JP6832697B2 - Switching power supply circuit, load drive device, liquid crystal display device - Google Patents

Switching power supply circuit, load drive device, liquid crystal display device Download PDF

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Description

本発明は、スイッチング電源回路、負荷駆動装置、及び、液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a switching power supply circuit, a load drive device, and a liquid crystal display device.

従来より、様々なアプリケーションの電源手段として、スイッチング電源回路(例えば入力電圧を昇圧して出力電圧を生成する昇圧型のスイッチング電源回路)が広く一般に利用されている。なお、スイッチング電源回路の制御方式としては、出力電圧とコイル電流の双方に応じた帰還制御を行う電流モード制御方式などを挙げることができる。 Conventionally, a switching power supply circuit (for example, a step-up type switching power supply circuit that boosts an input voltage to generate an output voltage) has been widely used as a power supply means for various applications. Examples of the control method of the switching power supply circuit include a current mode control method in which feedback control is performed according to both the output voltage and the coil current.

なお、上記に関連する従来技術の一例としては、特許文献1及び特許文献2を挙げることができる。 In addition, as an example of the prior art related to the above, Patent Document 1 and Patent Document 2 can be mentioned.

特開2010−220355号公報JP-A-2010-220355 特開2015−166870号公報JP 2015-166870

しかしながら、電流モード制御方式のスイッチング電源回路では、負荷変動に伴ってスロープ補償比やPWM[pulse width modulation]ゲインが変動してしまう、という課題があった。 However, the current mode control type switching power supply circuit has a problem that the slope compensation ratio and the PWM [pulse width modulation] gain fluctuate according to the load fluctuation.

また、従来における昇圧型のスイッチング電源回路では、そのラインレギュレーション特性やラインステップ特性(ライントランジェント特性)について、更なる改善の余地があった。 Further, in the conventional step-up switching power supply circuit, there is room for further improvement in the line regulation characteristic and the line step characteristic (line transient characteristic).

本明細書中に開示されている発明は、本願の発明者によって見出された上記の課題に鑑み、負荷変動に依ることなくスロープ補償比やPWMゲインを一定に維持することのできるスイッチング電源回路、ないしは、ラインレギュレーション特性やラインステップ特性の良い昇圧型のスイッチング電源回路を提供することも目的とし、さらには、これを用いた負荷駆動装置及び液晶表示装置を提供することを目的とする。 In view of the above-mentioned problems found by the inventor of the present application, the invention disclosed in the present specification is a switching power supply circuit capable of maintaining a constant slope compensation ratio and PWM gain without depending on load fluctuation. Alternatively, it is also an object of the present invention to provide a step-up switching power supply circuit having good line regulation characteristics and line step characteristics, and further, it is an object of the present invention to provide a load drive device and a liquid crystal display device using the same.

本明細書中に開示されているスイッチング電源回路は、出力トランジスタを用いてコイル電流を駆動することにより入力電圧から出力電圧を生成するスイッチング出力部と、前記出力電圧またはこれに応じた帰還電圧と所定の基準電圧とが一致するように前記出力トランジスタのオン/オフ制御を行うスイッチング制御部と、を有し、前記スイッチング制御部は、基準スロープ電圧を生成する基準スロープ電圧生成部と、前記コイル電流に応じたセンス電圧を所定のタイミングでラッチすることにより保持センス電圧を生成するセンス電圧保持部と、前記基準スロープ電圧と前記保持センス電圧とを足し合わせてスロープ電圧を生成する電圧加算部と、を含み、前記スロープ電圧を用いて前記出力トランジスタのオンデューティを決定する構成(第1の構成)とされている。 The switching power supply circuit disclosed in the present specification includes a switching output unit that generates an output voltage from an input voltage by driving a coil current using an output transistor, and the output voltage or a feedback voltage corresponding thereto. The switching control unit includes a switching control unit that controls on / off of the output transistor so as to match a predetermined reference voltage, and the switching control unit includes a reference slope voltage generation unit that generates a reference slope voltage and the coil. A sense voltage holding unit that generates a holding sense voltage by latching a sense voltage corresponding to a current at a predetermined timing, and a voltage adding unit that generates a slope voltage by adding the reference slope voltage and the holding sense voltage. , And the on-duty of the output transistor is determined using the slope voltage (first configuration).

なお、上記第1の構成から成るスイッチング電源回路において、前記センス電圧保持部は、第1端が前記センス電圧の入力端に接続されて第2端が前記保持センス電圧の出力端に接続されたスイッチと、第1端が前記保持センス電圧の出力端に接続されて第2端が接地端に接続されたキャパシタと、前記スイッチのオン/オフ制御を行う制御部と、を含む構成(第2の構成)にするとよい。 In the switching power supply circuit having the first configuration, the first end of the sense voltage holding unit is connected to the input end of the sense voltage, and the second end is connected to the output end of the holding sense voltage. A configuration including a switch, a capacitor whose first end is connected to the output end of the holding sense voltage and whose second end is connected to the ground end, and a control unit which controls on / off of the switch (second). The configuration of) is recommended.

また、上記第1の構成から成るスイッチング電源回路において、前記センス電圧保持部は、第1端が前記センス電圧の入力端に接続された第1スイッチと、第1端が前記第1スイッチの第2端に接続されて第2端が前記保持センス電圧の出力端に接続された第2スイッチと、第1端が前記第1スイッチの第2端に接続されて第2端が接地端に接続された第1キャパシタと、第1端が前記保持センス電圧の出力端に接続されて第2端が接地端に接続された第2キャパシタと、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチの相補的なオン/オフ制御を行う制御部と、を含む構成(第3の構成)としてもよい。 Further, in the switching power supply circuit having the first configuration, the sense voltage holding unit has a first switch whose first end is connected to the input end of the sense voltage and a first end of the first switch. A second switch connected to two ends and the second end connected to the output end of the holding sense voltage, and the first end connected to the second end of the first switch and the second end connected to the ground end. Complementary to the first switch and the second switch, the first capacitor connected to the output end of the holding sense voltage and the second end connected to the ground end. A configuration (third configuration) may include a control unit that performs on / off control.

また、上記第1〜第3いずれかの構成から成るスイッチング電源回路において、前記スイッチング制御部は、所定の基準周波数でクロック信号を生成するクロック信号生成部をさらに含み、前記センス電圧保持部は、前記クロック信号に同期して動作する構成(第4の構成)にするとよい。 Further, in the switching power supply circuit having any of the first to third configurations, the switching control unit further includes a clock signal generation unit that generates a clock signal at a predetermined reference frequency, and the sense voltage holding unit includes a clock signal generation unit. It is preferable to have a configuration (fourth configuration) that operates in synchronization with the clock signal.

また、上記第1〜第4いずれかの構成から成るスイッチング電源回路において、前記スイッチング制御部は、前記出力電圧または前記帰還電圧と前記基準電圧との差分値に応じた誤差電圧を生成するエラーアンプと、前記誤差電圧と前記スロープ電圧とを比較して比較信号を生成するコンパレータと、をさらに含み、前記比較信号に応じて前記出力トランジスタのオンデューティを決定する構成(第5の構成)にするとよい。 Further, in the switching power supply circuit having any of the first to fourth configurations, the switching control unit generates an error voltage according to the difference value between the output voltage or the feedback voltage and the reference voltage. And a comparator that compares the error voltage with the slope voltage to generate a comparison signal, and a configuration (fifth configuration) that determines the on-duty of the output transistor according to the comparison signal. Good.

また、上記第5の構成から成るスイッチング電源回路において、前記スイッチング制御部は、所定のパルス周期でセット信号のパルス生成を行うセット信号生成部と、前記セット信号と前記比較信号に応じたリセット信号の入力を受け付けてパルス幅変調信号を出力するRSフリップフロップと、前記パルス幅変調信号の入力を受け付けて前記出力トランジスタのオン/オフ制御信号を出力するドライバと、をさらに含む構成(第6の構成)にするとよい。 Further, in the switching power supply circuit having the fifth configuration, the switching control unit includes a set signal generation unit that generates a set signal in a predetermined pulse cycle, and a reset signal corresponding to the set signal and the comparison signal. A configuration (sixth) further including an RS flip flop that receives the input of the pulse width modulation signal and outputs the pulse width modulation signal, and a driver that receives the input of the pulse width modulation signal and outputs the on / off control signal of the output transistor. Configuration) is recommended.

また、上記第6の構成から成るスイッチング電源回路において、前記スイッチング制御部は、前記セット信号にパルスが生成されてから最大オン時間が経過した時点で最大デューティ設定信号のパルス生成を行う最大デューティ設定部と、前記比較信号と前記最大デューティ設定信号を論理合成して前記リセット信号を生成する論理ゲートと、をさらに含む構成(第7の構成)にするとよい。 Further, in the switching power supply circuit having the sixth configuration, the switching control unit generates a maximum duty setting signal pulse when the maximum on-time elapses after the pulse is generated in the set signal. It is preferable to have a configuration (seventh configuration) further including a unit, a logic gate that logically synthesizes the comparison signal and the maximum duty setting signal to generate the reset signal.

また、上記第1〜第7いずれかの構成から成るスイッチング電源回路において、前記スイッチング出力部は、昇圧型、降圧型、または、昇降圧型である構成(第8の構成)にするとよい。 Further, in the switching power supply circuit having any of the first to seventh configurations, the switching output unit may have a step-up type, a step-down type, or a buck-boost type (eighth configuration).

また、本明細書中に開示されている負荷駆動装置は、上記第1〜第8いずれかの構成から成るスイッチング電源回路と、前記スイッチング電源回路から電力供給を受けて負荷を駆動するドライバと、を有する構成(第9の構成)とされている。 Further, the load drive device disclosed in the present specification includes a switching power supply circuit having any of the first to eighth configurations, a driver that receives power from the switching power supply circuit to drive the load, and the like. (Ninth configuration).

また、本明細書中に開示されている液晶表示装置は、上記第9の構成から成る負荷駆動装置と、前記負荷駆動装置の負荷として駆動される液晶表示パネルと、を有する構成(第10の構成)とされている。 Further, the liquid crystal display device disclosed in the present specification has a configuration (10th) having a load drive device having the ninth configuration and a liquid crystal display panel driven as a load of the load drive device (10th). Configuration).

また、本明細書中に開示されているスイッチング電源回路は、出力トランジスタをオン/オフさせて入力電圧を昇圧することにより出力電圧を生成するスイッチング出力部と、前記出力トランジスタのオン/オフ制御を行うスイッチング制御部とを有し、前記スイッチング制御部は、前記出力電圧またはこれに応じた帰還電圧と所定の基準電圧との差分値に応じた誤差電圧を生成するエラーアンプと、スロープ電圧を生成するスロープ電圧生成部と、前記誤差電圧と前記スロープ電圧とを比較して前記出力トランジスタのオンデューティを決定するコンパレータと、を含み、前記スロープ電圧生成部は、前記入力電圧と前記出力電圧との差の逆数に応じて前記スロープ電圧の傾きを変化させる構成(第11の構成)とされている。 Further, the switching power supply circuit disclosed in the present specification controls an on / off control of the output transistor and a switching output unit that generates an output voltage by turning the output transistor on / off to boost the input voltage. The switching control unit includes an error amplifier that generates an error voltage according to the difference value between the output voltage or the feedback voltage corresponding thereto and a predetermined reference voltage, and the switching control unit that generates a slope voltage. A slope voltage generating unit is included, and a comparator that compares the error voltage with the slope voltage to determine the on-duty of the output transistor. The slope voltage generating unit comprises the input voltage and the output voltage. The configuration is such that the slope voltage gradient is changed according to the inverse of the difference (11th configuration).

なお、上記第11の構成から成るスイッチング電源回路において、前記スロープ電圧生成部は、前記入力電圧と前記出力電圧との差の逆数に応じてその傾きが変化するスロープ電流を生成するスロープ電流源と、前記スロープ電流を前記スロープ電圧に変換する抵抗と、を含む構成(第12の構成)にするとよい。 In the switching power supply circuit having the eleventh configuration, the slope voltage generator is a slope current source that generates a slope current whose slope changes according to the inverse of the difference between the input voltage and the output voltage. , The configuration (12th configuration) including the resistor for converting the slope current to the slope voltage may be preferable.

また、上記第12の構成から成るスイッチング電源回路において、前記スロープ電流源は、前記入力電圧と前記出力電圧との差の逆数に応じた充電電流を生成する充電電流生成部と、前記充電電流によって充電されるキャパシタと、前記キャパシタの充放電を切り替える充放電スイッチと、前記キャパシタの充電電圧を前記スロープ電流に変換する電圧/電流変換部と、を含む構成(第13の構成)にするとよい。 Further, in the switching power supply circuit having the twelfth configuration, the slope current source is based on a charging current generating unit that generates a charging current corresponding to the inverse of the difference between the input voltage and the output voltage, and the charging current. The configuration (thirteenth configuration) may include a capacitor to be charged, a charge / discharge switch for switching the charge / discharge of the capacitor, and a voltage / current conversion unit for converting the charge voltage of the capacitor into the slope current.

また、上記第13の構成から成るスイッチング電源回路において、前記充電電流生成部は、所定の第1電流を生成する第1電流源と、前記入力電圧と前記出力電圧との差に比例した第2電流を生成する第2電流源と、前記第1電流及び前記第2電流をそれぞれ対数変換して第1対数電圧及び第2対数電圧を生成する対数変換部と、前記第1対数電圧と前記第2対数電圧の差動入力を受けて前記充電電流を生成するトランスコンダクタンスアンプと、を含む構成(第14の構成)とされている。 Further, in the switching power supply circuit having the thirteenth configuration, the charging current generating unit has a second current source that generates a predetermined first current, and a second that is proportional to the difference between the input voltage and the output voltage. A second current source that generates a current, a logarithmic converter that linearly converts the first current and the second current to generate a first logarithmic voltage and a second logarithmic voltage, and the first logarithmic voltage and the first logarithmic voltage. It has a configuration (14th configuration) including a transconductance amplifier that receives a differential input of a binary voltage and generates the charging current.

また、上記第14の構成から成るスイッチング電源回路において、前記対数変換部は、前記第1電流を前記第1対数電圧に変換する第1ダイオードと、前記第2電流を前記第2対数電圧に変換する第2ダイオードと、を含む構成(第15の構成)とされている。 Further, in the switching power supply circuit having the 14th configuration, the logarithmic conversion unit converts the first diode that converts the first current into the first logarithmic voltage and the second current into the second logarithmic voltage. The configuration includes a second diode (15th configuration).

また、上記第11〜第15いずれかの構成から成るスイッチング電源回路において、前記スイッチング制御部は、所定のパルス周期でセット信号のパルス生成を行うセット信号生成部と、前記セット信号と前記コンパレータの比較結果に応じたリセット信号の入力を受け付けてパルス幅変調信号を出力するRSフリップフロップと、前記パルス幅変調信号の入力を受け付けて前記出力トランジスタのオン/オフ制御信号を出力するドライバと、をさらに含む構成(第16の構成)にするとよい。 Further, in the switching power supply circuit having any of the first to fifteenth configurations, the switching control unit includes a set signal generation unit that generates a pulse of a set signal at a predetermined pulse period, and the set signal and the comparator. An RS flip flop that accepts an input of a reset signal according to the comparison result and outputs a pulse width modulated signal, and a driver that accepts an input of the pulse width modulated signal and outputs an on / off control signal of the output transistor. Further, it is preferable to have a configuration including (16th configuration).

また、上記第16の構成から成るスイッチング電源回路において、前記スイッチング制御部は、前記セット信号にパルスが生成されてから最大オン時間が経過した時点で最大デューティ設定信号のパルス生成を行う最大デューティ設定部と、前記コンパレータの比較信号と前記最大デューティ設定信号を論理合成して前記リセット信号を生成する論理ゲートと、をさらに含む構成(第17の構成)にするとよい。 Further, in the switching power supply circuit having the 16th configuration, the switching control unit generates a maximum duty setting signal pulse when the maximum on-time elapses after the pulse is generated in the set signal. It is preferable that the configuration (17th configuration) further includes a unit, a logic gate that logically synthesizes the comparison signal of the comparator and the maximum duty setting signal to generate the reset signal.

また、上記第11〜第17いずれかの構成から成るスイッチング電源回路において、前記スイッチング出力部は、第1端が前記入力電圧の入力端に接続されたコイルと、前記コイルの第2端と接地端との間に接続された出力トランジスタと、前記コイルの第2端と前記出力電圧の出力端との間に接続された整流素子と、前記出力電圧の出力端と接地端との間に接続された出力キャパシタと、を含む構成(第18の構成)にするとよい。 Further, in the switching power supply circuit having any of the above 11th to 17th configurations, the switching output unit includes a coil whose first end is connected to the input end of the input voltage and grounded to the second end of the coil. An output transistor connected between the ends, a rectifying element connected between the second end of the coil and the output end of the output voltage, and a connection between the output end of the output voltage and the ground end. It is preferable to have a configuration (18th configuration) including the output capacitor.

また、本明細書中に開示されている負荷駆動装置は、上記第11〜第18いずれかの構成から成るスイッチング電源回路と、前記スイッチング電源回路から電力供給を受けて負荷を駆動するドライバと、を有する構成(第19の構成)とされている。 Further, the load drive device disclosed in the present specification includes a switching power supply circuit having the configuration according to any one of the above 11th to 18th, a driver that receives power supply from the switching power supply circuit, and drives the load. It is said that the configuration has (19th configuration).

また、本明細書中に開示されている液晶表示装置は、上記第19の構成から成る負荷駆動装置と、前記負荷駆動装置の負荷として駆動される液晶表示パネルを有する構成(第20の構成)とされている。 Further, the liquid crystal display device disclosed in the present specification has a load drive device having the nineteenth configuration and a liquid crystal display panel driven as a load of the load drive device (20th configuration). It is said that.

本明細書中に開示されている発明によれば、負荷変動に依ることなくスロープ補償比やPWMゲインを一定に維持することのできるスイッチング電源回路、ないしは、ラインレギュレーション特性やラインステップ特性の良い昇圧型のスイッチング電源回路を提供することが可能となり、さらには、これを用いた負荷駆動装置及び液晶表示装置を提供することが可能となる。 According to the invention disclosed in the present specification, a switching power supply circuit capable of maintaining a constant slope compensation ratio and PWM gain regardless of load fluctuation, or boosting with good line regulation characteristics and line step characteristics. It is possible to provide a type switching power supply circuit, and further, it is possible to provide a load drive device and a liquid crystal display device using the type switching power supply circuit.

液晶表示装置の一構成例を示すブロック図Block diagram showing a configuration example of a liquid crystal display device スイッチング電源回路の第1実施形態を示す回路図A circuit diagram showing a first embodiment of a switching power supply circuit デューティ制御の一例を示すタイミングチャートTiming chart showing an example of duty control 第1実施形態におけるスロープ生成動作の第1例(軽負荷)を示す波形図Waveform diagram showing the first example (light load) of the slope generation operation in the first embodiment 第1実施形態におけるスロープ生成動作の第2例(重負荷)を示す波形図Waveform diagram showing a second example (heavy load) of the slope generation operation in the first embodiment 第1実施形態における周波数−PWMゲイン特性を示すゲイン線図Gain diagram showing frequency-PWM gain characteristics in the first embodiment スイッチング電源回路の第2実施形態を示す回路図A circuit diagram showing a second embodiment of a switching power supply circuit センス電圧保持部の一構成例を示す回路図Circuit diagram showing a configuration example of the sense voltage holding unit センス電圧保持動作の一例を示すタイミングチャートTiming chart showing an example of sense voltage holding operation センス電圧保持部の一変形例を示す回路図Circuit diagram showing a modified example of the sense voltage holding unit 第2実施形態におけるスロープ生成動作の第1例(軽負荷)を示す波形図Waveform diagram showing the first example (light load) of the slope generation operation in the second embodiment 第2実施形態におけるスロープ生成動作の第2例(重負荷)を示す波形図Waveform diagram showing a second example (heavy load) of the slope generation operation in the second embodiment 第2実施形態における周波数−PWMゲイン特性を示すゲイン線図Gain diagram showing frequency-PWM gain characteristics in the second embodiment スイッチング電源回路の第3実施形態を示す回路図A circuit diagram showing a third embodiment of a switching power supply circuit オンデューティと昇圧比との相関図Correlation diagram between on-duty and boost ratio スイッチング電源回路の第4実施形態を示す回路図A circuit diagram showing a fourth embodiment of a switching power supply circuit スロープ電圧の傾き調整動作を示す波形図Waveform diagram showing slope voltage tilt adjustment operation 基準スロープ電圧生成部の一構成例を示す回路図Circuit diagram showing a configuration example of the reference slope voltage generator スロープ電流源の一構成例を示す回路図Circuit diagram showing a configuration example of a slope current source 充電電流生成部の一構成例を示す回路図Circuit diagram showing a configuration example of the charging current generator タブレット端末の外観図External view of tablet terminal

<液晶表示装置>
図1は、液晶表示装置の一構成例を示すブロック図である。本構成例の液晶表示装置1は、液晶駆動装置10と液晶表示パネル20を有する。液晶駆動装置10は、不図示のホスト装置(マイコン等)から入力される映像信号Sinや各種コマンドに基づいて液晶表示パネル20の駆動制御を行う負荷駆動装置である。液晶表示パネル20は、液晶素子を画素として用いた映像出力手段であり、液晶駆動装置10の負荷として駆動される。
<Liquid crystal display device>
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a liquid crystal display device. The liquid crystal display device 1 of this configuration example includes a liquid crystal driving device 10 and a liquid crystal display panel 20. The liquid crystal drive device 10 is a load drive device that controls the drive of the liquid crystal display panel 20 based on a video signal Sin input from a host device (microcomputer or the like) (not shown) or various commands. The liquid crystal display panel 20 is a video output means using a liquid crystal element as a pixel, and is driven as a load of the liquid crystal driving device 10.

<液晶駆動装置>
引き続き、図1を参照しながら液晶駆動装置10について詳述する。本構成例の液晶駆動装置10は、システム電源部11と、タイミング制御部12と、レベルシフタ13と、ゲートドライバ14と、ソースドライバ15と、ガンマ電圧生成部16と、コモン電圧生成部17と、を含む。
<LCD drive device>
Subsequently, the liquid crystal driving device 10 will be described in detail with reference to FIG. The liquid crystal drive device 10 of this configuration example includes a system power supply unit 11, a timing control unit 12, a level shifter 13, a gate driver 14, a source driver 15, a gamma voltage generation unit 16, a common voltage generation unit 17, and the like. including.

システム電源部11は、入力電圧VIN(例えば+12V)の供給を受けて動作し、アナログ系電源電圧AVDD(例えば+17V)、ロジック系電源電圧VDD(例えば+3.3V、+1.8V、+1.2V)、正電源電圧VGH(例えば+28V)、及び、負電源電圧VGL(例えば−12V)をそれぞれ生成して装置各部に供給する。 The system power supply unit 11 operates by receiving an input voltage VIN (for example, + 12V), and has an analog power supply voltage A VDD (for example, + 17V) and a logic power supply voltage VDD (for example, + 3.3V, + 1.8V, + 1.2V). , Positive power supply voltage VGH (for example, + 28V) and negative power supply voltage VGL (for example, -12V) are generated and supplied to each part of the apparatus.

タイミング制御部12は、ロジック系電源電圧VDDの供給を受けて動作し、ホスト装置から入力されるコマンドやデータに基づいて、液晶駆動装置10のタイミング制御(ゲートドライバ14の垂直同期制御やソースドライバ15の水平同期制御など)を行う。 The timing control unit 12 operates by receiving the supply of the logic system power supply voltage VDD, and based on the commands and data input from the host device, the timing control unit 12 controls the timing of the liquid crystal drive device 10 (vertical synchronization control of the gate driver 14 and source driver). (15 horizontal synchronization control, etc.) is performed.

レベルシフタ13は、正電源電圧VGHと負電源電圧VGLの供給を受けて動作し、タイミング制御部12から入力されるタイミング制御信号(垂直同期信号)をレベルシフトした上でゲートドライバ14に伝達する。 The level shifter 13 operates by receiving the supply of the positive power supply voltage VGH and the negative power supply voltage VGL, and transmits the timing control signal (vertical synchronization signal) input from the timing control unit 12 to the gate driver 14 after level-shifting.

ゲートドライバ14は、正電源電圧VGHと負電源電圧VGLの供給を受けて動作し、レベルシフタ13から入力される垂直同期信号に基づいて、液晶表示パネル20のゲート信号G(1)〜G(y)を生成する。なお、ゲート信号G(1)〜G(y)は、液晶表示パネル20の液晶素子(液晶表示パネル20がアクティブマトリクス型である場合には、液晶素子にそれぞれ接続されたアクティブ素子のゲート端子)に供給される。 The gate driver 14 operates by receiving the supply of the positive power supply voltage VGH and the negative power supply voltage VGL, and based on the vertical synchronization signal input from the level shifter 13, the gate signals G (1) to G (y) of the liquid crystal display panel 20. ) Is generated. The gate signals G (1) to G (y) are the liquid crystal elements of the liquid crystal display panel 20 (when the liquid crystal display panel 20 is an active matrix type, the gate terminals of the active elements connected to the liquid crystal elements). Is supplied to.

ソースドライバ15は、アナログ系電源電圧AVDDの供給を受けて動作し、不図示のホスト装置から入力されるデジタル(mビット)の映像信号Sinをアナログのソース信号S(1)〜S(x)に変換して、液晶ディスプレイパネル20の液晶素子(液晶表示パネル20がアクティブマトリクス型である場合には、液晶素子にそれぞれ接続されたアクティブ素子のソース端子)に供給する。 The source driver 15 operates by receiving the supply of the analog power supply voltage A VDD, and outputs the digital (m-bit) video signal Sin input from the host device (not shown) to the analog source signals S (1) to S (x). Is converted to and supplied to the liquid crystal element of the liquid crystal display panel 20 (when the liquid crystal display panel 20 is an active matrix type, the source terminal of the active element connected to each of the liquid crystal elements).

ガンマ電圧生成部16は、アナログ系電源電圧AVDDの供給を受けて動作し、n通り(ただしn=2−1)の階調電圧V(0)〜V(n)を生成してソースドライバ15に供給する。なお、階調電圧V(0)〜V(n)は、それぞれ、映像信号Sinのデータ値「0」〜「2−1」に一対一で対応している。 The gamma voltage generation unit 16 operates by receiving the supply of the analog power supply voltage A VDD, generates n ways (however, n = 2 m -1) of gradation voltages V (0) to V (n), and is a source driver. Supply to 15. The gradation voltages V (0) to V (n) correspond one-to-one with the data values “0” to “2 m -1” of the video signal Sin, respectively.

コモン電圧生成部17は、所定のコモン電圧VCを生成して液晶表示パネル20の液晶素子(液晶表示パネル20がアクティブマトリクス型である場合には、液晶素子にそれぞれ接続されたアクティブ素子のドレイン端子)に供給する。 The common voltage generation unit 17 generates a predetermined common voltage VC to generate a liquid crystal element of the liquid crystal display panel 20 (when the liquid crystal display panel 20 is an active matrix type, the drain terminal of the active element connected to the liquid crystal element). ).

<スイッチング電源回路(第1実施形態)>
図2は、システム電源部11に内蔵されるスイッチング電源回路の第1実施形態を示す回路図である。本実施形態のスイッチング電源回路100は、入力電圧Vi(例えば、入力電圧VINに相当)から所望の出力電圧Vo(例えば、アナログ系電源電圧AVDDに相当)を生成する回路部であり、スイッチング出力部110と、スイッチング制御部120を含む。
<Switching power supply circuit (first embodiment)>
FIG. 2 is a circuit diagram showing a first embodiment of a switching power supply circuit built in the system power supply unit 11. The switching power supply circuit 100 of this embodiment is a circuit unit that generates a desired output voltage Vo (for example, corresponding to analog power supply voltage A VDD) from an input voltage Vi (for example, corresponding to an input voltage VIN), and is a switching output unit. It includes 110 and a switching control unit 120.

スイッチング出力部110は、出力トランジスタN1をオン/オフさせてコイル電流ILを駆動することにより入力電圧Viを昇圧して出力電圧Voを生成する昇圧型スイッチング出力段であり、出力トランジスタN1(本図の例では、Nチャネル型MOS[metal oxide semiconductor]電界効果トランジスタ)と、コイルL1と、整流ダイオードD1と、出力キャパシタCo1と、センス抵抗Rsと、を含む。 The switching output unit 110 is a boost-type switching output stage that boosts the input voltage Vi and generates the output voltage Vo by turning on / off the output transistor N1 and driving the coil current IL, and is an output transistor N1 (this figure). In the example, an N-channel type MOS [metal oxide semiconductor] field effect transistor), a coil L1, a rectifier diode D1, an output capacitor Co1, and a sense resistor Rs are included.

コイルL1の第1端は、入力電圧Viの入力端に接続されている。コイルL1の第2端は、出力トランジスタN1のドレイン及び整流ダイオードD1のアノードに接続されている。出力トランジスタN1のソースは、センス抵抗Rsの第1端に接続されている。センス抵抗Rsの第2端は、接地端に接続されている。センス抵抗Rsは、これに流れるスイッチ電流Is(=出力トランジスタN1のオン期間中に流れるコイル電流ILに相当)をセンス電圧V2(=Is×Rs)として取り出すための電流/電圧変換素子である。出力トランジスタN1のゲートは、スイッチング制御部120の出力端(=ゲート信号S4の出力端)に接続されている。整流ダイオードD1のカソードは、出力電圧Voの出力端と出力キャパシタCo1の第1端に接続されている。出力キャパシタCo1の第2端は、接地端に接続されている。 The first end of the coil L1 is connected to the input end of the input voltage Vi. The second end of the coil L1 is connected to the drain of the output transistor N1 and the anode of the rectifier diode D1. The source of the output transistor N1 is connected to the first end of the sense resistor Rs. The second end of the sense resistor Rs is connected to the ground end. The sense resistor Rs is a current / voltage conversion element for taking out the switch current Is (= corresponding to the coil current IL flowing during the ON period of the output transistor N1) as the sense voltage V2 (= Is × Rs). The gate of the output transistor N1 is connected to the output end (= output end of the gate signal S4) of the switching control unit 120. The cathode of the rectifying diode D1 is connected to the output end of the output voltage Vo and the first end of the output capacitor Co1. The second end of the output capacitor Co1 is connected to the ground end.

ただし、スイッチング出力部110の整流方式については、ダイオード整流方式に代えて同期整流方式を採用することもできる。その場合には、整流ダイオードD1を同期整流トランジスタに置換し、これを出力トランジスタN1と相補的にオン/オフすればよい。 However, as for the rectification method of the switching output unit 110, a synchronous rectification method may be adopted instead of the diode rectification method. In that case, the rectifier diode D1 may be replaced with a synchronous rectifier transistor, which may be turned on / off complementarily with the output transistor N1.

スイッチング制御部120は、出力電圧Voに応じた帰還電圧Vfbと所定の基準電圧Vrefが一致するように出力トランジスタN1のオン/オフ制御を行う出力帰還回路部であり、デジタル/アナログ変換部121と、帰還電圧生成部122と、エラーアンプ123と、位相補償部124と、クロック信号生成部125と、セット信号生成部126と、最大デューティ設定部127と、基準スロープ電圧生成部128と、電圧加算部129と、コンパレータ12Aと、ORゲート12Bと、RSフリップフロップ12Cと、ドライバ12Dと、を含む。 The switching control unit 120 is an output feedback circuit unit that controls on / off of the output transistor N1 so that the feedback voltage Vfb corresponding to the output voltage Vo and the predetermined reference voltage Vref match, and the digital / analog conversion unit 121 and the switching control unit 120. , Feedback voltage generation unit 122, error amplifier 123, phase compensation unit 124, clock signal generation unit 125, set signal generation unit 126, maximum duty setting unit 127, reference slope voltage generation unit 128, and voltage addition. A unit 129, a comparator 12A, an OR gate 12B, an RS flip-flop 12C, and a driver 12D are included.

デジタル/アナログ変換部121は、デジタルの基準電圧設定信号REFからアナログの基準電圧Vrefを生成する。 The digital / analog conversion unit 121 generates an analog reference voltage Vref from the digital reference voltage setting signal REF.

帰還電圧生成部122は、出力電圧Voの出力端と接地端の間に直列に接続された抵抗R1及びR2を含み、抵抗R1と抵抗R2との接続ノードから出力電圧Voを分圧した帰還電圧Vfb(={R2/(R1+R2)}×Vo)を出力する。ただし、出力電圧Voがスイッチング制御部120(特に、エラーアンプ123)の入力ダイナミックレンジに収まっている場合には、帰還電圧生成部122を省略し、帰還電圧Vfbとして出力電圧Voを直接受け付けても構わない。 The feedback voltage generator 122 includes resistors R1 and R2 connected in series between the output end and the ground end of the output voltage Vo, and divides the output voltage Vo from the connection node between the resistors R1 and R2. Vfb (= {R2 / (R1 + R2)} × Vo) is output. However, if the output voltage Vo is within the input dynamic range of the switching control unit 120 (particularly the error amplifier 123), the feedback voltage generation unit 122 may be omitted and the output voltage Vo may be directly accepted as the feedback voltage Vfb. I do not care.

エラーアンプ123は、電流出力型のトランスコンダクタンスアンプ(いわゆるgmアンプ)である。エラーアンプ123は、反転入力端(−)に入力される帰還電圧Vfbと非反転入力端(+)に入力される基準電圧Vrefとの差分値に応じて、位相補償部124を形成するキャパシタC1の充放電を行うことにより、誤差電圧Verrを生成する。なお、帰還電圧Vfbが基準電圧Vrefよりも低いときには、エラーアンプ123からキャパシタC1に向けて電流が流し込まれるので、誤差電圧Verrが上昇する。逆に、帰還電圧Vfbが基準電圧Vrefよりも高いときには、キャパシタC1からエラーアンプ123に向けて電流が引き抜かれるので、誤差電圧Verrが低下する。 The error amplifier 123 is a current output type transconductance amplifier (so-called gm amplifier). The error amplifier 123 has a capacitor C1 that forms the phase compensation unit 124 according to the difference value between the feedback voltage Vfb input to the inverting input end (−) and the reference voltage Vref input to the non-inverting input terminal (+). The error voltage Verr is generated by charging and discharging. When the feedback voltage Vfb is lower than the reference voltage Vref, a current flows from the error amplifier 123 toward the capacitor C1, so that the error voltage Verr rises. On the contrary, when the feedback voltage Vfb is higher than the reference voltage Vref, the current is drawn from the capacitor C1 toward the error amplifier 123, so that the error voltage Verr decreases.

位相補償部124は、エラーアンプ123の出力端と接地端との間に直列接続された抵抗R3とキャパシタC1を含む時定数回路であり、誤差電圧Verrの位相補償を行う。 The phase compensation unit 124 is a time constant circuit including a resistor R3 and a capacitor C1 connected in series between the output end and the ground end of the error amplifier 123, and performs phase compensation of the error voltage Verr.

クロック信号生成部125は、所定の基準周波数f0(=1/T0)でクロック信号CLKを生成する。 The clock signal generation unit 125 generates the clock signal CLK at a predetermined reference frequency f0 (= 1 / T0).

セット信号生成部126は、クロック信号CLKに同期してセット信号S1のパルス生成を行う。例えば、セット信号生成部126は、クロック信号CLKのmパルス毎にセット信号S1のパルス生成を行う。従って、セット信号S1のパルス周期T(=出力トランジスタN1のスイッチング周期T)は、m×T0となる。 The set signal generation unit 126 generates a pulse of the set signal S1 in synchronization with the clock signal CLK. For example, the set signal generation unit 126 generates a pulse of the set signal S1 for each m pulse of the clock signal CLK. Therefore, the pulse period T of the set signal S1 (= switching period T of the output transistor N1) is m × T0.

最大デューティ設定部127は、クロック信号CLKに同期して最大デューティ設定信号S2bのパルス生成を行う。例えば、最大デューティ設定部127は、セット信号S1のパルス生成タイミングから起算してクロック信号CLKのnパルス目(ただしn<m)で最大デューティ設定信号S2bのパルス生成を行う。すなわち、最大デューティ設定部127は、セット信号S1にパルスが生成されてから最大オン時間Ton(max)(=n×T0)が経過した時点で、最大デューティ設定信号S2bにパルスを生成する。 The maximum duty setting unit 127 generates a pulse of the maximum duty setting signal S2b in synchronization with the clock signal CLK. For example, the maximum duty setting unit 127 generates the pulse of the maximum duty setting signal S2b at the nth pulse (where n <m) of the clock signal CLK, counting from the pulse generation timing of the set signal S1. That is, the maximum duty setting unit 127 generates a pulse in the maximum duty setting signal S2b when the maximum on-time Ton (max) (= n × T0) elapses after the pulse is generated in the set signal S1.

基準スロープ電圧生成部128は、クロック信号CLKに同期して基準スロープ電圧V1を生成する。基準スロープ電圧V1は、例えば、セット信号S1のパルス生成タイミング(=クロック信号CLKの1パルス目)で上昇し始め、最大デューティ設定信号S2bのパルス生成タイミング(=クロック信号CLKのnパルス目)でゼロ値にリセットされる鋸波状のアナログ電圧である。ただし、基準スロープ電圧生成部128の構成は、これに限定されるものではなく、例えば、セット信号S1とパルス幅変調信号S3の双方に同期して基準スロープ電圧V1を生成するように構成してもよい。 The reference slope voltage generation unit 128 generates the reference slope voltage V1 in synchronization with the clock signal CLK. The reference slope voltage V1 starts to rise, for example, at the pulse generation timing of the set signal S1 (= the first pulse of the clock signal CLK), and at the pulse generation timing of the maximum duty setting signal S2b (= the nth pulse of the clock signal CLK). It is a serrated analog voltage that is reset to zero. However, the configuration of the reference slope voltage generation unit 128 is not limited to this, and is configured to generate the reference slope voltage V1 in synchronization with both the set signal S1 and the pulse width modulation signal S3, for example. May be good.

電圧加算部129は、基準スロープ電圧V1とセンス電圧V2とを足し合わせてスロープ電圧Vslpを生成する。このように、基準スロープ電圧V1とセンス電圧V2とを足し合わせてスロープ電圧Vslpを生成し、これを用いて出力トランジスタN1のオンデューティを決定することにより、出力電圧Voとコイル電流ILの双方に応じた電流モード制御を実現することが可能となる。 The voltage addition unit 129 adds the reference slope voltage V1 and the sense voltage V2 to generate the slope voltage Vslp. In this way, the reference slope voltage V1 and the sense voltage V2 are added to generate the slope voltage Vslp, and the on-duty of the output transistor N1 is determined using this to obtain both the output voltage Vo and the coil current IL. It is possible to realize the corresponding current mode control.

コンパレータ12Aは、反転入力端(−)に入力される誤差電圧Verrと非反転入力端(+)に入力されるスロープ電圧Vslpとを比較して比較信号S2aを生成する。比較信号S2aは、誤差電圧Verrがスロープ電圧Vslpよりも高いときにローレベルとなり、誤差電圧Verrがスロープ電圧Vslpよりも低いときにハイレベルとなる。 The comparator 12A compares the error voltage Verr input to the inverting input end (−) with the slope voltage Vslp input to the non-inverting input end (+) to generate the comparison signal S2a. The comparison signal S2a has a low level when the error voltage Verr is higher than the slope voltage Vslp, and has a high level when the error voltage Verr is lower than the slope voltage Vslp.

ORゲート12Bは、比較信号S2aと最大デューティ設定信号S2bとの論理和信号をリセット信号S2として出力する。従って、リセット信号S2は、比較信号S2aと最大デューティ設定信号S2bの少なくとも一方がハイレベルであるときにハイレベルとなり、比較信号S2aと最大デューティ設定信号S2bの双方がローレベルであるときにローレベルとなる。 The OR gate 12B outputs the OR signal of the comparison signal S2a and the maximum duty setting signal S2b as the reset signal S2. Therefore, the reset signal S2 becomes high level when at least one of the comparison signal S2a and the maximum duty setting signal S2b is high level, and low level when both the comparison signal S2a and the maximum duty setting signal S2b are low level. It becomes.

RSフリップフロップ12Cは、セット端(S)に入力されるセット信号S1とリセット端(R)に入力されるリセット信号S2に応じて出力端(Q)からパルス幅変調信号S3を出力する。パルス幅変調信号S3は、例えば、セット信号S1の立上りエッジでハイレベルにセットされ、リセット信号S2の立上りエッジでローレベルにリセットされる。 The RS flip-flop 12C outputs a pulse width modulation signal S3 from the output end (Q) in response to the set signal S1 input to the set end (S) and the reset signal S2 input to the reset end (R). The pulse width modulation signal S3 is set to a high level at the rising edge of the set signal S1 and reset to a low level at the rising edge of the reset signal S2, for example.

ドライバ12Dは、パルス幅変調信号S3の入力を受け付け、その電流能力を増強することにより出力トランジスタN1のゲート信号S4(出力トランジスタN1のオン/オフ制御信号に相当)を生成し、これを出力トランジスタN1のゲートに出力する。出力トランジスタN1は、ゲート信号S4がハイレベルであるときにオンし、ゲート信号S4がローレベルであるときにオフする。 The driver 12D receives the input of the pulse width modulation signal S3 and generates the gate signal S4 of the output transistor N1 (corresponding to the on / off control signal of the output transistor N1) by increasing its current capacity, which is used as the output transistor. Output to the gate of N1. The output transistor N1 is turned on when the gate signal S4 is at a high level and turned off when the gate signal S4 is at a low level.

<基本動作(昇圧動作)>
まず、スイッチング電源回路100の基本動作(昇圧動作)について説明する。出力トランジスタN1がオンされると、コイルL1には出力トランジスタN1を介して接地端に向けたコイル電流IL(=スイッチ電流Is)が流れ、その電気エネルギが蓄えられる。このとき、整流ダイオードD1のアノードに現れるスイッチ電圧Vswは、出力トランジスタN1を介してほぼ接地電圧まで低下する。従って、整流ダイオードD1が逆バイアス状態となるので、出力キャパシタCo1から出力トランジスタN1に向けて電流が流れ込むことはない。
<Basic operation (boost operation)>
First, the basic operation (boost operation) of the switching power supply circuit 100 will be described. When the output transistor N1 is turned on, a coil current IL (= switch current Is) directed toward the ground end flows through the coil L1 via the output transistor N1, and its electric energy is stored. At this time, the switch voltage Vsw appearing at the anode of the rectifier diode D1 drops to almost the ground voltage via the output transistor N1. Therefore, since the rectifier diode D1 is in the reverse bias state, no current flows from the output capacitor Co1 toward the output transistor N1.

一方、出力トランジスタN1がオフされると、コイルL1に生じた逆起電力により、そこに蓄積されていた電気エネルギが電流として放出される。このとき、整流ダイオードD1は順バイアス状態となるため、整流ダイオードD1を介して流れるコイル電流ILは、出力電流Ioutとして出力電圧Voの出力端から負荷(ソースドライバ15やガンマ電圧生成部16)に流れ込むと共に、出力キャパシタCo1を介して接地端にも流れ込み、出力キャパシタCo1が充電される。上記の動作が繰り返されることにより、負荷には、入力電圧Viを昇圧した出力電圧Voが供給される。 On the other hand, when the output transistor N1 is turned off, the electric energy stored in the counter electromotive force generated in the coil L1 is released as a current. At this time, since the rectifier diode D1 is in a forward bias state, the coil current IL flowing through the rectifier diode D1 is applied to the load (source driver 15 and gamma voltage generator 16) from the output end of the output voltage Vo as the output current Iout. At the same time as flowing in, it also flows into the ground end via the output capacitor Co1, and the output capacitor Co1 is charged. By repeating the above operation, the load is supplied with the output voltage Vo in which the input voltage Vi is boosted.

<デューティ制御>
図3は、誤差電圧Verrに応じたデューティ制御の一例を示すタイミングチャートであり、上から順に、クロック信号CLK、セット信号S1、誤差電圧Verr及びスロープ電圧Vslp、比較信号S2a、最大デューティ設定信号S2b、リセット信号S2、及び、パルス幅変調信号S3が描写されている。
<Duty control>
FIG. 3 is a timing chart showing an example of duty control according to the error voltage Ver. In order from the top, the clock signal CLK, the set signal S1, the error voltage Verr and the slope voltage Vslp, the comparison signal S2a, and the maximum duty setting signal S2b. , The reset signal S2, and the pulse width modulation signal S3 are depicted.

本図の例では、クロック信号CLKの16パルス毎に、セット信号S1のパルスが生成されている。セット信号S1がハイレベルに立ち上がると、パルス幅変調信号S3がハイレベルにセットされるので、出力トランジスタN1がオンとなる。また、このとき、スロープ電圧Vslpは、所定の傾きを持って上昇し始める。 In the example of this figure, the pulse of the set signal S1 is generated every 16 pulses of the clock signal CLK. When the set signal S1 rises to a high level, the pulse width modulation signal S3 is set to a high level, so that the output transistor N1 is turned on. Further, at this time, the slope voltage Vslp starts to rise with a predetermined inclination.

その後、スロープ電圧Vslpが誤差電圧Verrよりも高くなると、比較信号S2aがハイレベルに立ち上がり、延いては、リセット信号S2がハイレベルに立ち上がる。その結果、パルス幅変調信号S3がローレベルにリセットされるので、出力トランジスタN1がオフとなる。 After that, when the slope voltage Vslp becomes higher than the error voltage Verr, the comparison signal S2a rises to a high level, and the reset signal S2 rises to a high level. As a result, the pulse width modulation signal S3 is reset to the low level, so that the output transistor N1 is turned off.

なお、誤差電圧Verrが高いほどスロープ電圧Vslpとの交差タイミングが遅くなる。従って、パルス幅変調信号S3のハイレベル期間(=出力トランジスタN1のオン期間Ton)が長くなり、延いては、出力トランジスタN1のオンデューティDon(=スイッチング周期Tに占めるオン期間Tonの割合、Don=Ton/T)が大きくなる。 The higher the error voltage Verr, the later the intersection timing with the slope voltage Vslp. Therefore, the high level period (= on-period Ton of the output transistor N1) of the pulse width modulation signal S3 becomes longer, and the on-duty Don of the output transistor N1 (= the ratio of the on-period Ton to the switching period T, Don) = Ton / T) becomes large.

逆に、誤差電圧Verrが低いほどスロープ電圧Vslpとの交差タイミングが早くなる。従って、パルス幅変調信号S3のハイレベル期間が短くなり、延いては、出力トランジスタN1のオンデューティDonが小さくなる。 On the contrary, the lower the error voltage Verr, the earlier the intersection timing with the slope voltage Vslp. Therefore, the high level period of the pulse width modulation signal S3 becomes short, and the on-duty Don of the output transistor N1 becomes small.

このように、スイッチング電源回路100では、誤差電圧Verrとスロープ電圧Vslpとの比較結果に応じて出力トランジスタN1のオンデューティDonを決定することにより、入力電圧Viから所望の出力電圧Voが生成される。 As described above, in the switching power supply circuit 100, the desired output voltage Vo is generated from the input voltage Vi by determining the on-duty Don of the output transistor N1 according to the comparison result between the error voltage Verr and the slope voltage Vslp. ..

ただし、誤差電圧Verrが高くなり過ぎた結果、比較信号S2aがハイレベルに立ち上がるよりも先に、最大デューティ設定信号S2bのパルス生成が行われた場合には、その時点でリセット信号S2がハイレベルに立ち上がり、出力トランジスタN1がオフとなる。すなわち、出力トランジスタN1のオン期間Tonには、所定の上限値(=最大オン時間Ton(max))が設定されている。 However, as a result of the error voltage Verr becoming too high, if the pulse generation of the maximum duty setting signal S2b is performed before the comparison signal S2a rises to a high level, the reset signal S2 is at a high level at that time. The output transistor N1 is turned off. That is, a predetermined upper limit value (= maximum on-time Ton (max)) is set for the on-period Ton of the output transistor N1.

<スロープ生成動作>
図4は、第1実施形態におけるスロープ生成動作の第1例(軽負荷状態または無負荷状態、例えばIout=0A)を示す波形図である。本図の横軸は、出力トランジスタN1がオンされてからの経過時間tを示しており、本図の縦軸は、基準スロープ電圧V1(一点鎖線)、センス電圧V2(二点鎖線)、スロープ電圧Vslp(実線)、及び、誤差電圧Verr(破線)それぞれの電圧値を示している。
<Slope generation operation>
FIG. 4 is a waveform diagram showing a first example (light load state or no load state, for example, Iout = 0A) of the slope generation operation in the first embodiment. The horizontal axis of this figure shows the elapsed time t since the output transistor N1 was turned on, and the vertical axis of this figure is the reference slope voltage V1 (dashed line), sense voltage V2 (dashed line), and slope. The voltage values of the voltage Vslp (solid line) and the error voltage Verr (broken line) are shown.

基準スロープ電圧V1は、出力トランジスタN1のオンタイミング(t=0)以降、所定の傾きα[V/t]で上昇していく。従って、時刻t1(=スロープ電圧Vslpと誤差電圧Verrとの交差タイミング)における基準スロープ電圧V1の電圧値は、V1=α×t1となる。 The reference slope voltage V1 increases with a predetermined slope α [V / t] after the on-timing (t = 0) of the output transistor N1. Therefore, the voltage value of the reference slope voltage V1 at the time t1 (= the intersection timing of the slope voltage Vslp and the error voltage Verr) is V1 = α × t1.

一方、センス電圧V2は、出力トランジスタN1のオンタイミング(t=0)以降、スイッチ電流Isに応じた傾きβ[V/t]で上昇していく。なお、無負荷状態では、スイッチ電流Isが0Aから漸増していくので、センス電圧V2も0Vから上昇していく。すなわち、無負荷状態では、センス電圧V2のDC成分(=V2DC)が0Vとなる。従って、時刻t1におけるセンス電圧V2の電圧値は、V2=β×t1となる。 On the other hand, the sense voltage V2 increases with a slope β [V / t] according to the switch current Is after the on-timing (t = 0) of the output transistor N1. In the no-load state, the switch current Is gradually increases from 0A, so the sense voltage V2 also increases from 0V. That is, in the no-load state, the DC component (= V2DC) of the sense voltage V2 becomes 0V. Therefore, the voltage value of the sense voltage V2 at time t1 is V2 = β × t1.

スロープ電圧Vslpは、先にも述べたように、基準スロープ電圧V1とセンス電圧V2を足し合わせて生成される。従って、時刻t1におけるスロープ電圧Vslpの電圧値は、Vslp=V1+V2=(α+β)×t1となる。 As described above, the slope voltage Vslp is generated by adding the reference slope voltage V1 and the sense voltage V2. Therefore, the voltage value of the slope voltage Vslp at time t1 is Vslp = V1 + V2 = (α + β) × t1.

図5は、第1実施形態におけるスロープ生成動作の第2例(重負荷状態、例えばIout=1A)を示す波形図である。なお、先の図4と同様、本図の横軸は、出力トランジスタN1がオンされてからの経過時間tを示しており、本図の縦軸は、基準スロープ電圧V1(一点鎖線)、センス電圧V2(二点鎖線)、スロープ電圧Vslp(実線)、及び、誤差電圧Verr(破線)それぞれの電圧値を示している。 FIG. 5 is a waveform diagram showing a second example (heavy load state, for example, Iout = 1A) of the slope generation operation in the first embodiment. As in FIG. 4, the horizontal axis of this figure shows the elapsed time t since the output transistor N1 was turned on, and the vertical axis of this figure is the reference slope voltage V1 (dashed line) and sense. The voltage values of the voltage V2 (two-dot chain line), the slope voltage Vslp (solid line), and the error voltage Verr (broken line) are shown.

先にも述べたように、基準スロープ電圧V1は、出力トランジスタN1のオンタイミング(t=0)以降、所定の傾きα[V/t]で上昇していく。従って、時刻t2(=スロープ電圧Vslpと誤差電圧Verrとの交差タイミングであり、ここではt1<t2)における基準スロープ電圧V1の電圧値は、V1=α×t2となる。 As described above, the reference slope voltage V1 increases with a predetermined slope α [V / t] after the on-timing (t = 0) of the output transistor N1. Therefore, the voltage value of the reference slope voltage V1 at the time t2 (= the intersection timing of the slope voltage Vslp and the error voltage Verr, where t1 <t2) is V1 = α × t2.

一方、センス電圧V2は、出力トランジスタN1のオンタイミング(t=0)以降、スイッチ電流Isに応じた傾きβ[V/t]で上昇していく。なお、重負荷状態では、出力トランジスタN1のオンと同時に、スイッチ電流Isが出力電流Ioutに応じた電流値まで急増し、その後、時間の経過と共にさらに漸増していく。そのため、センス電圧V2は、出力電流Ioutに応じたDC成分(=V2DC)を持つことになる。従って、時刻t2におけるセンス電圧V2の電圧値は、V2=β×t2+V2DCとなる。 On the other hand, the sense voltage V2 increases with a slope β [V / t] according to the switch current Is after the on-timing (t = 0) of the output transistor N1. In the heavy load state, the switch current Is rapidly increases to a current value corresponding to the output current Iout at the same time when the output transistor N1 is turned on, and then gradually increases with the passage of time. Therefore, the sense voltage V2 has a DC component (= V2DC) corresponding to the output current Iout. Therefore, the voltage value of the sense voltage V2 at time t2 is V2 = β × t2 + V2DC.

スロープ電圧Vslpは、先にも述べたように、基準スロープ電圧V1とセンス電圧V2とを足し合わせて生成される。従って、時刻t2におけるスロープ電圧Vslpの電圧値は、Vslp=V1+V2=(α+β)×t2+V2DCとなる。 As described above, the slope voltage Vslp is generated by adding the reference slope voltage V1 and the sense voltage V2. Therefore, the voltage value of the slope voltage Vslp at time t2 is Vslp = V1 + V2 = (α + β) × t2 + V2DC.

このように、基準スロープ電圧V1とセンス電圧V2とを足し合わせてスロープ電圧Vslpを生成し、これを用いて出力トランジスタN1のオンデューティを決定することにより、出力電圧Voとコイル電流ILの双方に応じた電流モード制御を実現することが可能となる。 In this way, the reference slope voltage V1 and the sense voltage V2 are added to generate the slope voltage Vslp, and the on-duty of the output transistor N1 is determined using this to obtain both the output voltage Vo and the coil current IL. It is possible to realize the corresponding current mode control.

ただし、スロープ電圧Vslpには、負荷の重さ(=出力電流Ioutの大きさ)に応じたセンス電圧V2のDC成分(=V2DC)だけでなく、経過時間tに依存するセンス電圧V2のAC成分(=β×t)が含まれている。 However, the slope voltage Vslp includes not only the DC component (= V2DC) of the sense voltage V2 according to the weight of the load (= the magnitude of the output current Iout) but also the AC component of the sense voltage V2 depending on the elapsed time t. (= Β × t) is included.

そのため、負荷変動に応じて出力トランジスタN1のオンデューティDonが変化すると、誤差電圧Verrとスロープ電圧Vslpとの交差タイミングにおいて、スロープ電圧Vslpに含まれるセンス電圧V2のAC成分(=β×t)にも変化が生じてしまう。例えば、図4及び図5で示したように、時刻t1におけるセンス電圧V2のAC成分(=β×t1)と、時刻t2におけるセンス電圧V2のAC成分(=β×t2)との間には、経過時間tの違いにより、意図しない電圧差(=β×(t2−t1))が生じてしまう。 Therefore, when the on-duty Don of the output transistor N1 changes according to the load fluctuation, the AC component (= β × t) of the sense voltage V2 included in the slope voltage Vslp is changed at the intersection timing of the error voltage Verr and the slope voltage Vslp. Will also change. For example, as shown in FIGS. 4 and 5, between the AC component of the sense voltage V2 at time t1 (= β × t1) and the AC component of the sense voltage V2 at time t2 (= β × t2). , An unintended voltage difference (= β × (t2-t1)) occurs due to the difference in the elapsed time t.

また、負荷変動に応じて傾きβ自体が変動してしまった場合にも、センス電圧V2のAC成分(=β×t)に変化が生じる。 Further, even when the slope β itself fluctuates according to the load fluctuation, the AC component (= β × t) of the sense voltage V2 changes.

図6は、第1実施形態における周波数−PWMゲイン特性を示すゲイン線図である。なお、破線は軽負荷状態(例えばIout=0A)を示しており、実線は重負荷状態(例えばIout=1A)を示している。 FIG. 6 is a gain diagram showing the frequency-PWM gain characteristic in the first embodiment. The broken line indicates a light load state (for example, Iout = 0A), and the solid line indicates a heavy load state (for example, Iout = 1A).

先にも述べた通り、第1実施形態のスイッチング電源回路100において、スロープ電圧Vslpは、センス電圧V2のAC成分(=β×t)を含むので、負荷変動に伴ってスロープ補償比やPWMゲインが変動する。その結果、電流帰還比も変わってしまうので、軽負荷時の位相余裕が減少してしまう(f1→f0を参照)。また、負荷変動に伴って負荷応答特性も変わってしまう。 As described above, in the switching power supply circuit 100 of the first embodiment, since the slope voltage Vslp contains the AC component (= β × t) of the sense voltage V2, the slope compensation ratio and the PWM gain are accompanied by the load fluctuation. Fluctuates. As a result, the current feedback ratio also changes, so that the phase margin at the time of light load decreases (see f1 → f0). In addition, the load response characteristics also change as the load fluctuates.

特に、スイッチング電源回路100の負荷であるソースドライバ15やガンマ電圧生成部16では、液晶表示パネル20が表示期間と非表示期間(いわゆるブランキング期間)を交互に繰り返すことに伴い、それぞれの消費電流が周期的に変動する。 In particular, in the source driver 15 and the gamma voltage generator 16, which are the loads of the switching power supply circuit 100, the liquid crystal display panel 20 alternately repeats the display period and the non-display period (so-called blanking period), and the current consumption of each is Fluctuates periodically.

すなわち、スイッチング電源回路100の出力電流Ioutは、液晶表示パネル20の駆動状態に応じて周期的に変動する。具体的に述べると、液晶表示パネル20の表示期間には、所定の出力電流Ioutが流れる状態(重負荷状態)となる。一方、液晶表示パネル20の非表示期間には、出力電流Ioutがほぼ流れない状態(軽負荷状態)となる。 That is, the output current Iout of the switching power supply circuit 100 periodically fluctuates according to the driving state of the liquid crystal display panel 20. Specifically, during the display period of the liquid crystal display panel 20, a predetermined output current Iout flows (heavy load state). On the other hand, during the non-display period of the liquid crystal display panel 20, the output current Iout hardly flows (light load state).

このように、軽負荷状態と重負荷状態が頻繁に切り替わるスイッチング電源回路100において、その出力動作を安定化し、かつ、所望の負荷応答特性を得るためには、負荷変動に依ることなくスロープ補償比やPWMゲインを一定に維持することが望ましい。以下では、これを実現するための第2実施形態を提案する。 In this way, in the switching power supply circuit 100 in which the light load state and the heavy load state are frequently switched, in order to stabilize the output operation and obtain the desired load response characteristics, the slope compensation ratio does not depend on the load fluctuation. And it is desirable to keep the PWM gain constant. In the following, a second embodiment for realizing this is proposed.

<スイッチング電源回路(第2実施形態)>
図7は、スイッチング電源回路100の第2実施形態を示す回路図である。本実施形態のスイッチング電源回路100は、先の第1実施形態(図2)をベースとしつつ、さらにセンス電圧保持部12Eが追加されている点に特徴を有する。そこで、第1実施形態と同様の構成要素については、図2と同一の符号を付すことで重複した説明を割愛し、以下では、本実施形態の特徴部分について重点的な説明を行う。
<Switching power supply circuit (second embodiment)>
FIG. 7 is a circuit diagram showing a second embodiment of the switching power supply circuit 100. The switching power supply circuit 100 of this embodiment is based on the first embodiment (FIG. 2), and is characterized in that a sense voltage holding unit 12E is further added. Therefore, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals as those in FIG. 2 to omit duplicated explanations, and the feature portions of the present embodiment will be mainly described below.

センス電圧保持部12Eは、センス電圧V2を所定のタイミングでラッチすることにより保持センス電圧V2holdを生成し、これを電圧加算部129に出力する。なお、センス電圧保持部12Eは、クロック信号CLKに同期して動作する。 The sense voltage holding unit 12E generates a holding sense voltage V2hold by latching the sense voltage V2 at a predetermined timing, and outputs this to the voltage adding unit 129. The sense voltage holding unit 12E operates in synchronization with the clock signal CLK.

また、センス電圧保持部12Eの追加に伴い、電圧加算部129は、基準スロープ電圧V1と保持センス電圧V2holdとを足し合わせてスロープ電圧Vslpを生成する構成に変更されている。 Further, with the addition of the sense voltage holding unit 12E, the voltage adding unit 129 is changed to a configuration in which the reference slope voltage V1 and the holding sense voltage V2hold are added to generate the slope voltage Vslp.

<センス電圧保持部>
図8は、センス電圧保持部12Eの一構成例を示す回路図である。本構成例のセンス電圧保持部12Eは、スイッチE1と、キャパシタE2と、制御部E3とを含む。スイッチE1の第1端は、センス電圧V2の入力端に接続されている。スイッチE1の第2端とキャパシタE2の第1端は、いずれも保持センス電圧V2holdの出力端に接続されている。キャパシタE2の第2端は、接地端に接続されている。スイッチE1の制御端は、スイッチ制御信号SE1の印加端(=制御部E3の信号出力端)に接続されている。
<Sense voltage holding unit>
FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration example of the sense voltage holding unit 12E. The sense voltage holding unit 12E of this configuration example includes a switch E1, a capacitor E2, and a control unit E3. The first end of the switch E1 is connected to the input end of the sense voltage V2. Both the second end of the switch E1 and the first end of the capacitor E2 are connected to the output end of the holding sense voltage V2hold. The second end of the capacitor E2 is connected to the ground end. The control end of the switch E1 is connected to the application end (= signal output end of the control unit E3) of the switch control signal SE1.

制御部E3は、クロック信号CLKに同期してスイッチ制御信号SE1の論理レベルを切り替えることによりスイッチE1のオン/オフ制御を行う。スイッチE1は、例えば、スイッチ制御信号SE1がハイレベルであるときにオンし、スイッチ制御信号SE1がローレベルであるときにオフする。 The control unit E3 controls on / off of the switch E1 by switching the logic level of the switch control signal SE1 in synchronization with the clock signal CLK. The switch E1 is turned on, for example, when the switch control signal SE1 is at a high level, and is turned off when the switch control signal SE1 is at a low level.

すなわち、スイッチ制御信号SE1がハイレベルであるときには、センス電圧V2の入力端とキャパシタE2の第1端との間が導通される。従って、キャパシタE2は、その両端間電圧がほぼセンス電圧V2となるまで充電される。 That is, when the switch control signal SE1 is at a high level, the input end of the sense voltage V2 and the first end of the capacitor E2 are conducted. Therefore, the capacitor E2 is charged until the voltage between both ends thereof becomes substantially the sense voltage V2.

一方、スイッチ制御信号SE1がローレベルであるときには、センス電圧V2の入力端とキャパシタE2の第1端との間が遮断される。従って、保持センス電圧V2holdとしては、スイッチE1のオフ直前におけるキャパシタE2の両端間電圧(≒V2)がホールドされた状態となる。 On the other hand, when the switch control signal SE1 is at a low level, the input end of the sense voltage V2 and the first end of the capacitor E2 are cut off. Therefore, as the holding sense voltage V2hold, the voltage between both ends of the capacitor E2 (≈V2) immediately before the switch E1 is turned off is held.

このように、センス電圧保持部12Eは、いわゆるトラック/ホールド動作により、センス電圧V2を所定のタイミングでラッチする。 In this way, the sense voltage holding unit 12E latches the sense voltage V2 at a predetermined timing by the so-called track / hold operation.

図9は、センス電圧保持動作の一例を示すタイミングチャートであり、上から順に、クロック信号CLK、パルス幅変調信号S3、コイル電流IL(実線)及びスイッチ電流Is(破線)、スイッチ制御信号SE1、並びに、センス電圧V2(実線)及び保持センス電圧V2hold(破線)が描写されている。なお、本図において、スイッチング電源回路100のスイッチング周期Tは、クロック信号CLKの16パルス分に相当している。 FIG. 9 is a timing chart showing an example of the sense voltage holding operation, in order from the top, clock signal CLK, pulse width modulation signal S3, coil current IL (solid line) and switch current Is (broken line), switch control signal SE1. In addition, the sense voltage V2 (solid line) and the holding sense voltage V2hold (broken line) are depicted. In this figure, the switching period T of the switching power supply circuit 100 corresponds to 16 pulses of the clock signal CLK.

パルス幅変調信号S3がローレベルからハイレベルに切り替わると、出力トランジスタN1がオフからオンとなるので、コイル電流ILが減少から増大に転じる。なお、スイッチ電流Isは、出力トランジスタN1のオン期間中に流れるコイル電流ILに相当する。従って、センス電圧V2は、出力トランジスタN1のオンと同時に、コイル電流ILの極小値に応じた電圧値(=V2DC)まで急峻に上昇し、その後、時間の経過と共にさらに上昇していく。 When the pulse width modulation signal S3 is switched from the low level to the high level, the output transistor N1 is turned from off to on, so that the coil current IL changes from decreasing to increasing. The switch current Is corresponds to the coil current IL that flows during the ON period of the output transistor N1. Therefore, the sense voltage V2 sharply rises to a voltage value (= V2DC) corresponding to the minimum value of the coil current IL at the same time when the output transistor N1 is turned on, and then further rises with the passage of time.

スイッチ制御信号SE1は、クロック信号CLKに同期してその論理レベルが切り替えられる。本図の例に即して具体的に述べると、スイッチ制御信号SE1は、クロック信号CLKの15パルス目でハイレベルに立ち上がり、クロック信号CLKの3パルス目でローレベルに立ち下がる。その結果、保持センス電圧V2holdは、出力トランジスタN1がオンする前からセンス電圧V2に追従し始め、出力トランジスタN1がオンした後、スイッチ制御信号SE1の立下りタイミングでセンス電圧V2をラッチした状態となる。 The logic level of the switch control signal SE1 is switched in synchronization with the clock signal CLK. More specifically according to the example of this figure, the switch control signal SE1 rises to a high level at the 15th pulse of the clock signal CLK and falls to a low level at the 3rd pulse of the clock signal CLK. As a result, the holding sense voltage V2hold starts to follow the sense voltage V2 before the output transistor N1 is turned on, and after the output transistor N1 is turned on, the sense voltage V2 is latched at the falling timing of the switch control signal SE1. Become.

なお、本図の例では、出力トランジスタN1のオン期間中にコイル電流ILの検出動作(=センス電圧V2のラッチ動作)が行われている。なお、センス電圧V2のラッチタイミング(=スイッチ制御信号SE1の立下りタイミング)については、出力トランジスタN1の最小オンデューティTon(min)を考慮して、出力トランジスタN1が確実にオンしているタイミングに設定することが望ましい。 In the example of this figure, the coil current IL detection operation (= sense voltage V2 latch operation) is performed during the ON period of the output transistor N1. Regarding the latch timing of the sense voltage V2 (= falling timing of the switch control signal SE1), the minimum on-duty Ton (min) of the output transistor N1 is taken into consideration, and the timing at which the output transistor N1 is surely turned on is set. It is desirable to set.

ただし、コイル電流ILの検出動作は、必ずしも出力トランジスタN1のオン期間に行う必要はない。すなわち、出力トランジスタN1のオフ期間に流れるコイル電流ILを検出対象とする場合には、センス電圧V2のラッチ動作に代えて、例えば、出力トランジスタN1のオフ期間中におけるスイッチ電圧Vswのラッチ動作を行えばよい。その場合、スイッチ電圧Vswのラッチタイミングについては、出力トランジスタN1の最大オンデューティTon(max)を考慮して、出力トランジスタN1が確実にオフしているタイミングに設定することが望ましい。 However, the coil current IL detection operation does not necessarily have to be performed during the ON period of the output transistor N1. That is, when the coil current IL flowing during the off period of the output transistor N1 is to be detected, for example, the latch operation of the switch voltage Vsw during the off period of the output transistor N1 is performed instead of the latch operation of the sense voltage V2. Just do it. In that case, it is desirable to set the latch timing of the switch voltage Vsw to the timing at which the output transistor N1 is surely turned off in consideration of the maximum on-duty Ton (max) of the output transistor N1.

このように、コイル電流ILの検出タイミングは、各周期毎に不変である限り、任意に設定することができる。なお、スイッチング出力部110が昇圧型である場合には、出力トランジスタN1のオン期間中にコイル電流ILを検出する構成、すなわち、出力トランジスタN1に流れるスイッチ電流Isを検出対象とする構成を採用することが望ましい。 As described above, the detection timing of the coil current IL can be arbitrarily set as long as it does not change for each cycle. When the switching output unit 110 is a step-up type, a configuration is adopted in which the coil current IL is detected during the ON period of the output transistor N1, that is, a configuration in which the switch current Is flowing through the output transistor N1 is detected. Is desirable.

図10は、センス電圧保持部12Eの一変形例を示す回路図である。本変形例のセンス電圧保持部12Eは、図8の構成をベースとしつつ、さらにスイッチE4とキャパシタE5が追加されている点に特徴を有する。 FIG. 10 is a circuit diagram showing a modified example of the sense voltage holding unit 12E. The sense voltage holding unit 12E of this modification is based on the configuration of FIG. 8, and is characterized in that a switch E4 and a capacitor E5 are further added.

スイッチE1の第1端は、センス電圧V2の入力端に接続されている。スイッチE1の第2端とキャパシタE2の第1端は、いずれもスイッチE4の第1端に接続されている。キャパシタE2の第2端は、接地端に接続されている。スイッチE4の第2端とキャパシタE5の第1端は、いずれも保持センス電圧V2holdの出力端に接続されている。キャパシタE5の第2端は、接地端に接続されている。スイッチE1及びE4の制御端は、それぞれ、スイッチ制御信号SE1及びSE4の印加端(=制御部E3の信号出力端)に接続されている。なお、スイッチ制御信号SE4としては、例えば、スイッチ制御信号SE1の論理反転信号(=SE1B)を用いればよい。 The first end of the switch E1 is connected to the input end of the sense voltage V2. The second end of the switch E1 and the first end of the capacitor E2 are both connected to the first end of the switch E4. The second end of the capacitor E2 is connected to the ground end. Both the second end of the switch E4 and the first end of the capacitor E5 are connected to the output end of the holding sense voltage V2hold. The second end of the capacitor E5 is connected to the ground end. The control ends of the switches E1 and E4 are connected to the application ends (= signal output ends of the control unit E3) of the switch control signals SE1 and SE4, respectively. As the switch control signal SE4, for example, the logic inversion signal (= SE1B) of the switch control signal SE1 may be used.

制御部E3は、クロック信号CLKに同期してスイッチ制御信号SE1及びSE4の論理レベルをそれぞれ切り替えることにより、スイッチE1及びE4の相補的なオン/オフ制御を行う。 The control unit E3 performs complementary on / off control of the switches E1 and E4 by switching the logic levels of the switch control signals SE1 and SE4 in synchronization with the clock signal CLK, respectively.

例えば、スイッチ制御信号SE1がハイレベルで、スイッチ制御信号SE4がローレベルであるときには、スイッチE1がオンとなり、スイッチE4がオフとなる。すなわち、センス電圧V2の入力端とキャパシタE2の第1端との間が導通され、キャパシタE2の第1端と保持センス電圧V2の出力端との間が遮断される。従って、キャパシタE2の両端間電圧は、ほぼセンス電圧V2となるまで充電される。また、保持センス電圧V2holdとしては、スイッチE4のオフ直前におけるキャパシタE5の両端間電圧がホールドされた状態となる。 For example, when the switch control signal SE1 is at a high level and the switch control signal SE4 is at a low level, the switch E1 is turned on and the switch E4 is turned off. That is, the input end of the sense voltage V2 and the first end of the capacitor E2 are conducted, and the connection between the first end of the capacitor E2 and the output end of the holding sense voltage V2 is cut off. Therefore, the voltage across the capacitor E2 is charged until it becomes approximately the sense voltage V2. Further, as the holding sense voltage V2hold, the voltage between both ends of the capacitor E5 immediately before the switch E4 is turned off is held.

一方、スイッチ制御信号SE1がローレベルで、スイッチ制御信号SE4がハイレベルであるときには、スイッチE1がオフとなり、スイッチE4がオンとなる。すなわち、センス電圧V2の入力端とキャパシタE2の第1端との間が遮断され、キャパシタE2の第1端と保持センス電圧V2holdの出力端との間が導通される。このとき、キャパシタE2とキャパシタE5との間では、それぞれの両端間電圧が互いに等しくなるまで電荷の再分配が行われる。従って、キャパシタE2及びE5の容量値が同一である場合、保持センス電圧V2holdは、スイッチE4のオン直前におけるキャパシタE2の両端間電圧(=現周期のサンプリング値に相当)とキャパシタE5の両端間電圧(=前周期のホールド値に相当)との平均値となる。 On the other hand, when the switch control signal SE1 is at a low level and the switch control signal SE4 is at a high level, the switch E1 is turned off and the switch E4 is turned on. That is, the input end of the sense voltage V2 and the first end of the capacitor E2 are cut off, and the first end of the capacitor E2 and the output end of the holding sense voltage V2hold are conducted. At this time, the electric charge is redistributed between the capacitors E2 and the capacitor E5 until the voltages across the capacitors become equal to each other. Therefore, when the capacitance values of the capacitors E2 and E5 are the same, the holding sense voltage V2hold is the voltage across the capacitor E2 (= corresponding to the sampling value in the current cycle) and the voltage across the capacitor E5 immediately before the switch E4 is turned on. It is the average value with (= corresponding to the hold value of the previous cycle).

このように、センス電圧保持部12Eとしては、トラック/ホールド回路(図8)に代えて、サンプル/ホールド回路(図10)を用いることも可能である。 As described above, as the sense voltage holding unit 12E, a sample / hold circuit (FIG. 10) can be used instead of the track / hold circuit (FIG. 8).

<スロープ生成動作>
図11は、第2実施形態におけるスロープ生成動作の第1例(軽負荷状態または無負荷状態、例えば、Iout=0A)を示す波形図である。なお、本図の横軸は、出力トランジスタN1がオンされてからの経過時間tを示しており、本図の縦軸は、基準スロープ電圧V1(一点鎖線)、センス電圧V2(二点鎖線)、保持センス電圧V2hold(三点鎖線)、スロープ電圧Vslp(実線)、及び、誤差電圧Verr(破線)それぞれの電圧値を示している。
<Slope generation operation>
FIG. 11 is a waveform diagram showing a first example (light load state or no load state, for example, Iout = 0A) of the slope generation operation in the second embodiment. The horizontal axis of this figure shows the elapsed time t since the output transistor N1 was turned on, and the vertical axis of this figure is the reference slope voltage V1 (dashed line) and the sense voltage V2 (dashed line). , Holding sense voltage V2hold (dashed line), slope voltage Vslp (solid line), and error voltage Verr (dashed line) are shown.

基準スロープ電圧V1とセンス電圧V2の挙動については、先出の図4と同様であるので、重複した説明は割愛する。保持センス電圧V2holdは、出力トランジスタN1のオンタイミング(t=0)以降、センス電圧V2に追従して傾きβ[V/t]で上昇していくが、時刻t1以前に設定された所定のラッチタイミング(=時刻tx)で、その電圧値がラッチされる。従って、時刻tx以降、保持センス電圧V2holdの電圧値は、経過時間tに依ることなく、V2hold=β×txに保持された状態となる。 Since the behaviors of the reference slope voltage V1 and the sense voltage V2 are the same as those in FIG. 4 above, duplicate explanations are omitted. The holding sense voltage V2hold increases with a slope β [V / t] following the sense voltage V2 after the on-timing (t = 0) of the output transistor N1, but a predetermined latch set before the time t1. At the timing (= time tx), the voltage value is latched. Therefore, after the time tx, the voltage value of the holding sense voltage V2hold is held at V2hold = β × tx regardless of the elapsed time t.

スロープ電圧Vslpは、先にも述べたように、基準スロープ電圧V1と保持センス電圧V2holdを足し合わせて生成される。従って、時刻t1におけるスロープ電圧Vslpの電圧値は、Vslp=V1+V2hold=α×t1+β×txとなる。 As described above, the slope voltage Vslp is generated by adding the reference slope voltage V1 and the holding sense voltage V2hold. Therefore, the voltage value of the slope voltage Vslp at time t1 is Vslp = V1 + V2hold = α × t1 + β × tx.

図12は、第2実施形態におけるスロープ生成動作の第2例(重負荷状態、例えば、Iout=1A)を示す波形図である。なお、先の図11と同様、本図の横軸は、出力トランジスタN1がオンされてからの経過時間tを示しており、本図の縦軸は、基準スロープ電圧V1(一点鎖線)、センス電圧V2(二点鎖線)、保持センス電圧V2hold(三点鎖線)、スロープ電圧Vslp(実線)、及び、誤差電圧Verr(破線)それぞれの電圧値を示している。 FIG. 12 is a waveform diagram showing a second example (heavy load state, for example, Iout = 1A) of the slope generation operation in the second embodiment. As in FIG. 11, the horizontal axis of this figure shows the elapsed time t since the output transistor N1 was turned on, and the vertical axis of this figure is the reference slope voltage V1 (dashed line) and sense. The voltage values of the voltage V2 (two-dot chain line), the holding sense voltage V2hold (three-dot chain line), the slope voltage Vslp (solid line), and the error voltage Verr (broken line) are shown.

基準スロープ電圧V1とセンス電圧V2の挙動については、先出の図5と同様であるので、重複した説明は割愛する。保持センス電圧V2holdは、出力トランジスタN1のオンタイミング(t=0)以降、センス電圧V2に追従して傾きβ[V/t]で上昇していくが、時刻t2以前に設定された所定のラッチタイミング(=時刻tx)で、その電圧値がラッチされる。なお、重負荷状態では、出力トランジスタN1のオンと同時に、スイッチ電流Isが出力電流Ioutに応じた電流値まで急増し、その後、時間の経過と共にさらに漸増していく。そのため、保持センス電圧V2holdは、出力電流Ioutに応じたDC成分(=V2DC)を持つことになる。従って、時刻tx以降、保持センス電圧V2holdの電圧値は、経過時間tに依ることなく、V2hold=β×tx+V2DCに保持された状態となる。 Since the behaviors of the reference slope voltage V1 and the sense voltage V2 are the same as those in FIG. 5 above, duplicate explanations are omitted. The holding sense voltage V2hold increases with a slope β [V / t] following the sense voltage V2 after the on-timing (t = 0) of the output transistor N1, but a predetermined latch set before the time t2. At the timing (= time tx), the voltage value is latched. In the heavy load state, the switch current Is rapidly increases to a current value corresponding to the output current Iout at the same time when the output transistor N1 is turned on, and then gradually increases with the passage of time. Therefore, the holding sense voltage V2hold has a DC component (= V2DC) corresponding to the output current Iout. Therefore, after the time tx, the voltage value of the holding sense voltage V2hold is held at V2hold = β × tx + V2DC regardless of the elapsed time t.

スロープ電圧Vslpは、先にも述べた通り、基準スロープ電圧V1と保持センス電圧V2holdを足し合わせて生成される。従って、時刻t2におけるスロープ電圧Vslpの電圧値は、Vslp=V1+V2hold=α×t2+β×tx+V2DCとなる。 As described above, the slope voltage Vslp is generated by adding the reference slope voltage V1 and the holding sense voltage V2hold. Therefore, the voltage value of the slope voltage Vslp at time t2 is Vslp = V1 + V2hold = α × t2 + β × tx + V2DC.

このように、基準スロープ電圧V1と保持センス電圧V2holdとを足し合わせてスロープ電圧Vslpを生成し、これを用いて出力トランジスタN1のオンデューティを決定することにより、出力電圧Voとコイル電流ILの双方に応じた電流モード制御を実現することが可能となる。この点については、先の第1実施形態と基本的に同様である。 In this way, the reference slope voltage V1 and the holding sense voltage V2hold are added to generate the slope voltage Vslp, and the on-duty of the output transistor N1 is determined using this to determine both the output voltage Vo and the coil current IL. It is possible to realize the current mode control according to the above. This point is basically the same as that of the first embodiment.

また、保持センス電圧V2holdは、所定のラッチタイミング(=時刻tx)以降、その電圧値が不変となる。従って、第2実施形態のスロープ電圧Vslpは、第1実施形態のそれと比べてセンス電圧V2のAC成分(=β×t)による影響を受けにくいので、センス電圧V2のDC成分(=V2DC)をより適切に反映したものとなる。 Further, the holding sense voltage V2hold does not change its voltage value after a predetermined latch timing (= time tx). Therefore, the slope voltage Vslp of the second embodiment is less affected by the AC component (= β × t) of the sense voltage V2 than that of the first embodiment, so that the DC component (= V2DC) of the sense voltage V2 can be used. It will be reflected more appropriately.

すなわち、時刻t1におけるセンス電圧V2のAC成分(=β×t1)と、時刻t2におけるセンス電圧V2のAC成分(=β×t2)との間に、経過時間tの違いによる電圧差(=β×(t2−t1))が生じていたとしても、スロープ電圧Vslpを用いたデューティ制御には何ら影響を及ぼさない。 That is, the voltage difference (= β) due to the difference in the elapsed time t between the AC component (= β × t1) of the sense voltage V2 at the time t1 and the AC component (= β × t2) of the sense voltage V2 at the time t2. Even if × (t2-t1)) occurs, it does not affect the duty control using the slope voltage Vslp.

また、負荷変動に応じて傾きβ自体が変動してしまった場合にも、時刻txが不変であれば、スロープ電圧Vslpを用いたデューティ制御に影響が及ぶことはない。 Further, even when the slope β itself fluctuates according to the load fluctuation, if the time tx does not change, the duty control using the slope voltage Vslp is not affected.

図13は、第2実施形態における周波数−PWMゲイン特性を示すゲイン線図である。なお、破線は軽負荷状態(例えばIout=0A)を示しており、実線は重負荷状態(例えばIout=1A)を示している。 FIG. 13 is a gain diagram showing the frequency-PWM gain characteristic in the second embodiment. The broken line indicates a light load state (for example, Iout = 0A), and the solid line indicates a heavy load state (for example, Iout = 1A).

先にも述べた通り、第2実施形態のスロープ電圧Vslpは、センス電圧V2のAC成分(=β×t)による影響を受けにくいので、負荷変動が生じてもスロープ補償比やPWMゲインが変動しにくくなる。従って、電流帰還比が変わりにくくなり、延いては、軽負荷時における位相余裕を保つことが可能となる。また、負荷変動に依ることなく負荷応答特性を一定に維持することも可能となる。 As described above, since the slope voltage Vslp of the second embodiment is not easily affected by the AC component (= β × t) of the sense voltage V2, the slope compensation ratio and the PWM gain fluctuate even if the load fluctuates. It becomes difficult to do. Therefore, the current feedback ratio is less likely to change, and it is possible to maintain a phase margin at the time of a light load. It is also possible to maintain a constant load response characteristic regardless of load fluctuations.

特に、軽負荷状態と重負荷状態が頻繁に切り替わるスイッチング電源回路100において、その出力動作を安定化し、かつ、所望の負荷応答特性を得るためには、上記の第2実施形態を採用し、負荷変動に依ることなくスロープ補償比やPWMゲインを一定に維持することが望ましい。 In particular, in the switching power supply circuit 100 in which the light load state and the heavy load state are frequently switched, in order to stabilize the output operation and obtain a desired load response characteristic, the above second embodiment is adopted and the load is applied. It is desirable to keep the slope compensation ratio and PWM gain constant regardless of fluctuations.

<スイッチング電源回路(第3実施形態)>
図14は、スイッチング電源回路100の第3実施形態を示す回路図である。本実施形態は、先の第2実施形態(図7)をベースとしつつ、スイッチング出力部110の出力形式を降圧型に変更した点に特徴を有する。そこで、第2実施形態と同様の構成要素については、図7と同一の符号を付すことで重複した説明を割愛し、以下では、本実施形態の特徴部分について重点的な説明を行う。
<Switching power supply circuit (third embodiment)>
FIG. 14 is a circuit diagram showing a third embodiment of the switching power supply circuit 100. This embodiment is based on the second embodiment (FIG. 7), and is characterized in that the output format of the switching output unit 110 is changed to a step-down type. Therefore, the same components as those in the second embodiment are designated by the same reference numerals as those in FIG. 7, and duplicated explanations will be omitted. Hereinafter, the feature portions of the present embodiment will be mainly described.

スイッチング出力部110は、出力トランジスタN2を用いてコイル電流ILを駆動することにより、入力電圧Vi(例えば、入力電圧VINに相当)を降圧して所望の出力電圧Vo(例えば、ロジック系電源電圧VDDに相当)を生成する降圧型スイッチング出力段であり、出力トランジスタN2(本図の例では、Nチャネル型MOS電界効果トランジスタ)と、コイルL2と、整流ダイオードD2と、出力キャパシタCo2を含む。 The switching output unit 110 lowers the input voltage Vi (for example, corresponding to the input voltage VIN) by driving the coil current IL using the output transistor N2, and lowers the desired output voltage Vo (for example, logic system power supply voltage VDD). It is a step-down switching output stage that generates (corresponding to), and includes an output transistor N2 (N-channel type MOS electric current effect transistor in the example of this figure), a coil L2, a rectifying diode D2, and an output capacitor Co2.

出力トランジスタN2のドレインは、入力電圧Viの入力端に接続されている。出力トランジスタN2のソースは、コイルL2の第1端及び整流ダイオードD2のカソードにそれぞれ接続されている。出力トランジスタN2のゲートは、スイッチング制御部120の出力端(=ゲート信号S4の出力端)に接続されている。整流ダイオードD2のアノードは、接地端に接続されている。コイルL2の第2端は、出力電圧Voの出力端と出力キャパシタCo2の第1端に接続されている。出力キャパシタCo2の第2端は、接地端に接続されている。 The drain of the output transistor N2 is connected to the input end of the input voltage Vi. The source of the output transistor N2 is connected to the first end of the coil L2 and the cathode of the rectifier diode D2, respectively. The gate of the output transistor N2 is connected to the output end (= output end of the gate signal S4) of the switching control unit 120. The anode of the rectifying diode D2 is connected to the ground end. The second end of the coil L2 is connected to the output end of the output voltage Vo and the first end of the output capacitor Co2. The second end of the output capacitor Co2 is connected to the ground end.

なお、スイッチング出力部110が降圧型である場合には、本図で示したように、出力トランジスタN2のオフ期間中にコイル電流ILを検出する構成、すなわち、整流ダイオードD2に流れるスイッチ電流Isを検出対象とする構成を採用することが望ましい。ただし、出力トランジスタN2のオン期間中にコイル電流ILを検出する構成についても、何ら忌避されるものではない。 When the switching output unit 110 is a step-down type, as shown in this figure, the configuration for detecting the coil current IL during the off period of the output transistor N2, that is, the switch current Is flowing through the rectifier diode D2. It is desirable to adopt the configuration to be detected. However, the configuration in which the coil current IL is detected during the ON period of the output transistor N2 is not avoided at all.

また、スイッチング出力部110の整流方式については、ダイオード整流方式に代えて同期整流方式を採用することもできる。その場合には、整流ダイオードD2を同期整流トランジスタに置換し、これを出力トランジスタN2と相補的にオン/オフすればよい。 Further, as the rectification method of the switching output unit 110, a synchronous rectification method can be adopted instead of the diode rectification method. In that case, the rectifier diode D2 may be replaced with a synchronous rectifier transistor, which may be turned on / off complementarily with the output transistor N2.

このように、スイッチング出力部110の出力形式については、第1実施形態(図2)や第2実施形態(図7)の昇圧型に限らず、降圧型を採用することも可能である。また、図示は割愛するが、スイッチング出力部110の出力形式を昇降圧型とすることについても任意である。 As described above, the output format of the switching output unit 110 is not limited to the step-up type of the first embodiment (FIG. 2) and the second embodiment (FIG. 7), and a step-down type can also be adopted. Further, although not shown, it is also optional that the output type of the switching output unit 110 is a buck-boost type.

<オンデューティと昇圧比>
図15は、第1実施形態(図2)のスイッチング電源回路100における、オンデューティDonと昇圧比(Vo/Vi)との相関図である。周知のように、昇圧型のスイッチング電源回路100において、オンデューティDonと入力電圧Vi及び出力電圧Voとの間には、次の(1)式が成立する。また、(1)式を変形することにより、昇圧比(Vo/Vi)は、次の(2)式で表わすことができる。
<On-duty and boost ratio>
FIG. 15 is a correlation diagram between the on-duty Don and the boost ratio (Vo / Vi) in the switching power supply circuit 100 of the first embodiment (FIG. 2). As is well known, in the step-up switching power supply circuit 100, the following equation (1) is established between the on-duty Don and the input voltage Vi and the output voltage Vo. Further, by modifying the equation (1), the boost ratio (Vo / Vi) can be expressed by the following equation (2).

Don=(Vo−Vi)/Vo … (1) Don = (Vo-Vi) / Vo ... (1)

(Vo/Vi)=1/(1−Don) … (2) (Vo / Vi) = 1 / (1-Don) ... (2)

図15及び(2)式から、昇圧型のスイッチング電源回路100では、オンデューティDonが1に近付くに連れて昇圧比(Vo/Vi)の線形性が崩れていくことが分かる。 From FIGS. 15 and (2), it can be seen that in the boost-type switching power supply circuit 100, the linearity of the boost ratio (Vo / Vi) collapses as the on-duty Don approaches 1.

なお、第1実施形態のスイッチング電源回路100では、基準スロープ電圧V1(延いてはスロープ電圧Vslp)の傾きが固定されている。そのため、誤差電圧Verrとスロープ電圧Vslpとの比較結果に応じたデューティ制御を行う際には、上記(1)式を満たすように誤差電圧Verrだけが変動する。すなわち、誤差電圧Verrの電圧値を決定する要素として、出力電圧Voだけではなく入力電圧Viも含まれている。 In the switching power supply circuit 100 of the first embodiment, the slope of the reference slope voltage V1 (and thus the slope voltage Vslp) is fixed. Therefore, when performing duty control according to the comparison result between the error voltage Verr and the slope voltage Vslp, only the error voltage Verr fluctuates so as to satisfy the above equation (1). That is, not only the output voltage Vo but also the input voltage Vi is included as an element for determining the voltage value of the error voltage Verr.

しかしながら、誤差電圧Verrを生成するための出力帰還ループには、エラーアンプ123や位相補償部124が含まれるので、入力電圧Viの変動に対しては、適切な応答を行うことが難しい。 However, since the output feedback loop for generating the error voltage Verr includes the error amplifier 123 and the phase compensation unit 124, it is difficult to give an appropriate response to the fluctuation of the input voltage Vi.

そのため、入力電圧Viが変動し易いアプリケーション(例えばバッテリ駆動の電子機器)では、スイッチング電源回路100のラインレギュレーション特性やラインステップ特性(ライントランジェント特性)が悪化するおそれがある。なお、ラインレギュレーション特性とは、入力電圧Viの連続的な変動に対する出力電圧Voの変動特性のことを言う。一方、ラインステップ特性(ライントランジェント特性)とは、入力電圧Viの離散的(過渡的)な変動に対する出力電圧Voの変動特性のことを言う。以下では、このような不具合を適切に解消するための第4実施形態を提案する。 Therefore, in an application in which the input voltage Vi is liable to fluctuate (for example, a battery-powered electronic device), the line regulation characteristic and the line step characteristic (line transient characteristic) of the switching power supply circuit 100 may deteriorate. The line regulation characteristic refers to the fluctuation characteristic of the output voltage Vo with respect to the continuous fluctuation of the input voltage Vi. On the other hand, the line step characteristic (line transient characteristic) refers to the fluctuation characteristic of the output voltage Vo with respect to the discrete (transient) fluctuation of the input voltage Vi. In the following, a fourth embodiment for appropriately solving such a problem is proposed.

<スイッチング電源回路(第4実施形態)>
図16は、スイッチング電源回路100の第4実施形態を示す回路図である。本実施形態のスイッチング電源回路100は、先の第1実施形態(図2)をベースとしつつ、基準スロープ電圧生成部128に新規な工夫を施した点に特徴を有する。そこで、第1実施形態と同様の構成要素については、図2と同一の符号を付すことで重複した説明を割愛し、以下では、本実施形態の特徴部分について重点的な説明を行う。
<Switching power supply circuit (fourth embodiment)>
FIG. 16 is a circuit diagram showing a fourth embodiment of the switching power supply circuit 100. The switching power supply circuit 100 of the present embodiment is characterized in that the reference slope voltage generation unit 128 is newly devised while being based on the first embodiment (FIG. 2). Therefore, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals as those in FIG. 2 to omit duplicated explanations, and the feature portions of the present embodiment will be mainly described below.

本実施形態において、基準スロープ電圧生成部128は、入力電圧Viと出力電圧Voとの差電圧(Vo−Vi)の入力を受けており、その逆数(=1/(Vo−Vi))に応じて基準スロープ電圧V1(延いてはスロープ電圧Vslp)の傾きを変化させる機能を備えている。 In the present embodiment, the reference slope voltage generation unit 128 receives the input of the difference voltage (Vo-Vi) between the input voltage Vi and the output voltage Vo, and corresponds to the inverse number (= 1 / (Vo-Vi)). It also has a function of changing the slope of the reference slope voltage V1 (and thus the slope voltage Vslp).

なお、出力電圧Voは、先に説明した出力帰還ループの働きにより、常に所望の目標値に合わせ込まれる。従って、基準スロープ電圧Viの傾きを決定するために、基準スロープ電圧生成部128で出力電圧Voの実測値を参照する必要はなく、予め定められている出力電圧Voの目標値を参照すれば足りる。 The output voltage Vo is always adjusted to a desired target value by the function of the output feedback loop described above. Therefore, in order to determine the slope of the reference slope voltage Vi, it is not necessary for the reference slope voltage generator 128 to refer to the measured value of the output voltage Vo, and it is sufficient to refer to the predetermined target value of the output voltage Vo. ..

図17は、スロープ電圧Vslpの傾き調整動作を示す波形図である。本図の横軸は、出力トランジスタN1がオンされてからの経過時間tを示しており、本図の縦軸は、スロープ電圧Vslp(実線及び破線)、並びに、誤差電圧Verr(一点鎖線)それぞれの電圧値を示している。 FIG. 17 is a waveform diagram showing a slope adjusting operation of the slope voltage Vslp. The horizontal axis of this figure shows the elapsed time t since the output transistor N1 was turned on, and the vertical axis of this figure is the slope voltage Vslp (solid line and broken line) and the error voltage Verr (dashed line), respectively. The voltage value of is shown.

1/(Vo−Vi)が高くなるほど、スロープ電圧Vslpの傾きが大きくなる(実線を参照)。従って、誤差電圧Verrの電圧値が不変であっても、スロープ電圧Vslpと誤差電圧Verrとの交差タイミング(時刻t11)が早まる。その結果、出力トランジスタN1のオンデューティDonが小さくなる。 The higher 1 / (Vo-Vi), the greater the slope of the slope voltage Vslp (see solid line). Therefore, even if the voltage value of the error voltage Verr does not change, the intersection timing (time t11) between the slope voltage Vslp and the error voltage Verr is accelerated. As a result, the on-duty Don of the output transistor N1 becomes small.

一方、1/(Vo−Vi)が低くなるほど、スロープ電圧Vslpの傾きが小さくなる(破線を参照)。従って、誤差電圧Verrの電圧値が不変であっても、スロープ電圧Vslpと誤差電圧Verrとの交差タイミング(時刻t12)が遅れる。その結果、出力トランジスタN1のオンデューティDonが大きくなる。 On the other hand, the lower 1 / (Vo-Vi), the smaller the slope of the slope voltage Vslp (see the broken line). Therefore, even if the voltage value of the error voltage Verr does not change, the intersection timing (time t12) between the slope voltage Vslp and the error voltage Verr is delayed. As a result, the on-duty Don of the output transistor N1 becomes large.

上記したスロープ電圧Vslpの傾き調整動作により、出力トランジスタN1のオンデューティDonは、1/(Vo−Vi)に応じて変動する。すなわち、本実施形態のスイッチング電源回路100では、先出の(1)式を満たすように、誤差電圧Verrだけでなく、スロープ電圧Vslpの傾きが変動する。特に、スロープ電圧Vslpの傾き調整動作により、(1)式の分子(=Vo−Vi)がキャンセルされるので、誤差電圧Verrの電圧値を決定する要素としては、(1)式の分母(=Vo)のみが残る。 Due to the slope adjustment operation of the slope voltage Vslp described above, the on-duty Don of the output transistor N1 fluctuates according to 1 / (Vo-Vi). That is, in the switching power supply circuit 100 of the present embodiment, the slope of not only the error voltage Verr but also the slope voltage Vslp fluctuates so as to satisfy the above equation (1). In particular, since the numerator (= Vo-Vi) in equation (1) is canceled by the slope adjustment operation of the slope voltage Vslp, the denominator (=) in equation (1) is a factor that determines the voltage value of the error voltage Verr. Only Vo) remains.

このように、入力電圧Viの変動に対しては、スロープ電圧Vslpの傾き調整動作による応答が行われるので、誤差電圧Verrを生成するための出力帰還ループでは、入力電圧Viの変動に対して応答せずに済む。従って、本実施形態のスイッチング電源回路100であれば、そのラインレギュレーション特性やラインステップ特性(ライントランジェント特性)を向上することが可能となる。特に、入力電圧Viが変動し易いアプリケーション(例えばバッテリ駆動の電子機器)では、両特性の向上が重要となる。 In this way, the response to the fluctuation of the input voltage Vi is performed by the slope adjustment operation of the slope voltage Vslp. Therefore, in the output feedback loop for generating the error voltage Verr, the response to the fluctuation of the input voltage Vi is performed. You don't have to. Therefore, the switching power supply circuit 100 of the present embodiment can improve its line regulation characteristics and line step characteristics (line transient characteristics). In particular, in an application in which the input voltage Vi is liable to fluctuate (for example, a battery-powered electronic device), it is important to improve both characteristics.

<基準スロープ電圧生成部>
図18は、基準スロープ電圧生成部128(及び電圧加算部129)の一構成例を示す回路図である。本構成例の基準スロープ電圧生成部128は、スロープ電流源128aと抵抗128b(抵抗値:Rb)を含む。また、本構成例の電圧加算部129は、Pチャネル型MOS電界効果トランジスタP1を含む。
<Reference slope voltage generator>
FIG. 18 is a circuit diagram showing a configuration example of the reference slope voltage generation unit 128 (and the voltage addition unit 129). The reference slope voltage generation unit 128 of this configuration example includes a slope current source 128a and a resistor 128b (resistance value: Rb). Further, the voltage addition unit 129 of this configuration example includes a P-channel type MOS field effect transistor P1.

スロープ電流源128aは、電源端とスロープ電圧Vslpの出力端との間に接続されており、出力トランジスタN1のオン/オフ制御(ここではクロック信号CLK)に同期してスロープ波形のスロープ電流Iaを生成する。また、スロープ電流源128aは、入力電圧Viと出力電圧Voとの差電圧(Vo−Vi)の入力を受けており、その逆数(=1/(Vo−Vi))に応じてスロープ電流Iaの傾きを変化させる機能を備えている。 The slope current source 128a is connected between the power supply end and the output end of the slope voltage Vslp, and synchronizes with the on / off control of the output transistor N1 (here, the clock signal CLK) to generate the slope current Ia of the slope waveform. Generate. Further, the slope current source 128a receives the input of the difference voltage (Vo-Vi) between the input voltage Vi and the output voltage Vo, and the slope current Ia corresponds to the inverse number (= 1 / (Vo-Vi)). It has a function to change the tilt.

なお、スロープ電流Iaの傾き調整動作については、図17のスロープ電圧Vslpをスロープ電流Iaと読み替えることにより、容易に理解することができる。すなわち、1/(Vo−Vi)が高くなるほどスロープ電流Iaの傾きが大きくなり、逆に、1/(Vo−Vi)が低くなるほどスロープ電流Iaの傾きが小さくなる。 The inclination adjusting operation of the slope current Ia can be easily understood by replacing the slope voltage Vslp in FIG. 17 with the slope current Ia. That is, the higher the 1 / (Vo-Vi), the larger the slope of the slope current Ia, and conversely, the lower the 1 / (Vo-Vi), the smaller the slope of the slope current Ia.

抵抗128bの第1端は、スロープ電圧Vslpの出力端に接続されている。抵抗128bの第2端は、トランジスタP1のソースに接続されている。トランジスタP1のドレインは、接地端に接続されている。トランジスタP1のゲートには、センス電圧V2が印加されている。なお、抵抗128bは、自身に流れるスロープ電流Iaを基準スロープ電圧V1(=Ia×Rb)に変換する電流/電圧変換素子として機能する。 The first end of the resistor 128b is connected to the output end of the slope voltage Vslp. The second end of the resistor 128b is connected to the source of transistor P1. The drain of the transistor P1 is connected to the ground end. A sense voltage V2 is applied to the gate of the transistor P1. The resistor 128b functions as a current / voltage conversion element that converts the slope current Ia flowing through itself into the reference slope voltage V1 (= Ia × Rb).

本構成例の基準スロープ電圧生成部128において、出力トランジスタN1のオフ期間(V1=Ia×Rb=0、V2=0)には、スロープ電圧Vslpが下限値VslpLとなる。なお、下限値VslpLは、トランジスタP1のオンスレッショルド電圧Vthに相当する。 In the reference slope voltage generation unit 128 of this configuration example, the slope voltage Vslp becomes the lower limit value VslpL during the off period (V1 = Ia × Rb = 0, V2 = 0) of the output transistor N1. The lower limit value VslpL corresponds to the on-threshold voltage Vth of the transistor P1.

一方、出力トランジスタN1のオン期間におけるスロープ電圧Vslpは、先出の下限値VslpLに対して、基準スロープ電圧V1(=Ia×Rb)とセンス電圧V2を上乗せした電圧値(=Vth+V1+V2)となる。 On the other hand, the slope voltage Vslp during the ON period of the output transistor N1 is a voltage value (= Vth + V1 + V2) obtained by adding the reference slope voltage V1 (= Ia × Rb) and the sense voltage V2 to the above-mentioned lower limit value VslpL.

なお、電流モード制御方式を採用しない場合には、電圧加算部129を省略し、基準スロープ電圧V1をスロープ電圧Vslpとして出力すればよい。 When the current mode control method is not adopted, the voltage addition unit 129 may be omitted and the reference slope voltage V1 may be output as the slope voltage Vslp.

<スロープ電流源>
図19は、スロープ電流源128aの一構成例を示す回路図である。本構成例のスロープ電流源128aは、充電電流生成部a10と、キャパシタa20と、充放電スイッチa30と、充放電制御部a40と、電圧/電流変換部a50とを含む。
<Slope current source>
FIG. 19 is a circuit diagram showing a configuration example of the slope current source 128a. The slope current source 128a of this configuration example includes a charging current generation unit a10, a capacitor a20, a charge / discharge switch a30, a charge / discharge control unit a40, and a voltage / current conversion unit a50.

充電電流生成部a10は、電源端とキャパシタa20との間に接続されており、充電電流Ixを生成する。なお、充電電流生成部a10は、入力電圧Viと出力電圧Voとの差電圧(Vo−Vi)の入力を受けており、その逆数(=1/(Vo−Vi))に応じて充電電流Ixの電流値を変化させる機能を備えている。より具体的に述べると、1/(Vo−Vi)が高くなるほど充電電流Ixの電流値が大きくなり、逆に、1/(Vo−Vi)が低くなるほど充電電流Ixの電流値が小さくなる。 The charging current generating unit a10 is connected between the power supply end and the capacitor a20, and generates a charging current Ix. The charging current generating unit a10 receives an input of a difference voltage (Vo-Vi) between the input voltage Vi and the output voltage Vo, and the charging current Ix is corresponding to the reciprocal of the voltage (= 1 / (Vo-Vi)). It has a function to change the current value of. More specifically, the higher the 1 / (Vo-Vi), the larger the current value of the charging current Ix, and conversely, the lower the 1 / (Vo-Vi), the smaller the current value of the charging current Ix.

キャパシタa20は、充電電流生成部a10の出力端と接地端の間に接続されており、充電電流Ixによって充電される。充放電スイッチa30がオフされているときには、キャパシタa20が充電電流Ixによって充電されるので、キャパシタa20の充電電圧Vxが上昇していく。一方、充放電スイッチa30がオンされているときには、キャパシタa20が充放電スイッチa30を介して放電されるので、充電電圧Vxがゼロ値にリセットされる。 The capacitor a20 is connected between the output end and the ground end of the charging current generating unit a10, and is charged by the charging current Ix. When the charge / discharge switch a30 is off, the capacitor a20 is charged by the charging current Ix, so that the charging voltage Vx of the capacitor a20 rises. On the other hand, when the charge / discharge switch a30 is turned on, the capacitor a20 is discharged via the charge / discharge switch a30, so that the charging voltage Vx is reset to a zero value.

充放電スイッチa30は、キャパシタa20の両端間に接続されており、充放電制御部a40のオン/オフ制御に応じてキャパシタの充放電を切り替える。 The charge / discharge switch a30 is connected between both ends of the capacitor a20, and switches the charge / discharge of the capacitor according to the on / off control of the charge / discharge control unit a40.

充放電制御部a40は、出力トランジスタN1のオン/オフ制御(ここではクロック信号CLK)に同期して、充放電制御部a40のオン/オフ制御を行う。例えば、充放電制御部a40は、出力トランジスタN1のオン期間に充放電スイッチa30をオフし、出力トランジスタN1のオフ期間に充放電スイッチa30をオンする。 The charge / discharge control unit a40 performs on / off control of the charge / discharge control unit a40 in synchronization with the on / off control (here, the clock signal CLK) of the output transistor N1. For example, the charge / discharge control unit a40 turns off the charge / discharge switch a30 during the on period of the output transistor N1 and turns on the charge / discharge switch a30 during the off period of the output transistor N1.

電圧/電流変換部a50は、Nチャネル型MOS電界効果トランジスタa51及びa52と、Pチャネル型MOS電界効果トランジスタa53及びa54と、抵抗a55(抵抗値:Rx)とを含み、キャパシタa20の充電電圧Vxをスロープ電流Iaに変換する。 The voltage / current conversion unit a50 includes N-channel type MOS field effect transistors a51 and a52, P-channel type MOS field effect transistors a53 and a54, and a resistor a55 (resistance value: Rx), and the charging voltage Vx of the capacitor a20. Is converted into a slope current Ia.

トランジスタa51のドレインは、充電電流生成部a10の出力端に接続されている。トランジスタa51のソースは、充電電圧Vxの印加端に接続されている。トランジスタa51のゲートとトランジスタa52のゲートは、いずれもトランジスタa51のドレインに接続されている。トランジスタa52のドレインは、抵抗a55の第1端に接続されている。抵抗a55の第2端は、接地端に接続されている。 The drain of the transistor a51 is connected to the output end of the charging current generation unit a10. The source of the transistor a51 is connected to the application end of the charging voltage Vx. Both the gate of the transistor a51 and the gate of the transistor a52 are connected to the drain of the transistor a51. The drain of the transistor a52 is connected to the first end of the resistor a55. The second end of the resistor a55 is connected to the grounded end.

トランジスタa53のソースとトランジスタa54のソースは、いずれも電源端に接続されている。トランジスタa53のゲートとトランジスタa54のゲートは、いずれもトランジスタa53のドレインに接続されている。トランジスタa53のドレインは、トランジスタa52のドレインに接続されている。トランジスタa54のドレインは、スロープ電流Iaの出力端に相当する。 Both the source of the transistor a53 and the source of the transistor a54 are connected to the power supply end. Both the gate of the transistor a53 and the gate of the transistor a54 are connected to the drain of the transistor a53. The drain of the transistor a53 is connected to the drain of the transistor a52. The drain of the transistor a54 corresponds to the output end of the slope current Ia.

本構成例の電圧/電流変換部a50において、トランジスタa51及びa52は、第1カレントミラーを形成しており、それぞれのドレイン電圧が互いに一致するように動作する。すなわち、抵抗a55の第1端には、キャパシタa20の充電電圧Vxと同電圧が印加される。従って、抵抗a55には、充電電圧Vxと同等の挙動を示す基準電流Iy(=Vx/Rx)が流れる。また、トランジスタa53及びa54は、第2カレントミラーを形成しており、基準電流Iyをミラーしてスロープ電流Ia(∝Iy)を生成する。 In the voltage / current conversion unit a50 of this configuration example, the transistors a51 and a52 form a first current mirror, and operate so that their drain voltages coincide with each other. That is, the same voltage as the charging voltage Vx of the capacitor a20 is applied to the first end of the resistor a55. Therefore, a reference current Iy (= Vx / Rx) showing the same behavior as the charging voltage Vx flows through the resistor a55. Further, the transistors a53 and a54 form a second current mirror, and mirror the reference current Iy to generate a slope current Ia (∝Iy).

なお、1/(Vo−Vi)が高くなるほど、充電電流Ixの電流値が大きくなり、充電電圧Vxの傾きが大きくなる。従って、基準電流Iyの傾きが大きくなり、延いては、スロープ電流Iaの傾きが大きくなる。逆に、1/(Vo−Vi)が低くなるほど、充電電流Ixの電流値が小さくなり、充電電圧Vxの傾きが小さくなる。従って、基準電流Iyの傾きが小さくなり、延いては、スロープ電流Iaの傾きが小さくなる。 The higher 1 / (Vo-Vi), the larger the current value of the charging current Ix and the larger the slope of the charging voltage Vx. Therefore, the slope of the reference current Iy becomes large, and the slope current Ia becomes large. On the contrary, as 1 / (Vo-Vi) becomes lower, the current value of the charging current Ix becomes smaller and the slope of the charging voltage Vx becomes smaller. Therefore, the slope of the reference current Iy becomes small, and by extension, the slope of the slope current Ia becomes small.

図20は、充電電流生成部a10の一構成例を示す回路図である。本構成例の充電電流生成部a10は、電流源a11及びa12と、対数変換部a13と、トランスコンダクタンスアンプa14と、を含むアナログ除算器である。 FIG. 20 is a circuit diagram showing a configuration example of the charging current generation unit a10. The charging current generation unit a10 of this configuration example is an analog divider including current sources a11 and a12, a logarithmic conversion unit a13, and a transconductance amplifier a14.

電流源a11は、所定の固定電流I11を生成する。 The current source a11 generates a predetermined fixed current I11.

電流源a12は、入力電圧Viと出力電圧Voとの差分電圧(Vo−Vi)の入力を受けており、これに比例した可変電流I12を生成する。 The current source a12 receives an input of a difference voltage (Vo-Vi) between the input voltage Vi and the output voltage Vo, and generates a variable current I12 proportional to the input.

対数変換部a13は、3つのダイオードD10〜D12を含み、固定電流I11と可変電流I12をそれぞれ対数変換して対数電圧V11及びV12を生成する。ダイオードD10のアノードは、定電圧の印加端に接続されている。ダイオードD10のカソードは、ダイオードD11及びD12それぞれのアノードに接続されている。ダイオードD11のカソードと接地端との間には電流源a11が接続されており、ダイオードD11のカソードから対数電圧V11が出力される。ダイオードD12のカソードと接地端との間には電流源a12が接続されており、ダイオードD12のカソードから対数電圧V12が出力される。すなわち、ダイオードD11は、固定電流I11を対数電圧V11に変換する第1ダイオードに相当する。一方、ダイオードD12は、可変電流I12を対数電圧V12に変換する第2ダイオードに相当する。 The logarithmic conversion unit a13 includes three diodes D10 to D12, and logarithmically transforms the fixed current I11 and the variable current I12 to generate the logarithmic voltages V11 and V12, respectively. The anode of the diode D10 is connected to the end where a constant voltage is applied. The cathode of the diode D10 is connected to the anode of each of the diodes D11 and D12. A current source a11 is connected between the cathode of the diode D11 and the grounded end, and a logarithmic voltage V11 is output from the cathode of the diode D11. A current source a12 is connected between the cathode of the diode D12 and the grounded end, and a logarithmic voltage V12 is output from the cathode of the diode D12. That is, the diode D11 corresponds to the first diode that converts the fixed current I11 into the logarithmic voltage V11. On the other hand, the diode D12 corresponds to a second diode that converts the variable current I12 into a logarithmic voltage V12.

トランスコンダクタンスアンプa14は、npn型バイポーラトランジスタQ1及びQ2と、pnp型バイポーラトランジスタQ3〜Q8と、抵抗R11〜R13と、電流源CS0とを含み、対数電圧V11及びV12の差動入力を受けて充電電流Ixを生成する。 The transconductance amplifier a14 includes npn-type bipolar transistors Q1 and Q2, pnp-type bipolar transistors Q3 to Q8, resistors R11 to R13, and a current source CS0, and is charged by receiving differential inputs of logarithmic voltages V11 and V12. Generates a current Ix.

トランジスタQ1のベースは、対数電圧V11の印加端に接続されている。トランジスタQ2のベースは、対数電圧V12の印加端に接続されている。トランジスタQ1及びQ2それぞれのエミッタは、電流源CS0の第1端に接続されている。電流源CS0の第2端は、接地端に接続されている。 The base of the transistor Q1 is connected to the application end of the logarithmic voltage V11. The base of the transistor Q2 is connected to the application end of the logarithmic voltage V12. The emitters of the transistors Q1 and Q2 are connected to the first end of the current source CS0. The second end of the current source CS0 is connected to the ground end.

抵抗R11の第1端は、電源端に接続されている。抵抗R11の第2端は、トランジスタQ3のエミッタに接続されている。トランジスタQ3のベースとコレクタは、トランジスタQ4のエミッタに接続されている。トランジスタQ4のベースとコレクタは、トランジスタQ1のコレクタに接続されている。 The first end of the resistor R11 is connected to the power supply end. The second end of the resistor R11 is connected to the emitter of the transistor Q3. The base and collector of transistor Q3 are connected to the emitter of transistor Q4. The base and collector of transistor Q4 are connected to the collector of transistor Q1.

抵抗R12及びR13それぞれの第1端は、電源端に接続されている。抵抗R12の第2端は、トランジスタQ5のエミッタに接続されている。抵抗R13の第2端は、トランジスタQ6のエミッタに接続されている。トランジスタQ5及びQ6それぞれのベースはトランジスタQ6のコレクタに接続されている。トランジスタQ5のコレクタは、トランジスタQ7のエミッタに接続されている。トランジスタQ6のコレクタは、トランジスタQ8のエミッタに接続されている。トランジスタQ7及びQ8それぞれのベースは、トランジスタQ7のコレクタに接続されている。トランジスタQ7のコレクタは、トランジスタQ2のコレクタに接続されている。トランジスタQ8のコレクタは、充電電流Ixの出力端に相当する。 The first end of each of the resistors R12 and R13 is connected to the power supply end. The second end of the resistor R12 is connected to the emitter of the transistor Q5. The second end of the resistor R13 is connected to the emitter of the transistor Q6. The base of each of the transistors Q5 and Q6 is connected to the collector of the transistor Q6. The collector of transistor Q5 is connected to the emitter of transistor Q7. The collector of transistor Q6 is connected to the emitter of transistor Q8. The base of each of the transistors Q7 and Q8 is connected to the collector of the transistor Q7. The collector of the transistor Q7 is connected to the collector of the transistor Q2. The collector of the transistor Q8 corresponds to the output end of the charging current Ix.

本構成例の充電電流生成部a10において、ダイオードD11及びD12それぞれの順方向降下電圧Vfは、それぞれに流れる電流に対して対数特性を示す。従って、ダイオードD11及びD12に共通のアノード電圧をV10とすると、対数電圧V11及びV12は、それぞれ、次の(3)式及び(4)式で表すことができる。なお、両式中において、VtはダイオードD11及びD12の熱電圧であり、IsはダイオードD11及びD12の逆方向飽和電流である。 In the charging current generation unit a10 of this configuration example, the forward voltage drop Vf of each of the diodes D11 and D12 exhibits a logarithmic characteristic with respect to the current flowing through each. Therefore, assuming that the anode voltage common to the diodes D11 and D12 is V10, the logarithmic voltages V11 and V12 can be represented by the following equations (3) and (4), respectively. In both equations, Vt is the thermal voltage of the diodes D11 and D12, and Is is the reverse saturation current of the diodes D11 and D12.

V11=V10−Vt・ln(I11/Is) … (3) V11 = V10-Vt · ln (I11 / Is)… (3)

V12=V10−Vt・ln(I12/Is) … (4) V12 = V10-Vt · ln (I12 / Is)… (4)

また、対数電圧V11及びV12は、トランスコンダクタンスアンプa14に対して差動入力される。このとき、対数電圧V11及びV12の差電圧ΔVは、次の(5)式で表される。 Further, the logarithmic voltages V11 and V12 are differentially input to the transconductance amplifier a14. At this time, the difference voltage ΔV between the logarithmic voltages V11 and V12 is expressed by the following equation (5).

ΔV=V12−V11=Vt・ln(I11/I12) … (5) ΔV = V12-V11 = Vt · ln (I11 / I12)… (5)

なお、トランスコンダクタンスアンプa14の入力段は、バイポーラトランジスタQ1及びQ2で形成されており、それぞれのコレクタ電流I21及びI22は、ベース電圧に対して指数特性を示す。すなわち、トランスコンダクタンスアンプa14では、充電電流Ixの生成時に差電圧ΔVが逆対数変換される。 The input stage of the transconductance amplifier a14 is formed of bipolar transistors Q1 and Q2, and the collector currents I21 and I22, respectively, exhibit exponential characteristics with respect to the base voltage. That is, in the transconductance amplifier a14, the difference voltage ΔV is inversely logarithmically converted when the charging current Ix is generated.

その結果、充電電流Ixは、固定電流I11を可変電流I12で除算した値(=I11/I12)に応じた電流値を持つことになる。従って、I12=I11×(Vo−Vi)となるように、電流源a11及びa12を設計しておけば、(1/(Vo−Vi))に応じて充電電流Ixの電流値を変化させることができる。 As a result, the charging current Ix has a current value corresponding to the value obtained by dividing the fixed current I11 by the variable current I12 (= I11 / I12). Therefore, if the current sources a11 and a12 are designed so that I12 = I11 × (Vo-Vi), the current value of the charging current Ix can be changed according to (1 / (Vo-Vi)). Can be done.

例えば、(Vo−Vi)が低下し、可変電流I12が固定電流I11よりも小さくなると、対数電圧V12が対数電圧V11よりも高くなり、コレクタ電流I22がコレクタ電流I21よりも大きくなる。その結果、充電電流Ixが増大する。これとは逆に、(Vo−Vi)が上昇し、可変電流I12が固定電流I11よりも大きくなると、対数電圧V12が対数電圧V11よりも低くなり、コレクタ電流I22がコレクタ電流I21よりも小さくなる。その結果、充電電流Ixが減少する。 For example, when (Vo-Vi) decreases and the variable current I12 becomes smaller than the fixed current I11, the logarithmic voltage V12 becomes higher than the logarithmic voltage V11 and the collector current I22 becomes larger than the collector current I21. As a result, the charging current Ix increases. On the contrary, when (Vo-Vi) increases and the variable current I12 becomes larger than the fixed current I11, the logarithmic voltage V12 becomes lower than the logarithmic voltage V11 and the collector current I22 becomes smaller than the collector current I21. .. As a result, the charging current Ix decreases.

なお、本図では、1/(Vo−Vi)という除算処理を行うための手段として、アナログ除算器を用いた構成を例に挙げたが、アナログ除算器の回路構成は、何ら上記に限定されるものではなく、その他の回路構成を採用してもよい。また、アナログ除算器に代えてデジタル除算器を用いることも可能である。 In this figure, a configuration using an analog divider is given as an example as a means for performing the division process of 1 / (Vo-Vi), but the circuit configuration of the analog divider is limited to the above. Other circuit configurations may be adopted instead of the above. It is also possible to use a digital divider instead of the analog divider.

また、基準スロープ電圧生成部128については、(Vo−Vi)の入力を受け付けて内部で除算処理を行う構成を例に挙げたが、その構成はこれに限定されるものではなく、元から1/(Vo−Vi)の入力を受け付ける構成としても構わない。 Further, regarding the reference slope voltage generation unit 128, a configuration in which the input of (Vo-Vi) is received and the division processing is performed internally is given as an example, but the configuration is not limited to this, and is originally 1 It may be configured to accept the input of / (Vo-Vi).

<タブレット端末への適用>
図21は、タブレット端末の外観図である。タブレット端末Xは、タッチパネル機能を備えた液晶ディスプレイX1を有する。液晶ディスプレイX1は、これまでに説明してきた液晶表示装置1の一例であり、その電源手段として、先述のスイッチング電源回路100を好適に用いることが可能である。ただし、液晶表示装置1の搭載対象は、タブレット端末に限定されるものではなく、種々の電子機器(ノートパソコンなど)に搭載することが可能である。
<Application to tablet devices>
FIG. 21 is an external view of the tablet terminal. The tablet terminal X has a liquid crystal display X1 having a touch panel function. The liquid crystal display X1 is an example of the liquid crystal display device 1 described so far, and the switching power supply circuit 100 described above can be preferably used as the power supply means thereof. However, the mounting target of the liquid crystal display device 1 is not limited to the tablet terminal, and can be mounted on various electronic devices (notebook personal computers, etc.).

<その他の変形例>
なお、本明細書中に開示されている種々の技術的特徴は、上記実施形態のほか、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。
<Other variants>
In addition to the above-described embodiment, various technical features disclosed in the present specification can be modified in various ways without departing from the spirit of the technical creation. That is, it should be considered that the above-described embodiment is exemplary in all respects and is not restrictive, and the technical scope of the present invention is shown not by the description of the above-mentioned embodiment but by the scope of claims. It should be understood that it includes all changes that fall within the meaning and scope of the claims.

本明細書中に開示されているスイッチング電源回路は、負荷変動を生じ得るアプリケーションの電源手段、ないしは、入力電圧が変動し易いアプリケーション(バッテリ駆動の電子機器など)の電源手段として、好適に利用することが可能である。 The switching power supply circuit disclosed in the present specification is suitably used as a power supply means for an application that may cause load fluctuations or as a power supply means for an application (such as a battery-powered electronic device) in which the input voltage is likely to fluctuate. It is possible.

1 液晶表示装置
10 液晶駆動装置
11 システム電源部
12 タイミング制御部
13 レベルシフタ
14 ゲートドライバ
15 ソースドライバ
16 ガンマ電圧生成部
17 コモン電圧生成部
20 液晶表示パネル
100 スイッチング電源回路
110 スイッチング出力部
120 スイッチング制御部
121 デジタル/アナログ変換部
122 帰還電圧生成部
123 エラーアンプ
124 位相補償部
125 クロック信号生成部
126 セット信号生成部
127 最大デューティ設定部
128 基準スロープ電圧生成部
128a スロープ電流源
128b 抵抗
129 電圧加算部
12A コンパレータ
12B ORゲート
12C RSフリップフロップ
12D ドライバ
12E センス電圧保持部
N1、N2 出力トランジスタ(Nチャネル型MOS電界効果トランジスタ)
P1 Pチャネル型MOS電界効果トランジスタ
L1、L2 コイル
D1、D2 整流ダイオード
Co1、Co2 出力キャパシタ
Rs センス抵抗
R1〜R3 抵抗
C1 キャパシタ
E1、E4 スイッチ
E2、E5 キャパシタ
E3 制御部
a10 充電電流生成部
a11、a12 電流源
a13 対数変換部
a14 トランスコンダクタンスアンプ
a20 キャパシタ
a30 充放電スイッチ
a40 充放電制御部
a50 電圧/電流変換部
a51、a52 Nチャネル型MOS電界効果トランジスタ
a53、a54 Pチャネル型MOS電界効果トランジスタ
a55 抵抗
CS0 電流源
Q1、Q2 npn型バイポーラトランジスタ
Q3〜Q8 pnp型バイポーラトランジスタ
D10〜D12 ダイオード
R11〜R13 抵抗
X タブレット端末
X1 液晶ディスプレイ
1 Liquid crystal display device 10 Liquid crystal drive device 11 System power supply unit 12 Timing control unit 13 Level shifter 14 Gate driver 15 Source driver 16 Gamma voltage generator 17 Common voltage generator 20 Liquid crystal display panel 100 Switching power supply circuit 110 Switching output unit 120 Switching control unit 121 Digital / analog conversion unit 122 Feedback voltage generation unit 123 Error amplifier 124 Phase compensation unit 125 Clock signal generation unit 126 Set signal generation unit 127 Maximum duty setting unit 128 Reference slope voltage generation unit 128a Slope current source 128b Resistance 129 Voltage addition unit 12A Comparator 12B OR gate 12C RS flip flop 12D driver 12E sense voltage holding part N1, N2 output transistor (N channel type MOS electric field effect transistor)
P1 P-channel type MOS field effect transistor L1, L2 coil D1, D2 rectifying diode Co1, Co2 output capacitor Rs sense resistance R1 to R3 resistance C1 capacitor E1, E4 switch E2, E5 capacitor E3 control unit a10 charging current generator a11, a12 Current source a13 Log conversion unit a14 Transconductance amplifier a20 Capacitor a30 Charge / discharge switch a40 Charge / discharge control unit a50 Voltage / current converter a51, a52 N-channel type MOS field effect transistor a53, a54 P-channel type MOS field effect transistor a55 Resistance CS0 Current source Q1, Q2 npn type bipolar transistor Q3 to Q8 pn type bipolar transistor D10 to D12 Diode R11 to R13 Resistance X Tablet terminal X1 Liquid crystal display

Claims (15)

出力トランジスタを用いてコイル電流を駆動することにより入力電圧から出力電圧を生成するスイッチング出力部と、
前記出力電圧またはこれに応じた帰還電圧と所定の基準電圧とが一致するように前記出力トランジスタのオン/オフ制御を行うスイッチング制御部と、
を有し、
前記スイッチング制御部は、
基準スロープ電圧を生成する基準スロープ電圧生成部と、
前記コイル電流に応じたセンス電圧を所定のタイミングでラッチすることにより保持センス電圧を生成するセンス電圧保持部と、
前記基準スロープ電圧と前記保持センス電圧とを足し合わせてスロープ電圧を生成する電圧加算部と、
を含み、前記スロープ電圧を用いて前記出力トランジスタのオンデューティを決定し、
前記センス電圧保持部は、
第1端が前記センス電圧の入力端に接続された第1スイッチと、
第1端が前記第1スイッチの第2端に接続されて第2端が前記保持センス電圧の出力端に接続された第2スイッチと、
第1端が前記第1スイッチの第2端に接続されて第2端が接地端に接続された第1キャパシタと、
第1端が前記保持センス電圧の出力端に接続されて第2端が接地端に接続された第2キャパシタと、
前記第1スイッチ及び前記第2スイッチの相補的なオン/オフ制御を行う制御部と、
を含むことを特徴とするスイッチング電源回路。
A switching output unit that generates an output voltage from an input voltage by driving a coil current using an output transistor.
A switching control unit that controls on / off of the output transistor so that the output voltage or the feedback voltage corresponding thereto and a predetermined reference voltage match.
Have,
The switching control unit
A reference slope voltage generator that generates a reference slope voltage,
A sense voltage holding unit that generates a holding sense voltage by latching the sense voltage corresponding to the coil current at a predetermined timing,
A voltage addition unit that generates a slope voltage by adding the reference slope voltage and the holding sense voltage.
The on-duty of the output transistor is determined using the slope voltage .
The sense voltage holding unit is
The first switch whose first end is connected to the input end of the sense voltage,
A second switch whose first end is connected to the second end of the first switch and whose second end is connected to the output end of the holding sense voltage.
A first capacitor whose first end is connected to the second end of the first switch and whose second end is connected to the grounded end.
A second capacitor whose first end is connected to the output end of the holding sense voltage and whose second end is connected to the ground end.
A control unit that performs complementary on / off control of the first switch and the second switch,
A switching power supply circuit characterized by including.
前記スイッチング制御部は、
前記出力電圧または前記帰還電圧と前記基準電圧との差分値に応じた誤差電圧を生成するエラーアンプと、
前記誤差電圧と前記スロープ電圧とを比較して比較信号を生成するコンパレータと、
をさらに含み、前記比較信号に応じて前記出力トランジスタのオンデューティを決定することを特徴とする請求項に記載のスイッチング電源回路。
The switching control unit
An error amplifier that generates an error voltage according to the difference value between the output voltage or the feedback voltage and the reference voltage, and
A comparator that compares the error voltage with the slope voltage to generate a comparison signal,
The switching power supply circuit according to claim 1 , further comprising the above, and determining the on-duty of the output transistor according to the comparison signal.
前記スイッチング制御部は、
所定のパルス周期でセット信号のパルス生成を行うセット信号生成部と、
前記セット信号と前記比較信号に応じたリセット信号の入力を受け付けてパルス幅変調信号を出力するRSフリップフロップと、
前記パルス幅変調信号の入力を受け付けて前記出力トランジスタのオン/オフ制御信号を出力するドライバと、
をさらに含むことを特徴とする請求項に記載のスイッチング電源回路。
The switching control unit
A set signal generator that generates a set signal pulse at a predetermined pulse period,
An RS flip-flop that receives input of a reset signal corresponding to the set signal and the comparison signal and outputs a pulse width modulated signal, and
A driver that accepts the input of the pulse width modulation signal and outputs the on / off control signal of the output transistor.
The switching power supply circuit according to claim 2, further comprising.
前記スイッチング制御部は、
前記セット信号にパルスが生成されてから最大オン時間が経過した時点で最大デューティ設定信号のパルス生成を行う最大デューティ設定部と、
前記比較信号と前記最大デューティ設定信号を論理合成して前記リセット信号を生成する論理ゲートと、
をさらに含むことを特徴とする請求項に記載のスイッチング電源回路。
The switching control unit
A maximum duty setting unit that generates a pulse of the maximum duty setting signal when the maximum on-time elapses after the pulse is generated in the set signal.
A logic gate that logically synthesizes the comparison signal and the maximum duty setting signal to generate the reset signal, and
The switching power supply circuit according to claim 3, further comprising.
出力トランジスタを用いてコイル電流を駆動することにより入力電圧から出力電圧を生成するスイッチング出力部と、
前記出力電圧またはこれに応じた帰還電圧と所定の基準電圧とが一致するように前記出力トランジスタのオン/オフ制御を行うスイッチング制御部と、
を有し、
前記スイッチング制御部は、
基準スロープ電圧を生成する基準スロープ電圧生成部と、
前記コイル電流に応じたセンス電圧を所定のタイミングでラッチすることにより保持センス電圧を生成するセンス電圧保持部と、
前記基準スロープ電圧と前記保持センス電圧とを足し合わせてスロープ電圧を生成する電圧加算部と、
前記出力電圧または前記帰還電圧と前記基準電圧との差分値に応じた誤差電圧を生成するエラーアンプと、
前記誤差電圧と前記スロープ電圧とを比較して比較信号を生成するコンパレータと、
所定のパルス周期でセット信号のパルス生成を行うセット信号生成部と、
前記セット信号と前記比較信号に応じたリセット信号の入力を受け付けてパルス幅変調信号を出力するRSフリップフロップと、
前記パルス幅変調信号の入力を受け付けて前記出力トランジスタのオン/オフ制御信号を出力するドライバと、
前記セット信号にパルスが生成されてから最大オン時間が経過した時点で最大デューティ設定信号のパルス生成を行う最大デューティ設定部と、
前記比較信号と前記最大デューティ設定信号を論理合成して前記リセット信号を生成する論理ゲートと、
を含み、前記比較信号に応じて前記出力トランジスタのオンデューティを決定することを特徴とするスイッチング電源回路。
A switching output unit that generates an output voltage from an input voltage by driving a coil current using an output transistor.
A switching control unit that controls on / off of the output transistor so that the output voltage or the feedback voltage corresponding thereto and a predetermined reference voltage match.
Have,
The switching control unit
A reference slope voltage generator that generates a reference slope voltage,
A sense voltage holding unit that generates a holding sense voltage by latching the sense voltage corresponding to the coil current at a predetermined timing,
A voltage addition unit that generates a slope voltage by adding the reference slope voltage and the holding sense voltage.
An error amplifier that generates an error voltage according to the difference value between the output voltage or the feedback voltage and the reference voltage, and
A comparator that compares the error voltage with the slope voltage to generate a comparison signal,
A set signal generator that generates a set signal pulse at a predetermined pulse period,
An RS flip-flop that receives input of a reset signal corresponding to the set signal and the comparison signal and outputs a pulse width modulated signal, and
A driver that accepts the input of the pulse width modulation signal and outputs the on / off control signal of the output transistor.
A maximum duty setting unit that generates a pulse of the maximum duty setting signal when the maximum on-time elapses after the pulse is generated in the set signal.
A logic gate that logically synthesizes the comparison signal and the maximum duty setting signal to generate the reset signal, and
A switching power supply circuit comprising, and determining the on-duty of the output transistor according to the comparison signal.
前記スイッチング制御部は、所定の基準周波数でクロック信号を生成するクロック信号生成部をさらに含み、
前記センス電圧保持部は、前記クロック信号に同期して動作することを特徴とする請求項1〜請求項のいずれか一項に記載のスイッチング電源回路。
The switching control unit further includes a clock signal generation unit that generates a clock signal at a predetermined reference frequency.
The switching power supply circuit according to any one of claims 1 to 5 , wherein the sense voltage holding unit operates in synchronization with the clock signal.
前記スイッチング出力部は、昇圧型、降圧型、または、昇降圧型であることを特徴とすることを特徴とする請求項1〜請求項のいずれか一項に記載のスイッチング電源回路。 The switching power supply circuit according to any one of claims 1 to 6 , wherein the switching output unit is a step-up type, a step-down type, or a buck-boost type. 請求項1〜請求項のいずれか一項に記載のスイッチング電源回路と、
前記スイッチング電源回路から電力供給を受けて負荷を駆動するドライバと、
を有することを特徴とする負荷駆動装置。
The switching power supply circuit according to any one of claims 1 to 7.
A driver that receives power from the switching power supply circuit to drive the load,
A load drive device characterized by having.
請求項に記載の負荷駆動装置と、
前記負荷駆動装置の負荷として駆動される液晶表示パネルと、
を有することを特徴とする液晶表示装置。
The load drive device according to claim 8 and
A liquid crystal display panel driven as a load of the load drive device and
A liquid crystal display device characterized by having.
出力トランジスタを用いてコイル電流を駆動することにより入力電圧から出力電圧を生成するスイッチング出力部に接続されて、前記出力電圧またはこれに応じた帰還電圧と所定の基準電圧とが一致するように前記出力トランジスタのオン/オフ制御を行うように構成されたスイッチング制御回路であって、
前記スイッチング制御回路は、
基準スロープ電圧を生成する基準スロープ電圧生成部と、
前記コイル電流に応じたセンス電圧を所定のタイミングでラッチすることにより保持センス電圧を生成するセンス電圧保持部と、
前記基準スロープ電圧と前記保持センス電圧とを足し合わせてスロープ電圧を生成する電圧加算部と、
を含み、前記スロープ電圧を用いて前記出力トランジスタのオンデューティを決定し、
前記センス電圧保持部は、
第1端が前記センス電圧の入力端に接続された第1スイッチと、
第1端が前記第1スイッチの第2端に接続されて第2端が前記保持センス電圧の出力端に接続された第2スイッチと、
第1端が前記第1スイッチの第2端に接続されて第2端が接地端に接続された第1キャパシタと、
第1端が前記保持センス電圧の出力端に接続されて第2端が接地端に接続された第2キャパシタと、
前記第1スイッチ及び前記第2スイッチの相補的なオン/オフ制御を行う制御部と、
を含むことを特徴とするスイッチング制御回路。
It is connected to a switching output unit that generates an output voltage from an input voltage by driving a coil current using an output transistor, and the output voltage or a feedback voltage corresponding thereto is matched with a predetermined reference voltage. A switching control circuit configured to control the on / off of the output transistor.
The switching control circuit
A reference slope voltage generator that generates a reference slope voltage,
A sense voltage holding unit that generates a holding sense voltage by latching the sense voltage corresponding to the coil current at a predetermined timing,
A voltage addition unit that generates a slope voltage by adding the reference slope voltage and the holding sense voltage.
The on-duty of the output transistor is determined using the slope voltage .
The sense voltage holding unit is
The first switch whose first end is connected to the input end of the sense voltage,
A second switch whose first end is connected to the second end of the first switch and whose second end is connected to the output end of the holding sense voltage.
A first capacitor whose first end is connected to the second end of the first switch and whose second end is connected to the grounded end.
A second capacitor whose first end is connected to the output end of the holding sense voltage and whose second end is connected to the ground end.
A control unit that performs complementary on / off control of the first switch and the second switch,
A switching control circuit characterized by including.
前記出力電圧または前記帰還電圧と前記基準電圧との差分値に応じた誤差電圧を生成するエラーアンプと、
前記誤差電圧と前記スロープ電圧とを比較して比較信号を生成するコンパレータと、
をさらに含み、前記比較信号に応じて前記出力トランジスタのオンデューティを決定することを特徴とする請求項10に記載のスイッチング制御回路。
An error amplifier that generates an error voltage according to the difference value between the output voltage or the feedback voltage and the reference voltage, and
A comparator that compares the error voltage with the slope voltage to generate a comparison signal,
The switching control circuit according to claim 10 , further comprising the above, and determining the on-duty of the output transistor according to the comparison signal.
所定のパルス周期でセット信号のパルス生成を行うセット信号生成部と、
前記セット信号と前記比較信号に応じたリセット信号の入力を受け付けてパルス幅変調信号を出力するRSフリップフロップと、
前記パルス幅変調信号の入力を受け付けて前記出力トランジスタのオン/オフ制御信号を出力するドライバと、
をさらに含むことを特徴とする請求項11に記載のスイッチング制御回路。
A set signal generator that generates a set signal pulse at a predetermined pulse period,
An RS flip-flop that receives input of a reset signal corresponding to the set signal and the comparison signal and outputs a pulse width modulated signal, and
A driver that accepts the input of the pulse width modulation signal and outputs the on / off control signal of the output transistor.
The switching control circuit according to claim 11, further comprising.
前記セット信号にパルスが生成されてから最大オン時間が経過した時点で最大デューティ設定信号のパルス生成を行う最大デューティ設定部と、
前記比較信号と前記最大デューティ設定信号を論理合成して前記リセット信号を生成する論理ゲートと、
をさらに含むことを特徴とする請求項12に記載のスイッチング制御回路。
A maximum duty setting unit that generates a pulse of the maximum duty setting signal when the maximum on-time elapses after the pulse is generated in the set signal.
A logic gate that logically synthesizes the comparison signal and the maximum duty setting signal to generate the reset signal, and
The switching control circuit according to claim 12, further comprising.
出力トランジスタを用いてコイル電流を駆動することにより入力電圧から出力電圧を生成するスイッチング出力部に接続されて、前記出力電圧またはこれに応じた帰還電圧と所定の基準電圧とが一致するように前記出力トランジスタのオン/オフ制御を行うように構成されたスイッチング制御回路であって、
前記スイッチング制御回路は、
基準スロープ電圧を生成する基準スロープ電圧生成部と、
前記コイル電流に応じたセンス電圧を所定のタイミングでラッチすることにより保持センス電圧を生成するセンス電圧保持部と、
前記基準スロープ電圧と前記保持センス電圧とを足し合わせてスロープ電圧を生成する電圧加算部と、
前記出力電圧または前記帰還電圧と前記基準電圧との差分値に応じた誤差電圧を生成するエラーアンプと、
前記誤差電圧と前記スロープ電圧とを比較して比較信号を生成するコンパレータと、
所定のパルス周期でセット信号のパルス生成を行うセット信号生成部と、
前記セット信号と前記比較信号に応じたリセット信号の入力を受け付けてパルス幅変調信号を出力するRSフリップフロップと、
前記パルス幅変調信号の入力を受け付けて前記出力トランジスタのオン/オフ制御信号を出力するドライバと、
前記セット信号にパルスが生成されてから最大オン時間が経過した時点で最大デューティ設定信号のパルス生成を行う最大デューティ設定部と、
前記比較信号と前記最大デューティ設定信号を論理合成して前記リセット信号を生成する論理ゲートと、
を含み、前記比較信号に応じて前記出力トランジスタのオンデューティを決定することを特徴とするスイッチング制御回路。
It is connected to a switching output unit that generates an output voltage from an input voltage by driving a coil current using an output transistor, and the output voltage or a feedback voltage corresponding thereto is matched with a predetermined reference voltage. A switching control circuit configured to control the on / off of the output transistor.
The switching control circuit
A reference slope voltage generator that generates a reference slope voltage,
A sense voltage holding unit that generates a holding sense voltage by latching the sense voltage corresponding to the coil current at a predetermined timing,
A voltage addition unit that generates a slope voltage by adding the reference slope voltage and the holding sense voltage.
An error amplifier that generates an error voltage according to the difference value between the output voltage or the feedback voltage and the reference voltage, and
A comparator that compares the error voltage with the slope voltage to generate a comparison signal,
A set signal generator that generates a set signal pulse at a predetermined pulse period,
An RS flip-flop that receives input of a reset signal corresponding to the set signal and the comparison signal and outputs a pulse width modulated signal, and
A driver that accepts the input of the pulse width modulation signal and outputs the on / off control signal of the output transistor.
A maximum duty setting unit that generates a pulse of the maximum duty setting signal when the maximum on-time elapses after the pulse is generated in the set signal.
A logic gate that logically synthesizes the comparison signal and the maximum duty setting signal to generate the reset signal, and
A switching control circuit comprising, and determining the on-duty of the output transistor according to the comparison signal.
所定の基準周波数でクロック信号を生成するクロック信号生成部をさらに含み、
前記センス電圧保持部は、前記クロック信号に同期して動作することを特徴とする請求項10〜請求項14のいずれか一項に記載のスイッチング制御回路。
It further includes a clock signal generator that generates a clock signal at a predetermined reference frequency.
The switching control circuit according to any one of claims 10 to 14 , wherein the sense voltage holding unit operates in synchronization with the clock signal.
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