JP5928184B2 - Power supply device, control circuit, electronic device, and power supply control method - Google Patents

Power supply device, control circuit, electronic device, and power supply control method Download PDF

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Description

本発明は、電源装置、制御回路、電子機器及び電源の制御方法に関するものである。   The present invention relates to a power supply device, a control circuit, an electronic device, and a power supply control method.

電子機器等において、負荷への電力供給にスイッチング電源が用いられており、例えば直流電圧を別の直流電圧に変換するDC−DCコンバータが用いられている。従来、負荷急変に高速応答できるDC−DCコンバータとして、コンパレータ方式のDC−DCコンバータが知られている(例えば、特許文献1参照)。   In an electronic device or the like, a switching power supply is used to supply power to a load, and for example, a DC-DC converter that converts a DC voltage into another DC voltage is used. Conventionally, a comparator-type DC-DC converter is known as a DC-DC converter capable of high-speed response to a sudden load change (for example, see Patent Document 1).

図15は、従来のコンパレータ方式のDC−DCコンバータの一例を示す。このDC−DCコンバータ4は、コンバータ部5と制御回路6とを有している。コンバータ部5は、トランジスタT11,T12と、コイルL11と、コンデンサC11とを有している。   FIG. 15 shows an example of a conventional comparator-type DC-DC converter. The DC-DC converter 4 includes a converter unit 5 and a control circuit 6. The converter unit 5 includes transistors T11 and T12, a coil L11, and a capacitor C11.

制御回路6内の比較器80には、出力電圧Vo1に応じた帰還電圧VFB2(ここでは、出力電圧Vo1が抵抗R11,R12によって分圧された分圧電圧)と、参照電圧VR11とが入力される。この比較器80は、帰還電圧VFB2と参照電圧VR11とを比較し、その比較結果に応じたレベルの出力信号S11をRS−フリップフロップ(RS−FF回路)81のセット端子Sに出力する。発振器82は、一定周波数のクロック信号CLKをRS−FF回路81のリセット端子Rに出力する。   The comparator 80 in the control circuit 6 receives the feedback voltage VFB2 (here, the divided voltage obtained by dividing the output voltage Vo1 by the resistors R11 and R12) and the reference voltage VR11 according to the output voltage Vo1. The The comparator 80 compares the feedback voltage VFB2 with the reference voltage VR11 and outputs an output signal S11 having a level corresponding to the comparison result to the set terminal S of the RS flip-flop (RS-FF circuit) 81. The oscillator 82 outputs a clock signal CLK having a constant frequency to the reset terminal R of the RS-FF circuit 81.

RS−FF回路81は、Hレベルのクロック信号CLKに応答してリセット状態になってLレベルの出力信号S12を出力する。すると、駆動回路83は、Hレベルの制御信号DH,DLを出力し、トランジスタT11をオフさせるとともにトランジスタT12をオンさせる。このとき、RS−FF回路81から出力されるLレベルの出力信号S12に応答してスイッチ回路SW11がオフされる。すると、電流源84から供給される電流I11に応じてコンデンサC13が充電されるため、参照電圧VR11が基準電圧VR0から固定の傾斜(=I11/C13)にて上昇する。   The RS-FF circuit 81 is in a reset state in response to the H level clock signal CLK and outputs the L level output signal S12. Then, the drive circuit 83 outputs H level control signals DH and DL to turn off the transistor T11 and turn on the transistor T12. At this time, the switch circuit SW11 is turned off in response to the L-level output signal S12 output from the RS-FF circuit 81. Then, since the capacitor C13 is charged according to the current I11 supplied from the current source 84, the reference voltage VR11 increases from the reference voltage VR0 with a fixed slope (= I11 / C13).

この参照電圧VR11が帰還電圧VFB2よりも高くなると、比較器80からHレベルの出力信号S11が出力される。このHレベルの出力信号S11に応答して、RS−FF回路81は、セット状態になってHレベルの出力信号S12を出力する。すると、駆動回路83は、Lレベルの制御信号DH,DLを出力し、トランジスタT11をオンさせるとともにトランジスタT12をオフさせる。   When the reference voltage VR11 becomes higher than the feedback voltage VFB2, the comparator 80 outputs an H level output signal S11. In response to the H level output signal S11, the RS-FF circuit 81 enters a set state and outputs an H level output signal S12. Then, the drive circuit 83 outputs L level control signals DH and DL to turn on the transistor T11 and turn off the transistor T12.

このように、コンパレータ方式のDC−DCコンバータ4では、出力電圧Vo1に応じた帰還電圧VFB2と参照電圧VR11とが比較器80にて常に比較され、その比較結果に応じて即時にメイン側のトランジスタT11がスイッチングされる。このため、コンパレータ方式のDC−DCコンバータ4は、負荷急変に対して高速に応答することができる。   As described above, in the comparator-type DC-DC converter 4, the feedback voltage VFB2 corresponding to the output voltage Vo1 and the reference voltage VR11 are always compared by the comparator 80, and the main-side transistor is immediately compared according to the comparison result. T11 is switched. Therefore, the comparator-type DC-DC converter 4 can respond to a sudden load change at high speed.

特開2011−182533号公報JP 2011-182533 A

ところで、近年のDC−DCコンバータでは、安価である等の理由から、コンバータ部5内のコンデンサC11には、等価直列抵抗(ESR)の低いセラミックコンデンサが採用されることが多い。しかし、そのセラミックコンデンサの等価直列抵抗ESRが低くなりすぎると、位相余裕を十分に確保することができなくなり、負荷急変時などの高周波動作において、出力電圧Vo1にリンギングが生じるという問題が発生する。   By the way, in recent DC-DC converters, a ceramic capacitor having a low equivalent series resistance (ESR) is often adopted as the capacitor C11 in the converter unit 5 because of its low cost. However, if the equivalent series resistance ESR of the ceramic capacitor becomes too low, a sufficient phase margin cannot be secured, and a problem arises that ringing occurs in the output voltage Vo1 in high-frequency operation such as during sudden load changes.

本発明の一観点によれば、入力電圧が供給されるスイッチ回路と、前記スイッチ回路と出力電圧を出力する出力端との間に接続されたコイルと、を有するコンバータ部と、前記出力電圧に応じた帰還電圧と参照電圧との比較結果に応じたタイミングで前記スイッチ回路をスイッチングする制御回路と、を有し、前記制御回路は、基準電圧に応じて生成される第1電流と、前記入力電圧に比例した第2電流との差分電流に応じて、前記コイルに流れるコイル電流の変化の割合に基づき変化する前記参照電圧を生成する参照電圧生成回路を有する。   According to one aspect of the present invention, a converter unit having a switch circuit to which an input voltage is supplied, and a coil connected between the switch circuit and an output terminal that outputs an output voltage, and the output voltage A control circuit that switches the switch circuit at a timing according to a comparison result between a corresponding feedback voltage and a reference voltage, the control circuit including a first current generated according to a reference voltage, and the input A reference voltage generation circuit configured to generate the reference voltage that changes based on a rate of change of the coil current flowing through the coil in accordance with a difference current from the second current proportional to the voltage;

本発明の一観点によれば、位相余裕を確保することができるという効果を奏する。   According to one aspect of the present invention, there is an effect that a phase margin can be ensured.

第1実施形態のDC−DCコンバータを示すブロック回路図。The block circuit diagram which shows the DC-DC converter of 1st Embodiment. 第1実施形態のDC−DCコンバータの動作を示す波形図。The wave form diagram which shows the operation | movement of the DC-DC converter of 1st Embodiment. タイマ回路の内部構成例を示す回路図。The circuit diagram which shows the internal structural example of a timer circuit. (a)は、第1実施形態の参照電圧生成回路の内部構成例を示す回路図、(b)は、第1実施形態の参照電圧生成回路の動作を示す波形図。(A) is a circuit diagram showing an example of an internal configuration of the reference voltage generation circuit of the first embodiment, and (b) is a waveform diagram showing an operation of the reference voltage generation circuit of the first embodiment. 第1実施形態のgmアンプの内部構成例を示す回路図。FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of an internal configuration of the gm amplifier according to the first embodiment. 第1実施形態の電流源の内部構成例を示す回路図。FIG. 3 is a circuit diagram illustrating an internal configuration example of a current source according to the first embodiment. 負荷急変時のシミュレーション結果を示す説明図。Explanatory drawing which shows the simulation result at the time of sudden load change. (a)、(b)は、第1実施形態のDC−DCコンバータの周波数特性を説明するための特性図。(A), (b) is a characteristic view for demonstrating the frequency characteristic of the DC-DC converter of 1st Embodiment. 負荷急変時のシミュレーション結果を示す説明図。Explanatory drawing which shows the simulation result at the time of sudden load change. 第2実施形態のDC−DCコンバータを示すブロック回路図。The block circuit diagram which shows the DC-DC converter of 2nd Embodiment. (a)は、第2実施形態の参照電圧生成回路の内部構成例を示す回路図、(b)は、第2実施形態の参照電圧生成回路の動作を示す波形図。(A) is a circuit diagram showing an example of an internal configuration of the reference voltage generation circuit of the second embodiment, (b) is a waveform diagram showing the operation of the reference voltage generation circuit of the second embodiment. 第2実施形態のgmアンプの内部構成例を示す回路図。The circuit diagram which shows the internal structural example of the gm amplifier of 2nd Embodiment. 第2実施形態の電流源の内部構成例を示す回路図。The circuit diagram which shows the internal structural example of the current source of 2nd Embodiment. 電子機器を示す概略構成図。1 is a schematic configuration diagram illustrating an electronic device. 従来のDC−DCコンバータを示すブロック回路図。The block circuit diagram which shows the conventional DC-DC converter.

以下、第1実施形態を図1〜図9に従って説明する。
図1に示すように、DC−DCコンバータ1は、入力電圧Viに基づいてその入力電圧Viよりも低い出力電圧Voを生成するコンバータ部2と、そのコンバータ部2を制御する制御回路3とを有している。
Hereinafter, the first embodiment will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the DC-DC converter 1 includes a converter unit 2 that generates an output voltage Vo lower than the input voltage Vi based on the input voltage Vi, and a control circuit 3 that controls the converter unit 2. Have.

まず、コンバータ部2の内部構成例を説明する。
入力電圧Viの供給される入力端子Piと、入力電圧Viよりも低い電位の電源線(ここでは、グランド)との間には、メイン側のトランジスタT1と同期側のトランジスタT2とが直列に接続されている。なお、メイン側のトランジスタT1はPチャネルMOSトランジスタであり、同期側のトランジスタT2はNチャネルMOSトランジスタである。
First, an internal configuration example of the converter unit 2 will be described.
A main-side transistor T1 and a synchronization-side transistor T2 are connected in series between an input terminal Pi to which an input voltage Vi is supplied and a power supply line (here, ground) having a potential lower than the input voltage Vi. Has been. The main transistor T1 is a P-channel MOS transistor, and the synchronous transistor T2 is an N-channel MOS transistor.

トランジスタT1は、その第1端子(ソース)が入力端子Piに接続されるとともに、第2端子(ドレイン)がトランジスタT2の第1端子(ドレイン)に接続されている。このトランジスタT2の第2端子(ソース)は、グランドに接続されている。   The transistor T1 has a first terminal (source) connected to the input terminal Pi and a second terminal (drain) connected to the first terminal (drain) of the transistor T2. The second terminal (source) of the transistor T2 is connected to the ground.

また、トランジスタT1の制御端子(ゲート)には制御回路3から制御信号DHが供給されるのに対し、トランジスタT2の制御端子(ゲート)には制御回路3から制御信号DLが供給される。これらトランジスタT1,T2は、制御信号DH,DLに応答して相補的にオン・オフする。   The control signal DH is supplied from the control circuit 3 to the control terminal (gate) of the transistor T1, whereas the control signal DL is supplied from the control circuit 3 to the control terminal (gate) of the transistor T2. These transistors T1 and T2 are complementarily turned on and off in response to control signals DH and DL.

両トランジスタT1,T2間のノードLXは、コイルLの第1端子に接続されている。このコイルLの第2端子は出力端子Poに接続されている。このように、入力端子Piと出力端子Poとの間には、メイン側のトランジスタT1とコイルLとが直列に接続されている。ここで、上記出力端子Poには、入力電圧Viよりも低い出力電圧Voが生成される。この出力電圧Voは、出力端子Poに接続される負荷(図示略)に供給される。なお、この負荷には出力電流Ioも供給される。   A node LX between the transistors T1 and T2 is connected to the first terminal of the coil L. The second terminal of the coil L is connected to the output terminal Po. Thus, the main-side transistor T1 and the coil L are connected in series between the input terminal Pi and the output terminal Po. Here, an output voltage Vo lower than the input voltage Vi is generated at the output terminal Po. This output voltage Vo is supplied to a load (not shown) connected to the output terminal Po. An output current Io is also supplied to this load.

また、上記コイルLの第2端子は平滑用のコンデンサC1の第1端子に接続されるとともに、そのコンデンサC1の第2端子はグランドに接続されている。このコンデンサC1は、出力電圧Voを平滑化する平滑回路に含まれる。なお、コイルLに直列に接続される抵抗は、コイルLに含まれる等化直流抵抗DCRであり、コンデンサC1に直列に接続される抵抗は、コンデンサC1に含まれる等価直列抵抗ESRである。   The second terminal of the coil L is connected to the first terminal of the smoothing capacitor C1, and the second terminal of the capacitor C1 is connected to the ground. The capacitor C1 is included in a smoothing circuit that smoothes the output voltage Vo. The resistance connected in series to the coil L is an equalized DC resistance DCR included in the coil L, and the resistance connected in series to the capacitor C1 is an equivalent series resistance ESR included in the capacitor C1.

制御回路3は、コンバータ部2から帰還される出力電圧Voに基づいて、制御信号DH,DLのパルス幅を調整する。この制御回路3は、抵抗R1,R2と、比較器10と、参照電圧生成回路20と、RS−フリップフロップ(RS−FF回路)30と、タイマ回路40と、駆動回路50とを有している。   The control circuit 3 adjusts the pulse widths of the control signals DH and DL based on the output voltage Vo fed back from the converter unit 2. The control circuit 3 includes resistors R1 and R2, a comparator 10, a reference voltage generation circuit 20, an RS-flip flop (RS-FF circuit) 30, a timer circuit 40, and a drive circuit 50. Yes.

比較器10の反転入力端子には、出力電圧Voに基づく帰還電圧VFBが供給される。本実施形態では、比較器10の反転入力端子に、抵抗R1,R2により生成された帰還電圧VFBが供給される。具体的には、抵抗R1の第1端子には、出力端子Poが接続されることにより、出力電圧Voが帰還される。また、抵抗R1の第2端子が抵抗R2の第1端子に接続され、その抵抗R2の第2端子がグランドに接続されている。そして、これら抵抗R1,R2間の接続点が比較器10の反転入力端子に接続されている。ここで、抵抗R1,R2は、それぞれの抵抗値に応じて、出力電圧Voを分圧した帰還電圧VFBを生成する。この帰還電圧VFBの値は、抵抗R1,R2の抵抗値の比と、出力電圧Voとグランドの電位差とに対応する。このため、抵抗R1,R2は、出力電圧Voに比例した帰還電圧VFBを生成することになる。   A feedback voltage VFB based on the output voltage Vo is supplied to the inverting input terminal of the comparator 10. In the present embodiment, the feedback voltage VFB generated by the resistors R1 and R2 is supplied to the inverting input terminal of the comparator 10. Specifically, the output voltage Vo is fed back by connecting the output terminal Po to the first terminal of the resistor R1. The second terminal of the resistor R1 is connected to the first terminal of the resistor R2, and the second terminal of the resistor R2 is connected to the ground. A connection point between the resistors R1 and R2 is connected to the inverting input terminal of the comparator 10. Here, the resistors R1 and R2 generate a feedback voltage VFB obtained by dividing the output voltage Vo according to the respective resistance values. The value of the feedback voltage VFB corresponds to the resistance value ratio between the resistors R1 and R2 and the potential difference between the output voltage Vo and the ground. Therefore, the resistors R1 and R2 generate a feedback voltage VFB that is proportional to the output voltage Vo.

比較器10の非反転入力端子には、参照電圧生成回路20から参照電圧VR1が供給される。ここで、参照電圧生成回路20には、入力電圧Viと、基準電源E1にて生成される基準電圧VR0と、RS−FF回路30の出力端子Qから出力される出力信号SG1とが入力される。この参照電圧生成回路20は、基準電圧VR0に応じて生成される第1電流と、入力電圧Viに比例した第2電流との差分電流に応じて、コイルLに流れるコイル電流ILの変化の割合に基づき電圧値が変化する参照電圧VR1を生成する。例えば参照電圧生成回路20は、第1電流と第2電流との差分電流に応じて、上記コイル電流ILと逆相の関係で電圧値が変動する参照電圧VR1を生成する。また、参照電圧生成回路20は、参照電圧VR1の平均値が基準電圧VR0と一致するように参照電圧VR1を生成する。なお、上記基準電圧VR0の電圧値は、出力電圧Voの目標値(目標電圧)に応じて設定されている。   The reference voltage VR <b> 1 is supplied from the reference voltage generation circuit 20 to the non-inverting input terminal of the comparator 10. Here, the input voltage Vi, the reference voltage VR0 generated by the reference power source E1, and the output signal SG1 output from the output terminal Q of the RS-FF circuit 30 are input to the reference voltage generation circuit 20. . The reference voltage generation circuit 20 has a rate of change of the coil current IL flowing through the coil L in accordance with a difference current between the first current generated according to the reference voltage VR0 and the second current proportional to the input voltage Vi. Based on the reference voltage VR1, the voltage value changes. For example, the reference voltage generation circuit 20 generates the reference voltage VR1 whose voltage value varies in a phase opposite to the coil current IL in accordance with the difference current between the first current and the second current. The reference voltage generation circuit 20 generates the reference voltage VR1 so that the average value of the reference voltage VR1 matches the reference voltage VR0. The voltage value of the reference voltage VR0 is set according to the target value (target voltage) of the output voltage Vo.

比較器10は、帰還電圧VFBと参照電圧VR1との比較結果に応じた出力信号S1を生成する。具体的には、比較器10は、帰還電圧VFBが参照電圧VR1よりも高いときにLレベルの出力信号S1を生成し、帰還電圧VFBが参照電圧VR1よりも低いときにHレベルの出力信号S1を生成する。この出力信号S1は、RS−FF回路30のセット端子Sに供給される。   The comparator 10 generates an output signal S1 corresponding to the comparison result between the feedback voltage VFB and the reference voltage VR1. Specifically, the comparator 10 generates an L level output signal S1 when the feedback voltage VFB is higher than the reference voltage VR1, and the H level output signal S1 when the feedback voltage VFB is lower than the reference voltage VR1. Is generated. The output signal S1 is supplied to the set terminal S of the RS-FF circuit 30.

RS−FF回路30のリセット端子Rには、タイマ回路40から出力される出力信号S2が供給される。このRS−FF回路30は、Hレベルの出力信号S1に応答して、出力端子QからHレベルの出力信号SG1を出力するとともに、反転出力端子XQからLレベルの出力信号SG2を出力する。また、RS−FF回路30は、Hレベルの出力信号S2に応答して、Lレベルの出力信号SG1を出力するとともに、Hレベルの出力信号SG2を出力する。すなわち、RS−FF回路30に対して、Hレベルの出力信号S1はセット信号であるとともに、Hレベルの出力信号S2はリセット信号である。そして、RS−FF回路30から出力される出力信号SG1は、参照電圧生成回路20とタイマ回路40と駆動回路50とに供給される。   An output signal S2 output from the timer circuit 40 is supplied to the reset terminal R of the RS-FF circuit 30. The RS-FF circuit 30 outputs an H level output signal SG1 from the output terminal Q in response to the H level output signal S1, and outputs an L level output signal SG2 from the inverting output terminal XQ. The RS-FF circuit 30 outputs an L level output signal SG1 and an H level output signal SG2 in response to the H level output signal S2. That is, for the RS-FF circuit 30, the H level output signal S1 is a set signal, and the H level output signal S2 is a reset signal. The output signal SG1 output from the RS-FF circuit 30 is supplied to the reference voltage generation circuit 20, the timer circuit 40, and the drive circuit 50.

タイマ回路40は、Hレベルの出力信号SG1に応答して、その出力信号SG1の立ち上がりタイミングから所定時間経過後にHレベルとなる出力信号S2を生成する。ここで、所定時間は、例えば入力電圧Viと出力電圧Voに依存する時間である。すなわち、タイマ回路40は、出力信号SG1の立ち上がりタイミングから、入力電圧Viと出力電圧Voに依存した時間経過後にHレベルとなる出力信号S2を生成する。そして、この出力信号S2は、RS−FF回路30のリセット端子Rに供給される。   In response to the H level output signal SG1, the timer circuit 40 generates an output signal S2 that becomes H level after a predetermined time has elapsed from the rising timing of the output signal SG1. Here, the predetermined time is, for example, a time depending on the input voltage Vi and the output voltage Vo. That is, the timer circuit 40 generates the output signal S2 that becomes H level after the elapse of time depending on the input voltage Vi and the output voltage Vo from the rising timing of the output signal SG1. The output signal S2 is supplied to the reset terminal R of the RS-FF circuit 30.

駆動回路50は、RS−FF回路30からの出力信号SG1,SG2に基づいて、コンバータ部2のトランジスタT1,T2を相補的にオン・オフさせる制御信号DH,DLを生成する。具体的には、駆動回路50は、Hレベルの出力信号SG1及びLレベルの出力信号SG2に応答してLレベルの制御信号DH,DLを生成し、Lレベルの出力信号SG1及びHレベルの出力信号SG2に応答してHレベルの制御信号DH,DLを生成する。メイン側のトランジスタT1は、Lレベルの制御信号DHに応答してオンする一方、Hレベルの制御信号DHに応答してオフする。また、同期側のトランジスタT2は、Hレベルの制御信号DLに応答してオンする一方、Lレベルの制御信号DLに応答してオフする。なお、上記駆動回路50において、両トランジスタT1,T2が同時にオンしないように、制御信号DH,DLにデッドタイムを設定するようにしてもよい。   Based on the output signals SG1 and SG2 from the RS-FF circuit 30, the drive circuit 50 generates control signals DH and DL for turning on and off the transistors T1 and T2 of the converter unit 2 in a complementary manner. Specifically, the drive circuit 50 generates L level control signals DH and DL in response to the H level output signal SG1 and the L level output signal SG2, and outputs the L level output signal SG1 and the H level output signal SG1. In response to the signal SG2, H level control signals DH and DL are generated. The main-side transistor T1 is turned on in response to the L level control signal DH, and is turned off in response to the H level control signal DH. The synchronous transistor T2 is turned on in response to the H level control signal DL, and turned off in response to the L level control signal DL. In the drive circuit 50, a dead time may be set in the control signals DH and DL so that both transistors T1 and T2 are not turned on simultaneously.

なお、本実施形態において、DC−DCコンバータ1は電源装置の一例、トランジスタT1はスイッチ回路の一例である。
次に、上記DC−DCコンバータ1の動作を図2に従って簡単に説明する。なお、図2において、縦軸及び横軸は、説明を簡潔にするため、適宜拡大、縮小して示している。
In the present embodiment, the DC-DC converter 1 is an example of a power supply device, and the transistor T1 is an example of a switch circuit.
Next, the operation of the DC-DC converter 1 will be briefly described with reference to FIG. In FIG. 2, the vertical axis and the horizontal axis are enlarged or reduced as appropriate for the sake of brevity.

図2に示す時刻t1において参照電圧VR1が帰還電圧VFBよりも高くなると、比較器10からHレベルの出力信号S1が出力される。このHレベルの出力信号S1に応答して、RS−FF回路30は、Hレベルの出力信号SG1及びLレベルの出力信号SG2を出力する。そして、駆動回路50は、それらHレベルの出力信号SG1及びLレベルの出力信号SG2に応答してLレベルの制御信号DH,DLを生成する。すると、Lレベルの制御信号DHに応答してメイン側のトランジスタT1がオンされ、Lレベルの制御信号DLに応答して同期側のトランジスタT2がオフされる。このように、制御回路3は、参照電圧VR1が帰還電圧VFBを横切ると、メイン側のトランジスタT1をオンさせるためのHレベルの制御信号DHを生成する。換言すると、帰還電圧VFBと参照電圧VR1との比較結果に応じてトランジスタT1のオンタイミングが設定される。なお、以下の説明では、メイン側のトランジスタT1がオンしている期間をオン期間Tonという(時刻t1〜t2参照)。   When the reference voltage VR1 becomes higher than the feedback voltage VFB at time t1 shown in FIG. 2, the comparator 10 outputs an H-level output signal S1. In response to the H level output signal S1, the RS-FF circuit 30 outputs an H level output signal SG1 and an L level output signal SG2. The drive circuit 50 generates L level control signals DH and DL in response to the H level output signal SG1 and the L level output signal SG2. Then, the main-side transistor T1 is turned on in response to the L-level control signal DH, and the synchronous-side transistor T2 is turned off in response to the L-level control signal DL. Thus, when the reference voltage VR1 crosses the feedback voltage VFB, the control circuit 3 generates the H-level control signal DH for turning on the main-side transistor T1. In other words, the on-timing of the transistor T1 is set according to the comparison result between the feedback voltage VFB and the reference voltage VR1. In the following description, a period during which the main transistor T1 is on is referred to as an on period Ton (see times t1 to t2).

このオン期間Tonにおけるコンバータ部2では、入力端子PiがトランジスタT1及びコイルLを通じて出力端子Poに接続されるため、入力端子PiからコイルLを通じて出力端子Poに至る電流経路が形成される。このようなオン期間Tonでは、入力電圧Viと出力電圧Voとの電位差に応じたコイル電流ILがコイルLに流れ、コイルLにエネルギーが蓄積される。このオン期間Tonでは、コイル電流ILが時間の経過とともに所定の傾きで増加する。具体的には、オン期間Tonにおけるコイル電流ILの傾きm1は、入力電圧Vi及び出力電圧Voの電圧値をそれぞれVi,Voとし、コイルLのインダクタンス値をLとすると、   In the converter unit 2 in the on period Ton, the input terminal Pi is connected to the output terminal Po through the transistor T1 and the coil L, so that a current path from the input terminal Pi to the output terminal Po through the coil L is formed. In such an on period Ton, the coil current IL corresponding to the potential difference between the input voltage Vi and the output voltage Vo flows through the coil L, and energy is accumulated in the coil L. In the on period Ton, the coil current IL increases with a predetermined slope as time passes. Specifically, the slope m1 of the coil current IL in the on-period Ton is defined such that the voltage values of the input voltage Vi and the output voltage Vo are Vi and Vo, respectively, and the inductance value of the coil L is L.

となる。すなわち、オン期間Tonにおけるコイル電流ILは、入力電圧Viと出力電圧Voとの電位差に比例して増加する。 It becomes. That is, the coil current IL in the on period Ton increases in proportion to the potential difference between the input voltage Vi and the output voltage Vo.

一方、上記Hレベルの出力信号SG1に応答して、タイマ回路40は、出力信号SG1の立ち上がりタイミングから所定時間経過後にHレベルの出力信号S2を出力する。すると、RS−FF回路30は、そのHレベルの出力信号S2に応答してLレベルの出力信号SG1及びHレベルの出力信号SG2を出力する(時刻t2)。そして、駆動回路50は、それらLレベルの出力信号SG1及びHレベルの出力信号SG2に応答してHレベルの制御信号DH,DLを生成する。すると、Hレベルの制御信号DHに応答してメイン側のトランジスタT1がオフされ、Hレベルの制御信号DLに応答して同期側のトランジスタT2がオンされる。このように、制御回路3は、メイン側のトランジスタT1をオンしてから所定時間経過後に、メイン側のトランジスタT1をオフするとともに、同期側のトランジスタT2をオンする。換言すると、制御回路3は、帰還電圧VFBが参照電圧VR1よりも低くなると、所定時間だけメイン側のトランジスタT1をオンする。なお、以下の説明では、メイン側のトランジスタT1がオフしている期間をオフ期間Toffという(時刻t2〜t3参照)。   On the other hand, in response to the H level output signal SG1, the timer circuit 40 outputs the H level output signal S2 after a predetermined time has elapsed from the rising timing of the output signal SG1. Then, the RS-FF circuit 30 outputs the L level output signal SG1 and the H level output signal SG2 in response to the H level output signal S2 (time t2). The drive circuit 50 generates H-level control signals DH and DL in response to the L-level output signal SG1 and the H-level output signal SG2. Then, the main transistor T1 is turned off in response to the H level control signal DH, and the synchronous transistor T2 is turned on in response to the H level control signal DL. As described above, the control circuit 3 turns off the main transistor T1 and turns on the synchronous transistor T2 after a predetermined time has elapsed since turning on the main transistor T1. In other words, when the feedback voltage VFB becomes lower than the reference voltage VR1, the control circuit 3 turns on the main-side transistor T1 for a predetermined time. In the following description, a period in which the main transistor T1 is off is referred to as an off period Toff (see times t2 to t3).

このオフ期間Toffにおけるコンバータ部2では、グランドがトランジスタT2及びコイルLを通じて出力端子Poに接続されるため、グランドからコイルLを通じて出力端子Poに至る電流経路が形成される。このようなオフ期間Toffでは、上記オン期間TonでコイルLに蓄えられたエネルギーが出力端子Poに向けて放出され、コイルLに誘導電流が流れる。このオフ期間Toffでは、コイル電流ILが時間の経過とともに所定の傾きで減少する。具体的には、オフ期間Toffにおけるコイル電流ILの傾きm2は、   In the converter unit 2 in the off period Toff, since the ground is connected to the output terminal Po through the transistor T2 and the coil L, a current path from the ground to the output terminal Po through the coil L is formed. In such an off period Toff, the energy stored in the coil L in the on period Ton is released toward the output terminal Po, and an induced current flows through the coil L. In the off period Toff, the coil current IL decreases with a predetermined slope as time passes. Specifically, the slope m2 of the coil current IL in the off period Toff is

となる。すなわち、オフ期間Toffにおけるコイル電流ILは、出力電圧Voに比例して減少する。 It becomes. That is, the coil current IL in the off period Toff decreases in proportion to the output voltage Vo.

そして、再び参照電圧VR1が帰還電圧VFBを横切ると(時刻t3)、制御回路3は、メイン側のトランジスタT1をオンするとともに、同期側のトランジスタT2をオフする。すなわち、所定のスイッチング周期Tが終了すると、次のスイッチング周期Tが開始され、そのスイッチング周期Tにおいて、オン期間Ton及びオフ期間Toffが順に実行される。このような動作が繰り返されることにより、出力電圧Voが基準電圧VR0に基づく目標電圧に維持される。なお、各スイッチング周期Tにおけるコイル電流ILの平均値が出力電流Ioとなる。   When the reference voltage VR1 crosses the feedback voltage VFB again (time t3), the control circuit 3 turns on the main transistor T1 and turns off the synchronous transistor T2. That is, when the predetermined switching period T ends, the next switching period T is started, and the on period Ton and the off period Toff are sequentially executed in the switching period T. By repeating such an operation, the output voltage Vo is maintained at the target voltage based on the reference voltage VR0. The average value of the coil current IL in each switching period T is the output current Io.

次に、タイマ回路40の内部構成の一例を説明する。
図3に示すように、タイマ回路40は、オペアンプ41と、抵抗R40,R41,R42と、NチャネルMOSトランジスタT40と、PチャネルMOSトランジスタT41,T42と、コンデンサC40と、スイッチSW40と、比較器42とを有している。
Next, an example of the internal configuration of the timer circuit 40 will be described.
As shown in FIG. 3, the timer circuit 40 includes an operational amplifier 41, resistors R40, R41, and R42, an N channel MOS transistor T40, P channel MOS transistors T41 and T42, a capacitor C40, a switch SW40, and a comparator. 42.

オペアンプ41の非反転入力端子には、入力電圧Viに応じた電圧VN40が供給される。本例では、オペアンプ41の非反転入力端子には、抵抗R40,R41により生成された電圧VN40が供給される。具体的には、抵抗R40の第1端子には、入力端子Piが接続されることにより、入力電圧Viが入力される。また、抵抗R40の第2端子が抵抗R41の第1端子に接続されるとともに、その抵抗R41の第2端子がグランドに接続されている。これら抵抗R40,R41間のノードN40がオペアンプ41の非反転入力端子に接続されている。ここで、抵抗R40,R41は、それぞれの抵抗値に応じて、入力電圧Viを分圧した電圧VN40を生成する。この電圧VN40の値は、抵抗R40,R41の抵抗値の比と、入力電圧Viとグランドの電位差とに対応する。このため、オペアンプ41の非反転入力端子には、入力電圧Viに比例した電圧VN40が供給されることになる。   A voltage VN40 corresponding to the input voltage Vi is supplied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 41. In this example, the voltage VN40 generated by the resistors R40 and R41 is supplied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 41. Specifically, the input voltage Vi is input to the first terminal of the resistor R40 by connecting the input terminal Pi. The second terminal of the resistor R40 is connected to the first terminal of the resistor R41, and the second terminal of the resistor R41 is connected to the ground. A node N40 between the resistors R40 and R41 is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 41. Here, the resistors R40 and R41 generate a voltage VN40 obtained by dividing the input voltage Vi in accordance with the respective resistance values. The value of the voltage VN40 corresponds to the ratio of the resistance values of the resistors R40 and R41 and the potential difference between the input voltage Vi and the ground. For this reason, the voltage VN40 proportional to the input voltage Vi is supplied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 41.

オペアンプ41の出力端子はトランジスタT40のゲートに接続されている。このトランジスタT40のソースが抵抗R42の第1端子及びオペアンプ41の反転入力端子に接続されるとともに、その抵抗R42の第2端子がグランドに接続されている。また、トランジスタT40のドレインはトランジスタT41のドレインに接続されている。   The output terminal of the operational amplifier 41 is connected to the gate of the transistor T40. The source of the transistor T40 is connected to the first terminal of the resistor R42 and the inverting input terminal of the operational amplifier 41, and the second terminal of the resistor R42 is connected to the ground. The drain of the transistor T40 is connected to the drain of the transistor T41.

抵抗R42の両端子間には、この抵抗R42に流れる電流と抵抗R42の抵抗値に応じた電位差が生じる。オペアンプ41は、抵抗R42とトランジスタT40との間のノードの電位を、ノードN40の電圧VN40と等しくするように、トランジスタT40のゲート電圧を生成する。すなわち、抵抗R42の第1端子の電圧がノードN40の電圧VN40になるように制御される。したがって、抵抗R42の両端子間には、この抵抗R42の抵抗値と、両端子間の電位差(電圧VN40)とに応じた電流I40が流れる。このため、電流I40は、   A potential difference corresponding to the current flowing through the resistor R42 and the resistance value of the resistor R42 is generated between both terminals of the resistor R42. The operational amplifier 41 generates the gate voltage of the transistor T40 so that the potential of the node between the resistor R42 and the transistor T40 is equal to the voltage VN40 of the node N40. That is, the voltage at the first terminal of the resistor R42 is controlled to be the voltage VN40 at the node N40. Therefore, a current I40 corresponding to the resistance value of the resistor R42 and the potential difference (voltage VN40) between the two terminals flows between both terminals of the resistor R42. Therefore, the current I40 is

と表わすことができる。すなわち、抵抗R42の両端子間には、入力電圧Viに比例した電流I40が流れる。 Can be expressed as That is, a current I40 proportional to the input voltage Vi flows between both terminals of the resistor R42.

上記トランジスタT41のソースにはバイアス電圧VBが供給される。また、トランジスタT41のゲートは、同トランジスタT41のドレインとPチャネルMOSトランジスタT42のゲートとに接続されている。なお、バイアス電圧VBは、入力電圧Vi、または図示しない電源回路により生成された電圧である。上記トランジスタT42のソースには、バイアス電圧VBが供給される。したがって、これらトランジスタT41とトランジスタT42とはカレントミラー回路に含まれる。本例では、トランジスタT41とトランジスタT42とは、同一の電気的特性を持つ。このため、このカレントミラー回路は、トランジスタT41に流れる電流と同一の電流値の電流I41(=VN40/R42)をトランジスタT42に流す。   A bias voltage VB is supplied to the source of the transistor T41. The gate of the transistor T41 is connected to the drain of the transistor T41 and the gate of the P-channel MOS transistor T42. The bias voltage VB is an input voltage Vi or a voltage generated by a power supply circuit (not shown). A bias voltage VB is supplied to the source of the transistor T42. Therefore, these transistors T41 and T42 are included in the current mirror circuit. In this example, the transistor T41 and the transistor T42 have the same electrical characteristics. For this reason, the current mirror circuit causes the current I41 (= VN40 / R42) having the same current value as the current flowing through the transistor T41 to flow through the transistor T42.

トランジスタT42のドレインは、コンデンサC40の第1端子とスイッチSW40の第1端子とに接続されている。コンデンサC40の第2端子及びスイッチSW40の第2端子はグランドに接続されている。このように、スイッチSW40は、コンデンサC40に並列に接続されている。このスイッチSW40は、例えばPチャネルMOSトランジスタである。なお、コンデンサC40には、トランジスタT42から入力電圧Viに依存した電流I41が流れる。   The drain of the transistor T42 is connected to the first terminal of the capacitor C40 and the first terminal of the switch SW40. The second terminal of the capacitor C40 and the second terminal of the switch SW40 are connected to the ground. Thus, the switch SW40 is connected in parallel to the capacitor C40. The switch SW40 is, for example, a P channel MOS transistor. A current I41 depending on the input voltage Vi flows from the transistor T42 through the capacitor C40.

スイッチSW40の制御端子には、上記RS−FF回路30(図1参照)から出力される出力信号SG1が供給される。ここで、出力信号SG1がHレベルであるときにメイン側のトランジスタT1(図1参照)がオンする一方、出力信号SG1がLレベルであるときにメイン側のトランジスタT1がオフする。これに対し、スイッチSW40は、出力信号SG1がLレベルであるとき(トランジスタT1がオフするとき)にオンする。このようにスイッチSW40がオンすると、コンデンサC40の両端子が互いに接続されるため、コンデンサC40の第1端子(ノードN41)の電圧VN41はグランドレベルになる。一方、スイッチSW40は、出力信号SG1がHレベルであるとき(トランジスタT1がオンするとき)にオフする。このようにスイッチSW40がオフすると、コンデンサC40は、トランジスタT42から供給される電流I41(入力電圧Viに依存した電流)により充電される。この結果、ノードN41の電圧VN41は、グランドレベルから入力電圧Viに応じた傾斜で上昇する。すなわち、タイマ回路40は、メイン側のトランジスタT1がオフしているときにコンデンサC40の両端子間を短絡することにより、ノードN41の電圧VN41をグランドレベルにリセットする。そして、タイマ回路40は、トランジスタT1がオンすると、コンデンサC40の充電を開始する。その結果、ノードN41の電圧VN41が入力電圧Viに応じた傾斜で上昇する。   An output signal SG1 output from the RS-FF circuit 30 (see FIG. 1) is supplied to the control terminal of the switch SW40. Here, the main-side transistor T1 (see FIG. 1) is turned on when the output signal SG1 is at the H level, while the main-side transistor T1 is turned off when the output signal SG1 is at the L level. On the other hand, the switch SW40 is turned on when the output signal SG1 is at the L level (when the transistor T1 is turned off). When the switch SW40 is thus turned on, both terminals of the capacitor C40 are connected to each other, so that the voltage VN41 at the first terminal (node N41) of the capacitor C40 is at the ground level. On the other hand, the switch SW40 is turned off when the output signal SG1 is at the H level (when the transistor T1 is turned on). When the switch SW40 is thus turned off, the capacitor C40 is charged by the current I41 (current depending on the input voltage Vi) supplied from the transistor T42. As a result, the voltage VN41 at the node N41 rises from the ground level with a slope corresponding to the input voltage Vi. That is, the timer circuit 40 resets the voltage VN41 of the node N41 to the ground level by short-circuiting both terminals of the capacitor C40 when the main-side transistor T1 is off. Then, the timer circuit 40 starts charging the capacitor C40 when the transistor T1 is turned on. As a result, the voltage VN41 at the node N41 rises with a slope corresponding to the input voltage Vi.

ノードN41は比較器42の非反転入力端子に接続されている。この比較器42の反転入力端子には、出力電圧Voが供給される。この比較器42は、ノードN41の電圧VN41と出力電圧Voとの比較結果に応じた出力信号S2を上記RS−FF回路30(図1参照)のリセット端子Rに出力する。具体的には、比較器42は、電圧VN41が出力電圧Voよりも低いときにLレベルの出力信号S2を出力する一方、電圧VN41が出力電圧Voよりも高くなるとHレベルの出力信号S2を出力する。ここで、上述のように、ノードN41の電圧VN41は、メイン側のトランジスタT1がオンしたとき、入力電圧Viに応じた傾斜で上昇する。したがって、トランジスタT1がオンしてからHレベルの出力信号S2が出力されるまでの期間は、入力電圧Viと出力電圧Voに依存する。具体的には、メイン側のトランジスタT1のオン期間Tonは、   Node N41 is connected to the non-inverting input terminal of comparator. An output voltage Vo is supplied to the inverting input terminal of the comparator 42. The comparator 42 outputs an output signal S2 corresponding to the comparison result between the voltage VN41 of the node N41 and the output voltage Vo to the reset terminal R of the RS-FF circuit 30 (see FIG. 1). Specifically, the comparator 42 outputs the L level output signal S2 when the voltage VN41 is lower than the output voltage Vo, while outputting the H level output signal S2 when the voltage VN41 becomes higher than the output voltage Vo. To do. Here, as described above, the voltage VN41 at the node N41 rises with a slope corresponding to the input voltage Vi when the main-side transistor T1 is turned on. Therefore, the period from when the transistor T1 is turned on until the H-level output signal S2 is output depends on the input voltage Vi and the output voltage Vo. Specifically, the on-period Ton of the main-side transistor T1 is

と表わすことができる。 Can be expressed as

ところで、入力電圧Viと出力電圧Voが安定している場合、出力電圧Voは、入力電圧Viと、メイン側のトランジスタT1のオンデューティとに応じた電圧になる。トランジスタT1のオンデューティは、トランジスタT1をオンする周期、すなわちスイッチング周期Tと、トランジスタT1のオン期間Tonとの比で表わされる。したがって、出力電圧Voは、   By the way, when the input voltage Vi and the output voltage Vo are stable, the output voltage Vo becomes a voltage according to the input voltage Vi and the on-duty of the transistor T1 on the main side. The on-duty of the transistor T1 is represented by the ratio of the cycle of turning on the transistor T1, that is, the switching cycle T, and the on-period Ton of the transistor T1. Therefore, the output voltage Vo is

となる。 It becomes.

スイッチング周期Tは、オン期間Tonと、トランジスタT1がオフしているオフ期間Toffとの合計値である。したがって、オン期間Tonは、   The switching period T is a total value of the on period Ton and the off period Toff in which the transistor T1 is off. Therefore, the on period Ton is

と表わすこともでき、オフ期間Toffは、 The off-period Toff is

と表わすことができる。上記式4及び式6から、 Can be expressed as From Equation 4 and Equation 6 above,

という関係が成り立つ。すなわち、スイッチング周期T(スイッチング周波数)は、タイマ回路40内の抵抗R40〜R42の抵抗値やコンデンサC40の容量値等に応じて決定される。さらに、タイマ回路40は、Hレベルの出力信号S2を出力するタイミング、すなわち出力信号SG1のHレベルのパルス幅(オン期間Ton)を、入力電圧Viと出力電圧Voとに応じて調整している。 This relationship holds. That is, the switching cycle T (switching frequency) is determined according to the resistance values of the resistors R40 to R42 in the timer circuit 40, the capacitance value of the capacitor C40, and the like. Further, the timer circuit 40 adjusts the timing of outputting the H level output signal S2, that is, the H level pulse width (ON period Ton) of the output signal SG1, in accordance with the input voltage Vi and the output voltage Vo. .

次に、参照電圧生成回路20の内部構成の一例を説明する。
図4(a)に示すように、参照電圧生成回路20は、誤差増幅回路21と、トランスコンダクタンスアンプ(gmアンプ)22と、抵抗R20,R21と、コンデンサC20,C21と、スイッチ素子SW20と、電流源23とを有している。
Next, an example of the internal configuration of the reference voltage generation circuit 20 will be described.
As shown in FIG. 4A, the reference voltage generation circuit 20 includes an error amplifier circuit 21, a transconductance amplifier (gm amplifier) 22, resistors R20 and R21, capacitors C20 and C21, a switch element SW20, And a current source 23.

誤差増幅回路21の非反転入力端子には基準電圧VR0が供給される。この誤差増幅回路21の出力端子は、抵抗R20の第1端子とgmアンプ22の入力端子に接続されている。抵抗R20の第2端子がコンデンサC20の第1端子に接続され、そのコンデンサC20の第2端子が誤差増幅回路21の反転入力端子に接続されている。   A reference voltage VR0 is supplied to the non-inverting input terminal of the error amplifier circuit 21. The output terminal of the error amplifier circuit 21 is connected to the first terminal of the resistor R20 and the input terminal of the gm amplifier 22. The second terminal of the resistor R20 is connected to the first terminal of the capacitor C20, and the second terminal of the capacitor C20 is connected to the inverting input terminal of the error amplifier circuit 21.

gmアンプ22の出力端子が抵抗R21の第1端子に接続され、その抵抗R21の第2端子が誤差増幅回路21の反転入力端子とコンデンサC20の第2端子に接続されている。なお、抵抗R20,R21及びコンデンサC20はローパスフィルタとして機能する。   The output terminal of the gm amplifier 22 is connected to the first terminal of the resistor R21, and the second terminal of the resistor R21 is connected to the inverting input terminal of the error amplifier circuit 21 and the second terminal of the capacitor C20. The resistors R20 and R21 and the capacitor C20 function as a low pass filter.

上記gmアンプ22の出力端子はスイッチ素子SW20の第1端子に接続されている。このgmアンプ22は、誤差増幅回路21の出力電圧VN20(ノードN20の電圧)を電流に変換し、出力電圧VN20に応じたアンプ電流I20を生成する。例えばgmアンプ22は、そのgmアンプ22とスイッチ素子SW20との間のノードN21に上記アンプ電流I20を吐き出す。   The output terminal of the gm amplifier 22 is connected to the first terminal of the switch element SW20. This gm amplifier 22 converts the output voltage VN20 (voltage of the node N20) of the error amplifier circuit 21 into a current, and generates an amplifier current I20 corresponding to the output voltage VN20. For example, the gm amplifier 22 discharges the amplifier current I20 to the node N21 between the gm amplifier 22 and the switch element SW20.

上記スイッチ素子SW20の第2端子は電流源23の第1端子に接続され、その電流源23の第2端子はグランドに接続されている。スイッチ素子SW20は、例えばNチャネルMOSトランジスタである。また、電流源23は、入力電圧Viに比例した電流I21(=α×Vi)を流す。例えば電流源23は、上記ノードN21から電流I21を吸い込む。   The second terminal of the switch element SW20 is connected to the first terminal of the current source 23, and the second terminal of the current source 23 is connected to the ground. The switch element SW20 is, for example, an N channel MOS transistor. The current source 23 passes a current I21 (= α × Vi) proportional to the input voltage Vi. For example, the current source 23 sucks the current I21 from the node N21.

gmアンプ22とスイッチ素子SW20との間のノードN21はコンデンサC21の第1端子に接続され、そのコンデンサC21の第2端子はグランドに接続されている。このコンデンサC21には、アンプ電流I20と電流I21とに応じた電流I22が流れる。そして、コンデンサC21の第1端子(ノードN21)の電圧(コンデンサC21の充電電圧)が上記参照電圧VR1として出力される。   A node N21 between the gm amplifier 22 and the switch element SW20 is connected to the first terminal of the capacitor C21, and the second terminal of the capacitor C21 is connected to the ground. A current I22 corresponding to the amplifier current I20 and the current I21 flows through the capacitor C21. The voltage at the first terminal (node N21) of the capacitor C21 (charging voltage of the capacitor C21) is output as the reference voltage VR1.

上記スイッチ素子SW20の制御端子には、上記RS−FF回路30(図1参照)から出力される出力信号SG1が供給される。このスイッチ素子SW20は、出力信号SG1がLレベルであるとき(トランジスタT1がオフするとき)にオフする。このようにスイッチ素子SW20がオフすると、電流源23がノードN21から切り離される。このため、コンデンサC21にはアンプ電流I20(電流I22)が流れる。これにより、コンデンサC21は、電流I22(アンプ電流I20)により充電される。この結果、図4(b)に示すように、出力信号SG1がLレベルの期間(トランジスタT1のオフ期間Toff)では、参照電圧VR1が時間の経過とともに所定の傾きで上昇する。具体的には、オフ期間Toffにおける参照電圧VR1の傾きm3は、コンデンサC21の容量値をC21とすると、   An output signal SG1 output from the RS-FF circuit 30 (see FIG. 1) is supplied to the control terminal of the switch element SW20. The switch element SW20 is turned off when the output signal SG1 is at the L level (when the transistor T1 is turned off). When the switch element SW20 is turned off in this way, the current source 23 is disconnected from the node N21. For this reason, the amplifier current I20 (current I22) flows through the capacitor C21. Thereby, the capacitor C21 is charged by the current I22 (amplifier current I20). As a result, as shown in FIG. 4B, during the period when the output signal SG1 is at the L level (the off period Toff of the transistor T1), the reference voltage VR1 rises with a predetermined slope as time passes. Specifically, the slope m3 of the reference voltage VR1 in the off period Toff is given by assuming that the capacitance value of the capacitor C21 is C21.

となる。 It becomes.

一方、図4(a)に示したスイッチ素子SW20は、出力信号SG1がHレベルであるとき(トランジスタT1がオンするとき)にオンする。このようにスイッチ素子SW20がオンすると、電流源23がスイッチ素子SW20を介してノードN21に接続される。このため、コンデンサC21には、アンプ電流I20と電流I21とに応じた電流I22が流れる。具体的には、コンデンサC21には、アンプ電流I20と電流I21との差分電流となる電流I22(=I21−I20)が流れる。これにより、コンデンサC21は、電流I22(アンプ電流I20と電流I21との差分電流)により放電される。この結果、図4(b)に示すように、出力信号SG1がHレベルの期間(トランジスタT1のオン期間Ton)では、参照電圧VR1が時間の経過とともに所定の傾きで低下する。具体的には、オン期間Tonにおける参照電圧VR1の傾きm4は、   On the other hand, the switch element SW20 shown in FIG. 4A is turned on when the output signal SG1 is at the H level (when the transistor T1 is turned on). When the switch element SW20 is thus turned on, the current source 23 is connected to the node N21 via the switch element SW20. For this reason, the current I22 corresponding to the amplifier current I20 and the current I21 flows through the capacitor C21. Specifically, a current I22 (= I21−I20) that is a difference current between the amplifier current I20 and the current I21 flows through the capacitor C21. As a result, the capacitor C21 is discharged by the current I22 (the difference current between the amplifier current I20 and the current I21). As a result, as shown in FIG. 4B, during the period in which the output signal SG1 is at the H level (the on period Ton of the transistor T1), the reference voltage VR1 decreases with a predetermined slope as time passes. Specifically, the slope m4 of the reference voltage VR1 in the on period Ton is

となる。 It becomes.

このような図4(a)に示した参照電圧生成回路20では、Hレベルの出力信号SG1に応答してスイッチ素子SW20がオンされると、コンデンサC21は、入力電圧Viに比例した電流I21(=α×Vi)とgmアンプ22のアンプ電流I20との差分電流によって放電される。ここで、トランジスタT1のオン・オフを決定する出力信号SG1によってスイッチ素子SW20がオン・オフ制御され、且つコンデンサC21に蓄積された電荷は電流I21によって引き抜かれるため、コンデンサC21から放電される電流の平均値Iaは、   In the reference voltage generation circuit 20 shown in FIG. 4A, when the switch element SW20 is turned on in response to the H level output signal SG1, the capacitor C21 causes the current I21 (proportional to the input voltage Vi ( = Α × Vi) and the differential current between the amplifier current I20 of the gm amplifier 22 and the discharge. Here, the switch element SW20 is controlled to be turned on / off by the output signal SG1 that determines whether the transistor T1 is turned on / off, and the charge accumulated in the capacitor C21 is extracted by the current I21. Therefore, the current discharged from the capacitor C21 is reduced. The average value Ia is

となる。ここで、上記式11におけるDは、トランジスタT1のオンデューティである。 It becomes. Here, D in Equation 11 is the on-duty of the transistor T1.

また、抵抗R20,R21及びコンデンサC20を含むローパスフィルタは、コンデンサC21の充電電圧である参照電圧VR1を累積平均化する。すなわち、誤差増幅回路21の反転入力端子には、参照電圧VR1の平均値が供給される。この誤差増幅回路21は、参照電圧VR1の平均値が基準電圧VR0と等しくなるように出力電圧VN20を変更する。そして、その出力電圧VN20に応じたアンプ電流I20がgmアンプ22で生成され、そのアンプ電流I20がコンデンサC21を充電するために流れる。すなわち、誤差増幅回路21及びgmアンプ22等によるフィードバック制御によって、コンデンサC21から放電される電流の平均値Iaと等しくなるように上記アンプ電流I20が生成される。このため、アンプ電流I20は、   The low-pass filter including resistors R20 and R21 and a capacitor C20 cumulatively averages the reference voltage VR1 that is the charging voltage of the capacitor C21. That is, the average value of the reference voltage VR1 is supplied to the inverting input terminal of the error amplifier circuit 21. The error amplifier circuit 21 changes the output voltage VN20 so that the average value of the reference voltage VR1 is equal to the reference voltage VR0. An amplifier current I20 corresponding to the output voltage VN20 is generated by the gm amplifier 22, and the amplifier current I20 flows to charge the capacitor C21. That is, the amplifier current I20 is generated to be equal to the average value Ia of the current discharged from the capacitor C21 by feedback control by the error amplifier circuit 21 and the gm amplifier 22 and the like. Therefore, the amplifier current I20 is

と表わすことができる。ここで、トランジスタT1のオンデューティDは、上記式5より、 Can be expressed as Here, the on-duty D of the transistor T1 is given by the above equation 5.

と表わすこともできる。したがって、アンプ電流I20は、 It can also be expressed as Therefore, the amplifier current I20 is

となる。 It becomes.

上記式9、式10及び式14から、トランジスタT1のオフ期間Toffにおける参照電圧VR1の傾きm3及びオン期間Tonにおける参照電圧VR1の傾きm4は、   From Equation 9, Equation 10, and Equation 14, the slope m3 of the reference voltage VR1 in the off period Toff of the transistor T1 and the slope m4 of the reference voltage VR1 in the on period Ton are:

と表わすことができる。すなわち、オフ期間Toffにおける参照電圧VR1は、出力電圧Voに比例して上昇し、オン期間Tonにおける参照電圧VR1は、入力電圧Viと出力電圧Voとの電位差に比例して低下する。 Can be expressed as That is, the reference voltage VR1 in the off period Toff increases in proportion to the output voltage Vo, and the reference voltage VR1 in the on period Ton decreases in proportion to the potential difference between the input voltage Vi and the output voltage Vo.

以上のことから、参照電圧VR1は、コイル電流ILと逆相の電圧信号と言える。具体的には、参照電圧VR1は、コイル電流ILと逆相の三角波を持つ電圧信号と言える。より具体的には、参照電圧VR1は、コイル電流ILのリップル成分(変動成分)とは逆方向に、該リップル成分の変化の割合に基づき変動する電圧信号と言える。詳述すると、図2に示すように、オン期間Ton(時刻t1〜t2参照)では、コイル電流ILが入力電圧Viと出力電圧Voとの電位差に比例した傾きm1で増加する一方で、参照電圧VR1が入力電圧Viと出力電圧Voとの電位差に比例した傾きm4で低下する。また、オフ期間Toff(時刻t2〜t3参照)では、コイル電流ILが出力電圧Voに比例した傾きm2で減少する一方で、参照電圧VR1が出力電圧Voに比例した傾きm3で上昇する。また、このように、参照電圧VR1とコイル電流ILとは、周期(周波数)が同一の信号であって、互いの位相が約180度ずれた信号である。このため、例えば参照電圧VR1の振幅の極小点とコイル電流ILの振幅の極大点とが時間的に一致し(時刻t2参照)、参照電圧VR1の振幅の極大点とコイル電流ILの振幅の極小点とが時間的に一致する(時刻t3参照)。   From the above, it can be said that the reference voltage VR1 is a voltage signal having a phase opposite to that of the coil current IL. Specifically, the reference voltage VR1 can be said to be a voltage signal having a triangular wave having a phase opposite to that of the coil current IL. More specifically, the reference voltage VR1 can be said to be a voltage signal that varies in the opposite direction to the ripple component (variation component) of the coil current IL based on the rate of change of the ripple component. More specifically, as shown in FIG. 2, in the on period Ton (see times t1 to t2), the coil current IL increases with a slope m1 proportional to the potential difference between the input voltage Vi and the output voltage Vo, while the reference voltage VR1 decreases with a slope m4 proportional to the potential difference between the input voltage Vi and the output voltage Vo. In the off period Toff (see times t2 to t3), the coil current IL decreases with a slope m2 proportional to the output voltage Vo, while the reference voltage VR1 increases with a slope m3 proportional to the output voltage Vo. Further, as described above, the reference voltage VR1 and the coil current IL are signals having the same period (frequency) and having phases shifted from each other by about 180 degrees. For this reason, for example, the minimum point of the amplitude of the reference voltage VR1 and the maximum point of the amplitude of the coil current IL coincide with each other in time (see time t2), and the maximum point of the amplitude of the reference voltage VR1 and the minimum of the amplitude of the coil current IL. The point coincides in time (see time t3).

そして、上述した誤差増幅回路21及びgmアンプ22等によるフィードバック制御によって、参照電圧VR1は、その平均値が基準電圧VR0と等しくなるように制御されている。   The reference voltage VR1 is controlled so that the average value thereof is equal to the reference voltage VR0 by feedback control using the error amplifier circuit 21 and the gm amplifier 22 described above.

ところで、DC−DCコンバータ1の負帰還ループの利得は、入力電圧Viに比例するとともに、参照電圧VR1のスロープ量Vslpに反比例する。したがって、周波数が0[Hz]の時の利得は、その時の利得をGainとすると、   Incidentally, the gain of the negative feedback loop of the DC-DC converter 1 is proportional to the input voltage Vi and inversely proportional to the slope amount Vslp of the reference voltage VR1. Therefore, when the frequency is 0 [Hz], the gain at that time is Gain.

と表わすことができる。ここで、オフ期間Toffにおける参照電圧VR1のスロープ量Vslpは、オフ期間Toffの時間をToffとすると、上記式15より、 Can be expressed as Here, the slope amount Vslp of the reference voltage VR1 in the off period Toff is expressed by the above equation 15 when the time of the off period Toff is Toff.

となる。このため、上記式18から明らかなように、アンプ電流I20(電流I21)の比例係数α及びコンデンサC21の容量値を調整することにより、参照電圧VR1のスロープ量Vslpを調整することができる。さらに、上記式17から明らかなように、電流I21の比例係数α及びコンデンサC21の容量値を調整することにより、負帰還ループの利得Gainを調整することができる。 It becomes. Therefore, as apparent from the above equation 18, the slope amount Vslp of the reference voltage VR1 can be adjusted by adjusting the proportionality coefficient α of the amplifier current I20 (current I21) and the capacitance value of the capacitor C21. Further, as apparent from the above equation 17, the gain Gain of the negative feedback loop can be adjusted by adjusting the proportionality coefficient α of the current I21 and the capacitance value of the capacitor C21.

なお、gmアンプ22は電圧電流変換回路の一例、アンプ電流I20は第1電流の一例、電流I21は第2電流の一例、電流I22は第1電流と第2電流との差分電流の一例である。   The gm amplifier 22 is an example of a voltage-current conversion circuit, the amplifier current I20 is an example of a first current, the current I21 is an example of a second current, and the current I22 is an example of a differential current between the first current and the second current. .

次に、上記gmアンプ22の内部構成の一例を説明する。
図5に示すように、gmアンプ22は、NチャネルMOSトランジスタT20と、抵抗R22と、PチャネルMOSトランジスタT21,T22とを有している。
Next, an example of the internal configuration of the gm amplifier 22 will be described.
As shown in FIG. 5, the gm amplifier 22 has an N-channel MOS transistor T20, a resistor R22, and P-channel MOS transistors T21 and T22.

トランジスタT20のゲートには、ノードN20が接続されており、誤差増幅回路21の出力電圧VN20が供給される。トランジスタT20のソースは抵抗R22の第1端子に接続され、その抵抗R22の第2端子はグランドに接続されている。また、トランジスタT20のドレインはトランジスタT21のドレインに接続されている。このトランジスタT20は、出力電圧VN20によってオン・オフ制御されるとともに、出力電圧VN20によってオン抵抗が制御される。このトランジスタT20には、出力電圧VN20に比例した電流I23が流れる。   A node N20 is connected to the gate of the transistor T20, and the output voltage VN20 of the error amplifier circuit 21 is supplied. The source of the transistor T20 is connected to the first terminal of the resistor R22, and the second terminal of the resistor R22 is connected to the ground. The drain of the transistor T20 is connected to the drain of the transistor T21. The transistor T20 is on / off controlled by the output voltage VN20, and the on-resistance is controlled by the output voltage VN20. A current I23 proportional to the output voltage VN20 flows through the transistor T20.

トランジスタT21のソースにはバイアス電圧VBが供給される。また、トランジスタT21のゲートは、同トランジスタT21のドレインとトランジスタT22のゲートとに接続されている。このトランジスタT22は、そのソースにバイアス電圧VBが供給され、ドレインに上記ノードN21が接続されている。したがって、これらトランジスタT21とトランジスタT22とはカレントミラー回路に含まれる。このカレントミラー回路は、両トランジスタT21,T22の電気的特性に応じて、トランジスタT21に流れる電流I23に比例した上記アンプ電流I20をトランジスタT22に流す。すなわち、トランジスタT22は、ノードN21にアンプ電流I20を吐き出す。   A bias voltage VB is supplied to the source of the transistor T21. The gate of the transistor T21 is connected to the drain of the transistor T21 and the gate of the transistor T22. The transistor T22 has a source supplied with a bias voltage VB and a drain connected to the node N21. Therefore, these transistors T21 and T22 are included in the current mirror circuit. In this current mirror circuit, the amplifier current I20 proportional to the current I23 flowing through the transistor T21 is caused to flow through the transistor T22 in accordance with the electrical characteristics of the transistors T21 and T22. That is, the transistor T22 discharges the amplifier current I20 to the node N21.

次に、上記電流源23の内部構成の一例を説明する。
図6に示すように、電流源23は、抵抗R23,R24,R25と、オペアンプ24と、NチャネルMOSトランジスタT23と、PチャネルMOSトランジスタT24,T25と、NチャネルMOSトランジスタT26,T27とを有している。
Next, an example of the internal configuration of the current source 23 will be described.
As shown in FIG. 6, the current source 23 includes resistors R23, R24, R25, an operational amplifier 24, an N channel MOS transistor T23, P channel MOS transistors T24, T25, and N channel MOS transistors T26, T27. doing.

オペアンプ24の非反転入力端子には、入力電圧Viに応じた電圧VN22が供給される。本例では、オペアンプ24の非反転入力端子には、抵抗R23,R24により生成された電圧VN22が供給される。具体的には、抵抗R23の第1端子には、入力端子Piが接続されることにより、入力電圧Viが入力される。また、抵抗R23の第2端子が抵抗R24の第1端子に接続されるとともに、その抵抗R24の第2端子がグランドに接続されている。これら抵抗R23,R24間のノードN22がオペアンプ24の非反転入力端子に接続されている。ここで、抵抗R23,R24は、それぞれの抵抗値に応じて、入力電圧Viを分圧した電圧VN22を生成する。この電圧VN22の値は、抵抗R23,R24の抵抗値の比と、入力電圧Viとグランドの電位差とに対応する。このため、オペアンプ24の非反転入力端子には、入力電圧Viに比例した電圧VN22が供給されることになる。   A voltage VN22 corresponding to the input voltage Vi is supplied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 24. In this example, the voltage VN22 generated by the resistors R23 and R24 is supplied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 24. Specifically, the input voltage Vi is input to the first terminal of the resistor R23 by connecting the input terminal Pi. The second terminal of the resistor R23 is connected to the first terminal of the resistor R24, and the second terminal of the resistor R24 is connected to the ground. A node N22 between the resistors R23 and R24 is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 24. Here, the resistors R23 and R24 generate a voltage VN22 obtained by dividing the input voltage Vi according to the respective resistance values. The value of the voltage VN22 corresponds to the ratio of the resistance values of the resistors R23 and R24 and the potential difference between the input voltage Vi and the ground. For this reason, the voltage VN22 proportional to the input voltage Vi is supplied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 24.

オペアンプ24の出力端子は、トランジスタT23のゲートに接続されている。このトランジスタT23のソースが抵抗R25の第1端子及びオペアンプ24の反転入力端子に接続されるとともに、その抵抗R25の第2端子がグランドに接続されている。また、トランジスタT23のドレインはトランジスタT24のドレインに接続されている。   The output terminal of the operational amplifier 24 is connected to the gate of the transistor T23. The source of the transistor T23 is connected to the first terminal of the resistor R25 and the inverting input terminal of the operational amplifier 24, and the second terminal of the resistor R25 is connected to the ground. The drain of the transistor T23 is connected to the drain of the transistor T24.

抵抗R25の両端子間には、この抵抗R25に流れる電流と抵抗R25の抵抗値に応じた電位差が生じる。オペアンプ24は、抵抗R25とトランジスタT23との間のノードの電位を、ノードN22の電圧VN22と等しくするように、トランジスタT23のゲート電圧を生成する。すなわち、抵抗R25の第1端子の電圧がノードN22の電圧VN22になるように制御される。したがって、抵抗R25の両端子間には、この抵抗R25の抵抗値と、両端子間の電位差(電圧VN22)とに応じた電流I25が流れる。このため、電流I25は、   A potential difference corresponding to the current flowing through the resistor R25 and the resistance value of the resistor R25 occurs between both terminals of the resistor R25. The operational amplifier 24 generates the gate voltage of the transistor T23 so that the potential of the node between the resistor R25 and the transistor T23 is equal to the voltage VN22 of the node N22. That is, the voltage at the first terminal of the resistor R25 is controlled to be the voltage VN22 at the node N22. Therefore, a current I25 corresponding to the resistance value of the resistor R25 and the potential difference (voltage VN22) between the two terminals flows between both terminals of the resistor R25. Therefore, the current I25 is

と表わすことができる。すなわち、抵抗R25の両端子間には、入力電圧Viに比例した電流I25が流れる。 Can be expressed as That is, a current I25 proportional to the input voltage Vi flows between both terminals of the resistor R25.

上記トランジスタT24のソースにはバイアス電圧VBが供給される。また、トランジスタT24のゲートは、同トランジスタT24のドレインとトランジスタT25のゲートとに接続されている。上記トランジスタT25は、そのソースにバイアス電圧VBが供給され、ドレインがトランジスタT26のドレインに接続されている。したがって、これらトランジスタT24とトランジスタT25とはカレントミラー回路に含まれる。このカレントミラー回路は、両トランジスタT24,T25の電気的特性に応じて、トランジスタT24に流れる電流I25に比例した電流I26をトランジスタT25に流す。この電流I26は、トランジスタT24,T25を含むカレントミラー回路のミラー比をM1とすると、   A bias voltage VB is supplied to the source of the transistor T24. The gate of the transistor T24 is connected to the drain of the transistor T24 and the gate of the transistor T25. The transistor T25 has a source supplied with a bias voltage VB and a drain connected to the drain of the transistor T26. Therefore, these transistors T24 and T25 are included in the current mirror circuit. In this current mirror circuit, a current I26 proportional to the current I25 flowing through the transistor T24 is supplied to the transistor T25 in accordance with the electrical characteristics of the transistors T24 and T25. When the mirror ratio of the current mirror circuit including the transistors T24 and T25 is M1, the current I26 is

と表わすことができる。 Can be expressed as

上記トランジスタT26のソースはグランドに接続されている。また、トランジスタT26のゲートは、同トランジスタT26のドレインとトランジスタT27のゲートとに接続されている。上記トランジスタT27は、そのソースがグランドに接続され、ドレインが上記ノードN21に接続されている。したがって、これらトランジスタT26とトランジスタT27とはカレントミラー回路に含まれる。このカレントミラー回路は、両トランジスタT26,T27の電気的特性に応じて、トランジスタT26に流れる電流I26に比例した上記電流I21をトランジスタT27に流す。すなわち、トランジスタT27は、ノードN21から電流I21を吸い込む。この電流I21は、トランジスタT26,T27を含むカレントミラー回路のミラー比をM2とすると、   The source of the transistor T26 is connected to the ground. The gate of the transistor T26 is connected to the drain of the transistor T26 and the gate of the transistor T27. The transistor T27 has a source connected to the ground and a drain connected to the node N21. Therefore, these transistor T26 and transistor T27 are included in the current mirror circuit. In this current mirror circuit, the current I21 proportional to the current I26 flowing through the transistor T26 is supplied to the transistor T27 in accordance with the electrical characteristics of the transistors T26 and T27. That is, the transistor T27 sinks the current I21 from the node N21. This current I21 is M2 when the mirror ratio of the current mirror circuit including the transistors T26 and T27 is M2.

と表わすこともできる。したがって、電流I21の比例係数αは、 It can also be expressed as Therefore, the proportionality coefficient α of the current I21 is

となる。この式22、上記式17及び上記式18より、抵抗R23〜R25の抵抗値、ミラー比M1,M2、及び図4に示したコンデンサC21の容量値を適宜調整することにより、参照電圧VR1のスロープ量Vslp及び負帰還ループの利得Gainを調整できることが分かる。 It becomes. From Equation 22, Equation 17 and Equation 18, the slope of the reference voltage VR1 is appropriately adjusted by appropriately adjusting the resistance values of the resistors R23 to R25, the mirror ratios M1 and M2, and the capacitance value of the capacitor C21 shown in FIG. It can be seen that the amount Vslp and the gain of the negative feedback loop can be adjusted.

次に、出力端子Poに接続される負荷が急変した場合におけるDC−DCコンバータ1の動作について説明する。図7は、負荷が急増した場合、具体的には出力電流Ioを0[A]から3[A]に急増させた場合のシミュレーション結果を示している。なお、図7のシミュレーション条件は、入力電圧Viが12[V]、出力電圧Voが1.2[V]、コイルLのインダクタンス値が1.5[μH]、コンデンサC1の容量値が44[μF]、等価直列抵抗ESRが0[Ω]である。このように、図7は、等価直列抵抗ESRを小さい値(ここでは、0[Ω])に設定したときのシミュレーション結果を示している。   Next, the operation of the DC-DC converter 1 when the load connected to the output terminal Po changes suddenly will be described. FIG. 7 shows a simulation result when the load suddenly increases, specifically, when the output current Io is suddenly increased from 0 [A] to 3 [A]. 7, the input voltage Vi is 12 [V], the output voltage Vo is 1.2 [V], the inductance value of the coil L is 1.5 [μH], and the capacitance value of the capacitor C1 is 44 [V]. μF] and the equivalent series resistance ESR is 0 [Ω]. As described above, FIG. 7 shows a simulation result when the equivalent series resistance ESR is set to a small value (here, 0 [Ω]).

図7に示すように、今、時刻t4において、負荷が急増して出力電流Ioが急増すると、出力電圧Voが急激に低下する。すると、トランジスタT1のオフ期間Toffを短くし、オン期間TonでコイルLにエネルギーを蓄積して出力電圧Voを上昇させるように動作しようとする。このとき、比較器10に入力される参照電圧VR1は、コイル電流ILの変化の割合に基づき電圧値が変化する。ここで、コイル電流ILは、出力電圧Voに対して位相が90度進んでいる。このため、そのコイル電流ILの変化の割合に基づき変動する参照電圧VR1には位相進み成分が導入されていると言える。そして、その位相進み成分の導入された参照電圧VR1と帰還電圧VFBとの比較結果に応じてトランジスタT1がスイッチング制御される。したがって、DC−DCコンバータ1は、負荷急増に伴って出力電圧Voが急激に低下した場合に、オフ期間Toffが短くなるのを抑制するように動作する(時刻t4〜t5参照)。このような動作は、出力電圧とコイル電流の2つの信号をフィードバックしてメイン側のトランジスタのオンデューティを制御する電流モード制御のDC−DCコンバータにおける負荷急変時の動作と略同じである。すなわち、DC−DCコンバータ1は、コイル電流ILの変動成分(交流成分)に対応して変動する参照電圧VR1を生成することで、負荷急変時に擬似的に電流モード制御で動作することができる。これにより、最大で90度の位相余裕を確保することができ、従来のDC−DCコンバータ4よりも位相余裕を確保することができる。したがって、DC−DCコンバータ1では、負荷急変時のリンギングの発生を抑制することができる。以下に、この点について図8及び図9に示したシミュレーション結果を参照して説明する。   As shown in FIG. 7, when the load suddenly increases and the output current Io rapidly increases at time t4, the output voltage Vo rapidly decreases. Then, the off-period Toff of the transistor T1 is shortened, and energy is accumulated in the coil L in the on-period Ton so as to increase the output voltage Vo. At this time, the voltage value of the reference voltage VR1 input to the comparator 10 changes based on the rate of change of the coil current IL. Here, the phase of the coil current IL is advanced by 90 degrees with respect to the output voltage Vo. For this reason, it can be said that a phase lead component is introduced into the reference voltage VR1 that varies based on the rate of change of the coil current IL. The transistor T1 is subjected to switching control according to the comparison result between the reference voltage VR1 into which the phase lead component is introduced and the feedback voltage VFB. Therefore, the DC-DC converter 1 operates so as to suppress the OFF period Toff from being shortened when the output voltage Vo is rapidly decreased with a rapid increase in load (see times t4 to t5). Such an operation is substantially the same as the operation at the time of sudden load change in the current mode control DC-DC converter that controls the on-duty of the transistor on the main side by feeding back two signals of the output voltage and the coil current. That is, the DC-DC converter 1 can operate in pseudo current mode control at the time of sudden load change by generating the reference voltage VR1 that varies in accordance with the variation component (AC component) of the coil current IL. Thereby, a phase margin of 90 degrees at the maximum can be ensured, and a phase margin can be secured as compared with the conventional DC-DC converter 4. Therefore, the DC-DC converter 1 can suppress the occurrence of ringing at the time of sudden load change. Hereinafter, this point will be described with reference to the simulation results shown in FIGS.

図8は、本実施形態のDC−DCコンバータ1と従来のDC−DCコンバータ4との周波数特性についてシミュレーションした結果を示したものである。なお、図8(a)には、周波数に対する負帰還ループの利得の位相の変化を表わす位相曲線が示され、図8(b)には、周波数に対する負帰還ループの利得の変化を表わすゲイン曲線が示されている。また、図9は、DC−DCコンバータ1,4において、出力電流Ioを急変させたときの出力電圧Vo,Vo1の変化についてシミュレーションした結果を示したものである。なお、図8及び図9のシミュレーション条件は、先の図7に示したシミュレーション条件と同様である。すなわち、図8及び図9に示したシミュレーション条件は、入力電圧Viが12[V]、出力電圧Voが1.2[V]、コイルLのインダクタンス値が1.5[μH]、コンデンサC1の容量値が44[μF]、等価直列抵抗ESRが0[Ω]である。   FIG. 8 shows the result of a simulation of the frequency characteristics of the DC-DC converter 1 of this embodiment and the conventional DC-DC converter 4. FIG. 8A shows a phase curve representing a change in the phase of the gain of the negative feedback loop with respect to the frequency, and FIG. 8B shows a gain curve representing a change in the gain of the negative feedback loop with respect to the frequency. It is shown. FIG. 9 shows a simulation result of changes in the output voltages Vo and Vo1 when the output current Io is suddenly changed in the DC-DC converters 1 and 4. The simulation conditions in FIGS. 8 and 9 are the same as the simulation conditions shown in FIG. That is, the simulation conditions shown in FIGS. 8 and 9 are that the input voltage Vi is 12 [V], the output voltage Vo is 1.2 [V], the inductance value of the coil L is 1.5 [μH], and the capacitor C1 The capacitance value is 44 [μF], and the equivalent series resistance ESR is 0 [Ω].

ここで、図1に示した等価直列抵抗ESRで出来る零点Z1は、   Here, the zero point Z1 that can be generated by the equivalent series resistance ESR shown in FIG.

と表わすことができる。この等価直列抵抗ESRが小さくなると零点周波数が高周波になり、等価直列抵抗ESRでの位相余裕の確保が困難になる。このため、従来のDC−DCコンバータ4では、等価直列抵抗ESRが小さくなると、十分な位相余裕(例えば、45度以上の位相余裕)を確保することができない。具体的には、図8のシミュレーション結果に示されるように、従来のDC−DCコンバータ4では、等価直列抵抗ESRが小さくなると(ここでは、0[Ω])、位相余裕を35.3度しか確保できず、位相余裕を十分に確保することができない。すると、図9に示すように、出力電流Ioが急変して高周波動作になったときに、位相余裕が足りないために、出力電圧Vo1にリンギングが生じるという問題がある。 Can be expressed as When the equivalent series resistance ESR is reduced, the zero point frequency becomes a high frequency, and it is difficult to secure a phase margin at the equivalent series resistance ESR. For this reason, in the conventional DC-DC converter 4, when the equivalent series resistance ESR is small, a sufficient phase margin (for example, a phase margin of 45 degrees or more) cannot be ensured. Specifically, as shown in the simulation result of FIG. 8, in the conventional DC-DC converter 4, when the equivalent series resistance ESR is small (here, 0 [Ω]), the phase margin is only 35.3 degrees. It cannot be ensured, and a sufficient phase margin cannot be ensured. Then, as shown in FIG. 9, there is a problem that when the output current Io suddenly changes and a high-frequency operation is performed, the phase margin is insufficient and ringing occurs in the output voltage Vo1.

これに対し、本実施形態のDC−DCコンバータ1では、等価直列抵抗ESRでの位相余裕の確保が困難になった場合であっても、コイル電流ILの変化の割合に基づき変動する参照電圧VR1を生成したことにより、十分な位相余裕を確保することができる。具体的には、DC−DCコンバータ1は、図8のシミュレーション結果では、位相余裕が63.2度となり、従来のDC−DCコンバータ4よりも約30度位相余裕を多く確保することができる。また、DC−DCコンバータ1では、従来のDC−DCコンバータ4よりも周波数帯域が高周波側に広がっている。そして、上述のように十分な位相余裕が確保されたDC−DCコンバータ1では、図9に示すように、出力電流Ioが急変して高周波動作になっても、出力電圧Voにリンギングが発生することが抑制される。すなわち、DC−DCコンバータ1は、十分な位相余裕を確保できたことにより、従来のDC−DCコンバータ4よりも発振に対する安定性が向上している。   On the other hand, in the DC-DC converter 1 according to the present embodiment, even when it is difficult to ensure the phase margin with the equivalent series resistance ESR, the reference voltage VR1 that varies based on the rate of change of the coil current IL. A sufficient phase margin can be ensured by generating. Specifically, the DC-DC converter 1 has a phase margin of 63.2 degrees in the simulation result of FIG. 8, and can secure a phase margin of about 30 degrees more than the conventional DC-DC converter 4. Further, in the DC-DC converter 1, the frequency band is wider on the high frequency side than the conventional DC-DC converter 4. Then, in the DC-DC converter 1 with sufficient phase margin as described above, as shown in FIG. 9, even if the output current Io changes suddenly and becomes a high frequency operation, ringing occurs in the output voltage Vo. It is suppressed. That is, since the DC-DC converter 1 can secure a sufficient phase margin, the stability to oscillation is improved as compared with the conventional DC-DC converter 4.

ここで、上記リンギングの発生について別の見方をすると、従来のDC−DCコンバータ4では、電圧モード制御のDC−DCコンバータの負荷急変時の動作と同様に、負荷急増に伴って出力電圧Voが急激に低下したときに、その出力電圧Voの電圧値が下がり終わるまでトランジスタT1をオンし続ける。すると、出力電流Ioの供給量が過大となり、出力電圧Vo1がオーバーシュートするため、その後は出力電流Ioの供給量を下げるように動作する。しかし、このとき、オーバーシュートした出力電圧Vo1に基づいて出力電流Ioの供給量を制御するため、出力電流Ioの供給量が過小になってしまう。このような動作が繰り返されることにより、図9に示したようなリンギングが出力電圧Voに生じることになる。このように、従来のDC−DCコンバータ4では、コイル電流ILよりも90度位相が遅れている出力電圧Vo1のみをフィードバックしてメイン側のトランジスタをスイッチング制御しているために、負荷急変時に出力電圧Voにリンギングが生じてしまう。   Here, another way of looking at the occurrence of the ringing is as follows. In the conventional DC-DC converter 4, the output voltage Vo increases as the load suddenly increases, as in the operation at the time of sudden load change of the voltage-mode controlled DC-DC converter. When the voltage drops rapidly, the transistor T1 is kept on until the output voltage Vo finishes decreasing. Then, the supply amount of the output current Io becomes excessive and the output voltage Vo1 overshoots, and thereafter, the operation is performed so as to decrease the supply amount of the output current Io. However, at this time, since the supply amount of the output current Io is controlled based on the overshooted output voltage Vo1, the supply amount of the output current Io becomes excessively small. By repeating such an operation, ringing as shown in FIG. 9 occurs in the output voltage Vo. As described above, in the conventional DC-DC converter 4, only the output voltage Vo1 whose phase is delayed by 90 degrees with respect to the coil current IL is fed back to control switching of the main-side transistor. Ringing occurs in the voltage Vo.

これに対し、DC−DCコンバータ1では、出力電圧Voに応じた帰還電圧VFBと比較される参照電圧VR1をコイル電流ILのリップル成分に対応して変動させるようにした。これにより、DC−DCコンバータ1では、図7の時刻t4〜t5に示すように、負荷急増に伴って出力電圧Voが急激に低下するときに、その出力電圧Voの低下時であってもトランジスタT1のオフ期間Toffが確保される(トランジスタT1がオフされる)。このため、出力電流Ioの供給量が過大となることが抑制され、出力電圧Voのオーバーシュートの発生が抑制される。これにより、DC−DCコンバータ1では、負荷急変時に出力電圧Voにリンギングが発生することが抑制される。なお、図7に示したシミュレーション結果では、出力電圧Voの急激な低下が終了した後(時刻t5参照)、出力電圧Voが目標電圧に近づくようにその出力電圧Voの電圧値が徐々に上昇する。   On the other hand, in the DC-DC converter 1, the reference voltage VR1 to be compared with the feedback voltage VFB corresponding to the output voltage Vo is changed corresponding to the ripple component of the coil current IL. Thereby, in the DC-DC converter 1, when the output voltage Vo rapidly decreases as the load suddenly increases, as shown in the time t4 to t5 in FIG. 7, even if the output voltage Vo is decreased, the transistor An off period Toff of T1 is ensured (transistor T1 is turned off). For this reason, it is suppressed that the supply amount of the output current Io becomes excessive, and the occurrence of the overshoot of the output voltage Vo is suppressed. Thereby, in the DC-DC converter 1, it is suppressed that ringing generate | occur | produces in the output voltage Vo at the time of load sudden change. In the simulation result shown in FIG. 7, after the rapid decrease of the output voltage Vo is completed (see time t5), the voltage value of the output voltage Vo gradually increases so that the output voltage Vo approaches the target voltage. .

ところで、上述したように、DC−DCコンバータ1は、コイル電流ILのリップル成分に応じて変動する参照電圧VR1を生成することで、負荷急変時に擬似的に電流モード制御で動作する。但し、DC−DCコンバータ1の参照電圧生成回路20では、参照電圧VR1の平均値(中心値)が基準電圧VR0と一致するように誤差増幅回路21でフィードバック制御しており、この点が上記電流モード制御と異なる。詳述すると、電流モード制御の場合には、出力電流の増加に伴って、誤差増幅回路の出力は出力電流の直流成分の分だけその動作点が移行する。これに対し、DC−DCコンバータ1の参照電圧生成回路20では、常に参照電圧VR1の平均値が基準電圧VR0に近づくように動作するため、コイル電流ILの交流成分(変動成分)のみを擬似的に再現して参照電圧VR1を生成していると言える。このようなDC−DCコンバータ1では、入力電圧Viの電圧値や出力電流Ioの電流値に関わらず、参照電圧VR1の平均値が基準電圧VR0(一定電圧)に維持され、出力電圧Voが基準電圧VR0に基づく目標電圧(一定電圧)に維持される。   Incidentally, as described above, the DC-DC converter 1 generates the reference voltage VR1 that fluctuates according to the ripple component of the coil current IL, and operates in a pseudo current mode control during a sudden load change. However, in the reference voltage generation circuit 20 of the DC-DC converter 1, the error amplification circuit 21 performs feedback control so that the average value (center value) of the reference voltage VR1 matches the reference voltage VR0. Different from mode control. More specifically, in the case of current mode control, as the output current increases, the output of the error amplifier circuit shifts its operating point by the DC component of the output current. On the other hand, since the reference voltage generation circuit 20 of the DC-DC converter 1 always operates so that the average value of the reference voltage VR1 approaches the reference voltage VR0, only the alternating current component (variation component) of the coil current IL is simulated. It can be said that the reference voltage VR1 is generated. In such a DC-DC converter 1, regardless of the voltage value of the input voltage Vi and the current value of the output current Io, the average value of the reference voltage VR1 is maintained at the reference voltage VR0 (constant voltage), and the output voltage Vo is the reference voltage. The target voltage (constant voltage) based on the voltage VR0 is maintained.

以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
(1)コイル電流ILの変化の割合に基づき変化する参照電圧VR1を生成し、その参照電圧VR1と帰還電圧VFBとの比較結果に応じたタイミングでトランジスタT1をスイッチングするようにした。これにより、負荷急変時に擬似的に電流モード制御で動作させることができ、最大で90度の位相余裕を確保することができる。したがって、負荷急変時に出力電圧Voにリンギングが発生することを好適に抑制することができる。
As described above, according to this embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The reference voltage VR1 that changes based on the rate of change of the coil current IL is generated, and the transistor T1 is switched at a timing according to the comparison result between the reference voltage VR1 and the feedback voltage VFB. Thereby, it is possible to operate in a pseudo current mode control at the time of sudden load change, and it is possible to secure a phase margin of 90 degrees at the maximum. Therefore, occurrence of ringing in the output voltage Vo at the time of sudden load change can be suitably suppressed.

(2)参照電圧VR1の平均値が基準電圧VR0に等しくなるように参照電圧VR1を生成するようにした。これにより、入力電圧Viの電圧値や出力電流Ioの電流値に関わらず、出力電圧Voを基準電圧VR0に基づく目標電圧(一定電圧)に維持することができる。すなわち、入力電圧Viや出力電流Ioが変動しても、参照電圧VR1を横切る時の出力電圧Voの電圧値が変動することを抑制できる。この結果、出力電圧Voの安定化を図ることができる。   (2) The reference voltage VR1 is generated so that the average value of the reference voltage VR1 is equal to the reference voltage VR0. Thereby, regardless of the voltage value of the input voltage Vi and the current value of the output current Io, the output voltage Vo can be maintained at the target voltage (constant voltage) based on the reference voltage VR0. That is, even when the input voltage Vi and the output current Io change, it is possible to suppress the voltage value of the output voltage Vo when the reference voltage VR1 is crossed. As a result, the output voltage Vo can be stabilized.

(3)コイル電流ILの変化の割合に基づき変化する参照電圧VR1を生成することによって、等価直列抵抗ESRが小さい場合であっても十分な位相余裕を確保することができる。このため、コンデンサC1として、等価直列抵抗ESRの小さいセラミックコンデンサを用いることができる。これにより、DC−DCコンバータ1の小型化及び低コスト化を図ることができる。   (3) By generating the reference voltage VR1 that changes based on the rate of change of the coil current IL, a sufficient phase margin can be ensured even when the equivalent series resistance ESR is small. For this reason, a ceramic capacitor having a small equivalent series resistance ESR can be used as the capacitor C1. Thereby, size reduction and cost reduction of the DC-DC converter 1 can be achieved.

(第2実施形態)
以下、第2実施形態について、図10〜図13に従って説明する。この実施形態のDC−DCコンバータ1aでは、参照電圧VR2を生成する参照電圧生成回路20aの内部構成、及び参照電圧VR2を入力する比較器11の構成が上記第1実施形態と異なっている。以下、第1実施形態との相違点を中心に説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to FIGS. In the DC-DC converter 1a of this embodiment, the internal configuration of the reference voltage generation circuit 20a that generates the reference voltage VR2 and the configuration of the comparator 11 that inputs the reference voltage VR2 are different from those of the first embodiment. Hereinafter, the difference from the first embodiment will be mainly described.

図10に示すように、制御回路3a内の参照電圧生成回路20aには、入力電圧Viと、基準電源E1にて生成される基準電圧VR0と、RS−FF回路30の出力端子Qから出力される出力信号SG1とが入力される。この参照電圧生成回路20aは、基準電圧VR0に応じて生成される第1電流と、入力電圧Viに比例した第2電流との差分電流に応じて、コイル電流ILの変化の割合に基づき電圧値が変化する参照電圧VR2を生成する。例えば参照電圧生成回路20aは、第1電流と第2電流との差分電流に応じて、上記コイル電流ILと同相の関係で電圧値が変動する参照電圧VR2を生成する。また、参照電圧生成回路20aは、参照電圧VR2の平均値が基準電圧VR0と一致するように参照電圧VR2を生成する。   As shown in FIG. 10, the reference voltage generation circuit 20a in the control circuit 3a is output from the input voltage Vi, the reference voltage VR0 generated by the reference power supply E1, and the output terminal Q of the RS-FF circuit 30. Output signal SG1 is input. The reference voltage generation circuit 20a has a voltage value based on a rate of change of the coil current IL according to a difference current between a first current generated according to the reference voltage VR0 and a second current proportional to the input voltage Vi. The reference voltage VR2 in which changes is generated. For example, the reference voltage generation circuit 20a generates the reference voltage VR2 whose voltage value varies in a phase relationship with the coil current IL according to the difference current between the first current and the second current. In addition, the reference voltage generation circuit 20a generates the reference voltage VR2 so that the average value of the reference voltage VR2 matches the reference voltage VR0.

比較器11は、4つの入力端子、具体的には2つの反転入力端子と2つの非反転入力端子とを有している。比較器11の一方の反転入力端子には、出力電圧Voに応じた帰還電圧VFBが入力され、比較器11の他方の反転入力端子には、上記参照電圧VR2が入力される。また、比較器11の2つの非反転入力端子にはそれぞれ基準電圧VR0が入力される。   The comparator 11 has four input terminals, specifically, two inverting input terminals and two non-inverting input terminals. The feedback voltage VFB corresponding to the output voltage Vo is input to one inverting input terminal of the comparator 11, and the reference voltage VR2 is input to the other inverting input terminal of the comparator 11. The reference voltage VR0 is input to each of the two non-inverting input terminals of the comparator 11.

比較器11は、帰還電圧VFBと参照電圧VR2と2つの基準電圧VR0との比較結果に応じた出力信号S1aを生成する。具体的には、比較器11は、帰還電圧VFBと参照電圧VR2とを加算した結果が、2つの基準電圧VR0を加算した結果よりも高いときにLレベルの出力信号S1aを生成する。また、比較器11は、帰還電圧VFBと参照電圧VR2とを加算した結果が、2つの基準電圧VR0を加算した結果よりも低いときにHレベルの出力信号S1aを生成する。なお、この出力信号S1aは、上記第1実施形態の出力信号S1と同じタイミングで信号レベルが遷移する信号である。   The comparator 11 generates an output signal S1a corresponding to the comparison result of the feedback voltage VFB, the reference voltage VR2, and the two reference voltages VR0. Specifically, the comparator 11 generates the L-level output signal S1a when the result of adding the feedback voltage VFB and the reference voltage VR2 is higher than the result of adding the two reference voltages VR0. Further, the comparator 11 generates the H-level output signal S1a when the result of adding the feedback voltage VFB and the reference voltage VR2 is lower than the result of adding the two reference voltages VR0. The output signal S1a is a signal whose signal level transitions at the same timing as the output signal S1 of the first embodiment.

次に、参照電圧生成回路20aの内部構成の一例を説明する。
図11に示すように、参照電圧生成回路20aは、誤差増幅回路21aと、gmアンプ22aと、抵抗R20a,R21aと、コンデンサC20a,C21aと、スイッチ素子SW20aと、電流源23aとを有している。
Next, an example of the internal configuration of the reference voltage generation circuit 20a will be described.
As shown in FIG. 11, the reference voltage generation circuit 20a includes an error amplification circuit 21a, a gm amplifier 22a, resistors R20a and R21a, capacitors C20a and C21a, a switch element SW20a, and a current source 23a. Yes.

誤差増幅回路21aの非反転入力端子には基準電圧VR0が供給される。この誤差増幅回路21aの出力端子は、抵抗R20aの第1端子とgmアンプ22aの入力端子に接続されている。抵抗R20aの第2端子がコンデンサC20aの第1端子に接続され、そのコンデンサC20aの第2端子が誤差増幅回路21aの反転入力端子に接続されている。   The reference voltage VR0 is supplied to the non-inverting input terminal of the error amplifier circuit 21a. The output terminal of the error amplifier circuit 21a is connected to the first terminal of the resistor R20a and the input terminal of the gm amplifier 22a. The second terminal of the resistor R20a is connected to the first terminal of the capacitor C20a, and the second terminal of the capacitor C20a is connected to the inverting input terminal of the error amplifier circuit 21a.

gmアンプ22aの出力端子が抵抗R21aの第1端子に接続され、その抵抗R21aの第2端子が誤差増幅回路21aの反転入力端子とコンデンサC20aの第2端子に接続されている。なお、抵抗R20a,R21a及びコンデンサC20aはローパスフィルタとして機能する。   The output terminal of the gm amplifier 22a is connected to the first terminal of the resistor R21a, and the second terminal of the resistor R21a is connected to the inverting input terminal of the error amplifier circuit 21a and the second terminal of the capacitor C20a. The resistors R20a and R21a and the capacitor C20a function as a low pass filter.

上記gmアンプ22aの出力端子はスイッチ素子SW20aの第1端子に接続されている。このgmアンプ22aは、誤差増幅回路21aの出力電圧VN20a(ノードN20aの電圧)を電流に変換し、出力電圧VN20aに応じたアンプ電流I20aを生成する。例えばgmアンプ22aは、そのgmアンプ22aとスイッチ素子SW20aとの間のノードN21aから上記アンプ電流I20aを吸い込む。   The output terminal of the gm amplifier 22a is connected to the first terminal of the switch element SW20a. The gm amplifier 22a converts the output voltage VN20a of the error amplifier circuit 21a (the voltage of the node N20a) into a current, and generates an amplifier current I20a corresponding to the output voltage VN20a. For example, the gm amplifier 22a sucks the amplifier current I20a from the node N21a between the gm amplifier 22a and the switch element SW20a.

上記スイッチ素子SW20aの第2端子は電流源23aの第1端子に接続され、その電流源23aの第2端子にはバイアス電圧VBが供給される。スイッチ素子SW20aは、例えばNチャネルMOSトランジスタである。また、電流源23aは、入力電圧Viに比例した電流I21a(=α×Vi)を流す。例えば電流源23aは、上記ノードN21aに電流I21aを吐き出す。   The second terminal of the switch element SW20a is connected to the first terminal of the current source 23a, and the bias voltage VB is supplied to the second terminal of the current source 23a. The switch element SW20a is, for example, an N channel MOS transistor. Further, the current source 23a passes a current I21a (= α × Vi) proportional to the input voltage Vi. For example, the current source 23a discharges the current I21a to the node N21a.

gmアンプ22aとスイッチ素子SW20aとの間のノードN21aはコンデンサC21aの第1端子に接続され、そのコンデンサC21aの第2端子はグランドに接続されている。このコンデンサC21aには、アンプ電流I20aと電流I21aとに応じた電流I22aが流れる。そして、コンデンサC21aの第1端子(ノードN21a)の電圧(コンデンサC21aの充電電圧)が上記参照電圧VR2として出力される。   A node N21a between the gm amplifier 22a and the switch element SW20a is connected to the first terminal of the capacitor C21a, and the second terminal of the capacitor C21a is connected to the ground. A current I22a corresponding to the amplifier current I20a and the current I21a flows through the capacitor C21a. Then, the voltage at the first terminal (node N21a) of the capacitor C21a (charging voltage of the capacitor C21a) is output as the reference voltage VR2.

上記スイッチ素子SW20aの制御端子には、上記RS−FF回路30(図1参照)から出力される出力信号SG1が供給される。このスイッチ素子SW20aは、出力信号SG1がLレベルであるとき(メイン側のトランジスタT1がオフするとき)にオフする。このようにスイッチ素子SW20aがオフすると、電流源23aがノードN21aから切り離される。このため、コンデンサC21aは、アンプ電流I20a(電流I22a)により放電される。この結果、図11(b)に示すように、出力信号SG1がLレベルの期間(トランジスタT1のオフ期間Toff)では、参照電圧VR2が時間の経過とともに所定の傾きで低下する。具体的には、オフ期間Toffにおける参照電圧VR2の傾きm5は、コンデンサC21aの容量値をC21aとすると、   An output signal SG1 output from the RS-FF circuit 30 (see FIG. 1) is supplied to the control terminal of the switch element SW20a. The switch element SW20a is turned off when the output signal SG1 is at the L level (when the main transistor T1 is turned off). Thus, when switch element SW20a is turned off, current source 23a is disconnected from node N21a. For this reason, the capacitor C21a is discharged by the amplifier current I20a (current I22a). As a result, as shown in FIG. 11B, during the period when the output signal SG1 is at the L level (the off period Toff of the transistor T1), the reference voltage VR2 decreases with a predetermined slope as time passes. Specifically, the slope m5 of the reference voltage VR2 in the off period Toff is given by assuming that the capacitance value of the capacitor C21a is C21a.

となる。 It becomes.

一方、図11(a)に示したスイッチ素子SW20aは、出力信号SG1がHレベルであるとき(トランジスタT1がオンするとき)にオンする。このようにスイッチ素子SW20aがオンすると、電流源23aがスイッチ素子SW20aを介してノードN21aに接続される。このため、コンデンサC21aには、アンプ電流I20aと電流I21aとに応じた電流I22aが流れる。具体的には、コンデンサC21aには、アンプ電流I20aと電流I21aとの差分電流となる電流I22a(=I21a−I20a)が流れる。これにより、コンデンサC21aは、電流I22a(アンプ電流I20aと電流I21aとの差分電流)により充電される。この結果、図11(b)に示すように、出力信号SG1がHレベルの期間(トランジスタT1のオン期間Ton)では、参照電圧VR2が時間の経過とともに所定の傾きで上昇する。具体的には、オン期間Tonにおける参照電圧VR2の傾きm6は、   On the other hand, the switch element SW20a shown in FIG. 11A is turned on when the output signal SG1 is at the H level (when the transistor T1 is turned on). When the switch element SW20a is turned on in this way, the current source 23a is connected to the node N21a via the switch element SW20a. Therefore, a current I22a corresponding to the amplifier current I20a and the current I21a flows through the capacitor C21a. Specifically, a current I22a (= I21a−I20a) that is a difference current between the amplifier current I20a and the current I21a flows through the capacitor C21a. As a result, the capacitor C21a is charged with the current I22a (the difference current between the amplifier current I20a and the current I21a). As a result, as shown in FIG. 11B, during the period in which the output signal SG1 is at the H level (the on period Ton of the transistor T1), the reference voltage VR2 increases with a predetermined slope as time passes. Specifically, the slope m6 of the reference voltage VR2 in the on period Ton is

となる。 It becomes.

このような図11(a)に示した参照電圧生成回路20aでは、Hレベルの出力信号SG1に応答してスイッチ素子SW20aがオンされると、コンデンサC21aは、入力電圧Viに比例した電流I21a(=α×Vi)とgmアンプ22aのアンプ電流I20aとの差分電流によって充電される。ここで、トランジスタT1のオン・オフを決定する出力信号SG1によってスイッチ素子SW20aがオン・オフ制御され、且つ電流I21aによってコンデンサC21aに電荷が蓄積されるため、コンデンサC21aに充電される電流の平均値Ibは、   In the reference voltage generation circuit 20a shown in FIG. 11A, when the switch element SW20a is turned on in response to the H level output signal SG1, the capacitor C21a causes the current I21a (proportional to the input voltage Vi) = Α × Vi) and the differential current between the amplifier current I20a of the gm amplifier 22a is charged. Here, since the switch element SW20a is ON / OFF controlled by the output signal SG1 that determines ON / OFF of the transistor T1, and the electric charge is accumulated in the capacitor C21a by the current I21a, the average value of the current charged in the capacitor C21a Ib is

となる。 It becomes.

また、抵抗R20a,R21a及びコンデンサC20aを含むローパスフィルタは、コンデンサC21aの充電電圧である参照電圧VR2を累積平均化する。すなわち、誤差増幅回路21aの反転入力端子には、参照電圧VR2の平均値が供給される。この誤差増幅回路21aは、参照電圧VR2の平均値が基準電圧VR0と等しくなるように出力電圧VN20aを変更する。そして、その出力電圧VN20aに応じたアンプ電流I20aがgmアンプ22aで生成され、そのアンプ電流I20aがコンデンサC21aを放電するために流れる。すなわち、誤差増幅回路21a及びgmアンプ22a等によるフィードバック制御によって、コンデンサC21aに充電される電流の平均値Ibと等しくなるように上記アンプ電流I20aが生成される。このため、アンプ電流I20aは、   Further, the low pass filter including the resistors R20a and R21a and the capacitor C20a cumulatively averages the reference voltage VR2 that is the charging voltage of the capacitor C21a. That is, the average value of the reference voltage VR2 is supplied to the inverting input terminal of the error amplifier circuit 21a. The error amplifier circuit 21a changes the output voltage VN20a so that the average value of the reference voltage VR2 is equal to the reference voltage VR0. An amplifier current I20a corresponding to the output voltage VN20a is generated by the gm amplifier 22a, and the amplifier current I20a flows to discharge the capacitor C21a. That is, the amplifier current I20a is generated to be equal to the average value Ib of the current charged in the capacitor C21a by feedback control by the error amplifier circuit 21a and the gm amplifier 22a. Therefore, the amplifier current I20a is

と表わすことができる。さらに、上記式13より、トランジスタT1のオンデューティDを入力電圧Viと出力電圧Voとの比に置き換えると、アンプ電流I20aは、 Can be expressed as Furthermore, when the on-duty D of the transistor T1 is replaced by the ratio of the input voltage Vi and the output voltage Vo according to the above equation 13, the amplifier current I20a is

となる。 It becomes.

上記式24、式25及び式28から、トランジスタT1のオフ期間Toffにおける参照電圧VR2の傾きm5及びオン期間Tonにおける参照電圧VR2の傾きm6は、   From Equation 24, Equation 25, and Equation 28, the slope m5 of the reference voltage VR2 in the off period Toff of the transistor T1 and the slope m6 of the reference voltage VR2 in the on period Ton are:

と表わすことができる。すなわち、オフ期間Toffにおける参照電圧VR2は、出力電圧Voに比例して低下し、オン期間Tonにおける参照電圧VR2は、入力電圧Viと出力電圧Voとの電位差に比例して上昇する。 Can be expressed as That is, the reference voltage VR2 in the off period Toff decreases in proportion to the output voltage Vo, and the reference voltage VR2 in the on period Ton increases in proportion to the potential difference between the input voltage Vi and the output voltage Vo.

以上のことから、参照電圧VR2は、コイル電流ILと同相の電圧信号と言える。具体的には、参照電圧VR2は、コイル電流ILと同相の三角波を持つ電圧信号と言える。より具体的には、参照電圧VR2は、コイル電流ILのリップル成分(変動成分)と同一の方向に、リップル成分の変化の割合に基づき変動する電圧信号と言える。詳述すると、図2及び図11(b)に示すように、オフ期間Toffでは、コイル電流ILが出力電圧Voに比例した傾きm2で減少する一方で、参照電圧VR2が出力電圧Voに比例した傾きm5で低下する。また、オン期間Tonでは、コイル電流ILが入力電圧Viと出力電圧Voとの電位差に比例した傾きm1で増加する一方で、参照電圧VR2が入力電圧Viと出力電圧Voとの電位差に比例した傾きm6で上昇する。このように、参照電圧VR2とコイル電流ILとは、周期(周波数)が同一の信号であって、互いの位相が一致した信号である。   From the above, it can be said that the reference voltage VR2 is a voltage signal in phase with the coil current IL. Specifically, the reference voltage VR2 can be said to be a voltage signal having a triangular wave in phase with the coil current IL. More specifically, the reference voltage VR2 can be said to be a voltage signal that varies in the same direction as the ripple component (variation component) of the coil current IL based on the rate of change of the ripple component. More specifically, as shown in FIGS. 2 and 11B, in the off period Toff, the coil current IL decreases with a slope m2 proportional to the output voltage Vo, while the reference voltage VR2 is proportional to the output voltage Vo. It decreases at an inclination m5. In the ON period Ton, the coil current IL increases with a slope m1 proportional to the potential difference between the input voltage Vi and the output voltage Vo, while the reference voltage VR2 has a slope proportional to the potential difference between the input voltage Vi and the output voltage Vo. Ascend at m6. Thus, the reference voltage VR2 and the coil current IL are signals having the same period (frequency) and having the same phase.

そして、上述した誤差増幅回路21a及びgmアンプ22a等によるフィードバック制御によって、参照電圧VR2は、その平均値が基準電圧VR0と等しくなるように制御されている。   The reference voltage VR2 is controlled so that the average value thereof is equal to the reference voltage VR0 by feedback control using the error amplifier circuit 21a and the gm amplifier 22a described above.

次に、上記gmアンプ22aの内部構成の一例を説明する。
図12に示すように、gmアンプ22aは、NチャネルMOSトランジスタT20と、抵抗R22とを有している。すなわち、gmアンプ22aは、上記第1実施形態のgmアンプ22からトランジスタT21,T22が省略された構成を有している。
Next, an example of the internal configuration of the gm amplifier 22a will be described.
As shown in FIG. 12, the gm amplifier 22a has an N-channel MOS transistor T20 and a resistor R22. That is, the gm amplifier 22a has a configuration in which the transistors T21 and T22 are omitted from the gm amplifier 22 of the first embodiment.

トランジスタT20のゲートには、ノードN20aが接続されており、誤差増幅回路21aの出力電圧VN20aが供給される。トランジスタT20のソースは抵抗R22の第1端子に接続され、その抵抗R22の第2端子はグランドに接続されている。また、トランジスタT20のドレインは上記ノードN21aに接続されている。このトランジスタT20は、出力電圧VN20aによってオン・オフ制御されるとともに、出力電圧VN20aによってオン抵抗が制御される。このトランジスタT20には、出力電圧VN20aに比例した上記アンプ電流I20aが流れる。すなわち、トランジスタT20は、ノードN21aからアンプ電流I20aを吸い込む。   The node N20a is connected to the gate of the transistor T20, and the output voltage VN20a of the error amplifier circuit 21a is supplied. The source of the transistor T20 is connected to the first terminal of the resistor R22, and the second terminal of the resistor R22 is connected to the ground. The drain of the transistor T20 is connected to the node N21a. The transistor T20 is on / off controlled by the output voltage VN20a, and the on-resistance is controlled by the output voltage VN20a. The amplifier current I20a proportional to the output voltage VN20a flows through the transistor T20. That is, the transistor T20 sucks the amplifier current I20a from the node N21a.

次に、上記電流源23aの内部構成の一例を説明する。
図13に示すように、電流源23aは、抵抗R23,R24,R25と、オペアンプ24と、NチャネルMOSトランジスタT23と、PチャネルMOSトランジスタT24,T25とを有している。すなわち、電流源23aは、上記第1実施形態の電流源23からトランジスタT26,T27が省略された構成を有している。
Next, an example of the internal configuration of the current source 23a will be described.
As shown in FIG. 13, the current source 23a includes resistors R23, R24, and R25, an operational amplifier 24, an N-channel MOS transistor T23, and P-channel MOS transistors T24 and T25. That is, the current source 23a has a configuration in which the transistors T26 and T27 are omitted from the current source 23 of the first embodiment.

オペアンプ24の非反転入力端子には、入力電圧Viが抵抗R23,R24により分圧されて生成された電圧VN22が供給される。オペアンプ24の出力端子は、トランジスタT23のゲートに接続されている。このトランジスタT23のソースが抵抗R25の第1端子及びオペアンプ24の反転入力端子に接続されている。抵抗R25の両端子間には、この抵抗R25の抵抗値と、両端子間の電位差(電圧VN22)とに応じた電流I25が流れる。   The non-inverting input terminal of the operational amplifier 24 is supplied with a voltage VN22 generated by dividing the input voltage Vi by the resistors R23 and R24. The output terminal of the operational amplifier 24 is connected to the gate of the transistor T23. The source of the transistor T23 is connected to the first terminal of the resistor R25 and the inverting input terminal of the operational amplifier 24. A current I25 corresponding to the resistance value of the resistor R25 and the potential difference (voltage VN22) between the two terminals flows between both terminals of the resistor R25.

トランジスタT24とトランジスタT25とはカレントミラー接続されている。トランジスタT25のドレインは上記ノードN21aに接続されている。これらトランジスタT24,T25を含むカレントミラー回路は、両トランジスタT24,T25の電気的特性に応じて、トランジスタT24に流れる電流I25に比例した上記電流I21aをトランジスタT25に流す。すなわち、トランジスタT25は、ノードN21aに電流I21aを吐き出す。この電流I21aは、トランジスタT24,T25を含むカレントミラー回路のミラー比をM1とすると、上記式19より、   The transistors T24 and T25 are current mirror connected. The drain of the transistor T25 is connected to the node N21a. The current mirror circuit including these transistors T24 and T25 causes the current I21a proportional to the current I25 flowing through the transistor T24 to flow through the transistor T25 in accordance with the electrical characteristics of the transistors T24 and T25. That is, the transistor T25 discharges the current I21a to the node N21a. This current I21a is obtained from the above equation 19 when the mirror ratio of the current mirror circuit including the transistors T24 and T25 is M1.

と表わすことができる。したがって、電流I21aの比例係数αは、 Can be expressed as Therefore, the proportionality coefficient α of the current I21a is

となる。この式32、上記式17及び上記式18より、抵抗R23〜R25の抵抗値、ミラー比M1、及び図11に示したコンデンサC21aの容量値を適宜調整することにより、参照電圧VR2のスロープ量及び負帰還ループの利得Gainを調整できることが分かる。 It becomes. From the equation 32, the equation 17 and the equation 18, the slope value of the reference voltage VR2 and the resistance value of the resistors R23 to R25, the mirror ratio M1, and the capacitance value of the capacitor C21a shown in FIG. It can be seen that the gain Gain of the negative feedback loop can be adjusted.

以上説明した本実施形態によれば、上記第1実施形態と同様の効果を奏する。
(他の実施形態)
なお、上記各実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
According to this embodiment described above, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
(Other embodiments)
In addition, each said embodiment can also be implemented in the following aspects which changed this suitably.

・上記各実施形態の参照電圧生成回路20,20aでは、参照電圧VR1,VR2の平均値が基準電圧VR0と等しくなるように参照電圧VR1,VR2を生成するようにした。これに限らず、例えばコイル電流ILの変化の割合に基づき基準電圧VR0を変化させて参照電圧VR1,VR2を生成するようにしてもよい。すなわち、コイル電流ILのリップル成分に対応するリップルを基準電圧VR0に付加して参照電圧VR1,VR2を生成するようにしてもよい。   In the reference voltage generation circuits 20 and 20a of the above embodiments, the reference voltages VR1 and VR2 are generated so that the average value of the reference voltages VR1 and VR2 is equal to the reference voltage VR0. For example, the reference voltages VR1 and VR2 may be generated by changing the reference voltage VR0 based on the rate of change of the coil current IL. That is, the reference voltages VR1 and VR2 may be generated by adding a ripple corresponding to the ripple component of the coil current IL to the reference voltage VR0.

・上記各実施形態では、コイル電流ILの変化の割合に基づき基準電圧VR0を変化させて参照電圧VR1,VR2を生成するようにした。これに限らず、例えばコイル電流ILの変化の割合に基づき帰還電圧VFB(第2帰還電圧)を変化させて第1帰還電圧を生成するようにしてもよい。すなわち、コイル電流ILのリップル成分に対応するリップルを帰還電圧VFB(第2帰還電圧)に付加して第1帰還電圧を生成するようにしてもよい。具体的には、上記帰還電圧VFBに応じて生成される電流(第3電流)と、入力電圧Viに比例した電流(第4電流)との差分電流に応じて、コイル電流ILのリップル成分に対応するリップルを帰還電圧VFBに付加して第1帰還電圧を生成するようにしてもよい。さらに、この場合には、上記各実施形態と同様に、第1帰還電圧の平均値が帰還電圧VFBと等しくなるように第1帰還電圧を生成することが好ましい。なお、この場合には、上記第1帰還電圧を生成する回路が帰還電圧生成回路となる。   In each of the above embodiments, the reference voltages VR1 and VR2 are generated by changing the reference voltage VR0 based on the rate of change of the coil current IL. For example, the first feedback voltage may be generated by changing the feedback voltage VFB (second feedback voltage) based on the rate of change of the coil current IL. That is, a ripple corresponding to the ripple component of the coil current IL may be added to the feedback voltage VFB (second feedback voltage) to generate the first feedback voltage. Specifically, the ripple component of the coil current IL is changed according to the difference current between the current generated according to the feedback voltage VFB (third current) and the current proportional to the input voltage Vi (fourth current). A corresponding ripple may be added to the feedback voltage VFB to generate the first feedback voltage. Furthermore, in this case, it is preferable to generate the first feedback voltage so that the average value of the first feedback voltage is equal to the feedback voltage VFB, as in the above embodiments. In this case, the circuit that generates the first feedback voltage is a feedback voltage generation circuit.

・上記各実施形態及び上記変形例では、出力電圧Voを抵抗R1,R2で分圧した分圧電圧を帰還電圧VFBとした。これに限らず、例えば出力電圧Voそのものを帰還電圧VFB(第2帰還電圧)としてもよい。   In each of the embodiments and the modifications described above, the divided voltage obtained by dividing the output voltage Vo by the resistors R1 and R2 is used as the feedback voltage VFB. For example, the output voltage Vo itself may be used as the feedback voltage VFB (second feedback voltage).

・上記各実施形態では、参照電圧生成回路20,20aのスイッチ素子SW20,SW20aの制御端子に出力信号SG1を供給するようにしたが、メイン側のトランジスタT1のオン期間及びオフ期間に対応する信号であれば特に制限されない。例えば出力信号SG2や制御信号DH,DLをスイッチ素子SW20,SW20aの制御端子に供給するようにしてもよいし、トランジスタT1,T2間のノードLXの電圧をスイッチ素子SW20,SW20aの制御端子に供給するようにしてもよい。   In each of the above embodiments, the output signal SG1 is supplied to the control terminals of the switch elements SW20 and SW20a of the reference voltage generation circuits 20 and 20a. However, the signals corresponding to the on period and the off period of the main-side transistor T1. If it is, it will not be restrict | limited in particular. For example, the output signal SG2 and the control signals DH and DL may be supplied to the control terminals of the switch elements SW20 and SW20a, or the voltage of the node LX between the transistors T1 and T2 is supplied to the control terminals of the switch elements SW20 and SW20a. You may make it do.

・上記各実施形態では、タイマ回路40を、出力信号S1の立ち上がりタイミングから、入力電圧Viと出力電圧Voに依存した時間経過後にHレベルとなる出力信号S2を出力するように構成した。このタイマ回路40の構成を適宜変更してもよい。例えば、タイマ回路40を固定された時間経過後にHレベルとなる出力信号S2を出力するように構成してもよい。また、タイマ回路40を、入力電圧Viのみ(もしくは出力電圧Voのみ)に依存した時間経過後にHレベルとなる出力信号S2を出力するように構成してもよい。   In each of the above embodiments, the timer circuit 40 is configured to output the output signal S2 that becomes H level after the elapse of time depending on the input voltage Vi and the output voltage Vo from the rising timing of the output signal S1. The configuration of the timer circuit 40 may be changed as appropriate. For example, the timer circuit 40 may be configured to output the output signal S2 that becomes H level after a fixed time has elapsed. In addition, the timer circuit 40 may be configured to output the output signal S2 that becomes H level after a lapse of time depending on only the input voltage Vi (or only the output voltage Vo).

・あるいは、RS−FF回路30及びタイマ回路40に代えて1ショットフリップフロップ回路を設けるようにしてもよい。
・上記各実施形態では、スイッチ回路の一例としてPチャネルMOSトランジスタT1を開示したが、NチャネルMOSトランジスタを用いてもよい。また、スイッチ回路としてバイポーラトランジスタを用いてもよい。あるいは、複数のトランジスタを含むスイッチ回路を用いてもよい。
Alternatively, a one-shot flip-flop circuit may be provided instead of the RS-FF circuit 30 and the timer circuit 40.
In each of the above embodiments, the P-channel MOS transistor T1 is disclosed as an example of the switch circuit, but an N-channel MOS transistor may be used. A bipolar transistor may be used as the switch circuit. Alternatively, a switch circuit including a plurality of transistors may be used.

・上記各実施形態における基準電圧VR0を制御回路3,3aの外部で生成するようにしてもよい。すなわち、基準電源E1を制御回路3,3aの外部に設けるようにしてもよい。   In the above embodiments, the reference voltage VR0 may be generated outside the control circuits 3 and 3a. That is, the reference power source E1 may be provided outside the control circuits 3 and 3a.

・上記各実施形態における帰還電圧VFBを制御回路3,3aの外部で生成するようにしてもよい。すなわち、抵抗R1,R2を制御回路3,3aの外部に設けるようにしてもよい。   The feedback voltage VFB in each of the above embodiments may be generated outside the control circuits 3 and 3a. That is, the resistors R1 and R2 may be provided outside the control circuits 3 and 3a.

・上記各実施形態におけるトランジスタT1,T2を制御回路3,3aに含めるようにしてもよい。また、コンバータ部2を制御回路3,3aに含めるようにしてもよい。
・上記各実施形態では、同期整流方式のDC−DCコンバータに具体化したが、非同期整流方式のDC−DCコンバータに具体化してもよい。
The transistors T1 and T2 in the above embodiments may be included in the control circuits 3 and 3a. Moreover, you may make it include the converter part 2 in the control circuits 3 and 3a.
In each of the above embodiments, the synchronous rectification type DC-DC converter is embodied, but the asynchronous rectification type DC-DC converter may be embodied.

・上記各実施形態では、帰還電圧VFBと参照電圧VR1とを比較し、その比較結果に応じてメイン側のトランジスタT1のオンタイミングを設定するDC−DCコンバータに具体化した。これに限らず、例えば帰還電圧VFBと参照電圧VR1とを比較し、その比較結果に応じてメイン側のトランジスタT1のオフタイミングを設定するDC−DCコンバータに具体化してもよい。   In each of the above embodiments, the feedback voltage VFB and the reference voltage VR1 are compared, and the embodiment is embodied as a DC-DC converter that sets the on-timing of the main-side transistor T1 according to the comparison result. For example, the feedback voltage VFB and the reference voltage VR1 may be compared and a DC-DC converter that sets the off timing of the main-side transistor T1 according to the comparison result may be used.

・図14に、上記DC−DCコンバータ1(又はDC−DCコンバータ1a)を備える電子機器100の一例を示す。電子機器100は、本体部110と、本体部110に電力を供給する電源部130とを有している。   FIG. 14 shows an example of an electronic device 100 including the DC-DC converter 1 (or DC-DC converter 1a). The electronic device 100 includes a main body 110 and a power supply 130 that supplies power to the main body 110.

まず、本体部110の内部構成例を説明する。
プログラムを実行する中央処理装置(CPU)111には、そのCPU111で実行されるプログラム又はCPU111が処理するデータを記憶するメモリ112が接続されている。また、CPU111には、インタフェース(I/F)113を介してキーボード114A及びポインティングデバイス114Bが接続されている。ポインティングデバイス114Bは、例えばマウス、トラックボール、タッチパネルや静電センサを有するフラットデバイス等である。
First, an internal configuration example of the main body 110 will be described.
A central processing unit (CPU) 111 that executes a program is connected to a memory 112 that stores a program executed by the CPU 111 or data processed by the CPU 111. In addition, a keyboard 114 </ b> A and a pointing device 114 </ b> B are connected to the CPU 111 via an interface (I / F) 113. The pointing device 114B is, for example, a flat device having a mouse, a trackball, a touch panel, or an electrostatic sensor.

また、CPU111には、インタフェース115を介してディスプレイ116が接続され、インタフェース117を介して通信部118が接続されている。ディスプレイ116は、例えば液晶ディスプレイやエレクトロルミネッセンスパネル等である。通信部118は、例えばローカルエリアネットワークボード等である。   In addition, a display 116 is connected to the CPU 111 via an interface 115, and a communication unit 118 is connected via an interface 117. The display 116 is, for example, a liquid crystal display or an electroluminescence panel. The communication unit 118 is, for example, a local area network board.

また、CPU111には、インタフェース119を介して外部記憶装置120が接続され、インタフェース121を介して着脱可能記録媒体アクセス装置122が接続されている。外部記憶装置120は、例えばハードディスクである。アクセス装置122がアクセスする着脱可能な記録媒体としては、例えばCD(Compact Disc)、DVD(Digital Versatile Disk)、フラッシュメモリカード等が挙げられる。   Further, an external storage device 120 is connected to the CPU 111 via an interface 119, and a removable recording medium access device 122 is connected via an interface 121. The external storage device 120 is, for example, a hard disk. Examples of the removable recording medium accessed by the access device 122 include a CD (Compact Disc), a DVD (Digital Versatile Disk), and a flash memory card.

次に、電源部130の内部構成例を説明する。
DC−DCコンバータ1と交流アダプタ131は、スイッチSWを介して上記本体部110に接続されている。これらDC−DCコンバータ1及び交流アダプタ131のいずれか一方から電力が本体部110に供給される。DC−DCコンバータ1は、図14の例では、例えば電池132からの入力電圧Viを出力電圧Voに変換し、その出力電圧Voを本体部110に供給する。
Next, an internal configuration example of the power supply unit 130 will be described.
The DC-DC converter 1 and the AC adapter 131 are connected to the main body 110 via the switch SW. Power is supplied to the main body 110 from either the DC-DC converter 1 or the AC adapter 131. In the example of FIG. 14, for example, the DC-DC converter 1 converts an input voltage Vi from the battery 132 into an output voltage Vo, and supplies the output voltage Vo to the main body 110.

このような電子機器としては、ノート型のパーソナルコンピュータ、携帯電話等の通信機器、携帯情報端末(PDA)等の情報処理装置、デジタルカメラやビデオカメラ等の映像機器、テレビジョン装置等の受信機などが挙げられる。   Such electronic devices include notebook personal computers, communication devices such as mobile phones, information processing devices such as personal digital assistants (PDAs), video equipment such as digital cameras and video cameras, and receivers such as television devices. Etc.

1,1a DC−DCコンバータ(電源装置)
2 コンバータ部
3,3a 制御回路
10,11 比較器
20,20a 参照電圧生成回路
21,21a 誤差増幅回路
22,22a gmアンプ(電圧電流変換回路)
23,23a 電流源
30 RS−FF回路
40 タイマ回路
50 駆動回路
100 電子機器
110 本体部(内部回路)
T1 PチャネルMOSトランジスタ(スイッチ回路)
SW20,SW20a スイッチ素子
L コイル
R20,R21 抵抗(ローパスフィルタ)
C20 コンデンサ(ローパスフィルタ)
C21 コンデンサ
1,1a DC-DC converter (power supply)
2 Converter unit 3, 3a Control circuit 10, 11 Comparator 20, 20a Reference voltage generation circuit 21, 21a Error amplification circuit 22, 22a gm amplifier (voltage current conversion circuit)
23, 23a Current source 30 RS-FF circuit 40 Timer circuit 50 Drive circuit 100 Electronic device 110 Main body (internal circuit)
T1 P-channel MOS transistor (switch circuit)
SW20, SW20a Switch element L Coil R20, R21 Resistance (low-pass filter)
C20 capacitor (low-pass filter)
C21 capacitor

Claims (10)

入力電圧が供給されるスイッチ回路と、前記スイッチ回路と出力電圧を出力する出力端との間に接続されたコイルと、を有するコンバータ部と、
前記出力電圧に応じた帰還電圧と参照電圧との比較結果に応じたタイミングで前記スイッチ回路をスイッチングする制御回路と、を有し、
前記制御回路は、
基準電圧に応じて生成される第1電流と、前記入力電圧に比例した第2電流との差分電流に応じて、前記コイルに流れるコイル電流の変化の割合に基づき変化する前記参照電圧を生成する参照電圧生成回路を有することを特徴とする電源装置。
A converter unit having a switch circuit to which an input voltage is supplied, and a coil connected between the switch circuit and an output terminal for outputting an output voltage;
A control circuit that switches the switch circuit at a timing according to a comparison result between a feedback voltage according to the output voltage and a reference voltage;
The control circuit includes:
The reference voltage that changes based on the rate of change of the coil current flowing through the coil is generated according to a differential current between a first current generated according to a reference voltage and a second current proportional to the input voltage. A power supply device comprising a reference voltage generation circuit.
前記参照電圧生成回路は、前記コイル電流と逆相又は同相の関係で電圧値が変動する前記参照電圧を生成することを特徴とする請求項1に記載の電源装置。   2. The power supply device according to claim 1, wherein the reference voltage generation circuit generates the reference voltage whose voltage value fluctuates in a phase opposite to or in phase with the coil current. 前記参照電圧生成回路は、前記参照電圧の平均値が前記基準電圧と等しくなるように前記参照電圧を生成することを特徴とする請求項1又は2に記載の電源装置。   The power supply apparatus according to claim 1, wherein the reference voltage generation circuit generates the reference voltage so that an average value of the reference voltages is equal to the reference voltage. 前記参照電圧生成回路は、
非反転入力端子に前記基準電圧が入力される誤差増幅回路と、
前記誤差増幅回路の出力電圧に応じた前記第1電流を生成する電圧電流変換回路と、
前記第2電流を生成する電流源と、
前記電圧電流変換回路と前記電流源との間に介在されたスイッチ素子と、
前記電圧電流変換回路と前記スイッチ素子との間の接続点に接続されたコンデンサと、を有し、
前記接続点が前記誤差増幅回路の反転入力端子に帰還され、
前記スイッチ回路がスイッチングするタイミングで前記スイッチ素子がスイッチングされることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の電源装置。
The reference voltage generation circuit includes:
An error amplification circuit in which the reference voltage is input to a non-inverting input terminal;
A voltage-current conversion circuit that generates the first current according to the output voltage of the error amplifier circuit;
A current source for generating the second current;
A switching element interposed between the voltage-current conversion circuit and the current source;
A capacitor connected to a connection point between the voltage-current conversion circuit and the switch element,
The connection point is fed back to the inverting input terminal of the error amplifier circuit,
The power supply apparatus according to claim 1, wherein the switch element is switched at a timing when the switch circuit is switched.
前記接続点がローパスフィルタを通じて前記誤差増幅回路の反転入力端子に帰還されることを特徴とする請求項4に記載の電源装置。   The power supply apparatus according to claim 4, wherein the connection point is fed back to an inverting input terminal of the error amplifier circuit through a low-pass filter. 入力電圧が供給されるスイッチ回路と、前記スイッチ回路と出力電圧を出力する出力端との間に接続されたコイルと、を有するコンバータ部と、
基準電圧と第1帰還電圧との比較結果に応じたタイミングで前記スイッチ回路をスイッチングする制御回路と、を有し、
前記制御回路は、
前記出力電圧に応じた第2帰還電圧に応じて生成される第3電流と、前記入力電圧に比例した第4電流との差分電流に応じて、前記コイルに流れるコイル電流の変化の割合に基づき変化する前記第1帰還電圧を生成する帰還電圧生成回路を有することを特徴とする電源装置。
A converter unit having a switch circuit to which an input voltage is supplied, and a coil connected between the switch circuit and an output terminal for outputting an output voltage;
A control circuit that switches the switch circuit at a timing according to a comparison result between the reference voltage and the first feedback voltage,
The control circuit includes:
Based on the rate of change of the coil current flowing through the coil in accordance with the difference current between the third current generated according to the second feedback voltage according to the output voltage and the fourth current proportional to the input voltage. A power supply apparatus comprising: a feedback voltage generation circuit that generates the first feedback voltage that changes.
前記帰還電圧生成回路は、前記第1帰還電圧の平均値が前記第2帰還電圧と等しくなるように前記第1帰還電圧を生成することを特徴とする請求項6に記載の電源装置。   The power supply apparatus according to claim 6, wherein the feedback voltage generation circuit generates the first feedback voltage so that an average value of the first feedback voltage is equal to the second feedback voltage. 入力電圧が供給されるスイッチ回路を、出力電圧に応じた帰還電圧と参照電圧との比較結果に応じたタイミングでスイッチングすることにより、前記入力電圧から前記出力電圧を生成する電源の制御回路であって、
基準電圧に応じて生成される第1電流と、前記入力電圧に比例した第2電流との差分電流に応じて、前記スイッチ回路と前記出力電圧を出力する出力端との間に接続されるコイルに流れるコイル電流の変化の割合に基づき変化する前記参照電圧を生成する参照電圧生成回路を有することを特徴とする制御回路。
The power supply control circuit generates the output voltage from the input voltage by switching a switch circuit to which the input voltage is supplied at a timing according to a comparison result between a feedback voltage corresponding to the output voltage and a reference voltage. And
A coil connected between the switch circuit and an output terminal for outputting the output voltage according to a differential current between a first current generated according to a reference voltage and a second current proportional to the input voltage A control circuit comprising a reference voltage generation circuit that generates the reference voltage that changes based on a rate of change of a coil current flowing through the coil.
制御回路を有する電源と、前記電源の出力電圧が供給される内部回路と、を有する電子機器であって、
前記制御回路は、
基準電圧に応じて生成される第1電流と、前記電源の入力電圧に比例した第2電流との差分電流に応じて、前記入力電圧が供給されるスイッチ回路と前記出力電圧を出力する出力端との間に接続されたコイルに流れるコイル電流の変化の割合に基づき変化する参照電圧を生成する参照電圧生成回路を有し、
前記出力電圧に応じた帰還電圧と前記参照電圧との比較結果に応じたタイミングで前記スイッチ回路をスイッチングすることを特徴とする電子機器。
An electronic device having a power supply having a control circuit and an internal circuit to which an output voltage of the power supply is supplied,
The control circuit includes:
A switch circuit to which the input voltage is supplied according to a differential current between a first current generated according to a reference voltage and a second current proportional to the input voltage of the power supply, and an output terminal that outputs the output voltage A reference voltage generation circuit that generates a reference voltage that changes based on a rate of change in the coil current flowing in the coil connected between
An electronic apparatus, wherein the switch circuit is switched at a timing according to a comparison result between a feedback voltage corresponding to the output voltage and the reference voltage.
入力電圧が供給されるスイッチ回路をスイッチングすることにより、前記入力電圧から出力電圧を生成する電源の制御方法であって、
基準電圧に応じて生成される第1電流と、前記入力電圧に比例した第2電流との差分電流に応じて、前記スイッチ回路と前記出力電圧を出力する出力端との間に接続されるコイルに流れるコイル電流の変化の割合に基づき変化する参照電圧を生成し、
前記出力電圧に応じた帰還電圧と前記参照電圧との比較結果に応じたタイミングで前記スイッチ回路をスイッチングすることを特徴とする電源の制御方法。
A power supply control method for generating an output voltage from the input voltage by switching a switch circuit to which an input voltage is supplied,
A coil connected between the switch circuit and an output terminal for outputting the output voltage according to a differential current between a first current generated according to a reference voltage and a second current proportional to the input voltage A reference voltage that changes based on the rate of change of the coil current flowing through
A method for controlling a power supply, comprising: switching the switch circuit at a timing according to a comparison result between a feedback voltage corresponding to the output voltage and the reference voltage.
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