JP5567432B2 - DCDC converter - Google Patents
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Description
本発明は、電源回路、特にDCDCコンバータに関し、より詳細には、インダクタを有するDCDCコンバータに関する。 The present invention relates to a power supply circuit, particularly a DCDC converter, and more particularly to a DCDC converter having an inductor.
LSIの微細化に伴い、LSIの入力電圧の低下が進んでいる。そのため、LSIの入力電圧を出力するDCDCコンバータには、低い出力電圧を発生させるアプリケーションが増加している。図1に、従来のスイッチング方式の降圧型DCDCコンバータを示す。第1のスイッチングデバイスSW1がオンしている時、インダクタL1の電流変化の傾きは、 With the miniaturization of LSIs, the input voltage of LSIs is decreasing. Therefore, applications for generating a low output voltage are increasing in DCDC converters that output the input voltage of LSI. FIG. 1 shows a conventional switching step-down DCDC converter. When the first switching device SW1 is on, the slope of the current change of the inductor L1 is
で表される。DCDCコンバータへの入力電圧VINが高くて出力電圧VOUTが低い場合、インダクタ電流iLは急激に立ち上がる。たとえば、入力電圧VINが5V、12V、48V等、出力電圧VOUTが1Vまたはそれ未満という場合が考えられる。一方、第1のスイッチングデバイスSW1がオフしていて第2のスイッチングデバイスSW2が通電している時は、インダクタL1の電流変化の傾きは、 It is represented by When the input voltage V IN to the DCDC converter is high and the output voltage V OUT is low, the inductor current i L rises rapidly. For example, it is conceivable that the input voltage V IN is 5V, 12V, 48V, etc., and the output voltage V OUT is 1V or less. On the other hand, when the first switching device SW1 is off and the second switching device SW2 is energized, the slope of the current change in the inductor L1 is
で表され、出力電圧VOUTが低いためにインダクタ電流iLが減少する勾配は緩やかになる。 Since the output voltage V OUT is low, the slope at which the inductor current i L decreases is gentle.
このようなインダクタを使用した降圧型DCDCコンバータの出力電圧VOUTが印加される負荷に流れる負荷電流iLOADが急激に減少した場合を考える。たとえば、負荷電流iLOADが1Aから100mAに減少したとき、インダクタ電流iLが減少しないと、コンデンサCOUTに余計な電荷が供給され、出力電圧VOUTが、予め定めた過電圧判定電圧を超えて上昇するオーバーシュートが生じてしまう。第1のスイッチングデバイスSW1がオフになったとしても、式(2)に関連して説明したように、インダクタ電流iLは緩やかにしか減少していかない。したがって、インダクタ電流iLの流入による出力電圧VOUTの上昇が所定の範囲に入るように大きい容量のコンデンサを用いる必要があった。ここで、負荷電流iLOADの急激な減少と言っているのは、最も速いものでは、負荷として接続されるLSI等の回路がオフするとほぼ同時に負荷電流iLOADが減少するような場合であり、遅いものでは、負荷電流iLOADの減少が式(2)のインダクタ電流iLの減少よりは少なくとも速いような場合である。このような場合には、コンデンサCOUTに余計な電荷が供給されていき、オーバーシュートが生じる可能性がある。 Consider a case where the load current i LOAD flowing through the load to which the output voltage V OUT of the step-down DCDC converter using such an inductor is applied is rapidly reduced. For example, when the load current i LOAD decreases from 1 A to 100 mA, if the inductor current i L does not decrease, extra charge is supplied to the capacitor C OUT , and the output voltage V OUT exceeds the predetermined overvoltage determination voltage. Ascending overshoot occurs. Even when the first switching device SW1 is turned off, the inductor current i L decreases only slowly as described in connection with the equation (2). Therefore, it is necessary to use a capacitor having a large capacity so that the increase of the output voltage VOUT due to the inflow of the inductor current i L falls within a predetermined range. Here, the rapid decrease of the load current i LOAD is the fastest case where the load current i LOAD decreases almost simultaneously when a circuit such as an LSI connected as a load is turned off. The slower case is when the decrease in load current i LOAD is at least faster than the decrease in inductor current i L in equation (2). In such a case, an extra charge is supplied to the capacitor C OUT and an overshoot may occur.
負荷電流の減少に高速に応答可能なDCDCコンバータが特許文献1に開示されており、図2に示す。DC−DCコンバータ1は、DC−DCコンバータ制御回路10a及びコンバータ部20aを備え、コンバータ部20aは、NチャンネルMOSトランジスタからなる出力トランジスタQ1と、ダイオードD1と、チョークコイルL1と、平滑化容量C1とを備える。制御回路10aからの出力信号SG1に基づいて出力トランジスタQ1がオン・オフ制御されることによって、入力電圧Vinが降圧されて出力電圧Voとして出力端子Toに接続される負荷に出力される。この出力電圧Voは、出力トランジスタQ1のオン時間とオフ時間の比を変化させることにより予め定めた目標値に制御される。
A DCDC converter capable of responding to a decrease in load current at high speed is disclosed in
出力端子Toは、制御回路10aの入力端子T1に接続されている。この入力端子T1は、抵抗R1、R2を介してグランドに接続される。抵抗R1と抵抗R2との間の接続点が比較器11の反転入力端子に接続されており、これにより、出力電圧Voが抵抗R1、R2によって分圧され、分圧電圧V1がフィードバック信号として比較器11の反転入力端子に入力される。比較器11において、フィードバック信号と参照電圧Vrが比較され、その結果に応じて出力トランジスタQ1がオン・オフ制御される。本技術では、スイッチング素子のオン時間またはオフ時間が極端に長くなる場合に発生しやすくなる低調波発振の発生を抑制するために、フィードバック信号と比較される参照電圧Vrを、基準電圧Vrefにスロープ信号を加算した電圧としている。これにより、負荷急変後に出力電圧Voが基準電圧Vrefに基づく目標値に収束するまでの時間を短縮することができ、ひいては、オーバーシュートの発生を抑制することができている。ここで、基準電圧Vrefは、出力電圧Voが規格値に達したとき、抵抗R1、R2による分圧電圧V1と一致するように設定されている。
The output terminal To is connected to the input terminal T1 of the
なお、スイッチング方式のDCDCコンバータの制御として、出力電圧を所定の電圧と比較し、当該所定の電圧以下である場合にスイッチングデバイスをオンにするというものが一般に知られており、特許文献1記載の従来技術のようなものを含め、具体的な制御態様は様々なものがある。 In addition, as control of a switching type DCDC converter, it is generally known that an output voltage is compared with a predetermined voltage and a switching device is turned on when the output voltage is equal to or lower than the predetermined voltage. There are various specific control modes including those of the prior art.
しかしながら、特許文献1の従来技術は、コントローラであるDC−DCコンバータ制御回路10aでオーバーシュートの発生を抑制しようとしており、コントローラだけでは対応できない、インダクタ電流iLの減少よりも速い負荷電流減少に起因するオーバーシュートの抑制までは考慮されていない。
However, the prior art of
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、負荷電流の急激な減少またはこれに起因して発生したオーバーシュートに高速に応答して、オーバーシュートの回避または抑制をすることのできるDCDCコンバータを提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and its purpose is to avoid overshoot in response to a rapid decrease in load current or overshoot caused by the load current. An object of the present invention is to provide a DCDC converter capable of suppressing the above.
このような目的を達成するために、本発明の第1の態様は、インダクタと、入力電圧が与えられる入力電圧端子と前記インダクタとの間に接続される第1のスイッチングデバイスと、前記第1のスイッチングデバイスと前記インダクタとの接続点と、グランド端子との間に接続された第2のスイッチングデバイスと、出力電圧が出力される出力電圧端子と前記グランド端子との間のコンデンサと、前記第1のスイッチングデバイスのオフ時の電流経路である前記グランド端子から前記出力電圧端子までの経路に挿入された、負荷電流に応答して前記経路を遮断するための第3のスイッチングデバイスとを備えることを特徴とするDCDCコンバータである。 In order to achieve such an object, a first aspect of the present invention includes an inductor, a first switching device connected between an input voltage terminal to which an input voltage is applied, and the inductor, and the first A switching point between the switching device and the inductor, a second switching device connected between the ground terminal, a capacitor between the output voltage terminal from which an output voltage is output and the ground terminal, and the first A third switching device inserted in a path from the ground terminal to the output voltage terminal, which is a current path when one switching device is turned off, for interrupting the path in response to a load current. It is a DCDC converter characterized by the above.
また、本発明の第2の態様は、第1の態様において、前記第3のスイッチングデバイスが、前記インダクタと前記出力電圧端子との間に配置されていることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the third switching device is disposed between the inductor and the output voltage terminal.
また、本発明の第3の態様は、第2の態様において、前記インダクタと前記第3のスイッチングデバイスの接続点と、前記入力電圧端子との間に配置された第4のスイッチングデバイスであって、前記入力電圧端子から、前記接続点へ向けて流れる電流を遮断し、前記第3のスイッチングデバイスのオフ時に前記第3のスイッチングデバイスにより遮断されたインダクタ電流を前記入力電圧端子に流すことのできる第4のスイッチングデバイスをさらに備えることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the second aspect, the fourth switching device is disposed between a connection point of the inductor and the third switching device and the input voltage terminal. The current flowing from the input voltage terminal toward the connection point can be cut off, and the inductor current cut off by the third switching device when the third switching device is turned off can flow to the input voltage terminal. A fourth switching device is further provided.
また、本発明の第4の態様は、第2の態様において、前記インダクタと前記第3のスイッチングデバイスの接続点と、前記入力電圧端子とは異なる他の電圧端子との間に配置された第4のスイッチングデバイスであって、前記他の電圧端子から、前記接続点へ向けて流れる電流を遮断し、前記第3のスイッチングデバイスのオフ時に前記第3のスイッチングデバイスにより遮断されたインダクタ電流を前記他の電圧端子に流すことのできる第4のスイッチングデバイスをさらに備え、前記他の電圧端子に加えられる電圧は、前記出力電圧の目標値よりも高いことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the second aspect, the fourth aspect is arranged between a connection point of the inductor and the third switching device and another voltage terminal different from the input voltage terminal. 4, the current flowing from the other voltage terminal toward the connection point is cut off, and the inductor current cut off by the third switching device when the third switching device is turned off is A fourth switching device that can flow to another voltage terminal is further provided, and a voltage applied to the other voltage terminal is higher than a target value of the output voltage.
また、本発明の第5の態様は、第2の態様において、前記第3のスイッチングデバイスと並列に配置された抵抗をさらに備え、前記第3のスイッチングデバイスのオフ時に前記第3のスイッチングデバイスにより遮断されたインダクタ電流が、前記抵抗を通して前記出力電圧端子に流れることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the second aspect, the fifth aspect further comprises a resistor arranged in parallel with the third switching device, and the third switching device causes the third switching device to turn off when the third switching device is off. The interrupted inductor current flows to the output voltage terminal through the resistor.
また、本発明の第6の態様は、第3又は第4の態様において、前記第3のスイッチングデバイスと並列に配置された抵抗をさらに備え、前記第3のスイッチングデバイスのオフ時に前記第3のスイッチングデバイスにより遮断されたインダクタ電流が、前記抵抗を通して前記出力電圧端子に流れることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the third or fourth aspect, the sixth aspect further includes a resistor arranged in parallel with the third switching device, and the third switching device is turned off when the third switching device is turned off. The inductor current interrupted by the switching device flows through the resistor to the output voltage terminal.
また、本発明の第7の態様は、第1の態様において、前記第3のスイッチングデバイスが、前記第2のスイッチングデバイスと前記グランド端子との間に配置されていることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the first aspect, the third switching device is disposed between the second switching device and the ground terminal.
また、本発明の第8の態様は、第7の態様において、前記第3のスイッチングデバイスと並列に配置された抵抗をさらに備え、前記第3のスイッチングデバイスのオフ時に前記第3のスイッチングデバイスにより遮断されたインダクタ電流が、前記抵抗を通して前記出力電圧端子に流れることを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, in the seventh aspect, the eighth aspect further includes a resistor arranged in parallel with the third switching device, and the third switching device causes the third switching device to turn off when the third switching device is off. The interrupted inductor current flows to the output voltage terminal through the resistor.
また、本発明の第9の態様は、第8の態様において、前記第3のスイッチングデバイスが寄生素子を有し、前記寄生素子は、前記グランド端子から流出する方向の電流を遮断する向きに配置されていることを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, in the eighth aspect, the third switching device has a parasitic element, and the parasitic element is arranged in a direction to cut off a current flowing in a direction flowing out from the ground terminal. It is characterized by being.
また、本発明の第10の態様は、第5、第6又は第8の態様において、前記抵抗を非線形抵抗素子で置き換えたことを特徴とする。 According to a tenth aspect of the present invention, in the fifth, sixth, or eighth aspect, the resistor is replaced with a non-linear resistance element.
また、本発明の第11の態様は、第1から第10のいずれかの態様において、前記出力電圧が過電圧状態であることを検出したときに、前記第3のスイッチングデバイスをオフにすることを特徴とする。 The eleventh aspect of the present invention is that, in any one of the first to tenth aspects, when the output voltage is detected to be in an overvoltage state, the third switching device is turned off. Features.
また、本発明の第12の態様は、第11の態様において、前記出力電圧が過電圧状態であることを検出したときに、一定時間、前記第3のスイッチングデバイスをオフにすることを特徴とする。 According to a twelfth aspect of the present invention, in the eleventh aspect, the third switching device is turned off for a predetermined time when it is detected that the output voltage is in an overvoltage state. .
また、本発明の第13の態様は、第11の態様において、前記第3のスイッチングデバイスが、前記インダクタと前記出力電圧端子との間に接続されており、前記第3のスイッチングデバイスをオフにする際の判定電圧と解除する際の判定電圧をそれぞれ設定したことを特徴とする。 In addition, in a thirteenth aspect of the present invention, in the eleventh aspect, the third switching device is connected between the inductor and the output voltage terminal, and the third switching device is turned off. The determination voltage for performing and the determination voltage for canceling are respectively set.
また、本発明の第14の態様は、第13の態様において、前記第3のスイッチングデバイスをオフにする条件を前記第1のスイッチングデバイスのオン信号とすることを特徴とする。 According to a fourteenth aspect of the present invention, in the thirteenth aspect, the condition for turning off the third switching device is an on signal of the first switching device.
また、本発明の第15の態様は、第13の態様において、前記第3のスイッチングデバイスをオフにする際の判定電圧を設け、オンにする際の判定電圧に、コンスタントオンタイムDCDCコンバータのボトム検出コンパレータの出力を使用することを特徴とする。 According to a fifteenth aspect of the present invention, in the thirteenth aspect, a determination voltage for turning off the third switching device is provided, and the determination voltage for turning on is set at the bottom of the constant on-time DCDC converter. The output of the detection comparator is used.
また、本発明の第16の態様は、第15の態様において、前記第3のスイッチングデバイスをオフにする際の判定電圧を超えたときにオンタイムをリセットする機能を設けたことを特徴とする。 According to a sixteenth aspect of the present invention, in the fifteenth aspect, there is provided a function of resetting an on-time when a determination voltage for turning off the third switching device is exceeded. .
また、本発明の第17の態様は、第1から第10のいずれかの態様において、前記出力電圧が印加される負荷電流が急激に減少したことを検出したときに、前記第3のスイッチングデバイスを流れるインダクタ電流を遮断することを特徴とする。 In addition, in a seventeenth aspect of the present invention, in any one of the first to tenth aspects, when it is detected that a load current to which the output voltage is applied is suddenly reduced, the third switching device The inductor current flowing through is cut off.
また、本発明の第18の態様は、第17の態様において、前記負荷電流が急激に減少したことを検出したときに、一定時間、前記第3のスイッチングデバイスを流れる前記インダクタ電流を遮断することを特徴とする。 Further, an eighteenth aspect of the present invention is that, in the seventeenth aspect, the inductor current flowing through the third switching device is cut off for a certain period of time when it is detected that the load current suddenly decreases. It is characterized by.
また、本発明の第19の態様は、第17の態様において、前記負荷電流が急激に減少したことを検出したときに、前記第3のスイッチングデバイスを流れる前記インダクタ電流を遮断し、前記出力電圧が解除電圧を下回ったときに、前記第3のスイッチングデバイスをオンにすることを特徴とする。 According to a nineteenth aspect of the present invention, in the seventeenth aspect, when it is detected that the load current suddenly decreases, the inductor current flowing through the third switching device is interrupted, and the output voltage When the voltage drops below the release voltage, the third switching device is turned on.
本発明によれば、インダクタと、入力電圧が与えられる入力電圧端子とインダクタとの間に接続される第1のスイッチングデバイスと、第1のスイッチングデバイスとインダクタとの接続点と、グランド端子との間に接続された第2のスイッチングデバイスと、出力電圧が出力される出力電圧端子とグランド端子との間のコンデンサとを備えるDCDCコンバータにおいて、第1のスイッチングデバイスSW1のオフ時の電流経路である、グランド端子から出力電圧端子までの経路に挿入された、負荷電流に応答して前記経路を遮断するための第3のスイッチングデバイスをさらに備えることにより、負荷電流の急激な減少またはこれに起因して発生したオーバーシュートに高速に応答することができる。 According to the present invention, an inductor, a first switching device connected between an input voltage terminal to which an input voltage is applied and the inductor, a connection point between the first switching device and the inductor, and a ground terminal In a DCDC converter including a second switching device connected in between and a capacitor between an output voltage terminal from which an output voltage is output and a ground terminal, this is a current path when the first switching device SW1 is off. And a third switching device inserted in a path from the ground terminal to the output voltage terminal for interrupting the path in response to the load current, thereby causing a rapid decrease in the load current or due to this. It is possible to respond to the overshoot generated at a high speed.
以下、図面を参照して本発明の実施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.
(第1の実施形態)
図3に、第1の実施形態に係るDCDCコンバータを示す。DCDCコンバータ300は、インダクタL1と、入力電圧VINが与えられる入力電圧端子とインダクタL1との間に接続される第1のスイッチングデバイスSW1と、第1のスイッチングデバイスSW1とインダクタL1との接続点とグランド端子GNDとの間に接続された第2のスイッチングデバイスSW2と、出力電圧VOUTが出力される出力電圧端子とグランド端子GNDとの間のコンデンサCOUTと、インダクタ1と出力電圧端子との間に接続された第3のスイッチングデバイスSW3とを備える。説明のため、負荷も併せて図示してある。
(First embodiment)
FIG. 3 shows a DCDC converter according to the first embodiment. The DCDC converter 300 includes an inductor L1, a first switching device SW1 connected between an input voltage terminal to which an input voltage V IN is applied, and the inductor L1, and a connection point between the first switching device SW1 and the inductor L1. The second switching device SW2 connected between the first terminal and the ground terminal GND, the capacitor C OUT between the output voltage terminal from which the output voltage V OUT is output and the ground terminal GND, the
第3のスイッチングデバイスSW3は、負荷電流の急激な減少またはこれに起因して発生したオーバーシュートが検出されるとオフされる。これにより、インダクタL1からコンデンサCOUTに流れるインダクタ電流iLが遮断または低減され、オーバーシュートの回避または抑制を図ることができる。 The third switching device SW3 is turned off when a sudden decrease in the load current or an overshoot caused by this is detected. As a result, the inductor current i L flowing from the inductor L1 to the capacitor C OUT is cut off or reduced, and overshoot can be avoided or suppressed.
図5に、本実施形態に係るDCDCコンバータの動作例を説明するための図を示す。図4は、図1に示した従来のDCDCコンバータの動作を比較として説明するための図である。第1のスイッチングデバイスSW1は、一定時間オンした後、出力電圧が基準電圧に下がるまでオフする。基準電圧まで下がると、再び一定時間オンする。こうした制御を受けている。これは、図5及び6で共通である。ただし、本実施形態に係る図6では、負荷電流の急激な減少またはこれに起因して発生したオーバーシュートが検出されると第3のスイッチングデバイスSW3がオフされ、この時点をピークに出力電圧が低下していき、オーバーシュートの回避または抑制が可能となる。出力電圧が基準電圧に達すると、第1のスイッチングデバイスSW1が一定時間オンされる。この際、第3のスイッチングデバイスSW3は第1のスイッチングデバイスSW1と同時にオンされる。 FIG. 5 is a diagram for explaining an operation example of the DCDC converter according to the present embodiment. FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the conventional DCDC converter shown in FIG. 1 as a comparison. The first switching device SW1 is turned on for a predetermined time and then turned off until the output voltage falls to the reference voltage. When it falls to the reference voltage, it turns on again for a certain time. We are under such control. This is common in FIGS. However, in FIG. 6 according to the present embodiment, the third switching device SW3 is turned off when a sudden decrease in the load current or an overshoot caused by this is detected, and the output voltage is peaked at this point. It decreases, and overshoot can be avoided or suppressed. When the output voltage reaches the reference voltage, the first switching device SW1 is turned on for a certain time. At this time, the third switching device SW3 is turned on simultaneously with the first switching device SW1.
なお、第3のスイッチングデバイスSW3がオフで、かつ第1のスイッチングデバイスSW1がオフの場合、第3のスイッチングデバイスSW3は、第1のスイッチングデバイスSW1がオフ時のグランド端子GNDから出力電圧端子までの電流経路に挿入されている形になる。第3のスイッチングデバイスSW3がオフのときに第3のスイッチングデバイスSW3に加わる電圧をVSW3とすると、インダクタ電流iLの電流変化は次式で表される。 When the third switching device SW3 is off and the first switching device SW1 is off, the third switching device SW3 is connected from the ground terminal GND to the output voltage terminal when the first switching device SW1 is off. Is inserted into the current path. When the voltage applied to the third switching device SW3 when the third switching device SW3 is off is V SW3 , the current change of the inductor current i L is expressed by the following equation.
第3のスイッチングデバイスSW3に加わる電圧が高いほど、インダクタ電流iLの減少速くなる。第3のスイッチングデバイスSW3をオンするタイミングは様々だが、インダクタ電流iLが速く減少する本実施形態に係るDCDCコンバータ300では、第3のスイッチングデバイスSW3をオンしたときにオーバーシュートが生じにくい。つまり、負荷電流の急激な減少またはこれに起因して発生したオーバーシュートに高速に応答することができる。 The higher the voltage applied to the third switching device SW3, the faster the inductor current i L decreases. The timing at which the third switching device SW3 is turned on varies, but in the DCDC converter 300 according to the present embodiment in which the inductor current i L decreases rapidly, overshoot is unlikely to occur when the third switching device SW3 is turned on. That is, it is possible to respond rapidly to a sudden decrease in load current or overshoot caused by this.
第3のスイッチングデバイスSW3は、図3ではインダクタL1と出力電圧端子との間に配置しているが、上述の効果は、第3のスイッチングデバイスSW3が、第1のスイッチングデバイスSW1がオフ時の電流経路であるグランド端子GNDから出力電圧端子の間に挿入されていれば得られることに留意されたい(図6参照)。第3のスイッチングデバイスSW3は、第1のスイッチングデバイスSW1のオフ時の電流経路である、グランド端子から出力電圧端子までの経路を、負荷電流に応答して遮断する。 Although the third switching device SW3 is arranged between the inductor L1 and the output voltage terminal in FIG. 3, the above-described effect is obtained when the third switching device SW3 is turned off and the first switching device SW1 is turned off. Note that it can be obtained if it is inserted between the ground terminal GND, which is the current path, and the output voltage terminal (see FIG. 6). The third switching device SW3 blocks a path from the ground terminal to the output voltage terminal, which is a current path when the first switching device SW1 is turned off, in response to the load current.
(第2の実施形態)
図7に、第2の実施形態に係るDCDCコンバータを示す。DCDCコンバータ700は、第1の実施形態に係るDCDCコンバータ300とほぼ同一だが、インダクタL1と第3のスイッチングデバイスSW3との接続点と、入力電圧端子との間に第4のスイッチングデバイスSW4が設けられている点と、第1及び第3のスイッチングデバイスSW1、SW3の寄生ダイオードD1、D3を併せて示してある点が異なる。
(Second Embodiment)
FIG. 7 shows a DCDC converter according to the second embodiment. DCDC converter 7 00, almost identical to the DCDC converter 300 according to the first embodiment, but an inductor L1 and a connection point of the third switching device SW3, the fourth switching device SW4 between the input voltage terminal The difference is that the parasitic diodes D1 and D3 of the first and third switching devices SW1 and SW3 are shown together.
第4のスイッチングデバイスSW4には、入力電源端子から、インダクタL1と第3のスイッチングデバイスSW3との接続点へ向けて流れる電流を遮断することができるものを用いる。こうした構成とすることにより、第3のスイッチングデバイスSW3がオフされて遮断されたインダクタ電流iLを、第4のスイッチングデバイスSW4を通して入力電圧端子へ回生させることができる。 As the fourth switching device SW4, a device that can cut off the current flowing from the input power supply terminal toward the connection point between the inductor L1 and the third switching device SW3 is used. With such a configuration, the inductor current i L that is cut off when the third switching device SW3 is turned off can be regenerated to the input voltage terminal through the fourth switching device SW4.
第1のスイッチングデバイスSW1がオフで、グランド端子GNDから、第2のスイッチングデバイスSW2、インダクタL1、第3のスイッチングデバイスSW3を経て出力電圧端子に電流が流れているときに、第3のスイッチングデバイスSW3がオフになると、インダクタL1と第3のスイッチングデバイスSW3との接続点の電位は、逆起電力によりVINよりも高くなる。たとえば、第4のスイッチングデバイスSW4としてダイオードを用いた場合、当該ダイオードを通して入力電圧端子にインダクタ電流iLが流れる。これにより、第3のスイッチングデバイスSW3に加わる電圧を入力電圧VINでクランプすることができ、第3のスイッチングデバイスSW3を保護することができる。また、インダクタ電流iLが電源に戻されるので、損失を低減することができる。 When the first switching device SW1 is off and current flows from the ground terminal GND to the output voltage terminal via the second switching device SW2, the inductor L1, and the third switching device SW3, the third switching device When SW3 is turned off, the potential at the connection point between the inductor L1 and the third switching device SW3 becomes higher than V IN due to the back electromotive force. For example, when a diode is used as the fourth switching device SW4, the inductor current i L flows to the input voltage terminal through the diode. As a result, the voltage applied to the third switching device SW3 can be clamped by the input voltage V IN , and the third switching device SW3 can be protected. Further, since the inductor current i L is returned to the power source, the loss can be reduced.
なお、図7では、第2及び第4のスイッチングデバイスSW2、SW4として、ダイオードを利用した例を示したが、図8に、MOSFETを用いた例を示す。第3のスイッチングデバイスSW3がオフになったときに、第4のスイッチングデバイスSW4をオンにすることにより、オン電圧が低いためダイオードを用いた場合よりも損失を低減することが可能である。 7 shows an example using diodes as the second and fourth switching devices SW2 and SW4, FIG. 8 shows an example using MOSFETs. By turning on the fourth switching device SW4 when the third switching device SW3 is turned off, it is possible to reduce the loss as compared with the case where a diode is used because the on-voltage is low.
(第3の実施形態)
図9に、第3の実施形態に係るDCDCコンバータを示す。DCDCコンバータ900は、図7に示した第2の実施形態に係るDCDCコンバータ700とほぼ同一だが、第4のスイッチングデバイスSW4が、入力電圧端子とは異なる他の電圧端子に接続されている点が異なる。ここで、当該電圧端子に加わる電圧VHは出力電圧VOUTの目標値より大きいものとする。
(Third embodiment)
FIG. 9 shows a DCDC converter according to the third embodiment. The DCDC converter 900 is substantially the same as the DCDC converter 700 according to the second embodiment shown in FIG. 7, but the fourth switching device SW4 is connected to another voltage terminal different from the input voltage terminal. Different. Here, it is assumed that the voltage V H applied to the voltage terminal is larger than the target value of the output voltage V OUT .
このような回路構成の場合には、入力電圧VIN以外の電圧を選定できるので、インダクタ電流iLOADが減少する勾配を変更することができる。第3のスイッチングデバイスSW3に加わる電圧を電圧VHでクランプすることができる点、インダクタ電流iLが電源に戻されるので損失を低減することができる点は、第2の実施形態と同様である。 In such a circuit configuration, since a voltage other than the input voltage V IN can be selected, the gradient at which the inductor current i LOAD decreases can be changed. The point that the voltage applied to the third switching device SW3 can be clamped with the voltage V H and the point that the loss can be reduced because the inductor current i L is returned to the power supply are the same as in the second embodiment. .
(第4の実施形態)
図10に、第4の実施形態に係るDCDCコンバータを示す。DCDCコンバータ1000は、第1の実施形態に係るDCDCコンバータ300とほぼ同一だが、第3のスイッチングデバイスSW3と並列に抵抗R1を設けた点が異なる。
(Fourth embodiment)
FIG. 10 shows a DCDC converter according to the fourth embodiment. The DCDC converter 1000 is substantially the same as the DCDC converter 300 according to the first embodiment, except that a resistor R1 is provided in parallel with the third switching device SW3.
このような回路構成の場合には、第3のスイッチングデバイスSW3のオフ時に第3のスイッチングデバイスSW3により遮断された、インダクタL1から出力電圧端子への電流が抵抗R1を通して出力電圧端子に流れる。 In the case of such a circuit configuration, the current from the inductor L1 to the output voltage terminal, which is interrupted by the third switching device SW3 when the third switching device SW3 is turned off, flows to the output voltage terminal through the resistor R1.
第1のスイッチングデバイスSW1がオフで、グランド端子GNDから、第2のスイッチングデバイスSW2、インダクタL1、第3のスイッチングデバイスSW3を経て出力電圧端子に電流が流れているとき、第3のスイッチングデバイスSW3がオフになると、インダクタ電流iLは、第3のスイッチングデバイスSW3に並列に接続された抵抗R1を通して流れる。抵抗R1に発生した電圧により、図1に示したような従来のDCDCコンバータよりもインダクタL1に高い電圧が加わるため、次式に示すように、インダクタ電流iLの減少が速くなる。そのため、第3のスイッチングデバイスSW3をオンしたときにコンデンサCOUTに余計な電荷が流れ込みにくく、オーバーシュートが生じにくい。 When the first switching device SW1 is off and current flows from the ground terminal GND to the output voltage terminal via the second switching device SW2, the inductor L1, and the third switching device SW3, the third switching device SW3 Is turned off, the inductor current i L flows through the resistor R1 connected in parallel to the third switching device SW3. The voltage generated in the resistor R1, to join the high voltage to the inductor L1 than conventional DCDC converter as shown in FIG. 1, as shown in the following equation, the decrease in inductor current i L increases. Therefore, residual charge is less likely to flow into the capacitor C OUT when turned on third switching device SW3, overshoot is less likely to occur.
これは、第1の実施形態において式(3)を参照して説明したのと同様に、負荷電流の急激な減少またはこれに起因して発生したオーバーシュートに高速に応答することができることを意味する。 This means that, as described with reference to the expression (3) in the first embodiment, it is possible to respond rapidly to a sudden decrease in load current or overshoot caused by this. To do.
第1〜第3の実施形態と比較すると、これらの実施形態では、インダクタL1から出力電圧端子への電流がゼロになる。したがって、負荷電流iLOADが減少はしたもののゼロではない場合、コンデンサCOUTの電荷は減少するのみであるので、出力電圧VOUTも減少していく。第1のスイッチングデバイスSW1は、出力電圧VOUTが所定の電圧以下になるとオンされるという制御を受けるため、インダクタ電流iLが十分に減少したか否かにかかわらず、出力電圧VOUTが低下したことに応答して第1のスイッチングデバイスSW1がオンされると、コンデンサCOUTに過剰な電荷が流れ込み、オーバーシュートが生じる可能性がある。 Compared with the first to third embodiments, in these embodiments, the current from the inductor L1 to the output voltage terminal becomes zero. Therefore, when the load current i LOAD is reduced but not zero, the charge of the capacitor C OUT only decreases, so the output voltage V OUT also decreases. Since the first switching device SW1 is controlled to be turned on when the output voltage V OUT becomes equal to or lower than a predetermined voltage, the output voltage V OUT decreases regardless of whether or not the inductor current i L is sufficiently reduced. When the first switching device SW1 is turned on in response to the fact, excess charge in the capacitor C OUT flows, there is a possibility that overshooting occurs.
本実施形態に係るDCDCコンバータ1000では、第3のスイッチングデバイスSW3がオフされていても抵抗R1を通じて出力電圧端子に電流iLが流れ、負荷電流iLOADによる電荷の減少と拮抗する形でインダクタ電流iLによる電荷の増加が発生する。しかしながら、式(4)に従ってインダクタ電流iLは高速に減少していき、インダクタ電流iLが負荷電流iLOADよりも小さくなると、出力電圧VOUTが減少し始める。よって、出力電圧VOUTが所定の電圧よりも低下したことに応答して第1のスイッチングデバイスSW1がオンされたときには、インダクタ電流iLは十分に減少しており、第1のスイッチングデバイスSW1をオンしてすぐにオーバーシュートすることはない。なお、第3のスイッチングデバイスSW3は、第1のスイッチングデバイスSW1と同時にオンされる制御を受ける。図11に、第4の実施形態に係るDCDCコンバータ1000の動作を説明するための図を示す。図5と異なる点は、第4の実施形態に係るDCDCコンバータ1000では、第3のスイッチングデバイスSW3をオフした後も、上述のように出力電圧VOUTが増加していくところである。 In the DCDC converter 1000 according to the present embodiment, even when the third switching device SW3 is turned off, the current i L flows to the output voltage terminal through the resistor R1, and the inductor current is antagonized with the decrease in charge due to the load current i LOAD. An increase in charge due to i L occurs. However, the inductor current i L decreases rapidly according to the equation (4), and when the inductor current i L becomes smaller than the load current i LOAD , the output voltage V OUT starts to decrease. Therefore, when the first switching device SW1 is turned on in response to the output voltage V OUT being lower than the predetermined voltage, the inductor current i L is sufficiently reduced, and the first switching device SW1 is turned on. There is no overshoot immediately after turning on. Note that the third switching device SW3 is controlled to be turned on simultaneously with the first switching device SW1. FIG. 11 is a diagram for explaining the operation of the DCDC converter 1000 according to the fourth embodiment. The difference from FIG. 5 is that, in the DCDC converter 1000 according to the fourth embodiment, the output voltage VOUT increases as described above even after the third switching device SW3 is turned off.
図12に、第4の実施形態の変形形態を示す。これは、図10のDCDCコンバータ1000に、図7に示した第2の実施形態に係るDCDCコンバータ700を組み合わせたものである。図10を参照して上述した第4の実施形態に係るDCDCコンバータ1000の効果に加えて、抵抗R1の設定によっては点VAの電位が入力電圧VINよりも高くなる場合があり、その場合、インダクタL1のエネルギーが電源に戻されるので損失を低減することができる。加えて、第3のスイッチングデバイスSW3に加わる電圧をVINで制限することができる。 FIG. 12 shows a modification of the fourth embodiment. This is a combination of the DCDC converter 1000 of FIG. 10 and the DCDC converter 700 according to the second embodiment shown in FIG. In addition to the effects of the DCDC converter 1000 according to the fourth embodiment described above with reference to FIG. 10, the potential at the point V A may be higher than the input voltage V IN depending on the setting of the resistor R1, in which case Since the energy of the inductor L1 is returned to the power source, the loss can be reduced. In addition, the voltage applied to the third switching device SW3 can be limited by V IN .
(第5の実施形態)
図13に、第5の実施形態に係るDCDCコンバータを示す。DCDCコンバータ1300は、第3のスイッチングデバイスSW3が、グランド端子GNDと第2のスイッチングデバイスSW2との間に配置されている点が図3のDCDCコンバータ300と異なる。
(Fifth embodiment)
FIG. 13 shows a DCDC converter according to the fifth embodiment. The DCDC converter 1300 is different from the DCDC converter 300 of FIG. 3 in that the third switching device SW3 is disposed between the ground terminal GND and the second switching device SW2.
このような回路構成の場合には、第1のスイッチングデバイスSW1がオンのときに、インダクタ電流iLが第3のスイッチングデバイスSW3に流れないため、図3の回路構成に比べて損失を低減することができる。 In the case of such a circuit configuration, the inductor current i L does not flow to the third switching device SW3 when the first switching device SW1 is on, so that the loss is reduced as compared with the circuit configuration of FIG. be able to.
図14は、図13のDCDCコンバータ1300において、抵抗R1を第3のスイッチングデバイスSW3と並列に接続したものである。第1のスイッチングデバイスSW1及び第3のスイッチングデバイスSW3の寄生素子D1、D3をそれぞれ示してあるが、第3のスイッチングデバイスSW3の寄生素子D3は、グランド端子GNDから流出する方向の電流を遮断する機能を有する。 FIG. 14 shows a structure in which a resistor R1 is connected in parallel with the third switching device SW3 in the DCDC converter 1300 of FIG. Although the parasitic elements D1 and D3 of the first switching device SW1 and the third switching device SW3 are shown, the parasitic element D3 of the third switching device SW3 cuts off the current flowing in the direction from the ground terminal GND. It has a function.
第1のスイッチングデバイスSW1がオフで、第2のスイッチングデバイスSW2、インダクタL1、第3のスイッチングデバイスSW3を経て出力電圧端子に電流が流れているとき、第3のスイッチングデバイスSW3がオフになると、インダクタ電流iLは並列に接続された抵抗R1を通して流れる。それにより、抵抗R1に発生する電圧分が図1のような従来のDCDCコンバータ以上に加わるので、インダクタ電流iLの減少が速くなる。 When the first switching device SW1 is off and the current flows to the output voltage terminal via the second switching device SW2, the inductor L1, and the third switching device SW3, the third switching device SW3 is turned off. The inductor current i L flows through the resistor R1 connected in parallel. Thereby, a voltage component generated across the resistor R1 is so applied to the above conventional DCDC converter as shown in FIG. 1, a decrease of the inductor current i L increases.
寄生素子D3は、存在する場合と存在しない場合がある。第3のスイッチングデバイスSW3が寄生素子D3を有する場合には、図14に示すように、寄生素子D3がグランド端子GNDから流出する方向の電流を遮断する向きで第3のスイッチングデバイスSW3を配置する必要がある。図15(a)及び(b)に、NチャネルMOSFET及びPチャネルMOSFETを第3のスイッチングデバイスSW3として用いた場合の例をそれぞれ示す。図15(a)の構造が図14の第3のスイッチングデバイスSW3を与える。 The parasitic element D3 may or may not exist. When the third switching device SW3 has the parasitic element D3, as shown in FIG. 14, the third switching device SW3 is arranged in such a direction that the parasitic element D3 cuts off the current flowing out from the ground terminal GND. There is a need. FIGS. 15A and 15B show examples in the case where an N-channel MOSFET and a P-channel MOSFET are used as the third switching device SW3, respectively. The structure of FIG. 15A provides the third switching device SW3 of FIG.
(第6の実施形態)
図16に、第6の実施形態に係るDCDCコンバータを示す。DCDCコンバータ1600は、第1の実施形態に係るDCDCコンバータ300とほぼ同一だが、第3のスイッチングデバイスSW3と並列にツェナーダイオードZD1を設けた点が異なる。
(Sixth embodiment)
FIG. 16 shows a DCDC converter according to the sixth embodiment.
第1のスイッチングデバイスSW1がオフで、第2のスイッチングデバイスSW2、インダクタL1、第3のスイッチングデバイスSW3を経て出力電圧端子に電流が流れているとき、第3のスイッチングデバイスSW3がオフになると、インダクタ電流iLは並列に接続されたツェナーダイオードZD1を通して流れる。それにより、ツェナーダイオードZD1のツェナー電圧分が図1のような従来のDCDCコンバータより余分に加わり、インダクタ電流iLの減少が速くなる。 When the first switching device SW1 is off and the current flows to the output voltage terminal via the second switching device SW2, the inductor L1, and the third switching device SW3, the third switching device SW3 is turned off. The inductor current i L flows through the Zener diode ZD1 connected in parallel. As a result, the Zener voltage of the Zener diode ZD1 is added more than in the conventional DCDC converter as shown in FIG. 1, and the inductor current i L is rapidly reduced.
なお、ツェナーダイオードZD1等の非線形抵抗素子を用いてもよい。 A non-linear resistance element such as a Zener diode ZD1 may be used.
(第7の実施形態)
図17に、第7の実施形態に係るDCDCコンバータを示す。DCDCコンバータ1700は、出力電圧VOUTが過電圧状態であることを検出したときに、第3のスイッチングデバイスSW3をオフにするための過電圧判定回路を備える。ここでは、第4の実施形態で説明した図10のDCDCコンバータ1000に過電圧判定回路を付加したもので説明するが、これはあくまで例示であることに留意されたい。以下、図18から図25に関しても同様である。
(Seventh embodiment)
FIG. 17 shows a DCDC converter according to the seventh embodiment. The DCDC converter 1700 includes an overvoltage determination circuit for turning off the third switching device SW3 when it is detected that the output voltage V OUT is in an overvoltage state. Here, the DCDC converter 1000 of FIG. 10 described in the fourth embodiment will be described by adding an overvoltage determination circuit, but it should be noted that this is merely an example. The same applies to FIGS. 18 to 25.
出力電圧VOUTが過電圧判定電圧VOVよりも大きくなると過電圧検出コンパレータOV_COMPの出力がLowになり、第3のスイッチングデバイスSW3がオフになる。これにより、インダクタ電流iLは抵抗R1を通して流れる。過電圧判定電圧VOVは、たとえば基準電圧Vrefの1.1倍といった値に設定することができる。 When the output voltage V OUT becomes larger than the overvoltage determination voltage V OV , the output of the overvoltage detection comparator OV_COMP becomes Low, and the third switching device SW3 is turned off. Thereby, the inductor current i L flows through the resistor R1. The overvoltage determination voltage VOV can be set to a value such as 1.1 times the reference voltage Vref , for example.
図18に、第7の実施形態の変形形態を示す。DCDCコンバータ1800は、出力電圧VOUTが過電圧状態であることを検出したときに、一定時間、ワンショット回路ONE SHOTを利用して第3のスイッチングデバイスSW3をオフにする。出力電圧VOUTが過電圧判定電圧VOVよりも大きくなると、過電圧検出コンパレータOV_COMPの出力がLowになり、一定時間、第3のスイッチングデバイスSW3がオフになる。これにより第3のスイッチングデバイスSW3が高速にオン・オフするような減少を回避することができる。 FIG. 18 shows a modification of the seventh embodiment. When the DCDC converter 1800 detects that the output voltage V OUT is in an overvoltage state, the DCDC converter 1800 turns off the third switching device SW3 using the one-shot circuit ONE SHOT for a certain period of time. When the output voltage V OUT becomes larger than the overvoltage determination voltage V OV , the output of the overvoltage detection comparator OV_COMP becomes Low, and the third switching device SW3 is turned off for a certain time. As a result, it is possible to avoid a decrease in which the third switching device SW3 is turned on / off at high speed.
(第8の実施形態)
図19に、第8の実施形態に係るDCDCコンバータを示す。DCDCコンバータ1900は、インダクタL1と出力電圧端子との間に接続された第3のスイッチングデバイスSW3をオフにする際の判定電圧VOVSと、オンにする際の判定電圧VOVRをそれぞれ設定した回路をさらに備える。
(Eighth embodiment)
FIG. 19 shows a DCDC converter according to an eighth embodiment. The DCDC converter 1900 is a circuit in which a determination voltage V OVS when turning off the third switching device SW3 connected between the inductor L1 and the output voltage terminal and a determination voltage V OVR when turning on are set. Is further provided.
出力電圧VOUTが過電圧判定電圧VOVSよりも高くなると、過電圧検出コンパレータOVS_COMPの出力がHighになり、リセットセット・フリップフロップ(RS−FF)の出力QBがLowになり、第3のスイッチングデバイスSWがオフになる。出力QBは、出力電圧VOUTが過電圧解除電圧VOVRよりも低くなったときに出力QBがHighになる。 When the output voltage V OUT becomes higher than the overvoltage determination voltage V OVS , the output of the overvoltage detection comparator OVS_COMP becomes High, the output QB of the reset set flip-flop (RS-FF) becomes Low, and the third switching device SW Turns off. The output QB becomes High when the output voltage V OUT becomes lower than the overvoltage release voltage V OVR .
(第9の実施形態)
図20に、第9の実施形態に係るDCDCコンバータを示す。DCDCコンバータ2000は、インダクタL1と出力電圧端子との間に接続された第3のスイッチングデバイスSW3をオフにする条件を、第1のスイッチングデバイスSW1のオン信号とする回路を備える。
(Ninth embodiment)
FIG. 20 shows a DCDC converter according to the ninth embodiment. The DCDC converter 2000 includes a circuit that uses a condition for turning off the third switching device SW3 connected between the inductor L1 and the output voltage terminal as an ON signal of the first switching device SW1.
出力電圧VOUTが過電圧判定電圧VOVSよりも高くなると過電圧検出コンパレータOVS_COMPの出力がHighになり、リセットセット・フリップフロップ(RS−FF)の出力QBがLowになり、第3のスイッチングデバイスSW3がオフになる。第1のスイッチングデバイスSW1をオンにする信号で、出力QBはHighになり、第3のスイッチングデバイスSW3がオンになる。 When the output voltage V OUT becomes higher than the overvoltage determination voltage V OVS, the output of the overvoltage detection comparator OVS_COMP becomes High, the output QB of the reset set flip-flop (RS-FF) becomes Low, and the third switching device SW3 becomes Turn off. With the signal for turning on the first switching device SW1, the output QB becomes High and the third switching device SW3 turns on.
(第10の実施形態)
図21に、第10の実施形態に係るDCDCコンバータを示す。DCDCコンバータ2100は、インダクタL1と出力電圧端子との間に接続された第3のスイッチングデバイスSW3をオフにする際の判定電圧を設け、オフにする際の判定電圧に、コンスタントオンタイムDCDCコンバータのボトム検出コンパレータの出力を使用する回路をさらに備える。
(Tenth embodiment)
FIG. 21 shows a DCDC converter according to the tenth embodiment. The DCDC converter 2100 provides a determination voltage for turning off the third switching device SW3 connected between the inductor L1 and the output voltage terminal, and the determination voltage for turning off the constant switching voltage of the constant on-time DCDC converter. A circuit using the output of the bottom detection comparator is further provided.
出力電圧VOUTが基準電圧Vref以下のときに、一定時間、第1のスイッチングデバイスSW1がオンするようなコンスタントオンタイムDCDCコンバータにおいて、出力電圧VOUTと基準電圧Vrefを比較するコンパレータの出力の信号で図19の過電圧解除信号を代用することができる。このような回路構成をとることにより、図19の回路より小型化することができる。 When the output voltage V OUT is less than the reference voltage V ref, a predetermined time, the constant on-time DCDC converter as the first switching device SW1 is turned on, the output of the comparator for comparing the output voltage V OUT and the reference voltage V ref The overvoltage release signal shown in FIG. 19 can be substituted with the above signal. By adopting such a circuit configuration, it is possible to reduce the size of the circuit of FIG.
(第11の実施形態)
図22に、第11の実施形態に係るDCDCコンバータを示す。DCDCコンバータ2200は、インダクタL1と出力電圧端子との間に接続された第3のスイッチングデバイスSW3をオフにする際の判定電圧を超えたときに、第1のスイッチングデバイスSW1のオンタイムをリセットする機能を設けた回路をさらに備える。
(Eleventh embodiment)
FIG. 22 shows a DCDC converter according to the eleventh embodiment. The DCDC converter 2200 resets the on-time of the first switching device SW1 when the determination voltage for turning off the third switching device SW3 connected between the inductor L1 and the output voltage terminal is exceeded. A circuit having a function is further provided.
出力電圧VOUTが基準電圧Vref以下のときに、一定時間、第1のスイッチングデバイスSW3がオンするようなコンスタントオンタイムDCDCコンバータにおいて、出力電圧VOUTと過電圧判定電圧VOVSを比較するコンパレータの出力の信号で一定時間のオン信号を一定時間以内でオフさせることにより出力電圧の上昇量を低減することができる。この実施形態は、図5及び6を参照して説明した制御を受けている場合において、第1のスイッチングデバイスSW1のオン時に過電圧状態になったときに特に有効である。 In a constant on-time DCDC converter in which the first switching device SW3 is turned on for a certain period of time when the output voltage V OUT is equal to or lower than the reference voltage V ref, a comparator for comparing the output voltage V OUT with the overvoltage determination voltage V OVS The amount of increase in output voltage can be reduced by turning off an on signal for a certain period of time with an output signal within a certain period of time. This embodiment is particularly effective when the control described with reference to FIGS. 5 and 6 is performed and an overvoltage state occurs when the first switching device SW1 is turned on.
(第12の実施形態)
図23に、第12の実施形態に係るDCDCコンバータを示す。DCDCコンバータ2300は、負荷電流が急激に減少したことを検出したときに、第3のスイッチングデバイスSW3をオフにする回路をさらに備える。負荷電流を計測し、負荷電流が急減したことを検出して第3のスイッチングデバイスSW3をオフにする。
(Twelfth embodiment)
FIG. 23 shows a DCDC converter according to a twelfth embodiment. The DCDC converter 2300 further includes a circuit that turns off the third switching device SW3 when it is detected that the load current has rapidly decreased. The load current is measured, and it is detected that the load current has suddenly decreased, and the third switching device SW3 is turned off.
負荷電流の急減による出力電圧VOUTの変化は位相が90度遅れるので、負荷電流を検出したほうが速く応答できる。 Since the phase of the change in the output voltage VOUT due to the sudden decrease in the load current is delayed by 90 degrees, the response can be made faster by detecting the load current.
図24に、第11の実施形態の変形形態を示す。DCDCコンバータ2400は、負荷電流が急激に減少したことを検出したときに、一定時間、第3のスイッチングデバイスSW3をオフにする。 FIG. 24 shows a modification of the eleventh embodiment. The DCDC converter 2400 turns off the third switching device SW3 for a certain period of time when detecting that the load current has sharply decreased.
(第13の実施形態)
図25に、第13の実施形態に係るDCDCコンバータを示す。DCDCコンバータ2500は、負荷電流が急激に減少したことを検出したときに、第3のスイッチングデバイスSW3をオフにし、出力電圧が解除電圧を下回ったときに第3のスイッチングデバイスSW3をオンにする。負荷電流を計測し、負荷電流が急減したことを検出して第3のスイッチングデバイスSW3をオフにする。出力電圧が解除電圧VRを下回ったときに第3のスイッチングデバイスSW3をオンにする。
(13th Embodiment)
FIG. 25 shows a DCDC converter according to a thirteenth embodiment. The DCDC converter 2500 turns off the third switching device SW3 when detecting that the load current has sharply decreased, and turns on the third switching device SW3 when the output voltage falls below the release voltage. The load current is measured, and it is detected that the load current has suddenly decreased, and the third switching device SW3 is turned off. To turn on the third switching device SW3 when the output voltage falls below the release voltage V R.
Claims (17)
入力電圧が与えられる入力電圧端子と前記インダクタとの間に接続される第1のスイッチングデバイスと、
前記第1のスイッチングデバイスと前記インダクタとの接続点と、グランド端子との間に接続された第2のスイッチングデバイスと、
出力電圧が出力される出力電圧端子と前記グランド端子との間のコンデンサと、
前記第1のスイッチングデバイスのオフ時の電流経路である前記グランド端子から前記出力電圧端子までの経路に挿入された、負荷電流に応答して前記経路を遮断するための第3のスイッチングデバイスと
を備え、
前記第3のスイッチングデバイスは、前記インダクタと前記出力電圧端子との間に配置され、
前記インダクタと前記第3のスイッチングデバイスの接続点と、前記入力電圧端子との間に配置された第4のスイッチングデバイスであって、前記入力電圧端子から、前記接続点へ向けて流れる電流を遮断し、前記第3のスイッチングデバイスのオフ時に前記第3のスイッチングデバイスにより遮断されたインダクタ電流を前記入力電圧端子に流すことのできる第4のスイッチングデバイスをさらに備えることを特徴とするDCDCコンバータ。 An inductor;
A first switching device connected between an input voltage terminal to which an input voltage is applied and the inductor;
A second switching device connected between a connection point between the first switching device and the inductor and a ground terminal;
A capacitor between the output voltage terminal from which the output voltage is output and the ground terminal;
A third switching device inserted in a path from the ground terminal to the output voltage terminal, which is a current path when the first switching device is turned off, for blocking the path in response to a load current; Prepared ,
The third switching device is disposed between the inductor and the output voltage terminal;
A fourth switching device arranged between a connection point of the inductor and the third switching device and the input voltage terminal, wherein a current flowing from the input voltage terminal toward the connection point is cut off; and, the third said at off switching device of the third fourth further comprising DCDC converter according to claim Rukoto switching devices the inductor current is interrupted by the switching device can flow to the input voltage terminal.
入力電圧が与えられる入力電圧端子と前記インダクタとの間に接続される第1のスイッチングデバイスと、
前記第1のスイッチングデバイスと前記インダクタとの接続点と、グランド端子との間に接続された第2のスイッチングデバイスと、
出力電圧が出力される出力電圧端子と前記グランド端子との間のコンデンサと、
前記第1のスイッチングデバイスのオフ時の電流経路である前記グランド端子から前記出力電圧端子までの経路に挿入された、負荷電流に応答して前記経路を遮断するための第3のスイッチングデバイスと
を備え、
前記第3のスイッチングデバイスは、前記インダクタと前記出力電圧端子との間に配置され、
前記インダクタと前記第3のスイッチングデバイスの接続点と、前記入力電圧端子とは異なる他の電圧端子との間に配置された第4のスイッチングデバイスであって、前記他の電圧端子から、前記接続点へ向けて流れる電流を遮断し、前記第3のスイッチングデバイスのオフ時に前記第3のスイッチングデバイスにより遮断されたインダクタ電流を前記他の電圧端子に流すことのできる第4のスイッチングデバイスをさらに備え、
前記他の電圧端子に加えられる電圧は、前記出力電圧の目標値よりも高いことを特徴とするDCDCコンバータ。 An inductor;
A first switching device connected between an input voltage terminal to which an input voltage is applied and the inductor;
A second switching device connected between a connection point between the first switching device and the inductor and a ground terminal;
A capacitor between the output voltage terminal from which the output voltage is output and the ground terminal;
A third switching device inserted in a path from the ground terminal to the output voltage terminal, which is a current path when the first switching device is off, for blocking the path in response to a load current;
With
The third switching device is disposed between the inductor and the output voltage terminal;
A fourth switching device disposed between a connection point of the inductor and the third switching device and another voltage terminal different from the input voltage terminal, the connection from the other voltage terminal; A fourth switching device capable of interrupting a current flowing toward the point and allowing an inductor current interrupted by the third switching device to flow to the other voltage terminal when the third switching device is turned off; ,
The other voltage applied to the voltage terminal, D CDC converter you being higher than the target value of the output voltage.
入力電圧が与えられる入力電圧端子と前記インダクタとの間に接続される第1のスイッチングデバイスと、
前記第1のスイッチングデバイスと前記インダクタとの接続点と、グランド端子との間に接続された第2のスイッチングデバイスと、
出力電圧が出力される出力電圧端子と前記グランド端子との間のコンデンサと、
前記第1のスイッチングデバイスのオフ時の電流経路である前記グランド端子から前記出力電圧端子までの経路に挿入された、負荷電流に応答して前記経路を遮断するための第3のスイッチングデバイスと
を備え、
前記第3のスイッチングデバイスは、前記インダクタと前記出力電圧端子との間に配置され、
前記第3のスイッチングデバイスと並列に配置された抵抗をさらに備え、
前記第3のスイッチングデバイスのオフ時に前記第3のスイッチングデバイスにより遮断されたインダクタ電流が、前記抵抗を通して前記出力電圧端子に流れることを特徴とするDCDCコンバータ。 An inductor;
A first switching device connected between an input voltage terminal to which an input voltage is applied and the inductor;
A second switching device connected between a connection point between the first switching device and the inductor and a ground terminal;
A capacitor between the output voltage terminal from which the output voltage is output and the ground terminal;
A third switching device inserted in a path from the ground terminal to the output voltage terminal, which is a current path when the first switching device is off, for blocking the path in response to a load current;
With
The third switching device is disposed between the inductor and the output voltage terminal;
A resistor disposed in parallel with the third switching device;
Said third inductor current is interrupted by the third switching device during off switching devices, D CDC converter you characterized in that flowing to the output voltage terminal through the resistor.
前記第3のスイッチングデバイスのオフ時に前記第3のスイッチングデバイスにより遮断されたインダクタ電流が、前記抵抗を通して前記出力電圧端子に流れることを特徴とする請求項1又は2に記載のDCDCコンバータ。 A resistor disposed in parallel with the third switching device;
Said third inductor current is interrupted by the third switching device during off switching devices, DCDC converter according to claim 1 or 2, characterized in that flowing to the output voltage terminal through the resistor.
入力電圧が与えられる入力電圧端子と前記インダクタとの間に接続される第1のスイッチングデバイスと、
前記第1のスイッチングデバイスと前記インダクタとの接続点と、グランド端子との間に接続された第2のスイッチングデバイスと、
出力電圧が出力される出力電圧端子と前記グランド端子との間のコンデンサと、
前記第1のスイッチングデバイスのオフ時の電流経路である前記グランド端子から前記出力電圧端子までの経路に挿入された、負荷電流に応答して前記経路を遮断するための第3のスイッチングデバイスと
を備え、
前記第3のスイッチングデバイスは、前記第2のスイッチングデバイスと前記グランド端子との間に配置されていることを特徴とするDCDCコンバータ。 An inductor;
A first switching device connected between an input voltage terminal to which an input voltage is applied and the inductor;
A second switching device connected between a connection point between the first switching device and the inductor and a ground terminal;
A capacitor between the output voltage terminal from which the output voltage is output and the ground terminal;
A third switching device inserted in a path from the ground terminal to the output voltage terminal, which is a current path when the first switching device is off, for blocking the path in response to a load current;
With
Said third switching device, the second switching device and D CDC converter you characterized in that it is disposed between the ground terminal.
前記第3のスイッチングデバイスのオフ時に前記第3のスイッチングデバイスにより遮断されたインダクタ電流が、前記抵抗を通して前記出力電圧端子に流れることを特徴とする請求項5に記載のDCDCコンバータ。 A resistor disposed in parallel with the third switching device;
6. The DCDC converter according to claim 5 , wherein an inductor current interrupted by the third switching device when the third switching device is turned off flows to the output voltage terminal through the resistor.
前記寄生素子は、前記グランド端子から流出する方向の電流を遮断する向きに配置されていることを特徴とする請求項6に記載のDCDCコンバータ。 The third switching device has a parasitic element;
The DCDC converter according to claim 6, wherein the parasitic element is arranged in a direction to interrupt a current flowing out from the ground terminal.
前記第3のスイッチングデバイスをオフにする際の判定電圧と、オンにする際の判定電圧をそれぞれ設定したことを特徴とする請求項9に記載のDCDCコンバータ。 The third switching device is connected between the inductor and the output voltage terminal;
DCDC converter according to claim 9, wherein the determination voltage for turning off the third switching device, a determination voltage for turning on the set, respectively.
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