JP5997348B1 - スイッチング電源回路 - Google Patents

スイッチング電源回路 Download PDF

Info

Publication number
JP5997348B1
JP5997348B1 JP2015208868A JP2015208868A JP5997348B1 JP 5997348 B1 JP5997348 B1 JP 5997348B1 JP 2015208868 A JP2015208868 A JP 2015208868A JP 2015208868 A JP2015208868 A JP 2015208868A JP 5997348 B1 JP5997348 B1 JP 5997348B1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
power supply
switching power
supply circuit
capacitor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015208868A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2017085702A (ja
Inventor
功真 羽根
功真 羽根
Original Assignee
トレックス・セミコンダクター株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by トレックス・セミコンダクター株式会社 filed Critical トレックス・セミコンダクター株式会社
Priority to JP2015208868A priority Critical patent/JP5997348B1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5997348B1 publication Critical patent/JP5997348B1/ja
Priority to US15/298,779 priority patent/US9837905B2/en
Publication of JP2017085702A publication Critical patent/JP2017085702A/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0009Devices or circuits for detecting current in a converter

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

【課題】 数MHz以上の発振周波数においても安定動作が可能で、かつ高い負荷安定度が得られ、レイアウト面積も小さくすることができるスイッチング電源回路を提供する。【解決手段】基準電圧Vrefと、フィードバック電圧FBとの偏差を増幅する誤差増幅器6と、基準電圧Vrefと誤差増幅器6の出力電圧とを比較して所定のセット信号を出力するコンパレータ1と、スイッチング素子SW1がオン期間を規定するオンタイム発生回路3と、前記セット信号によりセットされてスイッチング素子SW1をオン/オフ状態とする一方、オンタイム3の出力信号によりリセットされてスイッチング素子SW1をオフ/オン状態とするフリップフロップ回路2と、積分回路をインダクタンスLに並列に接続して出力電圧VOUTに含まれるリップル電圧を検出するリップル電圧検出回路5と、前記積分回路の抵抗R1とコンデンサC1との間と、誤差増幅器6の出力側との間に接続したコンデンサCzuとを有する。【選択図】 図1

Description

本発明はスイッチング電源回路に関し、特にDC/DCコンバータに適用して有用なものである。
高速動作が可能なスイッチング電源回路として図3に示すようにフリップフロップ回路の出力でスイッチング素子をオン・オフさせて出力電圧を調整するように構成したものが提案されている。同図に示すように、このスイッチング電源回路は、出力電圧VOUTに基づくフィードバック電圧FB(出力電圧VOUTをフィードバック抵抗RFB1,RFB2の抵抗比で分圧した電圧)と基準電源VOの出力電圧である基準電圧Vrefとを比較するコンパレータ1と、コンパレータ1でセットされるフリップフロップ回路2と、フリップフロップ回路2の出力信号が立下がってから所定の時間が経過した時点でフリップフロップ回路2をリセットさせるオンタイム発生回路3とを備えている。そして、フリップフロップ回路2の出力信号をバッファ回路4を介して主スイッチング素子(本例ではPチャンネルのMOSFET)SW1および従スイッチング素子(本例ではNチャンネルのMOSFET)SW2に供給することで、接続点Lxを介して直列に接続された主スイッチング素子SWおよび従スイッチング素子を同期整流方式によりオン・オフさせるようになっている。ここで、主スイッチング素子SW1の入力側には入力電圧VINが印加されている。
かくして、接続点Lxに接続されるインダクタンスLを介してコンデンサCLで平滑化された所定の直流電圧である出力電圧VOUTを得る。
かかるスイッチング電源回路では、コンパレータ1において、フィードバック電圧FBと基準電圧Vrefとを比較し、そのコンパレータ1の出力でフリップフロップ回路2のセットを行い、これによりスイッチング素子SWのオン・オフ制御を行うようになっているので、出力電圧VOUTのリップル成分が小さい場合、フリップフロップ回路2におけるスイッチング制御が不安定なものとなってしまう。すなわち、出力電圧VOUTのリップル成分が小さい場合、フィードバック電圧FBの基準電圧Vrefに対する差分が充分なレベルとならないため、フリップフロップ回路2のセットのタイミングが本来あるべき時間軸上の位置からずれてしまう。これに同期して出力端子Q_Bからバッファ回路4を介して主スイッチング素子SWに供給されるパルス信号の立ち上がりおよび立下がりのタイミング、ならびにオンタイム発生回路3を介して送出されるオンタイム信号の立上がりのタイミングもずれてしまう。この結果、出力電圧VOUTがうねりを含む等、不安定なものとなってしまう。 かかる現象はコンデンサCLとしてESR(Equivalent Series Resistance)が低いコンデンサを用いた場合や、スイッチング周波数が高くなった場合により顕著になる。
図3に示すスイッチング電源回路では、抵抗R1およびコンデンサC1からなる積分回路をインダクタンスLに並列に接続し、抵抗RとコンデンサC1との接続点に電圧Vcを生成させ、この電圧VcをコンデンサCFBを介してコンパレータ1の入力側にフィードバックしている。ここで、電圧VcはインダクタンスLに流れる電流と相似な波形を持つ。したがって、コンパレータ1の入力側では出力信号VOUTのリップル成分が充分大きな状態と等価な状態が形成される。この結果、前述の如き出力電圧VOUTの不安定動作を回避して、出力電圧VOUTのリップルが小さい場合でもフリップフロップ回路2におけるスイッチング動作の安定化を実現し得る。
しかしながら、図3に示すスイッチング電源回路においては、出力電圧VOUTのリップル成分の振幅によって回路の応答性が変化する。そこで、大体数十mVの振幅になるように調整される。この結果、振幅が大きくなると過渡応答が悪化し、逆に小さいと動作が不安定になる。
この種のスイッチング電源回路を数MHzの高い発振周波数で動作させるためには、コンパレータ1の高速化が必要になり、消費電流が大幅に増加し、DCゲインが低いため負荷安定度が悪くなるという問題がある。また、コンパレータ1の反応遅れによる位相ずれが生じ、安定に動作しない場合が生起される。
そこで、特許文献1および特許文献2に開示するように、基準電圧を変動(特許文献1)させたり、動作の安定化を図るべくスイッチング素子に流れる電流を検出する(特許文献2)スイッチング電源回路が提案されている。しかしながら、これらはいずれも負荷安定度が悪化するという問題を有している。
さらに、動作の高速化を図り、負荷安定度も改善し得る従来技術として特許文献3がある。しかしながら、特許文献3におけるCR積分回路の抵抗やコンデンサをIC内に内蔵させようとすると抵抗の寄生容量の影響を無視できるような値に抵抗およびコンデンサの値を設定する必要があるが、これには非常に大きなレイアウト面積が必要になる。
特開2011−176990号公報 特開2011−147324号公報 特開2010−252627号公報
本発明は、上記従来技術に鑑み、 セラミックコンデンサ等の低ESRのコンデンサを負荷容量に利用でき、数MHz以上の発振周波数においても安定動作が可能で、かつ高い負荷安定度が得られ、レイアウト面積も小さくすることができるPFM制御型のスイッチング電源回路を提供することを目的とする。
上記目的を達成する本発明の第1の態様は、
スイッチング素子と環流用の素子とを有し、少なくとも前記スイッチング素子をオン・オフさせ、インダクタンスを介して直流の入力電圧を直流の出力電圧に変換するスイッチング電源回路において、
基準電圧生成回路の出力信号である基準電圧と、前記出力電圧に基づくフィードバック電圧とを比較して両者の偏差を増幅する誤差増幅器と、
前記基準電圧と前記誤差増幅器の出力電圧とを比較して前記基準電圧が前記誤差増幅器の出力電圧を超えた期間セット信号を出力するコンパレータと、
前記スイッチング素子がオンとなる期間を規定するパルス信号であるオンタイム信号を発生するオンタイム発生回路と、
前記セット信号によりセットされて前記スイッチング素子をオン状態とする一方、前記オンタイム信号によりリセットされて前記スイッチング素子をオフ状態とするフリップフロップ回路と、
直列に接続した第1の抵抗と第1のコンデンサとを有する積分回路を前記インダクタンスに並列に接続することにより前記出力電圧に含まれるリップル電圧を検出するリップル電圧検出回路と、
前記第1の抵抗と第1のコンデンサとの間と、前記誤差増幅器の出力側との間に接続した第2のコンデンサとを有することを特徴とするスイッチング電源回路にある。
本態様によれば、誤差増幅器で増幅した誤差信号をコンパレータに入力しているので、ゲインを高くすることができ、負荷安定度が改善される。また、積分回路をインダクタンスに並列に接続し出力電圧に含まれるリップル電圧と相似な電圧波形を第1の抵抗と第1のコンデンサとの間の接続点に生成させることが出来る。しかも、前記電圧は第2のコンデンサを介してコンパレータの入力側に印加しているので、コンパレータに十分なリップル情報が供給される。この結果、出力電圧の不安定動作を回避することができる。
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において、
前記フリップフロップ回路は、前記セット信号が持続している間は前記スイッチング素子のオン状態を持続させるように構成したものであることを特徴とするスイッチング電源回路にある。
本態様によれば、オンタイム発生回路に設定されたオンタイム期間を超えてもセット信号の変化した状態が持続している限りスイッチ素子のオン状態を持続させることができる。この結果、急激な負荷上昇が生起されても出力電圧を円滑に目標値に収束させることができる。
本発明の第3の態様は、
第1または第2の態様に記載するスイッチング電源において、
前記誤差増幅器の前記出力側に一端側が接続された第3のコンデンサを有することを特徴とするスイッチング電源回路にある。
本態様によれば、リップル電圧に相似な積分回路の電圧を、第2のコンデンサと第3のコンデンサとの容量の比で調整することができ、かかる調整により前記電圧を減衰してコンパレータに供給することができる。この結果、リップル電圧に相似な積分回路の電圧を大きく設定でき、第1の抵抗および第1のコンデンサの値を小さくして、それらの占有面積を低減することができる。また、第1の抵抗による寄生容量も小さくすることができる。
本発明の第4の態様は、
第3の態様に記載するスイッチング電源回路において、
前記第3のコンデンサの他端側は、前記誤差増幅器の前記出力電圧に基づくフィードバック電圧が印加される側に接続したことを特徴とするスイッチング電源回路にある。
本態様によれば、出力端子の変動をフィードバック端子から第3のコンデンサを介して誤差増幅器に供給することができるので、誤差増幅器の位相補償を良好に行うことができ、応答の迅速化も図り得る。
本発明の第5の態様は、
第1〜第4の態様のいずれか一つに記載するスイッチング電源回路において、
前記誤差増幅器の出力側と前記出力電圧に基づくフィードバック電圧となっているフィードバック端子との間をスイッチ手段を介して接続したことを特徴とするスイッチング電源回路にある。
本態様によれば、スイッチ手段をオンにすることで前記誤差増幅器は第1のコンデンサによる位相補償の影響を受けなくなるため、出力電圧の不安定動作を回避することができる。
本発明の第6の態様は、
第5の態様に記載するスイッチング電源回路において、
前記スイッチ手段に直列に第2の抵抗を接続したことを特徴とするスイッチング電源回路にある。
本態様によれば、フィードバック端子と誤差増幅器との間にスイッチ手段および第2の抵抗を接続しているので、スイッチ手段をオンにすることで第2の抵抗で生成されるゲインを加算して負荷安定度を向上させることができる。
本発明は、誤差増幅器で増幅した誤差信号をコンパレータに入力しているので、ゲインを高くすることができる。この結果負荷安定度を高くすることができる。
また、積分回路をインダクタンスに並列に接続して出力電圧に含まれるリップル電圧と相似な電圧波形を第1の抵抗と第1のコンデンサとの間の接続点に生成させることができるように構成するとともに、前記電圧は第2のコンデンサを介してコンパレータの入力側に印加しているので、コンパレータに十分なリップル情報が供給される。この結果、出力電圧VOUTの不安定動作を回避することができる。
かくして、セラミックコンデンサ等の低ESRのコンデンサを負荷容量に利用でき、数MHz以上の発振周波数においても安定動作が可能で、かつ高い負荷安定度が得られ、レイアウト面積も小さくすることができるPFM制御型のスイッチング電源回路を提供することができる。
本発明の実施の形態に係るスイッチング電源回路を示す回路図である。 図1に示すスイッチング電源回路におけるフルオン時の負荷過渡応答を示す各部の波形図である。 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。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。図1は、本発明のスイッチング電源回路を示す回路図である。同図に示すように、本形態に係るスイッチング電源回路は、入力電源VINに接続された主スイッチング素子SW1と、接続点Lxを介して主スイッチング素子SW1に接続された従スイッチング素子SW2とを有しており、これらの主、従スイッチング素子SW1、SW2を交互にオン・オフさせる。このことによりインダクタンスLを介して直流の入力電圧を直流の出力電圧VOUTに変換するPFM制御方式のDC/DCコンバータである。ここで、出力電圧VOUTは、セラミックコンデンサ等の低ESRのコンデンサで平滑化されている。
コンパレータ1は、誤差増幅器6の出力電圧と、基準電圧源VOが出力する基準電圧Vrefとを比較して基準電圧Vrefが誤差増幅器6の出力電圧を超えた期間セット信号を出力する。誤差増幅器6は、基準電圧Vrefと、出力電圧VOUTを抵抗RFB1と抵抗RFB2の分割比で分割したフィードバック電圧FBとを比較して両者の偏差を増幅する。
フリップフロップ回路2は、コンパレータ1が出力するセット信号によりセットされてそのQ出力により主スイッチング素子SW1および従スイッチング素子SW2をバッファ回路4を介してオンまたはオフ状態とする一方、オンタイム発生回路3が発生するオンタイム信号によりリセットされる。ここで、主スイッチング素子SW1と、従スイッチング素子SW2とは一方がオンのときに他方がオフになるように同期制御される。オンタイム発生回路3は、フリップフロップ回路2のQ_B出力により立ち上がって所定期間(オンタイム期間Ton)持続するパルス信号であるオンタイム信号を発生し、オンタイム期間Tonの経過後フリップフロップ回路2をリセットする。かくして、オンタイム発生回路3は、基本的にそのオンタイム期間Tonで主スイッチング素子SW1がオン状態となる期間を規定する。ただ、本形態においてはコンパレータ1から供給されるセット信号がH状態を保持している間は、そのQ出力はH状態となり、主スイッチング素子SW1を継続してオン状態に保持する。そこで、オンタイム期間Tonを超えて主スイッチング素子1がオン状態を継続するモードも生成される。なお、この点の具体的な動作説明は、図2に基づいて後に詳述する。
リップル電圧検出回路5は、直列に接続した抵抗(第1の抵抗)R1とコンデンサ(第1のコンデンサ)C1とを有する積分回路を、インダクタンスLの両端に並列に接続することにより構成してある。これにより出力電圧VOUTに含まれるリップル電圧と相似形の電圧Vcを抵抗R1とコンデンサC1との接続点に得る。電圧Vcを得る抵抗R1とコンデンサC1との接続点と、誤差増幅器6の出力側との間にはコンデンサCzu(第2のコンデンサ)が接続してある。
さらに、誤差増幅器6の出力側とフィードバック電圧FBが印加される誤差増幅器6の入力側との間にはコンデンサ(第3のコンデンサ)Czdが誤差増幅器6に対して並列に接続してある。
また、誤差増幅器6の出力側とフィードバック電圧FBが印加される誤差増幅器6の入力側との間には、直列に接続された抵抗RgとスイッチSW3とがコンデンサCzdに並列に接続してある。スイッチSW3はスイッチ制御回路7が出力するスイッチ制御信号SCでそのオン/オフが制御される。スイッチ制御回路7はフリップフロップ回路2のQ出力信号に基づきスイッチ制御信号SCを生成する。スイッチSW3の制御動作も、図2に基づいて後に詳述する。
上述の如き構成の本形態に係るスイッチング電源回路によれば、誤差増幅器6で増幅した誤差信号をコンパレータに入力しているので、ゲインを高くすることができる。この結果、当該スイッチング電源回路の負荷安定度を大幅に改善することができる。
また、積分回路をインダクタンスLに並列に接続し出力電圧VOUTに含まれるリップル電圧と相似な電圧波形を抵抗R1とコンデンサC1との間の接続点に電圧Vcとして生成させており、しかも電圧VcはコンデンサCzuを介してコンパレータ1の入力側に印加しているので、コンパレータ1に十分なリップル情報が供給される。この結果、出力電圧VOUTの不安定動作を回避することができる。さらに、本形態では、誤差増幅器6の出力側と、フィードバック電圧FBが印加される入力側との間にコンデンサCzdを接続したので、電圧Vcを、コンデンサCzuとコンデンサCzdとの容量の比で調整することができる。したがって、かかる調整により電圧Vcを減衰させてコンパレータ1に供給することもできる。この結果、電圧Vcを大きく設定でき、抵抗R1およびコンデンサC1の値を小さくして、それらの占有面積を低減することができる。また、抵抗R1による寄生容量Cpも小さくすることができる。
さらに、本形態によれば出力電圧VOUTの変動をフィードバック電圧FB、コンデンサCzdを介して誤差増幅器6に供給することができるので、誤差増幅器6の位相補償を良好に行うことができ、応答の迅速化も図り得る。
また、スイッチSW3をオンすることで、誤差増幅器6の位相補償の影響を受けないようにすることができ、抵抗Rgで生成されるゲインを加算して負荷安定度を向上させることができる。
図2は、本形態に係るスイッチング電源回路におけるフルオン時の負荷過渡応答を示す各部の波形図である。同図に示すように、(a)は出力電流IOUT、(b)は接続点Lxの電圧、(c)は誤差増幅器6の出力信号Verr(図中の実線)と基準電圧Vref(図中の一点鎖線)、(d)はフィードバック電圧FB(図中の実線)と基準電圧Vref(図中の一点鎖線)、(e)は抵抗R1とコンデンサC1との接続点の電圧Vc(図中の実線)、出力電圧VOUT(図中の二点鎖線)および出力電圧VOUTの設定値(図中の点線)、(f)はスイッチSW3をオン/オフ制御するスイッチ制御信号SCをそれぞれ示す波形図である。
同図(b)に示すように、本例は軽負荷期間(非連続動作期間)T1を経て急変した負荷に対応すべくスイッチング素子SW1が非常に長い期間オン状態を継続する負荷急変過渡期間T2に至り、通常の連続動作期間T3に至る場合の波形図である。ここで、図2(b)軽負荷期間T1および負荷急変過渡期間T2はフリップフロップ回路2のQ出力(図2(b)と同一波形)に基づきスイッチ制御回路7が生成する。すなわち、軽負荷期間T1はオンタイム期間Ton持続するQ出力におけるパルスが立下がった後、周期Tを超えても次のパルスが発生しない場合として定義される。また。負荷急変過渡期間T2はQ出力におけるパルスがオンタイム期間Tonを超えて長い期間持続する場合として定義される。
図2(b)、(f)を参照すれば明らかな通り、スイッチ制御回路7は、基本的にはQ出力の立上がりのタイミングに同期して立下がるスイッチ制御信号SCを生成しようとするが、軽負荷期間T1においては禁止期間Toff1以内、負荷急変過渡期間T2においては禁止期間Toff2以内、連続動作期間T3においては禁止期間Toff3以内の期間はスイッチ制御信号が立上がることはできない。すなわち、禁止期間Toff1〜Toff3以内ではスイッチSW3がオン状態となることはなく、禁止期間Toff1〜Toff3の経過後にオン状態となる。禁止期間Toff1〜Toff3の経過後が、高いゲインを得るよりも誤差増幅器6の位相補償の影響を受けないようにすることが優先される期間であるからである。ここで、禁止期間Toff1〜Toff3は、個別に任意の期間を選定することができるが、本形態では、Toff1〜Toff3)>T>Ton(ここで、Tは周期であり、次の関係がある。T={(Ton・VIN)/VOUT}としてある。本形態ではToff3>Tonとなっている。したがって、連続動作期間T3ではスイッチSW3がオン状態にされることはない。
以上、本発明を実施の形態とともに説明したが、本発明は、もちろん上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上記実施の形態では、フリップフロップ回路2はそのQ出力で主スイッチング素子SW1のスイッチング動作を制御するようにしたが、これはQ_B出力で制御するようにしても構わない。ただ、上記実施の形態の如くQ出力を利用した場合には、図2(b)に示すように、負荷急変過渡期間T2のオンタイム期間Tonを超えて長い期間持続するパルスを形成することができる。
また、従スイッチング素子SW2は必ずしもスイッチング機能を有する素子である必要はない。例えば、ダイオード等の還流用の素子であれば良い。さらに、コンデンサCzdは必ずしも必要ではない。コンデンサCzuがあれば、積分回路で生成されるリップル波形に相似な電圧Vcをコンパレータ1の入力側に印加することができるからである、
誤差増幅器6をスイッチSW3で短絡するように構成することも必要に応じて採用すれば良い。常に、誤差増幅器6の位相補償機能が発揮されるようにしても問題がない場合があるからである。
本発明は半導体機器の各種電源回路を製造・販売する産業分野において有効に利用すること図2ができる。
1 コンパレータ
2 フリップフロップ回路
3 オンタイム制御回路
4 バッファ回路
5 リップル電圧検出回路
6 誤差増幅器
7 スイッチ制御回路
SW1 主スイッチング素子
SW2 従スイッチング素子
SW3 スイッチ
R1 (第1の)抵抗
Rg (第2の)抵抗
C1 (第1の)コンデンサ
Czu (第2の)コンデンサ
Czd (第3の)コンデンサ
Vc 電圧
FB フィードバック電圧
Vref 基準電圧
VIN 入力電源
V0 基準電圧源
VOUT 出力電圧
IOUT 出力電流

Claims (6)

  1. スイッチング素子と環流用の素子とを有し、少なくとも前記スイッチング素子をオン・オフさせ、インダクタンスを介して直流の入力電圧を直流の出力電圧に変換するスイッチング電源回路において、
    基準電圧生成回路の出力信号である基準電圧と、前記出力電圧に基づくフィードバック電圧とを比較して両者の偏差を増幅する誤差増幅器と、
    前記基準電圧と前記誤差増幅器の出力電圧とを比較して前記基準電圧が前記誤差増幅器の出力電圧を超えた期間セット信号を出力するコンパレータと、
    前記スイッチング素子がオンとなる期間を規定するパルス信号であるオンタイム信号を発生するオンタイム発生回路と、
    前記セット信号によりセットされて前記スイッチング素子をオン状態とする一方、前記オンタイム信号によりリセットされて前記スイッチング素子をオフ状態とするフリップフロップ回路と、
    直列に接続した第1の抵抗と第1のコンデンサとを有する積分回路を前記インダクタンスに並列に接続することにより前記出力電圧に含まれるリップル電圧を検出するリップル電圧検出回路と、
    前記第1の抵抗と第1のコンデンサとの間と、前記誤差増幅器の出力側との間に接続した第2のコンデンサとを有することを特徴とするスイッチング電源回路。
  2. 請求項1に記載するスイッチング電源回路において、
    前記フリップフロップ回路は、前記セット信号が持続している間は前記スイッチング素子のオン状態を持続させるように構成したものであることを特徴とするスイッチング電源回路。
  3. 請求項1または請求項2に記載するスイッチング電源回路において、
    前記誤差増幅器の前記出力側に一端側が接続された第3のコンデンサを有することを特徴とするスイッチング電源回路。
  4. 請求項3に記載するスイッチング電源回路において、
    前記第3のコンデンサの他端側は、前記誤差増幅器の前記出力電圧に基づくフィードバック電圧が印加される側に接続したことを特徴とするスイッチング電源回路。
  5. 請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載するスイッチング電源回路において、
    前記誤差増幅器の出力側と前記出力電圧に基づくフィードバック電圧となっているフィードバック端子との間をスイッチ手段を介して接続したことを特徴とするスイッチング電源回路。
  6. 請求項5に記載するスイッチング電源回路において、
    前記スイッチ手段に直列に第2の抵抗を接続したことを特徴とするスイッチング電源回路。
JP2015208868A 2015-10-23 2015-10-23 スイッチング電源回路 Active JP5997348B1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015208868A JP5997348B1 (ja) 2015-10-23 2015-10-23 スイッチング電源回路
US15/298,779 US9837905B2 (en) 2015-10-23 2016-10-20 Switching power supply circuit having a switching element and a free-wheeling element and adapted to turn on or off at least the switching element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015208868A JP5997348B1 (ja) 2015-10-23 2015-10-23 スイッチング電源回路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP5997348B1 true JP5997348B1 (ja) 2016-09-28
JP2017085702A JP2017085702A (ja) 2017-05-18

Family

ID=56997612

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015208868A Active JP5997348B1 (ja) 2015-10-23 2015-10-23 スイッチング電源回路

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9837905B2 (ja)
JP (1) JP5997348B1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110121043A (zh) * 2019-06-10 2019-08-13 北海惠科光电技术有限公司 显示供电装置及显示***
CN111257673A (zh) * 2020-02-17 2020-06-09 广东博智林机器人有限公司 一种电容故障检测电路、检测方法和伺服驱动电路

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10447162B2 (en) 2017-02-18 2019-10-15 Torex Semiconductor Ltd. Switching power supply circuit having a switching circuit and a coil current emulation circuit
CN107493016B (zh) * 2017-09-27 2019-04-19 广州金升阳科技有限公司 一种不对称半桥反激电路的控制方法及电路
DE112019000760T5 (de) * 2018-03-22 2020-11-05 Rohm Co., Ltd. Schaltsteuerschaltung
JP7146625B2 (ja) * 2018-12-26 2022-10-04 日清紡マイクロデバイス株式会社 スイッチング電源装置
US10666144B1 (en) * 2019-04-01 2020-05-26 Texas Instruments Incorporated Boost converter
CN111245232B (zh) * 2020-02-12 2021-05-11 西安电子科技大学 一种快速响应同步降压型dc-dc转换器
CN114696578A (zh) * 2020-12-31 2022-07-01 上海晶丰明源半导体股份有限公司 功率变换器及其控制电路
US11973425B2 (en) * 2021-02-22 2024-04-30 Novatek Microelectronics Corp. Ramp generation in buck converters

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005086931A (ja) * 2003-09-10 2005-03-31 Renesas Technology Corp スイッチング電源装置とそれに用いられる半導体集積回路
JP2010158084A (ja) * 2008-12-26 2010-07-15 Fujitsu Semiconductor Ltd 電源装置
US20130285634A1 (en) * 2012-04-27 2013-10-31 Dora S.P.A. Control circuit with hysteresis for a switching voltage regulator and related control method
JP2014135816A (ja) * 2013-01-09 2014-07-24 Renesas Electronics Corp 電源装置
US20140292299A1 (en) * 2013-03-29 2014-10-02 Chengdu Monolithic Power Systems Co., Ltd. Voltage converter circuit and associated control method

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7019504B2 (en) * 2003-07-08 2006-03-28 Arques Technology Constant ON-time controller for a buck converter
US7107468B2 (en) * 2003-07-08 2006-09-12 California Micro Devices Peak current sharing in a multi-phase buck converter power system
JP4613986B2 (ja) * 2008-07-28 2011-01-19 日本テキサス・インスツルメンツ株式会社 スイッチング電源装置
JP5578861B2 (ja) 2010-01-18 2014-08-27 トレックス・セミコンダクター株式会社 スイッチング電源回路
JP5630895B2 (ja) 2010-02-25 2014-11-26 トレックス・セミコンダクター株式会社 スイッチング電源回路
JP5131321B2 (ja) 2010-07-01 2013-01-30 日本テキサス・インスツルメンツ株式会社 スイッチング電源装置
US9735680B2 (en) * 2015-07-23 2017-08-15 Mediatek Inc. Constant on-time pulse width control-based scheme including capabilities of fast transient response and adaptively adjusting on-time pulse width

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005086931A (ja) * 2003-09-10 2005-03-31 Renesas Technology Corp スイッチング電源装置とそれに用いられる半導体集積回路
JP2010158084A (ja) * 2008-12-26 2010-07-15 Fujitsu Semiconductor Ltd 電源装置
US20130285634A1 (en) * 2012-04-27 2013-10-31 Dora S.P.A. Control circuit with hysteresis for a switching voltage regulator and related control method
JP2014135816A (ja) * 2013-01-09 2014-07-24 Renesas Electronics Corp 電源装置
US20140292299A1 (en) * 2013-03-29 2014-10-02 Chengdu Monolithic Power Systems Co., Ltd. Voltage converter circuit and associated control method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110121043A (zh) * 2019-06-10 2019-08-13 北海惠科光电技术有限公司 显示供电装置及显示***
CN111257673A (zh) * 2020-02-17 2020-06-09 广东博智林机器人有限公司 一种电容故障检测电路、检测方法和伺服驱动电路

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017085702A (ja) 2017-05-18
US20170117805A1 (en) 2017-04-27
US9837905B2 (en) 2017-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5997348B1 (ja) スイッチング電源回路
JP5386801B2 (ja) スイッチングレギュレータ及びその動作制御方法
US7948224B2 (en) Feedback controller having multiple feedback paths
US9621041B2 (en) Buck-boost converter control circuits and techniques
US8446133B2 (en) Methods and control circuits for controlling buck-boost converting circuit to generate regulated output voltage under reduced average inductor current
US20110025283A1 (en) Dc-dc converter, control circuit, and power supply control method
KR20170120605A (ko) 유한 상태 기계 제어를 사용하는 다중-레벨 스위칭 조절기 회로들 및 방법들
US8587272B2 (en) Balancing temperatures in a multi-phase DC/DC converter
US20130187624A1 (en) Semiconductor integrated circuit device and dc-dc converter
JP2005110369A (ja) リップルコンバータ
JP2009303317A (ja) 基準電圧発生回路及びその基準電圧発生回路を備えたdc−dcコンバータ
JP2010088218A (ja) Dc/dcコンバータ
US10749433B2 (en) Current balance feedback circuit and method to improve the stability of a multi-phase converter
KR20200099446A (ko) 벅 컨버터
JP5869265B2 (ja) Dc−dcコンバータ回路の制御回路及びdc−dcコンバータ回路
JP5630895B2 (ja) スイッチング電源回路
US8222878B2 (en) Current mode DC-DC converter having a pulse width modulation signal of reduced delay
KR102506229B1 (ko) 스위칭 레귤레이터
JP5187753B2 (ja) スイッチング電源回路の制御回路
JP2005039925A (ja) スイッチング電源
JP6255146B1 (ja) スイッチング電源回路
JP4464263B2 (ja) スイッチング電源装置
JP2010063290A (ja) 電源制御回路
JP2008228417A (ja) Dc−dcコンバータ
JP2005328585A (ja) 電流モード降圧型スイッチングレギュレータの過電流制限回路

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160714

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20160714

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20160803

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160823

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160825

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5997348

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20160905

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D02

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250