JP4660139B2 - Step-up switching regulator circuit - Google Patents

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Description

本発明は、携帯機器に搭載される昇圧型スイッチングレギュレータ回路に関する。   The present invention relates to a step-up switching regulator circuit mounted on a portable device.

携帯電話やＰＤＡ（Personal Digital Assistance）といった携帯機器は、携帯機器に搭載された電池（二次電池を含む）から供給される電源電圧で動作している。例えば、携帯電話等では、これに搭載された３Ｖ仕様のＬｉイオン電池から電源電圧を得ている。一方、前述したような携帯機器には、電池から供給される電源電圧よりも高い電圧を必要とする部材も搭載されている。例えば、携帯電話等に搭載された発光ダイオードは、５Ｖ程度の電圧を印加しなければならない場合が多い。従って、これら携帯機器には、電池から供給される電源電圧を昇圧する回路が搭載されている。このような回路の１つに昇圧型スイッチングレギュレータ回路があり、その一例を図４に示す。   Mobile devices such as mobile phones and PDAs (Personal Digital Assistance) operate with a power supply voltage supplied from a battery (including a secondary battery) mounted on the mobile device. For example, in a mobile phone or the like, a power supply voltage is obtained from a 3V specification Li-ion battery mounted on the mobile phone. On the other hand, a member requiring a voltage higher than the power supply voltage supplied from the battery is also mounted on the portable device as described above. For example, a light emitting diode mounted on a mobile phone or the like often has to apply a voltage of about 5V. Therefore, a circuit for boosting the power supply voltage supplied from the battery is mounted on these portable devices. One such circuit is a step-up switching regulator circuit, an example of which is shown in FIG.

図４に示す従来の昇圧型スイッチングレギュレータ回路は、チョッパ型であり、基準電圧発生回路１、エラーアンプ３、ＰＷＭ回路５、ドライバ回路７、スイッチングトランジスタ９ａ、ダイオード９ｂ、コイル１１、及びコンデンサ１３により構成された昇圧回路４０を有し、電池から供給された電源電圧Ｖｉを、所定の出力電圧Ｖｏに昇圧させて出力する。   The conventional step-up switching regulator circuit shown in FIG. 4 is a chopper type, and includes a reference voltage generation circuit 1, an error amplifier 3, a PWM circuit 5, a driver circuit 7, a switching transistor 9a, a diode 9b, a coil 11, and a capacitor 13. The power supply voltage Vi supplied from the battery is boosted to a predetermined output voltage Vo and output.

基準電圧発生回路１は、基準電圧Ｖｂを発生させる回路であり、その出力部がエラーアンプ３の入力部の一方に接続されている。エラーアンプ３は、基準電圧Ｖｂと、出力電圧Ｖｏと、を比較し、この比較の結果に基づいた誤差信号を出力する。また、エラーアンプ３の出力部は、ＰＷＭ回路５の入力部に接続されている。なお、誤差信号は、基準電圧Ｖｂと出力電圧Ｖｏの差が大きいほど、大きくなる。   The reference voltage generation circuit 1 is a circuit that generates a reference voltage Vb, and an output portion thereof is connected to one of input portions of the error amplifier 3. The error amplifier 3 compares the reference voltage Vb and the output voltage Vo, and outputs an error signal based on the comparison result. The output section of the error amplifier 3 is connected to the input section of the PWM circuit 5. Note that the error signal increases as the difference between the reference voltage Vb and the output voltage Vo increases.

ＰＷＭ回路５は、エラーアンプ３から出力された誤差信号に基づいて、デューティー比が設定されたＰＷＭ信号を出力する回路であり、その出力部がドライバ回路７の入力部に接続されている。またＰＷＭ信号のデューティー比は、誤差信号の値が大きいほど、大きくなる。従って、ＰＷＭ回路５が三角波と誤差信号に応じて決定される基準レベルを比較するものであれば、ＰＷＭ信号は三角波の方が基準レベルより大きいときに、ローレベルになる。ドライバ回路７は、ＰＷＭ回路５から出力されたＰＷＭ信号を、後述するスイッチングトランジスタ９ａをスイッチング制御ができる程度に増幅する増幅回路であり、その出力部がスイッチングトランジスタ９ａのゲートに接続されている。   The PWM circuit 5 is a circuit that outputs a PWM signal in which a duty ratio is set based on the error signal output from the error amplifier 3, and an output unit thereof is connected to an input unit of the driver circuit 7. Also, the duty ratio of the PWM signal increases as the error signal value increases. Therefore, if the PWM circuit 5 compares the triangular wave with the reference level determined according to the error signal, the PWM signal becomes a low level when the triangular wave is larger than the reference level. The driver circuit 7 is an amplifying circuit that amplifies the PWM signal output from the PWM circuit 5 to such an extent that a switching transistor 9a described later can be switched and its output is connected to the gate of the switching transistor 9a.

スイッチングトランジスタ９ａは、ＰＷＭ信号がハイレベルのときにオンするｎチャネル型のＦＥＴである。また、スイッチングトランジスタ９ａは、ドレインがコイル１１に接続され、ソースが接地されている。ダイオード９ｂは、アノードがコイル１１に接続され、カソードがコンデンサ１３の一方の端子と出力電圧Ｖｏを出力する出力端子に接続されている。コイル１１は、スイッチングトランジスタ９ａのスイッチング制御に応じて、流れる電流量が制御されるコイルであり、一方の端子がここでは図示しない電池に接続され、他方の端子がダイオード９ｂのアノードとスイッチングトランジスタ９ａのドレインに接続されている。   The switching transistor 9a is an n-channel FET that is turned on when the PWM signal is at a high level. The switching transistor 9a has a drain connected to the coil 11 and a source grounded. The diode 9b has an anode connected to the coil 11 and a cathode connected to one terminal of the capacitor 13 and an output terminal that outputs the output voltage Vo. The coil 11 is a coil in which the amount of current flowing is controlled according to the switching control of the switching transistor 9a. One terminal is connected to a battery not shown here, and the other terminal is the anode of the diode 9b and the switching transistor 9a. Connected to the drain.

コンデンサ１３は、一方の端子が接地され、他方の端子が昇圧型スイッチングレギュレータ回路の出力端子に接続されている。また、この出力電圧Ｖｏは、前述したエラーアンプ３の入力端子の一方に帰還される。以上の構成により、図４に示す従来の昇圧型スイッチングレギュレータ回路は、電池から供給された電源電圧Ｖｉを、所定の出力電圧Ｖｏに昇圧し出力する。次に、従来の昇圧型スイッチングレギュレータ回路の動作について説明する。   One terminal of the capacitor 13 is grounded, and the other terminal is connected to the output terminal of the step-up switching regulator circuit. The output voltage Vo is fed back to one of the input terminals of the error amplifier 3 described above. With the above configuration, the conventional step-up switching regulator circuit shown in FIG. 4 boosts the power supply voltage Vi supplied from the battery to a predetermined output voltage Vo and outputs it. Next, the operation of the conventional step-up switching regulator circuit will be described.

基準電圧発生回路１で発生した基準電圧Ｖｂは、エラーアンプ３の一方の入力端子に入力される。一方、エラーアンプ３の他方の入力端子には、出力電圧Ｖｏが入力される。エラーアンプ３は、入力された２つの電圧値を比較し、出力電圧Ｖｏと基準電圧Ｖｂの差に応じた誤差信号を出力する。なお、前述したように誤差信号は、基準電圧Ｖｂと出力電圧Ｖｏの差が大きいほど、大きくなる。   The reference voltage Vb generated by the reference voltage generation circuit 1 is input to one input terminal of the error amplifier 3. On the other hand, the output voltage Vo is input to the other input terminal of the error amplifier 3. The error amplifier 3 compares two input voltage values and outputs an error signal corresponding to the difference between the output voltage Vo and the reference voltage Vb. As described above, the error signal increases as the difference between the reference voltage Vb and the output voltage Vo increases.

次に、ＰＷＭ回路５は、エラーアンプ３から出力された誤差信号に応じて、出力するＰＷＭ信号のデューティー比を設定し、デューティー比が設定されたＰＷＭ信号を出力する。ここで、ＰＷＭ信号のデューティー比は、前述したように、誤差信号の値が大きいほど、大きくなる（ハイレベルの時間が長くなる）。ＰＷＭ回路５から出力されたＰＷＭ信号は、ドライバ回路７に入力され、前述したようにスイッチングトランジスタ９ａのスイッチング制御ができる程度に増幅される。ドライバ回路７により増幅されたＰＷＭ信号は、スイッチングトランジスタ９ａのゲートに印加され、スイッチングトランジスタ９ａをスイッチング制御する。以下、このスイッチング制御について詳細に説明する。   Next, the PWM circuit 5 sets the duty ratio of the PWM signal to be output according to the error signal output from the error amplifier 3, and outputs the PWM signal in which the duty ratio is set. Here, as described above, the duty ratio of the PWM signal increases as the value of the error signal increases (the high level time increases). The PWM signal output from the PWM circuit 5 is input to the driver circuit 7 and amplified to such an extent that the switching control of the switching transistor 9a can be performed as described above. The PWM signal amplified by the driver circuit 7 is applied to the gate of the switching transistor 9a to control the switching of the switching transistor 9a. Hereinafter, this switching control will be described in detail.

ＰＷＭ回路５から出力され、ドライバ回路７により増幅されたＰＷＭ信号がハイレベルのとき、スイッチングトランジスタ９ａがオンになる。このとき、コイル１１に電流が流れる。   When the PWM signal output from the PWM circuit 5 and amplified by the driver circuit 7 is at a high level, the switching transistor 9a is turned on. At this time, a current flows through the coil 11.

次に、ＰＷＭ信号がローレベルになると、スイッチングトランジスタ９ａがオフになる。このとき、コイル１１には流れる電流量の変化に応じたコイル電圧Ｖｌが発生する。これにより、コイル１１のダイオード９ｂに接続された端部の電圧Ｖは、電源電圧Ｖｉとコイル１１に発生したコイル電圧Ｖｌとを加えた電圧（Ｖ＝Ｖｉ＋Ｖｌ）となると共に、この出力電圧Ｖに応じた電荷がコンデンサ１３に充電され、出力電圧Ｖｏとなる。そして、コンデンサ１３に保持された出力電圧Ｖｏは、出力端子に接続された機器に供給される。このように、スイッチングトランジスタ９ａのスイッチング制御により、電源電圧Ｖｉが昇圧され、昇圧した電圧が、出力電圧Ｖｏとして出力される。   Next, when the PWM signal becomes low level, the switching transistor 9a is turned off. At this time, a coil voltage Vl corresponding to a change in the amount of current flowing in the coil 11 is generated. As a result, the voltage V at the end of the coil 11 connected to the diode 9b becomes a voltage (V = Vi + Vl) obtained by adding the power supply voltage Vi and the coil voltage Vl generated in the coil 11 to the output voltage V. The corresponding charge is charged in the capacitor 13 and becomes the output voltage Vo. Then, the output voltage Vo held in the capacitor 13 is supplied to a device connected to the output terminal. Thus, the power supply voltage Vi is boosted by the switching control of the switching transistor 9a, and the boosted voltage is output as the output voltage Vo.

以上説明したように、昇圧型スイッチングレギュレータ回路では、携帯機器に搭載された電池から供給される電源電圧を昇圧するため、携帯機器に搭載された電池から供給される電源電圧よりも高い駆動電圧を必要とする部材を駆動させることができる。   As described above, in the step-up switching regulator circuit, in order to boost the power supply voltage supplied from the battery mounted on the mobile device, a drive voltage higher than the power supply voltage supplied from the battery mounted on the mobile device is used. Necessary members can be driven.

一方、前述したような携帯機器には、その状況に応じて必要とする駆動電圧（必要駆動電圧）が変動する部材が搭載されている。例えば、発光ダイオードは、所要の発光輝度に応じて必要な電流量が変動し、この電流量に応じて準方向バイアス電圧が、数Ｖから５Ｖ程度の間で変動する。また、前述したように携帯電話等に搭載されるＬｉイオン電池は、３Ｖ仕様であり、満充電時に４Ｖ程度の電源電圧が得られる。従って、前述したような発光ダイオードの駆動電圧は、携帯機器に搭載された電池から供給される電源電圧以上となることも、電源電圧以下になることもある。   On the other hand, the portable device as described above is equipped with a member whose required drive voltage (required drive voltage) varies depending on the situation. For example, in the light emitting diode, a necessary amount of current varies depending on the required light emission luminance, and the quasi-direction bias voltage varies between several volts and about 5 volts depending on the amount of current. Further, as described above, the Li ion battery mounted on a mobile phone or the like has a 3V specification, and a power supply voltage of about 4V can be obtained when fully charged. Therefore, the driving voltage of the light emitting diode as described above may be equal to or higher than the power supply voltage supplied from the battery mounted on the portable device, or may be equal to or lower than the power supply voltage.

電池から供給される電源電圧が、携帯機器に搭載された部材（前述したような発光ダイオード等）の必要駆動電圧以上の電圧であるときに、昇圧回路を駆動すると、無駄な電力を消費してしまい、電池の消耗を早めてしまう。一方、電池が満充電であっても、前述したように電池から供給される電源電圧を昇圧回路により昇圧して出力することが必要なことがある。   When the booster circuit is driven when the power supply voltage supplied from the battery is higher than the required drive voltage of a member (such as a light emitting diode as described above) mounted on the portable device, useless power is consumed. This will expedite battery consumption. On the other hand, even when the battery is fully charged, it may be necessary to boost and output the power supply voltage supplied from the battery by the booster circuit as described above.

このような電池の消耗を軽減すると共に、その必要に応じて発光ダイオード等を電源電圧より高い電圧で駆動するには、昇圧型スイッチングレギュレータ回路が、携帯機器に搭載された部材の駆動電圧に応じて、昇圧回路を駆動させて昇圧した電圧を出力電圧とするか、又は、電源電圧をそのまま出力電圧とするか、を切り替えられる構成であることが望ましい。   In order to reduce such battery consumption and to drive a light emitting diode or the like at a voltage higher than the power supply voltage as necessary, the boosting switching regulator circuit depends on the driving voltage of the member mounted on the portable device. Thus, it is desirable that the voltage boosted by driving the booster circuit be used as the output voltage, or the power supply voltage be used as the output voltage as it is.

一方、前述したような昇圧型スイッチングレギュレータ回路の出力電圧を切り替え可能にする構成には、その切り替えに伴う課題がある。これを、図５を用いて詳細に説明する。図５は、前述した出力電圧を切り替え可能にしたときの昇圧型スイッチングレギュレータ回路の動作を示す図である。携帯機器に搭載された部材の駆動電圧が、電池から供給される電源電圧以下のとき、前述した昇圧型スイッチングレギュレータ回路は、昇圧回路をオフ（停止）し、スイッチをオンする。これにより、昇圧型スイッチングレギュレータ回路の出力端子には電源電圧が出力電圧としてそのまま供給される。   On the other hand, the configuration enabling switching of the output voltage of the step-up switching regulator circuit as described above has a problem associated with the switching. This will be described in detail with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram illustrating the operation of the step-up switching regulator circuit when the output voltage can be switched. When the driving voltage of the member mounted on the portable device is equal to or lower than the power supply voltage supplied from the battery, the boosting switching regulator circuit described above turns off (stops) the boosting circuit and turns on the switch. As a result, the power supply voltage is supplied as it is to the output terminal of the step-up switching regulator circuit.

ここで、携帯機器に搭載された部材の必要とする駆動電圧が、電池から供給される電源電圧以上になったとき、昇圧型スイッチングレギュレータ回路は、昇圧回路をオン（駆動）し、スイッチをオフする。これにより、昇圧型スイッチングレギュレータ回路の出力端子には、昇圧回路により昇圧された電圧が出力電圧として供給される。しかし、昇圧回路により昇圧され出力される電圧は直ぐには所定の出力電圧にならないため、昇圧型スイッチングレギュレータ回路から出力される出力電圧は一旦下がってしまう。これにより、昇圧型スイッチングレギュレータ回路の出力端子から出力される電圧は、一旦低下する。   Here, when the drive voltage required by the member mounted on the portable device is equal to or higher than the power supply voltage supplied from the battery, the boost switching regulator circuit turns on (drives) the boost circuit and turns off the switch. To do. As a result, the voltage boosted by the booster circuit is supplied as the output voltage to the output terminal of the booster switching regulator circuit. However, since the voltage boosted and output by the booster circuit does not immediately become a predetermined output voltage, the output voltage output from the booster switching regulator circuit temporarily decreases. As a result, the voltage output from the output terminal of the step-up switching regulator circuit temporarily decreases.

また、携帯機器に搭載された部材の必要とする駆動電圧が、電池から供給される電源電圧以下になったとき、昇圧型スイッチングレギュレータ回路は、昇圧回路をオフ（停止）し、スイッチをオンする。これにより、昇圧型スイッチングレギュレータ回路の出力端子と電池が直接接続され、電源電圧が出力電圧として供給される。このとき、出力端子に接続されたコンデンサには、前述したように電源電圧を昇圧した電圧に充電されている。このため、コンデンサに充電されている電源電圧は電池から供給される電源電圧より高い。スイッチがオンしたときのインピーダンスは、非常に小さい値（数Ω程度）であるため、コンデンサからスイッチを介した電池の方向に対し大電流が流れてしまう。従って、携帯機器に搭載された部材の駆動電圧が、電池から供給される電源電圧以下になったとき、昇圧型スイッチングレギュレータ回路は、昇圧回路をオフ（停止）し、スイッチをオンすると、スイッチや、電池に損傷を与えてしまう可能性がある。   In addition, when the drive voltage required by the member mounted on the portable device is equal to or lower than the power supply voltage supplied from the battery, the boost switching regulator circuit turns off (stops) the boost circuit and turns on the switch. . As a result, the output terminal of the step-up switching regulator circuit and the battery are directly connected, and the power supply voltage is supplied as the output voltage. At this time, the capacitor connected to the output terminal is charged to a voltage obtained by boosting the power supply voltage as described above. For this reason, the power supply voltage charged in the capacitor is higher than the power supply voltage supplied from the battery. Since the impedance when the switch is turned on is a very small value (about several Ω), a large current flows from the capacitor to the direction of the battery through the switch. Therefore, when the driving voltage of the member mounted on the portable device becomes equal to or lower than the power supply voltage supplied from the battery, the step-up switching regulator circuit turns off (stops) the step-up circuit and turns on the switch. The battery may be damaged.

本発明の目的は、携帯機器に搭載された電池の消耗を軽減すると共に、必要に応じて昇圧回路を駆動して出力端子に接続された部材に昇圧された電圧を供給することにある。   An object of the present invention is to reduce consumption of a battery mounted on a portable device and to drive a booster circuit as necessary to supply a boosted voltage to a member connected to an output terminal.

上記課題を解決するために、本発明は、電源電圧を昇圧し、昇圧された電圧を出力電圧として出力する昇圧回路を備え、出力電圧を出力端子に接続された部材に出力する昇圧型スイッチングレギュレータ回路であって、オン抵抗を有し電源電圧を出力端子に供給するか否かを切り替えるスイッチと、出力端子に接続された部材の必要駆動電圧に応じて昇圧回路を駆動するか否かを制御する制御回路と、を備え、出力端子に接続された部材の必要駆動電圧が電源電圧に比べて大きくなったときは、昇圧回路を駆動し、出力電圧と基準電圧との差異に応じた時間経過後にスイッチをオフし、出力端子に接続された部材の必要駆動電圧が電源電圧に比べて小さくなったときは、昇圧回路を停止し、出力電圧と基準電圧との差異に応じた時間経過後にスイッチをオンし、スイッチを介して供給される電源電圧を出力電圧として出力することを特徴とする。また、本発明に係るスイッチングレギュレータ回路においては、前記部材は、必要駆動電圧が変動する携帯機器搭載部材であることが好適である。また、本発明は、電源電圧を昇圧し、昇圧された電圧を出力電圧として出力する昇圧回路を備え、出力端子に接続され必要駆動電圧が変動する携帯機器搭載部材に出力電圧を出力する昇圧型スイッチングレギュレータ回路であって、オン抵抗を有し電源電圧を出力端子に供給するか否かを切り替えるスイッチと、出力端子に接続された携帯機器搭載部材の必要駆動電圧に応じて昇圧回路を駆動するか否かを制御する制御回路と、を備え、出力端子に接続された携帯機器搭載部材の必要駆動電圧が電源電圧に比べて大きくなったときは、昇圧回路を駆動し、出力電圧が基準電圧以上になってから、スイッチをオフし、出力端子に接続された携帯機器搭載部材の必要駆動電圧が電源電圧に比べて小さくなったときは、昇圧回路を停止し、出力電圧が基準電圧以下となってから、スイッチをオンし、スイッチを介して供給される電源電圧を出力電圧として出力することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention includes a booster circuit that boosts a power supply voltage and outputs the boosted voltage as an output voltage, and outputs the output voltage to a member connected to an output terminal. A circuit that has an on-resistance and switches whether to supply power supply voltage to the output terminal, and controls whether to drive the booster circuit according to the required drive voltage of the member connected to the output terminal And when the required drive voltage of the member connected to the output terminal becomes larger than the power supply voltage, the booster circuit is driven, and the time elapses according to the difference between the output voltage and the reference voltage after turning off the switch, when the demanded drive voltage of the connected member to the output terminal becomes smaller than the supply voltage, the booster circuit is stopped, after a lapse of time corresponding to the difference between the output voltage and the reference voltage It turns on the switch, and outputs a power supply voltage supplied via the switch as the output voltage. In the switching regulator circuit according to the present invention, it is preferable that the member is a portable device mounting member whose required driving voltage varies. The present invention further includes a booster circuit that boosts a power supply voltage and outputs the boosted voltage as an output voltage, and outputs the output voltage to a portable device mounting member that is connected to an output terminal and whose required drive voltage varies. A switching regulator circuit that has an on-resistance and switches whether or not to supply a power supply voltage to the output terminal, and drives the booster circuit according to the required drive voltage of the portable device mounting member connected to the output terminal A control circuit for controlling whether or not the required drive voltage of the portable device mounting member connected to the output terminal is larger than the power supply voltage, the booster circuit is driven, and the output voltage is the reference voltage. After that, when the switch is turned off and the required drive voltage of the portable device mounting member connected to the output terminal becomes smaller than the power supply voltage, the booster circuit is stopped and the output voltage After a reference voltage or less, it turns on the switch, and outputs a power supply voltage supplied via the switch as the output voltage.

また、基準電圧と出力電圧を比較し、比較した結果に応じてスイッチの切り替えを制御する比較回路を備えることが望ましい。   Further, it is desirable to provide a comparison circuit that compares the reference voltage and the output voltage and controls switching of the switch according to the comparison result.

また、前記スイッチは、トランジスタスイッチであることが望ましい。   The switch is preferably a transistor switch.

また、前記基準電圧は、電源電圧であることが望ましい。   The reference voltage is preferably a power supply voltage.

本発明によれば、携帯機器に搭載された部材の必要駆動電圧に応じて、昇圧回路を駆動させて昇圧した電圧を出力電圧とするか、又は、昇圧回路を駆動させずに電源電圧をそのまま出力電圧とするか、を切り替えられる構成を実現し、さらに、出力電圧が一旦低下したり、スイッチや電池に悪影響を与えたりしない昇圧型スイッチングレギュレータ回路を実現することができる。   According to the present invention, the voltage boosted by driving the booster circuit is set as the output voltage according to the required drive voltage of the member mounted on the portable device, or the power supply voltage is left as it is without driving the booster circuit. It is possible to realize a step-up switching regulator circuit in which the output voltage can be switched, and the output voltage does not decrease temporarily or adversely affect the switch or the battery.

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。ここで、本実施形態の昇圧型スイッチングレギュレータ回路は、携帯電話又はＰＤＡといった携帯機器に搭載され、携帯機器に搭載された電池から供給される電源電圧を昇圧し、昇圧した電圧を出力電圧として携帯機器に搭載された発光ダイオードに供給しているものとする。なお、従来例と同様の又は対応する部材には同一の符号を付すものとする。以下、本実施形態に関わる昇圧型スイッチングレギュレータ回路について図面を用いて説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. Here, the step-up switching regulator circuit of the present embodiment is mounted on a portable device such as a mobile phone or a PDA, boosts a power supply voltage supplied from a battery mounted on the portable device, and carries the boosted voltage as an output voltage. It is assumed that the light is supplied to the light emitting diode mounted on the device. In addition, the same code | symbol shall be attached | subjected to the same or corresponding member as a prior art example. Hereinafter, the step-up switching regulator circuit according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.

図１は、本実施形態に関わる昇圧型スイッチングレギュレータ回路を示す図である。図１に示す昇圧型スイッチングレギュレータ回路では、基準電圧発生回路１、エラーアンプ３、ＰＷＭ回路５、ドライバ回路７、スイッチングトランジスタ９ａ、ダイオード９ｂ、コイル１１、コンデンサ１３により昇圧回路３０−１を構成し、さらに、比較回路１５、スイッチ１７、制御回路１９を備える。   FIG. 1 is a diagram illustrating a step-up switching regulator circuit according to the present embodiment. In the step-up switching regulator circuit shown in FIG. 1, a step-up circuit 30-1 is constituted by the reference voltage generating circuit 1, the error amplifier 3, the PWM circuit 5, the driver circuit 7, the switching transistor 9a, the diode 9b, the coil 11, and the capacitor 13. Further, a comparison circuit 15, a switch 17, and a control circuit 19 are provided.

比較回路１５は、昇圧型スイッチングレギュレータ回路の出力端子から出力される出力電圧を検出し、検出した出力電圧が基準電圧以上であるか否かを判定し、その判定結果に応じて、後述するスイッチ１７のオン／オフを切り替える切り替え信号を出力する。この比較回路１５は、入力部が昇圧回路３０−１の出力端子に接続され、出力部が後述するスイッチ１７の切り替え端子に接続されている。なお、前述した基準電圧は、電源電圧Ｖｉを用いるが、これについては後述する。   The comparison circuit 15 detects an output voltage output from the output terminal of the step-up switching regulator circuit, determines whether or not the detected output voltage is equal to or higher than a reference voltage, and switches described later according to the determination result A switching signal for switching on / off of 17 is output. The comparison circuit 15 has an input section connected to an output terminal of the booster circuit 30-1, and an output section connected to a switching terminal of a switch 17 described later. The reference voltage described above uses the power supply voltage Vi, which will be described later.

スイッチ１７は、前述した比較回路１５から出力された切り替え信号に基づいて、オン／オフが制御されるスイッチである。このスイッチ１７は、一方の端子がここでは図示しない携帯機器に搭載された電池に接続され、他方の端子が昇圧型スイッチングレギュレータ回路の出力端子に接続され、切り替え端子が前述した比較回路１５の出力部に接続されている。また、このスイッチ１７は、ＭＯＳ−ＦＥＴ等のトランジスタにより構成されオン抵抗を有している。   The switch 17 is a switch whose on / off is controlled based on the switching signal output from the comparison circuit 15 described above. The switch 17 has one terminal connected to a battery mounted on a portable device not shown here, the other terminal connected to the output terminal of the step-up switching regulator circuit, and the switching terminal serving as the output of the comparison circuit 15 described above. Connected to the department. The switch 17 is composed of a transistor such as a MOS-FET and has an on-resistance.

制御回路１９は、ここでは図示しない出力端子に接続された部材の駆動電圧に応じて、昇圧回路３０−１の駆動／停止を制御する回路である。この制御回路１９は、出力部が比較回路１５と昇圧回路３０−１に接続される。次に、本実施形態に係る昇圧型スイッチングレギュレータ回路の動作について図１及び図２を用いて詳細に説明する。   The control circuit 19 is a circuit that controls driving / stopping of the booster circuit 30-1 in accordance with a driving voltage of a member connected to an output terminal (not shown). The control circuit 19 has an output section connected to the comparison circuit 15 and the booster circuit 30-1. Next, the operation of the step-up switching regulator circuit according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS.

出力端子に接続された発光ダイオードの必要とする駆動電圧が、携帯機器に搭載された電池から供給される電源電圧以下のとき、制御回路１９は昇圧回路３０−１を停止させる。また、比較回路１５は、出力端子に接続された発光ダイオードの駆動電圧が、電池から供給される電源電圧Ｖｉ以下であるためスイッチ１７をオンさせる。これにより、電源電圧Ｖｉがスイッチ１７を介し、出力端子に供給される。ここで、スイッチ１７は、前述したように、トランジスタで構成されており、オン抵抗を有する。例えば、このオン抵抗をｒswとし、ここに流れる電流をｉとすれば、スイッチ１７における電圧降下ｖはｖ＝ｉ・ｒswとなる。従って、コンデンサ１３に充電される出力電圧Ｖ０は、電源電圧Ｖｉからスイッチ１７の電圧降下ｖを減算した、Ｖ０＝Ｖｉ−ｖとなっている。なお、電流ｉは出力端に接続されている部材発光ダイオードなどの部材に流れる電流量である。 When the drive voltage required by the light emitting diode connected to the output terminal is equal to or lower than the power supply voltage supplied from the battery mounted on the portable device, the control circuit 19 stops the booster circuit 30-1. The comparison circuit 15 turns on the switch 17 because the drive voltage of the light emitting diode connected to the output terminal is equal to or lower than the power supply voltage Vi supplied from the battery. As a result, the power supply voltage Vi is supplied to the output terminal via the switch 17. Here, as described above, the switch 17 is formed of a transistor and has an on-resistance. For example, if the on-resistance is r sw and the current flowing there is i, the voltage drop v at the switch 17 is v = i · r sw . Therefore, the output voltage V0 charged in the capacitor 13 is V0 = Vi−v obtained by subtracting the voltage drop v of the switch 17 from the power supply voltage Vi. The current i is the amount of current flowing through a member such as a member light emitting diode connected to the output end.

出力端子に接続された発光ダイオードの駆動電圧が、電池から供給される電源電圧Ｖｉ以上になったとき、制御回路１９は、昇圧回路３０−１を駆動する。これによって、コイル１１端部に発生する高電圧に応じた電荷がダイオード９ｂを介し、コンデンサ１３に供給される。従って、出力端から流れ出る電流量が同一であっても、スイッチ１７に流れる電流ｉは減少する。ここで、前述したように、昇圧回路３０−１が動作を開始しても、その能力はすぐには上昇しない。このため、ダイオード９ｂからコンデンサ１３に供給される電荷量も徐々に増加する。そして、このダイオード９ｂを介しコンデンサ１３に供給する電荷量が出力端からの出力電流に見合ったものとなったときに、スイッチ１７を流れる電流ｉはｉ＝０となり、出力電圧Ｖ０＝Ｖｉとなる。   When the drive voltage of the light emitting diode connected to the output terminal becomes equal to or higher than the power supply voltage Vi supplied from the battery, the control circuit 19 drives the booster circuit 30-1. As a result, a charge corresponding to the high voltage generated at the end of the coil 11 is supplied to the capacitor 13 via the diode 9b. Therefore, even if the amount of current flowing out from the output end is the same, the current i flowing through the switch 17 decreases. Here, as described above, even if the booster circuit 30-1 starts operation, its capability does not increase immediately. For this reason, the amount of charge supplied from the diode 9b to the capacitor 13 also gradually increases. When the amount of charge supplied to the capacitor 13 via the diode 9b is commensurate with the output current from the output end, the current i flowing through the switch 17 becomes i = 0 and the output voltage V0 = Vi. .

本実施形態では、比較回路１５は、出力電圧Ｖ０と電源電圧Ｖｉを比較しており、Ｖ０≧Ｖｉとなったことを検出して、スイッチ１７をオフする。昇圧回路３０−１の能力はその後も上昇していくため、ダイオード９ｂを介しコンデンサ１３に供給される電荷量はその後も上昇し、出力端から流れ出す電荷量を上回り、出力電圧Ｖ０は、設定された目標電圧まで、上昇される。   In the present embodiment, the comparison circuit 15 compares the output voltage V0 and the power supply voltage Vi, detects that V0 ≧ Vi, and turns off the switch 17. Since the capacity of the booster circuit 30-1 continues to increase, the amount of charge supplied to the capacitor 13 via the diode 9b continues to increase, exceeding the amount of charge flowing out from the output terminal, and the output voltage V0 is set. Up to the target voltage.

ここで、本実施形態においては、昇圧回路３０−１の駆動開始と同時に、スイッチ１７をオンする。これにより、前述したような切り替えに伴う降圧をすることなく、昇圧型スイッチングレギュレータ回路の出力端子に、所定の出力電圧Ｖｏを得ることができる。   Here, in the present embodiment, the switch 17 is turned on simultaneously with the start of driving of the booster circuit 30-1. As a result, the predetermined output voltage Vo can be obtained at the output terminal of the step-up switching regulator circuit without performing step-down associated with switching as described above.

また、出力端子に接続された発光ダイオードの駆動電圧が、電池から供給される電源電圧Ｖｉ以下になったとき、制御回路１９は、昇圧回路３０−１を停止させる。このとき、前述したように、出力端子に接続されたコンデンサ１３には、電源電圧を昇圧した電圧に充電されており、電池から供給される電源電圧と、コンデンサ１３に充電されている出力電圧との間に電位差が発生する。このような状態で、スイッチ１７をオンしてしまうと、スイッチ１７のインピーダンスが非常に小さい値（数Ω程度）であるため、コンデンサ１３からスイッチ１７を介した電池の方向に対し大電流が流れてしまう。   Further, when the driving voltage of the light emitting diode connected to the output terminal becomes equal to or lower than the power supply voltage Vi supplied from the battery, the control circuit 19 stops the booster circuit 30-1. At this time, as described above, the capacitor 13 connected to the output terminal is charged to a voltage obtained by boosting the power supply voltage, and the power supply voltage supplied from the battery and the output voltage charged to the capacitor 13 are A potential difference occurs between the two. If the switch 17 is turned on in such a state, since the impedance of the switch 17 is a very small value (several Ω), a large current flows from the capacitor 13 toward the battery via the switch 17. End up.

しかし、比較回路１５に供給される出力電圧Ｖｏは、電源電圧Ｖｉ以上であるため、比較回路１５は、スイッチ１７をオフし続ける。そして、比較回路１５は、出力端子からの電流出力により出力電圧Ｖｏが電源電圧Ｖｉ以下になったときにスイッチ１７をオンする。これにより、昇圧型スイッチングレギュレータ回路の出力端子と電池が直接接続され、電源電圧が出力電圧として供給されるが、電池とコンデンサ１３との間の電位差が解消されたときに、スイッチ切り替えをしているため、コンデンサ１３から電池の方向に大電流が流れることがない。   However, since the output voltage Vo supplied to the comparison circuit 15 is equal to or higher than the power supply voltage Vi, the comparison circuit 15 continues to turn off the switch 17. Then, the comparison circuit 15 turns on the switch 17 when the output voltage Vo becomes equal to or lower than the power supply voltage Vi due to the current output from the output terminal. As a result, the output terminal of the step-up switching regulator circuit and the battery are directly connected, and the power supply voltage is supplied as the output voltage. When the potential difference between the battery and the capacitor 13 is eliminated, the switch is switched. Therefore, a large current does not flow from the capacitor 13 toward the battery.

以上説明したように、本実施形態に示す昇圧型スイッチングレギュレータ回路は、電池から供給された電源電圧を出力電圧として出力するか否かを切り替えるスイッチと、出力端子に接続された部材の駆動電圧に応じて昇圧回路を駆動するか否かを制御する制御回路と、を備え、出力端子に接続された部材の駆動電圧が電源電圧に比べて大きいときは、昇圧回路を駆動し、これにより昇圧された電圧を出力電圧として出力し、出力電圧が基準電圧以上になってから、スイッチをオフして電池から供給される電源電圧を出力電圧として出力しないようにし、出力端子に接続された部材の駆動電圧が電源電圧に比べて小さいときは、昇圧回路を停止し、出力電圧が基準電圧以下となってから、スイッチをオンして電池から供給される電源電圧を出力電圧として出力する構成とした。   As described above, the step-up switching regulator circuit shown in the present embodiment has a switch for switching whether or not to output the power supply voltage supplied from the battery as an output voltage, and the drive voltage of the member connected to the output terminal. And a control circuit that controls whether or not to drive the booster circuit. When the drive voltage of the member connected to the output terminal is larger than the power supply voltage, the booster circuit is driven and boosted by this. After the output voltage exceeds the reference voltage, the switch is turned off so that the power supply voltage supplied from the battery is not output as the output voltage, and the member connected to the output terminal is driven. When the voltage is lower than the power supply voltage, the booster circuit is stopped and the output voltage becomes lower than the reference voltage, and then the switch is turned on to output the power supply voltage supplied from the battery. Configured to output a voltage.

これにより、本実施形態に示す昇圧型スイッチングレギュレータ回路は、携帯機器に搭載された部材を駆動させる電圧に応じて、昇圧回路を駆動させて昇圧した電圧を出力電圧とするか、又は、昇圧回路を駆動させずに電源電圧をそのまま出力電圧とするか、を切り替えられる構成を実現し、さらに、電源電圧をそのまま出力電圧として出力するか否かを切り替えるスイッチを設け、出力電圧が一旦降圧したり、スイッチなどを破壊したりすることがない。なお、本実施形態では出力電圧を検出して、その電圧値に応じてスイッチの切り替えを行う構成であったが、昇圧回路が駆動（又は停止）した所定時間（Ｖｏ≧Ｖｉとなるのに必要な時間）後にスイッチを切り替えるという構成であっても良い。なお、本実施形態では、プラスの昇圧について説明したが、マイナスの昇圧についても同様の効果が得られることは言うまでも無く、本発明の趣旨から離れるものではない。   Thereby, the boosting switching regulator circuit shown in the present embodiment uses the voltage boosted by driving the booster circuit as the output voltage according to the voltage driving the member mounted on the portable device, or the booster circuit The power supply voltage can be directly used as the output voltage without being driven, and a switch that switches whether the power supply voltage is output as the output voltage as it is or not is provided. Do not destroy the switch. In this embodiment, the output voltage is detected and the switch is switched according to the voltage value. However, this is necessary for the predetermined time (Vo ≧ Vi) that the booster circuit is driven (or stopped). The switch may be switched after a long time). In the present embodiment, the positive boost has been described, but it goes without saying that the same effect can be obtained with a negative boost, and it does not depart from the spirit of the present invention.

また、本実施形態では、チョッパ型の昇圧型スイッチングレギュレータ回路について説明したが、ダイオード９ｂの代わりにスイッチングトランジスタを用いて同期整流型の昇圧型スイッチングレギュレータ回路としても同様の効果が得られる。図３は、同期整流型の昇圧型スイッチングレギュレータ回路を示す図である。   In the present embodiment, the chopper type boosting switching regulator circuit has been described. However, the same effect can be obtained by using a switching transistor instead of the diode 9b as a synchronous rectification boosting switching regulator circuit. FIG. 3 is a diagram illustrating a synchronous rectification step-up switching regulator circuit.

図３において、スイッチングトランジスタ９ｃは、ドライバ回路７から出力されたＰＷＭ信号がゲートに印加され、このＰＷＭ信号がローレベルのときにオンするｐチャネル型スイッチングＦＥＴである。この、スイッチングトランジスタ９ｃは、ゲートがドライバ回路７の出力部に接続され、ドレインがコイル１１とスイッチングトランジスタ９ａのドレインに接続され、ソースがコンデンサ１３の一方の端子に接続されている。すなわち、スイッチングトランジスタ９ｃは、スイッチングトランジスタ９ａがオンのときオフになり、スイッチングトランジスタ９ａがオフのときオンとなるスイッチとして機能する。なお、コイル１１及びコンデンサ１３の充放電、スイッチ１７のオン／オフ、及び昇圧回路３０−２の駆動／停止については、チョッパ型の昇圧型スイッチングレギュレータ回路と同様である。従って、ダイオード９ｂの代わりにスイッチングトランジスタ９ｃを配置する同期整流型の昇圧型スイッチングレギュレータ回路であっても同様の効果が得られる。   In FIG. 3, the switching transistor 9c is a p-channel switching FET that is turned on when the PWM signal output from the driver circuit 7 is applied to the gate and the PWM signal is at a low level. The switching transistor 9 c has a gate connected to the output portion of the driver circuit 7, a drain connected to the coil 11 and the drain of the switching transistor 9 a, and a source connected to one terminal of the capacitor 13. That is, the switching transistor 9c functions as a switch that is turned off when the switching transistor 9a is turned on and turned on when the switching transistor 9a is turned off. The charging / discharging of the coil 11 and the capacitor 13, the on / off of the switch 17, and the driving / stopping of the booster circuit 30-2 are the same as those of the chopper type booster switching regulator circuit. Therefore, the same effect can be obtained even in a synchronous rectification step-up switching regulator circuit in which the switching transistor 9c is arranged instead of the diode 9b.

本発明の実施形態に関わる昇圧型スイッチングレギュレータ回路を示す図である。It is a figure which shows the pressure | voltage rise type switching regulator circuit in connection with embodiment of this invention. 本発明の実施形態に関わる昇圧型スイッチングレギュレータ回路の動作を示す図である。It is a figure which shows operation | movement of the pressure | voltage rise type switching regulator circuit in connection with embodiment of this invention. 本発明の実施形態に関わる昇圧型スイッチングレギュレータ回路を同期整流型で実現したときの回路を示す図である。It is a figure which shows a circuit when the boosting type switching regulator circuit concerning embodiment of this invention is implement | achieved by the synchronous rectification type | mold. 従来の昇圧型スイッチングレギュレータ回路を示す図である。It is a figure which shows the conventional step-up type switching regulator circuit. 従来の昇圧型スイッチングレギュレータ回路の動作を示す図である。It is a figure which shows operation | movement of the conventional step-up type switching regulator circuit.

符号の説明Explanation of symbols

１ 基準電圧発生回路、３ エラーアンプ、５ ＰＷＭ回路、７ ドライバ回路、９ａ，９ｃ スイッチングトランジスタ、９ｂ ダイオード、１１ コイル、１３ コンデンサ、１５ 比較回路、１７ スイッチ、１９ 制御回路。   1 reference voltage generation circuit, 3 error amplifier, 5 PWM circuit, 7 driver circuit, 9a, 9c switching transistor, 9b diode, 11 coil, 13 capacitor, 15 comparison circuit, 17 switch, 19 control circuit.

Claims (6)

電源電圧を昇圧し、昇圧された電圧を出力電圧として出力する昇圧回路を備え、出力電圧を出力端子に接続された部材に出力する昇圧型スイッチングレギュレータ回路であって、
オン抵抗を有し電源電圧を出力端子に供給するか否かを切り替えるスイッチと、
出力端子に接続された部材の必要駆動電圧に応じて昇圧回路を駆動するか否かを制御する制御回路と、
を備え、
出力端子に接続された部材の必要駆動電圧が電源電圧に比べて大きくなったときは、昇圧回路を駆動し、出力電圧と基準電圧との差異に応じた時間経過後にスイッチをオフし、出力端子に接続された部材の必要駆動電圧が電源電圧に比べて小さくなったときは、昇圧回路を停止し、出力電圧と基準電圧との差異に応じた時間経過後にスイッチをオンし、スイッチを介して供給される電源電圧を出力電圧として出力することを特徴とする昇圧型スイッチングレギュレータ回路。 A step-up switching regulator circuit that includes a booster circuit that boosts a power supply voltage and outputs the boosted voltage as an output voltage, and outputs the output voltage to a member connected to an output terminal,
A switch having an on-resistance and switching whether to supply a power supply voltage to the output terminal;
A control circuit for controlling whether or not to drive the booster circuit according to the required drive voltage of the member connected to the output terminal;
With
When the required drive voltage of the member connected to the output terminal becomes larger than the power supply voltage, the booster circuit is driven , the switch is turned off after a lapse of time according to the difference between the output voltage and the reference voltage, and the output terminal When the required drive voltage of the member connected to the power supply voltage becomes smaller than the power supply voltage, the booster circuit is stopped , the switch is turned on after a lapse of time according to the difference between the output voltage and the reference voltage, and the A step-up switching regulator circuit that outputs a supplied power supply voltage as an output voltage. 請求項１に記載のスイッチングレギュレータ回路であって、A switching regulator circuit according to claim 1,
前記部材は、必要駆動電圧が変動する携帯機器搭載部材であることを特徴とする昇圧型スイッチングレギュレータ回路。The step-up switching regulator circuit is characterized in that the member is a portable device mounting member whose required driving voltage varies. 電源電圧を昇圧し、昇圧された電圧を出力電圧として出力する昇圧回路を備え、出力端子に接続され必要駆動電圧が変動する携帯機器搭載部材に出力電圧を出力する昇圧型スイッチングレギュレータ回路であって、
オン抵抗を有し電源電圧を出力端子に供給するか否かを切り替えるスイッチと、
出力端子に接続された携帯機器搭載部材の必要駆動電圧に応じて昇圧回路を駆動するか否かを制御する制御回路と、
を備え、
出力端子に接続された携帯機器搭載部材の必要駆動電圧が電源電圧に比べて大きくなったときは、昇圧回路を駆動し、出力電圧が基準電圧以上になってから、スイッチをオフし、出力端子に接続された携帯機器搭載部材の必要駆動電圧が電源電圧に比べて小さくなったときは、昇圧回路を停止し、出力電圧が基準電圧以下となってから、スイッチをオンし、スイッチを介して供給される電源電圧を出力電圧として出力することを特徴とする昇圧型スイッチングレギュレータ回路。 Boosts the power supply voltage, provided with a booster circuit for outputting a boosted voltage as the output voltage, a step-up type switching regulator circuit required driving voltage is connected to the output terminal for outputting an output voltage to a portable device mounting member to vary And
A switch having an on-resistance and switching whether to supply a power supply voltage to the output terminal;
A control circuit for controlling whether or not to drive the booster circuit according to the required drive voltage of the portable device mounting member connected to the output terminal;
With
When the required drive voltage of the mobile device mounting member connected to the output terminal becomes larger than the power supply voltage, the booster circuit is driven and the switch is turned off after the output voltage exceeds the reference voltage. When the required drive voltage of the mobile device mounting member connected to the power supply voltage becomes smaller than the power supply voltage, the booster circuit is stopped, the output voltage becomes lower than the reference voltage, the switch is turned on, A step-up switching regulator circuit that outputs a supplied power supply voltage as an output voltage. 請求項１から３のいずれか１項に記載の昇圧型スイッチングレギュレータ回路であって、
基準電圧と出力電圧を比較し、比較した結果に応じてスイッチの切り替えを制御する比較回路を備えることを特徴とする昇圧型スイッチングレギュレータ回路。 A step-up switching regulator circuit according to any one of claims 1 to 3 ,
A step-up switching regulator circuit comprising a comparison circuit that compares a reference voltage and an output voltage and controls switching of a switch according to the comparison result. 請求項１から４のいずれか１項に記載の昇圧型スイッチングレギュレータ回路であって、
前記スイッチは、トランジスタスイッチであることを特徴とする昇圧型スイッチングレギュレータ回路。 A step-up switching regulator circuit according to any one of claims 1 to 4 ,
The step-up switching regulator circuit is characterized in that the switch is a transistor switch. 請求項１から５のいずれか１項に記載の昇圧型スイッチングレギュレータ回路であって、
前記基準電圧は、電源電圧であることを特徴とする昇圧型スイッチングレギュレータ回路。 A step-up switching regulator circuit according to claim 1, any one of 5,
A step-up switching regulator circuit, wherein the reference voltage is a power supply voltage.
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