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JP2006149056A - Dc-dc converter - Google Patents

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JP2006149056A
JP2006149056A JP2004334584A JP2004334584A JP2006149056A JP 2006149056 A JP2006149056 A JP 2006149056A JP 2004334584 A JP2004334584 A JP 2004334584A JP 2004334584 A JP2004334584 A JP 2004334584A JP 2006149056 A JP2006149056 A JP 2006149056A
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Japan
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side switch
voltage
output
current
circuit
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Application number
JP2004334584A
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Japanese (ja)
Inventor
Koichi Mikami
孝一 三上
Hiroshi Saito
浩 齊藤
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a low-ripple and high-accuracy output voltage achieved in the high accuracy of an output voltage at light loading. <P>SOLUTION: A high-side switch 15 and a low-side switch 14 are connected in series between an input voltage Vdd and ground potential, and an inductor 17 and a capacitor 18 are connected between a connector and an output terminal. A current detector 16 detects the current of the low-side switch 14 and outputs a current signal VIL. An error amplifier 3 compares a divided voltage of the output and a first reference voltage by using feedback resistors 1, 2 amplifies the difference of the comparison, and outputs an error signal VE. A control circuit 6 turns on the high-side switch 15 by using an output signal VX obtained by comparing the error signal VE of a first comparator 5 and the current signal VIL. A time for turning on the high-side switch is determined by an output of a latch circuit 10 that corresponds to a current IL of the inductor 17 inputted to a timer circuit 4, and the control circuit 6 is reset. The high-side switch 15 and the low-side switch 14 are complementarily turned on and off, to stabilize an output voltage Vout to a prescribed voltage. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、各種電子機器に安定した直流電圧を供給するDC−DCコンバータであって、特にその主構成要素であるスイッチのオフ時間を調整する制御方式により低リップル・高精度出力電圧を得るDC−DCコンバータに関するものである。   The present invention is a DC-DC converter that supplies a stable direct-current voltage to various electronic devices, and in particular, a DC that obtains a low ripple and high-accuracy output voltage by a control system that adjusts an off time of a switch that is a main component thereof. -It relates to a DC converter.

近年、パーソナルコンピュータのCPU用電源などに、DC−DCコンバータがよく用いられる。一般的にDC−DCコンバータは、インダクタと、電源電圧と接地電位の間に直列に接続したハイサイドスイッチとローサイドスイッチにより構成され、このハイサイドスイッチとローサイドスイッチが交互にオン・オフを繰り返すことによって、インダクタは磁気エネルギーの蓄積と放出を繰り返し、その際に発生する交流電圧が整流されて、負荷へ出力電圧として供給される。   In recent years, DC-DC converters are often used for power supplies for CPUs of personal computers. In general, a DC-DC converter is composed of an inductor, a high-side switch and a low-side switch connected in series between a power supply voltage and a ground potential, and the high-side switch and the low-side switch are repeatedly turned on and off alternately. Thus, the inductor repeatedly accumulates and releases magnetic energy, and the AC voltage generated at that time is rectified and supplied to the load as the output voltage.

また、前記出力電圧は、ハイサイドスイッチの1周期におけるオン時間の割合によって調整される。インダクタに流れる電流はスイッチのオン・オフにより増加・減少を繰り返す三角波形状であって、カレントモード制御方式においては、通常そのピーク値もしくは谷値を制御することで、ハイサイドスイッチのオン時間もしくはオフ時間を制御する。   The output voltage is adjusted by the ratio of the on time in one cycle of the high side switch. The current that flows through the inductor is a triangular waveform that repeatedly increases and decreases when the switch is turned on and off. In the current mode control system, the peak or valley value is usually controlled to turn on or off the high-side switch. Control the time.

オン時間制御は、ハイサイドスイッチに流れる電流を検出する必要があり、検出回路とその周辺回路が電源電圧側に構成される。このため、変動の想定される電源電圧に対し、正確な電流検出を行うには回路構成が複雑になる。これに対して、ローサイドスイッチに流れる電流を検出するオフ時間制御は、検出回路とその周辺回路が接地側に設定されるので回路構成が簡素である。   In the on-time control, it is necessary to detect the current flowing through the high-side switch, and the detection circuit and its peripheral circuit are configured on the power supply voltage side. For this reason, the circuit configuration is complicated in order to accurately detect the current with respect to the power supply voltage assumed to fluctuate. On the other hand, the off-time control for detecting the current flowing through the low-side switch has a simple circuit configuration because the detection circuit and its peripheral circuits are set to the ground side.

さらに最近の出力電圧の低下傾向に伴い、ハイサイドスイッチのオン時間は短くなる傾向にある。オン時間制御方式ではハイサイドスイッチがオンしている短時間の間に検出及び制御をしなければならないが、オフ時間制御方式では、ハイサイドスイッチがオフしている間に検出及び制御すればよく、制御時間を長くとることができる。以上のような理由から特許文献1のようにオフ時間制御方式に関する考案がなされている。
特開2001−136737号公報
Furthermore, with the recent trend of decreasing output voltage, the on-time of the high side switch tends to be shorter. In the on-time control method, detection and control must be performed while the high-side switch is on, but in the off-time control method, detection and control may be performed while the high-side switch is off. The control time can be taken longer. For the reasons described above, a device relating to an off-time control method has been devised as in Patent Document 1.
JP 2001-136737 A

しかしながら、このような構成の従来技術では、軽負荷時において間欠動作をすることになる。これは設定電圧まで出力電圧が落ちたことを検出したときのみスイッチング動作を行うためで、出力電圧と設定電圧におけるDCずれが最大でリップル電圧の1/2発生するという問題があった。   However, in the conventional technology having such a configuration, an intermittent operation is performed at a light load. This is because the switching operation is performed only when it is detected that the output voltage has dropped to the set voltage, and there is a problem that the DC deviation between the output voltage and the set voltage is maximum and ½ of the ripple voltage is generated.

本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、軽負荷時の出力電圧の高精度を実現した低リップル・高精度出力電圧を得られるDC−DCコンバータを提供することを目的とする。   The present invention is directed to solving the problems of the prior art, and provides a DC-DC converter capable of obtaining a low ripple and high accuracy output voltage that realizes high accuracy of the output voltage at light load. With the goal.

前記の目的を達成するために、本発明に係る請求項1に記載されたDC−DCコンバータは、同期整流器トポロジーを有し、入力電圧をより低い出力電圧を出力するための谷電流制御バック変換器を有するDC−DCコンバータであって、入力電圧と接地電位との間に直列に結合したハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチと、ハイサイドスイッチとローサイドスイッチ間のスイッチ結合部と出力端子間に接続したインダクタと、インダクタに流れる電流を測定する電流検出器と、出力端子に直列接続した第1抵抗と第2抵抗によって分割した電圧と第1基準電圧との誤差信号を出力するエラーアンプと、電流検出器とエラーアンプの出力を比較する第1比較器と、電流検出器による電圧降下と複数の基準電圧を比較する複数の第2比較器と、複数の第2比較器の各出力を接続したラッチ回路と、第1比較器の出力によってハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチを相補的にオン・オフする制御回路と、ラッチ回路の出力によって制御回路を制御するタイマー回路とを備え、制御回路のオン時間をインダクタに流れる電流によって可変することを特徴とする。   In order to achieve the above object, a DC-DC converter according to claim 1 according to the present invention has a synchronous rectifier topology and a valley current control buck conversion for outputting a lower output voltage from an input voltage. A high-side switch and a low-side switch coupled in series between an input voltage and a ground potential, and a switch coupling between the high-side switch and the low-side switch and an output terminal. An inductor; a current detector that measures a current flowing through the inductor; an error amplifier that outputs an error signal between a voltage divided by a first resistor and a second resistor connected in series to an output terminal; and a first reference voltage; and current detection A first comparator that compares the output of the error amplifier and the error amplifier, and a plurality of second comparisons that compare a voltage drop caused by the current detector and a plurality of reference voltages A latch circuit that connects the outputs of the plurality of second comparators, a control circuit that complementarily turns on and off the high-side switch and the low-side switch using the output of the first comparator, and a control circuit that uses the output of the latch circuit And a timer circuit for controlling the control circuit, wherein the on-time of the control circuit is varied according to the current flowing through the inductor.

また、請求項2に記載されたDC−DCコンバータは、同期整流器トポロジーを有し、入力電圧をより低い出力電圧を出力するための谷電流制御バック変換器を有するDC−DCコンバータであって、入力電圧と接地電位との間に直列に結合したハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチと、ハイサイドスイッチとローサイドスイッチ間のスイッチ結合部と出力端子間に接続したインダクタと、インダクタに流れる電流を測定する電流検出器と、出力端子に直列接続した第1抵抗と第2抵抗によって分割した電圧と第1基準電圧との誤差信号を出力するエラーアンプと、電流検出器とエラーアンプの出力を比較する第1比較器と、電流検出器による電圧降下と第2基準電圧を比較する第2比較器と、電流検出器による電圧降下と第3基準電圧を比較する第3比較器と、電流検出器による電圧降下と第4基準電圧を比較する第4比較器と、第2,3,4比較器の各出力を接続したラッチ回路と、第1比較器の出力によってハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチを相補的にオン・オフする制御回路と、ラッチ回路の出力によって制御回路を制御するタイマー回路とを備え、制御回路のオン時間をインダクタに流れる電流によって可変することを特徴とする。   The DC-DC converter according to claim 2 is a DC-DC converter having a synchronous rectifier topology and having a valley current control buck converter for outputting an input voltage to a lower output voltage, A high-side switch and a low-side switch coupled in series between the input voltage and the ground potential, an inductor connected between the switch coupling portion between the high-side switch and the low-side switch and the output terminal, and a current for measuring a current flowing through the inductor A detector, an error amplifier that outputs an error signal between the first reference voltage and a voltage divided by a first resistor and a second resistor connected in series to the output terminal, and a first that compares the outputs of the current detector and the error amplifier. A comparator, a second comparator for comparing the voltage drop by the current detector and the second reference voltage, a voltage drop by the current detector and the third reference voltage A third comparator for comparing the voltage drop, a fourth comparator for comparing the voltage drop caused by the current detector and the fourth reference voltage, a latch circuit connecting the outputs of the second, third, and fourth comparators, and a first comparison A control circuit that complementarily turns on and off the high-side switch and low-side switch according to the output of the capacitor, and a timer circuit that controls the control circuit according to the output of the latch circuit, and the on-time of the control circuit is variable depending on the current flowing through the inductor It is characterized by doing.

また、請求項3に記載されたDC−DCコンバータは、請求項1,2記載のDC−DCコンバータであって、ラッチ回路の出力によって制御回路のオン時間を制御するタイマー回路は、定電流源により複数のコンデンサに充電する回路により構成したことを特徴とするDC−DCコンバータ。   The DC-DC converter according to claim 3 is the DC-DC converter according to claim 1, wherein the timer circuit for controlling the on-time of the control circuit by the output of the latch circuit is a constant current source. A DC-DC converter characterized by comprising a circuit for charging a plurality of capacitors.

また、請求項4に記載されたDC−DCコンバータは、請求項1,2記載のDC−DCコンバータであって、ラッチ回路の出力によって制御回路のオン時間を制御するタイマー回路は、複数の定電流源を切り換えて単数のコンデンサに充電する回路により構成したことを特徴とする。   A DC-DC converter according to a fourth aspect is the DC-DC converter according to the first or second aspect, wherein the timer circuit that controls the on-time of the control circuit by the output of the latch circuit includes a plurality of constants. It is characterized by comprising a circuit for charging a single capacitor by switching the current source.

前記構成によれば、DC−DCコンバータに負荷電流を監視してオン時間を可変する回路を追加し、その回路によって出力端子のインダクタに流れるピーク電流を制御し軽負荷時のオン時間を短くして、軽負荷時であっても連続動作を維持でき、出力電圧を高精度化できる。   According to the above configuration, a circuit for monitoring the load current and varying the on-time is added to the DC-DC converter, and the peak current flowing through the inductor of the output terminal is controlled by the circuit to shorten the on-time at light load. Thus, continuous operation can be maintained even at light loads, and the output voltage can be made highly accurate.

本発明によれば、ハイサイドスイッチのオフ時間を制御する方式において、軽負荷時でも連続モードで動作して、従来技術よりも広い負荷範囲で出力電圧を高精度に得ることができ、また従来の間欠動作に比べて、オン時間を短くしたことから間欠動作時の出力リップル電圧を低減でき、出力端子におけるDCずれの原因であった出力リップル電圧を小さくし、出力電圧の高精度化を実現することができるという効果を奏する。   According to the present invention, in the method of controlling the off time of the high side switch, it is possible to operate in a continuous mode even at a light load, and to obtain an output voltage with higher accuracy in a wider load range than in the prior art. Compared to intermittent operation, the output ripple voltage during intermittent operation can be reduced because the on-time is shortened, and the output ripple voltage that caused the DC shift at the output terminal is reduced, resulting in higher output voltage accuracy. There is an effect that can be done.

以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は本発明の実施の形態におけるDC−DCコンバータの概略構成を示す回路図である。図1において、1,2はフィードバック抵抗、3はエラーアンプ、4はタイマー回路、5は第1比較器、6はスイッチング制御を行う制御回路、10はRSラッチ7,8,9からなるラッチ回路、11,12,13は第2,第3,第4比較器、14は整流器であるローサイドスイッチ、15はスイッチング手段であるハイサイドスイッチ、16は電流検出器、17はインダクタ、18は平滑手段であるコンデンサである。   FIG. 1 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a DC-DC converter according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 and 2 are feedback resistors, 3 is an error amplifier, 4 is a timer circuit, 5 is a first comparator, 6 is a control circuit for performing switching control, and 10 is a latch circuit comprising RS latches 7, 8, and 9. 11, 12 and 13 are second, third and fourth comparators, 14 is a low-side switch which is a rectifier, 15 is a high-side switch which is switching means, 16 is a current detector, 17 is an inductor, and 18 is smoothing means. This is a capacitor.

図1に示す本実施の形態におけるDC−DCコンバータの動作について以下に説明する。入力電圧Vddと接地電位との間にハイサイドスイッチ15とローサイドスイッチ14を直列に接続し、これらスイッチの結合部と出力端子との間にインダクタ17とコンデンサ18を、フィルタ回路を構成するように接続する。   The operation of the DC-DC converter in the present embodiment shown in FIG. 1 will be described below. A high-side switch 15 and a low-side switch 14 are connected in series between the input voltage Vdd and the ground potential, and an inductor 17 and a capacitor 18 are configured between the coupling portion and the output terminal of these switches to constitute a filter circuit. Connecting.

電流検出器16はローサイドスイッチ14の電流を検出し、電流信号VILを出力する。電流検出回路として、エラーアンプ3と電流検出器16と第1比較器5から構成される。エラーアンプ3からはフィードバック抵抗1,2により出力電圧Voutを分割した電圧と第1基準電圧とを比較増幅し、誤差信号VEを出力する。第1比較器5では誤差信号VEと電流検出器16による電圧降下の電流信号VILとを比較する。   The current detector 16 detects the current of the low side switch 14 and outputs a current signal VIL. The current detection circuit includes an error amplifier 3, a current detector 16, and a first comparator 5. The error amplifier 3 compares and amplifies the voltage obtained by dividing the output voltage Vout by the feedback resistors 1 and 2 and the first reference voltage, and outputs an error signal VE. The first comparator 5 compares the error signal VE with the current signal VIL of the voltage drop caused by the current detector 16.

制御回路6は、入力される第1比較器5からの出力信号VXによってローサイドスイッチ14がオフしていることを確認し、ハイサイドスイッチ15をオンする。このオン時間はタイマー回路4への後述する入力信号とこれに応じた出力によって決定される。また、タイマー回路4の出力により制御回路6をリセットする。   The control circuit 6 confirms that the low-side switch 14 is turned off by the input output signal VX from the first comparator 5 and turns on the high-side switch 15. This on-time is determined by an input signal to be described later to the timer circuit 4 and an output corresponding thereto. Further, the control circuit 6 is reset by the output of the timer circuit 4.

これにより、ハイサイドスイッチ15とローサイドスイッチ14を相補的にオン・オフして、所定の電圧に出力電圧Voutを安定させるよう動作する。   As a result, the high side switch 15 and the low side switch 14 are complementarily turned on and off to operate to stabilize the output voltage Vout to a predetermined voltage.

次に、本実施の形態におけるDC−DCコンバータの動作波形を示す図2を参照しながら説明する。図2(a)は図1に示すインダクタ17に流れる電流ILが大きいときの連続した動作の波形である。インダクタ17に流れる電流ILが減少していくと、図2(b)に示すような間欠動作の波形になる。図2(b)に示す間欠動作時にはオン時間が固定されているため、出力のリップル電圧ΔVrplの波形間隔はインダクタ17に流れる電流が大きいときと変わらない。そのため間欠動作時においては出力電圧VoutにDCバラツキが発生し、出力電圧Voutを高精度に出力することが困難となる。   Next, description will be made with reference to FIG. 2 showing operation waveforms of the DC-DC converter in the present embodiment. FIG. 2A shows a waveform of continuous operation when the current IL flowing through the inductor 17 shown in FIG. 1 is large. When the current IL flowing through the inductor 17 decreases, the waveform of the intermittent operation as shown in FIG. Since the ON time is fixed during the intermittent operation shown in FIG. 2B, the waveform interval of the output ripple voltage ΔVrpl is the same as when the current flowing through the inductor 17 is large. For this reason, during intermittent operation, DC variation occurs in the output voltage Vout, making it difficult to output the output voltage Vout with high accuracy.

本実施の形態のDC−DCコンバータではオン時間をインダクタ17に流れる電流に合わせて可変するために連続動作する範囲が広がり、図2(c)に示す波形のように出力のリップル電圧ΔVrplが1/nに減少し、出力電圧Voutの高精度化が可能となる。   In the DC-DC converter of the present embodiment, the range of continuous operation is widened because the on-time is varied in accordance with the current flowing through the inductor 17, and the output ripple voltage ΔVrpl is 1 as shown in the waveform of FIG. / N, and the accuracy of the output voltage Vout can be increased.

また、電流検出器16の出力する電流信号VILは、第2,第3,第4比較器11,12,13にもそれぞれ入力される。図3に示すように動作波形(a),(b),(c)は、ハイサイドスイッチ15とローサイドスイッチ14間のLX電圧の波形を表している。LX電圧はローサイドスイッチ14のオン抵抗によって電圧ΔVを発生する。この電圧ΔVはインダクタ17に流れる電流ILが大きくなるにつれて大きくなる。このため、インダクタ17に流れる電流ILが大きくなるとタイマー回路4が動作して制御回路6により制御されるスイッチのオン時間を長くする。   The current signal VIL output from the current detector 16 is also input to the second, third, and fourth comparators 11, 12, and 13, respectively. As shown in FIG. 3, the operation waveforms (a), (b), and (c) represent the waveform of the LX voltage between the high-side switch 15 and the low-side switch 14. The LX voltage generates a voltage ΔV due to the ON resistance of the low side switch 14. This voltage ΔV increases as the current IL flowing through the inductor 17 increases. For this reason, when the current IL flowing through the inductor 17 increases, the timer circuit 4 operates and the on-time of the switch controlled by the control circuit 6 is lengthened.

そこで、第2,第3,第4比較器11,12,13の出力をそれぞれ入力するラッチ回路10内にけたRSラッチ7〜9にLX電圧を入力し、第2,第3,第4比較器11,12,13の出力をラッチ回路10に保持する。   Therefore, the LX voltage is input to the RS latches 7 to 9 in the latch circuit 10 to which the outputs of the second, third, and fourth comparators 11, 12, and 13 are respectively input, and the second, third, and fourth comparisons are performed. The outputs of the units 11, 12 and 13 are held in the latch circuit 10.

いま、図3(c)に示すように、インダクタ17に流れる電流が大きいときは、第2,第3,第4比較器11,12,13が動作し、LX電圧が「−Vt」まで電圧が下がったことをトリガにして、タイマー回路4へラッチ回路10からL2out,L3out,L4outを出力する。   As shown in FIG. 3C, when the current flowing through the inductor 17 is large, the second, third, and fourth comparators 11, 12, and 13 operate, and the LX voltage reaches the voltage “−Vt”. As a trigger, the L2out, L3out, and L4out are output from the latch circuit 10 to the timer circuit 4.

そして、インダクタ17に流れる電流が小さくなると、第2,第3比較器11,12が動作し、タイマー回路4へラッチ回路10からL2out,L3outを出力する。   When the current flowing through the inductor 17 becomes small, the second and third comparators 11 and 12 operate and output L2out and L3out from the latch circuit 10 to the timer circuit 4.

さらに、インダクタ17に流れる電流が小さくなると、第2比較器11のみが動作し、タイマー回路4へラッチ回路10からL2outを出力する。   Further, when the current flowing through the inductor 17 becomes small, only the second comparator 11 operates and outputs L2out from the latch circuit 10 to the timer circuit 4.

このようにして、インダクタ17に流れる電流によって動作する比較器を、複数個準備することによって、インダクタ17に流れる電流値に応じてオン時間を可変することが可能となる。   In this way, by preparing a plurality of comparators that are operated by the current flowing through the inductor 17, the on-time can be varied according to the value of the current flowing through the inductor 17.

図4(a)は本実施の形態におけるタイマー回路の構成を示す回路図である。この動作を図1を参照しながら図4(a)に基づき説明する。いま、ラッチ回路10からL2out,L3out,L4outが全て出力されてきた場合、インダクタ17に流れる電流ILが大きいのでオン時間を延ばす動作をする。そのために、タイマー回路4のスイッチ23,25,27がオンすることによって、オン時間を延ばす。またRSラッチ7,8,9によって、次にLX電圧が「−Vt」に下がるまで値を保持する。   FIG. 4A is a circuit diagram showing a configuration of the timer circuit in the present embodiment. This operation will be described based on FIG. 4A with reference to FIG. Now, when all of L2out, L3out, and L4out are output from the latch circuit 10, the current IL flowing through the inductor 17 is large, so that the on-time is extended. Therefore, the on-time is extended by turning on the switches 23, 25, and 27 of the timer circuit 4. Further, the values are held by the RS latches 7, 8, and 9 until the LX voltage is lowered to “−Vt” next time.

図4(b)に示すように、スイッチ23,25,27のオンする組み合わせに応じて、Ton2,3,4の時間が変化することで、制御回路6のスイッチをオンする時間を可変することができる。   As shown in FIG. 4B, the time to turn on the switch of the control circuit 6 can be varied by changing the time of Ton2, 3, 4 according to the combination of turning on the switches 23, 25, 27. Can do.

以上のように、タイマー回路4はインダクタ17に流れる電流ILによってオン時間を可変することが可能となる。なお、図1に示す第2,第3,第4比較器11,12,13と、ラッチ回路10のRSラッチ7,8,9と、タイマー回路4の図4に示すスイッチ23,25,27と電流源24,26,28をn個用いることによって、オン時間をn分割することができる。本実施の形態の図1,図4に示す例ではn=3として記載したが、これに限定されるものでなく任意の数で構成することも可能である。   As described above, the timer circuit 4 can vary the on-time by the current IL flowing through the inductor 17. The second, third, and fourth comparators 11, 12, and 13 shown in FIG. 1, the RS latches 7, 8, and 9 of the latch circuit 10, and the switches 23, 25, and 27 of the timer circuit 4 shown in FIG. By using n current sources 24, 26, and 28, the ON time can be divided into n. In the example shown in FIG. 1 and FIG. 4 of the present embodiment, n = 3 is described. However, the present invention is not limited to this, and any number may be used.

なお、タイマー回路4においても別の構成例として、1つの定電流源により複数のコンデンサを充電する構成としてもよい。   The timer circuit 4 may be configured to charge a plurality of capacitors with one constant current source as another configuration example.

本発明に係るDC−DCコンバータは、ハイサイドスイッチのオフ時間を制御する方式において、軽負荷時でも連続モードで動作し、広い負荷範囲で出力電圧を高精度に得ること、また間欠動作のオン時間を短くして間欠動作時の出力リップル電圧を低減でき、出力リップル電圧を小さくし出力電圧の高精度化を実現でき、スイッチング手段のオン時間、オフ時間を調整することで出力を制御するDC−DCコンバータに有用である。   The DC-DC converter according to the present invention operates in a continuous mode even at a light load in a system for controlling the off time of the high side switch, obtains an output voltage with high accuracy over a wide load range, and turns on an intermittent operation. The output ripple voltage during intermittent operation can be reduced by shortening the time, the output ripple voltage can be reduced and the output voltage can be increased in accuracy, and the output is controlled by adjusting the ON time and OFF time of the switching means. -Useful for DC converters.

本発明の実施の形態におけるDC−DCコンバータの概略構成を示す回路図The circuit diagram which shows schematic structure of the DC-DC converter in embodiment of this invention 本実施の形態におけるインダクタに大きい電流が流れたときの動作波形(a)、インダクタに流れる電流が減少した間欠動作波形(b)、インダクタに流れる電流の時間を可変した動作波形(c)を示す図An operation waveform (a) when a large current flows through the inductor in this embodiment, an intermittent operation waveform (b) in which the current flowing through the inductor is reduced, and an operation waveform (c) in which the time of the current flowing through the inductor is varied are shown. Figure 本実施の形態におけるLX電圧でインダクタの電流が小さいときの波形(a)、インダクタの電流が中ぐらい時の波形(b)、インダクタの電流が大きいときの波形(c)を示す図The figure which shows the waveform (a) when the inductor current is small at the LX voltage in this embodiment, the waveform (b) when the inductor current is medium, and the waveform (c) when the inductor current is large. 本実施の形態におけるタイマー回路の(a)は構成を示す回路図、(b)はTonの時間を示す図(A) of the timer circuit in the present embodiment is a circuit diagram showing the configuration, and (b) is a diagram showing the time of Ton.

符号の説明Explanation of symbols

1,2 フィードバック抵抗
3 エラーアンプ
4 タイマー回路
5 第1比較器
6 制御回路
7,8,9 RSラッチ
10 ラッチ回路
11 第2比較器
12 第3比較器
13 第4比較器
14 ローサイドスイッチ
15 ハイサイドスイッチ
16 電流検出器
17 インダクタ
18,29 コンデンサ
21 定電流源
22 基準電流源
23,25,27 スイッチ
24,26,28 電流源
30 比較器
1, 2 feedback resistor 3 error amplifier 4 timer circuit 5 first comparator 6 control circuit 7, 8, 9 RS latch 10 latch circuit 11 second comparator 12 third comparator 13 fourth comparator 14 low side switch 15 high side Switch 16 Current detector 17 Inductor 18, 29 Capacitor 21 Constant current source 22 Reference current source 23, 25, 27 Switch 24, 26, 28 Current source 30 Comparator

Claims (4)

同期整流器トポロジーを有し、入力電圧をより低い出力電圧を出力するための谷電流制御バック変換器を有するDC−DCコンバータであって、
入力電圧と接地電位との間に直列に結合したハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチと、前記ハイサイドスイッチとローサイドスイッチ間のスイッチ結合部と出力端子間に接続したインダクタと、前記インダクタに流れる電流を測定する電流検出器と、前記出力端子に直列接続した第1抵抗と第2抵抗によって分割した電圧と第1基準電圧との誤差信号を出力するエラーアンプと、前記電流検出器と前記エラーアンプの出力を比較する第1比較器と、前記電流検出器による電圧降下と複数の基準電圧を比較する複数の第2比較器と、前記複数の第2比較器の各出力を接続したラッチ回路と、前記第1比較器の出力によって前記ハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチを相補的にオン・オフする制御回路と、前記ラッチ回路の出力によって前記制御回路を制御するタイマー回路とを備え、前記制御回路のオン時間を前記インダクタに流れる電流によって可変することを特徴とするDC−DCコンバータ。
A DC-DC converter having a synchronous rectifier topology and having a valley current controlled buck converter for outputting an input voltage to a lower output voltage,
Measures the current flowing in the inductor, the high-side switch and the low-side switch coupled in series between the input voltage and the ground potential, the inductor connected between the switch coupling part between the high-side switch and the low-side switch and the output terminal A current detector that outputs, an error amplifier that outputs an error signal between a voltage divided by a first resistor and a second resistor connected in series to the output terminal and a first reference voltage, and outputs of the current detector and the error amplifier A plurality of second comparators for comparing a voltage drop caused by the current detector and a plurality of reference voltages, a latch circuit connecting outputs of the plurality of second comparators, A control circuit that complementarily turns on and off the high-side switch and the low-side switch by an output of the first comparator, and an output of the latch circuit. DC-DC converter, characterized by a timer circuit for controlling the control circuit to vary the current flowing through the on-time of the control circuit to the inductor Te.
同期整流器トポロジーを有し、入力電圧をより低い出力電圧を出力するための谷電流制御バック変換器を有するDC−DCコンバータであって、
入力電圧と接地電位との間に直列に結合したハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチと、前記ハイサイドスイッチとローサイドスイッチ間のスイッチ結合部と出力端子間に接続したインダクタと、前記インダクタに流れる電流を測定する電流検出器と、前記出力端子に直列接続した第1抵抗と第2抵抗によって分割した電圧と第1基準電圧との誤差信号を出力するエラーアンプと、前記電流検出器と前記エラーアンプの出力を比較する第1比較器と、前記電流検出器による電圧降下と第2基準電圧を比較する第2比較器と、前記電流検出器による電圧降下と第3基準電圧を比較する第3比較器と、前記電流検出器による電圧降下と第4基準電圧を比較する第4比較器と、前記第2,3,4比較器の各出力を接続したラッチ回路と、前記第1比較器の出力によって前記ハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチを相補的にオン・オフする制御回路と、前記ラッチ回路の出力によって前記制御回路を制御するタイマー回路とを備え、前記制御回路のオン時間を前記インダクタに流れる電流によって可変することを特徴とするDC−DCコンバータ。
A DC-DC converter having a synchronous rectifier topology and having a valley current controlled buck converter for outputting an input voltage to a lower output voltage,
Measures the current flowing in the inductor, the high-side switch and the low-side switch coupled in series between the input voltage and the ground potential, the inductor connected between the switch coupling part between the high-side switch and the low-side switch and the output terminal A current detector that outputs, an error amplifier that outputs an error signal between a voltage divided by a first resistor and a second resistor connected in series to the output terminal and a first reference voltage, and outputs of the current detector and the error amplifier A first comparator that compares the voltage drop caused by the current detector and a second reference voltage, a third comparator that compares the voltage drop caused by the current detector and a third reference voltage, A fourth comparator for comparing a voltage drop caused by the current detector and a fourth reference voltage; a latch circuit connecting outputs of the second, third, and fourth comparators; A control circuit that complementarily turns on and off the high-side switch and the low-side switch by an output of a comparator; and a timer circuit that controls the control circuit by an output of the latch circuit; A DC-DC converter characterized by being variable according to the current flowing through the inductor.
前記ラッチ回路の出力によって前記制御回路のオン時間を制御するタイマー回路は、定電流源により複数のコンデンサに充電する回路により構成したことを特徴とする請求項1または2記載のDC−DCコンバータ。   3. The DC-DC converter according to claim 1, wherein the timer circuit that controls the on-time of the control circuit based on the output of the latch circuit is configured by a circuit that charges a plurality of capacitors by a constant current source. 前記ラッチ回路の出力によって前記制御回路のオン時間を制御するタイマー回路は、複数の定電流源を切り換えて単数のコンデンサに充電する回路により構成したことを特徴とする請求項1または2記載のDC−DCコンバータ。   3. The DC circuit according to claim 1, wherein the timer circuit that controls the on-time of the control circuit by the output of the latch circuit is configured by a circuit that switches a plurality of constant current sources and charges a single capacitor. DC converter.
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