JP5187753B2 - Control circuit for switching power supply circuit - Google Patents

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Description

本発明はスイッチング電源回路の制御回路に関し、特に軽負荷から重負荷に亘り広い範囲で負荷電流が変化する場合に適用して有用なものである。   The present invention relates to a control circuit for a switching power supply circuit, and is particularly useful when applied to a case where a load current changes in a wide range from a light load to a heavy load.

従来技術に係るスイッチング電源回路の中には、負荷が所定以上の重負荷のときPWM制御で動作させるとともに、前記負荷が所定未満の軽負荷のときPFM制御で動作させるように構成したものがある。この種のスイッチング電源回路の一例を図8に示す。同図に示すように、かかるスイッチング電源回路では、スイッチング素子SWPをオンさせると、電源VINからスイッチング素子SWP、リアクトルL及び平滑用のコンデンサCLを介して出力端子OUTから負荷(図示せず。;以下同じ。)に負荷電流IOUTが供給される。このときリアクトルLにはエネルギが蓄積される。その後、スイッチング素子SWPをオフさせると、リアクトルLに蓄積されたエネルギに基づくコイル電流ILがダイオードSBDを介して循環することにより負荷には引き続き負荷電流IOUTが供給される。   Some switching power supply circuits according to the prior art are configured to operate with PWM control when the load is a heavy load greater than or equal to a predetermined value, and to operate with PFM control when the load is a light load less than a predetermined value. . An example of this type of switching power supply circuit is shown in FIG. As shown in the figure, in such a switching power supply circuit, when the switching element SWP is turned on, a load (not shown) is supplied from the power supply VIN to the output terminal OUT via the switching element SWP, the reactor L, and the smoothing capacitor CL. The same applies hereinafter), and the load current IOUT is supplied. At this time, energy is accumulated in the reactor L. Thereafter, when the switching element SWP is turned off, the coil current IL based on the energy accumulated in the reactor L circulates through the diode SBD, so that the load current IOUT is continuously supplied to the load.

ここで、出力端子OUTにおける出力電圧VOUTは抵抗RFB1及び抵抗RFB2で所定の割合に分圧されてエラーアンプ1の一方の入力端子に供給されている。エラーアンプ1は出力電圧VOUTを分圧した電圧と、他方の入力端子に供給されている予め定めた基準電圧VREFとの偏差を表す誤差信号Verrを出力する。PWMコンパレータ2は誤差信号Verrと、ランプ発生器3が発生するランプ信号RAMPとを比較して形成したPWM信号PWMを出力する。PWM信号PWMはPWM/PFM回路4を介してPWM信号PWM又はPFM信号PFMの何れか一方を選択して出力する。   Here, the output voltage VOUT at the output terminal OUT is divided into a predetermined ratio by the resistor RFB1 and the resistor RFB2, and is supplied to one input terminal of the error amplifier 1. The error amplifier 1 outputs an error signal Verr representing a deviation between a voltage obtained by dividing the output voltage VOUT and a predetermined reference voltage VREF supplied to the other input terminal. The PWM comparator 2 outputs a PWM signal PWM formed by comparing the error signal Verr and the ramp signal RAMP generated by the ramp generator 3. The PWM signal PWM selects and outputs either the PWM signal PWM or the PFM signal PFM via the PWM / PFM circuit 4.

さらに詳言すると、PWM/PFM回路4はPWM信号PWMに基づきPFM信号PFMを形成するとともに、PWM信号PWMとPFM信号PFMとのパルス幅を比較し、この結果PWM信号PWMのパルス幅(負荷によって変動する)がPFM信号PFMのパルス幅(一定)よりも短いとき、すなわち軽負荷のときはPFM信号PFMを出力し、このPFM信号PFMでスイッチング素子SWPのスイッチング制御を行う。一方、負荷が増加してPWM信号PWMのパルス幅がPFM信号PFMのパルス幅よりも長くなったとき、すなわち重負荷のときはPWM信号PWMを出力し、このPWM信号PWMでスイッチング素子SWPのスイッチング制御を行う。   More specifically, the PWM / PFM circuit 4 forms the PFM signal PFM based on the PWM signal PWM, compares the pulse widths of the PWM signal PWM and the PFM signal PFM, and as a result, the pulse width of the PWM signal PWM (depending on the load). Is changed) is shorter than the pulse width (constant) of the PFM signal PFM, that is, when the load is light, the PFM signal PFM is output, and the switching control of the switching element SWP is performed by the PFM signal PFM. On the other hand, when the load increases and the pulse width of the PWM signal PWM becomes longer than the pulse width of the PFM signal PFM, that is, when the load is heavy, the PWM signal PWM is output, and the switching of the switching element SWP is performed by this PWM signal PWM. Take control.

このように軽負荷から重負荷まで、広い範囲に対応させて負荷電流IOUTを供給するスイッチング電源回路においては、通常エラーアンプ1の出力側に位相補償回路が設けてある。この位相補償回路は直列に接続した抵抗R及びコンデンサCからなり、所定値以上の高周波数領域においてエラーアンプ1のゲインを低減する。このようにゲインを低減することにより重負荷モードにおいてもエラーアンプ1の発振を防止して当該スイッチング電源回路の安定な動作を保証するためである。   In the switching power supply circuit that supplies the load current IOUT corresponding to a wide range from a light load to a heavy load as described above, a phase compensation circuit is usually provided on the output side of the error amplifier 1. This phase compensation circuit is composed of a resistor R and a capacitor C connected in series, and reduces the gain of the error amplifier 1 in a high frequency region above a predetermined value. This is because, by reducing the gain in this manner, the oscillation of the error amplifier 1 is prevented even in the heavy load mode, and the stable operation of the switching power supply circuit is ensured.

一方、上述の如き位相補償回路を設けることにより、軽負荷モードにおいても所定値以上の高周波数領域においてはエラーアンプ1のゲインが低減される。   On the other hand, by providing the phase compensation circuit as described above, the gain of the error amplifier 1 is reduced in a high frequency region of a predetermined value or more even in the light load mode.

したがって、重負荷モードの動作の安定性を基準に位相補償回路のコンデンサCの容量を決定した場合、軽負荷モードでは不必要な低周波数領域においてもエラーアンプ1のゲインが低減されてしまうことになる。   Therefore, when the capacitance of the capacitor C of the phase compensation circuit is determined based on the stability of the operation in the heavy load mode, the gain of the error amplifier 1 is reduced even in a low frequency region unnecessary in the light load mode. Become.

この結果、軽負荷モードでは誤差信号Verrの立ち上がりが必要以上に鈍った波形となるので、制御の追従性を悪化させてしまうという問題を生起する。特に、軽負荷から重負荷への過渡応答の際には、エラーアンプのゲインが低いことに起因するアンダーシュートが大きくなるという問題を生起する。   As a result, in the light load mode, the rise of the error signal Verr becomes a waveform that is dulled more than necessary, which causes a problem that the followability of the control is deteriorated. In particular, during a transient response from a light load to a heavy load, there arises a problem that an undershoot due to a low gain of the error amplifier becomes large.

ここで、軽負荷及び重負荷とは、相対的な概念で、PFMモード及びPWMモードでいえばPFMモードが軽負荷に対応し、PWMモードが重負荷に対応する。したがって、軽負荷から重負荷への過渡応答とは、例えばPFMモードからPWMモードへ移行する際の過渡応答を意味する。他にも、コイル電流ILの非連続状態を軽負荷に対応させ、連続状態を重負荷に対応させることができる。ここで、コイル電流ILが非連続とは脈動するコイル電流ILが一旦零まで下降することによりコイル電流ILが連続しない状態になることをいい、連続とは脈動しながらもコイル電流ILが零になることなく連続する状態をいう。   Here, the light load and the heavy load are relative concepts. In the PFM mode and the PWM mode, the PFM mode corresponds to the light load, and the PWM mode corresponds to the heavy load. Therefore, the transient response from the light load to the heavy load means, for example, a transient response when shifting from the PFM mode to the PWM mode. In addition, the discontinuous state of the coil current IL can correspond to a light load, and the continuous state can correspond to a heavy load. Here, the coil current IL is discontinuous means that the pulsating coil current IL once drops to zero, and the coil current IL is not continuous. The continuous means that the coil current IL is zero while pulsating. It means a continuous state without becoming.

なお、この種のスイッチング電源回路において高速応答性と位相補償を備えた公知技術として特許文献1がある。   In addition, there is Patent Document 1 as a well-known technique having high-speed response and phase compensation in this type of switching power supply circuit.

特開2005−287165号公報(要約参照)JP 2005-287165 A (see abstract)

本発明は、上記従来技術に鑑み、軽負荷時における制御の応答性を向上させると同時に重負荷時における制御の安定性を実現し得るスイッチング電源回路の制御回路を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a control circuit for a switching power supply circuit capable of improving control responsiveness at light load and realizing control stability at heavy load.

上記目的を達成するための本発明の第1の態様は、出力電圧と基準値との偏差を検出するエラーアンプの出力信号に基づきスイッチ手段を制御することにより出力端子を介して一定電圧を出力するとともに、負荷電流が相対的に小さい軽負荷モードと、前記負荷電流が相対的に大きい重負荷モードの2種類の負荷モードの何れかで駆動されるスイッチング電源回路の制御回路であって、前記エラーアンプの位相補償用の第1のコンデンサと、接続用スイッチ手段を介して前記第1のコンデンサと並列に接続された第2のコンデンサと、前記第2のコンデンサのチャージ電圧が前記第1のコンデンサのチャージ電圧に等しくなるように前記第2のコンデンサのチャージ電圧を調整する電圧調整手段と、前記軽負荷モード乃至前記重負荷モードの何れであるかを検出し、前記軽負荷モードの時には前記接続用スイッチ手段をオフして第1のコンデンサによる位相補償を行わせる一方、前記重負荷モードの時には前記接続用スイッチ手段をオンして第1のコンデンサと第2のコンデンサとによる位相補償を行わせる状態判定手段とを有することを特徴とするスイッチング電源回路の制御回路にある。   The first aspect of the present invention for achieving the above object is to output a constant voltage via the output terminal by controlling the switch means based on the output signal of the error amplifier that detects the deviation between the output voltage and the reference value. And a control circuit for a switching power supply circuit that is driven in one of two load modes, a light load mode with a relatively small load current and a heavy load mode with a relatively large load current, A first capacitor for phase compensation of an error amplifier, a second capacitor connected in parallel with the first capacitor via connection switch means, and a charge voltage of the second capacitor is the first capacitor. Voltage adjusting means for adjusting the charge voltage of the second capacitor so as to be equal to the charge voltage of the capacitor; and the light load mode to the heavy load mode. In the light load mode, the connection switch means is turned off to perform phase compensation by the first capacitor, while in the heavy load mode, the connection switch means is turned on. The control circuit of the switching power supply circuit includes a state determination unit that performs phase compensation using the first capacitor and the second capacitor.

本発明の第2の態様は、第1の態様に記載するスイッチング電源回路の制御回路において、前記第1のコンデンサは、前記第2のコンデンサよりも小容量であることを特徴とするスイッチング電源回路の制御回路にある。   According to a second aspect of the present invention, in the control circuit for the switching power supply circuit according to the first aspect, the first capacitor has a smaller capacity than the second capacitor. In the control circuit.

本発明の第3の態様は、第1又は第2の態様に記載するスイッチング電源回路の制御回路において、前記電圧調整手段は、前記第1のコンデンサのチャージ電圧と第2のコンデンサのチャージ電圧とを比較して両者の偏差が零になるように調整する他のエラーアンプと、このエラーアンプの出力側と前記第2のコンデンサとの間に接続されて前記軽負荷モードの時にはオン状態、前記重負荷モードの時にはオフ状態に前記状態判定手段により制御される調整用スイッチ手段とを有することを特徴とするスイッチング電源回路の制御回路にある。   According to a third aspect of the present invention, in the control circuit for a switching power supply circuit according to the first or second aspect, the voltage adjusting unit includes: a charge voltage of the first capacitor; a charge voltage of the second capacitor; Are connected between the error amplifier output side and the second capacitor so that the deviation between the two becomes zero, and in the light load mode, the ON state, The control circuit of the switching power supply circuit has adjustment switch means controlled by the state determination means in the off state in the heavy load mode.

本発明の第4の態様は、第1又は第2に記載するスイッチング電源回路の制御回路において、前記電圧調整手段は、ゲートに前記第1のコンデンサのチャージ電圧が印加されているデプレッション型のNチャンネルの第1のMOSFET素子と、ゲートが接地されるとともに、ソースが前記第1のMOSFET素子のソースとバックゲートとに接続されているデプレッション型のNチャンネルの同形の第2のMOSFET素子と、前記第1及び第2のMOSFET素子同士の接続部と前記第2のコンデンサとの間に接続されて前記軽負荷モードの時にはオン状態、前記重負荷モードの時にはオフ状態に前記状態判定手段により制御される調整用スイッチ手段とを有することを特徴とするスイッチング電源回路の制御回路にある。   According to a fourth aspect of the present invention, in the control circuit for a switching power supply circuit described in the first or second aspect, the voltage adjusting means is a depletion type N in which a charge voltage of the first capacitor is applied to a gate. A first MOSFET element of the channel; a depletion type N-channel second MOSFET element having a gate grounded and a source connected to the source and back gate of the first MOSFET element; Connected between the connection between the first and second MOSFET elements and the second capacitor and controlled by the state determination means in the on state during the light load mode and in the off state during the heavy load mode. And a switching circuit for adjusting the switching power supply circuit.

本発明の第5の態様は、第1乃至第4の態様の何れか一つに記載するスイッチング電源回路の制御回路において、前記状態判定手段は、PFM制御モードが検出されているときを軽負荷モードと判定するとともに、PWM制御モードが検出されているときを重負荷モードと判定して前記接続用スイッチ手段のオン・オフ制御を行うように構成したことを特徴とするスイッチング電源回路の制御回路にある。   According to a fifth aspect of the present invention, in the control circuit for a switching power supply circuit according to any one of the first to fourth aspects, the state determination means determines that the light load is detected when the PFM control mode is detected. A control circuit for a switching power supply circuit, wherein the control circuit is configured to perform on / off control of the connection switch means by determining the mode as a heavy load mode when the PWM control mode is detected It is in.

本発明の第6の態様は、第1乃至第4の態様の何れか一つに記載するスイッチング電源回路の制御回路において、前記状態判定手段は、コイル電流が非連続状態のときを軽負荷モードと判定するとともに、前記コイル電流が連続状態のときを重負荷モードと判定して前記接続用スイッチ手段のオン・オフ制御を行うように構成したことを特徴とするスイッチング電源回路の制御回路にある。   According to a sixth aspect of the present invention, in the control circuit for a switching power supply circuit according to any one of the first to fourth aspects, the state determination unit is configured to perform a light load mode when the coil current is in a discontinuous state. In the control circuit of the switching power supply circuit, the heavy load mode is determined when the coil current is in a continuous state and the on / off control of the connection switch means is performed. .

本発明の第7の態様は、第1乃至第4の態様の何れか一つに記載するスイッチング電源回路の制御回路において、前記状態判定手段は、前記非連続状態乃至連続状態の如何にかかわらず前記PFMモードが検出されているとき及び前記PWM制御モードが検出され、且つ前記非連続状態が検出されているときを軽負荷モードと判定する一方、その他のときを重負荷モードと判定して前記接続用スイッチ手段のオン・オフ制御を行うように構成したことを特徴とするスイッチング電源回路の制御回路にある。   According to a seventh aspect of the present invention, in the control circuit for a switching power supply circuit according to any one of the first to fourth aspects, the state determination means is independent of the discontinuous state or the continuous state. When the PFM mode is detected and when the PWM control mode is detected and when the discontinuous state is detected, it is determined as a light load mode, and at other times, it is determined as a heavy load mode. A control circuit for a switching power supply circuit is configured to perform on / off control of the connection switch means.

本発明の第8の態様は、第1乃至第7の態様の何れか一つに記載するスイッチング電源回路の制御回路において、前記状態判定手段は、前記接続スイッチをオンする際には高速のスイッチング速度で、またオフする際には低速のスイッチング速度でそれぞれ切り替えを行うように構成したことを特徴とするスイッチング電源回路の制御回路にある。   According to an eighth aspect of the present invention, in the control circuit for a switching power supply circuit according to any one of the first to seventh aspects, the state determination means performs high-speed switching when the connection switch is turned on. The control circuit of the switching power supply circuit is configured to perform switching at a low speed and at a low switching speed when turning off.

本発明の第9の態様は、第1乃至第8の態様の何れか一つに記載するスイッチング電源回路の制御回路において、前記状態判定手段は、前記接続スイッチをオフする際には所定の遅延時間の経過後に切り替え動作を開始するように構成したことを特徴とするスイッチング電源回路の制御回路にある。   According to a ninth aspect of the present invention, in the control circuit for a switching power supply circuit according to any one of the first to eighth aspects, the state determination means has a predetermined delay when the connection switch is turned off. A control circuit for a switching power supply circuit is characterized in that the switching operation is started after a lapse of time.

本発明によれば、軽負荷モードが検出されている時には第1のコンデンサのみの容量が、また重負荷モードが検出されている時には第1のコンデンサと接続用スイッチ手段を介して並列接続される第2のコンデンサとの並列容量がエラーアンプの位相補償回路の容量として機能する。かかる軽負荷時にはエラーアンプのゲインを低減させなくてもエラーアンプの発振等、動作の不安定を生起することはない。   According to the present invention, when the light load mode is detected, only the capacity of the first capacitor is connected, and when the heavy load mode is detected, the first capacitor is connected in parallel via the connection switch means. A parallel capacitance with the second capacitor functions as a capacitance of the phase compensation circuit of the error amplifier. At such a light load, even if the gain of the error amplifier is not reduced, operation instability such as oscillation of the error amplifier does not occur.

したがって、軽負荷モードで使用する第1のコンデンサによる位相補償回路の容量は小さくすることができ、この結果軽負荷モード時のエラーアンプの応答特性を従来よりもより高周波数域まで良好に保持することができる。   Therefore, the capacity of the phase compensation circuit using the first capacitor used in the light load mode can be reduced, and as a result, the response characteristic of the error amplifier in the light load mode is better maintained in a higher frequency range than in the prior art. be able to.

一方、重負荷時には発振等による動作の不安定性を生起し易くなるので、ある程度以上の高周波数域ではエラーアンプのゲインを低減させる必要がある。本発明における重負荷モードでは第1のコンデンサと第2のコンデンサとを並列接続することで位相補償回路を十分大容量のものとすることができる。   On the other hand, since instability of operation due to oscillation or the like is likely to occur at heavy loads, it is necessary to reduce the gain of the error amplifier in a certain high frequency range. In the heavy load mode of the present invention, the phase compensation circuit can have a sufficiently large capacity by connecting the first capacitor and the second capacitor in parallel.

この結果、重負荷時の動作の不安定を生起することもない。すなわち、軽負荷時の応答性と重負荷時の安定性を同時に得ることができる。   As a result, instability of operation during heavy load does not occur. That is, responsiveness at light load and stability at heavy load can be obtained at the same time.

さらに、第2のコンデンサのチャージ電圧は電圧調整手段により第1のコンデンサのチャージ電圧と等価になるように調整してある。   Further, the charge voltage of the second capacitor is adjusted by the voltage adjusting means so as to be equivalent to the charge voltage of the first capacitor.

この結果、接続用スイッチ手段のオン動作に伴う第2のコンデンサの接続の際に第1のコンデンサのチャージ電圧を変化させることなく円滑な接続を行うことができる。すなわち、第2のコンデンサの接続に伴うエラーアンプの出力側の電圧変動等の悪影響を生起することもない。   As a result, a smooth connection can be made without changing the charge voltage of the first capacitor when the second capacitor is connected due to the ON operation of the connection switch means. That is, there is no adverse effect such as voltage fluctuation on the output side of the error amplifier due to the connection of the second capacitor.

以下本発明の実施の形態及び実施例を図面に基づき詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments and examples of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は本発明の実施の形態に係るスイッチング電源回路の制御回路を示す回路図である。本形態は、図8に示すスイッチング電源回路に次の制御回路を追加したものである。そこで図8と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。   FIG. 1 is a circuit diagram showing a control circuit of a switching power supply circuit according to an embodiment of the present invention. In this embodiment, the following control circuit is added to the switching power supply circuit shown in FIG. Therefore, the same parts as those in FIG.

同図に示すように、本形態に係る制御回路は、エラーアンプ1の出力側に抵抗Rとともに接続される位相補償用の第1のコンデンサC1の他に第2のコンデンサC2も有している。コンデンサC2は接続用スイッチ手段であるスイッチング素子SW1を介してコンデンサC1と並列に接続されている。ここで、コンデンサC1の容量は、コンデンンサC2の容量よりも小容量であることが望ましい。軽負荷の場合の位相補償回路の容量を可及的に小さくしてエラーアンプ1の応答特性を向上させると同時に、重負荷の場合の位相補償回路の容量を十分大きくしてエラーアンプ1の安定動作を図るためである。   As shown in the figure, the control circuit according to the present embodiment also has a second capacitor C2 in addition to the first capacitor C1 for phase compensation connected to the output side of the error amplifier 1 together with the resistor R. . The capacitor C2 is connected in parallel with the capacitor C1 via a switching element SW1 which is a connection switch means. Here, it is desirable that the capacity of the capacitor C1 is smaller than the capacity of the capacitor C2. The capacity of the phase compensation circuit in the case of a light load is made as small as possible to improve the response characteristics of the error amplifier 1, and at the same time, the capacity of the phase compensation circuit in the case of a heavy load is made sufficiently large to stabilize the error amplifier 1. This is for the purpose of operation.

本形態における電圧調整手段Iは、エラーアンプ7と調整用スイッチ手段であるスイッチング素子SW2とで構成してある。ここで、エラーアンプ7はコンデンサC1のチャージ電圧とコンデンサC2のチャージ電圧とを比較して両者の偏差が零になるように調整する。また、スイッチング素子SW2はエラーアンプ7の出力側とコンデンサC2との間に接続されてそのオン・オフ制御を状態判定回路8で行うように構成してある。   The voltage adjusting means I in this embodiment is composed of an error amplifier 7 and a switching element SW2 that is an adjustment switch means. Here, the error amplifier 7 compares the charge voltage of the capacitor C1 and the charge voltage of the capacitor C2, and adjusts the deviation between them to be zero. Further, the switching element SW2 is connected between the output side of the error amplifier 7 and the capacitor C2, and is configured to perform on / off control by the state determination circuit 8.

電圧調整手段Iはエラーアンプ7とスイッチング素子SW2との組み合わせに限定するものではない。要はコンデンサC2のチャージ電圧がコンデンサC1のチャージ電圧に等しくなるようにコンデンサC2のチャージ電圧を調整することができるように構成してあれば、それ以上の特別な限定はない。例えば、図6に示すような構成の電圧調整手段IIであっても構わない。   The voltage adjusting means I is not limited to the combination of the error amplifier 7 and the switching element SW2. In short, as long as the charge voltage of the capacitor C2 can be adjusted so that the charge voltage of the capacitor C2 becomes equal to the charge voltage of the capacitor C1, there is no particular limitation beyond that. For example, the voltage adjusting means II configured as shown in FIG. 6 may be used.

なお、本形態の如くエラーアンプ7の出力をスイッチング素子SW2でオン・オフ制御するように構成した場合には、コンデンサC1,C2の並列接続時においてコンデンサC1,C2の電圧が不安定になるのを未然に防止し得る。また、コンデンサC2がスイッチング素子SW1を介してコンデンサC1に並列接続される重負荷モード時には、スイッチング素子SW2がオフ状態になるのでエラーアンプ7の出力電圧の変動がコンデンサC2に影響を及ぼすことはない。   If the output of the error amplifier 7 is controlled to be turned on / off by the switching element SW2 as in this embodiment, the voltages of the capacitors C1 and C2 become unstable when the capacitors C1 and C2 are connected in parallel. Can be prevented in advance. Further, in the heavy load mode in which the capacitor C2 is connected in parallel to the capacitor C1 via the switching element SW1, the switching element SW2 is turned off, so that fluctuations in the output voltage of the error amplifier 7 do not affect the capacitor C2. .

状態判定回路8は当該スイッチング電源回路が軽負荷モード乃至重負荷モードの何れであるかを検出し、軽負荷モードの時にはスイッチング信号Aによりスイッチング素子SW1をオフしてコンデンサC1による位相補償を行わせる一方、重負荷モードの時にはスイッチング素子SW1をオンして並列接続されたコンデンサC1とコンデンサC2とによる位相補償を行わせる。同時に、本形態における状態判定回路8においては、スイッチング信号Bにより軽負荷モードの時にはスイッチング素子SW2がオン状態、重負荷モードの時にはオフ状態になるように制御している。   The state determination circuit 8 detects whether the switching power supply circuit is in the light load mode or the heavy load mode, and when in the light load mode, the switching element SW1 is turned off by the switching signal A to cause phase compensation by the capacitor C1. On the other hand, in the heavy load mode, the switching element SW1 is turned on to perform phase compensation by the capacitors C1 and C2 connected in parallel. At the same time, the state determination circuit 8 in this embodiment controls the switching signal B so that the switching element SW2 is turned on in the light load mode and turned off in the heavy load mode.

PFM状態検出回路9はPWM/PFM回路4の出力状態に基づき当該スイッチング電源回路の駆動モード、すなわちPWMモード又はPFMモードの何れであるかを検出してこのときの駆動モードを表わす状態信号Eを状態判定回路8に送出する。非連続状態検出回路10は電圧検出部5の電圧状態に基づき当該スイッチング電源回路のコイル電流ILが連続状態であるか、又は非連続状態であるかを検出して、連続状態又は非連続状態の何れであるかを表わす状態信号Fを状態判定回路8に送出する。ちなみに、非連続状態の時にはコイル電流ILが途切れることにより当該部分で電圧のリンギングが発生するので、かかるリンギング現象を検出するようにすれば良い。   The PFM state detection circuit 9 detects the driving mode of the switching power supply circuit based on the output state of the PWM / PFM circuit 4, that is, the PWM mode or the PFM mode, and outputs a state signal E indicating the driving mode at this time. It is sent to the state determination circuit 8. The discontinuous state detection circuit 10 detects whether the coil current IL of the switching power supply circuit is in a continuous state or a discontinuous state based on the voltage state of the voltage detection unit 5, and the continuous state or the discontinuous state is detected. A state signal F indicating which one is present is sent to the state determination circuit 8. Incidentally, when the coil current IL is interrupted in the discontinuous state, voltage ringing occurs in that portion. Therefore, such a ringing phenomenon may be detected.

ここで、状態判定回路8が検出する軽負荷モード及び重負荷モードの判断基準は種々考えられるが、代表的な例として次の3態様が挙げられる。
1) PFMモードであることが検出されている場合に軽負荷モードと判定し、PWMモードであることが検出されている場合に重負荷モードと判定する。
2) コイル電流ILが非連続状態のときに軽負荷モードと判定するとともに、コイル電流ILが連続状態のときに重負荷モードと判定する。
3) 電流の非連続状態乃至連続状態の如何にかかわらずPFMモードが検出されているとき及びPWMモードが検出され、且つ電流の非連続状態が検出されているときを軽負荷モードと判定する一方、その他のときを重負荷モードと判定する。
Here, various determination criteria for the light load mode and the heavy load mode detected by the state determination circuit 8 are conceivable. Typical examples include the following three modes.
1) When the PFM mode is detected, the light load mode is determined. When the PWM mode is detected, the heavy load mode is determined.
2) The light load mode is determined when the coil current IL is in a discontinuous state, and the heavy load mode is determined when the coil current IL is in a continuous state.
3) While the PFM mode is detected regardless of whether the current is discontinuous or continuous, and when the PWM mode is detected and the current discontinuous state is detected, the light load mode is determined. Other times are determined to be the heavy load mode.

また、状態判定回路8は、スイッチング素子SW1をオンする際には高速のスイッチング速度で、またオフする際には低速のスイッチング速度でそれぞれ切り替えを行うように構成するのが望ましい。スイッチング素子SW1をオンする際には、状態判定回路8が軽負荷から重負荷への変化を検出した時点から可及的速やかに位相補償用コンデンサ(コンデンサC1,C2)の並列接続を実現する必要があるからである。すなわち、コンデンサC2の接続状態の遅延を可及的に低減するためである。一方、コンデンサC1の容量は小さいためスイッチング素子SW1の寄生容量の影響を受け易い。したがって、かかる影響を低減するためには、スイッチング素子SW1をある程ゆっくりオフする必要がある。   Further, it is desirable that the state determination circuit 8 is configured to perform switching at a high switching speed when the switching element SW1 is turned on and at a low switching speed when the switching element SW1 is turned off. When the switching element SW1 is turned on, it is necessary to realize parallel connection of phase compensation capacitors (capacitors C1 and C2) as soon as possible from the time when the state determination circuit 8 detects a change from a light load to a heavy load. Because there is. That is, this is to reduce the delay of the connection state of the capacitor C2 as much as possible. On the other hand, since the capacitance of the capacitor C1 is small, it is easily affected by the parasitic capacitance of the switching element SW1. Therefore, in order to reduce the influence, it is necessary to turn off the switching element SW1 more slowly.

さらに、状態判定回路8は、スイッチング素子SW1をオフする際には所定の遅延時間の経過後に切り替え動作を開始するように構成するのが望ましい。この場合は、重負荷から軽負荷に変化した場合であるが、状態判定回路8で軽負荷となったことが検出された場合でも一定時間スイッチング信号Aによるスイッチング素子SW1の状態変化を遅延させることにより、すなわちヒステリシスを持たせることにより状態判定回路8の判定動作を安定させることができるからである。   Furthermore, it is desirable that the state determination circuit 8 is configured to start the switching operation after a predetermined delay time has elapsed when the switching element SW1 is turned off. In this case, although the load is changed from a heavy load to a light load, the state change of the switching element SW1 by the switching signal A is delayed for a certain time even when the state determination circuit 8 detects that the load is light. This is because the determination operation of the state determination circuit 8 can be stabilized by providing hysteresis.

本形態によれば、軽負荷モードが検出されている時にはコンデンサC1のみの容量が、また重負荷モードが検出されている時にはコンデンサC1とスイッチング素子SW1を介して並列接続されるコンデンサC2との並列容量がエラーアンプ1の位相補償回路の容量となる。すなわち、本形態におけるエラーアンプ1のゲインの周波数特性は図2に示すようなものとなる。   According to this embodiment, when the light load mode is detected, only the capacitance of the capacitor C1 is provided. When the heavy load mode is detected, the capacitor C1 and the capacitor C2 connected in parallel via the switching element SW1 are connected in parallel. The capacity becomes the capacity of the phase compensation circuit of the error amplifier 1. That is, the frequency characteristic of the gain of the error amplifier 1 in this embodiment is as shown in FIG.

図2に示すように、軽負荷モードではfz=1/2π・C1・Rで規定される周波数以上の場合にゲインが低減され、重負荷モードではfz=1/2π・(C1+C2)・Rで規定される周波数以上の場合にゲインが低減される。ここで、fz>fzであるので軽負荷モードでは図2中に実線で示す特性となる。すなわち、エラーアンプ1のゲインはより高周波数域まで低減されることはない。したがって、軽負荷時の応答性を良好に保持することができる。一方、重負荷モードでは図2中に点線で示す特性となる。すなわち、より低い周波数域でエラーアンプ1のゲインが低減される。したがって、重負荷時に特に生起し易い発振等、動作の不安定を未然に防止し得る。 As shown in FIG. 2, in the light load mode, the gain is reduced when the frequency is equal to or higher than fz 2 = 1 / 2π · C1 · R, and in the heavy load mode, fz 1 = 1 / 2π · (C1 + C2) · The gain is reduced when the frequency is not less than the frequency defined by R. Here, since fz 2 > fz 1 , the characteristics shown by the solid line in FIG. 2 are obtained in the light load mode. That is, the gain of the error amplifier 1 is not reduced to a higher frequency range. Therefore, the responsiveness at the time of light load can be kept good. On the other hand, in the heavy load mode, the characteristic indicated by the dotted line in FIG. That is, the gain of the error amplifier 1 is reduced in a lower frequency range. Therefore, it is possible to prevent instability of operation such as oscillation that is particularly likely to occur during heavy loads.

コンデンサC2のチャージ電圧はエラーアンプ7によりコンデンサC1のチャージ電圧と等価になるように調整してある。かくして、スイッチング素子SW1のオン動作に伴うコンデンサC2の接続の際にコンデンサC1のチャージ電圧を変化させることなく円滑な接続を行うことができる。   The charge voltage of the capacitor C2 is adjusted by the error amplifier 7 so as to be equivalent to the charge voltage of the capacitor C1. Thus, a smooth connection can be made without changing the charge voltage of the capacitor C1 when the capacitor C2 is connected due to the ON operation of the switching element SW1.

この結果、軽負荷における過渡応答及び軽負荷から重負荷に移行する場合の過渡応答を改善し得る。すなわち、従来のスイッチング電源回路では、その安定性を確保するためエラーアンプ1の高周波ゲインを敢えて小さくする位相補償がなされており、このため軽負荷から重負荷への過渡応答において、エラーアンプ1のゲインが低いことに基因するアンダーシュートが大きくなるが、本形態によれば、かかるアンダーシュートを可及的に小さくすることができる。   As a result, the transient response in a light load and the transient response when shifting from a light load to a heavy load can be improved. That is, in the conventional switching power supply circuit, phase compensation is made to deliberately reduce the high-frequency gain of the error amplifier 1 in order to ensure its stability. Therefore, in the transient response from a light load to a heavy load, the error amplifier 1 Undershoot due to low gain increases, but according to this embodiment, such undershoot can be made as small as possible.

図3は従来技術に係る図8に示すスイッチング電源回路との比較において図1に示すスイッチング電源回路及びその制御回路における各部の波形を示す波形図である。同図(a)は従来と本形態に共通の負荷電流IOUTを示す。以下、(b)は従来技術におけるランプ信号RAMP,誤差信号Verr,コンデンサCのチャージ電圧VC、(c)は 従来技術におけるコイル電流IL、(d)は従来技術(点線で示す特性)と本形態(実線で示す特性)における出力電圧VOUT、(e)は本形態のおけるランプ信号RAMP,誤差信号Verr,コンデンサC1のチャージ電圧VC1、(f)は本形態におけるコイル電流IL、(g)はPWM信号、(h)はPFM信号、(i)は選択された後のPWM信号乃至PFM信号、(j)は状態信号E、(k)はスイッチング信号A、(l)はスイッチング信号Bの波形をそれぞれ示す。なお、本図3は軽負荷モードをPFMモードに対応させ、重負荷モードをPWMモードに対応させた場合である。   FIG. 3 is a waveform diagram showing waveforms of respective parts in the switching power supply circuit shown in FIG. 1 and its control circuit in comparison with the switching power supply circuit shown in FIG. 8 according to the prior art. FIG. 4A shows a load current IOUT common to the conventional and this embodiment. Hereinafter, (b) is the ramp signal RAMP, error signal Verr, charge voltage VC of the capacitor C in the prior art, (c) is the coil current IL in the prior art, (d) is the prior art (characteristic indicated by the dotted line) and this form The output voltage VOUT in (characteristic shown by a solid line), (e) is the ramp signal RAMP, error signal Verr, charge voltage VC1 of the capacitor C1, (f) is the coil current IL in this embodiment, and (g) is the PWM. (H) is the PFM signal, (i) is the selected PWM signal through PFM signal, (j) is the status signal E, (k) is the switching signal A, and (l) is the waveform of the switching signal B. Each is shown. FIG. 3 shows the case where the light load mode is made to correspond to the PFM mode and the heavy load mode is made to correspond to the PWM mode.

図3を参照すれば明らかな通り、点αでPFMモードからPWMモードに切替わっているが、本形態によればPFMモードではエラーアンプ1のゲインを従来よりも大きくすることができるので、重負荷モードに移行する過渡期における誤差信号Verr(図3(b)及び同図(e)参照)がより迅速に収束し、コイル電流IL(図3(c)及び同図(f)参照)の応答性も改善されていることが分る。この結果、図3(d)に示すように、PFMモードからPWMモードへの過渡応答の際のアンダーシュートが大幅に改善される。   As apparent from FIG. 3, the mode is switched from the PFM mode to the PWM mode at the point α. However, according to the present embodiment, the gain of the error amplifier 1 can be made larger than in the conventional case in the PFM mode. The error signal Verr (see FIG. 3B and FIG. 3E) in the transition period to shift to the load mode converges more rapidly, and the coil current IL (see FIG. 3C and FIG. 3F) It can be seen that the responsiveness is also improved. As a result, as shown in FIG. 3D, the undershoot during the transient response from the PFM mode to the PWM mode is greatly improved.

図4は、軽負荷モードを電流の非連続状態に対応させ、重負荷モードを電流の連続状態に対応させた場合における本形態に係るスイッチング電源回路の制御回路の各部の波形を示す波形図である。同図(a)は負荷電流IOUT、(b)は出力電圧VOUT、(c)はランプ信号RAMP,誤差信号Verr,コンデンサC1のチャージ電圧VC1、(d)はコイル電流IL、(e)はPWM信号、(f)は選択された後のPWM信号乃至PFM信号、(g)は連続/非連続判定信号、(h)は状態信号F、(i)はスイッチング信号A、(j)はスイッチング信号Bの波形をそれぞれ示す。   FIG. 4 is a waveform diagram showing waveforms of respective parts of the control circuit of the switching power supply circuit according to the present embodiment when the light load mode is made to correspond to the current discontinuous state and the heavy load mode is made to correspond to the current continuous state. is there. (A) is the load current IOUT, (b) is the output voltage VOUT, (c) is the ramp signal RAMP, the error signal Verr, the charge voltage VC1 of the capacitor C1, (d) is the coil current IL, and (e) is the PWM. (F) is a selected PWM signal to PFM signal, (g) is a continuous / non-continuous determination signal, (h) is a status signal F, (i) is a switching signal A, and (j) is a switching signal. Each waveform of B is shown.

図4を参照すれば明らかな通り、点βで非連続状態から連続状態に切替わっているが、連続状態に移行する過渡期における誤差信号Verr(図4(b)参照)が図3(e)に示す場合と同様に迅速に収束し、コイル電流IL(図4(c)参照)の応答性も図3(f)に示す場合と同様に改善されていることが分る。この結果、図4(d)に示すように、非連続状態から連続状態への過渡応答の際のアンダーシュートが、図3(d)に示す場合と同様に、大幅に改善される。   As apparent from FIG. 4, the error signal Verr (see FIG. 4B) in the transition period in which the transition is made to the continuous state is shown in FIG. It can be seen that, as in the case shown in FIG. 3, the convergence is made quickly, and the responsiveness of the coil current IL (see FIG. 4C) is improved as in the case shown in FIG. As a result, as shown in FIG. 4 (d), the undershoot during the transient response from the discontinuous state to the continuous state is greatly improved as in the case shown in FIG. 3 (d).

図5は、軽負荷モードをPFMモードに対応させ、重負荷モードをPWMモードに対応させた場合であて、重負荷モードから軽負荷モードに移行する際の過渡状態における本形態に係るスイッチング電源回路の制御回路の各部の波形を示す波形図である。同図(a)は出力電圧VOUT、(b)は負荷電流IOUT、(c)はランプ信号RAMP,誤差信号Verr,コンデンサC1のチャージ電圧VC1、(d)はコイル電流IL、(e)はPWM信号、(f)はPFM信号、(g)は選択された後のPWM信号乃至PFM信号、(h)は状態信号E、(i)はスイッチング信号A、(j)はスイッチング信号Bの波形をそれぞれ示す。   FIG. 5 shows a case where the light load mode is made to correspond to the PFM mode and the heavy load mode is made to correspond to the PWM mode, and the switching power supply circuit according to the present embodiment in a transient state when shifting from the heavy load mode to the light load mode. It is a wave form diagram which shows the waveform of each part of this control circuit. (A) is the output voltage VOUT, (b) is the load current IOUT, (c) is the ramp signal RAMP, the error signal Verr, the charge voltage VC1 of the capacitor C1, (d) is the coil current IL, and (e) is the PWM. (F) is the PFM signal, (g) is the selected PWM signal to PFM signal, (h) is the status signal E, (i) is the switching signal A, (j) is the waveform of the switching signal B. Each is shown.

図5を参照すれば明らかな通り、点γでPWMモードからPFMモードに切替わっている。ここで、スイッチング信号Aは状態信号Eがモードの切替わりを検出した時点から一定時間t1遅延した時点でスイッチング素子SW1を切替えるためのスイッチング信号Aを送出している。また、このときのスイッチング信号Aは遅延時間t2で漸減する信号とすることによりゆっくりオフ状態になるように制御している。前者によりかかる場合の状態判定回路8の判定動作の安定化を図ると同時に、後者によりスイッチング素子SW1の寄生容量に基因してコンデンサC1のチャージ電圧にノイズが重畳されるのを防止している。   As apparent from FIG. 5, the mode is switched from the PWM mode to the PFM mode at the point γ. Here, the switching signal A sends out the switching signal A for switching the switching element SW1 when the state signal E is delayed by a predetermined time t1 from the time when the state signal E detects the mode switching. Further, the switching signal A at this time is controlled so as to be slowly turned off by being a signal that gradually decreases at the delay time t2. In the former case, the determination operation of the state determination circuit 8 in this case is stabilized, and at the same time, the latter prevents noise from being superimposed on the charge voltage of the capacitor C1 due to the parasitic capacitance of the switching element SW1.

図6は電圧調整手段IIが異なる本発明の他の実施の形態に係るスイッチング電源回路の制御回路を示す回路図である。同図に示すように、本形態にかかるスイッチング電源回路の制御回路は電圧調整手段IIが異なるだけで他の構成は、図1に示す実施の形態と全く同様であるので、同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。   FIG. 6 is a circuit diagram showing a control circuit of a switching power supply circuit according to another embodiment of the present invention having a different voltage adjusting means II. As shown in the figure, the control circuit of the switching power supply circuit according to the present embodiment is the same as that of the embodiment shown in FIG. Numbers are assigned and duplicate descriptions are omitted.

図6に示すように、本形態における電圧調整手段IIは、Nチャンネルのデプレッション型のMOSFET素子ND1と同様のMOSFET素子ND2とを直列に接続して構成してある。ここで、MOSFET素子ND1のゲートにはキャパシタC1のチャージ電圧VC1が印加してある。一方、MOSFET素子ND2のゲートは接地されるとともに、そのソースがMOSFET素子ND1のソースとバックゲートとに接続され、さらに両者の接続部がスイッチング素子SW2を介してコンデンサC2に接続してある。   As shown in FIG. 6, the voltage adjusting means II in this embodiment is configured by connecting an N channel depletion type MOSFET element ND1 and a similar MOSFET element ND2 in series. Here, the charge voltage VC1 of the capacitor C1 is applied to the gate of the MOSFET element ND1. On the other hand, the gate of the MOSFET element ND2 is grounded, the source thereof is connected to the source and back gate of the MOSFET element ND1, and the connection between the two is connected to the capacitor C2 via the switching element SW2.

かくして、MOSFET素子ND1及びMOSFET素子ND2の接続部の電圧V3がチャージ電圧VC1に一致するように調整される。   Thus, the voltage V3 at the connection between the MOSFET element ND1 and the MOSFET element ND2 is adjusted so as to coincide with the charge voltage VC1.

この結果、軽負荷モード時にスイッチング素子SW1がオフ状態となることにより、コンデンサC1,C2間はスイッチング素子SW1で遮断されているもののコンデンサC2のチャージ電圧VC2はチャージ電圧VC1に等しくなるように調整される。また、コンデンサC2がスイッチング素子SW1を介してコンデンサC1に並列接続される重負荷モード時にはスイッチング素子SW2がオフ状態になるので電圧V3の変動がコンデンサC1、C2に影響を及ぼすことはない。   As a result, when the switching element SW1 is turned off in the light load mode, the charge voltage VC2 of the capacitor C2 is adjusted to be equal to the charge voltage VC1 although the capacitor C1 and C2 are disconnected by the switching element SW1. The Further, in the heavy load mode in which the capacitor C2 is connected in parallel to the capacitor C1 via the switching element SW1, the switching element SW2 is turned off, so that the fluctuation of the voltage V3 does not affect the capacitors C1 and C2.

かかる本形態の電圧調整手段IIはその回路構成が図1に示す電圧調整手段Iに比べて簡単になる。   The voltage adjusting means II of this embodiment is simpler in circuit configuration than the voltage adjusting means I shown in FIG.

なお、図6に示す実施の形態では、デプレッション型のMOSFET素子を用いた回路を例示したが、その他の増幅素子を用いて電圧フォロア回路を組んでも良い。図1及び図6に示す電圧調整手段I,IIと同様の特性改善は期待出来るからである。   In the embodiment shown in FIG. 6, a circuit using a depletion type MOSFET element is illustrated, but a voltage follower circuit may be assembled using another amplifying element. This is because a characteristic improvement similar to that of the voltage adjusting means I and II shown in FIGS. 1 and 6 can be expected.

さらに、図1に示す実施の形態は降圧形のスイッチング電源回路に適用した場合であるが、スイッチング電源回路が昇圧形であっても勿論構わない。図7は昇圧形のスイッチング電源回路に適用した場合を示す回路図である。同図に示すように、昇圧形の場合、リアクトルLとスイッチング素子SWPとの位置が入れ替わっているだけで他は図1に示す降圧形のスイッチング電源回路と同様である。また、その制御回路自体も本質的に変わるところはない。そこで、同一部分について同一番号を付し、重複する部分の説明は省略する。なお、本形態においても、電圧調整手段Iを電圧調整手段IIで代替することは勿論可能である。   Furthermore, although the embodiment shown in FIG. 1 is applied to a step-down switching power supply circuit, it is needless to say that the switching power supply circuit may be a step-up type. FIG. 7 is a circuit diagram showing a case where the present invention is applied to a step-up type switching power supply circuit. As shown in the figure, the boost type is the same as the step-down type switching power supply circuit shown in FIG. 1 except that the positions of the reactor L and the switching element SWP are interchanged. Further, the control circuit itself is not essentially changed. Therefore, the same number is assigned to the same part, and the description of the overlapping part is omitted. Also in this embodiment, it is of course possible to replace the voltage adjusting means I with the voltage adjusting means II.

本発明は、例えば携帯電話、パソコン等の電源回路を形成するスイッチング電源回路を製造、販売する電子機器産業分野で利用することができる。   The present invention can be used, for example, in the field of electronic equipment industry that manufactures and sells a switching power supply circuit that forms a power supply circuit for a mobile phone, a personal computer, and the like.

本発明の実施の形態に係る降圧形のスイッチング電源回路の制御回路を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a control circuit of a step-down switching power supply circuit according to an embodiment of the present invention. 図1に示す回路におけるエラーアンプのゲインの周波数特性を示す特性図である。FIG. 2 is a characteristic diagram showing frequency characteristics of gain of an error amplifier in the circuit shown in FIG. 1. 従来技術に係る図8に示すスイッチング電源回路との比較において図1に示すスイッチング電源回路及びその制御回路における各部の波形を示す波形図である。FIG. 9 is a waveform diagram showing waveforms of respective parts in the switching power supply circuit shown in FIG. 1 and its control circuit in comparison with the switching power supply circuit shown in FIG. 8 according to the prior art. 軽負荷モードを電流の非連続状態に対応させ、重負荷モードを電流の連続状態に対応させた場合における図1に示すスイッチング電源回路の制御回路の各部の波形を示す波形図である。FIG. 2 is a waveform diagram showing waveforms of respective parts of the control circuit of the switching power supply circuit shown in FIG. 1 when the light load mode is made to correspond to the current discontinuous state and the heavy load mode is made to correspond to the current continuous state. 軽負荷モードをPFMモードに対応させ、重負荷モードをPWMモードに対応させた場合であて、重負荷モードから軽負荷モードに移行する際の過渡状態における図1に示すスイッチング電源回路の制御回路の各部の波形を示す波形図である。When the light load mode is made to correspond to the PFM mode and the heavy load mode is made to correspond to the PWM mode, the control circuit of the switching power supply circuit shown in FIG. 1 in the transitional state when shifting from the heavy load mode to the light load mode. It is a wave form diagram which shows the waveform of each part. 電圧調整手段が異なる本発明の他の実施の形態に係るスイッチング電源回路の制御回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the control circuit of the switching power supply circuit which concerns on other embodiment of this invention from which a voltage adjustment means differs. 昇圧形である本発明の他の実施の形態に係るスイッチング電源回路の制御回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the control circuit of the switching power supply circuit which concerns on other embodiment of this invention which is a pressure | voltage rise type. 従来技術に係るスイッチング電源回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the switching power supply circuit which concerns on a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

I 電圧調整手段
II 電圧調整手段
1 エラーアンプ
2 PWMコンパレータ
3 RAMP発生器
4 PWM/PFM回路
5 電圧検出部
7 エラーアンプ
8 状態判定回路
9 PFM状態検出回路
10 非連続状態検出回路
I Voltage adjustment means
II Voltage adjustment means 1 Error amplifier 2 PWM comparator 3 RAMP generator 4 PWM / PFM circuit
5 Voltage detection unit 7 Error amplifier 8 State determination circuit 9 PFM state detection circuit 10 Non-continuous state detection circuit

Claims (9)

出力電圧と基準値との偏差を検出するエラーアンプの出力信号に基づきスイッチ手段を制御することにより出力端子を介して一定電圧を出力するとともに、負荷電流が相対的に小さい軽負荷モードと、前記負荷電流が相対的に大きい重負荷モードの2種類の負荷モードの何れかで駆動されるスイッチング電源回路の制御回路であって、
前記エラーアンプの位相補償用の第1のコンデンサと、
接続用スイッチ手段を介して前記第1のコンデンサと並列に接続された第2のコンデンサと、
前記第2のコンデンサのチャージ電圧が前記第1のコンデンサのチャージ電圧に等しくなるように前記第2のコンデンサのチャージ電圧を調整する電圧調整手段と、
前記軽負荷モード乃至前記重負荷モードの何れであるかを検出し、前記軽負荷モードの時には前記接続用スイッチ手段をオフして第1のコンデンサによる位相補償を行わせる一方、前記重負荷モードの時には前記接続用スイッチ手段をオンして第1のコンデンサと第2のコンデンサとによる位相補償を行わせる状態判定手段とを有することを特徴とするスイッチング電源回路の制御回路。
A constant voltage is output through the output terminal by controlling the switch means based on the output signal of the error amplifier that detects the deviation between the output voltage and the reference value, and the light load mode with a relatively small load current, A control circuit for a switching power supply circuit that is driven in one of two load modes of a heavy load mode with a relatively large load current,
A first capacitor for phase compensation of the error amplifier;
A second capacitor connected in parallel with the first capacitor via connection switch means;
Voltage adjusting means for adjusting the charge voltage of the second capacitor so that the charge voltage of the second capacitor is equal to the charge voltage of the first capacitor;
The light load mode to the heavy load mode is detected, and in the light load mode, the connection switch means is turned off to perform phase compensation by the first capacitor, while in the heavy load mode 2. A control circuit for a switching power supply circuit, comprising: state determining means for sometimes turning on the connection switch means to perform phase compensation by the first capacitor and the second capacitor.
請求項1に記載するスイッチング電源回路の制御回路において、
前記第1のコンデンサは、前記第2のコンデンサよりも小容量であることを特徴とするスイッチング電源回路の制御回路。
In the control circuit of the switching power supply circuit according to claim 1,
The control circuit for a switching power supply circuit, wherein the first capacitor has a smaller capacity than the second capacitor.
請求項1又は請求項2に記載するスイッチング電源回路の制御回路において、
前記電圧調整手段は、前記第1のコンデンサのチャージ電圧と第2のコンデンサのチャージ電圧とを比較して両者の偏差が零になるように調整する他のエラーアンプと、このエラーアンプの出力側と前記第2のコンデンサとの間に接続されて前記軽負荷モードの時にはオン状態、前記重負荷モードの時にはオフ状態に前記状態判定手段により制御される調整用スイッチ手段とを有することを特徴とするスイッチング電源回路の制御回路。
In the control circuit of the switching power supply circuit according to claim 1 or 2,
The voltage adjusting means compares the charge voltage of the first capacitor with the charge voltage of the second capacitor and adjusts the deviation between them to be zero, and the output side of the error amplifier And an adjustment switch unit that is connected between the first capacitor and the second capacitor and is controlled by the state determination unit to be in an on state when in the light load mode and in an off state when in the heavy load mode. Control circuit for switching power supply circuit.
請求項1又は請求項2に記載するスイッチング電源回路の制御回路において、
前記電圧調整手段は、ゲートに前記第1のコンデンサのチャージ電圧が印加されているデプレッション型のNチャンネルの第1のMOSFET素子と、ゲートが接地されるとともに、ソースが前記第1のMOSFET素子のソースとバックゲートとに接続されているデプレッション型のNチャンネルの同形の第2のMOSFET素子と、前記第1及び第2のMOSFET素子同士の接続部と前記第2のコンデンサとの間に接続されて前記軽負荷モードの時にはオン状態、前記重負荷モードの時にはオフ状態に前記状態判定手段により制御される調整用スイッチ手段とを有することを特徴とするスイッチング電源回路の制御回路。
In the control circuit of the switching power supply circuit according to claim 1 or 2,
The voltage adjusting means includes a depletion-type N-channel first MOSFET element in which a charge voltage of the first capacitor is applied to a gate, a gate grounded, and a source connected to the first MOSFET element. A depletion type N-channel second MOSFET element connected to a source and a back gate, and a connection between the first and second MOSFET elements and the second capacitor are connected. A control circuit for a switching power supply circuit, comprising: adjustment switch means controlled by the state determination means in an on state when in the light load mode and in an off state when in the heavy load mode.
請求項1乃至請求項4の何れか一つに記載するスイッチング電源回路の制御回路において、
前記状態判定手段は、PFM制御モードが検出されているときを軽負荷モードと判定するとともに、PWM制御モードが検出されているときを重負荷モードと判定して前記接続用スイッチ手段のオン・オフ制御を行うように構成したことを特徴とするスイッチング電源回路の制御回路。
In the control circuit of the switching power supply circuit according to any one of claims 1 to 4,
The state determining means determines that the light load mode is set when the PFM control mode is detected, and determines that the heavy load mode is set when the PWM control mode is detected, and turns on / off the connection switch means. A control circuit for a switching power supply circuit configured to perform control.
請求項1乃至請求項4の何れか一つに記載するスイッチング電源回路の制御回路において、
前記状態判定手段は、コイル電流が非連続状態のときを軽負荷モードと判定するとともに、前記コイル電流が連続状態のときを重負荷モードと判定して前記接続用スイッチ手段のオン・オフ制御を行うように構成したことを特徴とするスイッチング電源回路の制御回路。
In the control circuit of the switching power supply circuit according to any one of claims 1 to 4,
The state determination means determines when the coil current is in a discontinuous state as a light load mode, and determines when the coil current is in a continuous state as a heavy load mode and performs on / off control of the connection switch means. A control circuit for a switching power supply circuit, characterized in that it is configured to perform.
請求項1乃至請求項4の何れか一つに記載するスイッチング電源回路の制御回路において、
前記状態判定手段は、前記非連続状態乃至連続状態の如何にかかわらず前記PFMモードが検出されているとき及び前記PWM制御モードが検出され、且つ前記非連続状態が検出されているときを軽負荷モードと判定する一方、その他のときを重負荷モードと判定して前記接続用スイッチ手段のオン・オフ制御を行うように構成したことを特徴とするスイッチング電源回路の制御回路。
In the control circuit of the switching power supply circuit according to any one of claims 1 to 4,
The state determination unit is configured to perform a light load when the PFM mode is detected regardless of the discontinuous state or the continuous state, when the PWM control mode is detected, and when the discontinuous state is detected. A control circuit for a switching power supply circuit, wherein the control circuit is configured to perform on / off control of the connection switch means by determining the mode as a heavy load mode while determining the mode.
請求項1乃至請求項7の何れか一つに記載するスイッチング電源回路の制御回路において、
前記状態判定手段は、前記接続スイッチをオンする際には高速のスイッチング速度で、またオフする際には低速のスイッチング速度でそれぞれ切り替えを行うように構成したことを特徴とするスイッチング電源回路の制御回路。
In the control circuit of the switching power supply circuit according to any one of claims 1 to 7,
The state determination means is configured to perform switching at a high switching speed when the connection switch is turned on and at a low switching speed when the connection switch is turned off, respectively. circuit.
請求項1乃至請求項8の何れか一つに記載するスイッチング電源回路の制御回路において、
前記状態判定手段は、前記接続スイッチをオフする際には所定の遅延時間の経過後に切り替え動作を開始するように構成したことを特徴とするスイッチング電源回路の制御回路。
In the control circuit of the switching power supply circuit according to any one of claims 1 to 8,
The control circuit for a switching power supply circuit, wherein the state determining means is configured to start a switching operation after a predetermined delay time elapses when the connection switch is turned off.
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