JP2015042125A - 昇降圧スイッチングレギュレータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】モード選択信号に基づいて昇降圧スイッチングモードに設定されたときは、昇降圧制御部は、出力電圧が設定電圧になるように昇圧又は降圧制御を行って昇降圧出力部をオン/オフする制御信号を生成し、昇降圧出力部は当該制御信号に基づいて動作する。モード選択信号に基づいてバイパスモードに設定されたときは、昇降圧制御部は、降圧スイッチと昇圧整流スイッチとを強制的にオンとし、接地端子に接続される降圧整流スイッチと昇圧スイッチとを強制的にオフとなる制御信号を生成し、これにより、入力電圧を入力端子から降圧スイッチ素子とインダクタと昇圧整流素子とを介して出力端子にバイパス出力させる。
【選択図】図1
Description
昇降圧スイッチングレギュレータは、昇降圧スイッチングを行わずに前記出力端子に前記入力電圧をそのままバイパスして、前記昇降圧スイッチングレギュレータの消費電流を削減するバイパスモードと、昇降圧スイッチングを行う昇降圧スイッチングモードとの動作モードを有し、
前記入力端子とインダクタの入力端との間に接続される降圧スイッチと、前記インダクタの入力端と接地端子との間に接続される降圧整流スイッチと、前記インダクタの出力端と前記接地端子との間に接続される昇圧スイッチと、前記インダクタの出力端と前記出力端子との間に接続される昇圧整流スイッチと含む昇降圧出力部と、
前記出力電圧が前記設定電圧になるように昇圧又は降圧制御を行い、前記昇降圧出力部の各制御信号を生成する昇降圧制御部と、
前記昇降圧スイッチングモードと前記バイパスモードとを選択的に設定するためのモード選択信号を入力するモード選択端子とを備え、
(A)前記モード選択信号に基づいて前記昇降圧スイッチングモードに設定されたときは、前記昇降圧制御部は、前記出力電圧が前記設定電圧になるように昇圧又は降圧制御を行って前記昇降圧出力部をオン/オフする制御信号を生成し、前記昇降圧出力部は当該制御信号に基づいて動作する一方、
(B)前記モード選択信号に基づいて前記バイパスモードに設定されたときは、前記昇降圧制御部は、前記降圧スイッチと前記昇圧整流スイッチとを強制的にオンとし、前記接地端子に接続される前記降圧整流スイッチと前記昇圧スイッチとを強制的にオフとなる制御信号を生成し、これにより、前記入力電圧を前記入力端子から前記降圧スイッチと前記インダクタと前記昇圧整流スイッチとを介して前記出力端子にバイパス出力させることを特徴とする。
本発明に係る
図1は、本発明の実施形態1における昇降圧スイッチングレギュレータ11の構成例を示すブロック図である。
図4は、本発明の実施形態2にかかる昇降圧スイッチングレギュレータ41であって、昇降圧スイッチングレギュレータの起動期間中はバイパスモードへの切り替えを無効とする場合の、昇降圧スイッチングレギュレータ41の構成例を示すブロック図である。実施形態2にかかる昇降圧スイッチングレギュレータ41は、図1の昇降圧スイッチングレギュレータ11に比較して以下の点が異なる。
(1)出力電圧制御回路14は、昇降圧スイッチングレギュレータ41のソフトスタートの完了時を示すソフトスタート信号SSを発生するソフトスタート制御回路14aをさらに備えたこと。以下、相違点について説明する。
図7は本発明の実施形態3にかかる、バイパスモードで動作していて出力端子が短絡されたとき、大きな短絡電流が流れ続けないように保護を搭載する昇降圧スイッチングレギュレータ71を示すブロック図である。実施形態3の昇降圧スイッチングレギュレータ71は、図4の昇降圧スイッチングレギュレータ41に比較して以下の点が異なる。
(1)出力電圧制御回路14はさらに、出力電圧Voutが短絡したことを検知して“H”レベルを出力し、解除ときは“L”レベルを出力する出力短絡検出信号SHDETを生成してモード制御回路75に出力する出力短絡検出回路14bを備えたこと。
(2)モード制御回路45に代えて、図8のモード制御回路75を備えたこと。
図9は図2に示すモード制御回路に対して、バイパスモードから昇降圧スイッチングモードに変更するとき、ある一定時間はバイパスモードを保持する変形例にかかるモード制御回路45Aの構成を示す回路図である。図9のモード制御回路45Aは、図5のモード制御回路45に比較して以下の点が異なる。
(1)ナンドゲート23に代えてノアゲート26を備えたこと。
(2)ノアゲート26の一方の入力端子に遅延回路25を挿入したこと。
12…昇降圧出力部、
13…昇降圧制御部、
14…出力電圧制御回路、
14A…負荷検出回路、
14a…ソフトスタート制御回路、
14b…出力短絡検出回路、
15,45,45A,75…モード制御回路、
16…降圧プリバッファ回路、
17…昇圧プリバッファ回路、
21,22…セレクタ、
23…ナンドゲート、
24…インバータ、
25…遅延回路、
26…ノアゲート、
27,28…インバータ、
29…ナンドゲート、
30…レベルシフタ、
31…入力端子、
32…出力端子、
33…接地端子、
81…充電回路、
CE…チップイネーブル端子、
BP…モード選択端子、
BULX…インダクタLの入力端子、
BOLX…インダクタLの出力端子、
BUPDRV…降圧スイッチ、
BUNDRV…降圧整流スイッチ、
BONDRV…昇圧スイッチ、
BOPDRV…昇圧整流スイッチ、
L…インダクタ、
Cin…入力平滑コンデンサ、
Cout…出力平滑コンデンサ、
Q1,Q2…MOSトランジスタ、
R…負荷、
R1…抵抗。
Claims (7)
- 入力端子に入力された入力電圧を、所定の設定電圧に昇圧又は降圧変換して出力端子から出力電圧として出力する昇降圧スイッチングレギュレータにおいて、
昇降圧スイッチングレギュレータは、昇降圧スイッチングを行わずに前記出力端子に前記入力電圧をそのままバイパスして、前記昇降圧スイッチングレギュレータの消費電流を削減するバイパスモードと、昇降圧スイッチングを行う昇降圧スイッチングモードとの動作モードを有し、
前記入力端子とインダクタの入力端との間に接続される降圧スイッチと、前記インダクタの入力端と接地端子との間に接続される降圧整流スイッチと、前記インダクタの出力端と前記接地端子との間に接続される昇圧スイッチと、前記インダクタの出力端と前記出力端子との間に接続される昇圧整流スイッチと含む昇降圧出力部と、
前記出力電圧が前記設定電圧になるように昇圧又は降圧制御を行い、前記昇降圧出力部の各制御信号を生成する昇降圧制御部と、
前記昇降圧スイッチングモードと前記バイパスモードとを選択的に設定するためのモード選択信号を入力するモード選択端子とを備え、
(A)前記モード選択信号に基づいて前記昇降圧スイッチングモードに設定されたときは、前記昇降圧制御部は、前記出力電圧が前記設定電圧になるように昇圧又は降圧制御を行って前記昇降圧出力部をオン/オフする制御信号を生成し、前記昇降圧出力部は当該制御信号に基づいて動作する一方、
(B)前記モード選択信号に基づいて前記バイパスモードに設定されたときは、前記昇降圧制御部は、前記降圧スイッチと前記昇圧整流スイッチとを強制的にオンとし、前記接地端子に接続される前記降圧整流スイッチと前記昇圧スイッチとを強制的にオフとなる制御信号を生成し、これにより、前記入力電圧を前記入力端子から前記降圧スイッチと前記インダクタと前記昇圧整流スイッチとを介して前記出力端子にバイパス出力させることを特徴とする昇降圧スイッチングレギュレータ。 - 前記バイパスモードにおいて、前記昇降圧制御部は、前記昇降圧制御部の前記出力電圧を前記設定電圧に制御する回路をオフにして、前記昇降圧スイッチングレギュレータの信号又は温度の異常状態を検出し保護する回路のいずれか、もしくは全てをオンするだけの制御を行うことを特徴とする請求項1記載の昇降圧スイッチングレギュレータ。
- 前記昇降圧スイッチングレギュレータの信号又は温度の異常状態を検出し保護する回路は、サーマルシャットダウン回路、低電圧誤動作防止回路、出力短絡検出回路、電流制限回路を含むことを特徴とする請求項2記載の昇降圧スイッチングレギュレータ。
- 前記昇降圧スイッチングレギュレータは、
サーマルシャットダウン回路、低電圧誤動作防止回路、出力短絡検出回路の合計消費電流よりも少ない消費電流で動作する、前記出力端子に流れる負荷電流の大きさを検出する負荷検出回路をさらに備え、
前記バイパスモードにおいて、前記昇降圧制御部は、前記昇降圧制御部の前記出力電圧を前記設定電圧に制御する回路と、前記サーマルシャットダウン回路、前記低電圧誤動作防止回路、前記出力短絡検出回路の各保護機能の全てをオフにするとともに、前記負荷検出回路だけをオンにして、所定の負荷電流が流れたことを前記負荷検出回路で検知した時に、前記サーマルシャットダウン回路、前記低電圧誤動作防止回路、前記出力短絡検出回路をオンさせて、前記バイパスモードでの各保護機能を起動するように制御し、前記負荷検出回路が検知するまでは、前記負荷検出回路のみを動作させることを特徴とする請求項1〜3のうちのいずれか1つに記載の昇降圧スイッチングレギュレータ。 - 前記昇降圧スイッチングレギュレータの起動期間中は、前記昇降圧制御部は、前記モード選択信号に係わらず強制的に前記昇降圧スイッチングモードに設定して起動し、その後、前記モード選択信号で設定されるモードに変更することを特徴とする請求項1〜4のうちのいずれか1つに記載の昇降圧スイッチングレギュレータ。
- 前記バイパスモードにおいて前記出力端子が短絡されたときであって、出力短絡検出回路が短絡検出を行ったとき、前記降圧スイッチ素子と前記昇圧整流素子をオフさせて前記入力端子から前記出力端子までのバイパス経路を遮断して短絡電流を制限し、前記出力端子の短絡要因が解除された後に復帰できるように、前記出力端子に接続される出力容量へ充電する充電回路をさらに備え、
前記充電回路は前記バイパスモードにおいて、又は前記バイパスモードの出力短絡期間中に動作できるように制御されることを特徴とする請求項1〜5のうちのいずれか1つに記載の昇降圧スイッチングレギュレータ。 - 前記モード選択信号が前記バイパスモードから前記昇降圧スイッチングモードに変更することを示すとき、前記昇降圧制御部は、所定期間、前記昇降圧出力部の各制御信号を前記バイパスモードを保持させて、前記昇降圧出力部を前記バイパスモードで動作させ、前記昇降圧制御部の前記出力電圧を前記設定電圧に制御する回路を前記昇降圧スイッチングモードに変更して回路の動作点に復帰させ、その後、前記昇降圧出力部の各制御信号も前記昇降圧スイッチングモードに変更して、前記昇降圧スイッチングレギュレータ全体を前記昇降圧スイッチングモードに変更することを特徴とする請求項1〜6のうちのいずれか1つに記載の昇降圧スイッチングレギュレータ。
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