１トランジスタを駆動する集積回路であって、前記出力電圧に応じた第１周波数の第１発振信号を出力する第１発振回路と、所定の第２周波数の第２発振信号を出力する第２発振回路と、前記出力電圧の前記目的レベルが第１レベルに変更された後、前記第１発振信号に基づいて前記第１トランジスタを駆動し、前記目的レベルが前記第１レベルより低い第２レベルに変更された後、前記第２発振信号に基づいて前記第１トランジスタを駆動する駆動回路と、前記目的レベルが前記第２レベルに変更された後、前記第１発振回路の動作を停止させる制御回路と、を備える。
【０００７】
前述した課題を解決する本発明にかかる電源回路の第１の態様は、入力電圧から出力電圧を生成する電源回路であって、１次コイルと、２次コイルと、補助コイルとを含むトランスと、前記１次コイルに流れる電流を制御する第１トランジスタと、前記第１トランジスタを駆動し、前記出力電圧が目的レベルとなるよう制御する集積回路と、を備え、前記集積回路は、前記出力電圧に応じた第１周波数の第１発振信号を出力する第１発振回路と、所定の第２周波数の第２発振信号を出力する第２発振回路と、前記出力電圧の前記目的レベルが第１レベルに変更された後、前記第１発振信号に基づいて前記第１トランジスタを駆動し、前記目的レベルが前記第１レベルより低い第２レベルに変更された後、前記第２発振信号に基づいて前記第１トランジスタを駆動する駆動回路と、前記目的レベルが前記第２レベルに変更された後、前記第１発振回路の動作を停止させる制御回路と、を含む。
【０００８】
前述した課題を解決する本発明にかかる集積回路の第２の態様は、１次コイルと、２次コイルと、補助コイルとを含むトランスと、前記１次コイルに流れる電流を制御する第１トランジスタと、を備え、入力電圧から出力電圧を生成し、前記出力電圧が目的レベルとなるよう制御する電源回路の前記第１トランジスタを駆動する集積回路であって、前記出力電圧に基づいて、前記第１トランジスタの駆動を停止するか否かを判定する判定回路と、発振信号を出力する発振回路と、前記発振信号に基づいて、前記第１トランジスタをオンする駆動信号を出力し、前記第１トランジスタがオンの際に流れる電流に応じた電圧が前記出力電圧に応じた電圧となると、前記第１トランジスタをオフする前記駆動信号を出力する駆動信号出力回路と、前記判定回路が前記第１トランジスタの駆動を停止すると判定すると、前記第１トランジスタの駆動を停止し、前記判定回路が前記第１トランジスタの駆動を停止しないと判定すると、前記駆動信号に基づいて、前記第１トランジスタを駆動するバッファ回路と、前記目的レベルが第１レベルに変更された後、前記バッファ回路を動作させ、前記目的レベルが前記第１レベルより低い第２レベルに変更された後、前記判定回路が前記第１トランジスタの駆動を停止すると判定すると、前記バッファ回路の動作を停止させる制御回路と、を備える。
【０００９】
前述した課題を解決する本発明にかかる電源回路の第２の態様は、入力電圧から出力電圧を生成する電源回路であって、１次コイルと、２次コイルと、補助コイルとを含むトランスと、前記１次コイルに流れる電流を制御する第１トランジスタと、前記第１トランジスタを駆動し、前記出力電圧が目的レベルとなるよう制御する集積回路と、を備え、前記集積回路は、前記出力電圧に基づいて、前記第１トランジスタの駆動を停止するか否かを判定する判定回路と、発振信号を出力する発振回路と、前記発振信号に基づいて、前記第１トランジスタをオンする駆動信号を出力し、前記第１トランジスタがオンの際に流れる電流に応じた電圧が前記出力電圧に応じた電圧となると、前記第１トランジスタをオフする前記駆動信号を出力する駆動信号出力回路と、前記判定回路が前記第１トランジスタの駆動を停止すると判定すると、前記第１トランジスタの駆動を停止し、前記判定回路が前記第１トランジスタの駆動を停止しないと判定すると、前記駆動信号に基づいて、前記第１トランジスタを駆動するバッファ回路と、前記目的レベルが第１レベルに変更された後、前記バッファ回路を動作させ、前記目的レベルが前記第１レベルより低い第２レベルに変更された後、前記判定回路が前記第１トランジスタの駆動を停止すると判定すると、前記バッファ回路の動作を停止させる制御回路と、を含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、出力電圧の目的レベルを低下させる際に低消費電力で動作できる集積回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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