JP2010022186A - Dc/dcコンバータ制御回路、およびdc/dcコンバータ制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】インダクタンス素子への入力電圧の給電を予め定められた周期で行なうことによりインダクタンス素子から出力される出力電圧の、基準電圧により定められる設定電圧からの誤差電圧を増幅する誤差増幅器と、インダクタンス素子への入力電圧の給電経路を形成するスイッチ素子を、予め定められた周期で誤差増幅器の出力に応じてスイッチング動作させることにより、出力電圧を設定電圧に制御する第1制御部と、スイッチ素子をスイッチングする際の周期信号を発する発振器とを備え、発振器は、出力電圧が設定電圧から第1電圧値以上低下したことに応じて、発振周期をそれ以前の周期に比して短周期とする。
【選択図】図1
Description
転入力端子に接続されている。電圧比較器CMP1、CMP2の非反転入力端子は、基準
電圧源VRFに接続されている。電圧比較器CMP1、CMP2は、図1に概念的に示すように、各々、比較電圧におけるオフセット電圧VOF1、VOF2を有している。電圧比較器CMP1については、接続点FB1、FB2の各々に出力される出力電圧VOの分圧電圧VFB1、VFB2に対して負電圧側にオフセット電圧VOF1を有している。電圧比較器CMP2については、接続点FB1、FB2に出力される出力電圧VOの分圧電圧VFB1、VFB2に対して正電圧側にオフセット電圧VOF2を有している。電圧比較器CMP1の出力端子CMO1は、遅延回路DLおよび発振器OSCに接続され、電圧比較器CMP2の出力端子CMO2は、発振器OSCに接続されている。
電圧VFB2は、共に、基準電圧VRFに対してオフセット電圧VOF1以上に低い電圧ではなく、オフセット電圧VOF2以上に高い電圧ではない。これにより、電圧比較器CMP1からはローレベル電圧が出力され、電圧比較器CMP2からはハイレベル電圧が出力される。発振器OSCは、この状態で基準となる発振周波数で動作する。
準電圧VRFからの分圧電圧VFB1の差電圧が大きなほど、誤差増幅電圧は高い電圧値
となる。より高いセンス電圧VSにおいて電圧比較器CMPが反転することとなり、コイル電流IL1のピーク電流値が大きくなるように制御される。分圧電圧VFB1として検出される出力電圧VOが、基準電圧VRFに基づいた設定値に比して低い電圧値であるほど、コイル電流IL1のピーク値が大きく制御され、出力電圧VOを設定値に近づける制御が行われる。
電圧レベルになる。電圧比較器CMPでは、最低電圧レベルのセンス電圧VSにおいても出力信号CMOがローレベルになる条件である。フリップフロップFFがセットされた後、直ちにリセットされる動作が行われるため、メインスイッチS1は実質的にオンせず、出力端子VOへの電力供給は実質的に停止する状態となる。
コイル電流IL1のピーク電流が減少する方向に制御が行われる。また、出力電圧VOが減少し分圧電圧VFB1が減少すると、誤差増幅電圧は増加し、コイル電流IL1のピー
ク電流が増加する方向に制御が行われる。これにより、出力電圧VOの過渡的な増減は、解消されていくものである。
VOF2が付与されている。電圧比較器CMP1は、分圧電圧VFB1、VFB2が、基
準電圧VRFからオフセット電圧VOF1以上下回った場合に、出力信号CMO1がハイ
レベルに反転して出力電圧VOが過渡的に減少したことを検出する。また、電圧比較器CMP2は、分圧電圧VFB1、VFB2が、基準電圧VRFからオフセット電圧VOF2
以上上回った場合に、出力信号CMO2がローレベルに反転して出力電圧VOが過渡的に上昇したことを検出する。
3の出力端子が接続されている。
、ノアゲート25の出力端子に接続されている。
ベル、電圧比較器CMP2の出力信号CMO2がハイレベルである。従って、ナンドゲート41の出力信号はハイレベルに固定され、第2発振部12は発振動作を行なわない。これに対して第1発振部11は発振動作を行なう。
ンドゲート41、ノアゲート45、オアゲート14、およびアンドゲート15を介して、出力電圧VOが過渡的に減少する場合の第2の制御が行われる。出力電圧VOが過渡的に減少することに応じて、発信信号OSCOが出力され、出力電圧VOの過渡的な減少に遅れることなく、出力端子VOへの電力供給を行なうことができる。
なお、図4においてラッチ回路を設けず、出力信号CMO1をナンドゲート61及びインバータ13に入力し、出力信号FFOをインバータ69及びNMOSトランジスタ76に入力してもよい。
れる。また、インバータ82にフリップフロップFFの出力信号FFOが入力される。インバータ81の出力端子は、ノアゲート83、89の入力端子に接続されている。インバータ82の出力端子は、ノアゲート83の他方の入力端子、およびNMOSトランジスタ87のゲート端子に接続されている。ノアゲート83の出力端子は、抵抗素子84に接続され、抵抗素子84は、ノアゲート89の他方の入力端子に接続されると共に、NMOS
トランジスタ86、87のドレイン端子、および容量素子85に接続されている。ノアゲート89の出力端子から出力信号DLOが出力される。NMOSトランジスタ86、87
のソース端子、および容量素子85は接地電圧に接続されている。
例えば、本実施形態では、出力電圧VOの過渡的な減少に対して、第1乃至第3の制御をすべて実施する実施形態について説明したが、個々の制御は、単独でも出力電圧VOの過渡的な減少に対して迅速に応答することができるものである。第1乃至第3の制御のすべてを組み合わせる他、いずれか2つの制御の組み合わせ、また個々の制御を単独で使用しても、出力電圧Voの過渡的な減少を抑制する高速応答を実現することができる。
また、本実施形態では、抵抗素子R11、R12で構成される分圧回路に対してのみ微分回路D1を備える構成を例示したが、実施形態はこれに限定されるものではない。抵抗素子R21、R22で構成される分圧回路に対しても、同様の微分回路を備える構成とすることもできる。
また、本実施形態では、2組の分圧回路(抵抗素子R11、R12で構成される分圧回路、および抵抗素子R21、R22で構成される分圧回路)を備える構成としたが、いずれか1つの分圧回路で構成することもできる。また、誤差増幅器ERに接続される分圧回路と、電圧比較器CMP1、CMP2に接続される分圧回路との間には、特に制約はない。誤差増幅器ERと電圧比較器CMP1、CMP2とで、分圧回路を共用する構成、個々に別個に分圧回路を備える構成など、適宜に組み合わせることができる。
(付記1) インダクタンス素子への入力電圧の給電に基づいて前記インダクタンス素子から出力される出力電圧と基準電圧により定められる設定電圧とに応じた誤差電圧を増幅する誤差増幅器と、
前記インダクタンス素子への前記入力電圧の給電の経路に含まれるスイッチ素子を、前記誤差増幅器の出力に応じてスイッチング動作させることにより、前記出力電圧を前記設定電圧に制御する第1制御部と、
前記スイッチ素子の前記スイッチング動作の周期を指定する周期信号を発する発振器とを備え、
前記発振器は、前記出力電圧が前記設定電圧から第1電圧値以上低下した場合に、前記周期信号の周期を短くすることを特徴とするDC/DCコンバータ制御回路。
(付記2) 前記発振器は、前記周期信号の前記周期を計時する第1計時部を備え、
前記周期信号の前記周期が短くされた場合に、前記第1計時部で計時する時間を短縮することを特徴とする付記1に記載のDC/DCコンバータ制御回路。
(付記3) 前記発振器は、前記スイッチ素子の非導通時間を計時する第2計時部を備え、
前記周期信号の前記周期が短くされた場合に、前記第2計時部で計時する時間を短縮することを特徴とする付記1に記載のDC/DCコンバータ制御回路。
(付記4) 前記出力電圧が前記設定電圧から前記第1電圧値以上低下した場合に、前記スイッチ素子を導通する第2制御部を備えることを特徴とする付記1乃至3の少なくとも何れか1項に記載のDC/DCコンバータ制御回路。
(付記5) 前記出力電圧が前記設定電圧から前記第1電圧値以上低下した場合に、前記スイッチ素子の導通時間を長くする第3制御部を備えることを特徴とする付記1乃至4の少なくとも何れか1項に記載のDC/DCコンバータ制御回路。
(付記6) インダクタンス素子への入力電圧の給電を予め定められた周期で行なうことにより前記インダクタンス素子から出力される出力電圧の、基準電圧により定められる設定電圧からの誤差電圧を増幅する誤差増幅器と、
前記インダクタンス素子への前記入力電圧の給電経路を形成するスイッチ素子を、前記予め定められた周期で前記誤差増幅器の出力に応じてスイッチング動作させることにより、前記出力電圧を前記設定電圧に制御する第1制御部と、
前記出力電圧が前記設定電圧から第1電圧値以上低下したことに応じて、前記スイッチ素子を導通する第2制御部とを備えることを特徴とするDC/DCコンバータ制御回路。(付記7) 前記出力電圧が前記設定電圧から第1電圧値以上低下した場合に、前記スイッチ素子の導通時間を長くする第3制御部
をさらに備えることを特徴とする付記1に記載のDC/DCコンバータ制御回路。
(付記8) 前記出力電圧が前記設定電圧から前記第1電圧値以上低下したことを検出する第1電圧検出器を備えることを特徴とする付記1乃至7の少なくとも何れか1項に記載のDC/DCコンバータ制御回路。
(付記9) 前記第1電圧検出器は、前記第1電圧値に対応するオフセット電圧が付与されており、前記出力電圧あるいは該出力電圧に基づく電圧、および前記基準電圧が入力されることを特徴とする付記8に記載のDC/DCコンバータ制御回路。
(付記10) 前記出力電圧が前記設定電圧から第2電圧値以上上昇した場合に、前記スイッチ素子の非導通状態とすることを特徴とする付記1乃至9の少なくとも何れか1項に記載のDC/DCコンバータ制御回路。
(付記11) 前記発振器は、前記出力電圧が、前記設定電圧から前記第2電圧値以上上昇した場合に、前記周期信号の出力を停止することを特徴とする付記10に記載のDC/DCコンバータ制御回路。
(付記12) 前記出力電圧が前記設定電圧から前記第2電圧値以上上昇したことを検出する第2電圧検出器を備えることを特徴とする付記10または11に記載のDC/DCコンバータ制御回路。
(付記13) 前記第2電圧検出器は、前記第2電圧値に対応するオフセット電圧が付与されており、前記出力電圧あるいは該出力電圧に基づく電圧、および前記基準電圧が入力されることを特徴とする付記12に記載のDC/DCコンバータ制御回路。
(付記14) 前記出力電圧が入力され該出力電圧を分圧した第1分圧電圧を出力すると共に、前記出力電圧と前記第1分圧電圧との間に微分回路を有する第1分圧部を備え、
前記第1分圧電圧が前記出力電圧に基づく電圧として、前記第1および第2電圧検出器の少なくとも何れか一方に入力されることを特徴とする付記8、9、12、および13の少なくとも何れか1項に記載のDC/DCコンバータ制御回路。
(付記15) 前記出力電圧が入力され該出力電圧を分圧した第2分圧電圧を出力する第2分圧部を備え、
前記第2分圧電圧が前記出力電圧に基づく電圧として、前記第1および第2電圧検出器の少なくとも何れか一方に入力されることを特徴とする付記8、9、12、および13の少なくとも何れか1項に記載のDC/DCコンバータ制御回路。
(付記16) 前記出力電圧が入力され該出力電圧を分圧した第1分圧電圧を出力すると共に、前記出力電圧と前記第1分圧電圧との間に微分回路を有する第1分圧部と、
前記出力電圧が入力され該出力電圧を分圧した第2分圧電圧を出力する第2分圧部とを備え、
前記第1および第2分圧電圧が共に、前記出力電圧に基づく電圧として、前記第1および第2電圧検出器の少なくとも何れか一方に入力されることを特徴とする付記8、9、12、および13の少なくとも何れか1項に記載のDC/DCコンバータ制御回路。
(付記17) インダクタンス素子への入力電圧の給電に基づいて前記インダクタンス素子から出力される出力電圧と基準電圧により定められる設定電圧とに応じて誤差電圧を増幅し、
前記インダクタンス素子への前記入力電圧の給電の経路に含まれるスイッチ素子を、前記誤差電圧に応じてスイッチング動作させることにより、前記出力電圧を前記設定電圧に制御し、
前記スイッチ素子の前記スイッチング動作の周期を指定する周期信号を発し、
前記出力電圧が前記設定電圧から第1電圧値以上低下した場合に、前記周期信号の周期を短くすることを特徴とするDC/DCコンバータ制御方法。
(付記18) 前記周期信号の前記周期が短くされた場合に、前記スイッチ素子の非導通時間を短縮することを特徴とする付記18に記載のDC/DCコンバータ制御方法。
(付記19) 前記出力電圧が前記設定電圧から前記第1電圧値以上低下した場合に、前記スイッチ素子を導通することを特徴とする付記17に記載のDC/DCコンバータ制御方法。
(付記20) 前記出力電圧が前記設定電圧から前記第1電圧値以上低下した場合に、前記スイッチ素子の導通時間を長くする
ことを特徴とする付記17に記載のDC/DCコンバータ制御方法。
2 昇圧型のDC−DCコンバータ
3 昇圧型のDC−DCコンバータを改良したDC−DCコンバータ
11 第1発振部
12 第2発振部
16 第3発振部
CMP、CMP1、CMP2 電圧比較器
CO 出力容量素子
CS 電流センス回路
DL 遅延回路
DVC 駆動制御回路
DVH ハイ側ドライバ
DVL ロー側ドライバ
ER 誤差増幅器
FF フリップフロップ
L1 チョークコイル
OSC 発振器
PC 位相補償回路
S1 メインスイッチ
S2 同期整流スイッチS2
VRF 基準電圧源
IL、IL1、IL2 コイル電流
OSCO 発振信号
VFB1、VFB2 分圧電圧
VIN 入力電圧
VOF1、VOF2 オフセット電圧
VS センス電圧
Claims (10)
- インダクタンス素子への入力電圧の給電に基づいて前記インダクタンス素子から出力される出力電圧と基準電圧により定められる設定電圧とに応じた誤差電圧を増幅する誤差増幅器と、
前記インダクタンス素子への前記入力電圧の給電の経路に含まれるスイッチ素子を、前記誤差増幅器の出力に応じてスイッチング動作させることにより、前記出力電圧を前記設定電圧に制御する第1制御部と、
前記スイッチ素子の前記スイッチング動作の周期を指定する周期信号を発する発振器とを備え、
前記発振器は、前記出力電圧が前記設定電圧から第1電圧値以上低下した場合に、前記周期信号の周期を短くすることを特徴とするDC/DCコンバータ制御回路。 - 前記発振器は、前記周期信号の前記周期を計時する第1計時部を備え、
前記周期信号の前記周期が短くされた場合に、前記第1計時部で計時する時間を短縮することを特徴とする請求項1に記載のDC/DCコンバータ制御回路。 - 前記発振器は、前記スイッチ素子の非導通時間を計時する第2計時部を備え、
前記周期信号の前記周期が短くされた場合に、前記第2計時部で計時する時間を短縮することを特徴とする請求項1に記載のDC/DCコンバータ制御回路。 - 前記出力電圧が前記設定電圧から前記第1電圧値以上低下した場合に、前記スイッチ素子を導通する第2制御部を備えることを特徴とする請求項1乃至3の少なくとも何れか1項に記載のDC/DCコンバータ制御回路。
- 前記出力電圧が前記設定電圧から前記第1電圧値以上低下した場合に、前記スイッチ素子の導通時間を長くする第3制御部を備えることを特徴とする請求項1乃至4の少なくとも何れか1項に記載のDC/DCコンバータ制御回路。
- インダクタンス素子への入力電圧の給電を予め定められた周期で行なうことにより前記インダクタンス素子から出力される出力電圧の、基準電圧により定められる設定電圧からの誤差電圧を増幅する誤差増幅器と、
前記インダクタンス素子への前記入力電圧の給電経路を形成するスイッチ素子を、前記予め定められた周期で前記誤差増幅器の出力に応じてスイッチング動作させることにより、前記出力電圧を前記設定電圧に制御する第1制御部と、
前記出力電圧が前記設定電圧から第1電圧値以上低下したことに応じて、前記スイッチ素子を導通する第2制御部とを備えることを特徴とするDC/DCコンバータ制御回路。 - 前記出力電圧が前記設定電圧から第1電圧値以上低下した場合に、前記スイッチ素子の導通時間を長くする第3制御部
をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のDC/DCコンバータ制御回路。 - インダクタンス素子への入力電圧の給電に基づいて前記インダクタンス素子から出力される出力電圧と基準電圧により定められる設定電圧とに応じて誤差電圧を増幅し、
前記インダクタンス素子への前記入力電圧の給電の経路に含まれるスイッチ素子を、前記誤差電圧に応じてスイッチング動作させることにより、前記出力電圧を前記設定電圧に制御し、
前記スイッチ素子の前記スイッチング動作の周期を指定する周期信号を発し、
前記出力電圧が前記設定電圧から第1電圧値以上低下した場合に、前記周期信号の周期を短くすることを特徴とするDC/DCコンバータ制御方法。 - 前記出力電圧が前記設定電圧から前記第1電圧値以上低下した場合に、前記スイッチ素子を導通することを特徴とする請求項8に記載のDC/DCコンバータ制御方法。
- 前記出力電圧が前記設定電圧から前記第1電圧値以上低下した場合に、前記スイッチ素子の導通時間を長くすることを特徴とする請求項8に記載のDC/DCコンバータ制御方法。
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