JP2013143831A - Switching regulator and control method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スイッチングレギュレータに関し、詳しくは同期整流方式の降圧型スイッチングレギュレータ及びその制御方法に関する。 The present invention relates to a switching regulator, and more particularly to a synchronous rectification step-down switching regulator and a control method thereof.
スイッチングレギュレータ方式の電源回路は、高効率な電力変換特性を有することから、多くの電子機器の電源回路として用いられている。特に、携帯電話や自動車用の電力源として用いられるバッテリーを長時間使用可能とするために、非動作時や待機時のような軽負荷状態における消費電力を低減した電源回路が要望されている。 A switching regulator type power supply circuit has high-efficiency power conversion characteristics and is used as a power supply circuit for many electronic devices. In particular, in order to make it possible to use a battery used as a power source for a mobile phone or an automobile for a long time, a power supply circuit that reduces power consumption in a light load state such as a non-operating state or a standby state is desired.
スイッチングレギュレータを分類するには幾つかの方法が知られている。たとえば電圧モード型と電流モード型の2つに分ける方法があり、電流モード型は応答性に優れていることが知られている。 Several methods are known for classifying switching regulators. For example, there are methods divided into a voltage mode type and a current mode type, and it is known that the current mode type is excellent in responsiveness.
特許文献1は本出願人にかかるものであり、特に携帯機器の回路装置がオフとなり軽負荷または無負荷状態となったとき、スイッチング電源装置を高効率で動作させることができるスイッチング電源装置及び携帯機器を提供するものであり、カレントモードを採用したスイッチングレギュレータを開示する。その第1の実施形態は、インダクタに流れる電流値に応じた電圧値に、たとえば20mVのオフセット電圧を与える電圧源が比較器の反転入力端子に接続する構成を示唆する。その第2の実施の形態は、該比較器の出力に応じて切り換えられるオフセット電圧を与える電圧源が該比較器の反転入力端子に接続する構成を示している。その第3の実施形態は該比較器の反転入力端子にインダクタに流れた電流に応じた電圧にさらにオフセット電圧及びスロープ補償電圧が付加される構成を示唆する。
特許文献2は、電流モード型の降圧DC−DCコンバータを開示し、スロープ補償回路とオフセット回路を備え出力電圧を安定化させるとしている。オンデューティが50%以下では低調波発振が生じないのでスロープ補償回路はスロープ補償を行わないが、オンデューティが50%以上のときは、低調波発振を防止するため、スロープ補償を行うとしている。オフセット回路は、オンデューティに応じたオフセット電流を出力する回路である。オフセット電流は抵抗素子によって電圧に変換されオフセット電圧として利用される。
特許文献3はカレント検出回路及び電流モード型スイッチングレギュレータを開示し、特にカレント検出回路を全てCMOSで生成し、プロセスを簡易化し、チップサイズを縮小することができるとしている。
図11は、本発明に至るにあたり検討に供した降圧型のスイッチングレギュレータを示す。スイッチングレギュレータ1100は、スイッチングトランジスタM1、インダクタL1、コンデンサC1、整流素子M2D1を有する。なお、整流素子M2D1として同期整流用トランジスタM2とダイオードD1を示したが、このいずれかを採用する。すなわち、同期整流用トランジスタM2を採用したときは同期整流型のスイッチングレギュレータを構成し、ダイオードD1を選んだときは非同期整流型であるダイオード整流型のスイッチングレギュレータを構成することになる。
FIG. 11 shows a step-down switching regulator that has been studied in reaching the present invention. The
スイッチングレギュレータ1100はさらに、誤差増幅器110A、コンパレータ120、スロープ回路130、発振回路140、制御回路150A、カレント検出回路160、第1オフセット回路170aを有する。
The
図12は図11に示したスイッチングレギュレータ1100を使用したときのスイッチングトランジスタM1に流れる電流方向を示す図であり、とりわけ整流素子M2D1の中の同期整流用トランジスタM2を採用した場合を示す。スイッチングトランジスタM1と同期整流用トランジスタM2は時間の経過とともに交互にオンオフ状態を繰り返す。
FIG. 12 is a diagram showing the direction of the current flowing through the switching transistor M1 when the
図12(a)はスイッチング用トランジスタM1がオン状態で同期整流用トランジスタM2がオフ状態であるときの、すなわち正常状態時の負荷電流If1の順路を示す。図12(b)は軽負荷時に正常状態から逸脱した状態すなわち不具合な状態を示している。 FIG. 12A shows the path of the load current If1 when the switching transistor M1 is on and the synchronous rectification transistor M2 is off, that is, in a normal state. FIG. 12B shows a state deviating from a normal state at a light load, that is, a defective state.
図12(a)に示すように、スイッチングトランジスタM1及び同期整流用トランジスタM2が正常に作動しているときは、入力電圧VinはスイッチングトランジスタM1を介してインダクタL1の一端に入力される。これによって、インダクタL1には負荷電流If1が流れる。すなわち、スイッチングトランジスタM1が正常な状態でオンしているときには、負荷電流If1は、入力電圧Vin→スイッチングトランジスタM1→インダクタL1→コンデンサC1という順路で流れる。これによって、インダクタL1とコンデンサC1にエネルギーが蓄えられ、コンデンサC1の一端すなわち出力端子OUTには出力電圧Voutが発生する。 As shown in FIG. 12A, when the switching transistor M1 and the synchronous rectification transistor M2 are operating normally, the input voltage Vin is input to one end of the inductor L1 via the switching transistor M1. As a result, the load current If1 flows through the inductor L1. That is, when the switching transistor M1 is on in a normal state, the load current If1 flows in the order of the input voltage Vin → the switching transistor M1 → the inductor L1 → the capacitor C1. As a result, energy is stored in the inductor L1 and the capacitor C1, and an output voltage Vout is generated at one end of the capacitor C1, that is, the output terminal OUT.
図12(b)は、図12(a)と同様にスイッチングトランジスタM1がオン状態であり、同期整流用トランジスタM2がオフ状態であるときを模式的に示している。しかし、PWM方式のスイッチングレギュレータでは、軽負荷または無負荷の場合には、スイッチングトランジスタM1を十分に駆動できなくなるため、負荷電流Ir1は、図12(a)に示す正常な状態から逸脱し逆の電流経路をたどる。すなわち、スイッチングレギュレータ1100の軽負荷時ではスイッチングトランジスタM1を十分にオンさせることができなくなり、インダクタL1、コンデンサC1に蓄積されたエネルギーは負荷電流Ir1として、コンデンサC1→インダクタL1→スイッチングトランジスタM1→入力電圧Vinの経路で流れ、本来の正常な電流経路とは逆の電流経路をたどる。こうした状態は正常状態から逸脱しているので何らかの対策を講じなければならない。
FIG. 12B schematically shows the case where the switching transistor M1 is in the on state and the synchronous rectification transistor M2 is in the off state, as in FIG. However, in the PWM switching regulator, the switching transistor M1 cannot be driven sufficiently when the load is light or no load. Therefore, the load current Ir1 deviates from the normal state shown in FIG. Follow the current path. That is, when the
図13は図12とはトランジスタのオンオフ動作が逆転した状態を示す。すなわち、同期整流用トランジスタM2がオンであり、スイッチングトランジスタM1がオフである状態を示す。スイッチングレギュレータ1100は、先述のとおり、スイッチングトランジスタM1と同期整流用トランジスタM2が時間の経過とともに交互にオンオフ状態を繰り返すが、こうした中で図13(a)は同期整流用トランジスタM2に流れる電流が正常な方向に、図13(b)は軽負荷時に正常状態から逸脱した状態をそれぞれ示している。
FIG. 13 shows a state where the on / off operation of the transistor is reversed from FIG. That is, the synchronous rectification transistor M2 is on and the switching transistor M1 is off. In the
図13(a)は、同期整流用トランジスタM2がオン状態であり、スイッチングトランジスタM1がオフ状態であるので、インダクタL1には接地電位GND側から同期整流用トランジスタM2を介して負荷電流If2が流れる。すなわち、負荷電流If2は、接地電位GND→同期整流用トランジスタM2→インダクタL1→コンデンサC1の経路で流れる。これによって、インダクタL1とコンデンサC1にエネルギーが蓄えられ、コンデンサC1の一端すなわち出力端子OUTには出力電圧Voutが発生する。 In FIG. 13A, since the synchronous rectification transistor M2 is in the on state and the switching transistor M1 is in the off state, the load current If2 flows through the inductor L1 from the ground potential GND side through the synchronous rectification transistor M2. . That is, the load current If2 flows through the path of the ground potential GND → the synchronous rectification transistor M2 → the inductor L1 → the capacitor C1. As a result, energy is stored in the inductor L1 and the capacitor C1, and an output voltage Vout is generated at one end of the capacitor C1, that is, the output terminal OUT.
図13(a)は、同期整流用トランジスタM2を駆動するに十分な駆動信号S2がゲートに供給されたときを示す。すなわち、同期整流用トランジスタM2を駆動するに十分なパルス幅を有する駆動信号S2が同期整流用トランジスタM2に供給されている場合である。 FIG. 13A shows a case where a drive signal S2 sufficient to drive the synchronous rectification transistor M2 is supplied to the gate. That is, this is a case where the drive signal S2 having a pulse width sufficient to drive the synchronous rectification transistor M2 is supplied to the synchronous rectification transistor M2.
図13(b)は、図13(a)のときと同様に同期整流用トランジスタM2がオン状態であり、スイッチングトランジスタM1がオフ状態を示す。しかし、PWM方式のスイッチングレギュレータでは、スイッチングトランジスタM1及び同期整流用トランジスタM2の各ゲートに供給される駆動信号S1,S2のデューティは負荷の軽重に応じて変化する。負荷が軽くなるとPWM信号のデューティが小さくなり、同期整流用トランジスタM2を十分に駆動できなくなるために、負荷電流Ir2は、図13(a)に示す正常な状態から逸脱してしまい逆の電流経路をたどることになる。すなわち、スイッチングレギュレータ1100の軽負荷時では、同期整流用トランジスタM2に供給されるPWM信号のパルス幅が小さいために十分にオンさせることができなくなり、インダクタL1、コンデンサC1に蓄積されたエネルギーは負荷電流Ir2として、コンデンサC1→インダクタL1→同期整流用トランジスタM2→接地電位GNDの経路で流れ、本来の正常な電流経路とは逆の電流経路をたどる。こうした状態は正常状態から逸脱しているので何らかの対策を講じなければならない。
In FIG. 13B, the synchronous rectification transistor M2 is in the on state and the switching transistor M1 is in the off state, as in FIG. However, in the PWM switching regulator, the duty of the drive signals S1 and S2 supplied to the gates of the switching transistor M1 and the synchronous rectification transistor M2 changes according to the load weight. When the load becomes lighter, the duty of the PWM signal becomes smaller, and the synchronous rectification transistor M2 cannot be driven sufficiently. Therefore, the load current Ir2 deviates from the normal state shown in FIG. Will be followed. That is, when the
以上、図12、図13を用いて説明したように、軽負荷または無負荷の場合、スイッチングトランジスタM1及び同期整流用トランジスタM2の両者は正常な電流経路とは逆の経路に電流が流れ本来の正常なPWM制御が実行できなくなるという不具合が生じる。 As described above with reference to FIGS. 12 and 13, in the case of a light load or no load, both the switching transistor M1 and the synchronous rectification transistor M2 have a current flowing in a path opposite to a normal current path. There arises a problem that normal PWM control cannot be executed.
図14(a)〜(d)は、スイッチングレギュレータ1100の動作、特に軽負荷時でのタイミングチャートを示す。
14A to 14D show timing charts of the operation of the
図14(a)は発振回路140から出力されるクロック信号CLKを示し、周波数はたとえば50KHz〜6MHzの範囲に選ばれている。クロック信号CLKはスロープ回路130及び制御回路150Aに入力されており、制御回路150Aはクロック信号CLKがハイレベルとされるタイミングでセットされる。
FIG. 14A shows the clock signal CLK output from the
図14(b)は、スロープ電圧Vslの波形を示す。スロープ電圧Vslは、スロープ回路130で生成される。なお、説明の便宜上、カレント検出回路160で生成される電流成分、電圧成分についての説明は割愛する。ここで、スイッチングトランジスタM1のオン抵抗Ron1、スイッチング出力端子SWから入力電圧Vinに向かって流れる負荷電流Ir1とすると、スロープ電圧VslはスイッチングトランジスタM1がオンした瞬間すなわち時刻t1,t3,t5においては、持ち上り電圧Vm(=Ron1×Ir1)だけ持ち上がってしまうという不具合が生じる。なお、図14(b)にはスロープ電圧Vslに併せて誤差出力電圧Veを図示したように、スロープ電圧Vslの下限値は誤差出力電圧Veとほぼ等しくなるように制御されている。
FIG. 14B shows a waveform of the slope voltage Vsl. The slope voltage Vsl is generated by the
図14(c)は、誤差増幅器110の出力側に出力される誤差出力電圧Veを示す。誤差出力電圧Veはコンパレータ120の反転入力端子(−)に与えられる。誤差出力電圧Veは、誤差増幅器110において、帰還電圧Vfbが、基準電圧Vrefと比較され、その比較された結果に応じた大きさで出力される。
FIG. 14C shows the error output voltage Ve output to the output side of the
コンパレータ120において、誤差出力電圧Veとスロープ電圧Vslとの電圧比較を行い、スロープ電圧Vslが誤差出力電圧Veよりも小さくなるとハイレベルのパルス信号Spwを出力し、制御回路150Aのリセット端子Rに入力してリセットするように作用する。
The
図14(d)には、スイッチング出力端子SW1に生じるスイッチング電圧Vsw1を示している。スイッチング電圧Vsw1は、スイッチングトランジスタM1がオンとなるタイミングでハイレベルとなり、オフとなるタイミングでローレベルとなるよう生成される。スイッチング電圧Vsw1のハイレベルとなる時間がいわゆるPWM制御のオンデューティに当たり、該オンデューティはスロープ電圧Vsl及び誤差出力電圧Veによって制御される。 FIG. 14D shows the switching voltage Vsw1 generated at the switching output terminal SW1. The switching voltage Vsw1 is generated so as to be at a high level when the switching transistor M1 is turned on and to be at a low level when the switching transistor M1 is turned off. The time during which the switching voltage Vsw1 is at the high level corresponds to the so-called PWM control on-duty, and the on-duty is controlled by the slope voltage Vsl and the error output voltage Ve.
先述したように、軽負荷状態の場合には、負荷電流Ir1,Ir2の影響を受けスロープ電圧Vslは本来の正常な大きさ及び形状から逸脱する。こうした逸脱した状態になると、たとえばスロープ電圧Vslが誤差出力電圧Veのレベルに低下するまでの時間が長くなり、出力パルス幅すなわちスイッチング電圧Vsw1のパルス幅を十分に小さくすることが困難となるため、電力をロスするという不具合が生じる。 As described above, in the light load state, the slope voltage Vsl deviates from the original normal size and shape due to the influence of the load currents Ir1 and Ir2. In such a deviated state, for example, the time until the slope voltage Vsl drops to the level of the error output voltage Ve becomes longer, and it becomes difficult to sufficiently reduce the output pulse width, that is, the pulse width of the switching voltage Vsw1. There is a problem that power is lost.
本発明のスイッチングレギュレータは、上記特許文献1〜3に開示された技術的思想に類似する。すなわち、軽負荷時及び無負荷時の効率を向上させることができるスイッチングレギュレータを提供するものである。具体的には上記スイッチングトランジスタに逆電流が流れたときに生じるいわゆる持ち上がり電圧Vmの発生を抑えることを目的とする。
The switching regulator of the present invention is similar to the technical idea disclosed in
本発明において、「スロープ回路」とは、コンパレータの少なくとも2つの入力端子の一方側に入力されるために用意された三角形状または鋸歯形状の傾斜した電圧を生成する回路であるとして定義する。または、「スロープ電圧」とは、該スロープ回路で生成される電圧を指す。「スロープ電圧」は三角形状または鋸歯形状を成し、時間の経過の少なくとも一部において電圧の大きさが変化する電圧であるとして定義する。また、「オフセット回路」とは、広義的には上記コンパレータの2つの入力端子間の差入力電圧を調整し、または制御するための回路であるとして定義する。狭義的には、上記スロープ電圧の直流バイアス電圧を設定するかまたはそれを調整、制御する回路であるとして定義する。また、「オフセット電圧」とは上記オフセット回路で生成される電圧であって、上記スロープ電圧の直流バイアス電圧を調整、制御するための電圧として定義する。 In the present invention, the “slope circuit” is defined as a circuit that generates a triangular or sawtooth-shaped inclined voltage prepared to be input to one side of at least two input terminals of a comparator. Alternatively, “slope voltage” refers to a voltage generated by the slope circuit. The “slope voltage” is defined as a voltage that has a triangular shape or a saw-tooth shape and changes in voltage magnitude at least in part of the passage of time. The “offset circuit” is broadly defined as a circuit for adjusting or controlling a difference input voltage between two input terminals of the comparator. In a narrow sense, it is defined as a circuit that sets or adjusts and controls the DC bias voltage of the slope voltage. The “offset voltage” is a voltage generated by the offset circuit and is defined as a voltage for adjusting and controlling the DC bias voltage of the slope voltage.
本発明のスイッチングレギュレータは、次の構成要件を備えている。
(a)入力電圧が供給されオンオフのスイッチング動作を行うスイッチングトランジスタ
(b)スイッチングトランジスタのオンオフ制御を行う制御回路
(c)スイッチングトランジスタから取り出されるスイッチング電圧の供給を受けて電流が供給されるインダクタ
(d)インダクタと直列に接続されるコンデンサ
(e)インダクタとコンデンサとの直列接続点から取り出される出力電圧を分圧する分圧抵抗
(f)分圧抵抗で生成された帰還電圧と基準電圧が入力され、これら両者の電圧差に応じた電圧を出力する誤差増幅器
(g)誤差増幅器から出力される誤差出力電圧とスロープ電圧が入力され、これら両者の電圧差に応じたパルス幅を有するパルス信号を出力し、この出力したパルス信号を制御回路に供給するコンパレータ
(h)スロープ電圧の平均電圧を設定する第1オフセット回路及び第2オフセット回路
The switching regulator of the present invention has the following configuration requirements.
(A) A switching transistor that is supplied with an input voltage and performs an on / off switching operation (b) A control circuit that performs on / off control of the switching transistor (c) An inductor that is supplied with a switching voltage extracted from the switching transistor and is supplied with a current ( d) Capacitor connected in series with inductor (e) Voltage dividing resistor for dividing output voltage taken out from series connection point of inductor and capacitor (f) Feedback voltage generated by voltage dividing resistor and reference voltage are input An error amplifier that outputs a voltage corresponding to the voltage difference between the two (g) An error output voltage and a slope voltage output from the error amplifier are input, and a pulse signal having a pulse width corresponding to the voltage difference between the two is output. The comparator (h) switch that supplies the output pulse signal to the control circuit First offset circuit and the second offset circuit for setting the average voltage of-loop voltage
さらに本発明のスイッチングレギュレータは、第1オフセット回路(170a)及び第2オフセット回路(170b)のオンオフ動作を組み合わせてスロープ電圧(Vsl)の直流バイアス電圧を設定する。 Furthermore, the switching regulator of the present invention sets the DC bias voltage of the slope voltage (Vsl) by combining the on / off operations of the first offset circuit (170a) and the second offset circuit (170b).
さらに本発明のスイッチングレギュレータは、第2オフセット回路(170b)はオフセットスイッチ(172)を有し、スイッチングレギュレータ(100)はオフセットスイッチ(172)がオフのとき第1オフセット回路(170a)がオン状態に置かれ、オフセットスイッチ(172)がオンされたとき第1オフセット回路(170a)及び第2オフセット回路(170b)の両者がオン状態に置かれる。 Furthermore, in the switching regulator of the present invention, the second offset circuit (170b) has an offset switch (172), and the switching regulator (100) has the first offset circuit (170a) in an on state when the offset switch (172) is off. When the offset switch (172) is turned on, both the first offset circuit (170a) and the second offset circuit (170b) are placed in the on state.
さらに本発明のスイッチングレギュレータは、第1オフセット回路(170a)はオフセット抵抗(R4)と第1定電流回路(CC1)によって構成され、第2オフセット回路(170b)はオフセット抵抗(R4)と第2定電流回路(CC2)によって構成される。請求項4に記載のスイチングレギュレータ。
Furthermore, in the switching regulator of the present invention, the first offset circuit (170a) includes an offset resistor (R4) and a first constant current circuit (CC1), and the second offset circuit (170b) includes an offset resistor (R4) and a second resistor. It is constituted by a constant current circuit (CC2). The switching regulator according to
さらに本発明にかかるスイッチングレギュレータは、前記オフセットスイッチは前記スイッチング電圧に応動する。 Furthermore, in the switching regulator according to the present invention, the offset switch is responsive to the switching voltage.
さらに本発明にかかるスイッチングレギュレータは、前記オフセットスイッチは前記コンパレータから取り出される出力電圧に応動する。 Further, in the switching regulator according to the present invention, the offset switch is responsive to an output voltage taken from the comparator.
本発明の別の発明であるスイッチングレギュレータの制御方法は、使用者が機器の使用を意図するステップと、使用者が機器の電源を投入するステップと、前記イネーブル手段をオンするステップと、前記所定のタイミングのうち、1のタイミングを選択するステップと、を有し、さらに前記機器の電源がオフとされたときに、前記所定のタイミングを切り替えるステップと、切り替え後に経過した時間を計測するステップと、所定の時間が経過した場合にイネーブル手段をオフとするステップと、所定の時間が経過せずに電源が再投入されるステップと、電源が再投入されたことを検知するステップと、
前記所定のタイミングのうち、当初のタイミングへと切り替える。
According to another aspect of the present invention, there is provided a switching regulator control method comprising: a step in which a user intends to use the device; a step in which the user turns on the power to the device; a step in which the enable means is turned on; Selecting one of the timings, and switching the predetermined timing when the power of the device is turned off, and measuring time elapsed after switching A step of turning off the enable means when a predetermined time has passed, a step of turning on the power again without passing the predetermined time, a step of detecting that the power is turned on again,
Among the predetermined timings, the initial timing is switched.
上記構成によるスイッチングレギュレータは軽負荷時またはPWM信号のデューティが狭くなった場合、PWM制御を実行するコンパレータの2つの入力間にオフセット電圧をもたせるようにしてデューティを拡大させるので、軽負荷時でのスイッチングレギュレータの効率を向上させることができる。 The switching regulator with the above configuration increases the duty by providing an offset voltage between the two inputs of the comparator that executes PWM control at light load or when the duty of the PWM signal becomes narrow. The efficiency of the switching regulator can be improved.
図1は本発明にかかるスイッチングレギュレータの基本概念を説明するための回路図である。図1に示すスイッチングレギュレータ100は、図11に示したスイッチングレギュレータ1100と比較すると、第2オフセット回路170bを有することで相違する。他の回路は図11とほぼ同じである。説明が一部図11のものと重複するが図1について説明する。
FIG. 1 is a circuit diagram for explaining the basic concept of a switching regulator according to the present invention. The
スイッチングレギュレータ100は、スイッチングトランジスタM1、インダクタL1、コンデンサC1、整流素子M2D1を有する。なお、整流素子M2D1として同期整流用トランジスタM2とダイオードD1を示す。実際のスイッチングレギュレータは同期整流用トランジスタM2またはダイオードD1のいずれかがスイッチングトランジスタM1に接続される。すなわち、同期整流用トランジスタM2を採用したときは同期整流型のスイッチングレギュレータを構成し、ダイオードD1を選んだときはダイオード整流型のスイッチングレギュレータを構成することになる。
The
スイッチングレギュレータ100はさらに、インダクタL1、コンデンサC1が直列に接続された平滑回路を有し、さらに誤差増幅器110、コンパレータ120、スロープ回路130、発振回路140、制御回路150、カレント検出回路160、第1オフセット回路170a及び第2オフセット回路170bを有する。
The
スイッチングトランジスタM1の第1主電極及び第2主電極は、それぞれ第1電源端子VIN及びスイッチング出力端子SWに接続され、その制御電極には駆動信号S1が入力されることによって、スイッチングトランジスタM1はオンオフ動作を行う。インダクタL1とコンデンサC1の直列接続体がスイッチング出力端子SWと接地電位GNDの間に接続される。すなわち、第1電源端子VINと接地電位GNDとの間にスイッチングトランジスタM1とインダクタL1とコンデンサC1とが直列に接続されている。スイッチング出力端子SWに導出されるスイッチング電圧VswがインダクタL1とコンデンサC1の直列接続体に供給されることによって、出力端子VOUTに出力電圧Voutが生成される。 The first main electrode and the second main electrode of the switching transistor M1 are connected to the first power supply terminal VIN and the switching output terminal SW, respectively. The drive signal S1 is input to the control electrode of the switching transistor M1, so that the switching transistor M1 is turned on / off. Perform the action. A series connection body of the inductor L1 and the capacitor C1 is connected between the switching output terminal SW and the ground potential GND. That is, the switching transistor M1, the inductor L1, and the capacitor C1 are connected in series between the first power supply terminal VIN and the ground potential GND. The switching voltage Vsw derived to the switching output terminal SW is supplied to the series connection body of the inductor L1 and the capacitor C1, so that the output voltage Vout is generated at the output terminal VOUT.
インダクタL1とコンデンサC1との共通接続点は出力端子OUTとして出力電圧Voutが取りだされ、出力端子OUTの後段に接続される負荷に出力電圧Voutが供給される。 An output voltage Vout is taken out as an output terminal OUT at a common connection point between the inductor L1 and the capacitor C1, and the output voltage Vout is supplied to a load connected to a subsequent stage of the output terminal OUT.
誤差増幅器110は出力端子OUTに導出された出力電圧Voutと基準電圧Vrefとを比較し、その比較に応じた誤差出力電圧Veを出力する。出力電圧Voutは2つの分圧抵抗R1,R2で分割され、これらの共通接続点には帰還電圧Vfbが生成される。帰還電圧Vfbは、誤差増幅器110の反転入力端子(−)に入力される。基準電圧vrefはたとえばバンドギャップ型の定電圧回路で生成することができる。
The
コンパレータ120は誤差出力電圧Veと加算回路125から出力された信号を比較し、比較結果に応じた信号をパルス信号Spwとして出力する。誤差出力電圧Ve及び加算回路125から出力された信号は、それぞれコンパレータ120の反転入力端子(−)及び非反転入力端子(+)に入力される。コンパレータ120では、反転入力端子(−)に入力される誤差出力電圧Veと、スロープ回路130で生成されたスロープ電圧Vslとカレント検出回路160で生成された検出電圧Vcsが加算され、その加算された全体の電圧が誤差出力電圧Veよりも高いときにはハイレベルが低いときにはローレベルがコンパレータ120の出力側にパルス信号Spwとして出力される。
The
スロープ回路130は、クロック信号CLKに同期した三角形状または鋸歯形状の電圧、すなわちスロープ電圧を生成する。スロープ電圧Vslは、コンパレータ120の非反転入力端子(+)に入力され、誤差出力電圧Veと比較され、両者の差に応じたパルス幅を有するパルス信号Spwを生成するために用意される。
The
発振回路140は、スロープ回路130においてスロープ電圧Vslを生成するために用意され、また制御回路150をセットするためのセット信号を生成するために用意される。
The
制御回路150は後段のスイッチングトランジスタM1を駆動し制御するために用意され、後述するようにフリップフロップとロジック部とドライバを内蔵している。
The
カレント検出回路160はスイッチングトランジスタM1またはインダクタL1に流れる電流を電圧に変換するために用意される。スイッチングレギュレータ100が電流モード型と称される所以はカレント検出回路160を有しているからである。なお、電流モード型ではなく電圧モード型のスイッチングレギュレータを構成する場合にはカレント検出回路160は不要となる。
The
第1オフセット回路170aは、コンパレータ120の非反転入力端子(+)すなわちノードN1に所定の直流バイアス電圧を与えるために第2電源端子PVINとオフセット抵抗R4と第1定電流回路CC1で構成している。オフセット抵抗R4の第1端子は第2電源端子PVINに、第2端子はコンパレータ120の非反転入力端子(+)にそれぞれ接続されている。オフセット抵抗R4の第2端子は第1定電流回路CC1の第1端子にも接続されている。第1定電流回路CC1の第2端子は接地電位GNDに接続されている。第2電源端子PVINに供給される入力電圧をVin、オフセット抵抗R4の抵抗値をr4、ノードN1に表れる直流バイアス電圧VN1を求めると、VN1=Vin−r4×ICC1となる。
The first offset
第2オフセット回路170bも、第1オフセット回路170aと同様にコンパレータ120の非反転入力端子(+)すなわちノードN1の直流バイアス電圧VN1を設定するために用意される。第2オフセット回路170bで提供される直流バイアス電圧は第2電源端子PVINに入力される電源電圧とオフセット抵抗R4と第2定電流回路CC2とオフセットスイッチ172で生成される。第2オフセット回路170bが第1オフセット回路170aと大きく異なるのはオフセットスイッチ172を有していることである。オフセットスイッチ172はモード切換回路190で制御される。第2オフセット回路170bで提供される直流バイアス電圧はモード切換回路190のオンオフに応動し、その形状はたとえばパルス状である。
Similarly to the first offset
オフセット回路170bは、オフセット回路170aで設定された直流バイアス電圧との間に差電圧を持たせるため、すなわち、オフセット電圧Vofを設定するために用意されている。オフセット電圧Vofは、パルス信号Spwまたは駆動信号S1のオンまたはオフするタイミングで与えられる。こうした働きによって、すなわちPWM信号のオンデューティまたはオフデューティに見合ったオフセット電圧をコンパレータ120の2つの入力端子間に与えることができる。
The offset circuit 170b is prepared for setting a difference voltage with respect to the DC bias voltage set by the offset
図1に示すスイッチングレギュレータ100の構成上の特徴は要約すると、入力電圧が供給されオンオフのスイッチング動作を行うスイッチングトランジスタM1と、スイッチングトランジスタM1のオンオフ制御を行う制御回路150と、スイッチングトランジスタM1から取り出されるスイッチング電圧Vswの供給を受けて電流が供給されるインダクタL1と、インダクタL1と直列に接続されるコンデンサC1と、インダクタL1とコンデンサC1との直列接続点すなわち出力端子OUTから取り出される出力電圧Voutを分圧する分圧抵抗R1,R2と、分圧抵抗R1,R2で生成された帰還電圧Vfbと基準電圧Vrefが入力され、これら両者の電圧差に応じた電圧を出力する誤差増幅器110と、誤差増幅器110から出力される誤差出力電圧Veと三角形状、鋸歯形状のスロープ電圧Vslが入力され、これら両者の電圧差に応じたパルス幅を有するパルス信号Spwを出力し、この出力したパルス信号Spwを制御回路150に供給するコンパレータ120と、スロープ電圧Vslの直流バイアス電圧を設定する第1オフセット回路170a及び第2オフセット回路170bを備えている。
In summary, the structural characteristics of the
加算回路125は、スロープ回路130から出力されたスロープ電圧とカレント検出回路160から出力された検出電圧Vcsを加算する。なお、加算回路125は本発明を実施するにあたり必ずしも必須のものではない。加算回路125を用意せずに電圧モード型のスイッチングレギュレータを構成する場合、加算回路125は不要となる。
The
図2は、図1に示したスイチングレギュレータ100に幾つかの回路部を付加したスイッチングレギュレータの一実施例を示す。スイッチングレギュレータ200は、電流モード型の同期整流型降圧スイッチングレギュレータ(以下、スイッチングレギュレータと称する)を構成している。図2示のスイッチングレギュレータ200の主要回路部は、集積回路10上に集積して形成することができる。図1で説明したスイッチングレギュレータ100は図2に示すようにインダクタL1、コンデンサC1,C3、及びマイコンMPUを除いて集積回路10上に形成することができる。
FIG. 2 shows an embodiment of a switching regulator in which several circuit units are added to the
集積回路10にはいくつかの外部接続端子が具備されている。たとえば、第1電源端子VIN、第2電源端子PVIN、スイッチング出力端子SW、第2接地端子GNDT、第1接地端子PGNDT、帰還端子FB、イネーブル端子ENが用意されている。
The
第1電源端子VIN、第2電源端子PVINには、入力電圧Vinが入力される。第1接地端子GNDT、第2接地端子PGNDTは、接地電位GNDとされている。第1電源端子VIN及び第2電源端子PVINに入力される入力電圧Vinはたとえば、2.7V〜5.5Vの比較的低い電圧であり、出力端子OUTから取り出される出力電圧Voutは入力電圧Vinよりも低いたとえば1.0V〜1.8Vの範囲に設定されている。なお、入力電圧Vinを供給するための電源端子を第1電源端子VIN、第2電源端子PVINの2系統にあえて分けたのは、いわゆる小信号を伝えるための回路系(第1電源端子VINが担当)と、大電流が流れる回路系(第2電源端子PVINが担当)との干渉を防ぐためであり、特に大電流処理回路系による小電流回路系への影響を防止するためである。同様の理由より、接地電位GNDについても、第1接地端子GNDTと第2接地端子PGNDTの2系統に分割している。なお、第1接地端子GNDTと第2接地端子PGNDTの接地電位を区別しないで用いる場合は接地電位GNDとして表示する。 The input voltage Vin is input to the first power supply terminal VIN and the second power supply terminal PVIN. The first ground terminal GNDT and the second ground terminal PGNDT are set to the ground potential GND. The input voltage Vin input to the first power supply terminal VIN and the second power supply terminal PVIN is a relatively low voltage of 2.7 V to 5.5 V, for example, and the output voltage Vout extracted from the output terminal OUT is higher than the input voltage Vin. For example, it is set to a low range of 1.0 V to 1.8 V, for example. The power supply terminal for supplying the input voltage Vin is divided into two systems of the first power supply terminal VIN and the second power supply terminal PVIN because the circuit system for transmitting a so-called small signal (the first power supply terminal VIN is This is to prevent interference between the high current processing circuit system (in charge of the second power supply terminal PVIN) and particularly the influence of the high current processing circuit system on the small current circuit system. For the same reason, the ground potential GND is also divided into two systems, the first ground terminal GNDT and the second ground terminal PGNDT. When the ground potentials of the first ground terminal GNDT and the second ground terminal PGNDT are used without being distinguished, they are displayed as the ground potential GND.
スイッチング出力端子SWは、スイッチングトランジスタM1のたとえばドレイン電極と同期整流用トランジスタM2のドレイン電極との共通接続点に接続され、さらにインダクタL1の第1端子とも接続されている。インダクタL1の第2端子はコンデンサC1の第1端子に接続され、その第2端子は接地電位GNDに接続されている。なお、コンデンサC1の第2端子が接続される接地電位GNDは、同期整流用トランジスタM2のソースが接続される第2接地端子PGNDT側である。 The switching output terminal SW is connected to, for example, a common connection point between the drain electrode of the switching transistor M1 and the drain electrode of the synchronous rectification transistor M2, and is also connected to the first terminal of the inductor L1. The second terminal of the inductor L1 is connected to the first terminal of the capacitor C1, and the second terminal is connected to the ground potential GND. The ground potential GND to which the second terminal of the capacitor C1 is connected is on the second ground terminal PGNDT side to which the source of the synchronous rectification transistor M2 is connected.
帰還端子FBは、出力電圧Voutを誤差増幅器120に帰還するために用意されている。帰還端子FBと接地電位GNDとの間には分圧抵抗R1,R2が互いに直列に接続され、その共通接続点に帰還電圧Vfbを生じさせ、その帰還電圧Vfbを誤差増幅器110の反転入力端子(−)に帰還入力する。これによって、帰還電圧Vfbは誤差増幅器110の非反転入力端子に入力される基準電圧Vrefと比較され、その結果生じる誤差出力電圧Veとして出力される。なお、出力端子OUTに出力される出力電圧Voutを所定の大きさに設定するには分圧抵抗R1とR2の抵抗比を調整する。
The feedback terminal FB is prepared for feeding back the output voltage Vout to the
イネーブル端子ENには、集積回路10とは別に用意したマイコンMPUから出力されたイネーブル信号Venが入力され、集積回路10全体の動作を制御する。イネーブル端子ENがイネーブル状態のときは、集積回路10に内蔵される全体の回路動作をオン状態に設定し、ディスエーブル状態では集積回路10全体の動作をオフ状態とする。
An enable signal Ven output from a microcomputer MPU prepared separately from the integrated
集積回路10はNチャネル型のMOSトランジスタからなるスイッチングトランジスタM1と、同じNチャネル型のMOSトランジスタからなる同期整流用トランジスタM2と、出力電圧Voutを分圧して分圧電圧Vfbを生成し出力する分圧抵抗R1,R2とを備えている。なお、スイッチングトランジスタM1はPチャネル型のMOSトランジスタで構成してもかまわない。また、MOSトランジスタではなくバイポーラトランジスタで構成してもよい。さらにスイッチングレギュレータ100は、基準電圧発生回路110の他に、帰還電圧Vfbと基準電圧Vrefとの電圧差を増幅して誤差出力電圧Veを生成し出力する誤差増幅器110と、スロープ電圧Sslopeを生成し出力するスロープ回路130とを備えている。なお、スイッチングトランジスタM1及び同期整流用トランジスタM2を極性の異なるトランジスタで形成することはよく知られているように設計事項の1つであり、スイッチングトランジスタM1及び同期整流用トランジスタM2をたとえばMMOSトランジスタで構成することもできる。
The
集積回路10は、さらに誤差増幅器110、誤差出力電流i110、抵抗R3及びコンデンサC2によって生成された誤差出力電圧Veとスロープ電圧Vslとの電圧比較を行い、誤差出力電圧Veに応じたパルス幅を有するパルス信号Spwを生成して出力するコンパレータ120と、スロープ電圧を生成するスロープ回路130と発振回路140と制御回路150とカレント検出回路160を有する。
The
制御回路150は、駆動信号S1及びS2をそれぞれ生成し、スイッチングトランジスタM1及び同期整流用トランジスタM2を駆動する。
The
制御回路150は保護回路180から出力される保護信号SP1,SP2によって回路動作が制御される。制御回路150のさらに具体的な回路構成は後述する。
The circuit operation of the
集積回路10は、さらにスイッチングレギュレータ200全体の位相補償のために用意したコンデンサC2及び抵抗R3と、UVLO(Under
Voltage Lock Out)回路176及び保護回路180を備える。保護回路180は、過電圧検出コンパレータ181、ショート保護回路182、定電圧源183,184、UVLO/TSD(Thermal Shut Down) 保護回路185、論理回路186を備える。
The
Voltage Lock Out) circuit 176 and
次に、図2を参照してスイッチングレギュレータ200の各回路部の働きについて説明する。
Next, the operation of each circuit unit of the
スイッチングトランジスタM1のソースは第2電源端子PVINに、ドレインはスイッチング出力端子SWに各別に接続されている。第2電源端子PVINには入力電圧Vinが入力される。同期整流用トランジスタM2のドレイン及びソースは、スイッチ出力端子SW及び第2接地端子PGNDTに各別に接続されている。すなわち、第2電源端子PVINと第2接地端子PGNDTとの間には、スイッチングトランジスタM1と同期整流用トランジスタM2が直列に接続されている。 The source of the switching transistor M1 is connected to the second power supply terminal PVIN, and the drain is connected to the switching output terminal SW. The input voltage Vin is input to the second power supply terminal PVIN. The drain and source of the synchronous rectification transistor M2 are connected to the switch output terminal SW and the second ground terminal PGNDT, respectively. That is, the switching transistor M1 and the synchronous rectification transistor M2 are connected in series between the second power supply terminal PVIN and the second ground terminal PGNDT.
スイッチング出力端子SWと接地電位GNDとの間にはインダクタL1とコンデンサC1が直列に接続され、インダクタL1とコンデンサC1との共通接続点には出力端子OUTが設けられ、出力電圧Voutが出力される。分圧抵抗R1と分圧抵抗R2は帰還端子FBと接地電位GNDとの間に直列に接続されている。すなわち、分圧抵抗の直列接続体はコンデンサC1と並列に接続されている。これによって、コンデンサC1の一端に生じた出力電圧Voutは分圧され、誤差増幅器110の反転入力端(−)に帰還電圧Vfbとして入力される。
An inductor L1 and a capacitor C1 are connected in series between the switching output terminal SW and the ground potential GND. An output terminal OUT is provided at a common connection point between the inductor L1 and the capacitor C1, and an output voltage Vout is output. . The voltage dividing resistor R1 and the voltage dividing resistor R2 are connected in series between the feedback terminal FB and the ground potential GND. That is, the series connection body of the voltage dividing resistor is connected in parallel with the capacitor C1. As a result, the output voltage Vout generated at one end of the capacitor C1 is divided and input to the inverting input terminal (−) of the
誤差増幅器110の第1の非反転入力端子(+)には、ソフトスタート回路115から、ソフトスタート信号Vssが、第2の非反転入力端子(+)には、基準電圧発生回路125から基準電圧Vrefがそれぞれ与えられる。反転入力端子(−)には帰還電圧Vfbが入力されている。
The first non-inverting input terminal (+) of the
ソフトスタート回路115は、誤差増幅器110に入力される電圧を徐々に増加させるとともに、この電圧が所定の電圧を超えるまで基準電圧を遮断するいわゆるソフトスタート機能を付加するために設けられている。ソフトスタート回路115の働きにより、誤差増幅器110からの出力が急激に変化することが無くなるので、スイッチングレギュレータ200を安定して動作させることができる。なお、ソフトスタート回路115を用意しない場合には入力電圧Vinが投入された瞬間にスイッチング出力端子SW側に接続されたコンデンサC1に瞬間的にスパイク状の電流が流れるという不具合が生じ得る。したがって、この種のスイッチングレギュレータではソフトスタート回路を用意するのが一般的である。
The
ソフトスタート回路115から出力されるソフトスタート電圧Vssは、ソフトスタート回路115の動作開始点すなわちスイッチングレギュレータ200の起動時から時間と共に一定に増加する電圧であって、その変化量はたとえば0.2V/ms〜2V/ms程度であり、たとえば1V/msに選ばれている。
The soft start voltage Vss output from the
誤差増幅器110の反転入力端子(−)には、出力電圧Voutが分圧抵抗R1,R2により分圧された帰還電圧Vfbが入力される。そして、誤差増幅器110は、前記第1,第2の非反転入力端子に入力される電圧のうち、より低レベルの電圧と、反転入力端子に入力される帰還電圧Vfbとの電位差に基づく電圧を出力する。
A feedback voltage Vfb obtained by dividing the output voltage Vout by the voltage dividing resistors R1 and R2 is input to the inverting input terminal (−) of the
誤差増幅器110からの出力電圧は電流に変換され誤差出力電流i110として出力される。誤差出力電流i110は誤差増幅器110とは別に用意されたものではなく、誤差増幅器110の出力段が電流で出力されるという意味合いで示している。誤差増幅電流i110は抵抗R3、コンデンサC2によって電圧変換され、誤差出力電圧Veとして、コンパレータ120の反転入力端子(−)に入力される。
The output voltage from the
コンデンサC2及び抵抗R3は電流を電圧に変換するいわゆるI/Vコンバータの役割を有するとともに位相補償の役割も有している。すなわち、直列に接続された抵抗R3とコンデンサC3は位相補償回路部も成している。この位相補償回路部は、誤差増幅器110の出力側に接続され、抵抗R3の大きさはたとえば10kΩ〜800kΩであり、コンデンサC2の大きさはたとえば1〜30pFである。
The capacitor C2 and the resistor R3 have a role of so-called I / V converter that converts a current into a voltage, and also have a role of phase compensation. That is, the resistor R3 and the capacitor C3 connected in series also form a phase compensation circuit unit. This phase compensation circuit unit is connected to the output side of the
前記位相補償回路部は、コンデンサC2及び抵抗R3により、位相補償のためのゼロクロス点を作り位相を戻す。ゼロクロス周波数f0は位相が45度戻る点であり、スイッチング周波数の1/5〜1/20に設定される。スイッチング周波数がたとえば、200kHzの場合は、ゼロクロス周波数f0は、40kHz〜10kHzとなる。スイッチング周波数が1MHzの場合にはゼロクロス周波数f0は200kHz〜50kHzとなる。 The phase compensation circuit unit creates a zero cross point for phase compensation and returns the phase by the capacitor C2 and the resistor R3. The zero cross frequency f0 is a point where the phase returns 45 degrees, and is set to 1/5 to 1/20 of the switching frequency. For example, when the switching frequency is 200 kHz, the zero-cross frequency f0 is 40 kHz to 10 kHz. When the switching frequency is 1 MHz, the zero cross frequency f0 is 200 kHz to 50 kHz.
ゼロクロス周波数f0は、コンデンサC2の容量値をc2、抵抗R3の抵抗値をr3とすると、f0=1/(2×π×c2×r3)で表すことができる。 The zero cross frequency f0 can be expressed by f0 = 1 / (2 × π × c2 × r3) where c2 is the capacitance value of the capacitor C2 and r3 is the resistance value of the resistor R3.
コンデンサC3は第1電源端子VIN、第2電源端子PVINと接地電位GNDとの間に接続され、入力電圧Vinに重畳する直流ノイズを取り除くために用意されている。なお、入力電圧Vinを供給するための入力端子を第1電源端子VIN、第2電源端子PVINという2系統に分けたのは、小信号を伝えるための回路系(第1電源端子VINが担当)と、大電流が流れる回路系(第2電源端子PVINが担当)を直流的に分離するためである。同様に、外部接続用端子GND,PGNDについても同様の理由から、このように2系統の接地電位を用意している。 The capacitor C3 is connected between the first power supply terminal VIN and the second power supply terminal PVIN and the ground potential GND, and is prepared for removing DC noise superimposed on the input voltage Vin. The input terminal for supplying the input voltage Vin is divided into two systems, the first power supply terminal VIN and the second power supply terminal PVIN. The circuit system for transmitting a small signal (the first power supply terminal VIN is in charge) This is because the circuit system through which a large current flows (in charge of the second power supply terminal PVIN) is DC-isolated. Similarly, two ground potentials are prepared for the external connection terminals GND and PGND for the same reason.
コンパレータ120の非反転入力端子(+)すなわちノードN1には、スロープ回路130から出力されるスロープ電圧Vslとカレント検出回路160で生成された検知電圧Vcsが加算回路125で加算されて入力されている。なお、カレント検出回路160及び加算回路125を用意せずにスロープ電圧VslのみをノードN1に入力してもかまわない。
The slope voltage Vsl output from the
加算回路125は、スロープ回路130から出力されたスロープ電圧とカレント検出回路160から出力された検出電圧Vcsを加算する。なお、加算回路125は本発明を実施するにあたり必ずしも必須のものではない。加算回路125を用意せずに電圧モード型のスイッチングレギュレータを構成する場合、加算回路125は不要となる。
The
スロープ回路130はコンパレータ120がPWM制御を実行するために三角形状または鋸歯形状のスロープ電圧を生成するために用意される。スロープ回路の詳細については後述する。
The
コンパレータ120は、誤差出力電圧Veとスロープ電圧Vslとの電圧比較を行い、スロープ電圧Vslが誤差出力電圧Veよりも小さくなるとハイレベルのパルス信号Spwを出力し、制御回路150をリセットする。
The
制御回路150には、後述するようにフリップフロップとロジック部とドライバが含まれている。制御回路150は、コンパレータ120から出力されたパルス信号Spw及び発振回路140から入力されるクロック信号CLKに基づきリセット及びセット駆動信号S1及びS2をそれぞれ生成して出力する。
The
スイッチングトランジスタM1のオンデューティは、誤差出力電圧Veとスロープ電圧Vslの相対的な高低に応じて逐次変動する。具体的に述べると、出力電圧Voutが基準電圧Vrefよりも低いほど、スイッチングトランジスタM1のオンデューティは大きくなり、出力電圧Voutが基準電圧Vrefに近付くにつれて、スイッチングトランジスタM1のオンデューティは小さくなる。 The on-duty of the switching transistor M1 varies sequentially according to the relative levels of the error output voltage Ve and the slope voltage Vsl. Specifically, as the output voltage Vout is lower than the reference voltage Vref, the on-duty of the switching transistor M1 increases, and as the output voltage Vout approaches the reference voltage Vref, the on-duty of the switching transistor M1 decreases.
基準電圧発生回路175には、第1電源端子VINより入力電圧Vinが入力されており、イネーブル端子ENがイネーブル状態のときには基準電圧Vrefを発生する。基準電圧Vrefは、たとえば出力電圧Voutの目標値を設定するために、たとえば0.3V〜0.8Vに選ばれている電圧である。基準電圧発生回路110はよく知られたバンドギャップ型定電圧回路を採用することができる。
The reference
UVLO回路176は、いわゆる低電圧ロックアウト(Under Voltage Lock Out)であり、入力電圧Vinが所定レベル以下に低下した場合に集積回路10が正常に動作しないことによる予期せぬ不具合を防止するために、所定の電圧たとえば4Vが入力されないとオンしないような回路機能を有する。UVLO回路176には入力電圧Vinと基準電圧Vrefが入力され、それらの電圧比較によって上記の機能を実現している。
The UVLO circuit 176 is a so-called Under Voltage Lock Out, in order to prevent an unexpected malfunction caused by the integrated
保護回路180は、過電圧検出コンパレータ181、ショート保護回路182、定電圧源183,184、UVLO/TSD(Thermal Shut Down) 保護回路185、論理回路186を備え、帰還電圧Vfbを元に保護信号SP1,SP2を生成する。
The
保護信号SP1は、論理和演算回路186の出力であり、過電圧検出コンパレータ181及びUVLO/TSD保護回路185からの信号を受けて制御回路150を停止させる信号である。
The protection signal SP1 is an output of the logical
過電圧検出コンパレータ181の非反転入力端子(+)には帰還電圧Vfbが入力され、さらにその反転入力端子には定電圧源183からたとえば基準電圧Vrefの110%〜130%に選ばれた電圧が入力されている。つまり過電圧検出コンパレータ181は、帰還電圧Vfbに過度な電圧が印加された場合にスイッチングレギュレータが劣化しないように未然に防止する役割を有している。
The feedback voltage Vfb is input to the non-inverting input terminal (+) of the
UVLO/TSD保護回路185は、低電圧ロックアウト機能とTSD機能、すなわち熱遮断機能を併せ持つ回路部であり、低電圧ロックアウト用の信号はUVLO回路176から得ている。
The UVLO /
保護信号SP2は、ショート保護回路182の出力である。ショート保護回路182は帰還電圧Vfbと定電圧源184とを比較することにより、回路が予期せぬ短絡を起こしていることを検出し、制御回路150を停止させ回路が劣化することを防止している。定電圧源184はたとえば基準電圧の0.6%〜0.8%に選ばれた電圧とされている。
The protection signal SP2 is an output of the
モード切換回路190には、スイッチングトランジスタM1への入力信号である駆動信号S1と、コンパレータ120の出力信号であるパルス信号Spwと、モード信号Smoが入力されている。モード切換回路190は、モード信号Smoに応じて、駆動信号S1もしくはパルス信号Spwを選択処理し、その出力信号は第2オフセット回路170bを構成するオフセットスイッチ172に入力される。
The
なお、モード切換回路190はスイッチングトランジスタM1を駆動する駆動信号S1とコンパレータ120の出力すなわちパルス信号Spwのいずれかを選択し、その選択した信号でオフセットスイッチ172を制御するようにしている。なお、駆動信号S1はスイッチング出力端子SWから出力されるスイッチング電圧Vswとほぼ等価である。
Note that the
図3は、図1、図2に示したコンパレータ120、スロープ回路130、第1オフセット回路170a、及び第2オフセット回路170b間での回路接続を示すとともに、スロープ回路130、第2オフセット回路170bの具体的な回路を示す。
3 shows circuit connections among the
コンパレータ120の反転入力端子(−)には誤差増幅器110から出力された誤差出力電流i110が抵抗R3、コンデンサC2によって電圧に変換された誤差出力電圧Veが入力されている。
The error output voltage Ve obtained by converting the error output current i110 output from the
コンパレータ120の非反転入力端子(+)には、スロープ回路130で生成されたスロープ電圧Vslが加算器125を介して入力される。正確にいえば、スロープ電圧Vslにはカレント検出回路160で生成された検出電圧Vcsが重畳される。
The slope voltage Vsl generated by the
スロープ電圧Vslの直流バイアス電圧は、第1スロープ回路170a及び第2スロープ回路170bで設定されている。
The DC bias voltage of the slope voltage Vsl is set by the
スロープ回路130はたとえば、インバータINV1、トランジスタM31,M32,M33、コンデンサC4、抵抗R5、及び第1電流源IC1で構成している。インバータINV1の入力側にはクロック信号CLKが入力され、インバータINV1の出力によってトランジスタM31をオンオフさせる。トランジスタM31がオフのとき、トランジスタM32はオンとなり、このときコンデンサC4を第1電流源IC1で充電する。コンデンサC4に充電された電荷はトランジスタM31がオンになると、トランジスタM31を介して放電される。こうして充電または放電によって、コンデンサC4にはクロック信号のハイレベル及びローレベルに同期し、波形と大きさがほぼスロープ電圧Vslと等しい三角形状、鋸歯形状の電圧が生成される。
The
コンデンサC4に生じた三角形状、鋸歯形状の電圧はトランジスタM33から出力され、加算器125に送られる。抵抗R5はトランジスタM33に流す電流を設定する。なお、トランジスタM33、抵抗R5からなる回路部は加算器の回路機能も有しており、加算器125の代用機能も有している。
The triangular or sawtooth voltage generated in the capacitor C4 is output from the transistor M33 and sent to the
第1オフセット回路170aは、オフセット抵抗R4と第1定電流回路CC1で構成する。オフセット抵抗R4の第1端子及び第2端子はそれぞれ第2電圧源PVIN及び第1定電流回路CC1の第1端子に接続される。第1定電流回路CC1の第2端子は接地電位GNDに接続されている。すなわち、オフセット抵抗R4と第1定電流回路CC1は第2電源端子PVINと接地電位GNDとの間に直列に接続されている。
The first offset
オフセット抵抗R4と第1定電流回路CC1との共通接続点はノードN1で表示し、ノードN1はコンパレータ120の非反転入力端子(+)に接続されている。したがって、ノードN1すなわちコンパレータ120の非反転入力端子(+)には第1オフセット回路170aで設定された直流バイアス電圧がスロープ電圧Vslに重畳されている。
A common connection point between the offset resistor R4 and the first constant current circuit CC1 is indicated by a node N1, and the node N1 is connected to the non-inverting input terminal (+) of the
第2オフセット回路170bは、第1オフセット回路170aと共有するオフセット抵抗R4と第2定電流回路CC2で構成する。オフセット抵抗R4を第1オフセット回路170aと第2オフセット回路170bに共有させることはオフセット電圧Vofの大きさを精度よく設定するのに好都合となる。
The second offset circuit 170b includes an offset resistor R4 shared with the first offset
第2定電流回路CC2で生成される第2定電流ICC2は、第2電流源IC2とトランジスタM34,M35によって決まる。ここでトランジスタM34,M35の大きさが同じとすると、トランジスタM34に流れる電流すなわち第2定電流ICC2は第2電流源IC2の大きさと同じとなる。しかし、第2電流源ICC2はオフセットスイッチ172で制御されている。
The second constant current ICC2 generated by the second constant current circuit CC2 is determined by the second current source IC2 and the transistors M34 and M35. Here, assuming that the magnitudes of the transistors M34 and M35 are the same, the current flowing through the transistor M34, that is, the second constant current ICC2 is the same as the magnitude of the second current source IC2. However, the second current source ICC2 is controlled by the offset
オフセットスイッチ172は、トランジスタM36とインバータINV2で構成されている。インバータINV2は、オフセットスイッチ172を構成するための必須の構成要件ではなく、トランジスタM36のオンまたはオフのタイミングを設定するために用意されている。トランジスタM36がNMOSトランジスタであるときは、インバータINV2の出力がローレベルからハイレベルに遷移するタイミングでトランジスタM36はオンし、ハイレベルからローレベルに遷移するタイミングでオフする。
The offset
第2オフセット回路170bに流れる第2定電流ICC2は、オフセットスイッチ172で制御されることは前に述べた通りである。第2定電流ICC2を左右する第2電流源IC2は、トランジスタM36がオンのときにはすべてトランジスタM36に流れ、トランジスタM36がオフのときにはすべてトランジスタM35に流れる。トランジスタM35に第2電流源IC2が供給されると、トランジスタM34に第2定電流ICC2がオフセット抵抗R4を介して流れる。
As described above, the second constant current ICC2 flowing in the second offset circuit 170b is controlled by the offset
第1オフセット回路170aに用いる第1定電流回路CC1としては、第2定電流回路CC2に用いたものとほぼ同じにすることができる。すなわち、よく知られたカレントミラー回路で構成することができる。
The first constant current circuit CC1 used for the first offset
ここで、第1オフセット回路170a及び第2オフセット回路170bで設定されるノードN1すなわちコンパレータ120の非反転入力端子(+)に生じる直流バイアス電圧を求める。このことは2つのオフセット回路による提供されるオフセット電圧Vofを求めることにほかならない。いま、第2電源端子PVINに供給される入力電圧Vin、オフセット抵抗R4の抵抗値r4、オフセット抵抗R4に流れる第1定電流ICC1とし、第2定電流ICC2が流れていないときのノードN1の電圧をV1Naとすると、VN1a=Vin−r4×ICC1となる。次に、第2定電流ICC2が流れているときのノードN1の電圧VN1bを求めてみる。このときには第1定電流ICC1も流れているので電圧VN1b=Vin−r4×(ICC1+ICC2)となる。電圧VN1aと電圧VN1bとの差をオフセット電圧Vofと定義すると、オフセット電圧Vof=V1Na−V1Nb=r4×ICC2で表すことができる。すなわち、オフセット電圧Vofはオフセット抵抗R4と第2定電流ICC2との積の大きさとなる。
Here, the DC bias voltage generated at the node N1 set by the first offset
整理すると、本発明においてはオフセット抵抗R4を第1オフセット回路170aと第2オフセット回路170bの両者に共有させることにより、さらに第1オフセット回路170aと第2オフセット回路をほぼ同じ回路で構成することにより、さらに両者を集積回路10上に近接して設けることによって、極めて精度の高いオフセット電圧Vofを生成することができる。
In summary, according to the present invention, the offset resistor R4 is shared by both the first offset
オフセットスイッチ172を制御するのはモード切換回路190によって行われる。モード切換回路190は、インバータ191,193、論理積演算回路192,194、論理和回路195、とからなる。論理積演算回路192の第1入力端にはインバータ191を介した駆動信号S1の逆相である信号S191が入力され、論理積演算回路192の第2入力端にはモード信号Smoが入力され、結果として論理和演算回路192は信号S192を出力する。また、論理積演算回路194の第1入力端にはインバータ193を介してモード信号Smoが入力され、論理積演算回路194の第2入力端にはパルス信号Spwが入力され、結果として論理積演算回路194は信号S194を出力する。また、論理和演算回路195の第1入力端には、信号S192が入力され、さらにその第2入力端には信号S194が入力され、結果として論理和演算回路195は信号S195を出力する。言い換えると、モード切換回路190には駆動信号S1、モード信号Smo、パルス信号Spwが入力され、切換信号S195を出力する。切換信号S195はオフセットスイッチ172を制御する。
The offset
(通常モード、重負荷時)
図4は、本発明のかかるスイッチングレギュレータ100を通常モードすなわちラジオやモニタ等の電子機器の制御用電源として用いる場合の、各信号のタイミングチャートである。
(Normal mode, under heavy load)
FIG. 4 is a timing chart of each signal when the
図4(a)には、図1に示した発振回路150から出力されたクロック信号CLKを示している。スイッチングレギュレータ100では、クロック信号CLKの立ち上がりのタイミングすなわち時刻t1で制御回路150に組み込まれるフリップフロップ151をセットする。その結果、駆動信号S1,S2がローレベルとなることによりスイッチングトランジスタM1がオンして同期整流用トランジスタM2がオフする。このとき、スイッチング電圧Vswはハイレベル状態となっている。
FIG. 4A shows the clock signal CLK output from the
図4(b)にはスロープ電圧Vsl、図4(c)には誤差出力電圧Veがそれぞれ示されている。スロープ電圧Vslの電圧値は、時刻t1までは初期値として、第2電源端子PVINから入力される入力電圧Vinとオフセット抵抗R4と電流I2によって決まる値である。続いて、発振回路150から出力されたクロック信号CLKは、時刻t1で同時にスロープ回路130へと入力されており、スロープ電圧Vslは、発振回路150のクロック信号CLKがローレベルからハイレベルに遷移したことを検出したタイミングから、スイッチングトランジスタM1がオンしている間、直線的に下降する。
FIG. 4B shows the slope voltage Vsl, and FIG. 4C shows the error output voltage Ve. The voltage value of the slope voltage Vsl is a value determined by the input voltage Vin input from the second power supply terminal PVIN, the offset resistor R4, and the current I2 as an initial value until time t1. Subsequently, the clock signal CLK output from the
図4(d)にはPWM信号であるパルス信号Spwが示されている。誤差増幅器110からは、出力電圧Voutに応じた誤差出力電圧Veが出力されている。コンパレータ120では、スロープ電圧Vslと誤差出力電圧Veとを比較し、パルス信号Spwを出力する。パルス信号Spwは、Vsl<Veとなった時点すなわち時刻t2でハイレベルを出力し、制御回路150に組み込まれるフリップフロップ151をリセットする。その結果、駆動信号S1,S2がハイレベルとなることによりスイッチングトランジスタM1がオフして同期整流用トランジスタM2がオンする。このとき、図4(e)に示すようにスイッチング電圧Vswはローレベルとなる。パルス信号Spwは本発明においては後述するように、オフセット電圧を生成するために利用される。
FIG. 4D shows a pulse signal Spw that is a PWM signal. An error output voltage Ve corresponding to the output voltage Vout is output from the
同時に時刻t2におけるスロープ回路130では、パルス信号Spwの立ち上がりを認識して、直線的に降下させていたスロープ電圧Vslを初期値に戻す。これにより、1周期の動作が完了する。スイッチングレギュレータ100,200では、この動作を時刻t3〜t4,t5〜t6、というように繰り返すことで出力電圧Voutを調整している。
At the same time, the
(通常モード・軽負荷時)
軽負荷時にスイッチングレギュレータ100の出力電圧Voutを小さくしたい場合、すなわちパルス幅を小さくしたい場合には、スイッチングトランジスタM1のオン時間を短くすることによって、すなわちオンデューティを低下させることによって、出力電圧Voutを調整する。なお、本発明の軽負荷時とは供給先の負荷に流れる電流たとえば数百mA以下の場合をいう。
(Normal mode / light load)
When it is desired to reduce the output voltage Vout of the
スイッチングレギュレータ100をラジオやモニタ等の電子機器の制御用電源として用いる場合、スイッチングトランジスタM1と同期整流用トランジスタM2のスイッチングにより発生する特定周波数(高調波成分を含む)のスイッチングノイズが、出力電圧Voutを供給するラジオやモニタの出力に影響を及ぼす場合がある。たとえば、ラジオの出力音声にノイズ音が混入したり、モニタの画面にちらつきが生じたりするような影響である。
When the
このような場合には、スイッチングレギュレータ100を使用する際の周波数を、出力電圧Voutを供給するラジオやモニタの出力とは違った値に設定しておけばよい。たとえばAMラジオの場合には、AMラジオの受信帯域とは異なる周波数でスイッチングレギュレータ100を動作させ、かつ周波数変化を極力抑えるように設定すればよい。言い換えると、このようなスイッチングノイズの重畳を防ぐためには、スイッチングレギュレータ100の動作周波数を、出力電圧Voutを供給する機器に影響を及ぼさない周波数に保てばよい。このため、軽負荷時に出力を絞った場合でも、動作周波数をたとえば間引くなどしてン周波数を下げないことが望ましい。そのためには、できるだけパルス幅を細くしかつパルスを発生させ続けることが必要となる。
In such a case, the frequency when using the
さて、出力電圧Voutの供給先が軽負荷の場合、従来例における説明で述べたように逆流電流によってスロープ電圧Vslが高電位側に持ち上がるという不具合が見られる。これにより、パルス幅を小さくすることができなくなるため、デューティー比を所望の値とすることができなくなる。すると出力電圧Voutは所望の電圧よりも高い電圧を出力してしまうこととなり、続いてその帰還電圧Vfbが誤差増幅器110に入る結果、リセット信号をより遅い時期に出力するように誤差出力電圧Veを生成する。このため、スイッチング周波数が減少してしまう。すなわち、逆流電流Ir1によってパルス幅を細くできないことにより、スイッチング周波数が変化してしまう、といった問題が生じることとなる
When the supply destination of the output voltage Vout is a light load, there is a problem that the slope voltage Vsl is raised to the high potential side due to the backflow current as described in the description of the conventional example. As a result, the pulse width cannot be reduced, and the duty ratio cannot be set to a desired value. Then, the output voltage Vout outputs a voltage higher than the desired voltage. Subsequently, as a result of the feedback voltage Vfb entering the
図5は、制御回路150の内部回路及びその周辺の回路部を示す。制御回路150は、フリップフロップ151と、ロジック部152と、ドライバ153,154を有する。フリップフロップ151のセット端子Sにはクロック信号CLKが入力され、クロック信号CLKがハイレベルになるとフリップフロップ151をセットする。リセット端子Rには論理和回路155の出力が入力されている。論理和回路155には保護信号SP1,SP2が入力されており、この両者のいずれか信号がハイレベルのときに論理和回路155の出力はハイレベルとなり、ハイレベルでフリップフロップ151をリセットさせる。なお、保護信号SP1,SP2は保護回路180から出力されたものである。
FIG. 5 shows an internal circuit of the
本実施例におけるロジック部152とドライバ153,154は、フリップフロップ151の出力信号に基づいて、駆動信号S1,S2を生成し、スイッチングトランジスタM1及び同期整流用トランジスタM2を交互に導通、非道通に制御する。ロジック部152は論理積回路、論理和回路、フリップフロップ及びレベルシフタなどを組み合わせて構成することができる。こうして構成されたロジック部152は、保護信号SP1,SP2に応答して、スイッチングレギュレータの保護動作を行う。より具体的には、たとえば保護信号SP1または保護信号SP2にハイレベルが入力された場合には、回路保護動作として、たとえばスイッチングトランジスタM1及び同期整流用トランジスタM2を共にオフとし、スイッチングトランジスタM1をオンとし、同期整流用トランジスタM2をオフとする制御を行う。これらの保護動作は、スイッチングレギュレータ100,200の設計仕様によって決定するとよい。つまり、スイッチングトランジスタM1をオンとし、同期整流用トランジスタをオフとする制御を行うことにより、同期整流用トランジスタM2を通して出力電流Voutを速やかに低下させることができるため、スイッチングレギュレータ100の後段に設置されるマイコMPUやインダクタL1の劣化を防止することができる。また、スイッチングトランジスタM1及び同期整流用トランジスタM2を共にオフする制御を行えば、逆流電流によって同期整流用トランジスタM2が破壊することを防ぐことができる。
The
図6は、図5に示した制御回路150に入力され、また制御回路150から出力される各種信号を模式的に示す。図5(a)は、フリップフロップ151のセット端子Sに入力されるセット信号すなわちクロック信号SSを示す。図5(b)はフリップフロップ151のリセット端子Rに入力されるリセット信号SRを示す。図5(c)、図5(d)はそれぞれ保護信号SP1,SP2を示す。保護信号SP1,SP2は保護回路180から出力される過電圧保護または異常を感知した信号である。図5(e)はフリップフロップ151の出力端子Qから出力される出力信号SQを示す。出力信号SQは、クロック信号SSの立上りエッジでローレベルからハイレベルに遷移し、リセット信号SRの立上りエッジでハイレベルからローレベルに遷移する。出力信号SQは、保護信号SP1,SP2が入力されるとその立上りエッジでハイレベルからローレベルに遷移する。図6(f)はドライバ153から出力された駆動信号S1を、図6(g)はドライバ154から出力された駆動信号S2をそれぞれ示す。駆動信号S1,S2はそれぞれスイッチングトランジスタM1及び同期整流用トランジスタM2を駆動する。スイッチングトランジスタM1と同期整流用トランジスタM2が共にNチャネル型MOSトランジスタまたはNPNバイポーラトランジスタで構成したときには駆動信号S1,S2の極性は互いに反転された関係に設定される。
FIG. 6 schematically shows various signals input to and output from the
図7は、モード切換回路190における信号を表したタイミングチャートである。待機モードすなわちパルス信号Spwを選択したときと、通常モードすなわち駆動信号S1を選択したときの主なノードに表れる信号の違い説明するために用意したタイミングチャートである。時刻t1〜t4までは待機モードを時刻t5〜t8は通常モードをそれぞれ示す。
FIG. 7 is a timing chart showing signals in the
図7(a)は、発振回路140から出力されるクロック信号CLKをそれぞれ示す。これらは待機モードと通常モードに直接関与しないので両者の信号は同じとなり、ハイレベルとローレベルの2値を有する。
FIG. 7A shows the clock signal CLK output from the
図7(b)は、コンパレータ120から出力されるパルス信号Spwをそれぞれ示す。これらも待機モードと通常モードの違いに依存しない箇所から出力されるものであるので両者の信号は同じとなり、ハイレベルとローレベルの2値を有する。
FIG. 7B shows the pulse signal Spw output from the
図7(c)は、スイッチングトランジスタM1を駆動するための駆動信号S1を示す。これらも待機モードと通常モードの違いに依存しない箇所から出力されるものであるので両者の信号は同じとなり、ハイレベルとローレベルの2値を有する。 FIG. 7C shows a drive signal S1 for driving the switching transistor M1. Since these signals are also output from locations that do not depend on the difference between the standby mode and the normal mode, the signals of both are the same and have two values of high level and low level.
図7(d)は、図3に示したインバータ191に出力される信号S191を示す。信号S191は駆動信号S1の極性が反転されたものであるので、待機モードと通常モードの違いに関わらず両者は等しくなる。
FIG. 7D shows a signal S191 output to the
図7(e)は、図3に示したモード切換回路190に入力されるモード切換信号Smoを示す。モード切換信号Smoは、待機モードと通常モードとを切り換えるものであるから、両者の信号レベルは当然のことながら違ってくる。本発明の一実施形態では待機モードのときのモード信号Smoはローレベルに、通常モードのときはハイレベルにそれぞれ設定している。
FIG. 7E shows a mode switching signal Smo input to the
モード信号Smoは、たとえばスイッチングレギュレータ100をコントロールしているマイコンMPUなどから与えられる信号であり、スイッチングレギュレータ100が電力を供給している機器が使用状態すなわち重負荷状態なのか、もしくは無軽負荷状態、軽負荷状態なのかによってハイレベルまたはローレベルの2つの状態を選択する信号である。マイコンMPUはスイッチングレギュレータ100が電力を供給している機器の電源状態を感知して、モード信号Smoとしてハイレベルまたはローレベルをスイッチングレギュレータ100に送る。なお、モード信号Smoは、スイッチングレギュレータ100の内部にマイコンMPUを装備する形としてもよいし、たとえば制御用の端子を設けて、そこに信号を与えるように構成してもよい。
The mode signal Smo is a signal given from, for example, a microcomputer MPU that controls the
図7(f)は、図3に示した論理積回路192の出力である信号S192を示す。信号S192は信号S191とモード信号Smoとを論理積演算した出力であるので、待機モードでは全期間すなわち時刻t1〜t4の間ローレベルを維持する。一方、通常モードではモード信号Smoは時刻t5〜t8の全期間ハイレベルであるので結果的には信号191と同じとなる。
FIG. 7F shows a signal S192 that is the output of the AND
図7(g)は、図3に示した論理積回路194の出力である信号S194を示す。信号S194はパルス信号Spwと、モード信号Smoの反転信号との論理積演算した出力である。したがって、待機モードでは信号S194は図7(b)に示したパルス信号Spwと同じとなり、通常モードでは全期間すなわち時刻t5〜t8の間ローレベルを保持する。
FIG. 7G shows a signal S194 that is the output of the AND
図7(h)は、図3に示した論理和回路195の出力である信号S195を示す。信号S195は信号S192と信号S194とが論理和演算された信号である。したがって、信号S192または信号S194のいずれかが出力されるので、待機モードでは信号S195は信号S194と同じとなり、通常モードでは、信号S195は信号S192と同じとなる。
FIG. 7H shows a signal S195 that is the output of the
モード切換回路190の回路動作を要約すると次のとおりである。すなわち、モード信号Smoがローレベルのときにはパルス信号Spwが選択されることとなり、モード切換回路190はパルス信号Spwと同相の信号を出力する。モード信号Smoがハイレベルのときには駆動信号S1が選択されたこととなり、モード切換回路190は駆動信号S1の逆相の信号を出力する。なお、駆動信号S1の替わりにスイッチング電圧Vswを用いてもかまわない。駆動信号S1はスイッチングトランジスタM1のゲートに現われ、スイッチング電圧VswはスイッチングトランジスタM1のソースに現れるという違いだけで両者はほぼ同じである。なお、モード信号Smoによって、パルス信号Spwまたは駆動信号S1を選択するようにした理由は両者ともスイッチングトランジスタM1のオンオフ動作に関わってくるからであり、両者ともオフセット電圧を生成するに好適であるからである。
The circuit operation of the
以上のような方法によって信号S195が決定され、信号S195のハイレベルまたはローレベルに応動してオフセットスイッチ172がオンオフし、オフセットスイッチ172のオンオフによって第2オフセット回路170bが動作して、オフセット電圧Vofの値を変更することができるため、結果としてスロープ電圧Vslと誤差出力電圧Veとの間のオフセット値を信号S195がハイレベルとなるタイミングで変更することができる。
The signal S195 is determined by the method as described above, the offset
図8は、このような軽負荷時の動作の様子を模式的に示した図である。軽負荷時とは、たとえば供給先の負荷に流れる電流がたとえば数百mA以下になる場合をいう。図8を用いて、本発明にかかるスイッチングレギュレータ100が上述の問題をどのように解決するかを明らかにする。
FIG. 8 is a diagram schematically showing the state of operation at such a light load. For example, when the load is light, the current flowing through the load at the supply destination is, for example, several hundred mA or less. FIG. 8 will be used to clarify how the switching
図8(a)には、図1に示した発振回路140から出力されたクロック信号CLKを示している。スイッチングレギュレータ100では、クロック信号CLKの立ち上がりのタイミングすなわち時刻t1で制御回路150に組み込まれるフリップフロップ151をセットする。その結果、駆動信号S1,S2がローレベルとなることによりスイッチングトランジスタM1がオンして同期整流用トランジスタM2がオフする。このとき、スイッチング電圧Vswはハイレベル状態となっている。
FIG. 8A shows the clock signal CLK output from the
図8(b)にはスロープ電圧Vsl、図8(c)にはオフセット電圧Vof、図8(d)には誤差出力電圧Veがそれぞれ示されている。 FIG. 8B shows the slope voltage Vsl, FIG. 8C shows the offset voltage Vof, and FIG. 8D shows the error output voltage Ve.
図8(c)に示すオフセット電圧Vofは、図8(b)に示したスロープ電圧Vslと誤差出力電圧Veとの大小関係に基づいて設定される。すなわち、スロープ電圧Vslが変化するタイミングでハイレベルからローレベルに遷移し、スロープ電圧Vslが誤差出力電圧Veより低くなるタイミングでローレベルからハイレベルに遷移する。 The offset voltage Vof shown in FIG. 8C is set based on the magnitude relationship between the slope voltage Vsl and the error output voltage Ve shown in FIG. That is, the transition from the high level to the low level occurs at the timing when the slope voltage Vsl changes, and the transition from the low level to the high level occurs at the timing when the slope voltage Vsl becomes lower than the error output voltage Ve.
スロープ電圧Vslの電圧値は、時刻t1までは初期値として、オフセット抵抗R4と第1定電流ICC1によって決まる値である。続いて、発振回路150から出力されたクロック信号CLKは、時刻t1で同時にスロープ回路130へと入力されており、スロープ電圧Vslは、発振回路150のクロック信号CLKがローレベルからハイレベルに遷移したことを検出したタイミングから、スイッチングトランジスタM1がオンしている間、直線的に下降する。
The voltage value of the slope voltage Vsl is a value determined by the offset resistor R4 and the first constant current ICC1 as an initial value until time t1. Subsequently, the clock signal CLK output from the
図8(e)には出力S191が示されている出力S191はスイッチングトランジスタM1を駆動する駆動信号S1が反転された信号である。誤差増幅器110からは、出力電圧Voutに応じた誤差出力電圧Veが出力されている。コンパレータ120では、スロープ電圧Vslと誤差出力電圧Veとを比較し、パルス信号Spwを出力する。パルス信号Spwは(Vsl<Ve)となった時点すなわち時刻t2でハイレベルを出力し、制御回路150に組み込まれるフリップフロップ161をリセットする。その結果、駆動信号S1,S2がハイレベルとなることによりスイッチングトランジスタM1がオフして同期整流用トランジスタM2がオンする。このとき、スイッチング電圧Vswはローレベル状態となる(図8(f))。
FIG. 8E shows an output S191, which is an inverted signal of the drive signal S1 for driving the switching transistor M1. An error output voltage Ve corresponding to the output voltage Vout is output from the
さらに、スイッチングレギュレータ100,200の軽負荷時には、軽負荷モードとして、図7(e)に示したモード信号Smoがハイレベルに選ばれている。これにより、駆動信号S1がハイレベルとなるタイミング、すなわちスイッチングトランジスタM1がオンするタイミングで、信号S191がハイレベルとなる。これにより、このタイミングすなわち時刻t1において、スロープ回路130の出力と、第2オフセット回路170bと導通させる。つまり、駆動信号S1がローレベルからハイレベルへ遷移するタイミングすなわち出力S194がローレベルからハイレベルになるタイミングにおいてオフセット回路が導通されることにより、スロープ回路130の出力ノードに流れる電流が先述のように変化することにより、スロープ電圧Vslにはオフセット電圧が追加される。
Further, when the switching
これにより図8の時刻t1に示すように、スロープ電圧Vslが誤差出力電圧Veに対して相対的に減少することにより、出力されるパルス幅(Vswのパルス幅)が従来に比べて縮小するため、省電力動作が可能となる。 As a result, as shown at time t1 in FIG. 8, the slope voltage Vsl decreases relative to the error output voltage Ve, so that the output pulse width (pulse width of Vsw) is reduced compared to the conventional case. Power saving operation is possible.
なお、図8(b)に示したスロープ電圧Vslpは比較のために用意した従来のスイッチングレギュレータ1100を使用したときに生じるものである。
The slope voltage Vslp shown in FIG. 8B is generated when the
出力電圧Voutが小さくなり軽負荷状態となると、誤差出力電圧Veが上昇し、スロープ電圧Vslと誤差出力電圧Veとの差が小さくなる。これにより、スイッチング電圧Vswのオンデューティが小さくなるため、出力電圧Voutの値を小さくすることができる。 When the output voltage Vout decreases and the light load state is entered, the error output voltage Ve increases, and the difference between the slope voltage Vsl and the error output voltage Ve decreases. Thereby, since the on-duty of the switching voltage Vsw becomes small, the value of the output voltage Vout can be made small.
これまで述べたようにスイッチングレギュレータ100では、スイッチングトランジスタM1と同期整流用トランジスタM2が相補的にオン/オフを繰り返し、電流を流し続ける。これはスイッチングトランジスタM1がオンのときにはインダクタL1に電流が流れエネルギーが蓄積し、続いてスイッチングトランジスタM1がオフし同期整流用トランジスタM2がオンしたときにはインダクタL1に蓄積したエネルギーによって電流を流し続ける仕組みとなっている。
As described above, in the
しかしながら軽負荷時には、スイッチングトランジスタM1がオンのときにインダクタL1に蓄積されるエネルギーが小さいために、蓄積されるエネルギーが小さい。よって、続くスイッチングトランジスタM1がオフし同期整流用トランジスタM2がオンしたとき
には、逆にコンデンサC2に蓄積した電圧によってコンデンサC2から同期整流用トランジスタM2を介してグランドへ向けた、いわゆる逆流電流Ir1が流れる。このとき、インダクタL1にはこの逆流電流Ir1によるエネルギーが蓄積するため、続くステップにてスイッチングトランジスタM1がオンし同期整流用トランジスタM2がオフしたときには、持続する逆流電流Iadによって、瞬間的にVswが入力電圧Vinよりも持ち上がる。すなわち、スイッチングトランジスタM1がオンした瞬間のスイッチング電圧Vswは(Vsw=Vin+Ron1×Ir1)で表すことのできる値になる。なお、Ron1はスイッチングトランジスタM1のオン抵抗であり、その大きさはたとえば10〜100mΩであり、逆流電流Ir1はたとえば100〜1000mAとされる。
However, when the load is light, the energy stored in the inductor L1 is small when the switching transistor M1 is on, so the energy stored is small. Therefore, when the subsequent switching transistor M1 is turned off and the synchronous rectification transistor M2 is turned on, on the contrary, a so-called reverse current Ir1 flowing from the capacitor C2 to the ground via the synchronous rectification transistor M2 flows by the voltage accumulated in the capacitor C2. . At this time, energy due to the reverse current Ir1 is accumulated in the inductor L1. Therefore, when the switching transistor M1 is turned on and the synchronous rectification transistor M2 is turned off in the subsequent step, the instantaneous reverse current Iad causes Vsw to instantaneously change. It is higher than the input voltage Vin. That is, the switching voltage Vsw at the moment when the switching transistor M1 is turned on becomes a value that can be expressed by (Vsw = Vin + Ron1 × Ir1). Ron1 is the on-resistance of the switching transistor M1, its magnitude is, for example, 10 to 100 mΩ, and the backflow current Ir1 is, for example, 100 to 1000 mA.
スロープ電圧Vslは先述のようにスイッチング電圧Vswから生成させているために、スイッチングトランジスタM1がオンした瞬間すなわち図8における時刻t1,t3,t5において、(Ron1×Ir1)に由来する分だけ持ち上がってしまうこととなる。これにより、スロープ電圧Vslが誤差出力電圧Veまで低下するまでの時間が長くなり、パルス幅を十分に小さくするまでの時間が長くなる。 Since the slope voltage Vsl is generated from the switching voltage Vsw as described above, at the moment when the switching transistor M1 is turned on, that is, at times t1, t3, and t5 in FIG. It will end up. As a result, the time until the slope voltage Vsl decreases to the error output voltage Ve becomes longer, and the time until the pulse width is sufficiently reduced becomes longer.
本発明の軽負荷モードでは、スイッチングトランジスタM1がオンした瞬間すなわち図8における時刻t1,t4,t7においてオフセット電圧Vofによってスロープ電圧Vslを引き下げているために、上記のような問題を解決してパルス幅を速やかに小さくすることができるため、スイッチング周波数による異常発振を起こすことを抑止することができる。 In the light load mode of the present invention, the slope voltage Vsl is reduced by the offset voltage Vof at the instant when the switching transistor M1 is turned on, that is, at times t1, t4, and t7 in FIG. Since the width can be quickly reduced, the occurrence of abnormal oscillation due to the switching frequency can be suppressed.
具体的には、オフセット回路によるオフセット付加動作をしない場合のパルス幅は、時刻t1から時刻t3までの間すなわちパルス幅W1、時刻t4から時刻t6までの間すなわちパルス幅W4、時刻t7から時刻t8までの間すなわちパルス幅W7であったのに対し、オフセットを付加した場合にはそれぞれパルス幅W2,W5,W8を持つスイッチング電圧Vswが生じるため、それぞれパルス幅W3,W6,W9だけスイッチングトランジスタM1のオン時間が短縮され、動作周波数の変化を起こさないために先述のようなスイッチングノイズの重畳といった問題を起こさない。 Specifically, when the offset addition operation by the offset circuit is not performed, the pulse width is from time t1 to time t3, that is, pulse width W1, from time t4 to time t6, that is, pulse width W4, and from time t7 to time t8. In other words, when the offset is added, the switching voltage Vsw having the pulse widths W2, W5, and W8 is generated. Therefore, the switching transistor M1 has the pulse widths W3, W6, and W9, respectively. The on-time is shortened and the operating frequency does not change, so that the problem of superimposing switching noise as described above does not occur.
(待機モード)
スイッチングレギュレータ100を使用していないとき、たとえば自動車の電源としてスイッチングレギュレータ100を使った場合にはエンジン停止状態でありアクセサリー電源も通電していないようなときには、スイッチングレギュレータ100はできうるだけ電力を消費しないことが望ましい。しかしながら、完全に電源を遮断してしまうと、再立ち上げに時間がかかる、又はリモコン操作が不可能になるなどの問題が生じる。この点から、エンジンを停止後、数分間は電源を供給し続けることが望ましい。
(Standby mode)
When the
電源を供給し続ける上では、消費電流が多いとバッテリーがあがる等の問題が生じるため、省消費電力状態で動作し続けることが望ましい。これにより、たとえばエンジンを切ってコンビニエンスストア等に行き数分後に戻ってきた際、すぐにナビゲーションシステムやDVDが観られる、といったメリットが得られる。 In order to continue supplying power, it is desirable to continue to operate in a power saving state because problems such as a battery rising occur when the current consumption is large. As a result, for example, when the engine is turned off and a convenience store or the like is returned and a few minutes later, the navigation system or DVD can be watched immediately.
図9は、本発明の係るスイッチングレギュレータ100を待機モードすなわち省消費電力モードとして使用している場合のタイミングチャートである。待機モードでは、図7(e)で示したモード信号Smoが、ローレベルとされている。
FIG. 9 is a timing chart when the
図9(a)には、図1に示した発振回路150から出力されたクロック信号CLKを示している。スイッチングレギュレータ100では、クロック信号CLKの立ち上がりのタイミングすなわち時刻t1で制御回路150に組み込まれるフリップフロップ151をセットする。その結果、駆動信号S1,S2がローレベルとなることによりスイッチングトランジスタM1がオンして同期整流用トランジスタM2がオフする、という制御を行う。このとき、スイッチング電圧Vswはハイレベル状態となっている。
FIG. 9A shows the clock signal CLK output from the
図9(b)にはスロープ電圧Vsl、図9(c)にはオフセット電圧Vof、図9(d)には誤差出力電圧Veをそれぞれ示す。スロープ電圧Vslの電圧値は、時刻t1までは初期値として、オフセット抵抗R4と第1定電流ICC1によって決まる値である。続いて、発振回路140から出力されたクロック信号CLKは、時刻t1で同時にスロープ回路130へと入力されており、スロープ電圧Vslは、発振回路140のクロック信号CLKがローレベルからハイレベルに遷移したことを検出したタイミングから、スイッチングトランジスタM1がオンしている間、直線的に下降する。
9B shows the slope voltage Vsl, FIG. 9C shows the offset voltage Vof, and FIG. 9D shows the error output voltage Ve. The voltage value of the slope voltage Vsl is a value determined by the offset resistor R4 and the first constant current ICC1 as an initial value until time t1. Subsequently, the clock signal CLK output from the
図9(e)にはパルス信号Spwが示されている。誤差増幅器110からは、出力電圧Voutに応じた誤差出力電圧Veが出力されている。コンパレータ120では、スロープ電圧Vslと誤差出力電圧Veとを比較し、パルス信号Spwを出力する。パルス信号Spwは(Vsl<Ve)となった時点すなわち時刻t2でハイレベルを出力し、制御回路150に組み込まれるフリップフロップ151をリセットする。その結果、駆動信号S1,S2がハイレベルとなることによりスイッチングトランジスタM1がオフして同期整流用トランジスタM2がオンする。このとき、スイッチング電圧Vswはローレベル状態となる(図9(e))。
FIG. 9E shows a pulse signal Spw. An error output voltage Ve corresponding to the output voltage Vout is output from the
さらに待機モードでは、上記タイミングすなわち(Vsl<Ve)なる時刻t2において、スロープ回路130の出力ノードと、第2オフセット回路170bと導通させる。図3及び図7で説明したとおり、モード信号Smoがローレベルとされているときには、パルス信号Spwの逆相の信号が出力S195としてオフセットスイッチ172に入力している。つまり、パルス信号Spwがハイレベルからローレベルへ遷移するタイミングすなわち信号S195がローレベルからハイレベルになるタイミングにおいて第2オフセット回路170bが導通し、スロープ回路130の出力ノードに流れる電流値が先述のように変化することにより、オフセット電圧Vofが追加される。これにより図9の時刻t2に示すように、スロープ電圧Vslが誤差出力電圧Veよりも低電位の状態となる。
Further, in the standby mode, the output node of the
この間、パルス信号Spwはハイレベルを維持している。これにより、制御回路150のフリップフロップ151には、常にリセット信号が入力されていることとなる。これにより、クロック信号CLKがハイレベルとなっても、制御回路150がセット状態とならないため、パルスが発生せずに電力を消費することがない。
During this time, the pulse signal Spw is maintained at a high level. As a result, the reset signal is always input to the flip-
出力電圧Voutが徐々に下降することにより、誤差出力電圧Veも徐々に下降する。この場合の傾きはたとえば1〜10mV/msである。この期間は、上述のようにクロック信号CLKがハイレベルとなっても、スイッチング電圧Vswがハイレベルとならない、すなわち出力パルスが生じないため、電力を消費しない。クロック信号CLKの周波数はたとえば50KHz〜6MHz程度であり、このときに追加されるオフセット電圧の大きさがたとえば10〜100mVであること及び誤差出力電圧Veの下降勾配が1〜10mV/m秒であることから、たとえば10〜100m秒の間に亘っては出力が生じない。すなわち、消費電力の低減が実現していることとなる。 As the output voltage Vout gradually decreases, the error output voltage Ve also gradually decreases. The inclination in this case is 1 to 10 mV / ms, for example. During this period, even if the clock signal CLK becomes high level as described above, the switching voltage Vsw does not become high level, that is, no output pulse is generated, so that power is not consumed. The frequency of the clock signal CLK is, for example, about 50 KHz to 6 MHz, the magnitude of the offset voltage added at this time is, for example, 10 to 100 mV, and the falling gradient of the error output voltage Ve is 1 to 10 mV / msec. Therefore, for example, no output is generated for 10 to 100 milliseconds. That is, power consumption is reduced.
上記期間の経過後、図9の時刻t11において(Vsl>Ve)となると、スロープ電圧Vslはコンパレータ120から出力されるパルス信号Spwを受け取ることとなり、初期電圧に戻る。この状態において、クロック信号CLKがハイレベルとなると制御回路150はセットされ、その結果、駆動信号S1,S2がローレベルとなることによりスイッチングトランジスタM1がオンして同期整流用トランジスタM2がオフする。このとき、スイッチング電圧Vswはハイレベル状態となっている。また、発振回路150から出力されたクロック信号CLKは、同時にスロープ回路130へと入力されており、スロープ電圧Vslは、クロック信号CLKがローレベルからハイレベルに遷移したことを検出したタイミングから、スイッチングトランジスタM1がオンしている間、直線的に下降する通常動作に戻る。
After the elapse of the period, when (Vsl> Ve) is reached at time t11 in FIG. 9, the slope voltage Vsl receives the pulse signal Spw output from the
本発明にかかるスイッチングレギュレータ100,200は、これまで述べたようにオフセットスイッチ172とモード切換回路190のはたらきによって、適切なオフセット電圧Vofの変更のタイミングを選択することにより高効率で動作安定なスイッチングレギュレータを提供するものである。これまでの記述で通常モード、待機モードとされた各モードの切り換えは、上述のようにモード切り替え手段Smodeのハイレベル/ローレベルによって切り換えた。モード切換回路190に印加するモード信号Smoは、外部の機器から与えるようにしても、スイッチングレギュレータ100をマイコンMPUから供給するようにしても、また、集積回路10に新たにモード端子を設けるようにして供給してもよい。
As described above, the switching
図10は、図1に示した本発明にかかるスイッチングレギュレータ100の制御方法を説明するために用意したフローチャートである。図11では、特にスイッチングレギュレータ100を車載用の電源装置として使用した場合の制御方法を示しているが、これに限るものではない。スイッチングレギュレータ100は、例えば機器としてのカーオーディオ装置の電源として組み込まれており、マイコンMPUの制御を受けている。以下、図1、図2、図3及び図10を参照して説明する。
FIG. 10 is a flowchart prepared for explaining a control method of the
ステップST710は本発明のスイッチングレギュレータを制御するにあたってのスタートを示す。スタート状態は、たとえば使用者が自動車に乗り込むといった状態、すなわちスイッチングレギュレータが搭載された機器の使用を意図するステップを指している。ステップST711では、使用者がエンジンを始動する。エンジンが始動され、自動車のアクセサリー電源経路から電源が図示しないたとえばオーディオ装置へと供給されると、マイコンMPUからイネーブル端子ENに対してイネーブル信号を送る。これにより、ステップST712ではイネーブル状態となり、ステップST713に示すように各電源出力がオン状態となる。 Step ST710 shows a start in controlling the switching regulator of the present invention. The start state refers to, for example, a state in which a user gets into an automobile, that is, a step intended to use a device equipped with a switching regulator. In step ST711, the user starts the engine. When the engine is started and power is supplied from the accessory power supply path of the automobile to, for example, an audio device (not shown), an enable signal is sent from the microcomputer MPU to the enable terminal EN. Thereby, in step ST712, it will be in an enable state, and as shown to step ST713, each power supply output will be in an ON state.
ステップST714で、マイコンMPUはモード選択を行い、通常モードを選択する。通常モードでは、図3、図7に示したモード信号Smoはハイレベルに設定されている。ステップST715では、たとえば通常のカーインフォメーション動作として、スイッチングレギュレータ100,200は図示しないオーディオ装置の図示しない負荷に対して電源を供給する。こうしたオーディ装置に対しての電源供給は通常モードに相当し、この通常モードは第1モードと考えることができる。
In step ST714, the microcomputer MPU selects a mode and selects a normal mode. In the normal mode, the mode signal Smo shown in FIGS. 3 and 7 is set to a high level. In step ST715, for example, as a normal car information operation, the switching
ステップST716は、使用者がたとえば車を駐車場に駐車し、エンジンをオフとする状態を示す。ステップS717では、マイコンMPUは、エンジンがオフされたことを感知し、待機モードに選択された状態を示す。待機モードでは、モード信号Smoにはローレベルが与えられている。待機モードは第2モードと考えることができる。 Step ST716 shows a state where the user parks a car, for example, in a parking lot and turns off the engine. In step S717, the microcomputer MPU senses that the engine has been turned off and indicates a state in which the standby mode is selected. In the standby mode, the mode signal Smo is given a low level. The standby mode can be considered as the second mode.
ステップST718では、マイコンMPUは車のエンジンが停止されてからの時間を計測し、所定の時間たとえば10分経過したかどうかを判別する。判別が実行されるまでの間、待機モードが継続される。また待機モードの間、図2に示すイネーブル端子ENはイネーブル状態に置かれている。 In step ST718, the microcomputer MPU measures the time after the vehicle engine is stopped, and determines whether or not a predetermined time, for example, 10 minutes has elapsed. Until the determination is executed, the standby mode is continued. During the standby mode, the enable terminal EN shown in FIG. 2 is in an enabled state.
ステップST718において、前記所定の時間以内にエンジンが再びオンとなったことをマイコンMPUが感知した場合は、ステップST714へと遷移し、通常の動作へと戻る。前記所定の時間以内にエンジンが再度オンされなかった場合は、マイコンMPUは自動車が完全停止状態であると判定し、ステップST719へと遷移する。ステップST719では、イネーブル端子ENがディスエーブル状態とされ、スイッチングレギュレータ100の各部への電源供給がストップされる。続くステップST720において、本フローチャートが修了する。
In step ST718, when the microcomputer MPU detects that the engine is turned on again within the predetermined time, the process proceeds to step ST714 and returns to the normal operation. If the engine is not turned on again within the predetermined time, the microcomputer MPU determines that the automobile is in a completely stopped state, and the process proceeds to step ST719. In step ST719, the enable terminal EN is disabled, and power supply to each part of the
なお、図10においては待機モードが実行された時間を計測するものを示したが、通常モードの実行された時間を計測してもよい。いずれにして少なくともいずれか一方のモードが実行された時間を計測するようにすればよい。 Although FIG. 10 shows the measurement of the time when the standby mode is executed, the time when the normal mode is executed may be measured. In any case, the time during which at least one of the modes is executed may be measured.
また、図10においては、待機モードが所定時間以内の場合には通常モードに切り換え、待機モードが所定時間を経過した場合にはスイッチングレギュレータをディスエーブルすなわちスイッチングレギュレータをオフするようにするものを示した。しかし、通常モードが実行される時間を計測し、所定時間を基準にして待機モードまたはディスエーブル状態に移行するようにしてもよい。 Further, FIG. 10 shows that the normal mode is switched when the standby mode is within a predetermined time, and the switching regulator is disabled, that is, the switching regulator is turned off when the standby mode has passed the predetermined time. It was. However, it is also possible to measure the time during which the normal mode is executed and shift to the standby mode or the disabled state based on the predetermined time.
すなわち前記通常モードまたは前記待機モードが所定の時間以内の場合には現行のモードを継続させ、所定の時間を超えた場合には現行のモードとは別のたとえば前記待機モードまたは前記通常モードに切り換えるようにしてもよい。 That is, when the normal mode or the standby mode is within a predetermined time, the current mode is continued, and when the predetermined time is exceeded, the current mode is switched to, for example, the standby mode or the normal mode. You may do it.
また、エンジンの動作状態を感知しモードを選択する方法は上記に限るものではなく、たとえばキーレスエントリーといった自動車に具備される他の周辺機器からの信号を適宜利用することができる。 Further, the method of detecting the engine operating state and selecting the mode is not limited to the above, and signals from other peripheral devices provided in the automobile such as a keyless entry can be appropriately used.
本発明のスイッチングレギュレータ及びその制御方法は、たとえば集積回路に内蔵する切り替え機構によって重負荷時、軽負荷時、待機モードにおいて最適な動作を提供できるため、その産業上の利用性は極めて大きい。 Since the switching regulator and the control method of the present invention can provide optimum operation in a heavy load, a light load, and a standby mode by a switching mechanism built in an integrated circuit, for example, the industrial applicability is extremely large.
10 集積回路
100,200 スイッチングレギュレータ
110 誤差増幅器
115 ソフトスタート回路
120 コンパレータ
125 加算器
130 スロープ回路
140 発振回路
150 制御回路
160 カレント検出回路
170a 第1オフセット回路
170b 第2オフセット回路
172 オフセットスイッチ
174 モード切換スイッチ
180 保護回路
181 コンパレータ
182 ショート保護回路
183,184 定電圧源
185 UVLO/TSD保護回路
186 論理回路
190 モード切換回路
191,193,INV1,INV2 インバータ
192,194 論理積演算回路
195 論理和演算回路
C1,C2,C3,C4 コンデンサ
D1 ダイオード
L1 インダクタ
M1 スイッチングトランジスタ
M2 同期整流用トランジスタ
M31,M32,M33,M34,M35,M36 トランジスタ
OUT 出力端子
PVIN 第2電源端子
R1,R2 分圧抵抗
R3 抵抗
R4 オフセット抵抗
S1,S2 駆動信号
Smo モード切換信号
SP1,SP2 保護信号
Spw パルス信号
VIN 第1電源端子
Vin 入力電圧
Vout 出力電圧
Vsl スロープ電圧
Vsw スイッチング電圧
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記使用者が前記機器の電源を投入するステップと、
前記電源の投入を受けて前記機器が第1モードを実行するステップと、
前記第2モードとは異なる第2モードを実行するステップと、
前記第1モード及び前記第2モードの少なくとも一方のモードが経過した時間を計測するステップと、
前記第1モードまたは前記第2モードが所定の時間を超えた場合に前記第1モードまたは前記第2のモードを別のモードに切り換えるステップまたは、前記第1モードまたは前記第2モードが所定の時間以内であるとき前記第1モードまたは前記第2モードを継続するステップのいずれか一方を備えるスイッチングレギュレータの制御方法。 A method for controlling a switching regulator according to any one of claims 1 to 12, wherein a user intends to use a device equipped with the switching regulator;
The user turning on the device;
Receiving the power on and causing the device to execute a first mode;
Executing a second mode different from the second mode;
Measuring the time when at least one of the first mode and the second mode has elapsed; and
A step of switching the first mode or the second mode to another mode when the first mode or the second mode exceeds a predetermined time, or the first mode or the second mode is a predetermined time A switching regulator control method comprising either one of the step of continuing the first mode or the second mode when the value is within the range.
14. The switching regulator control method according to claim 13, wherein the first mode and the second mode are controlled by a microcomputer.
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