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半導體裝置、開關電源用控制ic以及開關電源裝置的制造方法_3

文檔序號:8513655閱讀:來源:國知局
圖示)。即,啟動電路41內的啟動元件具備檢測AC輸入的降低的npn型元件(參照圖7)。
[0086]控制IC31例如具有500V左右的VH端子32、反饋輸入端子(以下,稱為FB端子)33、電流感測輸入端子(以下,稱為IS端子)34、控制IC31的電源電壓端子(以下,稱為VCC端子)35、M0SFET19的柵驅動端子(以下,稱為OUT端子)36、以及接地端子(以下,稱為GND端子)37。VH端子32是電源啟動時將電流供給到VCC端子35的端子。例如將對AC輸入電壓進行了整流以及平滑的電壓被施加在VH端子32。GND端子37接地。
[0087]AC輸入經由AC輸入端子I供給到整流器2。整流器2與AC輸入端子I連接,對AC輸入進行全波整流。電源電容器3與整流器2的輸出端子以并聯(lián)的方式連接,通過從整流器2輸出的直流電壓而充電。進行了充電的電源電容器3成為向變壓器5的初級線圈6供給直流電壓的直流電源。另外,在電源電容器3,連接有控制IC31的VH端子32。整流器2的輸出端子與控制IC31的VH端子32的連接點相當于圖5的高電位側的端子的連接點(即圖5的第一金屬布線131的連接位置)。
[0088]初級線圈6連接到電源電容器3與具有開關元件功能的M0SFET19的漏極端子之間。M0SFET19的源極端子與控制IC31的IS端子34連接到電阻20的一端。電阻20的另一端被接地。利用該電阻20,流經M0SFET19的電流變換成電壓,該電壓被施加到IS端子34。MOSFET19的柵極端子連接到控制IC31的OUT端子36。
[0089]變壓器5的輔助線圈7的一端以并聯(lián)的方式與整流二極管17的陽極端子連接。輔助線圈7的另一端被接地。在輔助線圈7,流過因M0SFET19的開關動作引起的電流。整流二極管17將流經輔助線圈7的電流整流,對連接到其陰極端子的平滑電容器18進行充電。平滑電容器18與控制IC31的VCC端子35連接,成為用于使M0SFET19的開關動作持續(xù)的直流電源。
[0090]在變壓器5的次級線圈8,通過MOSFET19的開關動作,產生基于電源電容器3電壓的電壓。次級線圈8的一端與整流二極管9的陽極端子連接。整流二極管9的陰極端子和次級線圈8的另一端與DC輸出端子12連接。另外,在整流二極管9的陰極端子與次級線圈8的另一端之間,連接有平滑電容器10。整流二極管9將流經次級線圈8的電流整流,對平滑電容器10進行充電。進行了充電的平滑電容器10對與DC輸出端子12連接的未圖示的負載供給控制成為期望的直流電壓值的直流輸出(DC輸出)。
[0091]另外,在整流二極管9的陽極端子與DC輸出端子12的連接節(jié)點,連接有由兩個電阻15、16構成的電阻分壓電路和電阻11的一端。電阻11的另一端與構成光電親合器的光電二極管13的陽極端子連接。光電二極管13的陰極端子與分路調節(jié)器14的陰極端子連接。分路調節(jié)器14的陽極端子被接地。這些電阻11、15、16,光電二極管13以及分路調節(jié)器14構成檢測平滑電容器10的兩端的直流輸出電壓,并調整該直流輸出電壓的電壓檢測-反饋電路。
[0092]從光電二極管13輸出光信號,用以基于在分路調節(jié)器14的設定值將平滑電容器10的兩端的直流輸出電壓調整為預定的直流電壓值。該光信號被與光電二極管13 —同構成光電耦合器的光電晶體管22接收,成為對控制IC31的反饋信號。光電晶體管22與控制IC31的FB端子33連接,反饋信號被輸入到該FB端子33。另外,在光電晶體管22連接有電容器21。該電容器21成為針對反饋信號的噪聲濾波器。
[0093]在控制IC31,具備啟動電路41、低電壓停止電路(UVLO:Under-Voltage-Lock-Out) 42、調節(jié)器43、BO比較器44、振蕩器45、驅動電路46、輸出放大器47、脈沖寬度調制比較器(以下,稱為PWM比較器)48、閂鎖電路49以及基準電源50。啟動電路41與VH端子32、VCC端子35、以及BO比較器44的同相輸入端子連接。啟動電路41在電源啟動時,將電流供給到VCC端子35。
[0094]低電壓停止電路42與VCC端子35和啟動電路41連接。當利用從啟動電路41供給的電流使VCC端子35的電壓上升到控制IC31的動作所需要的電壓時,低電壓停止電路42停止從啟動電路41向VCC端子35供給電流。其后的向VCC端子35的電流供給由輔助線圈7進行。調節(jié)器43與VCC端子35連接,基于VCC端子35的電壓,生成控制IC31的各部的動作所需要的基準電壓。電源啟動后,控制IC31利用從調節(jié)器43輸出的基準電壓而被驅動。
[0095]PWM比較器48的反相輸入端子和同相輸入端子分別與IS端子34和FB端子33連接。PWM比較器48根據(jù)反相輸入端子的電壓與同相輸入端子的電壓的大小關系而使輸出反相。PWM比較器48的輸出被輸入到驅動電路46。
[0096]在驅動電路46,連接有振蕩器45,從振蕩器45輸入振蕩信號。從振蕩器45向驅動電路46輸入接通信號,并且在PWM比較器48的同相輸入端子的電壓(即,F(xiàn)B端子33的電壓)比反相輸入端子的電壓(即,IS端子34的電壓)大時,驅動電路46的輸出信號成為Hi狀態(tài)。輸出放大器47將從驅動電路46輸出的Hi狀態(tài)的信號放大,經由OUT端子36驅動M0SFET19的柵極。
[0097]另一方面,當PWM比較器48的反相輸入端子的電壓變得比同相輸入端子的電壓大時,PWM比較器48反相,驅動電路46的輸出信號成為Low狀態(tài)。輸出放大器47將從驅動電路46輸出的Low狀態(tài)的信號放大,經由OUT端子36供給到M0SFET19的柵極。因此,MOSFET19變成截止狀態(tài),電流不流過M0SFET19。這樣,通過根據(jù)次級側的輸出電壓使PWM比較器48的閾值水平變化,對M0SFET19的導通期間進行可變控制,從而使次級側的輸出電壓穩(wěn)定化。
[0098]另外,BO比較器44的反相輸入端子與基準電源50連接。BO比較器44根據(jù)同相輸入端子的電壓與反相輸入端子的電壓的大小關系,而使輸出反相。向BO比較器44,如后所述,輸入啟動電路41內的BO端子的電壓的信號。BO比較器44的輸出被輸入到驅動電路46。
[0099]在從驅動電路46輸出Hi狀態(tài)的信號的狀態(tài)下,BO比較器44的同相輸入端子的電壓比反相輸入端子的電壓大時,驅動電路46的輸出信號保持Hi狀態(tài)。當來自AC輸入的電壓供給消失,初級側的輸入電壓降低時,BO比較器44的同相輸入端子的電壓變得比反相輸入端子的電壓小。如此,驅動電路46的輸出信號反轉變成Low狀態(tài),M0SFET19的開關動作停止,欠壓保護功能工作。
[0100]閂鎖電路49與驅動電路46連接。閂鎖電路49在檢測到次級側輸出電壓的上升、控制IC31的發(fā)熱、或者次級側輸出電壓的降低等異常狀態(tài)時,為了進行過電壓保護、過熱保護或者過電流保護而將驅動電路46的輸出強制設為Low狀態(tài),停止向次級側輸出的電力供給。保持該狀態(tài)直到VCC電源電壓降低,控制IC31復位為止。雖然沒有特別限定,例如,構成控制IC31的各電路等的元件集成在同一半導體基板上。
[0101]圖7是表示圖6的啟動電路的構成的一例的電路圖。如圖7所示,啟動電路41具備VH端子(高耐壓輸入端子)61、B0端子62、on/ofT端子(導通/截止信號輸入端子)63以及VCC端子(電源電壓端子)64。VH端子61和VCC端子64分別與控制IC31的VH端子32和VCC端子35連接。on/off端子63與低電壓停止電路42連接。
[0102]另外,啟動電路41具備啟動元件65。啟動元件65具備兩個高耐壓JFET (以下,稱為第一 JFET、第二 JFET)81、82和npn型元件83。第一 JFET81、第二 JFET82是常通型的結型場效應晶體管,它們的柵極端子被接地。另外,第一 JFET81、第二 JFET82的漏極端子與npn型元件83的發(fā)射極端子共用連接。npn型元件83的集電極端子與VH端子61連接。
[0103]BO端子62經由電阻73與第一 JFET81的源極端子連接。第一 JFET81的源極端子與電阻73的連接點相當于圖5的低電位側的端子的連接點(即圖5的第三金屬布線133的連接位置)。另外,BO端子62與BO比較器44的同相輸入端子連接。S卩,在向VH端子61的輸入電壓為根據(jù)npn型元件83的檢測閾值電壓以上時,將向VH端子61的輸入電壓輸入到BO比較器44的同相輸入端子。施加在VCC端子64的電壓例如為100V左右,施加在BO端子62的電壓例如為20V左右。
[0104]另外,第一 JFET81的源極端子與第一 PMOS晶體管67的源極端子和第二 PMOS晶體管69的源極端子連接。第一 PMOS晶體管67的柵極端子與第二 PMOS晶體管69的柵極端子和漏極端子共用連接。第二 PMOS晶體管69的漏極端子與負載70連接。在第一 PMOS晶體管67的漏極端子與VCC端子64之間,連接有第一 NMOS晶體管68。
[0105]第一 NMOS晶體管68的柵極端子經由電阻66與第二 JFET82的源極端子連接。另夕卜,第一 NMOS晶體管68的柵極端子與第二 NMOS晶體管71的漏極端子連接。第二 NMOS晶體管71的柵極端子與on/off端子63連接。第二 NMOS晶體管71的源極端子被接地。另夕卜,第二 NMOS晶體管71的柵極端子經由電阻72被接地。
[0106]在這樣的構成的啟動電路41中,根據(jù)第二 PMOS晶體管69的電壓電流特性和負載70的阻抗,確定流經第二 PMOS晶體管69的電流。第二 PMOS晶體管69和第一 PMOS晶體管67為電流反射鏡連接。第一 NMOS晶體管68作為根據(jù)經由on/off端子63從低電壓停止電路42供給的導通/截止信號來切換導通狀態(tài)和截止狀態(tài)的開關而發(fā)揮功能。
[0107]在導通/截止信號為Low狀態(tài)的情況下,第二 NMOS晶體管71變成截止狀態(tài),由于高電壓被輸入到第一 NMOS晶體管68的柵極端子,所以開關變成導通狀態(tài)。通過該開關變成導通狀態(tài),從而上述電源啟動時,電流從啟動電路41供給到控制IC31的VCC端子35。
[0108]另一方面,導通/截止信號為Hi狀態(tài)的情況下,第二 NMO
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